一种罐形非晶带材铁芯的制作方法

本实用新型涉及铁芯技术领域，特别是涉及一种罐形非晶带材铁芯。

背景技术：

磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。由于铁磁性颗粒很小(高频下使用的为0.5～5微米)，又被非磁性电绝缘膜物质隔开，因此，一方面可以隔绝涡流，材料适用于较高频率；另一方面由于颗粒之间的间隙效应，导致材料具有低导磁率及恒导磁特性；又由于颗粒尺寸小，基本上不发生集肤现象，磁导率随频率的变化也就较为稳定。主要用于高频电感。磁粉芯的磁电性能主要取决于粉粒材料的导磁率、粉粒的大小和形状、它们的填充系数、绝缘介质的含量、成型压力及热处理工艺等。磁粉芯的生产过程一般包括：原材获取-破碎-球磨-预压-预烧-破碎-二次球磨-烘干-筛选-颗粒分选-粒度配比-钝化处理-化学试剂混合-模压-热处理-加固处理-研磨-绝缘-成品。制作过程工艺复杂、费时，耗能也多，但是磁芯形状种类丰富，有O、E、I、U、EC、ETD形、方形(RM、EP、PQ)、罐形(PC、RS、DS)及圆形等。

纳米晶薄带采用了冷却速度大约为每秒一百万度的超急冷凝固技术，从钢液到薄带成品一次成型。纳米晶合金的磁导率、Hc值接近晶态高坡莫合金及钴基非晶，且饱和磁感Bs与中镍坡莫合金相当，热处理工艺简单，是一种理想的廉价高性能软磁材料；虽然纳米晶合金的Bs值低于铁基非晶和硅钢，但其在高磁感下的高频损耗远低于它们，并具有更好的耐蚀性和磁稳定性。纳米晶合金与铁氧体相比，在低于50kHz时，在具有更低损耗的基础上具有高2至3倍的工作磁感，磁芯体积可小一倍以上。纳米晶磁芯生产过程：金属材料-熔炼-甩带-卷绕成盘-卷绕铁芯-热处理-固化处理-成品磁芯。带绕磁芯的生产过程简单、节能，但是磁芯形状受到带材限制目前仅能做成环形、矩形、C型、E型、SED型等几种，且铁芯截面都为矩形。

用罐形磁芯制作的高频变压器或电感与用E型、U形、X型磁芯制作的相比,具有体积小、重量轻、制作简单、安装方便等特点。目前，罐形铁芯都是由铁氧体、铁硅铝或其他材质的软磁粉体高压粘结成型后烧结而成的，这类材料的共同缺点是饱和磁密低(通常0.5T左右)、磁导率低、高频损耗高；同时每制作一个尺寸的磁芯需要制作专用模具，费用高昂；磁芯生产工艺复杂，耗能严重。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供一种罐形非晶带材铁芯。

本实用新型解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种罐形非晶带材铁芯，包括芯柱，所述芯柱包括由内向外依次环设的芯柱内层、芯柱中间层和芯柱外层，所述芯柱内层和芯柱外层由宽带卷绕而成，所述芯柱中间层由窄带卷绕而成，所述宽带和窄带均为非晶带材，且所述宽带的宽度大于所述窄带的宽度，所述芯柱内层、芯柱中间层和芯柱外层的底面位于同一平面上。

优选的，所述窄带宽度为1mm～50mm，所述宽带的宽度为2mm～60mm。

进一步，所述芯柱外层和/或芯柱中间层上设有沟槽。

具体的，所述沟槽采用线切割或砂轮片磨削的方式加工而成。

上述罐形非晶带材铁芯的制作方法，包括以下步骤：

步骤1：根据罐形磁芯的尺寸，准备制作磁芯的工装和非晶带材，分别选择绕制芯柱内层和芯柱外层的宽带，以及绕制芯柱中间层的窄带，放在铁芯卷绕机的待绕盘上(两工位)，准备外径为D1高度为B的卷绕模芯。

步骤2：模芯固定在铁芯卷绕机的背板上，先在外径为D1的模芯上卷绕宽带，宽带底面紧贴在背板上，绕制成外径为D内径为D1高度为B的芯柱内层，绕好后剪断宽带，称为铁芯I。

步骤3：导入窄带，窄带底面紧贴背板，使铁芯I的带头压住窄带的带头，卷绕窄带，卷绕成外径为E内径为D高度为B-F的芯柱中间层，绕好后剪断窄带，形成铁芯Ⅱ，铁芯Ⅱ包括芯柱内层和芯柱中间层。

步骤4：再次导入宽带，宽带底面紧贴背板，使铁芯Ⅱ的窄带的带头压住宽带的带头，卷绕宽带，卷绕成外径为A内径为E高度为B的芯柱外层，绕好后剪断宽带并焊接，形成铁芯Ⅲ，铁芯Ⅲ包括芯柱内层、芯柱中间层和芯柱外层，铁芯绕制完成。

步骤5：绕好的铁芯放入高频加热炉均匀加热，以每分钟10℃的速率进行升温，控制炉温在400～600℃，保持三小时后再以20℃每分钟的速度降温至100℃，取出热处理好的磁芯。

