ما هي المادة المغناطيسية الناعمة؟

تشير المواد المغناطيسية الناعمة إلى فئة من المواد المغناطيسية ذات قوة قسرية أقل من 1000 أمبير/م، وتتميز بقوة قسرية منخفضة ونفاذية مغناطيسية عالية. وتشمل خصائصها الأساسية مغنطة سهلة، وإزالة مغناطيسية سهلة، وكثافة تدفق مغناطيسي عالية التشبع. تتميز بحلقات تباطؤ ضيقة وفقدان منخفض للتباطؤ، مما يجعلها مثالية للسيناريوهات التي تتطلب مغنطة وإزالة مغناطيسية متكررة.

I. الأنواع الرئيسية

1. مواد مغناطيسية معدنية ناعمة

الحديد النقي الكهرومغناطيسي: محتوى الكربون أقل من 0.04%، ويتميز بكثافة تدفق مغناطيسي عالية التشبع وقابلية تشغيل باردة ممتازة. تنخفض الموصلية الحرارية بينما تزداد الصلابة والهشاشة. تستخدم على نطاق واسع كنوى حديدية للمحركات والمحولات والمرحلات ومحولات الأجهزة والمفاتيح.

سبائك الحديد-النيكل (البيرمالوي): تتمتع بنفاذية مغناطيسية عالية للغاية وقوة قسرية منخفضة تحت المجالات المغناطيسية الضعيفة، ولكنها حساسة للضغط. يطبق في الأجهزة التي تعمل بتردد أقل من 1 ميجاهرتز ضمن مجالات مغناطيسية ضعيفة.

الحديد-سبائك الألومنيوم: مقاومة عالية وخفيفة الوزن مع نفاذية مغناطيسية منخفضة نسبيًا. يؤدي ارتفاع محتوى الألومنيوم إلى زيادة الصلابة والهشاشة وانخفاض الليونة. مناسب للأجهزة التي تعمل في المجالات المغناطيسية الضعيفة والقوية.

سبائك الحديد-السيليكون (صفائح السيليكون الفولاذية): مقاومة عالية وخسارة منخفضة للتيار الدوامي، ولكنها هشة وضعف قابلية التشغيل الآلي. يستخدم بشكل رئيسي في النوى الحديدية للمحولات والمحركات، مما يصنف المادة المغناطيسية الناعمة الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم.

قلوب مسحوق مغناطيسية معدنية ناعمة: تجمع بين كثافة التدفق المغناطيسي عالية التشبع للمعادن ومزايا الفقد المنخفض للفريت، وهي قادرة على التشغيل المستقر تحت المجالات المغناطيسية المتناوبة ذات التردد المتوسط ​​والعالي. وتتمتع بآفاق سوقية واعدة وترتبط ارتباطًا وثيقًا بصناعة الطاقة الجديدة.

2. المواد المغناطيسية الناعمة من الفريت

يتكون بشكل أساسي من أكسيد الحديديك، ممزوجًا بالمواد الخام Mn-Zn أو Ni-Zn، ويتم تصنيعه إلى حديديت Mn-Zn وفريت Ni-Zn عبر تعدين المساحيق. إنها تتميز بمقاومة عالية وخسارة تردد عالية-منخفضة، ولكنها تتميز بكثافة تدفق مغناطيسي منخفضة التشبع وثبات ضعيف في درجة الحرارة. يتم تطبيقه غالبًا في المكونات المغناطيسية منخفضة الطاقة-التي تعمل بترددات متوسطة وعالية، مثل معدات صناعات التلفزيون والبث والاتصالات.

3. المواد المغناطيسية الناعمة غير المتبلورة والنانوية

السبائك غير المتبلورة: تُعرف أيضًا باسم الزجاج المعدني، ولا تحتوي على -نطاق طويل من الحبيبات البلورية. إنها توفر نفاذية ومقاومة مغناطيسية عالية، وإكراه منخفض وعدم حساسية للإجهاد، وخالية من تباين البلورات المغناطيسية الناتج عن الهياكل البلورية، إلى جانب مقاومة رائعة للتآكل وقوة ميكانيكية عالية. تتميز بدرجة حرارة كوري أقل بكثير من المواد المغناطيسية البلورية اللينة، مما يقلل بشكل كبير من فقدان الطاقة.

السبائك البلورية النانوية: تتكون من أطوار بلورية أقل من 50 نانومتر وأطوار حدود حبيبية غير متبلورة، وهي تحقق خصائص شاملة متفوقة على السبائك البلورية وغير المتبلورة التقليدية. مع النفاذية المغناطيسية العالية، والإكراه المنخفض، وفقدان النواة المنخفض، وكثافة التدفق المغناطيسي العالية التشبع والاستقرار الممتاز، فقد تطورت بسرعة وأصبحت منافسًا قويًا للمواد المغناطيسية الناعمة من الفريت في السنوات الأخيرة.

ثانيا. مجالات التطبيق

باعتبارها مواد أساسية أساسية لنقل الطاقة الكهربائية وتحويلها ومعالجة الإشارات، فقد تم تطبيق المواد المغناطيسية اللينة على نطاق واسع عبر القطاعات الصناعية الحديثة:

إلكترونيات الطاقة وصناعة الطاقة: تعمل كنوى مغناطيسية أساسية للمحولات والمحركات والمحاثات والمرشحات، ويتم اعتمادها على نطاق واسع في العاكسات الكهروضوئية وأنظمة تخزين الطاقة وإمدادات الطاقة UPS.

صناعة المعلومات والاتصالات: تعتبر الفريت المغناطيسي الناعم مواد خام رئيسية للهوائيات المغناطيسية ومحولات الطاقة والمرشحات المستخدمة في محطات قاعدة 5G والهواتف الذكية وأجهزة NFC ومعدات الشحن اللاسلكي.

صناعة مركبات الطاقة الجديدة: يتم تطبيقها على-شواحن اللوحات (OBC)، ومحولات التيار المستمر-التيار المستمر، وأنظمة تشغيل المحركات. تعمل خاصية الخسارة المنخفضة- على تحسين كفاءة استخدام الطاقة في السيارة بشكل فعال.

الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية والأجهزة المنزلية: تُستخدم على نطاق واسع في المحاثات وقلوب المحولات في أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة ومكيفات الهواء العاكسة وغيرها من المنتجات الإلكترونية اليومية.

الصناعات الناشئة: يُلاحظ تزايد الطلب في السوق على الروبوتات، ومعدات الطيران، والأدوات الطبية، وخوادم مراكز البيانات، والأجهزة ذات الصلة بوحدة معالجة الرسومات المدعمة بالذكاء الاصطناعي.