用于电流传感器的磁芯制造技术

提供了具有适当范围磁导率和高磁通密度，从而制成具有小相位差和小尺寸的磁芯。所述磁芯能够用于电流传感器。所述磁芯由非晶态合金制成，所述合金具有由通式：ＦｅａＭｂＳｉｃＢｄＭ’ｅ表示的组成，其中Ｍ为选自Ｎｉ和Ｃｏ的至少一种元素，并且Ｍ’为Ｃｒ，并且ａ至ｅ为原子百分数且为分别满足３０≤ａ≤８０、１≤ｂ≤５０、０．１≤ｃ≤２０、０．１≤ｄ≤２０和０≤ｅ≤１０的数，并且其中所述非晶态合金的磁通密度为１．２Ｔ至１．７Ｔ，并且磁导率为１，０００至４，０００。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于电流传感器的磁芯，并且更特别地，本专利技术涉及其中所述磁芯具 有适当的磁导率范围和高磁通密度，从而制成具有小相位差和小尺寸的用于电流传感器的 磁芯。
技术介绍
电流传感器是通过将高电流转化为低电流以便控制或监测高电流的用于检测电 流的仪器。在这种情况下，电流传感器的电流比与原绕线线圈和副绕线线圈的数量成反 比。例如，在电流传感器的原绕线线圈的匝数是1，并且电流传感器的副绕线线圈的匝数 是2，500的情况下，能够在电流传感器的副边得到40mA电流，而在电流传感器的原边得到 100A电流。近来，在单独的住宅或工业领域提供的频率为50Hz或60Hz的主电源包括直流分 量和交流分量。将包括直流分量和交流分量的主电源施加于电流传感器的的原因是为了解 决精度下降的问题，因为在测量电流时难以精确地测量由交流分量检测到的半波信号的畸 变波形。因此，施加于电流传感器的主电源除了交流分量外还包括直流分量。然而，即使在少量直流分量的情况下，其中施用作为正弦波的交流分量的电流传 感器可以快速地饱和。因此，电流传感器难以完全地测量电流。于是，即使交流分量包括直 流分量，也需要在IEC标准的功率计中使用的具有给定范围或更小范围(例如，3%或更小) 精度的电流传感器。已经熟知根据磁芯的材料，根据被饱和的施用于磁芯的磁场强度来改变引入磁通 密度的时间点。换言之，直流电分量和交流电分量的饱和特性根据磁芯材料而不同。通常，如果磁通密度大，则被饱和的施加的磁场强度大。因此，流入一次电流的直 流电分量和交流电分量的幅值变大。磁通密度与施加的磁场强度的曲线(称为磁滞曲线) 的斜率称为磁导率。相反，如果磁导率小，则磁通密度饱和所需的施加的磁场强度增加。然而，如果磁导率降低，则施加的磁场强度增加。在这种情况下，在有功电度表 中重要的一次电流和二次电流之间的相位差变大。因此，电子电路和软件过程(software process)的负荷增加以便补偿相位差。另一方面，如果通过提高磁导率来降低相位差，则通过提高磁导率来降低电流直 流分量的幅值。将增加磁芯的磁路的方法作为增加磁导率和直流电分量使用范围的另一方 法。磁芯的体积能够表示为磁芯的平均磁路和磁芯剖面面积的乘积。在这点上，能够 看出如果磁芯的平均磁路增加，则磁芯的体积增加并且磁芯的重量也增加。总之，磁通密度的幅值应该尽可能大，以便减少电流传感器的相位差，并同时增加 直流电分量的使用范围。另外，为了避免磁芯的幅值不必要地增加，能够看出磁导率的值应 该在预定的范围内。根据这样的需要，已经提出了通过使用由铁基纳米晶合金和钴基非晶态合金制成的磁芯制备电流传感器，以便解决在交流分量包括直流分量的情况下发生的饱和现象的问 题的技术。例如，在第1 840 906号欧洲专利特许公开中公开了用于电流传感器的磁芯，其 中通过使用铁基纳米晶合金来制备该磁芯，并且该磁芯的磁导率为约2，500至3，000,并且 其磁通密度为1.2T或更高。然而，所述电流传感器包括作为主要成分的铜(Cu)以便得到 具有纳米晶体颗粒的微观结构。因此，虽然铜的量是有限的，但是提高了磁芯材料的脆性， 即磁芯是易碎的。因此，难以完全除去磁芯处理的问题。进一步地，难以在为得到纳米晶体 颗粒的结晶化热处理的时候控制过程变量。更进一步地，存在将磁场热处理时施加的磁场 强度设定过高的问题。另外，在第6，565，411号美国专利中公开了用于电流传感器的磁芯，其中通过使 用钴基纳米晶合金来制备该磁芯，并且该磁芯的磁导率为约1，000至1，900，并且其磁通密 度为约0. 85T至1. OT0然而，问题是钴基磁芯由作为主要原材料的昂贵的钴(Co)制成并且 得到的磁通密度过低。