CN108231316B - 一种非晶纳米晶模块化叠合片、磁元件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非晶纳米晶模块化叠合片、磁元件及其制备方法，其中，所述非晶纳米晶模块化叠合片至少包括：m层依次叠合的非晶纳米晶磁材片，相邻两层所述非晶纳米晶磁材片之间均通过一中间胶水层连接，其中，m为大于1且小于10的自然数；所述非晶纳米晶模块化叠合片适于通过将m条相同带宽的淬火态非晶纳米晶磁材片相互叠合并卷绕成环，经过晶化、退火并含浸胶水形成所述中间胶水层后铺展开，然后根据所需磁元件的长度切断，经过压合平整、固化后，再根据所需磁元件的外形结构冲切而成。本发明的非晶纳米晶模块化叠合片具有与所需磁元件相同的外形结构，能够通过将n个非晶纳米晶模块化叠合片组装成为较大的磁元件整体。

Description

一种非晶纳米晶模块化叠合片、磁元件及其制备方法

技术领域

本发明涉及非晶纳米晶磁材磁元件及其制备技术领域，特别是涉及一种非晶纳米晶模块化叠合片、磁元件及其制备方法。

背景技术

近年来，非晶纳米晶合金由于其具有传统硅钢、坡莫合金、铁氧体等软磁材料所不具备的高饱和磁感应强度、高磁导率、低损耗等优异的软磁性能而被人们所热切关注，其所加工的磁元件制品现已部分取代传统硅钢片、坡莫合金、铁氧体等软磁材料在电力电子行业得到了极其广泛的发展和应用。由于电力电子产品种类繁多，如电力电子变压器、电感、电机、传感器、电磁屏蔽片及防盗标签等，结构也千差万别，导致非晶纳米晶合金加工形状也各不相同，甚至出现难以加工的问题。不过硅钢片、坡莫合金等由于其厚度较厚，硬度和韧性均较小，因此其相对容易些，可采用传统的冲切方式进行加工成型，另外，铁氧体是由其粉末颗粒组成，也可以通过模压成型。然而相对于硅钢片而言，非晶纳米晶材料的硬度则非常高，韧性好，这就对模具的材质硬度提出很高要求。而且其材料的厚度也很薄，柔性较好，对模具的配合精度极其高，普通机械冲切加工成型的难度很大，因而大大限制了非晶纳米晶在电力电子磁元件方面的应用。

目前，非晶纳米晶磁材的磁元件产品均由多层非晶纳米晶磁材薄片叠层而成，由于非晶纳米晶磁材的厚度较小，导致其叠层数量非常多。传统加工方法主要有两种：一是先将非晶纳米晶磁材片通过卷绕加工成型为较大的圆环，再将其压制成长条形状，去应力退火、真空含浸胶水和固化等工序后，再将通过线切割、砂轮、金刚砂等机械磨削方式进行切割加工为满足规格尺寸要求的雏形，最后将其厚度方向多余的磁材片进行剥离，以使其达到尺寸设计要求。此工艺方法最为原始粗糙，加工工序繁多复杂，工艺难度较大，尺寸难以控制精确，且需浪费大量的磁材原材料，成本很高。二是将非晶纳米晶单片磁材分别通过线切割、激光或金刚砂、冲切等机械磨削方式加工成满足规格尺寸要求的雏形，再将其通过叠压方式进行叠合在一起，然后去应力退火、真空含浸胶水、加热烘烤固化等工序形成刚性整体，最后将厚度方向多余的磁材片进行剥离，以使其达到尺寸设计要求。此方法较第一种方法相比，磁材浪费较少，但由于非晶纳米晶磁材的硬度非常高，厚度很薄，柔韧性好，通过冲切方式进行加工容易出现磁材片撕扯滑动，边缘易出现毛刺，加工出来的尺寸控制难以精确，叠合时片材间相互错位和皱折较大，边缘不规则，且由边缘毛刺极易引起的层间短路和叠压系数偏低，其相应的有效截面积也随之降低，加工出来的磁元件极易出现体积偏大和损耗过大，发热严重。另外，此方法对模具的配合精度和材质硬度要求也极高，容易导致模具寿命较短，同样面临成本高的现状。

因此，如何解决上述两种非晶纳米晶磁材磁元件产品的传统加工方法存在的缺陷，是目前亟需解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种非晶纳米晶模块化叠合片、磁元件及其制备方法，用于解决现有技术中磁元件加工工序繁多复杂，工艺难度较大，尺寸难以控制精确，且需浪费大量的磁材原材料，成本很高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种非晶纳米晶模块化叠合片，其中，所述非晶纳米晶模块化叠合片至少包括：

m层依次叠合的非晶纳米晶磁材片，相邻两层所述非晶纳米晶磁材片之间均通过一中间胶水层连接，其中，m为大于1且小于10的自然数；

其中，所述非晶纳米晶模块化叠合片适于通过将m条相同带宽的淬火态非晶纳米晶磁材片相互叠合并卷绕成环，经过晶化、退火并含浸胶水形成所述中间胶水层后铺展开，然后根据所需磁元件的长度切断，经过压合平整、固化后，再根据所需磁元件的外形结构冲切而成。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种磁元件，其中，所述磁元件至少包括：

