逆变电源用低噪声变压器铁芯制造技术

本发明专利技术公开了一种逆变电源用变压器铁芯，将原料成份Ｃ、Ｓｉ、Ｂ、（Ｎｂ、Ｓｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｗ）、Ｃｕ、其余为Ｆｅ；按配比投入真空炉精炼，钢液温度为１５００℃，充入氩气喷铸到高转速铜辊上，差动水冷却，得到２０－２６微米的低磁致伸缩非晶合金带材，并绕成变压器铁芯热处理，温度５３０℃，保温２－４小时使其合金晶化，得到低磁致伸缩系数λｓ的纳米晶铁芯；热处理保温和降温的同时施加直流磁场；对其纳米晶铁芯径向改换位置施加压应力，消除应力使其恢复至整个铁芯的片层间没有粘连；将纳米晶铁芯两侧端涂无应力胶层，再将纳米晶铁芯整体表面涂敷用于降噪的环氧树脂绝缘层。具有降噪效果好，是目前较为理想的变压器铁芯。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及逆变电源用低噪声变压器铁芯，主要用于软磁材料功率铁芯及变压 器、逆变电源、开关电源、脉冲电源，能量的转换和利用，有效降低了铁芯产生的噪声。
技术介绍
目前逆变电源功率铁芯主要使用铁氧体和纳米晶铁芯。近几年随着功率不断 加大，纳米晶铁芯越来越显示出更重要的优势和竞争力。中国专利ZL96106793. 4和 ZL96244535. 5提供了一种逆变电源用软磁铁芯及其制造方法，是当前的主要使用技术。该 方法是将非晶或纳米晶软磁薄带卷取成积层形式；端面保护膜是用TH-840环氧树脂或 TH-840FB环氧树脂中任意一种或者混合物涂敷在铁芯的长方向由薄带边缘构成的两个层 间端面上的一层保护膜，该保护膜不仅具有一定的弹性，而且具有散热效果，在制成变压器 浸漆时，可防止漆浸入铁芯中的片层之间，恶化磁性能。在护盒上开有一定尺寸的通风孔， 护盒上的通风孔主要使铁芯可通风冷却，减小升温。但是该专利主要解决的问题是变压器 的散热和升温问题，而对变压器的高频噪声问题并没有具体解决措施。目前纳米晶铁芯使用的频率主要在3 25KHz，这刚好是人类听觉比较敏感的频 率范围，在这个频率下，电磁振动而产生令人难以忍受的尖叫声，我们称为高频噪声。噪声 的产生有多方面的原因，如铁芯电磁振动、导线线圈的振动以及其他元件的电磁振动等。 其中铁芯的噪声是主要的。其影响因素有铁芯的磁致伸缩系数大小，铁芯的叠片的光洁程 度和紧密程度，工作磁感值Bm，铁芯受力状态和封装材料等。其中铁芯的磁致伸缩系数λ s 和带材的表面粗糙度是重要的影响因素。这些问题现有使用技术并没有解决的方案。以 至于目前使用的逆变电源铁芯和开关电源铁芯经常有很大的噪声，而不得不降低工作磁感 Bm，有些即使降低Bm使用也无法避免噪声，再加上其它部件如线圈和电路中产生的噪声， 经常会因难于忍受噪音而被迫停止使用。因为现有技术下逆变电源铁芯使用的合金成份是 Fe73. 5CulNb3Sil3. 5B9，该成份合金的磁致伸缩λ s = 2. 1X10-6,由于材料的磁致伸缩系 数不为零，铁芯是由薄片状磁性材料堆叠而成，因而在高频交变磁场的作用下会发生一定 频率的尺寸变化，产生振动并出现较大的噪声。
技术实现思路
鉴于上述现状，本专利技术的目的是提供了一种逆变电源用低噪声变压器铁芯，使其 铁芯与导线间的耦合距离比较小，减小了变压器漏感，大大降低了变压器的噪声。本专利技术的另一目的还提供了逆变电源用低噪声变压器铁芯的生产方法。本专利技术的逆变电源用变压器铁芯，是由下述原料的合金(重量百分比)组成C :0. 5-5、Si 15. 0-18. 5、B: 1.5-6.0、(Nb、Mo、Sb、V、Ta、Cr、W) :2· 8-3. 1、Cu :0· 8-1. 2、其余为含有杂质的Fe。本专利技术的原料(重量百分比)是C 0. 5-3. 5、Si 15. 5-17. 5、B 1. 5-6. 0、(Nb、Mo、Sb、V、Ta、Cr、W) :2· 9-3. 0、Cu :0· 9-1. 1、其余为含有杂质的 Fe。本专利技术的原料(重量百分比)是C 3. 0、Si 16. 5、Β :5· 0、(Nb、Mo、Sb、V、Ta、Cr、W) :3· 0、Cu :1· 0、其余为含有杂质的Fe。本专利技术中所指的新合金成份:Fe余 CcCul (Nb、Sb、V、Mo、Ta、Cr、W) 3 (SiaBb) 17 22(元素百分数)。