鐵基塊體非晶合金環形磁芯的銅模吸鑄製備裝置及其方法
2023-12-07 23:37:16 1
專利名稱：鐵基塊體非晶合金環形磁芯的銅模吸鑄製備裝置及其方法
技術領域：
本發明是 一種鐵基塊體非晶合金環形磁芯的銅模吸鑄製備裝置 及其方法，屬於鐵基塊體非晶合金環形磁芯的銅模吸鑄製備裝置及其 方法的改造技術。
背景技術：
非晶態合金由於其無序結構的特點，不存在磁晶各向異性，因而易於磁化；而且沒有位錯、晶界等晶體缺陷，故磁導率、飽和磁感 應強度高；矯頑力低、損耗小，是理想的軟磁材料。現巿場上在電路 中用到的變壓器、電路尖鋒抑制器等小型磁性器件，多用矽鋼等金屬 軟磁材料和鐵氧體軟磁材料做成，其鐵芯損耗大。若用非晶帶材製作， 一方面帶材繞成小型環形磁性器件難度較大，另一方面計算其性能參 數時所用的體積要乘以0.8的疊片係數，不利於電路小型化的發展趨發明內容本發明的目的在於考慮上述問題而提供 一種結構簡單，操作方便 的鐵基塊體非晶合金環形磁芯的銅模吸鑄製備裝置。本發明的另一目的在於提供一種製備效率高，且工藝條件簡單， 容易在工業生產條件下實施的鐵基塊體非晶合金環形磁芯的銅模吸 鑄製備裝置的製備方法。本發明的技術方案是本發明鐵基塊體非晶合金環形磁芯的銅模吸鑄製備裝置，包括有電極、爐腔、銅坩堝、銅模、型芯、型腔、 吸鑄管、水冷裝置，爐腔內設有若干個銅坩堝，其中至少一個銅坩堝 為吸鑄用銅坩堝，其餘為熔煉用銅坩堝，電極穿過爐殼伸進爐腔內的 熔煉用銅坩堝中，熔煉用銅坩堝內放入按成分要求配製好的有軟磁的 鐵基塊體非晶合金原料，吸鑄用銅坩堝的下部設有水冷裝置，且水冷 裝置內設有銅模，銅模內設有與吸鑄用銅坩堝相通的型腔，型腔內設 有型芯，型腔外設有能將吸鑄用銅坩堝中的合金液吸入到帶有型芯的 型腔中的吸鑄管。上述爐腔為真空電弧爐爐腔。上述型芯用石墨材料做出。本發明鐵基塊體非晶合金環形磁芯的銅模吸鑄製備裝置的製備方法，其包括如下具體步驟1) 選用具體有軟磁的鐵基塊體非晶合金，按成分要求配製好原 料，置於爐腔的熔煉用銅坩堝中；2) 然後對爐腔抽真空，當達到一定的真空度後充入氬氣等惰性 氣體至一個大氣壓，在惰性氣體保護下熔煉合金3 ~ 5次成母合金；3) 然後把母合金移至吸鑄用銅坩堝中再次熔化成液體後吸入到 帶有型芯的型腔中，並通過水冷裝置快速冷卻，得到塊體非晶合金棒, 型腔的內腔形成磁芯的外徑，型芯形成磁芯的內徑；4) 取出銅模，把銅模分成兩半，得到帶石墨芯的塊體非晶合金棒；5) 用線切割機切割非晶合金棒，得到所需的高度尺寸，去掉型芯石墨，即獲得所需的塊體非晶合金環形磁芯。
上述步驟5)得到的環形磁芯表面經絕緣處理後，繞上線圏，即
做成了小型電感或電路尖鋒抑制器。
本發明由於釆用將有軟磁的鐵基塊體非晶合金，按成分要求配製 好原料，用真空電弧爐在惰性氣體保護下多次冶煉合金，然後吸鑄到
