一種磁放大器用鈷基非晶鐵芯的製備方法與流程

2023-09-16 12:56:45 4

本發明主要涉及磁放大器技術領域，尤其涉及磁放大器用鈷基非晶鐵芯技術領域。

背景技術：

磁放大器控制技術在過去50hz年代裡已經成為質量可靠性的代名詞，即使在當今的開關電源應用中也依然如此。今天，磁放大器主要用於多輸出開關電源來控制輸出電壓。帶有磁放大器調節的推挽式正向轉換器及更新的反向轉換器原理也已經建立起來。

在大多數電源中，只有一個次級輸出電壓是通過初級電壓進行閉環調節，其他的次級輸出電壓都保持開環狀態。這些輸出的動態特性由負載及初級轉換電壓所決定。要控制各種彼此獨立的不同的輸出電壓，就要運用不同的調節原理。傳統的線性調節器不僅降低了轉換效率，而且輸出電流常被限制為1或2安培。由於調節器雖然提高了效率卻增加了電路，因此價格更高且可靠性差。

較之線性調節器，由於設計簡單，磁放大器調節原理提供了一個低成本，高效率而又可靠的解決方案。它極大地滿足了對現代開關電源日益增長的要求。即使在較高的轉換頻率下，也能實現90％以上的效率。低射頻(rf)幹擾使濾波更加方便。

磁放大器的功能可以描述成類似於開關電晶體的高速開關。矩形b－h回線與兩種工作狀態相關。只要扼流圈一受磁，開關就斷開，電流就不能輸出。一旦磁芯材料達到飽和，開關就接通，電流即開始輸出。磁放大器扼流圈的核心是一個由軟磁合金製成帶有矩形磁滯回線的環形磁芯。在大多數情況下，只有一組線圈是用來工作及控制電流的。對於扼流圈材料的規格要求是非常高的。除了低磁性反轉損耗(影響到熱聚散，控制電流，效率)以外，以高頑磁(影響到控制範圍)為特點的矩形磁滯回線及好的飽和特性也是必須的。基於這個原因，鈷基非晶合金鐵芯作為理想材料而被接受。

因而如何製得具有良好的矩形比和優異的損耗特性的磁放大器用鈷基非晶鐵芯為行內人員目前所致力研究的重要問題。

技術實現要素：

本發明提供一種磁放大器用鈷基非晶鐵芯的製備方法，通過該方法製得的磁放大器用鈷基非晶鐵芯具有良好的矩形比和優異的損耗特性。

本發明所採用的技術方案為：

一種磁放大器用鈷基非晶鐵芯的製備方法，包括以下步驟：

(1)採用液態急冷法制帶：採用輥面線速度為20-50m/s的冷卻輥將溫度為1000-1400℃的鋼液急冷製備成厚度20-28um、疊片係數為0.75-0.89的鈷基非晶帶材；

(2)繞制鐵芯：將該鈷基非晶帶材卷繞成環形鐵芯；

(3)對該環形鐵芯進行熱處理：將該環形鐵芯裝入處於真空環境或氬氣保護環境或氫氣保護環境下的熱處理爐中進行熱處理：對該環形鐵芯進行升溫，其升溫速率為6-10℃/min,升溫時間為50-70min；升溫結束後對該環形鐵芯進行保溫處理，保溫時間為30-60min，並在所述保溫處理過程中對該環形鐵芯施加縱向磁場，該縱向磁場的方向沿該環形鐵芯的圓周方向設置，縱向磁場的方向可以是順時針方向，也可以是逆時針方向；該縱向磁場的磁場強度為0.8-20ka/m；隨後，將該環形鐵芯自然冷卻至室溫。

上述將環形鐵芯自然冷卻至室溫，是指在真空環境、氬氣保護環境或氫氣保護環境下，將環形鐵芯自然冷卻至室溫。

為使熱處理後具有磁性能的磁芯得以保護，本製備方法還可包括步驟(4)：將該環形鐵芯採用常溫固化矽橡膠固定在塑料護盒內，或採用環氧樹脂噴塗到該環形鐵芯上。

通過上述方法製得的磁放大器用鈷基非晶鐵芯的磁性能為：

磁芯損耗pfe小於等於65w/kg，用正弦驅動電壓(f＝50khz)及磁通密度幅值b＝0.4t測量。

由上述可知，對通過上述方法製得的磁放大器用鈷基非晶鐵芯的磁性能進行測試，顯示該鐵芯具有良好的矩形比和優異的損耗特性。

為獲得更好的磁芯矩形比，在上述步驟(3)的將環形鐵芯自然冷卻至室溫的過程中，對該環形鐵芯施加縱向磁場，且該縱向磁場的磁場方向沿該環形鐵芯的圓周方向設置，該縱向磁場的磁場強度為0.8-20ka/m。

