The effects of excitation conditions and annealing temperature on power loss in SMC cores

• Autorzy: Ślusarek B. , Jankowski B. , Szczygłowski J. , Chwastek K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2015.04.04

Warianty tytułu

PL

Wpływ parametrów wymuszenia oraz temperatury wyżarzania na straty mocy rozpraszane w rdzeniach z kompozytów magnetycznych SMC

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper considers the effects of excitation conditions (maximum induction, frequency) and annealing temperature on power loss dissipated in cores made of commercially available soft magnetic composites. The study has confirmed that the choice of annealing temperature has a significant impact on the magnetic properties of ready-made cores. It has been found that Somaloy 500 cores annealed at 450° C feature the lowest loss density in a wide range of excitation frequencies. The dependencies: total power loss versus frequency have been described using four alternative descriptions. The results indicate that the considered dependencies are equivalent and may be approximately described with a two-term formula of the form: Ptotal = Whyst f + a f2.

PL

W pracy przedstawiono wpływ parametrów wymuszenia (maksymalna indukcja, częstotliwość) oraz temperatury wyżarzania na straty mocy rozpraszane w rdzeniach z komercyjnie dostępnych kompozytów magnetycznych SMC. Stwierdzono, że wybór temperatury wyżarzania ma istotny wpływ na właściwości magnetyczne gotowych rdzeni. Zaobserwowano, że rdzenie z materiału proszkowego Somaloy 500 wyżarzone w temperaturze 450° C wykazują najniższe straty w szerokim zakresie częstotliwości magnesowania. Zależność strat całkowitych od częstotliwości opisano za pomocą czterech alternatywnych formuł. Wyniki badań wskazują na fakt, że rozważane zależności mogą być potraktowane jako równoważne i opisane za pomocą formuły dwuskładnikowej w postaci Ptotal = Whyst f + a f2.

Słowa kluczowe

EN

Soft Magnetic Composites; magnetic properties; power losses; annealing temperature

PL

kompozyty magnetycznie miękkie; właściwości magnetyczne; stratność; temperatura wyżarzania

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 91, nr 4
• Strony: 14--19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., il., schem., wykr.

Twórcy

autor

Ślusarek B.

• Instytut Tele i Radiotechniczny, ul. Ratuszowa 11, 03-450 Warszawa

autor

Jankowski B.

• Instytut Tele i Radiotechniczny, ul. Ratuszowa 11, 03-450 Warszawa

autor

Szczygłowski J.

• Wydział Elektryczny Politechniki Czestochowskiej, Al. Armii Krajowej 17, 42-201 Częstochowa

autor

Chwastek K.

