ROZWÓJ MAGNETYCZNYCH KOMPOZYTÓW PROSZKOWYCH W POLITECHNICE WROCŁAWSKIEJ

Transkrypt

1 Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Nr 58 Politechniki Wrocławskiej Nr 58 Studia i Materiały Nr magnetyczne kompozyty proszkowe, kompozyty magnetycznie miękkie, dielektromagnetyki, magnetowody. * Bogumił WĘGLIŃSKIF ROZWÓJ MAGNETYCZNYCH KOMPOZYTÓW PROSZKOWYCH W POLITECHNICE WROCŁAWSKIEJ Magnetyczne kompozyty proszkowe to materiały, których podstawowym komponentem jest proszek lub mieszanka proszków magnetycznych, a uzyskanie produktu finalnego jest realizowane przy użyciu technologii metalurgii proszków, która odgrywa znaczącą rolę w kształtowaniu ich właściwości. Wzrost zainteresowań tymi kompozytami jako materiałem na magnetowody różnego rodzaju przetworników elektrycznych, a zwłaszcza maszyn elektrycznych, jest szczególnie widoczny w ostatnim dziesięcioleciu. W artykule omówiono kompozyty o znaczącym potencjale aplikacyjnym, które były przedmiotem zainteresowania Zespołu Badawczego Politechniki Wrocławskiej w latach Zarysowany został ich dotychczasowy rozwój, perspektywy i możliwości aplikacyjne. Przedstawiono zasady istotne dla projektowania maszyn elektrycznych z zastosowaniem tych kompozytów. Wskazano także na nowe perspektywy ich wykorzystania, wynikające z możliwości technologicznych wytwarzania z nich magnetowodów hybrydowych. WSTĘP Magnetyczne Kompozyty Proszkowe (MPC - Magnetic Powder Composites) są definiowane jako materiały, których podstawowym komponentem jest proszek magnetyczny, lub mieszanina proszków magnetycznych, a jego finalny kształt i określone właściwości są uzyskiwane przez zastosowanie technologii metalurgii proszków. MPC można podzielić na dwie podstawowe grupy: Kompozyty Magnetycznie Miękkie (SMC - Soft Magnetic Composites) [1], Kompozyty Magnetycznie Twarde (HMC - Hard Magnetic Composites). SMC, na które głównie skierowana będzie uwaga w tym opracowaniu, szczególnie nadają się do zastosowań jako materiały magnetowodów różnorodnych * Politechnika Wrocławska, Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych, Wrocław, ul. Smoluchowskiego 19, HUbogumil.weglinski@pwr.wroc.plU

2 przetworników elektrycznych, a zwłaszcza współczesnych mikro i małych maszyn elektrycznych. HMC mają ugruntowaną pozycję w technologii maszyn elektrycznych, chociaż ich potencjalne zastosowanie, jako komponentu magnetowodów hybrydowych, jest nadal przedmiotem badań tych kompozytów w Politechnice Wrocławskiej (PWr). Rozwój kompozytów magnetycznie miękkich (SMC) został zainicjowany w Politechnice Wrocławskiej (w Instytucie o obecnej nazwie Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych) w 1972 roku utworzeniem przez autora, interdyscyplinarnego zespołu (elektrycy, materiałoznawcy, fizycy, chemicy, mechanicy), liczącego w szczytowych okresach nawet około 20 osób. Przedmiotem badań były różne rodzaje kompozytów, jednak główny nacisk położono na rozwój dielektromagnetyków przewidując ich największy potencjał aplikacyjny, zwłaszcza w maszynach elektrycznych. Równolegle do badań materiałowo-technologicznych, na mniejszą skalę prowadzono badania aplikacyjne. Niestety nie udało się przełamać sceptycyzmu specjalistów maszyn elektrycznych w Instytucie i włączyć ich do aktywnego udziału w kreowaniu nowych konstrukcji maszyn, w których tworzone