סטטוס המוצר ומגמות הפיתוח של פלדה חשמלית מכוונת (פלדת סיליקון)

כיווני פיתוח כולל של פלדת חשמל מכוונת

פלדה חשמלית מוכוונת-תבואה, הנקראת בדרך כלל פלדת סיליקון מכוונת, היא חומר הליבה של שנאי כוח ומכונות מסתובבות גדולות. הפיתוח שלו מונע על ידי שלוש מטרות: איבוד ברזל נמוך יותר, אינדוקציה מגנטית גבוהה יותר ומד דק יותר. שיפורים אלו מפחיתים באופן ישיר את אובדן-העומס של השנאים, אשר מחויב למפעיל הרשת לכל חיי הציוד, כך שאפילו הפחתה קטנה בוואט לקילוגרם חוסכת כמות גדולה של אנרגיה על פני צי השנאים.

ציונים ובדיקות מוגדרות בתקנים כגון GB/T 2521 ו-IEC 60404, כאשר הפסד נמדד בשיטת Epstein ב-1.7 T ו-50 הרץ, ואותה מסגרת חלה על ציוני האינדוקציה הדקים והגבוהים המתוארים להלן.

טכנולוגיות אולטרה-לאבדן ברזל נמוך

שלוש טכנולוגיות ייצור דוחפות את אובדן הליבה למטה.

חידוד תחום מגנטי: שרבוט בלייזר או טיפול דומה מחלק את התחומים המגנטיים על פני הרצועה. זה מפחית את אובדן זרם המערבולת החריג ומוריד את אובדן הליבה הכולל של פלדה מוכוונת דגנים ב-10% עד 20%.

ציפוי מתח התקוע: ציפוי אנאורגני במתח גבוה- המוחל על שני המשטחים מפחית את ההפסד ליחידת משקל של הסדין וגם משפר את גורם הערימה ואת התנהגות הטיפול.

מדדים דקים יותר: הפחתת עובי מ-0.30 מ"מ ו-0.27 מ"מ עד ל-0.23 מ"מ, 0.20 מ"מ ובסופו של דבר 0.15 מ"מ חותכת את אובדן זרם המערבולת בחדות, מכיוון שאובדן המערבולת מתרחב בריבוע העובי. דרגת 0.20 מ"מ היא חומר מגנטי רך סטנדרטי עבור מעגלים מגנטיים של 400 הרץ כגון מטוסים וספקי כוח ימיים, המשלב אינדוקציה גבוהה עם אובדן נמוך בתדר גבוה.

ציוני אינדוקציה מגנטיים-גבוהים במיוחד

אינדוקציה מגנטית גבוהה מאפשרת למעצב השנאי להעלות את צפיפות השטף בעבודה, מה שמקטין את חתך הליבה-ולכן את הגודל והמשקל של השנאי עבור אותו הספק. באמצעות גיבוש מחדש כפול או משולש, או תהליך חישול שיפוע בטמפרטורה- גבוהה, דרגות מודרניות משיגות קיטוב מגנטי B8 של 1.95 T עד 2.0 T בחוזק שדה של 800 A/m. ציוני אינדוקציה- גבוהים מצוינים בכל מקום שבו משקל ומידות השנאים הם קריטיים, כגון בציוד תמסורת UHV ושנאי גנרטור גדולים.

כיתות כפול-ו-6.5% Si

פלדת סיליקון כפולה-עדינה-גרגרת מיוצרת על ידי נתיבת שחרור תחמוצת סיליקון- ומפתחת מרקם מעוקב, כך שהיא מציגה אינדוקציה גבוהה הן בכיוון הגלגול והן בכיוון הרוחבי. ה-B8 שלו מגיע ל-1.85 T עד 1.90 T בשני הכיוונים, עם אובדן ליבה P1.7/50 מתחת ל-1.02 W/kg בעובי של 0.30 מ"מ, והמגנטוסטיריון נמוך בשני הכיוונים. חומר זה מעניין עבור מכונות מסתובבות וליבות מיוחדות בהן כיוון השטף משתנה ללא הרף.

