CN110310794A - 一种混合软磁材料及其制备的一体成型电感 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合软磁材料及其制备的一体成型电感，其技术方案要点是采用大、中、小不同的两种或两种以上的软磁粉末，通过将其制备所需的软磁粉末进行混合后的粒度级配，从而达到在单位体积下所填充的软磁粉末密度最大化；混合所用的软磁粉末形貌为球形、类球形、多边形或片状形的各种大、中、小不同的粒径分布；用此高密度混合粉末制备的软磁材料所制成的一体成型功率电感,初始导磁率更高,饱和特性更好,产品损耗更低，具有更高的效能。

Description

一种混合软磁材料及其制备的一体成型电感
技术领域
本发明涉及软磁材料领域，更具体地说，它涉及一种混合软磁材料及其制备的一体成型电感。
背景技术
一体成型电感，包括座体和绕组本体两部分，座体即合金粉末成型部分，绕组即漆包线圈和连接在一起的抗氧化金属端子部分。将绕组本体埋入合金粉末内部，利用一体成型机压铸，SMD引脚为抗氧化金属端子，引脚绕组本体的引出脚直接成形于座体表面。因其全封闭结构磁屏蔽效果好，可有效降低电磁干扰、避免发生噪音，同尺寸直流阻抗最低，又可确保耐电流电感值降幅平顺，应用频率可达到1MHz，目前已广泛应用于车载、医用、笔电设备、航空航天等领域。
一体成型电感的制备原料一般为软磁金属粉末，由于同一粒径的球形粉末在成型时可压缩的难度大，不易冲压成型，故采用一种大、中、小不同粒度径的粉末进行级配，从而解决成型难度大，成型密度低的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供:一种混合软磁材料，通过将其制备所需的大、中、小不同的两种或两种以上的软磁粉末进行混合后的粒度级配，所述软磁粉末经过混合之后形貌为球形、类球形、多边形或片状形的各种大、中、小不同的粒径分布；从而达到在单位体积下所填充的软磁粉末密度最大化；用此高密度的混合粉末所制成的一体成型功率电感,初始导磁率更高,饱和特性更好,产品损耗更低，具有更高的效能。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种混合软磁材料，通过将其制备所需的大、中、小不同的两种或两种以上的软磁粉末进行混合后的粒度级配，从而达到在单位体积下所填充的软磁粉末密度最大化；所述软磁粉末经过混合之后形貌为球形、类球形、多边形或片状行的各种大、中、小不同的粒径分布；所述软磁粉末包括羰基铁、合金FeSiCr、合金FeSiAl、合金FeNi、合金FeSi、非晶FeSiBCr、纳米晶和锰锌及镍锌粉末,采用大、中、小不同种类的两种或两种以上组成的混合物。
如图1粒度级配数学模型图所示，在一定的单位体积圆内，设定一种粉末中径D50为25μm，则依电脑绘图填圆方式可以得知填充的余下粒粉末中径D50为小于12μm，如10μm、3μm、1.5μm从而可知大中径与小颗粒中径粉末比值为5-23左右，从而达到单位体积下混合粉末形成极配，最终满足在单位体积下混合粉末密度最大化。
作为优选，所述软磁粉末的含铁量介于50％-99.9％。
作为优选，所述两种软磁粉末包括：
合金FeSiC/非晶FeSiBCr 5-95份
羰基铁粉 5-95份
所述两种软磁粉末的重量占比的加总为100份。
所述合金FeSiCr粒径值为D50＝25μm，所述非晶FeSiBCr粒径值为D50＝25μm，所述羰基铁粉粒径值为D50＝5μm。
作为优选，所述三种软磁粉末包括：
合金FeSiC 5-40份
非晶FeSiBCr 5-40份
羰基铁粉 20-90份
所述三种软磁粉末的重量占比的加总为100份。
