CN106531386B - 软磁粉末材料及生产方法和由该材料生产的软磁罐及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备综合性能优良的罐式电感的软磁粉末材料,其特征是所述软磁粉末材料为在Fe粉或Fe‑Si合金粉末或Fe‑Si‑Al合金粉末上包覆有绝缘中间层,所述Fe‑Si合金粉末和Fe‑Si‑Al合金粉末在绝缘中间层外还包覆有有机树脂外层;其制备方法包括⑴一次包覆:⑵二次包覆;采用上述软磁粉末材料生产的包括屏蔽墙、芯柱的软磁罐;所述软磁罐应用于罐式电感的生产,即屏蔽墙用作罐式电感的壳体,芯柱用作罐式电感的磁芯;本发明的软磁粉末材料在经过二次包覆外理后,其制品软磁罐强度可提升30﹪以上,且软磁粉末材料进行了扁平化处理,减小了涡流损耗;同时,制成的罐式电感的综合电磁性能均有较大程度的提升。
Description
技术领域
本发明涉及一种软磁粉末材料,具体地说是一种软磁粉末材料及生产方法和由该材料生产的软磁罐及应用,特别是涉及一种制备综合性能优良的罐式电感的软磁粉末材料及生产方法和由该材料生产的软磁罐及应用。
背景技术
目前,在罐式电感的生产中,其壳体与磁芯一般采用Fe-Si-Al粉末材料或Fe-Si粉末材料压制而成。采用Fe-Si-Al粉末材料的罐式电感,其温升较低(40℃~50℃),在开关电路环境下电感的直流叠加衰减(DC-Bias)比较大(衰减了初始值的40﹪~50﹪),但成本较低(20元/㎏左右)。采用Fe-Si粉末材料的罐式电感,其温升较高(60℃~70℃),但是,在开关电路环境下电感的直流叠加衰减(DC-Bias)比较小(衰减了初始值的20﹪~30﹪),但成本高于前者(30元/㎏左右)。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备综合性能优良的罐式电感的软磁粉末材料及生产方法和由该材料生产的软磁罐及应用。
本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的,一种软磁粉末材料,所述软磁粉末材料为在磁粉基体上包覆有绝缘中间层,所述磁粉基体为Fe粉或Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末;所述Fe-Si合金粉末和Fe-Si-Al合金粉末在绝缘中间层外还包覆有有机树脂外层;有机树脂外层中的有机树脂为甲基硅树脂。
本发明所述Fe-Si合金粉末和Fe-Si-Al合金粉末的颗粒形态为扁平状,其扁平率为3~5。
一种如上所述软磁粉末材料的生产方法,它包括以下步骤:
⑴一次包覆:将Fe粉或Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末和一次包覆液置于搅拌机中,加热100℃~150℃,搅拌直至Fe粉或Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末聚合包裹完成并干透,然后粉碎过60目筛得到包覆有绝缘中间层的Fe粉或Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末;所述一次包覆液以水的重量计,磷酸2﹪~3﹪,三氧化铬1﹪~2﹪,水与Fe粉或Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末的重量比是1:3~5;
本发明在一次包覆前,将Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末和酒精或乙烷液体装入棒式球磨机密封球磨,球磨后进行700℃~850℃真空退火,使Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末的颗粒形态为扁平状,其扁平率为3~5。
本发明棒式球磨机的钢棒为直径40㎜、长度80㎜的高铬合金棒,棒料比为1:1,转速为30转/分钟~45转/分钟,球磨时间2小时~5小时。
⑵将经步骤⑴一次包覆后的Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末和二次包覆液置于搅拌机中,加热70℃~90℃,搅拌直至Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末外表均匀包裹一层有机树脂膜,然后过筛40目得到包覆有有机树脂外层的Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末;所述二次包覆液为将有机树脂溶于丙酮,Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末与有机树脂的重量比是1:0.005~0.01;所述有机树脂为甲基硅树脂。