materiały znalazłyby zastosowanie. Nie można się temu dziwić, gdyż podobnie wyglądało zainteresowanie konstruktorów maszyn elektrycznych w świecie, co było widoczne podczas prezentacji tych materiałów na ponad 80-ciu kongresach światowych i konferencjach naukowych, zarówno międzynarodowych jak też krajowych, przez ponad 20 lat. Potencjał aplikacyjny SMC został rozpoznany i opisany już we wstępnej fazie ich rozwoju [2, 3]. Dla ich twórców było oczywiste, że zmiany i nowe rozwiązania konstrukcyjne przetworników są niezbędne dla szerokiego zastosowania kompozytów proszkowych, co jest wynikiem nowych materiałów i nowej technologii [1], a także, że proste mechaniczne zastąpienie magnetowodów blachowych magnetowodami z kompozytów proszkowych rzadko prowadzi do efektywnych rezultatów [4]. Podstawowymi cechami SMC, które powinny być wykorzystane w ich zastosowaniach są: Możliwość przestrzennego (3D) rozkładu strumienia magnetycznego w magnetowodzie [2, 5], Możliwość kreowania kształtów magnetowodów, oraz ich fragmentów, trudnych, lub niemożliwych do wykonania z blachy elektrotechnicznej [5], Potencjał technologiczny do wprowadzenia nowej funkcjonalności magnetowodów, przez ich nowe struktury, takie jak magnetowody zintegrowane i hybrydowe [2, 5, 6], Stosunkowo proste wykonawstwo, swoiste dla tej technologii, pozwalające na uzyskanie finalnych kształtów elementów bez dodatkowej obróbki, Wysoka ekonomiczność produkcji, Łatwy recykling materiałów zastosowanych do produkcji maszyn elektrycznych, a zwłaszcza miedzi uzwojeń.

3 Wszystkie powyższe stwierdzenia są aktualne także obecnie. Co więcej, są one wielokrotnie potwierdzane i stosowane przez współczesnych badaczy związanych z zastosowaniami SMC na magnetowody maszyn elektrycznych [7, 8, 9]. ROZWÓJ SMC Ponad 20 lat aktywności publikacyjnej Zespołu PWr., włączając w to prezentacje na kongresach i konferencjach dotyczących maszyn elektrycznych i metalurgii proszków, było potrzebne, aby zainteresować, często sceptycznych, projektantów i producentów maszyn elektrycznych tymi obiecującymi materiałami magnetycznymi, które w wielu zastosowaniach mogą zastąpić tradycyjną blachę elektrotechniczną. Efektem tego są tak entuzjastyczne tytuły jak Kompozyty torują drogę przyszłości projektowania maszyn elektrycznych [10], potwierdzające ugruntowaną obecnie tendencję rozwoju aplikacji tych materiałów i wzrastającego nimi zainteresowania. Jest to wyraźnym wskaźnikiem, że w końcu, chociaż częściowo, została przełamana psychologiczna bariera projektantów maszyn elektrycznych, otwierająca olbrzymi zakres potencjalnych przyszłościowych zastosowań tych kompozytów. Nasuwa się pytanie, dlaczego tak dużo czasu było potrzebne, aby to osiągnąć? Jest wiele tłumaczeń, ale podstawowym wydaje się odpowiedź, że zarówno dielektromagnetyki jak i maszyny elektryczne osiągnęły właściwy i kompatybilny stopień rozwoju, właśnie w ostatniej dekadzie. Rozwój dielektromagnetyków i nowego podejścia do projektowania maszyn z tych materiałów, a także bieżące zmiany na rynku produktów elektrotechnicznych, wykreowały łącznie realne warunki do przejścia tych materiałów z niszy do głównego strumienia zastosowań. Wydaje się, że przełomowym punktem było rozpoczęcie rynkowej produkcji proszków do wytwarzania dielektromagnetyków przez wiodących światowych