所述合金FeSiCr粒径值为D50＝25μm，所述非晶FeSiBCr粒径值为D50＝12μm，所述羰基铁粉粒径值为D50＝5μm。
采用该混合软磁材料制备的一体成型电感依次包括以下步骤：
粒度级配：对1KG的混合软磁粉末进行粒度级配；
绝缘处理：把采用粒度级配的混合软磁粉末进行钝化绝缘处理；
混合造粒：将钝化绝缘处理后的混合软磁粉末与粘合剂进行混合造粒，得到该混合软磁材料；
制备一体成型电感：采用线圈压制一定尺寸的一体成型电感。
作为优选，所述粘合剂是一种复合型树脂，包括环氧树脂、硅油树脂、酚醛树脂和混合型胶水中的一种或几种组成的混合物。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
该混合软磁材料，通过将其制备所需的大、中、小不同的两种或两种以上的软磁粉末进行混合后的粒度级配，所述软磁粉末经过混合之后形貌为球形、类球形、多边形或片状行的各种大、中、小不同的粒径分布；从而达到在单位体积下所填充的软磁粉末密度最大化；用此高密度的混合粉末所制成的一体成型功率电感,初始导磁率更高,饱和特性更好,产品损耗更低，具有更高的效能。
附图说明
图1为粒度级配数学模型图；
图2为电感效能测试曲线图；
图3为电感饱和特性测试曲线图。
具体实施方式
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
一种混合软磁材料，通过将其制备所需的大、中、小不同的两种或两种以上的软磁粉末进行混合后的粒度级配，从而达到在单位体积下所填充的软磁粉末密度最大化；所述软磁粉末经过混合之后形貌为球形、类球形、多边形或片状形的各种大、中、小不同的粒径分布；所述软磁粉末包括羰基铁、合金FeSiCr、合金FeSiAl、合金FeNi、合金FeSi、非晶FeSiBCr、纳米晶和锰锌及镍锌粉末,采用大、中、小不同种类的两种或两种以上组成的混合物。所述混合软磁粉末的含铁量介于50％-99.9％。
如图1粒度级配数学模型图所示，在一定的单位体积圆内，设定一种粉末中径D50为25μm，则依电脑绘图填圆方式可以得知填充的余下粒粉末中径D50为小于12μm，如10μm、3μm、1.5μm从而可知大中径与小颗粒中径粉末比值为5-23左右，从而达到单位体积下混合粉末形成极配，最终满足在单位体积下混合粉末密度最大化。
采用该混合软磁材料制备的一体成型电感依次包括以下步骤：
粒度级配：对1KG的混合软磁粉末进行粒度级配；
绝缘处理：把采用粒度级配的混合软磁粉末进行钝化绝缘处理；
混合造粒：将钝化绝缘处理后的混合软磁粉末与粘合剂进行混合造粒，得到该混合软磁材料；
制备一体成型电感：采用线圈压制一定尺寸的一体成型电感。
所述粘合剂是一种复合型树脂，包括环氧树脂、硅油树脂、酚醛树脂和混合型胶水中的一种或几种组成的混合物。
对比例1：
取1KG粒径值为D50＝5μm的羰基铁粉100份进行钝化绝缘处理，然后将钝化绝缘处理后的软磁粉末与粘合剂进行混合造粒。
实施例1：
取1KG采用粒度级配的混合软磁粉末(其中粒径值为D50＝5μm的羰基铁粉为70份和粒径值为D50＝25μm的非晶FeSiBCr粉末为30份)，进行钝化绝缘处理，然后将钝化绝缘处理后的软磁粉末与粘合剂进行混合造粒。
对比例1和实施例1分别用同一线圈1.4mm×2.8mm(OD)×1.5Ts进行压制同一尺寸8mm×8mm×5mm的一体成型电感，电感值范围在0.14uH±20％，对比例1为1L:0.133uH粉1，实施例1为2L:0.133uH粉2。
对一体成型电感进行测试，测试信息如下：测试信息：测试仪器:WK3260B、测试条件：(100KHz 0.1V)、电感效能测试：PWM、模式：(DC-DC BUCK 500KHz)、输入电压：12V和输出电压：0.8V。
