Патент на изобретение №2190275

(54) МАГНИТОПРОВОД

(57) Реферат:

Изобретение относится к области электротехники, в частности к магнитопроводам трансформаторов и реакторов различного назначения. Изобретение относится к магнитопроводам, изготовленным из магнитомягких сплавов, для которых характерна высокая чувствительность магнитных свойств к термической обработке в магнитном поле. Предложен магнитопровод, выполненный витым из ленты магнитомягкого аморфного сплава, содержащего кобальт, железо, марганец, кремний и бор, отличающийся тем, что сплав содержит компоненты при следующем соотношении, ат.%: железо 1,65-5, сумма железа и марганца 4-8, кремний 2-8, сумма кремния и бора 16-24, кобальт -остальное, при этом в магнитопроводе отношение B_r/B₈₀₀ больше 0,9 или это отношение меньше 0,05, где B_r – остаточная магнитная индукция, B₈₀₀ – магнитная индукция при напряженности магнитного поля 800 А/м. Техническим результатом изобретения является получение высокого коэффициента прямоугольности петли магнитного гистерезиса К_п>0,9 после термической обработки и низкого после отжига К_п<0,05. 2 с.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к магнитопроводам трансформаторов и реакторов различного назначения.

Изобретение относится к магнитопроводам, которые изготовлены из магнитомягких сплавов, имеющих высокую чувствительность магнитных свойств к термической обработке в магнитном поле.

Цель изобретения – магнитопровод из магнитомягкого сплава с аморфной структурой, который после термической обработки в продольном магнитном поле (фиг. 1) имеет высокий коэффициент прямоугольности петли магнитного гистерезиса, К_п>0,9, а после отжига в поперечном магнитном поле магнитопровод имеет низкий коэффициент прямоугольности петли магнитного гистерезиса, К_п<0,05. При этом К_п=B_r/B₈₀₀, где B_r – остаточная магнитная индукция, B₈₀₀ – магнитная индукция при напряженности магнитного поля 800 А/м.

Одним из условий применения магнитопровода в трансформаторах и реакторах является низкая величина магнитострикции насыщения. Низкую магнитострикцию можно получить в магнитопроводе, изготовленном из сплава на основе кобальта, содержащего железо, марганец, кремний и бор. В качестве прототипа [1] выбран магнитопровод, изготовленный из ленты аморфного сплава, состав которого определяется формулой
(Co_1-x-y-zFe_xNi_yMn_z)_100-a-b-cM_aSi_bB_c,
где М – по крайней мере один элемент из группы Nb, Cr, Мо, индексы имеют следующие значения: 0<а6, 13b16, 7с10, 0<х0,1, 0у0,2, 0z0,13, 18<а+b+с<32, 18b+с30, при этом коэффициент прямоугольности петли магнитного гистерезиса в магнитопроводе B_r/B_s 0,8, a B_s=0,5-0,8 Тл.

Степень прямоугольности петли магнитного гистерезиса тесно связана с величиной константы магнитной анизотропии К_u, наведенной в процессе термомагнитной обработки в продольном магнитном поле. При этом чем выше величина К_u, тем больше К_п=В_r/B₈₀₀.

Для получения магнитопровода с высокой степенью прямоугольности петли магнитного гистерезиса, К_п>0,9, предлагается использовать сплав с аморфной структурой, в котором содержание железа находится в интервале 1,65-5 ат.%. Это позволяет поддерживать на высоком уровне магнитную индукцию насыщения. Железо и марганец в сумме должны составлять 4-8 ат.%, чтобы магнитострикция насыщения была близка к нулю. Для увеличения константы наведенной магнитной анизотропии содержание кремния должно находиться в интервале 2-8 ат.%. Кремний и бор в сумме должны составлять 16-24 ат.%, чтобы сохранить достаточно высокую магнитную индукцию насыщения. Таким образом, предлагается магнитопровод, выполненный витым из ленты магнитомягкого аморфного сплава, содержащего кобальт, железо, марганец, кремний и бор, отличающийся тем, что сплав содержит компоненты при следующем соотношении, ат.%: железо 1,65-5, сумма железа и марганца 4-8, кремний 2-8, сумма кремния и бора 16-24, кобальт – остальное, при этом в магнитопроводе отношение В_r/B₈₀₀ больше 0,9, где В_r – остаточная магнитная индукция, B₈₀₀ – магнитная индукция при напряженности магнитного поля 800 А/м.

