מאפייני ליבה מגנטיים ויישומים

רכיבים מגנטיים שימשו במספר מכשירים אלקטרוניים כוח במשך עשרות שנים. הם משמשים במגוון רחב של יישומים. על מנת ליישם את הרכיבים המגנטיים המעוצבים, חיוני להיות בעל הבנה טובה של חומרים מגנטיים והכרוכים בהם טֶכנוֹלוֹגִיָה. 

במאמר הקודם למדנו על ההיבטים הבסיסיים של חומרים מגנטיים כולל סיווגם, חומרי ליבה וצורותיהם. המשך לקרוא כדי ללמוד עוד על גדלי ליבה שונים, הרכבת ליבה, בחירת רכיבים ויישומים של חומרים מגנטיים.

גדלי ליבה

הליבה המגנטית היא תכנון ספציפי של חומר מגנטי בצורה מסוימת בעלת חדירות מגנטית גבוהה. הוא משמש להגבלת והנחיית השדות המגנטיים בהתקנים חשמליים, אלקטרומכניים ומגנטיים. 

הליבה עשויה בדרך כלל מחומר פרומגנטי כמו ברזל או מתרכובות פרימגנטיות כגון פריטים. הרעיון העומד מאחורי השימוש בחומר חדירות גבוהה למטרה זו הוא להיות מסוגל לרכז את קווי השדה המגנטי בחומר הליבה.

גודל הליבה משתנה ביישומים שונים בהתבסס על עוצמת חומר הליבה או על רמת האנרגיה. ישנם מספר גדלים סטנדרטיים הזמינים מהמדף בכדי לספק את הצרכים, וגם מקום להתאמה אישית של הגדלים ליישומים מיוחדים. 

גודלו של סליל הקודם תלוי בגודל הליבה ויש לבחור אותו בהתאם. גליונות הנתונים שמספק היצרן שימושיים לבדיקת הגדלים הסטנדרטיים של הליבה המגנטית ורכיבים קשורים אחרים.

הרכבת הליבה

מכלול הליבה כולו כולל סליל, ליבה וחומרת הרכבה [1]. בדרך כלל, הליבה המגנטית מחולקת לשני חצאים. הם מגיעים כזוגות תואמים שיש להרכיבם ולהשתמש בהם כזוג בלבד. 

גליונות הנתונים של היצרן מספקים מידע רב ערך בנוגע לצרכי מחזור הטמפרטורה וחומרי הניקוי כדי להקל על ביצועים מיטביים. ליבות פריט משמשות לרוב בשל חדירותן הגבוהה והמגוון הרחב של אפשרויות נגישות לרמות הספק ויישומים שונים. 

פער רגיל המאפשר ערכים מדויקים של השראות ומימד מכני סטנדרטי הוא יתרון עצום מכיוון שהם מאפשרים בתורם את האפשרויות הנכונות לחילופי סלילים וחומרת הרכבה. הזמינות של מגוון מלא של צורות ליבה נפוצות כמו ליבות E ו- I מישוריות סטנדרטיות מסייעת להקל על אבות טיפוס מהירים.

בחירת רכיבים

הבחירה בצורות ליבת פריט תלויה בגורמים רבים. לכל צורה יש כמה יתרונות מרכזיים על פני האחרים בהתבסס על היישום העומד על הפרק [2]. ברוב התרחישים, אין ברירה מושלמת וההחלטה היא התחשבות בפשרה עבור חייבי החובה. יחד עם הליבות, חשוב באותה מידה להזמין אביזרים רלוונטיים עבור אותם כמו יוצרי סלילים וחומרת הרכבה [3].

היבט נוסף שיש לזכור במהלך תכנון ויישום הליבה המגנטית הוא ההיבט של פער האוויר. ליבות עם פער אוויר שימושיות למשרנים וליישומיהם. הגרסאות בסוג זה מבוססות על ההבדל באורכי פער האוויר. מצד שני, ליבה ללא פער אוויר משמשת ביישומים מבוססי שנאים.

במאמר הקודם דנו בפרטים הנוגעים לסיווג הסטנדרטי של חומרים מגנטיים. מבחינת בחירת החומר על בסיס יישומים ספציפיים ברכיבים ומאפייני ביצועים מרכזיים, ניתן להשוות בין חומרים מגנטיים כמו בטבלה I [4]. השוואות אלה שימושיות במהלך תהליך הבחירה וניתן להפנות לגליונות הנתונים כדי להשיג מידע יקר ערך זה עבור חומרים מגנטיים אחרים הנמצאים בשיקול.

חוֹמֶר	פריט קשה (HF)	AlNiCo (AN)	SmCo (SC)	NdFeB (ND)
כוח דבק	טוב	בינוני	חזק	חזק מאוד
טמפרטורת עבודה מקסימלית (במעלות צלזיוס)	200	450	200	80
עמידות בפני קורוזיה	טוב מאוד	טוב מאוד	טוב	מסכן
יכולת מכונה	בלתי אפשרי	חיתוך או שחיקה של יהלומים	בלתי אפשרי	בלתי אפשרי
יכולת דה-מגנטיזציה	לְמַתֵן	קַל	קשה מאוד	קשה
מחיר	נמוך	גָבוֹהַ	גבוה מאוד	לְמַתֵן

טבלה I: השוואה בין חומרים מגנטיים שונים

 

יישומים של חומר מגנטי

חומרים מגנטיים מוצאים מגוון של יישומים בחיי היומיום שלנו, החל מייצור חשמל לניצול חשמל. אלה כוללים מנועים חשמליים, שנאים וגנרטורים. הם גם ממלאים תפקיד מפתח בטעינה ואחסון ציוד בהיבטים שונים של טכנולוגיית אחסון הנתונים, כולל דיסקים קשיחים וקלטות שמע. הם מועסקים גם בטלפונים, נגני CD, טלוויזיה, רמקולים ומקליטי וידאו.

איור 1: יישומים לדוגמא של חומרים מגנטיים

 

מבחינת הסיווג הסטנדרטי של חומרים מגנטיים, חומרים פרומגנטיים משמשים בעיקר במגנטים קבועים וביישומי אחסון נתונים. חומרים פרימגנטיים משמשים ביישום משרנים, שנאים ורכיבים מגנטיים קשורים. 

חומרים סופר-פארמגנטיים משמשים ביצירת קלטת הקלטה עבור יישומי אודיו ווידאו שונים. כמה דוגמאות ליישומים של רכיבים עם חומרים מגנטיים מוצגות באיור 1.