专利名称：磁补偿式霍尔电流传感器用非晶磁芯制法的利记博彩app
技术领域：
本发明属新型软磁磁芯，代替原来传统使用的高磁导率80Ni-Fe系坡莫合金材料磁芯，具有极低剩磁感应强度、低矫顽力和更好频率特性，本发明非晶磁芯专门适用于磁补偿式霍尔电流传感器中的磁芯。
磁补偿式霍尔电流传感器是一种高精度，非接触，可测控各种波形电流的新型传感器，它广泛应用于新兴的电力电子技术中，磁芯是其两大关键部件之一。通常要求磁芯具有如下特性1)低的剩磁感应强度Br;2)低的矫顽力Hc;3)良好的频率特性;4)高饱和磁感Bs;5)良好的制作工艺性能。
现有技术采用的是由西德提供磁芯含Ni80%的坡莫合金带绕磁芯，带厚为0.1mm左右。经退火-浸漆固化后，其磁性水平为Bs0.8T，Br0.24T，Hc2.1A/m(0.026Oe)，由于带较厚，高频磁性较差，这限制了传感器响应时间的改善，它的剩磁Br和Hc均较大，降低了传感器的精度。近年来随着电力电子技术的发展，对高频、非正弦波电流的测控要求逐渐增多。因此需要一种具有更优良频率特性、更低剩磁和矫顽力的切割磁芯以满足新型传感器的要求。
国内外市场销售的这种传感器均由瑞士LAM公司生产，全由西德提供坡莫磁芯，至今未发现使用非晶合金磁芯的专利和报导。关于传统传感器的文献报导见文献[1]。
本发明的目的在于用非晶磁芯代替传统的坡莫合金磁芯，以提高传感器的精度和高频特性。此外，通过非晶成分的调整和工艺的改进，使传感器非晶磁芯易于加工制作，提高工业生产工艺稳定性，降低成本，使之适用于大批量生产。
发明内容
包括非晶合金的成分为FezNiyMxSi7-10B12～15(其中M为Mo或Mn，x为0～5，y为0～40，z为36-78)，这种非晶合金具有良好的高频软磁性能及制带工艺性能，在常规的退火条件下可达到Hc＜1.6A/m Bs达到0.9T，饱合磁滞伸缩系数10×10-6。电阻率为1.35μΩ·m。
本发明采用真空感应炉冶炼并铸成棒状母材，用单辊法制成要求宽度的非晶带材，然后卷绕成环形或跑道形磁芯。
上述成分的磁芯可按下列两种退火工艺进行a)部分晶化退火在氮或氩保护气中，退火温度为410～450℃，保温10～30分钟，空冷，可以获得高的Bs和低的Br和良好的高频特性。
b)横磁退火退火温度为400～430℃，保温时间10～30分钟，炉冷。磁场强度大于1600A/m。横磁退火的目的是为了降低Br和提高频率特性。
将退火后的磁芯进行固化处理，可以采用包封方法，也可以采用封装的方法。使用低应力半柔性环氧树脂进行灌注，其配方成分为品种配入比例(重量)环氧树脂100固化剂(酸酐类等)8～16增刃剂(聚S橡胶等)5～30增充剂(Si微粉等)30～50固化烘干工艺为150℃、3小时将固化后的磁芯用砂轮切片机或线切割机切成所需尺寸的气隙大小，以便放入霍尔半导体器件。以上工艺可保证在切割过程中不产生树脂开裂，带层间脱裂和气隙变形等缺陷。
与现有技术比较及优点
与现有技术比较及优点现用坡莫合金磁芯与本发明的磁芯在磁性和工艺方面有以下区别(1)现用磁芯采用含Ni80%的坡莫合金，本发明采用Fe-Ni基非晶磁芯。
(2)本发明采用低温退火(400～450℃)，不需要涂层，处理周期短，对保护气要求不严，工艺简单。而现用坡莫磁芯必须采用常规的绝缘电泳涂层和高温常时间退火(1050℃×4hr)，其退火工序非常复杂。
(3)本发明采用环氧树脂包封固化方法，而现用坡莫磁芯采用浸漆方法。前者方法可保证经固化后软磁性能变化不大，而后者则使磁性能大大下降。例如对矫顽力Hc来说，本发明磁芯经固化后增加0～30%，而现用技术一般增加到400%。
(4)切割前后磁芯的直流磁性，两者可作如下比较表1为固化后切割前磁芯直流性能比较。
图1则为切割后磁芯磁滞回线的对比。图1中(a)为本发明磁芯;(b)为现用坡莫磁芯。由此可见，本发明磁芯具有Bs高、Br和Hc低的优点，而且曲线的线性度较高，更适合于霍尔电流传感器。
