PL186805B1 - Sposób wytwarzania rdzenia magnetycznego z miękkiego stopu magnetycznego nanokrystalicznego, zwłaszcza do wytwarzania wyłącznika różnicowego klasy AC - Google Patents
Sposób wytwarzania rdzenia magnetycznego z miękkiego stopu magnetycznego nanokrystalicznego, zwłaszcza do wytwarzania wyłącznika różnicowego klasy ACInfo
- Publication number
- PL186805B1 PL186805B1 PL98330100A PL33010098A PL186805B1 PL 186805 B1 PL186805 B1 PL 186805B1 PL 98330100 A PL98330100 A PL 98330100A PL 33010098 A PL33010098 A PL 33010098A PL 186805 B1 PL186805 B1 PL 186805B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- magnetic
- alloy
- temperature
- heat treatment
- magnetic field
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 17
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims description 17
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims abstract description 16
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910001004 magnetic alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 9
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 8
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 7
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 6
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 6
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 6
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims 1
- 229910000808 amorphous metal alloy Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910000521 B alloy Inorganic materials 0.000 abstract 1
- NFCWKPUNMWPHLM-UHFFFAOYSA-N [Si].[B].[Fe] Chemical compound [Si].[B].[Fe] NFCWKPUNMWPHLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/147—Alloys characterised by their composition
- H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
- H01F1/15341—Preparation processes therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/147—Alloys characterised by their composition
- H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
- H01F1/15333—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals containing nanocrystallites, e.g. obtained by annealing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
- H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
- H01F41/0213—Manufacturing of magnetic circuits made from strip(s) or ribbon(s)
- H01F41/0226—Manufacturing of magnetic circuits made from strip(s) or ribbon(s) from amorphous ribbons
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H83/00—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current
- H01H83/14—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by imbalance of two or more currents or voltages, e.g. for differential protection
- H01H83/144—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by imbalance of two or more currents or voltages, e.g. for differential protection with differential transformer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
1. Sposób wytwarzania rdzenia magnetycznego z miekkiego stopu magnetycznego na- nokrystalicznego, zwlaszcza do wytwarzania wylacznika róznicowego klasy AC, polegaja- cy na odlewaniu stopu, w postaci tasmy amorficznej, o skladzie chemicznym zawieraja- cym, w % atomowych, ponad 60% zelaza, od 1 0 do 2 0 % krzemu, od 0 , 1 do 2 % miedzi, od 5 do 20% boru, od 0,1 do 10% co najmniej jednego pierwiastka wybranego sposród tytanu, niobu, cyrkonu, hafnu, wanadu, tantalu, chromu, molibdenu, wolframu i manganu oraz zanieczyszczenia wynikajace z obróbki, w którym suma zawartosci krzem u i boru jest niz- sza od 30% atomowych, a nastepnie na nawijaniu, na trzpien, uzyskanej tasm y amorficznej do postaci cewki oraz na poddaniu tej cewki krystalizacyjnej obróbce cieplnej do czasu uzyskania przez nia struktury nanokrystalicznej, w której rdzen magnetyczny ma maksy- m alna przenikalnosc magnetyczna faz 350000 przy czestotliwosci 50 Hz w temperaturze 25°C, i maksymalna przenikalnosc magnetyczna j uz zmienia sie co najmniej o 25% w za- kresie temperatur zawartych pomiedzy -25°C i +100°C, znamienny tym, ze dodatkowo prowadzi sie obróbke cieplna rdzenia magnetycznego w poprzecznym polu magnetycznym w temperaturze zawartej pomiedzy 150°C i 400°C, przy czym przyklada sie pole magne- tyczne o przebiegu w ksztalcie zabków. PL
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania rdzenia magnetycznego z miękkiego stopu magnetycznego nanokrystalicznego, zwłaszcza do wytwarzania wyłącznika różnicowego klasy AC.