一种采用上述方法生产的软磁粉末材料生产的软磁罐,所述软磁罐它包括屏蔽墙、芯柱,所述屏蔽墙为曲面开口并带有一底面的圆筒,所述芯柱为圆柱状,圆筒的底部及芯柱中央设有定位孔,所述屏蔽墙和芯柱均采用Fe-Si-Al合金粉末与Fe-Si合金粉末混合后压制,两者的混合重量比为1:0.8~1.2;或者屏蔽墙采用Fe粉压制,芯柱采用Fe-Si-Al或Fe-Si合金粉末压制。
为减少磁漏,本发明所述圆筒的内曲面与底面之间的连接处和芯柱曲面与底面之间的连接处均为半径为R的圆弧,R为3㎜~6㎜。
一种如上所述的软磁罐在罐式电感生产中的应用,即所述屏蔽墙用作罐式电感的壳体,所述芯柱用作罐式电感的磁芯。
本发明先将芯柱粘接在屏蔽墙的中心,再将已绕制好的线圈套在芯柱上,线圈的接线柱放置在屏蔽墙的开口处,然后将另一个屏蔽墙套在线圈上,且与另一个屏蔽墙开口相对,在定位孔里串上一个螺栓将两个屏蔽墙紧固成一体,最后,在线圈与屏蔽墙之间填充绝缘胶体。
本发明所述罐式电感在开关电路环境下电感的直流叠加衰减为20﹪~25﹪。
由于采用上述技术方案,本发明较好的实现了发明目的,软磁粉末材料在绝缘包覆处理后,再经过有机树脂包覆外理,其制品软磁罐强度可提升30﹪以上,解决了罐式电感因发热而引起的裂纹问题;且软磁粉末材料进行了扁平化处理,减小了涡流损耗;同时,制成的罐式电感的综合电磁性能均有较大程度的提升,在开关电路环境下电感的直流叠加衰减为20﹪~25﹪。
附图说明
图1是本发明软磁罐的结构示意图;
图2是本发明屏蔽墙的结构示意图;
图3是本发明罐式电感的结构示意图;
图4是现有技术磁芯工作状态下磁力线示意图;
图5是本发明磁芯工作状态下磁力线示意图;
图6是本发明与现有技术的磁芯直流衰减曲线图;
图7是本发明与现有技术的磁芯损耗曲线图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例1:
一种软磁粉末材料,所述软磁粉末材料为在磁粉基体上包覆有绝缘中间层,所述磁粉基体为Fe粉或Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末;所述Fe-Si合金粉末和Fe-Si-Al合金粉末在绝缘中间层外还包覆有有机树脂外层;有机树脂外层中的有机树脂为甲基硅树脂。
本发明所述Fe-Si合金粉末和Fe-Si-Al合金粉末的颗粒形态为扁平状,其扁平率为3~5。
一种如上所述软磁粉末材料的生产方法,它包括以下步骤:
⑴一次包覆:将Fe粉或Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末和一次包覆液置于搅拌机中,加热100℃~150℃,搅拌直至Fe粉或Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末聚合包裹完成并干透,然后粉碎过60目筛得到包覆有绝缘中间层的Fe粉或Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末;所述一次包覆液以水的重量计,磷酸2﹪~3﹪,三氧化铬1﹪~2﹪,水与Fe粉或Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末的重量比是1:3~5;
本发明在一次包覆前,将Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末和酒精或乙烷液体装入棒式球磨机密封球磨,球磨后进行700℃~850℃真空退火,使Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末的颗粒形态为扁平状,其扁平率为3~5。
本发明棒式球磨机的钢棒为直径40㎜、长度80㎜的高铬合金棒,棒料比为1:1,转速为30转/分钟~45转/分钟,球磨时间2小时~5小时。
⑵将经步骤⑴一次包覆后的Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末和二次包覆液置于搅拌机中,加热70℃~90℃,搅拌直至Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末外表均匀包裹一层有机树脂膜,然后过筛40目得到包覆有有机树脂外层的Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末;所述二次包覆液为将有机树脂溶于丙酮,Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末与有机树脂的重量比是1:0.005~0.01;所述有机树脂为甲基硅树脂。
