I. Дилемма «деградации обработки»
Инженеры-конструкторы часто полагаются на спецификации исходных материалов при выборе основных материалов. Однако в реальном производстве различные магнитомягкие материалы демонстрируют совершенно разную степень ухудшения потерь в сердечнике после переработки в готовые сердечники:
- Аморфные сплавы на основе железа. Благодаря ультратонкой ленте толщиной всего 0,025 мм аморфные ленты демонстрируют чрезвычайно низкие потери исходного материала в сердцевине. Однако они исключительно чувствительны к механическим воздействиям. Даже после отжига для снятия напряжений намотка на С-образные сердечники, резка и сборка приводят к снижению потерь на 68% (скачок с потерь исходного материала с 1,31 Вт/кг до 2,20 Вт/кг в готовом сердечнике при 20 кГц, 0,05 Тл).
- Тонкозернистая сталь (GO): из-за сильной магнитной анизотропии сталь GO должна изготавливаться в виде намотанных С-образных сердечников. В зависимости от напряжения обмотки и ограничений сборки потери в сердечнике снижаются примерно на 5% (увеличиваются с 9,75 Вт/кг до 10,24 Вт/кг).
- Градиентная высококремниевая сталь (JNHF-Core). Благодаря использованию прецизионной штамповки/резки в сочетании с многослойной многослойной структурой клееного блочного типа (Stacked Core) эмпирические данные доказывают, что JNHF достигает 0% степени ухудшения потерь в сердечнике в готовых сердечниках (4,89 Вт/кг сырья против 4,88 Вт/кг готового сердечника).
Сравнение снижения потерь в сердечнике: исходный материал и готовый сердечник (20 кГц, 0,05 Тл)
| Тип материала | Толщина (мм) | Основная структура/тип обработки | Первичные потери Вт<sub>0,5/20 тыс.</sub> (Вт/кг) | Готовые потери в сердечнике (Вт/кг) | Скорость ухудшения потерь в сердечнике (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| JNHF-Core (градиент High-Si) | 0,1 | Клееный квадратный лист, сложенный сердечник | 4,89 | 4,88 | 0% (деградация с нулевыми потерями) |
| Тонкая сталь GO | 0.10 | Ранение C-ядра | 9,75 | 10.24 | +5% |
| Аморфный материал на основе Fe | 0,025 | Ранение C-ядра | 1.31 | 2.20 | +68% (Сильный всплеск) |
?? Взгляд инженера (от Youyou Technology)
Параметры сырья — это всего лишь отправная точка. Фактические потери в сердечнике в реальных условиях эксплуатации определяют тепловыделение системы и повышение температуры. JNHF по своей природе нечувствителен к стрессу. В сочетании с нашим процессом самоклеящегося ламинирования без напряжений сохраняются 100% исходные высокочастотные характеристики материала с низкими потерями.
II. Структурные инновации: эффект дисперсии воздушного зазора подавляет локальный перегрев
Для предотвращения магнитного насыщения при больших токах постоянного тока в магнитную цепь высокочастотных реакторов постоянного/переменного тока необходимо вводить воздушные зазоры. Однако обычные концентрированные воздушные зазоры создают сильный краевой поток (поток утечки), вызывающий большие локализованные вихревые токи в соседних пластинах и вызывающие интенсивные локализованные горячие точки.
Концентрированный воздушный зазор в сравнении с эффективностью дисперсии с несколькими зазорами
- Обычные C-сердечники с намоткой: Ограниченные своей геометрией, C-сердечники обычно имеют 1 или 2 больших сосредоточенных воздушных зазора. По мере увеличения общей длины зазора (например, до 4 мм) интенсивный кольцевой флюс приводит к экспоненциальному росту потерь в сердечниках из аморфной стали и стали ГО.
- Сборные сердечники клееного блочного типа JNHF: используя неориентированную (NO) природу и превосходные механические свойства стали с высоким содержанием кремния, JNHF может быть сконфигурирован как многосегментный сборный блочный сердечник, разделяющий один большой воздушный зазор на несколько меньших, распределенных зазоров:
- При той же общей длине воздушного зазора (например, 4 мм) длина каждого отдельного зазора резко уменьшается;
- Поток интерференции эффективно сдерживается, существенно подавляя потери, вызванные интерференцией;
- Результаты испытаний подтверждают, что при увеличении общей длины зазора с 0 мм до 4 мм кривая потерь в сердечнике JNHF остается удивительно плоской, обеспечивая значительно меньшие реальные потери при большей длине воздушного зазора по сравнению с сердечниками из аморфной стали и стали GO.
