CN107240491A - 一种纳米晶合金双磁芯电流互感器 - Google Patents

一种纳米晶合金双磁芯电流互感器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米晶合金双磁芯电流互感器，包括互感器复合磁芯，所述互感器复合磁芯包括环形结构的纳米晶磁芯和非晶合金磁芯，所述纳米晶磁芯套装在所述非晶合金磁芯的外侧，且所述纳米晶磁芯和所述非晶合金磁芯同轴设置；所述非晶合金磁芯由非晶合金磁性带材卷绕制成，所述非晶合金磁性带材包含以下质量百分比的元素：硅元素8%～12%、硼元素5%～8%、锰元素1.0%～1.8%、钴元素0.5%～1.3%、钒元素1.2%～2.2%、碳元素2.5%～4.0%、余量的铁元素。本发明具有抗直流分量的效果，且非晶合金磁芯饱和磁密度较高，矫顽力、激磁功率和单位铁损等参数较低；并且互感器整体的结构较为精简，加工成本低。

Description

一种纳米晶合金双磁芯电流互感器
技术领域
本发明涉及一种精密性互感器产品技术领域，特别是一种纳米晶合金双磁芯电流互感器。
背景技术
现有的工业和民用电路系统中大量的应用了变频、开关电源以及整流设备，这些设备的大量应用导致了线路中会存在一定的直流分量，电流互感器在有较大直流分量时容易被磁化饱和，从而不能在二次侧绕组感应出足够高的电压，会对控制电路会产生极大的误差，极易导致安全事故。
为实现抗直流分量的目的，通常采用非晶合金磁磁性材料制造互感器的磁芯，但是非晶合金磁芯互感器存在初始磁导率较低的问题。中国专利文献CN 106783115 A公开了一种双铁芯抗直流分量电流互感器，采用纳米晶磁芯和非晶合金磁芯双磁芯的结构，由纳米晶磁芯提供较高的初始磁导率，以克服非晶合金磁芯始磁导率较低的问题。但是其存在的不足在于，所提供的非晶合金磁芯饱和磁密度较低，矫顽力、激磁功率和单位铁损等参数较高；此外上述双铁芯抗直流分量电流互感器还存在结构较为复杂，加工成本较高的不足。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种纳米晶合金双磁芯电流互感器，具有抗直流分量的效果，且非晶合金磁芯饱和磁密度较高，矫顽力、激磁功率和单位铁损等参数较低；并且互感器整体的结构较为精简，加工成本低。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种纳米晶合金双磁芯电流互感器，包括互感器复合磁芯，所述互感器复合磁芯包括环形结构的纳米晶磁芯和非晶合金磁芯，所述纳米晶磁芯套装在所述非晶合金磁芯的外侧，且所述纳米晶磁芯和所述非晶合金磁芯同轴设置；所述非晶合金磁芯由非晶合金磁性带材卷绕制成，所述非晶合金磁性带材包含以下质量百分比的元素：硅元素8%～12%、硼元素5%～8%、锰元素1.0%～1.8%、钴元素0.5%～1.3%、钒元素1.2%～2.2%、碳元素2.5%～4.0%、余量的铁元素。
作为上述技术方案的进一步改进，所述非晶合金磁性带材的制备方法为：将与所述非晶合金磁性带材元素配比相同的合金母锭投入到熔炼炉中加热至1300～1350℃，充分熔融后用单辊快淬法制成带材，卷绕成所述非晶合金磁芯后，在真空退火炉中加热至390～450℃，维持温度加热1.5～2.5小时后逐渐冷却即可。
作为上述技术方案的进一步改进，所述非晶合金磁性带材的厚度为35～40微米，所述非晶合金磁性带材的宽度为6～12毫米。
作为上述技术方案的进一步改进，所述纳米晶磁芯包含以下质量百分比的元素：铜元素1.0%～1.5%、铌元素3.0%～3.2%、硅元素5.0%～5.5%、硼元素7.0%～7.5%。
作为上述技术方案的进一步改进，所述互感器复合磁芯的表面还包裹有绝缘收缩膜，包裹有所述绝缘收缩膜的互感器复合磁芯上缠绕有互感器二次侧绕组；所述互感器二次侧绕组外还包裹有互感器屏蔽保护薄膜，所述互感器屏蔽保护薄膜为铝箔包裹所述互感器二次侧绕组而成，且所述铝箔接触所述互感器二次侧绕组的面上涂布有聚四氟乙烯涂层。
