[發明專利]一種降低軟磁復合材料磁滯損耗的方法

在審

• 申請號: 202010376507.2
• 申請日: 2020-05-07
• 公開（公告）號: CN111383836A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發明（設計）人: 馮雙久;倪江利;胡鋒;闞緒材;劉先松;楊玉杰;呂慶榮;朱瑞威
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: H01F41/02
• 分類號: H01F41/02;H01F27/255;H01F1/14;H01F1/147;H01F1/153;H01F13/00
• 代理公司: 合肥匯融專利代理有限公司 34141
• 代理人: 趙宗海

本發明公開了一種降低軟磁復合材料磁滯損耗的方法，涉及降低軟磁復合材料磁滯損耗的方法技術領域，在所述軟磁復合材料上加上橫向磁場。本發明產品在相同功率情況下，通過本發明方法粉芯損耗的降低，主要是磁滯損耗的降低，渦流損耗系數基本保持不變。

技術領域

本發明涉及軟磁復合材料損耗技術領域，具體涉及一種降低軟磁復合材料磁滯損耗的方法。

背景技術

軟磁復合材料是一類廣泛應用于電力電子領域的功能材料，主要應用在各類大功率電感和變壓器等磁性器件中。由于此類材料具有高的飽和磁化強度和較大的電阻率，在千赫茲頻段的大功率電子系統中得到廣泛應用。磁性材料應用于交變電磁場中會產生損耗，這種損耗不僅消耗電磁能量，還會造成系統發熱升溫及散熱問題。從應用的角度考慮，損耗自然是越低越好，但理論上分析又不可能完全消除損耗。因此在大功率情況下損耗特性成為軟磁材料的一個重要技術指標，而且隨著技術的發展，材料的損耗也逐步降低。軟磁復合材料真正的大規模研究與應用歷史只有20余年，但在材料降低損耗方面也是成績斐然的，這一方面得益于對鐵氧體材料研究的借鑒，另一方面也與材料制備的工藝條件提升有關。目前針對軟磁復合材料損耗的兩個主要來源：磁滯損耗和渦流損耗，分別有針對性地采用不同的技術手段降低損耗。對磁滯損耗的降低，經常采用的方法有兩種，一種是提高復合材料的密度，從而可以有效提高材料的磁導率，達到降低磁滯損耗的目的；另一種是通過退火處理，消除材料中存在的應力，盡可能消除應力導致的磁滯損耗。對渦流損耗，又可以分為金屬顆粒內的渦流損耗和顆粒間的渦流損耗。顆粒內的渦流損耗，一方面通過提高合金電阻率的方法得到降低；另一方面也可以通過細化合金顆粒降低渦流損耗。顆粒間的渦流損耗，通過金屬磁性顆粒的表面包覆絕緣材料層，實現不同金屬顆粒間的絕緣化，阻止渦流在不同金屬顆粒間的流動，從而降低渦流損耗。這些降低損耗的方法之間又是相互制約的，例如，細化金屬顆粒，對降低渦流損耗的效果明顯，但顆粒細小，不利于提高復合材料的磁導率，會增加磁滯損耗。因此實際中會綜合考慮各類因素以及具體應用條件，以獲得最低的材料損耗。

由日本科學家首先提出的非晶納米晶軟磁材料實現了金屬軟磁材料性能的一次躍升，通過在非晶材料中分布納米尺寸的微小晶粒，使材料具有較大的電阻率和合適的磁導率，較好地平衡了材料的磁滯損耗和渦流損耗相互制約，成為性能優異的一類金屬軟磁材料。但非晶納米晶金屬粉料因為制備工藝限制，顆粒細小，制備的軟磁復合材料的磁導率較低，磁滯損耗無法有效控制。另外就是非晶納米晶的成本高，也限制了它的應用領域。

在諸如大功率電源、新能源電動汽車、風力發電、高鐵和軌道交通等高新技術領域，對新型磁性器件的需求旺盛。但這些器件的技術要求高，有些情況下因為材料損耗偏大而無法實現器件的功能。降低軟磁復合材料的損耗，其目的不是為了節約被材料損耗的那一點能量，而是可以為高功率器件和設備的設計提供更大的自由度。例如，目前世界上的大功率UPS電源的最大功率為60kW，而限制進一步提高電源功率容量的原因是電源內部損耗發熱的散熱問題無法解決。

本發明的主要研究內容就是研究開發出一種新的降低軟磁復合材料損耗的方法，獨立于其它降低材料損耗的方法而不受制約。這樣就可以在現有降低軟磁復合材料損耗方法的基礎上，進一步降低材料的損耗，獲得具有超低損耗的軟磁復合材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種降低軟磁復合材料磁滯損耗的方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種降低軟磁復合材料磁滯損耗的方法，在所述軟磁復合材料上加上橫向磁場。

所述軟磁復合材料磁芯為鐵粉芯、FeSiAl粉芯、FeSi粉芯、FeSiCr粉芯或非晶納米晶粉芯。

所述橫向磁場由鐵氧體永磁塊或金屬永磁塊提供。

所述橫向磁場大小在50-400kA/m。

所述橫向磁場與交變磁場相互垂直，交變磁場來源線圈設備通電產生。