Per prima cosa conosciamo l'1J50: non è un ferro qualsiasi
1J50 è una lega magnetica morbida di ferro-nichel. Negli standard nazionali, "1" indica proprietà magnetiche dolci, "J" sta per precisione e "50" indica un contenuto di nichel di circa il 50%. Appartiene alla famiglia Permalloy, una famiglia di materiali d'élite noti per la loro elevata permeabilità magnetica e bassa coercività.
Puoi considerarlo un "superconduttore" tra i materiali magnetici (ovviamente non ha resistenza pari a zero, ma piuttosto una capacità eccezionalmente forte di condurre linee di campo magnetico). Rispetto alle normali lamiere di acciaio al silicio (come DW470), le sue prestazioni in campi magnetici deboli sono di prim'ordine.
Cinque ragioni principali per scegliere 1J50
-
Induzione magnetica a saturazione estremamente elevata (Bs)
Che cos'è: Bs è il grado massimo al quale un materiale può essere magnetizzato, determinando la forza del campo magnetico che può trasportare per unità di volume.
Perché è importante: un valore Bs elevato significa che all'interno dello stesso spazio (cave dello statore e giogo), l'1J50 può far passare un flusso magnetico più forte, generando così una coppia maggiore. Ciò consente design del motore più compatti e un'elevata densità di potenza. Il valore Bs dell'1J50 (circa 1,5 T) è significativamente più alto rispetto a materiali come la ferrite e paragonabile alle lamiere di acciaio al silicio di alta qualità, che costituisce la base per il suo utilizzo nei motori di potenza.
-
Permeabilità magnetica iniziale estremamente elevata (�i) e permeabilità magnetica massima (�m)
Che cos'è: la permeabilità magnetica misura la facilità con cui un materiale può essere magnetizzato. Maggiore è la permeabilità, minore è la corrente di eccitazione necessaria per stabilire un campo magnetico della stessa intensità.
Perché è importante: una permeabilità magnetica estremamente elevata offre due vantaggi chiave:
Bassa corrente di eccitazione: la corrente assorbita dal motore è molto bassa quando è scarico o leggermente caricato, riducendo significativamente le perdite di rame (perdite I?R) e migliorando l'efficienza del motore, soprattutto in condizioni di carico parziale.
Elevata velocità di risposta: il campo magnetico si accumula e collassa rapidamente in risposta ai cambiamenti di corrente, conferendo al motore eccellenti caratteristiche di risposta dinamica, rendendolo ideale per applicazioni che richiedono controllo preciso e tempi di avvio-arresto rapidi.
-
Coercività estremamente bassa (Hc)
Che cos'è: la coercività è una misura della resistenza di un materiale alla smagnetizzazione. Più basso è l'Hc, più sottile è il ciclo di isteresi del materiale, rendendone più facile la magnetizzazione e la smagnetizzazione.
Perché è importante: una bassa coercività porta direttamente a una bassa perdita di isteresi. La perdita per isteresi è una componente significativa della perdita del nucleo, dissipata sotto forma di calore. La coercività estremamente bassa dell'1J50 riduce al minimo la perdita di isteresi nei campi magnetici alternati, riducendo efficacemente la perdita del nucleo e l'aumento di temperatura nel motore, migliorando così l'efficienza e la durata.
-
Bassa perdita di nucleo
Combinando questi vantaggi, la perdita totale del nucleo dell'1J50 (perdita per isteresi + perdita per correnti parassite) è significativamente inferiore a quella delle normali lamiere di acciaio al silicio a frequenze e densità di flusso medie. Sebbene la sua resistività non sia elevata come quella dell'acciaio al silicio, con conseguenti perdite per correnti parassite relativamente elevate alle alte frequenze, le sue prestazioni di perdita complessive rimangono eccellenti nei motori aeronautici a media frequenza e nei servomotori di precisione, che tipicamente funzionano tra 400 Hz e 1000 Hz.