帶有型芯的水冷銅模中，直接得到鐵基塊體非晶合金環形磁芯的結 構，採用本發明製備的鐵基塊體非晶合金環形磁芯，內外徑直接鑄造 成型，經線切割得到所需的高度尺寸，解決了用非晶條帶繞制存在佔 空係數的問題。用水冷銅模吸鑄法製備鐵基塊體非晶合金環形磁芯， 該環形磁芯磁導率、飽和磁感應強度高，矯頑力低、損耗小。本發明 的製備方法利用電弧熔煉合金的無汙染、均勻性好的優點，又利用了 吸鑄技術熔體充型好、銅模冷卻快的長處，合金的熔煉、充型、凝固 過程在真空腔內通過一次抽真空完成，避免了接觸空氣和外界汙染， 製備效率高，且工藝條件簡單，容易在工業生產條件下實施，可廣泛 應用於小型變壓器、電路尖鋒抑制器等領域。本發明是一種設計巧妙， 性能優良，方便實用的鐵基塊體非晶合金環形磁芯的銅模吸鑄製備裝 置及其方法。
圖1為本發明鐵基塊體非晶合金環形磁芯的銅模吸鑄製備裝置
的結構示意圖2為本發明製作的塊體非晶合金環形磁芯用作電路尖鋒抑制 器的電路示意圖。
具體實施例方式
實施例
本發明鐵基塊體非晶合金環形磁芯的銅模吸鑄製備裝置的結構 示意圖如圖l所示，包括有電極l、爐腔2、銅坩堝3、銅模4、型芯 5、型腔6、吸鑄管7、水冷裝置8，爐腔2內設有若干個銅坩堝3, 其中至少一個銅坩堝3為吸鑄用銅坩堝，其餘為熔煉用銅坩堝，電極 1穿過爐殼伸進爐腔2內的熔煉用銅坩堝3中，熔煉用銅坩堝3內放 入按成分要求配製好的有軟磁的鐵基塊體非晶合金原料，吸鑄用銅坩 堝(3)的下部設有水冷裝置8，且水冷裝置8內設有銅模4，銅模4 內設有與吸鑄用銅坩堝3相通的型腔6，型腔6內設有型芯5，型腔 6外設有能將吸鑄用銅坩堝3中的合金液吸入到帶有型芯5的型腔6 中的吸鑄管7。
上述爐腔2為真空電弧爐爐腔。
上述型芯5用石墨材料做出。
本發明鐵基塊體非晶合金環形磁芯的銅模吸鑄製備裝置的製備 方法，其包括如下具體步驟
1) 選用具體有軟磁的鐵基塊體非晶合金，按成分要求配製好原 料，置於爐腔2的熔煉用銅坩堝3中；
2) 然後對爐腔2抽真空，當達到一定的真空度後充入氬氣等惰 性氣體至一個大氣壓，在惰性氣體保護下熔煉合金3 ~ 5次成母合金;
3) 然後把母合金移至吸鑄用銅坩堝3中再次熔化成液體後吸入 到帶有型芯5的型腔6中，並通過水冷裝置8快速冷卻，得到塊體非 晶合金棒，型腔6的內腔形成磁芯的外徑，型芯5形成磁芯的內徑；4) 取出銅模4，把銅模4分成兩半，得到帶石墨芯的塊體非晶 合金棒；
5) 用線切割機切割非晶合金棒，得到所需的高度尺寸，去掉型 芯石墨，即獲得所需的塊體非晶合金環形磁芯。
上述步驟5)得到的環形磁芯表面經絕緣處理後，繞上線圈，即 做成了小型電感或電路尖鋒抑制器。圖2為本發明製作的塊體非晶合 金環形磁芯用作電路尖鋒抑制器9的電路示意圖，若在兩個二極體 10之前沒有連接尖鋒抑制器9，當整流電路的頻率高到一定值後，由 於整流二極體10的反相恢復作用，輸出波形會出現反向尖鋒。接上 該發明所做的尖鋒抑制器9後，由於非晶合金磁芯具有飽和磁感應強 度高、磁導率高、矯頑力低和電感大，當突變的電流(包括方向和大 小)出現時，尖鋒抑制器9具有明顯的抑制作用，減小整流二極體IO 反相恢復所造成的峰值突變。
權利要求
