一種零序互感器磁芯退火晶化工藝的製作方法

2023-06-25 09:34:51 1

本發明屬於機電加工領域，特別涉及一種零序互感器磁芯退火晶化工藝。

背景技術：

互感器廣泛應用於諸多領域，如熱水器、電冰箱、漏電插頭、洗衣機、汽車等等。在歐洲，由於輸電線路的交流電壓中有直流迭加，一般的材料因直流特性而飽和，從而導致漏電插頭中的磁芯本身失真和失效。因而國內外的磁芯線圈生產商均採用2個磁芯的方法來達到消除失真和失效的目的。這2個磁芯材料分別採用衝片坡莫合金和錳鋅鐵氧體。但坡莫合金成本昂貴，加工複雜；而錳鋅鐵氧體雖然原料價格便宜，但製造成本較高。故線圈中採用2個不同材料的磁芯雖然能達到使用效果，但價格昂貴，不太適應市場發展的需要。

技術實現要素：

為克服上述缺陷，本發明的目的是提供一種製造成本低廉且所得產品一致性好的零序互感器磁芯退火晶化工藝。

一種零序互感器磁芯退火晶化工藝，其具體步驟為：採用橫磁爐進行退火晶化處理，利用磁場方向改變材料原子結構，從而達到抗直流目的；首先將所需規格的鐵基納米晶磁芯套裝於橫磁爐內的鋼條或者鋼管上，沿磁場橫向方向放置，晶化過程中，由於橫向電流的作用，磁疇沿橫向轉動運行，經過3～5小時的晶化和加磁處理，鐵基納米晶磁芯內部原子結構發生根本改變，從而達到軟磁材料在單位面積的極小損耗特性。

本發明採用鐵基納米晶為材料，通過特殊工藝處理，即能實現1個鐵基納米晶磁芯就能替代原1個坡莫合金磁芯和1個錳鋅鐵氧體磁芯的效果。本發明鐵基納米晶磁芯不僅成本低廉而且磁導率非常好。採用本發明加工工藝所製得的磁芯產品一致性好，而且成本相對較低，對市場效應好。

附圖說明

圖1為同一軟磁材料未經退火的B-H曲線圖；

圖2為同一軟磁材料採用普通退火後的B-H曲線圖；

圖3為同一軟磁材料採用橫磁場退火後的B-H曲線圖。

具體實施方式

鐵基納米晶合金由鐵、矽、硼和少量的銅、鉬、鈮等組成，其中銅和鈮是獲得納米晶結構必不可少的元素。它們首先被製成非晶帶材，然後經過適當退火，形成微晶和非晶的混合組織。這種材料雖然便宜，但磁性能極好，幾乎能夠和非晶合金中最好的鈷基非晶合金相媲美，但是卻不含有昂貴的鈷，是工業和民用中高頻變壓器、互感器、電感的理想材料，也是坡莫合金和鐵氧體的換代產品。本發明正是利用上述鐵基納米晶的優點,通過特殊加工工藝,從而獲得一種適用於歐洲漏電插頭專用的互感器磁芯。以軟磁材料MATS-2010S為例。

一種零序互感器磁芯退火晶化工藝，其具體步驟為：採用橫磁爐進行退火晶化處理，利用磁場方向改變材料原子結構，從而達到抗直流目的，首先將所需規格的鐵基納米晶磁芯套裝於橫磁爐內的鋼條或者鋼管上，沿磁場橫向方向放置，晶化過程中，由於橫向電流的作用，磁疇沿橫向轉動運行，經過3～5小時的晶化和加磁處理，鐵基納米晶磁芯內部原子結構發生根本改變，在磁性材料設備檢測下，顯示軟磁材料在單位面積的極小損耗特性，通過測試設備可測得磁芯的B-H磁性曲線，因這一特性，正好可有效的對抗歐洲輸電網中的小直流電流，從而讓磁芯工作在正常和安全的範圍內。

軟磁材料的退火分為：普通退火、橫磁場退火、縱磁場退火。退火是非晶/納米晶生產廠家最基本的生產環節，也是決定產品質量的關鍵環節，所以對晶化的掌握和理解非常重要。縱磁場退火在B-H曲線上體現的矩形比很大，僅適用於大功率的脈衝變壓器類產品使用，不適用於靈敏度高的零序互感器類產品。

軟磁材料退火後的技術指標從B-H曲線能得到最直接的體現。B-H曲線即為磁化曲線，以磁場強度(H)為橫坐標，磁通密度(B)為縱坐標，將可變電阻(VR)逐漸往下移動，則流入線圈之電流將逐漸變大，依H計算公式鐵心內之H將逐漸變大，則鐵心內的B亦隨之逐漸變大，將鐵心內的 B所對應 H的變化所得到之關係曲線，稱為B-H曲線。以同一款軟磁材料通過不同退火處理後的技術指標進行對比，即將圖1～圖3對比可看出，經過橫磁場退火後的軟磁材料各項技術指標均優於未經退火和採用普通退火的軟磁材料。

下表為MATS-2010S軟磁材料採用不同退火方式所得技術指標對比：

由於鐵基納米晶材料具有優良的綜合磁性能，集矽鋼、坡莫合金、鐵氧體的優點於一身，即高飽和磁感應強度、高導磁率、低損耗及優異的溫度穩定性，是製造逆變電源變壓器磁芯、互感器磁芯的最佳材料。本發明經過多次實驗驗證，用一個經過特殊工藝處理後的鐵基納米晶磁芯能替代和實現原來1個坡莫合金磁芯和1個錳鋅鐵氧體磁芯所達到的功能，在直流迭加情況下不改變其特性，本發明所製得的磁芯適用於歐洲漏電插頭。