n个依次叠合的如上所述的非晶纳米晶模块化叠合片，相邻两个所述非晶纳米晶模块化叠合片之间均通过一外接胶水层连接，其中，n为大于1的自然数；

其中，所述磁元件适于根据所需磁元件的厚度，通过将n个所述非晶纳米晶模块化叠合片含浸胶水形成所述外接胶水层后，再叠合整齐后固定，经过固化后形成。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种如上所述的非晶纳米晶模块化叠合片的制备方法，其中，所述非晶纳米晶模块化叠合片的制备方法至少包括如下步骤：将m条相同带宽的淬火态非晶纳米晶磁材片相互叠合并卷绕成环，经过晶化、退火并含浸胶水形成所述中间胶水层后铺展开，然后根据所需磁元件的长度切断，经过压合平整、固化后，再根据所需磁元件的外形结构冲切，形成所述非晶纳米晶模块化叠合片。

优选地，所述非晶纳米晶模块化叠合片的制备方法的具体步骤为：

提供一环形卷绕模具，一上、下组合压模，以及一具有与所需磁元件外形结构相同的磁元件模具；

将m条相同带宽的淬火态非晶纳米晶磁材片相互叠合，并卷绕在所述环形卷绕模具外，形成一淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环，去除所述环形卷绕模具；

对所述淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环依次进行晶化、退火工艺和含浸胶水工艺，使相邻卷绕叠合层之间形成所述中间胶水层；

再将经过晶化、退火和含浸胶水后的非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环铺展开，形成一条非晶纳米晶磁材叠合带；

在所述非晶纳米晶磁材叠合带的上、下表面各贴合一覆合层；

根据所需磁元件的长度，将贴合所述覆合层后的所述非晶纳米晶磁材叠合带切断，得到非晶纳米晶磁材叠合片；

将所述非晶纳米晶磁材叠合片置于所述上、下组合压模之间并压合平整；

再对所述非晶纳米晶磁材叠合片进行固化工艺，使所述中间胶水层固化，接着去除所述上、下组合压模，形成非晶纳米晶磁材刚性叠合片；

将所述非晶纳米晶磁材刚性叠合片放置于所述磁元件模具下进行冲切，并去除贴合在其上、下表面的覆合层，形成所述非晶纳米晶模块化叠合片。

优选地，对所述淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环进行晶化、退火工艺时，将其放置于真空气氛退火炉内，加热升温到300℃～600℃，并保温0.5h～2h，以对所述淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环进行热处理晶化；然后冷却至100～200℃，将所述淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环进行快速出炉并急速冷却至室温，以对所述淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环进行去应力退火。

优选地，对所述淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环进行晶化、退火工艺后，再进行含浸胶水工艺时，将经过晶化、退火后的所述淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环进行常压含浸胶水10min～60min，以使相邻卷绕叠合层之间形成所述中间胶水层；然后将经过晶化、退火和含浸胶水后的所述非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环提出晾干，并对其进行清洁。

优选地，所述胶水为溶剂型胶水，所述溶剂为挥发性溶剂，所述溶质为环氧树脂；对晾干后的所述非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环进行清洁时，对其进行抽真空，以去除其表面残留的挥发性溶剂。

优选地，在所述非晶纳米晶磁材叠合带的上、下表面各贴合一覆合层时，通过一滚轮组将所述覆合层紧密贴合在所述非晶纳米晶磁材叠合带的上、下表面。

优选地，对所述非晶纳米晶磁材叠合片进行固化工艺时，将其置于加热设备内升温至80～160℃，并保温0.5h～2h，以使所述中间胶水层固化。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种磁元件的制备方法，其中，所述磁元件的制备方法至少包括如下步骤：

根据所需磁元件的厚度，采用如上所述的非晶纳米晶模块化叠合片的制备方法，制备n个非晶纳米晶模块化叠合片；

将n个所述非晶纳米晶模块化叠合片含浸胶水形成外接胶水层后，再叠合整齐后固定，经过固化后形成所述磁元件。

优选地，将n个所述非晶纳米晶模块化叠合片含浸胶水形成所述外接胶水层后，再叠合整齐后固定，经过固化后形成所述磁元件，具体步骤为：

提供一用于固定所述上、下组合压模的固定模具；

对n个所述非晶纳米晶模块化叠合片进行含浸胶水工艺，使相邻所述非晶纳米晶模块化叠合片之间形成所述外接胶水层；

然后将经含浸胶水后的n个所述非晶纳米晶模块化叠合片叠合整齐后置于所述上、下组合压模之间，并采用所述固定模具固定所述上、下组合压模，以防止n个所述非晶纳米晶模块化叠合片相互错位；

