CN111128515A - 磁芯及含有该磁芯的共模电感器及共模电感器的制备工艺 - Google Patents

磁芯及含有该磁芯的共模电感器及共模电感器的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电感器的技术领域，涉及一种磁芯，其包括以下质量份数的组分：四氧化三锰10‑15份；氧化锌15‑20份；三氧化二铁30‑40份；二氧化钛1.5‑2份；二氧化硅13‑15份；滑石粉1‑3份；十八酸钠1‑2份；硬脂酸钡1‑1.5份；矿化剂0.3‑0.8份；助烧剂0.5‑1份。一种共模电感器，其包括上述磁芯、第一绕线、第二绕线以及固定第一绕线和第二绕线端部的焊座，第一绕线与第二绕线交叉环绕。一种共模电感器的制备工艺，其包括以下步骤：S1、混合磁芯原料；S2、加入聚乙二醇以及乙醇处理并烘干，即得磁芯粉；S3、绕线；S4、将磁芯粉灌入第一绕线与第二绕线形成的线圈中冲压成型，即得共模电感器。本发明具有提高磁芯的磁导率，使得共模电感器的效果更好的效果。

Description

磁芯及含有该磁芯的共模电感器及共模电感器的制备工艺
技术领域
本发明涉及电感器的技术领域，尤其是涉及一种磁芯及含有该磁芯的共模电感器及共模电感器的制备工艺。
背景技术
目前，共模电感器是电脑的开关电源中过滤共模的电磁干扰信号的常用元件。共模电感器也叫共模扼流圈，是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。
现有的共模电感器通常是两个磁芯，分别在两磁芯上直接绕制漆包线，并将绕在磁芯上的漆包线引出端直接焊接，使得电感器呈插接式结构。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：现有的磁芯的磁导率较低，容易对电感器的功能造成影响，因此，仍有改进的空间。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种磁芯。
本发明的第二目的是提供一种共模电感器。
本发明的第三目的是提供一种共模电感器的制备工艺。
本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种磁芯，包括以下质量份数的组分：
四氧化三锰10-15份；
氧化锌15-20份；
三氧化二铁30-40份；
二氧化钛1.5-2份；
二氧化硅13-15份；
滑石粉1-3份；
十八酸钠1-2份；
硬脂酸钡1-1.5份；
矿化剂0.3-0.8份；
助烧剂0.5-1份。
通过采用上述技术方案，发明人意外地发现，通过采用滑石粉、十八酸钠以及硬脂酸钡互相协同配合，有利于更好地提高制备所得的磁芯的磁导率，从而有利于更好地提高共模电感器的过滤干扰信号的效果。
通过加入矿化剂以及助烧剂，使得磁芯的制备更加简单方便，从而有利于磁芯中的各组分更好地协同配合，有利于磁芯的磁导率更好地被提高，进而有利于更好地提高共模电感器的过滤干扰信号的效果。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括以下质量份数的组分：
硼氢化钾0.3-0.5份。
通过采用上述技术方案，发明人意外地发现，通过加入硼氢化钾，有利于更好地促进滑石粉、十八酸钠以及硬脂酸钡的互相协同配合，从而有利于更好地提高制备所得的磁芯的磁导率，使得共模电感器的过滤干扰信号的效果更好。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述矿化剂包括以下质量份数的组分：
白炭黑0.1-0.3份；
碱式氯化铝0.2-0.5份。
通过采用上述技术方案，通过采用白炭黑与碱式氯化铝互相协同配合以形成矿化剂，有利于磁芯在制备过程中更好地固化，从而有利于磁芯更好地成型，使得磁芯的制备操作更加简单、方便、快捷；同时，还有利于各组分更好地互相协同配合，从而有利于更好地提高制备所得的磁芯的磁导率，使得共模电感器的过滤干扰信号的效果更好。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述矿化剂包括以下质量份数的组分：
白炭黑0.2份；
碱式氯化铝0.3份。
