Prestatieknelpunten overwinnen: waarom Gradient High-Silicon Steel (JNHF) een verslechtering van nulverlies bereikt in hoogfrequente reactoren

I. Het dilemma van de ‘verwerkingsdegradatie’

Ontwerpingenieurs vertrouwen vaak op gegevensbladen over grondstoffen bij het selecteren van kernmaterialen. Bij productie in de echte wereld vertonen verschillende zachte magnetische materialen echter drastisch verschillende graden van verslechtering van de kernverlies zodra ze zijn verwerkt tot voltooide kernen:

• Op Fe gebaseerde amorfe legeringen: met een ultradunne lintdikte van slechts 0,025 mm vertonen amorfe linten een extreem laag kernverlies van grondstoffen. Ze zijn echter uitzonderlijk gevoelig voor mechanische belasting. Zelfs na spanningsvrij gloeien resulteren het wikkelen in C-kernen, snijden en assembleren in een verliesverlies van 68% (een sprong van een grondstoffenverlies van 1,31 W/kg naar 2,20 W/kg in de voltooide kern bij 20 kHz, 0,05 T).
• Dunkorrelgericht staal (GO): Vanwege de sterke magnetische anisotropie moet GO-staal worden vervaardigd als gewikkelde C-kernen. Afhankelijk van wikkelspanning en montagebeperkingen ondervindt het een kernverliesdegradatie van ~5% (toenemend van 9,75 W/kg tot 10,24 W/kg).
• Gradient High-Silicon Steel (JNHF-Core): Door gebruik te maken van precisiestansen/snijden in combinatie met een gelijmde gestapelde lamineringsstructuur van het bloktype (Stacked Core), bewijzen empirische gegevens dat JNHF een verslechteringspercentage van 0% kernverlies behaalt in afgewerkte kernen (4,89 W/kg grondstof vs. 4,88 W/kg afgewerkte kern).

Vergelijking van degradatie van kernverlies: grondstof versus afgewerkte kern (20 kHz, 0,05 T)

II. Structurele innovatie: het luchtspleetverspreidingseffect onderdrukt plaatselijke oververhitting

Om magnetische verzadiging onder hoge gelijkstroomstromen te voorkomen, moeten er luchtspleten worden geïntroduceerd in het magnetische circuit van DC/AC hoogfrequente reactoren. Conventionele geconcentreerde luchtspleten genereren echter een ernstige randflux (lekflux), waardoor grote plaatselijke wervelstromen in aangrenzende lamellen worden geïnduceerd en intense plaatselijke hete plekken worden veroorzaakt.

Geconcentreerde luchtspleet versus multi-gap verspreidingsprestaties

1. Conventioneel gewikkelde C-kernen: beperkt door hun geometrie, vertrouwen C-kernen doorgaans op 1 of 2 grote geconcentreerde luchtspleten. Naarmate de totale spleetlengte toeneemt (bijvoorbeeld tot 4 mm), zorgt de intense randflux ervoor dat het kernverlies van amorfe en GO-stalen kernen exponentieel stijgt.
2. JNHF gelijmde blokvormige gestapelde kernen: Door gebruik te maken van de niet-georiënteerde (NO) aard en het superieure mechanische gedrag van staal met een hoog siliciumgehalte, kan JNHF worden geconfigureerd als een uit meerdere segmenten samengestelde blokkern, waarbij een enkele grote luchtspleet in meerdere kleinere, verdeelde openingen wordt verdeeld:
   • Voor dezelfde totale luchtspleetlengte (bijvoorbeeld 4 mm) wordt de lengte van elke individuele spleet drastisch verminderd;
   • De randflux wordt effectief ingeperkt, waardoor de door rand veroorzaakte verliezen substantieel worden onderdrukt;
   • Testresultaten bevestigen dat naarmate de totale spleetlengte toeneemt van 0 mm naar 4 mm, de kernverliescurve van JNHF opmerkelijk vlak blijft, wat aanzienlijk lagere verliezen in de praktijk oplevert bij grotere luchtspleetlengtes vergeleken met amorfe en GO-stalen kernen.

