La recherche fondamentale sur les matériaux magnétiques avance à grands pas
Au cours des dix dernières années, les changements et le développement des composants magnétiques ont été plus concentrés sur des aspects tels que la capacité de production, la forme du produit, l'efficacité de la production, la technologie de production, etc. En ce qui concerne la recherche sur les matériaux de base sous-jacente, le taux de développement n'est en réalité pas important.
Cependant, avec le développement rapide de domaines terminaux tels que les véhicules à énergies nouvelles, la suralimentation, l'IA et le big data, l'industrie a un besoin urgent de matériaux magnétiques hautes performances.Un développement de haute qualité est devenu une proposition inévitable pour le développement de l’industrie des composants magnétiques.
Alors, quels sont les « moments forts » des matériaux magnétiques en 2023 ?
01 97 matériaux
Du point de vue de la nouvelle demande du marché de l'énergie et des tendances de développement technologique, les composants magnétiques doivent améliorer l'efficacité de conversion tout en réduisant les pertes et la miniaturisation.Pour les noyaux de ferrite, il est nécessaire d'utiliser des poudres haut de gamme stables et de haute qualité, d'optimiser le processus de frittage, d'augmenter l'intensité d'induction magnétique de saturation du noyau et de réduire la perte de puissance du noyau pour réaliser la miniaturisation du noyau.
À l'heure actuelle, le matériau 97 peut être considéré comme le matériau magnétique de puissance le plus performant de l'industrie.Le noyau magnétique composé de 97 matériaux présente une intensité d'induction magnétique Bs extrêmement élevée et une faible perte de puissance et de courants de Foucault.Il peut être largement utilisé dans les serveurs, les piles de chargement, les chargeurs de véhicules et d'autres domaines, remplaçant les matériaux traditionnels 95 et 96.
02 Noyau de poudre magnétique métallique
Le noyau de poudre magnétique métallique est un matériau magnétique doux avec des entrefers distribués.À mesure que divers produits électroniques se développent dans le sens de la miniaturisation et de la miniaturisation, avec ses excellentes caractéristiques telles qu'une densité de flux magnétique à saturation élevée, de faibles pertes et de bonnes caractéristiques de température, il peut être plus. Il peut bien répondre aux exigences de développement de haute efficacité et de puissance élevée. densité d'équipements de conversion d'énergie électrique dans le nouveau domaine énergétique.
Avec la popularisation des véhicules à énergie nouvelle et la pose de bornes de recharge à grande échelle, la recharge rapide et à haute puissance deviendra une nouvelle tendance dans la demande des consommateurs.L'introduction d'équipements de charge rapide et haute puissance à grande échelle nécessite une transformation flexible et intelligente de l'ensemble de l'équipement d'alimentation électrique du réseau électrique..
Le développement rapide des industries de l'information telles que le big data et le cloud computing a entraîné une croissance continue des équipements électriques de haute puissance tels que les onduleurs et les alimentations pour serveurs plus performantes.Bien que la technologie de charge rapide des terminaux intelligents et des téléphones mobiles ait apporté de nouvelles expériences aux utilisateurs, elle a également considérablement augmenté la puissance de sortie de l'adaptateur secteur de charge basse consommation d'origine.Ces nouveaux changements dans les exigences des applications ont entraîné une croissance rapide de la demande de noyaux de poudre magnétique métallique utilisés dans les inducteurs.
Les données montrent que le taux de croissance global de l'industrie des noyaux de poudre magnétique douce en métal devrait être d'environ 17 % de 2023 à 2025. La demande du marché en 2025 devrait être d'environ 260 000 tonnes et la taille du marché atteindra environ 8,6 milliards de yuans. .
03 Fil carré pelliculé
Des fils de cuivre simples aux fils plats en passant par les fils multibrins, les fils ont également connu de nombreux changements dans le développement de la nouvelle industrie énergétique, et en 2023, une nouvelle structure de fil apparaîtra : les fils recouverts de membrane.ligne carrée.
Le fil carré pelliculé est fabriqué en extrudant le fil pelliculé fini.La couche externe de sa structure est un ruban haute température et la couche interne est un fil émaillé multicœur ou un fil isolé en téflon fini.Sa résistance à la température est meilleure que celle des autres fils pelliculés classiques.Bien plus haut.