步骤6：通过真空含浸设备使铁芯完全浸渍在含有固化剂的改性环氧树脂，使之充分填充纳米晶铁芯的层间空隙，含浸完成后取出晾干铁芯。

步骤7：将铁芯放入烘箱，在80-150℃下固化定型8小时，取出冷却后以线切割或砂轮片磨削的方式加工出一定宽度和深度的沟槽即可，铁芯加工完成。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种罐形非晶带材铁芯，将不同宽度的厚度为0.018-0.04mm纳米晶薄带通过专用设备与工装经过卷绕制作成罐形铁芯，与磁粉芯相比制作工艺更加简洁；带绕纳米晶铁芯具有1.25T的饱和磁密，其高频损耗(<1000KHz)仅相当于铁氧体磁芯的1/3，降低罐形磁芯的高频铁损。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型实施例一的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一的结构示意图；

图3是本实用新型实施例一的结构示意图；

图4是铁芯制作流程示意图；

图5是本实用新型实施例二的结构示意图；

图6是本实用新型实施例三的结构示意图；

图7是本实用新型实施例四的结构示意图。

图中：1、芯柱内层，2、芯柱中间层，3、芯柱外层，4、沟槽，5、模芯，6、背板。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

实施例一：

如图1-3所示，本实用新型的一种罐形非晶带材铁芯，包括芯柱，所述芯柱包括由内向外依次环设的芯柱内层1、芯柱中间层2和芯柱外层3，所述芯柱内层1和芯柱外层3由宽带卷绕而成，所述芯柱中间层2由窄带卷绕而成，所述宽带和窄带均为非晶带材，且所述宽带的宽度大于所述窄带的宽度，所述芯柱内层1、芯柱中间层2和芯柱外层3的底面位于同一平面上。如图3所示，宽带的宽度用B表示，则B的值为2mm～60mm，窄带宽度用(B-F)表示，则(B-F)的值为1mm～50mm。

如图2所示，在芯柱外层3和芯柱中间层2上以线切割或砂轮片磨削的方式加工出宽度为K深度为(A-J)/2的沟槽4。

如图4所示，上述罐形非晶带材铁芯的制作方法，包括以下步骤：

步骤1：根据罐形磁芯的尺寸，准备制作磁芯的工装和非晶带材，分别选择绕制芯柱内层1和芯柱外层3的宽带，以及绕制芯柱中间层2的窄带，放在铁芯卷绕机的待绕盘上(两工位)，准备外径为D1高度为B的卷绕模芯5。

步骤2：模芯5固定在铁芯卷绕机的背板6上，先在外径为D1的模芯5上卷绕宽度为B的宽带，宽带底面紧贴在背板6上，绕制成外径为D内径为D1高度为B的芯柱内层1，绕好后剪断宽带，形成铁芯I，如图4(a)所示。

步骤3：导入宽度为B-F的窄带，窄带底面紧贴背板6，使铁芯I的带头压住窄带的带头，卷绕窄带，卷绕成外径为E内径为D高度为B-F的芯柱中间层2，绕好后剪断窄带，形成铁芯Ⅱ，铁芯Ⅱ包括芯柱内层1和芯柱中间层2，如图4(b)所示。

步骤4：再次导入宽度为B的宽带，宽带底面紧贴背板6，使铁芯Ⅱ的窄带的带头压住宽带的带头，卷绕宽带，卷绕成外径为A内径为E高度为B的芯柱外层3，绕好后剪断宽带并焊接，形成铁芯Ⅲ，铁芯Ⅲ包括芯柱内层1、芯柱中间层2和芯柱外层3，铁芯绕制完成，如图4(c)所示。

步骤5：绕好的铁芯放入高频加热炉均匀加热，以每分钟10℃的速率进行升温，控制炉温在400～600℃，保持三小时后再以20℃每分钟的速度降温至100℃，取出热处理好的磁芯。

步骤6：通过真空含浸设备使铁芯完全浸渍在含有固化剂的改性环氧树脂，使之充分填充纳米晶铁芯的层间空隙，含浸完成后取出晾干铁芯。

步骤7：将铁芯放入烘箱，在80-150℃下固化定型8小时，取出冷却后以线切割或砂轮片磨削的方式加工出一定宽度和深度的沟槽4即可，铁芯加工完成。

实施例二：

如图5所示，本实施例与实施例一的不同之处在于沟槽4的位置及形状不同，本实施例中的沟槽4是采用线切割或砂轮片磨削的方式沿直线直接在芯柱中间层2和芯柱外层3上切下两个圆缺的形状，两个圆缺沿径向对称设置。

实施例三：

如图6所示，本实施例与实施例二的不同之处在于沟槽4的形状不同，本实施例中的沟槽4是采用线切割或砂轮片磨削的方式沿向内弯曲的弧线直接在芯柱中间层2和芯柱外层3上切下两块，切掉的位置沿径向对称设置。

实施例四：

如图7所示，本实施例与实施例一的不同之处在于沟槽4的位置及形状不同，本实施例中的沟槽4是采用线切割或砂轮片磨削的方式在芯柱外层3上开设一个开口向上的U形槽。

非晶带又称之为非晶态带材，经过加工处理后可以形成纳米晶(超微晶)带材，也可以仍然是非晶带材。因此本实用新型的铁芯和制作方法适用于纳米晶(超微晶)带材，可以用于非晶带材。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本实用新型的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。