CN105742030B - 一种变压器及其变压器的e型磁芯的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于变压器领域，具体公开一种变压器及其变压器的E型磁芯的制造方法，包括增材制造的E型磁芯，所述磁芯结构为堆叠层，所述堆叠层为夹心层，所述夹心层中心为中间层，所述中间层为软磁性相，所述软磁性相外包裹硬磁性相，所述软磁性相包含如下金属，分子数量比为Co：Si：Mn：La：B：Hf为30.0‑35.0：6.0‑7.0:3.0‑4.0：3.0‑6.0：8.4‑9.2：6.7‑8.9，其余为Fe和辅助材料。本发明设置中间层中的居里点较低，能够根据变压器绕组温升来设定，防止过热，当绕组过热，超过中间层的居里点，使得中间层失磁，变压器停止工作，能够防止变压器过热，同时E型磁芯的性能远超常规磁芯。
Description
发明领域
本发明属于变压器领域，具体地说是涉及一种变压器及其变压器的E型磁芯的制造方法。
背景技术
变压器在使用的过程中温度会升高，长时间工作后，变压器的高温甚至会引燃变压器的电路或者其他设备，造成安全事故。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种变压器及其变压器的E型磁芯的制造方法。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种变压器的E型磁芯的制造方法，包括增材制造的E型磁芯，所述磁芯结构为堆叠层，所述堆叠层为夹心层，所述夹心层中心为中间层，所述中间层为软磁性相，所述软磁性相外包裹硬磁性相，所述软磁性相包含如下金属，分子数量比为Co：Si：Mn：La：B：Hf为30.0-35.0：6.0-7.0:3.0-4.0：3.0-6.0：8.4-9.2：6.7-8.9，其余为Fe和辅助材料，所述辅助材料包括成分按重量百分比计的以下组分：Ce：0.2-0.8％，Pr：0.4-0.9％,Sm：1.2-3.4％,Dy：5.4-11.2％，Pm：0.6-0.8％，其余为La。
进一步地，所述硬磁性相由R2Fe14B型化合物构成。
进一步地，所述软磁性相主要含有α-Fe相和居里点为790℃以上1130℃以下的结晶相。
上述磁芯的软磁性相的制备方法如下，
(1)熔铸合金
将纯度大于99.9％的原料Fe、Co、Si、Mn、La、B，Hf按合金成分以原子百分比称量并配料，将称好的Fe、Co、Hf放入感应加热熔炉中，抽真空至10-5Pa以上，充入高纯氩气至炉内气压为1.0×105Pa，之后再通电加热，将Fe、Co、Hf融化后，依次加入Mn、La、Si和B，反复熔炼6-10次以获得母合金熔液，在氩气保护下铸坯，得到母合金铸锭；
(2)制备非合金带
将母合金锭熔炼到1120-1350℃，并采用单辊法以60-75m/s的辊速制备出的宽10-15mm、厚度在10-25μm的非晶薄带；
(3)热处理
将非晶薄带装入热处理炉中，在真空低于1.0×10-3Pa或惰性气体氛围中，在450-550℃保温20-35分钟，最后淬火冷却；
(4)制备软磁材料成品
将热处理后的非晶薄带氢破后球磨至粒径为10-15μm的软磁颗粒，然后置于搅拌机中，将质量比为3-4:1-3:24-36的三羟甲基丙烷、硬脂酸、氧化钕混合，共同在46-75℃下搅拌混合1.5-2.0小时，加入浓度为15-30％的乙酸，220-303转/分搅拌分散40-55分钟，加入氟化铵，搅拌混合12-23分钟，加入预混液，400-500转/分搅拌分散0.5-0.9小时，60-70℃下干燥30-40分钟，进行研磨，研磨到800-1200目，得到预烧料，用压机将颗粒料压制为生坯，以20-35℃/min的速度升温至1350-1400℃，在15-25％的氧分压下保温烧结6-7h，将得到的产品放入真空环境下，急冷保压2-3h。
