专利名称：电磁铁式横向磁场热处理设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及热处理设备，具体为一种制作恒磁铁心的设备，特别是利用横向 磁场热处理制作恒磁铁心的电磁铁式横向磁场热处理设备。
背景技术：
软磁材料在现代电力工业、电力电子工业和电子工业中都有广泛的应用。对软磁 器件的要求，有一类是需要铁心在较大磁场强度H的作用下，具有恒定的磁导率μ，视使用 场合不同，其数值要求从10 20万不等。恒磁导率材料的现状如下(1)最早出现的恒磁导率材料为磁粉心，其磁导率μ —般为2 200，材料有纯铁 粉、铁镍粉、铁镍钼粉和铁硅铝粉等，近十多年来，还出现了铁铜铌硅硼粉。(2)利用退磁效应原理，在一个闭磁路的软磁铁心中开设一个气隙，使得铁心的磁 导率μ根据使用要求降至 ο 1000不等。(3)用晶化法生产恒磁导率铁心，即在晶化温度下，将铁基非晶态合金晶化为易磁 化方向垂直于带面的细微晶粒，其μ值一般在500 4000。(4)对铁心施加横向磁场热处理，为具有较好的横磁热处理效果，铁心材料的磁晶 各向异性常数K和磁致伸缩系数λ s应趋于零，故磁导率μ较高，在1000 20万之间。其 处理工艺是在垂直于被热处理的闭磁路铁心周长的方向加上一个磁场强度H，由于铁心相 对于磁场作用的方向是开路的，因此在铁心上下端产生了一个与外加磁场H相反的退磁场 Hn，则作用于铁心上的真实磁场Hi为Hi = H-Hn = H-NdXJ其中，Nd为铁心的退磁因子，J为处理温度下铁心的磁极化强度，纳米晶铁心在 500°C下的J值一般为IOOOGs以上，因此要求外加磁场H越高越好，否则达不到使铁心矩形 比Br/^趋于零的效果。磁场H—般由通电的电流线圈产生，可以通直流电或低频交流电。随着电子技术发展，对于磁导率μ在1000 20万之间的铁心需求不断增长，如 防盗电电度表中所使用的电流互感器铁心、高准确度电流互感器铁心、宽频共模电感铁心、 大功率IGBT用逆变器铁心和单向脉冲变压器铁心等。因此，需要对横向磁场热处理技术进 行改进提高，以降低成本，扩大生产量。目前用于横向磁场热处理的设备主要由真空热处理或有保护气氛的热处理炉、以 及能对闭路铁心施加横向磁场强度H的磁场源两部分组成。螺线管式横向磁场热处理炉是 在热处理炉外部套设螺线管，在炉膛中心放置待处理铁心。按传统热处理工艺，使铁心具有 最佳的磁性能，同时在铁心居里温度附近加上足够磁场强度H，使铁心中的磁畴沿着外加磁 场方向排列，并随着温度下降始终维持在这一方向。为满足批量生产要求，该设备的炉膛需要有足够的空间，如Φ400mmX600mm;而 所需磁场强度应在IOOOGs以上；这样，热处理炉的最小外径尺寸要在Φ800mmX 1000mm，则螺线管的体积很大，一般产生的磁场动势F不低于180KATS，因此造价成本高。若要降低造 价，则必须缩小尺寸，这样炉膛体积也会降低，每次生产处理的铁心数量也大为减少，生产
效率不高。此外，在热处理时要对施加磁场的螺线管进行冷却，一般情况下是用液氮冷却，还 需要附有液氮回收装置，造成设备造价和生产成本的提高。铝镍钴永磁体的居里温度多在780°C以上，而非晶态合金的居里温度在200°C 370°C，纳米晶合金在570°C左右，因此在实验中应该可以采用永磁体作为磁场源，加在待处 理的铁心两端，一起放入热处理炉中进行加工；但是这不适合大规模生产，尤其是对非晶态 合金，因为在固定的恒磁场作用下，取放铁心的操作非常不安全。因此，需要对现有技术作出改进，以提高生产效率，降低能耗，减少成本。