Wyłączniki różnicowe klasy AC są wyłącznikami różnicowymi czułymi na sinusoidalne prądy zwarciowe. Zawierają one zwłaszcza rdzeń magnetyczny z miękkiego stopu magnetycznego, który powinien mieć wysoką przenikalność magnetyczną μ i jednocześnie odpowiednią stałość tej przenikalności magnetycznej w różnych temperaturach. Dla danej wielkości rdzenia magnetycznego, czułość wyłącznika różnicowego jest tym większa im większa jest jego przenikalność magnetyczna. Ta przenikalność musi być stała w zakresie temperatur działania wyłącznika różnicowego, to jest na ogół w zakresie od -25°C do +100°C tak, aby uzyskać właściwą niezawodność działania.
186 805
Znane rdzenie magnetyczne wyłączników różnicowych klasy AC wytwarzane są z miękkiego stopu magnetycznego typu Fe-Ni 20-80 stabilizowanego przez wyżarzanie. Wadą tej technologii jest brak możliwości zapewnienia, w sposób niezawodny, maksymalnych przenikalności magnetycznych μζ znacznie wyższych od 300000, co ogranicza możliwości zmniejszenia wymiarów rdzeni magnetycznych, a więc i wymiarów wyłączników różnicowych.
Miękkie stopy magnetyczne nanokrystaliczne typu zawierającego, w % atomowych, ponad 60% żelaza, miedzi, krzemu, boru i jednego pierwiastka wybranego spośród tytanu, niobu, cyrkonu, hafnu, wanadu, tantalu, chromu, molibdenu, wolframu i manganu, mają tę zaletę, że umożliwiają uzyskanie maksymalnej przenikalności magnetycznej μζ wyższej od 300000, co umożliwia wykonanie rdzeni magnetycznych wyłączników różnicowych klasy AC o małych wymiarach. Takie rdzenie magnetyczne otrzymuje się odlewając stop w postaci taśmy amorficznej, którą nawija się dla utworzenia rdzenia, poddawanego następnie cieplnej obróbce krystalizacyjnej w celu nadania stopowi struktury nanokrystalicznej. Jednak tego rodzaju rdzenie magnetyczne mają niewystarczającą trwałość w temperaturze 100°C, ponieważ przenikalność magnetyczna jest niższa o więcej niż 40% od przenikalności magnetycznej w temperaturze 25°C. Takie rdzenie nie mogą być więc stosowane do wytwarzania miniaturowych wyłączników magnetycznych.
Zgodnie z wynalazkiem sposób wytwarzania rdzenia magnetycznego z miękkiego stopu magnetycznego nanokrystalicznego, zwłaszcza do wytwarzania wyłącznika różnicowego klasy AC, polega na odlewaniu stopu, w postaci taśmy amorficznej, o składzie chemicznym zawierającym, w % atomowych, ponad 60% żelaza, od 10 do 20% krzemu, od 0,1 do 2% miedzi, od 5 do 20% boru, od 0,1 do 10% co najmniej jednego pierwiastka wybranego spośród tytanu, niobu, cyrkonu, hafnu, wanadu, tantalu, chromu, molibdenu, wolframu i manganu oraz zanieczyszczenia wynikające z obróbki, w którym suma zawartości krzemu i boru jest niższa od 30% atomowych, a następnie na nawijaniu, na trzpień, uzyskanej taśmy amorficznej do postaci cewki oraz na poddaniu tej cewki krystalizacyjnej obróbce cieplnej do czasu uzyskania przez nią struktury nanokrystalicznej, w której rdzeń magnetyczny ma maksymalną przenikalność magnetyczną μζ 350000 przy częstotliwości 50 Hz w temperaturze 25°C, i maksymalna przenikalność magnetyczna μζ zmienia się co najmniej o 25% w zakresie temperatur zawartych pomiędzy -25°C i +100°C.
