專利名稱：新型金屬磁粉心罐型磁芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
新型金屬磁粉心罐型磁芯
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于金屬軟磁粉末技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種由金屬軟磁粉末制成的新型金屬磁粉心罐型磁芯。
背景技術(shù)：
罐型磁芯廣泛用于有源電力濾波器、大功率UPS、太陽光伏及風(fēng)力發(fā)電逆變器、電梯濾波電路中的大功率濾波電感器中，而罐型磁芯通常使用的金屬軟磁芯材料包括金屬磁粉芯、硅鋼片及非晶，這些磁芯可以分類為片式磁芯、EE型磁芯、U型磁芯及環(huán)形磁芯。硅鋼片磁芯或非晶磁芯可被應(yīng)用于電抗器中，硅鋼片工作頻率一般小于5kHz或者更小；而非晶磁芯工作頻率一般小于50kHz，但是無論是硅鋼片或非晶磁芯，由于損耗偏高或者磁滯伸縮系數(shù)偏高、而且磁芯需要開氣隙非閉合磁路，造成磁芯在工作中溫升偏高或者工作出現(xiàn)明顯的噪聲及電磁輻射。為了克服以上問題，不得不通過增大產(chǎn)品尺寸的方式來降低溫升或者降低噪聲，結(jié)果大大增加成本。而環(huán)形金屬軟磁磁芯，可以滿足上述的應(yīng)用，尺寸需要外徑77-100mm以上的磁芯，通常一只環(huán)形產(chǎn)品無法滿足使用要求，通常是三只甚至是五只以上產(chǎn)品同時(shí)使用才能夠滿足要求，同時(shí)由于這種電感通常都是線徑較粗的銅線，使環(huán)形磁芯在繞線過程中難度較大，如果使用合股線會(huì)造成繞線填充系數(shù)很小，造成電感器的功率密度低，外觀差等缺點(diǎn)。而且由于磁環(huán)最大尺寸限制，電流大于100A時(shí)很難設(shè)計(jì)出滿足要求的電感器。因此技術(shù)人員希望有更好的磁芯能夠滿足要求。鑒于此，有必要提供一種新型金屬磁粉心罐型磁芯來解決上述問題。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種新型金屬磁粉心罐型磁芯，其組合疊加后具有良好的直流疊加特性及電磁屏蔽特性。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種新型金屬磁粉心罐型磁芯，所述金屬磁粉心的粉末粒徑為5 μ m-180 μ m，所述罐型磁芯的外徑為km-15cm， 罐壁厚為2mm-2cm，底厚為5mm-3cm，高度為2cm-8cm，所述罐型磁芯的側(cè)面設(shè)有一寬度為 10mm-20mm 的槽口。進(jìn)一步地，所述罐型磁芯設(shè)有一高度為lcm-7cm的中柱，該中柱中央設(shè)有一孔徑不超過8mm的中柱孔。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型所述的新型金屬磁粉心罐型磁芯采用多種金屬合金軟磁粉末制作而成，其具有良好的直流疊加特性、非常好的電磁屏蔽特性、極低的磁芯損耗、非常高的繞線窗口利用率。

圖1為本實(shí)用新型所述新型金屬磁粉心罐型磁芯的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中標(biāo)出了各關(guān)鍵部位的尺寸。圖2為本實(shí)用新型所述新型金屬磁粉心罐型磁芯組合疊加成的柱狀磁芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式如圖1及圖2所示，本實(shí)用新型提供一種由金屬軟磁粉末制作的新型金屬磁粉心罐型磁芯10，其由一種或多種金屬軟磁粉組成，粉末粒徑在5 μ m-180 μ m之間，金屬軟磁粉末包括鐵硅鋁、鐵鎳、鐵鎳鉬或鐵硅粉或者其混合粉末，所述粉末經(jīng)成型與熱處理后制成罐型磁芯，具體產(chǎn)品尺寸如圖1所示。本實(shí)用新型中制作罐型磁芯10所用金屬軟磁粉末要求如下，鐵硅鋁中硅成分 8. 5-9.8%，鋁5-8%，余量為鐵。鐵鎳粉中鎳成分40-55%，余量為鐵。鐵鎳鉬粉末中鎳成為80-81%，鉬2-4%，余量為鐵。鐵硅粉中硅成分為3-8%，余量為鐵。所述罐型磁芯10由鐵硅鋁、鐵鎳鉬、鐵鎳及鐵硅粉末或者其混合粉末組成，罐型磁芯尺寸如圖1所示。