Progettare e testare dispositivi elettrici con materiali magnetici dolci
La polvere di ferro isolata, se compattata e trattata a caldo, offre un'interessante alternativa ai soliti laminati di acciaio nei componenti che richiedono materiali magnetici dolci. La formatura finita delle parti in una singola operazione rende possibile costruire macchine elettriche con campi magnetici tridimensionali, riducendo al tempo stesso i costi di produzione. Le proprietà magnetiche isotropiche consentono inoltre una totale libertà progettuale, con vantaggi significativi. I materiali dielettromagnetici rappresentano però solo una piccola parte del numero totale di componenti magnetici usati, perché non sono disponibili sufficienti informazioni sulle loro caratteristiche. Per migliorarne l'usabilità, sono stati condotti test su nuclei di induttori che usavano differenti tipi di materiali dielettromagnetici ed è stata analizzata l'influenza della loro geometria sulle proprietà magnetiche. È stata inoltre misurata la perdita totale di energia in differenti condizioni di lavoro, ad esempio temperatura e frequenza. I test sono stati condotti su anelli di polvere di ferro con l'aggiunta di dielettrico (0,1% o 0,5%); i risultati hanno permesso di approfondire la conoscenza dei meccanismi soggiacenti che influenzano la dissipazione di potenza. La perdita di isteresi sembra essere il fenomeno che maggiormente influenza la riduzione della perdita totale di energia dei materiali dielettromagnetici con l'aumentare della temperatura. In effetti, a 5Hz è stata osservata una riduzione della perdita di energia totale di meno del 7% tra i 24 e i 100 gradi centigradi. Il sufficiente isolamento indotto dalla presenza di dielettrico tra le particelle di ferro ha confermato il debole cambiamento di resistività dei campioni esaminati. È stata inoltre dimostrata la possibilità di progettare nuclei magnetici di differenti forme e dimensioni senza deterioramento delle proprietà magnetiche. La conoscenza di queste proprietà è necessaria per il calcolo corretto dei circuiti magnetici e ha un'influenza fondamentale sul progetto finale e sui parametri delle macchine elettriche. Il successo arriderà ai progetti di circuiti magnetici capaci di sfruttare le possibilità uniche di modellizzazione offerte dalla tecnologia SMC.