-
Prestazioni stabili e costanti
Essendo una "lega di precisione", l'1J50 è sottoposta a processi e requisiti di produzione estremamente rigorosi, garantendo elevata consistenza e stabilità nelle sue proprietà magnetiche. Ciò è fondamentale per la produzione in serie di motori ad alte prestazioni e ad alta affidabilità, garantendo che ogni motore funzioni come previsto.
Compromessi: 1J50 Svantaggi e Soluzioni
Naturalmente, nessun materiale è perfetto e la scelta di 1J50 comporta dei compromessi:
Costo elevato: la formula, ricca di nichel (50%) e molibdeno (circa 1,8%), rende il costo della materia prima molto più elevato rispetto alla lamiera di acciaio al silicio.
Lavorazione difficile: 1J50 è un materiale morbido e la punzonatura richiede attrezzature e requisiti di processo più elevati. Ancora più importante, dopo la lavorazione deve essere sottoposto a ricottura con idrogeno ad alta temperatura per alleviare lo stress e ripristinare le proprietà magnetiche ottimali. Questo passaggio aumenta i costi e la complessità di produzione.
Applicazioni limitate ad alta frequenza: poiché la sua resistività è inferiore a quella dell'acciaio al silicio, le sue perdite per correnti parassite aumentano significativamente alle alte frequenze superiori a diverse migliaia di Hz, potenzialmente surclassando i materiali nanocristallini, amorfi o di ferrite.
Pertanto, 1J50 non viene utilizzato nei normali ventilatori domestici o nei motori principali dei veicoli elettrici (questi ultimi più comunemente utilizzano fogli di acciaio al silicio per bilanciare costi e prestazioni), ma viene utilizzato in campi che hanno requisiti estremi di efficienza, dimensioni, peso, velocità di risposta e affidabilità.
Scenari applicativi tipici
Motori aerospaziali: i motori a media frequenza da 400 Hz nelle apparecchiature aeree (come pompe di carburante e attuatori) hanno requisiti estremamente severi in termini di peso, efficienza e affidabilità.
Servomotori di precisione: le macchine utensili CNC ad alta precisione e i giunti robotici richiedono una precisione di controllo estremamente elevata e una risposta rapida.
Equipaggiamento militare: micromotori ad alte prestazioni in sistemi radar, giroscopi e apparecchiature di navigazione.
Sensori e strumentazione ad alta precisione: sfruttano la loro elevata permeabilità magnetica.
Conclusione
La scelta dell'1J50 come materiale dello statore del motore è essenzialmente una decisione "prestazioni rispetto ai costi". Scambia un prezzo elevato e un processo di produzione complesso con proprietà magnetiche senza precedenti: alta efficienza, basse perdite, alta risposta e dimensioni compatte.
Attualmente, con i progressi tecnologici, nuovi materiali come i materiali amorfi e nanocristallini stanno mettendo in discussione la sua posizione. Tuttavia, nello specifico campo delle alte prestazioni a media frequenza, l'1J50 rimane l'insostituibile "oro magnetico" agli occhi degli ingegneri grazie alle sue prestazioni complessive equilibrate e stabili.
Informazioni su Youyou Tecnologia
Youyou Technology Co., Ltd. è specializzata nella produzione di nuclei di precisione autoleganti realizzati con vari materiali magnetici morbidi, tra cui acciaio al silicio autoadesivante, acciaio al silicio ultrasottile e leghe magnetiche morbide speciali autoleganti. Utilizziamo processi di produzione avanzati per componenti magnetici di precisione, fornendo soluzioni avanzate per nuclei magnetici morbidi utilizzati in componenti di potenza chiave come motori ad alte prestazioni, motori ad alta velocità, trasformatori a media frequenza e reattori.
I prodotti con nucleo di precisione autoadesivi dell'azienda attualmente includono una gamma di nuclei in acciaio al silicio con spessori di nastro di 0,05 mm (ST-050), 0,1 mm (10JNEX900/ST-100), 0,15 mm, 0,2 mm (20JNEH1200/20HX1200/ B20AV1200/20CS1200HF) e 0,35 mm (35JNE210/35JNE230/ B35A250-Z/35CS230HF), nonché nuclei speciali in lega magnetica morbida, inclusa la lega magnetica morbida 1J22/1J50/1J79.
