本发明专利技术提供了一种用于低频用途的磁芯和一种制备用于低频用途的磁芯的方法。本文提供了由螺旋状卷起的、软磁的、纳米晶体的条带所制成的磁芯，其中，所述条带基本上具有以下合金组成：Fe余量CoaCubNbcSidBeCf，其中a、b、c、d、e和f按原子百分比计，且成立0≤a≤1、0.7≤b≤1.4、2.5≤c≤3.5、14.5≤d≤16.5、5.5≤e≤8及0≤f≤1，且钴可以部分或全部被镍替代，其中，所述磁芯具有λs100000的初始磁导率μ1和μmax>400000的最大磁导率μmax，并且在所述条带的表面上布置有由金属氧化物构成的密封涂层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及由螺旋状卷起的、软磁的、纳米晶体的条带所制成的用于低频用途的磁芯，所述磁芯应当特别适于在故障电流保护开关(FI开关)中使用。
技术介绍
故障电流保护开关起到针对电流冲击来保护人员和设备的作用。根据标准DIN EN61008/DIN VDE0664，用于对引起断路的断电器进行操作的能量必需仅仅通过故障电流来提供。对于仪器保护而言，通常的断开电流为300mA、500mA或1000mA。与之相对，对于人员保护而言，断开电流不能超过30mA。特殊的人员保护开关甚至具有IOmA的断电阈值。 根据所述标准，开关必须在_5°C至80°C的范围内理想地运行。对具有高要求的开关而言， 工作范围在_25°C至100°C。FI开关被分成交变电流敏感型和脉冲电流敏感型。交变电流敏感型FI开关必须对正弦型故障电流表现出所需的敏感度。它必须既能可靠地被突然上升的故障电流断开，也能可靠地被缓慢上升的故障电流断开，这对材料的涡流行为提出了一些要求。在这种情况下，双极地调制故障电流互感器。在故障电流的情况中，它的二级电压必须至少足以使断电器的磁性系统断开。为了互感器芯的布线节约空间，需要一种材料，其在50Hz的通常工作频率下具有尽可能高的磁导率。因为通过R回线(磁滞回线的圆形形式)，不仅在初始磁导率的范围内，而且在最大磁导率的场强下，可以实现非常高的50Hz磁导率值，所以除交变电流敏感型FI开关以外也广泛应用它。此时， 最佳的工作点处于最大磁导率的范围内或稍高。在此之夕卜，脉冲电流敏感型FI开关必须也在具有和不具有相位缺角 (Phasenanschnitt)的并具有叠加的直流分量的半波或全波整流电流下独立地被电流方向可靠地断开。因为高剩磁感应，所以具有圆形回线的互感器仅具有小的单极感应频移，由此提供的断开电压在脉冲型故障电流的情况下可能太小。这导致更多地使用具有扁平回线的互感器芯，其尽管具有高的单极感应频移 ，但同时具有与圆形回线相比明显较低的磁导率。为了在要求的故障电流范围内达成可靠的断开行为，由互感器芯提供的断开性能应当尽可能高。为此，主要的影响因素是芯的几何形状以及与材料的工艺精加工(例如，通过热处理)结合的磁性材料性质。在不同的出版物中，描述了对用于对交变电流和脉冲电流敏感的FI开关的互感器材料的细节，例如A. Winkler, H. Ziirneck, M. Emsermann 故障电流保护开关的脱扣和长期行为(Alisl0se- und Langzeitverhalten von Fehlerstrom-Schutzschaltern)^, Schriftenreihe von der Bundesanstalt fiir Arbeitsschutz 出版，531 号石开究报告(1988) ；F. Pfeifer, H. Wegerle 用于脉冲敏感型故障电流保护开关的材料 (fferkstoffe fiir pulssensitive Fehlerstrom-Schutzschalter)，，，Berichte der Arbeitsgemeinschaft Magnetismus,第 I 卷(1982),第 120-165 页；“用于脉冲电流敏感型故障电流保护开关的环形磁芯(Ringbandkerne fiir pulstromsensitiveFehlerstromschutzschalter)^, Vacuumschmelze GmbH 的公司文件 PW-002 ；以及H. Rosch: “西门子能源技术(Siemens Energietechnik)”, 3,第 6 册，第 208-211 页(1981)。早年，由NiFe合金制成的总电流互感器几乎是唯一被使用的。其中，具有圆形或扁平回线的高磁导的75-80百分比的NiFe材料(也称为“ μ -金属”或“坡莫合金”)特别适合用于敏感的人员保护开关。这些材料具有约O. 8Τ的饱和磁感应强度，并达到300000或更大的最大磁导率。但是，对于非正弦型的故障电流的谐波部分的传播而言，动力学性质是不理想的。原因是相对高的50至150 μ m的条带厚度和相对低的O. 5 μP ^ O. 6 μ Ωπι的电阻率。此外，对温度系数的相应行为的调整需要在热处理时增加对成本的开支。近来，也在脉冲电流敏感型FI开关中使用了纳米晶体FeCuNbSiB材料。重要的优点是约为1. 2Τ的高饱和磁感应强度，以及在宽阔的可调节的大于100000的μ -水平，μ Jμ 15=0. 65-0. 95的F-回线(扁平磁滞回线)的出色的线性。