연자성 복합재
연자성 재료의 두께는 와전류 손실을 줄이는 데 중요한 역할을 하므로 연자성 합금은 동적 용도로 얇은 적층 형태로 만들어져야 합니다. 연자성 스트립의 다른 두 가지 차원을 분해하면, 즉 분말 형태의 연자성 합금을 사용하면 와전류 손실을 더욱 줄일 수 있으며, 이를 통해 만들어진 구성 요소는 훨씬 더 높은 수준에서 사용될 수 있습니다. 주파수. 이러한 활용을 실현하려면 먼저 합금 분말을 준비하고(대부분의 경우 원자화 방법으로) 입자를 절연층으로 코팅한 다음 분말을 소량의 윤활제와 혼합하여 강한 힘으로 압축합니다. 최종 형상에 대한 600-800 MPa의 압력. 이러한 공정으로 만들어진 연자성 제품을 연자성 복합재(SMC) 또는 분말 코어라고 합니다. SMC의 또 다른 장점은 전통적인 적층 적층 방법으로는 거의 만들 수 없는 다양한 특수 형상의 코어로 만들 수 있다는 점이며, 이는 전자기 장치의 새로운 설계에 도움이 됩니다. SMC의 주요 단점은 투자율이 상대적으로 낮다는 것입니다. 오늘날 가장 일반적인 SMC는 Fe, Fe-Si, Fe-Si-Al, Fe-Ni, 비정질 및 나노결정질 합금 등의 분말로 만들어집니다.
소프트 페라이트
위에서 언급한 연자성 재료는 모두 금속이므로 와전류 효과를 피할 수 없습니다. 연질 페라이트는 이온성 화합물이고 금속 연자성 재료보다 저항률이 몇 배 더 높다는 점에서 독특합니다. 따라서 최대 1MHz의 주파수를 사용하는 애플리케이션의 경우 소프트 페라이트가 에너지 손실과 관련하여 최선의 선택입니다. 소프트 페라이트의 주요 단점은 BS가 상대적으로 낮다는 것입니다. 가장 일반적인 소프트 페라이트의 두 종류는 Mn-Zn 페라이트((Mn, Zn)Fe2O4)와 Ni-Zn 페라이트((Ni, Zn)Fe2O4)입니다. Mn-Zn 페라이트는 일반적으로 1MHz 미만에서 사용되는 반면 Ni-Zn 페라이트는 훨씬 더 높은 주파수에서 사용할 수 있지만 후자의 BS 및 투자율은 더 낮습니다.
철 및 저탄소강
철과 저탄소강은 가장 일반적이고 저렴한 연자성 재료일 수 있습니다. 이는 값비싼 Fe-Co 합금보다 열등한 BS ~2.15T의 매우 높은 값을 갖습니다. 그러나 저항률이 다소 낮아 동적 응용 분야에서의 사용이 제한됩니다. 철 및 저탄소강은 일반적으로 재료 비용이 주요 관심사인 전자석 코어, 계전기 및 일부 저전력 모터와 같은 정적/저주파 응용 분야에 사용됩니다.
철-실리콘 합금
철에 실리콘을 약간 첨가하면 저항률이 눈에 띄게 증가하므로 와전류 손실을 억제하는 데 매우 유리합니다. 포화 자화 및 퀴리 온도가 약간 감소함에도 불구하고 Fe-Si 합금은 50Hz에서 수백Hz까지 작동하는 전기 기계에 널리 사용됩니다. 와전류 손실을 더욱 줄이기 위해 Fe-Si 합금은 종종 얇은 스트립 형태로 압연됩니다. 가장 일반적인 Fe-Si 합금의 두께는 0.35mm 이하입니다. Fe-Si 합금은 압연 및 열처리 조건에 따라 결정립 방향성(GO)과 비방향성(NO)으로 분류됩니다. GO Fe-Si는 변압기에 사용되는 반면 NO Fe-Si는 전기 모터에 사용됩니다.