producentów Hoganas (Szwecja) i QMP (Kanada), co pociągnęło za sobą znaczne środki finansowe na rozwój badań nad zastosowaniami produkowanych materiałów. Badania te były kontynuowane i przyspieszane w ostatnim dziesięcioleciu, szczególnie dzięki pracom światowych autorytetów tej dziedzinie, głównie A.Jack [7, 11] i P.Viarouge [9]. Wyniki ich badań, jak również innych naukowców, potwierdzają podstawowe zasady dotyczące projektowania magnetowodów z dielektromagnetyków, określone podczas wczesnych etapów ich rozwoju [2, 5, 6, 12]. Dopełnieniem powyższej sytuacji były zmiany rynkowe i trendy rozwojowe maszyn elektrycznych, umożliwiające wykorzystanie zalet przypisywanych SMC, takie jak: Zmniejszanie wymiarów/miniaturyzacja maszyn, Zwiększanie częstotliwości zasilania maszyn, Wzrost zapotrzebowania na maszyny celowe projektowane do konkretnych zastosowań. Dodatkowo, wzrastające zapotrzebowanie na wytwarzanie przyjazne środowisku i możliwość recyklingu (wprowadzona w Europie dyrektywa WEEE), stwarzają

4 dodatkowe szanse dla SMC jako materiałów spełniających powyższe kryteria. Warto także wspomnieć o istotnej korzystnej właściwości MPC jaką jest technologiczny potencjał tworzenia magnetowodów hybrydowych będących nową generacją zastosowań tych materiałów. KOMPOZYTY MAGNETYCZNIE MIĘKKIE (SMC) - STATUS Kompozyty magnetycznie miękkie (SMC) stanowią grupę, na której głównie skoncentrowana była ponad 30 letnia aktywność badawcza w Politechnice Wrocławskiej. Ze względu na różnorodne nazwy nadawane kompozytom należącym do tej podstawowej grupy i związane z tym nieporozumienia, zaproponowano ich następującą klasyfikację [13]: Magnetycznie miękkie spieki (SS Soft Magnetics Sinters) [12], Dielektromagnetyki (DM Dielectromagnetics) [14], Dielektromagnetyki spiekane (SDM Sintered Dielectromagnetics) [4], Magnetodielektryki (MD Magnetodielectrics) [14]. SS MAGNETYCZNIE MIĘKKIE SPIEKI [12] Terminem magnetycznie miękkie spieki określić można tradycyjne materiały magnetyczne, wytworzone technologiami metalurgii proszków, których konsolidację osiągnięto poprzez spiekanie w wysokiej temperaturze. W spiekach tego typu używane są różne fazy oraz domieszki w celu osiągnięcia pożądanej rezystywności elektrycznej ograniczającej straty z prądów wirowych. Generalnie, wszystkie tego typu materiały wykazują wyższą indukcję nasycenia i przenikalność magnetyczną, w porównaniu z innymi, niespiekanymi kompozytami magnetycznymi. Z punktu widzenia zastosowań, materiałami, które można wyróżnić są: Spieki z czystego żelaza (Fe) [12], Spieki żelazo-krzem (Fe-Si) [15], Spieki żelazo-fosfor (Fe-P) [16], Spieki żelazo-nikiel (Fe-Ni) [17]. Aby uzyskać dobre właściwości magnetyczne, a zwłaszcza indukcję i przenikalność magnetyczną, należy stworzyć strukturę o dużej wielkości ziaren, lecz aby zwiększyć obszar potencjalnych ich zastosowań konieczne jest zmniejszenie strat z prądów wirowych poprzez zwiększenie rezystywności. Spieki z czystego żelaza mają przeciętne właściwości magnetyczne. Ich zastosowanie ograniczone jest do magnetowodów pracujących w polach magnetycznych prądu stałego lub w bardzo niskich częstotliwościach, ponieważ niska rezystywność elektryczna (najczęściej <0.12μΩm) daje w rezultacie duże straty z prądów wirowych, powodujące zmniejszenie przenikalności w wyższych częstotliwościach.