专利技术公开内容技术问题为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供用于电流传感器的磁芯，其中虽然将便 宜的铁基非晶态合金用作磁芯材料，但是所述磁芯不仅能够提高直流分量的使用范围，而 且相位差小并且磁通密度非常大。技术方案为了实现本专利技术的上述目的，根据本专利技术的一方面，提供了用于电流传感器的磁 芯，所述磁芯由非晶态合金制成，所述合金具有由通式FeaMbSi。BdM’ ε表示的组成，其中M 为选自Ni和Co的至少一种元素，并且Μ，为Cr，并且a至e为原子百分数且为分别满足 30彡a彡80、1彡b彡50、0. 1彡c彡20、0. 1彡d彡20和0彡e彡10的数，并且其中所述 非晶态合金的磁通密度为1. 2T至1. 7T，并且磁导率为1，000至4，000。优选地但非必须地，考虑到磁芯的制造成本，元素M限于仅为Ni而不是Co，在该情 况下，a至e为原子百分数且为分别满足50彡a彡80、3彡b彡30、6彡c彡10、10彡d彡20 和0彡e彡5的数，由此得到具有期望磁特性的用于电流传感器的磁芯。优选地但非必须地，在元素M限于仅为Co而不是Ni的情况下，由于Co的优异的 磁性能，用于电流传感器的磁芯具有高饱和的磁通密度。由于Co的优异的耐腐蚀性能，还 有可以不单独加入Cr的优势。优选地但非必须地，就实施本专利技术的用于电流传感器的磁芯的热处理条件而言， 热处理温度为200°C至600°C，并且热处理时间为20分钟至1，000分钟，并且施加的磁场强 度为100高斯至6，000高斯。优选地但非必须地，本专利技术的用于电流传感器的磁芯为包含Fe、Si和B的合金组 合物，并且用于电流传感器的磁芯的一次电流和二次电流之间的相位差的值为10°或以 下。优选地但非必须地，在本专利技术中，用于电流传感器的磁芯包含作为主要成分的Fe， 向其中加入熟知的作为非晶态形成元素的Si和B，以便因此使用适于制备铁基非晶态带的 Fe-Si-B三元素合金。优选地但非必须地，元素M选自铁磁性元素Co和Ni以改善磁芯的磁特性，从而将 铁基非晶态磁芯的磁导率控制在最佳范围内，并同时提高饱和磁通密度。同时，优选地但非 必须地，在本专利技术中，加入对增强非晶态合金的耐腐蚀性能起重要作用的元素Cr作为元素 M，。如果在用于磁芯的合金中选择的各个元素的组分和组成超出预定范围，则不能达 到期望的磁特性或机械特性以及磁导率和磁通密度。本专利技术的磁芯的磁导率的值为1，000至4，000，优选为1，400至3，000。这时，如果磁导率太小，则一次电流和二次电流之间的相位差不期望地过大。相反，如果磁导率太大， 则用于电流直流分量的磁通密度提早饱和。因此，因为为了充分地保证电流传感器的使用 范围应该扩大磁芯的尺寸，所以不希望使磁芯具有太大的磁导率。为了降低电流传感器的尺寸，期望使用具有大磁通密度的磁芯。在本专利技术中，用于 电流传感器的磁芯的磁通密度为1. 7T的非常高的值或因此为最大值。有益效果如上所述，由本专利技术的铁基非晶态合金制造的用于电流传感器的磁芯在制备方法 上有优势，所述制备方法不像由铁基纳米晶合金制成的磁芯，不需要属于后处理的结晶化 热处理步骤。另外，由本专利技术的铁基非晶态合金制造的用于电流传感器的磁芯具有适当范 围的磁导率和高磁通密度。因此，虽然施用于原绕线线圈的一次电流中包括直流分量，但是 阻止了直流分量的使用范围中的磁通密度的突然饱和现象，因而能够增加使用范围。另外，因为由本专利技术的铁基非晶态合金制造的用于电流传感器的磁芯具有适当范 围的磁导率和高磁通密本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于电流传感器的磁芯，所述磁芯由非晶态合金制成，所述合金具有由通式：Ｆｅ↓［ａ］Ｍ↓［ｂ］Ｓｉ↓［ｃ］Ｂ↓［ｄ］Ｍ’↓［ｅ］表示的组成，其中Ｍ为选自Ｎｉ和Ｃｏ的至少一种元素，并且Ｍ’为Ｃｒ，并且ａ至ｅ为原子百分数且为分别满足３０≤ａ≤８０、１≤ｂ≤５０、０．１≤ｃ≤２０、０．１≤ｄ≤２０和０≤ｅ≤１０的数，并且其中所述非晶态合金的磁通密度为１．２Ｔ至１．７Ｔ，并且磁导率为１，０００至４，０００。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋容卨，南秦泽，张东郁，
申请(专利权)人：阿莫绿色技术有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]