Патент на изобретение №2149473

(54) МАГНИТОПРОВОД

(57) Реферат:

Изобретение относится к области электротехники, в частности к магнитопроводам насыщающихся реакторов и импульсных трансформаторов. Предлагается магнитопровод, выполненный витым из ленты магнитомягкого аморфного сплава, содержащего железо, никель, кремний и бор, отличающийся тем, что сплав содержит компоненты при следующем соотношении: никель 0,1-10,0; кремний 7,0-11,0; бор 10,0-16,0 ат. %; железо остальное, а в магнитопроводе B_r/B₈₀₀ больше 0,8, где В_r – остаточная магнитная индукция, B₈₀₀ – магнитная индукция при напряженности магнитного поля 800 А/м. Одним из вариантов магнитопровода является магнитопровод, в котором B_r/B₈₀₀ < 0,1. Техническим результатом изобретения является получение магнитопровода с повышенной чувствительностью к термообработке в магнитном поле и одновременно с высокой магнитной индукцией насыщения. 2 с.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к магнитопроводам насыщающихся реакторов и импульсных трансформаторов.

Насыщающиеся реакторы используются в устройствах коммутации тиристорного преобразователя. Реактор обеспечивает необходимое время задержки включения (выключения) тиристора. Время задержки определяется временем перемагничивания магнитопровода реактора от исходного состояния остаточной намагниченности (-Br) до состояния магнитного насыщения. Следовательно, магнитопровод насыщающегося реактора должен иметь высокий коэффициент прямоугольности петли магнитного гистерезиса К_п > 0,8, где К_п = Br/B₈₀₀, причем В_r – остаточная магнитная индукция, B₈₀₀ – магнитная индукция при напряженности магнитного поля 800 А/м. Кроме того, для того чтобы реактор не перегревался, материал магнитопровода должен иметь низкие удельные магнитные потери в частотной области до 100 кГц.

В импульсном трансформаторе необходимо иметь большую величину вольт-секундной площади обмотки, а следовательно, высокую индукцию насыщения. Для того, чтобы обеспечить передачу требуемой формы импульса, кривая намагничивания материала магнитопровода должна быть линейной. Это соответствует низкому коэффициенту прямоугольности петли магнитного гистерезиса, по крайней мере К_п < 0,1. В частной области до 100 кГц удельные потери в материале магнитопровода должны быть низкими, чтобы обеспечить низкую температуру работы трансформатора.

Известен магнитопровод [1], изготовленный из ленты аморфного сплава, содержащего железо, кремний и бор в количестве, определяемом заштрихованной областью на диаграмме Fe-Si-B. Магнитомягкий сплав имеет высокую магнитную индукцию насыщения и температуру кристаллизации. Толщина аморфной ленты 15 – 25 мкм обеспечивает достаточно низкие удельные магнитные потери в частотном диапазоне до 100 кГц. Магнитопровод [2] изготовлен из аморфного сплава, содержащего железо в количестве 80 – 84, кремний 18 и бор 12 – 15 ат%.

В магнитопроводе [3], принятым за прототип, для получения низких удельных магнитных потерь в частотной области до 100 кГц, предложено добавлять в сплаве никель с общей формулой (Fe_1-aNi_a)_100-xSi_xB_y, где 0,2 а 0,7, 1 x 20, 5 у 9,5, 15 x + y 29,5.

Добавка никеля до определенного предела способствует также повышению чувствительности магнитомягкого сплава к термообработке в магнитном поле. После отжига в продольном магнитном поле (фиг. 1) получают высокий коэффициент прямоугольности петли магнитного гистерезиса К_п, а после отжига в поперечном магнитном поле (фиг. 1) получают низкий коэффициент прямоугольности К_п. Однако добавка никеля одновременно снижает магнитную индукцию насыщения.

Для того чтобы получить магнитопровод с повышенной чувствительностью к термической обработке в магнитном поле и одновременно с высокой магнитной индукцией насыщения, предлагается магнитопровод, выполненный витым из ленты магнитомягкого аморфного сплава, содержащего железо, никель, кремний и бор, отличающийся тем, что сплав содержит компоненты при следующем соотношении: никель 0,1 – 10,0, кремний 7,0 – 11,0, бор 10,0 – 16,0 ат%, железо – остальное, а в магнитопроводе Br/B₈₀₀ больше 0,8, где Br – остаточная магнитная индукция, B₈₀₀ – магнитная индукция при напряженности магнитного поля 800 А/м. Одним из вариантов магнитопровода является магнитопровод, в котором Br/B₈₀₀ < 0,1
Фиг. 1. Ленточный магнитопровод в продольном магнитном поле и поперечном магнитном поле H.
Примеры. В индукционной вакуумной печи выплавляли сплавы на основе железа, содержащие никель, кремний и бор. Разливку расплава производили на установке “Сириус 150/0.02М”. Толщина полученной аморфной ленты составляла 20 – 25 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 продольном магнитном поле, направленном вдоль магнитной силовой линии тороида, или в поперечном магнитном поле, направленном перпендикулярно торцевой поверхности магнитопровода. В таблице представлены результаты измерения коэффициента прямоугольности петли магнитного гистерезиса К_п = Br/B₈₀₀ после отжига в продольном и поперечном магнитном поле H, и магнитной индукции B₈₀₀. Из таблицы следует, что высокий коэффициент прямоугольности К_п > 0,8 после отжига в продольном магнитном поле и низкий коэффициент К_п < 0,1 после отжига в поперечном магнитном поле получены в сплавах N 3 и 4, имеющих достаточно высокую магнитную индукцию B₈₀₀.

Источники информации
1. Патент Великобритании N 2038358, C 22 C 38/02, 1980.

2. Патент США N 4300950, C 22 C 38/02, 1981.

3. Патент США B 4385932, C 22 C 3З/00, 1983.

Формула изобретения

1. Магнитопровод, выполненный витым из ленты магнитомягкого аморфного сплава, содержащего железо, никель, кремний и бор, отличающийся тем, что сплав содержит компоненты при следующем соотношении, ат.%:
Никель – 0,1 – 10,0
Кремний – 7,0 – 11,0
Бор – 11,0 – 16,0
Железо – Остальное
а в магнитопроводе B_r/B₈₀₀ больше 0,8, где В_r – остаточная магнитная индукция, B₈₀₀ – магнитная индукция при напряженности магнитного поля 800 А/м.

2. Магнитопровод, выполненный витым из ленты магнитомягкого аморфного сплава, содержащего железо, никель, кремний и бор, отличающийся тем, что сплав содержит компоненты при следующем соотношении, ат.%:
Никель – 0,1 – 10,0
Кремний – 7,0 – 11,0
Бор – 11,0 – 16,0
Железо – Остальное
а в магнитопроводе B_r/B₈₀₀ меньше 0,1, где B_r – остаточная магнитная индукция, B₈₀₀ – магнитная индукция при напряженности магнитного поля 800 А/м.

РИСУНКИ