一種非晶共模電感的制作方法
【專利摘要】一種非晶共模電感，包括底座、磁芯環(huán)；所述底座底部設(shè)有引腳，底座上設(shè)置有固定支架，固定支架上穿置有圓形的磁芯環(huán)；所述磁芯環(huán)包括內(nèi)絕緣層，鐵基非晶磁芯層，NiCuZn鐵氧體納米晶磁芯層，鈷基非晶合金磁芯層，外絕緣層。在磁芯環(huán)兩側(cè)對稱繞設(shè)有若干圈電感線圈，電感線圈的端部與底座上的引腳連接。本發(fā)明具有尺寸小、鐵損小、磁導(dǎo)率高、電感高、溫度穩(wěn)定性良好、抗直流偏磁飽和能力優(yōu)良等優(yōu)點。該共模電感的磁芯是一種低功耗、抗電磁干擾的軟磁體，是由多種材質(zhì)疊加而成，可以很好的抑制共模噪聲，濾除EMI諧波，吸收開關(guān)電源產(chǎn)生的尖峰，避免浪涌電壓損壞器件，降低電路尺寸，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
【專利說明】一種非晶共模電感
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電感元件，尤其是涉及一種非晶共模電感。
【背景技術(shù)】
[0002]電子元件在工作狀態(tài)時，即是一個電磁干擾對象，又是一個干擾源。電磁干擾可以分為兩類:串模干擾和共模干擾。串模干擾電流作用于兩條信號線間，其傳導(dǎo)方向與波形和信號電流一致，共模干擾電流作用在信號線路和地線之間，干擾電流在兩條信號線上各流過二分之一且同向，并以地線為公共回路。如果共模電流不經(jīng)衰減過濾，那么共模干擾電流就很容易產(chǎn)生電磁輻射。美國FCC、國際無線電干擾特別委員的CISPR22以及我國的GB9254等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范都對信息技術(shù)設(shè)備的共模傳導(dǎo)干擾和輻射有相關(guān)限制。傳統(tǒng)的共模電感磁芯一般采用硅鋼片制備，鐵氧體成本低，但是其飽和磁感應(yīng)強度低，調(diào)整范圍窄，溫度穩(wěn)定性差，限制了共模電感的應(yīng)用范圍。
[0003]非晶材料是一種新型功能材料，是利用制備非晶的工藝，一次形成厚度約30微米的薄帶.當(dāng)熔融的鋼水采用先進的急冷快淬技術(shù)，將液態(tài)金屬以1X10-6 °C/sec冷卻速度形成厚度為0.03mm左右的固體薄帶，得到原子排列組合上具有短程有序，長程無序特點的非晶組織特征，不具備傳統(tǒng)合金材料的晶體結(jié)構(gòu)這就是非晶合金.這樣快速冷卻到厚度僅為幾十微米的金屬薄帶時，鋼水所具有的原子無序排列結(jié)構(gòu)便被“凍結(jié)”，形成了所謂的“非晶態(tài)合金”。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是提供一種非晶共模電感，以解決現(xiàn)有共模電感飽和磁感應(yīng)強度低、調(diào)整范圍窄、溫度穩(wěn)定性差、應(yīng)用范圍受到限制等技術(shù)問題。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種非晶共模電感，包括底座、磁芯環(huán)；所述底座底部設(shè)有引腳，底座上設(shè)置有固定支架，固定支架上穿置有圓形的磁芯環(huán)；所述磁芯環(huán)包括位于內(nèi)環(huán)的內(nèi)絕緣層，內(nèi)絕緣層外套設(shè)有鐵基非晶磁芯層，鐵基非晶磁芯層外套設(shè)有NiCuZn鐵氧體納米晶磁芯層，NiCuZn鐵氧體納米晶磁芯層外套設(shè)有鈷基非晶合金磁芯層，鈷基非晶合金磁芯層外套設(shè)有外絕緣層；在磁芯環(huán)兩側(cè)對稱繞設(shè)有若干圈電感線圈，電感線圈的端部與底座上的引腳連接。
