Super Core JNRF
JFE Steel Corporation a annoncé aujourd’hui sa tôle d’acier à gradient de silicium JNRF™ récemment développée pour une utilisation dans les moteurs à grande vitesse, que la société produit à l’aide de la technologie exclusive de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) pour le siliconage continu. Le nouveau matériau réduit la perte de fer à haute fréquence et améliore la densité de flux magnétique, contribuant ainsi à augmenter le couple du moteur et à améliorer considérablement l’efficacité pour la conservation de l’énergie.
Les tôles d’acier électriques4, qui sont largement utilisées comme matériau de base en fer pour les équipements électriques tels que les moteurs et les transformateurs, sont un matériau clé régissant les performances des équipements électriques. Au cours des dernières années, les efforts visant à augmenter la fréquence de conduite5 pour la réduction de la taille des équipements électriques ont créé des besoins pour réduire les pertes de fer dans les tôles d’acier électriques utilisées dans les applications impliquant un entraînement à haute fréquence. Le silicium augmente la résistance électrique de l’acier, de sorte que l’augmentation de la quantité de silicium aide à réduire la perte de fer dans la gamme des hautes fréquences. JFE Steel a mis au point une technologie exclusive de siliconation continue CVD, puis a utilisé ce procédé pour produire JNEX Core, une tôle d’acier à haute teneur en silicium (6,5 %), et JNHF Core®®, une tôle d’acier à gradient de silicium avec une concentration accrue de silicium dans sa couche superficielle, qui permettront toutes deux aux clients de JFE Steel de développer des produits de meilleure qualité (Fig. 1(1)).
Fig. 1 : Directionnalité du développement du produit et propriété magnétique de l’acier JNRF™
Dans les applications de moteurs à grande vitesse, il existe des demandes croissantes de réduction des pertes de fer dues à l’entraînement à haute fréquence et à une densité de flux magnétique accrue pour un couple plus élevé. En réponse, JFE Steel a lancé un plan visant à améliorer sa gamme de produits de tôles d’acier électriques. La solution a consisté à contrôler la distribution de la concentration de silicium en optimisant la quantité de siliconisation et les conditions de diffusion (Fig. 2) et en contrôlant l’orientation des cristaux (Fig. 3).
Le résultat positif de ces efforts est la nouvelle tôle d’acier à gradient de silicium JNRF de JNRF™ pour moteurs à grande vitesse. Le JNRF™ permet d’augmenter considérablement l’efficacité du moteur pour la conservation de l’énergie tout en maintenant une densité de flux magnétique (couple) équivalente à celle des tôles d’acier électriques non orientées conventionnelles (3 % de tôles d’acier au silicium) (Fig. 1(2)).
Fig. 2 : Procédé de siliconisation en continu CVD et contrôle de la distribution de la concentration en Si
Fig. 3 : Contrôle de l’orientation des cristauxAcier
*La facilité d’aimantation du fer dépend de l’orientation des cristaux. Un matériau facilement magnétisé (haute densité de flux magnétique) peut être produit en contrôlant l’orientation parallèlement à la surface de la feuille.
À l’avenir, JFE Steel s’efforcera d’étendre les applications de ses produits électriques en tôle d’acier afin d’aider à réaliser des conceptions de moteurs plus compacts et à plus grande vitesse, tels que les moteurs d’entraînement pour véhicules électriques, les moteurs pour l’électronique grand public et les moteurs de drones, répondant ainsi aux besoins des clients en matière d’équipements électriques plus efficaces et compacts dans un monde de plus en plus durable.
Technologie de traitement de siliconation en continu par dépôt chimique en phase vapeur (CVD)
La technologie de procédé de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) augmente la concentration de silicium dans l’acier. Le CVD, qui est effectué dans une ligne de recuit de bande d’acier, provoque une réaction entre les bandes d’acier et le gaz tétrachlorure de silicium (SiCl4) dans un four tout en faisant passer continuellement les bandes d’acier à travers le four.
Perte de fer à haute fréquence
La perte de fer fait référence à l’énergie, principalement à la chaleur, perdue lorsqu’un noyau de fer est excité par un courant alternatif. La perte d’énergie qui se produit lorsque le noyau de fer est excité à haute fréquence est appelée perte de fer à haute fréquence. L’efficacité des moteurs à grande vitesse augmente à mesure que la perte de fer à haute fréquence est réduite.
Densité de flux magnétique
La densité de flux magnétique, qui indique la facilité d’aimantation d’un matériau, augmente la force électromagnétique à mesure que la densité augmente. Dans les moteurs, un couple (puissance) plus important peut être obtenu avec des matériaux qui offrent une densité de flux magnétique élevée.
Tôle d’acier électrique
La tôle d’acier électrique (ou « tôle d’acier au silicium ») est obtenue en ajoutant du silicium au fer. Les feuilles minces largement utilisées comme matériaux de base en fer dans les équipements tels que les moteurs et les transformateurs sont d’abord laminées avec un revêtement isolant.
Fréquence de conduite
Dans les équipements électriques, la fréquence d’entraînement est le nombre d’oscillations par seconde du courant, de la tension, etc. Habituellement, la fréquence de conduite augmente avec les moteurs qui entraînent à des vitesses de rotation élevées.
JNEX Core et JNHF Core et JNRF Core®®® sont des marques déposées de JFE Steel Corporation.
