[發明專利]一種具有冷水管的軟磁粉芯及制備方法

在審

• 申請號: 202110472021.3
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113192715A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 鄒中秋;張華;張博瑋;徐濤濤;馬劍;仝西川;張學斌;蘇海林
• 申請（專利權）人: 安徽瑞德磁電科技有限公司
• 主分類號: H01F1/147
• 分類號: H01F1/147;H01F41/00
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 金惠貞

本發明涉及一種具有冷水管的軟磁粉芯及制備方法，屬于金屬軟磁粉芯的制備技術領域。軟磁粉芯內設有冷卻水管，冷卻水管呈環狀分布，冷卻水管的兩端位于軟磁粉芯的外部。制備操作步驟是：（1）將鐵基粉末篩分為三級，將三種粉料均勻混合，得到混合粉料；（2）在混合粉料中加入環氧樹脂和硬脂酸鋅，攪勻，得到泥料；（3）在模具的型腔內中部預先放置冷卻水管，注入泥料并保壓，得到內置冷卻水管的軟磁粉芯生胚；（4）將軟磁粉芯生胚經過真空干燥固化，得到具有冷卻水管的金屬軟磁粉芯；其中磁粉部分密度為5.81～7.18g/cm³。本發明軟磁粉芯有效解決軟磁粉芯在高頻率條件下因渦流損耗升高而導致的嚴重發熱問題，保持軟磁粉芯的性能穩定、提高其使用壽命。

技術領域

本發明屬于金屬軟磁粉芯的制備技術領域，具體涉及一種水冷軟磁粉芯的制備方法。

背景技術

軟磁材料自面世以來就一直受到人們的廣泛關注，其憑借優異的磁電性能在電子電力、信息通信、交通運輸等領域得到大范圍地應用。目前，電力電子器件正快速向著小型化、高頻化、大功率和高效化發展，這也對軟磁材料提出了更高的要求。

軟磁材料在實際應用中，由于受到交變場的影響，會產生大量的損耗。通常磁性材料的損耗可分為三種：磁滯損耗、渦流損耗和剩余損耗。磁滯損耗是在磁化過程中軟磁材料磁感應強度的變化滯后于磁場變化，形成磁滯回線而產生的損耗，主要受材料元素種類的影響。渦流損耗是軟磁材料在交變磁場的作用下，根據電磁感應定律，磁通量的變化誘發感應電動勢，在電阻率很低的合金軟磁材料中產生非常明顯的渦流而產生的焦耳熱。在高頻應用環境下，軟磁元件的損耗主要為渦流損耗，其與頻率呈現指數型關系，會隨著頻率的升高而急劇增大，導致元件的升溫、過熱甚至燒毀。而剩余損耗是指軟磁材料總體損耗中扣除磁滯損耗與渦流損耗之后剩余的損耗，這一類損耗只有在MHz或更高的頻率下才會產生重要影響，在常用頻率下一般忽略不計。

對于塊體軟磁合金，由于其整體材料均勻，致密度好，因此其磁滯損耗通常較低，但這也導致其電阻率較低，在材料內部形成大的渦流，尤其是在高頻條件下，大渦流會產生巨大的渦流損耗，并以熱能的形式發散傳播，導致元件的發熱。為克服這一難題，人們開始利用軟磁合金粉末通過粉末成型來制成軟磁粉芯，借助粉末顆粒間的物理隔離以及在粉末表面進行鈍化處理來增強絕緣效果，阻斷大渦流的產生，有效降低了較高頻下的渦流損耗。但隨著頻率繼續升高，軟磁材料的渦流損耗仍會急劇增大，導致嚴重的發熱，影響整體材料的性能。

因此，開發一種水冷軟磁粉芯的制備工藝對于粉芯高頻應用下發熱現象的改善及性能穩定具有重要的意義。

發明內容

為了解決現有金屬軟磁粉芯在較高頻率下高損耗導致發熱，從而影響性能與壽命的問題，本發明提供一種具有水冷管的軟磁粉芯，同時提供一種具有水冷管的軟磁粉芯的制備方法。

一種具有冷卻水管的軟磁粉芯包括軟磁粉芯，所述軟磁粉芯內設有冷卻水管，冷卻水管的中部在軟磁粉芯中呈環狀分布，冷卻水管的兩端位于軟磁粉芯的外部；其中磁粉部分的密度為5.5～7.2g/cm³。

所述冷卻水管為紫銅管，冷卻水管的直徑為2-5mm。

一種具有冷卻水管的軟磁粉芯的制備操作步驟如下：

（1）配制混合粉料

將鐵基粉末篩分為三級，一級過150～220目篩、二級過400～425目篩、三級過2000～9000目篩；

分別取120～130g一級鐵基粉末、10～30g二級鐵基粉末和50～60g三級鐵基粉末，在混料機中混合20～40min，得到混合粉料；

（2）制備泥料

在200g混合粉料中分別加入12～35g環氧樹脂、0.8～1g硬脂酸鋅，攪拌器均勻攪拌30～35min，得到泥料；

（3）制備生坯