由图1可知,一种采用上述方法生产的软磁粉末材料生产的软磁罐,所述软磁罐它包括屏蔽墙1、芯柱3,所述屏蔽墙1为曲面开口并带有一底面的圆筒,所述芯柱3为圆柱状,圆筒的底部及芯柱3中央设有定位孔2,所述屏蔽墙1和芯柱3均采用Fe-Si-Al合金粉末与Fe-Si合金粉末混合后压制,两者的混合重量比为1:0.8~1.2;或者屏蔽墙1采用Fe粉压制,芯柱3采用Fe-Si-Al或Fe-Si合金粉末压制。
由图2可知,为减少磁漏,本发明所述圆筒的内曲面与底面之间的连接处和芯柱3曲面与底面之间的连接处均为半径为R的圆弧,R为3㎜~6㎜。
一种如上所述的软磁罐在罐式电感生产中的应用,即所述屏蔽墙1用作罐式电感的壳体,所述芯柱3用作罐式电感的磁芯。
由图3可知,本发明先将芯柱3粘接在屏蔽墙1的中心,再将已绕制好的线圈6套在芯柱3上,线圈6的接线柱7放置在屏蔽墙1的开口4处,然后将另一个屏蔽墙1套在线圈6上,且与另一个屏蔽墙1开口4相对,在定位孔2里串上一个螺栓5将两个屏蔽墙1紧固成一体,最后,在线圈6与屏蔽墙1之间填充绝缘胶体。
本发明所述罐式电感在开关电路环境下电感的直流叠加衰减为20﹪~25﹪。
本实施例以制备的电感(250μH @ 额定电流100A,工作频率20KHz)为例,取Fe-Si-Al合金粉末(绵阳西磁科技有限公司生产,-100目至-200目,Fe 85﹪,Si 9.5﹪,Al 5.5﹪)和Fe-Si合金粉末(长沙骅骝冶金粉末有限公司生产,-100目至-200目,Fe 93.5﹪,Si6.5﹪)分别与酒精装入棒式球磨机密封球磨,棒式球磨机的钢棒为直径40㎜、长度80㎜的高铬合金棒,棒料比为1:1,转速为40转/分钟,球磨时间5小时,球磨后进行700℃真空退火,使Fe-Si-Al合金粉末、Fe-Si合金粉末的颗粒形态为扁平状,其扁平率为4.3。扁平率R为在取样的片状粉末中计算直径平均值D与厚度平均值T的比值,即R=D/T。
将扁平后的Fe-Si-Al合金粉末和Fe-Si合金粉末分别与一次包覆液置于搅拌机中,加热130℃,搅拌直至Fe-Si-Al合金粉末和Fe-Si合金粉末聚合包裹完成并干透,然后粉碎过60目筛分别得到包覆有绝缘中间层的Fe-Si-Al合金粉末和Fe-Si合金粉末;一次包覆液以水的重量计,磷酸2﹪,三氧化铬1﹪,水与Fe-Si-Al合金粉末或Fe-Si合金粉末的重量比分别是1:3.5;所述磷酸为云南省江川县瑞星化工有限公司生产的工业磷酸(一等品),所述三氧化铬为天津市大茂化学试剂厂生产的AR级分析纯三氧化铬。
然后将一次包覆后的Fe-Si-Al合金粉末和Fe-Si合金粉末分别与二次包覆液置于搅拌机中,加热70℃,搅拌直至Fe-Si-Al合金粉末和Fe-Si合金粉末外表均匀包裹一层有机树脂膜,然后过筛40目分别得到包覆有有机树脂外层的Fe-Si-Al合金粉末和Fe-Si合金粉末;所述有机树脂为甲基硅树脂,二次包覆液为将甲基硅树脂溶于丙酮,Fe-Si-Al合金粉末或Fe-Si合金粉末与甲基硅树脂的重量比是1:0.006;所述甲基硅树脂为德国进口瓦克甲基有机硅树脂SILRES MK。
将经扁平化和一次包覆、二次包覆处理的Fe-Si-Al合金粉末、Fe-Si合金粉末按1:1混合均匀,并填加1﹪所有合金粉末重量的硬脂酸锌,通过模具压制成屏蔽墙1(外径120㎜)和芯柱3(外径50㎜);压制时,屏蔽墙1内曲面与底面之间的连接处和芯柱3曲面与底面之间的连接处均为半径为R的圆弧,R为4㎜。
制作电感时,先将芯柱3粘接在屏蔽墙1的中心,再将已绕制好的线圈6套在芯柱3上,线圈6的接线柱7放置在屏蔽墙1的开口4处,然后将另一个屏蔽墙1套在线圈6上,且与另一个屏蔽墙1开口4相对,在定位孔2里串上一个螺栓5将两个屏蔽墙1紧固成一体,最后,在线圈6与屏蔽墙1之间填充绝缘胶体,即制得(250μH @ 额定电流100A,工作频率20KHz)的罐式电感。
由图4可知,现有的屏蔽墙1的内曲面与底面之间的夹角为90度,因此,磁力线在经过屏蔽墙1时,磁力线无法收拢于磁芯内部,有一定磁漏。
由图5可知,由于屏蔽墙1的内曲面与底面之间的存在弧形倒角,使得磁力线收拢于磁芯内部,不会产生磁漏。
