[发明专利]用于使用软磁金属粉末制备芯的椭圆形单元块和用其制备的粉末状磁芯

说明书

技术领域

本发明涉及用椭圆形单元块制备的粉末状磁芯，所述粉末状磁芯可以用于大电流应用如光伏产业、风力发电、车辆等中。

本发明涉及用于使用软磁金属粉末制备芯的椭圆形单元块和使用其制备的具有优异的大电流直流电流(DC)偏压特性的芯，更特别地，涉及用于使用软磁金属粉末制备芯的椭圆形单元块以及使用其制备的粉末状磁芯，所述粉末状磁芯用于功率因数校正(PFC)用的大电流降压电感器、大电流升压电感器或三相线电抗器或者用作使用燃料电池系统的车辆的电动装置的电感器。

背景技术

利用纯铁、硅钢板、无定形金属等制备相关领域的软磁芯，以作为环形芯、堆叠块芯、EE芯或EI芯，所述软磁芯用于功率因数校正(PFC)用的大电流降压电感器、大电流升压电感器或三相线电抗器或者用作使用PFC用燃料电池系统的车辆的电子装置。

堆叠的硅钢板和无定形金属通过冲裁加工以EE和EI的形式制备并堆叠，从而将芯的横截面的形状限制为四边形形状，且其高芯损耗和磁致伸缩常数产生大量热和严重的噪音。为了解决该问题，需要插入大的空气间隙并需要提高体积，从而造成成本增加。

为了上述目的而制备的软磁环形芯由于在高压压机的压制性能方面的限制而具有仅大至约100mm的外径，从而其不适合用于需要大尺寸的产品中。由此，已经开发了以单元块形式制备从而克服容量限制的芯产品，但由于芯的横截面具有矩形形状，所以卷绕部分的长度增大，从而造成相对大的铜损耗。

利用纯铁粉末制备的芯在成本方面有优势，但由于其具有相对大量的芯损耗，所以在运行时芯过热，且当向高DC电流施加偏压时，磁导率急剧下降。

钼坡莫合金粉末(MPP)芯在1kHz～100kHz的频率范围内具有良好的频率特性、在金属粉末芯中遭受最少的芯损耗、且即使当对高DC电流施加偏压时仍具有下降程度更小的磁导率，但其昂贵。高通量芯在1kHz～100kHz的频率范围内具有良好的频率特性，芯损耗低，且在向高DC电流施加偏压时在金属粉末芯中磁导率下降的程度最小。

铁硅铝合金芯相对于纯铁展示非常低的芯损耗，具有与MPP或高通量芯相当的良好频率特性，且成本约为MPP或高通量芯的一半。然而，相对于MPP或高通量芯，其在大电流下的DC偏压性能低。此外，具有包含如下的组成的硅钢粉末相对于MPP、高通量和铁硅铝合金芯遭受高的芯损耗，但其在大电流下的DC偏压特性优于MPP或铁硅铝合金并导致成本低：5重量%～8重量%的硅(Si)和占组成总重量的余量的铁(Fe)。

发明内容

技术问题

本发明的一方面可以提供一种用于使用软磁金属粉末制备芯的椭圆形单元块和使用其制备的粉末状磁芯，所述椭圆形单元块能够通过防止其形成的芯具有四边形之外的形状而解决相关领域的形状自由度低的堆叠的硅钢板或无定形金属的问题，所述椭圆形单元块能够降低铜损耗，同时通过根据用途与电感器的尺寸和成本选择性地使用MPP粉末、高通量粉末、铁硅铝合金粉末或Mega Flux(硅钢粉末)而有助于高密度形成，且其用于功率因数校正(PFC)用的大电流电抗器；或者用于光伏发电或风力发电等中的换流器的电感滤波器；用于光伏和电动车辆中的大DC-DC转换器的电感器；或使用燃料电池系统的电动车辆的电感器中。

技术方案

根据本发明的一方面，可以通过如下形成用于使用软磁金属粉末制备芯的椭圆形单元块：对粒度小于或等于180μm的铁硅铝合金粉末、高通量粉末或MPP粉末和Mega Flux(硅钢粉末)中的一种或多种粉末进行选择性成型，以便形成具有矩形形状的成型生坯；对所述成型生坯进行热处理并随后将所述矩形生坯的拐角的侧面圆化。

可以以宽度x在30mm≤x≤150mm的范围内、长度y在10mm≤y≤100mm的范围内、高度z在5mm≤z≤50mm的范围内且在拐角的侧面上的圆角半径Rc(1)在3mm≤Rc(1)≤y/2的范围内的单元块，和宽度A在A≤y的范围内、长度B在B≤x/2的范围内、高度C在5mm≤C≤60mm的范围内且在拐角的侧面上的圆角半径Rc(2)在3mm≤Rc(2)≤B/2的范围内的第二单元块的形式提供所述椭圆形单元块。