CN106119500A - 软磁材料磁芯加纵磁场热处理方法及装置 - Google Patents

软磁材料磁芯加纵磁场热处理方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种软磁材料磁芯加纵磁场热处理方法及装置，包括若干环形非晶、纳米晶合金磁芯，U型铜材，其具体方法如下：（1）、将非晶、纳米晶合金磁芯均匀匹配套装于U型铜材的U型凹槽内，为磁芯U型铜材构造装置，（2）、加热升温，（3）、保温、加磁，（4）、冷却制磁芯，对（3）步保温结束并关闭加磁芯电源，将磁芯随加热装置冷却，然后空冷至室温，即完成对磁芯的加纵磁场热处理，为加磁磁芯。该装置结构简单，可对不同直径的磁芯进行加纵磁场热处理，大幅度的降低了磁芯生产成本，提高非晶、纳米晶合金为材料制备磁芯的生产效率。

Description

软磁材料磁芯加纵磁场热处理方法及装置
技术领域：本发明涉及磁芯加纵磁场的热处理方法与装置，特别是一种非晶、纳米晶合金的软磁材料磁芯加纵磁场热处理方法及装置。
背景技术：目前，国内外以非晶、纳米晶合金为材料等为软磁材料制备的磁芯，通过采用普通热处理方法制备的用于开关电源磁放大器磁芯磁滞回线矩形比（Br/Bs）通常只有60%左右，无法满足高端开关电源磁芯对高矩形比（Br/Bs）的性能要求。
另一方面，现有的非晶、纳米晶合金为材料的软磁材料的磁芯磁场加磁的热处理方法与装置，如中国专利2006100313798，《非晶、纳米晶合金铁芯的热处理工艺及装置》，其是将所述非晶、纳米晶合金铁芯套装于U型铜管或铜材的一根上，这样同样一根U型铜管可热处理的磁芯数量更大，但是对于要处理较大直径的软磁材料磁芯时，采用该种的磁芯处理装置则难以进行，且采用该种方法及装置是使用多次升温方法，同时经热处理后的磁芯在随加热装置即加热炉体冷却时的温度要冷却更低的温度如至150℃左右才开始空冷，这就需要消耗大量的能源及生产制造时间，使用这种装置与方法制备大直径的非晶、纳米晶合金铁芯时，就大幅度的降低了磁芯生产效率，提高了磁芯生产成本。并且该种生产方法与装置只能生产非晶、纳米晶合金铁芯的直径较小的磁芯。
发明内容：本发明就是要克服上述缺点，针对现有技术的不足，提供一种软磁材料磁芯加纵磁场热处理方法及装置，包括若干环形非晶、纳米晶合金磁芯，U型铜材，将非晶、纳米晶合金磁芯匹配套装于U型铜材的U型凹槽内，该装置结构简单，可对不同直径的磁芯进行加纵磁场热处理，大幅度的降低了磁芯生产成本，提高非晶、纳米晶合金为材料制备磁芯的生产效率。
本发明一种软磁材料磁芯加纵磁场热处理方法，包括若干环形非晶、纳米晶合金磁芯，U型铜材，其具体方法如下：（1）、将非晶、纳米晶合金磁芯均匀匹配套装于U型铜材的U型凹槽内，为磁芯U型铜材构造装置，（2）、加热升温，将磁芯U型铜材构造装置置于加热装置中，进行一次加热升温处理，控制一次加热升温时间为35-55 min，温度为405-420℃，（3）、保温、加磁，于（2）步温度下，恒温、保温100-140 min，同时将U型铜材的U型两端接通电源，并对U型铜材上的磁芯施加磁场，（4）、冷却制磁芯，对（3）步保温结束并关闭加磁芯电源，将磁芯随加热装置冷却，然后空冷至室温，即完成对磁芯的加纵磁场热处理，为加磁磁芯。
本发明一种软磁材料磁芯加纵磁场热处理方法，（3）步所述在开始保温的同时将上述U形铜材两端接入110A电流的电源，对穿过U型铜材上的磁芯施加其方向与卷绕磁芯带材长度方向相同的磁场并在保温结束同时关闭加磁电源。
本发明一种软磁材料磁芯加纵磁场热处理方法，其所述（4）步随加热装置冷却是将磁芯随冷却装置冷却至300-315℃，然后空冷至室温，所述空冷为空气中自然或风冷冷却。
本发明所述非晶、纳米晶磁芯匹配套装于U型铜材的U型凹槽内，通过控制任意相邻的U型铜材间距对不同规格尺寸的磁芯进行加纵磁场热处理。
本发明所述磁芯U型铜材构造装置，通过控制U型铜材数量来调整加磁电流。
本发明的另一目的是一种实现上面所述的软磁材料磁芯加纵磁场热处理方法的装置，包括若干非晶、纳米晶合金磁芯，及若干U型铜材，其是将所述非晶、纳米晶合金磁芯整体套装于U型铜材的U型凹槽内，于U型铜材的封闭端上与非晶、纳米晶合金磁芯之间设有耐高温绝缘材料层，U型铜材的开口端设有固定架，所述固定架上设有通孔，U型铜材的两U型杆相匹配的卡装于通孔内，于固定架的通孔内与U型杆之间设有绝缘层。
本发明所述的实现软磁材料磁芯加纵磁场热处理方法的装置，其所述非晶、纳米晶磁芯与U型铜材之间，根据所述非晶、纳米晶磁芯圈直径大小与所述相对应U型铜材的数量多少成正比例关系的匹配组合。
进一步的所述耐高温绝缘层为高温耐火砖，所述绝缘层为绝缘磁珠。
本发明所述磁芯为软磁材料磁芯即为非晶、纳米晶合金磁芯。
