WO2023071357A1 - 一种抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本文公布了一种抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯及其制备方法，所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯包括第一纳米晶磁芯、第二纳米晶磁芯以及环状的封装外壳；所述第一纳米晶磁芯套装在第二纳米晶磁芯的外侧，且第一纳米晶磁芯和第二纳米晶磁芯同轴设置。所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯的制备方法包括如下步骤：将第一纳米晶磁芯和第二纳米晶磁芯依次安装到封装外壳的内部后得到所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯。本申请提供的抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯中包含有两只纳米晶磁芯，磁芯稳定性优异，线性度较好，灵敏度较高，磁导率的调整范围较大；此外，本申请提供的制备方法简单，加工成本低。
Description
本申请实施例涉及一种精密性互感器磁芯技术领域，例如一种抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯及其制备方法。
随着科技的发展，相关的工业和民用电路系统中大量的应用了变频、开关电源以及整流设备，这些设备的大量使用导致了线路中会存在一定的直流分量，电流互感器在有较大直流分量时容易被磁化饱和，对于电流检测的精度带来了极大的挑战。而随着智能电网的发展，具有抗直流分量要求的磁芯的需求快速增长。
为实现抗直流分量的目的，通常采用非晶合金磁性材料制造互感器的磁芯，但是非晶合金磁芯互感器存在初始磁导率较低、磁芯稳定性较差、抗直流特性一般的问题。
纳米晶材料具有优异的综合磁性能：高饱和磁感、高初始磁导率、低Hc，高磁感下的高频损耗低，电阻率为80μΩ·cm，比坡莫合金(50-60μΩ·cm)高，经纵向或横向磁场处理，可得到高Br或低Br值，是目前市场上综合性能最好的材料。广泛应用于电源、变压器、无线充电等领域。
相关学者利用纳米晶材料制备得到抗直流分量互感器，CN 103928227A公开了一种单芯抗直流分量互感器铁芯的制备方法，所述制备方法依次按照如下步骤进行：将厚度为18-28μm的纳米晶软磁合金带材进行张力预晶化退火处理，所述张力预晶化退火处理的张力为10-60MPa、施张退火温度为520-670℃、施张带材运行速度为0.01-0.2m/s；将经张力预晶化退火处理的纳米晶软磁合金带材缠绕成互感器铁芯；将缠绕好的铁芯再进行一次退火处理，所述退火温度为400-550℃，退火时间为30-120min。所述方法采用单质低磁导率铁基纳米晶磁芯制备得到抗直流分量互感器，采用此该工艺制作的磁芯磁导率较低，其制成的互感器角差较大，灵敏度一般，且成本较高。
CN 1107240491A公开了一种纳米晶合金双磁芯电流互感器，所述纳米晶合金双磁芯电流互感器包括环形结构的纳米晶磁芯和非晶合金磁芯，所述纳米磁 芯套装在所述非晶合金磁芯的外侧，且所述纳米晶磁芯和所述非晶合金磁芯同轴设置；所述非晶合金磁芯由非晶合金磁性带材卷绕制成，所述非晶合金磁性带材包含以下质量百分比的元素：硅元素8％-12％、硼元素5％-8％、锰元素1.0％-1.8％、钴元素0.5％-1.3％、钒元素1.2％-2.2％、碳元素2.5％-4.0％、余量的铁元素。该专利所述纳米晶合金双磁芯电流互感器中包含有两个磁芯，但是只有一个是纳米晶合金磁芯，其低导部分的磁芯采用的是非晶合金磁芯，采用该工艺制备得到的磁芯，其磁芯稳定性较差、抗直流特性一般，且磁导率的线性度也一般。
基于相关复合磁芯中低导磁芯稳定性较差；以及单只低磁导率铁基纳米晶磁芯的磁导率较低，导致制成的互感器角差较大，且磁芯成本较高的问题，有必要提供一种复合磁芯，使其既可保留高磁导率磁芯的高导特性，也可保证低磁导率磁芯较好的稳定性，且磁芯制作成本相对较低。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本申请实施例提供一种抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯及其制备方法，所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯中包含有一只高磁导率纳米晶磁芯和一只低磁导率纳米晶磁芯，既保留了高磁导率磁芯的高导特性，也保证了低磁导率磁芯较好的稳定性；且因为与高磁导率磁芯的搭配使用，低磁导率磁芯的磁导率可以进行较大范围的调整，以满足更广阔的应用需求。
第一方面，本申请实施例提供了一种抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯，所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯包括第一纳米晶磁芯、第二纳米晶磁芯以及环状的封装外壳。
优选地，所述第一纳米晶磁芯套装在第二纳米晶磁芯的外侧，且第一纳米晶磁芯和第二纳米晶磁芯同轴设置。
