RU2038638C1 - Magnetic circuit - Google Patents
Magnetic circuit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2038638C1 RU2038638C1 RU93002052A RU93002052A RU2038638C1 RU 2038638 C1 RU2038638 C1 RU 2038638C1 RU 93002052 A RU93002052 A RU 93002052A RU 93002052 A RU93002052 A RU 93002052A RU 2038638 C1 RU2038638 C1 RU 2038638C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic circuit
- magnetic
- alloy
- circuit according
- inter
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к магнитопроводам с высокой магнитной проницаемостью, предназначенным для изготовления силовых трансформаторов источников вторичного питания, высокочастотных трансформаторов и трансформаторов тока. The invention relates to electrical engineering, in particular to magnetic cores with high magnetic permeability, intended for the manufacture of power transformers of secondary power sources, high-frequency transformers and current transformers.
В качестве прототипа выбран магнитопровод, выполненный витым из ленты аморфного магнитного сплава на основе железа, межвитковое пространство которого заполнено отвердевшим эпоксидным клеем для образования жесткой конструкции, который имеет магнитную проницаемость порядка 103. Магнитопровод изготовлен из сплава с положительной константой магнитострикции 30˙ 10-6, поэтому после пропитки и сушки магнитопровода, сжимающие напряжения снижают магнитную проницаемость.As a prototype, a magnetic circuit is selected, made of a twisted tape of an amorphous magnetic alloy based on iron, the inter-turn space of which is filled with hardened epoxy adhesive to form a rigid structure, which has a magnetic permeability of the order of 10 3 . The magnetic circuit is made of an alloy with a positive magnetostriction constant of 30˙10 -6 ; therefore, after impregnation and drying of the magnetic circuit, compressive stresses reduce the magnetic permeability.
Цель изобретения повышение магнитной проницаемости магнитопровода. Для этого предлагается магнитопровод, выполненный витым из ленты магнитного сплава, межвитковое пространство которого заполнено отвердевшим клеем для образования жесткой конструкции, отличающийся тем, что межвитковое пространство заполнено отвердевшим клеем частично в соотношении 0,01-0,9 к остальному межвитковому пространству. The purpose of the invention is to increase the magnetic permeability of the magnetic circuit. For this purpose, a magnetic core made of twisted magnetic tape is proposed, the inter-turn space of which is filled with hardened glue to form a rigid structure, characterized in that the inter-turn space is filled with hardened glue partially in a ratio of 0.01-0.9 to the rest of the inter-turn space.
Магнитопровод выполняется навивкой тонкой ленты толщиной 10-350 мкм на оправку круглого или прямоугольного сечения. В частности, конструкция кольцевого магнитопровода определяется внешним диаметром D, внутренним диаметром d и высотой h (фиг. ). Интервал объемной доли магнитопровода, связанного клеем, выбирался из условия, чтобы магнитопровод обладал достаточной жесткостью при сохранении высокой магнитной проницаемости. Одним из вариантов изобретения является заполнение отвердевшим клеем межвиткового пространства внутренних витков магнитопровода (фиг.а). Такой магнитопровод эффективен, если необходимо достигнуть высокой магнитной проницаемости при относительно небольшой жесткости, например, на сердечнике большого диаметра. Жесткость магнитопровода возрастает, если фиксировать также его внешние витки (фиг.б). При этом, чем больше объемная доля магнитопровода, связанного клеем, тем выше его жесткость и ниже магнитная проницаемость. В частности, одним из вариантов жесткого магнитопровода является чередование зон, заполненных отвердевшим клеем и свободным от него (фиг.в). Наибольшего увеличения жесткости при сохранении высокой магнитной проницаемости можно достигнуть за счет пропитки торцевых поверхностей магнитопровода (фиг.г). В этом случае все витки будут охвачены клеем, однако объемная доля связанного клеем магнитопровода может оставаться относительно небольшой. The magnetic circuit is carried out by winding a thin tape with a thickness of 10-350 microns on a mandrel of circular or rectangular cross section. In particular, the design of the annular magnetic circuit is determined by the outer diameter D, inner diameter d and height h (Fig.). The interval of the volume fraction of the magnetic circuit bonded by glue was chosen so that the magnetic circuit possessed sufficient rigidity while maintaining high magnetic permeability. One of the variants of the invention is the filling with hardened glue of the inter-turn space of the internal turns of the magnetic circuit (Fig. Such a magnetic circuit is effective if it is necessary to achieve high magnetic permeability with relatively low stiffness, for example, on a core of large diameter. The stiffness of the magnetic circuit increases if you also fix its external turns (Fig. B). Moreover, the larger the volume fraction of the magnetic core bonded by glue, the higher its rigidity and lower magnetic permeability. In particular, one of the options for a rigid magnetic circuit is the alternation of zones filled with hardened glue and free of it (figv). The greatest increase in stiffness while maintaining high magnetic permeability can be achieved by impregnation of the end surfaces of the magnetic circuit (Fig. G). In this case, all turns will be covered by glue, however, the volume fraction of the magnetic circuit bound by glue can remain relatively small.
