RU2079915C1 - Method of manufacture of magnetic cores - Google Patents
Method of manufacture of magnetic cores Download PDFInfo
- Publication number
- RU2079915C1 RU2079915C1 RU94007060A RU94007060A RU2079915C1 RU 2079915 C1 RU2079915 C1 RU 2079915C1 RU 94007060 A RU94007060 A RU 94007060A RU 94007060 A RU94007060 A RU 94007060A RU 2079915 C1 RU2079915 C1 RU 2079915C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- annealing
- magnetic
- magnetic core
- ann
- embrittlement
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 10
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims abstract description 8
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000001723 curing Methods 0.000 claims description 4
- 229910001004 magnetic alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011162 core material Substances 0.000 abstract description 19
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 14
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 101710150697 Inositol monophosphatase 1 Proteins 0.000 description 1
- 101710126181 Insulin-like growth factor 2 mRNA-binding protein 1 Proteins 0.000 description 1
- 102100029083 Minor histocompatibility antigen H13 Human genes 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 229910000808 amorphous metal alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003631 expected effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000005058 metal casting Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, а именно к изготовлению магнитных систем трансформаторов, и может быть использовано в высокочастотных (f≅100 кГц) трансформаторах при замене аморфными магнитно-мягкими и микрокристаллическими сплавами /АММС/, характеризующимися низкими потерями на гистерезис и вихревые токи, кристаллических сплавов пермаллоидного класса, электротехнической стали, ферритов. The invention relates to the field of electrical engineering, namely to the manufacture of magnetic systems of transformers, and can be used in high-frequency (f≅100 kHz) transformers when replaced by amorphous soft magnetic and microcrystalline alloys / AMMS /, characterized by low hysteresis and eddy currents, crystalline Permalloid class alloys, electrical steel, ferrites.
В настоящее время отработана технология изготовления тороидальных магнитопроводов из АММС, а имеющиеся разработки по витым разрезным /обеспечивающим необходимые параметры электромагнитных устройств при больших кратностях тока и технологические преимущества при сборке/ [1, 2] не позволяют достичь предполагаемого эффекта в основном из-за неполной пооперационной технологической цепи. At present, the technology for manufacturing toroidal magnetic cores from AMMS has been developed, and the available developments for twisted split / providing the necessary parameters of electromagnetic devices at high current multiples and technological advantages during assembly / [1, 2] do not allow achieving the expected effect mainly due to incomplete operational technological chain.
Известный способ изготовления магнитопровода, включающий навивку из ленты аморфного сплава на прямоугольной оправке магнитопровода, отжиг, покрытие синтетической смолой, отверждение последней, заливку в форме легкоплавким металлом, резку на две половины, нагрев для удаления металла, позволяет избежать деформации расслоения материала магнитопровода. Однако сложность соблюдения и контроля суммарного режима термообработки /при отжиге, заливе металлом, последующем нагреве/ не позволяет приблизиться к требуемому уровню электромагнитных характеристик, а отсутствие операции пришлифовки торцов усложняет достижение достаточно высоких значений характеристик, в частности магнитной проницаемости μн.A known method of manufacturing a magnetic circuit, including winding from an amorphous alloy ribbon on a rectangular mandrel of an magnetic circuit, annealing, coating with a synthetic resin, curing the latter, pouring in the form of low-melting metal, cutting into two halves, heating to remove metal, avoids deformation of delamination of the material of the magnetic circuit. However, the complexity of adhering to and monitoring the total heat treatment mode (during annealing, metal casting, subsequent heating) does not allow approaching the required level of electromagnetic characteristics, and the lack of grinding of the ends makes it difficult to achieve sufficiently high characteristics, in particular magnetic permeability μ n .
Наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому результату является известный способ [3] согласно которому осуществляют навивку магнитопровода преимущественно из аморфного магнитомягкого сплава, отжиг, нанесение синтетической смолы, отверждение, резку магнитопровода и пришлифовку торцов его частей. Данный способ, как и способ [2] не обеспечивает получение требуемого уровня электромагнитных характеристик магнитопровода также из-за сложности соблюдения контроля режимов термообработки. The closest to the claimed technical essence and the achieved result is the known method [3] according to which the magnetic core is wound mainly from an amorphous soft magnetic alloy, annealed, applied synthetic resin, cured, cut the magnetic core and polished the ends of its parts. This method, as well as the method [2] does not provide the required level of electromagnetic characteristics of the magnetic circuit also due to the difficulty of observing the control of heat treatment modes.
