En pocas palabras, los materiales magnéticos permanentes y los materiales magnéticos blandos son un par de «socios» complementarios que a menudo trabajan juntos. Desempeñan funciones diferentes debido a sus propiedades fundamentalmente opuestas, pero cooperan estrechamente porque comparten el mismo objetivo funcional.
Su relación puede entenderse de la siguiente manera:
- materiales magnéticos permanentes: como una fuente de campo magnético estable (como un imán de neodimio-hierro-boro). Su función principal es proporcionar un campo magnético constante y duradero, y su estado de magnetización es difícil de modificar.
- Materiales magnéticos blandos: como un canal y controlador de campo magnético eficiente (como el núcleo de un transformador). Su función principal es guiar, concentrar, amplificar o conmutar rápidamente los campos magnéticos, y su estado de magnetización es muy fácil de modificar.
Desde la perspectiva del bucle de histéresis, las diferencias clave en sus características principales son principalmente las siguientes:
| Característica | Materiales magnéticos permanentes | Materiales magnéticos blandos |
| Bucle de histéresis B–H | Bucle de histéresis amplio con área cerrada grande | Bucle de histéresis estrecho con área cerrada pequeña |
| Coercitividad (Hc) | Coercitividad muy alta (normalmente > 10 kA·m⁻¹) | Coercitividad muy baja (normalmente < 1 kA·m⁻¹) |
| Densidad de flujo remanente (Br) | Alta densidad de flujo remanente | Baja densidad de flujo remanente (idealmente cercana a cero) |
| Permeabilidad magnética (μ) | Baja permeabilidad relativa | Permeabilidad relativa muy alta |
| Comportamiento de magnetización | Difícil de magnetizar y altamente resistente a la desmagnetización. | Fácilmente magnetizado y fácilmente desmagnetizado. |
| Características energéticas | Diseñado para maximizar el producto energético máximo, (BH)_max, lo que permite un almacenamiento eficiente de energía magnética | Diseñado para minimizar las pérdidas magnéticas y permitir una conducción eficiente del flujo magnético y la conversión de energía. |
| Materiales representativos | NdFeB, SmCo, Alnico, Ferrita | Aceros eléctricos, ferritas magnéticas blandas, compuestos magnéticos blandos (SMC), aleaciones amorfas y nanocristalinas |
Superposición de aplicaciones y sinergia: ¿cómo funcionan juntas?
En los dispositivos electromagnéticos modernos, estos materiales suelen integrarse para lograr funcionalidades más complejas y altamente eficientes. Algunos ejemplos típicos de su aplicación sinérgica incluyen:
| Área de aplicación | Papel de los materiales magnéticos permanentes | El papel de los materiales magnéticos blandos | Explicación del funcionamiento sinérgico |
| Motores/generadores de imanes permanentes | Proporcionar un campo magnético de excitación constante (rotor o estator) sin necesidad de energía eléctrica continua. | Forman los núcleos magnéticos del estator y del rotor (comúnmente aceros eléctricos o SMC), guiando y concentrando eficientemente el flujo magnético para completar el circuito magnético. | Los materiales magnéticos blandos actúan como vías magnéticas de baja reluctancia, minimizando las pérdidas magnéticas y permitiendo que el campo magnético generado por imanes permanentes impulse eficazmente la rotación del motor o generador. |
| Altavoces y auriculares | Los imanes permanentes en forma de anillo proporcionan un campo magnético estable y fuerte. | Las piezas polares magnéticas y los yugos (por ejemplo, formadores de bobinas móviles y circuitos magnéticos) guían y homogeneizan el campo magnético, lo que garantiza un movimiento uniforme de la bobina móvil. | Los materiales magnéticos blandos optimizan la distribución del campo magnético en el espacio magnético, lo que permite que la bobina móvil funcione de forma más lineal, reduciendo así la distorsión y mejorando la eficiencia acústica. |
| Imágenes por resonancia magnética (IRM) | Genere un campo magnético estático ultrafuerte utilizando imanes permanentes o imanes superconductores. | Se utiliza en bobinas de gradiente y núcleos de calce para permitir una modulación local rápida y precisa del campo magnético. | Los imanes permanentes establecen el campo estático principal, mientras que los materiales magnéticos blandos permiten una conformación fina del campo magnético y el control del gradiente, trabajando juntos para lograr imágenes de alta resolución. |
| Acoplamiento magnético y transmisión | Se instala en los ejes de entrada y salida para proporcionar polos magnéticos interactuantes. | Se utiliza para guiar, proteger o reforzar las trayectorias del flujo magnético, según los requisitos de diseño. | En aplicaciones que requieren transmisión de potencia sin contacto (por ejemplo, sistemas sellados), los imanes permanentes proporcionan torque, mientras que los materiales magnéticos blandos optimizan la eficiencia del acoplamiento del flujo magnético. |
En resumen, la relación entre los materiales magnéticos permanentes y los materiales magnéticos blandos es una de sinergia en lugar de competencia. Los imanes permanentes actúan como «motores de campo magnético», mientras que los materiales magnéticos blandos sirven como «enrutadores de campo magnético». Gracias a su precisa interacción, juntos forman la base de casi todos los dispositivos de conversión de energía y señales electromagnéticas, desde electrodomésticos hasta tecnologías de vanguardia.