5 Spieki żelazo-krzem wykazują zwiększoną rezystywność (na ogół >0.5μΩm), co zmniejsza straty z prądów wirowych. Mają one również dobre wartości przenikalności (μ max do , w zależności od zawartości Si) oraz indukcji nasycenia (około T). Spieki Fe-Si można stosować na magnetowody o limitowanej grubości, pracujące w przemiennych polach magnetycznych, lecz przy ograniczonych częstotliwościach. Optymalna zawartość krzemu to 3 do 5 %. Ich wytwarzanie jest wrażliwe na parametry spiekania, a występujący podczas spiekania znaczny skurcz, może w praktyce utrudniać utrzymanie wymaganych tolerancji wymiarów magnetowodów, zwłaszcza przy dużej ilości dodanego krzemu [15]. Spieki żelazo-fosfor dzięki swym dobrym właściwościom magnetycznym, a zwłaszcza wysokim wartościom przenikalności magnetycznej (μ max na ogół > ) i małej koercji (ok. 35 Am -1 ) [16], zdają się być atrakcyjnym materiałem do zastosowań niskoczęstotliwościowych. Optymalna domieszka fosforu zawiera się w granicach 0.8 do 1.2%. Najlepsze rezultaty uzyskano przy wprowadzeniu fosforu w postaci fosforku żelaza (Fe 3 P). Dobre właściwości magnetyczne tych kompozytów są wynikiem ich dużej gęstości uzyskiwanej dzięki spiekaniu z fazą ciekłą, oraz strukturze charakteryzującej się dużymi ziarnami i skoagulowanymi sferycznymi porami [16]. Ich rezystywność jest mniejsza niż spieków Fe-Si (około 0.2μΩm), stąd też straty z prądów wirowych są znaczne, zwłaszcza przy wyższych częstotliwościach. Spieki żelazo-nikiel wytwarza się zwykle ze stopów Fe-Ni o zawartości niklu w granicach od 50 do 80%. Wykazują one duże wartości przenikalności (μ max > ), ale ich relatywnie niska rezystywność ogranicza zastosowanie w wysokich częstotliwościach. Ze względu na koszt używane są do specjalnych zastosowań. DM DIELEKTROMAGNETYKI [14]. Termin "dielektromagnetyki" określa kompozyt składający się z magnetycznie miękkiego proszku oraz dielektryku izolującego i wiążącego cząsteczki tego proszku. W literaturze można spotkać różne nazwy na określenie dielektromagnetyków, między innymi: kompozyty magnetycznie miękkie (SMC), izolowane proszki żelaza, kompozyty żelazo-żywica, magnetyki wiązane, itp. Można odnieść wrażenie, że chodzi o różne materiały, podczas gdy jest to ten sam typ kompozytu. Teorię i praktyczne podstawy współczesnych dielektromagnetyków, zainicjowanych w latach 1970-tych, przedstawiono gruntownie w publikacjach Zespołu PWr [2, 4, 6, 14]. Dielektromagnetyki najczęściej wytwarza się z proszku żelaza, o dość dużej wielkości ziaren (rekomendowana średnia wielkość to (a nawet 500)μm, uzyskiwanego przez rozpylanie wodne, oraz organicznego lub nieorganicznego dielektryku, w ilości (czasem do 1.0)% (masowo). DM prasowane są zazwyczaj wysokim ciśnieniem (nawet do 1000MPa), w celu maksymalizacji ich gęstości. Ich przeciętna gęstość to około 7.2 kg m -3, co stanowi 90% gęstości teoretycznej. Właściwości

6 magnetyczne DM są umiarkowane, z typową indukcją magnetyczną około 1.4T, przenikalnością magnetyczną około i względnie wysoką rezystywnością (od 100 do > 1000μΩm). W efekcie uzyskuje się niskie straty z prądów wirowych, silnie uzależnione od charakteru i ilości zastosowanego dielektryku - typowo rzędu 0.5-1W kg -1 (przy 1T i 50Hz), którym towarzyszy znaczna wartość strat z histerezy (około 6-8W kg -1 dla 1T i 50Hz). Zależność strat od częstotliwości jest generalnie korzystniejsza dla DM w porównaniu z blachami elektrotechnicznymi. Na pierwszy rzut oka powyższe dane nie rokują wielkich nadziei aplikacyjnych w porównaniu z blachami elektrotechnicznymi i rzeczywiście jakiekolwiek bezpośrednie zastąpienie blachy dielektromagnetykiem w konwencjonalnym silniku jest, w