一种高性能平面变压器磁体及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种高性能平面变压器磁体及其制备方法。本发明专利技术的磁体材料采用纳米晶材料，其在有较高的饱和磁化强度的同时相对合金材料损耗低且可以通过一体成型的方式控制材料的继续晶化温度，继续晶化能够进一步提升磁体的磁导率，并通过热导热更高的金属氧化物使其在较低的温度下一体成型后退火形成磁体，最终达到使用要求所以对平面变压器材料。终达到使用要求所以对平面变压器材料。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能平面变压器磁体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及平面变压器
，尤其涉及一种高性能平面变压器磁体及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着通讯系统性能的增强，供电电源母线电压变得越来越高以便于减小母线电路的损耗，而微处理的工作电压一般较小有利于提高处理器的速度，常规的降压模块无法满足高变压比的需求，平面变压器因此得到了大量的应用。而常规的平面变压器采用磁芯组装的方式制备成变压器，其工作频率普遍在500kHz以上甚至更高，因此对周围电路有较大的噪声污染，采用常规的MnZn铁氧体材料其烧结温度过高且材料的饱和磁化强度较低无法满足无气隙器件材料的要求，且MnZn铁氧体属于陶瓷材料，其导热系数小不利于在大功率下的散热；采用常规的合金材料的饱和磁化强度高但其磁损较高无法满足器件对损耗的要求且通过树脂含浸的方式提升强度的同时降低了器件的导热性。
[0003]因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种高性能平面变压器磁体及其制备方法，磁体材料成分的设计使用磁体材料的晶化温度在300～400℃间，在退火后有利于降低磁体的损耗并提高磁体的磁导率；通过细的软磁粉末填充磁体材料颗粒间隙提高磁导率并降低磁滞损耗，粘结磁体材料的包覆剂为多种氧化物与树脂的组合，在提高磁体材料颗粒间绝缘以降低涡流的同时尽可能保持较高的导热系数，从而达在1MHz以上保持损耗较低且较好的热传导系数，从而满足目前开关电源对高功率化、高效化的需求。
[0005]本专利技术的技术方案如下：提供一种高性能平面变压器磁体的制备方法，包括以下步骤。
[0006]S1：将磁体材料与包覆剂球磨后干燥，获得包覆粉末，其中，包覆粉末的粒径小于100μm，所述磁体材料为纳米晶材料，成分为：71～87.5wt％Fe、4～8wt％Si、4～10wt％Co、2～5wt％P、2～5wt％B、0.5～1.0wt％Nb。所述磁体材料的粒度优选1～25um；所述包覆剂为纳米氧化物、硅烷改性聚合物，所述纳米氧化的添加量为磁体材料的0.3％～1.0wt％，所述硅烷改性聚合物的添加量为磁体材料的0.3～0.8wt％。所述纳米氧化物的粒径小于100nm，所述纳米氧化物为氧化铝、二氧化钛、氧化镁中的至少一种，所述硅烷改性聚合物为α
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硅烷改性聚合物。包覆剂可以对磁体材料进行包覆，提升磁体材料之间的绝缘性能。包覆剂添加有纳米氧化物，均为绝缘材料，能够有效保证绝缘效果并降低涡流效应即降低损耗，而且氧化物的导热性能优良，能够有效提升成品后的导热系数。硅烷改性聚合物能够改善磁体材料以及纳米氧化物的分散效果。
[0007]S2：将包覆粉末与软磁粉末混合成混合粉末，其中软磁粉末的粒径小于10μm。所述软磁合金的添加量为包覆粉末的5wt％～15wt％。所述软磁粉末为FeSiBC合金和或FeSiAl
合金，FeSiBC合金材料中Si的质量比大于3.0wt％，其中B的质量比大于3.0wt％，其中C的质量比小于1.0wt％。FeSiAl合金材料中Si的质量比大于4.5wt％，Al的质量比小于9.0wt％。添加的粒径小的软磁人能够填充颗粒间隙提高磁导率并降低磁滞损耗。
[0008]S3：将混合粉末加入磷酸盐、水混合后并干燥形成一次颗粒。其中磷酸盐的添加量为混合粉末的0.5wt％～1.5wt％，其中纯水的添加比例为混合粉末体积的0.8～1.5倍；所述磷酸盐为：磷酸铝、磷酸镁、磷酸锌中的至少一种。磷酸盐包覆在混合粉末表面，从而提升而混合粉末的绝缘性能，降低损耗。
[0009]S4：将一次颗粒与硅树脂、PVA混合并干燥形成二次颗粒。硅树脂为：苯基硅树脂，所述PVA的分子量15万以下；其中硅树脂添加比例为一次颗粒的0.8wt％～2.0wt％，其中PVA的添加比例为一次颗粒的0.5wt％～1.5wt％。所述硅树脂与PVA用于给一次颗粒提供胶黏剂，形成二次颗粒。
[0010]S5：将二次颗粒通过100
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1500MPa的压力下压制成磁体胚体。