Sposób ten charakteryzuje się tym, że dodatkowo prowadzi się obróbkę cieplną rdzenia magnetycznego w poprzecznym polu magnetycznym w temperaturze zawartej pomiędzy 150°C i 400°C, przy czym przykłada się pole magnetyczne o przebiegu w kształcie ząbków.
Korzystnie, obróbkę cieplną rdzenia magnetycznego w poprzecznym polu magnetycznym prowadzi się w temperaturze zawartej pomiędzy 200°C i 350°C.
Korzystnie, do wytworzenia rdzenia magnetycznego stosuje się miękki stop magnetyczny nanokrystaliczny zawierający, w% atomowych, od 10 do 17% krzemu, od 0,5 do 1,5% miedzi, od 5 do 14% boru i od 2 do 4% co najmniej jednego pierwiastka wybranego spośród tytanu, niobu, cyrkonu, hafnu, wanadu, tantalu, chromu, molibdenu, wolframu i manganu.
Korzystnie, przed przeprowadzeniem krystalizacyjnej obróbki cieplnej stopu w stanie amorficznym prowadzi się relaksacyjną obróbkę cieplną stopu w temperaturze niższej od temperatury początku krystalizacji tego stopu w stanie amorficznym.
Korzystnie, podczas relaksacyjnej obróbki cieplnej utrzymuje się temperaturę zawartą pomiędzy 250°C i 480°C w czasie od 0,1 do 10 godzin.
Tak wytworzony rdzeń magnetyczny może być stosowany w wyłączniku różnicowym klasy AC. Z powodu jego znacznej przenikalności magnetycznej, w przybliżeniu równej przenikalności magnetycznej wyłącznika, przekrój rdzenia może być znacznie mniejszy w stosunku do przekroju rdzenia magnetycznego ze stopu Fe-Ni znanego ze stanu techniki.
Sposób według wynalazku jest poniżej dokładniej opisany i zilustrowany na podstawie przykładu.
Aby wytworzyć rdzeń magnetyczny z miękkiego stopu magnetycznego nanokrystalicznego odlewa się stop w postaci taśmy amorficznej, a następnie nawija się segment taśmy o odpowiedniej długości dokoła trzpienia tak, aby utworzyć cewkę toroidalną o przekroju prostokątnym lub kwadratowym. Cewka, która ma utworzyć rdzeń magnetyczny jest wówczas
186 805 poddana krystalizacyjnej obróbce cieplnej (wyżarzanie krystalizacyjne) przeznaczonej do destabilizacji struktury amorficznej i do utworzenia kryształów, których wielkość jest mniejsza od 100 nanometrów, a nawet mniejsza od 20 nanometrów, co prowadzi do otrzymania struktury nanokrystalicznej.
Obróbka taka jest następnie uzupełniona obróbką cieplną w poprzecznym polu magnetycznym, to jest w polu magnetycznym równoległym do osi rdzenia magnetycznego.
Stop jest typu opisanego zwłaszcza w europejskich zgłoszeniach patentowych EP 0 271 657 i EP 0 299 498. Stop tego rodzaju utworzony jest głównie z żelaza o zawartości, w % atomowych, wyższej od 60%, i zawiera ponadto, w % atomowych,
- od 0,1 do 2%, a korzystnie od 0,5 do 1,5% miedzi,
- od 10 do 20%, a korzystnie mniej niż 17% krzemu,
- od 5 do 20%, a korzystnie mniej niż 14% boru,
- od 0,1 do 10% co najmniej jednego pierwiastka wybranego spośród tytanu, niobu, cyrkonu, hafnu, wanadu, tantalu, chromu, molibdenu, wolframu i manganu, a korzystnie od 2 do 4% atomowych niobu.
Suma zawartości krzemu i boru powinna korzystnie być niższa od 30% atomowych, a korzystnie poniżej 25% atomowych.
