ferrite magnets
Applicazione di materiali magnetici morbidi avanzati nell'industria automobilistica
Oct 11,2021.

Negli ultimi decenni, la domanda di nuovi materiali magnetici nell'industria automobilistica e in altri settori è aumentata. A metà degli anni '90 sono nate le prime parti realizzate in materiali compositi magnetici morbidi. L'uso di questi materiali compositi magnetici morbidi (SMC) Il trend ha continuato a crescere. Le prime parti in materiale magnetico morbido sono nuclei di accensione per automobili, ampiamente utilizzati nella maggior parte dei veicoli generali. Sono compattati in una forma rotonda e non viene utilizzato nastro isolante per proteggere l'avvolgimento primario dalla bobina. Oggi, la tecnologia del metallo in polvere e dei materiali compositi magnetici morbidi ha fatto molta strada e fornisce cambiamenti tecnologici che prima non esistevano. Il corretto materiale magnetico morbido rende la trasmissione del flusso del motore più veloce, consuma meno energia e la struttura del motore diventa più compatta. Il motore può utilizzare una frequenza più alta, un campo elettromagnetico più denso, un'elevata penetrazione e ridurre notevolmente la perdita di correnti parassite del rotore/statore.

I motori elettrici utilizzano la corrente continua (DC) immagazzinata nelle batterie o la corrente alternata (AC) dai generatori e dalle reti elettriche per convertire l'energia elettrica in energia meccanica. Possono essere utilizzati in veicoli elettrici, piccoli elettrodomestici, ventilatori e pompe industriali, macchine utensili e grandi navi e aerei per la propulsione. La continua ricerca sui materiali compositi magnetici morbidi (SMC) ha dimostrato che hanno un grande potenziale nelle applicazioni CC e CA, consentendo agli ingegneri di sviluppare nuovi progetti innovativi che migliorano l'induzione magnetica dei materiali del nucleo alle basse e medie frequenze. I materiali magnetici morbidi sono composti da polveri ferromagnetiche elettricamente isolanti. Quando si ottimizzano la dimensione delle particelle, la forma e la microstruttura, hanno molti vantaggi preziosi, tra cui isotropia magnetica e termica, alta permeabilità, bassa coercitività e Curie Alta temperatura e bassa perdita di ferro totale.


"Morbido" significa che nel senso di magnetismo, il termine non ha nulla a che fare con la durezza del materiale. I materiali magnetici morbidi sono facili da magnetizzare e smagnetizzare. I magneti permanenti o "duri" mantengono sempre la loro magnetizzazione. Il materiale composito magnetico morbido è costituito da particelle di polvere di ferro con elevata purezza e comprimibilità e laminati sottili e uniformi legati insieme. Il rivestimento fornisce un'elevata resistività, isola i bordi di ogni singola particella e limita la generazione di correnti parassite. I compositi magnetici morbidi sono particelle di polvere ferromagnetica idealmente rivestite con una pellicola isolante elettricamente uniforme, proprio come qualsiasi altra parte metallica in polvere. I materiali compositi magnetici morbidi vengono compattati utilizzando stampi riscaldati per promuovere una maggiore densità, permeabilità e induttività. Il materiale composito magnetico morbido dipende dall'applicazione finale e le proprietà magnetiche sono influenzate da vari parametri corrispondenti, tra cui il materiale in lega utilizzato, la densità della parte finale (la sensibilità alla saturazione e la permeabilità sono influenzate dalla densità), la temperatura di sinterizzazione, il contenuto di carbonio e azoto dopo la sinterizzazione.


I materiali magnetici in polvere metallica possono essere classificati come sinterizzati (per applicazioni DC o DC) o tipi compositi magnetici morbidi (per applicazioni AC o AC). Rispetto ai materiali sinterizzati, il vantaggio dei compositi magnetici morbidi è che il loro design ha proprietà magnetiche competitive. , Ha una resistività maggiore. La resistività rende i materiali magnetici morbidi attraenti per coloro che producono parti a bassa perdita (in particolare parti ad alta frequenza) un motivo importante. Il vantaggio dei materiali magnetici morbidi risiede nella capacità di stampaggio delle polveri. L'uso di polveri magnetiche morbide può facilmente realizzare forme solitamente realizzate in metallo in polvere, può raggiungere la capacità di trasporto del flusso magnetico 3D e può completare in modo efficiente forme geometriche 3D complesse. Sono tra le particelle di polvere. Non ci sarà alcun legame metallurgico. Invece, affidati alla forza delle particelle ad incastro più la forza fornita dallo strato isolante.


Il trattamento termico dei materiali magnetici dolci può influire sulle proprietà magnetiche. L'obiettivo del trattamento termico è duplice: migliorare le proprietà magnetiche morbide (ridurre lo stress) per migliorare le proprietà meccaniche, il trattamento termico o l'indurimento non vengono sinterizzati e non si forma alcun legame metallurgico. Maggiore è la temperatura, migliore è la resistenza del materiale magnetico morbido. La natura della metallurgia delle polveri può utilizzare un design del motore più piccolo per ridurre il consumo di materiale o ottenere una potenza maggiore da una dimensione simile al motore attuale, il che apre alle apparecchiature elettromagnetiche un mercato enorme. Questi componenti possono colmare i limiti di frequenza dei tradizionali nuclei in acciaio laminato, in particolare il divario tra i nuclei di ferrite di poche centinaia di hertz e pochi megahertz. Il materiale magnetico morbido può eliminare completamente il guasto/surriscaldamento del motore causato dall'accumulo di correnti parassite causate dal cattivo isolamento dello strato ferromagnetico.


In conclusione

I materiali compositi magnetici possono realizzare il design rivoluzionario delle apparecchiature elettromagnetiche per contribuire a migliorare l'efficienza, ridurre il peso e i costi, senza influire sulle prestazioni magnetiche. Le particelle metalliche elettricamente isolanti vengono inserite nello statore o nel rotore del motore e la loro perdita e permeabilità vengono testate per minimizzarle e massimizzarle rispettivamente. La polvere magnetica morbida ha mostrato il maggior potenziale come materiale di base, con l'elevata resistenza elettrica dei materiali nanocristallini e i vantaggi della coercitività molto bassa dei materiali amorfi. Allo stesso modo, sono stati esplorati materiali di rivestimento organici e inorganici per ridurre le correnti parassite e migliorare la perdita complessiva del materiale del nucleo a frequenze più elevate. Nelle applicazioni con materiali magnetici morbidi, l'equilibrio tra le prestazioni è il più importante.


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