Предпочтение следует отдавать клеям, имеющим хорошую адгезию к поверхности металлической ленты. К таковым относится, в частности, неорганический клей на основе силиката натрия, а также органический клей на основе эпоксидной смолы. Причем клей на основе силиката натрия является жаростойким, поэтому окончательный отжиг можно проводить после пропитки и сушки магнитопровода. Отжиг после пропитки частично снимает внутренние напряжения в магнитопроводе, связанные с процессом отвердевания клея, что позволяет достигнуть более высокой магнитной проницаемости по сравнению с пропиткой магнитопровода после окончательного отжига. Кроме того, магнитопровод, полученный по такой технологии, обладает более высокой термической стабильностью. Следует также отметить, что технология частичного нанесения клея на ленту до отжига является более простой. Preference should be given to adhesives having good adhesion to the surface of the metal tape. These include, in particular, inorganic adhesive based on sodium silicate, as well as organic adhesive based on epoxy resin. Moreover, the adhesive based on sodium silicate is heat-resistant, so the final annealing can be carried out after impregnation and drying of the magnetic circuit. Annealing after impregnation partially relieves the internal stresses in the magnetic circuit associated with the curing process of the adhesive, which allows to achieve a higher magnetic permeability compared to the impregnation of the magnetic circuit after the final annealing. In addition, the magnetic circuit obtained by this technology has a higher thermal stability. It should also be noted that the technology of partial application of glue to the tape before annealing is simpler.
В качестве магнитного сплава можно использовать аморфный магнитный сплав на основе железа, который содержит 15-30 ат. аморфизующих компонентов из группы, содержащей кремний, бор, углерод, фосфор, и 0,001-15 ат. компонентов, повышающих жаропрочность и термическую стабильность сплава из группы, содержащей марганец, хром, молибден, вольфрам, ванадий, ниобий, тантал, титан, цирконий, гафний, медь, рутений. Аморфные сплавы с таким химическим составом имеют высокую константу магнитострикции, а лента из этих сплавов повышенную чувствительность к сжимающим напряжениям. Частичная замена железа кобальтом в указанных выше сплавах позволяет после отжига в магнитном поле получить жесткий магнитопровод с высокой прямоугольностью петли магнитного гистерезиса, а замена железа никелем приводит к увеличению начальной магнитной проницаемостью до 50000. As a magnetic alloy, you can use an amorphous magnetic alloy based on iron, which contains 15-30 at. amorphous components from the group consisting of silicon, boron, carbon, phosphorus, and 0.001-15 at. components that increase the heat resistance and thermal stability of an alloy from the group consisting of manganese, chromium, molybdenum, tungsten, vanadium, niobium, tantalum, titanium, zirconium, hafnium, copper, ruthenium. Amorphous alloys with such a chemical composition have a high magnetostriction constant, and a tape made of these alloys has an increased sensitivity to compressive stresses. Partial replacement of iron with cobalt in the above alloys makes it possible to obtain a hard magnetic circuit with a high rectangularity of the magnetic hysteresis loop after annealing in a magnetic field, while replacing iron with nickel increases the initial magnetic permeability to 50,000.
