[发明专利]一种降低软磁复合材料磁滞损耗的方法

说明书

本发明公开了一种降低软磁复合材料磁滞损耗的方法，涉及降低软磁复合材料磁滞损耗的方法技术领域，在所述软磁复合材料上加上横向磁场。本发明产品在相同功率情况下，通过本发明方法粉芯损耗的降低，主要是磁滞损耗的降低，涡流损耗系数基本保持不变。

技术领域

本发明涉及软磁复合材料损耗技术领域，具体涉及一种降低软磁复合材料磁滞损耗的方法。

背景技术

软磁复合材料是一类广泛应用于电力电子领域的功能材料，主要应用在各类大功率电感和变压器等磁性器件中。由于此类材料具有高的饱和磁化强度和较大的电阻率，在千赫兹频段的大功率电子系统中得到广泛应用。磁性材料应用于交变电磁场中会产生损耗，这种损耗不仅消耗电磁能量，还会造成系统发热升温及散热问题。从应用的角度考虑，损耗自然是越低越好，但理论上分析又不可能完全消除损耗。因此在大功率情况下损耗特性成为软磁材料的一个重要技术指标，而且随着技术的发展，材料的损耗也逐步降低。软磁复合材料真正的大规模研究与应用历史只有20余年，但在材料降低损耗方面也是成绩斐然的，这一方面得益于对铁氧体材料研究的借鉴，另一方面也与材料制备的工艺条件提升有关。目前针对软磁复合材料损耗的两个主要来源：磁滞损耗和涡流损耗，分别有针对性地采用不同的技术手段降低损耗。对磁滞损耗的降低，经常采用的方法有两种，一种是提高复合材料的密度，从而可以有效提高材料的磁导率，达到降低磁滞损耗的目的；另一种是通过退火处理，消除材料中存在的应力，尽可能消除应力导致的磁滞损耗。对涡流损耗，又可以分为金属颗粒内的涡流损耗和颗粒间的涡流损耗。颗粒内的涡流损耗，一方面通过提高合金电阻率的方法得到降低；另一方面也可以通过细化合金颗粒降低涡流损耗。颗粒间的涡流损耗，通过金属磁性颗粒的表面包覆绝缘材料层，实现不同金属颗粒间的绝缘化，阻止涡流在不同金属颗粒间的流动，从而降低涡流损耗。这些降低损耗的方法之间又是相互制约的，例如，细化金属颗粒，对降低涡流损耗的效果明显，但颗粒细小，不利于提高复合材料的磁导率，会增加磁滞损耗。因此实际中会综合考虑各类因素以及具体应用条件，以获得最低的材料损耗。

由日本科学家首先提出的非晶纳米晶软磁材料实现了金属软磁材料性能的一次跃升，通过在非晶材料中分布纳米尺寸的微小晶粒，使材料具有较大的电阻率和合适的磁导率，较好地平衡了材料的磁滞损耗和涡流损耗相互制约，成为性能优异的一类金属软磁材料。但非晶纳米晶金属粉料因为制备工艺限制，颗粒细小，制备的软磁复合材料的磁导率较低，磁滞损耗无法有效控制。另外就是非晶纳米晶的成本高，也限制了它的应用领域。

在诸如大功率电源、新能源电动汽车、风力发电、高铁和轨道交通等高新技术领域，对新型磁性器件的需求旺盛。但这些器件的技术要求高，有些情况下因为材料损耗偏大而无法实现器件的功能。降低软磁复合材料的损耗，其目的不是为了节约被材料损耗的那一点能量，而是可以为高功率器件和设备的设计提供更大的自由度。例如，目前世界上的大功率UPS电源的最大功率为60kW，而限制进一步提高电源功率容量的原因是电源内部损耗发热的散热问题无法解决。

本发明的主要研究内容就是研究开发出一种新的降低软磁复合材料损耗的方法，独立于其它降低材料损耗的方法而不受制约。这样就可以在现有降低软磁复合材料损耗方法的基础上，进一步降低材料的损耗，获得具有超低损耗的软磁复合材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低软磁复合材料磁滞损耗的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种降低软磁复合材料磁滞损耗的方法，在所述软磁复合材料上加上横向磁场。

所述软磁复合材料磁芯为铁粉芯、FeSiAl粉芯、FeSi粉芯、FeSiCr粉芯或非晶纳米晶粉芯。

所述横向磁场由铁氧体永磁块或金属永磁块提供。

所述横向磁场大小在50-400kA/m。

所述横向磁场与交变磁场相互垂直，交变磁场来源线圈设备通电产生。