[发明专利]磁芯成型模具、成型模组及成型方法

说明书

本发明公开了磁芯成型模具、成型模组及成型方法，涉及磁芯制造技术领域。本发明所提供的磁芯成型模具，通过设置能够相对移动的模芯块，磁芯料胚套在所有模芯块外，锥形冲头挤压所有模芯块径向朝外移动，以使得磁芯料胚在模芯块的周向张应力作用下进行周向拉伸外扩成型为磁芯；磁芯成型模具不仅结构简单，易于操作，而且能够有效避免现有拉拔成型后的磁芯带材绕制断带现象，提高产品合格率；芯成型模组通过设置多个上述磁芯成型模具，能够一次性批量成型多个磁芯，使得同一批次的磁芯性能能够保持一致性，且能够提高磁芯生产效率；采用上述磁芯成型模具的成型方法，能制得具有线性磁滞回线的纳米晶合金磁芯，且过程简单、易于操作。

技术领域

本发明涉及磁芯制造技术领域，尤其涉及一种磁芯成型模具、成型模组及成型方法。

背景技术

在现代电力电子技术领域，交流电流、电压和电能的计量通常采用互感器进行测量，互感器中的核心部件是磁芯，其性能直接决定互感器的测量精度。在测量无直流分量的正弦波电流时，通常采用高磁导率的软磁材料制造磁芯，以提高测量的精度。非晶和纳米晶合金具有优异的软磁性能，尤其是纳米晶合金同时具有高饱和磁感应强度、高磁导率和低损耗，已被广泛用于测量无直流分量互感器的磁芯。然而，在测量含有直流分量的正弦波电流时，为避免直流分量导致纳米晶合金磁芯磁化饱和，需要具有线性磁滞回线特性的磁芯，以实现抗直流功能，同时磁芯需要具有低的剩余磁极化强度和小的矫顽力，以减小测量误差。

现有技术中，为成型具有线性磁滞回线特性的纳米晶合金磁芯，一般采用的成型方式是管式炉中进行单条带材的拉拔和晶化热处理。美国专利US20120262266、US20150255203和US20160329140都公开了采用拉拔方法，进行制备抗直流互感器用纳米金合金磁芯的制造方法和过程。该方法制备的纳米晶合金磁芯具有优异的性能，例如纳米晶合金磁芯具有线性磁滞回线，其非线性度＜3％；磁芯的相对磁导率可通过施加张应力的大小进行调整，可在最佳范围1000-3500之间调整；磁芯剩磁比Jr/Js＜0.1、矫顽力Hc与各向异性场Hk之比Hc/Hk＜0.1。但是由于该制备法制备成型纳米晶带材是采用单条拉拔方式成型，这对拉拔前淬态带材的均匀性要求很好，因为淬态带材的横向尺寸公差和纵向尺寸公差均影响带材拉拔过程中应力的均匀性，有可能导致性能波动，甚至断带；而且磁芯的制备是采用单条拉拔并热处理后的带材卷绕磁芯，生产效率非常低，一方面是由于单条拉拔带材的拉拔速度很慢，且拉拔过程中的张力和温度不易控制，制作工艺和设备都很复杂，另一方面是拉拔、晶化后的带材容易发生脆化，用脆化后的带材卷绕成环形的磁芯，断带严重，也导致生产效率低。

发明内容

为了克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，本发明第一目的在于提供一种磁芯成型模具，其不仅结构简单，易于操作，且能够避免现有拉拔成型后的磁芯带材绕制断带，提高产品合格率和生产效率。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：

一种磁芯成型模具，包括：锥形冲头和模芯组件，模芯组件位于由带材绕制成的的磁芯料胚的中部空腔内，模芯组件包括至少两块能够相对移动的模芯块，所有模芯块之间设有与锥形冲头配合的冲孔，锥形冲头插入冲孔且能够在其内移动，外力作用下，锥形冲头相对冲孔移动能够挤压所有模芯块径向朝外移动，以使得磁芯料胚在模芯块的周向张应力作用下进行周向拉伸外扩成型为磁芯。

本发明所提供的磁芯成型模具，通过设置至少两块能够相对移动的模芯块，并在磁芯料胚套在所有模芯块外，在外力作用下，锥形冲头能够相对冲孔移动，例如锥形冲头下移，锥形冲头能够挤压所有模芯块径向朝外移动，以使得磁芯料胚在模芯块的周向张应力作用下进行周向拉伸外扩成型为磁芯；不仅结构简单，易于操作，而且由于该磁芯成型模具在冲胀成型前无需对带材进行热处理，能够有效避免现有拉拔成型后的磁芯带材绕制断带现象，提高产品合格率和生产效率，另外，模芯组件由至少两块能够相对移动的模芯块组成，使得该磁芯成型模具能够根据不同尺寸磁芯的要求，通过调整相应的模芯块数量或者调整锥形冲头相对冲孔的移动距离来实现，增强该磁芯成型模具的适用范围。