Làm thế nào để một nam châm ferrite hoạt động và nó khác với các nam châm khác như thế nào?

Nguyên tắc làm việc của Nam châm ferrite
Thành phần chính của nam châm ferrite là hỗn hợp oxit sắt (Fe₂O₃) và các oxit kim loại khác (như strontium, barium, v.v.). Từ tính của nó xuất phát từ cấu trúc tinh thể của nó và sự sắp xếp các miền từ bên trong. Nam châm Ferrite thuộc về vật liệu từ tính cứng, và cấu trúc tinh thể của chúng là hình lục giác. Trong cấu trúc này, các ion sắt và các ion oxy tạo thành một sự sắp xếp đặc biệt, cho phép vật liệu hình thành các miền từ tính ổn định (nghĩa là các vùng từ tính siêu nhỏ) dưới tác động của từ trường bên ngoài. Các miền từ tính này dần dần phù hợp trong quá trình từ hóa, dẫn đến từ tính mạnh mẽ.
Nam châm Ferrite cần trải qua quá trình thiêu kết nhiệt độ cao và xử lý từ trường trong quá trình sản xuất. Ở nhiệt độ cao, cấu trúc tinh thể của vật liệu được ổn định và dưới tác động của từ trường mạnh bên ngoài, các miền từ tính được căn chỉnh dọc theo hướng của từ trường để tạo thành từ tính vĩnh viễn. Ngay cả khi từ trường bên ngoài biến mất, các miền từ tính vẫn có thể vẫn được căn chỉnh, cho vật liệu từ tính lâu dài. Từ tính của ferrite chủ yếu đến từ sự sắp xếp của các spin electron bên trong nó. Vì Ferrite là một vật liệu sắt từ, các điện tử không ghép đôi bên trong nó sẽ tạo ra các khoảnh khắc từ tính, phù hợp với tác động của từ trường bên ngoài để tạo thành từ tính vĩ mô.

Sự khác biệt giữa nam châm ferrite và nam châm khác
Nam châm Ferrite khác biệt đáng kể so với các nam châm phổ biến khác (như nam châm NDFEB, nam châm Alnico và nam châm SMCO) về thành phần vật liệu, đặc điểm hiệu suất và các khu vực ứng dụng.
Nam châm ferrite chủ yếu bao gồm oxit sắt và oxit strontium/barium, và không chứa các nguyên tố đất hiếm. Ngược lại, nam châm NDFEB bao gồm các nguyên tố đất hiếm Neodymium, sắt và boron, với hàm lượng đất hiếm; Nam châm alnico bao gồm nhôm, niken, coban và sắt, không có các yếu tố đất hiếm; và nam châm SMCO bao gồm các nguyên tố đất hiếm Samarium và coban, với hàm lượng đất hiếm. Sự khác biệt này trong thành phần ảnh hưởng trực tiếp đến các đặc tính từ tính và kịch bản ứng dụng của chúng.
Về mặt tính chất từ ​​tính, nam châm ferrite có sản phẩm năng lượng từ tính thấp hơn (thường là 3,5-5 MgoE), một lực ép buộc cao hơn, tính chất chống từ chối tốt, nhưng lực từ tính yếu. Nam châm NDFEB có năng lượng từ tính cực cao (lên tới 50 MgoE trở lên), lực từ mạnh, nhưng lực ép buộc thấp và khử từ dễ dàng. Nam châm Alnico có một sản phẩm năng lượng từ tính trung bình (5-10 MGOE), độ ổn định nhiệt độ tốt, nhưng cưỡng chế thấp. Nam châm SMCO có một sản phẩm năng lượng từ tính cao (20-30 MGOE), độ ổn định nhiệt độ tuyệt vời, nhưng chi phí cao.
Tính ổn định nhiệt độ là một lợi thế lớn của nam châm ferrite. Nó có thể hoạt động trong phạm vi -40 đến 250, phù hợp cho môi trường nhiệt độ cao. Nam châm NDFEB có độ ổn định nhiệt độ kém và dễ dàng bị khử từ nhiệt độ cao. Họ thường cần thêm các yếu tố như dysprosium để cải thiện khả năng kháng nhiệt độ. Nam châm Alnico có độ ổn định nhiệt độ tuyệt vời và có thể hoạt động trong một thời gian dài trong môi trường nhiệt độ cao. Nam châm SMCO có độ ổn định nhiệt độ tốt nhất và phù hợp cho môi trường nhiệt độ cao.
Chi phí và bảo vệ môi trường cũng là những lợi thế quan trọng của nam châm ferrite. Nó có chi phí thấp, nguyên liệu thô, không chứa các yếu tố đất hiếm và có bảo vệ môi trường tốt. Ngược lại, nam châm NDFEB có chi phí cao, dựa vào tài nguyên đất hiếm và bảo vệ môi trường kém; Nam châm Alnico có chi phí trung bình, không chứa các yếu tố đất hiếm, nhưng tài nguyên coban bị hạn chế; Nam châm SMCO có chi phí cực kỳ cao, dựa vào tài nguyên trái đất hiếm và bảo vệ môi trường kém.
Về các lĩnh vực ứng dụng, nam châm ferrite được sử dụng rộng rãi trong các kịch bản chi phí thấp, có khối lượng lớn như loa, động cơ, cảm biến và thiết bị gia dụng. Nam châm NDFEB chủ yếu được sử dụng trong động cơ hiệu suất cao, ổ đĩa cứng, tua-bin gió và các trường khác có yêu cầu từ tính cao. Nam châm Alnico thường được sử dụng trong các kịch bản như dụng cụ, cảm biến và động cơ nhiệt độ cao. Nam châm Cobalt Samarium chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực đặc biệt như hàng không vũ trụ, quân sự và thiết bị công nghiệp cao cấp.

Ưu điểm độc đáo của nam châm ferrite
Mặc dù nam châm ferrite có lực từ yếu, nhưng tính chất độc đáo của chúng mang lại cho chúng những lợi thế không thể thay thế trong nhiều ứng dụng. Chi phí thấp của nó làm cho nó là một lựa chọn lý tưởng cho sản xuất hàng loạt. Các nguyên liệu thô rất phong phú và quá trình sản xuất rất đơn giản, làm cho nó phù hợp để sản xuất hàng loạt. Lực cưỡng chế cao của nam châm ferrite làm cho nó chống từ chối và phù hợp để sử dụng lâu dài. Độ ổn định nhiệt độ tuyệt vời của nó cho phép nó hoạt động ổn định trong môi trường nhiệt độ cao và phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp. Nam châm Ferrite không chứa các yếu tố đất hiếm, thân thiện với môi trường và đáp ứng các yêu cầu bảo vệ môi trường hiện đại.