พื้นฐานของวัสดุแม่เหล็ก

แม่เหล็ก ส่วนประกอบ: ทำความเข้าใจเกี่ยวกับวัสดุและการออกแบบ

ส่วนประกอบแม่เหล็กมีบทบาทสำคัญในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง ทำให้สามารถควบคุม ถ่ายโอน และปรับสภาพพลังงานไฟฟ้าได้ นักออกแบบแสวงหาวัสดุ โทโพโลยี และกระบวนการใหม่ๆ อย่างต่อเนื่องเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ในการออกแบบตัวเหนี่ยวนำและหม้อแปลงไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องเข้าใจความซับซ้อนของวัสดุแม่เหล็กและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง ในบทความนี้ เราจะเจาะลึกพื้นฐานของวัสดุแม่เหล็ก การจำแนกประเภท วัสดุแกนกลาง และรูปร่าง

วัสดุแม่เหล็กและการจำแนกประเภท

วัสดุแม่เหล็กรวมถึงองค์ประกอบเหล่านั้นที่ดึงดูดโดยธรรมชาติด้วยแม่เหล็กและสามารถกลายเป็นแม่เหล็กได้เองเมื่อถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก แม่เหล็กถาวรที่ใช้หลักห้าประเภท ได้แก่ เฟอร์ไรต์ อัลนิโก ยางยืดหยุ่น และแม่เหล็กธาตุหายาก เช่น โคบอลต์และนีโอไดเมียม น่าแปลกที่แต่ละประเภทมีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกันออกไป

การทำความเข้าใจการจำแนกประเภทของวัสดุแม่เหล็กเป็นสิ่งสำคัญ แบ่งออกเป็นสองประเภท: วัสดุแข็งจากแม่เหล็กและวัสดุอ่อนจากแม่เหล็ก วัสดุที่มีความแข็งทางแม่เหล็กสามารถถูกทำให้เป็นแม่เหล็กได้ด้วยสนามแม่เหล็กแรงสูงและคงความเป็นแม่เหล็กของมันไว้ได้อย่างไม่มีกำหนด ในทางตรงกันข้าม วัสดุอ่อนที่เป็นแม่เหล็กสามารถถูกทำให้เป็นแม่เหล็กได้ง่ายแต่เพียงชั่วคราวเท่านั้น

การตอบสนองของวัสดุต่อสนามแม่เหล็กจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับโครงสร้างอะตอม โดยหลักๆ แล้วพิจารณาจากจำนวนอิเล็กตรอนที่ไม่จับคู่ในแต่ละอะตอม วัสดุส่วนใหญ่จัดอยู่ในหนึ่งในสามประเภท: เฟอร์โรแมกเนติก ไดแมกเนติก หรือพาราแมกเนติก

• วัสดุเฟอร์โรแมกเนติก เช่น เหล็ก โคบอลต์ และนิกเกิล มีอิเล็กตรอนที่ไม่จับคู่กันจำนวนหนึ่ง ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กสุทธิที่อ่อนแอ
• วัสดุไดอะแมกเนติกจะขับไล่สนามแม่เหล็กที่ใช้ภายนอกและไม่สร้างสนามแม่เหล็กขึ้นมาเอง
• วัสดุพาราแมกเนติกมีแรงดึงดูดเล็กน้อยต่อสนามแม่เหล็ก แต่โดยทั่วไปถือว่าไม่ใช่แม่เหล็ก

วัสดุหลัก

การเลือกใช้วัสดุแม่เหล็กสำหรับส่วนประกอบเฉพาะนั้นขึ้นอยู่กับการใช้งานที่ต้องการ การทำความเข้าใจการจำแนกประเภทที่กล่าวถึงข้างต้นจะให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวัสดุแม่เหล็กประเภทต่างๆ ที่มีอยู่ โดยทั่วไป แกนต้องมีความสามารถในการซึมผ่านสัมพัทธ์สูง

โดยทั่วไปจะใช้วัสดุแข็งสำหรับแม่เหล็กถาวร ในขณะที่วัสดุอ่อนใช้สำหรับตัวเหนี่ยวนำและหม้อแปลงไฟฟ้า

รูปทรงหลัก

การเลือกรูปทรงแกนขึ้นอยู่กับการออกแบบส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์กำลังและวัสดุแกนที่เลือก มีแกนรูปทรงต่างๆ ให้เลือกซื้อทั่วไป ทำให้การตัดสินใจครั้งนี้เป็นเรื่องที่ท้าทาย

ตารางที่ XNUMX นำเสนอการเปรียบเทียบรูปร่างแกนที่แตกต่างกันและคุณลักษณะสำหรับการตัดสินใจออกแบบอย่างมีข้อมูล

ด้วยการทำความเข้าใจอย่างครอบคลุมเกี่ยวกับวัสดุแม่เหล็ก การจำแนกประเภท วัสดุแกนกลาง และรูปร่างของแกน นักออกแบบจึงสามารถเลือกที่มีข้อมูลครบถ้วนเมื่อสร้างส่วนประกอบแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพและใช้งานได้สำหรับระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลัง

ตารางที่ XNUMX: การเปรียบเทียบรูปร่างแกนที่แตกต่างกันและลักษณะเฉพาะ

• แกนหม้อ: ต้นทุนแกนสูง ต้นทุนการม้วนต่ำ ต้นทุนกระสวยต่ำ ประกอบง่าย ระบายความร้อนได้ไม่ดี ป้องกัน/คัดกรองได้ดีเยี่ยม ฟลักซ์การรั่วไหลต่ำ
• E Core: ต้นทุนแกนต่ำ ต้นทุนการพันต่ำ ต้นทุนกระสวยต่ำ ประกอบง่าย กระจายความร้อนได้ดีเยี่ยม การป้องกัน/คัดกรองไม่ดี กำลังส่งสูง/ปริมาตรต่อหน่วย
• EC Core: ราคาแกนปานกลาง ต้นทุนการพันต่ำ ต้นทุนกระสวยปานกลาง การประกอบปานกลาง กระจายความร้อนได้ดี การป้องกัน/คัดกรองไม่ดี ขาตรงกลางทรงกลมเพื่อการพันที่ง่ายขึ้น
• U Core: ต้นทุนแกนสูง ต้นทุนการม้วนปานกลาง ต้นทุนกระสวยสูง การประกอบปานกลาง การกระจายความร้อนได้ดี การชีลด์/การคัดกรองไม่ดี เหมาะสำหรับงานไฟฟ้าแรงสูง
• Toroids (แกนวงแหวน): ต้นทุนแกนที่ต่ำมาก, การกระจายความร้อนสูง, ไม่มีค่าใช้จ่ายสำหรับกระสวย, ไม่มีการประกอบ, การป้องกัน/คัดกรองที่ดี เป็นที่ต้องการในหม้อแปลงกระแส
• RM Core: ราคาแกนปานกลาง, ราคาม้วนต่ำ, ราคากระสวยปานกลาง, การประกอบปานกลาง, กระจายความร้อนได้ดี, ป้องกัน/คัดกรองที่ดี