CN113257560A - 适用于中高频环境下的矩形纳米晶喷涂磁芯的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电源变压器技术领域，具体公开了用于中高频环境下的矩形纳米晶喷涂磁芯的制作工艺，具体工艺步骤如下：步骤一、计算；步骤二、卷绕；步骤三、初步定型；步骤四、冷却：将加温后的磁芯进行气冷处理，并拆掉工装；步骤五、加性能；步骤六、冷却：将热处理后的磁芯，进行气冷处理；步骤七、浸固；步骤八、烘干；步骤九、拆卸工装；步骤十、喷涂；步骤十一、测试。该工艺制作出的矩形纳米晶喷涂磁芯不再受机械应力影响，磁性能稳定，高磁感下的中高频损耗低，且该喷涂磁芯又具有体积小、成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电源变压器技术领域，具体为适用于中高频环境下的矩形纳米晶喷涂磁芯的制作工艺。
背景技术
现如今磁芯的应用愈加广泛，应用环境也随之愈加复杂，市场需求愈加精确，客户对磁芯性能和型式种类的需求愈加多样化，相较于常见类型磁芯，还有许多异形或精准度更高的磁芯市场空白等待我们去填补。当下生产应用的纳米晶磁芯以环形为主，环形磁芯生产工艺较为简单且成熟，并且性能优良，生产工期短，但是环形磁芯已经不能完美的适应应用环境的变化和客户的需求，当电源变压器的功率达到几百千瓦以上的超大功率范围时，出于电流及安装方式的要求，电源变压器的磁芯就必须做成矩型，因此，迫切需要研发能够更加精准满足客户需求的异形喷涂磁芯。
目前市场上的矩形磁芯以硅钢材质为主，轧取工艺的硅钢片磁芯电阻率低、有效磁导率较低，主要应用于变压器、电抗器或电机等低频场景中，高频应用场景对磁芯的磁导率、频率/损耗特性有更为严格的要求，显然较低电阻率的硅钢磁芯无法应用，而性价比高的带绕铁基纳米晶磁芯，由于其韧性较好、受应力影响性能，所以很难定形，现有工艺流程无法在满足性能的前提下，生产出机械应力影响小、工作温度下不变形、在尺寸误差范围内的矩形磁芯，所以需要研发特定的工艺流程，使得矩形磁芯不再受机械应力影响，磁性能稳定，高磁感下的中高频损耗低，而区别于带护壳的纳米晶磁芯，喷涂磁芯又具有体积小、成本低的优点，能应用于大功率开关电源、逆变电源、磁放大器、高频电压器、高频变换器、高频扼流圈铁芯、电流互感器铁芯、漏电保护开关、共模电感铁芯等中高频环境下的电气元件。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了适用于中高频环境下的矩形纳米晶喷涂磁芯的制作工艺，该工艺制作出的矩形纳米晶喷涂磁芯不再受机械应力影响，磁性能稳定，高磁感下的中高频损耗低，且该喷涂磁芯又具有体积小、成本低的优点，本发明提供如下技术方案：
适用于中高频环境下的矩形纳米晶喷涂磁芯的制作工艺，具体工艺步骤如下：
步骤一、计算：按照成品磁芯尺寸换算成磁环尺寸；
步骤二、卷绕：使用铁基纳米晶带材卷绕成磁环形状；
步骤三、初步定型：将卷绕好的磁环放入定制的工装夹具中，放入400℃热处理炉中，保温1小时，对磁环进行退火去应力处理；
步骤四、冷却：将加温后的磁芯进行气冷处理，并拆掉工装；
步骤五、加性能：待磁芯冷却至室温后，送真空热处理加性能，约束磁畴方向；
步骤六、冷却：将热处理后的磁芯，进行气冷处理；
步骤七、浸固：待磁芯冷却至室温后，浸入环氧树脂中，一起放入真空加压容器，加压3分钟，使胶液进入磁芯带材缝隙中，加压后取出磁芯，放入漆料中涮去表面胶液，放入工装中，再次浸入漆料中，涮去表面胶液；
步骤八、烘干：将浸好胶的带工装磁环，送入热处理炉中，加温烘烤，第一阶段先升温至120℃，保温40分钟，然后第二阶段升温到150℃，再保温1小时；
步骤九、拆卸工装：将烘烤后的磁芯趁热拆除工装，气冷至室温；
步骤十、喷涂：冷却后的磁芯，使用环氧漆进行喷涂，正反各喷10次；
步骤十一、测试：喷涂后的磁芯测试性能，并检验外观。
优选的，步骤一中所述计算磁环尺寸，包括试验数据，由于圆形换算到实际矩形时误差很大，所以需要根据由成品定制的工装模具进行试验。