Wyżarzanie krystalizacyjne polega na wygrzewaniu w temperaturze wyższej od temperatury początku krystalizacji i niższej od temperatury początku powstawania faz wtórnych, które pogarszają własności magnetyczne. Na ogół, temperatura wyżarzania krystalizacyjnego zawarta jest pomiędzy 500°C i 600°C, ale może też być ona optymalizowana dla każdej taśmy, na przykład, określając doświadczalnie temperaturę, która prowadzi do maksymalnej przenikalności magnetycznej.
Obróbka cieplna w polu magnetycznym prowadzona jest w temperaturze zawartej między 150°C i 400°Ć, a korzystnie między 200°C i 300°C. Podczas wygrzewania w tym zakresie temperatur, przyłożone pole magnetyczne ma postać ciągu ząbków. Każdy z nich odpowiada jednemu okresowi, podczas którego przyłożone pole magnetyczne jest maksymalne, a po którym następuje okres, w czasie którego pole magnetyczne jest zerowe lub bardzo słabe, niższe o 10% od maksymalnego pola magnetycznego osiągniętego podczas obróbki. Przyłożone pole magnetyczne może być ciągłe lub zmienne. W przypadku zmiennego pola magnetycznego natężenie pola magnetycznego jest natężeniem szczytowym, to jest natężeniem maksymalnym osiąganym przy każdym półokresie. Natężenie pola magnetycznego może być stałe podczas całego okresu przyłożenia pola (ząbki prostokątne) lub zmienne. Wszystkie ząbki przebiegu mogą być o tym samym natężeniu, lub przeciwnie o natężeniu zmieniającym się od jednego ząbka do drugiego. Obróbka cieplna może kończyć się przy końcu okresu przyłożenia pola magnetycznego ostatniego ząbka, przy czym jest istotne, aby obróbka zawierała co najmniej dwa okresy, podczas których przyłożone jest pole magnetyczne rozdzielone przez okres, podczas którego pole magnetyczne nie zostało przyłożone. Stwierdzono, że postępując w ten sposób znacznie polepsza się stałość własności magnetycznych rdzenia magnetycznego w różnych temperaturach.
Stosując sposób według wynalazku otrzymuje się rdzeń magnetyczny, którego maksymalna przenikalność magnetyczna μ7, przy częstotliwości 50 Hz dla pola magnetycznego o wzbudzeniu zmieniającym się o 8 mA/cm dla wartości szczytowej przy temperaturze 25°C, jest wyższa od 350000, a nawet od 400000, przy czym przenikalność ta zmienia się co najmniej o 25% w zakresie temperatur pomiędzy -25°C i + 100°C. Taki rdzeń magnetyczny może być wykorzystany w wyłączniku różnicowym klasy AC. Z uwagi na jego silną przenikalność magnetyczną, przy czułości równej czułości wyłącznika, przekrój rdzenia może być znacznie mniejszy w stosunku do przekroju rdzenia magnetycznego ze stopu Fe-Ni znanego ze stanu techniki.
W uzupełnieniu opisanych obróbek cieplnych, przed krystalizacyjną obróbką cieplną można przeprowadzić relaksacyjną obróbkę cieplną rdzenia w temperaturze niższej od temperatury początku krystalizacji taśmy amorficznej, a korzystnie w zakresie temperatur od 250°C do 480°C. Takie wyżarzanie relaksacyjne umożliwia zmniejszenie wrażliwości własności magnetycznych rdzeni na temperaturę, zmniejszenie rozrzutu własności magnetycznych rdze186 805 ni wytwarzanych seryjnie oraz zmniejszenie wrażliwości własności magnetycznych na naprężenia.
