專利名稱：逆變焊機電源變壓器納米晶鐵芯及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于變壓器鐵芯技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種逆變焊機電源變壓器納米晶鐵芯及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，有源器件的進步，電子產(chǎn)品體積和重量大為減少，這就推動了包括電子變壓器在內(nèi)的電子元器件向輕薄、小的方向發(fā)展。電子變壓器向高頻化、低損耗、重量輕、體積小的方向發(fā)展是必然的趨勢。具有高飽和磁感、高初始磁導(dǎo)率和高頻損耗低的非晶納米晶軟磁合金材料用作電子變壓器磁芯將為電子變壓器的小型化提供新的方案，滿足電子行業(yè)的發(fā)展需要。 一般來講，電子變壓器對其鐵芯材料主要有以下要求:(I)高的飽和磁感；(2)盡可能低的高頻損耗；(3)高的初始磁導(dǎo)率；(4)高的居里溫度和良好的溫度穩(wěn)定性；(5)環(huán)境穩(wěn)定性好，對應(yīng)力不敏感；(6)有些用途如脈沖變壓器還要求高的矩形比Br/Bs或低Br。這使得非晶納米晶合金開發(fā)應(yīng)用非?；钴S，已研制成各種各樣的磁性器件廣泛應(yīng)用于電力工業(yè)、電子工業(yè)及電力電子領(lǐng)域，用作電流互感器、開關(guān)電源、逆變電源和程控交換機電源的變壓器、電抗器、濾波器以及抗EMI器件等。其中，逆變式弧焊電源，又稱弧焊逆變器，是一種新型的焊接電源。這種電源一般是將三相工頻(50Hz)交流網(wǎng)路電壓，先經(jīng)輸入整流器整流和濾波，變成直流，再通過大功率開關(guān)電子元件(晶閘管SCR、晶體管GTR、場效應(yīng)管MOSFET或IGBT)的交替開關(guān)作用，逆變成幾千赫茲到幾十千赫茲的中頻交流電壓，同時經(jīng)變壓器降至適合于焊接的幾十伏電壓，后再次整流并經(jīng)電抗濾波輸出相當(dāng)平穩(wěn)的直流焊接電流。目前，逆變焊機電源普遍使用的納米晶變壓器鐵芯多采用30 μ m左右的帶材制成，由于帶材較厚，體積較大，且鐵芯剩磁高，損耗大，鐵芯發(fā)熱嚴(yán)重，造成變壓器溫升高，從而導(dǎo)致電源效率和電源運行的安全穩(wěn)定性較差。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提供了一種改進的逆變焊機電源變壓器納米晶鐵芯及其制備方法，采用高端納米晶薄帶，配合改進的磁場的熱處理工藝，可得到更低剩磁、更低損耗的納米晶鐵芯，從而降低變壓器的損耗。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:—種逆變焊機電源變壓器納米晶鐵芯，是采用速凝法制帶、繞制鐵芯和熱處理步驟制備，其中，所述納米晶鐵芯是采用厚度為24±2μπι的鐵基納米晶帶材繞制而成。制備所述納米晶鐵芯的熱處理工藝制度如下:在加磁場且磁場電流為600-700Α的條件下，采用兩段保溫法，第一段溫度控制在460-480°C，保溫40min ;第二段溫度控制在560-570O，保溫 90min。所述納米晶鐵芯在20ΚΗζ，(λ 5T條件下，損耗P ( 20ff/Kg,剩磁彡(λ 2T。
所述厚度為24±2 μ m的鐵基納米晶帶材的置片系數(shù)大于78%。制備逆變焊機電源變壓器納米晶鐵芯的方法，包括速凝法制帶、繞制鐵芯和熱處理步驟，其中，所述納米晶鐵芯采用厚度為24±2μπι的鐵基納米晶帶材繞制而成。制備所述納米晶鐵芯的熱處理工藝制度如下:在加磁場且磁場電流為600-700Α的條件下，采用兩段保溫法，第一段溫度控制在460-480°C，保溫40min ;第二段溫度控制在560-570O，保溫 90min。所述厚度為24±2 μ m的鐵基納米晶帶材的置片系數(shù)大于78%。在速凝法制帶過程中噴嘴縫隙為0.25-0.3mm,輥嘴間距為0.1-0.5mm,液位高度為0.7-0.9m,以及冷卻輥轉(zhuǎn)速為20-25m/s。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:1、本發(fā)明采用厚度為24±2 μ m的納米晶薄帶為母帶，制作的逆變焊機用變壓器鐵芯，通過不同的熱處理技術(shù)，調(diào)整熱處理溫度、保溫時間及磁場電流工藝，從而獲得了高頻下剩磁、損耗及導(dǎo)磁率均更低的鐵基納米晶鐵芯，同時降低了鐵芯變壓器的溫升，提高了電源效率的運行穩(wěn)定性，滿足逆變焊機電源變壓器高頻化、小型化及更安全的設(shè)計要求。2、本發(fā)明采用快速凝固技術(shù)，通過調(diào)整噴嘴縫隙、輥嘴間距、液位高度及冷卻輥轉(zhuǎn)速等工藝參數(shù)，實現(xiàn)在線測厚控制，制備厚度24±2 μ m的鐵基納米晶帶材，帶材韌性好，表面質(zhì)量良好，致密度高，疊片系數(shù)達到78%以上，獲得表面質(zhì)量一致性更好的母帶，可以提高鐵芯批量加工一致性。