[0006]作為優(yōu)選，所述NiCuZn鐵氧體納米晶磁芯層采用以下方法制備:將硫酸亞鐵、硝酸鋅、硝酸鎳、硝酸銅按Ni0.3、Cu0.13、Zn0.56、Fe2.01的比例加入蒸餾水配置成lmol/L的金屬離子溶液，將溶液加熱至80°C并不斷攪拌，稱取一定量的草酸銨作為沉淀劑配置成2mol/L溶液，然后加入草酸銨溶液重量1%的乙二醇；將攪拌中的金屬離子溶液滴入到沉淀劑溶液中，滴定結(jié)束后保持溫度攪拌I小時，使之充分反應(yīng)，待出現(xiàn)大量沉淀后停止滴定，然后陳化2小時，最后將溶液冷卻至室溫，用去離子水和無水乙醇洗滌多次，放入烘箱干燥后，得到NiCuZn鐵氧體前驅(qū)體，然后將前驅(qū)體由室溫升至180°C，升溫速度為10°C /min，保溫10小時，然后由180°C升溫至800°C，升溫速度為30°C/min，保溫時間為150min，最后空冷至室溫粉碎，得到納米晶NiCuZn鐵氧體粉末，壓成圓形環(huán)片狀并于1200°C燒結(jié)得到NiCuZn鐵氧體納米晶磁芯層。
[0007]作為優(yōu)選,所述磁芯環(huán)外套設(shè)有外殼，外殼內(nèi)復(fù)合有將電感線圈包覆的磁片。
[0008]作為優(yōu)選，所述鐵基非晶磁芯層、NiCuZn鐵氧體納米晶磁芯層、鈷基非晶合金磁芯層厚度比為3:1:1。
[0009]作為優(yōu)選，所述固定支架包括頂部支撐環(huán)、底部支撐環(huán)，底部支撐環(huán)卡置在底座上，頂部支撐環(huán)和底部支撐環(huán)通過連接板連接。
[0010]作為優(yōu)選，所述鐵基非晶合金磁芯層是由鐵基非晶納米帶材繞制成的環(huán)形結(jié)構(gòu)，繞制成環(huán)形后，將環(huán)形工件在惰性氣體保護氛圍下進行兩段升溫保溫，第一段升溫速度為6-9°C /min,升溫50_65min,保溫30_60min,在保溫期間施加縱向磁場,磁場強度0.8-16KA/m,磁場方向為沿環(huán)形圓周方向，第二段升溫速度為0.5-3.5 V /min,升溫30_80min,保溫60-120min,在鐵基非晶納米材料達到晶化溫度之前施加橫向磁場，磁場強度為16_32KA/m，并保持到熱處理結(jié)束，處理完成后即得鐵基非晶合金磁芯層。
[0011]作為優(yōu)選，所述鈷基非晶合金層是由鈷基非晶合金帶材繞制成的環(huán)形結(jié)構(gòu)。
[0012]本發(fā)明具有尺寸小、鐵損小、磁導(dǎo)率高、電感高、溫度穩(wěn)定性良好、抗直流偏磁飽和能力優(yōu)良等優(yōu)點。該共模電感的磁芯是一種低功耗、抗電磁干擾的軟磁體，是由多種材質(zhì)疊加而成，鐵基非晶磁芯層磁性強，價格便宜，磁導(dǎo)率、激磁電流和鐵損等性能優(yōu)于硅鋼片。NiCuZn鐵氧體納米晶磁芯層具有具有高的磁導(dǎo)率、高的飽和磁化強度和低矯頑力，而且還具有低損耗、高的電阻率等特點。鈷基非晶合金磁芯層磁導(dǎo)率極高、鐵損低、矯頑力低。本發(fā)明非晶共模電感結(jié)合了各種材料的優(yōu)點，可以很好的抑制共模噪聲，濾除EMI諧波，吸收開關(guān)電源產(chǎn)生的尖峰，避免浪涌電壓損壞器件，降低電路尺寸，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。產(chǎn)品主要應(yīng)用于高【技術(shù)領(lǐng)域】，如數(shù)字通信、電磁兼容(EMC)、射頻寬帶、抗電磁干擾(EMI)、高清顯示、汽車電子、高保真、高靈敏度、低功耗電聲器件等進行廣泛地應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是共模電感的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是固定支架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4是固定支架的左視圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。
[0016]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是共模電感的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是固定支架的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是固定支架的左視圖。