zasadzie, z góry skazane na niepowodzenie. Jednakże ważne jest, aby powyższe dane interpretować w kontekście związanych z nimi zalet wynikających z ich izotropowego zachowania, wytwarzania bezodpadowego i co za tym idzie - swobody projektowania. DM stają się atrakcyjne jako suma materiału, sposobu wytwarzania i właściwego projektu maszyny elektrycznej. Pomimo swych zachęcających cech, DM nie znalazły się w centrum zainteresowania producentów proszków i projektantów maszyn elektrycznych aż, do roku 1995, czyli ponad 20 lat od zainicjowania ich rozwoju w PWr. W rzeczywistości przez ostatnie 10 lat, mimo intensywnych wysiłków wielu ośrodków badawczych, nie polepszono znacząco ich właściwości, nastąpił natomiast istotny postęp w ich zastosowaniach. SDM DIELEKTROMAGNETYKI SPIEKANE Potencjał dielektromagnetyków spiekanych jako interesującego materiału magnetycznego dostrzeżono pod koniec lat 1980-tych [4], jednakże do dziś nie są one materiałem o znaczeniu aplikacyjnym i komercyjnym. Ich struktura przypomina budowę DM, z tym, że scalenie SDM osiąga się poprzez spiekanie fazy dielektrycznej, co ma miejsce w wysokich temperaturach. MD MAGNETODIELEKTRYKI [14] Magnetodielektryki składają się z tych samych składników, co DM: proszku magnetycznie miękkiego i dielektryku izolującego i wiążącego cząsteczki magnetyczne. Jednak udział dielektryku to ponad 1% (masowo). Taki kompozyt jest w rzeczywistości izolatorem elektrycznym, o niskiej przenikalności magnetycznej, w którym funkcja dielektryczna przeważa nad magnetyczną. Mimo to MD znalazły zastosowanie np. w magnetowodach pomocniczych, jako kliny czy przegrody słabo magnetyczne. Technologię MD można uznać za technicznie dojrzałą TERAŹNIEJSZOŚĆ I PRZYSZŁOŚĆ MPC

7 Wzajemne połączenie rozwoju magnetycznych kompozytów proszkowych z nowym podejściem do projektowania maszyn elektrycznych w ostatnich 10 latach, współczesnych tendencji przyjaznego ekologicznie projektowania, redukcji kosztów i rozmiarów maszyn sprawiają, że MPC są dobrze przygotowane, aby sprostać wyzwaniom 21 wieku. Potwierdza to wzrastające zainteresowanie tymi materiałami. Efektywne zastosowania MPC (a szczególnie dielektromagnetyków) muszą się opierać się na właściwym projektowaniu maszyn, w którym konwencjonalne metody projektowania wymagają adaptacji i rozwoju uwzględniającego zalety i ograniczenia tych nowych rozwijających się materiałów. Oferują one nie tylko nowe właściwości materiałowe, lecz także uproszczenie wytwarzania magnetowodów, i co najważniejsze, nowe możliwości projektowania maszyn elektrycznych. Podstawowe zasady efektywnego projektowania, a właściwie wskazówki dla projektantów maszyn elektrycznych z zastosowaniem SMC, to: Zapomnij o prostym, bezpośrednim zastępowaniu blachy elektrotechnicznej przez którykolwiek z SMC, Zmień płaski (2D) rozkład strumienia magnetycznego w magnetowodzie na przestrzenny (3D) - jeśli to jest możliwe, Zmień przekroje obejmowane przez uzwojenia na kołowe lub owalne tam gdzie to możliwe, w celu zmniejszenia strat w miedzi, Popuść wodze fantazji, biorąc pod uwagę możliwość zaprojektowania magnetowodu o kształtach, o których nie można było nawet marzyć przy zastosowaniu blachy elektrotechnicznej, Upewnij się, że zastosowany kompozyt jest optymalny dla założonej funkcji magnetowodu i wykorzystuje on w pełni właściwy zestaw materiałów i ich właściwości. Innymi słowy, dobierz kompozyt specjalnie zaprojektowany, o właściwościach dostosowanych do konkretnego zastosowania. Projektowanie oparte na wykorzystaniu przestrzennego rozkładu strumienia magnetycznego w magnetowodzie wykonanym z dielektromagnetyku umożliwia tworzenie bardziej zwartych (kompaktowych) maszyn