[0011]S6：将磁体胚体在280～410℃的惰性气体气氛下退火，形成磁体。也即高性能平面变压器磁体。退火时间为10
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150min，退火后的降温速度为2
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7℃/分钟。退火能够将纳米晶继续晶化，从而提高纳米晶的晶化程度，从而可以提升磁体的磁导率并降低磁滞损耗，同时退火可以消除球磨过程对磁体材料带来的应力以及压制过程带来的应力，能够提高磁体材料的磁导率和降低损耗；球磨和压制过程的应力会对磁体材料带来微观的缺陷(比如位错)，这些缺陷会导致磁体材料的磁畴运动困难从而导致磁导率下降、损耗上升；退火处理能够有效消除这些微观的缺陷，从而提升磁体材料的磁导率和降低损耗。惰性气体优选氮气。在压制成型前，采用磷酸盐对混合粉末包覆，能够有效提升混合粉末的热稳定性，提升磁体整体的性能。在退火过程中，硅树脂与PVA会存在部分裂解，裂解后的成分容易对磁体材料以及软磁粉末造成氧化，但本方案中由于磷酸盐对混合粉末的包覆，因此可以有效避免硅树脂与PVA裂解后产物对磁体材料以及软磁粉末造成氧化，保证了磁体的性能。
[0012]磁体材料为纳米晶材料，而且本方案的纳米晶材料组分为71～87.5wt％Fe、4～8wt％Si、4～10wt％Co、2～5wt％P、2～5wt％B、0.5～1.0wt％Nb，其晶化温度为280～410℃之间，在步骤S6退火后，纳米晶材料会进一步晶化，从而有利于降低材料的损耗并提高材料的磁导率。并通过粒径小的软磁粉末填充磁体材料颗粒间隙提高磁导率并降低磁滞损耗，并在混合粉末表面通过多种氧化物的组合形成磁粉间的粘结材料取代树脂在提高颗粒间绝缘降低涡流的同时尽可能保持较高的导热系数，，从而达在1MHz以上保持损耗较低且较好的热传导系数，从而满足目前开关电源对高功率化、高效化的需求。
[0013]采用上述方案，本专利技术提供一种高性能平面变压器磁体及其制备方法，磁体材料采用纳米晶材料，其在有较高的饱和磁化强度的同时相对合金材料损耗低且可以通过一体成型的方式控制材料的继续晶化温度，继续晶化能够进一步提升磁体的磁导率，并通过热导热更高的金属氧化物使其在较低的温度下一体成型后退火形成磁体，最终达到使用要求所以对平面变压器材料。
具体实施方式
[0014]以下结合具体实施例，对本专利技术进行详细说明。
[0015]实施例1：
[0016]本实施例的技术方案如下：提供一种高性能平面变压器磁体的制备方法，包括以下步骤。选取磁体材料成分为71wt％Fe、8wt％Si、10wt％Co、5wt％P、5wt％B、1.0wt％Nb。其中磁体材料的粒度为5～25um。将磁体材料与纳米氧化物、硅烷改性聚合物球磨混合后干燥，并与1～3um的FeSiBC l合金混合形成混合粉末；其中纳米氧化物为氧化铝，其中纳米氧化物的粒径优选60nm，其中纳米氧化物的添加比例为粉末重量的0.3wt％，其中硅烷改性聚合物优选α
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能平面变压器磁体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将磁体材料与包覆剂球磨后干燥，获得包覆粉末，其中，包覆粉末的粒径小于100μm，所述磁体材料为纳米晶材料；S2：将包覆粉末与软磁粉末混合成混合粉末，其中软磁粉末的粒径小于10μm；S3：将混合粉末加入磷酸盐、水混合后并干燥形成一次颗粒；S4：将一次颗粒与硅树脂、PVA混合并干燥形成二次颗粒；S5：将二次颗粒通过100
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1500MPa的压力下压制成磁体胚体；S6：将磁体胚体在280～410℃的惰性气体气氛下退火，形成磁体。2.根据权利要求1所述的一种高性能平面变压器磁体的制备方法，其特征在于，所述磁体材料的粒度为：1～25um；所述纳米晶材料的成分为：71～87.5wt％Fe、4～8wt％Si、4～10wt％Co、2～5wt％P、2～5wt％B、0.5～1.0wt％Nb；所述包覆剂为纳米氧化物、硅烷改性聚合物，所述纳米氧化的添加量为磁体材料的0.3％～1.0wt％，所述硅烷改性聚合物的添加量为磁体材料的0.3～0.8wt％。3.根据权利要求2所述的一种高性能平面变压器磁体的制备方法，其特征在于，所述纳米氧化物的粒径小于100nm，所述纳米氧化物为氧化铝、二氧化钛、氧化镁中的至少一种，所述硅烷改性聚合物为α
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硅烷改性聚合物。4.根据权利要求1所述的一种高性能平面变压器磁体的制备方法，其特征在于，所述软磁合金的添加量...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟超雄，胡军，张耀，
申请(专利权)人：深圳市百斯特电子有限公司，
类型：发明
国别省市：