金属磁粉心罐型磁芯及高直流叠加特性磁芯的制作方法技术

本发明专利技术提供了一种金属磁粉心罐型磁芯，其由一种或多种金属软磁粉末制作而成，所述粉末粒径为5μm-180μm，所述罐型磁芯的外径为4cm-15cm，罐壁厚为2mm-2cm，底厚为5mm-3cm，高度为2cm-8cm，所述罐型磁芯的侧面设有一宽度为10mm-20mm的槽口。相较于现有技术，本发明专利技术所述的金属磁粉心罐型磁芯采用多种金属合金软磁粉末制作而成，其具有良好的直流叠加特性、非常好的电磁屏蔽特性、极低的磁芯损耗、非常高的绕线窗口利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属软磁粉末
，尤其涉及一种由金属软磁粉末制成的罐型磁芯及利用该罐型磁芯制作高直流叠加特性磁芯的制作方法。
技术介绍
罐型磁芯广泛用于有源电力滤波器、大功率UPS、太阳光伏及风力发电逆变器、电梯滤波电路中的大功率滤波电感器中，而罐型磁芯通常使用的金属软磁芯材料包括金属磁粉芯、硅钢片及非晶，这些磁芯可以分类为片式磁芯、EE型磁芯、U型磁芯及环形磁芯。硅钢片磁芯或非晶磁芯可被应用于电抗器中，硅钢片工作频率一般小于5kHz或者更小；而非晶磁芯工作频率一般小于50kHz，但是无论是硅钢片或非晶磁芯，由于损耗偏高或者磁滞伸缩系数偏高、而且磁芯需要开气隙非闭合磁路，造成磁芯在工作中温升偏高或者工作出现明显的噪声及电磁辐射。为了克服以上问题，不得不通过增大产品尺寸的方式来降低温升或者降低噪声，结果大大增加成本。而环形金属软磁磁芯，可以满足上述的应用，尺寸需要外径77-100mm以上的磁芯，通常一只环形产品无法满足使用要求，通常是三只甚至是五只以上产品同时使用才能够满足要求，同时由于这种电感通常都是线径较粗的铜线，使环形磁芯在绕线过程中难度较大，如果使用合股线会造成绕线填充系数很小，造成电感器的功率密度低，外观差等缺点。而且由于磁环最大尺寸限制，电流大于100A时很难设计出满足要求的电感器。因此技术人员希望有更好的磁芯能够满足要求。鉴于此，有必要提供一种新的金属磁粉心罐型磁芯来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种金属磁粉心罐型磁芯，其组合叠加后具有良好的直流叠加特性及电磁屏蔽特性。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案一种罐型磁芯，其由一种或多种金属软磁粉末制作而成，所述粉末粒径为5 μ m-180 μ m,所述罐型磁芯的外径为km-15cm， 罐壁厚为2mm-2cm，底厚为5mm-3cm，高度为2cm-8cm，所述罐型磁芯的侧面设有一宽度为 10mm-20mm 的槽口。进一步地，所述罐型磁芯设有一高度为lcm-7cm的中柱，该中柱中央设有一孔径为0-8mm的中柱孔。进一步地，所述金属软磁粉末包括铁硅铝、铁镍、铁镍钼或铁硅粉或者其混合粉末。进一步地，所述铁硅铝粉末中硅8. 5 % -9. 8 %，铝5-8 %，余量为铁；铁镍粉末中镍40-55 %，余量为铁；铁镍钼粉末中镍80-81 %，钼2-4 %，余量为铁；铁硅粉末中硅含量 3-8%，余量为铁。进一步地，所述罐型磁芯可通过环氧树脂、酚醛树脂或者聚酰亚胺叠加组成柱状磁芯。本专利技术亦可采用如下技术方案一种高直流叠加特性磁芯的制作方法，其包括如下步骤首先，将金属软磁粉末与绝缘物质做粉末表面绝缘处理；然后，将绝缘处理过的粉末与润滑粉按一定比例混合，并在8-18T/cm2的压力下成型；接着，对上述成型后产品置于600-800°C、时间50-120分钟、惰性气氛烧结的条件下进行热处理，制得如权利要求1所述的罐型磁芯；最后，使用环氧树脂、酚醛树脂或者聚酰亚胺将二个罐型磁芯粘合形成一个柱状磁芯。相较于现有技术，本专利技术所述的金属磁粉心罐型磁芯采用多种金属合金软磁粉末制作而成，其具有良好的直流叠加特性、非常好的电磁屏蔽特性、极低的磁芯损耗、非常高的绕线窗口利用率。附图说明图1为本专利技术所述金属磁粉心罐型磁芯的结构示意图，图中标出了各关键部位的尺寸。图2为本专利技术所述金属磁粉心罐型磁芯组合叠加成的柱状磁芯的结构示意图。具体实施方式如图1及图2所示，本专利技术提供一种由金属软磁粉末制作的金属磁粉心罐型磁芯 10，其由一种或多种金属软磁粉组成，粉末粒径在5 μ m-180 μ m之间，金属软磁粉末包括铁硅铝、铁镍、铁镍钼或铁硅粉或者其混合粉末，所述粉末经成型与热处理后制成罐型磁芯， 具体产品尺寸如图1所示。本专利技术中制作罐型磁芯10所用金属软磁粉末要求如下，铁硅铝中硅成分 8. 5-9.8%，铝5-8%，余量为铁。铁镍粉中镍成分40-55%，余量为铁。