JFE Steel desenvolve chapa de aço com gradiente de silício JNRF™ para motores de alta velocidade
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Minimiza a perda de ferro de alta frequência
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Melhora a alta densidade de fluxo magnético
A JFE Steel Corporation anunciou hoje sua recém-desenvolvida chapa de aço com gradiente de silício JNRF™ para uso em motores de alta velocidade, que a empresa produz usando a tecnologia proprietária de deposição química de vapor (CVD) para siliconização contínua. O novo material reduz a perda de ferro de alta frequência e melhora a densidade do fluxo magnético, ajudando assim a aumentar o torque do motor e melhorar significativamente a eficiência para a conservação de energia.
As chapas elétricas de aço4, que são amplamente utilizadas como material de núcleo de ferro para equipamentos elétricos, como motores e transformadores, são um material-chave que rege o desempenho de equipamentos elétricos. Nos últimos anos, esforços para aumentar a frequência de condução5 para o downsizing de equipamentos elétricos criaram necessidades para reduzir a perda de ferro em chapas de aço elétricas usadas em aplicações envolvendo acionamento de alta frequência. O silício aumenta a resistência elétrica do aço, portanto, aumentar a quantidade de silício ajuda a reduzir a perda de ferro na faixa de alta frequência. A JFE Steel desenvolveu uma tecnologia proprietária para siliconização contínua CVD e, em seguida, usou esse processo para produzir JNEX Core, uma chapa de aço de alto silício (6,5%), e JNHF Core®®, uma chapa de aço gradiente de silício com maior concentração de silício em sua camada superficial, o que permitirá aos clientes da JFE Steel desenvolver produtos de maior qualidade (Fig. 1(1)).
Em aplicações de motores de alta velocidade, há demandas crescentes para redução da perda de ferro devido ao acionamento de alta frequência e aumento da densidade de fluxo magnético para maior torque. Em resposta, a JFE Steel lançou um plano para melhorar sua linha de produtos de chapas de aço elétricas. A solução encontrada foi controlar a distribuição da concentração de silício otimizando a quantidade de siliconização e as condições de difusão (fig. 2) e controlando a orientação dos cristais (fig. 3).
O resultado bem-sucedido desses esforços é a nova chapa de aço degradê de silício JNRF™ da JFE Steel para motores de alta velocidade. O JNRF™ ajuda a aumentar significativamente a eficiência do motor para conservação de energia, mantendo a densidade de fluxo magnético (torque) equivalente à das chapas de aço elétricas convencionais não orientadas (3% de chapas de aço silício) (fig. 1(2)).
*A facilidade de magnetização do ferro depende da orientação do cristal. Um material facilmente magnetizado (alta densidade de fluxo magnético) pode ser produzido controlando a orientação em paralelo com a superfície da folha.
No futuro, a JFE Steel se esforçará para expandir as aplicações de seus produtos de chapa de aço elétrico para ajudar a realizar projetos de motores mais compactos e de maior velocidade, como motores de acionamento para veículos elétricos, motores para eletrônicos de consumo e motores de drones, atendendo assim às necessidades dos clientes por equipamentos elétricos mais eficientes e compactos em um mundo cada vez mais sustentável.
A tecnologia de processo de deposição química de vapor (CVD) aumenta a concentração de silício no aço. O CVD, que é realizado em uma linha de recozimento de tiras de aço, causa uma reação entre tiras de aço e gás tetracloreto de silício (SiCl4) em um forno enquanto passa continuamente as tiras de aço através do forno.
A perda de ferro refere-se à energia, principalmente calor, perdida quando um núcleo de ferro é excitado por uma corrente alternada. A perda de energia que ocorre quando o núcleo de ferro é excitado em alta frequência é chamada de perda de ferro de alta frequência. A eficiência dos motores de alta velocidade aumenta à medida que a perda de ferro de alta frequência é reduzida.
A densidade de fluxo magnético, que indica a facilidade de magnetização de um material, aumenta a força eletromagnética à medida que a densidade aumenta. Em motores, maior torque (potência) pode ser alcançado com materiais que oferecem alta densidade de fluxo magnético.
A chapa de aço elétrica (ou "chapa de aço silício") é obtida pela adição de silício ao ferro. Chapas finas usadas amplamente como materiais de núcleo de ferro em equipamentos como motores e transformadores são primeiro laminadas com um revestimento de isolamento.
Em equipamentos elétricos, a frequência de acionamento é o número de oscilações por segundo da corrente, tensão, etc. Normalmente, a frequência de condução aumenta com motores que conduzem a altas velocidades de rotação.
JNEX Core e JNHF Core e JNRF Core®®® são marcas registradas da JFE Steel Corporation.
JFE Super Core jnrf a densidade de fluxo magnético é maior e a perda de ferro é menor
JFE Super Core jnrf densidade de fluxo magnético é maior
