A pesquisa básica em materiais magnéticos dá grandes avanços
Ao longo dos últimos dez anos, as mudanças e o desenvolvimento de componentes magnéticos concentraram-se mais em aspectos como capacidade de produção, formato do produto, eficiência de produção, tecnologia de produção, etc.
No entanto, com o rápido desenvolvimento de campos terminais, como novos veículos energéticos, superalimentação, IA e big data, a indústria necessita urgentemente de materiais magnéticos de alto desempenho. O desenvolvimento de alta qualidade tornou-se uma proposta inevitável para o desenvolvimento da indústria de componentes magnéticos.
Então, quais são os “momentos de destaque” dos materiais magnéticos em 2023?
01 97 materiais
Do ponto de vista da nova demanda do mercado de energia e das tendências de desenvolvimento tecnológico, os componentes magnéticos precisam melhorar a eficiência de conversão e, ao mesmo tempo, reduzir perdas e miniaturização. Para núcleos de ferrite, é necessário usar pós de alta qualidade e estáveis, otimizar o processo de sinterização, aumentar a intensidade de indução magnética de saturação do núcleo e reduzir a perda de energia do núcleo para alcançar a miniaturização do núcleo.
Atualmente, o material 97 pode ser considerado o material magnético de maior potência de desempenho da indústria. O núcleo magnético de 97 materiais possui intensidade Bs de indução magnética extremamente alta e baixa potência e perda de corrente parasita. Pode ser amplamente utilizado em servidores, pilhas de carregamento, carregadores de veículos e outros campos, substituindo os materiais tradicionais 95 e 96.
02 Núcleo de pó magnético metálico
O núcleo de pó magnético metálico é um material magnético macio com entreferros distribuídos. À medida que vários produtos eletrônicos se desenvolvem na direção da miniaturização e miniaturização, com suas excelentes características, como alta densidade de fluxo magnético de saturação, baixa perda e boas características de temperatura, pode ser mais Pode atender bem aos requisitos de desenvolvimento de alta eficiência e alta potência densidade de equipamentos de conversão de energia elétrica no novo campo de energia.
Com a popularização de novos veículos energéticos e a colocação de pilhas de carregamento em grande escala, o carregamento rápido e de alta potência se tornará uma nova tendência na demanda do consumidor. A introdução de equipamentos de carregamento rápido e de alta potência em grande escala requer uma transformação flexível e inteligente de todo o equipamento de fornecimento de energia da rede elétrica. .
O rápido desenvolvimento das indústrias da informação, como big data e computação em nuvem, provocou o crescimento contínuo de equipamentos elétricos de alta potência, como UPS e fontes de alimentação de servidores de alto desempenho. Embora a tecnologia de carregamento rápido de terminais inteligentes e telefones celulares tenha trazido novas experiências aos usuários, ela também aumentou muito a potência de saída do adaptador de energia de carregamento de baixa potência original. Essas novas mudanças nos requisitos de aplicação fizeram com que a demanda por núcleos de pó magnético metálico usados em indutores continuasse a crescer rapidamente.
Os dados mostram que a taxa geral de crescimento da indústria de núcleo de pó magnético macio metálico deverá ser de aproximadamente 17% de 2023 a 2025. A demanda do mercado em 2025 deverá ser de aproximadamente 260.000 toneladas, e o tamanho do mercado atingirá aproximadamente 8,6 bilhões de yuans. .
03 Fio quadrado revestido com filme
De fios de cobre simples a fios planos e fios multifilamentos, os fios também passaram por muitas mudanças no desenvolvimento da nova indústria de energia e, em 2023, uma nova estrutura de fio aparecerá - fios revestidos de membrana. linha quadrada.
O fio quadrado revestido por película é feito por extrusão do fio revestido por película acabado. A camada externa de sua estrutura é uma fita de alta temperatura e a camada interna é um fio esmaltado multinúcleo ou um fio isolado com Teflon acabado. Sua resistência à temperatura é melhor do que outros fios revestidos por película convencionais. Muito mais alto.
