ببساطة، تُعدّ المواد المغناطيسية الدائمة والمواد المغناطيسية اللينة زوجًا من “الشركاء” المتكاملين الذين غالبًا ما يعملون معًا. يؤدون أدوارًا مختلفة نظرًا لخصائصهم المتناقضة أساسًا، ومع ذلك يتعاونون بشكل وثيق لأنهم يشتركون في نفس الهدف الوظيفي.
يمكن فهم علاقتهما على النحو التالي:
- المواد المغناطيسية الدائمة: مثل مصدر مجال مغناطيسي مستقر (مثل مغناطيس النيوديميوم والحديد والبورون). وظيفتها الأساسية هي توفير مجال مغناطيسي ثابت وطويل الأمد، وحالة مغنطتها يصعب تغييرها.
- مواد مغناطيسية لينةتُشبه هذه الأجهزة قناةً فعّالةً للتحكم في المجال المغناطيسي (مثل قلب المحوّل). وتتمثل وظيفتها الرئيسية في توجيه المجالات المغناطيسية وتركيزها وتضخيمها أو تغييرها بسرعة، كما أن حالة مغنطتها سهلة التغيير للغاية.
من منظور حلقة التخلف المغناطيسي، فإن الاختلافات الرئيسية في خصائصها الأساسية هي كما يلي:
| السمة | المواد المغناطيسية الدائمة | مواد مغناطيسية لينة |
| حلقة التخلف B–H | حلقة تخلف واسعة ذات مساحة مغلقة كبيرة | حلقة تخلف ضيقة ذات مساحة مغلقة صغيرة |
| الإكراه (Hc) | قوة قسرية عالية جدًا (عادةً ما تكون أكبر من 10 كيلو أمبير متر⁻¹) | قوة قسرية منخفضة للغاية (عادةً < 1 كيلو أمبير متر⁻¹) |
| كثافة التدفق المتبقي (Br) | كثافة تدفق متبقية عالية | كثافة تدفق مغناطيسي متبقي منخفضة (تقترب من الصفر في الوضع المثالي) |
| النفاذية المغناطيسية (μ) | نفاذية نسبية منخفضة | نفاذية نسبية عالية جداً |
| سلوك التمغنط | يصعب مغنطته ويقاوم إزالة المغنطة بشدة | يسهل مغنطته وإزالة مغنطته |
| خصائص الطاقة | صُممت لزيادة إنتاج الطاقة إلى أقصى حد، (BH)_max، مما يتيح تخزين الطاقة المغناطيسية بكفاءة. | صُممت لتقليل الفاقد المغناطيسي وتمكين التوصيل الفعال للتدفق المغناطيسي وتحويل الطاقة |
| مواد توضيحية | نيوديميوم حديد بورون، سماريوم كوبالت، ألنكو، فيريت | الفولاذ الكهربائي، والفريتات المغناطيسية اللينة، والمركبات المغناطيسية اللينة، والسبائك غير المتبلورة والنانوية التبلور. |
تداخل التطبيقات والتآزر: كيف يعملان معًا؟
في الأجهزة الكهرومغناطيسية الحديثة، غالبًا ما تُدمج هذه المواد معًا لتحقيق وظائف أكثر تعقيدًا وكفاءة. تشمل السيناريوهات النموذجية لتطبيقها التآزري ما يلي:
| مجال التطبيق | دور المواد المغناطيسية الدائمة | دور المواد المغناطيسية اللينة | شرح العملية التآزرية |
| محركات/مولدات مغناطيسية دائمة | توفير مجال مغناطيسي ثابت للإثارة (دوار أو ثابت) دون الحاجة إلى طاقة كهربائية مستمرة. | تشكيل النوى المغناطيسية للجزء الثابت والجزء الدوار (عادة ما تكون من الفولاذ الكهربائي أو SMCs)، وتوجيه وتركيز التدفق المغناطيسي بكفاءة لإكمال الدائرة المغناطيسية. | تعمل المواد المغناطيسية اللينة كمسارات مغناطيسية منخفضة المقاومة، مما يقلل من الخسائر المغناطيسية ويمكّن المجال المغناطيسي الناتج عن المغناطيس الدائم من دفع دوران المحرك أو المولد بشكل فعال. |
| مكبرات الصوت وسماعات الرأس | توفر المغناطيسات الدائمة ذات الشكل الحلقي مجالاً مغناطيسياً مستقراً وقوياً. | تقوم قطع الأقطاب المغناطيسية واليوك (مثل قوالب ملف الصوت والدوائر المغناطيسية) بتوجيه وتجانس المجال المغناطيسي، مما يضمن حركة منتظمة لملف الصوت. | تعمل المواد المغناطيسية الناعمة على تحسين توزيع المجال المغناطيسي في الفجوة المغناطيسية، مما يتيح لملف الصوت العمل بشكل أكثر خطية، وبالتالي تقليل التشوه وتحسين الكفاءة الصوتية. |
| التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) | توليد مجال مغناطيسي ثابت فائق القوة باستخدام المغناطيس الدائم أو المغناطيس فائق التوصيل. | تُستخدم في ملفات التدرج وقلوب الرقاقات لتمكين التعديل الموضعي السريع والدقيق للمجال المغناطيسي. | تُنشئ المغناطيسات الدائمة المجال الساكن الرئيسي، بينما تُمكّن المواد المغناطيسية اللينة من تشكيل المجال المغناطيسي بدقة والتحكم في التدرج، وتعمل معًا لتحقيق تصوير عالي الدقة. |
| الاقتران المغناطيسي والنقل | يتم تركيبها على أعمدة الإدخال والإخراج لتوفير أقطاب مغناطيسية متفاعلة. | يستخدم لتوجيه أو حماية أو تقوية مسارات التدفق المغناطيسي، حسب متطلبات التصميم. | في التطبيقات التي تتطلب نقل الطاقة بدون تلامس (مثل الأنظمة المغلقة)، توفر المغناطيسات الدائمة عزم الدوران، بينما تعمل المواد المغناطيسية اللينة على تحسين كفاءة اقتران التدفق المغناطيسي. |
باختصار، تُعد العلاقة بين المواد المغناطيسية الدائمة والمواد المغناطيسية اللينة إحدى العلاقات بين التآزر بدلاً من التنافس. تعمل المغناطيسات الدائمة كـ “محركات للمجال المغناطيسي”، بينما تعمل المواد المغناطيسية اللينة كـ “موجهات للمجال المغناطيسي”. ومن خلال تعاونهما الدقيق، يشكلان معًا أساس جميع الأجهزة تقريبًا لتحويل الطاقة الكهرومغناطيسية والإشارات، بدءًا من الأجهزة المنزلية وحتى التقنيات المتطورة.
