PL186806B1 - 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 - Google Patents
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 AInfo
- Publication number
- PL186806B1 PL186806B1 PL98330101A PL33010198A PL186806B1 PL 186806 B1 PL186806 B1 PL 186806B1 PL 98330101 A PL98330101 A PL 98330101A PL 33010198 A PL33010198 A PL 33010198A PL 186806 B1 PL186806 B1 PL 186806B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- magnetic
- alloy
- magnetic core
- silicon
- atomic
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 21
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims abstract description 20
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 13
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims abstract description 12
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 11
- 229910001004 magnetic alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910000808 amorphous metal alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 13
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 12
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 11
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 11
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 11
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 11
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 10
- 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 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 5
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 3
- 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
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 238000002070 Raman circular dichroism spectroscopy Methods 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
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 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
- 238000004804 winding Methods 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. Rdzen magnetyczny z miekkiego stopu magnetycznego nanokrystalicznego, zwlaszcza do wytwa rzania wylacznika róznicowego klasy A, którego sklad chemiczny zawiera, w % atomowych, ponad 60% zelaza, 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 sposród niobu, tytanu, cyrkonu, haftiu, wanadu, tantalu, chromu, molibdenu, wolfra- mu i manganu, oraz zanieczyszczenia wynikajace z obróbki, w którym suma zawartosci krzemu i boru jest nizsza od 30% atomowych, a stop nanokrystaliczny otrzymany jest przez krystalizacyjna obróbke cieplna stopu w stanie amorficznym, znamienny tym, ze miekki stop magnetyczny nanokrystaliczny zawiera, w % atomowych, cd 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 sposród niobu, tytanu, cyrkonu, hafnu, wanadu, tantalu, chromu, molibdenu, wolframu i manganu, a rdzen magnetyczny, w poprzecznym polu magnetycznym o zmiennym wzbudzeniu przy czestotliwosci 50 Hz o maksymalnej amplitudzie 10 mA/cm, w temperaturze 25°C, ma przenikalnosc magnetyczna µ z w yzsza od 200000, stosunek B /B m indukcji szczatkowej Br do indukcji nasycenia B,n nizszy od 0,2, a wielkosci ? Bsla t i ? Bd y n wyzsze od 0,2 Tesli. 2 Sposób wytwarzania rdzenia magnetycznego z miekkiego stopu magnetycznego nanokrystaliczne- go, zwlaszcza do wytwarzania wylacznika róznicowego klasy A, polegajacy na odlewaniu stopu, w postaci tasmy amorficznej, o skladzie chemicznym zawierajacym, w % atomowych, ponad 60% zelaza, 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 wy- branego sposród niobu, tytanu, cyrkonu, hafnu, wanadu, tantalu, chromu, molibdenu, wolframu i manganu oraz zanieczyszczenia wynikajace z obróbki, w którym suma zawartosci krzemu i boru jest nizsza od 30% atomowych, a nastepnie na nawijaniu, na trzpien, uzyskanej tasmy amorficznej do postaci cewki oraz na poddaniu tej cewki krystalizacyjnej obróbce cieplnej do czasu uzyskania przez nia struktury nanokrystalicz nej, znam ienny tym, ze dodatkowo prowadzi sie obróbke cieplna rdzenia magnetycznego w poprzecznym polu magnetycznym w temperaturze zawartej pomiedzy 250°C i 450°C, przy czym przyklada sie pole magnetyczne o przebiegu w ksztalcie zabków PL
Description
Przedmiotem wynalazku jest rdzeń magnetyczny z miękkiego stopu magnetycznego nanokrystalicznego, zwłaszcza do wytwarzania wyłącznika różnicowego klasy A oraz sposób wytwarzania rdzenia magnetycznego z miękkiego stopu magnetycznego nanokrystalicznego, zwłaszcza do wytwarzania wyłącznika różnicowego klasy A.
Wyłączniki różnicowe klasy A są wyłącznikami różnicowymi czułymi nie tylko na sinusoidalne prądy zwarciowe, ale również na zwarciowe prądy tętniące. Zawierają one rdzeń magnetyczny z miękkiego stopu magnetycznego mającego podwyzszoną maksymalną przenikalność magnetyczną μζ przy częstotliwości 50 Hz, stosunek Br/Bm indukcji szczątkowej do indukcji nasycenia niższy od 0,2 i dobrą stałość własności magnetycznych w zakresie temperatur od -25°C do +100°C. Maksymalna przenikalność magnetyczna μζ powinna być wysoka, gdyż im jest ona wyższa tym bardziej możliwe jest zmniejszenie wymiarów rdzenia magnetycznego, a więc zminiaturyzowanie wyłącznika różnicowego. Jednak stosunek Br/Bm powinien pozostać niski, aby zachować czułość wyłącznika różnicowego na prądy tętniące. Ponadto, czułość wyłącznika na zwarciowe prądy tętniące jest tym lepsza im wyższe są wielkości ABstat i ABdyn, przy czym ABstat i ABdVn są amplitudami zmiany indukcji magnetycznej wywołanymi przez zmienne pole wzbudzające o wyprostowanych półfalach, w pierwszym przypadku, i o pełnych falach, w drugim przypadku.