[0017]由圖可知，該非晶共模電感，包括底座1、磁芯環(huán)3。其底座I底部設(shè)有引腳12，底座I上設(shè)置有固定支架2，固定支架2包括頂部支撐環(huán)21、底部支撐環(huán)22，底部支撐環(huán)22卡置在底座I上，頂部支撐環(huán)21和底部支撐環(huán)22通過連接板23連接。
[0018]固定支架2上穿置有圓形的磁芯環(huán)3，磁芯環(huán)3包括位于內(nèi)環(huán)的內(nèi)絕緣層4，內(nèi)絕緣層4外套設(shè)有鐵基非晶磁芯層5，鐵基非晶磁芯層5外套設(shè)有NiCuZn鐵氧體納米晶磁芯層6，NiCuZn鐵氧體納米晶磁芯層6外套設(shè)有鈷基非晶合金磁芯層7，鈷基非晶合金磁芯層7外套設(shè)有外絕緣層8，各層通過膠劑粘合。其中，鐵基非晶磁芯層5、NiCuZn鐵氧體納米晶磁芯層6、鈷基非晶合金磁芯層7厚度比為3:1:1。
[0019]鐵基非晶合金磁芯層5是由厚度25_30um的鐵基非晶納米帶材繞制成的環(huán)形結(jié)構(gòu)。繞制成環(huán)形后，將環(huán)形工件在惰性氣體保護氛圍下進行兩段升溫保溫，第一段升溫速度為6-9°C /min,升溫50_65min,保溫30_60min,在保溫期間施加縱向磁場，磁場強度0.8-16KA/m,磁場方向為沿環(huán)形圓周方向，第二段升溫速度為0.5-3.5 V /min,升溫30-80min,保溫60_120min,在鐵基非晶納米材料達到晶化溫度之前施加橫向磁場,磁場強度為16-32KA/m，并保持到熱處理結(jié)束，處理完成后即得鐵基非晶合金磁芯層。
[0020]鈷基非晶合金層7是由鈷基非晶合金帶材繞制成的環(huán)形結(jié)構(gòu)。
[0021]在磁芯環(huán)3兩側(cè)對稱繞設(shè)有若干圈電感線圈9，電感線圈9的端部與底座I上的引腳12連接。磁芯環(huán)3外套設(shè)有外殼10，外殼10內(nèi)復(fù)合有將電感線圈9包覆的磁片11。
[0022]NiCuZn鐵氧體納米晶磁芯層6采用以下方法制備:將硫酸亞鐵、硝酸鋅、硝酸鎳、硝酸銅按比例(如Ni0.3、Cu0.13、Zn0.56、Fe2.01)加入蒸餾水配置成lmol/L的金屬離子溶液，將溶液加熱至80°C并不斷攪拌，稱取一定量的草酸銨作為沉淀劑配置成2mol/L溶液，然后加入草酸銨溶液重量1%的乙二醇；將攪拌中的金屬離子溶液滴入到沉淀劑溶液中，滴定結(jié)束后保持溫度攪拌I小時，使之充分反應(yīng)，待出現(xiàn)大量沉淀后停止滴定，然后陳化2小時，最后將溶液冷卻至室溫，用去離子水和無水乙醇洗滌多次，放入烘箱干燥后，得到NiCuZn鐵氧體前驅(qū)體，然后將前驅(qū)體由室溫升至180°C，升溫速度為10°C /min，保溫10小時，然后由180°C升溫至800°C，升溫速度為30°C /min,保溫時間為150min，最后空冷至室溫粉碎，得到納米晶NiCuZn鐵氧體粉末，壓成圓形環(huán)片狀并于1200°C燒結(jié)得到NiCuZn鐵氧體納米晶磁芯層。
[0023]該非晶共模電感選用軟磁性材料復(fù)合而成，鐵基非晶納米磁芯導(dǎo)磁率、激磁電流和鐵損均優(yōu)于普通硅鋼片，適合于制造大功率電感。NiCuZn鐵氧體納米晶磁芯具有極高的磁導(dǎo)率和工作頻率，且磁導(dǎo)率隨磁通密度和溫度的變化非常小，采用納米晶NiCuZn鐵氧體磁芯制作的共模電感，只需很少的線圈匝數(shù)，即可獲得很大的電感，從而降低銅耗，節(jié)省線材，簡化電路結(jié)構(gòu)，減少電感的體積和重量，在很寬的頻率范圍內(nèi)抑制共模干擾。鈷基非晶合金磁芯磁性較弱但是磁導(dǎo)率極高，可大大提高元件對環(huán)境的適應(yīng)性和可靠性。采用上述材料制成的共模電感可以很好的抑制共模噪聲，濾除EMI諧波，吸收開關(guān)電源產(chǎn)生的尖峰，避免浪涌電壓損壞器件，降低電路尺寸大小。
[0024]下表是本發(fā)明共模電感磁芯環(huán)與現(xiàn)有硅鋼片鐵芯的特性對比:
