表面改性工艺制备金属软磁粉芯及其磁电性能研究
发布时间：2021-11-23 17:36
金属软磁粉芯是一种由表面包覆有绝缘介质的铁磁性粉末颗粒通过压制、退火等工序制备的新型软磁复合材料。由于其内部金属磁粉末填充率较高,且磁粉末颗粒表面存在高电阻率绝缘层以及颗粒之间存在大量分布式气隙,使得金属软磁粉芯同时具有较高的饱和磁通密度、较小的涡流损耗以及良好的直流偏置性能,从而广泛应用于各种功率电子器件。本文采用二氧化硅粉末和环氧树脂对铁硅铝磁粉末进行绝缘包覆并制备出铁硅铝磁粉芯,研究了绝缘包覆过程中绝缘剂氧化硅用量和改性剂树脂用量以及成型压强和退火温度对磁粉芯磁电性能的影响。研究表明:（1）绝缘包覆过程中氧化硅用量和树脂用量的适当增加可以降低铁硅铝磁粉芯的有效磁导率和涡流损耗,提升磁粉芯直流偏置性能,导致品质因数在低频下降而在高频升高。但过多添加改性剂树脂会导致相反的结果。（2）适当地增大成型压强可以在铁硅铝磁粉芯中获得较高的有效磁导率和较低的损耗,但同时会导致磁粉芯直流偏置性能的略微下降以及品质因数在较低频率下的升高和在较高频率下的降低。但过大的成型压强可能会破坏部分绝缘层导致磁粉芯高频损耗的异常增大。（3）退火温度的适当升高,有助于显著提升铁硅铝磁粉芯的有效磁导率和低频下的品...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铁硅铝合金相图
第二章 实验方法及原理直流偏置性能的测量金属软磁粉芯的 μe和 Q 值均为其交流磁特性指标。然而由于磁粉芯多用于交直流叠加的情况下，因此由于外加直流电流引起的偏置磁场的存在，会导致磁粉芯的磁化状态产生偏移，从而导致其磁性能发生明显变化。一般，随着直流叠加磁场的增大，试样会逐渐被磁化到饱和，而在这个过程中磁导率会明显下降，从而使得磁性能衰减。如图 2.2 所示，（a）图为纯交流磁场中的 B-H 回线，而（b）图为叠加一定直流磁场后的 B-H 回线。为了让磁粉芯能在较大直流电流下正常工作，需要磁粉芯的有效磁导率在较大偏置磁场下仍能保留一定水平，也即对磁粉芯的直流偏置性能提出一定的要求。通常，用有效磁导率百分比（%μe）来表征磁粉芯的这种特性，即在一定直流偏置磁场+交流磁场下磁粉芯的有效磁导率和在单纯交流磁场下磁粉芯的有效磁导率之比。本实验中，采用了 WayneKerr 公司生产的 3265B作为测试的直流电源，同时使用 LCR 表 3260B 测试磁粉芯样品的直流偏置性能。测试交流电压为 1V，频率为 100kHz，偏置范围为 0A/m～16000A/m。2.5.4.3
图 3 .1 铁硅铝磁粉末的 SEM 照片：（a）原粉，（b）包覆粉Fig 3.1 SEM images of (a) the Fe-Si-Al raw articles and (b) the insulated powder particles图 3.2 为实验所使用氧化硅粉末、未包覆铁硅铝粉末以及包覆之后的铁硅铝粉末的典型 XRD 图谱。从图中可以明显看出，未包覆铁硅铝粉末的 XRD 图谱中出现了铁硅铝合金（220）、（400）、（422）三个晶面的特征衍射峰，而氧化硅粉末的图谱中在 15°～30°出现了因颗粒尺寸小造成的宽化特征峰，而包覆磁粉末中同时出现了铁硅铝磁粉末和氧化硅粉末的特征峰。表明包覆后粉末主要由铁硅铝和氧化硅组成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]非晶合金永磁电机负载损耗及效率特性分析[J]. 朱龙飞,朱建国,佟文明,韩雪岩. 电机与控制学报. 2017(07)
[2]铁镍钼软磁合金粉体气相沉积绝缘包覆工艺研究[J]. 周炳贤,郭春生,刘波,王学钊,汪小明,饶汝聪. 电子元件与材料. 2016(09)
[3]包覆锰锌铁氧体的FeSiAl磁粉及其磁粉芯性能[J]. 刘胜隆,何玉定,杨元政,谢致薇,陈先朝. 磁性材料及器件. 2016(04)
[4]甩带快淬法制粉对铁硅铝粉体性能的影响[J]. 黄华俭,王伟旬,郭云峰,方文,李俊琳. 冶金丛刊. 2015(06)
[5]钝化处理对温压非晶软磁粉芯作用的研究[J]. 黄钧声,徐永春,王志远,付敏,潘志鹏. 功能材料. 2015(06)
[6]金属软磁粉芯的研究进展[J]. 谢旭霞,吕建伟,金兆伟,杜宇. 热喷涂技术. 2014(04)
[7]铁粉芯环形磁体的制备工艺优化[J]. 王进,万娟,郑志刚,刘仲武,汪民. 电子元件与材料. 2014(11)