(5)关于高频特性在固化后切割前的状态下对本发明磁芯与现有坡莫磁芯进行了频率特性比较，使用电桥法、在Bm＝5mT磁感条件下，测量了两种磁芯的弹性磁导率随工作频率的变化，其磁导率的频散特性示于表2，由表可见传统的坡莫磁芯从10KHz频率开始已经明显下降。在50KHz时，磁导率已低于1000，而本发明磁芯由10KHz升至150KHz磁导率仅降低18%，这种磁芯特别适合于对高频电流电压的测控。
表1固化后切割前的磁芯直流性能比较
表2切割前两种磁芯的弹性磁导率的频散特性
用真空感应炉冶炼成分为Fe38Ni38Mn2Si8B14母材，采用单辊法制成10mm宽非晶带，卷绕成φ18/φ24×10mm的磁芯。随后进行横磁退火，磁场强度1600A/m。采用410℃、10分钟退火后炉冷，将磁芯用环氧树脂包封制成φ15/φ26×11.5mm的外形尺寸，在砂轮切片机上切割1.8mm宽的间隙。所获得直流磁滞回线如图1所示。其平均磁导率为125，达到饱和时的静态磁场为40AT/cm。
用这种磁芯制成额定测量电流为100A(50Hz)的磁补偿式霍尔电流传感器，结果表明，其测量精度＜1%，测量范围扩展到0～150A，响应时间小于1μS，满足使用要求。
采用实例1相同的冶炼制带方法，制出成分为Fe77Si9B14的10mm宽非晶带，卷绕成φ18/φ24×10mm环状磁芯。随后在Ar气保护下进行430℃、20分钟退火后，直流磁性为Bs＝1.55T，Br＝0.15T，Hc＝7.96A/m，然后将磁芯注入环氧树脂，烘干固化处理后Bs＝1.52T，其剩磁Br和Hc变化不大，采用砂轮切片机切割，宽度为1.7mm缝隙。测量切口后磁芯的B100为1.45T，平均磁导率为180，高于实例1中的125。而且由于Bs很高，制成传感器后可扩大电流测量范围至200A。
直井敏男桑田佳明，“ホ-ル素子型高精度电流センサ-”センサ-技术。Vol.9.No.8(1989)，48。
权利要求
1.软磁非晶磁芯制法，其特征在于化学成分(重量%)为FezNiyMxSi7-10B12-15(其中M为Mo或Mn，x为0-5，y为0-40，z为36-78)，采用真空感应炉冶炼棒状母材，用单辊法制成要求宽度的非晶带材，绕成环形或跑道形磁芯，然后进行部分晶化退火或横磁退火，再经固化处理成型，最后进行气隙切割。
2.根据权利要求1所述的制法，其特征在于部分晶化退火工艺为在氮或氩气保护中，退火温度410～450℃，保温10～30分钟，空冷。
3.根据权利要求1所述的制法，其特征在于横磁退火工艺为退火温度400～430℃，保温10～30分钟炉冷，磁场方向沿带横向方向，磁场强度大于1600A/m。
4.根据权利要求1所述的制法，其特征在于固化处理是采用包封方法，灌入半柔性环氧树脂。
5.根据权利要求4所述的半柔性环氧树脂，其特征是配方成分符合如下要求品种 配入比例(重量)环氧树脂 100固化剂(酸酐类等) 8～16增刃剂(聚硫橡胶等) 5～30填充剂(硅微粉等) 30～50固化烘干工艺为150℃，3小时。
全文摘要
本发明用于磁补偿式霍尔电流传感器的切割磁芯。本发明的成分为FczNiyMxSi7-10B12-15(其中M为Mo或Mn，x为0-5，y为0-40，z为36-78)，经过特殊的部分晶化退火或横磁场退火，使剩磁降低和改善高频特性，最后采用半柔性环氧树脂进行封装固化和切割而成。与传统坡莫磁芯相比，本发明非晶磁芯的重要优点是原材料和制造成本低、易于制造，有优良的频率特性和更低的剩磁和矫顽力，可改善传感器的响应时间和精度。
文档编号H01F1/153GK1069823SQ9111175
公开日1993年3月10日 申请日期1991年12月29日 优先权日1991年12月29日
发明者张家骥, 涂国超, 史长利 申请人:首都钢铁公司