其中，該鈷基非晶帶材的製備寬度為5mm，該環形鐵芯的外徑為19mm,該環形鐵芯的內徑為15mm。

其中，該鈷基非晶帶材的製備寬度為10mm，該環形鐵芯的外徑為25mm,該環形鐵芯的內徑為20mm。

本發明所帶來的有益效果為：

本發明採用鈷基非晶帶材，配合改進的磁場熱處理工藝，製得的磁放大器用鈷基非晶鐵芯具有良好的矩形比和優異的損耗特性，能廣泛的應用於磁放大器扼流圈。

附圖說明

圖1為對本發明實施例一中的鐵芯的磁性能進行測量得到的靜態磁滯回線圖；

圖2為對本發明實施例二中的鐵芯的磁性能進行測量得到的靜態磁滯回線圖。

具體實施方式

實施例一：

根據本發明所採用的磁放大器用鈷基非晶鐵芯的製備方法，採用以下步驟製備磁放大器用鈷基非晶鐵芯：

(1)採用液態急冷法制帶：採用輥速為20-50m/s、冷卻速度為106℃/s的冷卻輥將溫度為1000-1400℃的鋼液急冷製備成寬度為5mm、厚度20-28um、疊片係數為0.75-0.89的鈷基非晶帶材；

(2)繞制鐵芯：將該鈷基非晶帶材卷繞成外徑為19mm、內徑為15mm的環形鐵芯；

(3)對該環形鐵芯進行熱處理：將該環形鐵芯裝入處於真空環境或氬氣保護環境或氫氣保護環境下的熱處理爐中進行熱處理：對該環形鐵芯進行升溫，其升溫速率為6-10℃/min,升溫時間為50-70min；升溫結束後對該環形鐵芯進行保溫處理，保溫時間為30-60min，並在保溫處理過程中對該環形鐵芯施加縱向磁場，該縱向磁場的方向沿該環形鐵芯的圓周方向設置(縱向磁場的方向可以是順時針方向，也可以是逆時針方向)，該縱向磁場的磁場強度為0.8-20ka/m；將該環形鐵芯自然冷卻至室溫；

(4)將該環形鐵芯採用常溫固化矽橡膠固定在塑料護盒內，或採用環氧樹脂噴塗到該環形鐵芯上。

測試本實施例的鐵芯的磁性能，該鐵芯的靜態磁滯回線顯示鐵芯有良好的矩形比。

進一步的，在本實施例中，可延長施加縱向磁場的時間，即在步驟(3)的將環形鐵芯自然冷卻至室溫的過程中，繼續對該環形鐵芯施加縱向磁場，且該縱向磁場的磁場方向沿該環形鐵芯的圓周方向設置，該縱向磁場的磁場強度為0.8-20ka/m。

實施例二：

根據本發明所採用的磁放大器用鈷基非晶鐵芯的製備方法，採用以下步驟製備磁放大器用鈷基非晶鐵芯：

(1)採用液態急冷法制帶：採用輥速為20-50m/s、冷卻速度為106℃/s的冷卻輥將溫度為1000-1400℃的鋼液急冷製備成寬度為10mm、厚度20-28um、疊片係數為0.75-0.89、韌性好的鈷基非晶帶材；

(2)繞制鐵芯：將該鈷基非晶帶材卷繞成外徑為25mm、內徑為20mm的環形鐵芯；

(3)對該環形鐵芯進行熱處理：將該環形鐵芯裝入處於真空環境或高純度氬氣保護環境或氫氣保護環境下的熱處理爐中進行熱處理：對該環形鐵芯進行升溫，其升溫速率為6-10℃/min,升溫時間為50-70min；升溫結束後對該環形鐵芯進行保溫處理，保溫時間為30-60min，並在保溫處理過程中對該環形鐵芯施加縱向磁場，該縱向磁場的方向沿該環形鐵芯的圓周方向設置，該縱向磁場的磁場強度為0.8-20ka/m；將該環形鐵芯自然冷卻至室溫；

(4)將該環形鐵芯採用常溫固化矽橡膠固定在塑料護盒內，或採用環氧樹脂噴塗到該環形鐵芯上。

測試本實施例的鐵芯的磁性能，該鐵芯的靜態磁滯回線顯示鐵芯有良好的矩形比。

進一步的，在本實施例中，可延長施加縱向磁場的時間，即在步驟(3)的將環形鐵芯自然冷卻至室溫的過程中，繼續對該環形鐵芯施加縱向磁場，且該縱向磁場的磁場方向沿該環形鐵芯的圓周方向設置，該縱向磁場的磁場強度為0.8-20ka/m。

上列詳細說明是針對本發明之一可行實施例的具體說明，該實施例並非用以限制本發明的專利範圍，凡未脫離本發明所為的等效實施或變更，均應包含於本案的專利範圍中。