Целью настоящего изобретения является повышение уровня электромагнитных характеристик разрезных магнитопроводов, преимущественно из аморфных магнитомягких сплавов, то есть улучшение качества магнитопроводов. The aim of the present invention is to increase the level of electromagnetic characteristics of split magnetic cores, mainly from amorphous soft magnetic alloys, that is, to improve the quality of magnetic cores.
Для достижения поставленной цели в известном способе, включающем навивку ленты сплава, отжиг, покрытие синтетической смолой, отверждение, резку и механическую пришлифовку торцов в зажимной оснастке, согласно данному изобретению, отжиг проводят в режиме обеспечения начальной стадии охрупчивания материала магнитопровода в течение времени отжига τотж.≥ τохр. при температуре Tотж. <Tкр..To achieve this goal in the known method, including winding the alloy ribbon, annealing, coating with synthetic resin, curing, cutting and mechanical grinding of the ends in the clamping equipment according to this invention, annealing is carried out in the mode of providing the initial stage of embrittlement of the magnetic core material during the annealing time τ annealing . ≥ τ ocr. at T ann. <T cr .
Необходимые значения чистоты поверхности торцов и толщины зазора достигаются операцией механической пришлифовки торцов. Учитывая высокую твердость АММС до отжига, для скоростной резки и пришлифовки без нагрева материала /приводящего к кристаллизации и резкому ухудшению электромагнитных характеристик/ перед проведением этих операций необходим отжиг до начальной стадии охрупчивания. В случае τотж.< τохр. происходит нагрев участков магнитопровода выше температуры кристаллизации Tкр.. Следует отметить, что нагрев до температур, близких к температуре кристаллизации Tкр., одновременно приводит и к сильному охрупчиванию материала, что, в свою очередь, не позволяет из-за частичного разрушения приблизиться к необходимому качеству поверхности торцов.The required values of the surface cleanliness of the ends and the thickness of the gap are achieved by the operation of mechanical grinding of the ends. Given the high hardness of AMMS before annealing, for high-speed cutting and grinding without heating the material / leading to crystallization and a sharp deterioration in electromagnetic characteristics /, annealing is necessary before carrying out these operations before the initial embrittlement stage. In the case of τ ot. <τ guard the sections of the magnetic circuit are heated above the crystallization temperature T cr. . It should be noted that heating to temperatures close to the crystallization temperature T cr. , at the same time leads to strong embrittlement of the material, which, in turn, does not allow, due to partial destruction, to approach the required surface quality of the ends.
Охрупчивание, как и уровень электромагнитных характеристик, определяется прохождением структурной релаксации, являющейся активационным процессом. Время охрупчивания при выбранной температуре отжига может быть определено с помощью эффективной энергии активации соответствующего процесса структурной релаксации по пику дифференциальной сканирующей калориметрией ДСК [4, 6] /низкотемпературной части релаксационного спектра/. Embrittlement, as well as the level of electromagnetic characteristics, is determined by the passage of structural relaxation, which is an activation process. The embrittlement time at the selected annealing temperature can be determined using the effective activation energy of the corresponding structural relaxation process from the peak by DSC differential scanning calorimetry [4, 6] / low-temperature part of the relaxation spectrum /.
Для сплава: 7421
τохр.= 2,35•10-12•exp(174000/PT) (ед.СИ)
Для сплава 9КСР [6]
τохр.= 2,3•10-12 exp (170000/PT)
P газовая постоянная.For alloy: 7421
τ ocher. = 2.35 • 10 -12 • exp (174000 / PT) (SI)
For alloy 9KSR [6]
τ ocher. = 2.3 • 10 -12 exp (170000 / PT)
P gas constant.
