Pourquoi tant de grandes entreprises choisissent-elles l'acier au silicium ultra-fin de 0,1 mm ?

Saviez-vous que l'épaisseur de acier au silicium non orienté Peut-on désormais obtenir des tôles d'acier au silicium orienté d'une épaisseur aussi réduite que 0,1 mm ? Mais pourquoi est-il nécessaire de produire des tôles d'acier au silicium orienté aussi fines ? Et quel impact cela a-t-il sur les performances du moteur ? L'article de SHUNGE, publié aujourd'hui, vous apportera les réponses.

I. Caractéristiques des non-orientés Feuilles d'acier au silicium ultra-minces de 0,1 mm

La caractéristique principale des tôles d'acier au silicium non orientées est leur performance magnétique quasi uniforme dans toutes les directions (isotropie), ce qui les rend idéales pour la fabrication de moteurs électriques rotatifs avec des champs magnétiques en constante évolution.

Lorsque l'épaisseur est réduite à 0,1 mm, elle présente les caractéristiques principales suivantes :

1. Pertes ultra-faibles à haute fréquence

Avantage clé : C’est l’objectif principal de la conception d’une épaisseur de 0,1 mm. Selon la théorie électromagnétique, les pertes par courants de Foucault sont directement proportionnelles au carré de l’épaisseur du matériau. Réduire l’épaisseur de 0,35 mm ou 0,50 mm (valeurs courantes) à 0,1 mm permet de diminuer considérablement les pertes par courants de Foucault aux hautes fréquences.

Fréquence d'application : Cela la rend adaptée aux plages de fréquences de fonctionnement allant jusqu'à 400 Hz, 1 kHz, voire plus de 2 kHz, là où les tôles d'acier au silicium plus épaisses classiques subiraient des pertes excessives dans le noyau.

2. Résistivité électrique élevée

L'ajout de silicium (Si) dans les tôles d'acier au silicium augmente intrinsèquement la résistivité électrique du matériau, réduisant ainsi les pertes par courants de Foucault. L'association d'une épaisseur ultra-mince de 0,1 mm et d'une teneur élevée en silicium (généralement autour de 3 %) permet d'obtenir d'excellentes performances à haute fréquence.

3. Perméabilité élevée

Même à des densités de flux magnétique modérées et à des fréquences élevées, il conserve une perméabilité élevée, ce qui signifie qu'il nécessite moins de courant de magnétisation pour établir le champ magnétique, ce qui se traduit par un rendement élevé.

4. Densité de flux de saturation modérée

La densité de flux magnétique à saturation (Bs) de l'acier au silicium non orienté se situe généralement entre 1,6 T et 1,8 T, inférieure à celle de l'acier au silicium orienté, mais suffisante pour la plupart des applications haute fréquence. Il est important de noter que l'ajout de silicium diminue légèrement l'aimantation à saturation.

5. Bonne aptitude à l'estampage

Comparées à des matériaux plus fragiles comme les alliages amorphes et nanocristallins, les tôles d'acier au silicium non orientées de 0,1 mm conservent un certain degré de ténacité et de ductilité, permettant un emboutissage en formes complexes à l'aide de matrices précises.

II. Types et caractéristiques des noyaux de fer fabriqués

Noyaux de fer fabriqués à partir de 0,1 mm acier au silicium ultra-mince non orienté Les feuilles se présentent principalement sous forme de noyaux stratifiés.

1. Procédé de fabrication des noyaux de fer

Estampage de précision : Utilisation de presses et de matrices de haute précision pour estamper les bobines d’acier au silicium aux formes souhaitées.

Lamination : Empilement de nombreuses feuilles minces estampées couche par couche et fixation de celles-ci dans une structure centrale robuste à l'aide de rivets, de soudure, de collage ou de méthodes autobloquantes.

Traitement thermique : recuit sous atmosphère protectrice (comme l’azote) pour soulager les contraintes dues au processus d’estampage, restaurant ainsi les propriétés magnétiques optimales du matériau.

2. Types et caractéristiques des noyaux de fer

Ces noyaux de fer sont principalement utilisés dans des applications nécessitant une rotation à grande vitesse ou des champs magnétiques à haute fréquence, et leurs principales caractéristiques sont les suivantes :

3. Comparaison avec d'autres matériaux

par rapport à l'acier au silicium non orienté courant (0,35/0,50 mm) : À fréquence égale, les pertes fer des tôles de 0,1 mm sont nettement inférieures à celles des tôles de 0,1 mm, ce qui en fait le choix naturel pour les applications à haute fréquence et à grande vitesse.

contre la ferrite : La densité de flux de saturation est bien supérieure à celle de la ferrite, ce qui lui permet de supporter une puissance plus élevée et d'éviter la saturation magnétique sous courants haute fréquence. Cependant, la ferrite conserve des avantages aux hautes fréquences (de l'ordre du MHz) et en termes de coût.

vs. Amorphe et nanocristallin : Une meilleure aptitude à la mise en œuvre, généralement une aimantation à saturation plus élevée, et notamment une stabilité accrue à haute température. Bien que les matériaux amorphes et nanocristallins puissent présenter des pertes plus faibles à certaines hautes fréquences, ils sont plus fragiles et leur coût est différent.

Résumé

Les feuilles d'acier au silicium non orientées de 0,1 mm d'épaisseur, ultra-minces, constituent un type particulier de matériau magnétique doux conçu pour les applications à haute fréquence et à grande vitesse. Leur principal atout réside dans la réduction extrême des pertes par courants de Foucault à haute fréquence grâce à leur épaisseur ultra-fine.

Les âmes laminées fabriquées à partir de ces feuilles sont principalement utilisées dans :

Des moteurs à grande vitesse de nouvelle génération (tels que ceux utilisés dans les véhicules à énergies nouvelles et l'aérospatiale) pour atteindre une densité de puissance et une efficacité accrues.

Des composants magnétiques spéciaux à haute fréquence (tels que les sources d'énergie aéronautiques et militaires) pour assurer des performances fiables en cas d'exigences de puissance et de fréquence élevées.

Il constitue un élément clé reliant les technologies traditionnelles des moteurs à fréquence secteur aux futures technologies d'électronique de puissance haute fréquence.