Super Core JNRF
JFE Steel Corporation ha annunciato oggi la sua lamiera di acciaio a gradiente di silicio JNRF™ recentemente sviluppata per l'uso in motori ad alta velocità, che l'azienda produce utilizzando la tecnologia proprietaria di deposizione chimica da vapore (CVD) per la siliconatura continua. Il nuovo materiale riduce la perdita di ferro ad alta frequenza e migliora la densità del flusso magnetico, contribuendo così ad aumentare la coppia del motore e a migliorare significativamente l'efficienza per il risparmio energetico.
Le lamiere di acciaio elettrico4, ampiamente utilizzate come materiale di base in ferro per apparecchiature elettriche come motori e trasformatori, sono un materiale chiave che regola le prestazioni delle apparecchiature elettriche. Negli ultimi anni, gli sforzi per aumentare la frequenza di azionamento5 per il ridimensionamento delle apparecchiature elettriche hanno creato la necessità di ridurre la perdita di ferro nelle lamiere di acciaio elettrico utilizzate in applicazioni che coinvolgono l'azionamento ad alta frequenza. Il silicio aumenta la resistenza elettrica dell'acciaio, quindi aumentare la quantità di silicio aiuta a ridurre la perdita di ferro nella gamma delle alte frequenze. JFE Steel ha sviluppato una tecnologia proprietaria per la siliconatura continua CVD e ha quindi utilizzato questo processo per produrre JNEX Core, una lamiera di acciaio ad alto contenuto di silicio (6,5%), e JNHF Core®®, una lamiera di acciaio a gradiente di silicio con una maggiore concentrazione di silicio nel suo strato superficiale, entrambi i quali consentiranno ai clienti di JFE Steel di sviluppare prodotti di qualità superiore (Fig. 1(1)).
Fig. 1: Direzionalità dello sviluppo del prodotto e proprietà magnetiche dell'acciaio JNRF™
Nelle applicazioni con motori ad alta velocità, ci sono crescenti richieste di riduzione della perdita di ferro grazie all'azionamento ad alta frequenza e all'aumento della densità del flusso magnetico per una coppia più elevata. In risposta, JFE Steel ha lanciato un piano per migliorare la sua gamma di prodotti elettrici in lamiera d'acciaio. La soluzione è stata quella di controllare la distribuzione della concentrazione di silicio ottimizzando la quantità di siliconatura e le condizioni di diffusione (Fig. 2) e controllando l'orientamento del cristallo (Fig. 3).
Il risultato positivo di questi sforzi è la nuova lamiera di acciaio a gradiente di silicio JNRF™ di JFE Steel per motori ad alta velocità. JNRF™ aiuta ad aumentare significativamente l'efficienza del motore per il risparmio energetico, mantenendo la densità del flusso magnetico (coppia) equivalente a quella delle lamiere di acciaio elettrico convenzionali non orientate (3% di lamiere di acciaio al silicio) (Fig. 1(2)).
Fig. 2: Processo di siliconatura continua CVD e controllo della distribuzione della concentrazione di Si
Figura 3: Controllo dell'orientamento del cristallo
*La facilità di magnetizzazione del ferro dipende dall'orientamento del cristallo. Un materiale facilmente magnetizzato (alta densità di flusso magnetico) può essere prodotto controllando l'orientamento parallelo alla superficie del foglio.
In futuro, JFE Steel cercherà di espandere le applicazioni per i suoi prodotti elettrici in lamiera d'acciaio per aiutare a realizzare progetti di motori più compatti e ad alta velocità, come motori di azionamento per veicoli elettrici, motori per elettronica di consumo e motori per droni, soddisfacendo così le esigenze dei clienti di apparecchiature elettriche extra efficienti e compatte in un mondo sempre più sostenibile.
Tecnologia del processo di siliconatura continua a deposizione chimica da vapore (CVD)
La tecnologia di processo di deposizione chimica da vapore (CVD) aumenta la concentrazione di silicio nell'acciaio. La CVD, che viene eseguita in una linea di ricottura dei nastri di acciaio, provoca una reazione tra i nastri di acciaio e il gas tetracloruro di silicio (SiCl4) in un forno mentre fa passare continuamente i nastri di acciaio attraverso il forno.
Perdita di ferro ad alta frequenza
La perdita di ferro si riferisce all'energia, principalmente calore, persa quando un nucleo di ferro viene eccitato da una corrente alternata. La perdita di energia che si verifica quando il nucleo di ferro viene eccitato ad alta frequenza è chiamata perdita di ferro ad alta frequenza. L'efficienza dei motori ad alta velocità aumenta man mano che si riduce la perdita di ferro ad alta frequenza.
Densità del flusso magnetico
La densità del flusso magnetico, che indica la facilità di magnetizzazione di un materiale, aumenta la forza elettromagnetica all'aumentare della densità. Nei motori, è possibile ottenere una coppia (potenza) maggiore con materiali che offrono un'elevata densità di flusso magnetico.
Lamiera d'acciaio elettrica
La lamiera di acciaio elettrico (o "lamiera di acciaio al silicio") si ottiene aggiungendo silicio al ferro. Le lamiere sottili ampiamente utilizzate come materiali di base in ferro in apparecchiature come motori e trasformatori vengono prima laminate con un rivestimento isolante.
Frequenza di guida
Nelle apparecchiature elettriche, la frequenza di pilotaggio è il numero di oscillazioni al secondo della corrente, della tensione, ecc. Normalmente, la frequenza di guida aumenta con motori che azionano ad alte velocità di rotazione.
JNEX Core e JNHF Core e JNRF Core®®® sono marchi registrati di JFE Steel Corporation.