本专利技术的逆变电源用变压器铁芯的生产方法是1、按配比选取C、Si、B、(Nb、Mo、Sb、V、Ta、Cr、W)、Cu、其余为含有杂质Fe的合金原料投入真空炉精炼，至钢液温度为150(TC，充入氩气保护实施平面流铸，将钢液喷铸到高 速转动的铜辊上，差动水冷铜辊至100万摄氏度的冷却速度，得到厚度达为20-26微米的低 磁致伸缩非晶合金带材；2、将低磁致伸缩非晶合金带材按要求卷绕成规格的盘卷进行热处理，最高温度 530°C度，保温时间2-4小时使其合金晶化，得到低磁致伸缩系数λ s的纳米晶铁芯；3、并在热处理保温和降温的同时施加直流磁场，磁场的方向垂直于铁芯的工作磁 场，其磁场的强度大于450kA/m，纳米晶铁芯的剩磁小于0. IT ；4、对其纳米晶铁芯的径向施加压应力，并不断改换位置，进行变形-恢复，再变 形_再恢复至圆形，消除应力使其恢复至整个铁芯的片层之间没有形成粘连；5、将纳米晶铁芯的两侧端面涂软性无应力胶层，使各片层间彼此紧固；6、再将纳米晶铁芯整体表面涂敷用于降噪的环氧树脂绝缘层。根据本专利技术的方案，所涉及纳米晶铁芯的软性无应力胶层是选用706硅胶，其涂 层厚度为0. 1 0. 5謹。在本专利技术中，所指纳米晶铁芯表面涂敷环氧树脂层的厚度为0. 4 0. 6mm。总之，本专利技术具有的积极效果是1、与现有技术相比，本专利技术采用新合金成份明显 改善了带材的表面质量和降低了磁滞伸缩系数。2、通过控制热处理的最高温度和保温时 间，使得新成份合金进一步发挥作用，热处理后的磁芯磁致伸缩系数进一步降低，λ s接近 于零。3、热处理过程中，施加了足够强大的横向磁场，降低了铁芯的磁滞损耗。4、铁芯经过 反复的变形恢复过程，使铁芯叠片层间达到一致的磁滞伸缩系数，从而明显的降低了噪声。 5、使用更薄、表面质量更好的原始带材制造逆变电源用铁芯，可以更加降低涡流损耗，降低 铁芯磁场热处理后的剩磁。6、软性无应力胶有一个软的弹性层吸收应力，从而获得低噪声 的逆变电源用纳 晶铁芯。7、本专利技术由于使用更薄的带材与新热处理工艺，使铁芯的磁滞 伸缩系数趋近于零。表面的环氧树脂层取代了现有技术中的保护盒，不但降低了成本而且 在后续的变压器线圈缠绕中减少了漏磁和分布电容并降低噪声。实施例1 本专利技术选用的新合金成份Fe余CcCu1 (Nb、Mo、Sb、V、Ta、Cr、W) 3 (SiaBb) 17 22 (元素 百分数)；1、按重量百分比选取原料碳C :0. 5、硅Si :17. 5、硼B :4.0、(铌Nb :0. 4、钼Mo 0. 4、锑 Sb 0. 4、钒 V :0. 5、钽 Ta 0. 4、铬 Cr 0. 5、钨 W :0. 4) 3. 0、铜 Cu 1. 0、其余为含有杂质的Fe备用；具体实施例方式2、将上述配比的原料投入真空炉精炼，至钢液温度为1500°C，充入氩气保护实施 平面流铸，将钢液喷铸到高速转动的铜辊上，差动水冷铜辊至100万摄氏度的冷却速度，用 单辊法制得带宽30mm、厚度达26 μ m的低磁致伸缩非晶合金带材；3、将低磁致伸缩非晶合金带材卷绕成070 X 0120 X 30的铁芯，在温度530°C 进行热处理(为最高温度)，保温时间4小时使其合金晶化，得到低磁致伸缩系数Xs为 0. 2X IO-6的纳米晶铁芯，通过施加足够大的直流横向磁场以获得足够低的剩磁，这是本发 明一个重要的技术措施。4、并在热处理保温和降温的同时施加直流磁场，磁场的方向垂直于铁芯的工作磁 场，其磁场的强度大于450kA/m，纳米晶铁芯的剩磁小于0. 1T。5、热处理后，对其纳米晶铁芯的径向施加压应力，并不断改换位置，进行变形-恢 复，再变形-再恢复至圆形，消除应力使铁芯完全松弛，恢复至整个铁芯的片层之间没有形 成粘连。铁芯热处理后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆变电源用变压器铁芯，其特征在于，由下述原料按重量百分比组成：Ｃ：０．５－５、Ｓｉ：１５．０－１８．５、Ｂ：１．５－６．０、（Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｗ）：２．８－３．１、Ｃｕ：０．８－１．２、其余为含有杂质的Ｆｅ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉山，林志清，孙泽松，
申请(专利权)人：秦皇岛市燕秦纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]