优选地，所述第一纳米晶磁芯的磁导率为80000-200000H/m，例如可以是80000H/m、90000H/m、100000H/m、120000H/m、140000H/m、160000H/m、170000H/m、180000H/m、190000H/m或200000H/m，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二纳米晶磁芯的磁导率为500-4000H/m，例如可以是500H/m、1000H/m、1500H/m、2000H/m、2500H/m、3000H/m、3500H/m或4000H/m，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本申请所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯包含有具有较高磁导率的第一纳米晶磁芯和较低磁导率的第二纳米晶磁芯，因此所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯既可以保留高磁导率磁芯的高导特性，也可保证低磁导率磁芯较好的稳定性，且磁芯制作成本相对较低；此外，因为与高磁导率磁芯搭配使用，低磁导率磁芯的磁导率可以进行较大范围的调整，以满足更广阔的应用需求。
第二方面，本申请实施例提供一种如第一方面所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
将第一纳米晶磁芯和第二纳米晶磁芯依次安装到封装外壳的内部后得到所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯。
优选地，所述封装外壳的内部填装有填充物。
优选地，所述填充物包括海绵和/或硅胶。
本申请所述填充物用于固定封装外壳的内部的磁芯，使得封装外壳的内部的磁芯不易晃动，从而有利于提高互感器的稳定性。
优选地，所述第一纳米晶磁芯的制备方法包括如下步骤：
(1)将铁基纳米晶合金带材缠绕成第一磁环；
(2)退火处理步骤(1)所得第一磁环，得到第一纳米晶磁芯。
优选地，步骤(1)所述铁基纳米晶合金带材的厚度为20-30μm，例如可以是20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm或30μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述退火处理的环境为真空环境和/或还原气氛环境。
优选地，所述还原气氛包括氩气气氛和/或氮气气氛。
优选地，步骤(2)所述退火处理包括依次进行的第一升温、第一保温、第二升温、第二保温与降温。
所述第一升温的终点温度为470-490℃，例如可以是470℃、475℃、480℃、485℃或490℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一升温的升温速率为1-5℃/min，例如可以是1℃/min、2℃/min、3℃/min、4℃/min或5℃/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述第一保温的时间为60-90min，例如可以是60min、65min、70min、75min、80min、85min或90min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二升温的终点温度为540-570℃，例如可以是540℃、545℃、550℃、555℃、560℃、565℃或570℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二升温的升温速率为0.5-3.5℃/min，例如可以是0.5℃/min、1℃/min、1.5℃/min、2℃/min、2.5℃/min、3℃/min或3.5℃/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二保温的时间为60-120min，例如可以是60min、70min、80min、90min、100min、110min或120min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述降温的终点温度为200℃以下，例如可以是200℃、190℃、180℃、170℃、160℃或150℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二纳米晶磁芯的制备方法包括如下步骤：
(a)张力预晶化退火处理铁基纳米晶合金带材后缠绕得到第二磁环；
(b)将步骤(a)所得第二磁环依次进行含浸、固化处理后，得到所述第二纳米晶磁芯。
优选地，步骤(a)所述铁基纳米晶合金带材的厚度为16-22μm，例如可以是16μm、16.5μm、17μm、17.5μm、18μm、18.5μm、19μm、19.5μm、20μm、21μm或22μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(a)所述张力晶化退火处理的退火温度为500-570℃，例如可以是500℃、510℃、520℃、530℃、540℃、550℃、560℃或570℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(a)所述张力晶化退火处理的施加张力为20-100MPa，例如 可以是20MPa、30MPa、40MPa、50MPa、60MPa、70MPa、80MPa、90MPa或100MPa，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(a)所述张力晶化退火处理过程中施张带材运行速度为1-10m/min，例如可以是1m/min、2m/min、3m/min、4m/min、5m/min、6m/min、7m/min、9m/min或10m/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(b)所述含浸的含浸液为环氧树脂胶和稀释剂的混合液。
