新開發超低損失奈米結晶薄帶量產化技術,可望取代電磁鋼板進行應用

 

刊登日期:2019/11/27
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日本東北大學衍生新創企業Tohoku Magnet Institute開發了一項超低損失奈米結晶薄帶的量產化技術,除了擴大形成薄帶的檢證用裝置規模之外,為了達到低成本化,該公司也確立了在爐內進行成分調整之技術。此外,Tohoku Magnet Institute也開發了探索磁氣特性的熱處理裝置,並成功地達到了寬度127 mm × 厚度27μm量產實證等級的薄帶製造。今後做為可與電磁鋼板匹敵,同時擁有高飽和磁通量密度(Magnetic Flux Density)與低鐵損(Low Iron Loss)之革新軟磁性材料,相關技術也將會備受矚目。

馬達或變壓器在轉換電能動力或電壓轉換的時候,會因為零組件材料的電阻造成電能損失,因此從省能源的觀點來看,減少電能損失是必要條件。而東北大學開發的超低損失、高磁通量密度的鐵(Fe)基奈米結晶薄帶則可望做為取代電磁鋼板之材料進行應用。

薄帶製造裝置採用了200公斤原材料可在60分鐘以內於溶解爐中完全溶解之直立型坩堝構造,中間容器則是漏斗爐構造,因此可以自動控制冷卻輥與噴頭的間隙。此外,為了實現薄膜的寬幅化與增厚化,Tohoku Magnet Institute也利用電腦輔助工程(CAE)技術,設計了大型冷卻輥與漏斗爐的規格,並利用模擬決定IH加熱器的誘導加熱能力與冷卻輥的冷卻能力。

透過新開發的量產化技術,可將鐵、矽、硼、磷、銅等不同成分直接投入於薄帶製造裝置中,因此可以削減約90%的材料費,Tohoku Magnet Institute也已確認坩堝、噴頭等耐火材料的耐久性。此外,在熱處理方面,該公司也開發了4倍處理速度之裝置,而製作出來的薄帶的磁氣特性上,也確認具有飽和磁通量密度1.77特士拉(Tesla),保持力則是每公尺8.3安培(A)。

軟磁性材料的世界市場規模約為3兆日圓,其中新開發的薄帶可取代的領域則有38%,相當於1兆1400億日圓規模,因此超低損失奈米結晶薄帶的早期實用化也因此日益受到重視。


資料來源: 化學工業日報/材料世界網編譯
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