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开发出具有强磁场磁噪声抑制效果的坡莫合金箔
~电力电子噪声抑制对策的出路~

伴随着通讯及物联网(IoT)设备*1的高频化、汽车的电动化会产生电磁噪声*2(主要是磁噪声),大同特殊钢株式会社(社長:石黒 武)在对此类噪声具有抑制效果的坡莫合金*3箔STARPAS® 之上,近期又推出在强磁场下具有优异特性的STARPAS-DF42N,丰富了产品系列,并于1月开始销售。今后,我们将扩大在日益发展的电力电子(利用逆变器等半导体进行直流、交流电力转换的系统)等方面的用途。

STARPAS-DF42N是将高饱和磁通密度*4材料DF42N(含42%镍的本公司产品)制成厚度为10μm~30μm箔材的产品,与本公司以往产品的高磁导率*5材料MEN®PC-2S相比具有2倍的饱和磁通密度(相当于800A/m,1.4T)。通过将难以饱和的材料制成箔材,可以作为交流强磁场的磁屏蔽材料提供(参见图1、图2)。

另外,STARPAS是条带、薄片状带材,可冲裁加工成各种形状。耐久性兼备,便于贴附到发生电磁波噪声的器件上以及需要防止噪声影响的设备上。进而,与高磁导率材料STARPAS-PC2S等并用的多层片材也可以提供。

* MEN 和 STARPAS 是大同特殊钢有限公司的注册商标。

高频下的箔材化效果

图1 高频下的箔材化效果

产品特性比较

图2 产品特性比较

1.背景

到目前为止在电力设备领域发展起来的电力电子,近年来已经开始应用于汽车和家电产品。这些用途的半导体具有较高的开关频率,并且有处理大电流的倾向。另外,控制用半导体*6随着工艺过程的细分化,晶体管数量增加,电流也有增加的倾向。

因此,这些用途的设备,有来自其他设备及自身故障引起的高频大电流而容易导致电磁波噪声这样的问题,所以需要在这样的环境中也能发挥作用的屏蔽材料。

与此相对,使用以往产品STARPAS-PPC2S的高磁导率屏蔽材料,虽然在约10A/m以下的较低强度磁场中具有高屏蔽效果,但是对于更高的强磁场,由于材料会产生磁饱和,需要增加屏蔽材料的体积。

另一方面,具有高饱和磁通密度的STARPAS-DF42N,在约50A/m的磁场下材料的相对磁导率达到最大,因此在约100A/m的磁场下可以期待其屏蔽效果(参见图3)。 通过模拟方式对外加磁场与磁屏蔽性能进行了比较,STARPAS-DF42N即使在强磁场下也保持了性能 (参见图4)。

此外,与以往产品一样,通过将厚度制成30微米以下的箔材,可以抑制交流电产生的涡流*7,并且即使在高频下也可以保持相对高的磁导率。再者,通过使用箔材,还有助于磁屏蔽对象设备的轻量化。

磁屏蔽性能比较

图3 磁屏蔽性能比较

磁屏蔽性能比较

图4 磁屏蔽性能比较

2. 产品系列

产品名 材料的厚度 100KHz 的相对磁导率 1MHz的相对磁导率
STARPAS-10DF42N 10μm 1,400 1,300
STARPAS-20DF42N 20μm 1,700 1,200
STARPAS-30DF42N 30μm 1,500 800
制造可能形状 条带材、薄片材
制造可能尺寸 板厚 10μm、20μm、30μm的3种类、板宽 100mm以下

3. 其他

本产品将于2022年1月19日至21日在东京Big Sight举行的Nepcon Japan展会上展出

STARPAS-DF42N

STARPAS-DF42N

Glossary

*1 物联网(IoT)设备
与互联网接续的所有物体。具有传感及通讯功能。
*2 电磁噪声
由交流电流发生的不希望出现的电磁波。
*3 坡莫合金
软磁性材(可吸附到磁铁上的材料,当磁铁的磁场被去除时则失去磁性)的一种,且为其中磁导率最高的铁镍系合金。
*4 饱和磁通密度
材料可允许的最大磁通量密度。表示磁饱和难易程度的磁屏蔽性能的指标之一
*5 (相对)磁导率
表示磁性的数值,显示材料的磁化难易程度(磁力线的通过难易程度)。
表示磁场的强度与磁通密度关系的比例常数。磁屏蔽性能指标之一。
相对磁导率是与真空磁导率(4π×10-7 H/m)的相对比值。
*6 控制用半导体
微型计算机及逻辑/模拟IC。
*7 涡流
在对金属材料施加交流磁场时,通过电磁感应在材料中沿抵消磁场变化的方向产生的电流。