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

6.5% פלדת Si היא חומר ליבה מצוין ליישומי תדר גבוה מכיוון שההתנגדות שלה גבוהה כמעט פי 2 מזו של 3% פלדת Si וייצור החום קטן בגלל אובדן זרם הערבולת הקטן שלה. מצד שני, 3% פלדת Si יש את היתרון של צפיפות שטף רוויה גבוהה יותר בהשוואה 6.5% פלדת Si בשל התוכן הקטן יותר של Si, שהוא אלמנט לא מגנטי.

עם הטכנולוגיה הקונבנציונלית, לא ניתן היה לספק הן צפיפות שטף רוויה גבוהה כמעט שווה לזו של 3% פלדת Si והן אובדן ברזל נמוך בתדר גבוה באותה רמה כמו 6.5% פלדת Si. לכן, JFE Steel פיתחה חומר חדש, Gradient Si Super CoreTM JNSF, המספק הן צפיפות שטף רוויה גבוהה והן אובדן ברזל נמוך בתדר גבוה1, 2).

איור 1 עקומת מגנטיזציה של זרם ישר

איור 1 מראה את עקומות המגנטיזציה של זרם ישר של הפלדה המפותחת, 15JNSF950 (עובי: 0.15 מ"מ) ואת יריעת הפלדה Si 6.5% 10JNEX900 (עובי: 0.1 מ"מ). מכיוון של- 15JNSF950 יש ריכוז נמוך של Si במרכז העובי, צפיפות שטף הרוויה שלו מראה ערך גבוה (כ- 2.0 T) כמעט שווה לזה של פלדת Si 3%.

איור 2 אובדן ברזל של החומרים

איור 2 מראה אובדן ברזל של 15JNSF950 ו-10JNEX900 וליבת אבק של 6.5% פלדת Si. ליבות אבק מיוצרות על ידי יציקת אבקת ברזל טהורה או אבקת פלדה Si עם מקשר, ובמחקר זה ליבת האבק של 6.5% אבקת Si-Fe, אשר מראה ביצועים מצוינים אפילו בין ליבות האבק, שימש כחומר השוואה. בהשוואה בתנאי עירור מגנטי של תדר של 50 הרץ, אובדן הברזל של 15JNSF950 היה גדול מזה של 10JNEX900 אך היה קטן למדי בהשוואה לליבת האבק. מצד שני, ב 10 קילוהרץ, ההבדל בין אובדן ברזל של 15JNSF950 ו 10JNEX900 ירד, וב 20 קילוהרץ, 15JNSF950 מראה את אובדן הברזל הנמוך ביותר אפילו עובי חומר עבה יותר. הסיבה לכך היא שאיבוד זרם מערבולת פחת עקב שיפוע ריכוז Si תלול בכיוון עובי היריעה, ואפקט זה הופך למדהים תחת עירור בתדר גבוה, שבו אובדן זרם מערבולת הוא הגורם השולט באובדן ברזל1).

במילים אחרות, 15JNSF950 הוא חומר המספק הן צפיפות שטף רוויה גבוהה כמעט שווה לזו של 3% פלדת Si והן אובדן ברזל נמוך בתדר גבוה באותה רמה כמו 6.5% פלדת Si.

בכורים בתדר גבוה המשמשים במזגנים, מזגנים למערכות סולאריות, ספקי כוח מובנים לרכבים חשמליים היברידיים (HEV) ויישומים דומים, הזרם כולל תדרים גבוהים מכמה קילוהרץ ועד כמה עשרות קילוהרץ. לכן, על מנת למנוע יצירת חום בכור, נדרש אובדן ברזל נמוך בתדירות גבוהה בחומר הליבה. יתר על כן, כאשר הזרם עולה וצפיפות השטף בחומר הליבה מתקרבת לרוויה, השראות הכור יורדת בחדות, וקיימת סכנה שהמכשיר החשמלי ייפגע. מסיבה זו נדרשת צפיפות שטף רוויה גבוהה גם בחומר הליבה.15JNSF950, בעל צפיפות שטף רוויה גבוהה ומראה אובדן ברזל נמוך בתדירות גבוהה, מתאים ליישומים מסוג זה, ומהווה חומר יתרון לצמצום ויעילות גבוהה בכורים.

איור 3: מאפייני הטיית זרם ישיר של כורי הבדיקה

כורים מאותו סוג יוצרו באמצעות 10JNEX900 ו-15JNSF950, ואיור 3 מראה את הטיית הזרם הישיר שלהם. בסך הכל, ניתן להבין כי 15JNSF950 מראה השראות גבוהה יותר. בגלל צפיפות שטף הרוויה הגבוהה של 15JNSF950, הירידה בהשראות באזור הזרם הגבוה היא מתונה. כורים מסוימים דורשים השראות גבוהה באזור זרם גבוה יותר מאשר ערך מדורג; 15JNSF950 נחשב מתאים היטב ליישומים כאלה. מכיוון שאיבוד הברזל של 15JNSF950 בתדר מסחרי קטן ביותר בהשוואה לזה של ליבת האבק (6.5% Si), כפי שמוצג באיור 2, 15JNSF950 נחשב גם לחומר ליבה מתאים לכורי AC, שבהם זרם חילופין מסחרי מונח על גבי תדר גבוה.

15JNSF950, אשר פותח על ידי JFE Steel, הוא חומר המספק הן צפיפות שטף רוויה גבוהה כמעט שווה לזו של 3% פלדת Si והן אובדן ברזל נמוך בתדר גבוה באותה רמה כמו 6.5% פלדת Si. 15JNSF950 מתאים לשימוש בחומרי הליבה של כורים בתדר גבוה וכו'. יישום בתחום האלקטרוניקה החשמלית, שם מתקדמת המגמה לתדרים גבוהים יותר, צפוי גם בעתיד.