Магнитный сплав на основе железа, содержащий медь 0,5-2 ат. один или несколько компонентов из группы, содержащей ниобий, тантал, вольфрам, молибден, хром, ванадий, в количестве 2-5 ат. кремний 1-20 ат. бор 1-20 ат. после отжига при температуре кристаллизации имеет структуру, которая не менее, чем на 50% состоит из кристаллов размером менее 100 нм, предпочтительно менее 20 нм. Такая нанокристаллическая структура позволяет достигнуть уровня начальной магнитной проницаемости 100000. Добавка кобальта к этому сплаву приводит к тому, что после отжига в магнитном поле магнитопровод имеет высокую прямоугольность петли магнитного гистерезиса, а добавка никеля улучшает технологичность производства ленты из этого сплава. An iron-based magnetic alloy containing copper of 0.5-2 at. one or more components from the group comprising niobium, tantalum, tungsten, molybdenum, chromium, vanadium, in an amount of 2-5 at. silicon 1-20 at. boron 1-20 at. after annealing at a crystallization temperature, it has a structure that is not less than 50% composed of crystals less than 100 nm in size, preferably less than 20 nm. Such a nanocrystalline structure allows one to achieve an initial magnetic permeability of 100,000. The addition of cobalt to this alloy leads to the fact that after annealing in a magnetic field, the magnetic circuit has a high rectangularity of the magnetic hysteresis loop, and the addition of nickel improves the manufacturability of the production of tape from this alloy.
Сплав на основе кобальта, содержащий железо 2-7 ат. кремний 1-20 ат. бор 1-20 ат. один или несколько компонентов из группы, содержащей марганец, хром, никель, ниобий, молибден, вольфрам, ванадий, титан, цирконий, тантал, гафний, рутений в количестве 0,001-10 ат. обладает наиболее высокой начальной магнитной проницаемостью, превышающей 100000, причем по крайней мере 80% сплава имеет аморфную структуру. Так как магнитострикция насыщения у этого сплава близка к нулю, то он одновременно обладает наименьшей чувствительностью к сжимающим напряжениям. Cobalt-based alloy containing iron 2-7 at. silicon 1-20 at. boron 1-20 at. one or more components from the group consisting of manganese, chromium, nickel, niobium, molybdenum, tungsten, vanadium, titanium, zirconium, tantalum, hafnium, ruthenium in an amount of 0.001-10 at. possesses the highest initial magnetic permeability in excess of 100,000, with at least 80% of the alloy having an amorphous structure. Since the saturation magnetostriction of this alloy is close to zero, it simultaneously has the least sensitivity to compressive stresses.
Ленточный кольцевой магнитопровод с внешним диаметром D, внутренним диаметром d и высотой h содержит межвитковое пространство 1 магнитопровода, заполненное отвердевшим клеем, межвитковое пространство 2 магнитопровода, свободное от клея. The ring annular magnetic circuit with an external diameter D, an internal diameter d and a height h comprises an
На фиг.а представлен отвердевший клей в межвитковом пространстве внешних витков магнитопровода; на фиг.б отвердевший клей в межвитковом пространстве внешних и внутренних витков магнитопровода; на фиг.в отвердевший клей в виде чередующихся зон; на фиг.г отвердевший клей на торцевых участках магнитопровода. On figa presents the hardened adhesive in the inter-turn space of the external turns of the magnetic circuit; on figb hardened glue in the inter-turn space of the external and internal turns of the magnetic circuit; on figv hardened adhesive in the form of alternating zones; Fig. g hardened adhesive on the end sections of the magnetic circuit.
