JFE Steel ontwikkelt JNRF-staalplaat™ met siliciumgradiënt voor hogesnelheidsmotoren
-
Minimaliseert hoogfrequent ijzerverlies
-
Verbetert de hoge magnetische fluxdichtheid
JFE Steel Corporation heeft vandaag zijn onlangs ontwikkelde JNRF-staalplaat™ met siliciumgradiënt aangekondigd voor gebruik in hogesnelheidsmotoren, die het bedrijf produceert met behulp van gepatenteerde chemische dampafzetting (CVD)-technologie voor continu siliconiseren. 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 materiaal met een ijzeren kern voor elektrische apparatuur zoals motoren en transformatoren, zijn een belangrijk materiaal voor de prestaties van elektrische apparatuur. In de afgelopen jaren hebben inspanningen om de rijfrequentie5 te verhogen voor het inkrimpen van elektrische apparatuur geleid tot een vermindering van het ijzerverlies 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 CVD continu siliconiseren en gebruikte dit proces vervolgens om JNEX Core te produceren, een staalplaat met een hoog siliciumgehalte (6,5%), en JNHF Core®®, een siliciumgradiëntstaalplaat met verhoogde siliciumconcentratie in de oppervlaktelaag, die beide klanten van JFE Steel in staat zullen stellen producten van hogere kwaliteit te ontwikkelen (Fig. 1(1)).
In toepassingen met hogesnelheidsmotoren wordt er steeds meer gevraagd naar minder ijzerverlies als gevolg van hoogfrequente aandrijving en een 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 verdeling van de siliciumconcentratie te regelen door de siliconisatiehoeveelheid en diffusieomstandigheden te optimaliseren (Fig. 2) en de kristaloriëntatie te regelen (Fig. 3).
Het succesvolle resultaat van deze inspanningen is JFE Steel's nieuwe JNRF-staalplaat™ met siliciumgradiënt voor hogesnelheidsmotoren. JNRF™ helpt de motorefficiëntie aanzienlijk te verhogen voor energiebesparing met behoud van magnetische fluxdichtheid (koppel) die gelijk is aan die van conventionele niet-georiënteerde elektrische staalplaten (3% siliciumstaalplaten) (Fig. 1(2)).
*Het magnetisatiegemak van ijzer hangt af van de oriëntatie van het kristal. Een gemakkelijk gemagnetiseerd (hoge magnetische fluxdichtheid) materiaal kan worden geproduceerd door de oriëntatie parallel aan het plaatoppervlak te regelen.
In de toekomst zal JFE Steel zich inspannen om de toepassingen voor zijn elektrische staalplaatproducten uit te breiden om compactere motorontwerpen met een hoger toerental te helpen realiseren, zoals aandrijfmotoren voor elektrische voertuigen, motoren voor consumentenelektronica en dronemotoren, waardoor wordt voldaan aan de behoeften van klanten aan extra efficiënte en compacte elektrische apparatuur in een steeds duurzamere wereld.
De chemische dampafzetting (CVD) procestechnologie verhoogt de siliciumconcentratie in staal. CVD, dat wordt uitgevoerd in een staalbandgloeilijn, veroorzaakt een reactie tussen staalstrips en siliciumtetrachloridegas (SiCl4) in een oven terwijl de staalstrips continu door de oven worden geleid.
IJzerverlies verwijst naar energie, voornamelijk warmte, die verloren gaat wanneer een ijzeren kern wordt aangeslagen door een wisselstroom. Het energieverlies dat optreedt wanneer de ijzeren kern met hoge frequentie wordt aangeslagen wordt een hoogfrequent ijzerverlies genoemd. De efficiëntie van hogesnelheidsmotoren neemt toe naarmate het hoogfrequente ijzerverlies wordt verminderd.
Magnetische fluxdichtheid, die aangeeft hoe gemakkelijk een materiaal kan worden gemagnetiseerd, 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 isolatiecoating.
In elektrische apparatuur is de rijfrequentie het aantal oscillaties per seconde van de stroom, spanning, enz. Normaal gesproken neemt de rijfrequentie 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
De dichtheid van de JFE Super Core jnrf magnetische flux is hoger
