JFE Super Inti 15JNSF/ 10JNRF/ 10JNEX900/ 10JNHF600

6,5% Si baja adalah bahan inti yang sangat baik untuk aplikasi frekuensi tinggi karena resistivitasnya hampir 2 kali lebih tinggi daripada baja Si 3% dan pembangkitan panas kecil karena kehilangan arus eddy yang kecil. Di sisi lain, baja Si 3% memiliki keunggulan kerapatan fluks saturasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan baja Si 6,5% karena kandungan Si yang lebih kecil, yang merupakan elemen nonmagnetik.

Dengan teknologi konvensional, tidak mungkin untuk memenuhi kepadatan fluks saturasi tinggi hampir sama dengan baja Si 3% dan kehilangan besi rendah pada frekuensi tinggi pada tingkat yang sama dengan baja Si 6,5%. Oleh karena itu, JFE Steel mengembangkan material baru, Gradient Si Super CoreTM JNSF, yang memenuhi kepadatan fluks saturasi tinggi dan kehilangan besi rendah pada frekuensi tinggi1, 2).

Gambar 1 Kurva magnetisasi arus searah

Gambar 1 menunjukkan kurva magnetisasi arus searah dari baja yang dikembangkan, 15JNSF950 (Ketebalan: 0,15 mm) dan lembaran baja Si 6,5% 10JNEX900 (Ketebalan: 0,1 mm). Karena 15JNSF950 memiliki konsentrasi Si yang rendah di pusat ketebalan lembaran, kerapatan fluks saturasinya menunjukkan nilai tinggi (sekitar 2,0 T) hampir sama dengan baja Si 3%.

Gambar 2 Kehilangan bahan besi

Gambar 2 menunjukkan kehilangan besi 15JNSF950 dan 10JNEX900 dan inti debu baja Si 6,5%. Inti debu diproduksi dengan mencetak bubuk besi murni atau bubuk baja Si dengan pengikat, dan dalam penelitian ini inti debu bubuk Si-Fe 6,5%, yang menunjukkan kinerja yang sangat baik bahkan di antara inti debu, digunakan sebagai bahan perbandingan. Jika dibandingkan dengan kondisi eksitasi magnetik frekuensi 50 Hz, kehilangan besi 15JNSF950 lebih besar dari 10JNEX900 tetapi cukup kecil dibandingkan dengan inti debu. Di sisi lain, pada 10 kHz, perbedaan antara kehilangan besi 15JNSF950 dan 10JNEX900 menurun, dan pada 20 kHz, 15JNSF950 menunjukkan kehilangan besi terendah bahkan ketebalan material lebih tebal. Ini karena kehilangan arus eddy menurun karena gradien konsentrasi Si yang curam dalam arah ketebalan lembaran, dan efek ini menjadi luar biasa di bawah eksitasi frekuensi tinggi, di mana kehilangan arus eddy adalah faktor pengendali kehilangan besi1).

Dengan kata lain, 15JNSF950 adalah bahan yang memenuhi kerapatan fluks saturasi tinggi hampir sama dengan baja Si 3% dan kehilangan besi rendah pada frekuensi tinggi pada tingkat yang sama dengan baja Si 6,5%.

Dalam reaktor frekuensi tinggi yang digunakan dalam AC, pendingin daya untuk sistem tenaga surya, catu daya onboard untuk kendaraan listrik hibrida (HEV) dan aplikasi serupa, arus mencakup frekuensi tinggi dari beberapa kilohertz hingga beberapa puluh kilohertz. Oleh karena itu, untuk menghindari pembangkitan panas dalam reaktor, kehilangan besi rendah pada frekuensi tinggi dituntut dalam bahan inti. Terlebih lagi, ketika arus meningkat dan kerapatan fluks pada bahan inti mendekati saturasi, induktansi reaktor turun tajam, dan ada bahaya bahwa perangkat listrik dapat rusak. Untuk alasan ini, kerapatan fluks saturasi tinggi juga dituntut dalam bahan inti.15JNSF950, yang memiliki kerapatan fluks saturasi tinggi dan menunjukkan kehilangan besi yang rendah pada frekuensi tinggi, cocok untuk aplikasi jenis ini, dan merupakan bahan yang menguntungkan untuk perampingan dan efisiensi tinggi dalam reaktor.

Gambar 3 Karakteristik bias arus searah dari reaktor uji

Reaktor dengan jenis yang sama diproduksi dengan menggunakan 10JNEX900 dan 15JNSF950, dan Gambar 3 menunjukkan karasteristik bias arus searah. Secara keseluruhan, dapat dipahami bahwa 15JNSF950 menunjukkan induktansi yang lebih tinggi. Karena kerapatan fluks saturasi yang tinggi sebesar 15JNSF950, penurunan induktansi di wilayah arus tinggi adalah sedang. Beberapa reaktor memerlukan induktansi tinggi di wilayah arus yang lebih tinggi daripada nilai pengenal; 15JNSF950 dianggap cocok untuk aplikasi tersebut. Karena kehilangan besi 15JNSF950 pada frekuensi komersial sangat kecil dibandingkan dengan inti debu (6,5% Si), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2, 15JNSF950 juga dianggap sebagai bahan inti yang cocok untuk reaktor AC, di mana arus bolak-balik komersial ditumpangkan pada frekuensi tinggi.

15JNSF950, yang dikembangkan oleh JFE Steel, adalah bahan yang memenuhi kepadatan fluks saturasi tinggi hampir sama dengan baja Si 3% dan kehilangan besi rendah pada frekuensi tinggi pada tingkat yang sama dengan baja Si 6,5%. 15JNSF950 cocok untuk digunakan dalam bahan inti reaktor frekuensi tinggi, dll. Aplikasi di bidang elektronika daya, di mana tren menuju frekuensi yang lebih tinggi sedang berkembang, juga diharapkan di masa depan.