进一步地，在所述急冷保压中，冷却速度调节为1.5×105K/s以上3.2×105K/s以下。
本发明的有益效果：本发明提供的变压器及E型磁芯在保证了磁性能力不降低的情况下，设置中间层中的居里点较低，能够根据变压器绕组温升来设定，防止过热，当绕组过热，超过中间层的居里点，使得中间层失磁，变压器停止工作，能够防止变压器过热，同时E型磁芯的性能远超常规磁芯。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。
实施例1：
一种变压器的E型磁芯的制造方法，包括增材制造的E型磁芯，所述磁芯结构为堆叠层，所述堆叠层为夹心层，所述夹心层中心为中间层，所述中间层为软磁性相，所述软磁性相外包裹硬磁性相，所述软磁性相包含如下金属，分子数量比为Co：Si：Mn：La：B：Hf为30.0：6.0:3.0：3.0：8.4：6.7，其余为Fe和辅助材料，所述辅助材料包括成分按重量百分比计的以下组分：Ce：0.2％，Pr：0.4％,Sm：1.2％,Dy：5.4％，Pm：0.6％，其余为La。
进一步地，所述硬磁性相由R2Fe14B型化合物构成。
进一步地，所述软磁性相主要含有α-Fe相和居里点为790℃以上1130℃以下的结晶相。
上述磁芯的软磁性相的制备方法如下，
(1)熔铸合金
将纯度大于99.9％的原料Fe、Co、Si、Mn、La、B，Hf按合金成分以原子百分比称量并配料，将称好的Fe、Co、Hf放入感应加热熔炉中，抽真空至10-5Pa以上，充入高纯氩气至炉内气压为1.0×105Pa，之后再通电加热，将Fe、Co、Hf融化后，依次加入Mn、La、Si和B，反复熔炼6次以获得母合金熔液，在氩气保护下铸坯，得到母合金铸锭；
(2)制备非合金带
将母合金锭熔炼到1120℃，并采用单辊法以60m/s的辊速制备出的宽10mm、厚度在10μm的非晶薄带；
(3)热处理
将非晶薄带装入热处理炉中，在真空低于1.0×10-3Pa或惰性气体氛围中，在450℃保温20分钟，最后淬火冷却；
(4)制备软磁材料成品
将热处理后的非晶薄带氢破后球磨至粒径为10μm的软磁颗粒，然后置于搅拌机中，将质量比为3:1:24的三羟甲基丙烷、硬脂酸、氧化钕混合，共同在46℃下搅拌混合1.5小时，加入浓度为15％的乙酸，220转/分搅拌分散40分钟，加入氟化铵，搅拌混合12分钟，加入预混液，400转/分搅拌分散0.5小时，60℃下干燥30分钟，进行研磨，研磨到800目，得到预烧料，用压机将颗粒料压制为生坯，以20℃/min的速度升温至1350℃，在15％的氧分压下保温烧结6h，将得到的产品放入真空环境下，急冷保压2h。
进一步地，在所述急冷保压中，冷却速度调节为1.5×105K/s以上3.2×105K/s以下。
实施例2：
一种变压器的E型磁芯的制造方法，包括增材制造的E型磁芯，所述磁芯结构为堆叠层，所述堆叠层为夹心层，所述夹心层中心为中间层，所述中间层为软磁性相，所述软磁性相外包裹硬磁性相，所述软磁性相包含如下金属，分子数量比为Co：Si：Mn：La：B：Hf为32.5：6.5:3.5：4.0：8.9：7.2，其余为Fe和辅助材料，所述辅助材料包括成分按重量百分比计的以下组分：Ce：0.5％，Pr：0.8％,Sm：2.6％,Dy：6.7％，Pm：0.7％，其余为La。