Można wytwarzać rdzenie magnetyczne wyłączników różnicowych klasy A stosując miękki stop magnetyczny typu zawierającego, w % atomowych, ponad 60% zelaza, miedzi, krzemu, boru i jednego pierwiastka wybranego spośród niobu, tytanu, cyrkonu, hafnu, wanadu, tantalu, chromu, molibdenu, wolframu i manganu. Takie rdzenie magnetyczne otrzymuje się odlewając stop w postaci taśmy amorficznej, którą nawija się dla utworzenia rdzenia, poddawanego następnie krystalizacyjnej obróbce cieplnej (wyżarzanie krystalizacyjne) w celu nadania stopowi struktury nanokrystalicznej, i wreszcie poddaje się ten rdzeń magnetyczny obróbce cieplnej w poprzecznym polu magnetycznym przyłozonym w sposób ciągły przez cały czas trwania obróbki cieplnej, którą przeprowadza się w temperaturze około 400°C. Tego rodzaju rdzenie magnetyczne mają przy zmianach temperatury wystarczającą trwałość oraz stosunek B/Bm niższy od 0,2, ale nie pozwalają na uzyskanie przenikalnośći magnetycznej μζ mierzonej przy częstotliwości 50 Hz w maksymalnym polu wzbudzenia 10 mA/cm (wartość szczytowa), w temperaturze 25°C, wyższej od 170000, jak i wartości ABstat i ABdyn wyzszych od 0,19 Tesli dla pola wzbudzenia o maksymalnej amplitudzie 10 mA/cm, co ogranicza możliwości miniaturyzacji wyłącznika różnicowego.
Zgodnie z wynalazkiem, rdzeń magnetyczny, zwłaszcza do wytwarzania wyłącznika różnicowego klasy A, wykonany jest z miękkiego stopu magnetycznego nanokrystalicznego, którego skład chemiczny zawiera, 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 niobu, tytanu, 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 stop nanokrystaliczny otrzymany jest przez krystalizacyjną obróbkę cieplną stopu w stanie amorficznym.
Rdzeń magnetyczny według wynalazku charakteryzuje się tym, że ten miękki stop magnetyczny nanokryslaliczjny zawiera, 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 niobu, tytanu, cyrkonu, hafnu, wanadu, tantalu, chromu, molibdenu, wolframu i manganu, przy czym rdzeń ten, w poprzecznym polu magnetycznym o zmiennym wzbudzeniu przy częstotliwości 50 Hz o maksymalnej amplitudzie 10 mA/cm, w temperaturze 25°C, ma przenikalność magnetyczną μζ wyższą od 200000, stosunek B/Bm indukcji szczątkowej Br do indukcji nasycenia Bm niższy od 0,2, a wielkości ABstat i ABdyn wyższe od 0,2 Tesli.
Natomiast sposób wytwarzania rdzenia magnetycznego z miękkiego stopu magnetycznego nanokrystalicznego, zwłaszcza do wytwarzania wyłącznika różnicowego klasy A, polega na odlewaniu stopu, w postaci taśmy amorficznej, o składzie chemicznym zawierającym, w % atomowych, ponad 60% zelaza, 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 niobu, tytanu, cyrkonu, hafnu, wanadu, tantalu, chromu, molibdenu, wolframu i manganu oraz zanieczyszczenia wynikające
186 806 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.
Sposób ten charakteryzuje się tym, ze dodatkowo prowadzi się obróbkę cieplną rdzenia magnetycznego w poprzecznym polu magnetycznym w temperaturze zawartej pomiędzy 250°C i 450°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 300°C i 400°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 niobu, tytanu, 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.
Rozwiązanie według wynalazku zapewnia sposób wytwarzania rdzenia magnetycznego dającego się zastosować w wyłączniku różnicowym klasy A, mającego jednocześnie przenikalność magnetyczną μζ mierzoną przy częstotliwości 50 Hz w maksymalnym polu wzbudzenia 10 mA/cm (wartość szczytowa) wyższą od 200000, i wartości ABstat i ABdyn wyzszych od 0,2 Tesli dla pola wzbudzenia o maksymalnej amplitudzie 10 mA/cm.