圖1為本發(fā)明的制備低剩磁低損耗納米晶鐵芯的方法中熱處理工藝曲線圖；圖2為本發(fā)明所制備的納米晶鐵芯與現(xiàn)有技術(shù)的鐵芯的磁滯回線，圖2a為靜態(tài)磁滯回線，圖2b為動態(tài)磁滯回線；圖3為本發(fā)明所制備的納米晶帶材與現(xiàn)有技術(shù)納米晶帶材的損耗曲線；圖4為本發(fā)明所制備的納米晶帶材與現(xiàn)有技術(shù)納米晶帶材的剩磁曲線；其中，圖2-4中的曲線a為根據(jù)本發(fā)明24 μ m鐵基納米晶帶材所制備的鐵芯的測試曲線，曲線b為現(xiàn)有技術(shù)30 μ m鐵基納米晶帶材所制備的鐵芯的測試曲線。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例，進一步地詳細解釋本發(fā)明的制備低剩磁低損耗納米晶鐵芯的方法。根據(jù)本發(fā)明的方法制備低剩磁低損耗納米晶鐵芯，具體包括如下步驟:(I)根據(jù)本發(fā)明的方法制備厚度為24 μ m且疊片系數(shù)大于78%的鐵基納米晶帶材，其中制備過程中噴嘴縫隙為0.25-0.3mm，輥嘴間距為0.1-0.5mm，液位高度為0.7-0.9m,以及冷卻輥轉(zhuǎn)速為20-25m/s。(2)將上述帶材卷繞成納米晶鐵芯，并采用如下熱處理工藝制度:在加磁場且磁場電流為600-700A的條件下，采用兩段保溫法，第一段溫度控制在460-480°C，保溫40min ;第二段溫度控制在560-570°C，保溫90min，全程PLC控制。根據(jù)上述方法制成如下規(guī)格的鐵基納米晶變壓器鐵芯，并且在20KHz，0.5T下測試其磁性能，具體如表I所示。表1.采用本發(fā)明的方法制備的不同規(guī)格的鐵芯的磁性能
權(quán)利要求
1.一種逆變焊機電源變壓器納米晶鐵芯，是采用速凝法制帶、繞制鐵芯和熱處理步驟制備，其特征在于:所述納米晶鐵芯是采用厚度為24±2μπι的鐵基納米晶帶材繞制而成。
2.如權(quán)利要求1所述的納米晶鐵芯，其特征在于:制備所述納米晶鐵芯的熱處理工藝制度如下:在加磁場且磁場電流為600-700Α的條件下，采用兩段保溫法，第一段溫度控制在460-480°C，保溫40min ;第二段溫度控制在560-570°C，保溫90min。
3.如權(quán)利要求1所述的納米晶鐵芯，其特征在于:所述納米晶鐵芯在20KHz，0.5T條件下，損耗P ( 20ff/Kg,剩磁Br彡0.2T。
4.如權(quán)利要求1所述的納米晶鐵芯，其特征在于:所述厚度為24±2μ m的鐵基納米晶帶材的疊片系數(shù)大于78%。
5.制備如權(quán)利要求1所述的逆變焊機電源變壓器納米晶鐵芯的方法，包括速凝法制帶、繞制鐵芯和熱處理步驟，其特征在于:所述納米晶鐵芯采用厚度為24±2μπι的鐵基納米晶帶材繞制而成。
6.如權(quán)利要求5所述的制備逆變焊機電源變壓器納米晶鐵芯的方法，其特征在于:制備所述納米晶鐵芯的熱處理工藝制度如下:在加磁場且磁場電流為600-700Α的條件下，采用兩段保溫法，第一段溫度控制在460-48(TC，保溫40min ;第二段溫度控制在560-570°C，保溫90min。
7.如權(quán)利要求5所述的制備逆變焊機電源變壓器納米晶鐵芯的方法，其特征在于:所述厚度為24±2 μ m的鐵基納米晶帶材的置片系數(shù)大于78%。
8.如權(quán)利要求5所述的制備逆變焊機電源變壓器納米晶鐵芯的方法，其特征在于:在速凝法制帶過程中噴嘴縫隙為0. 25-0.3mm，輥嘴間距為0.1-0.5mm，液位高度為0.7-0.9m,以及冷卻輥轉(zhuǎn)速為20-25m/s。
全文摘要
本發(fā)明屬于變壓器的磁芯技術(shù)領(lǐng)域，一種制備納米晶鐵芯的方法，特別是制備逆變焊機電源變壓器納米晶鐵芯及其制備方法，是采用速凝法制帶、繞制鐵芯和熱處理步驟制備，該納米晶鐵芯采用厚度為24±2μm的鐵基納米晶帶材制備而成。相對于現(xiàn)有技術(shù)中厚度為30μm的鐵基納米晶帶材制作的鐵芯而言，本發(fā)明通過不同的熱處理技術(shù)，調(diào)整熱處理溫度、保溫時間及磁場電流工藝，從而獲得了高頻下剩磁、損耗及導(dǎo)磁率均更低的鐵基納米晶鐵芯，同時降低了鐵芯變壓器的溫升，提高了電源效率的運行穩(wěn)定性，滿足逆變焊機電源變壓器高頻化、小型化及更安全的設(shè)計要求。
文檔編號H01F27/25GK103117154SQ20131007129
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者宋翀旸, 杜宇, 劉天成, 鄭直, 羅頂飛, 徐勇攀, 劉宗濱 申請人:安泰科技股份有限公司