11486
Lõi ferrite là gì và tác dụng để làm gì ?
Đối với các mục đích sử dụng khác, xem Ferrite (định hướng). Một chồng nam châm ferrite Một ferit là gốm nguyên liệu làm bằng cách trộn và bắn tỷ lệ lớn sắt (III) oxit (Fe 2 O 3, rỉ sét ) pha trộn với tỷ lệ nhỏ của một hay nhiều kim loại yếu tố, chẳng hạn như bari, mangan, niken, và kẽm .Cả hai đều bằng điện không -conductive, có nghĩa rằng họ là cách điện, và ferrimagnetic, có nghĩa là họ có thể dễ dàng được từ hóahoặc bị thu hút bởi một nam châm. Ferrites thể được chia thành hai gia đình dựa trên khả năng chống lại được demagnetized (từ kháng từ ). Ferrites cứng có tính cưỡng chế cao, vì vậy rất khó để khử từ. Chúng được sử dụng để chế tạo nam châm vĩnh cửu cho nam châm tủ lạnh, loa, động cơ điện nhỏ, v.v. Các ferrit mềm có độ cưỡng chế thấp, vì vậy chúng dễ dàng thay đổi từ hóa và hoạt động như các dây dẫn của từ trường. Chúng được sử dụng trong ngành công nghiệp điện tử để tạo ra lõi từ hiệu quả gọi là lõi ferrite cho cuộn cảm và biến áp tần số cao, và trong các thành phần vi sóng khác nhau. Các hợp chất Ferrite có chi phí cực thấp, được làm từ sắt chủ yếu là sắt (oxit sắt), và cũng có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Chúng rất ổn định và khó khử từ, và có thể được thực hiện với cả lực lượng cưỡng chế cao và thấp. Yogoro Kato và Takeshi Takei của Viện Công nghệ Tokyo đã tổng hợp các hợp chất ferrite đầu tiên vào năm 1930.
Ferrites thường ferrimagnetic hợp chất gốm có nguồn gốc từ oxit sắt. Magnetite ( Fe 3 O 4 ) là một ví dụ nổi tiếng. Giống như hầu hết những đồ gốm khác, ferrites là chất dẫn điện cứng, giòn và kém. Nhiều ferrites vận dụng cấu trúc spinel với công thức AB 2 O 4, trong đó A và B đại diện thay mặt cho những cation sắt kẽm kim loại khác nhau, thường gồm có sắt ( Fe ). Các ferrit spinel thường sử dụng một mô típ tinh thể gồm có những ôxit khối đóng kín ( fcc ) ( O 2 − ) với những cation chiếm một phần tám những lỗ tứ diện và những cation B chiếm 50% những lỗ bát diện, tức là A 2 + B 3 + 2 O 2 − 4. Các tinh thể Ferrite không sử dụng cấu trúc spinel thường thì, mà là cấu trúc spinel nghịch đảo : Một phần tám những lỗ tứ diện bị chiếm bởi những cation B, một phần tư những vị trí bát diện bị chiếm bởi những cation A. và một phần tư khác bởi cation B. Nó cũng hoàn toàn có thể có ferrites cấu trúc spinen hỗn hợp với công thức [ M 2 + 1 – δ Fe 3 + δ ] [ M 2 + δ Fe 3 + 2 δ ] O 4 nơi δ là mức độ đảo ngược. Vật liệu từ tính được gọi là ” ZnFe ” có công thức ZnFe 2 O 4, với Fe 3 + chiếm những vị trí bát diện và Zn 2 + chiếm những vị trí tứ diện, đây là một ví dụ về cấu trúc spinel ferrite thông thường. ] Một số ferrites vận dụng cấu trúc tinh thể lục giác, như barium và strontium ferrites BaFe 12 O 19 ( BaO : 6F e 2 O 3 ) và SrFe 12 O 19 ( SrO : 6F e 2 O 3 ). Về đặc tính từ tính của chúng, những ferrites khác nhau thường được phân loại là ” mềm “, ” nửa cứng ” hoặc ” cứng “, nghĩa là độ cưỡng bức từ thấp hoặc cao của chúng, như sau .
Các lõi ferrite khác nhau được sử dụng để sản xuất máy biến áp nhỏ và cuộn cảm Ferrites được sử dụng trong lõi máy biến áp hoặc điện từ có chứa hợp chất niken, kẽm và / hoặc mangan. Chúng có độ cưỡng chế thấp và được gọi là ferrites mềm. Độ coerc thấp có nghĩa là từ hóa của vật tư hoàn toàn có thể thuận tiện đảo ngược hướng mà không tiêu tán nhiều nguồn năng lượng ( tổn thất trễ ), trong khi điện trở suất cao của vật tư ngăn dòng điện xoáy trong lõi, một nguồn mất nguồn năng lượng khác. Do tổn thất tương đối thấp ở tần số cao, chúng được sử dụng thoáng rộng trong lõi của RFmáy biến áp và cuộn cảm trong những ứng dụng như nguồn phân phối nguồn năng lượng quy đổi và ăng ten vòng lặp được sử dụng trong radio AM. Các ferrites mềm thông dụng nhất là : Mangan-kẽm ferrite ( MnZn, với công thức Mn a Zn ( 1 – a ) Fe 2 O 4 ). MnZn có độ thấm và cảm ứng bão hòa cao hơn NiZn. Niken-kẽm ferit ( NiZn, với công thức Ni a Zn ( 1 – a ) Fe 2 O 4 ). Các ferrites NiZn biểu lộ điện trở suất cao hơn MnZn, và do đó tương thích hơn cho những tần số trên 1 MHz. Đối với những ứng dụng dưới 5 MHz, ferrites MnZn được sử dụng ; trên đó, NiZn là sự lựa chọn thường thì. Ngoại lệ là với những cuộn cảm chính sách thông dụng, trong đó ngưỡng lựa chọn là 70 MHz .