铁镍钼粉末中镍成为80-81%，钼2-4%，余量为铁。铁硅粉中硅成分为3-8%，余量为铁。所述罐型磁芯10由铁硅铝、铁镍钼、铁镍及铁硅粉末或者其混合粉末组成，罐型磁芯尺寸如图1所示。本专利技术中所述的罐型磁芯10可通过两个叠加的方式组装成一柱状磁芯20，请参图2所示，该柱状磁芯20具有良好的直流叠加特性和电磁屏蔽特性，所述柱状磁芯中的两个罐型磁芯是由环氧树脂、酚醛树脂或者聚酰亚胺树脂粘结在一起，这种磁芯可以用来制作电抗器等感性器件。所述柱状磁芯20是通过如下制作方法制得的，首先，将金属软磁粉末与绝缘物质做粉末表面绝缘处理，然后与润滑粉按一定比例混合，在8-18T/cm2压力下成型，产品尺寸如图1所示，成型后毛坯产品热处理条件600-800°C、时间50-120分钟、惰性气氛烧结，热处理后产品尺寸如图1所示，最后，使用环氧树脂、酚醛树脂或者聚酰亚胺将二个罐型磁芯10 粘合形成一个柱状磁芯20。根据本专利技术制作的罐型磁芯10具体尺寸如图1所示，具体为外径如m-15cm，罐壁厚2mm-2cm，底厚5mm-3cm，高度2cm-8cm，中柱高度为lcm-7cm，侧面槽口 11处宽lcm_2cm，槽口 11高度2mm-7cm，中柱孔12孔径为0_8mm。材料是金属软磁粉末，金属软磁粉末包括铁硅、铁硅铝、铁镍、铁镍钼或者是以上几种粉末的混合粉。规定上面罐型磁芯尺寸的原因如下，当外径过小于如m、壁厚小于2mm、底部低于 5mm、中柱低于Icm时，此时制作的产品性能将可能不适合于本专利技术中提出的一些应用。而当外径大于15cm、高度大于8cm、罐壁厚小于2mm时，磁芯成型时存在很大难度。当罐壁厚大于2cm、中柱大于7cm时，则会造成罐中空间太小，造成二只罐型磁芯组合成柱状磁芯时， 空间过小，影响磁芯性能。侧面槽口 11处宽lcm-2cm，高度5mm-7cm，此槽口 11是用来引出引线用，此尺寸正好适合引线从此处引出。所述中柱用于供电感器的绕组缠绕，而中柱处孔径为O-Smm的中柱孔12用来安装产品用。由于本专利技术中金属软磁粉末粒径在5μπι-180μπι之间，可以确保产品具有良好的压实强度，制作出的产品有良好的电气性能。目前本专利技术中罐型磁芯的成型压力8-18Τ/ cm2，实验中发现，当压力低于8T/cm2时，毛坯强度差，易破损，不易保持产品形状。如果压力大于18T/cm2时，模具易破损。另外，上述条件下成型的产品热处理条件600-800°C，1-2小时，惰性气氛烧结，在上述条件下热处理磁芯是为了消除罐型磁芯内残余的内应力，以改善磁芯的性能。本专利技术中，二个罐型产品粘在一起形成一个柱状磁芯过程中，利用环氧树脂、酚醛树脂或聚酰亚胺树脂用作粘合剂的原因是在80°C或者以上，它们不会失去粘结力，磁芯可能会在80°C以上使用。下面介绍本专利技术所述金属软磁粉末的制作工艺。将成分为硅9.6%、铝15.4%、余量铁在中高温炉中熔炼，倒出制作成铁硅铝锭子，然后在鄂式破碎机、振磨机等设备将锭子破碎成铁硅铝粉末，粉末在600-90(TC温度下， 热处理时间3-8小时，气氛可以是氮气或氢气或者氢氮混合气。然后使用水玻璃、高岭土、 云母粉等硅酸盐混合物处理热处理后的铁硅铝粉末，用1.0% -3.0%左右的混合物在水做溶剂条件下均勻湿混已经热处理好的铁硅铝本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种金属磁粉心罐型磁芯，其由一种或多种金属软磁粉末制作而成，其特征在于：所述粉末粒径为５μｍ－１８０μｍ，所述罐型磁芯的外径为４ｃｍ－１５ｃｍ，罐壁厚为２ｍｍ－２ｃｍ，底厚为５ｍｍ－３ｃｍ，高度为２ｃｍ－８ｃｍ，所述罐型磁芯的侧面设有一宽度为１０ｍｍ－２０ｍｍ的槽口。

【技术特征摘要】
1.一种金属磁粉心罐型磁芯，其由一种或多种金属软磁粉末制作而成，其特征在于 所述粉末粒径为5 μ m-180 μ m,所述罐型磁芯的外径为km-15cm，罐壁厚为2mm-2cm，底厚为5mm-3cm，高度为2cm-8cm，所述罐型磁芯的侧面设有一宽度为10mm-20mm的槽口。2.根据权利要求1所述的金属磁粉心罐型磁芯，其特征在于所述罐型磁芯设有一高度为lcm-7cm的中柱，该中柱中央设有一孔径为0_8mm的中柱孔。3.根据权利要求2所述的金属磁粉心罐型磁芯，其特征在于所述金属软磁粉末包括铁硅铝、铁镍、铁镍钼或铁硅粉或者其混合粉末。4.根据权利要求3所述的金属磁粉心罐型磁芯，其特征在于所述铁硅铝粉末中硅 8. 5 % -9. 8 %，铝5-8 %...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈丽莉，李建江，
申请(专利权)人：唐山尚新融大电子产品有限公司，
类型：发明
国别省市：13