Seguindo a tendência de miniaturização, os produtos terminais têm requisitos de espaço cada vez mais exigentes. Fios quadrados revestidos com filme são cada vez mais preferidos pelos engenheiros devido às suas vantagens de menor altura, menor volume, alta dissipação de calor e maior potência.
Tornou-se uma tendência substituir fios isolados de três camadas por fios quadrados revestidos de filme, mas ainda está em fase de testes de pequenos lotes. À medida que o mercado de terminais continua a amadurecer, o fio quadrado revestido por película inaugurará um espaço de desenvolvimento mais amplo no futuro.
▲ Vista em corte transversal da estrutura de fio quadrado envolto em membrana
04 Indutor de chip
No contexto do rápido desenvolvimento de indústrias como IA, Internet das Coisas e 5G, os indutores de chip mais adequados para alto consumo de energia e altos requisitos de dissipação de calor relacionados a servidores de IA tornaram-se um dos produtos mais populares em 2023.
O indutor de chip é uma forma especial de indutor integrado localizado no módulo de fonte de alimentação do chip. Ele pode fornecer energia ao front-end do chip para manter o funcionamento normal de vários chips na placa-mãe e na placa gráfica.
No campo de alta potência, a fonte de alimentação do chip precisa estar em um estado estável de baixa tensão. Portanto, a demanda de alta potência só pode ser mantida aumentando a corrente, o que impõe requisitos mais elevados de resistência de alta corrente ao indutor do chip. Comparados aos indutores de ferrite, os indutores de chip de pó magnético macio de metal têm melhores características de saturação magnética e podem suportar melhor grandes correntes. Eles são mais adequados para GPUs de alto desempenho e são usados em cenários de aplicativos de alta potência, como servidores de IA.
Os indutores de chip são mais adequados para campos de aplicação de miniaturização e alto consumo de energia, e também terão uma forte substituição pelos indutores tradicionais no futuro.
O indutor de chip produzido pela Inmicro é o indutor de potência de terceira geração que usa tecnologia de filme fino semicondutor, que é o primeiro na China. A Inmicro processa criativamente o indutor de potência e a base da embalagem em uma única peça, criando um indutor de potência e a base da embalagem dois em um.
Comparado com o SIP tradicional que requer “chip + indutor + base”, a solução baseada na Inmicro só precisa selar o chip com o indutor integrado e outros dispositivos para realizar as funções do módulo de potência completo e dos circuitos periféricos, reduzindo ainda mais o o tamanho do módulo de potência aumenta a densidade de potência e reduz o custo.
A aplicação de indutores integrados também ilustra o progresso significativo alcançado no processo de produção de indutores. Componentes magnéticos de alto desempenho não dependem apenas de excelentes materiais magnéticos, mas também de processos de produção avançados.
Direção de desenvolvimento de tecnologia de componentes magnéticos
No ano passado, "Componentes Magnéticos e Fonte de Alimentação" concentrou-se nos mercados finais mais populares de transformadores e indutores eletrônicos e relatou detalhadamente o desenvolvimento e os mercados de novos veículos de energia, pilhas de carregamento, armazenamento de energia, fontes de alimentação de servidores, microinversores e outros campos. Espaço, bem como requisitos técnicos para transformadores e indutores eletrônicos.
Com a "involução" da indústria se tornando uma situação comum entre as empresas, também analisamos os prós e os contras da mudança de empresas de transformadores e indutores eletrônicos para estabelecer fábricas no exterior, como escolher ativos leves ou pesados e como lidar com o desenvolvimento dos novos mercados de energia e dos pontos fracos de outras empresas da indústria. .
Em trocas com muitostransformadores eletrônicos, indutores, fabricantes de materiais magnéticos, engenheiros seniores no mercado de terminais e especialistas e professores da indústria, aprendemos que alta frequência, integração, alta potência, miniaturização e baixa perda se tornaram os principais requisitos para transformadores eletrônicos. indústria.
