¿Por qué tantas grandes empresas eligen el acero ultrasilicio de 0,1 mm?

¿Sabías que el grosor de acero al silicio no orientado ¿Es posible que las láminas tengan ahora un grosor de tan solo 0,1 mm? Pero ¿por qué necesitamos fabricar láminas de acero al silicio orientado más delgadas? ¿Y qué impacto tiene esto en el rendimiento del motor? El artículo de hoy de SHUNGE te ayudará a descubrirlo.

I. Características de la no orientación Láminas de acero al silicio ultrafinas de 0,1 mm

La característica distintiva de las láminas de acero al silicio no orientado es su rendimiento magnético casi uniforme en todas las direcciones (isotropía), lo que las hace ideales para la fabricación de motores eléctricos rotativos con campos magnéticos que cambian continuamente.

Cuando el espesor se reduce a 0,1 mm, presenta las siguientes características principales:

1. Pérdidas ultrabajas en alta frecuencia

Ventaja clave: Este es el objetivo principal del diseño para el espesor de 0,1 mm. Según la teoría electromagnética, las pérdidas por corrientes parásitas son directamente proporcionales al cuadrado del espesor del material. Reducir el espesor de los habituales 0,35 mm o 0,50 mm a 0,1 mm disminuye considerablemente las pérdidas por corrientes parásitas a altas frecuencias.

Frecuencia de aplicación: Esto lo hace adecuado para rangos de frecuencia de trabajo que se extienden hasta 400 Hz, 1 kHz o incluso por encima de 2 kHz, donde las láminas convencionales de acero al silicio más gruesas experimentarían pérdidas excesivas en el núcleo.

2. Alta resistividad eléctrica

La adición de silicio (Si) a las láminas de acero al silicio aumenta intrínsecamente la resistividad eléctrica del material, reduciendo así las pérdidas por corrientes parásitas. La combinación de la especificación ultrafina de 0,1 mm con un alto contenido de silicio (normalmente alrededor del 3 %) permite obtener un excelente rendimiento a altas frecuencias.

3. Alta permeabilidad

Incluso a densidades de flujo magnético moderadas y altas frecuencias, mantiene una alta permeabilidad, lo que significa que requiere menos corriente de magnetización para establecer el campo magnético, lo que resulta en una alta eficiencia.

4. Densidad de flujo de saturación moderada

La densidad de flujo magnético de saturación (Bs) del acero al silicio no orientado suele oscilar entre 1,6 T y 1,8 T, inferior a la del acero al silicio orientado, pero adecuada para la mayoría de las aplicaciones de alta frecuencia. Cabe destacar que la adición de silicio reduce ligeramente la magnetización de saturación.

5. Buena procesabilidad del estampado

En comparación con materiales más frágiles como las aleaciones amorfas y nanocristalinas, las láminas de acero al silicio no orientado de 0,1 mm aún conservan un grado de tenacidad y ductilidad, lo que permite estamparlas en formas complejas utilizando matrices de precisión.

II. Tipos y características de los núcleos de hierro fabricados

Núcleos de hierro fabricados con 0,1 mm acero al silicio ultrafino no orientado Las láminas se presentan principalmente en forma de núcleos laminados.

1. Proceso de fabricación del núcleo de hierro

Estampado de precisión: Se utilizan prensas y troqueles de alta precisión para estampar las bobinas de acero al silicio dándoles las formas deseadas.

Laminación: Consiste en apilar numerosas láminas delgadas estampadas capa por capa y fijarlas en una estructura central resistente mediante métodos de remachado, soldadura, unión o autobloqueo.

Tratamiento térmico: Recocido en atmósfera protectora (como nitrógeno) para aliviar las tensiones del proceso de estampado, restaurando las propiedades magnéticas óptimas del material.

2. Tipos y características de los núcleos de hierro

Estos núcleos de hierro se utilizan principalmente en aplicaciones que requieren rotación a alta velocidad o campos magnéticos de alta frecuencia, con las siguientes características clave:

3. Comparación con otros materiales

frente al acero al silicio no orientado común (0,35/0,50 mm): A la misma frecuencia, la pérdida en el hierro de las láminas de 0,1 mm es significativamente menor que la de estas últimas, lo que las convierte en la opción natural para dar el salto a aplicaciones de alta frecuencia y alta velocidad.

vs. Ferrita: La densidad de flujo de saturación es mucho mayor que la de la ferrita, lo que le permite manejar mayor potencia y evitar la saturación magnética con corrientes de alta frecuencia. Sin embargo, la ferrita aún presenta ventajas a frecuencias más altas (nivel de MHz) y en cuanto a costos.

vs. Amorfo y Nanocristalino: Mejor procesabilidad, generalmente mayor magnetización de saturación, especialmente con un rendimiento estable a altas temperaturas. Si bien los materiales amorfos y nanocristalinos pueden tener menores pérdidas a ciertas frecuencias altas, son más frágiles y presentan estructuras de costos diferentes.

Resumen

Las láminas de acero al silicio ultrafinas de 0,1 mm sin orientación son un tipo especial de material magnético blando diseñado para aplicaciones de alta frecuencia y alta velocidad. Su principal ventaja radica en la extrema reducción de las pérdidas por corrientes parásitas de alta frecuencia gracias a su tamaño ultrafino.

Los núcleos laminados fabricados a partir de estas láminas se utilizan principalmente en:

Motores de alta velocidad de última generación (como los que se utilizan en vehículos de nuevas energías y en la industria aeroespacial) para lograr una mayor densidad de potencia y eficiencia.

Componentes magnéticos especiales de alta frecuencia (como fuentes de alimentación para aviación y uso militar) para proporcionar un rendimiento fiable en aplicaciones de alta potencia y alta frecuencia.

Sirve como material clave que vincula las tecnologías tradicionales de motores de frecuencia de línea con las futuras tecnologías de electrónica de potencia de alta frecuencia.