[实用新型]一种芯柱为近似圆形的非晶带铁芯

说明书

技术领域

本实用新型涉及铁芯技术领域，特别是涉及一种芯柱为近似圆形的非晶带铁芯。

背景技术

铁基纳米晶合金是由铁元素为主，加入少量的Nb、Cu、Si、B元素所构成的合金经快速凝固工艺所形成的一种非晶态材料，这种非晶态材料经热处理后可获得直径为10nm-20nm的微晶，弥散分布在非晶态的基体上，被称为微晶、纳米晶材料或纳米晶材料。纳米晶材料具有优异的综合磁性能：高饱和磁感(1.2T)、高初始磁导率(8×10⁴)、低Hc(0.32A/m)，高磁感下的高频损耗低(P0.5T/20kHz＝30W/kg)，电阻率为80μΩ/cm，比坡莫合金(50-60μΩ/cm)高，经纵向或横向磁场处理，可得到高Br(0.9)或低Br值(1000Gs)。是目前市场上综合性能最好的材料；适用频率范围：50Hz-100kHz，最佳频率范围：20kHz-50kHz。广泛应用于大功率开关电源、逆变电源、磁放大器、高频变压器、高频变换器、高频扼流圈铁芯、电流互感器铁芯、漏电保护开关、共模电感铁芯。

基于纳米晶材料总是以薄带的形式进行铁芯加工，所以铁芯属于带绕铁芯，受带材宽度的限制只能制作芯柱截面为矩形的铁芯。近来，纳米晶材料在高频高压除尘电源上的应用得到了大力的开发与推广，纳米晶材料的引入使得高频高压电源摆脱了体积巨大、除尘效果不理想的弊病，用电效率也得到了大幅提高，随着应用的深入越来越多的商家都开始采用这种新材料电源。但是这种变压器工作电压动辄上万伏，因此变压器的绕组一般都会达到几千匝，绕组的制作一度成为最耗时耗人工的工序。

某些绕线匝数动辄上百上千的器件，只能将铁芯芯柱剖开以利于预制线圈的装配，从而造成器件譬如导磁能力下降、芯柱结合处发热严重、损耗急剧升高的现象，限于切割工艺的不确定性，产品质量的一致性很难保障。

另外，如果保持铁芯的磁路完全闭合，则需要通过复杂的工艺手段才能实现在铁芯的矩形芯柱上绕制上百上千甚至上万匝数的绕组，费工费时，还不能保障产品的一致性与稳定性。

综上所述，现有的矩形铁芯存在以下缺点：

a)纳米晶铁芯属于带绕铁芯，受带材宽度的限制只能制作芯柱截面为矩形的铁芯；

b)在绕制绕组时，绕组与芯柱表面存在空隙，不能完全贴合，造成矩形芯柱截面的铁芯往往存在磁路不均匀和边缘漏磁的现象；

c)芯柱截面为矩形的铁芯对绕组制作要求较高，容易造成拐角处的绕组损伤，用铜量高，且体积较大；

d)对于磁路完全闭合的高频高压除尘变压器铁芯，绕线困难，费工费时，变压器一致性差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供一种芯柱为近似圆形的非晶带铁芯。

本实用新型解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种芯柱为近似圆形的非晶带铁芯，所述铁芯为采用两组三角形非晶带或梯形非晶带绕制而成的环形结构，且所述铁芯的芯柱被经过铁芯轴线的平面所截获得的截面形状近似圆形。

优选的，所述三角形非晶带为直角三角形，且所述直角三角形一条直角边的长度近似等于圆形的直径，或者所述三角形非晶带为等腰三角形或等腰梯形，且所述等腰三角形底边的长度近似等于圆形的直径；所述梯形非晶带为直角梯形或等腰梯形，且所述直角梯形和等腰梯形的下底边的长度近似等于圆形的直径。

一种芯柱为近似圆形的非晶带铁芯的工装，用于上述芯柱为近似圆形的非晶带铁芯的整形，包括至多个专用成型台，所述成型台上端设有半圆形凹槽，所述凹槽半径与所述铁芯芯柱半径相等。

一种芯柱为近似圆形的非晶带铁芯的制作方法，包括以下步骤：

步骤1：根据产品要求设计的铁芯截面积、磁路长度、窗口面积等参数计算出芯柱近圆截面的半径R、铁芯重量，并计算绕模芯直径D₀用于确定使用的芯模；

步骤2：由计算的半径R选择三角形或梯形非晶带材的最大宽度D＝2R，设置铁芯由n层三角形或梯形非晶带材同时卷绕而成，根据R、D、n并结合材料厚度、密度、叠片系数等具体参数计算出需要的三角形或梯形非晶带材的长度L；

步骤3：首先将n层三角形或梯形非晶带材由窄头开始卷绕在准备好的芯模上，卷绕至宽头尾部后，再以同样的方法将n层三角形或梯形非晶带材由宽头开始继续卷绕至窄头尾部，卷绕好的铁芯截面呈山包状；绕制时，三角形或梯形非晶带材的一条边始终紧靠在芯模的底板上。