I. 「処理の劣化」のジレンマ
設計エンジニアは、コア材料を選択する際に、原材料のデータシートに頼ることがよくあります。ただし、実際の製造現場では、軟磁性材料が異なると、完成コアに加工された後のコア損失の劣化の程度が大幅に異なります。
- Fe ベース アモルファス合金: わずか 0.025 mm の極薄リボン ゲージを特徴とするアモルファス リボンは、極めて低い原料コア損失を示します。ただし、機械的ストレスには非常に敏感です。応力除去アニーリング、C コアへの巻線、切断、および組み立てを行った後でも、損失劣化率は 68% になります (20 kHz、0.05 T での完成コアでは原材料損失 1.31 W/kg から 2.20 W/kg に急増)。
- 薄ゲージ方向性鋼 (GO): 強い磁気異方性のため、GO 鋼は巻線 C コアとして製造する必要があります。巻線応力と組み立て上の制約により、最大 5% のコア損失が低下します (9.75 W/kg から 10.24 W/kg に増加)。
- 傾斜高シリコン鋼 (JNHF コア): 精密スタンピング/切断と接着ブロック型積層構造 (スタックド コア) を組み合わせた採用により、JNHF は完成コアのコア損失劣化率 0% (原材料 4.89 W/kg 対 完成コア 4.88 W/kg) を達成することが経験データにより証明されています。
コア損失劣化の比較: 未加工コアと完成品コア (20 kHz、0.05 T)
| 材質の種類 | 厚さ(mm) | コア構造・加工種類 | 生の損失 W<sub>0.5/20k</sub> (W/kg) | 完成コア損失 (W/kg) | コアロス劣化率(%) |
|---|---|---|---|---|---|
| JNHF コア (勾配高 Si) | 0.1 | 接着角シート積層コア | 4.89 | 4.88 | 0% (損失劣化ゼロ) |
| 薄ゲージGOスチール | 0.10 | 巻きCコア | 9.75 | 10.24 | +5% |
| 鉄系アモルファス | 0.025 | 巻きCコア | 1.31 | 2.20 | +68% (深刻なスパイク) |
??エンジニアの洞察 (Youyou Technology より)
原材料パラメータは単なる出発点です。実際の動作条件における実際のコア損失によって、システムの熱放散と温度上昇が決まります。 JNHF は本質的に処理ストレスの影響を受けません。当社のストレスフリーな自己接着ラミネートプロセスと組み合わせることで、素材本来の高周波、低損失特性が 100% 維持されます。
II.構造革新：エアギャップ分散効果で局所的な過熱を抑制
高い DC 電流下での磁気飽和を防ぐには、DC/AC 高周波リアクトルの磁気回路にエアギャップを導入する必要があります。しかし、従来の集中エアギャップは深刻なフリンジング磁束 (漏れ磁束) を生成し、隣接する積層体に大きな局所的な渦電流を誘導し、局所的な集中的なホットスポットを引き起こします。
集中エアギャップとマルチギャップ分散のパフォーマンス
- 従来の巻線 C コア: C コアは、その形状によって制限されるため、通常 1 つまたは 2 つの大きな集中エア ギャップに依存します。総ギャップ長が増加する（たとえば、4 mm まで）と、強いフリンジ磁束により、アモルファスおよび GO 鋼コアのコア損失が指数関数的に増加します。
- JNHF 接着ブロックタイプスタックコア: 高シリコン鋼の無配向 (NO) 特性と優れた機械的挙動を利用して、JNHF はマルチセグメントで組み立てられたブロックコアとして構成でき、単一の大きなエアギャップを複数の小さな分散ギャップに分割します。
- 空隙の総長が同じ（たとえば 4 mm）の場合、個々の空隙の長さは大幅に減少します。
- フリンジ磁束が効果的に抑制され、フリンジによる損失が大幅に抑制されます。
- テスト結果では、総ギャップ長が 0 mm から 4 mm に拡大しても、JNHF のコア損失曲線は著しく平坦なままであり、アモルファスおよび GO スチールコアと比較して、より長いエアギャップ長でも実際の損失が大幅に低いことが確認されています。
Ⅲ．二重透磁率の利点: 優れた DC バイアス抵抗と高周波インダクタンス保持
パワー エレクトロニクスの DC リアクトル (昇圧回路、PFC インダクタ、DC-DC コンバータなど) の場合、コアの DC バイアス特性が高負荷電流時のインダクタンスの安定性に直接影響します。
20 kHz、0.01 T での励起テストでは次のことが実証されています。
- アモルファスおよび GO スチールコア: DC バイアスのアンペアターンが 2,000 A.t を超えると、インダクタンス (�H / ターン<sup>2</sup>) が急激に低下します。
- JNHF 勾配コア: 高 DC バイアス (2,000 A から最大 4,000 A まで) の下で、JNHF は非常にスムーズな磁気飽和ロールオフを示し、高い残留インダクタンス レベルを維持します。
メカニズム: JNHF はどのようにして高バイアス抵抗と高インダクタンスを実現するのですか?
