一种铁基恒导磁纳米晶磁芯及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种铁基恒导磁纳米晶磁芯及其制备方法。该磁芯由铁基合金制成，所述铁基合金的分子式为FeaCubNbcSidBeMfXg，其中M是元素V、Ti、Mn、Cr、Mo中的至少一种，X是元素C、Ge、P以及杂质中的至少一种。本发明磁芯的制备方法是将非晶合金薄带进行热处理的同时沿带材长度方向施加张应力；然后将带材卷绕制成一定尺寸的磁芯；该方法可根据不同成分和最终性能要求，通过调整热处理过程中张力的大小以及温度值等工艺参数，来调节晶化过程中带材中的磁畴结构和分布，获得具有恒导磁性能，并且磁导率在直流及交流时高度可调的磁芯。该磁芯在直流条件下采用模拟冲击法测试相对初始磁导率为50至2000。
【专利说明】一种铁基恒导磁纳米晶磁芯及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种恒导磁磁芯，具体涉及一种铁基恒导磁纳米晶磁芯及其制备方 法，即具有恒定相对磁导率，磁导率针对交流和直流分量具有高度可调制性的Fe基纳米晶 磁芯及其制备方法，以及这种磁芯在抗直流电流互感器和电流补偿扼流圈中的应用。
【背景技术】
[0002] 在电流互感器和电流补偿扼流圈中，要求应用的磁芯其磁导率对交流和直流分量 有高度的可调制性。其中，针对如电子式智能电表、变频空调等电力电子技术的发展，要求 其电路中应用的电流互感器具有较强的抗直流分量和抑制非对称电流的能力，对应其中磁 芯的要求为具有恒定的磁导率和强的抗饱和能力。
[0003] 已知的电流互感器铁芯由非晶或纳米晶合金带材制成，电流补偿的去干扰扼流圈 铁芯由铁氧体及非晶或纳米晶合金制成，扼流圈的电感与线圈匝数、铁芯截面积及磁芯的 相对磁导率有关。
[0004] 在供电用电的线路中电流相差悬殊，从几安到几万安都有。为便于二次仪表测量 需要转换为比较统一的电流，另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。电流 互感器就起到变流和电气隔离作用。微型电流互感器在额定工作电流下一次绕组电流Ii与 二次绕组1 2的电流之比叫电流互感器额定电流比，也叫电流互感器的额定变比，用Kn表示。
【权利要求】
1. 一种铁基恒导磁纳米晶磁芯，其特征在于，所述磁芯由铁基合金制成，所述铁基合金 的分子式为FeaCubNbeSi dBeMfXg，其中M是元素V、Ti、Mn、Cr、Mo中的至少一种，X是元素C、 Ge、P以及杂质元素中的至少一种，&、13、(3、(1、634分别表示所述铁基合金中相应元素的原 子百分比含量，且a、b、c、d、e、f、g满足以下条件：0.5彡b彡2;1彡c彡5;7彡d彡18; 5<e<15;0<f<2;0<g<0.5;a= 100-b-c-d-e-f-g;所述磁芯的微观组织为纳米 晶，其中至少50%由平均晶粒尺寸不大于50nm细晶体颗粒组成。
2. 根据权利要求1所述的磁芯，其特征在于，所述铁基合金中各元素的原子百分比含 量如下：0? 5彡b彡1. 5 ;2彡c彡4 ;11彡d彡18 ;5彡e彡10 ;0? 5彡f彡1. 5 ;0彡g彡0? 5 ; 优选地，d+e彡25。
3. 根据权利要求1所述的磁芯，其特征在于，所述磁芯由厚度为20-22 的合金带材 卷绕而成。
4. 根据权利要求1所述的磁芯，其特征在于，所述磁芯的相对初始磁导率Ui为50? 2000。
5. 根据权利要求1所述的磁芯，其特征在于，所述磁芯的矫顽力磁场强度H。的值小于 20Am1。
6. 根据权利要求1所述的磁芯，其特征在于，所述磁芯的各向异性场Hk为500AHT1? 6000Am丄。
7. 根据权利要求1所述的磁芯，其特征在于，所述磁芯的剩磁比小于0. 1。
8. 根据权利要求1所述的磁芯，其特征在于，所述磁芯为封闭的、无空气隙的环形铁 芯、椭圆铁芯或矩形铁芯。
9. 一种权利要求1-8任一所述磁芯的制备方法，其特征在于，包括如下操作步骤： 步骤一，采用单辊急冷法将上述组分的铁基合金的熔体制备成淬态非晶合金薄带； 步骤二，首先按照产品需要将步骤一得到的所述薄带进行定宽辊剪，然后将薄带材升 温至第一次晶化温度以上进行热处理，同时在整个热处理的过程中沿所述薄带材长度方向 施加张应力，张力热处理后冷却至室温； 步骤三，按照尺寸要求，将经步骤二张力热处理后的带材卷绕成规定尺寸和形状的磁 芯；其中，所述磁芯的微观组织为纳米晶，其中至少50%由平均晶粒尺寸不大于50nm细晶 体颗粒组成。
10. 根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述铁基合金的 熔体是按照所述铁基合金的各组分的配比将原料进行熔炼、重熔后得到的。
11. 根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述热处理的温 度为550°C?700°C，所述热处理的保温时间为5-150S;优选地，所述热处理的保温时间为 10 ?80s。
12. 根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述张应力的大 小为5-1000MPa;优选所述张应力为5-500MPa;更优选所述张应力为50-300MPa。
13. 根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述非晶合金薄 带的厚度为20-22iim。
14. 根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括所述磁芯的后 处理步骤，具体如下：在张力热处理后的带材卷绕的磁芯的表层喷涂一层不渗透至磁芯内 部的有机粘结材料防护层；或者采用软弹性反应粘结材料和/或软塑性不反应粘结材料将 张力热处理后的带材卷绕的磁芯固定于护盒中。
15. -种包含权利要求1_8任一所述磁芯的电子器件。
16. 根据权利要求15所述的电子器件，其特征在于，所述电子器件为电流互感器，所述 电流互感器用于检测正弦半波交流电流；或者，所述电子器件为电流补偿扼流圈，所述电流 补偿扼流圈在500mT/20kHz条件下损耗值小于50W/kg。
【文档编号】B22F1/00GK104376950SQ201410771750
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】吴晓荣, 薄希辉, 李准, 冯硕, 倪晓俊, 李德仁, 卢志超 申请人:安泰科技股份有限公司