Na początek poznajmy 1J50: To nie byle jakie żelazo
1J50 to miękki stop magnetyczny żelaza i niklu. W normach krajowych „1” oznacza miękkie właściwości magnetyczne, „J” oznacza precyzję, a „50” oznacza zawartość niklu na poziomie około 50%. Należy do rodziny Permalloy, elitarnej rodziny materiałów znanych z wysokiej przenikalności magnetycznej i niskiej koercji.
Można go uważać za „nadprzewodnik” wśród materiałów magnetycznych (oczywiście nie ma on zerowej rezystancji, a raczej wyjątkowo dużą zdolność przewodzenia linii pola magnetycznego). W porównaniu do zwykłych blach ze stali krzemowej (takich jak DW470), jego działanie w słabych polach magnetycznych jest na najwyższym poziomie.
Pięć kluczowych powodów, dla których warto wybrać 1J50
-
Ekstremalnie wysoka indukcja magnetyczna (Bs)
Co to jest: Bs to maksymalny stopień, w jakim materiał może zostać namagnesowany, określający siłę pola magnetycznego, jakie może on przenosić na jednostkę objętości.
Dlaczego jest to ważne: Wysoka wartość Bs oznacza, że w tej samej przestrzeni (żłobienia stojana i jarzmo) 1J50 może przepuszczać silniejszy strumień magnetyczny, generując w ten sposób większy moment obrotowy. Pozwala to na bardziej kompaktowe konstrukcje silników i większą gęstość mocy. Wartość Bs 1J50 (około 1,5 T) jest znacznie wyższa niż w przypadku materiałów takich jak ferryt i porównywalna z wysokiej jakości blachami ze stali krzemowej, co stanowi podstawę jego zastosowania w silnikach mocy.
-
Niezwykle wysoka początkowa przenikalność magnetyczna (�i) i maksymalna przenikalność magnetyczna (�m)
Co to jest: Przepuszczalność magnetyczna mierzy łatwość, z jaką materiał może być namagnesowany. Im wyższa przepuszczalność, tym niższy prąd wzbudzenia wymagany do wytworzenia pola magnetycznego o tej samej sile.
Dlaczego jest to ważne: Niezwykle wysoka przenikalność magnetyczna ma dwie kluczowe zalety:
Niski prąd wzbudzenia: Prąd pobierany przez silnik jest bardzo niski, gdy jest nieobciążony lub lekko obciążony, co znacznie zmniejsza straty miedzi (straty I?R) i poprawia wydajność silnika, szczególnie w warunkach częściowego obciążenia.
Wysoka prędkość reakcji: Pole magnetyczne szybko narasta i zanika w odpowiedzi na zmiany prądu, zapewniając silnikowi doskonałą charakterystykę dynamiczną, co czyni go idealnym do zastosowań wymagających precyzyjnego sterowania i krótkich czasów rozruchu i zatrzymania.
-
Niezwykle niska koercja (Hc)
Co to jest: Koercja jest miarą odporności materiału na rozmagnesowanie. Im niższa wartość Hc, tym cieńsza pętla histerezy materiału, co ułatwia namagnesowanie i rozmagnesowanie.
Dlaczego to jest ważne: Niska koercja bezpośrednio prowadzi do niskiej utraty histerezy. Strata histerezy jest znaczącym składnikiem strat w rdzeniu, rozpraszanych w postaci ciepła. Niezwykle niska koercja 1J50 minimalizuje utratę histerezy w przemiennych polach magnetycznych, skutecznie zmniejszając utratę rdzenia i wzrost temperatury w silniku, poprawiając w ten sposób wydajność i żywotność.
-
Niskie straty rdzenia
Łącząc te zalety, całkowite straty w rdzeniu 1J50 (strata histerezy + straty prądu wirowego) są znacznie niższe niż w przypadku zwykłych blach ze stali krzemowej przy średnich częstotliwościach i gęstościach strumienia. Chociaż jego rezystywność nie jest tak wysoka jak w przypadku stali krzemowej, co skutkuje stosunkowo dużymi stratami w postaci prądów wirowych przy wysokich częstotliwościach, jego ogólna charakterystyka strat pozostaje doskonała w silnikach lotniczych średniej częstotliwości i precyzyjnych serwomotorach, które zwykle pracują w zakresie od 400 Hz do 1000 Hz.
-
Stabilna i stała wydajność
Jako „stop precyzyjny” 1J50 poddawany jest niezwykle rygorystycznym procesom produkcyjnym i wymaganiom, zapewniając wysoką konsystencję i stabilność jego właściwości magnetycznych. Ma to kluczowe znaczenie w przypadku masowej produkcji silników o wysokiej wydajności i niezawodności, zapewniając, że każdy silnik będzie działał zgodnie z przeznaczeniem.