[8]FeCuNbSiB纳米晶软磁粉芯的制备和磁性能[J]. 熊亚东,林坤,严密,姜银珠. 稀有金属材料与工程. 2014(08)
[9]铁硅铝磁粉芯的绝缘包覆研究[J]. 林坤,熊亚东,严密,张念伟,徐伟,郭婷,姜银珠. 稀有金属材料与工程. 2014(05)
[10]非晶合金电机的研究综述[J]. 王倩营,卢俊文,蒋书贤. 机车电传动. 2014(03)
硕士论文
[1]大功率软开关变流器的拓扑研究[D]. 孙禹璇.北京交通大学 2012
本文编号：3514360
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铁硅铝合金相图
第二章 实验方法及原理直流偏置性能的测量金属软磁粉芯的 μe和 Q 值均为其交流磁特性指标。然而由于磁粉芯多用于交直流叠加的情况下，因此由于外加直流电流引起的偏置磁场的存在，会导致磁粉芯的磁化状态产生偏移，从而导致其磁性能发生明显变化。一般，随着直流叠加磁场的增大，试样会逐渐被磁化到饱和，而在这个过程中磁导率会明显下降，从而使得磁性能衰减。如图 2.2 所示，（a）图为纯交流磁场中的 B-H 回线，而（b）图为叠加一定直流磁场后的 B-H 回线。为了让磁粉芯能在较大直流电流下正常工作，需要磁粉芯的有效磁导率在较大偏置磁场下仍能保留一定水平，也即对磁粉芯的直流偏置性能提出一定的要求。通常，用有效磁导率百分比（%μe）来表征磁粉芯的这种特性，即在一定直流偏置磁场+交流磁场下磁粉芯的有效磁导率和在单纯交流磁场下磁粉芯的有效磁导率之比。本实验中，采用了 WayneKerr 公司生产的 3265B作为测试的直流电源，同时使用 LCR 表 3260B 测试磁粉芯样品的直流偏置性能。测试交流电压为 1V，频率为 100kHz，偏置范围为 0A/m～16000A/m。2.5.4.3
图 3 .1 铁硅铝磁粉末的 SEM 照片：（a）原粉，（b）包覆粉Fig 3.1 SEM images of (a) the Fe-Si-Al raw articles and (b) the insulated powder particles图 3.2 为实验所使用氧化硅粉末、未包覆铁硅铝粉末以及包覆之后的铁硅铝粉末的典型 XRD 图谱。从图中可以明显看出，未包覆铁硅铝粉末的 XRD 图谱中出现了铁硅铝合金（220）、（400）、（422）三个晶面的特征衍射峰，而氧化硅粉末的图谱中在 15°～30°出现了因颗粒尺寸小造成的宽化特征峰，而包覆磁粉末中同时出现了铁硅铝磁粉末和氧化硅粉末的特征峰。表明包覆后粉末主要由铁硅铝和氧化硅组成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]非晶合金永磁电机负载损耗及效率特性分析[J]. 朱龙飞,朱建国,佟文明,韩雪岩. 电机与控制学报. 2017(07)
[2]铁镍钼软磁合金粉体气相沉积绝缘包覆工艺研究[J]. 周炳贤,郭春生,刘波,王学钊,汪小明,饶汝聪. 电子元件与材料. 2016(09)
[3]包覆锰锌铁氧体的FeSiAl磁粉及其磁粉芯性能[J]. 刘胜隆,何玉定,杨元政,谢致薇,陈先朝. 磁性材料及器件. 2016(04)
[4]甩带快淬法制粉对铁硅铝粉体性能的影响[J]. 黄华俭,王伟旬,郭云峰,方文,李俊琳. 冶金丛刊. 2015(06)
[5]钝化处理对温压非晶软磁粉芯作用的研究[J]. 黄钧声,徐永春,王志远,付敏,潘志鹏. 功能材料. 2015(06)
[6]金属软磁粉芯的研究进展[J]. 谢旭霞,吕建伟,金兆伟,杜宇. 热喷涂技术. 2014(04)
[7]铁粉芯环形磁体的制备工艺优化[J]. 王进,万娟,郑志刚,刘仲武,汪民. 电子元件与材料. 2014(11)
[8]FeCuNbSiB纳米晶软磁粉芯的制备和磁性能[J]. 熊亚东,林坤,严密,姜银珠. 稀有金属材料与工程. 2014(08)
[9]铁硅铝磁粉芯的绝缘包覆研究[J]. 林坤,熊亚东,严密,张念伟,徐伟,郭婷,姜银珠. 稀有金属材料与工程. 2014(05)
[10]非晶合金电机的研究综述[J]. 王倩营,卢俊文,蒋书贤. 机车电传动. 2014(03)
硕士论文
[1]大功率软开关变流器的拓扑研究[D]. 孙禹璇.北京交通大学 2012
本文编号：3514360
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3514360.html
