1、功率軟磁鐵氧體磁心的氣隙研磨功率軟磁鐵氧體磁心的氣隙研磨陳永平(南京金寧電子集團(tuán)有限公司,江蘇南京210046)中圖分類(lèi)號(hào):TM277;TG582文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):10013830(2011)o50074-021引言2軟磁功率鐵氧體磁心研磨氣隙的要素功率軟磁鐵氧體材料的發(fā)展始于1970年代末,開(kāi)關(guān)電源的出現(xiàn)是電源技術(shù)的一場(chǎng)革命,這種新型功率器件,最初用于電視機(jī)的行輸出變壓器,目前已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī),通信,航空航天,綠色照明和家用音視頻系統(tǒng)等技術(shù)領(lǐng)域.進(jìn)入21世紀(jì),現(xiàn)代電子工業(yè)全面進(jìn)入自動(dòng)化生產(chǎn)階段.因而,對(duì)功率軟磁鐵氧體材料及磁心元件提出了越來(lái)越高的要求,用于單端激勵(lì)電路的許多功率鐵氧體

2、磁心都需要開(kāi)氣隙,其目的主要是減小磁心在不對(duì)稱(chēng)磁場(chǎng)狀態(tài)下工作時(shí)的剩磁,氣隙越大剩磁越小,這樣同體積的磁心就可能輸出更大的功率,避免在交流大信號(hào)或直流偏置下的磁飽和現(xiàn)象,且能更好地控制電感量,提高變壓器的工作穩(wěn)定性.但是,氣隙量的增加同時(shí)也降低了磁心的磁導(dǎo)率,造成器件的線圈圈數(shù)增加,相關(guān)的銅損也隨之增大,且線圈的分布電容也大,對(duì)穩(wěn)定工作不利,所以應(yīng)根據(jù)需要選擇適當(dāng)?shù)臍庀?常用的EE型,EC型,罐型,EP型,RM型,PQ型等氣隙研磨方法大致分為三種:(1)普通研磨氣隙只是將中柱平行磨去一定尺寸,可有效防止磁飽和,并將電感控制在很窄的范圍內(nèi),使磁心電感量保持一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值,這是最常見(jiàn)也最簡(jiǎn)便的一種.

3、(2)將磁心中柱斜磨一定角度,加大中柱氣隙截面積,可以提高效率.(3)為了加大中柱截面積,也可以將中柱磨成凹凸型,此方法也有不少?gòu)S家在使用.收稿日期:2011.05.03修回日期:2011.06.24742.1設(shè)備隨著電子產(chǎn)品的不斷發(fā)展,功率鐵氧體磁心(以下簡(jiǎn)稱(chēng)磁心)的品種也在不斷地增加,為滿足氣隙研磨的需求,國(guó)內(nèi)外磁性材料專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家和研磨設(shè)備制造企業(yè)紛紛研究和開(kāi)發(fā)新的研磨工藝和設(shè)備,而磁心氣隙研磨按所用設(shè)備大致分為以下幾種:(1)連續(xù)式,主要包括:直線通過(guò)式磨床:直線通過(guò)式磨床是磁心研磨最常用,效率最高的一種磨加工設(shè)備,種類(lèi)繁多,如單立軸,單臥軸(切割機(jī)),立軸+臥軸,2立軸+臥軸,立軸+

4、2臥軸,上立軸+下立軸等等.立軸適用于磨平面,臥軸適用于磨氣隙(或切割),故只要有臥軸就可以磨氣隙(或切割磁心).尤其是近年來(lái),通過(guò)定制專(zhuān)用氣隙砂輪,使用單臥軸型磨床(切割機(jī))磨氣隙的廠家越來(lái)越多,但因受軸徑較細(xì),砂輪不能過(guò)寬等條件限制,單臥軸型磨床(切割機(jī))主要適用于磨小規(guī)格,小氣隙量的磁心.圓盤(pán)通過(guò)式磨床:一般情況下,罐型,EP型,RM型等磁心磨心柱氣隙時(shí),不希望磨到邊腿,此時(shí)直線通過(guò)式磨床就無(wú)法使用了.為此,磁心生產(chǎn)廠家和研磨設(shè)備制造企業(yè)聯(lián)合研制和開(kāi)發(fā)出圓盤(pán)通過(guò)式磨床.其原理是在圓盤(pán)上安裝一圈不同類(lèi)型磁心的專(zhuān)用模板,夾具,然后將待磨品一只只分別放入模板上的一個(gè)個(gè)工位內(nèi),隨著圓盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)

