一种油阻尼脱扣器中的铁芯及其制备方法

1.本发明涉及低压断路器技术领域。特别是涉及一种油阻尼驱动机构及油阻尼断路器。

背景技术：

2.随着电力事业的飞速发展，生活、生产对各种智能传感器的需求倍增，同时对与之配套的脱扣器的功能要求也更多。脱扣器作为断路器的重要部件，各种脱扣器具有过载、断路、漏电、欠压、过压、不平衡、欠频、过频、逆功率、相序等保护功能；还具有负载监控、实时值测量、需量测量、谐波测量、测量表设置、维护、通信、区域选择性联锁、试验联锁等功能。这些功能需求促进断路器朝多功能化、智能化、模块化、网络化、长寿命、稳定性方向迅速发展。
3.油阻尼式断路器由脱扣器、灭弧室、连杆机构脱扣器的线圈和脱扣器的热元件与主电路串联，当电路发生短路或严重过载时，线圈电流大于额定电流，脱扣器线圈产生的电磁力作用于油杯内铁芯，铁芯缓慢运动进而吸合脱扣器的衔铁，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路，达到断开电路的目的。
4.油阻尼断路器的分断能力与脱扣器材料特性、连杆机构设计、电流大小、环境温度等有关。对于断路器的优化，可以提高其分断能力，稳定性以及降低能耗。但现有的油阻尼脱扣器中的铁芯性能还不理想。

