[发明专利]一种内置冷却机构的软磁粉芯的制备方法

说明书

本发明涉及一种内置冷却机构的金属软磁粉芯，属于金属软磁粉芯的制备技术领域。具体的技术是：在金属软磁粉芯内设有热管冷却机构，环形蒸发端位于粉芯内部，冷凝端位于粉芯外部；金属软磁粉芯工作发热时，紫铜热管散热器内的冷却液受热气化，发生相变带走热量，待气态物质到达冷凝端后遇冷液化，重新回到蒸发端，此蒸发过程、冷凝过程不断循环，达到散热效果。本发明利用不同粒径的粉末进行配比，可以在保证粉芯性能的前提下大幅降低粉芯的成型压强，从而能够将小型冷却机构引入软磁粉芯而不会对其造成损坏。金属软磁粉芯内的热管散热器具有体积小、重量轻的特点，无需外接管道，避免普通冷却系统因体积较大而对粉芯适用条件造成严重限制。

技术领域

本发明属于金属软磁粉芯的制备技术领域，具体涉及一种内置冷却机构的软磁粉芯的制备方法。

背景技术

软磁材料自面世以来就一直受到人们的广泛关注，其凭借优异的磁电性能在电子电力、信息通信、交通运输等领域得到大范围地应用。目前，电力电子器件正快速向着小型化、高频化、大功率和高效化发展，这也对软磁材料提出了更高的要求。

软磁材料在交变场中应用时，一方面会由于磁感应强度的变化滞后于磁场变化而产生迟滞损耗，另一方面还会因磁通量的变化引发感应电势，在材料内部形成涡流，从而产生涡流损耗，此外还有因畴壁共振、自然共振等现象产生的剩余损耗，这一损耗在常用范围内基本可以忽略不计。

软磁材料的损耗通常会以热能的形式散发，但当损耗过高时，热能的发散难以抵消损耗热的生成，便会在材料内部聚集，引起电子电力元件温度的升高，不仅会影响元件自身的性能稳定，甚至会烧损周围的其他器件，从而引起整体仪器设备的故障、损坏，对工业生产造成很大的安全隐患。

目前，在一些领域内，人们开始使用软磁粉末制备的粉芯来替代中高频下的软磁合金，利用粉末间的空隙、绝缘层提高电阻率，从而在一定程度上降低涡流损耗，减少热量的产生。但当粉芯的应用频率升高时，其涡流损耗仍会急剧增大，引起器件的显著发热。我们仍需寻找一种合适的方式来增大粉芯损耗热的发散，避免热量聚集对元件性能的影响。

发明内容

为了解决现有金属软磁粉芯线圈高频、大功率使用条件下严重发热的问题，本发明提供一种内置冷却机构的金属软磁粉芯的制备方法。

一种内置冷却机构的金属软磁粉芯，在金属软磁粉芯内设有热管冷却机构；所述冷却装置为紫铜热管散热器，由环形蒸发端及棒状冷凝端组成，蒸发端位于粉芯内部，冷凝端位于粉芯外部；

金属软磁粉芯工作发热时，紫铜热管散热器内的冷却液受热气化，发生相变带走热量，待气态物质到达冷凝端后遇冷液化，重新回到蒸发端，此蒸发过程、冷凝过程不断循环，达到散热效果。

所述紫铜热管散热器内部工作介质为甲醇冷却液。

一种内置冷却机构的软磁粉芯的制备操作步骤如下：

（1）制备混合粉料

将铁基粉末筛分为三级，一级过60～120目筛、二级过350～400目筛、三级过1000～9500目筛；

取130～140g一级铁基粉末、10～20g二级铁基粉末和50g三级铁基粉末，在混料机中混合15～25min，得到混合粉料；

（2）制备泥料

在20g混合粉料中加入16～20g环氧树脂、加入0.9～1g硬脂酸锌，搅拌均匀，搅拌20min，得到泥料；

（3）制备软磁粉芯生坯

在条块粉芯模具的型腔内壁喷涂脱模剂，并在中部位置放置冷却机构，使其蒸发端位于粉芯模具的型腔内部，冷凝端位于条块粉芯模具的型腔外部；在200MPa低成型压强下，将泥料缓慢挤入模具中，模具温度100℃，保压时间为3min，得到内置冷却系统的软磁粉芯生胚；

（4）制备金属软磁粉芯

将软磁粉芯生胚真空干燥，得到内置冷却机构的金属软磁粉芯；金属软磁粉芯的磁粉部分密度为5.5～6.8g/cm³。