Магнитопровод, изготовленный из сплава с содержанием компонентов, обеспечивающим высокую константу наведенной магнитной анизотропии К_u, после отжига в поперечном магнитном поле имеет низкий коэффициент, К_п<0,05, и близкое к единице отношение максимальной магнитной проницаемости _max к начальной магнитной проницаемости _н. Поэтому предлагается магнитопровод, выполненный витым из ленты магнитомягкого аморфного сплава, содержащего кобальт, железо, марганец, кремний и бор, отличающийся тем, что сплав содержит компоненты при следующем соотношении, ат. %: железо 1,65-5, сумма железа и марганца 4-8, кремний 2-8, сумма кремния и бора 16-24, кобальт – остальное, при этом в магнитопроводе отношение В_r/B₈₀₀ меньше 0,05, где В_r – остаточная магнитная индукция, B₈₀₀ – магнитная индукция при напряженности магнитного поля 800 А/м.

На чертеже изображен ленточный магнитопровод в продольном магнитном поле H и поперечном магнитном поле H.
Пример. В индукционной вакуумной печи выплавляли сплавы на основе кобальта, содержащие железо, марганец, кремний и бор. Разливку расплава производили на установке “Сириус 150/0.02М”. Толщина полученной аморфной ленты составляла 25-30 мкм. Ленту сматывали в тороидальные магнитопроводы с наружным диаметром 32 мм, внутренним диаметром 20 мм и высотой 10 мм. Затем магнитопроводы отжигали при оптимальной температуре. В процессе отжига и охлаждения магнитопроводы находились в поперечном или продольном магнитном поле (фиг. 1). В таблице 1 представлен химический состав приготовленных сплавов, а в таблице 2 приведены результаты измерения после отжига в продольном H и поперечном магнитном поле H коэффициента прямоугольности петли магнитного гистерезиса К_п= В_r/B₈₀₀, величины магнитной индукции B₈₀₀ при напряженности магнитного поля 800 А/м и отношения _max/_н. Из таблицы следует, что предложенные сплавы обладают достаточно высокой магнитной индукцией B₈₀₀ более 0,9 Тл. Магнитопроводы после отжига в продольном магнитном поле имеют высокий коэффициент прямоугольности петли магнитного гистерезиса, К_п>0,9, а после отжига в поперечном магнитном поле получилась низкая остаточная магнитная индукция, К_п<0,05, и высокая степень линейности кривой намагничивания, _max/_н<1,15.н

Формула изобретения

1. Магнитопровод, выполненный витым из ленты магнитомягкого аморфного сплава, содержащего кобальт, железо, марганец, кремний и бор, отличающийся тем, что сплав содержит компоненты при следующем соотношении, ат. %:
Железо – 1,65-5
Сумма железа и марганца – 4-8
Кремний – 2-8
Сумма кремния и бора – 16-24
Кобальт – Остальное
при этом в магнитопроводе отношение В_r/B₈₀₀ больше 0,9, где B_r – остаточная магнитная индукция, B₈₀₀ – магнитная индукция при напряженности магнитного поля 800 А/м.

2. Магнитопровод, выполненный витым из ленты магнитомягкого аморфного сплава, содержащего кобальт, железо, марганец, кремний и бор, отличающийся тем, что сплав содержит компоненты при следующем соотношении, ат. %:
Железо – 1,65-5
Сумма железа и марганца – 4-8
Кремний – 2-8
Сумма кремния и бора – 16-24
Кобальт – Остальное
при этом в магнитопроводе отношение B_r/B₈₀₀ меньше 0,05, где B_r – остаточная магнитная индукция, B₈₀₀ – магнитная индукция при напряженности магнитного поля 800 А/м.

РИСУНКИ