Pokonywanie wąskich gardeł w wydajności: dlaczego gradientowa stal wysokokrzemowa (JNHF) pozwala na osiągnięcie zerowego pogorszenia strat w reaktorach wysokiej częstotliwości

I. Dylemat „degradacji przetwarzania”.

Projektanci często polegają na arkuszach danych surowców przy wyborze materiałów rdzenia. Jednakże w rzeczywistej produkcji różne miękkie materiały magnetyczne wykazują drastycznie różne stopnie pogorszenia strat w rdzeniu po przetworzeniu w gotowe rdzenie:

• Stopy amorficzne na bazie Fe: Taśmy amorficzne o ultracienkiej grubości zaledwie 0,025 mm charakteryzują się wyjątkowo niską utratą rdzenia surowca. Są jednak wyjątkowo wrażliwe na naprężenia mechaniczne. Nawet po wyżarzaniu odprężającym, nawijaniu na rdzenie typu C, cięciu i montażu skutkuje 68% współczynnikiem pogorszenia strat (skacząc od utraty surowca wynoszącej 1,31 W/kg do 2,20 W/kg w gotowym rdzeniu przy 20 kHz, 0,05 T).
• Cienkościenna stal o ziarnie zorientowanym (GO): Ze względu na silną anizotropię magnetyczną stal GO musi być wytwarzana w postaci uzwojonych rdzeni C. Z zastrzeżeniem naprężeń uzwojenia i ograniczeń montażowych, straty w rdzeniu ulegają degradacji ~5% (wzrost z 9,75 W/kg do 10,24 W/kg).
• Gradientowa stal wysokokrzemowa (JNHF-Core): Dzięki zastosowaniu precyzyjnego tłoczenia/cięcia w połączeniu ze strukturą laminowaną w formie bloków klejonych (Stacked Core) dane empiryczne dowodzą, że JNHF osiąga współczynnik pogorszenia strat w rdzeniu na poziomie 0% w gotowych rdzeniach (4,89 W/kg surowca w porównaniu z 4,88 W/kg gotowego rdzenia).

Porównanie degradacji strat rdzenia: surowiec vs gotowy rdzeń (20 kHz, 0,05 T)

II. Innowacje strukturalne: efekt dyspersji szczeliny powietrznej tłumi lokalne przegrzanie

Aby zapobiec nasyceniu magnetycznemu pod wpływem wysokich prądów prądu stałego, w obwodzie magnetycznym dławików wysokiej częstotliwości DC/AC należy wprowadzić szczeliny powietrzne. Jednakże konwencjonalne skoncentrowane szczeliny powietrzne wytwarzają silny strumień prążków (strumień wycieku), indukując duże, zlokalizowane prądy wirowe w sąsiednich laminatach i powodując intensywne zlokalizowane gorące punkty.

Skoncentrowana szczelina powietrzna a wydajność dyspersji wieloszczelinowej

1. Konwencjonalne rdzenie C z uzwojeniem: ograniczone geometrią, rdzenie C zazwyczaj opierają się na 1 lub 2 dużych, skoncentrowanych szczelinach powietrznych. Wraz ze wzrostem całkowitej długości szczeliny (np. do 4 mm) intensywny strumień prążków powoduje wykładniczy wzrost strat w rdzeniu w rdzeniach ze stali amorficznej i GO.
2. JNHF Klejone rdzenie blokowe: Wykorzystując nieorientowaną naturę (NO) i doskonałe właściwości mechaniczne stali wysokokrzemowej, JNHF można skonfigurować jako wielosegmentowy złożony rdzeń blokowy, dzielący pojedynczą dużą szczelinę powietrzną na wiele mniejszych, rozproszonych szczelin:
   • Przy tej samej całkowitej długości szczeliny powietrznej (np. 4 mm) długość każdej pojedynczej szczeliny jest drastycznie zmniejszona;
   • Strumień prążków jest skutecznie ograniczany, zasadniczo tłumiąc straty wywołane prążkami;
   • Wyniki testów potwierdzają, że wraz ze wzrostem całkowitej długości szczeliny z 0 mm do 4 mm krzywa strat w rdzeniu JNHF pozostaje wyjątkowo płaska, dając znacznie niższe rzeczywiste straty przy większych długościach szczelin powietrznych w porównaniu z rdzeniami ze stali amorficznej i GO.

III. Zaleta podwójnej przepuszczalności: doskonała odporność na polaryzację prądu stałego i utrzymanie indukcyjności wysokiej częstotliwości

W przypadku dławików prądu stałego w elektronice mocy (takich jak obwody wzmacniające, cewki indukcyjne PFC i przetwornice DC-DC) charakterystyka polaryzacji DC rdzenia bezpośrednio reguluje stabilność indukcyjności przy dużych prądach obciążenia.