Rdzeń magnetyczny i sposób według wynalazku są poniżej dokładniej opisane i zilustrowane, odpowiednio, na podstawie przykładu wykonania i realizacji
Rdzeń magnetyczny wykonany jest z miękkiego stopu magnetycznego nanokrystalicznego, którego skład zawiera, 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 niobu, tytanu, cyrkonu, hafnu, wanadu, tantalu, chromu, molibdenu, wolframu i manganu. Taki rdzeń magnetyczny, w poprzecznym polu magnetycznym o zmiennym wzbudzeniu przy częstotliwości 50 Hz o maksymalnej amplitudzie 10 mA/cm, w temperaturze 25°C, ma przenikalność magnetyczną. μιζ wyzszą od 200000, stosunek Br/Bm indukcji szczątkowej Br do indukcji nasycenia Bm niższy od 0,2, a wielkości ABstat i ABdyn wyższe od 0,2 Tesli.
Aby wytworzyć rdzeń magnetyczny z miękkiego stopu magnetycznego nanokrystalicznego odlewa się stop w postaci taśmy amorficznej, a następnie nawija się segment taśmy 0 odpowiedniej długości dokoła trzpienia tak, aby utworzyć cewkę toroidalną o przekroju prostokątnym lub kwadratowym. Cewka, która ma utworzyć rdzeń magnetyczny jest wówczas 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 zelaza 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 niobu, tytanu, cyrkonu, hafnu, wanadu, tantalu, chromu, molibdenu, wolframu i manganu, a korzystnie od 2 do 4% atomowych niobu.
Stop zawiera również zanieczyszczenia wynikające z obróbki.
186 806
Suma zawartości krzemu i boru powinna korzystnie być niższa od 30% atomowych, a korzystniej 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 wyzarzania 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. Temperatura wyżarzania krystalizacyjnego może być wybrana wówczas jako równa tej temperaturze.
Obróbka cieplna w polu magnetycznym prowadzona jest w temperaturze zawartej pomiędzy 250°C i 450°C, a korzystnie pomiędzy 300°C i 400°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 poła (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 przyłozone jest pole magnetyczne rozdzielone przez okres, w czasie którego pole magnetyczne nie zostało przyłozone. Stwierdzono, że postępując w ten sposób znacznie polepsza się stałość własności magnetycznych rdzenia magnetycznego w różnych temperaturach.
Stosując sposób według wynalazku otrzymuje się, jak nadmieniono powyżej, rdzeń magnetyczny, którego maksymalna przenikalność magnetyczna pz, przy częstotliwości 50 Hz dla pola magnetycznego o maksymalnym wzbudzeniu 10 mA/cm dla wartości szczytowej w temperaturze 25°C, jest wyższa od 200000, przy czym przenikalność magnetyczna zmienia się co najmniej o 25% w zakresie temperatur pomiędzy -25°C i +100°C. Ponadto, stosunek Br/Bm indukcji szczątkowej do indukcji nasycenia jest niższy od 0,2, ABstal i ABdyn są wyższe od 0,2 Tesli, zaś stosunek ABstat/ABdyn jest bliski 1. Taki rdzeń magnetyczny może być wykorzystany w wyłączniku różnicowym klasy A.
Z powodu swoich własności magnetycznych, przy czułości równej czułości wyłącznika, przekrój rdzenia może być znacznie mniejszy w stosunku do przekroju rdzenia magnetycznego 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 wyzarzanie relaksacyjne umożliwia zmniejszenie wrażliwości własności magnetycznych rdzeni na temperaturę, zmniejszenie rozrzutu własności magnetycznych rdzeni wytwarzanych seryjnie oraz zmniejszenie wrażliwości własności magnetycznych na naprężenia.
Przykład
Z taśmy ze stopu Fe73,5 Sin,5 B9CU1 Nb3, (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 dwa szeregi A i B rdzeni magnetycznych, które poddane zostały obróbce krystalizacyjnej w temperaturze 530°C w czasie 1 godziny (bez obróbki relaksacyjnej). Tytułem porównania, jeden szereg A rdzeni poddany został obróbce cieplnej w temperaturze 350°C w czasie 1 godziny w poprzecznym polu magnetycznym przyłozonym w sposób ciągły. Drugi szereg B rdzeni poddany został, zgodnie z wynalazkiem, obróbce cieplnej w temperaturze 350°C w czasie 1 godziny w poprzecznym polu magnetycznym o przebiegu w kształcie ząbków (okresy po 5 minut
186 806 w polu magnetycznym, oddzielone od siebie okresami po 15 minut bez pola magnetycznego). Dla jednego szeregu zmierzono, w temperaturze 25°C, wielkości μζ, ABstat i ABdyn dla pola magnetycznego o wzbudzeniu zmiennym przy częstotliwości 50 Hz o maksymalnej amplitudzie 10 mA/cm. Zmierzono również stosunek Br/Bm.