优选地，所述含浸液中环氧树脂胶与稀释剂的总质量分数为100wt％，环氧树脂胶的质量分数为25-30wt％，例如可以是25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％或30wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用；余量为稀释剂。
优选地，步骤(b)所述含浸的时间为5-10min，例如可以是5min、6min、7min、8min、9min或10min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(b)所述固化的温度为110-150℃，例如可以是110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃或150℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(b)所述固化的时间为120-180min，例如可以是120min、125min、130min、135min、140min、145min、150min、155min、160min、165min、170min、175min或180min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本申请的优选技术方案，本申请第二方面所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯的制备方法包括如下步骤：
将第一纳米晶磁芯和第二纳米晶磁芯依次安装到封装外壳的内部后得到所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯；
所述第一纳米晶磁芯采用如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将厚度为20-30μm的铁基纳米晶合金带材缠绕成第一磁环；
(2)真空环境和/或还原气氛环境下退火处理步骤(1)所得第一磁环，得到第一纳米晶磁芯；所述退火处理为：首先以1-5℃/min的升温速率升温至470-490℃，保温60-90min后，再以0.5-3.5℃/min的升温速率升温至540-570℃， 保温60-120min，最后降温至200℃以下；
所述第二纳米晶磁芯采用如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：
(a)500-570℃、1-10m/min施张带材运行速度下张力晶化退火处理厚度为16-22μm的铁基纳米晶合金带材后缠绕得到第二磁环；所述张力晶化退火处理的施加张力为20-100MPa；
(b)将步骤(a)所得第二磁环依次含浸处理5-10min、110-150℃下固化120-180min后得到所述第二纳米晶磁芯；所述含浸的含浸液为环氧树脂胶和稀释剂的混合液；所述含浸液中，环氧树脂胶与稀释剂的总质量分数为100wt％，环氧树脂胶的质量分数为25-30wt％，余量为稀释剂。
相对于相关技术，本申请实施例具有以下有益效果：
(1)本申请实施例提供的抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯的磁芯稳定性优异，线性度较好，灵敏度较高，磁导率的调整范围较大；
(2)本申请实施例提供的抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯的制备方法简单，整体结构较为精简，加工成本低。
在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。
附图用来提供对本文技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本文的技术方案，并不构成对本文技术方案的限制。
图1是本申请实施例1提供的抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯的结构示意图。
其中，1为第二纳米晶磁芯，2为第一纳米晶磁芯，3为封装外壳。
下面通过具体实施方式来进一步说明本申请的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本申请，不应视为对本申请的具体限制。
实施例1
本实施例1提供了一种如图1所示的抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯。所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯包括第一纳米晶磁芯2、第二纳米晶磁芯1以及环状的封装外壳3；所述第一纳米晶磁芯2套装在第二纳米晶磁芯1的 外侧，且第一纳米晶磁芯2和第二纳米晶磁芯1同轴设置。
所述第一纳米晶磁芯的磁导率为150000H/m；所述第二纳米晶磁芯的磁导率为2000H/m。
所述第一纳米晶磁芯采用如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：
将第一纳米晶磁芯和第二纳米晶磁芯依次安装到封装外壳的内部后得到所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯；
所述第一纳米晶磁芯的制备方法包括如下步骤：
(1)将厚度为25μm的铁基纳米晶合金带材缠绕成第一磁环；
(2)氩气气氛环境下退火处理步骤(1)所得第一磁环，得到第一纳米晶磁芯；所述退火处理为：首先以4℃/min的升温速率升温至480℃，保温75min后，再以2℃/min的升温速率升温至565℃，保温100min，最后降温至200℃；