o zadawalających parametrach. Technologiczny potencjał do kreowania magnetowodów hybrydowych, opracowany przez Zespół PWr (3 zgłoszenia patentowe), oferuje nowe możliwości wykorzystania technologii MPC. Proponowane magnetowody hybrydowe, mogą oprócz podstawowej funkcji magnetycznie miękkiej, pełnić dodatkowo takie funkcje jak: magnetycznie twarda, elektrycznie przewodząca, mechanicznie wzmacniająca, itp. - zależnie od potrzeb i wymagań. Można to osiągnąć przez integrację odpowiednich komponentów w projektowanym magnetowodzie [18, 19, 20]. Przyszłościowe badania MPC powinny się koncentrować na rozwoju magnetowodów hybrydowych i kompozytach, które stwarzają nadzieje na przełom jakościowy w zakresie właściwości i charakterystyk magnetycznych.

8 PODSUMOWANIE Ponad 30 letni okres badań magnetycznych kompozytów proszkowych w Politechnice Wrocławskiej zaowocował ponad 200 publikacjami naukowymi (w tym, co najmniej: 7 monografii, 8 patentów i 4 zgłoszenia patentowe) członków Zespołu i osób współpracujących z zespołem w różnych okresach jego działalności. Efektem działalności badawczo-publikacyjnej było wykreowanie i wprowadzenie do nauki światowej takich kompozytów jak dielektromagnetyki i magnetodielektryki. Dielektromagnetyki od roku 1995 robią zawrotną karierę aplikacyjną w maszynach elektrycznych. Rola Zespołu w rozwoju tych materiałów została doceniona przez Polską Akademię Nauk już w roku 1979, kiedy to Sekcja Maszyn i Transformatorów Komitetu Elektrotechniki PAN uznała prace na temat magnetycznych kompozytów proszkowych, prowadzone przez Zespół utworzony i kierowany przez autora, za największe osiągnięcie roku 1979 w dziedzinie maszyn elektrycznych. Na docenienie efektów działań zespołu na arenie międzynarodowej i wprowadzenie wykreowanych materiałów do budowy magnetowodów maszyn elektrycznych trzeba było czekać ponad 20 lat. W tym czasie zespół stworzył podstawy teoretyczne i praktyczne współczesnych dielektromagnetyków i warunków ich zastosowań. Poziom właściwości magnetycznych tych materiałów w stosunku do osiągnięć zespołu niewiele się poprawił w ostatniej dekadzie, co świadczy o znaczącym i dojrzałym wkładzie Zespołu w ich rozwój. Aktywność zespołu w zakresie rozwoju magnetycznie miękkich kompozytów proszkowych uznana jest przez społeczność naukową w świecie za pionierską. Miejsce dielektromagnetyków w nauce światowej można uznać za ugruntowane, o czym świadczy fakt, że na każdym kongresie światowym, czy znaczącej konferencji metalurgii proszków materiałom tym i ich zastosowaniom jest poświęcona wyodrębniona sesja. Ponadto, ich zastosowania przez takich producentów jak: Bosh (RFN) elementy automatyki, Aisin Seiki (Japonia) silniki do systemu ABS, Voight TURBO (RFN) silniki (150 kw) do autobusów miejskich, i innych, dobrze świadczą o ich potencjale aplikacyjnym. Ukoronowaniem pozycji naukowej Zespołu PWr jest grant Unii Europejskiej na ich dalszy rozwój w ramach 5 Programu Ramowego - Project G1RD-CT New Generation Dielectromagnetic Based Micromachines, Components and Materials w latach W projekcie tym bierze udział 7 partnerów z 5 państw. Jego realizacja umożliwiła znaczącą poprawę infrastruktury badawczej Zespołu, zwłaszcza w zakresie urządzeń technologicznych jak też nowoczesnej aparatury, o najwyższym światowym poziomie, do charakteryzowania właściwości magnetycznych materiałów magnetycznie miękkich i twardych w różnorodnych polach magnetycznych, włącznie z wirującymi. Obecnie przygotowywana jest propozycja nowego projektu dotyczącego tych materiałów i ich zastosowań, z udziałem partnerów o znaczącej światowej renomie, która we wrześniu br. będzie przedstawiona Komisji Europejskiej.