技术实现要素：

5.为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种油阻尼脱扣器中的铁芯及其制备方法，应用于脱扣器，提高断路器的分断能力，使得在低电流的条件下，脱扣器能够快速响应断开电路，达到了节能的目的。同时具有高稳定性，优异磁性能的铁芯能够减小油杯尺寸，使得器件趋于微型化。本发明制备的铁芯具有高磁导率、低矫顽力、低剩磁及优异的力学性能，应用此铁芯的脱扣器使用过程中脱扣灵敏度提高，在反复脱扣条件下保持良好的稳定性；在低电流条件下能够顺利脱扣，减少了断路器的能耗。对断路器的分断能力提供保障。本发明制备的铁芯机加工性能优异，可根据断路器中脱扣器灵活匹配相应尺寸的铁芯。
6.为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种油阻尼脱扣器中的铁芯，具有两段式的圆柱体结构，铁芯采用co-si-fe-b合金制成，co-si-fe-b合金的成分具有原子百分比含量如下：
[0008][0009]
[0010]
其余为不可避免的杂质或者稀土金属元素。
[0011]
优选地，本发明油阻尼脱扣器中铁芯，具有一体结构的阶梯圆柱形状结构，其中一端圆柱体部分的直径不大于3.6mm，长度不大于8mm。
[0012]
优选地，本发明油阻尼脱扣器中铁芯，另一端圆柱体部分的直径不大于4.27mm，长度不大于16mm。
[0013]
优选地，本发明油阻尼脱扣器中铁芯，对铁芯软磁性能进行测量，其软磁性能表现为：初始磁导率为64.02k，磁感应强度为0.827t，矫顽力为1.691a/m，剩磁为0.439t。
[0014]
一种本发明所述油阻尼脱扣器中铁芯的制备方法，采用纯度不低于99.9％的工业纯铁、b含量为18.69wt％的铁硼合金和纯度不低于99.9％的金属co、si作为原料，采用电弧熔炼炉熔炼并进行吸铸处理及机加工，制备出一体结合的铁芯。
[0015]
优选地，对利用电弧炉熔炼制备的合金锭进行吸铸处理，吸铸的工艺如下：
[0016]
选取直径5mm，长度100mm的铜模，在不高于3
×
10-3
pa的真空条件下，将合金锭熔化并快速吸铸成棒状合金。
[0017]
进一步优选地，对利用电弧炉熔炼制备的合金锭进行吸铸处理，吸铸的工艺如下：按照每个目标制备的锭子不超过30g的标准进行配料，配料时质量精确到
±
0.0005g，确保实际成分与理论成分接近，把配好的原料依据熔点高低依次放入熔炼腔体中进行熔炼，在真空腔体内反复熔炼至少4次，使得合金均匀化；在熔炼完之后进行吸铸处理，得到棒状合金。
[0018]
进一步优选地，对吸铸后的棒状合金进行磁场退火热处理，磁场退火热处理的工艺如下：
[0019]
磁场退火温度不低于653k，磁场强度不低于1t，磁场退火时间至少为30min，磁场方向平行于样品长轴方向。
[0020]
进一步优选地，在完成吸铸后制备的棒状合金进行磁场退火热处理，在磁场退火之前，将棒状合金进行超声清洗，去除表面的杂质与污染物；然后，将棒状合金置于样品架中，将样品架放置于炉腔中的合适位置，使棒状合金的长轴方向与磁场方向平行，打开真空系统对腔体进行抽真空；当炉腔真空度高于5
×
10-5mbar时，对炉腔施加磁场进行磁场退火处理。
[0021]
进一步优选地，经过磁场热处理后的棒状合金进行机加工，使用走心机，设定编程程序，车削出所需尺寸的铁芯。
[0022]
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
[0023]
1.本发明采用一种全新的合金配方及加工工艺制备出一种新型铁芯，该铁芯具有高磁导率、低矫顽力、低剩磁的优异磁性能；应用于脱扣器中，能保证在小电流条件下，电路过载或短路时准确的脱扣；
[0024]
2.本发明围绕目前脱扣器铁芯在断路器中应用，使该铁芯能够在相同的脱扣条件下，减小铁芯体积，同时也减小与其配套的零部件，使得断路器趋于小型化；
[0025]
3.本发明能满足铁芯在电磁线圈作用时的反复运动、冲击工作环境下的高性能、高可靠、长寿命要求。
附图说明
[0026]
图1为本发明优选实施例油阻尼脱扣器油杯的结构示意图。
[0027]
图2为本发明优选实施例油阻尼脱扣器铁芯的结构示意图。
[0028]
图3为本发明优选实施制备的铁芯外部形状图。
[0029]
图4为本发明优选实施制备的铁芯外部形状结构示意图。
具体实施方式
[0030]
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
[0031]
实施例一
[0032]
在本实施例中，一种油阻尼脱扣器中的铁芯，具有两段式的圆柱体结构，如图4所示，铁芯采用co-si-fe-b合金制成，co-si-fe-b合金的成分具有原子百分比含量如下：
[0033][0034]
其余为不可避免的杂质。
[0035]
在本实施例中，将配好的纯金属颗粒根据熔点不同依次放进腔体，熔点高的放在上层，熔点低的放在下层，配好的混合料成分co为70.5at％，fe为4.5at％，si为14.9at％，b为10at％。将炉内抽真空至3
×
10-3
pa，在熔炼过程中，电流保持60～200a之间，并随时观察炉内压力的变化，每个锭子翻身熔炼4次，以保证成分均匀。熔炼完成之后，进行吸铸成型处理。选择直径5mm，长度100mm的铜模，在3
×
10-3
pa的真空腔体内把锭子熔化并快速吸铸成棒状合金。将棒状合金进行超声清洗，去除表面的杂质与污染物。然后，将棒状合金置于样品架中，将样品架放置于炉腔中的合适位置，使棒状合金的长轴方向与磁场方向平行。当炉腔真空度高于5
×
10-5
mbar时，设定磁场退火温度为653k，磁场强度为1t，退火时间为30min,对炉腔施加磁场进行磁场退火。退火完毕，将棒状合金进行机加工处理，使用走心机进行编程设定，加工得到结构为两段式圆柱体的铁芯。
[0036]
实验测试分析：
[0037]