通过采用上述技术方案，通过采用特定比例的白炭黑与碱式氯化铝互相协同配合，有利于磁芯在制备过程中更好地固化，从而使得磁芯的制备操作更加简单、方便、快捷；同时，还有利于各组分更好地互相协同配合，使得制备所得的磁导率更高，进而有利于更好地提高共模电感器的过滤干扰信号的效果。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述助烧剂包括以下质量份数的组分：
氧化铍0.1-0.3份；
氯化锂0.2-0.4份；
硫酸铵0.2-0.3份。
通过采用上述技术方案，通过采用氧化铍、氯化锂以及硫酸铵互相协同配合以形成助烧剂，有利于磁芯在制备过程中更好地固化成型，从而使得磁芯的生产制备更加简易；同时，还有利于各组分更好地互相协同配合，使得制备所得的磁芯的磁导率更高，从而有利于更好地提高共模电感器的过滤干扰信号的效果。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述助烧剂包括以下质量份数的组分：
氧化铍0.2份；
氯化锂0.4份；
硫酸铵0.2份。
通过采用上述技术方案，通过控制氧化铍、氯化锂以及硫酸铵的特定比例，有利于更好地促进磁芯的固化成型，从而使得磁芯的制备操作更加简易；同时，有利于磁芯中的各组分更好地互相协同配合，使得制备所得的磁芯的磁导率更高，进而有利于更好地提高共模电感器的过滤干扰信号的效果。
本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：
一种共模电感器，包括上述磁芯、第一绕线、第二绕线以及固定第一绕线和第二绕线端部的焊座，所述焊座设有四个焊接点，所述第一绕线以及第二绕线的两端分别固定于焊座四个不同的焊接点上，所述第一绕线以及第二绕线的线径相同，所述第一绕线与第二绕线交叉环绕。
通过采用上述技术方案，通过第一绕线以及第二绕线的端点分别固定于焊座的四个焊接点上，使得共模电感器只需要设计一个焊座即可实现共模的目的，从而有利于减小共模电感器的占用空间，有利于更好地实现共模电感器的小型化。
本发明的上述发明目的三是通过以下技术方案得以实现的：
一种共模电感器的制备工艺，包括以下步骤：
S1、将四氧化三锰、氧化锌、三氧化二铁、二氧化钛以及二氧化硅混合均匀，形成预混合物；
S2、向预混合物中加入磁芯的剩余组分，搅拌混合均匀，得到中间混合物，再将中间混合物与质量份数为0.5-1份的聚乙二醇同时进行球磨，得到湿料，然后向湿料中加入质量份数为0.1-0.3份乙醇，搅拌混合均匀，得到混合料，最后将混合料进行喷雾干燥，即得磁芯粉；
S3、在模具中放入焊座，并将第一绕线以及第二绕线的端点分别焊接在焊座的其中两个焊接点上，然后将第一绕线以及第二绕线分别交叉依次环绕，并将第一绕线以及第二绕线的末端分别焊接在焊座剩余两个焊接点上；
S4、将步骤S2制备所得的磁芯粉灌入至第一绕线以及第二绕线中，并冲压成型以制出所需要的磁芯，即得共模电感器。
通过采用上述技术方案，通过控制磁芯的各组分的加入顺序，有利于各组分更好地互相协同配合，从而有利于更好地提高制备所得的磁芯的磁导率，使得共模电感器的过滤干扰信号的效果更好。
通过加入采用聚乙二醇以及乙醇互相协同配合以处理中间混合物，有利于更好地提高制备所得的磁芯的磁导率，使得磁芯制备所得的共模电感器的过滤干扰信号的效果更好。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述步骤S2中所采用的乙醇为无水乙醇。
通过采用上述技术方案，通过采用无水乙醇对湿料进行处理，有利于更好地提高制备所得的磁芯的磁导率，从而有利于更好地提高共模电感器的过滤干扰信号的效果。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述步骤S4中的冲压成型的压制压力控制为1.5-2GPa。
通过采用上述技术方案，通过控制步骤S4中的压力，有利于磁芯更好地固化成型，从而使得磁芯的形状更适于共模电感器的使用，有利于更好地提高磁芯的磁导率，使得共模电感器的过滤干扰信号的效果更好。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过采用滑石粉、十八酸钠以及硬脂酸钡互相协同配合，有利于更好地提高制备所得的磁芯的磁导率，有利于更好地提高共模电感器的过滤干扰信号的效果；
