ケイ素鋼の磁気特性: 透磁率、損失および用途

なぜケイ素鋼なのか?

ケイ素鋼は電気鋼とも呼ばれ、約 1-3.5% のケイ素を含む鉄-ケイ素合金です。シリコンは電気抵抗率を高め、渦電流損失を直接低減し、磁歪損失とヒステリシス損失を低減します。これは、高い飽和磁束密度と電力周波数での低い比損失を兼ね備えているため、変圧器、モーター、発電機の標準コア材料です。これは、同等のコストで他の材料ファミリーに匹敵する組み合わせではありません。

コアの磁気特性

高い透磁率

透磁率は、材料が磁場にどれだけ反応しやすいかを測定します。シリコン鋼の高い透磁率は、磁束を効率的に集中させることを意味するため、必要なアンペアターンが少なくなり、銅の使用量を減らしてデバイスを小型に構築できます。-これにより、効率と電力密度が直接的に向上します。

低いヒステリシス損失

ヒステリシス損失は、交流磁場の下で磁区の向きが変わるときに各サイクルで消費されるエネルギーです。{0}}ケイ素鋼のヒステリシス損失が低いため、各磁化サイクル中に熱に変換されるエネルギーが少なくなるため、モーターと変圧器の冷却と効率が維持されます。

高い飽和磁束密度

ケイ素鋼は電力周波数で約 1.7-2.0 T で飽和し、フェライト (0.3-0.5 T) をはるかに上回ります。飽和度が高いということは、特定の断面積がより多くの磁束を伝送できることを意味するため、電力周波数のマシンは高定格でもコンパクトなままになります。

低い渦電流損失-

渦電流損失は、交流磁束によってコア内に誘導される循環電流によって発生します。{0}}これは 2 つの方法で制御されます。シリコンが抵抗率を高め、コアが薄いシート (通常 0.23 ～ 0.50 mm) に積層され、各積層に渦電流が閉じ込められます。

シリコン含有量がどのようにパフォーマンスを向上させるか

シリコンが 1% ごとに抵抗率が約 2 倍に増加し、渦電流損失が削減され、ヒステリシス損失と磁歪ノイズも低減されます。-シリコンが約 3.5% を超えるとシートが脆くなり、巻き取るのが難しくなるため、商用グレードは 1 ～ 3.5% の範囲内に留まります。結晶粒配向にはさらなるステップが追加されます。圧延と最終焼鈍により、結晶容易軸が圧延方向と一致し、磁束経路が固定されている変圧器コアのヒステリシスが最小限に抑えられます。

粒子-方向性鋼と非方向性鋼-

測定基準

磁気特性は、IEC 60404-2 および GB/T 3655 に準拠したエプスタイン フレーム、または IEC 60404-3 に準拠したシングルシート テスターで測定されます。層間コーティング抵抗は、GB/T 2522 および IEC 60404-1.1 に従ってテストされます。製品仕様は、GO スチールの場合は IEC 60404-8-7、NGO スチールの場合は IEC 60404-8-2 に準拠しており、GB/T 2521 および GB/T 2522 で同等の中国規格が適用されます。

アプリケーション

電力および配電変圧器、モーター、発電機、リアクトル、磁気シールドはすべてケイ素鋼に依存しています。 GNEE Electric は、材質証明書と照合してグレード、厚さ、損失クラスが確認された CRGO シリコン鋼コイルとスリット ストリップを変圧器メーカーに供給しています。

よくある質問

透磁率とは何ですか?なぜそれが重要ですか?

透磁率は、材料内の磁束密度と磁界強度の比です。透磁率が高いということは、材料がより良く磁束を流すことを意味し、同じインダクタンスでもより小さなコアとより少ない巻線が可能になります。

ヒステリシスと渦電流損失とは何ですか?{0}

ヒステリシス損失は、磁区の向きを変えるために各サイクルで失われるエネルギーです。渦電流損失は、コア内に誘導された電流による抵抗加熱です。{0}}どちらも熱として現れ、効率を低下させるため、両方の値を低くすることがコア設計の目標です。

なぜコアはラミネートされているのですか?

積層によりコアが薄い絶縁シートに分割され、渦電流が各シートに閉じ込められ、渦電流損失が大幅に減少します。{0}}高周波ではより薄い積層が使用されます。

GO と NGO - どちらが必要ですか?

変圧器のように磁束が固定経路をたどる場合は、GO 鋼を使用してください。モーターや発電機のように磁束が回転する場合は、全方向に均一な特性を提供する NGO 鋼を使用してください。

ケイ素鋼試験にはどのような規格が適用されますか?

IEC 60404-2 / GB/T 3655 (エプスタイン)、IEC 60404-3 (シングルシート)、IEC 60404-8-7、GB/T 2521 (GO 製品仕様)、GB/T 2522 (コーティング抵抗)。

シリコン含有量が高いほど損失は常に低いのでしょうか?

渦電流損失については一般にそうです。-しかし、シリコンが約 3.5% を超えると材料は脆くなり、加工が難しくなり、飽和度がわずかに低下する可能性があります。-実際のウィンドウは 1 ～ 3.5% です。