Kevyempiä muuntajia

Sandia National Laboratoriesin johtama tutkijatiimi on kehittänyt tavan tehdä magneettista materiaalia, joka voi johtaa kevyempiin ja pienempiin, halvempiin ja tehokkaampiin korkeataajuisiin muuntajiin.

Tutkijoiden mukaan menetelmällä voitaisiin tehdä muuntajista jopa kymmenen kertaa pienempinä kuin ne ovat tällä hetkellä. Sellaisia tarvitaan esimerkiksi joustavammissa energianvarastointijärjestelmissä ja uusiutuvan energian yleistymisessä.

Sandia valmisti rautanitridijauheita (γ'-Fe4N) jauhamalla rautajauhetta kuulamyllyssä nestemäisessä typessä ja sen jälkeen ammoniakissa. Sitten jauheita käsitellään erityisellä sintraustekniikalla (FAST).

Aiemmin rautanitridin γ faasi on syntetisoitu vain joko ohutkalvon muotoon tai sulkeutumiksi muissa materiaaleissa, eikä sitä ole koskaan integroitu todelliseksi rakenteeksi.

FAST mahdollistaa osien sintrauksen rautanitridijauheista suoraan sopivan kokoisiksi osiksi, kuten muuntajan sydämiksi, jotka eivät edellytä mitään lisäkoneistusta, toteavat tutkijat laboratorionsa tiedotteessa.

Magneettisista ominaisuuksista johtuen rautanitridimuuntajat voidaan tehdä paljon kompakteimmiksi ja kevyemmiksi kuin perinteiset muuntajat, ja paremmalla tehon käsittelykyvyllä ja hyötysuhteella toimiviksi. Ne toimisivat pelkällä ilmajäähdytyksellä, mikä olisi tärkeä tilansäästäjä.

Tutkijoiden mukaan rautanitridi voisi olla myös vakaampi, korkean suorituskyvyn muuntajien ydinmateriaali jopa valtakunnalliseen sähköverkkoon.

Toistaiseksi tutkijat ovat osoittaneet hyvät fyysiset ja magneettiset ominaisuudet omaavien rautanitridisien muuntajan sydämien valmistuksen mahdollisuuden ja valmistelevat nyt muuntajien tehomuunnosominaisuuksien testausta.

Nitrideillä on korkeampi resistiivisyys kuin nykyisillä muuntajien ydinmateriaaleilla eikä se siten vaadi epäaktiivisen aineen laminointia lieventämään pyörrevirtahäviöitä.