[發明專利]一種用于節能電機的導磁合金材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410064153.2
• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN103820690A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 劉洋
• 申請（專利權）人: 劉洋
• 主分類號: C22C29/00
• 分類號: C22C29/00;C22C1/02;C22F1/00;H01F1/147;H01F1/047
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉一種用于節能電機的導磁合金材料及其制備方法。

背景技術

隨著工業化進程加速，能源問題已成為當代社會的焦點問題，節能材料的研究已經成為材料研究的一個重要方面。電機作為各類機械的重要基礎部件之一，其效率高低對節約能源乃至經濟的可持續發展有著重大影響。

在一些新型節能異步電機或高性能自起動永磁電機的轉子導條設計中，需要采用一些新型合金材料，既要有一定的導電率，同時又具有一定的導磁率。當電機在起動過程中，轉子從靜止開始加速旋轉，定子電流形成的磁場與轉子之間以較高的相對運動速度運動，因此此時轉子導條中感應電動勢和感應電流的頻率接近定子電流頻率，轉子鐵心中磁場的交變頻率也接近定子電流頻率。由于轉子的集膚效應，當頻率較高時，磁場在轉子中的透入深度比較淺，也就是說從轉子鐵心表面開始往轉子內部隨著深度的增加，磁場逐漸變小。這樣使得轉子導條中的電流主要集中在導條靠近轉子鐵心表面的區域，越往轉子內部，導條中電流密度越小，使轉子的等效電阻變大，從而減小了電機起動時的定子電流。根據異步電機的工作原理，轉子電阻在一定范圍內增大，使電機的起動轉矩得到提高。隨著轉子轉速的不斷增大，轉子中磁場的交變頻率逐漸降低，集膚效應越來越不明顯，轉子導條中的電流密度逐漸趨于均勻分布，轉子的等效電阻變小，使帶一定負載的電機異步運行的機械特性的斜率變小，對于異步電機效率得到提高；對于自起動永磁電機，更容易把電機牽入同步狀態，提高了永磁電機牽入同步的能力。

因此，需要提供一種導磁合金材料，其具有較高的導磁率和電阻率，以滿足節能電機導條的上述需求。

發明內容

本發明提供一種用于節能電機的導磁合金材料及其制備方法，導磁合金材料，具有優異的導磁性能和高電阻率。

為了實現上述目的，本發明提供的一種節能電機的導磁合金材料，其特征在于該合金材料由以下原子配比的合金制成：（Fe_1-x-yAl_xNi_y）_1-a-b-c（Si_1-zNb_z）_aB_bC_c，其中x=0.23-0.35，y=0.12-0.15，z=0.3-0.33，a=0.23-0.27，b=0.05-0.07，c=0.02-0.03。

為了實現上述目的，并發明還提供了一種上述導磁合金材料的的制備方法，該方法包括如下步驟：

（1）制備合金

按照上述原子配比將原材料混合，置于磁懸浮熔煉爐中熔煉，熔煉在真空下進行，熔煉溫度為1450-1480℃下冶煉，反復熔煉3-5次，每次磁力攪拌1-3min，熔煉完成后注到水冷銅模中得到合金鑄錠，其中元素Fe、Al、Ni、Nb、Si、C、B采用純度不低于99.9%的原料；

將鑄錠置于真空中頻速凝感應爐中，抽真空，通入氬氣，待原材料全部熔化后施以電磁攪拌精煉，在甲烷和H₂混合氣氛保護下，將熔融合金噴射到輥速為20-30m/s銅輥上快速急冷，噴射壓強為1-1.5Mpa，非晶態合金薄帶，其中，混合氣氛的比例由流量閥精確控制，且兩者流量體積比嚴格限制在甲烷：H₂=1：3-1:4；

（2）材料熱處理

將上述合金薄帶設計尺寸堆疊切割成預成型件，在氬氣保護下，以5-10℃/min的升溫速度升溫至850-900℃，保溫3-5h后，以10-15℃/min的降溫速度等溫退火至室溫，得到本發明的導磁合金材料。

本發明制備的導磁合金，采用Al和Ni替代部分Fe以提高材料的導磁性能，摻雜C和Nb提高了材料的磁飽和強度，摻雜Si、B等非金屬元素，來提高材料的電阻率。因此，該材料用于節能電機的導條時，具有較好的磁性能和較低的能量損耗。

具體實施方式

實施例一

本實施例的節能電機的導磁合金材料，由以下原子配比的合金制成：（Fe_0.65Al_0.23Ni_0.12）_0.7（Si_0.7Nb_0.3）_0.23B_0.05C_0.02。