Einführung
Weichmagnetische Werkstoffe (SMM) spielen in verschiedenen Industriezweigen wie der Leistungselektronik, Elektromotoren und Transformatoren eine entscheidende Rolle. Diese Materialien zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, sich als Reaktion auf angelegte Magnetfelder leicht zu magnetisieren und zu entmagnetisieren. Diese Eigenschaft macht sie ideal für Anwendungen, bei denen eine hohe Permeabilität, geringe Verluste und gute magneto-mechanische Eigenschaften erforderlich sind.
Es gibt zwei Haupttypen von SMMs: Legierungen auf Eisenbasis und Legierungen ohne Eisenbasis. Legierungen auf Eisenbasis, wie Siliziumstahl, werden aufgrund ihrer hohen Sättigungsmagnetisierung, hohen Permeabilität und geringen Verluste bei niedrigen Frequenzen häufig verwendet. Zu den Legierungen auf Nichteisenbasis hingegen gehören Materialien wie Nickel- und Kobaltlegierungen sowie amorphe und nanokristalline Legierungen. Diese Materialien haben aufgrund ihrer hohen Permeabilität, ihrer geringen Verluste bei hohen Frequenzen und ihrer guten Temperaturstabilität an Interesse gewonnen.
In diesem Artikel wird eine vergleichende Studie über eisenbasierte und nicht-eisenbasierte SMMs vorgestellt, wobei der Schwerpunkt auf ihren Eigenschaften, Anwendungen und ihrer Leistung liegt. Der Artikel ist wie folgt gegliedert:
1. Eigenschaften von weichmagnetischen Materialien
2. Weichmagnetische Materialien auf Eisenbasis
a. Siliziumstahl
b. Aluminium-Eisen-Legierungen
c. Nickel-Eisen-Legierungen
3. Weichmagnetische Materialien auf Nichteisenbasis
a. Nickel-Basis-Legierungen
b. Kobalt-Basis-Legierungen
c. Amorphe und nanokristalline Legierungen
4. Leistungsvergleich von eisenbasierten und nicht-eisenbasierten SMMs
a. Durchlässigkeit
b. Verluste
c. Sättigungsmagnetisierung
d. Temperaturkoeffizient
e. Magnetische Hysterese
5. Anwendungen von weichmagnetischen Materialien
a. Leistungstransformatoren
b. Induktivitäten und Drosseln
c. Motoren und Generatoren
d. EMI/RFI-Filter
6. Schlussfolgerung
7. FAQs
Eigenschaften von weichmagnetischen Materialien
Die Leistung von SMMs wird durch ihre magnetischen, elektrischen und mechanischen Eigenschaften bestimmt. Die wichtigsten Eigenschaften von SMMs sind:
1. Permeabilität (μ): Die Permeabilität ist die Fähigkeit eines Materials, ein magnetisches Feld aufzunehmen. Sie ist der Kehrwert der Reluktanz des Materials. Eine höhere Permeabilität führt zu geringeren Kernverlusten und höherer Induktivität in Transformatoren und Drosseln.
2. Verluste: Bei SMMs gibt es zwei Arten von Verlusten: