নরম চৌম্বকীয় উপকরণ

বিভিন্ন ধরণের নরম চৌম্বকীয় পদার্থ রয়েছে।

লোহা এবং কম কার্বন ইস্পাত

লোহা এবং কম কার্বন ইস্পাত সবচেয়ে সাধারণ এবং সস্তা নরম চৌম্বকীয় উপকরণ হতে পারে। তাদের BS ~2.15 T এর বেশ উচ্চ মান রয়েছে, যা ব্যয়বহুল Fe-Co অ্যালয় থেকে নিকৃষ্ট। তবে তাদের প্রতিরোধ ক্ষমতা কম, যা গতিশীল অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে তাদের ব্যবহার সীমিত করে। লোহা এবং কম কার্বন স্টিলগুলি সাধারণত স্ট্যাটিক/কম ফ্রিকোয়েন্সি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ব্যবহার করা হয়, যেমন ইলেক্ট্রোম্যাগনেটের মূল, রিলে এবং কিছু কম শক্তির মোটর যার জন্য উপকরণের খরচ প্রধান উদ্বেগের বিষয়।

লোহা-সিলিকন মিশ্রণ

আয়রনের সাথে কয়েকটি সিলিকন যোগ করলে এর প্রতিরোধ ক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পাবে, তাই, এডি কারেন্ট ক্ষয় রোধ করার জন্য খুবই উপকারী। স্যাচুরেশন ম্যাগনেটাইজেশন এবং কিউরি তাপমাত্রা সামান্য হ্রাস হওয়া সত্ত্বেও, Fe-Si অ্যালয়গুলি 50 Hz থেকে কয়েকশ হার্জ পর্যন্ত বৈদ্যুতিক মেশিনগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এডি কারেন্ট লস আরও কমাতে, Fe-Si অ্যালয়গুলি প্রায়শই পাতলা স্ট্রিপের আকারে ঘূর্ণিত হয়। সবচেয়ে সাধারণ Fe-Si খাদের বেধ 0.35mm এর সমান বা তার কম। ঘূর্ণায়মান এবং তাপ চিকিত্সার অবস্থার উপর নির্ভর করে, Fe-Si খাদকে গ্রেইন-ওরিয়েন্টেড (GO) এবং অ-ওরিয়েন্টেড (NO) হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে। GO Fe-Si ট্রান্সফরমারের জন্য ব্যবহৃত হয়, যেখানে বৈদ্যুতিক মোটরের জন্য NO Fe-Si ব্যবহার করা হয়।

লোহা-নিকেল সংকর ধাতু

35 wt এর বিস্তৃত কম্পোজিশন রেঞ্জে অভিন্ন কঠিন দ্রবণ তৈরি করতে লোহার সাথে নিকেল যোগ করা যেতে পারে। % থেকে 80 wt. % নি. Fe20Ni80-এর কাছাকাছি কম্পোজিশন সহ সংকর ধাতুগুলির নামকরণ করা হয়েছিল পার্ম্যালয় (আজকাল লোকেরা 35 wt-এর বেশি নিকেল সামগ্রী সহ সমস্ত লোহা-নিকেল সংকর ধাতুকে পারম্যালয় বলে)। Mo, Cu, এবং Cr-এর মতো অন্যান্য উপাদানের ক্ষুদ্র বিষয়বস্তু সাধারণত পারম্যালয়ের চৌম্বক বৈশিষ্ট্যের উন্নতির জন্য যোগ করা হয়। সূক্ষ্ম কম্পোজিশন সমন্বয় এবং তাপ চিকিত্সার মাধ্যমে প্রক্রিয়া করা, পার্ম্যালয় বিশ্বের সবচেয়ে নরম চৌম্বকীয় উপাদানগুলির মধ্যে একটি হতে পারে, যার ব্যাপ্তিযোগ্যতা 1 200 000 পর্যন্ত হতে পারে। পারম্যালয়গুলির একটি ত্রুটি হল তাদের স্যাচুরেশন ম্যাগনেটাইজেশন, যা প্রায় 0.8 T, লোহা এবং Fe-Si সংকর ধাতুগুলির তুলনায় অনেক কম। নিকেল কন্টেন্ট হ্রাসের সাথে, BS প্রথমত বৃদ্ধি পাবে, প্রায় 48 wt এর নিকেল সামগ্রীতে এর সর্বোচ্চ 1.6T-এ পৌঁছাবে। %, যাইহোক, ব্যাপ্তিযোগ্যতা উচ্চ নিকেল সামগ্রী সহ সংকর ধাতুগুলির মতো ভাল হবে না। লোহা-নিকেল খাদ হল সবচেয়ে বহুমুখী চৌম্বকীয় খাদ, এর চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্যগুলি সমন্বয়, চৌম্বক অ্যানিলিং, এবং যান্ত্রিক ঘূর্ণায়মান ইত্যাদির মাধ্যমে সমন্বয় করা যেতে পারে। আয়রন-নিকেল খাদটি খুব ভাল গঠনযোগ্যতাও উপস্থাপন করে, যা 20 এর মতো পাতলা করা যেতে পারে। মাইক্রোন ফলস্বরূপ, নিকেল-লোহার মিশ্রণগুলি চৌম্বক ক্ষেত্র রক্ষা, গ্রাউন্ড ফল্ট ইন্টারপ্টার, ম্যাগনেটিক সেন্সর, ম্যাগনেটিক টেপের রেকর্ডিং হেড, পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স ইত্যাদির মতো বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে পাওয়া যেতে পারে।

লোহা-কোবল্ট সংকর ধাতু

লোহার সাথে কোবাল্ট যোগ করলে কিউরি তাপমাত্রা এবং BS উভয়ই বৃদ্ধি পাবে। 33 wt পরিসরে কোবাল্ট সামগ্রীর জন্য। % থেকে 50 wt. %, BS 2.4T হিসাবে উচ্চ হতে পারে। লোহা-নিকেল সংকর ধাতুর মতো নরম না হলেও, লোহা-কোবাল্ট সংকর অন্যান্য সব চৌম্বক সংকর ধাতুর মধ্যে BS-এর সর্বোচ্চ মান উপস্থাপন করে। গঠনযোগ্যতা বাড়াতে, 2 wt. ভ্যানাডিয়ামের % Fe50Co50 সংকর ধাতুতে যোগ করা হয়, যাতে এটিকে 50 মাইক্রনের মতো পাতলা করা যায়। ভ্যানাডিয়ামের সংযোজন আয়রন-কোবাল্ট খাদের প্রতিরোধ ক্ষমতাও বাড়াতে পারে। সর্বোচ্চ BS-এর কারণে, লোহা-কোবল্ট অ্যালয়গুলি এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য অপরিহার্য যেখানে উচ্চ শক্তি থেকে ওজন অনুপাতের চাহিদা রয়েছে, যেমন মোটর এবং ট্রান্সফরমারগুলি মহাকাশবাহী ডিভাইসগুলিতে ব্যবহৃত হয়।

