電流變換器芯以及制造電流變換器芯的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電流變換器芯，其芯外徑Da與芯內(nèi)徑Di之比小于1.5，具有飽和磁致伸縮系數(shù)λs≤|4|ppm和圓滑的磁滯回線，該磁滯回線的參數(shù)為：0.50≤Br/Bs≤0.85和Hcmax≤20mA/cm。所述電流變換器芯由一種軟磁的鐵基合金構(gòu)成，其中該合金結(jié)構(gòu)的至少50%由平均料顆粒大小100nm或者以下的細(xì)小微晶顆粒構(gòu)成，并且所述鐵基合金主要保含一種組合成分。本發(fā)明還涉及這種電流變換器芯的制造方法。
【專利說(shuō)明】電流變換器芯以及制造電流變換器芯的方法
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00580015857.X、申請(qǐng)日為2005年5月17日的同名申請(qǐng)的分
案申請(qǐng)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種電流變換器芯以及一種制造電流變換器芯的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]采用電能計(jì)數(shù)器在工業(yè)和家居環(huán)境中對(duì)電氣裝置和設(shè)備的耗電進(jìn)行計(jì)量。在此公知例如電機(jī)的費(fèi)拉里斯感應(yīng)計(jì)數(shù)器的原理等各種原理。所述費(fèi)拉里斯感應(yīng)計(jì)數(shù)器是基于對(duì)由與電流或者電壓成比例的場(chǎng)所驅(qū)動(dòng)的一個(gè)圓盤的旋轉(zhuǎn)的測(cè)量。
[0004]現(xiàn)代計(jì)數(shù)器完全以電子方式進(jìn)行工作。有各種基于感應(yīng)原理測(cè)取電流的方法，其中按照數(shù)字方式處理電感的電流變換器和電壓變換器的輸出信號(hào)，并提供所述輸出信號(hào)用于測(cè)取耗電并且還可以用于遠(yuǎn)程讀取。
[0005]感應(yīng)電流變換器的電子能量計(jì)數(shù)器越來(lái)越多地應(yīng)用于家居環(huán)境中。在此，這種計(jì)數(shù)器在低成本制造性方面比其在技術(shù)上的考慮起更大的作用。這使得需要研發(fā)這種電流變換器特別經(jīng)濟(jì)的制造方法。需要測(cè)量的耗電電流在數(shù)毫安(mA)與100 A之間的范圍內(nèi)或者在該范圍之外，其中需要能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單而精確的電能測(cè)量而同時(shí)要求與要測(cè)量的初級(jí)電流相比，該測(cè)量信號(hào)具有相對(duì)小的相位誤差和幅度誤差。除了精度要求以外，在較高生產(chǎn)能力的情況下，這種電流變換器材料成本也是非常重要的，尤其是電流變換器芯材料的成本是非常重要的。
[0006]對(duì)于一個(gè)電流變換器的相位誤差，一般有
【權(quán)利要求】
1.電流變換器芯，所述芯的外徑Da與芯的內(nèi)徑Di之比小于1.25，該電流變換器芯具有飽和磁致伸縮系數(shù)Xs≤6|ppm以及圓滑的磁滯回線，該圓滑的磁滯回線的參數(shù)為:.0.50 (≤Br/Bs ( 0.85以及Hemax ≤20 mA/cm，其中所述電流變換器芯由軟磁的鐵基合金構(gòu)成，所述軟磁的鐵基合金結(jié)構(gòu)的至少50%由平均料顆粒大小為IOOnm或者以下的細(xì)小微晶顆粒構(gòu)成，并且所述鐵基合金主要具有以下的組成:
Fex-a_bCoaNib CuyMzSivBw 其中M是選自V、Nb、W、Ta、Zr、Hf、T1、Mo的組中的一種元素或者是這些元素的組合，并且: x+y+z+v+w = 100%,和 Fe+Co+Ni =X= 100%-y-z-v-w Co ad Ni b ≤1.5% Cu 0.5% ≤y ≤2% M 1% ≤z ≤5% Si 6.5% ≤V ≤18% B 5% ≤w ≤14% 其中 v+w > 18%。
2.如權(quán)利要求1所述的電流變換器芯，所述電流變換器芯具有一個(gè)飽和磁致伸縮系數(shù)λ |2|ppm和圓滑的磁滯回線,該圓滑的磁滯回線的參數(shù)為:0.50 ( Br/Bs ( 0.85以及Hcimaxi≤12 mA/cm,其中所述電流變換器芯由一種軟磁的鐵基合金構(gòu)成,所述合金結(jié)構(gòu)的至少50%由平均料顆粒大小IOOnm或者以下的細(xì)小微晶顆粒構(gòu)成，并且所述鐵基合金主要具有以下的組成:
Fex-a_bCoaNibCuyMzSivBw 其中M是選自V、Nb、W、Ta、Zr、Hf、T1、Mo的組中的一種元素或者這些元素的組合，并且: x+y+z+v+w = 100%,和 Fe+Co+Ni =X= 100%-y-z-v-w Co a ≤0.5% Ni b ≤0.5% Cu 0.75% ≤y ≤1.25% M 2% ≤z ≤3.5% Si 13% ≤ V ≤ 16.5% B 5% ≤w ≤9% 其中20%≤v+w≤25%。