П р и м е р. Магнитопроводы размером 32х20х10 мм навивали из ленты толщиной 25 мкм сплава Fe73,5Cu1Mo1,5Nb1,5Si13,5B9. В процессе навивки ленту смачивали водным раствором силиката натрия с плотностью 1300 кг/м3 в начале и конце смотки. Пропитанный сердечник сушили 1 час при 90оС, в затем отжигали на воздухе 1 час при температуре кристаллизации 540оС. Результаты измерения начальной магнитной проницаемости μн в зависимости от объемной доли магнитопровода, связанного клеем Vk/V приведены в табл.1. Из нее следует, что с увеличением Vk/V закономерно снижается начальная магнитная проницаемость.PRI me R. Magnetic cores 32 × 20 × 10 mm in size were wound from a tape 25 μm thick of Fe 73.5 Cu 1 Mo 1.5 Nb 1.5 Si 13.5 B 9 alloy. During winding, the tape was wetted with an aqueous solution of sodium silicate with a density of 1300 kg / m 3 at the beginning and end of the winding. Impregnated core was dried 1 hour at 90 ° C, then annealed in air for 1 hour at a temperature of crystallization 540 ° C. The measurement results of the initial magnetic permeability μ n depending on the volume fraction of the magnetic circuit associated glue V k / V are listed in Table 1 below. It follows from it that with an increase in V k / V, the initial magnetic permeability naturally decreases.
В табл.2 приведены результаты измерения начальной магнитной проницаемости магнитопровода из сплава Fe73,5Cu1Mo1,5Nb1,5Si13,5B9 и Fe73,5Cu1Mo1,5Nb1,5Si16B6,5 после отжига и последующей частичной пропитки органическим клеем на основе эпоксидной смолы и полиэтиленполиамида в соотношении 9:1 и сушки в течение 1 ч при 90оС. Пропитка проводилась с частичным затеканием клея с торцевых поверхностей магнитопровода. Из табл. 2 следует, что пропитка снижает магнитную проницаемость, однако с уменьшением магнитострикции насыщения чувствительность магнитной проницаемости к сжимающим напряжениям снижается.Table 2 shows the results of measuring the initial magnetic permeability of a magnetic circuit made of an alloy of Fe 73.5 Cu 1 Mo 1.5 Nb 1.5 S i13.5 B 9 and Fe 73.5 Cu 1 Mo 1.5 Nb 1.5 Si 16 B 6,5 after the annealing and subsequent partial impregnation organic glue based on epoxy resin and polietilenpoliamida in a ratio of 9: 1 and dried for 1 hour at 90 C. The impregnation was carried out with partial wicking glue with the end surfaces of the magnetic core. From the table. 2 it follows that the impregnation reduces the magnetic permeability, however, with a decrease in saturation magnetostriction, the sensitivity of the magnetic permeability to compressive stresses decreases.
В табл.3 приведены результаты измерения начальной магнитной проницаемости магнитопроводов из различных аморфных сплавов. В процессе навивки ленту смачивали водным раствором силиката натрия с плотностью 1300 кг/м3 в начале, середине и конце смотки. Пропитанные магнитопроводы сушили 1 час при 90оС, а затем отжигали на воздухе по оптимальному для каждого сплава режиму. Объемная доля сердечника, связанного клеем, составляла 0,5.Table 3 shows the results of measuring the initial magnetic permeability of magnetic cores of various amorphous alloys. In the process of winding, the tape was wetted with an aqueous solution of sodium silicate with a density of 1300 kg / m 3 at the beginning, middle and end of the winding. Impregnated yokes dried 1 hour at 90 ° C and then annealed in air on the optimal mode for each alloy. The volume fraction of the core bonded with glue was 0.5.
Claims (12)
Один или несколько компонентов из группы, содержащей кремний, бор, углерод, фосфор 15 30
Железо Остальное
причем по крайней мере 80% сплава имеет аморфную структуру.One or more components from the group consisting of manganese, chromium, molybdenum, tungsten, vanadium, niobium, tantalum, titanium, zirconium, hafnium, copper, ruthenium 0.001 15
One or more components from the group consisting of silicon, boron, carbon, phosphorus 15 30
Iron Else
at least 80% of the alloy has an amorphous structure.