再进行固化工艺，使所述外接胶水层固化，去除所述固定模具和所述上、下组合压模，形成所述磁元件。

优选地，对n个所述非晶纳米晶模块化叠合片进行含浸胶水工艺时，将n个所述非晶纳米晶模块化叠合片进行常压含浸胶水10min～60min，以使相邻所述非晶纳米晶模块化叠合片之间形成所述外接胶水层；然后将经过含浸胶水后的n个所述非晶纳米晶模块化叠合片提出晾干，并对其进行清洁。

优选地，所述胶水为溶剂型胶水，所述溶剂为挥发性溶剂，所述溶质为环氧树脂；对晾干后的n个所述非晶纳米晶模块化叠合片进行清洁时，对其进行抽真空，以去除其表面残留的挥发性溶剂。

优选地，进行固化工艺时，将叠合整齐后固定在所述上、下组合压模内的n个所述非晶纳米晶模块化叠合片置于加热设备内升温至80～160℃，并保温0.5h～2h，以使所述外接胶水层固化。

如上所述，本发明的非晶纳米晶模块化叠合片、磁元件及其制备方法，具有以下有益效果：本发明的非晶纳米晶模块化叠合片是由m层具有相同规格的非晶纳米晶磁材片与m-1层中间胶水层相互交替叠合组成的模块化单元，通过对单个非晶纳米晶模块化叠合片实施机械加工形成所需磁元件的外形结构，最后再将n个非晶纳米晶模块化叠合片与n-1层外接胶水层相互交替叠合组装成为较大的磁元件整体。本发明还提供了一种模块化组装形成磁元件的方法，通过模块化单元快速组装成所设计的磁元件成品；它可同时避开甚至解决目前传统两种非晶纳米晶加工工艺方法中出现的难题，而且可以灵活快速有效地组装成所需要设计的磁元件成品。其原因在于此非晶纳米晶模块化叠合片的厚度相对适中，可有效解决现有机械加工过程中由于模具配合精度和整体冲切加工所带来的困难；并且，由于此模块化单元具有一定的刚性和脆性，可以有效解决由于非晶纳米晶磁材的柔韧性好，硬度高所带来的对模具材质硬度高要求的问题；并且，模块化单元内部中间胶水层分布均匀，可以有效解决整个磁元件在运行过程中由于整体绝缘层不均匀所带来的额外涡流损耗的问题。另外，本发明的材料利用率非常高，可以大大降低非晶纳米晶磁材片的材料浪费成本。

附图说明

图1显示为本发明第一实施方式的非晶纳米晶模块化叠合片示意图。

图2显示为本发明第二实施方式的磁元件示意图。

图3显示为本发明第一实施方式的非晶纳米晶模块化叠合片的制备方法中m条淬火态非晶纳米晶磁材片相互叠合并卷绕成环的示意图。

图4显示为本发明第一实施方式的非晶纳米晶模块化叠合片的制备方法中对淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环依次进行晶化、退火工艺和含浸胶水工艺的示意图。

图5显示为本发明第一实施方式的非晶纳米晶模块化叠合片的制备方法中将经过晶化、退火和含浸胶水后的非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环从铺展开到切断的示意图。

图6显示为本发明第一实施方式的非晶纳米晶模块化叠合片的制备方法中将非晶纳米晶磁材叠合片压合平整的示意图。

图7为本发明第二实施方式的磁元件的制备方法中将n个经过含浸胶水后的非晶纳米晶模块化叠合片叠合整齐后固定的示意图。

元件标号说明

1 非晶纳米晶磁材片

1-1～1-m 第1层非晶纳米晶磁材片～第m层非晶纳米晶磁材片

2 淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环

3 经过晶化、退火后的非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环

4 经过晶化、退火和含浸胶水后的非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环

5 覆合层

6 非晶纳米晶磁材叠合带

7 中间胶水层

7-1、7-2 第1层中间胶水层、第2层中间胶水层

8 滚轮组

9 上、下组合压模

10 固定螺杆

11 非晶纳米晶模块化叠合片

11-1～11-n 第1个非晶纳米晶模块化叠合片～第n个非晶纳米晶模块化叠合片

12 固定螺母

13 裁切道具

14 环形卷绕模具

15 覆合胶水层

16 外接胶水层

16-1 第1层外接胶水层

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1和图3～图6，本发明第一实施方式涉及一种非晶纳米晶模块化叠合片及其制备方法。需要说明的是，本实施方式中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本实施方式的非晶纳米晶模块化叠合片11至少包括：

m层依次叠合的非晶纳米晶磁材片1，如图1所示，从第1层非晶纳米晶磁材片1-1到第m层非晶纳米晶磁材片1-m按照由上至下的顺序叠合在一起，并且相邻两层非晶纳米晶磁材片1之间均通过一中间胶水层7连接，例如：第1层非晶纳米晶磁材片1-1和第2层非晶纳米晶磁材片1-2之间通过第1层中间胶水层7-1连接，第2层非晶纳米晶磁材片1-2和第3层非晶纳米晶磁材片1-3之间通过第2层中间胶水层7-2连接，以此类推可知，本实施方式的非晶纳米晶模块化叠合片11中共包含有m-1层中间胶水层7，也就是说，本实施方式的非晶纳米晶模块化叠合片11是由m层具有相同规格的非晶纳米晶磁材片1与m-1层中间胶水层7相互交替叠合而成；其中，m为大于1且小于10的自然数。

