JFE Steel opracowuje blachę stalową JNRF™ z gradientem krzemowym do silników szybkoobrotowych
-
Minimalizuje straty żelaza o wysokiej częstotliwości
-
Poprawia wysoką gęstość strumienia magnetycznego
Firma JFE Steel Corporation ogłosiła dziś niedawno opracowaną blachę stalową JNRF™ z gradientem krzemowym do stosowania w silnikach szybkoobrotowych, które firma produkuje przy użyciu zastrzeżonej technologii chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) do ciągłej silikonowania. Nowy materiał zmniejsza straty 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 wydajność urządzeń elektrycznych. W ostatnich latach wysiłki zmierzające do zwiększenia częstotliwości jazdy5 w celu zmniejszenia rozmiarów sprzętu elektrycznego stworzyły potrzebę zmniejszenia strat żelaza w blachach ze stali elektrotechnicznej stosowanych w zastosowaniach związanych z napędami wysokiej częstotliwości. Krzem zwiększa opór elektryczny stali, więc zwiększenie ilości krzemu pomaga zmniejszyć straty żelaza w zakresie wysokich częstotliwości. Firma JFE Steel opracowała zastrzeżoną technologię ciągłego silikonowania CVD, a następnie wykorzystała ten proces do produkcji JNEX Core, blachy stalowej o wysokiej zawartości krzemu (6,5%) oraz JNHF Core®®, blachy stalowej o gradiencie krzemu o zwiększonym stężeniu krzemu w warstwie powierzchniowej, które umożliwią klientom JFE Steel opracowywanie produktów wyższej jakości (rys. 1(1)).
W zastosowaniach z silnikami wysokoobrotowymi rosną wymagania dotyczące zmniejszenia strat żelaza dzięki napędowi o wysokiej częstotliwości i zwiększonej gęstości strumienia magnetycznego w celu uzyskania wyższego momentu obrotowego. W odpowiedzi firma JFE Steel uruchomiła plan rozszerzenia swojej oferty produktów z blachy stalowej do zastosowań elektrycznych. Rozwiązaniem było kontrolowanie rozkładu stężenia krzemu poprzez optymalizację ilości krzemu i warunków dyfuzji (rys. 2) oraz kontrolę orientacji kryształów (rys. 3).
Pomyślnym rezultatem tych wysiłków jest nowa blacha stalowa JNRF z gradientem krzemowym JNRF™ do silników szybkoobrotowych. JNRF™ pomaga znacznie zwiększyć sprawność silnika w celu oszczędzania energii przy jednoczesnym zachowaniu indukcji magnetycznej (momentu obrotowego) równoważnej gęstości konwencjonalnych niezorientowanych blach ze stali elektrotechnicznej (3% blach ze stali krzemowej) (rys. 1(2)).
*Łatwość namagnesowania żelaza zależy od orientacji kryształu. Łatwo namagnesowany (wysoka gęstość strumienia magnetycznego) materiał można wytworzyć, kontrolując orientację równolegle do powierzchni arkusza.
Idąc dalej, JFE Steel będzie dążyć do rozszerzenia zastosowań swoich produktów z blachy stalowej elektrycznej, aby pomóc w realizacji bardziej kompaktowych i szybszych konstrukcji silników, takich jak silniki napędowe do pojazdów elektrycznych, silniki do elektroniki użytkowej i silniki dronów, spełniając w ten sposób potrzeby klientów w zakresie wyjątkowo wydajnego i kompaktowego sprzętu elektrycznego w coraz bardziej zrównoważonym świecie.
Technologia chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) zwiększa stężenie krzemu w stali. CVD, które jest wykonywane w linii wyżarzania taśm stalowych, powoduje reakcję między taśmami stalowymi a gazowym tetrachlorkiem krzemu (SiCl4) w piecu, podczas ciągłego przepuszczania taśm stalowych przez piec.
Utrata żelaza odnosi się do energii, głównie ciepła, traconej, gdy żelazny rdzeń jest wzbudzany prądem przemiennym. Strata energii, która występuje, gdy żelazny rdzeń jest wzbudzany z wysoką częstotliwością, nazywana jest utratą żelaza o wysokiej częstotliwości. Sprawność silników wysokoobrotowych wzrasta wraz ze zmniejszeniem strat żelaza o wysokiej częstotliwości.
Gęstość strumienia magnetycznego, która wskazuje na łatwość namagnesowania materiału, zwiększa siłę elektromagnetyczną wraz ze wzrostem gęstości. W silnikach większy moment obrotowy (moc) można osiągnąć dzięki materiałom o wysokiej gęstości strumienia magnetycznego.
Blachę ze stali elektrotechnicznej (lub "blachę ze stali krzemowej") uzyskuje się przez dodanie krzemu do żelaza. Cienkie blachy szeroko stosowane jako materiały rdzenia żelaznego w urządzeniach takich jak silniki i transformatory są najpierw laminowane powłoką izolacyjną.
W urządzeniach elektrycznych częstotliwość jazdy to liczba oscylacji na sekundę prądu, napięcia itp. Zwykle częstotliwość jazdy wzrasta w przypadku silników, które poruszają się z wysokimi prędkościami obrotowymi.
JNEX Core i JNHF Core oraz JNRF Core®®® są zastrzeżonymi znakami towarowymi firmy JFE Steel Corporation.
JFE Super Core jnrf gęstość strumienia magnetycznego jest wyższa, a straty żelaza są mniejsze
Gęstość strumienia magnetycznego JFE Super Core jnrf jest wyższa
