JFE супер ядро 15JNSF / 10JNRF / 10JNEX900 / 10JNHF600

6,5% Si стомана е отличен основен материал за високочестотни приложения, тъй като съпротивлението му е почти 2 пъти по-високо от това на 3% Si стомана и генерирането на топлина е малко поради малката загуба на вихрови токове. От друга страна, 3% Si стомана има предимството на по-висока плътност на потока на насищане в сравнение с 6,5% Si стомана поради по-малкото си съдържание на Si, което е немагнитен елемент.

С конвенционалната технология не е възможно да се задоволи както високата плътност на потока на насищане, почти равна на тази на 3% Si стомана, така и ниската загуба на желязо при висока честота на същото ниво като 6,5% Si стомана. Ето защо, JFE Steel разработи нов материал, Gradient Si Super CoreTM JNSF, който отговаря както на висока плътност на потока на насищане, така и на ниска загуба на желязо при висока честота1, 2).

Фиг. 1 Крива на намагнитване на постоянен ток

Фигура 1 показва кривите на намагнитване с постоянен ток на разработената стомана, 15JNSF950 (дебелина: 0,15 mm) и 6,5% Si стоманен лист 10JNEX900 (дебелина: 0,1 mm). Тъй като 15JNSF950 има ниска концентрация на Si в центъра на дебелината на листа, плътността на потока на насищане показва висока стойност (приблизително 2,0 T), почти равна на тази на 3% Si стомана.

Фиг. 2 Загуба на желязо на материалите

Фигура 2 показва загубата на желязо от 15JNSF950 и 10JNEX900 и прахова сърцевина от 6,5% Si стомана. Праховите ядра се произвеждат чрез формоване на чист железен прах или Si стоманен прах със свързващо вещество и в това проучване праховата сърцевина от 6,5% Si-Fe прах, която показва отлична производителност дори сред праховите ядра, се използва като сравнителен материал. В сравнение при състояние на магнитно възбуждане с честота 50 Hz, загубата на желязо от 15JNSF950 е по-голяма от тази на 10JNEX900, но е доста малка в сравнение с праховото ядро. От друга страна, при 10 kHz разликата между загубата на желязо от 15JNSF950 и 10JNEX900 намалява, а при 20 kHz, 15JNSF950 показва най-ниската загуба на желязо още по-дебела дебелина на материала. Това е така, защото загубата на вихрови токове намалява поради стръмния градиент на концентрация Si в посоката на дебелината на листа и този ефект става забележителен при високочестотно възбуждане, при което загубата на вихрови токове е контролиращият фактор на загубата на желязо1).

С други думи, 15JNSF950 е материал, който удовлетворява както висока плътност на потока на насищане, почти равна на тази на 3% Si стомана, така и ниска загуба на желязо при висока честота на същото ниво като 6,5% Si стомана.

Във високочестотните реактори, които се използват в климатици, кондиционери за слънчеви енергийни системи, бордови захранвания за хибридни електрически превозни средства (HEV) и подобни приложения, токът включва високи честоти от няколко килохерца до няколко десетки килохерца. Следователно, за да се избегне генерирането на топлина в реактора, в материала на ядрото се изисква ниска загуба на желязо при висока честота. Освен това, когато токът се увеличи и плътността на потока в материала на ядрото се доближи до насищане, индуктивността на реактора рязко спада и съществува опасност електрическото устройство да бъде повредено. Поради тази причина в материала на ядрото се изисква и висока плътност на потока на насищане.15JNSF950, който има висока плътност на потока на насищане и показва ниска загуба на желязо при висока честота, е подходящ за приложения от този тип и е изгоден материал за съкращаване и висока ефективност в реакторите.

Фиг. 3 Характеристики на пристрастие към постоянен ток на тестовите реактори

Реактори от същия тип са произведени с помощта на 10JNEX900 и 15JNSF950, а фиг.3 показва техните характеристики на пристрастие към постоянен ток. Като цяло може да се разбере, че 15JNSF950 показва по-висока индуктивност. Поради високата плътност на потока на насищане от 15JNSF950, намаляването на индуктивността в региона с висок ток е умерено. Някои реактори изискват висока индуктивност в по-висок токов регион от номиналната стойност; 15JNSF950 се счита за подходящ за такива приложения. Тъй като загубата на желязо от 15JNSF950 при търговска честота е изключително малка в сравнение с тази на праховото ядро (6,5% Si), както е показано на фиг.2, 15JNSF950 също се счита за подходящ основен материал за AC реактори, в които търговският променлив ток се наслагва върху висока честота.

15JNSF950, който е разработен от JFE Steel, е материал, който отговаря както на висока плътност на потока на насищане, почти равна на тази на 3% Si стомана, така и на ниска загуба на желязо при висока честота на същото ниво като 6,5% Si стомана. 15JNSF950 е подходящ за използване в основните материали на високочестотни реактори и др. В бъдеще се очаква и приложение в областта на силовата електроника, където напредва тенденцията към по-високи честоти.