নিরাকার এবং ন্যানোক্রিস্টালাইন সংকর ধাতু

নিরাকার সংকর ধাতু, যাকে প্রায়শই ধাতব চশমাও বলা হয়, দ্রুত দৃঢ়করণ দ্বারা উত্পাদিত হতে পারে। নিরাকার সংকর ধাতুগুলিতে পরমাণুর জন্য কোনও দীর্ঘ-সীমার ক্রম নেই, তাই, প্রতিরোধ ক্ষমতা সাধারণত বেশি হয় এবং কোনও ম্যাগনেটো স্ফটিক অ্যানিসোট্রপি নেই। অধিকন্তু, প্রায় 20 থেকে 30 মাইক্রনের মতো পাতলা নিরাকার ফিতাগুলি প্ল্যানার ফ্লো ঢালাইয়ের মাধ্যমে সহজেই তৈরি করা যেতে পারে। এই সমস্ত অক্ষরগুলি নরম চুম্বকের জন্য নিরাকার সংকর ধাতুগুলিকে দুর্দান্ত প্রার্থী হওয়ার গ্যারান্টি দেয়। রচনা অনুসারে, বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ নিরাকার নরম চুম্বকগুলির বেশিরভাগকে ফে-বেস, কো-বেস এবং (ফে, নি)-ভিত্তিক হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে। এই তিন প্রকারের জন্য, Fe, Co, এবং Ni-এর মোট বিষয়বস্তু প্রায় 75-90 wt.%, অবশিষ্টগুলি হল ধাতব পদার্থ এবং কাচ গঠনকারী উপাদান যেমন Si, B, P, C, এবং Zr, Nb, Mo , ইত্যাদি। এই ধরনের মধ্যে, Fe-ভিত্তিক এর সর্বোচ্চ BS প্রায় 1.6 T এবং সর্বনিম্ন খরচ রয়েছে। Fe-ভিত্তিক নিরাকার খাদের লোহার ক্ষতি Fe-Si স্টিলের মাত্র এক তৃতীয়াংশ। যদি পাওয়ার ট্রান্সফরমারগুলিতে Fe-Si ইস্পাত Fe-বেস নিরাকার খাদ দ্বারা প্রতিস্থাপিত করা যায়, তবে বিপুল পরিমাণ বৈদ্যুতিক শক্তি সংরক্ষণ করা যেতে পারে, তবে পরবর্তীটির জন্য উপকরণের দাম বেশি। সহ-ভিত্তিক নিরাকার সংকর ধাতুগুলির সাধারণত BS 0.8 T-এর চেয়ে কম থাকে তবে অনেক বেশি ব্যাপ্তিযোগ্যতা এবং চৌম্বকীয় সীমাবদ্ধতার শূন্য মানের কাছাকাছি, যা সবচেয়ে নরম পারম্যালয়ের সাথে তুলনীয়, এবং উচ্চ প্রতিরোধ ক্ষমতার কারণে উচ্চতর ফ্রিকোয়েন্সিতে আরও ভাল কাজ করতে পারে। (Fe, Ni)-ভিত্তিক নিরাকার সংকর ধাতুগুলি অন্য দুটির তুলনায় মাঝারি চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্য উপস্থাপন করে।