2.通过加入矿化剂以及助烧剂，有利于磁芯更好地固化成型，使得磁芯的制备更加简单方便；
3.通过加入矿化剂以及助烧剂，有利于磁芯中的各组分更好地互相协同配合，有利于磁芯的磁导率更好地被提高，有利于更好地提高共模电感器的过滤干扰信号的效果。
附图说明
图1是本发明中共模电感器的整体结构示意图；
图2是本发明中共模电感器的内部结构示意图。
图中，1、磁芯；2、焊座；21、焊接点；3、第一绕线；4、第二绕线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
以下实施例中，四氧化三锰采用武汉兴众诚科技有限公司的四氧化三锰。
以下实施例中，氧化锌采用济南润昌化工有限公司的氧化锌。
以下实施例中，三氧化二铁采用山东豪耀新材料有限公司的三氧化二铁。
以下实施例中，二氧化钛采用山东杰晨化工有限公司的二氧化钛。
以下实施例中，二氧化硅采用郑州诚祥化工科技有限公司的二氧化硅。
以下实施例中，滑石粉采用济南瑞宝化工有限公司的滑石粉。
以下实施例中，十八酸钠采用常州中耀精细化工有限公司的十八酸钠。
以下实施例中，硬脂酸钡采用河北千友新材料科技有限公司的硬脂酸钡。
以下实施例中，硼氢化钾采用河南皇启化工产品有限公司的硼氢化钾。
以下实施例中，白炭黑采用博爱县祥盛硅粉有限公司的白炭黑。
以下实施例中，碱式氯化铝采用山东钰来化工科技有限公司的碱式氯化铝。
以下实施例中，氧化铍采用上海牧泓实业有限公司的氧化铍。
以下实施例中，氯化锂采用河南万山化工产品有限公司的氯化锂。
以下实施例中，硫酸铵采用山东一辉化工有限公司的硫酸铵。
以下实施例中，聚乙二醇采用南通丰源化工有限公司的型号为PEG800的聚乙二醇。
以下实施例中，乙醇采用济南明星化工有限公司的型号为165的无水乙醇。
实施例1
参照图1以及图2，为本发明公开的一种共模电感器，包括磁芯1、第一绕线3、第二绕线4以及用于固定第一绕线3和第二绕线4端部的焊座2，第一绕线3以及第二绕线4的线径一致，且第一绕线3以及第二绕线4均为漆包线。
参照图2，焊座2上设有四个不同的焊接点21，四个焊接点21连接起来形成一个矩形，四个焊接点21分别位于矩形的四个顶角处。且第一绕线3以及第二绕线4的两端均分别固定于不同的焊接点21上。
参照图2，第一绕线3以及第二绕线4均为漆包线，第一绕线3以及第二绕线4上焊接于焊接点21的端部位置的漆被刮除。固定第一绕线3两端的焊接点21分别位于矩形的两个对角处，固定第二绕线4两端的焊接点21分别位于矩形的另外两个对角处。
参照图2，在本实施例中，第一绕线3与第二绕线4交叉环绕指的是第一绕线3以及第二绕线4已固定的一端互相朝相反方向绕半径一致的圆柱体缠绕，且沿圆柱体的长度方向第一绕线3以及第二绕线4依次设置，第一绕线3的两侧均环绕第二绕线4，第二绕线4的两侧均环绕第一绕线3。
实施例2
一种共模电感器的制备方法，包括以下步骤：
S1、在100L搅拌釜中，常温条件下，加入四氧化三锰12.5kg，以300r/min的转速进行搅拌，边搅拌边加入氧化锌20kg、三氧化二铁35kg、二氧化钛1.5kg以及二氧化硅13kg，混合均匀，形成预混合物。
S2、边搅拌边向预混合物中加入滑石粉1kg、十八酸钠1.5kg、硬脂酸钡1.25kg、矿化剂0.55kg以及助烧剂0.5kg，搅拌混合均匀，得到中间混合物，再将中间混合物与0.5kg聚乙二醇同时加入球磨机中进行球磨，得到湿料，然后向湿料中加入0.1kg乙醇，搅拌混合均匀，得到混合料，最后将混合料进行喷雾干燥，即得磁芯粉。
S3、在模具中放入焊座，将第一绕线以及第二绕线其中一端的漆刮掉，并将第一绕线以及第二绕线已刮掉漆的端点分别焊接在焊座的其中两个焊接点上，然后将第一绕线以及第二绕线分别交叉依次环绕，并将第一绕线以及第二绕线的末端分别焊接在焊座剩余两个焊接点上。
S4、将步骤S2制备所得的磁芯粉灌入至第一绕线以及第二绕线中，并冲压成型以制出所需要的磁芯，控制压制压力为1.5GPa，即得共模电感器。
在本实施例中，矿化剂为白炭黑，助烧剂为氧化铍。
实施例3
与实施例2的区别在于：
步骤S1以及步骤S2中加入的各组分的用量如下：