其中，非晶纳米晶模块化叠合片11适于通过将m条相同带宽的淬火态非晶纳米晶磁材片1相互叠合并卷绕成环，经过晶化、退火并含浸胶水形成中间胶水层7后铺展开，然后根据所需磁元件的长度切断，经过压合平整、固化后，再根据所需磁元件的外形结构冲切而成。

另外，在本实施方式中，中间胶水层7的厚度小于等于非晶纳米晶磁材片1的厚度。中间胶水层7的厚度在保证各层非晶纳米晶磁材片1能够稳固连接的前提下，应尽可能地小。作为一个优选的方案，中间胶水层7的厚度在非晶纳米晶磁材片1的厚度的1/4～3/4之间，例如中间胶水层7的厚度为非晶纳米晶磁材片1的厚度的一半。

另外，在本实施方式中，中间胶水层7采用由主剂和助剂组成的合成胶粘剂；主剂的材质为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯、聚氨酯、有机硅、烯丙基树脂、呋喃树脂、氨基树脂以及醇酸树脂中的一种或几种，助剂的材质为聚酰亚胺类或者脂肪胺类。优选地，主剂采用环氧树脂，助剂采用聚酰亚胺。需要解释的是，在本实施方式中，主剂为热固性合成树脂，而助剂即是用于辅助热固性合成树脂固化的固化剂。当然，在其他实施方式中，中间胶水层7也可以直接采用环氧树脂类、聚氨酯类或者有机硅类胶粘剂，优选环氧树脂胶粘剂。

由于非晶纳米晶模块化叠合片11是由m层具有相同规格的非晶纳米晶磁材片与m-1层中间胶水层相互交替叠合组成的模块化单元，通过对单个非晶纳米晶模块化叠合片11实施机械加工，使非晶纳米晶模块化叠合片11具有与所需磁元件外形结构相同的外形，因此只需将若干个非晶纳米晶模块化叠合片11叠合就可以灵活快速有效组装成磁元件。

其原因在于此非晶纳米晶磁材模块化单元的厚度相对适中，可有效解决现有机械加工过程中由于模具配合精度和整体冲切加工所带来的困难。且由于此模块化单元具有一定的刚性和脆性，可以有效解决由于非晶纳米晶磁材的柔韧性好，硬度高所带来的对模具材质硬度高要求的问题。且由于每一个非晶纳米晶模块化叠合片11都需要压合平整，因此其内部的中间胶水层7分布均匀，可以有效解决整个磁元件在运行过程中由于整体绝缘层不均匀所带来的额外涡流损耗的问题。

如图3～图6所示，本实施方式的非晶纳米晶模块化叠合片的制备方法至少包括如下步骤：将m条相同带宽的淬火态非晶纳米晶磁材片1相互叠合并卷绕成环，经过晶化、退火并含浸胶水形成中间胶水层7后铺展开，然后根据所需磁元件的长度切断，经过压合平整、固化后，再根据所需磁元件的外形结构冲切，形成非晶纳米晶模块化叠合片11。

具体地说，本实施方式的非晶纳米晶模块化叠合片的制备方法的具体步骤为：

步骤S1，提供一环形卷绕模具14，一上、下组合压模9，以及一具有与所需磁元件外形结构相同的磁元件模具。

步骤S2，将m条相同带宽的淬火态非晶纳米晶磁材片1相互叠合，并卷绕在环形卷绕模具14外，形成一淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环2，去除环形卷绕模具。需要说明的是，每条淬火态非晶纳米晶磁材片1在叠合前都是采用卷绕成环的方式进行保存的，在进行该步骤S2时，将每条淬火态非晶纳米晶磁材片1的一端抽出后叠合在一起，如图3所示，然后开始卷绕，直到卷绕成具有一定规格大小的淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环2；其中，从第1层非晶纳米晶磁材片1-1到第m层非晶纳米晶磁材片1-m按照由上至下的顺序叠合在一起。

步骤S3，对淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环2依次进行晶化、退火工艺和含浸胶水工艺，使相邻卷绕叠合层之间形成中间胶水层7。如图4所示，将淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环2放置于真空气氛(例如N₂气氛)的退火炉内进行热处理晶化和去应力退火，先是通过加热升温到300℃～600℃，优选500℃，并保温0.5h～2h，优选1h，使淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环2晶化，再冷却至100～200℃，优选150℃时，进行快速出炉并进行急速冷却至室温，使淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环2去应力退火，从而得到经过晶化、退火后的非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环3；然后再将经过晶化、退火后的非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环3进行常压含浸胶水10min～60min，优选30min，以使相邻卷绕叠合层之间形成中间胶水层，从而得到经过晶化、退火和含浸胶水后的非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环4；然后将经过晶化、退火和含浸胶水后的非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环4提出晾干，并对其进行清洁。

