不同拼接方式对纳米晶磁芯软磁性能的影响

本研究采用单辊快淬法制得业界特有的、宽度为1 mm的Fe基非晶窄带,经540℃自由退火、固化剂固化、模型机械压制形成条状磁芯。采用TD8220-A软磁直流测试仪和TD8120软磁交流测试仪测试不同拼接方式纳米晶磁芯样品的交、直软磁特性。研究表明:采用斜接口拼接的正方形磁芯直流软磁性能受拼接影响最小,直流软磁性能较好;采用斜接口三角形拼接的磁芯交流软磁性能受拼接影响最小,交流软磁性能较好。磁芯拼接方式是影响磁芯性能重要工艺,研究不同拼接方式在现实应用场景下具有重要意义,本研究结果对纳米晶磁芯不同拼接方式的改进具有重要的参考价值。

铁基非晶纳米晶磁芯激光切割温度场仿真研究

为了明晰FeSiBCuNb非晶纳米晶磁芯激光切割过程的温度分布,采用熔融凝固模型、多相流模型,以及热源半径沿深度衰减的旋转体热源,在Fluent软件中通过生死单元法实现了激光切割的温度场模拟,得到了熔融切缝形貌。研究了激光功率和切割速度等工艺参数对切缝宽度和热影响区厚度的影响。结果表明:在厚度方向上磁芯被完全切开时,切缝宽度、热影响区厚度呈现上下窄、中间宽的形貌。随激光功率增大或切割速度减小,切缝宽度整体增大,厚度方向上切缝宽度更加不均匀。

纳米晶磁芯恒定磁化速率磁性能参数

设计加工了一套可用于测量环形磁芯在8～12T/μs恒定磁化速率下脉冲性能的实验平台,该实验装置主要包括脉冲形成网络、放电开关、匹配负载及被测磁芯。基于该平台对国产的铁基纳米晶磁芯的磁化曲线进行了测试,得到了铁基纳米晶磁芯在200～300ns范围内的损耗和非饱和脉冲导磁率。实验结果表明:铁基纳米晶磁芯的相对脉冲导磁率随着磁感应增量增大及工作脉宽减小而减小,磁芯损耗则逐渐增大。

环氧树脂封装对Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9纳米晶磁芯软磁性能的影响

用宽为20 mm、厚为25μm的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶带材绕制成环型磁芯,将其经550℃×100 min晶化退火处理制成纳米晶磁芯,研究环氧树脂封装对纳米晶磁芯软磁性能的影响。结果表明:与环氧树脂封装前相比,起始磁导率μ0、最大磁导率μm、幅值磁导率μa、饱和磁感应强度Bs、直流损耗Pu和交流损耗Ps减小,矫顽力Hc增大;当测试频率不变时,电感Ls和品质因数Q减小。

环氧树脂封装对铁基纳米晶磁芯磁导率和伏安特性的影响

用宽为20 mm、厚为25μm的Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9非晶带材绕制成环形磁芯,将其经550℃×100 min晶化退火处理后制成纳米晶磁芯,研究了环氧树脂封装对纳米晶磁芯磁导率和伏安特性的影响。结果表明,与环氧树脂封装前相比,环氧树脂封装后,纳米晶磁芯的磁导率μ、电感Ls、有效磁导率μe和品质因数Q减小;当励磁电流I小于800 m A时,感应电动势E减小,当励磁电流I大于800 m A时,感应电动势E增大。

表面处理和温度对非晶/纳米晶磁芯软磁性能的影响

用宽20 mm、厚25μm的Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9非晶带材绕制成环形磁芯,再经550℃×100 min晶化退火处理制成非晶/纳米晶磁芯。研究了环氧树脂封装和测试温度对其软磁性能的影响。结果表明,与环氧树脂封装前相比,封装后的起始磁导率、最大磁导率、饱和磁感应强度和电感减小;矫顽力、磁滞损耗和剩磁增大;磁化曲线和磁滞回线基本上重合。随测试温度的升高,环氧树脂封装前后的起始磁导率和电感均呈先增大后减小的趋势;饱和磁感应强度均减小;矫顽力均增大。

触变剂对环氧树脂封装铁基纳米晶磁芯软磁性能的影响

用宽为20 mm、厚为25μm的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶带材绕制成环形磁芯,经550℃×100 min晶化退火处理制成纳米晶磁芯,并对其进行环氧树脂封装,分析了触变剂对磁芯性能的影响。结果表明,与封装前相比,封装后纳米晶磁芯的磁导率μ、饱磁感应强度Bs、磁滞损耗Pu、磁芯电感Ls和感应电动势E随着触变剂含量的减小而减小;而矫顽力Hc和剩磁Br则随着触变剂含量的减小而增大。