四氧化三锰10kg；氧化锌15kg；三氧化二铁40kg；二氧化钛2kg；二氧化硅14kg；滑石粉2kg；十八酸钠1kg；硬脂酸钡1.5kg；矿化剂0.3kg；助烧剂1kg；聚乙二醇0.8kg；乙醇0.2kg。
步骤S4中的压制压力为控制为1.8GPa。
实施例4
与实施例2的区别在于：
步骤S1以及步骤S2中加入的各组分的用量如下：
四氧化三锰15kg；氧化锌17.5kg；三氧化二铁30kg；二氧化钛1.75kg；二氧化硅15kg；滑石粉3kg；十八酸钠2kg；硬脂酸钡1kg；矿化剂0.8kg；助烧剂0.75kg；聚乙二醇1kg；乙醇0.3kg。
步骤S4中的压制压力为控制为2.0GPa。
实施例5
与实施例2的区别在于：
步骤S1以及步骤S2中加入的各组分的用量如下：
四氧化三锰14kg；氧化锌18kg；三氧化二铁33kg；二氧化钛1.8kg；二氧化硅13.5kg；滑石粉2.5kg；十八酸钠1.6kg；硬脂酸钡1.1kg；矿化剂0.5kg；助烧剂0.8kg；聚乙二醇0.7kg；乙醇0.15kg。
步骤S4中的压制压力为控制为1.6GPa。
实施例6
与实施例5的区别在于：步骤S2中还加入了硼氢化钾0.3kg。
实施例7
与实施例5的区别在于：步骤S2中还加入了硼氢化钾0.5kg。
实施例8
与实施例5的区别在于：矿化剂为碱式氯化铝。
实施例9
与实施例5的区别在于：矿化剂由0.1kg白炭黑与0.5kg碱式氯化铝均匀混合而成。
实施例10
与实施例5的区别在于：矿化剂由0.3kg白炭黑与0.2kg碱式氯化铝均匀混合而成。
实施例11
与实施例5的区别在于：矿化剂由0.2kg白炭黑与0.3kg碱式氯化铝均匀混合而成。
实施例12
与实施例5的区别在于：助烧剂为氯化锂。
实施例13
与实施例5的区别在于：助烧剂为硫酸铵。
实施例14
与实施例5的区别在于：助烧剂由0.3kg氧化铍与0.5kg氯化锂均匀混合而成。
实施例15
与实施例5的区别在于：助烧剂由0.3kg氧化铍与0.5kg硫酸铵均匀混合而成。
实施例16
与实施例5的区别在于：助烧剂由0.3kg氯化锂与0.5kg硫酸铵均匀混合而成。
实施例17
与实施例5的区别在于：助烧剂由0.1kg氧化铍、0.4kg氯化锂与0.3kg硫酸铵均匀混合而成。
实施例18
与实施例5的区别在于：助烧剂由0.3kg氧化铍、0.2kg氯化锂与0.4kg硫酸铵均匀混合而成。
实施例19
与实施例5的区别在于：助烧剂由0.2kg氧化铍、0.4kg氯化锂与0.2kg硫酸铵均匀混合而成。
实施例20
与实施例5的区别在于：
步骤S2中还加入了硼氢化钾0.4kg。
矿化剂由0.2kg白炭黑与0.3kg碱式氯化铝均匀混合而成。
助烧剂由0.2kg氧化铍、0.4kg氯化锂与0.2kg硫酸铵均匀混合而成。
比较例1
与实施例5的区别在于：步骤S2中未加入滑石粉、十八酸钠以及硬脂酸钡。
比较例2
与实施例5的区别在于：步骤S2中未加入滑石粉。
比较例3
与实施例5的区别在于：步骤S2中未加入十八酸钠。
比较例4
与实施例5的区别在于：步骤S2中未加入硬脂酸钡。
比较例5
与实施例5的区别在于：步骤S2中未加入聚乙二醇以及乙醇处理。
比较例6
与实施例5的区别在于：步骤S2中未加入聚乙二醇处理。
比较例7
与实施例5的区别在于：步骤S2中未加入乙醇处理。
实验1
根据GB/T 35690-2017《弱磁材料相对磁导率的测量方法》中的电流换向式螺线管法检测实施例2-20以及比较例1-7制备所得的磁芯的磁导率。
以上实验的检测数据见表1。
表1
Figure BDA0002355816560000141
Figure BDA0002355816560000151
根据表1中实施例5-7的数据对比可得，通过加入硼氢化钾，有利于更好地促进滑石粉、十八酸钠与硬脂酸钡的互相协同配合，从而有利于更好地提高制备所得的磁芯的磁导率，进而使得共模电感器的过滤干扰信号的效果更好。
根据表1中实施例5与实施例8-11的数据对比可得，通过控制矿化剂的组成成分以及各组分的用量比例，有利于更好地促进磁芯的固化成型，从而有利于磁芯中的各组分更好地互相协同配合，使得制备所得的磁芯的磁导率更高，进而有利于更好地提高共模电感器的过滤干扰信号的效果。