JNHF は、シートの厚さ全体にわたってシリコンの勾配構造を利用しています (表面の高シリコン ~6.5% Si、中心の低シリコン)。
- 低い DC 透磁率 (�<sub>max</sub> = 4,100): 標準のケイ素鋼 (37,000) やアモルファス合金 (300,000) と比較して、JNHF は DC 透磁率が低く、DC 磁気飽和に対する強力な固有抵抗を提供します。
- 高い高周波透磁率 (�<sub>20kHz</sub> = 1,500): 20 kHz で、JNHF は 1,500 (GO 鋼の 1,110 を上回る) という高い AC 透磁率を維持し、高周波電流リップル下でも十分なインダクタンスを確保します。
IV. Youyou Technology: 高シリコン鋼コアのワンストップ精密加工ソリューション
Youyou Technology Co., Ltd.は、モーターのステーターと高周波リアクトルコアの精密プレス加工と自己融着積層を専門としています。 JFE スーパーコア材料 (JNHF コアおよび 6.5% Si JNEX コア) の独自の特性に合わせて、当社は包括的なカスタム製造ソリューションを提供します。
1. 0.10 mm超薄高シリコン鋼ストレスフリー自己接着ラミネート
0.10 mm の極薄 JNHF シートには、インターロックフリー、溶接フリーの自己接着/接着技術が利用されています。従来のリベット留めや溶接によって引き起こされる積層間の短絡や渦電流ループを排除し、素材本来の高周波性能を 100% 完全に解放します。
2. 精密スタンピングとカスタムマルチギャップブロックコア
超精密スタンピングおよびマイクロカット機能を備え、お客様のインダクタンスおよび DC バイアス要件に合わせたカスタム マルチギャップ ブロック タイプ コアを設計および加工します。パワー エレクトロニクス設計者が漏れ磁束熱を制御し、原子炉全体の設置面積と重量を削減するのに役立ちます。
3. 磁歪がほぼゼロの超静音高周波コア
ノイズに敏感なアプリケーション (車載用インバーター、医療機器、住宅用電源ユニットなど) 向けに、当社は 6.5% Si JNEX コアをベースとした処理ソリューションを提供し、ゼロに近い磁歪を実現し、低高周波コア損失とともに超静音動作を実現します。
YouYou 会社について
中国の高精度モーター積層スタックおよび高周波リアクトルコアの専門メーカーとして、YouYou Company は最先端の精密スタンピング、0.10 mm の極薄自己融着 (バックラック) 積層、および傾斜高ケイ素鋼 (JNHF/JNEX) 加工サービスを提供しています。当社は、世界中の OEM および Tier-1 サプライヤーに、材料の選択からマルチギャップ ブロック コアの迅速なプロトタイピング (マイクロワイヤ EDM / 自己融着) から、コア損失劣化ゼロの大量自動生産に至るまで、エンドツーエンドの軟磁性ソリューションを提供しています。
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サービス: 高シリコン鋼および軟磁性合金の精密スタンピング、自己融着ラミネート、カスタム高周波インダクタ/リアクトル ブロック コア