III. Преимущество двойной проницаемости: превосходное сопротивление смещению постоянного тока и сохранение высокочастотной индуктивности
Для реакторов постоянного тока в силовой электронике (таких как повышающие схемы, дроссели PFC и преобразователи постоянного тока) характеристики смещения постоянного тока сердечника напрямую определяют стабильность индуктивности при высоких токах нагрузки.
Испытания на возбуждение при частоте 20 кГц, 0,01 Тл демонстрируют:
- Аморфные и GO стальные сердечники: когда ампер-витки смещения постоянного тока превышают 2000 А, индуктивность (Гн/виток<sup>2</sup>) резко падает.
- Градиентные сердечники JNHF: при сильном смещении постоянного тока (от 2000 до 4000 А) JNHF демонстрирует исключительно плавный спад магнитного насыщения, поддерживая высокие уровни остаточной индуктивности.
Механизм: как JNHF достигает высокого сопротивления смещения и высокой индуктивности?
В JNHF используется градиентная структура кремния по толщине листа (высокое содержание кремния ~6,5% Si на поверхности, меньшее количество кремния в центре):
- Низкая проницаемость при постоянном токе (<sub>max</sub> = 4100): по сравнению со стандартной кремнистой сталью (37 000) и аморфными сплавами (300 000), JNHF имеет более низкую проницаемость при постоянном токе, обеспечивая сильное внутреннее сопротивление магнитному насыщению постоянным током.
- Высокая проницаемость на высоких частотах (<sub>20 кГц</sub> = 1500): при 20 кГц JNHF сохраняет высокую проницаемость переменного тока 1500 (превосходит 1110 у стали GO), обеспечивая большую индуктивность при высокочастотных пульсациях тока.
IV. Youyou Technology: универсальные решения для точной обработки стальных сердечников с высоким содержанием кремния
Компания Youyou Technology Co., Ltd. специализируется на прецизионной штамповке и самоклеящемся ламинировании статоров двигателей и сердечников высокочастотных реакторов. Учитывая уникальные характеристики материалов JFE Super Core (JNHF-Core и 6,5% Si JNEX-Core), мы предлагаем комплексные индивидуальные производственные решения:
1. Ультратонкий самоклеящийся ламинат из ненапряженной стали толщиной 0,10 мм из высококремнистой стали.
Для ультратонких листов JNHF толщиной 0,10 мм мы используем технологию самосклеивания/склеивания без скрепления и сварки. Устраняет короткие замыкания между слоями и петли вихревых токов, вызванные традиционной клепкой или сваркой, полностью раскрывая 100% исходные высокочастотные характеристики материала.
2. Прецизионная штамповка и специальные блочные сердечники с несколькими зазорами
Обладая возможностями сверхточной штамповки и микрорезки, мы разрабатываем и обрабатываем индивидуальные сердечники блочного типа с несколькими зазорами, адаптированные к вашим требованиям к индуктивности и смещению постоянного тока. Помогает разработчикам силовой электроники контролировать тепло утечки потока и уменьшать общую площадь и вес реактора.
3. Ультратихие высокочастотные сердечники с почти нулевой магнитострикцией
Для чувствительных к шуму устройств (таких как автомобильные инверторы, медицинское оборудование или бытовые блоки питания) мы предлагаем технологические решения на основе 6,5% Si JNEX-Core, обеспечивающие почти нулевую магнитострикцию для сверхтихой работы наряду с низкими высокочастотными потерями в сердечнике.
О компании YouYou
Являясь специализированным производителем высокоточных ламинированных пакетов двигателей и сердечников высокочастотных реакторов в Китае, компания YouYou предлагает современную прецизионную штамповку, ультратонкое самоклеящееся ламинирование (Backlack) толщиной 0,10 мм и обработку градиентной стали с высоким содержанием кремния (JNHF/JNEX). Мы предоставляем мировым OEM-производителям и поставщикам первого уровня комплексные магнитомягкие решения — от выбора материалов и быстрого прототипирования блочных сердечников с несколькими зазорами (Micro-Wire EDM / Self-Bonding) до крупносерийного автоматизированного производства с нулевыми потерями в сердечнике.
Готовы обновить свой дизайн?
Услуги: Прецизионная штамповка высококремнистой стали и магнитомягких сплавов, самоклеющееся ламинирование, изготовление индивидуальных высокочастотных сердечников блоков индукторов/реакторов