Dans le cadre de la tendance à la miniaturisation, les produits terminaux ont des besoins d'espace de plus en plus exigeants.Les fils carrés pelliculés sont de plus en plus favorisés par les ingénieurs en raison de leurs avantages de hauteur inférieure, de volume réduit, de dissipation thermique élevée et de puissance plus élevée.
Il est devenu courant de remplacer les fils isolés à trois couches par des fils carrés pelliculés, mais cela en est encore au stade des tests en petits lots.À mesure que le marché des terminaux continue de mûrir, le fil carré pelliculé ouvrira la voie à un espace de développement plus large à l'avenir.
▲Vue en coupe de la structure métallique carrée enveloppée d'une membrane
04 Inducteur de puce
Dans le contexte du développement rapide d'industries telles que l'IA, l'Internet des objets et la 5G, les inductances de puces, plus adaptées à une consommation d'énergie élevée et aux exigences élevées de dissipation thermique liées aux serveurs d'IA, sont devenues l'un des produits les plus en vogue en 2023.
L'inductance de puce est une forme spéciale d'inductance intégrée située dans le module d'alimentation de la puce.Il peut alimenter l'extrémité avant de la puce pour maintenir le fonctionnement normal des diverses puces de la carte mère et de la carte graphique.
Dans le domaine des hautes puissances, l'alimentation de la puce doit être dans un état basse tension stable.Par conséquent, la demande de puissance élevée ne peut être maintenue qu’en augmentant le courant, ce qui impose des exigences de résistance à courant élevé plus élevées à l’inductance de la puce.Par rapport aux inducteurs en ferrite, les inducteurs à puces à poudre magnétique douce en métal ont de meilleures caractéristiques de saturation magnétique et peuvent mieux résister à des courants importants.Ils conviennent mieux aux GPU hautes performances et sont utilisés dans des scénarios d'applications à haute puissance tels que les serveurs IA.
Les inductances à puce sont plus adaptées aux domaines d'application de la miniaturisation et de la consommation d'énergie élevée, et elles remplaceront également fortement les inductances traditionnelles à l'avenir.
L'inductance à puce produite par Inmicro est l'inductance de puissance de troisième génération utilisant la technologie des couches minces de semi-conducteurs, qui est la première en Chine.Inmicro traite de manière créative l'inductance de puissance et la base d'emballage en une seule pièce, réalisant ainsi une inductance de puissance et une base d'emballage deux en un.
Par rapport au SIP traditionnel qui nécessite "puce + inductance + base", la solution basée sur Inmicro n'a besoin que de sceller la puce avec l'inductance intégrée et d'autres dispositifs pour réaliser les fonctions du module d'alimentation complet et des circuits périphériques, réduisant encore le La taille du module de puissance augmente la densité de puissance et réduit le coût.
L'application d'inducteurs intégrés illustre également les progrès significatifs réalisés dans le processus de production d'inducteurs.Les composants magnétiques hautes performances dépendent non seulement d’excellents matériaux magnétiques, mais également de processus de production avancés.
Orientation du développement de la technologie des composants magnétiques
Au cours de l'année écoulée, "Composants magnétiques et alimentation" s'est concentré sur les marchés finaux les plus populaires des transformateurs et inductances électroniques, et a rendu compte en profondeur du développement et des marchés des véhicules à énergie nouvelle, des piles de recharge, du stockage d'énergie, des alimentations pour serveurs, micro-onduleurs et autres domaines.Espace, ainsi que les exigences techniques pour les transformateurs et inductances électroniques.
Alors que « l'involution » de l'industrie devient une situation courante parmi les entreprises, nous avons également analysé les avantages et les inconvénients de la délocalisation des entreprises de transformateurs électroniques et d'inducteurs pour installer des usines à l'étranger, comment choisir des actifs légers ou lourds, et comment gérer le développement. des nouveaux marchés de l'énergie et des problèmes d'autres entreprises industrielles..
En échanges avec de nombreuxtransformateurs électroniques, inducteurs, fabricants de matériaux magnétiques, ingénieurs seniors sur le marché des terminaux, experts et professeurs de l'industrie, nous avons appris que la haute fréquence, l'intégration, la puissance élevée, la miniaturisation et les faibles pertes sont devenues les principales exigences des transformateurs électroniques. L'orientation du développement technologique de l'inducteur industrie.