根据表1中实施例5与实施例9-19的数据对比可得，通过控制助烧剂的组成成分以及控制各组分的用量比例，有利于更好地促进磁芯的固化成型，从而有利于磁芯中的各组分更好地互相协同配合，使得制备所得的磁芯的磁导率更高，进而有利于更好地提高共模电感器的过滤干扰信号的效果。
根据表1中实施例5与实施例20的数据对比可得，通过加入硼氢化钾，并通过同时控制矿化剂以及助烧剂的组成成分和各组分的用量比例，有利于更好地促进滑石粉、十八酸钠与硬脂酸钡的互相协同配合的同时还有利于更好地促进磁芯的固化成型，从而使得磁芯的成型形状更适于共模电感器的使用，有利于更好地提高磁芯的磁导率，使得共模电感器的过滤干扰信号的效果更好。
根据表1中实施例5与比较例1-4的数据对比可得，只有当滑石粉、十八酸钠与硬脂酸钡共同互相协同配合时，才能更好地提高磁芯的磁导率，使得共模电感器的过滤干扰信号的效果更好，缺少了任一组分，均容易磁芯的磁导率造成较大的影响。
根据表1中实施例5与比较例5-7的数据对比可得，只有同时加入聚乙二醇与乙醇对中间混合物进行处理，才能更好地提高制备所得的磁芯的磁导率，缺少了任一组分，均会对磁芯的磁导率造成极大的影响。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁芯，其特征在于：包括以下质量份数的组分：
四氧化三锰10-15份；
氧化锌15-20份；
三氧化二铁30-40份；
二氧化钛1.5-2份；
二氧化硅13-15份；
滑石粉1-3份；
十八酸钠1-2份；
硬脂酸钡1-1.5份；
矿化剂0.3-0.8份；
助烧剂0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的磁芯，其特征在于：还包括以下质量份数的组分：
硼氢化钾0.3-0.5份。
3.根据权利要求1-2任一所述的磁芯，其特征在于：所述矿化剂包括以下质量份数的组分：
白炭黑0.1-0.3份；
碱式氯化铝0.2-0.5份。
4.根据权利要求3所述的磁芯，其特征在于：所述矿化剂包括以下质量份数的组分：
白炭黑0.2份；
碱式氯化铝0.3份。
5.根据权利要求1-2任一所述的磁芯，其特征在于：所述助烧剂包括以下质量份数的组分：
氧化铍0.1-0.3份；
氯化锂0.2-0.4份；
硫酸铵0.2-0.3份。
6.根据权利要求5所述的磁芯，其特征在于：所述助烧剂包括以下质量份数的组分：
氧化铍0.2份；
氯化锂0.4份；
硫酸铵0.2份。
7.一种共模电感器，其特征在于：包括如权利要求1-6任一所述的磁芯、第一绕线(3)、第二绕线(4)以及固定第一绕线(3)和第二绕线(4)端部的焊座(2)，所述焊座(2)设有四个焊接点(21)，所述第一绕线(3)以及第二绕线(4)的两端分别固定于焊座(2)四个不同的焊接点(21)上，所述第一绕线(3)以及第二绕线(4)的线径相同，所述第一绕线(3)与第二绕线(4)交叉环绕。
8.一种如权利要求7所述的共模电感器的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将四氧化三锰、氧化锌、三氧化二铁、二氧化钛以及二氧化硅混合均匀，形成预混合物；
S2、向预混合物中加入磁芯的剩余组分，搅拌混合均匀，得到中间混合物，再将中间混合物与质量份数为0.5-1份的聚乙二醇同时进行球磨，得到湿料，然后向湿料中加入质量份数为0.1-0.3份的乙醇，搅拌混合均匀，得到混合料，最后将混合料进行喷雾干燥，即得磁芯粉；
S3、在模具中放入焊座(2)，并将第一绕线(3)以及第二绕线(4)的端点分别焊接在焊座(2)的其中两个焊接点(21)上，然后将第一绕线(3)以及第二绕线(4)分别交叉依次环绕，并将第一绕线(3)以及第二绕线(4)的末端分别焊接在焊座(2)剩余两个焊接点(21)上；
S4、将步骤S2制备所得的磁芯粉灌入至第一绕线(3)以及第二绕线(4)中，并冲压成型以制出所需要的磁芯(1)，即得共模电感器。
9.根据权利要求8所述的共模电感器的制备工艺，其特征在于：所述步骤S2中所采用的乙醇为无水乙醇。
10.根据权利要求8所述的共模电感器的制备工艺，其特征在于：所述步骤S4中的冲压成型的压制压力控制为1.5-2GPa。
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