优选的，步骤三中所述退火处理，需要先将热处理炉升温至400℃，再将带工装磁芯放入炉中，这样能更好的去除磁芯内的机械应力而不影响后续的工艺处理。
优选的，步骤七中所述浸固工艺，浸入漆料涮除磁芯表面胶液后，经工装挤压后会渗出胶液，所以需要二次浸漆料，若磁芯浸胶较多，工装需要单独浸漆料，以此避免工装和磁芯之间留存胶液，造成工装粘附在磁芯上的情况，使用硬纸板垫底，防止粘附热处理炉。
优选的，步骤八中所述烘干工艺，第一阶段升温至120℃用于将胶液初步固化，防止胶液气泡，第二阶段升温至150℃使胶液完全固化。
优选的，步骤十中所述喷涂工艺，每喷一次烘干一次，每一面喷两次后需要翻转至另一面继续喷，防止漆面不平整，磁芯表面凹凸不平。
与现有技术相比，本发明提供了适用于中高频环境下的矩形纳米晶喷涂磁芯的制作工艺，具备以下有益效果：
矩形纳米晶喷涂磁芯相较于市场上普遍存在的矩形硅钢磁芯，初始磁导率高、矫顽力小、电阻率高、磁芯中的涡流损耗小，而相较于一般纳米晶圆环护壳磁芯，矩形纳米晶喷涂磁芯受机械应力影响小、尺寸小、空间利用率高，且工艺流程对性能影响不大，相较于传统工艺和钴基矩形磁芯，此项工艺由于退火温度为400℃，远低于传统550℃的定形温度，而节省时间和电费成本，浸环氧树脂成本低，浸固后磁芯内应力变化小，损耗在可接受范围内，成品尺寸误差在0.2mm内，且材料成本远低于钴基带材，将成为异形磁芯的主要生产方式。
附图说明
图1为本发明适用于中高频环境下的矩形纳米晶喷涂磁芯的制作工艺的工艺流程图；
图2为矩形纳米晶喷涂磁芯定形时的退火去应力工艺温度曲线；
图3为矩形纳米晶喷涂磁芯浸固工艺温度曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，适用于中高频环境下的矩形纳米晶喷涂磁芯的制作工艺，具体工艺步骤如下：
步骤一、计算：按照成品磁芯尺寸换算成磁环尺寸；
步骤二、卷绕：使用铁基纳米晶带材卷绕成磁环形状；
步骤三、初步定型：将卷绕好的磁环放入定制的工装夹具中，放入400℃热处理炉中，保温1小时，对磁环进行退火去应力处理；
步骤四、冷却：将加温后的磁芯进行气冷处理，并拆掉工装；
步骤五、加性能：待磁芯冷却至室温后，送真空热处理加性能，约束磁畴方向；
步骤六、冷却：将热处理后的磁芯，进行气冷处理；
步骤七、浸固：待磁芯冷却至室温后，浸入环氧树脂中，一起放入真空加压容器，加压3分钟，使胶液进入磁芯带材缝隙中，加压后取出磁芯，放入漆料中涮去表面胶液，放入工装中，再次浸入漆料中，涮去表面胶液；
步骤八、烘干：将浸好胶的带工装磁环，送入热处理炉中，加温烘烤，第一阶段先升温至120℃，保温40分钟，然后第二阶段升温到150℃，再保温1小时；
步骤九、拆卸工装：将烘烤后的磁芯趁热拆除工装，气冷至室温；
步骤十、喷涂：冷却后的磁芯，使用环氧漆进行喷涂，正反各喷10次；
步骤十一、测试：喷涂后的磁芯测试性能，并检验外观。
进一步的，步骤一中所述计算磁环尺寸，包括试验数据，由于圆形换算到实际矩形时误差很大，所以需要根据由成品定制的工装模具进行试验。
进一步的，步骤三中所述退火处理，需要先将热处理炉升温至400℃，再将带工装磁芯放入炉中，这样能更好的去除磁芯内的机械应力而不影响后续的工艺处理。
进一步的，步骤七中所述浸固工艺，浸入漆料涮除磁芯表面胶液后，经工装挤压后会渗出胶液，所以需要二次浸漆料，若磁芯浸胶较多，工装需要单独浸漆料，以此避免工装和磁芯之间留存胶液，造成工装粘附在磁芯上的情况，使用硬纸板垫底，防止粘附热处理炉。
进一步的，步骤八中所述烘干工艺，第一阶段升温至120℃用于将胶液初步固化，防止胶液气泡，第二阶段升温至150℃使胶液完全固化。
进一步的，步骤十中所述喷涂工艺，每喷一次烘干一次，每一面喷两次后需要翻转至另一面继续喷，防止漆面不平整，磁芯表面凹凸不平。
实施例1
