磁性材料の基礎研究が大きく前進
過去10年間を通じて、磁性部品の変化と開発は、生産能力、製品形状、生産効率、生産技術などの側面に集中してきました。その基礎となる基礎材料研究に関しては、開発速度は実際には大きくありません。
しかし、新エネルギー車、過給、AI、ビッグデータなどの末端分野の急速な発展に伴い、業界では高性能磁性材料が急務となっています。磁性部品業界の発展にとって、高品質の開発は避けられない命題となっています。
では、2023 年の磁性材料の「ハイライトの瞬間」は何でしょうか?
01 97素材
新エネルギー市場の需要と技術開発動向の観点から、磁性コンポーネントは損失を低減し、小型化しながら変換効率を向上させる必要があります。フェライトコアは、コアの小型化を実現するために、高品質で安定した高級粉末の使用、焼結プロセスの最適化、コアの飽和磁気誘導強度の向上、コアの電力損失の低減が必要です。
現時点で97材は業界最高性能のパワー磁性材料と言えます。 97 材質の磁気コアは、磁気誘導強度 Bs が非常に高く、電力損失と渦電流損失が低くなります。従来の 95 および 96 材料に代わって、サーバー、充電パイル、車両充電器、その他の分野で広く使用できます。
02 金属磁性圧粉磁心
金属磁性粉末コアは、分散された空隙を持つ軟磁性材料です。さまざまなエレクトロニクス製品が小型化、小型化の方向に発展する中、高い飽和磁束密度、低損失、良好な温度特性などの優れた特性により、より高効率、高出力の開発要求に十分に応えることができます。新エネルギー分野における電気エネルギー変換装置の密度。
新エネルギー車の普及と大規模な充電スタンドの敷設に伴い、急速かつ高出力の充電が消費者の需要の新たなトレンドとなるでしょう。大規模な急速高出力充電設備の導入には、電力網の電力供給設備全体を柔軟かつインテリジェントに変革する必要があります。 。
ビッグデータやクラウドコンピューティングなどの情報産業の急速な発展により、UPSや高性能サーバー電源などの大電力電気機器の成長が続いています。スマート端末や携帯電話の急速充電技術は、ユーザーに新しい体験をもたらしましたが、これにより、元の低電力充電電源アダプタの出力電力も大幅に増加しました。アプリケーション要件におけるこうした新たな変化により、インダクターに使用される金属磁性圧粉コアの需要が急速に成長し続けています。
データによると、金属軟磁性圧粉コア産業全体の成長率は2023年から2025年までに約17%と予想されています。2025年の市場需要は約26万トン、市場規模は約86億元に達すると予想されています。 。
03 フィルム被覆角線
単銅線から平角線、より線の多撚り線まで、新エネルギー産業の発展の中で電線も何度も変化を経験しており、2023 年には新しい電線構造である膜被覆電線が登場します。四角い線。
フィルム被覆角線は、完成したフィルム被覆線を押出成形して製造されます。その構造の外層は高温テープであり、内層は多芯エナメル線または完成したテフロン絶縁線です。従来の皮膜被覆線に比べて耐熱性が優れています。はるかに高いです。
小型化の傾向に伴い、端末製品のスペース要件はますます厳しくなっています。フィルムコーティングされた角線は、高さが低く、体積が小さく、放熱が高く、出力が大きいという利点があるため、エンジニアの間でますます好まれています。
三層絶縁電線をフィルム被覆角線に置き換える傾向にありますが、まだ小ロットテストの段階です。端子市場が成熟し続けるにつれて、フィルムコーティングされた角線は将来的により広い開発スペースをもたらすでしょう。
▲膜巻き角線構造の断面図
04 チップインダクタ
AI、モノのインターネット、5Gなどの産業の急速な発展を背景に、AIサーバー関連の高消費電力・高放熱要件により適したチップインダクタは、2023年の注目製品の一つとなっている。
チップインダクタは、チップの電源モジュールに配置された特殊な形式の統合インダクタです。チップのフロントエンドに電力を供給して、マザーボードやグラフィックス カードのさまざまなチップの通常の動作を維持できます。
ハイパワー分野では、チップの電源は安定した低電圧状態である必要があります。したがって、大電力需要は電流を増加することによってのみ維持でき、チップインダクタにはより高い大電流抵抗要件が課せられます。金属軟磁性粉末チップインダクタはフェライトインダクタに比べて磁気飽和特性が優れており、大電流に耐えることができます。これらは高性能 GPU により適しており、AI サーバーなどの高電力アプリケーション シナリオで使用されます。
チップインダクタは、小型化および高消費電力のアプリケーション分野により適しており、将来的には従来のインダクタの強力な代替手段としても機能します。
Inmicroが製造するチップインダクタは、中国初の半導体薄膜技術を使用した第3世代のパワーインダクタです。 Inmicroは、パワーインダクタとパッケージングベースを一体的に創造的に加工し、パワーインダクタとパッケージングベースのツー・イン・ワンを実現しています。