Wyniki były następujące:
| Szereg | μ (10 mA/cm0) | ABstat (T) | ABdyn (T) | ABstat/ABdyn | B,/Bm |
| A (porównawczy) | 153 000 | 0,172 | 0,169 | 1,017 | 0,05 |
| B (wg wynalazku) | 230 000 | 0,240 | 0,234 | 1025 | 0,1 |
Te przykłady pokazują polepszenie własności magnetycznych rdzeni magnetycznych przez zastosowanie sposobu według wynalazku, dla których przenikalność magnetyczna μ7 jest wyższa od 200000, ABstat i ABdyn są wyzsze od 0,2 Tesli, stosunek AB,tat/ABdyn jest bliski 1, a stosunek Br/Bm jest niższy od 0,2.
Departament Wydawnictw UP RP Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł
Claims (6)
- Zastrzeżenia patentowe1. Rdzeń magnetyczny z miękkiego stopu magnetycznego nanokrystalicznego, zwłaszcza do wytwarzania wyłącznika różnicowego klasy A, którego skład chemiczny zawiera, 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 niobu, tytanu, 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 stop nanokrystaliczny otrzymany jest przez krystalizacyjną obróbkę cieplną stopu w stanie amorficznym, znamienny tym, że miękki stop magnetyczny nanokrystaliczny zawiera, 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 niobu, tytanu, cyrkonu, hafnu, wanadu, tantalu, chromu, molibdenu, wolframu i manganu, a rdzeń magnetyczny, w poprzecznym polu magnetycznym o zmiennym wzbudzeniu przy częstotliwości 50 Hz o maksymalnej amplitudzie 10 mA/cm, w temperaturze 25°C, ma przenikalność magnetyczną μζ wyższą od 200000, stosunek Br/Bm indukcji szczątkowej Br do indukcji nasycenia Bm niższy od 0,2, a wielkości ABstati ABdyn wyższe od 0,2 Tesli.
- 2. Sposób wytwarzania rdzenia magnetycznego z miękkiego stopu magnetycznego nanokrystalicznego, zwłaszcza do wytwarzania wyłącznika różnicowego klasy A, polegający na odlewaniu stopu, w postaci taśmy amorficznej, o składzie chemicznym zawierającym, w % atomowych, ponad 60% zelaza, 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 niobu, tytanu, cyrkonu, hafnu, wanadu, tantalu, chromu, molibdenu, wolframu i manganu oraz zanieczyszczenia wynikające z obróbki, w którym suma zawartości krzemu i boru jest nizszą 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, znamienny tym, że dodatkowo prowadzi się obróbkę cieplną rdzenia magnetycznego w poprzecznym polu magnetycznym w temperaturze zawartej pomiędzy 250°C i 450°C, przy czym przykłada się pole magnetyczne o przebiegu w kształcie ząbków.
- 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, ze obróbkę cieplną rdzenia magnetycznego w poprzecznym polu magnetycznym prowadzi się w temperaturze zawartej pomiędzy 300°C i 400°C.
- 4. Sposób według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, ze 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 niobu, tytanu, cyrkonu, hafnu, wanadu, tantalu, chromu, molibdenu, wolframu i manganu.
- 5. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, ze przed przeprowadzeniem krystalizacyjnej obróbki cieplnej stopu w stanie amorficznym prowadzi się relaksacyjną obróbkę cieplną stopu w temperaturze nizszej od temperatury początku krystalizacji tego stopu w stanie amorficznym.