9 Należy wyraźnie zaznaczyć, że dotychczasowe badania rozwojowe magnetycznych kompozytów proszkowych w Politechnice Wrocławskiej finansowane były ze źródeł zewnętrznych, takich jak Problemy Węzłowe, Projekty KBN i ostatnio Unii Europejskiej i tym samym nie obciążały budżetu Instytutu czy PWr. LITERATURA [1] Rutkowski W., Weglinski B., PM composites for magnetic cores of electrical converters, Powder Metallurgy, 1979, No.2, p.67-72, [2] Węgliński B., Development prospects of powder composites for magnetic cores of electrical converters (in Polish), Scientific Papers of the Institute of Electric Machine Systems of Wroclaw Technical University, 1977, No. (24)2, pp.102, [3] Kordecki A., Weglinski B., Magnetodielectrics as materials for magnetic cores in ac applications, Powder Metallurgy, 1984, Vol.27, No.2, p.85-88, [4] Kordecki A., Weglinski B., Development and applications of soft magnetic PM materials, Powder Metallurgy, 1990, Vol.33, No.2, p , [5] Kordecki A., Węgliński B., Kaczmar J., Properties and applications of soft magnetic powder composites, Powder Metallurgy, 1982, Vol. 25, No. 4, p , [6] Węgliński B., Magnetically soft iron matrix powder composites (in Polish), Scientific Papers of the Institute of Electric Machine Systems of Wroclaw Technical University, 1981, No. 5, pp. 113, [7] Jack A. G., Experience with the Use of Soft Magnetic Composites in Electrical Machines, Conference on Electrical Machines ICEM 98, Istanbul, Turkey, 1998, p , [8] Lipo T.A., Madani S.M., White R.J., Ouyang W., Soft Magnetic Composites for AC Machines A Fresh Perspective, 11 th International Power Electronics and Motion Control Conference, EPE-PEMC 2004, 2-4 September 2004, Riga, Latvia, [9] Viarouge P., Cros J., Dubois M.R., Experience with ATOMET Soft Magnetic Composites Properties, Pressing Conditions and Applications, UK Magnetics Society Seminar, 16 November 2004, Newcastle, UK. [10] Jansson P., Persson M., Jack A.G., Mecrow B.C., Composites Pave the Way to the Electrical Machine Designs of the Future, (paper presented at Euro PM 95, Birmingham, Oct. 1995), Hoganeas Iron Powder Information PM95-4, p.8, [11] Hultman L.O., Jack A.G., Soft magnetic composites motor design issues and applications, Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials 2004, Chicago,USA, p.10( ), [12] Węgliński B., Sinters for Magnetic Applications, Reviews on Powder Metallurgy and Physical Ceramics Elsevier Applied Science, 1992, Vol. 5, No.1, p. 1 79, [13] Janta T., Kordecki A., Weglinski B., PM Soft Magnetic Composites versus Electrical Sheets, Euro PM2000 Soft Magnetic Materials Workshop, Munich, Germany, 2000, p.15-29, [14] Węgliński B., Soft magnetic powder composites - dielectromagnetics and magnetodielectrics, Reviews on Powder Metallurgy and Physical Ceramics Freund Publishing House, 1990, Vol. 4, No.2, p , [15] Rutkowski W., Węgliński B., The influence of silicon addition on the magnetic properties of iron sinters, Planseeberichte fur Pulvermetallurgie, 1979, No. 3, p , [16] Węgliński B., Kaczmar J., Effect of Fe 3 P addition on magnetic properties and structure of sintered iron, Powder Metallurgy, 1980, No. 4, p , [17] Kaczmar J., Węgliński B., Sintered 50 Fe/50 Ni magnetic materials, The International Journal of Powder Metallurgy and Powder Technology, 1981, Vol. 17, No. 2, p ,