Kompromisy: wady i rozwiązania 1J50
Oczywiście żaden materiał nie jest doskonały, a wybór 1J50 wiąże się z kompromisami:
Wysoki koszt: Formuła bogata w nikiel (50%) i molibden (około 1,8%) sprawia, że koszt surowca jest znacznie wyższy niż w przypadku blachy ze stali krzemowej.
Trudne przetwarzanie: 1J50 jest miękkim materiałem, a wykrawanie wymaga wyższych wymagań w zakresie narzędzi i procesu. Co ważniejsze, po obróbce musi zostać poddany wyżarzaniu wodorowemu w wysokiej temperaturze, aby złagodzić naprężenia i przywrócić optymalne właściwości magnetyczne. Ten krok zwiększa koszty i złożoność produkcji.
Ograniczone zastosowania w wysokich częstotliwościach: Ponieważ jej rezystywność jest niższa niż w przypadku stali krzemowej, jej straty w postaci prądów wirowych znacznie rosną przy wysokich częstotliwościach powyżej kilku tysięcy Hz, potencjalnie przewyższając materiały nanokrystaliczne, amorficzne lub ferrytowe.
Dlatego 1J50 nie jest stosowany w zwykłych wentylatorach domowych ani głównych silnikach napędowych pojazdów elektrycznych (w tych ostatnich częściej wykorzystuje się blachy ze stali krzemowej, aby zrównoważyć koszty i wydajność), ale jest stosowany w dziedzinach, które mają ekstremalne wymagania dotyczące wydajności, rozmiaru, masy, szybkości reakcji i niezawodności.
Typowe scenariusze zastosowań
Silniki lotnicze i kosmiczne: Silniki średniej częstotliwości 400 Hz stosowane w sprzęcie pokładowym (takim jak pompy paliwowe i siłowniki) mają niezwykle rygorystyczne wymagania dotyczące masy, wydajności i niezawodności.
Precyzyjne serwomotory: Precyzyjne obrabiarki CNC i przeguby robotyczne wymagają niezwykle wysokiej dokładności sterowania i szybkiej reakcji.
Sprzęt wojskowy: Wysokowydajne mikrosilniki w systemach radarowych, żyroskopach i sprzęcie nawigacyjnym.
Precyzyjne czujniki i oprzyrządowanie: Wykorzystaj ich wysoką przenikalność magnetyczną.
Wniosek
Wybór 1J50 jako materiału na stojan silnika jest zasadniczo decyzją „wydajność ponad koszt”. Zamienia wysoką cenę i złożony proces produkcyjny na niezrównane właściwości magnetyczne: wysoką wydajność, niskie straty, wysoką reakcję i kompaktowe rozmiary.
Obecnie, wraz z postępem technologicznym, nowe materiały, takie jak materiały amorficzne i nanokrystaliczne, podważają jego pozycję. Jednak w specyficznym obszarze średniej częstotliwości o wysokiej wydajności, 1J50 pozostaje w oczach inżynierów niezastąpionym „magnetycznym złotem” ze względu na jego zrównoważoną i stabilną ogólną wydajność.
O Youyou Technology
Youyou Technology Co., Ltd. specjalizuje się w produkcji samospajalnych rdzeni precyzyjnych wykonanych z różnych miękkich materiałów magnetycznych, w tym samospajalnej stali krzemowej, ultracienkiej stali krzemowej i specjalnych samospajających miękkich stopów magnetycznych. Wykorzystujemy zaawansowane procesy produkcyjne precyzyjnych komponentów magnetycznych, dostarczając zaawansowane rozwiązania dla miękkich rdzeni magnetycznych stosowanych w kluczowych komponentach mocy, takich jak silniki o wysokiej wydajności, silniki o dużej prędkości, transformatory średniej częstotliwości i reaktory.
Produkty firmy Self-bonding Precision Core obejmują obecnie szeroką gamę rdzeni ze stali krzemowej o grubości taśmy 0,05 mm (ST-050), 0,1 mm (10JNEX900/ST-100), 0,15 mm, 0,2 mm (20JNEH1200/20HX1200/B20AV1200/20CS1200HF) i 0,35 mm (35JNE210/35JNE230/B35A250-Z/35CS230HF), a także rdzenie ze specjalnego miękkiego stopu magnetycznego, w tym miękkiego stopu magnetycznego 1J22/1J50/1J79.