Tomando como exemplo os veículos de novas energias mais observados, os veículos de novas energias têm requisitos cada vez mais elevados nos sistemas de energia. O design integrado tudo-em-um de sistemas de energia tornou-se uma tendência, integrando carregadores OBC integrados, conversores DC-DC e sistemas de distribuição de alta tensão. Produtos com unidades elétricas integradas tornaram-se gradualmente a solução principal para fontes de alimentação de veículos. Através da integração de sistemas de energia veicular, alta potência, miniaturização, integração, inteligência e desempenho de alto custo tornaram-se a direção de desenvolvimento de produtos de energia veicular.
Paratransformadores eletrônicoseindutores, devido ao desenvolvimento da topologia de circuito na direção de maior eficiência, menor volume e menor custo, eles enfrentam dificuldades técnicas como alta frequência, durabilidade e integração magnética de alta densidade. Portanto, transformadores de indutância também foram propostos. Vários requisitos. Primeiro, é necessário melhorar continuamente o nível de integração magnética para melhorar o desempenho de indutores e transformadores e reduzir tamanho e custo; em segundo lugar, é necessário aumentar continuamente a frequência dos indutores e transformadores para se adaptarem a frequências de funcionamento mais elevadas e para melhorar os problemas de perdas causados pelas altas frequências; terceiro, à medida que a demanda por desempenho de dissipação de calor continua a aumentar, o resfriamento líquido pode ser gradualmente introduzido em pilhas de superalimentação no futuro, o que também apresenta novos requisitos para a estanqueidade de indutores e transformadores, que precisam atingir IP68 ou até superior níveis de proteção.
Tomando como exemplo o rápido desenvolvimento dos semicondutores de terceira geração, a indústria de fabricação de eletrônicos está gradualmente fazendo a transição dos materiais semicondutores de segunda geração para os de terceira geração. Alta potência,alta freqüência, e a miniaturização também se tornará o tema principal do desenvolvimento de produtos de componentes magnéticos. As mudanças tecnológicas levarão os equipamentos inteligentes a um novo estágio de desenvolvimento, desencadearão uma nova onda de design de componentes eletrônicos e também apresentarão requisitos de processo mais elevados.
Após o uso de materiais semicondutores de terceira geração, a frequência de comutação de fontes de alimentação aumentou. De acordo com os requisitos de alta frequência, alta potência e tamanho pequeno, os transformadores e indutores eletrônicos são necessários para reduzir seu tamanho e otimizar a dissipação de calor, e precisam ser projetados na direção de achatamento e integração.
Para o núcleo magnético, sob condições de alta frequência, o tamanho do grão é menor e o tamanho da partícula do pó é mais fino. É preciso inovar tanto a fórmula do pó quanto as condições do processo. Alta frequência e grande campo magnético, ampla temperatura e baixa perda, ampla frequência e baixa perda, altos Bs e baixa perda tornaram-se a direção de desenvolvimento dos núcleos magnéticos.
Para fios, em frequências mais altas, fios trançados multifilamentares são amplamente utilizados, sendo necessário melhorar o processo de torção e aumentar o nível de temperatura dos fios. O fio deve ser cada vez mais fino. Para evitar que o fio se quebre facilmente por ser muito fino durante o processo de enrolamento, certos requisitos também são impostos à resistência à flexão do fio. Além disso, para reduzir perdas, fios multifilamentares, fios Litz e fios revestidos por película podem reduzir o efeito pelicular até certo ponto.
Conclusão
O surgimento destes novos materiais e novas tecnologias moldou conjuntamente a imagem anual da indústria de componentes magnéticos da China e até mesmo da indústria transformadora da China, à medida que se esforça para avançar e é tenaz em 2023.
O surgimento de novos materiais e de novas invenções não é tudo. Esses “momentos de destaque” foram criados através da pesquisa dia e noite de desenvolvedores de materiais magnéticos. Pessoas “pequenas” alcançam coisas “grandes” e merecem ser lembradas.
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Horário da postagem: 11 de abril de 2024