表I本發(fā)明制備的鐵芯與鐵氧體鐵芯磁性能對比
【權(quán)利要求】
1.一種非晶共模電感，包括底座、磁芯環(huán)；其特征是所述底座底部設(shè)有引腳，底座上設(shè)置有固定支架，固定支架上穿置有圓形的磁芯環(huán)；所述磁芯環(huán)包括位于內(nèi)環(huán)的內(nèi)絕緣層，內(nèi)絕緣層外套設(shè)有鐵基非晶磁芯層，鐵基非晶磁芯層外套設(shè)有NiCuZn鐵氧體納米晶磁芯層，NiCuZn鐵氧體納米晶磁芯層外套設(shè)有鈷基非晶合金磁芯層，鈷基非晶合金磁芯層外套設(shè)有外絕緣層；在磁芯環(huán)兩側(cè)對稱繞設(shè)有若干圈電感線圈，電感線圈的端部與底座上的引腳連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶共模電感，其特征是所述NiCuZn鐵氧體納米晶磁芯層采用以下方法制備:將硫酸亞鐵、硝酸鋅、硝酸鎳、硝酸銅按Ni0.3、Cu0.13、Zn0.56、Fe2.01的比例加入蒸餾水配置成lmol/L的金屬離子溶液，將溶液加熱至80°C并不斷攪拌，稱取一定量的草酸銨作為沉淀劑配置成2mol/L溶液，然后加入草酸銨溶液重量1%的乙二醇；將攪拌中的金屬離子溶液滴入到沉淀劑溶液中，滴定結(jié)束后保持溫度攪拌I小時，使之充分反應(yīng)，待出現(xiàn)大量沉淀后停止滴定，然后陳化2小時，最后將溶液冷卻至室溫，用去離子水和無水乙醇洗滌多次，放入烘箱干燥后，得到NiCuZn鐵氧體前驅(qū)體，然后將前驅(qū)體由室溫升至180°C，升溫速度為10°C /min，保溫10小時，然后由180°C升溫至800°C，升溫速度為300C /min,保溫時間為150min，最后空冷至室溫粉碎，得到納米晶NiCuZn鐵氧體粉末，壓成圓形環(huán)片狀并于1200°C燒結(jié)得到NiCuZn鐵氧體納米晶磁芯層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶共模電感，其特征是所述磁芯環(huán)外套設(shè)有外殼，外殼內(nèi)復(fù)合有將電感線圈包覆的磁片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非晶共模電感，其特征是所述鐵基非晶磁芯層、NiCuZn鐵氧體納米晶磁芯層、鈷基非晶合金磁芯層厚度比為3:1:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非晶共模電感，其特征是所述固定支架包括頂部支撐環(huán)、底部支撐環(huán)，底部支撐環(huán)卡置在底座上，頂部支撐環(huán)和底部支撐環(huán)通過連接板連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶共模電感，其特征是所述鐵基非晶合金磁芯層是由鐵基非晶納米帶材繞制成的環(huán)形結(jié)構(gòu)，繞制成環(huán)形后，將環(huán)形工件在惰性氣體保護氛圍下進行兩段升溫保溫，第一段升溫速度為6-9°C /min,升溫50_65min，保溫30_60min，在保溫期間施加縱向磁場，磁場強度0.8-16KA/m,磁場方向為沿環(huán)形圓周方向，第二段升溫速度為0.5-3.50C /min，升溫30_80min，保溫60_120min，在鐵基非晶納米材料達到晶化溫度之前施加橫向磁場，磁場強度為16-32KA/m，并保持到熱處理結(jié)束，處理完成后即得鐵基非晶合金磁芯層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶共模電感，其特征是所述鈷基非晶合金層是由鈷基非晶合金帶材繞制成的環(huán)形結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H01F41/02GK103680818SQ201310748211
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】周濤 申請人:周濤