Один или несколько компонентов из группы, содержащей ниобий, тантал, вольфрам, молибден, хром, ванадий 2 5
Кремний 1 20
Бор 1 20
Железо Остальное
причем структура сплава не менее чем на 50% состоит из кристаллов размером менее 100 нм.Copper 0.5 2
One or more components from the group consisting of niobium, tantalum, tungsten, molybdenum, chromium, vanadium 2 5
Silicon 1 20
Boron 1 20
Iron Else
moreover, the alloy structure is not less than 50% composed of crystals less than 100 nm in size.
Кремний 1 20
Бор 1 20
Один или несколько компонентов из группы, содержащей марганец, хром, никель, ниобий, молибден, вольфрам, ванадий, титан, цирконий, тантал, гафний, рутений 0,001 10
Кобальт Остальное
причем по крайней мере 80% сплава имеет аморфную структуру.Iron 2 7
Silicon 1 20
Boron 1 20
One or more components from the group consisting of manganese, chromium, nickel, niobium, molybdenum, tungsten, vanadium, titanium, zirconium, tantalum, hafnium, ruthenium 0.001 10
Cobalt Else
at least 80% of the alloy has an amorphous structure.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93002052A RU2038638C1 (en) | 1993-01-11 | 1993-01-11 | Magnetic circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93002052A RU2038638C1 (en) | 1993-01-11 | 1993-01-11 | Magnetic circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2038638C1 true RU2038638C1 (en) | 1995-06-27 |
RU93002052A RU93002052A (en) | 1996-03-20 |
Family
ID=20135593
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93002052A RU2038638C1 (en) | 1993-01-11 | 1993-01-11 | Magnetic circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2038638C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2510661C1 (en) * | 2012-11-22 | 2014-04-10 | Владимир Иванович Пудов | Method of magnet core treatment |
RU2724649C1 (en) * | 2017-03-30 | 2020-06-25 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Transformer core |
-
1993
- 1993-01-11 RU RU93002052A patent/RU2038638C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент Великобритании N 2139008, кл. H 01F 3/04, 1984. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2510661C1 (en) * | 2012-11-22 | 2014-04-10 | Владимир Иванович Пудов | Method of magnet core treatment |
RU2724649C1 (en) * | 2017-03-30 | 2020-06-25 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Transformer core |
US11430599B2 (en) | 2017-03-30 | 2022-08-30 | Jfe Steel Corporation | Transformer iron core |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4849545B2 (en) | Amorphous soft magnetic alloy, amorphous soft magnetic alloy member, amorphous soft magnetic alloy ribbon, amorphous soft magnetic alloy powder, and magnetic core and inductance component using the same | |
JP5288405B2 (en) | Inductor and method of manufacturing inductor | |
US7170378B2 (en) | Magnetic core for high frequency and inductive component using same | |
JP3059187B2 (en) | Soft magnetic alloy, manufacturing method thereof and magnetic core | |
US5635828A (en) | Active filter circuit and power supply apparatus including same | |
RU2038638C1 (en) | Magnetic circuit | |
US4985088A (en) | Fe-based soft magnetic alloy product | |
JP3009686B2 (en) | Inductor | |
JP2823203B2 (en) | Fe-based soft magnetic alloy | |
JP2010118484A (en) | Inductance element and method of manufacturing the same | |
WO1999003116A1 (en) | Coil | |
JP2602843B2 (en) | Noise reduction element | |
JPH11176653A (en) | Magnetic core and magnetic parts using magnetic core | |
US11450479B2 (en) | Alloy and method for producing a magnetic core | |
RU2041514C1 (en) | Transformer | |
RU2038640C1 (en) | Choke | |
JP2807225B2 (en) | Noise reduction element | |
JPS5890708A (en) | Magnetic core | |
JPH0834160B2 (en) | Swing choke coil | |
JPS60132308A (en) | Magnetic core | |
JPS59150415A (en) | Choke coil | |
JP3388247B2 (en) | Wound core and method of manufacturing the same | |
JPS605544Y2 (en) | inductor | |
JP2831761B2 (en) | Amorphous alloy ribbon and core for saturable reactor using it | |
RU93002052A (en) | HARD TAPE CORE |