নিরাকার অবস্থা একটি মেটাস্টেবল অবস্থা। একটি গুরুত্বপূর্ণ তাপমাত্রার উপরে গরম করার পরে, মাইক্রোক্রিস্টালগুলির নিউক্লিয়েশন এবং বৃদ্ধি দ্রুত ঘটে। প্রচলিত নিরাকার নরম চৌম্বকীয় সংকর ধাতুগুলির জন্য, স্ফটিককরণের সময়, মাইক্রোক্রিস্টালগুলির আকার খুব অল্প সময়ের মধ্যে কয়েকশ ন্যানোমিটার পর্যন্ত বৃদ্ধি পাবে এবং নরম চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্যগুলিকে মারাত্মকভাবে অবক্ষয় করবে। তা সত্ত্বেও, লোকেরা দেখতে পেল যে Fe-ভিত্তিক নিরাকার সংকর ধাতুতে নির্দিষ্ট পরিমাণ Nb এবং Cu যোগ করার মাধ্যমে, স্ফটিককরণ প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণে থাকতে পারে এবং নিরাকার ম্যাট্রিক্সে প্রায় 10 nm আকারের সাথে ন্যানোক্রিস্টালের একটি অভিন্ন বন্টন পাওয়া যেতে পারে। এই ধরনের Fe-ভিত্তিক ন্যানোক্রিস্টালাইন খাদের চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্যগুলি সংশ্লিষ্ট নিরাকার সংকর ধাতুর চেয়েও নরম, অর্থাৎ, উচ্চতর ব্যাপ্তিযোগ্যতা এবং নিম্ন জবরদস্তি, যদিও BSও কম (~1.2 T)। Fe-ভিত্তিক ন্যানোক্রিস্টালাইন অ্যালোয়ের জন্য চমৎকার নরম চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্যের উৎস হল যে ম্যাগনেটো-ক্রিস্টালাইন অ্যানিসোট্রপি এবং ম্যাগনেটোস্ট্রিকশন উভয়ের মানই শূন্যের কাছাকাছি হতে পারে। পারম্যালয় এবং সহ-ভিত্তিক নিরাকার সংকর ধাতুগুলিরও ম্যাগনেটো-ক্রিস্টালাইন অ্যানিসোট্রপি এবং ম্যাগনেটোস্ট্রিকশনের প্রায় শূন্য মান থাকতে পারে, তবে Fe-ভিত্তিক ন্যানোক্রিস্টালাইন অ্যালয়গুলির BS অনেক বেশি। অতএব, ন্যানোক্রিস্টালাইন অ্যালয়গুলি সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিবদ্ধ নরম চৌম্বকীয় উপকরণগুলির মধ্যে একটি হতে পারে। তারা ব্যাপকভাবে বেতার চার্জার, উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি ইন্ডাক্টর, চৌম্বকীয় সেন্সর, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিং, গ্রাউন্ড ফল্ট ইন্টারপ্টার ইত্যাদিতে ব্যবহৃত হয়।

নরম চৌম্বক কম্পোজিট

পূর্বে উল্লিখিত হিসাবে, নরম চৌম্বকীয় পদার্থের পুরুত্ব এডি কারেন্ট ক্ষয়ক্ষতি হ্রাস করার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে, এইভাবে গতিশীল ব্যবহারের জন্য নরম চৌম্বকীয় সংকরগুলি পাতলা স্তরায়ণ আকারে তৈরি করা উচিত। যদি আমরা নরম চৌম্বকীয় স্ট্রিপের অন্য দুটি মাত্রাকে ভেঙে ফেলি, অর্থাৎ, আমরা পাউডার আকারে নরম চৌম্বকীয় সংকর ধাতুগুলি ব্যবহার করি, তাহলে এডি কারেন্টের ক্ষতি আরও কমানো যেতে পারে এবং যার দ্বারা তৈরি উপাদানগুলি অনেক বেশি ব্যবহার করা যেতে পারে। ফ্রিকোয়েন্সি এই ধরনের ব্যবহার উপলব্ধি করার জন্য, খাদ পাউডারগুলি প্রথমে প্রস্তুত করা হয় (অধিকাংশ ক্ষেত্রে পরমাণুকরণ পদ্ধতিতে), কণাগুলিকে তারপর একটি নিরোধক স্তর দিয়ে প্রলিপ্ত করা উচিত, তারপরে, গুঁড়োগুলিকে অল্প পরিমাণে লুব্রিকেন্টের সাথে মিশ্রিত করা হয় এবং তীব্রভাবে সংকুচিত করা হয়। চূড়ান্ত আকারে 600-800 MPa এর চাপ। এই ধরনের প্রক্রিয়া দ্বারা তৈরি নরম চৌম্বকীয় পণ্যগুলিকে বলা হয় সফট ম্যাগনেটিক কম্পোজিট (এসএমসি) বা পাউডার কোর। এসএমসি-র আরেকটি যোগ্যতা হল এগুলিকে বিভিন্ন বিশেষ আকৃতির কোরে তৈরি করা যেতে পারে যা প্রথাগত ল্যামিনেশন স্ট্যাকিং পদ্ধতি দ্বারা খুব কমই তৈরি করা হয়, যা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ডিভাইসের অভিনব ডিজাইনের জন্য উপকারী। এসএমসিগুলির প্রধান ত্রুটি হল তাদের ব্যাপ্তিযোগ্যতা তুলনামূলকভাবে কম। আজকাল সবচেয়ে সাধারণ এসএমসিগুলি ফে, ফে-সি, ফে-সি-আল, ফে-নি, নিরাকার এবং ন্যানোক্রিস্টালাইন অ্যালয় ইত্যাদির গুঁড়ো দ্বারা তৈরি করা হয়।

