JFE Steel ontwikkelt JNRF™-staalplaat met siliciumgradiënt voor hogesnelheidsmotoren
-
Minimaliseert hoogfrequent ijzerverlies
-
Verbetert hoge magnetische fluxdichtheid
JFE Steel Corporation heeft vandaag zijn onlangs ontwikkelde JNRF™-staalplaat met siliciumgradiënt voor gebruik in hogesnelheidsmotoren aangekondigd, die het bedrijf produceert met behulp van eigen technologie voor chemische dampafzetting (CVD) voor continue siliconenvorming. Het nieuwe materiaal vermindert hoogfrequent ijzerverlies en verbetert de magnetische fluxdichtheid, waardoor het motorkoppel wordt verhoogd en de efficiëntie voor energiebesparing aanzienlijk wordt verbeterd.
Elektrische staalplaten4, die op grote schaal worden gebruikt als ijzeren kernmateriaal voor elektrische apparatuur zoals motoren en transformatoren, zijn een belangrijk materiaal dat de prestaties van elektrische apparatuur bepaalt. In de afgelopen jaren hebben inspanningen om de aandrijffrequentie5 te verhogen voor het verkleinen van elektrische apparatuur geleid tot de behoefte om het ijzerverlies te verminderen in elektrische staalplaten die worden gebruikt in toepassingen met hoogfrequente aandrijving. Silicium verhoogt de elektrische weerstand van staal, dus het verhogen van de hoeveelheid silicium helpt het ijzerverlies in het hoge frequentiebereik te verminderen. JFE Steel ontwikkelde een gepatenteerde technologie voor continue CVD-siliconisering en gebruikte dit proces vervolgens om JNEX Core® te produceren, een staalplaat met een hoog siliciumgehalte (6.5%), en JNHF Core®, een staalplaat met siliciumgradiënt met verhoogde siliciumconcentratie in zijn oppervlaktelaag, die beide klanten van JFE Steel in staat zullen stellen producten van hogere kwaliteit te ontwikkelen (afb. 1①).
In motortoepassingen met hoge snelheden is er een groeiende vraag naar minder ijzerverlies als gevolg van hoogfrequente aandrijving en verhoogde magnetische fluxdichtheid voor een hoger koppel. Als reactie hierop lanceerde JFE Steel een plan om zijn assortiment elektrische staalplaatproducten te verbeteren. De oplossing was om de distributie van de siliciumconcentratie te regelen door de hoeveelheid siliconiserende hoeveelheid en de diffusieomstandigheden te optimaliseren (figuur 2) en de kristaloriëntatie te regelen (figuur 3).
Het succesvolle resultaat van deze inspanningen is de nieuwe JNRF™-staalplaat met siliciumgradiënt van JFE Steel voor hogesnelheidsmotoren. JNRF™ helpt de motorefficiëntie aanzienlijk te verhogen voor energiebesparing terwijl de magnetische fluxdichtheid (koppel) gelijk blijft aan die van conventionele niet-georiënteerde elektrische staalplaten (3% siliciumstaalplaten) (Fig. 1②).
* Het gemak van magnetisatie van ijzer hangt af van de oriëntatie van het kristal. Een gemakkelijk gemagnetiseerd materiaal (hoge magnetische fluxdichtheid) kan worden geproduceerd door de oriëntatie parallel aan het veloppervlak te regelen.
In de toekomst zal JFE Steel zich inspannen om de toepassingen voor zijn elektrische staalplaatproducten uit te breiden om compactere en snellere motorontwerpen te helpen realiseren, zoals aandrijfmotoren voor elektrische voertuigen, motoren voor consumentenelektronica en dronemotoren, en zo tegemoet te komen aan de behoefte van klanten aan extra efficiënte en compacte elektrische apparatuur in een steeds duurzamer wordende wereld.
De procestechnologie voor chemische dampafzetting (CVD) verhoogt de siliciumconcentratie in staal. CVD, dat wordt uitgevoerd in een gloeilijn voor staalstrips, veroorzaakt een reactie tussen stalen strips en siliciumtetrachloride (SiCl4)-gas in een oven terwijl de stalen strips continu door de oven worden geleid.
IJzerverlies verwijst naar energie, voornamelijk warmte, die verloren gaat wanneer een ijzeren kern wordt opgewonden door een wisselstroom. Het energieverlies dat optreedt wanneer de ijzeren kern met een hoge frequentie wordt geëxciteerd, wordt een hoogfrequent ijzerverlies genoemd. De efficiëntie van hogesnelheidsmotoren neemt toe naarmate het verlies van hoogfrequent ijzer wordt verminderd.
Magnetische fluxdichtheid, die het gemak van magnetisatie van een materiaal aangeeft, verhoogt de elektromagnetische sterkte naarmate de dichtheid toeneemt. In motoren kan een groter koppel (vermogen) worden bereikt met materialen die een hoge magnetische fluxdichtheid bieden.
Elektrische staalplaat (of "siliciumstaalplaat") wordt verkregen door silicium aan ijzer toe te voegen. Dunne platen die veel worden gebruikt als ijzeren kernmaterialen in apparatuur zoals motoren en transformatoren, worden eerst gelamineerd met een isolerende coating.
In elektrische apparatuur is de aandrijffrequentie het aantal oscillaties per seconde van de stroom, spanning, enz. Gewoonlijk neemt de aandrijffrequentie toe bij motoren die met hoge toerentallen rijden.
JNEX Core® en JNHF Core® en JNRF Core® zijn gedeponeerde handelsmerken van JFE Steel Corporation.
JFE Super Core jnrf de magnetische fluxdichtheid is hoger en het ijzerverlies is lager
JFE Super Core jnrf magnetische fluxdichtheid is hoger
