JFE Steel entwickelt JNRF™ Stahlblech mit Siliziumgradienten für Hochgeschwindigkeitsmotoren
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Minimiert den Hochfrequenz-Eisenverlust
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Verbessert die hohe magnetische Flussdichte
JFE Steel Corporation gab heute sein kürzlich entwickeltes JNRF™-Siliziumgradientenstahlblech für den Einsatz in Hochgeschwindigkeitsmotoren bekannt, das das Unternehmen mithilfe der proprietären chemischen Gasphasenabscheidungstechnologie (CVD) zur kontinuierlichen Silikonisierung herstellt. Das neue Material reduziert den Hochfrequenz-Eisenverlust und verbessert die magnetische Flussdichte, wodurch es dazu beiträgt, das Motordrehmoment zu erhöhen und die Effizienz zur Energieeinsparung deutlich zu verbessern.
Elektrostahlbleche4, 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 Bemühungen zur Erhöhung der Antriebsfrequenz5 zur Verkleinerung elektrischer Geräte die Notwendigkeit geschaffen, den Eisenverlust in Elektroblechen zu reduzieren, die in Anwendungen mit Hochfrequenzantrieb verwendet werden. Silizium erhöht den elektrischen Widerstand von Stahl, sodass eine Erhöhung des Siliziumanteils dazu beiträgt, den Eisenverlust im Hochfrequenzbereich zu reduzieren. JFE Steel entwickelte eine proprietäre Technologie für die kontinuierliche CVD-Silizierung und nutzte dieses Verfahren dann zur Herstellung von JNEX Core®, einem Stahlblech mit hohem Siliziumgehalt (6,5%), und JNHF Core®, einem Stahlblech mit Siliziumgradient und erhöhter Siliziumkonzentration Beides wird es den Kunden von JFE Steel ermöglichen, qualitativ hochwertigere Produkte zu entwickeln (Abb. 1①).
Bei Hochgeschwindigkeitsmotoranwendungen besteht ein wachsender Bedarf an geringeren Eisenverlusten durch Hochfrequenzantrieb und einer erhöhten magnetischen Flussdichte für ein höheres Drehmoment. Als Reaktion darauf startete JFE Steel einen Plan zur Erweiterung seines Sortiments an Elektrostahlblechprodukten. Die Lösung bestand darin, die Verteilung der Siliziumkonzentration durch Optimierung der Silizierungsmenge und der Diffusionsbedingungen (Abb. 2) zu steuern und die Kristallorientierung zu steuern (Abb. 3).
Das erfolgreiche Ergebnis dieser Bemühungen ist das neue Silizium-Gradientenstahlblech JNRF™ von JFE Steel für Hochgeschwindigkeitsmotoren. JNRF™ trägt dazu bei, den Wirkungsgrad des Motors deutlich zu steigern und so Energie zu sparen, während die magnetische Flussdichte (Drehmoment) gleichwertig mit der von herkömmlichen nicht orientierten Elektrostahlblechen (3% Siliziumstahlbleche) bleibt (Abb. 1②).
*Die Leichtigkeit der Magnetisierung von Eisen hängt von der Kristallorientierung ab. Ein leicht magnetisierbares Material (mit hoher magnetischer Flussdichte) kann durch Steuerung der Ausrichtung parallel zur Blattoberfläche hergestellt werden.
In Zukunft wird JFE Steel bestrebt sein, die Einsatzmöglichkeiten seiner Elektrostahlblechprodukte zu erweitern, um kompaktere und schnellere Motorkonstruktionen zu realisieren, wie z. B. Antriebsmotoren für Elektrofahrzeuge, Motoren für Unterhaltungselektronik und Drohnenmotoren, und so den Kundenbedürfnissen nach zusätzlichen Anforderungen gerecht zu werden effiziente und kompakte Elektrogeräte in einer zunehmend nachhaltigeren Welt.
Die Prozesstechnologie der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) erhöht die Siliziumkonzentration in Stahl. CVD, das in einer Glühlinie für Stahlbänder durchgeführt wird, bewirkt eine Reaktion zwischen Stahlbändern und Siliziumtetrachlorid (SiCl4)-Gas in einem Ofen, während die Stahlbänder kontinuierlich durch den Ofen geleitet werden.
Unter Eisenverlust versteht man 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 Hochfrequenz-Eisenverlust bezeichnet. Der Wirkungsgrad von Hochgeschwindigkeitsmotoren steigt, da der Hochfrequenz-Eisenverlust reduziert wird.
Die magnetische Flussdichte, die angibt, wie leicht ein Material magnetisiert werden kann, erhöht die elektromagnetische Stärke mit zunehmender Dichte. Bei Motoren kann mit Materialien, die eine hohe magnetische Flussdichte bieten, ein größeres Drehmoment (Leistung) erreicht werden.
Elektrostahlblech (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 Isolierbeschichtung laminiert.
Bei elektrischen Geräten ist die Antriebsfrequenz die Anzahl der Schwingungen des Stroms, der Spannung usw. pro Sekunde. Normalerweise erhöht sich die Antriebsfrequenz bei Motoren, die mit hohen Drehzahlen laufen.
JNEX Core® und JNHF Core® und JNRF Core® sind eingetragene Marken der JFE Steel Corporation.
Bei JFE Super Core jnrf ist die magnetische Flussdichte höher und der Eisenverlust geringer
Die magnetische Flussdichte des JFE Super Core jnrf ist höher