本實(shí)用新型中所述的罐型磁芯10可通過兩個(gè)疊加的方式組裝成一柱狀磁芯20，請(qǐng)參圖2所示，該柱狀磁芯20具有良好的直流疊加特性和電磁屏蔽特性，所述柱狀磁芯中的兩個(gè)罐型磁芯是由環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂或者聚酰亞胺樹脂粘結(jié)在一起，這種磁芯可以用來制作電抗器等感性器件。所述柱狀磁芯20是通過如下制作方法制得的，首先，將金屬軟磁粉末與絕緣物質(zhì)做粉末表面絕緣處理，然后與潤滑粉按一定比例混合，在8-18T/cm2壓力下成型，產(chǎn)品尺寸如圖1所示，成型后毛坯產(chǎn)品熱處理?xiàng)l件600-800°C、時(shí)間50-120分鐘、惰性氣氛燒結(jié)，熱處理后產(chǎn)品尺寸如圖1所示，最后，使用環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂或者聚酰亞胺將二個(gè)罐型磁芯10 粘合形成一個(gè)柱狀磁芯20。根據(jù)本實(shí)用新型制作的罐型磁芯10具體尺寸如圖1所示，具體為外徑如m-15cm， 罐壁厚2mm-2cm，底厚5mm-3cm，高度2cm_8cm，中柱高度為lcm-7cm，側(cè)面槽口 11處寬 lcm-2cm，槽口 11高度2mm-7cm，中柱孔12孔徑為0_8mm。材料是金屬軟磁粉末，金屬軟磁粉末包括鐵硅、鐵硅鋁、鐵鎳、鐵鎳鉬或者是以上幾種粉末的混合粉。規(guī)定上面罐型磁芯尺寸的原因如下，當(dāng)外徑過小于如m、壁厚小于2mm、底部低于 5mm、中柱低于Icm時(shí)，此時(shí)制作的產(chǎn)品性能將可能不適合于本實(shí)用新型中提出的一些應(yīng)用。而當(dāng)外徑大于15cm、高度大于8cm、罐壁厚小于2mm時(shí)，磁芯成型時(shí)存在很大難度。當(dāng)罐壁厚大于2cm、中柱大于7cm時(shí)，則會(huì)造成罐中空間太小，造成二只罐型磁芯組合成柱狀磁芯時(shí)，空間過小，影響磁芯性能。側(cè)面槽口 11處寬lcm-2cm，高度5mm-7cm，此槽口 11是用來引出引線用，此尺寸正好適合引線從此處引出。所述中柱用于供電感器的繞組纏繞，而中柱處孔徑為O-Smm的中柱孔12用來安裝產(chǎn)品用。由于本實(shí)用新型中金屬軟磁粉末粒徑在5 μ m-180 μ m之間，可以確保產(chǎn)品具有良好的壓實(shí)強(qiáng)度，制作出的產(chǎn)品有良好的電氣性能。目前本實(shí)用新型中罐型磁芯的成型壓力 8-18T/cm2,實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓力低于8T/cm2時(shí)，毛坯強(qiáng)度差，易破損，不易保持產(chǎn)品形狀。 如果壓力大于18T/cm2時(shí)，模具易破損。另外，上述條件下成型的產(chǎn)品熱處理?xiàng)l件600-800°C，1-2小時(shí)，惰性氣氛燒結(jié)，在上述條件下熱處理磁芯是為了消除罐型磁芯內(nèi)殘余的內(nèi)應(yīng)力，以改善磁芯的性能。[0020]本實(shí)用新型中，二個(gè)罐型產(chǎn)品粘在一起形成一個(gè)柱狀磁芯過程中，利用環(huán)氧樹脂、 酚醛樹脂或聚酰亞胺樹脂用作粘合劑的原因是在80°C或者以上，它們不會(huì)失去粘結(jié)力，磁芯可能會(huì)在80°C以上使用。下面介紹本實(shí)用新型所述金屬軟磁粉末的制作工藝。將成分為硅9.6%、鋁15.4%、余量鐵在中高溫爐中熔煉，倒出制作成鐵硅鋁錠子，然后在鄂式破碎機(jī)、振磨機(jī)等設(shè)備將錠子破碎成鐵硅鋁粉末，粉末在600-90(TC溫度下， 熱處理時(shí)間3-8小時(shí)，氣氛可以是氮?dú)饣驓錃饣蛘邭涞旌蠚狻Ｈ缓笫褂盟Ａ?、高嶺土、 云母粉等硅酸鹽混合物處理熱處理后的鐵硅鋁粉末，用1.0% -3.0%左右的混合物在水做溶劑條件下均勻濕混已經(jīng)熱處理好的鐵硅鋁粉，完成粉末表面絕緣處理。鐵鎳粉或鐵鎳鉬粉末使用霧化過程生產(chǎn)，可以是氣霧化粉，可以是水霧化粉，也可以是水氣霧化粉，熱處理溫度600-900°C，時(shí)間3-8小時(shí)，氣氛可以是氮?dú)饣驓錃饣蛘叩獨(dú)浠旌蠚?。然后使用水玻璃，高嶺土，云母粉等硅酸鹽混合物處理熱處理后鐵硅鋁粉末，用 1.0% -3. 0%左右的混合物在水做溶劑條件下均勻濕混已經(jīng)熱處理好的鐵鎳鉬或者鐵鎳粉，完成粉末表面絕緣處理。鐵硅粉末可使用霧化過程生產(chǎn)，可以是氣霧化粉，可以是水霧化粉，也可以是水氣霧化粉，其中硅含量在3% -8%之間，粉末熱處理溫度600-900°C，時(shí)間3-8小時(shí)，氣氛可以是氮?dú)饣驓錃饣蛘叩獨(dú)浠旌蠚?。