所述第二纳米晶磁芯采用如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：
(a)570℃、3m/min施张带材运行速度下张力晶化退火处理厚度为20μm的铁基纳米晶合金带材后缠绕得到第二磁环；所述张力晶化退火处理的施加张力为75MPa；
(b)将步骤(a)所得第二磁环依次含浸处理8min、130℃下固化150min后得到所述第二纳米晶磁芯；所述含浸的含浸液为环氧树脂胶和稀释剂的混合液；所述含浸液中，环氧树脂胶与稀释剂的总质量分数为100wt％，环氧树脂胶的质量分数为28wt％，余量为稀释剂。
实施例2
本实施例提供了一种抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯，所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯包括第一纳米晶磁芯2、第二纳米晶磁芯1以及环状的封装外壳3；所述第一纳米晶磁芯2套装在第二纳米晶磁芯1的外侧，且第一纳米晶磁芯2和第二纳米晶磁芯1同轴设置。
所述第一纳米晶磁芯的磁导率为150000H/m；所述第二纳米晶磁芯的磁导率2000H/m。
所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯的制备方法包括如下步骤：
将第一纳米晶磁芯和第二纳米晶磁芯依次安装到封装外壳的内部后得到所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯；
所述第一纳米晶磁芯的制备方法与实施例1相同。
所述第二纳米晶磁芯采用如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：
(a)550℃、2m/min施张带材运行速度下张力晶化退火处理厚度为18μm的铁基纳米晶合金带材后缠绕得到第二磁环；所述张力晶化退火处理的施加张力为100MPa；
(b)将步骤(a)所得第二磁环依次含浸处理8min、130℃下固化150min后得到所述第二纳米晶磁芯；所述含浸的含浸液为环氧树脂胶和稀释剂的混合液；所述含浸液中，环氧树脂胶与稀释剂的总质量分数为100wt％，环氧树脂胶的质量分数为28wt％，余量为稀释剂。
实施例3
本实施例提供了一种抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯，所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯包括第一纳米晶磁芯2、第二纳米晶磁芯1以及环状的封装外壳3；所述第一纳米晶磁芯2套装在第二纳米晶磁芯1的外侧，且第一纳米晶磁芯2和第二纳米晶磁芯1同轴设置。
所述第一纳米晶磁芯的磁导率为200000H/m；所述第二纳米晶磁芯的磁导率2000H/m。
所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯的制备方法包括如下步骤：
将第一纳米晶磁芯和第二纳米晶磁芯依次安装到封装外壳的内部后得到所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯；
所述第一纳米晶磁芯采用如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将厚度为30μm的铁基纳米晶合金带材缠绕成第一磁环；
(2)真空环境下退火处理步骤(1)所得第一磁环，得到第一纳米晶磁芯；所述退火处理为：首先5℃/min的升温速率升温至490℃，保温60min后，再以3.5℃/min的升温速率升温至570℃，保温60min，最后降温至190℃；
所述第二纳米晶磁芯的制备方法与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供了一种抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯，所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯包括第一纳米晶磁芯2、第二纳米晶磁芯1以及环状的封装外壳3；所述第一纳米晶磁芯2套装在第二纳米晶磁芯1的外侧，且第一纳米晶磁芯2和第二纳米晶磁芯1同轴设置。
所述第一纳米晶磁芯的磁导率为150000H/m；所述第二纳米晶磁芯的磁导 率1000H/m。
所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯的制备方法包括如下步骤：
将第一纳米晶磁芯和第二纳米晶磁芯依次安装到封装外壳的内部后得到所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯；
所述第一纳米晶磁芯的制备方法与实施例1相同。
所述第二纳米晶磁芯采用如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：
(a)570℃、2m/min施张带材运行速度下张力晶化退火处理厚度为20μm的铁基纳米晶合金带材后缠绕得到第二磁环；所述张力晶化退火处理的施加张力为80MPa；
(b)将步骤(a)所得第二磁环依次含浸处理6.5min、120℃下固化56min后得到所述第二纳米晶磁芯；所述含浸的含浸液为环氧树脂胶和稀释剂的混合液；所述含浸液中，环氧树脂胶的质量分数为26wt％，稀释剂的质量分数为74wt％。
实施例5
