發(fā)布時間：2017-06-01 02:16

  本文關鍵詞：鐵硅系金屬磁粉芯制備研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：金屬磁粉芯因其高直流偏置性能、低功率損耗特點,被廣泛應用于通訊、不間斷電源(UPS)、固體激光電源、光伏發(fā)電系統(tǒng)、LED驅動等領域。本文開展了絕緣包覆、成型壓力、退火熱處理等制備工藝對鐵硅鋁磁粉芯以及鐵硅磁粉芯磁性能影響的研究；提出了利用無機氧化物相圖對絕緣包覆層進行成分設計,采用沉積無機鹽的方法制備出了高性能的絕緣包覆層,使得磁粉芯功率損耗得以降低；研究了在直流偏置狀態(tài)下,鐵硅鋁磁粉芯電感器件的品質因數(shù)及其改善；利用損耗分離的方式對鐵硅鋁磁粉芯μe60、μe125兩種典型牌號及鐵硅磁粉芯μ。60典型牌號的損耗機制進行了研究。其主要結果如下： 分析了提高金屬磁粉芯有效磁導率的途徑；優(yōu)化了粒度分布、成型壓力條件,從而形成合適的等效退磁場,使得磁粉芯具有高的有效磁導率；采用了合適的熱處理溫度,降低磁粉芯的功率損耗。 設計了鈉硼磷氧絕緣包覆層,優(yōu)化了成型壓力及熱處理溫度條件,制備出高性能鐵硅鋁磁粉芯。利用偏硼酸鈉和偏磷酸鈉的熔點分別高于和接近于鐵硅鋁合金D03相(長程有序固溶體相結構)的相變溫度(650℃),降低了熱處理過程對絕緣包覆層的破壞；其二元相圖中的低溫共熔點530℃遠低于鐵硅鋁合金D03相的相變溫度,使得退火熱處理過程中生成的液相有利于形成絕緣包覆玻璃層。實驗結果表明：制備得到的鐵硅鋁磁粉芯,在100kHz時有效磁導率μ。為119；在頻率為50kHz,磁場強度為50mT下,磁粉芯功率損耗低于75mW/cm3。 設計了鈉硅氧絕緣包覆層,通過優(yōu)化成型壓力及熱處理溫度條件,制備出高性能鐵硅磁粉芯�；谠阼F硅合金中DO3相結構比B2相結構(短程有序固溶體相結構)對磁性更為有利,而鐵硅合金在500℃時熱處理時D03相結構含量最高這一結構特點。利用氧化鈉與二氧化硅的熔點遠高于500℃,增強了絕緣包覆層的熱穩(wěn)定性；選取氧化鈉與二氧化硅相圖中的雙液相區(qū)作為絕緣包覆層配比,在退火熱處理過程中有利于形成良好絕緣包覆玻璃層。 基于磁粉芯磁化過程,研究了在直流偏置狀態(tài)下,鐵硅鋁磁粉芯電感器件的品質因數(shù)及其改善途徑。分析了不同頻率下,鐵硅鋁磁粉芯電感器件的品質因數(shù)隨直流偏置磁場變化的特點,提高了鐵硅鋁磁粉芯電感器件的工作效率。通過調節(jié)磁粉芯磁化曲線的斜率、交流電壓幅度、頻率、直流偏置場來對鐵硅鋁金屬磁粉芯的品質因數(shù)進行改善。 利用損耗分離的方式對鐵硅鋁磁粉芯μe60、μe125兩種典型牌號及鐵硅磁粉芯μe60典型牌號的損耗機制進行了深入的研究。根據(jù)磁滯損耗n、渦流損耗P。和剩余損耗Pr與頻率f形成不同的函數(shù)關系來進行損耗分離,結果發(fā)現(xiàn)：鐵硅鋁磁粉芯及鐵硅磁粉芯的損耗均主要由磁滯損耗Ph和渦流損耗Pe組成,剩余損耗Pr可以忽略不計。但在頻率為300kHz時,鐵硅鋁μe60和μe125磁粉芯損耗組成有很大不同,鐵硅鋁μe60磁粉芯的磁滯損耗Ph較高,而鐵硅鋁μe125磁粉芯的渦流損耗P。較高。 鐵硅系金屬磁粉芯具有價格低廉性能優(yōu)良的特點,在一些特定的領域與場合是替代昂貴的鐵鎳系磁粉芯的理想產品選擇。優(yōu)化制備方法以及對損耗機制的分析研究,使得對鐵硅系磁粉芯的認識得以深入,在批量生產中的產品品質得以保證,為進一步提高產品的性能,降低產品的功率損耗打下基礎。對直流偏置狀態(tài)下金屬磁粉芯品質因數(shù)的研究,在實際的器件及繞組選型應用中具有指導借鑒意義。
【關鍵詞】：磁粉芯 有效磁導率 直流偏置 功率損耗 品質因數(shù)
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM27
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 金屬磁粉芯應用及分類10-14
• 1.2 金屬磁粉芯制備方法概況及發(fā)展現(xiàn)狀14-21
• 1.3 本論文的選題意義及主要研究內容21-24
• 2 金屬磁粉芯理論分析與測試方法24-31
• 2.1 金屬磁粉芯基本理論24-27
• 2.2 金屬磁粉芯測試方法27-31
• 3 鐵硅系磁粉芯制備工藝研究31-58
• 3.1 鐵硅鋁金屬磁粉芯制備工藝研究31-36
• 3.2 工藝參數(shù)設計及其影響分析36-46
• 3.3 鐵硅金屬磁粉芯制備工藝研究46-52
• 3.4 工藝參數(shù)設計及其影響分析52-57
• 3.5 小結57-58
• 4 鐵硅鋁磁粉芯性能調控研究58-91
• 4.1 鋇硼磷氧包覆絕緣層鐵硅鋁磁粉芯特性研究59-62
• 4.2 鈉硼磷氧包覆絕緣層鐵硅鋁磁粉芯特性研究62-68
• 4.3 硼磷酸鹽包覆機制分析68-73
• 4.4 鐵硅鋁磁粉芯直流品質因數(shù)調控73-79
• 4.5 鐵硅鋁磁粉芯功率損耗分離79-85
• 4.6 鐵硅鋁磁粉芯批量生產與分析85-90
• 4.7 小結90-91
• 5 鐵硅磁粉芯性能調控研究91-111
• 5.1 包覆成分設計91-94
• 5.2 鐵硅磁粉芯性能調控94-97
• 5.3 硅酸鹽包覆機制分析97-100
• 5.4 鐵硅磁粉芯功率損耗分離100-106
• 5.5 鐵硅磁粉芯生產改進106-110
• 5.6 小結110-111
• 6 總結與展望111-113
• 6.1 全文內容總結111-112
• 6.2 未來工作展望112-113
• 致謝113-114
• 參考文獻114-124
• 附錄1 攻讀博士學位期間發(fā)表論文目錄124

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本文編號：411364