Температура кристаллизации Tкр. для каждого сплава указана в каталоге АММС [5]
Для сплава 7421 Tкр. 510± 10oC
для сплава 9КСР Tкр. 550 ± 10oC
Таким образом, сущность изобретения заключается в следующем. Достаточно высокие значения ряда электромагнитных характеристик составных (П-образных) магнитопроводов, в частности начальной магнитной проницаемости Мн, определяются качеством поверхности торцов и величиной зазора.Crystallization temperature T cr. for each alloy is indicated in the AMMS catalog [5]
For alloy 7421 T cr. 510 ± 10 o C
for alloy 9KSR T cr. 550 ± 10 o C
Thus, the invention is as follows. Sufficiently high values of a number of electromagnetic characteristics of composite (U-shaped) magnetic cores, in particular the initial magnetic permeability M n , are determined by the surface quality of the ends and the size of the gap.
Совместное использование режимов отжига магнитопроводов до начальной стадии охрупчивания обеспечивает проведение операции резки без нагрева выше температуры кристаллизации Tкр.. Операция пришлифовки торцов магнитопровода обеспечивает качество поверхности торцов и величину зазора, что обеспечивает повышенные значения начальной магнитной проницаемости μн.The joint use of the annealing modes of the magnetic cores to the initial stage of embrittlement provides a cutting operation without heating above the crystallization temperature T cr. . The grinding operation of the ends of the magnetic circuit ensures the quality of the surface of the ends and the size of the gap, which provides increased values of the initial magnetic permeability μ n .
Резка без отжига или при отжиге выше температуры кристаллизации Nкр. приводит к повышенным значениям удельных потерь Pуд., а без пришлифовки торцов пониженные значения начальной магнитной проницаемости μн.Cutting without annealing or during annealing above crystallization temperature N cr. leads to increased values of specific losses P beats. , and without grinding the ends lower values of the initial magnetic permeability μ n .
Предлагаемый способ был осуществлен следующим образом. The proposed method was carried out as follows.
Пример 1. Example 1
Из ленты сплава 7421 толщиной 25 мкм на прямоугольной оправке навит ленточный сердечник шириной 8 мм с площадью активного сечения SA≃ 0,1 см2 с односторонним силикатным покрытием.A ribbon core of 8 mm wide with an active cross-section area S A ≃ 0.1 cm 2 with a one-sided silicate coating is wound from a 7421 alloy tape with a thickness of 25 μm on a rectangular mandrel.
Термообработка в зажимной оснастке была проведена по циклограмме [6]
нагрев до 400oC со скоростью 15 град/мин,
охлаждение до 200oC со скоростью 20 град/мин,
дальнейшее охлаждение со скоростью 5 град/мин.Heat treatment in clamping equipment was carried out according to the cyclogram [6]
heating to 400 o C at a speed of 15 deg / min,
cooling to 200 o C at a speed of 20 deg / min,
further cooling at a speed of 5 deg / min.
После термообработки проводилось нанесение синтетической смолы /ЭД-5/, и после выдержки, необходимой для отверждения, проводилась механическая резка на П-образные части на разрезном станке абразивными дисками с последующей механической пришлифовкой торцов. After heat treatment, a synthetic resin / ED-5 / was applied, and after the exposure necessary for curing, mechanical cutting into U-shaped parts on a cutting machine with abrasive disks was carried out, followed by mechanical grinding of the ends.
Для частоты f 10 кГц определены значения индукции Bm 0,113 Тл при напряженности поля Hm 117 А/м, магнитная проницаемость μ = 768, коэрцитивная сила He 21,6 А/м, удельные потери (Pуд.)/при Bm 9,6 Вт/кг, коэффициент прямоугольности петли гистерезиса Kp 0,181.For a frequency f 10 kHz, the values of induction B m 0.113 T were determined for a field strength H m 117 A / m, magnetic permeability μ = 768, coercive force H e 21.6 A / m, specific losses (P beats ) / at B m 9.6 W / kg, the coefficient of squareness of the hysteresis loop K p 0,181.