1、一種鐵基塊體非晶合金環形磁芯的銅模吸鑄製備裝置，其特徵在於包括有電極(1)、爐腔(2)、銅坩堝(3)、銅模(4)、型芯(5)、型腔(6)、吸鑄管(7)、水冷裝置(8)，爐腔(2)內設有若干個銅坩堝(3)，其中至少一個銅坩堝(3)為吸鑄用銅坩堝，其餘為熔煉用銅坩堝，電極(1)穿過爐殼伸進爐腔(2)內的熔煉用銅坩堝(3)中，熔煉用銅坩堝(3)內放入按成分要求配製好的有軟磁的鐵基塊體非晶合金原料，吸鑄用銅坩堝(3)的下部設有水冷裝置(8)，且水冷裝置(8)內設有銅模(4)，銅模(4)內設有與吸鑄用銅坩堝(3)相通的型腔(6)，型腔(6)內設有型芯(5)，型腔(6)外設有能將吸鑄用銅坩堝(3)中的合金液吸入到帶有型芯(5)的型腔(6)中的吸鑄管(7)。
2、 根據權利要求1所述的鐵基塊體非晶合金環形磁芯的銅模吸鑄製備裝 置，其特徵在於上述爐腔(2)為真空電弧爐爐腔。
3、 根據權利要求1所述的鐵基塊體非晶合金環形磁芯的銅模吸鑄製備裝 置，其特徵在於上述型芯(5)用石墨材料做出。
4、 一種根據權利要求1所述的鐵基塊體非晶合金環形磁芯的銅模吸鑄制 備裝置的製備方法，其特徵在於包括如下具體步驟1) 選用具體有軟磁的鐵基塊體非晶合金，按成分要求配製好原料，置於 爐腔(2)的熔煉用銅坩堝(3)中；2) 然後對爐腔(2)抽真空，當達到一定的真空度後充入氬氣等惰性氣體 至一個大氣壓，在惰性氣體保護下熔煉合金3 ~ 5次成母合金；3) 然後把母合金移至吸鑄用銅坩堝(3)中再次熔化成液體後吸入到帶有型芯(5)的型腔(6)中，並通過水冷裝置(8)快速冷卻，得到塊體非晶合 金棒，型腔(6)的內腔形成磁芯的外徑，型芯(5)形成磁芯的內徑；4) 取出銅模(4)，把銅模(4)分成兩半，得到帶石墨芯的塊體非晶合金棒；5) 用線切割機切割非晶合金棒，得到所需的高度尺寸，去掉型芯石墨， 即獲得所需的塊體非晶合金環形磁芯。
5、根據權利要求4所述的鐵基塊體非晶合金環形磁芯的銅模吸鑄製備裝 置的製備方法，其特徵在於上述步驟5)得到的環形磁芯表面經絕緣處理後， 繞上線圈，即做成了小型電感或電路尖鋒抑制器。
全文摘要
本發明是一種鐵基塊體非晶合金環形磁芯的銅模吸鑄製備裝置及其方法。本發明的製備裝置包括有電極、爐腔、銅坩堝、銅模、型芯、型腔、吸鑄管、水冷裝置，爐腔內設有若干個銅坩堝，其中至少一個銅坩堝為吸鑄用銅坩堝，其餘為熔煉用銅坩堝，電極穿過爐殼伸進爐腔內的熔煉用銅坩堝中，熔煉用銅坩堝內放入按成分要求配製好的有軟磁的鐵基塊體非晶合金原料，吸鑄用銅坩堝的下部設有水冷裝置，且水冷裝置內設有銅模，銅模內設有與吸鑄用銅坩堝相通的型腔，型腔內設有型芯，型腔外設有能將吸鑄用銅坩堝中的合金液吸入到帶有型芯的型腔中的吸鑄管。本發明的製備裝置結構簡單，操作方便。本發明的製備方法製備效率高，且工藝條件簡單，容易在工業生產條件下實施。
文檔編號B22D18/06GK101502873SQ200910037898
公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月13日 優先權日2009年3月13日
發明者強 任, 奇 張, 徐志武, 楊元政, 溫敦古, 謝致薇, 陳先朝 申請人:廣東工業大學