进一步地，所述硬磁性相由R2Fe14B型化合物构成。
进一步地，所述软磁性相主要含有α-Fe相和居里点为790℃以上1130℃以下的结晶相。
上述磁芯的软磁性相的制备方法如下，
(1)熔铸合金
将纯度大于99.9％的原料Fe、Co、Si、Mn、La、B，Hf按合金成分以原子百分比称量并配料，将称好的Fe、Co、Hf放入感应加热熔炉中，抽真空至10-5Pa以上，充入高纯氩气至炉内气压为1.0×105Pa，之后再通电加热，将Fe、Co、Hf融化后，依次加入Mn、La、Si和B，反复熔炼6-10次以获得母合金熔液，在氩气保护下铸坯，得到母合金铸锭；
(2)制备非合金带
将母合金锭熔炼到1230℃，并采用单辊法以65m/s的辊速制备出的宽12mm、厚度在20μm的非晶薄带；
(3)热处理
将非晶薄带装入热处理炉中，在真空低于1.0×10-3Pa或惰性气体氛围中，在500℃保温25分钟，最后淬火冷却；
(4)制备软磁材料成品
将热处理后的非晶薄带氢破后球磨至粒径为13μm的软磁颗粒，然后置于搅拌机中，将质量比为3.5:2.5:29的三羟甲基丙烷、硬脂酸、氧化钕混合，共同在54℃下搅拌混合1.9小时，加入浓度为20％的乙酸，289转/分搅拌分散49分钟，加入氟化铵，搅拌混合16分钟，加入预混液，450转/分搅拌分散0.7小时，65℃下干燥35分钟，进行研磨，研磨到1100目，得到预烧料，用压机将颗粒料压制为生坯，以25℃/min的速度升温至1383℃，在20％的氧分压下保温烧结6.5h，将得到的产品放入真空环境下，急冷保压2.5h。
进一步地，在所述急冷保压中，冷却速度调节为1.5×105K/s以上3.2×105K/s以下。
实施例3：
一种变压器的E型磁芯的制造方法，包括增材制造的E型磁芯，所述磁芯结构为堆叠层，所述堆叠层为夹心层，所述夹心层中心为中间层，所述中间层为软磁性相，所述软磁性相外包裹硬磁性相，所述软磁性相包含如下金属，分子数量比为Co：Si：Mn：La：B：Hf为35.0：7.0:4.0：6.0：9.2：8.9，其余为Fe和辅助材料，所述辅助材料包括成分按重量百分比计的以下组分：Ce：0.8％，Pr：0.9％,Sm：3.4％,Dy：11.2％，Pm：0.8％，其余为La。
进一步地，所述硬磁性相由R2Fe14B型化合物构成。
进一步地，所述软磁性相主要含有α-Fe相和居里点为790℃以上1130℃以下的结晶相。
上述磁芯的软磁性相的制备方法如下，
(1)熔铸合金
将纯度大于99.9％的原料Fe、Co、Si、Mn、La、B，Hf按合金成分以原子百分比称量并配料，将称好的Fe、Co、Hf放入感应加热熔炉中，抽真空至10-5Pa以上，充入高纯氩气至炉内气压为1.0×105Pa，之后再通电加热，将Fe、Co、Hf融化后，依次加入Mn、La、Si和B，反复熔炼10次以获得母合金熔液，在氩气保护下铸坯，得到母合金铸锭；
(2)制备非合金带
将母合金锭熔炼到1350℃，并采用单辊法以75m/s的辊速制备出的宽15mm、厚度在25μm的非晶薄带；
(3)热处理
将非晶薄带装入热处理炉中，在真空低于1.0×10-3Pa或惰性气体氛围中，在550℃保温35分钟，最后淬火冷却；
(4)制备软磁材料成品