本实施例提供了一种抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯，所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯包括第一纳米晶磁芯2、第二纳米晶磁芯1以及环状的封装外壳3；所述第一纳米晶磁芯2套装在第二纳米晶磁芯1的外侧，且第一纳米晶磁芯2和第二纳米晶磁芯1同轴设置。
所述第一纳米晶磁芯的磁导率为150000H/m；所述第二纳米晶磁芯的磁导率2000H/m。
所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯的制备方法除将步骤(b)的固化温度更改为100℃，固化时间更改为200min，其余均与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供了一种抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯，所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯包括第一纳米晶磁芯2、第二纳米晶磁芯1以及环状的封装外壳3；所述第一纳米晶磁芯2套装在第二纳米晶磁芯1的外侧，且第一纳米晶磁芯2和第二纳米晶磁芯1同轴设置。
所述第一纳米晶磁芯的磁导率150000H/m；所述第二纳米晶磁芯的磁导率为2000H/m。
所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯的制备方法除将步骤(b)的固化 温度更改为200℃，固化时间更改为100min，其余均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供了一种抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯，所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯包括第一纳米晶磁芯2、第二纳米晶磁芯1以及环状的封装外壳3；所述第一纳米晶磁芯2套装在第二纳米晶磁芯1的外侧，且第一纳米晶磁芯2和第二纳米晶磁芯1同轴设置。
所述第一纳米晶磁芯的磁导率为150000H/m；所述第二纳米晶磁芯的磁导率400H/m。
所述第一纳米晶磁芯的制备方法与实施例1相同。
所述第二纳米晶磁芯采用如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：
(a)500℃、1.5m/min施张带材运行速度下张力晶化退火处理厚度为22μm的铁基纳米晶合金带材后缠绕得到第二磁环；所述张力晶化退火处理的施加张力为20MPa；
(b)将步骤(a)所得第二磁环依次含浸处理5min、110℃下固化180min后得到所述第二纳米晶磁芯；所述含浸的含浸液为环氧树脂胶和稀释剂的混合液；所述含浸液中，环氧树脂胶的质量分数为25wt％，稀释剂的质量分数为75wt％。
本实施例制备得到的抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯可应用于直流分量较大的电路环境，采用该材料制作的电流互感器可以在被测电路直流分量较大时仍可保证互感器的精度要求。
实施例8
本实施例提供了一种抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯，所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯包括第一纳米晶磁芯2、第二纳米晶磁芯1以及环状的封装外壳3；所述第一纳米晶磁芯2套装在第二纳米晶磁芯1的外侧，且第一纳米晶磁芯2和第二纳米晶磁芯1同轴设置。
所述第一纳米晶磁芯的磁导率为150000H/m；所述第二纳米晶磁芯的磁导率4000H/m。
所述第一纳米晶磁芯的制备方法与实施例1相同。
所述第二纳米晶磁芯采用如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：
(a)530℃、10m/min施张带材运行速度下张力晶化退火处理厚度为16μm 的铁基纳米晶合金带材后缠绕得到第二磁环；所述张力晶化退火处理的施加张力为50MPa；
(b)将步骤(a)所得第二磁环依次含浸处理10min、130℃下固化150min后得到所述第二纳米晶磁芯；所述含浸的含浸液为环氧树脂胶和稀释剂的混合液；所述含浸液中，环氧树脂胶的质量分数为28wt％，稀释剂的质量分数为72wt％。
本实施例制备得到的抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯可应用于直流分量较小的电路环境，采用该材料制作的电流互感器可以在保证互感器具有一定的抗直流偏置特性的前提下，仍保持较高的精度。
对比例1
本对比例提供了一种如CN 103928227A中实施例1提供的单芯抗直流分量互感器。
与实施例1对比可知，本对比例提供的互感器内只包含有一只磁芯，使得制备得到的互感器的角差较大，且成本较高。
对比例2
本对比例提供了一种如CN 107240491A中实施例1提供的纳米晶合金双磁芯电流互感器。
与实施例1对比可知，本对比例提供的互感器的磁芯稳定性较差，抗直流特性一般。
分别对实施例1-6与对比例1-2提供的抗直流纳米晶磁芯电流互感器磁芯在半波直流状态下进行误差测试，其测试数据如表1所示。
表1
综上所述，本申请提供的抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯的磁芯稳定性优异，线性度较好，灵敏度较高，磁导率的调整范围较大；且制备方法简单，整体结构较为精简，加工成本低。
申请人声明，以上所述仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本申请的保护范围和公开范围之内。