TiO_2封装对铁基纳米晶磁芯软磁性能的影响

以钛酸四丁酯为前驱体,二乙醇胺为抑制剂,采用溶胶-凝胶法制备TiO_2溶胶,再用浸渍提拉法在Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9纳米晶磁芯表面制备TiO_2涂层,研究了TiO_2封装对纳米晶磁芯软磁性能的影响。结果表明,与TiO_2封装前相比,TiO_2封装后纳米晶磁芯的初始磁导率μ_i、最大磁导率μ_m、饱和磁感应强度B_s、电感L_s、品质因数Q和感应电动势E减小;剩磁B_r、磁滞损耗P_u和矫顽力H_c增大。

高饱和柔性纳米晶磁芯在电动汽车无线充电中的应用

采用一种具有高饱和限值与高柔性的新型纳米晶磁芯,以解决主流Mn-Zn铁氧体磁芯在大功率应用中易磁饱和且机械性能差等问题。针对纳米晶材料电阻率小,85 kHz下涡流损耗较大,提出晶粒细化热处理工艺与交错层叠式拼接工艺来改善其涡流损耗。基于有限元仿真分析,初步验证了工艺优化的可行性,并采用4种不同磁导率的纳米晶磁芯与铁氧体磁芯对比。通过静态参数分析与7.7 kW下的效率测试与温度测试,工艺优化后的纳米晶磁芯取得显著效果。在11 kW抗饱和测试与磁泄露测试中,性能最优的DOE4纳米晶即使厚度减小到2 mm,线圈间AC-AC交流传输效率仍保持在97.408%,磁芯最高温度只有80.9℃,漏感完全满足ICNIRP2010限值要求。相反,铁氧体磁芯难以承受交变强磁场作用,并发生局部碎裂和过温。

微量镍元素添加对铁基非晶/纳米晶磁芯软磁性能的影响

用单辊法制备的宽20 mm,厚25μm的Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9和Fe_(73.5)Ni_(0.3)Cu_1Nb_3Si_(14.2)B_8合金带材,绕制成外径为40 mm,内径为25 mm的环型磁芯,然后将磁芯在不同的温度下进行退火处理,研究了微量Ni元素添加对合金带材的晶化行为以及对横向磁场退火后的非晶/纳米晶磁芯的软磁性能的影响。结果表明:与Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9合金带材相比,添加微量Ni元素的Fe_(73.5)Ni_(0.3)Cu_1Nb_3Si_(14.2)B_8合金带材的一级起始晶化温度Tx1和一级晶化峰温度Tp1降低,其二级起始晶化温度Tx2和二级晶化峰温度Tp2升高,两级起始晶化温度之间的差值ΔTx增大;与横向磁场退火后的Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9非晶/纳米晶磁芯相比,横向磁场退火后的Fe_(73.5)Ni_(0.3)Cu_1Nb_3Si_(14.2)B_8非晶/纳米晶磁芯的起始磁导率μi和饱和磁感应强度Bs减小,矫顽力Hc增大;当测试频率f和最大磁感应强度Bm不变时,有效幅值磁导率μa增大,比总损耗Ps和矫顽力Hc减小;当测试频率f不变时,电感Ls和品质因数Q增大;当励磁电流I不变时,感应电动势E大。

固化对纳米晶磁芯软磁性能影响的研究

本文将单辊快淬法制备的Fe基非晶薄带绕成磁芯,经500℃退火2小时制成纳米晶磁芯,然后选用有机硅、聚氨酯和环氧树脂3种固化剂分别固化纳米晶磁芯。采用TD8120型软磁交流测试系统和TD8220-A型软磁直流测试系统,分别测试固化前后纳米晶磁芯的交、直流软磁性能。对比分析采用3种不同固化剂固化对纳米晶磁芯的矫顽力、磁导率、损耗等软磁参数的影响。研究结果表明,采用有机硅固化的纳米晶磁芯的直流软磁性能受固化影响最小,其直流软磁性能最好;采用聚氨酯固化的纳米晶磁芯的交流软磁性能受固化影响最小,其交流软磁性能最佳。固化成型是纳米晶磁芯制备的关键工艺,降低固化对纳米晶磁芯性能的影响具有重要的现实意义。本文研究结果对于纳米晶磁芯固化成型工艺的改进具有参考价值。

升温速率及冷却方式对1K107B铁基纳米晶磁芯性能的影响

研究了升温速率及冷却方式对1K107B铁基纳米晶磁芯的电感量和磁导率的影响。结果表明,采取较高的升温速率可以有效提高磁芯高频下的电感量及有效磁导率,在f=100 k Hz时其电感量为0.055 m H,有效磁导率为55720;冷却过程中采取随炉空冷的方式可以大幅度提高磁芯磁性能,在f=1 k Hz时其电感量为0.148 m H,有效磁导率为148950;在f=100 k Hz时其电感量为0.066 m H,有效磁导率为66920。