在步骤S3中，含浸时采用的胶水为溶剂型胶水，溶剂为挥发性溶剂，例如酒精或丙酮等，优选酒精，溶质为环氧树脂或聚酰胺，优选环氧树脂。对晾干后的非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环进行清洁时，对其进行抽真空，以去除其表面残留的挥发性溶剂。

需要说明的是，由于每条淬火态非晶纳米晶磁材片1都是钢水快速冷却后形成的，其自身存在较大应力，若不进行去应力，会使得后续使用过程中发生磁化现象，造成磁性降低。因此在步骤S3中需要对淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环2进行去应力退火。另外，由于本实施方式中含浸的胶水为溶剂型胶水，在将经过晶化、退火和含浸胶水后的非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环4晾干时，溶剂会挥发出来，但该经过晶化、退火和含浸胶水后的非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环4的表面依然会残留部分挥发性溶剂，需要通过抽真空的方法，利用抽真空后的负压使得溶剂由液态转化为气态，从而实现该经过晶化、退火和含浸胶水后的非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环4的表面的清洁。

步骤S4，再将经过晶化、退火和含浸胶水后的非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环4铺展开，形成一条非晶纳米晶磁材叠合带6。

步骤S5，在非晶纳米晶磁材叠合带6的上、下表面各贴合一覆合层5。如图5所示，优选地，在非晶纳米晶磁材叠合带6的上、下表面各贴合一覆合层5时，通过一滚轮组8使覆合层5紧密贴合在非晶纳米晶磁材叠合带6的上、下表面。上、下表面贴合覆合层5后的非晶纳米晶磁材叠合带6的一端从滚轮组8中的间隙穿过，一方面可以使覆合层5紧密贴合在非晶纳米晶磁材叠合带6的上、下表面，另一方面可以使非晶纳米晶磁材叠合带6内的中间胶水层7分布更均匀。另外，覆合层5的贴合使得非晶纳米晶磁材叠合带6在铺展开时，其上、下表面的覆合胶水层15不会粘附在其他地方影响后续切断工艺。另外，在本实施方式中，覆合层5采用耐高温的PET、聚酯薄膜或者聚酰亚胺，优选采用聚酯薄膜，且在覆合层5与非晶纳米晶磁材叠合带6贴合的一面还涂有脱模剂，以便于在后续工艺中快速去除覆合层5，并能同时带走覆合胶水层15。

步骤S6，根据所需磁元件的长度，将贴合覆合层5后的非晶纳米晶磁材叠合带6切断，得到非晶纳米晶磁材叠合片。

对于步骤S4～步骤S6，如图5所示，将经过晶化、退火和含浸胶水后的非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环4铺展开，形成一条包含m层非晶纳米晶磁材的非晶纳米晶磁材叠合带6，并在其上、下表面覆合涂有脱模剂的耐高温聚脂薄膜5，通过覆膜滚轮8将其贴合紧密，然后通过裁切刀具13或者其他裁切工具将其切断为一段长度为50～500mm的非晶纳米晶磁材叠合片。当然，具体裁切长度需要根据所需磁元件的长度来进行设定。

步骤S7，将非晶纳米晶磁材叠合片置于上、下组合压模9之间并压合平整，如图6所示。

步骤S8，再对非晶纳米晶磁材叠合片进行固化工艺，使中间胶水层7固化，接着去除上、下组合压模9，形成非晶纳米晶磁材刚性叠合片。在本实施方式中，对非晶纳米晶磁材叠合片进行固化工艺时，将非晶纳米晶磁材叠合片及压合其的上、下组合压模9同时置于加热设备(例如烤箱)内，升温至80～160℃，优选120℃，并保温0.5h～2h，优选1h，以使中间胶水层7固化。然后拆除上、下组合压模9，形成一段长度为50～500mm的非晶纳米晶磁材刚性叠合片。另外，在本实施方式中，采用固化剂进行固化工艺，固化剂为聚酰亚胺、脂肪胺类或者其他胺类。

步骤S9，将非晶纳米晶磁材刚性叠合片放置于磁元件模具下进行冲切，并去除贴合在其上、下表面的覆合层5，形成非晶纳米晶模块化叠合片11。在本实施方式中，将非晶纳米晶磁材刚性叠合片放置于磁元件模具下进行冲切，形成具有一定刚性的非晶纳米晶模块化叠合片11，从而得到一个独立的模块化单元。

由于相对于单片的非晶纳米晶磁材片1而言，单个的非晶纳米晶模块化叠合片11的厚度要厚好几倍，脆性降低很多，这就突破了目前机械加工非晶纳米晶合金单片磁材的瓶颈阻力问题。另外相对于整体较大尺寸的磁元件而言，单个的非晶纳米晶模块化叠合片11的厚度又薄很多，脆性和强度大大降低，这也极大的解决目前大件块非晶纳米晶合金无法冲切加工的困难问题。此制备方法的实施对于材料利用率非常高，可以大大降低非晶纳米晶磁材片的材料浪费成本，将使非晶纳米晶合金的加工制造成本大幅度降低。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