নরম ferrites

উপরে উল্লিখিত সমস্ত নরম চৌম্বকীয় পদার্থ ধাতু, তাই এডি বর্তমান প্রভাব এড়ানো যায় না। নরম ফেরাইটগুলি স্বতন্ত্র যে তারা আয়নিক যৌগ এবং ধাতব নরম চৌম্বকীয় পদার্থের তুলনায় এর প্রতিরোধ ক্ষমতা অনেক বেশি মাত্রার। অতএব, 1 মেগাহার্টজ পর্যন্ত ফ্রিকোয়েন্সি সহ অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য, শক্তির ক্ষতির ক্ষেত্রে নরম ফেরাইটগুলি সর্বোত্তম পছন্দ। নরম ferrites জন্য প্রধান অপূর্ণতা হল যে BS তুলনামূলকভাবে কম। দুটি ধরণের সবচেয়ে সাধারণ নরম ফেরাইট হল Mn-Zn ফেরাইট (Mn, Zn)Fe2O4) এবং Ni-Zn ফেরইট (Ni, Zn)Fe2O4। Mn-Zn ফেরাইটগুলি সাধারণত 1 MHz-এর নীচে ব্যবহার করা হয়, যেখানে Ni-Zn ফেরাইটগুলি অনেক বেশি ফ্রিকোয়েন্সিতে ব্যবহার করা যেতে পারে, কিন্তু পরবর্তীগুলির জন্য BS এবং ব্যাপ্তিযোগ্যতা কম৷

উপসংহারে বলা যায়, নরম চৌম্বক পদার্থগুলি বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রতি সংবেদনশীল, এই বৈশিষ্ট্যটি তাদের অনেক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য অপরিহার্য করে তোলে বিশেষ করে বৈদ্যুতিক প্রকৌশলের ক্ষেত্রে, যেমন ট্রান্সফরমার, বৈদ্যুতিক মোটর, ওয়্যারলেস চার্জার, পাওয়ার ইলেকট্রনিক ডিভাইস ইত্যাদি। একটি ভাল নরম চুম্বকের জন্য , এর স্যাচুরেশন ফ্লাক্স ঘনত্ব, ব্যাপ্তিযোগ্যতা, প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং কিউরি তাপমাত্রা যতটা সম্ভব বেশি হওয়া উচিত, যেখানে এটির জবরদস্তি এবং ম্যাগনেটোস্ট্রিকশন সহগ যতটা সম্ভব কম হওয়া উচিত। পারফরম্যান্সের সমস্ত দিকগুলিতে অন্য সমস্তকে পরাজিত করতে পারে এমন কোনও একক ধরণের নরম চৌম্বকীয় পদার্থ নেই। সবচেয়ে উপযুক্ত উপাদান নির্বাচন করার জন্য, খরচ, লোহার ক্ষতি, স্যাচুরেশন ফ্লাক্স ঘনত্ব এবং ব্যাপ্তিযোগ্যতার মধ্যে একটি ট্রেড-অফ করা আবশ্যক।