Испытания составных /из двух П-образных/ магнитопроводов проведены с помощью прибора ИПМ-1 /частоты 25, 50 кГц/ с определением уровня удельных потерь и параметров статической петли гистерезиса
(Pуд.) 0,2/25 54 Вт/кг; Bm1 0,66 Тл; Hm1 560 А/м
(Pуд.) 0,1/50 36 Вт/кг; Bm2 1,18 Тл; Hm2 1650 А/м
Пример 2.Compound tests / of two U-shaped / magnetic circuits were carried out using the IPM-1 device / frequency 25, 50 kHz / with the determination of the level of specific losses and parameters of the static hysteresis loop
(P beats ) 0.2 / 25 54 W / kg; B m1 0.66 T; H m1 560 A / m
(P beats ) 0.1 / 50 36 W / kg; B m2 1.18 T; H m2 1650 A / m
Example 2
Из ленты сплава 9КСР толщиной 25 мкм на прямоугольной оправке был навит ленточный сердечник шириной 10 мм с площадью активного сечения SA≃ 0,38 см2 с односторонним покрытием из окиси магния.A ribbon core 10 mm wide with an active section area S A S 0.38 cm 2 with a one-sided coating of magnesium oxide was wound from a 9KSR alloy tape with a thickness of 25 μm on a rectangular mandrel.
Термообработка в зажимной оснастке была проведена по циклограмме: нагрев до 410oC со скоростью выше 15 град/мин, охлаждение со скоростью выше 20 град/мин, до 200oC, далее выше 5 град/мин. После термообработки проводилось нанесение синтетической смолы холодного отверждения и после суточной выдержки проводилась механическая резка абразивным диском на П-образные части с последующей пришлифовкой торцов.Heat treatment in clamping equipment was carried out according to the sequence diagram: heating to 410 o C at a speed above 15 deg / min, cooling at a speed above 20 deg / min, to 200 o C, then above 5 deg / min. After heat treatment, cold-cured synthetic resin was applied, and after daily exposure, mechanical cutting with an abrasive disk into U-shaped parts was carried out, followed by grinding of the ends.
Испытания составного сердечника также проведены на ИМП-1 /25 кГц/ с определением уровня удельных потерь /Pуд./ и параметров статической петли гистерезиса индукция Bш и напряженность поля Hш.The tests of the composite core were also carried out at IMP-1/25 kHz / with determination of the level of specific losses / P beats. / and parameters of the static hysteresis loop induction B w and field strength H w .
(Pуд.)0,2/25 90 Вт/кг; Bm1 0,28 Тл; Hm1 110 А/м
(Pуд.)0,5/25 380 Вт/кг; Bm2 1,1 Тл; Hm2 1100 А/м
В примерах 1, 2 показано, что уровень удельных потерь /Pуд./ при повышенных частотах получаемых составных магнитопроводов близко к ожидаемому для тороидальных образцов без разреза, а в примере 2 значение магнитной проницаемости μн /при 10 кГц/ > 700 удовлетворяет требованиям, предъявляемым к магнитным сердечникам трансформаторов диагностической аппаратуры.(P beats ) 0.2 / 25 90 W / kg; B m1 0.28 T; H m1 110 A / m
(P beats ) 0.5 / 25 380 W / kg; B m2 1.1 T; H m2 1100 A / m
In examples 1, 2 it is shown that the level of specific losses / P beats. / at higher frequencies of the obtained composite magnetic circuits, it is close to that expected for toroidal samples without a cut, and in Example 2, the magnetic permeability μ n / at 10 kHz /> 700 satisfies the requirements for the magnetic cores of transformers for diagnostic equipment.
Приведенные примеры подтверждают получение на составных магнитопроводах уровня характеристик (μн и Pуд.), необходимых для малогабаритных трансформаторов источников питания.The given examples confirm the receipt on the composite magnetic circuits of the level of characteristics (μ n and P beats ) necessary for small-sized transformers of power sources.
