เจเอฟอีซุปเปอร์คอร์ 15JNSF / 10JNRF / 10JNEX900 / 10JNHF600

เหล็ก Si 6.5% เป็นวัสดุหลักที่ยอดเยี่ยมสําหรับการใช้งานความถี่สูงเนื่องจากความต้านทานสูงกว่าเหล็ก Si 3% เกือบ 2 เท่าและการสร้างความร้อนมีขนาดเล็กเนื่องจากการสูญเสียกระแสวนขนาดเล็ก ในทางกลับกันเหล็ก Si 3% มีข้อได้เปรียบของความหนาแน่นฟลักซ์ความอิ่มตัวที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับเหล็ก Si 6.5% เนื่องจากมีปริมาณ Si ที่เล็กกว่าซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ไม่ใช่แม่เหล็ก

ด้วยเทคโนโลยีทั่วไปจึงไม่สามารถตอบสนองทั้งความหนาแน่นฟลักซ์ความอิ่มตัวสูงเกือบเท่ากับเหล็ก Si 3% และการสูญเสียเหล็กต่ําที่ความถี่สูงในระดับเดียวกับเหล็ก Si 6.5% ดังนั้น JFE Steel จึงพัฒนาวัสดุใหม่ Gradient Si Super CoreTM JNSF ซึ่งตอบสนองทั้งความหนาแน่นฟลักซ์ความอิ่มตัวสูงและการสูญเสียเหล็กต่ําที่ความถี่สูง 1, 2)

รูปที่ 1 เส้นโค้งการดึงดูดกระแสตรง

รูปที่ 1 แสดงเส้นโค้งการดึงดูดกระแสตรงของเหล็กที่พัฒนาแล้ว 15JNSF950 (ความหนา: 0.15 มม.) และเหล็กแผ่น Si 6.5% 10JNEX900 (ความหนา: 0.1 มม.) เนื่องจาก 15JNSF950 มีความเข้มข้นต่ําของ Si ในศูนย์กลางความหนาของแผ่นความหนาแน่นของฟลักซ์ความอิ่มตัวจึงมีค่าสูง (ประมาณ 2.0 T) เกือบเท่ากับเหล็ก Si 3%

รูปที่ 2 การสูญเสียเหล็กของวัสดุ

รูปที่ 2 แสดงการสูญเสียเหล็ก 15JNSF950 และ 10JNEX900 และแกนฝุ่นของเหล็ก Si 6.5% แกนฝุ่นผลิตโดยการปั้นผงเหล็กบริสุทธิ์หรือผงเหล็ก Si ด้วยสารยึดเกาะและในการศึกษานี้แกนฝุ่นของผง Si-Fe 6.5% ซึ่งแสดงประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมแม้ในแกนฝุ่นถูกนํามาใช้เป็นวัสดุเปรียบเทียบ เมื่อเปรียบเทียบภายใต้สภาวะการกระตุ้นแม่เหล็กของความถี่ 50 Hz การสูญเสียเหล็ก 15JNSF950 นั้นใหญ่กว่า 10JNEX900 แต่ค่อนข้างเล็กเมื่อเทียบกับแกนฝุ่น ในทางกลับกันที่ 10 kHz ความแตกต่างระหว่างการสูญเสียเหล็ก 15JNSF950 และ 10JNEX900 ลดลงและที่ 20 kHz 15JNSF950 แสดงให้เห็นถึงการสูญเสียเหล็กต่ําสุดแม้กระทั่งความหนาของวัสดุที่หนาขึ้น นี่เป็นเพราะการสูญเสียกระแสวนลดลงเนื่องจากการไล่ระดับความเข้มข้นของ Si ที่สูงชันในทิศทางความหนาของแผ่นและผลกระทบนี้จะกลายเป็นที่น่าทึ่งภายใต้การกระตุ้นความถี่สูงซึ่งการสูญเสียกระแสวนเป็นปัจจัยควบคุมการสูญเสียเหล็ก 1)

กล่าวอีกนัยหนึ่ง 15JNSF950 เป็นวัสดุที่ตอบสนองทั้งความหนาแน่นฟลักซ์ความอิ่มตัวสูงเกือบเท่ากับเหล็ก Si 3% และการสูญเสียเหล็กต่ําที่ความถี่สูงในระดับเดียวกับเหล็ก Si 6.5%