আয়রন এবং কম কার্বন স্টিলের চমৎকার স্যাচুরেশন ফ্লাক্স ঘনত্ব রয়েছে, কিন্তু তাদের প্রতিরোধ ক্ষমতা কম, গতিশীল প্রয়োগের জন্য তাদের ব্যবহার সীমিত করে। নির্দিষ্ট কিছু দিক থেকে এর চৌম্বক কর্মক্ষমতা অপ্টিমাইজ করতে লোহার মধ্যে বিভিন্ন অ্যালোয়িং উপাদান যোগ করা যেতে পারে। Fe-Si অ্যালয়গুলির বিশুদ্ধ লোহার তুলনায় অনেক বেশি প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে এবং তুলনামূলকভাবে উচ্চ স্যাচুরেশন ফ্লাক্স ঘনত্ব রয়েছে, এগুলি 50/60 Hz এ চালিত ট্রান্সফরমার এবং বৈদ্যুতিক মোটরগুলির জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় এবং পুরো নরম চৌম্বকীয় সামগ্রীর বাজারের সবচেয়ে বড় অংশ নেয়। Fe-ভিত্তিক নিরাকার অ্যালয়গুলি লোহার ক্ষতির ক্ষেত্রে Fe-Si অ্যালয়গুলির তুলনায় অনেক ভাল কাজ করে এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে পরিচালিত হতে পারে, তবে খরচও বেশি। Fe-Co অ্যালয়েস স্যাচুরেশন ফ্লাক্স ঘনত্বের সর্বোচ্চ মান উপস্থাপন করে। একই আউটপুট পাওয়ার/টর্ক সহ, Fe-Co অ্যালয় দ্বারা তৈরি বৈদ্যুতিক মেশিনগুলির আকার ছোট এবং কম ভর হতে পারে। Fe-Ni সংকর ধাতু, সহ-ভিত্তিক নিরাকার সংকর ধাতু এবং Fe-ভিত্তিক ন্যানোক্রিস্টালাইন সংকরগুলি হল সবচেয়ে নরম চৌম্বকীয় পদার্থ, কারণ তাদের জন্য চৌম্বক-স্ফটিক অ্যানিসোট্রপি এবং ম্যাগনেটোস্ট্রিকশন সহগ উভয়ের মান একই সাথে শূন্যের কাছাকাছি হতে পারে। এর মধ্যে, Fe-ভিত্তিক ন্যানোক্রিস্টালাইন অ্যালয়গুলির সর্বাধিক স্যাচুরেশন ফ্লাক্স ঘনত্ব রয়েছে, এগুলি এক ধরণের সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিবদ্ধ নরম চৌম্বকীয় পদার্থ। এসএমসি বা পাউডার কোরগুলি পাতলা স্ট্রিপের আকারে অন্যান্য ধাতব নরম চৌম্বকীয় পদার্থের তুলনায় উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে ভাল কার্য সম্পাদন করবে কারণ কণাগুলি অন্তরক স্তর দ্বারা পৃথক করা হয় তাই এডি কারেন্ট প্রভাবকে অনেক বেশি বাধা দেওয়া যায়। এসএমসি-র ত্রুটিগুলি হল কম ব্যাপ্তিযোগ্যতা এবং উচ্চ হিস্টেরেসিস ক্ষতি। সফ্ট ফেরাইটে ধাতব নরম চৌম্বকীয় পদার্থের চেয়ে অনেক বেশি মাত্রার প্রতিরোধকতা রয়েছে, ফলস্বরূপ, 1 MHz এর কাছাকাছি বা তার বেশি ফ্রিকোয়েন্সি পরিচালনার জন্য তারা এখন সেরা পছন্দ, কিন্তু তাদের স্যাচুরেশন ফ্লাক্স ঘনত্ব কম। কিছু বিশেষজ্ঞরা বিশ্বাস করেন যে কিছু অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে নরম ফেরাইটগুলি SMC দ্বারা প্রতিস্থাপিত হতে পারে যাতে উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ডিভাইসগুলির আকার এবং ভর কমাতে পারে যদি SMCগুলির জন্য প্রক্রিয়াকরণ প্রযুক্তি উন্নত করা যায়।