JFE Steel entwickelt JNRF-Silizium-Gradienten-Stahlblech™ für schnelllaufende Motoren
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Minimiert hochfrequenten Eisenverlust
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Verbessert die hohe magnetische Flussdichte
Die JFE Steel Corporation kündigte heute ihr kürzlich entwickeltes JNRF-Silizium-Gradienten-Stahlblech™ für den Einsatz in Hochgeschwindigkeitsmotoren an, das das Unternehmen mit der proprietären CVD-Technologie (Chemical Vapor Deposition) für die kontinuierliche Silikonisierung herstellt. Das neue Material reduziert den hochfrequenten Eisenverlust und verbessert die magnetische Flussdichte, wodurch das Motordrehmoment erhöht und der Wirkungsgrad zur Energieeinsparung deutlich verbessert wird.
Elektrobleche4, die häufig als Eisenkernmaterial für elektrische Geräte wie Motoren und Transformatoren verwendet werden, sind ein Schlüsselmaterial für die Leistung elektrischer Geräte. In den letzten Jahren haben die Bemühungen, die Antriebsfrequenz5 für die Verkleinerung elektrischer Geräte zu erhöhen, dazu geführt, dass der Eisenverlust in Elektroblechen, die in Anwendungen mit Hochfrequenzantrieb verwendet werden, reduziert werden muss. Silizium erhöht den elektrischen Widerstand von Stahl, so dass eine Erhöhung der Siliziummenge dazu beiträgt, den Eisenverlust im Hochfrequenzbereich zu reduzieren. JFE Steel entwickelte eine proprietäre Technologie für die kontinuierliche CVD-Silikonisierung und nutzte dieses Verfahren dann zur Herstellung von JNEX Core, einem Stahlblech mit hohem Siliziumgehalt (6,5 %), und JNHF Core®®, einem Silizium-Gradienten-Stahlblech mit erhöhter Siliziumkonzentration in der Oberflächenschicht, die es den Kunden von JFE Steel ermöglichen werden, qualitativ hochwertigere Produkte zu entwickeln (Bild 1(1)).
In Hochgeschwindigkeitsmotoranwendungen gibt es wachsende Anforderungen an einen reduzierten Eisenverlust aufgrund des Hochfrequenzantriebs und einer erhöhten magnetischen Flussdichte für ein höheres Drehmoment. Als Reaktion darauf startete JFE Steel einen Plan zur Erweiterung seines Sortiments an Elektroblechprodukten. Die Lösung bestand darin, die Verteilung der Siliziumkonzentration durch Optimierung der Siliziummenge und der Diffusionsbedingungen (Abb. 2) und Kontrolle der Kristallorientierung (Abb. 3) zu kontrollieren.
Das erfolgreiche Ergebnis dieser Bemühungen ist das neue JNRF-Silizium-Gradienten-Stahlblech™ von JFE Steel für Hochgeschwindigkeitsmotoren. JNRF™ trägt dazu bei, den Wirkungsgrad des Motors zur Energieeinsparung deutlich zu erhöhen und gleichzeitig die magnetische Flussdichte (Drehmoment) beizubehalten, die der von herkömmlichen, nicht orientierten Elektroblechen (3 % Siliziumstahlbleche) entspricht (Bild 1(2)).
*Die Leichtigkeit der Magnetisierung von Eisen hängt von der Kristallorientierung ab. Ein leicht magnetisierbares Material (hohe magnetische Flussdichte) kann hergestellt werden, indem die Ausrichtung parallel zur Blechoberfläche gesteuert wird.
In Zukunft wird JFE Steel bestrebt sein, die Anwendungen für seine Elektroblechprodukte zu erweitern, um kompaktere und schnellere Motorkonstruktionen zu realisieren, wie z. B. Antriebsmotoren für Elektrofahrzeuge, Motoren für Unterhaltungselektronik und Drohnenmotoren, und damit die Kundenbedürfnisse nach besonders effizienten und kompakten elektrischen Geräten in einer zunehmend nachhaltigen Welt zu erfüllen.
Die Prozesstechnologie der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) erhöht die Siliziumkonzentration im Stahl. Die CVD, die in einer Stahlbandglühanlage durchgeführt wird, bewirkt eine Reaktion zwischen Stahlbändern und Siliziumtetrachlorid (SiCl4)-Gas in einem Ofen, während die Stahlbänder kontinuierlich durch den Ofen geleitet werden.
Eisenverlust bezieht sich auf Energie, hauptsächlich Wärme, die verloren geht, wenn ein Eisenkern durch einen Wechselstrom angeregt wird. Der Energieverlust, der auftritt, wenn der Eisenkern mit hoher Frequenz angeregt wird, wird als hochfrequenter Eisenverlust bezeichnet. Der Wirkungsgrad von Hochgeschwindigkeitsmotoren steigt, wenn der hochfrequente Eisenverlust reduziert wird.
Die magnetische Flussdichte, die die Leichtigkeit der Magnetisierung eines Materials angibt, erhöht die elektromagnetische Stärke, wenn die Dichte zunimmt. In Motoren kann ein größeres Drehmoment (Leistung) mit Materialien erreicht werden, die eine hohe magnetische Flussdichte bieten.
Elektroblech (oder "Siliziumstahlblech") wird durch Zugabe von Silizium zu Eisen gewonnen. Dünne Bleche, die häufig als Eisenkernmaterialien in Geräten wie Motoren und Transformatoren verwendet werden, werden zunächst mit einer Isolationsbeschichtung laminiert.
In elektrischen Geräten ist die Antriebsfrequenz die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde des Stroms, der Spannung usw. Normalerweise erhöht sich die Fahrfrequenz bei Motoren, die mit hohen Drehzahlen fahren.
JNEX Core und JNHF Core und JNRF Core®®® sind eingetragene Marken der JFE Steel Corporation.
JFE Super Core jnrf Die magnetische Flussdichte ist höher und der Eisenverlust ist geringer
Die magnetische Flussdichte des JFE Super Core jnrf ist höher