10 [18] Kordecki A., Węgliński B., Outline of magnetic elements for electrical converters made by powder metallurgy, PM 94 Powder Metallurgy World Congress, Paris, France, 1994, Vol. III, p , [19] Kordecki A., Weglinski B., Integrated magnetic cores made by powder metallurgy, Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials-1996, 1996, Vol.6, p.20( ), [20] Azarewicz S., Buniowski A., Węgliński B., Hybrid Magnetic Cores for Reluctance Electrical Motors, Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials 2004, Chicago,USA, p.12(1-14) Członkowie Zespołu badawczego magnetycznych kompozytów proszkowych (MPC) w różnych okresach jego aktywności w latach : Katarzyna Adamczyk, Marek Bem, Artur Buniowski, Ilona Dańczuk, Aldona Gardeła, Krzysztof Gardeła, Dominika Gaworska, Bolesław Grinkiewicz, Leszek Haber, Paweł Herman, Tomasz Janta, Sebastian Juchim, Jarosław Koniarek, Andrzej Kordecki, Zofia Kosim-Żuk, Maryla Kubiszewska, Jan Lisowski, Aleksandra Maik, Tomasz Markiewicz, Dariusz Mazany, Antoni Opaliński, Małgorzata Orzełek, Zygmunt Ruszczyc, Iwona Słupianek, Jan Staszak, Rafał Szcześniak, Tomasz Szyndlarewicz, Magdalena Trembaczowska, Teresa Urbaniak, Wiesław Wilczyński, Patrycja Wojcieszyńska, Piotr Żudrak. Osoby współpracujące z zespołem (w różnych okresach lat ) nad rozwojem MPC i ich zastosowań (ich udział jest uwidoczniony we wspólnych publikacjach i patentach): Ludwik Antal, Stanisław Azarewicz, Zenon Babiak, Zofia Berkowska, Henryk Blok, Eugeniusz Bodio, Maciej Chorzowski, Jerzy Ciekot, Czesław Cierpisz, Lech Długiewicz, Anna Frączkiewicz, Tadeusz Glinka, Simon Hodgson, Viktor Ignatov, Olgierd Kasaty, Stefan Kubzdela, Marcin Leonowicz, Ernest Mendrela, Jan Nadwyczawski, Krystyna Poch, Christian Richter, Władysław Rutkowski, Barbara Ślusarek, Zdzisław Stankiewicz, Jan Szajdak, Michał Tall, Dimitrij Trutko, Marta Wilczek, Igor Zabora. Autor dziękuje wszystkim wymienionym osobom, a także tym, które nieumyślnie pominął, za współpracę i ich wkład w rozwój magnetycznych kompozytów proszkowych. DEVELOPEMENT OF MAGNETIC POWDER COMPOSITES AT WROCLAW UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Magnetic Powder Composites (MPC) are materials, basic component of which is a magnetic powder, or magnetic powder mixture, and where obtaining of the final product is realized by application of powder metallurgy techniques which plays a significant role in reaching final properties of the resultant composites. Increase of interest in these composites as the materials used for the magnetic cores of various electrical converters, particularly of electrical machines became clearly visible during the last decade. The paper presents magnetic powder composites of significant application potential, which have been in focus of interest of the Research Team at Wroclaw University of Technology within years 1972 to History of their development, future prospects and application possibilities are included here, as well as principles vital for the design of electrical machines in which such composites are utilized. New prospects of their development, arising from the possibility of manufacturing hybrid magnetic cores, are also outlined.