Przykład
Z taśmy ze stopu Fe73,5 Sii3,5 BęCui Nt>3, (to jest zawierającego w % atomowych: 73,5% żelaza, 13,5% siarki, 9% boru, 1% miedzi i 3% niobu) o grubości 20 pm i o szerokości 10 mm otrzymanej przez bezpośrednie hartowanie na kole chłodzącym wytworzono trzy szeregi A, B, C rdzeni magnetycznych, które poddane zostały krystalizacyjnej obróbce cieplnej w temperaturze 530°C w czasie 3 godzin (bez obróbki relaksacyjnej). Tytułem porównania, jeden szereg A rdzeni nie został poddany obróbce cieplnej w poprzecznym polu magnetycznym. Dwa pozostałe szeregi B i C rdzeni poddane zostały, zgodnie z wynalazkiem, obróbce cieplnej w poprzecznym polu magnetycznym o przebiegu w kształcie ząbków: 3 okresy po 5 minut w polu magnetycznym, oddzielone od siebie okresami po 15 minut bez pola magnetycznego. Dla jednego szeregu (B) temperatura obróbki wynosiła 200°C, a dla drugiego szeregu (C) obróbkę przeprowadzono w temperaturze 300°C. Zmierzono maksymalną przenikalność magnetyczną μ7 tych trzech szeregów rdzeni magnetycznych przy częstotliwości 50 Hz w maksymalnym polu wzbudzenia 8 mA/cm (wartość szczytowa) w temperaturach: 25°C, -25°C. +80°C i +100°C, przy czym stosunek Δμ/μ reprezentuje zmiany μζ w stosunku do jej wartości w temperaturze 25°C.
Wyniki były następujące:
| Szereg | μ (25°C); 8 mA/cm | Δμ/μ -25°C (%) | Δμ/μ + 80°C (%) | Δμ/μ + 100°C (%) |
| A (porównawczy) | 700 000 | -20% | -30% | -45% |
| B (wg wynalazku) | 555 000 | -12% | -8% | -15% |
| C (wg wynalazku) | 380 000 | -5% | - 5% | -8% |
Te przykłady pokazują, że o ile szereg A rdzeni magnetycznych ma bardzo dobrą przenikalność magnetyczną, to jej stałość przy zmianie temperatury jest niewystarczająca. Natomiast, rdzenie według szeregu B i C mają gorszą, chociaż też zadawalającą, przenikalność magnetyczny i wykazują dobrą stałość przenikalności magnetycznej przy zmianach temperatury.
186 805
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz
Cena 2,00 zł.
Claims (5)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób wytwarzania rdzenia magnetycznego z miękkiego stopu magnetycznego nanokrystalicznego, zwłaszcza do wytwarzania wyłącznika różnicowego klasy AC, polegający na odlewaniu stopu, w postaci taśmy amorficznej, o składzie chemicznym zawierającym, w % atomowych, ponad 60% żelaza, od 10 do 20% krzemu, od 0,1 do 2% miedzi, od 5 do 20% boru, od 0,1 do 10% co najmniej jednego pierwiastka wybranego spośród tytanu, niobu, cyrkonu, hafnu, wanadu, tantalu, chromu, molibdenu, wolframu i manganu oraz zanieczyszczenia wynikające z obróbki, w którym suma zawartości krzemu i boru jest niższa od 30% atomowych, a następnie na nawijaniu, na trzpień, uzyskanej taśmy amorficznej do postaci cewki oraz na poddaniu tej cewki krystalizacyjnej obróbce cieplnej do czasu uzyskania przez nią struktury nanokrystalicznej, w której rdzeń magnetyczny ma maksymalną przenikalność magnetyczną μζ 350000 przy częstotliwości 50 Hz w temperaturze 25°C, i maksymalna przenikalność magnetyczna μζ zmienia się co najmniej o 25% w zakresie temperatur zawartych pomiędzy -25°C i +100°C, znamienny tym, że dodatkowo prowadzi się obróbkę cieplną rdzenia magnetycznego w poprzecznym polu magnetycznym w temperaturze zawartej pomiędzy 150°C i 400°C, przy czym przykłada się pole magnetyczne o przebiegu w kształcie ząbków.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obróbkę cieplną rdzenia magnetycznego w poprzecznym polu magnetycznym prowadzi się w temperaturze zawartej pomiędzy 200°Ci 35O°C.