计算24*32*38*46*30矩形磁芯换算成环形磁芯的尺寸为38*44.4*30，用凯瑞斯30mm铁基纳米晶带材在缠绕机上绕制出38*44.4*30的环形磁芯，放入定制的不锈钢夹具中，送入退火炉中，去应力定形，拆去工装定形，将去应力后的磁芯送热处理炉中加性能，处理结束后气冷，磁芯恢复至室温后浸环氧树脂，涮去表面胶液后，送入退火炉中烘干胶液，烘干后用环氧漆喷涂磁芯，每一面各喷10遍，制得喷涂磁芯。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，而且，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，还有，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.适用于中高频环境下的矩形纳米晶喷涂磁芯的制作工艺，其特征在于：具体工艺步骤如下：
步骤一、计算：按照成品磁芯尺寸换算成磁环尺寸；
步骤二、卷绕：使用铁基纳米晶带材卷绕成磁环形状；
步骤三、初步定型：将卷绕好的磁环放入定制的工装夹具中，放入400℃热处理炉中，保温1小时，对磁环进行退火去应力处理；
步骤四、冷却：将加温后的磁芯进行气冷处理，并拆掉工装；
步骤五、加性能：待磁芯冷却至室温后，送真空热处理加性能，约束磁畴方向；
步骤六、冷却：将热处理后的磁芯，进行气冷处理；
步骤七、浸固：待磁芯冷却至室温后，浸入环氧树脂中，一起放入真空加压容器，加压3分钟，使胶液进入磁芯带材缝隙中，加压后取出磁芯，放入漆料中涮去表面胶液，放入工装中，再次浸入漆料中，涮去表面胶液；
步骤八、烘干：将浸好胶的带工装磁环，送入热处理炉中，加温烘烤，第一阶段先升温至120℃，保温40分钟，然后第二阶段升温到150℃，再保温1小时；
步骤九、拆卸工装：将烘烤后的磁芯趁热拆除工装，气冷至室温；
步骤十、喷涂：冷却后的磁芯，使用环氧漆进行喷涂，正反各喷10次；
步骤十一、测试：喷涂后的磁芯测试性能，并检验外观。
2.根据权利要求1所述的适用于中高频环境下的矩形纳米晶喷涂磁芯的制作工艺，其特征在于：步骤一中所述计算磁环尺寸，包括试验数据，由于圆形换算到实际矩形时误差很大，所以需要根据由成品定制的工装模具进行试验。
3.根据权利要求1所述的适用于中高频环境下的矩形纳米晶喷涂磁芯的制作工艺，其特征在于：步骤三中所述退火处理，需要先将热处理炉升温至400℃，再将带工装磁芯放入炉中，这样能更好的去除磁芯内的机械应力而不影响后续的工艺处理。
4.根据权利要求1所述的适用于中高频环境下的矩形纳米晶喷涂磁芯的制作工艺，其特征在于：步骤七中所述浸固工艺，浸入漆料涮除磁芯表面胶液后，经工装挤压后会渗出胶液，所以需要二次浸漆料，若磁芯浸胶较多，工装需要单独浸漆料，以此避免工装和磁芯之间留存胶液，造成工装粘附在磁芯上的情况，使用硬纸板垫底，防止粘附热处理炉。
5.根据权利要求1所述的适用于中高频环境下的矩形纳米晶喷涂磁芯的制作工艺，其特征在于：步骤八中所述烘干工艺，第一阶段升温至120℃用于将胶液初步固化，防止胶液气泡，第二阶段升温至150℃使胶液完全固化。
6.根据权利要求1所述的适用于中高频环境下的矩形纳米晶喷涂磁芯的制作工艺，其特征在于：步骤十中所述喷涂工艺，每喷一次烘干一次，每一面喷两次后需要翻转至另一面继续喷，防止漆面不平整，磁芯表面凹凸不平。
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| CN114628144A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-06-14 | 常德智见新材料有限公司 | 一种i型纳米晶磁芯及其制备方法 |
| CN114628144B (zh) * | 2022-04-14 | 2023-04-18 | 常德智见新材料有限公司 | 一种i型纳米晶磁芯及其制备方法 |
| CN117637328A (zh) * | 2023-11-27 | 2024-03-01 | 佛山市明富兴金属材料有限公司 | 一种环氧涂层非晶纳米晶磁芯的制备工艺及其制得的磁芯 |
| CN117637328B (zh) * | 2023-11-27 | 2024-05-24 | 佛山市明富兴金属材料有限公司 | 一种环氧涂层非晶纳米晶磁芯的制备工艺及其制得的磁芯 |
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