5、一只,出一只以實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè),只是這種”點(diǎn)動(dòng)式”的連續(xù),效率上肯定無(wú)法與直線通過(guò)式磨床相比.(2)半連續(xù)式,主要包括M7120,M7130等系列平面磨床.適合規(guī)格繁多,批量較小以及斜磨,凹凸型心柱的情況.JMagnMaterDevicesVol42No5(3)非連續(xù)式,主要包括各類(lèi)間歇式磨床:此類(lèi)磨床因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)特別簡(jiǎn)單,類(lèi)似于臺(tái)鉆,故以各廠家自制為主.適用于罐型,EP型,RM型等類(lèi)型,氣隙量非常小的磁心.操作方式主要是手握產(chǎn)品,磨一只測(cè)量一只.優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資少,再小的氣隙都可以磨,缺點(diǎn)是效率低,人工成本高.2.2測(cè)量氣隙研磨一般以測(cè)量磨后電感值為準(zhǔn),也有少量考核氣隙量的.電感一般分為空心電感和磁心

6、電感兩種.因空心電感相對(duì)于同一線圈,同一電感表等條件下是恒定不變的,故在每次測(cè)量磁心電感前,先測(cè)量一下線圈的空心電感便可校驗(yàn)電感表的工作狀態(tài)或線圈有無(wú)異常.由于線圈的繞法不一樣,故在測(cè)量平面配氣隙磁心的電感時(shí),線圈的引線端處在平面一側(cè)或氣隙一側(cè)其測(cè)量結(jié)果是不同的.這是測(cè)量電感時(shí)容易疏忽的地方,需要注意規(guī)范測(cè)量方法.2.3氣隙量的計(jì)算在研磨氣隙過(guò)程中,經(jīng)常發(fā)現(xiàn)事前并不知研磨產(chǎn)品的氣隙量具體是多少,此時(shí)就需要通過(guò)計(jì)算來(lái)獲得.但不同的文獻(xiàn),資料由于使用的物理量或單位不同,造成給出的氣隙量計(jì)算公式各不相同.這里總結(jié)了以下公式以期為讀者提供有益的參考:當(dāng)與.相差較大時(shí),有7n:.(1),ufle當(dāng)db.

7、時(shí),有:.(2)rr或Zg=fe?/O_-/ae(3)Le式中,為所求氣隙量;le為磁心的有效磁路長(zhǎng)度;為磁心材料的起始磁導(dǎo)率;.為開(kāi)氣隙后要求的磁導(dǎo)率;為磁心開(kāi)氣隙處的截面積;.為磁心有效截面積;L.為未開(kāi)氣隙時(shí)的電感量;.為開(kāi)氣隙后要求的電感量.3磁心氣隙研磨常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題3.1電感一致性不良磁心開(kāi)氣隙時(shí),最難控制的就是電感的一致性.首先要選擇加工精度高的磨床,其次是要將設(shè)備調(diào)整到最佳狀態(tài).由于磨床的調(diào)整是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程,無(wú)法將所有可能發(fā)生的問(wèn)題一一羅列,磁性材料及器件2011年10月故這里以最常見(jiàn)的EE型產(chǎn)品心柱開(kāi)氣隙為例,分析影響電感一致性的最主要的因素.我們都知道,僅就研磨工作而言