将热处理后的非晶薄带氢破后球磨至粒径为15μm的软磁颗粒，然后置于搅拌机中，将质量比为4:3:36的三羟甲基丙烷、硬脂酸、氧化钕混合，共同在75℃下搅拌混合2.0小时，加入浓度为30％的乙酸，303转/分搅拌分散55分钟，加入氟化铵，搅拌混合23分钟，加入预混液，500转/分搅拌分散0.9小时，70℃下干燥40分钟，进行研磨，研磨到1200目，得到预烧料，用压机将颗粒料压制为生坯，以35℃/min的速度升温至1400℃，在25％的氧分压下保温烧结7h，将得到的产品放入真空环境下，急冷保压3h。
进一步地，在所述急冷保压中，冷却速度调节为1.5×105K/s以上3.2×105K/s以下。
对实施例1-3所准备的材料的分散性以及最终制品的质量进行了检测，发现实施例2所准备的材料磁性最强，在产品制造过程中，同时中间层中的居里点较低，能够根据变压器绕组温升来设定，防止过热，当绕组过热，超过中间层的居里点，使得中间层失磁，变压器停止工作，能够防止变压器过热，同时E型磁芯的性能检测如下，远超常规磁芯。
Claims (1)
1.一种变压器的E型磁芯的制造方法，其特征在于：该E型磁芯为增材制造的E型磁芯，磁芯结构为堆叠层，所述堆叠层为夹心层，所述夹心层中心为中间层，所述中间层为软磁性相，所述软磁性相外包裹硬磁性相，所述软磁性相包含如下金属，分子数量比为Co：Si：Mn：La：B：Hf为30.0-35.0：6.0-7.0:3.0-4.0：3.0-6.0：8.4-9.2：6.7-8.9，其余为Fe和辅助材料，所述辅助材料包括成分按重量百分比计的以下组分：Ce：0.2-0.8％，Pr：0.4-0.9％,Sm：1.2-3.4％,Dy：5.4-11.2％，Pm：0.6-0.8％，其余为La；
所述硬磁性相由R2Fe14B型化合物构成；
所述软磁性相主要含有α-Fe相和居里点为790℃以上1130℃以下的结晶相；
上述磁芯的软磁性相的制备方法如下：
(1)熔铸合金
将纯度大于99.9％的原料Fe、Co、Si、Mn、La、B，Hf按合金成分以原子百分比称量并配料，将称好的Fe、Co、Hf放入感应加热熔炉中，抽真空至10-5Pa以上，充入高纯氩气至炉内气压为1.0×105Pa，之后再通电加热，将Fe、Co、Hf融化后，依次加入Mn、La、Si和B，反复熔炼6-10次以获得母合金熔液，在氩气保护下铸坯，得到母合金铸锭；
(2)制备非合金带
将母合金锭熔炼到1120-1350℃，并采用单辊法以60-75m/s的辊速制备出的宽10-15mm、厚度在10-25μm的非晶薄带；
(3)热处理
将非晶薄带装入热处理炉中，在真空低于1.0×10-3Pa或惰性气体氛围中，在450-550℃保温20-35分钟，最后淬火冷却；
(4)制备软磁材料成品
将热处理后的非晶薄带氢破后球磨至粒径为10-15μm的软磁颗粒，然后置于搅拌机中，将质量比为3-4:1-3:24-36的三羟甲基丙烷、硬脂酸、氧化钕混合，共同在46-75℃下搅拌混合1.5-2.0小时，加入浓度为15-30％的乙酸，220-303转/分搅拌分散40-55分钟，加入氟化铵，搅拌混合12-23分钟，加入预混液，400-500转/分搅拌分散0.5-0.9小时，60-70℃下干燥30-40分钟，进行研磨，研磨到800-1200目，得到预烧料，用压机将颗粒料压制为生坯，以20-35℃/min的速度升温至1350-1400℃，在15-25％的氧分压下保温烧结6-7h，将得到的产品放入真空环境下，急冷保压2-3h；以上所述急冷保压中，冷却速度调节为1.5×105K/s以上3.2×105K/s以下。
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