作为上述技术方案的进一步改进，还包括用于封装所述互感器复合磁芯的互感器封装外壳，所述互感器封装外壳包括环形底壁、下端连接所述环形底壁内侧边缘的内侧圆筒壁、下端连接所述环形底壁外侧边缘的外侧圆筒壁；所述环形底壁、所述内侧圆筒壁和所述外侧圆筒壁均同轴；所述互感器复合磁芯设置于所述环形底壁上方，且所述互感器复合磁芯位于所述内侧圆筒壁和所述外侧圆筒壁之间；所述互感器封装外壳中填充有环氧树脂。
作为上述技术方案的进一步改进，所述内侧圆筒壁的上端外侧设置有第一环形限位凸起，所述外侧圆筒壁的上端外侧设置有第二环形限位凸起，所述第一环形限位凸起和所述第二环形限位凸起共面。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
本发明所提供的一种纳米晶合金双磁芯电流互感器，所采用的非晶合金磁芯具有较好的综合性能，饱和磁密度较高，矫顽力、激磁功率和单位铁损等参数较低；所采用的纳米晶磁芯具有较高的初始磁导率；并且互感器整体的结构较为精简，加工成本低；设置第一环形限位凸起和第二环形限位凸起，便于灌注环氧树脂，互感器复合磁芯不易上浮，从而有利于提高互感器的合格率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明所述的一种纳米晶合金双磁芯电流互感器的结构示意图。
具体实施方式
参照图1，图1是本发明一个具体实施例的结构示意图。
如图1所示，一种纳米晶合金双磁芯电流互感器，包括互感器复合磁芯，所述互感器复合磁芯包括环形结构的纳米晶磁芯2和非晶合金磁芯1，所述纳米晶磁芯2套装在所述非晶合金磁芯1的外侧，且所述纳米晶磁芯2和所述非晶合金磁芯1同轴设置；所述非晶合金磁芯1由非晶合金磁性带材卷绕制成，所述非晶合金磁性带材包含以下质量百分比的元素：硅元素8%～12%、硼元素5%～8%、锰元素1.0%～1.8%、钴元素0.5%～1.3%、钒元素1.2%～2.2%、碳元素2.5%～4.0%、余量的铁元素。
具体地，所述非晶合金磁性带材的制备方法为：将与所述非晶合金磁性带材元素配比相同的合金母锭投入到熔炼炉中加热至1300～1350℃，充分熔融后用单辊快淬法制成带材，卷绕成所述非晶合金磁芯1后，在真空退火炉中加热至390～450℃，维持温度加热1.5～2.5小时后逐渐冷却即可。所述非晶合金磁性带材的厚度为35～40微米，所述非晶合金磁性带材的宽度为6～12毫米。
所述非晶合金磁性带材的性能参数为：
饱和磁密为1.8 T～2.1 T，矫顽力2.5 A/m～2.9 A/m，1.35T/50Hz时的激磁功率为0.30 VA/kg～0.35 VA/kg，1.35T/50Hz时的单位铁损为0.11 W/kg～0.15 W/kg。
具体地，所述纳米晶磁芯2包含以下质量百分比的元素：铜元素1.0%～1.5%、铌元素3.0%～3.2%、硅元素5.0%～5.5%、硼元素7.0%～7.5%。
进一步改进地，所述互感器复合磁芯的表面还包裹有绝缘收缩膜10，包裹有所述绝缘收缩膜10的互感器复合磁芯上缠绕有互感器二次侧绕组3；所述互感器二次侧绕组3外还包裹有互感器屏蔽保护薄膜4，所述互感器屏蔽保护薄膜4为铝箔包裹所述互感器二次侧绕组3而成，且所述铝箔接触所述互感器二次侧绕组3的面上涂布有聚四氟乙烯涂层。
还包括用于封装所述互感器复合磁芯的互感器封装外壳，所述互感器封装外壳包括环形底壁5、下端连接所述环形底壁5内侧边缘的内侧圆筒壁6、下端连接所述环形底壁5外侧边缘的外侧圆筒壁7；所述环形底壁5、所述内侧圆筒壁6和所述外侧圆筒壁7均同轴；所述互感器复合磁芯设置于所述环形底壁5上方，且所述互感器复合磁芯位于所述内侧圆筒壁6和所述外侧圆筒壁7之间；所述互感器封装外壳中填充有环氧树脂。所述内侧圆筒壁6的上端外侧设置有第一环形限位凸起8，所述外侧圆筒壁7的上端外侧设置有第二环形限位凸起9，所述第一环形限位凸起8和所述第二环形限位凸起9共面。