8、,氣隙電感的高低主要取決于氣隙量的大小.嚴(yán)格地說(shuō),這里的氣隙量應(yīng)是一付磁心配合時(shí)兩邊腿及心柱氣隙的總和,如果配合時(shí)兩邊腿處有氣隙,則毫無(wú)疑問(wèn)將嚴(yán)重影響電感的一致性.所以,必須首先保證兩邊腿處,有時(shí)甚至包括磁心底面,配合起來(lái)沒(méi)有氣隙,這一點(diǎn)對(duì)于小氣隙或電感公差范圍很小的情況尤其重要.而特別要注意的是氣隙量并不是個(gè)絕對(duì)值,它是心柱與邊腿的高度差,是個(gè)相對(duì)值.既然是相對(duì)值,只要有任何一方發(fā)生變化,它的大小就會(huì)跟著發(fā)生變化,順著這個(gè)思路深入下去,會(huì)發(fā)現(xiàn)影響電感一致性最主要的原因就是兩邊腿和心柱的研磨質(zhì)量,必須注意以下幾種研磨質(zhì)量問(wèn)題:同同(a)(b)(a)(b)圖3邊腿縱向磨斜的配對(duì)圖4邊腿橫向磨斜的

9、配對(duì)(1)心柱磨面不平(磨斜),如圖1,圖2所示:圖la,lb是同一付磁心心柱磨面不平(縱向),不同配對(duì)方式的示意圖.從圖中可清楚看到,一旦心柱磨面不平,勢(shì)必影響電感一致性l_1<L1.2).造成此現(xiàn)象的主要原因是氣隙砂輪磨削面與磁臺(tái)面不平行或砂輪磨削面因磨損而不平,需調(diào)整臺(tái)面角度或修整砂輪磨削面的平整度和垂直度.圖2a,2b是心柱磨面橫向不平的示意圖,產(chǎn)生原因是臺(tái)面磁吸力或砂輪相對(duì)的磨削力不夠強(qiáng),可通過(guò)選用強(qiáng)磁臺(tái)面,薄鋼帶,薄輸送帶,大直徑砂輪,粗目數(shù)砂輪,降低輸送帶速度,減少一次磨削量等方法來(lái)解決.(2)邊腿磨面不平(磨斜),如圖3,圖4所示.圖3a,3b是磁心邊腿磨面不平(

10、縱向)不同情況下的示意圖,圖4a和圖4b是磁心邊腿磨面不(下轉(zhuǎn)78頁(yè))752010o414本發(fā)明的目的在于:使采用帶坯連鑄法制作的原料合金的結(jié)晶組織更為均勻,由此使由該原料合金得到的粉碎粉末微細(xì)化且縮小粒度分布的范圍,藉此獲得高頑磁力的RT-B類(lèi)燒結(jié)磁體.所述R.T-B類(lèi)燒結(jié)磁體用原料合金具有由R2T14B化合物構(gòu)成的晶粒,并且.P和/或S的含量為loo950ppm.該原料合金優(yōu)選的組成是R:2535wt%,B:0.54wt%,AI和Cu之中的1種或2種:0.O20.6wt%,Co:5wt%或以下,余量基本上是Fe.其中,R是選白稀土類(lèi)元素之中的1,種,.2種或更多種元素,T是含有Fe,或者F

11、e和Co的選自過(guò)渡金屬元素之中的1種,2種或更多種元素.(電專(zhuān)供稿)iiiiiJ:JiJiJ:J:;J:J:JiJ:,:;iJiJiJ:J:J:;J;J=iJiJ:J;J:;,iiJ;,:,:,:;,:,:,:=(t-援53頁(yè))4】.LiLM,YangE,ChenX.Magneticfieldaberration隨外力的繼續(xù)增大而略有減小.這可能與位錯(cuò)和磁疇inducedbycyclestress【J】.JournalofMagnetismand的相互作用和塑性拉伸變形后的殘余壓應(yīng)力有關(guān).51i,s312:.72a1_-7s7仃.-d.p.d.f(3)初始磁信號(hào)對(duì)試件表面磁場(chǎng)強(qiáng)度隨拉伸thes