由图6、图7可知,本发明制备的罐式电感充分吸收了两种材质的优点,用于开关电路时,本发明制备的罐式电感的直流偏置特性优于单纯采用铁硅铝材质的罐式电感,与单纯采用铁硅材质的罐式电感相当;磁芯损耗特性优于单纯采用铁硅材质的罐式电感,比单纯采用铁硅铝材质的罐式电感略高。
实施例2:
本实施例将Fe粉((莱芜钢铁集团粉末冶金有限公司生产的雾化纯铁粉,-100目至-200目,含Fe 99.5﹪)不进行扁平化处理并只进行一次包覆处理。屏蔽墙1采用Fe粉压制,芯柱3采用Fe-Si-Al合金粉末压制。
余同实施例1。
实施例3:
本实施例屏蔽墙1采用Fe粉压制,芯柱3采用Fe-Si合金粉末压制。
余同实施例1、2。
Claims (4)
1.一种软磁粉末材料生产的软磁罐,所述软磁罐它包括屏蔽墙、芯柱,所述屏蔽墙为曲面开口并带有一底面的圆筒,所述芯柱为圆柱状,圆筒的底部及芯柱中央设有定位孔,其特征是所述屏蔽墙和芯柱均采用Fe-Si-Al合金粉末与Fe-Si合金粉末混合后压制,两者的混合重量比为1:0.8~1.2;或者屏蔽墙采用Fe粉压制,芯柱采用Fe-Si-Al或Fe-Si合金粉末压制;所述圆筒的内曲面与底面之间的连接处和芯柱曲面与底面之间的连接处均为半径为R的圆弧,R为3㎜~6㎜;
所述软磁粉末材料为在磁粉基体上包覆有绝缘中间层,所述磁粉基体为Fe粉或Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末;所述Fe-Si合金粉末和Fe-Si-Al合金粉末在绝缘中间层外还包覆有有机树脂外层;有机树脂外层中的有机树脂为甲基硅树脂;所述Fe-Si合金粉末和Fe-Si-Al合金粉末的颗粒形态为扁平状,其扁平率为3~5;其生产方法它包括以下步骤:
⑴一次包覆:将Fe粉或Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末和一次包覆液置于搅拌机中,加热100℃~150℃,搅拌直至Fe粉或Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末聚合包裹完成并干透,然后粉碎过60目筛得到包覆有绝缘中间层的Fe粉或Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末;所述一次包覆液以水的重量计,磷酸2﹪~3﹪,三氧化铬1﹪~2﹪,水与Fe粉或Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末的重量比是1:3~5;
在一次包覆前,将Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末和酒精或乙烷液体装入棒式球磨机密封球磨,球磨后进行700℃~850℃真空退火,使Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末的颗粒形态为扁平状,其扁平率为3~5;
⑵将经步骤⑴一次包覆后的Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末和二次包覆液置于搅拌机中,加热70℃~90℃,搅拌直至Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末外表均匀包裹一层有机树脂膜,然后过筛40目得到包覆有有机树脂外层的Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末;所述二次包覆液为将有机树脂溶于丙酮,Fe-Si合金粉末或Fe-Si-Al合金粉末与有机树脂的重量比是1:0.005~0.01;所述有机树脂为甲基硅树脂。
2.根据权利要求1所述软磁粉末材料生产的软磁罐,其特征是棒式球磨机的钢棒为直径40㎜、长度80㎜的高铬合金棒,棒料比为1:1,转速为30转/分钟~45转/分钟,球磨时间2小时~5小时。
3.一种如权利要求1或2所述的软磁罐在罐式电感生产中的应用,即所述屏蔽墙用作罐式电感的壳体,所述芯柱用作罐式电感的磁芯;先将芯柱粘接在屏蔽墙的中心,再将已绕制好的线圈套在芯柱上,线圈的接线柱放置在屏蔽墙的开口处,然后将另一个屏蔽墙套在线圈上,且两个屏蔽墙的开口相对,在定位孔里串上一个螺栓将两个屏蔽墙紧固成一体,最后,在线圈与屏蔽墙之间填充绝缘胶体。
4.根据权利要求3所述的软磁罐在罐式电感生产中的应用,其特征所述罐式电感在开关电路环境下电感的直流叠加衰减为20﹪~25﹪。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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