- 3. Sposób według zastrz. I albo 2, znamienny tym, że do wytworzenia rdzenia magnetycznego stosuje się miękki stop magnetyczny nanokrystaliczny zawierający, w % atomowych, od 10 do 17% krzemu, od 0,5 do 1,5% miedzi, od 5 do 14% boru i od 2 do 4% co najmniej jednego pierwiastka wybranego spośród tytanu, niobu, cyrkonu, hafnu, wanadu, tantalu, chromu, molibdenu, wolframu i manganu.
- 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed przeprowadzeniem krystalizacyjnej obróbki cieplnej stopu w stanie amorficznym prowadzi się relaksacyjną obróbkę cieplną stopu w temperaturze niższej od temperatury początku krystalizacji tego stopu w stanie amorficznym.
- 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że podczas relaksacyjnej obróbki cieplnej utrzymuje się temperaturę zawartą pomiędzy 250°C i 480°C w czasie od 0,1 do 10 godzin.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9715272A FR2772182B1 (fr) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | Procede de fabrication d'un noyau magnetique en alliage magnetique doux nanocristallin et utilisation dans un disjoncteur differentiel de la classe ac |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL330100A1 PL330100A1 (en) | 1999-06-07 |
| PL186805B1 true PL186805B1 (pl) | 2004-02-27 |
Family
ID=9514142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL98330100A PL186805B1 (pl) | 1997-12-04 | 1998-12-04 | Sposób wytwarzania rdzenia magnetycznego z miękkiego stopu magnetycznego nanokrystalicznego, zwłaszcza do wytwarzania wyłącznika różnicowego klasy AC |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0921540B1 (pl) |
| AT (1) | ATE327562T1 (pl) |
| DE (1) | DE69834615T2 (pl) |
| ES (1) | ES2262215T3 (pl) |
| FR (1) | FR2772182B1 (pl) |
| PL (1) | PL186805B1 (pl) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8699190B2 (en) | 2010-11-23 | 2014-04-15 | Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg | Soft magnetic metal strip for electromechanical components |
| FR2982409B1 (fr) * | 2011-11-07 | 2023-03-10 | Schneider Electric Ind Sas | Procede de fabrication d'un tore magnetique pour capteur de courant continu, et tore realise selon ce procede |
| CN112553545B (zh) * | 2020-12-07 | 2022-03-01 | 国网河北省电力有限公司沧州供电分公司 | 一种高韧性抗突短铁基非晶软磁合金及制备方法和应用 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4881989A (en) * | 1986-12-15 | 1989-11-21 | Hitachi Metals, Ltd. | Fe-base soft magnetic alloy and method of producing same |
| KR910002375B1 (ko) * | 1987-07-14 | 1991-04-20 | 히다찌 긴조꾸 가부시끼가이샤 | 자성코어 및 그 제조방법 |
| DE3911480A1 (de) * | 1989-04-08 | 1990-10-11 | Vacuumschmelze Gmbh | Verwendung einer feinkristallinen eisen-basislegierung als magnetwerkstoff fuer fehlerstrom-schutzschalter |
| JPH0346205A (ja) * | 1989-07-01 | 1991-02-27 | Jionkoo Kantee Guufun Yousenkonsuu | 交流ないしパルス電流による磁化特性改善方法 |
| DE4210748C1 (de) * | 1992-04-01 | 1993-12-16 | Vacuumschmelze Gmbh | Stromwandler für pulsstromsensitive Fehlerstromschutzschalter, Fehlerstromschutzschalter mit einem solchen Stromwandler, und Verfahren zur Wärmebehandlung des Eisenlegierungsbandes für dessen Magnetkern |
