Жесткий ленточный сердечник

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к жестким ленточным сердечникам, имеющим по крайней мере один разрез, изготовленным из магнитного сплава на основе железа. Такие сердечники используют в помехоподавляющих фильтрах и других устройствах радиоэлектроники, и они должны иметь высокое значение магнитного поля, в пределах которого магнитная проницаемость остается практически постоянной. Жесткий ленточный сердечник, имеющий по крайней мере один разрез, изготовлен из магнитного сплава на основе железа, содержащего, ат. медь 0,5 2,0; один или несколько компонентов из группы, содержащей ниобий, тантал, вольфрам, молибден, хром, ванадий, в количестве 2 5; кремний 5 18; бор 4 12; железо остальное, причем структура сплава не менее, чем на 50% состоит из кристаллов размером менее 100 нм, а в межвитковом пространстве сердечника находится отвердевший неорганический клей. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к металлургии, а именно к жестким ленточным сердечникам, имеющим по крайней мере один разрез, изготовленным из магнитного сплава на основе железа. Такие сердечники используют в помехоподавляющих фильтрах и других устройствах радиоэлектроники, и они должны иметь высокое значение магнитного поля, в пределах которого магнитная проницаемость остается практически постоянной.

Известен сердечник, имеющий по крайней мере один разрез, изготовленный из аморфного сплава на основе железа. Сердечник, выбранный в качестве прототипа, дополнительно пропитан эпоксидной смолой, чтобы придать сердечнику жесткость. Недостатком сердечника-прототипа является относительно низкая магнитная проницаемость тела сердечника, представляющего конгломерат аморфного сплава и эпоксидной смолы. Это ограничивает возможности изменения магнитной проницаемости сердечника за счет изменения ширины разреза. С другой стороны повышение магнитной проницаемости тела сердечника позволило бы экранировать область воздушного зазора, что особенно важно при размещении в нем датчика. Трудности также возникают при осуществлении самого разреза сердечника-прототипа, изготовленного из аморфного сплава, обладающего высокими механическими свойствами.

Для устранения указанных недостатков предлагается жесткий ленточный сердечник, имеющий по крайней мере один разрез, изготовленный из магнитного сплава на основе железа, отличающийся тем, что сплав содержит компоненты при следующем соотношении, ат. медь 0,5 2,0; один или несколько компонентов из группы, содержащей ниобий, тантал, вольфрам, молибден, хром, ванадий, в количестве 2 5; кремний 5 18; бор 4 12; железо остальное, причем структура сплава не менее, чем на 50% состоит из кристаллов размером менее 100 нм, а в межвитковом пространстве сердечника находится отвердевший неорганический клей.

Лента для намотки сердечника, получаемая методом быстрой закалки расплава на поверхность барабана-холодильника, имеет аморфную структуру. После отжига сердечника при температуре кристаллизации формируется структура сплава, в которой не менее 50% составляют кристаллиты размером менее 100 нм, предпочтительно менее 20 нм. Сердечник с кристаллической структурой значительно легче поддается разрезу, чем сердечник с аморфной структурой сплава. Для придания сердечнику жесткости его пропитывают неорганическим клеем. Если неорганический клей выдерживает повышенные температуры, то пропитку проводят до отжига. Последующий отжиг частично снимает внутренние напряжения, возникающие в сердечнике вследствие отвердевания клея. Так как отвердевание и кристаллизация протекают при высоких температурах, то готовый сердечник имеет повышенную температурную стабильность. Предпочтительно, чтобы неорганическим клеем был клей на основе силиката натрия, который обладает хорошей жаростойкостью и адгезией к поверхности аморфной ленты.

Для повышения магнитной проницаемости предпочтительно, чтобы магнитный сплав содержал медь, молибден, ниобий, кремний, бор и железо. После отжига на воздухе такого сплава на поверхности ленты формируется пленка оксида молибдена толщиной не менее 5 нм, которая предотвращает внутреннее окисление и позволяет получить высокую магнитную проницаемость в теле сердечника.

На чертеже показан внешний вид сердечника с одним разрезом (а) и зависимость обратимой магнитной проницаемости , измеренной при частоте 1000 Гц и амплитуде магнитного поля 0,8 А/м, от величины напряженности постоянного подмагничивающего поля Н_о для сердечника с одним разрезом, изготовленного из сплава Fe_73,5Cu₁Mo_1,5Nb_1,5Si_13,5B₉ и пропитанного неорганического клеем на основе силиката натрия (б).

