JFE Steel opracowuje blachę stalową JNRF™ z gradientem krzemu do silników szybkoobrotowych
-
Minimalizuje utratę żelaza o wysokiej częstotliwości
-
Poprawia wysoką gęstość strumienia magnetycznego
Firma JFE Steel Corporation ogłosiła dzisiaj opracowanie niedawno opracowanej blachy stalowej JNRF™ z gradientem krzemu do stosowania w silnikach szybkoobrotowych, którą firma produkuje przy użyciu opatentowanej technologii chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) do ciągłego silikonowania. Nowy materiał zmniejsza utratę żelaza o wysokiej częstotliwości i poprawia gęstość strumienia magnetycznego, pomagając w ten sposób zwiększyć moment obrotowy silnika i znacznie poprawić wydajność w celu oszczędzania energii.
Blachy ze stali elektrotechnicznej4, które są szeroko stosowane jako materiał rdzenia żelaznego w urządzeniach elektrycznych, takich jak silniki i transformatory, są kluczowym materiałem regulującym działanie urządzeń elektrycznych. W ostatnich latach wysiłki mające na celu zwiększenie częstotliwości jazdy5 w celu zmniejszenia rozmiarów sprzętu elektrycznego stworzyły potrzebę zmniejszenia strat żelaza w blachach ze stali elektrotechnicznej używanych w zastosowaniach związanych z napędem o wysokiej częstotliwości. Krzem zwiększa opór elektryczny stali, więc zwiększenie ilości krzemu pomaga zmniejszyć utratę żelaza w zakresie wysokich częstotliwości. Firma JFE Steel opracowała zastrzeżoną technologię ciągłego silikonowania metodą CVD, a następnie wykorzystała ten proces do wytworzenia JNEX Core®, blachy stalowej o wysokiej zawartości krzemu (6.5%) oraz JNHF Core®, blachy stalowej o gradiencie krzemu o zwiększonej zawartości krzemu w swojej warstwy wierzchniej, które umożliwią klientom JFE Steel opracowywanie produktów o wyższej jakości (rys. 1①).
W zastosowaniach z silnikami o dużej prędkości rosną wymagania dotyczące zmniejszenia strat w żelazie dzięki napędowi o wysokiej częstotliwości i zwiększonej gęstości strumienia magnetycznego w celu uzyskania wyższego momentu obrotowego. W odpowiedzi firma JFE Steel wprowadziła plan ulepszenia swojej oferty produktów z blachy elektrotechnicznej. Rozwiązaniem było kontrolowanie rozkładu stężenia krzemu poprzez optymalizację ilości silikonowania i warunków dyfuzji (ryc. 2) oraz kontrolowanie orientacji kryształów (ryc. 3).
Pomyślnym rezultatem tych wysiłków jest nowa blacha stalowa JNRF™ z gradientem krzemu firmy JFE Steel do silników o dużej prędkości. JNRF™ pomaga znacznie zwiększyć wydajność silnika w celu oszczędzania energii przy jednoczesnym utrzymaniu gęstości strumienia magnetycznego (momentu obrotowego) równoważnej z konwencjonalnymi nieorientowanymi blachami ze stali elektrotechnicznej (arkusze ze stali krzemowej 3%) (ryc. 1②).
*Łatwość namagnesowania żelaza zależy od orientacji kryształów. Łatwo namagnesowany (o dużej gęstości strumienia magnetycznego) materiał można wytworzyć kontrolując orientację równolegle do powierzchni arkusza.
Idąc dalej, JFE Steel będzie dążyć do rozszerzenia zastosowań swoich elektrycznych wyrobów z blachy stalowej, aby pomóc w realizacji bardziej kompaktowych i szybszych projektów silników, takich jak silniki napędowe do pojazdów elektrycznych, silniki do elektroniki użytkowej i silniki do dronów, zaspokajając w ten sposób potrzeby klientów w zakresie dodatkowych wydajne i kompaktowe urządzenia elektryczne w coraz bardziej zrównoważonym świecie.
Technologia procesu chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) zwiększa stężenie krzemu w stali. CVD, które jest przeprowadzane na linii do wyżarzania taśm stalowych, powoduje reakcję między taśmami stalowymi a gazowym tetrachlorkiem krzemu (SiCl4) w piecu, podczas ciągłego przepuszczania taśm stalowych przez piec.
Straty żelaza odnoszą się do energii, głównie ciepła, traconej, gdy żelazny rdzeń jest wzbudzany prądem przemiennym. Strata energii, która występuje, gdy żelazny rdzeń jest wzbudzany przy wysokiej częstotliwości, nazywana jest utratą żelaza o wysokiej częstotliwości. Sprawność silników szybkoobrotowych wzrasta wraz ze zmniejszeniem strat żelaza o wysokiej częstotliwości.
Gęstość strumienia magnetycznego, która wskazuje na łatwość magnesowania materiału, zwiększa siłę elektromagnetyczną wraz ze wzrostem gęstości. W silnikach większy moment obrotowy (moc) można uzyskać przy użyciu materiałów o dużej gęstości strumienia magnetycznego.
Blacha ze stali elektrotechnicznej (lub „blacha ze stali krzemowej”) jest otrzymywana przez dodanie krzemu do żelaza. Cienkie arkusze powszechnie stosowane jako materiały rdzenia żelaznego w urządzeniach takich jak silniki i transformatory są najpierw laminowane powłoką izolacyjną.
W sprzęcie elektrycznym częstotliwość napędzania to liczba oscylacji prądu, napięcia itp. na sekundę. Zwykle częstotliwość napędzania wzrasta wraz z silnikami napędzanymi z dużymi prędkościami obrotowymi.
JNEX Core® i JNHF Core® i JNRF Core® są zastrzeżonymi znakami towarowymi firmy JFE Steel Corporation.
JFE Super Core jnrf gęstość strumienia magnetycznego jest wyższa, a straty żelaza są niższe
Gęstość strumienia magnetycznego JFE Super Core jnrf jest wyższa