「チップ + インダクタ + ベース」を必要とする従来の SIP と比較して、Inmicro ベースのソリューションは、統合されたインダクタとその他のデバイスでチップを封止するだけで完全なパワー モジュールと周辺回路の機能を実現できるため、実装コストがさらに削減されます。電源モジュールのサイズにより電力密度が増加し、コストが削減されます。
集積インダクタの応用は、インダクタの製造プロセスにおける大きな進歩を示しています。高性能磁気コンポーネントは、優れた磁性材料だけでなく、高度な製造プロセスにも依存します。
磁性部品技術開発の方向性
昨年、「磁気コンポーネントと電源」では、電子トランスとインダクターの最も人気のある最終市場に焦点を当て、新エネルギー車、充電パイル、エネルギー貯蔵、サーバー電源、マイクロインバータなどの分野。スペース、および電子トランスやインダクターの技術的要件。
企業間で業界の「参入」が一般的な状況となりつつある中、電子変圧器およびインダクター企業が海外に工場を移転して移転することの長所と短所、資産が軽いか資産が重いかをどのように選択するか、開発にどう対処するかについても分析しました。新エネルギー市場や他の業界企業の問題点を明らかにします。 。
たくさんの方との交流の中で、電子変圧器, インダクタ、磁性材料メーカー、端末市場の上級エンジニア、業界の専門家や教授は、高周波、集積化、高出力、小型化、低損失が電子トランスの主な要件となっている、インダクタの技術開発の方向性を学びました。業界。
最も注目されている新エネルギー車を例に挙げると、新エネルギー車の電源システムに対する要件はますます高まっています。電源システムのオールインワン統合設計がトレンドになっており、オンボード OBC 充電器、DC-DC コンバータ、高電圧配電システムが統合されています。統合された電気ユニットを備えた製品は、徐々に車両電源の主流のソリューションになってきました。車両電源システムの統合により、高出力、小型化、統合、インテリジェンス、高コストパフォーマンスが車両電源製品の開発の方向性となっています。
のために電子変圧器そしてインダクタ、高効率、小型体積、低コストの方向への回路トポロジーの発展により、高周波、耐久性、高密度磁気集積などの技術的困難に直面しています。したがって、インダクタンストランスも提案されている。さまざまな要件。まず、磁気集積レベルを継続的に向上させて、インダクタとトランスの性能を向上させ、サイズとコストを削減する必要があります。第二に、より高い動作周波数に適応し、高周波によって引き起こされる損失の問題を改善するために、インダクタとトランスの周波数を継続的に増加させる必要があります。 3つ目は、放熱性能への要求が高まり続けるため、将来的には過給機パイルに液体冷却が徐々に導入される可能性があり、これによりインダクタやトランスの気密性に対する新たな要件も提起され、IP68以上に達する必要があります。保護レベル。
急速に発展する第 3 世代半導体を例に挙げると、エレクトロニクス製造業界では、第 2 世代から第 3 世代の半導体材料へ徐々に移行しつつあります。ハイパワー、高周波、小型化も磁性部品の製品開発の主要テーマとなります。技術変化は、インテリジェント機器を新たな開発段階に導き、電子部品設計の新たな波を引き起こし、より高度なプロセス要件を押し上げます。
第 3 世代の半導体材料の使用以降、スイッチング電源の使用頻度が増加しました。電子トランスやインダクタは、高周波、大電力、小型化の要求に伴い、小型化と放熱の最適化が求められており、平坦化、集積化の方向で設計する必要があります。
磁気コアの場合、高周波条件下では粒径が小さくなり、粉末の粒径が細かくなります。粉末の配合とプロセス条件の両方を革新する必要があります。高周波と大磁場、広い温度と低損失、広い周波数と低損失、高Bsと低損失が磁気コアの開発方向となっています。
電線については、より高周波になると多芯より線が多く使用されており、より線の撚り工程の改善や電線の高温化が必要となります。ワイヤーはどんどん細くしなければなりません。巻線工程中にワイヤーが細すぎて簡単に断線するのを防ぐために、ワイヤーの耐屈曲性にも一定の要件が課されます。また、損失を低減するために、多芯線やリッツ線、皮膜被覆線などを使用することで、表皮効果をある程度低減することができます。
結論
これらの新素材と新技術の出現は、中国の磁性部品業界、さらには 2023 年に向けて粘り強く前進を目指す中国の製造業の年間イメージを共同で形成しました。
新しい素材や新しい発明が登場するだけがすべてではありません。これらの「ハイライトの瞬間」は、磁性材料開発者の日夜研究によって生み出されました。 「小さな」人々が「大きな」ことを達成し、彼らは記憶されるに値します。
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投稿日時: 2024 年 4 月 11 日