¿Qué es el acero al silicio autoadhesivo?
Primero, debemos comprender sus componentes básicos:
- : El efecto de unión (fuerza) depende en gran medida de tres parámetros del proceso: temperatura, presión y tiempo. Los parámetros inadecuados pueden provocar una unión débil o envejecimiento del recubrimiento.Acero al silicio: También conocido como acero eléctrico, es el material central para la fabricación de núcleos de motores. Al agregar silicio, se aumenta la resistividad del material, lo que reduce las "pérdidas por corrientes parásitas" generadas en campos magnéticos alternos, mejorando así la eficiencia del motor.
- : El efecto de unión (fuerza) depende en gran medida de tres parámetros del proceso: temperatura, presión y tiempo. Los parámetros inadecuados pueden provocar una unión débil o envejecimiento del recubrimiento.Capa autoadhesiva: Se aplica un revestimiento aislante especial con propiedades adhesivas a la superficie de la lámina de acero al silicio. Este recubrimiento se puede activar en condiciones específicas (generalmente alta temperatura y presión), generando una fuerte fuerza adhesiva.
La combinación de estos dos elementos da como resultado un acero al silicio autoadhesivo. Después de estamparse en las laminaciones del estator/rotor, se calienta y se presuriza para unir firmemente las láminas, formando un núcleo más robusto.
Principales ventajas del acero al silicio autoadhesivo en motores de accionamiento para automóviles
En comparación con los procesos de laminación tradicionales que requieren remachado o soldadura, el acero al silicio autoadhesivo ofrece numerosas mejoras de rendimiento que cumplen perfectamente con los estrictos requisitos de los vehículos eléctricos en cuanto a alta densidad de potencia, alta eficiencia, alta velocidad y baja vibración y ruido en los motores de accionamiento.
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Rigidez y resistencia significativamente mejoradas, adaptándose a altas velocidades
Ventajas: El núcleo adherido se convierte en una estructura casi integral, con una fuerza de unión entre capas que normalmente alcanza entre 5 y 20 MPa. Esto mejora significativamente la rigidez general y la resistencia mecánica del núcleo.
Análisis: Los motores de los vehículos eléctricos están evolucionando hacia velocidades más altas (por ejemplo, de 12.000 rpm a 20.000 rpm o incluso más). A altas velocidades, el rotor experimenta enormes fuerzas centrífugas. Los núcleos de laminación tradicionales pueden experimentar abultamiento o deformación de la laminación, lo que provoca fricción con el estator (roce del estator) y daños al motor. Los núcleos autoadhesivos resisten eficazmente esta deformación, lo que garantiza un funcionamiento seguro y fiable del motor a velocidades extremas.
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Pérdidas de hierro reducidas, eficiencia y alcance del motor mejorados
Ventajas: Reduce el daño por tensión y la degradación del rendimiento del material de las láminas de acero al silicio causadas por métodos de conexión mecánica tradicionales (como remachado y soldadura).
Análisis: Las propiedades magnéticas de las láminas de acero al silicio (especialmente las pérdidas de hierro) son muy sensibles a la tensión mecánica. Los procesos de remachado y soldadura generan grandes tensiones localizadas y zonas afectadas por el calor, lo que lleva al deterioro de la estructura del dominio magnético en esas áreas y a un aumento de las pérdidas por corrientes parásitas e histéresis. La tecnología autoadhesiva utiliza unión física, evitando este daño y preservando así mejor las características de baja pérdida de hierro del material. Esto ayuda a mejorar la eficiencia del motor, especialmente en condiciones de conducción urbana con cambios frecuentes de velocidad, aumentando indirectamente la autonomía del vehículo.
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Excelente rendimiento NVH (vibración y ruido reducidos)
Ventajas: La unión entre capas suprime eficazmente el roce y la vibración entre laminaciones.
Análisis: Durante el funcionamiento del motor, el núcleo está sujeto a magnetoestricción ("respiración" del material) y fuerzas electromagnéticas generadas por un campo magnético alterno de alta frecuencia. En los núcleos laminados tradicionales, estas fuerzas provocan pequeños movimientos relativos y vibraciones entre las laminaciones, una fuente importante de ruido electromagnético en los motores. El revestimiento autoadhesivo llena los huecos entre las laminaciones como si fuera un "pegamento", absorbiendo y suprimiendo estas vibraciones mediante un efecto de amortiguación, reduciendo así significativamente el ruido de funcionamiento del motor y mejorando el confort de conducción del vehículo.
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Rendimiento térmico mejorado y uniformidad de disipación de calor
Ventajas: Si bien la capa adhesiva proporciona aislamiento, su conductividad térmica es generalmente mejor que la del aire.
Análisis: En los núcleos tradicionales, existen pequeños espacios de aire entre las laminaciones y el aire es un mal conductor del calor. El revestimiento autoadhesivo establece una ruta de conducción de calor más eficiente entre las placas, lo que ayuda a conducir el calor generado dentro del núcleo (especialmente los dientes) de manera más uniforme y rápida a ambos extremos del núcleo y la carcasa, donde luego es transportado por el sistema de enfriamiento. Esto mejora la uniformidad de la disipación de calor en el motor, ayuda a reducir las temperaturas de los puntos calientes locales y mejora la capacidad de salida de potencia continua del motor.
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Proceso de fabricación simplificado, eficiencia y consistencia de producción mejoradas
Ventajas: Elimina procesos de remachado o soldadura, simplificando el proceso de montaje del núcleo.
