JFE Steel desarrolla láminas de acero con gradiente de silicio JNRF™ para motores de alta velocidad
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Minimiza la pérdida de hierro de alta frecuencia
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Mejora la alta densidad de flujo magnético
JFE Steel Corporation anunció hoy su hoja de acero con gradiente de silicio JNRF™ recientemente desarrollada para su uso en motores de alta velocidad, que la compañía produce utilizando tecnología patentada de deposición de vapor químico (CVD) para la siliconación continua. El nuevo material reduce la pérdida de hierro de alta frecuencia y mejora la densidad de flujo magnético, lo que ayuda a aumentar el par motor y mejora 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 accionamiento5 para la reducción de equipos eléctricos han creado la necesidad de reducir la pérdida de hierro en las láminas de acero eléctricas utilizadas en aplicaciones que implican accionamiento 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 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 con gradiente de silicio con mayor concentración de silicio en su capa superficial, las cuales permitirán a los clientes de JFE Steel desarrollar productos de mayor calidad (Fig. 1①).
En las aplicaciones de motores de alta velocidad, existe una demanda creciente de reducción de la pérdida de hierro debido al accionamiento de alta frecuencia y al aumento de la densidad de flujo magnético para lograr un par mayor. En respuesta, JFE Steel lanzó un plan para mejorar su línea de productos de chapa de acero eléctrico. La solución fue controlar la distribución de la concentración de silicio optimizando la cantidad de silicona y las condiciones de difusión (Fig. 2) y controlar la orientación del cristal (Fig. 3).
El resultado exitoso de estos esfuerzos es la nueva lámina de acero con 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 la densidad de flujo magnético (par) equivalente a la de las láminas de acero eléctrico no orientadas convencionales (láminas de acero al silicio 3%) (Fig. 1②).
*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 láminas 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 más equipos eléctricos eficientes y compactos en un mundo cada vez más sostenible.
La tecnología de proceso de deposición química de vapor (CVD) aumenta la concentración de silicio en el acero. CVD, que se realiza en una línea de recocido de tiras de acero, provoca una reacción entre las tiras de acero y el gas de tetracloruro de silicio (SiCl4) en un horno mientras pasa continuamente las tiras de acero a través del horno.
La pérdida de hierro se refiere a la energía, principalmente calor, perdida cuando un núcleo de hierro es excitado por una corriente alterna. La pérdida de energía que ocurre cuando el núcleo de hierro se excita a alta frecuencia se llama pérdida de hierro de alta frecuencia. La eficiencia de los motores de alta velocidad aumenta a medida que se reducen las pérdidas de hierro por alta frecuencia.
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.
La chapa de acero eléctrico (o “chapa de acero al silicio”) se obtiene añadiendo silicio al hierro. Las láminas delgadas utilizadas ampliamente como materiales de núcleo de hierro en equipos como motores y transformadores se laminan primero con un revestimiento aislante.
En equipos eléctricos, la frecuencia de activación es el número de oscilaciones por segundo de la corriente, voltaje, etc. Normalmente, la frecuencia de activación aumenta con motores que funcionan a altas velocidades de rotación.
JNEX Core® y JNHF Core® y JNRF Core® son marcas registradas de JFE Steel Corporation.
JFE Super Core jnrf la densidad de flujo magnético es mayor y la pérdida de hierro es menor
La densidad de flujo magnético JFE Super Core jnrf es mayor