12、pontaneousstrayfieldsignalsofe舯nlagneticstee1應(yīng)力的變化趨勢(shì)有較大影響.J】.NDT&EInternational,2009,42:.323327.6】陳星,劉昌奎,陶春虎,等.金屬材料拉伸損傷的磁記參考文獻(xiàn):憶表征J.無(wú)損檢測(cè),2009,3l(5):345-348.1】DubovA,KolkolnilovS.Qualityassessmentofwelded7王丹,董世運(yùn),徐濱:,等.靜載拉伸45鋼材料的金jointsbythemetalmagneticmemorymethodcompared屬磁記憶信號(hào)分析J.材料工程,2008(

13、8):77.80.toconventionalNDTmethodsandmeansformaterials8】KuleevVG,TsarkovaTEMagnetoelasticeffectinproPertiesassessment【C.Shanghai,China:2008:1-13.plasticallvdeformedferromagneticsteelsinWeak2】DoubovAA.DiagnosticsofmetalandequipmentmeansmagneticfieldsfJ1.ThePhysicsofMetaisandofmetalmagneticmemoryC.1999

14、:l81-187.Metallography,2009.108(3):217.225.】LengcxMXZhangZMgnen.篇an缸作者簡(jiǎn)介:郭鵬舉(198o一),-k-,博士,主要從事磁記inducedbycyclicbendingstressJ.NDT&E.”l1J.:International,2009,42:410.414.憶檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用研究.(上接75頁(yè))”擠壓”就成了主要原因,尤其是在磨氣隙時(shí),為防平(橫向)不同情況的示意圖,從圖中可清楚看出,止因砂輪對(duì)磁心的tt阻擋,而造成磁心的晃動(dòng),傾邊腿磨斜,其氣隙量(即電感一致性)必然隨斜度的斜,磁心一般必須一只只緊靠

15、著通過(guò)氣隙砂輪,這變化而波動(dòng),原因和對(duì)策基本同(I).必然加重?cái)D壓程度(磨平面時(shí)則可一只只分開(kāi)通(3)氣隙量波動(dòng)大:有時(shí)心柱,邊腿磨面都過(guò),故”缺角,問(wèn)題要好解決得多).只要將研磨過(guò)比較平整,配合起來(lái)也看不出什么問(wèn)題,但電感一程中可能存在嚴(yán)重?cái)D壓現(xiàn)象的地方找出來(lái),就能找致性依然很差,如果暫不考慮設(shè)備自身精度,主軸到對(duì)應(yīng)的原因了.一般最常見(jiàn)的有以下幾種:間隙大等問(wèn)題,那么就必須檢查砂輪的動(dòng)平衡問(wèn)題(1)砂輪磨削力不足:理論上,砂輪的磨削力了.理論上,砂輪在出J一前都已進(jìn)行過(guò)嚴(yán)格的動(dòng)平主要取決于它的線速度,目數(shù)和膠合劑,因膠合劑衡校驗(yàn)了,但因磨損,碰損,砂輪的動(dòng)平衡有可能多采用樹(shù)脂類(lèi),條件相同,故可暫不考慮其影響,會(huì)被破壞,這時(shí)就要考慮修理砂輪了.另外還有一而線速度與其轉(zhuǎn)速和直徑成正比,目數(shù)方面理論上個(gè)很重要的問(wèn)題必須注意,那就是砂輪的安裝,除在一定范圍內(nèi)越粗磨削力越強(qiáng),但過(guò)粗會(huì)造成心柱了必須徹底清潔干凈外,安裝時(shí)還必須用百分表檢磨面周邊呈鋸齒狀缺角,故一般氣隙砂輪的目數(shù)選測(cè)氣隙砂輪磨削面一周的狀況,將指針的跳動(dòng)控制擇在100280目.在0.05mm以?xún)?nèi).(2)磁臺(tái)面磁吸力太強(qiáng):吸力強(qiáng),對(duì)磨面質(zhì)量3.2外觀不良和電感的一致性有利,但易造成磁心因吸力過(guò)大而