Análisis: En líneas de producción automatizadas, las láminas de acero al silicio estampadas se pueden apilar directamente y luego unir en un único horno de calentamiento y curado. Esto reduce los pasos de producción y la inversión en equipos, mejorando la eficiencia de la producción. Al mismo tiempo, evita las fluctuaciones de rendimiento causadas por una calidad inconsistente de remachado/soldadura (como fuerza de remachado desigual y salpicaduras de soldadura), lo que mejora la consistencia y confiabilidad del producto.
Análisis integral: desafíos y consideraciones
A pesar de sus importantes ventajas, a la hora de aplicar acero al silicio autoadhesivo se deben tener en cuenta los siguientes factores:
- : El efecto de unión (fuerza) depende en gran medida de tres parámetros del proceso: temperatura, presión y tiempo. Los parámetros inadecuados pueden provocar una unión débil o envejecimiento del recubrimiento.Mayor costo: El costo del material del acero al silicio autoadhesivo es mayor que el del acero al silicio revestido ordinario. Además, el proceso de producción requiere equipos adicionales de calentamiento y curado (como hornos) y un sistema preciso de control de temperatura.
- : El efecto de unión (fuerza) depende en gran medida de tres parámetros del proceso: temperatura, presión y tiempo. Los parámetros inadecuados pueden provocar una unión débil o envejecimiento del recubrimiento.Requisitos estrictos de control de procesos: El efecto de unión (fuerza) depende en gran medida de tres parámetros del proceso: temperatura, presión y tiempo. Los parámetros inadecuados pueden provocar una unión débil o envejecimiento del recubrimiento.
- : El efecto de unión (fuerza) depende en gran medida de tres parámetros del proceso: temperatura, presión y tiempo. Los parámetros inadecuados pueden provocar una unión débil o envejecimiento del recubrimiento.Mala mantenibilidad: Una vez que el núcleo está unido en su totalidad, es casi imposible desmontarlo y repararlo. Si se producen defectos de fabricación, todo el núcleo puede quedar inutilizable.
- : El efecto de unión (fuerza) depende en gran medida de tres parámetros del proceso: temperatura, presión y tiempo. Los parámetros inadecuados pueden provocar una unión débil o envejecimiento del recubrimiento.Altos requisitos para el rendimiento del recubrimiento: El revestimiento autoadhesivo debe mantener un buen aislamiento, resistencia al calor (normalmente debe soportar temperaturas superiores a 180 °C), adhesión y procesabilidad de estampado, al mismo tiempo que posee una alta fuerza de unión.
En resumen
La aplicación de acero al silicio autoadhesivo en motores de accionamiento de automóviles es un excelente ejemplo de combinación de innovación de materiales con optimización de procesos. Resuelve inteligentemente las múltiples contradicciones entre resistencia mecánica, rendimiento electromagnético y rendimiento NVH en motores de alta velocidad, alta eficiencia y alta densidad de potencia mediante un enfoque de "unión en lugar de remachado/soldadura".
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Dimensiones de comparación |
Acero al silicio tradicional (remachado/soldadura) |
Acero al silicio autoadhesivo |
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Resistencia mecánica |
Generalmente, propenso a la expansión de la lámina a altas velocidades. |
Excelente, fuerte integridad, adecuada para altas velocidades. |
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Pérdida/eficiencia de hierro |
Altamente afectado por el estrés del mecanizado. |
Velocidades más bajas, mantiene las propiedades magnéticas originales del material. |
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Rendimiento NVH |
Movimiento en miniatura entre hojas, lo que resulta en un ruido relativamente alto. |
Superior, amortiguación y reducción de vibraciones, bajo nivel de ruido. |
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Rendimiento de disipación de calor |
Generalmente, se proporciona aislamiento de aire entre las láminas. |
Ruta de conducción de calor mejor y mejorada |
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Proceso de fabricación |
Requiere remachado/soldadura, lo que implica múltiples procesos. |
Calentamiento y moldeado simplificados en una sola etapa después del apilamiento |
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Costo |
Bajo costo de material, costo de proceso moderado |
Alto costo de material, se requiere inversión en equipo. |
Conclusión
A medida que aumentan los requisitos de rendimiento de los vehículos eléctricos, el acero al silicio autoadhesivo se está convirtiendo gradualmente en uno de los materiales preferidos para los motores de propulsión de alta gama. A pesar del desafío de los costos más altos, sus beneficios integrales de rendimiento, especialmente al garantizar la confiabilidad de alta velocidad y mejorar la eficiencia energética, lo convierten en un material clave que impulsa el desarrollo de tecnologías de propulsión eléctrica de próxima generación. Para los vehículos que buscan el máximo rendimiento, largo alcance y bajo nivel de ruido, el uso de acero al silicio autoadhesivo es una opción tecnológica muy valiosa.
Acerca de la tecnología Youyou
Youyou Technology Co., Ltd. se especializa en la fabricación de núcleos de precisión autoadherentes hechos de diversos materiales magnéticos blandos, incluido acero al silicio autoadherente, acero al silicio ultrafino y aleaciones magnéticas blandas especiales autoadherentes. Utilizamos procesos de fabricación avanzados para componentes magnéticos de precisión, brindando soluciones avanzadas para núcleos magnéticos blandos utilizados en componentes de energía clave, como motores de alto rendimiento, motores de alta velocidad, transformadores de frecuencia media y reactores.
Los productos de núcleos de precisión autoadherentes de la empresa incluyen actualmente una gama de núcleos de acero al silicio con espesores de tira de 0,05 mm (ST-050), 0,1 mm (10JNEX900/ST-100), 0,15 mm, 0,2 mm (20JNEH1200/20HX1200/ B20AV1200/20CS1200HF) y 0,35 mm (35JNE210/35JNE230/ B35A250-Z/35CS230HF), así como núcleos especiales de aleación magnética blanda, incluidos 1J22 y 1J50.