Таким образом, эффект, достигаемый предлагаемым способом, заключается в повышении качества поверхности торцов магнитопровода при минимальной /регулируемой/ толщине зазора и, соответственно, повышенных значениях электромагнитных характеристик, в частности μн /пример 2/ и Pуд., в то время как в известных способах не учитывают степени охрупчивания материала при термообработке, в результате чего не достигается требуемый уровень электромагнитных устройств диагностики и слежения за повреждениями изоляционных покрытий и кабельных сетей, было получено значение начальной магнитной проницаемости μн≥ 700.Thus, the effect achieved by the proposed method is to improve the surface quality of the ends of the magnetic circuit with a minimum / adjustable / thickness of the gap and, accordingly, increased values of electromagnetic characteristics, in particular μ n / example 2 / and P beats. , while the known methods do not take into account the degree of embrittlement of the material during heat treatment, as a result of which the required level of electromagnetic devices for diagnosing and tracking damage to insulation coatings and cable networks is not achieved, the initial magnetic permeability μ n ≥ 700 was obtained.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94007060A RU2079915C1 (en) | 1994-03-01 | 1994-03-01 | Method of manufacture of magnetic cores |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94007060A RU2079915C1 (en) | 1994-03-01 | 1994-03-01 | Method of manufacture of magnetic cores |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94007060A RU94007060A (en) | 1995-10-27 |
RU2079915C1 true RU2079915C1 (en) | 1997-05-20 |
Family
ID=20153029
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94007060A RU2079915C1 (en) | 1994-03-01 | 1994-03-01 | Method of manufacture of magnetic cores |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2079915C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2805262C1 (en) * | 2020-10-26 | 2023-10-13 | Ниппон Стил Корпорейшн | Strip core, method for manufacturing strip core, and device for manufacturing strip core |
-
1994
- 1994-03-01 RU RU94007060A patent/RU2079915C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Заявка Японии N 59-98710, кл. H 01 F 41/02, 1984. Заявка Японии N 59-99709, кл. H 01 F 41/02, 1984. Авторское свидетельство СССР N 982108, кл. H 01 F 41/02, 1982. Малиночка Е.Я., Дураченко А.М., Борисов В.Т. Релаксационные процессы при нагреве аморфных металлических сплавов. - М.: Металлы, 1982, N 3, с.99 - 102. АММС, каталог ЦНИИЧМ. - М.: 1987. Авторское свидетельство СССР N 1744766, кл. H 02 K 15/02, 1991. Отчет ИМФ ЦНИИЧМ, N 1846, ч.2.- М.: 1991. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2805262C1 (en) * | 2020-10-26 | 2023-10-13 | Ниппон Стил Корпорейшн | Strip core, method for manufacturing strip core, and device for manufacturing strip core |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7905966B2 (en) | Method of producing a strip of nanocrystalline material and device for producing a wound core from said strip | |
KR101786648B1 (en) | System and method for treating an amorphous alloy ribbon | |
US2655717A (en) | Method of forming wound magnetic cores | |
US4368447A (en) | Rolled core | |
KR100733115B1 (en) | Bulk amorphous metal magnetic parts | |
RU2190023C2 (en) | Method of thermal treatment of magnetic component made from magnetic material in magnetic | |
US4482402A (en) | Dynamic annealing method for optimizing the magnetic properties of amorphous metals | |
JP5702632B2 (en) | Magnetic article using magnetic metal ribbon coated with insulator | |
CA1200469A (en) | Dynamic annealing method for optimizing the magnetic properties of amorphous metals | |
RU2079915C1 (en) | Method of manufacture of magnetic cores | |
US4312683A (en) | Method for heat-treating amorphous alloy films | |
Yagi et al. | Soft magnetic properties of ultrathin Co-based amorphous alloy ribbons with thickness of 3-10 mu m | |
Taub | A new method for stress relieving amorphous alloys to improve magnetic properties | |
JPS60183713A (en) | Manufacture of iron core | |
KR960006020B1 (en) | Induction field heat treatment method and apparatus for amorphous alloy | |
JPS5979515A (en) | Manufacturing method of transformer core | |
JPH0366801B2 (en) | ||
SU1078481A1 (en) | Process for manufacturing twisted tape magnetic circuits | |
JPS60208815A (en) | Manufacture of wound iron core | |
KR100209438B1 (en) | Magnetic core using metallic glass ribbon and mica interlayer insulation | |
JPS61181116A (en) | Manufacture of rolled iron core | |
JPS6184007A (en) | Iron core of electromagnetic induction apparatus | |
JPS61174612A (en) | Manufacture of iron core | |
Kakehashi et al. | A study of amorphous alloy cutting core | |
JPS62277709A (en) | Manufacture of core |