Cobalt ferrite, CoFe 2 O 4 ( CoO · Fe 2 O 3 ), nằm giữa vật tư từ mềm và cứng và thường được phân loại là vật tư bán cứng. Nó được sử dụng đa phần cho những ứng dụng từ giảo của nó giống như cảm ứng và cơ cấu tổ chức chấp hành nhờ vào độ bão hòa cao Từ giảo ( ~ 200 ppm ). CoFe 2 O 4 cũng có những quyền lợi là không có đất hiếm, điều này làm cho nó trở thành một sự thay thế sửa chữa tốt cho Terfenol-D. Hơn nữa, những đặc tính từ tính của nó hoàn toàn có thể được kiểm soát và điều chỉnh bằng cách tạo ra tính bất đẳng hướng từ tính. Điều này hoàn toàn có thể được triển khai bằng cách ủ từ, nén có tương hỗ từ trường, hoặc phản ứng dưới áp suất đơn hướng. Giải pháp sau cuối này có ưu điểm là cực nhanh ( 20 phút ) nhờ sử dụng chiêu thức thiêu kết plasma plasma. Tính dị hướng từ cảm ứng trong coban ferrite cũng có lợi để tăng cường hiệu ứng từ điện trong composite .
trái lại, nam châm hút ferrite vĩnh cửu được làm bằng ferrites cứng, có độ cưỡng bức cao và độ phục sinh cao sau khi từ hóa. Ôxít sắt và bari hoặc strontium carbonate được sử dụng trong sản xuất nam châm hút ferrite cứng. Độ cưỡng chế cao có nghĩa là những vật tư có năng lực chống lại sự khử từ, một đặc tính thiết yếu so với một nam châm hút vĩnh cửu. Chúng cũng có tính thấm từ cao. Những cái gọi là nam châm hút gốm này có giá rẻ, và được sử dụng thoáng rộng trong những loại sản phẩm gia dụng như nam châm từ tủ lạnh. Từ trường tối đa B là khoảng chừng 0,35 tesla và cường độ từ trường H là khoảng chừng 30 đến 160 kiloampere mỗi mét ( 400 đến 2000 oersteds ). Mật độ của nam châm từ ferrite khoảng chừng 5 g / cm 3. Các ferrites cứng phổ cập nhất là : Strontium ferrite, SrFe 12 O 19 ( SrO · 6F e 2 O 3 ), được sử dụng trong động cơ điện nhỏ, thiết bị sóng vi mô, phương tiện đi lại ghi âm, phương tiện đi lại quang từ, viễn thông và công nghiệp điện tử. Barium ferrite, BaFe 12 O 19 ( BaO · 6F e 2 O 3 ), một vật tư thông dụng cho những ứng dụng nam châm hút vĩnh cửu. Barium ferrites là loại gốm can đảm và mạnh mẽ thường không thay đổi với nhiệt độ và chống ăn mòn. Chúng được sử dụng trong cácnam châm loa và như một phương tiện đi lại để ghi từ, ví dụ như trên những thẻ sọc từ tính .
Ferrites được sản xuất bằng cách nung nóng hỗn hợp những oxit của những sắt kẽm kim loại cấu thành ở nhiệt độ cao, như biểu lộ trong phương trình lý tưởng hóa này : Fe 2 O 3 + ZnO → ZnFe 2 O 4 Trong một số ít trường hợp, hỗn hợp tiền chất bột mịn được ép vào khuôn. Đối với ferrit bari và strontium, những sắt kẽm kim loại này thường được cung ứng dưới dạng cacbonat, BaCO 3 hoặc SrCO 3. Trong quy trình gia nhiệt, những cacbonat này trải qua quy trình nung : MCO 3 → MO + CO 2 Sau bước này, hai oxit phối hợp để tạo ra ferrite. Hỗn hợp oxit thu được trải qua quy trình thiêu kết .
