JFE Steel phát triển tấm thép gradient silicon JNRF™ cho động cơ tốc độ cao
-
Giảm thiểu tổn thất sắt tần số cao
-
Cải thiện mật độ từ thông cao
Hôm nay, Tập đoàn Thép JFE đã công bố tấm thép có độ dốc silicon JNRF™ được phát triển gần đây để sử dụng trong các động cơ tốc độ cao mà công ty sản xuất bằng cách sử dụng công nghệ lắng đọng hơi hóa học (CVD) độc quyền để silicon hóa liên tục. Vật liệu mới giúp giảm tổn thất sắt ở tần số cao và cải thiện mật độ từ thông, qua đó giúp tăng mô-men xoắn của động cơ và cải thiện đáng kể hiệu quả tiết kiệm năng lượng.
Các tấm thép điện4, được sử dụng rộng rãi làm vật liệu lõi sắt cho các thiết bị điện như động cơ và máy biến áp, là vật liệu chính điều chỉnh hiệu suất của thiết bị điện. Trong những năm gần đây, những nỗ lực tăng tần suất truyền động5 để giảm kích thước thiết bị điện đã tạo ra nhu cầu giảm tổn thất sắt trong các tấm thép điện được sử dụng trong các ứng dụng liên quan đến truyền động tần số cao. Silic làm tăng điện trở của thép, do đó, việc tăng lượng silic sẽ giúp giảm tổn thất sắt ở dải tần số cao. JFE Steel đã phát triển một công nghệ độc quyền cho quá trình silic hóa liên tục CVD, sau đó sử dụng quy trình này để sản xuất JNEX Core®, một loại thép tấm có hàm lượng silic cao (6,5%) và JNHF Core®, một loại thép tấm chuyển sắc silic với nồng độ silic tăng lên trong lớp bề mặt, cả hai sẽ cho phép khách hàng của JFE Steel phát triển các sản phẩm chất lượng cao hơn (Hình 1①).
Trong các ứng dụng động cơ tốc độ cao, ngày càng có nhiều nhu cầu giảm tổn thất sắt do truyền động tần số cao và tăng mật độ từ thông để có mô-men xoắn cao hơn. Đáp lại, JFE Steel đã đưa ra kế hoạch nâng cao dòng sản phẩm thép tấm điện của mình. Giải pháp là kiểm soát sự phân bố nồng độ silic bằng cách tối ưu hóa lượng silic hóa và điều kiện khuếch tán (Hình 2) và kiểm soát hướng tinh thể (Hình 3).
Kết quả thành công của những nỗ lực này là tấm thép chuyển sắc silicon JNRF™ mới của JFE Steel dành cho động cơ tốc độ cao. JNRF™ giúp tăng đáng kể hiệu suất động cơ để tiết kiệm năng lượng trong khi vẫn duy trì mật độ từ thông (mô-men xoắn) tương đương với mật độ từ thông của các tấm thép điện không định hướng thông thường (3% thép tấm silicon) (Hình 1②).
* Tính dễ từ hóa của sắt phụ thuộc vào hướng tinh thể. Vật liệu dễ bị từ hóa (mật độ từ thông cao) có thể được tạo ra bằng cách điều khiển hướng song song với bề mặt tấm.
Trong tương lai, JFE Steel sẽ nỗ lực mở rộng các ứng dụng cho các sản phẩm thép tấm điện của mình để giúp hiện thực hóa các thiết kế động cơ nhỏ gọn hơn và tốc độ cao hơn, chẳng hạn như động cơ dẫn động cho xe điện, động cơ cho thiết bị điện tử tiêu dùng và động cơ máy bay không người lái, từ đó đáp ứng nhu cầu của khách hàng với chi phí cao hơn. thiết bị điện hiệu quả và nhỏ gọn trong một thế giới ngày càng bền vững.
Công nghệ xử lý lắng đọng hơi hóa học (CVD) làm tăng nồng độ silic trong thép. CVD, được thực hiện trong dây chuyền ủ dải thép, gây ra phản ứng giữa dải thép và khí silicon tetrachloride (SiCl4) trong lò trong khi liên tục cho dải thép đi qua lò.
Tổn thất sắt là năng lượng, chủ yếu là nhiệt, bị mất khi lõi sắt bị kích thích bởi dòng điện xoay chiều. Sự mất mát năng lượng xảy ra khi lõi sắt bị kích thích ở tần số cao được gọi là sự mất mát sắt tần số cao. Hiệu quả của động cơ tốc độ cao tăng lên khi tổn thất sắt tần số cao giảm.
Mật độ từ thông, biểu thị tính dễ từ hóa của vật liệu, làm tăng cường độ điện từ khi mật độ tăng. Trong động cơ, mô-men xoắn (công suất) lớn hơn có thể đạt được bằng các vật liệu có mật độ từ thông cao.
Thép tấm điện (hay “tấm thép silicon”) thu được bằng cách thêm silicon vào sắt. Các tấm mỏng được sử dụng rộng rãi làm vật liệu lõi sắt trong các thiết bị như động cơ và máy biến thế trước tiên được dát mỏng bằng một lớp cách điện.
Trong thiết bị điện, tần số điều khiển là số lần dao động mỗi giây của dòng điện, điện áp, v.v. Thông thường, tần số điều khiển tăng với các động cơ truyền động ở tốc độ quay cao.
JNEX Core® và JNHF Core® và JNRF Core® là các thương hiệu đã đăng ký của JFE Steel Corporation.
JFE Super Core jnrf mật độ từ thông cao hơn và tổn thất sắt thấp hơn
Mật độ từ thông JFE Super Core jnrf cao hơn