对本实施例制备的铁芯进行检测，采用振动样品磁强计测试其磁性能，其初始磁导率为64.02k，磁感应强度为0.827t，矫顽力为1.691a/m，剩磁为0.439t表现出优异的软磁性能，制备的样品见图3。本实施例应用于脱扣器上的铁芯，提高断路器的分断能力，使得在低电流的条件下，脱扣器能够快速响应断开电路，达到了节能的目的。同时具有高稳定性，优异磁性能的铁芯能够减小油杯尺寸，图1，使得器件趋于微型化。本发明制备的铁芯具有高磁导率、低矫顽力、低剩磁及优异的力学性能，应用此铁芯的脱扣器使用过程中脱扣灵敏度提高，在反复脱扣条件下保持良好的稳定性；在低电流条件下能够顺利脱扣，减少了断路器的能耗。对断路器的分断能力提供保障。本发明制备的铁芯机加工性能优异，可根据断路器中脱扣器灵活匹配相应尺寸的铁芯。
[0038]
实施例二
[0039]
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
[0040]
在本实施例中，一种油阻尼脱扣器中的铁芯，具有两段式的圆柱体结构，如图2-图4所示，铁芯采用co-si-fe-b合金制成，co-si-fe-b合金的成分具有原子百分比含量如下：
[0041][0042]
其余为不可避免的杂质。
[0043]
在本实施例中，将配好的纯金属颗粒根据熔点不同依次放进腔体，熔点高的放在上层，熔点低的放在下层，配好的混合料成分co为70at％，fe为4at％，si为14at％，b为9at％，。将炉内抽真空至3
×
10-3
pa，在熔炼过程中，电流保持60～200a之间，并随时观察炉内压力的变化，每个锭子翻身熔炼4次，以保证成分均匀。熔炼完成之后，进行吸铸成型处理。选择直径5mm，长度100mm的铜模，在3
×
10-3
pa的真空腔体内把锭子熔化并快速吸铸成棒状合金。将棒状合金进行超声清洗，去除表面的杂质与污染物。然后，将棒状合金置于样品架中，将样品架放置于炉腔中的合适位置，使棒状合金的长轴方向与磁场方向平行。当炉腔真空度高于5
×
10-5
mbar时，设定磁场退火温度为653k，磁场强度为1t，退火时间为30min，对炉腔施加磁场进行磁场退火。退火完毕，将棒状合金进行机加工处理，使用走心机进行编程设定，加工得到结构为两段式圆柱体的铁芯。
[0044]
实验测试分析：
[0045]
对本实施例制备的铁芯进行检测，采用振动样品磁强计测试其磁性能，其初始磁导率为64.02k，磁感应强度为0.827t，矫顽力为1.691a/m，剩磁为0.439t表现出优异的软磁性能。
[0046]
综上所述，上述实施例油阻尼脱扣器的铁芯，此铁芯的成分为co-si-fe-b合金；结构为两段式的圆柱体。用co-si-fe-b合金，经电弧炉熔炼成锭子，把锭子。本发明上述实施例油阻尼脱扣器的铁芯表现出优异的软磁性能，具有高磁导率、低矫顽力、低剩磁，同时生产效率高，样品的一致性好。本发明上述实施例油阻尼脱扣器的铁芯相比目前应用的铁芯软磁性能提高。应用此铁芯的脱扣器使用过程中脱扣灵敏度提高，在反复脱扣条件下保持良好的稳定性；在低电流条件下能够顺利脱扣，减少了断路器的能耗。为生活、生产电提供更安全的过载、短路保护，同时也达到了了节能的目的。
[0047]
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种油阻尼脱扣器中的铁芯，其特征在于：具有两段式的圆柱体结构，铁芯采用co-si-fe-b合金制成，co-si-fe-b合金的成分具有原子百分比含量如下：其余为不可避免的杂质或者稀土金属元素。2.根据权利要求1所述油阻尼脱扣器中铁芯，其特征在于：具有一体结构的阶梯圆柱形状结构，其中一端圆柱体部分的直径不大于3.6mm，长度不大于8mm。3.根据权利要求2所述油阻尼脱扣器中铁芯，其特征在于：另一端圆柱体部分的直径不大于4.27mm，长度不大于16mm。4.根据权利要求1所述油阻尼脱扣器中铁芯，其特征在于：对铁芯软磁性能进行测量，其软磁性能表现为：初始磁导率为64.02k，磁感应强度为0.827t，矫顽力为1.691a/m，剩磁为0.439t。5.一种权利要求1所述油阻尼脱扣器中铁芯的制备方法，其特征在于：采用纯度不低于99.9％的工业纯铁、b含量为18.69wt％的铁硼合金和纯度不低于99.9％的金属co、si作为原料，采用电弧熔炼炉熔炼并进行吸铸处理及机加工，制备出一体结合的铁芯。6.根据权利要求1所述油阻尼脱扣器中铁芯的制备方法，其特征在于：对利用电弧炉熔炼制备的合金锭进行吸铸处理，吸铸的工艺如下：选取直径5mm，长度100mm的铜模，在不高于3
×
10-3
pa的真空条件下，将合金锭熔化并快速吸铸成棒状合金。7.根据权利要求6所述油阻尼脱扣器中铁芯的制备方法，其特征在于：对利用电弧炉熔炼制备的合金锭进行吸铸处理，吸铸的工艺如下：按照每个目标制备的锭子不超过30g的标准进行配料，配料时质量精确到
±
0.0005g，把配好的原料依据熔点高低依次放入熔炼腔体中进行熔炼，在真空腔体内反复熔炼至少4次，使得合金均匀化；在熔炼完之后进行吸铸处理，得到棒状合金。8.根据权利要求6所述油阻尼脱扣器中铁芯的制备方法，其特征在于：对吸铸后的棒状合金进行磁场退火热处理，磁场退火热处理的工艺如下：磁场退火温度不低于653k，磁场强度不低于1t，磁场退火时间至少为30min，磁场方向平行于样品长轴方向。9.根据权利要求8所述油阻尼脱扣器中铁芯的制备方法，其特征在于：在完成吸铸后制备的棒状合金进行磁场退火热处理，在磁场退火之前，将棒状合金进行超声清洗，去除表面的杂质与污染物；然后，将棒状合金置于样品架中，将样品架放置于炉腔中的合适位置，使棒状合金的长轴方向与磁场方向平行，打开真空系统对腔体进行抽真空；当炉腔真空度高于5
×
10-5mbar时，对炉腔施加磁场进行磁场退火处理。10.根据权利要求8所述油阻尼脱扣器中铁芯的制备方法，其特征在于：将经过磁场热处理后的棒状合金进行机加工，使用走心机，车削出所需尺寸的铁芯。

技术总结

本发明公开了一种油阻尼脱扣器中的铁芯及其制备方法，本发明油阻尼脱扣器的铁芯的成分为Co-Si-Fe-B合金；结构为两段式的圆柱体。用Co-Si-Fe-B合金，经电弧炉熔炼成锭子，把锭子。本发明油阻尼脱扣器的铁芯表现出优异的软磁性能，具有高磁导率、低矫顽力、低剩磁，同时生产效率高，样品的一致性好。本发明油阻尼脱扣器的铁芯相比目前应用的铁芯软磁性能提高。应用此铁芯的脱扣器使用过程中脱扣灵敏度提高，在反复脱扣条件下保持良好的稳定性；在低电流条件下能够顺利脱扣，减少了断路器的能耗。为生活、生产电提供更安全的过载、短路保护，同时也达到了了节能的目的。同时也达到了了节能的目的。同时也达到了了节能的目的。