CN104200982A - 高频静电除尘电源变压器用纳米晶磁芯的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高频静电除尘电源变压器用纳米晶磁芯的制备方法，依次按照如下步骤进行：采用厚度＜25μm、宽度为40~60mm且叠片系数≥70%的铁基纳米晶带绕制成矩形纳米晶磁芯；将矩形纳米晶磁芯进行无磁场退火且惰性气体保护的两段保温热处理，第一段温度450~480℃，保温60~90min；第二段温度520~550℃，保温60~90min；自然冷却；采用真空含浸方式对冷却的矩形纳米晶磁芯进行浸环氧树脂处理，真空度为0.6~0.8Mpa；将浸环氧树脂的矩形纳米晶磁芯采用三段保温法固化，第一段温度80℃，保温60~90min；第二段温度120℃，保温120min；第三段温度150~160℃，保温120min；自然冷却。

Description

高频静电除尘电源变压器用纳米晶磁芯的制备方法

技术领域

本发明属于变压器磁芯技术领域，尤其是一种高频静电除尘电源变压器用纳米晶磁芯的制备方法。

背景技术

高频静电除尘主要是由高压直流为电晕极与收尘极供电，在两极间形成电场，烟气粉尘则在电场作用下发生电离，荷电后的粉尘沉积在收尘极和电晕极，通过对两极振打，达到收尘之目的。其电路原理是输入工频电流，经整流电路调整为直流，再经过逆变电路形成频率为20KHz的高频电流，经高频高压变压器升压，最后经过高压硅堆，变成适应高频静电除尘用高压直流。

现有变压器用磁芯材料基本上有三种：硅钢片、铁氧体及纳米晶。硅钢片作为工频变压器材料的典型代表，由于受轧制工艺限制，带片厚度通常0.3mm左右，导致其体积及质量大，而且使用频率通常不能高于400Hz；铁氧体材料变压器虽然可以用在高频领域，但是饱和磁感应强度很低，相对于其它材料制成的同等功率电源，体积和重量更大，又因其制作属于烧结工艺，因此难以制作大功率变压器，同时还存在着温度稳定性差、电源效率低等问题；上述两种材料制作的变压器均不适用于高频静电除尘。纳米晶磁芯具有体积小、损耗小等特点，性能和稳定性一直是该行业的翘楚，已经广泛应用于高频静电除尘且除尘效率高。但是，目前纳米晶磁芯只能从德国VAC进口，其价格昂贵。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种高频静电除尘电源变压器用纳米晶磁芯的制备方法。

本发明的技术解决方案是：一种高频静电除尘电源变压器用纳米晶磁芯的制备方法，其特征在于依次按照如下步骤进行：

a. 采用厚度＜25μm、宽度为40~60mm且叠片系数≥70%的铁基纳米晶带绕制成矩形纳米晶磁芯；

b. 将矩形纳米晶磁芯进行无磁场退火且惰性气体保护的两段保温热处理，第一段温度450~480℃，保温60~90min；第二段温度520~550℃，保温60~90min；自然冷却；

c. 采用真空含浸方式对冷却的矩形纳米晶磁芯进行浸环氧树脂处理，真空度为0.6~0.8Mpa；

d. 将浸环氧树脂的矩形纳米晶磁芯采用三段保温法固化，第一段温度80℃，保温60~90min；第二段温度120℃，保温120min；第三段温度150~160℃，保温120min；自然冷却。

本发明制作工艺简单、成本低廉，具有低损耗、高导磁的特性。与以硅钢片作为变压器材料的工频电源相比，脉冲时间短、电场恢复快、电源转换效率高，除尘效率可提高20%以上，耗电量减少70%，电压波动率远低于工频电源，只有1%，功率质量比是工频电源的3倍以上。与以铁氧体为变压器材料的电源相比，电源体积减小1/3，成型难度系数低，工作时的温度稳定性较高，从而大幅降低变压器的温升，提高了电源运行的安全稳定性及使用寿命，满足静电除尘电源变压器高频化、小型化的要求。与VAC进口的纳米晶磁芯相比，在其他性能指标相当的前提下，其损耗及成本均明显降低，20kHz，0.2T条件下，损耗Ps≤4w/kg。

附图说明

图1为本发明实施例1对应的动态磁滞回线示意图。

图2为本发明实施例1对应的静态磁滞回线示意图。

图3为本发明实施例1与VAC公司磁芯的损耗对比示意图。

图4为本发明实施例2对应的动态磁滞回线示意图。

图5为本发明实施例2对应的静态磁滞回线示意图。

图6为本发明实施例2与VAC公司磁芯的损耗对比示意图。

图7为本发明实施例3对应的动态磁滞回线示意图。

图8为本发明实施例3对应的静态磁滞回线示意图。

图9为本方明实施例3与VAC公司磁芯的损耗对比示意图。

具体实施方式

实施例1：

依次按照如下步骤进行：

a. 采用厚度为24μm、宽度为60mm且叠片系数70%的铁基纳米晶带绕制成170*270*60*60矩形纳米晶磁芯；

b. 采用真空热处理炉，将矩形纳米晶磁芯进行无磁场退火且惰性气体（氮气）保护的两段保温热处理，第一段温度450℃，保温90min；之后将温度升温至520℃，保温90min；自然冷却；

c. 采用真空含浸方式对冷却的矩形纳米晶磁芯进行浸环氧树脂处理，真空度为0.7Mpa，含浸后矩形纳米晶磁芯的带材层间均匀覆盖环氧树脂膜；

d. 采用高温烤箱，将浸环氧树脂的矩形纳米晶磁芯采用三段保温法固化，第一段温度80℃，保温90min；第二段升温至120℃，保温120min；第三段升温至155℃，保温120min；保温结束随炉冷却。