请参阅图2和图7，本发明第二实施方式涉及一种磁元件及其制备方法。需要说明的是，本实施方式中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图2所示，本实施方式的磁元件至少包括：

n个依次叠合的本发明第一实施方式所涉及的非晶纳米晶模块化叠合片11，如图2所示，从第1个非晶纳米晶模块化叠合片11-1到第n个非晶纳米晶模块化叠合片11-n按照由上至下的顺序叠合在一起，并且相邻两个非晶纳米晶模块化叠合片11之间均通过一外接胶水层16连接，例如：第1个非晶纳米晶模块化叠合片11-1和第2个非晶纳米晶模块化叠合片11-2之间通过第1层外接胶水层16-1连接，第2个非晶纳米晶模块化叠合片11-2和第3个非晶纳米晶模块化叠合片11-3之间通过第2层外接胶水层16-2连接，以此类推可知，本实施方式的磁元件中共包含有n-1层外接胶水层16；其中，n为大于1的自然数。

其中，磁元件适于根据所需磁元件的厚度，通过将n个非晶纳米晶模块化叠合片11含浸胶水形成外接胶水层16后，再叠合整齐后固定，经过固化后形成。

另外，在本实施方式中，外接胶水层16的厚度小于非晶纳米晶模块化叠合片11的厚度，且大于等于中间胶水层7的厚度。外接胶水层16的厚度在保证各个非晶纳米晶模块化叠合片11能够稳固连接的前提下，应尽可能地小。作为一个优选的方案，外接胶水层16的厚度等于中间胶水层7的厚度。

另外，在本实施方式中，外接胶水层16与中间胶水层7采用相同的材质，即外接胶水层16采用由主剂和助剂组成的合成胶粘剂；主剂的材质为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯、聚氨酯、有机硅、烯丙基树脂、呋喃树脂、氨基树脂以及醇酸树脂中的一种或几种，助剂的材质为聚酰亚胺类或者脂肪胺类。优选地，主剂采用环氧树脂，助剂采用聚酰亚胺。需要解释的是，在本实施方式中，主剂为热固性合成树脂，而助剂即是用于辅助热固性合成树脂固化的固化剂。当然，在其他实施方式中，中间胶水层7也可以直接采用环氧树脂类、聚氨酯类或者有机硅类胶粘剂，优选环氧树脂胶粘剂。本实施方式通过将n个非晶纳米晶模块化叠合片11与n-1层外接胶水层16互相交替叠合就可以组装成所需的磁元件，所需磁元件的厚度规格与组装完成后的n个非晶纳米晶模块化叠合片11和n-1层外接胶水层16累加的厚度一致。由此可见，通过将多个本发明第一实施方式所涉及的非晶纳米晶模块化叠合片11进行快速组装就可以得到本实施方式的磁元件，可同时避开甚至解决目前传统两种非晶纳米晶加工工艺方法中出现的难题，而且可以灵活快速有效地组装成所需的磁元件成品。

本实施方式的磁元件的制备方法至少包括如下步骤：根据所需磁元件的厚度，采用本发明第一实施方式所涉及的非晶纳米晶模块化叠合片的制备方法，制备n个非晶纳米晶模块化叠合片11；将n个非晶纳米晶模块化叠合片11含浸胶水形成外接胶水层后，再叠合整齐后固定，经过固化后形成磁元件。

在本实施方式中，将n个非晶纳米晶模块化叠合片11含浸胶水形成外接胶水层后，再叠合整齐后固定，经过固化后形成磁元件，具体步骤为：

首先，提供一用于固定上、下组合压模9的固定模具。在本实施方式中，固定模具包括固定螺杆10和固定螺母12，如图7所示。

接着，对n个非晶纳米晶模块化叠合片11进行含浸胶水工艺，使相邻非晶纳米晶模块化叠合片11之间形成外接胶水层16。在本实施方式中，对n个非晶纳米晶模块化叠合片11进行含浸胶水工艺时，将n个非晶纳米晶模块化叠合片11进行常压含浸胶水10min～60min，优选30min，以使相邻非晶纳米晶模块化叠合片11之间形成外接胶水层16；然后将经过含浸胶水后的n个非晶纳米晶模块化叠合片11提出晾干，并对其进行清洁。另外，含浸时采用的胶水为溶剂型胶水，溶剂为挥发性溶剂，例如酒精或丙酮等，优选酒精，溶质为环氧树脂或聚酰胺，优选环氧树脂。对晾干后的n个非晶纳米晶模块化叠合片11进行清洁时，对它们进行抽真空，以去除它们表面残留的挥发性溶剂。

