Súper núcleo JNRF
JFE Steel Corporation anunció hoy su lámina de acero de gradiente de silicio JNRF™ recientemente desarrollada para su uso en motores de alta velocidad, que la compañía produce utilizando la tecnología patentada de deposición química de vapor (CVD) para siliconización continua. El nuevo material reduce la pérdida de hierro de alta frecuencia y mejora la densidad del flujo magnético, lo que ayuda a aumentar el par motor y mejorar significativamente la eficiencia para la conservación de energía.
Las láminas de acero eléctrico4, que se utilizan ampliamente como material de núcleo de hierro para equipos eléctricos como motores y transformadores, son un material clave que rige el rendimiento de los equipos eléctricos. En los últimos años, los esfuerzos para aumentar la frecuencia de conducción5 para la reducción del tamaño de los equipos eléctricos han creado la necesidad de reducir la pérdida de hierro en las láminas de acero eléctrico utilizadas en aplicaciones que involucran la transmisión de alta frecuencia. El silicio aumenta la resistencia eléctrica del acero, por lo que aumentar la cantidad de silicio ayuda a reducir la pérdida de hierro en el rango de alta frecuencia. JFE Steel desarrolló una tecnología patentada para la siliconización continua de CVD, y luego utilizó este proceso para producir JNEX Core, una lámina de acero con alto contenido de silicio (6,5%), y JNHF Core®®, una lámina de acero de gradiente de silicio con una mayor concentración de silicio en su capa superficial, los cuales permitirán a los clientes de JFE Steel desarrollar productos de mayor calidad (Fig. 1 (1)).
Fig. 1: Direccionalidad del desarrollo del producto y propiedad magnética del acero JNRF™
En las aplicaciones de motores de alta velocidad, existe una creciente demanda de reducción de la pérdida de hierro debido al accionamiento de alta frecuencia y al aumento de la densidad de flujo magnético para un par más alto. En respuesta, JFE Steel lanzó un plan para mejorar su línea de productos eléctricos de chapa de acero. La solución fue controlar la distribución de la concentración de silicio optimizando la cantidad de siliconación y las condiciones de difusión (Fig. 2) y controlar la orientación de los cristales (Fig. 3).
El resultado exitoso de estos esfuerzos es la nueva lámina de acero de gradiente de silicio JNRF™ de JFE Steel para motores de alta velocidad. JNRF™ ayuda a aumentar significativamente la eficiencia del motor para la conservación de energía mientras mantiene una densidad de flujo magnético (par) equivalente a la de las láminas de acero eléctrico no orientado convencionales (láminas de acero al silicio al 3%) (Fig. 1 (2)).
Fig. 2: Proceso de siliconación continua CVD y control de distribución de concentración de Si
Fig. 3: Control de orientación del cristalAcero
*La facilidad de magnetización del hierro depende de la orientación del cristal. Se puede producir un material fácilmente magnetizable (alta densidad de flujo magnético) controlando la orientación en paralelo con la superficie de la lámina.
En el futuro, JFE Steel se esforzará por ampliar las aplicaciones de sus productos de chapa de acero eléctrico para ayudar a realizar diseños de motores más compactos y de mayor velocidad, como motores de accionamiento para vehículos eléctricos, motores para electrónica de consumo y motores de drones, satisfaciendo así las necesidades de los clientes de equipos eléctricos extra eficientes y compactos en un mundo cada vez más sostenible.
Tecnología de proceso de siliconación continua por deposición química de vapor (CVD)
La tecnología de proceso de deposición química de vapor (CVD) aumenta la concentración de silicio en el acero. El CVD, que se realiza en una línea de recocido de tiras de acero, provoca una reacción entre las tiras de acero y el gas tetracloruro de silicio (SiCl4) en un horno mientras pasa continuamente las tiras de acero a través del horno.
Pérdida de hierro de alta frecuencia
La pérdida de hierro se refiere a la energía, principalmente calor, que se pierde cuando un núcleo de hierro es excitado por una corriente alterna. La pérdida de energía que se produce cuando el núcleo de hierro se excita a alta frecuencia se denomina pérdida de hierro de alta frecuencia. La eficiencia de los motores de alta velocidad aumenta a medida que se reduce la pérdida de hierro de alta frecuencia.
Densidad de flujo magnético
La densidad de flujo magnético, que indica la facilidad de magnetización de un material, aumenta la fuerza electromagnética a medida que aumenta la densidad. En los motores, se puede lograr un mayor par (potencia) con materiales que ofrecen una alta densidad de flujo magnético.
Chapa de acero eléctrica
La chapa de acero eléctrico (o "chapa de acero al silicio") se obtiene añadiendo silicio al hierro. Las láminas delgadas que se utilizan ampliamente como materiales con núcleo de hierro en equipos como motores y transformadores se laminan primero con una capa aislante.
Frecuencia de conducción
En los equipos eléctricos, la frecuencia de conducción es el número de oscilaciones por segundo de la corriente, el voltaje, etc. Normalmente, la frecuencia de conducción aumenta con los motores que se desplazan a altas velocidades de rotación.
JNEX Core y JNHF Core y JNRF Core®®® son marcas comerciales registradas de JFE Steel Corporation.
