Tout d’abord, faisons connaissance avec le 1J50 : ce n’est pas n’importe quel fer
Le 1J50 est un alliage magnétique doux fer-nickel. Dans les normes nationales, le « 1 » désigne des propriétés magnétiques douces, le « J » signifie précision et le « 50 » indique une teneur en nickel d'environ 50 %. Il appartient à la famille des Permalloy, une famille élite de matériaux connus pour leur haute perméabilité magnétique et leur faible coercivité.
Vous pouvez le considérer comme un « supraconducteur » parmi les matériaux magnétiques (bien sûr, il n’a pas de résistance nulle, mais plutôt une capacité exceptionnellement forte à conduire des lignes de champ magnétique). Par rapport aux tôles d'acier au silicium ordinaires (telles que le DW470), ses performances dans des champs magnétiques faibles sont excellentes.
Cinq raisons clés de choisir le 1J50
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??Induction magnétique à saturation extrêmement élevée (Bs)
Qu'est-ce que c'est : Bs est le degré maximum auquel un matériau peut être magnétisé, déterminant la force du champ magnétique qu'il peut transporter par unité de volume.
Pourquoi est-ce important : une valeur Bs élevée signifie que dans le même espace (encoches du stator et culasse), le 1J50 peut laisser passer un flux magnétique plus fort, générant ainsi un couple plus important. Cela permet des conceptions de moteurs plus compactes et une densité de puissance élevée. La valeur Bs du 1J50 (environ 1,5 T) est nettement supérieure à celle de matériaux comme la ferrite et comparable aux tôles d'acier au silicium de haute qualité, qui constituent la base de son utilisation dans les moteurs électriques.
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Perméabilité magnétique initiale extrêmement élevée (�i) et perméabilité magnétique maximale (�m)
Qu'est-ce que c'est : La perméabilité magnétique mesure la facilité avec laquelle un matériau peut être magnétisé. Plus la perméabilité est élevée, plus le courant d’excitation nécessaire pour établir un champ magnétique de même intensité est faible.
Pourquoi est-ce important : une perméabilité magnétique extrêmement élevée offre deux avantages clés :
Faible courant d'excitation : le courant consommé par le moteur est très faible lorsqu'il est déchargé ou légèrement chargé, ce qui réduit considérablement les pertes de cuivre (pertes I R) et améliore l'efficacité du moteur, en particulier dans des conditions de charge partielle.
Vitesse de réponse élevée : le champ magnétique se construit et s'effondre rapidement en réponse aux changements de courant, conférant au moteur d'excellentes caractéristiques de réponse dynamique, ce qui le rend idéal pour les applications nécessitant un contrôle précis et des temps de démarrage/arrêt rapides.
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Coercivité extrêmement faible (Hc)
Qu'est-ce que c'est : La coercitivité est une mesure de la résistance d'un matériau à la démagnétisation. Plus la valeur Hc est faible, plus la boucle d'hystérésis du matériau est fine, ce qui facilite la magnétisation et la démagnétisation.
Pourquoi est-ce important : une faible coercitivité entraîne directement une faible perte par hystérésis. La perte par hystérésis est une composante importante de la perte du noyau, dissipée sous forme de chaleur. La coercivité extrêmement faible du 1J50 minimise la perte d'hystérésis dans les champs magnétiques alternatifs, réduisant ainsi efficacement la perte du noyau et l'augmentation de la température dans le moteur, améliorant ainsi l'efficacité et la durée de vie.
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Faible perte de noyau
En combinant ces avantages, la perte totale du noyau du 1J50 (perte par hystérésis + perte par courants de Foucault) est nettement inférieure à celle des tôles d'acier au silicium ordinaires à des fréquences et des densités de flux moyennes. Bien que sa résistivité ne soit pas aussi élevée que celle de l'acier au silicium, ce qui entraîne des pertes par courants de Foucault relativement élevées à hautes fréquences, ses performances globales en matière de pertes restent excellentes dans les moteurs d'aviation à moyenne fréquence et les servomoteurs de précision, qui fonctionnent généralement entre 400 Hz et 1 000 Hz.