Testy wzbudzenia przy 20 kHz, 0,01 T wykazują:

• Rdzenie stalowe amorficzne i GO: gdy amperozwoj polaryzacji prądu stałego przekracza 2000 At, indukcyjność (�H / obrót²) gwałtownie spada.
• Rdzenie gradientowe JNHF: Przy dużym obciążeniu prądem stałym (od 2000 A do 4000 A) JNHF wykazuje wyjątkowo płynny spadek nasycenia magnetycznego, utrzymując wysoki poziom indukcyjności resztkowej.

Mechanizm: w jaki sposób JNHF osiąga wysoką odporność na obciążenie i wysoką indukcyjność?

JNHF wykorzystuje strukturę gradientu krzemu na całej grubości arkusza (wysoki poziom krzemu ~ 6,5% Si na powierzchni, niższy poziom krzemu w środku):

1. Niska przepuszczalność prądu stałego (�_max = 4100): W porównaniu ze standardową stalą krzemową (37 000) i stopami amorficznymi (300 000), JNHF charakteryzuje się niższą przenikalnością prądu stałego, zapewniając silną wewnętrzną odporność na nasycenie magnetyczne prądem stałym.
2. Wysoka przepuszczalność wysokich częstotliwości (�_{20 kHz} = 1500): przy 20 kHz JNHF zachowuje wysoką przenikalność prądu przemiennego wynoszącą 1500 (wyższą niż stal GO wynoszącą 1110), zapewniając dużą indukcyjność pod tętnieniami prądu o wysokiej częstotliwości.

IV. Technologia Youyou: kompleksowe rozwiązania w zakresie precyzyjnego przetwarzania rdzeni ze stali o wysokiej zawartości krzemu

Youyou Technology Co., Ltd. specjalizuje się w precyzyjnym tłoczeniu i samospajalnym laminowaniu stojanów silników i rdzeni reaktorów wysokiej częstotliwości. Dostosowując się do unikalnych właściwości materiałów JFE Super Core (JNHF-Core i 6,5% Si JNEX-Core), zapewniamy kompleksowe rozwiązania produkcyjne na zamówienie:

1. Ultracienka, beznaprężeniowa, samoprzylepna laminacja ze stali o wysokiej zawartości krzemu o grubości 0,10 mm

W przypadku ultracienkich arkuszy JNHF o grubości 0,10 mm stosujemy technologię samospajania i klejenia bez blokad i spawów. Eliminuje zwarcia międzywarstwowe i pętle prądów wirowych spowodowane tradycyjnym nitowaniem lub spawaniem, w pełni odblokowując 100% natywnej wydajności materiału w zakresie wysokich częstotliwości.

2. Precyzyjne tłoczenie i niestandardowe rdzenie blokowe z wieloma szczelinami

Wyposażoni w ultraprecyzyjne możliwości tłoczenia i mikrocięcia, projektujemy i przetwarzamy niestandardowe rdzenie blokowe z wieloma szczelinami, dostosowane do wymagań dotyczących indukcyjności i polaryzacji prądu stałego. Pomaga projektantom elektroniki mocy kontrolować ciepło strumienia wycieku i zmniejszać całkowitą powierzchnię i wagę reaktora.

3. Ultraciche rdzenie wysokiej częstotliwości o niemal zerowej magnetostrykcji

Do zastosowań wrażliwych na hałas (takich jak falowniki samochodowe, sprzęt medyczny lub jednostki zasilające do użytku domowego) oferujemy rozwiązania przetwarzające oparte na rdzeniu Si JNEX-Core o zawartości 6,5%, osiągające niemal zerową magnetostrykcję, co zapewnia wyjątkowo cichą pracę przy niskich stratach w rdzeniu przy wysokich częstotliwościach.

O TobieFirma Ty

Jako wyspecjalizowany producent precyzyjnych stosów laminowania silników i rdzeni reaktorów wysokiej częstotliwości w Chinach, firma YouYou oferuje najnowocześniejsze precyzyjne tłoczenie, ultracienką laminację samospajalną (Backlack) o grubości 0,10 mm oraz usługi przetwarzania gradientowej stali wysokokrzemowej (JNHF/JNEX). Zapewniamy globalnym producentom OEM i dostawcom Tier 1 kompleksowe rozwiązania w zakresie miękkiego magnetyzmu, począwszy od doboru materiałów i szybkiego prototypowania rdzeni blokowych z wieloma szczelinami (micro-wire EDM / Self-bonding) po zautomatyzowaną produkcję na dużą skalę bez degradacji rdzenia przy zerowych stratach.