实施例2：

依次按照如下步骤进行：

a. 采用厚度23μm、宽度为50mm且叠片系数73%的铁基纳米晶带绕制成160*270*50*50矩形纳米晶磁芯；

b. 采用真空热处理炉，将矩形纳米晶磁芯进行无磁场退火且惰性气体保护的两段保温热处理，第一段温度470℃，保温75min；第二段温度530℃，保温75min；自然冷却；

c. 采用真空含浸方式对冷却的矩形纳米晶磁芯进行浸环氧树脂处理，真空度为0.8Mpa，含浸后矩形纳米晶磁芯的带材层间均匀覆盖环氧树脂膜；

d. 采用高温烤箱，将浸环氧树脂的矩形纳米晶磁芯采用三段保温法固化，第一段温度80℃，保温80min；第二段温度120℃，保温120min；第三段温度160℃，保温120min；保温结束随炉冷却。

实施例3：

依次按照如下步骤进行：

a. 采用厚度22μm、宽度为40mm且叠片系数75%的铁基纳米晶带绕制成150*280*40*40矩形纳米晶磁芯；

b. 采用真空热处理炉，将矩形纳米晶磁芯进行无磁场退火且惰性气体保护的两段保温热处理，第一段温度450℃，保温60min；第二段温度550℃，保温60min；自然冷却；

c. 采用真空含浸方式对冷却的矩形纳米晶磁芯进行浸环氧树脂处理，真空度为0.6Mpa，含浸后矩形纳米晶磁芯的带材层间均匀覆盖环氧树脂膜；

d. 采用高温烤箱，将浸环氧树脂的矩形纳米晶磁芯采用三段保温法固化，第一段温度80℃，保温60min；第二段温度120℃，保温120min；第三段温度150℃，保温120min；保温结束随炉冷却。

使用软磁交流测试装置和电感测试仪分别在20kHz，0.2T和20kHz0.3v12Ts下，测试实施例1、2、3的磁性能，结果如下表所示。

	磁芯重量	损耗	电感	温升
					实施例1	19kg	＜4w/kg	＞10mH	合格
实施例2	13kg	＜4w/kg	＞7mH	合格
					实施例3	8.5kg	＜4w/kg	＞3.8mH	合格

实施例1对应的动态磁滞回线和静态磁滞回线分别如图1、2所示。

说明：测试条件f=20kHz Bm=0.2T交流状态下测得Ps（损耗）=2.95w/kg ； 测试条件f=50Hz，直流状态下测得μi=46000，Bs=1.1T，Br=0.48T。

实施例1（YK）在20kHz、10kHz、5kHz与VAC公司同规格磁芯的损耗对比示意图如图3所示，可以看出其损耗明显低于VAC公司。

实施例2对应的动态磁滞回线和静态磁滞回线分别如图4、5所示。

说明：测试条件f=20kHz，Bm=0.2T 交流状态下测得Ps（损耗）=3.06w/kg；

测试条件f=50Hz，直流状态下测得μi=54000，Bs=1.12T，Br=0.6T。

实施例2（YK）在20kHz、10kHz、5kHz与VAC公司同规格磁芯的损耗对比示意图如图6所示，可以看出其损耗明显低于VAC公司。

实施例3对应的动态磁滞回线和静态磁滞回线分别如图7、8所示。

说明：测试条件f=20kHz，Bm=0.2T交流状态下测得Ps（损耗）=3.15w/kg；

测试条件f=50Hz，直流状态下测得μi=45000，Bs=1.1T，Br=0.47T。

实施例3（YK）在20kHz、10kHz、5kHz与VAC公司同规格磁芯的损耗对比示意图如图9所示，可以看出其损耗明显低于VAC公司。

Claims (1)

1.一种高频静电除尘电源变压器用纳米晶磁芯的制备方法，其特征在于依次按照如下步骤进行：

a. 采用厚度＜25μm、宽度为40~60mm且叠片系数≥70%的铁基纳米晶带绕制成矩形纳米晶磁芯；

b. 将矩形纳米晶磁芯进行无磁场退火且惰性气体保护的两段保温热处理，第一段温度450~480℃，保温40~90min；第二段温度520~550℃，保温60~90min；自然冷却；

c. 采用真空含浸方式对冷却的矩形纳米晶磁芯进行浸环氧树脂处理，真空度为0.6~0.8Mpa；

d. 将浸环氧树脂的矩形纳米晶磁芯采用三段保温法固化，第一段温度80℃，保温60~90min；第二段温度120℃，保温120min；第三段温度150~160℃，保温120min；自然冷却。