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Performances stables et constantes
En tant qu'« alliage de précision », le 1J50 est soumis à des processus et à des exigences de production extrêmement stricts, garantissant une cohérence et une stabilité élevées de ses propriétés magnétiques. Ceci est crucial pour la production en série de moteurs hautes performances et haute fiabilité, garantissant que chaque moteur fonctionne comme prévu.
Compromis : inconvénients et solutions du 1J50
Bien entendu, aucun matériau n’est parfait, et choisir le 1J50 implique des compromis :
Coût élevé : la formule, riche en nickel (50 %) et en molybdène (environ 1,8 %), rend le coût des matières premières beaucoup plus élevé que celui de la tôle d'acier au silicium.
Traitement difficile : 1J50 est un matériau souple et le poinçonnage nécessite des exigences plus élevées en matière d'outillage et de processus. Plus important encore, il doit subir un recuit à l’hydrogène à haute température après traitement pour soulager les contraintes et restaurer des propriétés magnétiques optimales. Cette étape augmente le coût et la complexité de fabrication.
Applications limitées à haute fréquence : étant donné que sa résistivité est inférieure à celle de l'acier au silicium, ses pertes par courants de Foucault augmentent considérablement aux hautes fréquences supérieures à plusieurs milliers de Hz, surpassant potentiellement les matériaux nanocristallins, amorphes ou ferrites.
Par conséquent, le 1J50 n'est pas utilisé dans les ventilateurs domestiques ordinaires ou dans les moteurs d'entraînement principaux des véhicules électriques (ces derniers utilisent plus couramment des tôles d'acier au silicium pour équilibrer coût et performances), mais est utilisé dans des domaines qui ont des exigences extrêmes en matière d'efficacité, de taille, de poids, de vitesse de réponse et de fiabilité.
Scénarios d'application typiques
Moteurs aérospatiaux : les moteurs moyenne fréquence 400 Hz des équipements aéroportés (tels que les pompes à carburant et les actionneurs) ont des exigences extrêmement strictes en matière de poids, d'efficacité et de fiabilité.
Servomoteurs de précision : les machines-outils CNC de haute précision et les joints robotiques nécessitent une précision de contrôle extrêmement élevée et une réponse rapide.
Équipement militaire : micromoteurs hautes performances dans les systèmes radar, les gyroscopes et les équipements de navigation.
Capteurs et instruments de haute précision : exploitez leur haute perméabilité magnétique.
Conclusion
Le choix du 1J50 comme matériau de stator de moteur est essentiellement une décision « performances par rapport au coût ». Il troque un prix élevé et un processus de fabrication complexe contre des propriétés magnétiques inégalées : rendement élevé, faibles pertes, réponse élevée et taille compacte.
Actuellement, avec les avancées technologiques, de nouveaux matériaux tels que les matériaux amorphes et nanocristallins remettent en question sa position. Cependant, dans le domaine spécifique des hautes performances des moyennes fréquences, le 1J50 reste « l’or magnétique » irremplaçable aux yeux des ingénieurs en raison de ses performances globales équilibrées et stables.
À propos de la technologie Youyou
Youyou Technology Co., Ltd. se spécialise dans la fabrication de noyaux de précision auto-liants fabriqués à partir de divers matériaux magnétiques doux, notamment l'acier au silicium auto-liant, l'acier au silicium ultra-mince et les alliages magnétiques doux spéciaux auto-liants. Nous utilisons des processus de fabrication avancés pour les composants magnétiques de précision, fournissant des solutions avancées pour les noyaux magnétiques doux utilisés dans les composants de puissance clés tels que les moteurs hautes performances, les moteurs à grande vitesse, les transformateurs moyenne fréquence et les réacteurs.
Les produits de base de précision auto-liants de la société comprennent actuellement une gamme de noyaux en acier au silicium avec des épaisseurs de bande de 0,05 mm(ST-050), 0,1 mm(10JNEX900/ST-100), 0,15 mm, 0,2 mm(20JNEH1200/20HX1200/B20AV1200/20CS1200HF) et 0,35 mm (35JNE210/35JNE230/B35A250-Z/35CS230HF), ainsi que des noyaux spéciaux en alliage magnétique doux, notamment l'alliage magnétique doux 1J22/1J50/1J79.