• Wydział Elektryczny Politechniki Czestochowskiej, Al. Armii Krajowej 17, 42-201 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Shokrollahi H, Janghorban K., Soft magnetic composite materials (SMCs) (review), J. Mater. Process. Technol., 189 (2007), 1-12
• [2] Wojciechowski R. M., Jędryczka C., Łukasiewicz P., Kapelski D., Analysis of high speed permanent magnet magnetic motor with powder core material, COMPEL, 31 (2012), 1528-1540.
• [3] Jansson P., Processing aspects of Soft Magnetic Composites, in proceedings of Euro PM2000 Soft Magnetics Materials Workshop, 18-20.10.2000
• [4] Ślusarek B., Szczygłowski J., Chwastek K., Jankowski B., The effect of compacting pressure on power loss in a SMC, Adv. Sci. Technol., 93 (2014), 208-214
• [5] Höganäs AB, Sweden, http://www.hoganas.com.
• [6] Taghvaei A., Shokrollahi H., Janghorban K., Abiri H., Eddy current and total power loss separation in the iron-phosphatepolyepoxy soft magnetic composites, Mater. Des., 30 (2009), 3989-3995
• [7] Bertotti G., General properties of power losses in soft magnetic materials, IEEE Trans. Magn., 24 (1988), 621-630
• [8] Bertotti G., Hysteresis in magnetism, Academic Press, San Diego (1998)
• [9] Saito T., Takemoto S., Iriyama T., Resistivity and core size dependencies of eddy current loss for Fe-Si compressed cores, IEEE Trans. Magn., 41 (2005) 3301-3303
• [10] Kollár P., Birčaková Z., Füzer J., Bureš R., Fáberová M., Power loss separation in Fe-based composite materials, J. Magn. Magn. Mater., 327 (2013), 146-150
• [11] Bertotti G., Some considerations on the physical interpretation of eddy current losses in ferromagnetic materials, J. Magn. Magn. Mater., 54-57 (1986), 1556-1560
• [12] Sokalski K., Szczygłowski J., Najgebauer M., Wilczyński W., Losses scaling in soft magnetic materials, COMPEL, 26 (2007), 640-649
• [13] Ślusarek B., Jankowski B., Sokalski K., Szczygłowski J., Characteristics power loss in soft magnetic composites a key for designing the best values, J. Alloys Compd., 581 (2013), 699-704
• [14] Boll R., Weichmagnetische Werkstoffe, Vacuumschmelze GmbH, Hanau (1990)
• [15] Chwastek K., AC loss density component in electrical steel, Philos. Mag. Lett., 90 (2010), 809-817
• [16] Anhalt M., Weidenfeller B., Dynamic losses in FeSi filled polymer bonded soft magnetic composites, J. Magn. Magn. Mater., 304 (2006), e549-e551
• [17] Szczygłowski J., Kopciuszewski P., Wilczyński W., Roman A., Energy losses in Fe-based and Co-based amorphous materials, Mater. Sci. Eng. B, 75 (2000), 13-16
• [18] Jankowski B., Kapelski D., Karbowiak M., Przybylski M., Ślusarek B., Influence of cryogenic temperature on magnetic properties of soft magnetic composites, Powder Metall., 57 (2), (2014), 155-160
• [19] Najgebauer M., Chwastek K., Szczygłowski J., Kopciuszewski P., Influence of magnetic domain structure on energy losses in soft magnetic materials, in proceedings of Soft Magnetic Materials 16, Vol. I, pp. 221-226, Verlag Stahleisen (2003)
• [20] Xiangyue Wang, Caowei Lu, Feng Guo, Zhichao Lu, Deren Li, Shaoxiong Zhou, New Fe-based amorphous compound powder cores with superior dc-bias properties and low loss characteristics, J. Magn. Magn. Mater., 324 (2012), 2727-2730
• [21] Lefebvre L. P., Pelletier S., Gélinas C., Iron compacts for low frequency AC magnetic applications: effects of thermal treatments (1998), available from: http://www.qmppowders.com/ rtecontent/document/1998/ LPL2_LV.pdf
• [22] Shokrollahi H., Janghorban K., Effect of warm compaction on the magnetic and electrical properties of Fe-based soft magnetic composites, J. Magn. Magn. Mater., 313 (2007), 182-186
• [23] Shokrollahi H., Janghorban K., Different annealing treatments for improvement of magnetic and electrical properties of soft magnetic composites, J. Magn. Magn. Mater., 317 (2007), 61-67
• [24] Taghvaei A., Shokrollahi H., Janghorban K., Properties of ironbased soft magnetic composite with iron phosphate-silane insulation coating, J. Alloys Compd. 481 (2009), 681-686
• [25] Fuzheng Yin, Haibo Yang, Jianjun Tian, De-An Pan, Jian Wang, Shengen Zhang, Effect of annealing process of iron powder on magnetic properties and losses of motor cores, Bull. Mater. Sci., 34 (2011), 829-833
• [26] Kollár P., Vojtek V., Birčaková Z., Füzer J., Fáberová M., Bureš R., Steinmetz law in iron-phenolformaldehyde resin soft magnetic composites, J. Magn. Magn. Mater., 353 (2014), 65-70
• [27] Gilbert I., Bull S., Evans T., Jack A., Stephenson D., De Sa A., Effects of processing upon the properties of soft magnetic composites for low loss application, J. Mater. Sci., 39 (2004), 457-461
• [28] Zirka S. E., Moroz Yu. I., Marketos P., Moses A. J., Comparison of engineering methods of loss prediction in thin ferromagnetic laminations, J. Magn. Magn. Mater., 320 (2008), 2504-2508
• [29] Boglietti A., Cavagnino A., Iron loss prediction with PWM supply: an overview of proposed methods from an engineering point of view, Electr. Pow. Syst. Res., 80 (2010),1211-1217
• [30] Fish G. E., Chang C. F., Bye R., Frequency dependence of core loss in rapidly quenched Fe-6.5 wt. % Si, J. Appl. Phys., 64 (1997), 5370-5372
• [31] De Wulf M., Anestiev L., Dupré L., Froyen L., Melkebeek J., Magnetic properties and loss separation in iron powder soft magnetic composite materials, J. Appl. Phys., 91 (2002), 7845-7847
• [32] Appino C., de la Barriére O., Fiorillo F., LoBue M., Ragusa C., Classical eddy current losses in soft magnetic composites, J. Appl. Phys., 113 (2013), 17A22 (3 pp.)