כאשר תכולת הסיליקון מוגברת ל-6.5% משקל, החומר מגיע לכמעט -אפס מגנטו, התנגדות חשמלית גבוהה יותר ואובדן זרם מערבולת נמוך יותר, מה שמעניק ביצועים מעולים בתדר גבוה. לכן פלדת סיליקון גבוהה-היא מועמדת אידיאלית לשנאים וכורים בתדרים-נמוכים,-אובדן-נמוכים, והיא נשארת נושא מחקר פעיל מכיוון שתכולת הסיליקון הגבוהה הופכת את הרצועה לשבירה וקשה לגלגול.

שדות יישומים

שנאי כוח-בעלי יעילות גבוהה: שנאי תמסורת UHV ושנאי הפצה שחייבים לעמוד במגבלות קפדניות של ללא- אובדן עומס.

ציוד אנרגיה חדש: ממירי רוח ושמש ושנאים בתדר גבוה- לערימות טעינה של EV.

מכשירים חשמליים-מתקדמים: שנאי מכשירים מדויקים וכורי-תדר גבוה שבהם יש חשיבות להיווצרות מגנטו נמוכה וביצועים יציבים.

כיווני מחקר עתידיים

פלדה נטולת גרגרים-מעכבים, הנמנעת מהכימיה המקובלת של המעכבים, מאפשרת טמפרטורות חימום נמוכות יותר של לוחות ומבטלת את שלב הפירוק, והייצור שלה יושם באופן חלקי בייצור. יש צורך בעבודות נוספות על רצועות דקות מאוד מתחת ל-0.1 מ"מ המיוצרות על ידי התגבשות משולשת, לוחות ברזל טהור מכוונים עם אינדוקציית רוויה גבוהה, וציפויי בידוד- גבוהים ואינם- מזהמים. פיתוחים אלה מכוונים לאותן יעדים: אובדן נמוך יותר, אינדוקציה גבוה יותר ומד דק יותר עבור הדור הבא של ציוד מגנטי יעיל-באנרגיה.

שאלות נפוצות

מה המשמעות של B8 במפרטי פלדה מוכוונת-תבואה?

B8 הוא הקיטוב המגנטי הנמדד בעוצמת שדה מגנטי של 800 אמ'/מ'. הוא מציין באיזו קלות ניתן למגנט את החומר ועד כמה צפיפות שטף יכולה להגיע הליבה, עם ערכים כגון 1.82 T עבור דרגות נפוצות ועד 2.0 T עבור דרגות אינדוקציה גבוהות-.

מדוע פלדת סיליקון דקה יותר טובה יותר עבור-שנאים בתדר גבוה?

אובדן זרם המערבולת גדל עם ריבוע עובי הרצועה, כך שחציית העובי מפחיתה את רכיב המערבולת בפקטור של ארבע. דרגות דקות יותר כמו 0.20 מ"מ ו-0.15 מ"מ חיוניות לכן ב-400 הרץ ומעלה.

כיצד חידוד תחום מגנטי מפחית את אובדן הליבה?

טיפול בלייזר או מכני מחלק את התחומים המגנטיים הגדולים לקטנים יותר, מה שמקצר את נתיב תנועת דופן התחום ומפחית את אובדן זרם המערבולת החריגי. אובדן הליבה הכולל של פלדה מוכוונת דגנים- יורד ב-10% עד 20%.

מה מיוחד בפלדת סיליקון 6.5%?

ב-6.5 wt% סיליקון המגנטוסטרציה מתקרבת לאפס, ההתנגדות גבוהה ואיבוד זרם המערבולת נמוך, כך שהחומר שקט ויעיל בתדר גבוה. החיסרון הוא שבירות, מה שמקשה על הגלגול והטיפול.

איזו כיתה יש לבחור עבור שנאי חלוקה?

עבור שנאי הפצה של 50 הרץ, דרגות נפוצות כגון 23Q110 או 27Q120 מספקות הפסד ועלות מאוזנים. כאשר אין-אובדן עומס שולט בעלויות התפעול, ציונים-מעודנים או-גבוהים של תחום עם אובדן מתחת ל-0.9 ואט/ק"ג מוצדקים.

מה זה P1.7/50?

זהו אובדן הליבה הכולל הספציפי בוואט לקילוגרם שנמדד בשיא קיטוב של 1.7 T ובתדר של 50 הרץ באמצעות מסגרת Epstein, נקודת ההשוואה הסטנדרטית לפלדה חשמלית מוכוונת גרגר.-