本发明一种软磁材料磁芯加纵磁场热处理方法及装置，一是采用上述方法与装置结构，本发明经过上述步骤，完成了对非晶、纳米晶合金磁芯的加纵磁场热处理。由于加纵向磁场热处理后的磁化机制主要是磁畴壁移动，感生各向异性在有效各向异性中起主要贡献，对磁畴壁的移动起到钉扎作用，热处理后的磁滞回线矩形比（Br/Bs）高；可保证高端开关电源用磁放大器对磁芯矩形比（Br/Bs）高的要求。
本发明所述的装置结构简单，安装使用方便，不局限小磁芯加纵磁场热处理，可通过控制U型铜棒或叫U型铜材之间的间距给不同规格尺寸的磁芯加磁处理；不局限单根线圈的电流来加纵磁场，可通过U型铜棒数量调整加磁电流。采用本发明工艺及装置对非晶、纳米晶合金磁芯进行加纵向磁场热处理后的磁滞回线矩形比（Br/Bs）在95%以上，产品质量稳定；同时本发明采用一次加热升温处理，并且经加磁后的磁芯随加热装置即加热炉冷却至300℃左右即开始进入空冷自然冷却或用风冷冷却，这样大幅度加快了热处理的时间，同时降低能源成本，可以对大直径的磁芯进行加磁热处理。而且本发明的装置是将加磁磁芯置于U型铜材的U型凹槽内即磁芯位于若干根U型铜材的U凹槽的两铜材杆之间，而不是套装于U型铜材的一根铜材杆上。所以可方便的通过调U型铜材的数量多少对不同直径的非晶、纳米晶合金磁芯特别是对大直径的磁芯，进行加磁热处理。
附图说明：图1，为本发明实施方式装置的结构示意图；
图2为本发明方法实施的温度/时间曲线图；
图1中，1、磁芯，2、高温耐火砖，3、U型铜材或叫U型铜棒，4、绝缘磁珠，5、固定架，6、铜夹连线，7、通孔；图2中横座标为加纵磁场热处理时间，分钟；纵座标为加纵磁场温度。
具体实施方式：下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明；
通过下述实施例将有助于进一步理解本发明，但不限制本发明的内容，本发明实施方案中所述的磁芯通常所指为非晶、纳米晶合金磁芯。
实施例：
本发明所述的一种软磁材料磁芯加纵磁场热处理方法及装置，本实施方式中所述软磁材料磁芯或简称磁芯均指非晶、纳米晶合金磁芯；本发明所述的一种软磁材料磁芯加纵磁场热处理方法，包括若干环形非晶、纳米晶合金磁芯，U型铜材，或者叫U型铜棒、U型铜管，方法如下：（1）、将非晶、纳米晶合金磁芯匹配套装于U型铜材的U型凹槽内，为磁芯U型铜材构造装置，（2）、加热升温，将磁芯U型铜材构造装置置于加热装置中，所述加热装置为加热炉，进行一次性的加热升温处理，控制一次加热升温时间为35-55 min，并控制升温温度为405-420℃，（3）、保温、加磁，于（2）步温度405-420℃下，恒温、保温100-140 min，同时将U型铜材的U型两端铜材接通电源，并对U型铜材上的磁芯施加磁场，即在开始保温的同时将上述U型铜棒两端接入110A电流的电源，对穿过U型铜棒凹槽内的磁芯施加其方向与卷绕磁芯带材长度方向相同的磁场；保温结束同时关闭加磁电源；最后，随炉冷却至300℃，然后空冷至室温，完成加纵磁场热处理；即（4）、冷却制磁芯，对（3）步保温结束并关闭加磁芯电源，将磁芯随加热装置冷却，然后空冷至室温，即完成对磁芯的加纵磁场热处理，为加磁磁芯。
具体实施方式是如图1所示，将需要热处理的Fe80B11Si9非晶、纳米晶合金磁芯带材绕制成110×80×25mm尺寸的环形磁芯1，并均匀穿套在若干根U型铜材3的凹槽内；U型铜材3的两端穿过固定架5上面所布设的通孔7，每个通孔7的周圈内与U型铜材3的铜杆相接触处镶嵌绝缘磁珠4，防止U型铜棒与固定架5接触导电，于U型铜材3的凹槽内底部即封闭端上与非晶、纳米晶合金的磁芯1之间设有耐高温绝缘材料层高温耐火砖2，使磁芯1与U型铜材3之间绝缘，即为磁芯U型铜材构造装置，将磁芯U型铜材构造装置的若干U型铜材3的任意相邻的两铜杆之间用铜夹连线6交错连接成闭合的单条回路。然后将磁芯U型铜材构造装置置于加热装置中即加热炉中，对磁芯进行加纵磁场热处理时，按如图2所述的热处理工艺方法的加热时间与温度关系，即先加热40min,升温至405±5℃,恒温保温120min，施加磁场；在开始保温的同时将上述U形铜棒两端接入110A电流的电源，对穿过U型铜棒上的磁芯1施加其方向与卷绕磁芯带材长度方向相同的磁场；保温结束同时关闭加磁电源。经加热后的磁芯1，随加热炉冷却至300℃后空冷，即将磁芯1取出加热装置的加热炉，然后空冷至室温，完成加纵磁场热处理。
对经加纵磁场热处理后的Fe80B11Si9非晶、纳米晶合金磁芯1进行测试：Bs=1520mT,Br=1465mT, 矩形比Br/ Bs=96.3%。
以上所述仅为本发明之较佳实施例而己，并非以此限制本发明的实施范围，凡熟悉此项技术者，运用本发明的原则及技术特征，所作的各种变更及装饰，皆应涵盖于本权利要求书所界定的保护范畴之内。

