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JFE Super Core es un novedoso núcleo magnético de alto rendimiento para la era de la electrónica de potencia que se avecina. Fue desarrollado en base a su composición de 6,5% de silicio, que es la que tiene las mejores propiedades magnéticas entre las aleaciones de hierro y silicio.
Hace mucho tiempo se sabe que la aleación de 6,5% de Si-Fe se caracteriza por una pérdida en núcleo extremadamente baja, cero magnetostricción y alta permeabilidad. Por ejemplo, los transformadores hechos con láminas de acero eléctrico con 6,5% de Si se usaron en el Apolo 11, que fue la primera nave espacial tripulada en alunizar en 1969, para aprovechar así las excelentes propiedades magnéticas de este material
Sin embargo, en realidad las aleaciones de Fe-Si se endurecen y se tornan frágiles cuando el contenido de Si excede el 4%. Por este motivo, la formación de rollos convencionales es extremadamente difícil, y se ha considerado que la producción industrial es imposible. En 1993, JFE Steel llevó por primera vez a cabo la producción en masa de este material tan especial por medio del método deposición química en fase de vapor (CVD). Desde el año 2000, la empresa ha vendido este producto en Japón y en los mercados mundiales, comenzando por Europa y Estados Unidos.
¿Qué ventajas ofrece JFE Super Core en aplicaciones específicas?
En inductores (bobinas, reactores), el contenido de 6,5% en Si mejora la resistencia eléctrica, y debido a que las láminas de Super Core son delgadas (0,1 mm), es muy efectivo para reducir la pérdida en núcleo y especialmente las pérdidas de corrientes de Foucault. Estas propiedades, junto con su densidad de flujo de elevada saturación, hacen posible producir inductores muy compactos con baja pérdida, a lo que se suman las ventajas de ser ligeros y de alta eficiencia.
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| High-frequency reactors |
High-frequency transformer |
Super Core también tiene la excelente propiedad de una magnetostricción cero, lo cual significa que estos inductores son extremadamente silenciosos.
Los mejores ejemplos de aplicaciones que aprovechan estas propiedades tal vez sean la generación fotovoltaica (energía solar) y los automóviles híbridos. En la generación fotovoltaica, la electricidad de corriente directa generada por el panel (célula) se potencia y posteriormente se convierte a la frecuencia comercial. El reactor de corriente alterna que se necesita en este proceso debe ser altamente eficiente y silencioso. Super Core está comenzando a ser usado en esta aplicación no sólo en Japón sino también en Europa y EE.UU. En el área de los automóviles híbridos, el Toyota Prius, que fue el primer automóvil híbrido comercializado en el mundo, usa Super Core en el reactor convertidor elevador, donde el bajo ruido y las bajas pérdidas en núcleo son muy importantes.
Super Core es especialmente conveniente en la banda de frecuencias de 3-40 kHz usada en las bobinas de potencia. Debido a que Super Core tiene una densidad de flujo de elevada saturación de 1,8 T, su uso en inductores en lugar de los núcleos convencionales de ferrita y polvo ofrece las ventajas de un tamaño más compacto, un ahorro de energía y un bajo ruido.
Si bien Super Core se fabrica en láminas delgadas de 0,1 mm de espesor, esto no constituye un problema para el usuario, ya que el producto se suministra en bloques fáciles de usar. Los núcleos en bloques son núcleos laminados y enlazados que se fabrican en el tamaño solicitado por el cliente, en función de lo que resulte más conveniente para su uso.
| Reactors for photovoltanic generation |
hybrid-car |
Otras importantes aplicaciones incluyen motores y generadores. En muchos campos, se han empezado a adoptar los diseños multipolares/de alta frecuencia a efectos de satisfacer la necesidad de una reducción en el tamaño de los generadores y motores de capacidad mediana y grande. Pero también aquí la eficiencia y la generación de calor del núcleo del motor se tornan problemáticas. Debido a que Super Core es un material con bajas pérdidas en núcleo, la generación de calor del estator disminuye y se logra un motor con una alta eficiencia.
| Cores for Motors and Power Generators |
Laminated Cores |
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