然后，将经含浸胶水后的n个非晶纳米晶模块化叠合片11叠合整齐后置于上、下组合压模9之间，并采用固定模具固定上、下组合压模9，以防止n个非晶纳米晶模块化叠合片11相互错位。如图7所示，根据所需磁元件的厚度规格，将这些非晶纳米晶模块化叠合片11与外接胶水层16相互叠合整齐，然后采用上、下组合压模9压合平整，再通过固定螺杆10和固定螺母12使上、下组合压模9平行固定，从而n个非晶纳米晶模块化叠合片11紧密压合在一起(图7)，在防止这些非晶纳米晶模块化叠合片11相互错位的同时，也使中间胶水层7和外接胶水层16的分布更均匀。此外，中间胶水层7和外接胶水层16的厚度相同或相近，且两者均远远小于非晶纳米晶磁材片1的厚度。

最后，再进行固化工艺，使外接胶水层16固化，去除固定模具和上、下组合压模9，形成磁元件。在本实施方式中，进行固化工艺时，将n个叠合整齐非晶纳米晶模块化叠合片11以及用于固定它们以防止它们相互错位的上、下组合压模9、固定螺杆10以及固定螺母12，同时置于加热设备内升温至80～160℃，优选120℃，并保温0.5h～2h，优选1h，以使外接胶水层16固化。最后将上、下组合压模9、固定螺杆10以及固定螺母12拆除，即得到最后的磁元件成品。

本实施方式通过模块化单元来组装成大件块磁元件的制备方法，可以同时解决目前传统两种非晶纳米晶合金磁材加工过程中无法克服的难题，此制备方法的实施对于材料利用率非常高，可以大大降低非晶纳米晶磁材片的材料浪费成本，将使非晶纳米晶合金的加工制造成本大幅度降低，并推动非晶纳米晶磁材在电力电子变压器和电感、电机、传感器、防盗磁条以及电磁屏蔽等方面应用领域的发展。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

不难发现，本实施方式需要与第一实施方式配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

综上所述，本发明的非晶纳米晶模块化叠合片、磁元件及其制备方法，具有以下有益效果：本发明的非晶纳米晶模块化叠合片是由m层具有相同规格的非晶纳米晶磁材片与m-1层中间胶水层相互交替叠合组成的模块化单元，通过对单个非晶纳米晶模块化叠合片实施机械加工形成所需磁元件的外形结构，最后再将n个非晶纳米晶模块化叠合片与n-1层外接胶水层相互交替叠合组装成为较大的磁元件整体。本发明还提供了一种模块化组装形成磁元件的方法，通过模块化单元快速组装成所设计的磁元件成品；它可同时避开甚至解决目前传统两种非晶纳米晶加工工艺方法中出现的难题，而且可以灵活快速有效地组装成所需要设计的磁元件成品。其原因在于此非晶纳米晶模块化叠合片的厚度相对适中，可有效解决现有机械加工过程中由于模具配合精度和整体冲切加工所带来的困难；并且，由于此模块化单元具有一定的刚性和脆性，可以有效解决由于非晶纳米晶磁材的柔韧性好，硬度高所带来的对模具材质硬度高要求的问题；并且，模块化单元内部中间胶水层分布均匀，可以有效解决整个磁元件在运行过程中由于整体绝缘层不均匀所带来的额外涡流损耗的问题。另外，本发明的材料利用率非常高，可以大大降低非晶纳米晶磁材片的材料浪费成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施方式进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种非晶纳米晶模块化叠合片的制备方法，其特征在于，所述非晶纳米晶模块化叠合片至少包括：

m层依次叠合的非晶纳米晶磁材片，相邻两层所述非晶纳米晶磁材片之间均通过一中间胶水层连接，其中，m为大于1且小于10的自然数；

其中，所述非晶纳米晶模块化叠合片适于通过将m条相同带宽的淬火态非晶纳米晶磁材片相互叠合并卷绕成环，经过晶化、退火并含浸胶水形成所述中间胶水层后铺展开，然后根据所需磁元件的长度切断，经过压合平整、固化后，再根据所需磁元件的外形结构冲切而成；

所述非晶纳米晶模块化叠合片的制备方法至少包括如下步骤：将m条相同带宽的淬火态非晶纳米晶磁材片相互叠合并卷绕成环，经过晶化、退火并含浸胶水形成所述中间胶水层后铺展开，然后根据所需磁元件的长度切断，经过压合平整、固化后，再根据所需磁元件的外形结构冲切，形成所述非晶纳米晶模块化叠合片；

所述非晶纳米晶模块化叠合片的制备方法的具体步骤为：

提供一环形卷绕模具，一上、下组合压模，以及一具有与所需磁元件外形结构相同的磁元件模具；

将m条相同带宽的淬火态非晶纳米晶磁材片相互叠合，并卷绕在所述环形卷绕模具外，形成一淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环，去除所述环形卷绕模具；

对所述淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环依次进行晶化、退火工艺和含浸胶水工艺，使相邻卷绕叠合层之间形成所述中间胶水层；