然后使用水玻璃，高嶺土，云母粉等硅酸鹽混合物處理熱處理后鐵硅粉末，用1. 0% -3. 0%左右的混合物在水做溶劑條件下均勻濕混已經(jīng)熱處理好的鐵硅粉，完成粉末表面絕緣處理。然后，將完成上述表面絕緣處理的粉末(鐵鎳鉬、鐵鎳、鐵硅鋁、鐵硅)與固體潤滑粉混合，如硬脂酸鋅、硬脂酸鈣等，以減少成型時(shí)粉末與粉末之間、粉末與模具之間的磨擦力。粉末制作完成后，制作尺寸如圖1所示罐型磁芯，成型壓力為8-18T/cm2。成型后毛坯在600-800°C下，熱處理60分鐘，氣氛氮?dú)猓韵龤埩粼诋a(chǎn)品內(nèi)的應(yīng)力，完成罐型磁芯的制作。綜上所述，該罐型磁芯制作工藝是，各種合金按照一定比例，通過熔煉澆錠破碎或者水霧化工藝或者氣霧化工藝處形成一定粒度比例的合金粉末，加入一定的絕緣劑，潤滑粉混合后，填充到罐型的成型模具里，在8-18T/cm2壓力下壓成型，在600-800°C條件下、充有惰性氣體的密閉燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，時(shí)間50-120分鐘。罐型產(chǎn)品尺寸，外徑km-15cm， 壁厚2mm-2cm，底厚5mm-3cm，高度2cm-8cm，中柱lcm-7cm，側(cè)面槽口處寬lcm-2cm，槽口高度2mm-7cm，中柱孔0-8mm。在制作電感器時(shí)，電感器繞組成型后，把繞組安裝到罐型中心柱上，兩個(gè)罐型磁芯用膠水粘在一起組成柱狀的電感器。本實(shí)用新型所述的金屬軟磁粉末制作的金屬磁粉心罐型磁芯及由罐型磁芯組合成的柱狀磁芯的優(yōu)點(diǎn)是，具有高的直流疊加特性，優(yōu)良的電磁屏蔽特性，低的磁芯損耗。因此，生產(chǎn)由金屬粉末組成的軟磁罐型磁芯是可行的，由于提高了磁導(dǎo)率，提高了空間使用率，它能夠減少熱、噪聲，減少產(chǎn)品尺寸和重量。這種新型的軟磁罐型磁芯可以用來替代傳統(tǒng)的軟磁磁芯，用來做有源電力濾波器、大功率UPS、太陽光伏及風(fēng)力發(fā)電逆變器、以及電梯濾波電路中的大功率濾波電感器中。以上所述，僅是本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，均屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍之內(nèi)。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍情況下，利用上述揭示的方法內(nèi)容對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，均屬于權(quán)利要求書保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種新型金屬磁粉心罐型磁芯，其特征在于所述金屬磁粉心的粉末粒徑為 5μπι-180μπι，所述罐型磁芯的外徑為km-15cm，罐壁厚為2mm-2cm，底厚為5mm-3cm，高度為2cm-8cm，所述罐型磁芯的側(cè)面設(shè)有一寬度為10mm-20mm的槽口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型金屬磁粉心罐型磁芯，其特征在于所述罐型磁芯設(shè)有一高度為lcm-7cm的中柱，該中柱中央設(shè)有一孔徑不超過8mm的中柱孔。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種新型金屬磁粉心罐型磁芯，其由一種或多種金屬軟磁粉末制作而成，所述粉末粒徑為5μm-180μm，所述罐型磁芯的外徑為4cm-15cm，罐壁厚為2mm-2cm，底厚為5mm-3cm，高度為2cm-8cm，所述罐型磁芯的側(cè)面設(shè)有一寬度為10mm-20mm的槽口。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型所述的金屬磁粉心罐型磁芯采用多種金屬合金軟磁粉末制作而成，其具有良好的直流疊加特性、非常好的電磁屏蔽特性、極低的磁芯損耗、非常高的繞線窗口利用率。
文檔編號(hào)H01F1/14GK202025594SQ20112001758
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者李建江, 陳麗莉 申請(qǐng)人:唐山尚新融大電子產(chǎn)品有限公司