III. Dubbel permeabiliteitsvoordeel: superieure gelijkstroomweerstand en behoud van hoogfrequente inductie

Voor DC-reactoren in vermogenselektronica (zoals Boost-circuits, PFC-inductoren en DC-DC-converters) bepalen de DC-voorspanningskarakteristieken van de kern rechtstreeks de inductantiestabiliteit onder hoge belastingsstromen.

Excitatietests bij 20 kHz, 0,01 T tonen aan:

• Amorfe en GO-stalen kernen: Wanneer de DC-voorspannings-ampère-turns groter zijn dan 2.000 A�t, daalt de inductie (�H / turn²) scherp van een klif.
• JNHF-gradiëntkernen: Onder hoge DC-voorspanning (van 2.000 A�t tot 4.000 A�t) vertoont JNHF een uitzonderlijk soepele magnetische verzadigingsafrol, waarbij hoge restinductieniveaus worden gehandhaafd.

Mechanisme: hoe bereikt JNHF een hoge biasweerstand en hoge inductie?

JNHF maakt gebruik van een siliciumgradiëntstructuur over de plaatdikte (hoog silicium ~6,5% Si aan het oppervlak, lager silicium in het midden):

1. Lage DC-permeabiliteit (�_max = 4.100): Vergeleken met standaard siliciumstaal (37.000) en amorfe legeringen (300.000), heeft JNHF een lagere DC-permeabiliteit, wat een sterke intrinsieke weerstand biedt tegen magnetische DC-verzadiging.
2. Hoge hoogfrequente permeabiliteit (�_{20 kHz} = 1.500): Bij 20 kHz behoudt JNHF een hoge AC-permeabiliteit van 1.500 (overtreft de 1.110 van GO-staal), waardoor een overvloedige inductie wordt gegarandeerd onder hoogfrequente stroomrimpels.

IV. Youyou-technologie: one-stop-precisieverwerkingsoplossingen voor stalen kernen met een hoog siliciumgehalte

Youyou Technology Co., Ltd. is gespecialiseerd in precisiestansen en zelfhechtende laminering voor motorstators en hoogfrequente reactorkernen. Op maat gemaakt voor de unieke kenmerken van JFE Super Core-materialen (JNHF-Core en 6,5% Si JNEX-Core), bieden wij uitgebreide, op maat gemaakte productieoplossingen:

1. 0,10 mm ultradunne spanningsvrije zelfhechtende laminering van hoog siliciumstaal

Voor ultradunne JNHF-platen van 0,10 mm gebruiken we interlockvrije, lasvrije zelfhechtende/lijmtechnologie. Elimineert kortsluitingen tussen lamineringen en wervelstroomlussen veroorzaakt door traditioneel klinken of lassen, waardoor 100% van de oorspronkelijke hoogfrequente prestaties van het materiaal volledig wordt benut.

2. Precisiestempels en aangepaste blokkernen met meerdere openingen

Uitgerust met ultra-precieze stempel- en micro-snijmogelijkheden, ontwerpen en verwerken wij op maat gemaakte multi-gap blokkernen, afgestemd op uw inductie- en DC-biasvereisten. Helpt ontwerpers van vermogenselektronica de lekstroomwarmte onder controle te houden en de algehele reactorvoetafdruk en het gewicht te verminderen.

3. Bijna-nul magnetostrictie Ultrastille hoogfrequente kernen

Voor geluidsgevoelige toepassingen (zoals omvormers voor auto's, medische apparatuur of energiecentrales voor thuisgebruik) bieden wij verwerkingsoplossingen op basis van 6,5% Si JNEX-kern, waarmee een magnetostrictie van bijna nul wordt bereikt voor een ultrastille werking naast laag hoogfrequent kernverlies.

Over jou, jouw bedrijf

Als gespecialiseerde fabrikant van zeer nauwkeurige motorlamineringsstapels en hoogfrequente reactorkernen in China, levert YouYou Company ultramoderne precisiestempels, 0,10 mm ultradunne zelfhechtende (Backlack) laminering en verwerkingsdiensten met hoog siliciumstaal (JNHF/JNEX). Wij bieden wereldwijde OEM's en Tier-1-leveranciers end-to-end zachtmagnetische oplossingen, variërend van materiaalselectie en snelle multi-gap blokkernprototyping (Micro-Wire EDM / Self-Bonding) tot geautomatiseerde productie van grote volumes zonder degradatie van de kern.