| FR2733376B1 (fr) * | 1995-04-18 | 1997-06-06 | Schneider Electric Sa | Transformateur d'intensite notamment pour declencheur par courant de defaut sensible aux courants pulses et declencheur equipe d'un tel transformateur |
-
1997
- 1997-12-04 FR FR9715272A patent/FR2772182B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-11-13 EP EP98402803A patent/EP0921540B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1998-11-13 ES ES98402803T patent/ES2262215T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1998-11-13 DE DE69834615T patent/DE69834615T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-11-13 AT AT98402803T patent/ATE327562T1/de not_active IP Right Cessation
- 1998-12-04 PL PL98330100A patent/PL186805B1/pl not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69834615D1 (de) | 2006-06-29 |
| PL330100A1 (en) | 1999-06-07 |
| ATE327562T1 (de) | 2006-06-15 |
| FR2772182B1 (fr) | 2000-01-14 |
| DE69834615T2 (de) | 2007-04-26 |
| FR2772182A1 (fr) | 1999-06-11 |
| EP0921540B1 (fr) | 2006-05-24 |
| ES2262215T3 (es) | 2006-11-16 |
| EP0921540A1 (fr) | 1999-06-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6729705B2 (ja) | ナノ結晶合金磁心、磁心ユニットおよびナノ結晶合金磁心の製造方法 | |
| AU731520B2 (en) | Process for manufacturing a magnetic component made of an iron-based soft magnetic alloy having a nanocrystalline structure | |
| DE2756920C2 (de) | Verwendung einer glasartigen Legierung für Tonbandköpfe, Relaiskerne oder Transformatoren | |
| JPS5934781B2 (ja) | 軟質磁性非晶質合金の薄帯材の磁気ヒステリシス損失低減方法 | |
| AU715096B2 (en) | Process for manufacturing a magnetic core made of a nanocrystalline soft magnetic material | |
| PL184069B1 (pl) | Sposób obróbki cieplnej w polu magnetycznym elementu z miękkiego materiału magnetycznego | |
| US5211767A (en) | Soft magnetic alloy, method for making, and magnetic core | |
| Aronhime et al. | Virtual bound states elements and their effects on magnetic and electrical properties of Fe-Ni based metal amorphous nanocomposites | |
| KR100227923B1 (ko) | 향상된 AC 자성 및 취급성을 나타내는 Fe-B-Si합금 | |
| PL186805B1 (pl) | Sposób wytwarzania rdzenia magnetycznego z miękkiego stopu magnetycznego nanokrystalicznego, zwłaszcza do wytwarzania wyłącznika różnicowego klasy AC | |
| KR101057463B1 (ko) | 선형 ＢＨ 루프를 갖는 Ｆｅ계 비정질 금속 합금 | |
| PL186806B1 (pl) | Rdzeń magnetyczny z miękkiego stopu magnetycznegonanokrystalicznego, zwłaszcza do wytwarzania wyłącznika różnicowego klasy A oraz sposób wytwarzaniardzenia magnetycznego z miękkiego stopu magnetycznego nanokrystalicznego, zwłaszcza do wytwarzania wyłącznika różnicowego klasy A | |
| JPH03177545A (ja) | 磁性合金材料 | |
| JPH1046301A (ja) | Ｆｅ基磁性合金薄帯ならびに磁心 | |
| JPS61123119A (ja) | Ｃ０基磁心およびその熱処理方法 | |
| JP2022040501A (ja) | Ｆｅ基ナノ結晶合金磁心の製造方法 | |
| KR0140788B1 (ko) | 극박형 철계 초미세 결정 합금 및 극박형 박대의 제조 방법 | |
| JPS6229105A (ja) | Ｃｏ基アモルフアス巻磁心 | |
| JPS59133351A (ja) | 非晶質磁性材料およびその製造方法 | |
| JPH04275410A (ja) | 磁心の熱処理方法 | |
| JPH04275411A (ja) | 磁心の熱処理方法 | |
| JP2698577B2 (ja) | 高透磁率磁心の製造方法 | |
| JPH04275409A (ja) | 磁心の熱処理方法 | |
| Hajko Jr et al. | Chromium effect on some properties of melt-spun amorphous and nanostructured alloys | |
| HK1081238B (en) | Fe-based amorphous metal alloy having a linear bh loop |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20071204 |