[发明专利]一种具有冷水管的软磁粉芯及制备方法

说明书

本发明涉及一种具有冷水管的软磁粉芯及制备方法，属于金属软磁粉芯的制备技术领域。软磁粉芯内设有冷却水管，冷却水管呈环状分布，冷却水管的两端位于软磁粉芯的外部。制备操作步骤是：（1）将铁基粉末筛分为三级，将三种粉料均匀混合，得到混合粉料；（2）在混合粉料中加入环氧树脂和硬脂酸锌，搅匀，得到泥料；（3）在模具的型腔内中部预先放置冷却水管，注入泥料并保压，得到内置冷却水管的软磁粉芯生胚；（4）将软磁粉芯生胚经过真空干燥固化，得到具有冷却水管的金属软磁粉芯；其中磁粉部分密度为5.81～7.18g/cm³。本发明软磁粉芯有效解决软磁粉芯在高频率条件下因涡流损耗升高而导致的严重发热问题，保持软磁粉芯的性能稳定、提高其使用寿命。

技术领域

本发明属于金属软磁粉芯的制备技术领域，具体涉及一种水冷软磁粉芯的制备方法。

背景技术

软磁材料自面世以来就一直受到人们的广泛关注，其凭借优异的磁电性能在电子电力、信息通信、交通运输等领域得到大范围地应用。目前，电力电子器件正快速向着小型化、高频化、大功率和高效化发展，这也对软磁材料提出了更高的要求。

软磁材料在实际应用中，由于受到交变场的影响，会产生大量的损耗。通常磁性材料的损耗可分为三种：磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗。磁滞损耗是在磁化过程中软磁材料磁感应强度的变化滞后于磁场变化，形成磁滞回线而产生的损耗，主要受材料元素种类的影响。涡流损耗是软磁材料在交变磁场的作用下，根据电磁感应定律，磁通量的变化诱发感应电动势，在电阻率很低的合金软磁材料中产生非常明显的涡流而产生的焦耳热。在高频应用环境下，软磁元件的损耗主要为涡流损耗，其与频率呈现指数型关系，会随着频率的升高而急剧增大，导致元件的升温、过热甚至烧毁。而剩余损耗是指软磁材料总体损耗中扣除磁滞损耗与涡流损耗之后剩余的损耗，这一类损耗只有在MHz或更高的频率下才会产生重要影响，在常用频率下一般忽略不计。

对于块体软磁合金，由于其整体材料均匀，致密度好，因此其磁滞损耗通常较低，但这也导致其电阻率较低，在材料内部形成大的涡流，尤其是在高频条件下，大涡流会产生巨大的涡流损耗，并以热能的形式发散传播，导致元件的发热。为克服这一难题，人们开始利用软磁合金粉末通过粉末成型来制成软磁粉芯，借助粉末颗粒间的物理隔离以及在粉末表面进行钝化处理来增强绝缘效果，阻断大涡流的产生，有效降低了较高频下的涡流损耗。但随着频率继续升高，软磁材料的涡流损耗仍会急剧增大，导致严重的发热，影响整体材料的性能。

因此，开发一种水冷软磁粉芯的制备工艺对于粉芯高频应用下发热现象的改善及性能稳定具有重要的意义。

发明内容

为了解决现有金属软磁粉芯在较高频率下高损耗导致发热，从而影响性能与寿命的问题，本发明提供一种具有水冷管的软磁粉芯，同时提供一种具有水冷管的软磁粉芯的制备方法。

一种具有冷却水管的软磁粉芯包括软磁粉芯，所述软磁粉芯内设有冷却水管，冷却水管的中部在软磁粉芯中呈环状分布，冷却水管的两端位于软磁粉芯的外部；其中磁粉部分的密度为5.5～7.2g/cm³。

所述冷却水管为紫铜管，冷却水管的直径为2-5mm。

一种具有冷却水管的软磁粉芯的制备操作步骤如下：

（1）配制混合粉料

将铁基粉末筛分为三级，一级过150～220目筛、二级过400～425目筛、三级过2000～9000目筛；

分别取120～130g一级铁基粉末、10～30g二级铁基粉末和50～60g三级铁基粉末，在混料机中混合20～40min，得到混合粉料；

（2）制备泥料

在200g混合粉料中分别加入12～35g环氧树脂、0.8～1g硬脂酸锌，搅拌器均匀搅拌30～35min，得到泥料；

（3）制备生坯