[發明專利]一種低導磁磁芯及其制造方法和用途

有效

• 申請號: 201310191315.4
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN103258612B
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 盧志超;李準;王賢艷;馮碩;吳曉榮;李德仁
• 申請（專利權）人: 安泰科技股份有限公司
• 主分類號: H01F1/147
• 分類號: H01F1/147;H01F27/26;H01F27/25;H01F41/02
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所(普通合伙)11248
• 代理人: 張小娟

技術領域

本發明涉及一種具有低磁導率、高抗飽和性能的針對交流和直流分量具有高度可調制性的低導磁磁芯及其制造方法和用途。

背景技術

在電流互感器和電流補償的扼流圈中，要求應用的磁芯對交流和直流分量有高度的可調制性。其中，針對如變頻空調等電力電子技術的發展，要求其電路中應用的電流互感器具有較強的抗直流分量的能力，對應其中磁芯的要求為具有低磁導率和強的抗飽和能力。電流補償的去干擾扼流圈中，針對單相用途，電流補償的去干擾扼流圈具有兩個同匝反向的繞組，在多相用途中，電流補償的去干擾扼流圈具有三個或多個同向繞組。這種繞制方式使工作電流感應的磁通量相互抵消。

已知的電流互感器鐵芯由非晶或納米晶的合金優選地有帶材制成，電流補償的去干擾扼流圈鐵芯由鐵氧體及非晶或納米晶的合金優選的制成，扼流圈的電感與線圈匝數、鐵芯截面積及磁芯的相對磁導率有關。

在供電用電的線路中電流相差懸殊，從幾安到幾萬安都有。為便于二次儀表測量需要轉換為比較統一的電流，另外線路上的電壓都比較高如直接測量是非常危險的。電流互感器就起到變流和電氣隔離作用。微型電流互感器一次繞組電流I₁與二次繞組I₂的電流比，叫實際電流比K。微型電流互感器在額定工作電流下工作時的電流比叫電流互感器額定電流比，用Kn表示。

Kn=I₁/I₂

工作時，互感器一次繞組與限流電阻R串聯接被測電壓，二次輸出接運放進行I/V變換（或直接電阻采樣）。此時一次電流為I₁=U/（R+r），二次電流I₂=I₁/Kn，其中r為一次繞組內阻，Kn為額定電流比。

互感器的額定變比Kn指電流互感器的額定電流I₁與I₂之比。即

Kn＝I₁/I₂

電流互感器原邊電流在一定范圍內變動時,一般規定為10～120%I₁，副邊電流應按比例變化，而且原、副邊電流應該同相位。但由于互感器存在內阻抗、勵磁電流和損耗等因素而使比值及相位出現誤差，分別稱為比差和角差。

比差為經折算后的二次電流與一次電流量值大小之差對后者之比，即

f_U為電壓互感器的比差，f_I為電流互感器的比差。當KnI₂>I₁時，比差為正，反之為負。

角差為二次電流與一次電流相位的差值，即

工業用途中能量計數的電流互感器用于間接的工作，有專用的初級電流互感器用連接在電流輸入端之前，因此這些電流互感器的磁芯往往由具有高導磁率的材料制成。這些電流互感器不適合在工業小型設備中使用，因為這種情況下一般沒有連接在輸入端前的初級電流互感器，工作電流強度常達100A或更高，在這種條件下，以高導磁率材料為磁芯的電流互感器將可能飽和而失效，造成電路的不安全性。

針對這種電流互感器，將裝備有空氣隙的鐵氧體殼式鐵芯用作磁芯，該鐵氧體殼式鐵芯具有作為一次電流的函數的令人滿意的線性，滿足IEC62053系列的對此的國際標準的規定，遵守精度等級1或2%的電子能量計數器針對雙極零對稱正弦電流的所給出的最大可測量的有效值I_max必須能夠測量具有最大附加誤差3或6%的、單極半波整流的正弦電流的最大幅度，該幅度的數值等于最大有效值的數值。但由于鐵氧體相對較低的飽和磁感而需要較大體積的磁芯，以使電流互感器在整個電流范圍內高線性的情況下達到最大可測量的初級電流，此外，鐵氧體的磁導率還強烈的與溫度有關。

以FINEMET合金為基礎，加入一定量的Ni和/或Co替代Fe，這些Fe基的納米晶合金，通常通過從液相急冷至固相制成非晶態合金，再通過加有橫向磁場的熱處理使之微晶化產生納米晶的晶化相，獲得較低的磁導率，從而獲得較好的抗直流分量的磁芯，這種熱處理制度中，熱處理的溫度較高（一般在550℃以上）且處理時間較長（一般需要4小時以上）。