En prenant comme exemple les véhicules à énergies nouvelles les plus regardés, les véhicules à énergies nouvelles ont des exigences de plus en plus élevées en matière de systèmes d'alimentation.La conception intégrée tout-en-un des systèmes électriques est devenue une tendance, intégrant des chargeurs OBC embarqués, des convertisseurs DC-DC et des systèmes de distribution haute tension.Les produits avec unités électriques intégrées sont progressivement devenus la solution dominante pour l’alimentation électrique des véhicules.Grâce à l'intégration des systèmes d'alimentation des véhicules, la puissance élevée, la miniaturisation, l'intégration, l'intelligence et les performances à coût élevé sont devenues la direction du développement des produits d'alimentation des véhicules.
Pourtransformateurs électroniquesetinducteurs, en raison du développement de la topologie des circuits dans le sens d'une efficacité plus élevée, d'un volume plus petit et d'un coût inférieur, ils sont confrontés à des difficultés techniques telles que la haute fréquence, la durabilité et l'intégration magnétique à haute densité.C'est pourquoi des transformateurs à inductance ont également été proposés.Diverses exigences.Premièrement, il est nécessaire d'améliorer continuellement le niveau d'intégration magnétique pour améliorer les performances des inducteurs et des transformateurs, et réduire la taille et le coût ;deuxièmement, il est nécessaire d'augmenter continuellement la fréquence des inductances et des transformateurs pour s'adapter à des fréquences de fonctionnement plus élevées et améliorer les problèmes de perte causés par les hautes fréquences ;troisièmement, à mesure que la demande de performances de dissipation thermique continue d'augmenter, le refroidissement liquide pourrait être progressivement introduit dans les piles de suralimentation à l'avenir, ce qui met également en avant de nouvelles exigences en matière d'étanchéité à l'air des inducteurs et des transformateurs, qui doivent atteindre IP68 ou même plus. niveaux de protection.
En prenant comme exemple le développement rapide des semi-conducteurs de troisième génération, l'industrie de la fabrication électronique passe progressivement des matériaux semi-conducteurs de deuxième génération aux matériaux semi-conducteurs de troisième génération.Haute puissance,haute fréquence, et la miniaturisation deviendra également le thème principal du développement de produits à composants magnétiques.Les changements technologiques entraîneront les équipements intelligents vers une nouvelle étape de développement, déclencheront une nouvelle vague de conception de composants électroniques et mettront également en avant des exigences de processus plus élevées.
Après l'utilisation de matériaux semi-conducteurs de troisième génération, la fréquence des alimentations à découpage a augmenté.Sous les exigences de haute fréquence, de puissance élevée et de petite taille, les transformateurs et inducteurs électroniques doivent réduire leur taille et optimiser la dissipation thermique, et ils doivent être conçus dans le sens de l'aplatissement et de l'intégration.
Pour le noyau magnétique, dans des conditions de haute fréquence, la taille des grains est plus petite et la taille des particules de poudre est plus fine.Il est nécessaire d’innover tant dans la formule de la poudre que dans les conditions du procédé.Haute fréquence et grand champ magnétique, température large et faible perte, fréquence large et faible perte, Bs élevé et faible perte sont devenus la direction de développement des noyaux magnétiques.
Pour les fils, à des fréquences plus élevées, les fils toronnés multibrins sont largement utilisés, et il est nécessaire d'améliorer le processus de toronnage et d'augmenter le niveau de température des fils.Le fil doit être de plus en plus fin.Afin d'éviter que le fil ne se brise facilement en raison d'une épaisseur trop fine pendant le processus d'enroulement, certaines exigences sont également imposées concernant la résistance à la flexion du fil.De plus, afin de réduire les pertes, les fils multibrins, les fils de Litz et les fils pelliculés peuvent réduire dans une certaine mesure l'effet cutané.
Conclusion
L'émergence de ces nouveaux matériaux et de ces nouvelles technologies a façonné conjointement l'image annuelle de l'industrie chinoise des composants magnétiques et même de l'industrie manufacturière chinoise, qui s'efforce d'aller de l'avant et est tenace en 2023.
L’émergence de nouveaux matériaux et de nouvelles inventions ne suffit pas.Ces « moments forts » ont été créés grâce aux recherches menées jour et nuit par des développeurs de matériaux magnétiques.Les « petites » personnes réalisent de « grandes » choses et méritent qu’on se souvienne d’elles.
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Heure de publication : 11 avril 2024