Claims (8)

1.一种软磁材料磁芯加纵磁场热处理方法，包括若干环形非晶、纳米晶合金磁芯，U型铜材，其特征是具体方法如下：（1）、将非晶、纳米晶合金磁芯均匀匹配套装于U型铜材的U型凹槽内，为磁芯U型铜材构造装置，（2）、加热升温，将磁芯U型铜材构造装置置于加热装置中，进行一次加热升温处理，控制一次加热升温时间为35-55 min，温度为405-420℃，（3）、保温、加磁，于（2）步温度下，恒温、保温100-140 min，同时将U型铜材的U型两端接通电源，并对U型铜材上的磁芯施加磁场，（4）、冷却制磁芯，对（3）步保温结束并关闭加磁芯电源，将磁芯随加热装置冷却，然后空冷至室温，即完成对磁芯的加纵磁场热处理，为加磁磁芯。
2.根据权利要求1 所述的一种软磁材料磁芯加纵磁场热处理方法，其特征是（3）步所述在开始保温的同时将上述U形铜材两端接入110A电流的电源，对穿过U型铜材上的磁芯施加其方向与卷绕磁芯带材长度方向相同的磁场并在保温结束同时关闭加磁电源。
3.根据权利要求1 所述的一种软磁材料磁芯加纵磁场热处理方法，其特征是所述（4）步随加热装置冷却是将磁芯随冷却装置冷却至300-315℃，然后空冷至室温，所述空冷为空气中自然或风冷冷却。
4.根据权利要求1 所述的一种软磁材料磁芯加纵磁场热处理方法，其特征是所述非晶、纳米晶磁芯均匀匹配套装于U型铜材的U型凹槽内，通过控制任意相邻的U型铜材间距对不同规格尺寸的磁芯进行加纵磁场热处理。
5.根据权利要求1 所述的一种软磁材料磁芯加纵磁场热处理方法，其特征是所述磁芯U型铜材构造装置，通过控制U型铜材数量来调整加磁电流。
6.一种实现权利要求1所述的软磁材料磁芯加纵磁场热处理方法的装置，包括若干非晶、纳米晶合金磁芯，及若干U型铜材，其特征是将所述非晶、纳米晶合金磁芯整体套装于U型铜材的U型凹槽内，于U型铜材的封闭端上与非晶、纳米晶合金磁芯之间设有耐高温绝缘材料层，U型铜材的开口端设有固定架，所述固定架上设有通孔，U型铜材的两U型杆相匹配的卡装于通孔内，于固定架的通孔内与U型杆之间设有绝缘层。
7.根据权利要求6 所述的一种软磁材料磁芯加纵磁场热处理方法的装置，其特征是所述非晶、纳米晶磁芯与U型铜材之间，根据所述非晶、纳米晶磁芯圈直径大小与所述相对应U型铜材的数量多少成正比例关系的匹配组合。
8.根据权利要求6 所述的一种软磁材料磁芯加纵磁场热处理方法的装置，其特征是所述耐高温绝缘层为高温耐火砖，所述绝缘层为绝缘磁珠。
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