Lõi Ferrite được sử dụng trong cuộn cảm điện tử, máy biến thế và nam châm hút điện trong đó điện trở cao của ferrite dẫn đến tổn thất dòng điện rất thấp. Chúng thường được xem như một cục trong cáp máy tính, được gọi là hạt ferrite, giúp ngăn tiếng ồn điện tần số cao ( nhiễu tần số vô tuyến ) thoát ra hoặc đi vào thiết bị. Bộ nhớ máy tính bắt đầu tàng trữ tài liệu trong những từ trường còn lại của lõi ferrite cứng, được tập hợp thành những mảng của bộ nhớ lõi. Bột Ferrite được sử dụng trong những lớp phủ của băng ghi âm từ tính. Một loại vật tư như vậy là sắt ( III ) oxit. Các hạt Ferrite cũng được sử dụng như một thành phần của vật tư hấp thụ radar hoặc lớp phủ được sử dụng trong máy bay tàng hình và trong gạch hấp thụ lót những phòng được sử dụng để đo thích hợp điện từ. Hầu hết những nam châm hút âm thanh thông dụng, gồm có cả những người được sử dụng trong loa và thiết bị thu phát nhạc cụ điện từ, là nam châm từ ferrite. Ngoại trừ một số ít loại sản phẩm ” cổ xưa ” nhất định, nam châm từ ferrite đã thay thế sửa chữa phần đông nam châm từ Alnico đắt tiền hơn trong những ứng dụng này. Các hạt nano Ferrite biểu lộ đặc thù siêu thuận từ .
Để tận dụng tối đa hiệu suất của ferrite, các lưu ý sau đây rất quan trọng:
Đầu tiên, ảnh hưởng của hạt ferrite (hạt từ tính) liên quan đến trở kháng mạch: trở kháng của mạch càng thấp thì hiệu quả lọc của hạt ferrite (hạt từ tính) càng tốt. Do đó, trong hướng dẫn sử dụng sản phẩm của vật liệu ferrite nói chung, tổn thất chèn của vật liệu ferrite không được đưa ra, nhưng trở kháng của vật liệu ferrite được đưa ra. Trở kháng của vật liệu ferrite càng lớn thì hiệu quả lọc càng tốt. .
Thứ hai, ảnh hưởng của dòng điện: Khi một dòng điện lớn hơn chạy qua dây ferrite, tổn thất chèn tần số thấp của bộ lọc sẽ trở nên nhỏ hơn và tổn thất chèn tần số cao sẽ không thay đổi nhiều. Để tránh điều này, khi sử dụng đường dây điện, bạn có thể truyền đường dây điện và đường hồi điện qua ferrite cùng một lúc.
Thứ ba, lựa chọn vật liệu ferrite: Theo tần số triệt nhiễu, chọn vật liệu ferrite khác nhau có tính thấm từ khác nhau. Độ thấm từ của vật liệu ferrite càng cao thì trở kháng ở tần số thấp càng lớn và trở kháng càng nhỏ ở tần số cao. Sp3 quy định an toàn và mạng tương thích điện từ.
Thứ tư, việc xác định kích thước của vòng ferrite: chênh lệch giữa đường kính trong và ngoài của vòng từ càng lớn, hướng trục càng dài thì trở kháng càng lớn. Nhưng đường kính bên trong phải được bọc chặt. Do đó, để có được độ suy giảm lớn, nên sử dụng vòng từ có thể tích lớn hơn miễn là đường kính trong của vòng từ tính ferrite được quấn quanh dây.
Thứ năm, số vòng quay của chế độ thông thường bị sặc: tăng số vòng quay qua vòng từ có thể làm tăng trở kháng ở tần số thấp, nhưng do tăng điện dung ký sinh, trở kháng ở tần số cao sẽ giảm. Đó là một sai lầm phổ biến để tăng một cách mù quáng số lượt để tăng lượng suy giảm.Khi dải tần số nhiễu bị triệt tiêu rộng, số vòng quay khác nhau có thể được quấn trên hai vòng từ.
6. Số lượng vòng ferrite trên cáp: Tăng số lượng vòng ferrite trên cáp có thể tăng trở kháng ở tần số thấp, nhưng trở kháng ở tần số cao sẽ giảm. Điều này là do sự gia tăng điện dung ký sinh.
Bảy, vị trí lắp đặt vòng từ ferrite: Nói chung càng gần nguồn nhiễu càng tốt. Đối với cáp trên khung được bảo vệ, vòng từ phải càng gần càng tốt với lối vào và lối ra của cáp khung.
8. Tốt hơn là sử dụng với đầu nối bộ lọc điện dung: Bởi vì hiệu ứng của vòng ferrite phụ thuộc vào trở kháng của mạch, trở kháng của mạch càng thấp, hiệu ứng của vòng càng rõ ràng. Do đó, khi đầu nối bộ lọc điện dung được lắp đặt ở cả hai đầu của cáp gốc, trở kháng rất thấp và hiệu quả của vòng từ tính rõ ràng hơn.
Cuộn dây của lõi ferrite vẫn là một cuộn cảm khi tần số thấp. Đối với mạch lọc bao gồm cuộn cảm đơn này, tần số cắt là: Fco = 1 / (2πRsL), R là trở kháng mạch ban đầu và mạch tải Giá trị loạt của trở kháng.