철-니켈 합금
니켈은 철에 첨가되어 35wt.의 넓은 조성 범위에서 균일한 고용체를 형성할 수 있습니다. % ~ 80 중량. % 니. Fe20Ni80에 가까운 조성을 갖는 합금을 퍼멀로이(Permalloy)라고 명명했습니다(요즘 사람들은 니켈 함량이 35wt.% 이상인 모든 철-니켈 합금을 퍼멀로이라고 부르는 경향이 있습니다). Mo, Cu 및 Cr과 같은 다른 원소의 소량 함량은 일반적으로 퍼멀로이의 자기 특성을 향상시키기 위해 첨가됩니다. 섬세한 조성 조정과 열처리를 통해 가공된 퍼멀로이는 투자율이 1 200 000만큼 높을 수 있는 세계에서 가장 부드러운 자성 재료 중 하나입니다. 퍼멀로이의 단점 중 하나는 포화 자화가 철 및 Fe-Si 합금보다 훨씬 낮은 약 0.8T에 불과하다는 것입니다. 니켈 함량이 감소함에 따라 BS는 먼저 증가하여 니켈 함량 약 48wt에서 최대 1.6T에 도달합니다. % 그러나 투자율은 니켈 함량이 높은 합금만큼 좋지 않습니다. 철-니켈 합금은 가장 다재다능한 자성 합금으로, 조성 조정, 자기 어닐링, 기계적 압연 등을 통해 자기 특성을 조정할 수 있습니다. 철-니켈 합금은 또한 매우 우수한 성형성을 나타내며 20mm 두께까지 압연할 수 있습니다. 미크론. 결과적으로 니켈-철 합금은 자기장 차폐, 지락 차단기, 자기 센서, 자기 테이프용 기록 헤드, 전력 전자 장치 등과 같은 광범위한 응용 분야에서 찾을 수 있습니다.
철-코발트 합금
철에 코발트를 첨가하면 퀴리 온도와 BS가 모두 증가합니다. 33 중량% 범위의 코발트 함량. % ~ 50 중량% %, BS는 2.4T까지 높을 수 있습니다. 철-니켈 합금만큼 부드럽지는 않지만 철-코발트 합금은 다른 모든 자성 합금 중에서 가장 높은 BS 값을 나타냅니다. 성형성을 높이기 위해 2wt. 50%의 바나듐이 Fe50Co50 합금에 첨가되어 50미크론까지 얇게 압연할 수 있습니다. 바나듐을 첨가하면 철-코발트 합금의 저항도 증가할 수 있습니다. 가장 높은 BS로 인해 철-코발트 합금은 우주 장치에 사용되는 모터 및 변압기와 같이 높은 중량 대비 출력 비율이 요구되는 응용 분야에 필수적입니다.
비정질 및 나노결정질 합금
흔히 금속 유리라고도 불리는 비정질 합금은 급속 응고를 통해 생산될 수 있습니다. 비정질 합금의 원자에는 장거리 질서가 없으므로 일반적으로 저항률이 높고 결정 자기 이방성이 없습니다. 또한 평면 유동 주조를 통해 약 2{15}} ~ 30 마이크론만큼 얇은 비정질 리본을 쉽게 생산할 수 있습니다. 이러한 모든 특성은 비정질 합금이 연자석의 탁월한 후보임을 보장합니다. 현재 시판되고 있는 비정질 연자석은 그 조성에 따라 Fe계, Co계, (Fe, Ni)계로 분류되는 경우가 대부분이다. 이 세 가지 유형의 경우 Fe, Co 및 Ni의 총 함량은 약 75-90 중량%이고, 나머지는 Si, B, P, C 및 Zr, Nb, Mo와 같은 준금속 및 유리 형성 원소입니다. 등이 있습니다. 이들 유형 중 Fe 기반은 BS가 약 1.6T로 가장 높고 비용이 가장 낮습니다. Fe계 비정질 합금의 철손은 Fe-Si강의 1/3에 불과합니다. 전력 변압기의 Fe-Si 강을 Fe계 비정질 합금으로 대체할 수 있다면 엄청난 양의 전력을 절약할 수 있지만 후자의 재료 비용은 더 높습니다. Co 기반 비정질 합금은 일반적으로 0.8T보다 낮은 BS를 갖지만 훨씬 더 높은 투자율과 거의 0에 가까운 자기 변형 값을 가지며, 이는 가장 부드러운 퍼멀로이와 비교할 수 있으며 더 높은 저항률로 인해 더 높은 주파수에서 훨씬 더 나은 성능을 발휘할 수 있습니다. (Fe, Ni) 기반 비정질 합금은 다른 두 합금에 비해 중간 정도의 자기 특성을 나타냅니다.