- 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, ze podczas relaksacyjnej obróbki cieplnej utrzymuje się temperaturę zawartą pomiędzy 250°C i 480°C w czasie od 0,1 do 10 godzin.186 806
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9715273A FR2772181B1 (fr) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | Procede de fabrication d'un noyau magnetique en alliage magnetique doux nanocristallin utilisable dans un disjoncteur differentiel de la classe a et noyau magnetique obtenu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL330101A1 PL330101A1 (en) | 1999-06-07 |
| PL186806B1 true PL186806B1 (pl) | 2004-02-27 |
Family
ID=9514143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL98330101A PL186806B1 (pl) | 1997-12-04 | 1998-12-04 | 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 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0921541B1 (pl) |
| AT (1) | ATE266245T1 (pl) |
| DE (1) | DE69823621T2 (pl) |
| FR (1) | FR2772181B1 (pl) |
| PL (1) | PL186806B1 (pl) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19948897A1 (de) * | 1999-10-11 | 2001-04-19 | Vacuumschmelze Gmbh | Schnittstellenmodule für lokale Datennetzwerke |
| DE502006001096D1 (de) * | 2005-02-25 | 2008-08-28 | Magnetec Gmbh | Fehlerstromschutzschalter und Magnetkern für einen Fehlerstromschutzschalter |
| US8699190B2 (en) | 2010-11-23 | 2014-04-15 | Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg | Soft magnetic metal strip for electromechanical components |
| CN107419200B (zh) * | 2017-06-30 | 2019-11-22 | 江苏理工学院 | 一种含锰的软磁性铁基纳米晶-非晶合金及其制备方法 |
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 |
| EP0299498B1 (en) * | 1987-07-14 | 1993-09-29 | Hitachi Metals, Ltd. | Magnetic core and method of producing same |
| 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 FR9715273A patent/FR2772181B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-11-13 EP EP98402804A patent/EP0921541B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1998-11-13 AT AT98402804T patent/ATE266245T1/de not_active IP Right Cessation
- 1998-11-13 DE DE69823621T patent/DE69823621T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-12-04 PL PL98330101A patent/PL186806B1/pl not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0921541A1 (fr) | 1999-06-09 |
| DE69823621T2 (de) | 2005-05-19 |
| ATE266245T1 (de) | 2004-05-15 |
| DE69823621D1 (de) | 2004-06-09 |
| PL330101A1 (en) | 1999-06-07 |
| EP0921541B1 (fr) | 2004-05-06 |
| FR2772181A1 (fr) | 1999-06-11 |
| FR2772181B1 (fr) | 2000-01-14 |
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 | |
| JP3798012B2 (ja) | 熱処理方法とそれによって製造される軟磁性合金 | |
| JP4755340B2 (ja) | 直流電流公差を有する変流器 | |
| PL184069B1 (pl) | Sposób obróbki cieplnej w polu magnetycznym elementu z miękkiego materiału magnetycznego | |
| JP2563097B2 (ja) | 微結晶鉄ベース合金から成る漏電遮断器用磁心材料 | |
| PL184054B1 (pl) | Sposób wytwarzania rdzenia magnetycznego z miękkiego stopu magnetycznego na bazie żelaza mającego strukturę nanokrystaliczną | |
| Aronhime et al. | Virtual bound states elements and their effects on magnetic and electrical properties of Fe-Ni based metal amorphous nanocomposites | |
| 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 | |
| US4834816A (en) | Metallic glasses having a combination of high permeability, low coercivity, low ac core loss, low exciting power and high thermal stability | |
| CN106575567B (zh) | 变流器用芯及其制造方法以及具备该芯的装置 | |
| US5284528A (en) | Metallic glasses having a combination of high permeability, low coercivity, low ac core loss, low exciting power and high thermal stability | |
| US5110378A (en) | Metallic glasses having a combination of high permeability, low coercivity, low ac core loss, low exciting power and high thermal stability | |
| PL186805B1 (pl) | Sposób wytwarzania rdzenia magnetycznego z miękkiego stopu magnetycznego nanokrystalicznego, zwłaszcza do wytwarzania wyłącznika różnicowego klasy AC | |
| KR101058536B1 (ko) | 비정질 Ｆｅ계 코어를 갖는 자기 코어 및 이를 포함하는 인덕터와 전류 트랜스포머 | |
| EP0074640B1 (en) | Low-loss amorphous alloy | |
| JPS62179704A (ja) | 制御磁化特性に優れたＦｅ基アモルフアス磁心 | |
| JP2698769B2 (ja) | 高透磁率磁心の製造方法 | |
| JP7354674B2 (ja) | 巻磁心、並びに、巻磁心、及び、カレントトランスの製造方法 | |
| Del Real et al. | Dependence of magnetic losses in Fe73. 5 Cu1Nb3Si16. 5B6 on annealing temperature | |
| JPS6229105A (ja) | Ｃｏ基アモルフアス巻磁心 | |
| RU2070941C1 (ru) | Аморфный магнитно-мягкий сплав | |
| JP2698577B2 (ja) | 高透磁率磁心の製造方法 | |
| Schaefer et al. | Magnetic properties of as-cast and nanocrystallized Fe74. 5Cu0. 75Nb2. 25Si13. 5B9 amorphous ribbons | |
| JP2713980B2 (ja) | Ｆｅ基軟磁性合金 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20071204 |