经过测试，电感效能测试数据如表1所示，电感效能测试曲线图如图2所示。
表1：电感效能测试数据
电流(A) 5 10 15 20 25 30 35
对比例1 80.74％ 84.20％ 84.17％ 83.38％ 81.75％ 80.33％ 78.41％
实施例1 81.19％ 84.49％ 84.45％ 83.49％ 81.93％ 80.41％ 78.60％
经过测试，电感饱和特性测试数据如表2所示，电感饱和特性测试曲线图如图3所示。
表2：电感饱和特性测试数据
电流(A) 0 20 40 60 80 100
对比例1 0.133 0.127 0.120 0.109 0.095 0.080
实施例1 0.133 0.128 0.121 0.111 0.097 0.083
经过测试，电感直流电阻测试数据如表3所示
表3：电感直流电阻测试数据
结论：该混合软磁粉末通过大、中、小不同的两种或两种以上的软磁粉末混合后的粒度级配,使得在单位体积下所填充的软磁粉末密度最大化,用此高密度混合软磁粉末所制备的混合软磁材料所制成的一体成型功率电感,初始导磁率更高,饱和特性更好,产品损耗更低，同时制做的一体成型电感具有更高效能的效果。

Claims (10)

1.一种混合软磁材料，其特征在于：通过将其制备所需的大、中、小不同的两种或两种以上的软磁粉末进行混合后的粒度级配，从而达到在单位体积下所填充的软磁粉末密度最大化。
2.根据权利要求1所述的一种混合软磁材料，其特征在于：所述软磁粉末包括羰基铁、合金FeSiCr、合金FeSiAl、合金FeNi、合金FeSi、非晶FeSiBCr、纳米晶和锰锌及镍锌粉末,采用大、中、小不同种类的两种或两种以上组成的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种混合软磁材料，其特征在于：作为优选，作为优选，所述两种软磁粉末包括以下重量份：
合金FeSiC/非晶FeSiBCr 5-95份
羰基铁粉 5-95份
所述两种软磁粉末的重量占比的加总为100份。
4.根据权利要求1所述的一种混合软磁材料，其特征在于：作为优选，作为优选，所述三种软磁粉末包括：
合金FeSiC 5-40份
非晶FeSiBCr 5-40份
羰基铁粉 20-90份
所述三种软磁粉末的重量占比的加总为100份。
5.根据权利要求3所述的一种混合软磁材料，其特征在于：所述合金FeSiCr粒径值为D50＝25μm，所述非晶FeSiBCr粒径值为D50＝25μm，所述羰基铁粉粒径值为D50＝5μm。
6.根据权利要求4所述的一种混合软磁材料，其特征在于：所述合金FeSiCr粒径值为D50＝25μm，所述非晶FeSiBCr粒径值为D50＝12μm，所述羰基铁粉粒径值为D50＝5μm。
7.根据权利要求1所述的一种混合软磁材料，其特征在于：采用该混合软磁材料制备的一体成型电感依次包括以下步骤：
粒度级配：对1KG的混合软磁粉末进行粒度级配；
绝缘处理：把采用粒度级配的混合软磁粉末进行钝化绝缘处理；
混合造粒：将钝化绝缘处理后的混合软磁粉末与粘合剂进行混合造粒，得到该混合软磁材料；
制备一体成型电感：采用线圈压制一定尺寸的一体成型电感。
8.根据权利要求7所述的一种混合软磁材料，其特征在于：所述粘合剂是一种复合型树脂，包括环氧树脂、硅油树脂、酚醛树脂和混合型胶水中的一种或几种组成的混合物。
9.根据权利要求1所述的一种混合软磁材料，其特征在于：所述软磁粉末经过混合之后形貌为球形、类球形、多边形或片状形的各种大、中、小不同的粒径分布。
10.根据权利要求1所述的一种混合软磁材料，其特征在于：所述软磁粉末的含铁量介于50％-99.9％。
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