Claims (13)
- 一种抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯，其中，所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯包括第一纳米晶磁芯、第二纳米晶磁芯以及环状的封装外壳。
- 根据权利要求1所述的抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯，其中，所述第一纳米晶磁芯套装在第二纳米晶磁芯的外侧，且第一纳米晶磁芯和第二纳米晶磁芯同轴设置。
- 根据权利要求1或2所述的抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯，其中，所述第一纳米晶磁芯的磁导率为80000-200000H/m。
- 根据权利要求1-3任一项所述的抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯，其中，所述第二纳米晶磁芯的磁导率为500-4000H/m。
- 一种如权利要求1-4任一项所述的抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯的制备方法，其包括如下步骤：将第一纳米晶磁芯和第二纳米晶磁芯依次安装到封装外壳的内部后，得到所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯。
- 根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述封装外壳的内部填装有填充物。
- 根据权利要求5或6所述的制备方法，其中，所述填充物包括海绵和/或硅胶。
- 根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其中，所述第一纳米晶磁芯的制备方法包括如下步骤：(1)将铁基纳米晶合金带材缠绕成第一磁环；(2)退火处理步骤(1)所得第一磁环，得到第一纳米晶磁芯。
- 根据权利要求8所述的制备方法，其中，步骤(1)所述铁基纳米晶合金带材的厚度为20-30μm；优选地，步骤(2)所述退火处理的环境为真空环境和/或还原气氛环境；优选地，所述还原气氛包括氩气气氛和/或氮气气氛；优选地，步骤(2)所述退火处理包括依次进行的第一升温、第一保温、第二升温、第二保温与降温；优选地，所述第一升温的终点温度为470-490℃；优选地，所述第一升温的升温速率为1-5℃/min；优选地，所述第一保温的时间为60-90min；优选地，所述第二升温的终点温度为540-570℃；优选地，所述第二升温的升温速率为0.5-3.5℃/min；优选地，所述第二保温的时间为60-120min；优选地，所述降温的终点温度为200℃以下。
- 根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其中，所述第二纳米晶磁芯的制备方法包括如下步骤：(a)张力晶化退火处理铁基纳米晶合金带材后缠绕得到第二磁环；(b)将步骤(a)所得第二磁环依次进行含浸、固化处理后，得到所述第二纳米晶磁芯。
- 根据权利要求10所述的制备方法，其中，步骤(a)所述铁基纳米晶合金带材的厚度为16-22μm；优选地，步骤(a)所述张力晶化退火处理的退火温度为500-570℃；优选地，步骤(a)所述张力晶化退火处理的施加张力为20-100MPa；优选地，步骤(a)所述张力晶化退火处理过程中施张带材运行速度为1-10m/min。
- 根据权利要求10或11所述的制备方法，其中，步骤(b)所述含浸的含浸液为环氧树脂胶和稀释剂的混合液；优选地，所述稀释剂包括丙酮；优选地，所述含浸液中，环氧树脂胶与稀释剂的总质量分数为100wt％，环氧树脂胶的质量分数为25-30wt％，余量为稀释剂；优选地，步骤(b)所述含浸的时间为5-10min；优选地，步骤(b)所述固化的温度为110-150℃；优选地，步骤(b)所述固化的时间为120-180min。
- 根据权利要求5-12任一项所述的制备方法，其包括如下步骤：将第一纳米晶磁芯和第二纳米晶磁芯依次安装到封装外壳的内部后得到所述抗直流纳米晶双磁芯电流互感器磁芯；所述第一纳米晶磁芯采用如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：(1)将厚度为20-30μm的铁基纳米晶合金带材缠绕成第一磁环；(2)真空环境和/或还原气氛环境下退火处理步骤(1)所得第一磁环，得 到第一纳米晶磁芯；所述退火处理为：首先以1-5℃/min的升温速率升温至470-490℃，保温60-90min后，再以0.5-3.5℃/min的升温速率升温至540-570℃，保温60-120min，最后降温至200℃以下出炉；所述第二纳米晶磁芯采用如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：(a)500-570℃、1-10m/min施张带材运行速度下张力预晶化退火处理厚度为16-22μm的铁基纳米晶合金带材后缠绕得到第二磁环；所述张力预晶化退火处理的施加张力为20-100MPa；(b)将步骤(a)所得第二磁环依次含浸处理5-10min、110-150℃下固化120-180min后得到所述第二纳米晶磁芯；所述含浸的含浸液为环氧树脂胶和稀释剂的混合液；所述含浸液中，环氧树脂胶与稀释剂的总质量分数为100wt％，环氧树脂胶的质量分数为25-30wt％，余量为稀释剂。
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