铁基非晶纳米晶磁芯软磁性能优化的厚度效应和抗应力能力

为了提高铁基非晶纳米晶带材磁芯的高频软磁性能和抗应力能力,采用单辊甩带工艺制备1K107系列J6铁基非晶合金带材,研究其在氮气和磁场相结合的热处理工艺对不同厚度带材磁芯的软磁性能和抗应力能力的影响。结果表明:经温度560℃氮气热处理后,厚度为20和26μm的纳米晶带材磁芯在工作频率100 kHz时的有效磁导率分别为9.9和10 k、损耗(B_(m)=0.1 T)分别为9.41和9.79 W∙kg^(−1);经460℃磁场热处理优化后,厚度为20μm的纳米晶带材磁芯在工作频率100 kHz时的有效磁导率为17 k、损耗为6.08 W∙kg^(−1);经440℃磁场热处理后,厚度为26μm的纳米晶带材磁芯在100 kHz时的有效磁导率为13.5 k、损耗为7.30 W∙kg^(−1);当外应力作用时,经温度为460℃磁场热处理的20μm厚的纳米晶带材磁芯在工作频率100 kHz时的有效磁导率由16.2 k降低到9 k,而经温度为440℃磁场热处理的26μm厚的纳米晶带材磁芯在工作频率100 kHz时的有效磁导率由13.6 k降低到6.4 k,当外应力去除后两种纳米晶磁芯的有效磁导率都基本恢复,厚20μm纳米晶带材磁芯在工作频率100 kHz时的有效磁导率恢复到15.9 k,厚26μm纳米晶带材磁芯在工作频率100 kHz时的有效磁导率恢复到13.4 k。

铁基纳米晶磁芯热处理工艺及性能研究

对铁基非晶纳米晶软磁材料进行了介绍,并以真空热处理技术为例,对热处理工艺对铁基纳米晶磁芯性能的影响进行了探讨。

纳米晶磁性材料

阐述了属于纳米晶磁性材料的纳米晶软磁材料和纳米晶稀土永磁材料的发展过程、化学组成、磁性能及其生产、产值和应用领域 ,并指出目前的研究方向。

电化学与纳米晶磁组合技术在重金属废水处理中的应用研究

为确定电化学与纳米晶磁组合技术应用于重金属废水处理的最佳设计参数,采用中试实验研究了电化学与纳米晶磁组合技术在重金属废水处理上的应用效果,并研究了不同分子量絮凝剂(聚丙烯酰胺,即PAM)、不同表面水力负荷对纳米晶磁技术处理效果的影响。结果表明:电化学与纳米晶磁组合技术应用于重金属废水处理,1600万分子量的絮凝剂(PAM)与纳米晶磁磁种具有更好的磁混凝协同效果,固液分离区最佳表面水力负荷为15m^3/m^2·h,且处理过程中完全不用投加混凝剂(PAC)。

基于非晶纳米晶磁芯的EMI滤波器应用技术研究

为研制EMI滤波性能更强、体积更小的滤波器,分析研究了非晶纳米晶磁芯的磁电特性,采用了非晶纳米晶磁芯进行共模电感和差模电感的设计,并通过仿真及实验验证,确定了基于非晶纳米晶磁芯的EMI滤波器的设计方法。

应力退火调控环形磁芯对电流的响应特性

本研究采用单辊快淬法制备Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶合金薄带,在550℃条件下进行快速张应力退火,盘绕制成实验所需的纳米晶环形磁芯样品。对磁芯样品缠绕线圈,使用示波器观测磁芯对通电导线产生的交变环向磁场的感生电压响应;使用阻抗分析仪测量磁芯对直流导线的巨磁阻抗响应,研究张应力对纳米晶环形磁芯磁性能影响。结果表明,退火应力影响环形磁芯对交变电流响应的灵敏度和线性度,当应力低于80.63 MPa时线性度低于99.9%,而灵敏度随着应力的增大逐渐下降。随着退火应力增大,环形磁芯对直流电流的阻抗响应的灵敏度持续下降,线性区间逐渐向强磁场方向移动。退火应力对环形磁芯的磁性能有重大影响,本研究对优化环形磁芯磁性能具有指导意义。

热处理对1K107纳米晶磁芯性能的影响

研究了热处理对部分晶化的1K107纳米晶带材磁芯的电感量和磁导率的影响。结果表明,随最终退火温度的上升,电感和磁导率呈现先升高后下降的趋势,在所试验退火温度和测试频率范围内,样品的综合性能以560℃退火温度为最佳。在退火温度为570℃、测试频率为1 k Hz时,得到磁芯有效磁导率最大值103 340。

纳米晶稀土永磁材料的制备和磁性

介绍了纳米晶稀土永磁材料的制备和磁性方面的有关研究工作,主要内容有:低钕快淬Fe3B基钕铁硼新型纳米晶复合稀土永磁材料的相结构与磁性,快淬Pr2Fe14B/α Fe型纳米复合稀土永磁材料的微结构与永磁性,快淬Sm Co基稀土永磁材料的织构与磁各向异性的关系,以及纳米晶稀土永磁材料的矫顽力机制和模拟计算研究等。