ในเครื่องปฏิกรณ์ความถี่สูงที่ใช้ในเครื่องปรับอากาศเครื่องปรับอากาศสําหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์แหล่งจ่ายไฟออนบอร์ดสําหรับรถยนต์ไฟฟ้าไฮบริด (HEV) และการใช้งานที่คล้ายกันกระแสรวมถึงความถี่สูงจากหลายกิโลเฮิรตซ์ถึงหลายสิบกิโลเฮิรตซ์ ดังนั้นเพื่อหลีกเลี่ยงการสร้างความร้อนในเครื่องปฏิกรณ์จึงต้องการการสูญเสียเหล็กต่ําที่ความถี่สูงในวัสดุหลัก ยิ่งไปกว่านั้นเมื่อกระแสเพิ่มขึ้นและความหนาแน่นของฟลักซ์ในวัสดุหลักเข้าใกล้ความอิ่มตัวการเหนี่ยวนําเครื่องปฏิกรณ์จะลดลงอย่างรวดเร็วและมีอันตรายที่อุปกรณ์ไฟฟ้าอาจได้รับความเสียหาย ด้วยเหตุนี้ความหนาแน่นของฟลักซ์ความอิ่มตัวสูงจึงเป็นที่ต้องการในวัสดุหลัก 15JNSF950 ซึ่งมีความหนาแน่นของฟลักซ์ความอิ่มตัวสูงและแสดงการสูญเสียเหล็กต่ําที่ความถี่สูงเหมาะสําหรับการใช้งานประเภทนี้และเป็นวัสดุที่ได้เปรียบสําหรับการลดขนาดและมีประสิทธิภาพสูงในเครื่องปฏิกรณ์

รูปที่ 3 ลักษณะอคติกระแสตรงของเครื่องปฏิกรณ์ทดสอบ

เครื่องปฏิกรณ์ประเภทเดียวกันผลิตโดยใช้ 10JNEX900 และ 15JNSF950 และรูปที่ 3 แสดงอคติโดยตรงในปัจจุบัน โดยรวมแล้วสามารถเข้าใจได้ว่า 15JNSF950 แสดงการเหนี่ยวนําที่สูงขึ้น เนื่องจากความหนาแน่นของฟลักซ์ความอิ่มตัวสูงที่ 15JNSF950 การลดลงของการเหนี่ยวนําในภูมิภาคปัจจุบันสูงจึงอยู่ในระดับปานกลาง เครื่องปฏิกรณ์บางเครื่องต้องการการเหนี่ยวนําสูงในพื้นที่ปัจจุบันที่สูงกว่าค่าที่กําหนด 15JNSF950 ถือว่าเหมาะสมกับการใช้งานดังกล่าว เนื่องจากการสูญเสียเหล็ก 15JNSF950 ที่ความถี่เชิงพาณิชย์มีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับแกนฝุ่น (6.5% Si) ดังที่แสดงในรูปที่ 2 15JNSF950 ถือเป็นวัสดุหลักที่เหมาะสมสําหรับเครื่องปฏิกรณ์ AC ซึ่งกระแสสลับเชิงพาณิชย์จะถูกซ้อนทับด้วยความถี่สูง

15JNSF950 ซึ่งพัฒนาโดย JFE Steel เป็นวัสดุที่ตอบสนองทั้งความหนาแน่นฟลักซ์ความอิ่มตัวสูงเกือบเท่ากับเหล็ก Si 3% และการสูญเสียเหล็กต่ําที่ความถี่สูงในระดับเดียวกับเหล็ก Si 6.5% 15JNSF950 เหมาะสําหรับใช้ในวัสดุหลักของเครื่องปฏิกรณ์ความถี่สูง เป็นต้น การประยุกต์ใช้ในด้านอิเล็กทรอนิกส์กําลังซึ่งแนวโน้มไปสู่ความถี่ที่สูงขึ้นกําลังก้าวหน้าก็คาดว่าจะเกิดขึ้นในอนาคตเช่นกัน