3.如權(quán)利要求2所述的電流變換器芯，其中，所述電流變換器芯具有飽和磁致伸縮系數(shù)Xsi^l0.8| ppm和圓滑的磁滯回線,該圓滑的磁滯回線的參數(shù)為:0.65 ( Br/Bs (.0.80以及Hemax≤10 mA/cm，其中所述電流變換器芯由一種軟磁的鐵基合金構(gòu)成，所述合金結(jié)構(gòu)的至少50%由平均料顆粒大小為IOOnm或者以下的細(xì)小微晶顆粒構(gòu)成，并且所述鐵基合金主要具有以下的組成:Fex-a_bCoaNibCuyMzSivBw其中M是一個(gè)V、Nb、W、Ta、Zr、Hf、T1、Mo的組中的一種元素或者是這些元素的組合， 并且:x+y+z+v+w = 100%,和 Fe+Co+Ni =X= 100%-y-z-v-w Co a ≤ 0.5%Ni b ≤ 0.5%Cu 0.75% ≤ y ≤ 1.25%M 2% ≤ z ≤ 3.5%Si 13% ≤ v ≤ 16.5%B5% ≤ w ≤ 9%其中20%≤v+w≤25%。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的電流變換器芯，所述電流變換器芯具有U4 > 90000。
5.如權(quán)利要求1至3之一所述的電流變換器芯，所述電流變換器芯具有 350000。
6.如權(quán)利要求1至3之一所述的電流變換器芯，所述電流變換器芯的飽和感應(yīng)強(qiáng)度為 Bs ( 1.4特拉斯。
7.如權(quán)利要求6所述的電流變換器芯，所述電流變換器芯具有1.1至1.4特拉斯的飽和感應(yīng)強(qiáng)度。
8.如權(quán)利要求1至3之一所述的電流變換器芯，所述電流變換器芯的相位誤差小于I。。
9.如權(quán)利要求1至3之一所述的電流變換器芯，所述電流變換器芯具有相應(yīng)于Kg6s < 2J / m3的總的磁各向異性。
10.如權(quán)利要求1至3之一所述的電流變換器芯，其中所述電流變換器芯被構(gòu)成為環(huán)帶芯，具有至少一個(gè)初級(jí)繞組和至少一個(gè)次級(jí)繞組。
11.用于制造根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的電流變換器芯的方法，該方法包括以下步驟:a)制備一種合金熔液；b)借助于快速凝固技術(shù)由所述合金熔液制造一種非晶合金帶；c)無(wú)張力地把所述非晶帶卷繞成非晶電流變換器芯；d)在最大程度排除磁場(chǎng)影響的條件下，在形成納米晶體的電流變換器芯的實(shí)施過(guò)程中對(duì)不堆疊的非晶電流變換器芯進(jìn)行熱處理。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，在惰性氣體環(huán)境中進(jìn)行所述熱處理。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，在還原性氣體環(huán)境中進(jìn)行所述熱處理。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，在卷繞之前，以電絕緣方式涂覆所述非晶帶。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，在卷繞之后，把所述電流變換器芯浸潰在絕緣材料中。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，在具有高熱容和高熱導(dǎo)率的熱沉上對(duì)不堆疊的非晶電流變換器芯進(jìn)行熱處理。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，采用金屬或者金屬合金、金屬粉末或者陶瓷作為所述熱沉的材料。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，采用銅、銀或者能導(dǎo)熱的鋼作為所述金屬或者金屬粉末。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，采用陶瓷粉末作為所述熱沉的材料。
20.如權(quán)利要求17或19所述的方法，其中，采用氧化鎂、氧化鋁或者氮化鋁作為陶瓷或者陶瓷粉末。
21.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，在大約440°C至大約620°C的溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行熱處理。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，使熱處理在500°C至約600°C之間在長(zhǎng)達(dá)150分鐘的持續(xù)時(shí)間內(nèi)保持一個(gè)恒定溫度。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，以0.1 K / Min至100 K / Min的升溫速度達(dá)到所述恒定溫度。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，在440°C和620°C的范圍的所述熱處理中存在第一升溫階段和第二升溫階段，所述第二升溫階段的升溫速度低于第一升溫階段的升溫速度。
25.如權(quán)利要求13至16之一所述的方法，其中，在熱處理區(qū)整體的逗留時(shí)間為5至180分鐘。
【文檔編號(hào)】H01F27/255GK103500623SQ201310273350
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2005年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2004年5月17日
【發(fā)明者】G.武爾夫, D.奧特, J.佩特喬爾德 申請(qǐng)人:真空融化兩合公司