П р и м е р ы. Сердечники размером 32 х 20 х 10 мм навивали из ленты толщиной 25 3 мкм и пропитывали водным раствором силиката натрия с плотностью 1300 кг/м³. Сушку проводили при температуре 90^оС в течение 1 ч. В табл. 1 приведены результаты испытания сердечников без разреза, изготовленных из сплава Fe_72,5Cu₁M₂Nb₂Si_13,5B₉, где M Nb, Ta, W, Mo, Cr, V. Отжиг проводили по оптимальному для каждого сплава режиму. Из табл. 1 следует, что наиболее высокая магнитная проницаемость получается в сердечнике, в котором присутствует молибден.

В табл. 2 приведены типичные магнитные свойства сердечника без разреза, изготовленного из сплава Fe_73,5Cu₁Mo_1,5Nb_1,5Si_13,5B₉ и пропитанного клеем на основе силиката натрия, и сердечника без разреза, изготовленного из сплава Fe₇₈Ni₁Si₉B₁₂ и пропитанного органическим клеем на основе эпоксидной смолы и полиэтиленполиамида в соотношении 9:1, который использовался в прототипе. Из табл. 2 следует, что магнитная проницаемость тела сердечника из сплава Fe_73,5Cu₁Mo_1,5Nb_1,5Si_13,5B₉ на порядок выше, чем магнитная проницаемость тела сердечника-прототипа.

В табл. 3 приведено сравнение магнитной проницаемости предлагаемого жесткого сердечника с разрезом из магнитного сплава Fe_73,5Cu₁Mo_1,5Nb_1,5Si_13,5B₉ и сердечника-прототипа в зависимости от ширины разреза l (см. фиг. 1а). Из нее следует, что одинаковая величина магнитной проницаемости у сравниваемых сердечников получается при разной ширине разреза, а именно, ширина разреза больше у предлагаемого сердечника.

На фиг. 1 приведен график зависимости обратимой магнитной проницаемости , измеренной при частоте 1000 Гц и амплитуде магнитного поля 0,8 А/м, от величины напряженности постоянного подмагничивающего поля Н_о. Сердечник имел разрез шириной 1,20 мм и был изготовлен из магнитного сплава Fe_73,5Cu₁Mo_1,5Nb_1,5Si_13,5B₉ с пропиткой клеем на основе силиката натрия. Из него следует, что значительное снижение обратимой магнитной проницаемости начинается в магнитном поле более 2500 А/м.

Сравнивали технологичность разреза предлагаемого сердечника и сердечника-прототипа. Предлагаемый сердечник легко разрезается без применения дополнительных приспособлений в месте реза. При использовании такой же технологии реза сердечника-прототипа происходит расслоение отдельных витков и распушение поверхности реза.

Формула изобретения

1. ЖЕСТКИЙ ЛЕНТОЧНЫЙ СЕРДЕЧНИК, содержащий один или более витков и имеющий по крайней мере один разрез, при этом витки пропитывают, а ленточный сердечник выполнен из магнитного аморфного сплава на основе железа, содержащего медь, кремний, бор, и одного или несколько компонентов из группы, содержащей ниобий, тантал, вольфрам, молибден, хром, ванадий, отличающийся тем, что ленточный сердечник выполнен из магнитного аморфного сплава, содержащего компоненты в следующем соотношении, ат.

Медь 0,5 2,0 Один или несколько компонентов из группы, содержащей ниобий, тантал, вольфрам, молибден, хром, ванадий 2 5 Кремний 5 18 Бор 4 12 Железо Остальное причем структура сплава не менее чем на 50% состоит из кристаллов размером менее 100 нм, а в качестве пропитки используют неорганический клей.

2. Сердечник по п.1, отличающийся тем, что сердечник изготовлен из сплава, содержащего медь, молибден, ниобий, кремний, бор и железо.

3. Сердечник по п.2, отличающийся тем, что сердечник изготовлен так, что на поверхности ленты имеется пленка оксида молибдена толщиной не менее 5 нм.

4. Сердечник по п.1, отличающийся тем, что пропитку осуществляют неорганическим клеем на основе силиката натрия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3