再将经过晶化、退火和含浸胶水后的非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环铺展开，形成一条非晶纳米晶磁材叠合带；

在所述非晶纳米晶磁材叠合带的上、下表面各贴合一覆合层；

根据所需磁元件的长度，将贴合所述覆合层后的所述非晶纳米晶磁材叠合带切断，得到非晶纳米晶磁材叠合片；

将所述非晶纳米晶磁材叠合片置于所述上、下组合压模之间并压合平整；

再对所述非晶纳米晶磁材叠合片进行固化工艺，使所述中间胶水层固化，接着去除所述上、下组合压模，形成非晶纳米晶磁材刚性叠合片；

将所述非晶纳米晶磁材刚性叠合片放置于所述磁元件模具下进行冲切，并去除贴合在其上、下表面的覆合层，形成所述非晶纳米晶模块化叠合片。

2.根据权利要求1所述的非晶纳米晶模块化叠合片的制备方法，其特征在于，对所述淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环进行晶化、退火工艺时，将其放置于真空气氛退火炉内，加热升温到300℃～600℃，并保温0.5h～2h，以对所述淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环进行热处理晶化；然后冷却至100～200℃，将所述淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环进行快速出炉并急速冷却至室温，以对所述淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环进行去应力退火。

3.根据权利要求2所述的非晶纳米晶模块化叠合片的制备方法，其特征在于，对所述淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环进行晶化、退火工艺后，再进行含浸胶水工艺时，将经过晶化、退火后的所述淬火态非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环进行常压含浸胶水10min～60min，以使相邻卷绕叠合层之间形成所述中间胶水层；然后将经过晶化、退火和含浸胶水后的所述非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环提出晾干，并对其进行清洁。

4.根据权利要求3所述的非晶纳米晶模块化叠合片的制备方法，其特征在于，所述胶水为溶剂型胶水，所述溶剂为挥发性溶剂，溶质为环氧树脂；对晾干后的所述非晶纳米晶磁材卷绕叠合圆环进行清洁时，对其进行抽真空，以去除其表面残留的挥发性溶剂。

5.根据权利要求1所述的非晶纳米晶模块化叠合片的制备方法，其特征在于，在所述非晶纳米晶磁材叠合带的上、下表面各贴合一覆合层时，通过一滚轮组将所述覆合层紧密贴合在所述非晶纳米晶磁材叠合带的上、下表面。

6.根据权利要求1所述的非晶纳米晶模块化叠合片的制备方法，其特征在于，对所述非晶纳米晶磁材叠合片进行固化工艺时，将其置于加热设备内升温至80～160℃，并保温0.5h～2h，以使所述中间胶水层固化。

7.一种磁元件的制备方法，其特征在于，所述磁元件的制备方法至少包括如下步骤：

根据所需磁元件的厚度，采用如权利要求1～6任一项所述的非晶纳米晶模块化叠合片的制备方法，制备n个非晶纳米晶模块化叠合片；

将n个所述非晶纳米晶模块化叠合片含浸胶水形成外接胶水层后，再叠合整齐后固定，经过固化后形成所述磁元件。

8.根据权利要求7所述的磁元件的制备方法，其特征在于，将n个所述非晶纳米晶模块化叠合片含浸胶水形成所述外接胶水层后，再叠合整齐后固定，经过固化后形成所述磁元件，具体步骤为：

提供一用于固定所述上、下组合压模的固定模具；

对n个所述非晶纳米晶模块化叠合片进行含浸胶水工艺，使相邻所述非晶纳米晶模块化叠合片之间形成所述外接胶水层；

然后将经含浸胶水后的n个所述非晶纳米晶模块化叠合片叠合整齐后置于所述上、下组合压模之间，并采用所述固定模具固定所述上、下组合压模，以防止n个所述非晶纳米晶模块化叠合片相互错位；

再进行固化工艺，使所述外接胶水层固化，去除所述固定模具和所述上、下组合压模，形成所述磁元件。

9.根据权利要求8所述的磁元件的制备方法，其特征在于，对n个所述非晶纳米晶模块化叠合片进行含浸胶水工艺时，将n个所述非晶纳米晶模块化叠合片进行常压含浸胶水10min～60min，以使相邻所述非晶纳米晶模块化叠合片之间形成所述外接胶水层；然后将经过含浸胶水后的n个所述非晶纳米晶模块化叠合片提出晾干，并对其进行清洁。

10.根据权利要求9所述的磁元件的制备方法，其特征在于，所述胶水为溶剂型胶水，所述溶剂为挥发性溶剂，溶质为环氧树脂；对晾干后的n个所述非晶纳米晶模块化叠合片进行清洁时，对其进行抽真空，以去除其表面残留的挥发性溶剂。

11.根据权利要求8所述的磁元件的制备方法，其特征在于，进行固化工艺时，将叠合整齐后固定在所述上、下组合压模内的n个所述非晶纳米晶模块化叠合片置于加热设备内升温至80～160℃，并保温0.5h～2h，以使所述外接胶水层固化。