[发明专利]切割非晶态电感磁芯制法

说明书

本发明属于软磁非晶态磁芯的制作方法。

以前，作为高频滤波和贮能器件的宽恒导磁磁芯，通常使用带气隙的铁氧体、磁粉芯和坡莫恒导磁合金。由于铁氧体饱和磁感B_s低（＜0.5T），它与磁粉芯一样，其线性导磁率较小，例如FeSiAl粉芯的导磁率仅为75.6×10^-6H/M（60GS/Oe），在相同参数的条件下，这种粉芯和铁氧体磁芯的体积重量较大，而且高频损耗较高，具有工作温升大等缺点。

另一方面，国内目前在一些重要电子设备中通常采用宽恒导磁坡莫合金磁芯，牌号为1J34KH和1J50H，其最大恒导磁磁场分别为16和18A/cm，但在两者之间的恒导材料仍属空白，而现今电子装置中普遍要求合适的最大恒导磁磁场约在40A/cm。坡莫恒导磁合金的主要缺点是电阻率小，高频损耗较大，仅适用于小于20KHz的工作频率条件下使用。

1984年开始相继出现了使用非晶态合金制作具有恒导磁特性的电感磁芯。

在现有的非晶磁芯制作技术中，已有以下三种方法可以使非晶态合金获得恒导磁特性。其中方法之一是如英国专利GB2139008A[1]所述，将其有正磁致伸缩的非晶合金磁芯退火后进行环氧树脂真空浸渍固化，由于片间已渗入树脂使磁芯成为硬结的整体，正是由于硬化时产生的这种压应力，使得绕线磁芯在低的偏磁电流条件下其电感量不致于急剧下降，获得了准恒导磁特性。但是，这种磁芯的缺点是由于磁芯应力大，致使磁感值和导磁率大幅降低，使矫顽力和铁芯损耗增加，由于磁导率相对于磁场是非线性的，不适于要求线性导磁率的应用场合。另外一种方法如专利JP59-181504A[2]是采用部分晶化退火和树脂浸渍固化复合方法，这种方法也同样利用部分晶化和固化产生的应力，同样具有第一方法的缺点，而且部分晶化退火工艺难于控制，很难获得稳定的磁特性。

US4834814的第三种方法[3]类似于[2]所提到的方法，即首先将退火后的磁芯在流动性好的树脂中进行真空浸渍，使树脂渗进磁芯内部的带子表面，然后加温固化，使之成为一个硬化的整体，最后进行气隙切割，获得在宽的磁场范围内具有线性的恒导磁特性。但是这种方法也同样存在固化后硬化应力的问题，它导致了退火磁芯的磁感值B₁₀和导磁率μm的大幅下降以及矫顽力H_c和铁芯损耗P的增加。通常B₁₀值下降15～20%，μm值下降约75～80%，H_c和P值增加约5～10倍。

本发明的目的在于克服上述三种现有技术中应力对磁芯软磁特性的不良影响，寻找一种稳定的磁芯固化工艺制作方法，使退火磁芯保持原有的优良软磁特性的同时，通过气隙切割获得在不同宽的磁场范围（0～80A/cm）内具有良好线性的恒导磁特征。

随着电子器件在高频化和小型轻量化方面的迅速进展，作为一些电感器件的磁芯，例如，开关电源中差模噪声滤波器，平滑滤波振流圈，谐振电感及贮能电感等，都要求磁芯具有宽恒导磁特性的同时还具有高饱和磁感、高导磁以及低矫顽力和低的高频损耗等软磁特性。

本发明使用铁基非晶态合金作为磁芯材料，采用特殊的磁芯粘结固化方法通过气隙切割制成了最大恒导磁场由16至80A/cm范围可变的恒导磁特性，而且具有优良软磁性能的各种非晶电感磁芯，磁芯的饱和磁感B₁₀₀为1.45T，对于Hm为40A/cm挡次的磁芯，其线性导磁率为275×10^-6H/M（220GS/Oe）。矫顽力H_c小于0.12A/cm，在0.05T磁感和20KHz频率的条件下的磁芯损耗为3.0W/kg，该研制的磁芯产品特别适用于5KHz～250KHz频率下工作的滤波和贮能电感以及其它要求有线性磁性的器件。

本发明所采用的合金成份范围为（at%）

Si：3.5～12

B：12～16

C：0～2.0

Me（Me＝Ni、Mo、Cr）0～4

Fe：余量

添加合金元素Me可以提高材料的导磁率和高频特性。Si和B元素用来作为非晶形成元素。

采用单辊法制成规定宽度的非晶带材，挠成环形或矩形磁芯，随后在氮气或氩气的保护下进行退火处理。