此外，这种材料显示出色的动力学性能，这可以归因于15-30 μ m的薄的·条带厚度以及1.1 μ Ωπι彡p ^ 1.3μ Ωπι的较高的电阻率。这种材料参照DE4210748C1。对于由纳米晶体合金制成的具有R-回线的交变电流敏感型互感器芯而言，ΕΡ0392204Β1公开了相对低的、满足有利的频率响应的剩磁比BK/BS=40_70%、良好的磁导率温度常数以及μ 10=398000。ΕΡ1710812Α1涉及同样的合金，并且对μ max>350000的场感应准Z回线和BR/BS>70%的高剩磁比进行了保护。同时，应当在施加5至15mA/cm的场强的情况下达到最大磁导率。因为Z-回线的磁化过程基于壁位移，该壁位移的激活需要一个取决于各材料的最小场强，所以此时小信号磁导率，尤其是初始磁导率如μ 1，特别地低。此外，磁导率的频率响应以及在快速磁化过程中的行为不是最佳的，因为已然发生了由于显著的涡流电流异常而导致的磁导率在低频区的强烈下降。因此，这种芯不适用于小故障电流信号。通常对这种磁芯在磁场中进行热处理。如果以经济的方式运作，那么为了热处理必须将芯堆叠。由于料筒的退磁因子依赖于位置，因此堆叠的芯也在弱的干扰场(例如地磁场)中经历依赖于轴向位置的磁化。对所考虑的用途而言，这造成在所必需的很小磁场感应的各向异性方面，过分依赖于位置的磁场性质的分散。这些表现为，例如磁导率的分散，其使得需要在实际加工中相当大量的筛选和后处理的支出。此外，堆叠的芯的自重导致沿着该堆叠体重叠的不对称的、磁力感应的磁化过程。为了解决这些问题，在US7，563，331B1中提议了一种连续操作的方法，其中，将芯独立分离出来，并从而能够实际地在无场和无机械负荷的情况下退火。因此，获得了μ 1>100000的初始磁导率，以及大于620000的最大磁导率。不过,正如使用这种操作方法的实际加工所示，在该方法中也经常出现与增大的矫顽场强和降低的剩磁比相结合的强烈的磁导率的骤降，这至今尚无法解释。在常规的分层式烘炉中堆叠退火时，也可以观察到类似的效应。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务在于，发展现有技术，提供用于FI开关的由具有(Fei_aMa) 1QQ_X_y_z_a_e_YCuxSiyBzM’ aM’’ eXY高磁导率纳米晶体合金体系制成的环带芯，所述芯在工业上有效且可被安全地制备。此处，Ma=Co, Ni ;0彡a彡O. 5，且O.1 彡 X彡 3，O ^ y ^ 30,O 彡 z 彡 25，O.1 彡 α 彡 30，O 彡 β 彡 10，O 彡 Y ^ 10,且M’=本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.06 DE 10172135.51.一种用于低频用途的磁芯，所述磁芯由螺旋状卷起的、软磁的、纳米晶体的条带所制成，其中，所述条带基本上具有以下合金组成Fe 余量 CoaCubNbeSidBeCf其中，a、b、c、d、e和f按原子百分比计，且O彡a ^ 1,0. 7 ^ b ^1. 4、2· 5彡c彡3· 5、 14. 5 ^ d ^ 16. 5,5. 5彡e彡8及OSf彡I，且钴可部分或全部被镍替代，其中，所述磁芯具有As〈2ppm的饱和磁致伸缩λ3、μ >100000的初始磁导率4丨和 μ max>400000的最大磁导率μ max，并且在所述条带的表面上布置有密封金属氧化物涂层。2.根据权利要求1所述的磁芯，其中，氧化物涂层包括氧化镁和/或氧化锆、和/或从 Be、Al、T1、V、Nb、Ta、Ce、Nd、Gd、第二和第三主族的其它元素的组以及稀土金属的组中选择的元素的氧化物。3.根据权利要求1或2所述的磁芯，其中，所述磁芯具有μ_>500000、优选 μ隱>600000的最大磁导率μ _。4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁芯，其中，所述磁芯具有yi>150000、优选 μ !>200000的初始磁导率μ 105.根据权利要求1至4中任一项所述的磁芯，其中，所述磁芯具有Xs〈lppm、优选 λ s〈0. 5的饱和磁致伸缩入s。6.根据权利要求1至5中任一项所述的磁芯，其中，所述条带具有d〈24ym、优选 d〈21ym的条带厚度d。7.根据权利要求1至6中任一项所述的磁芯，其中，所述条带具有^(社0〈7%、优选 Ra(eff)〈5%的有效粗糙度Ra(eff)。8.根据权利要求1至7中任一项所述的磁芯，其中，所述条带具有c+d+e+f>22.5原子％、优选c+d+e+f>23. 5原子％的总非金属含量。9.根据权利要求1至8中任一项所述的磁芯，其中，所述磁芯具有BK/BS>70%的剩磁比 Br/Bs。10.根据权利要求1至9中任一项所述的磁芯，所述磁芯被用粘结剂和/或用安置在磁芯的一个或两个正面上的弹性材料的缓冲环固定在保护槽中。11.根据权利要求1至9中任一项所述的磁芯，所述磁芯在一个或两个正面上具有固定条带位置的环氧涡流烧结层。12.—种故障电...
【专利技术属性】
技术研发人员：约尔格·佩佐德，
申请(专利权)人：真空融化股份有限公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。