实用新型内容本发明旨在提供一种利用横向磁场热处理制备恒磁铁心的电磁铁式横向磁场热 处理设备。一种横向磁场热处理设备，包括加热炉和电磁铁，电磁铁所产生的磁场方向平行 于与加热炉的竖直方向；加热炉的结构包括炉壳和炉壳所形成的炉膛；炉壳内侧设置发热 体。电磁铁的结构包括磁轭和线圈，线圈匝绕在磁轭外；优选为带有较大气隙的电磁 铁。上述设备可用于制备恒磁铁心，步骤包括将待处理的铁心放入横向磁场热处理 炉的炉膛内，利用发热体将炉膛内温度加热到待处理的铁心居里温度士 10°C的范围内， 用电磁铁向垂直于待处理铁心的周长的方向施加磁场，在炉膛中心点处磁场强度为0 800Gs，磁场强度连续可调。铁心可以是晶态或非晶态的软磁合金，其居里温度为100 600°C这种设备能用于处理居里温度低于600°C的晶态或非晶态软磁合金铁心，设备中 心点的磁场强度高，最高可达SOOGs ；与螺线管式横向磁场热处理炉相比，造价降低一半以 上，达到同样的磁场强度所需要的电能可降低至螺线管式横向磁场热处理炉的五分之一， 也不需要对磁场源进行降温；另外，该设备具有更大的炉膛容积，单次生产所能处理的铁心 数量得以增加，能提高生产效率。因此，本发明可以大大节约设备和生产成本，降低能耗。
图1为实施例1中电磁铁式横向磁场热处理炉的结构示意图图2为对比实施例中螺线管式横向磁场热处理炉的纵剖面图1-铁心，2-加热炉， 201-炉壳，202-炉膛，203-发热体，3-电磁铁，301-磁轭，302-线圈，303-磁极，501-炉壳， 502-炉膛，503-发热体，504-绝热层，505-螺线管
具体实施方式
实施例1如图1所示，电磁铁式横向磁场热处理设备，其结构包括加热炉2和电磁铁3，电磁铁的两个磁极303所产生的磁场方向与加热炉的竖直方向平行。加热炉的结构包括炉壁201和炉壁所形成的炉膛202 ；炉壁内侧环绕发热体203。 炉膛的大小为Φ 400mmX 600mm。电磁铁的结构包括磁轭301和线圈302，线圈环绕在磁轭外。磁轭的材料为纯铁。电磁铁所产生的磁场强度H计算式为
权利要求一种电磁铁式横向磁场热处理设备，其特征在于，包括加热炉(2)和电磁铁(3)，电磁铁(3)所产生的磁场方向与加热炉(2)的竖直方向平行；加热炉(2)的结构包括炉壳(201)和炉壳(201)所形成的炉膛(202)；炉壳(201)内侧设有发热体(203)。
2.权利要求1所述一种电磁铁式横向磁场热处理设备，其特征在于，所述电磁铁的结 构包括磁轭(301)和线圈(302)，线圈(302)环绕在磁轭(301)夕卜。
3.权利要求1或2所述一种电磁铁式横向磁场热处理设备，其特征在于，所述的电磁铁 (3)带有气隙。
专利摘要本实用新型公开了一种电磁铁式横向磁场热处理设备，其结构包括加热炉和电磁铁，电磁铁所产生的磁场方向与加热炉的竖直方向平行；加热炉的结构包括炉壳和炉壳所形成的炉膛；炉壳内侧设有发热体。利用该设备制作恒磁铁心时，将待处理的铁心置于横向磁场热处理设备的炉膛内，利用发热体将炉膛内温度调整到待处理的铁心居里温度±10℃的范围内，用电磁铁向垂直于待处理铁心的周长的方向施加磁场，在炉膛中心点处磁场强度为0～800Gs，且连续可调。本实用新型的设备，能用于处理居里温度低于600℃的晶态或非晶态软磁合金铁心；炉膛中心点的磁场强度高，可达800Gs；造价低，生产效率高，成本和能耗低。
文档编号C21D1/04GK201704357SQ201020200248
公开日2011年1月12日 申请日期2010年5月21日 优先权日2010年5月21日
发明者张凤珠, 张孟华, 梅文余, 王茂松, 芦才山, 芦才权, 芦自祯 申请人:上海世路特种金属材料有限公司