组装时，将所述纳米晶磁芯2套装在所述非晶合金磁芯1的外侧，然后包裹所述绝缘收缩膜10，热风吹加热收缩所述绝缘收缩膜10，再缠绕所述互感器二次侧绕组3，再包裹所述互感器屏蔽保护薄膜4，然后将所述互感器复合磁芯放进所述互感器封装外壳中，向所述互感器封装外壳中灌注环氧树脂后加热使环氧树脂固化即可。
以上对本发明的较佳实施进行了具体说明，当然，本发明还可以采用与上述实施方式不同的形式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下所作的等同的变换或相应的改动，都应该属于本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种纳米晶合金双磁芯电流互感器，其特征在于：包括互感器复合磁芯，所述互感器复合磁芯包括环形结构的纳米晶磁芯（2）和非晶合金磁芯（1），所述纳米晶磁芯（2）套装在所述非晶合金磁芯（1）的外侧，且所述纳米晶磁芯（2）和所述非晶合金磁芯（1）同轴设置；所述非晶合金磁芯（1）由非晶合金磁性带材卷绕制成，所述非晶合金磁性带材包含以下质量百分比的元素：硅元素8%～12%、硼元素5%～8%、锰元素1.0%～1.8%、钴元素0.5%～1.3%、钒元素1.2%～2.2%、碳元素2.5%～4.0%、余量的铁元素。
2.根据权利要求1所述的一种纳米晶合金双磁芯电流互感器，其特征在于：所述非晶合金磁性带材的制备方法为：将与所述非晶合金磁性带材元素配比相同的合金母锭投入到熔炼炉中加热至1300～1350℃，充分熔融后用单辊快淬法制成带材，卷绕成所述非晶合金磁芯（1）后，在真空退火炉中加热至390～450℃，维持温度加热1.5～2.5小时后逐渐冷却即可。
3.根据权利要求2所述的一种纳米晶合金双磁芯电流互感器，其特征在于：所述非晶合金磁性带材的厚度为35～40微米，所述非晶合金磁性带材的宽度为6～12毫米。
4.根据权利要求1所述的一种纳米晶合金双磁芯电流互感器，其特征在于：所述纳米晶磁芯（2）包含以下质量百分比的元素：铜元素1.0%～1.5%、铌元素3.0%～3.2%、硅元素5.0%～5.5%、硼元素7.0%～7.5%。
5.根据权利要求1所述的一种纳米晶合金双磁芯电流互感器，其特征在于：所述互感器复合磁芯的表面还包裹有绝缘收缩膜（10），包裹有所述绝缘收缩膜（10）的互感器复合磁芯上缠绕有互感器二次侧绕组（3）；所述互感器二次侧绕组（3）外还包裹有互感器屏蔽保护薄膜（4），所述互感器屏蔽保护薄膜（4）为铝箔包裹所述互感器二次侧绕组（3）而成，且所述铝箔接触所述互感器二次侧绕组（3）的面上涂布有聚四氟乙烯涂层。
6.根据权利要求1所述的一种纳米晶合金双磁芯电流互感器，其特征在于：还包括用于封装所述互感器复合磁芯的互感器封装外壳，所述互感器封装外壳包括环形底壁（5）、下端连接所述环形底壁（5）内侧边缘的内侧圆筒壁（6）、下端连接所述环形底壁（5）外侧边缘的外侧圆筒壁（7）；所述环形底壁（5）、所述内侧圆筒壁（6）和所述外侧圆筒壁（7）均同轴；所述互感器复合磁芯设置于所述环形底壁（5）上方，且所述互感器复合磁芯位于所述内侧圆筒壁（6）和所述外侧圆筒壁（7）之间；所述互感器封装外壳中填充有环氧树脂。
7.根据权利要求6所述的一种纳米晶合金双磁芯电流互感器，其特征在于：所述内侧圆筒壁（6）的上端外侧设置有第一环形限位凸起（8），所述外侧圆筒壁（7）的上端外侧设置有第二环形限位凸起（9），所述第一环形限位凸起（8）和所述第二环形限位凸起（9）共面。
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