CN104217832B - 一种光伏逆变器用复合磁性材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光伏逆变器用复合磁性材料，所述的光伏逆变器用复合磁性材料以下成分按照重量百分比组成：Cu为3.8wt%～6.5wt%、La为0.2wt%～0.5wt%、Dy为0.1wt%～0.3wt%、Nb为0.4wt%～0.8wt%、Ba为0.3wt%～0.6wt%、Sr为0.3wt%～1wt%、Mn为0.6wt%～1.2wt%、Sc为0.3wt%～0.9wt%、Cr为0.05wt%～0.2wt%、余量为Fe。制备方法为原料混合、熔融铸锭、机械破碎、模具成型。制备得到的光伏逆变器用复合磁性材料具有较高的内禀矫顽力、磁能积、饱和磁通密度。

Description

一种光伏逆变器用复合磁性材料及其制备方法
技术领域
本发明属于光伏逆变器的磁性材料领域，涉及一种磁性材料及其制备方法，特别是涉及一种光伏逆变器用复合磁性材料及其制备方法。
背景技术
逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置，主要用于把直流电力转换成交流电力。一般由升压回路和逆变桥式回路构成。升压回路把太阳电池的直流电压升压到逆变器输出控制所需的直流电压；逆变桥式回路则把升压后的直流电压等价地转换成常用频率的交流电压。逆变器主要由晶体管等开关元件构成，通过有规则地让开关元件重复开-关（ON-OFF），使直流输入变成交流输出。
磁性材料在光伏逆变器中有较大的用途，磁性材料的性能对光伏逆变器的正常工作具有较大的影响。光伏逆变器在工作中对磁性材料的电磁性能有较大的要求。
发明内容
要解决的技术问题：常规的光伏逆变器所采用的磁性材料的电磁性能较差，如内禀矫顽力较低等，限制了磁性材料在光伏逆变器中的使用的问题。
技术方案：本发明公开了一种光伏逆变器用复合磁性材料，所述的光伏逆变器用复合磁性材料包括以下成分：Fe、Cu、La、Dy、Nb、Ba、Sr、Mn、Sc、Cr。
优选的，所述的光伏逆变器用复合磁性材料以下成分按照重量百分比组成：
Cu为3.8wt%～6.5wt%、
La为0.2wt%～0.5wt%、
Dy为0.1wt%～0.3wt%、
Nb为0.4wt%～0.8wt%、
Ba为0.3wt%～0.6wt%、
Sr为0.3wt%～1wt%、
Mn为0.6wt%～1.2wt%、
Sc为0.3wt%～0.9wt%、
Cr为0.05wt%～0.2wt%、
余量为Fe。
进一步优选的，所述的光伏逆变器用复合磁性材料以下成分按照重量百分比组成：
Cu为5.2wt%、
La为0.3wt%、
Dy为0.3wt%、
Nb为0.6wt%、
Ba为0.5wt%、
Sr为0.7wt%、
Mn为0.9wt%、
Sc为0.9wt%、
Cr为0.2wt%、
余量为Fe。
一种光伏逆变器用复合磁性材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）配制复合磁性材料的原料，取Fe、Cu、La、Dy、Nb、Ba、Sr、Mn、Sc、Cr的氧化物，其中各元素的重量百分比分别为Cu为3.8wt%～6.5wt%、La为0.2wt%～0.5wt%、Dy为0.1wt%～0.3wt%、Nb为0.4wt%～0.8wt%、Ba为0.3wt%～0.6wt%、Sr为0.3wt%～1wt%、Mn为0.6wt%～1.2wt%、Sc为0.3wt%～0.9wt%、Cr为0.05wt%～0.2wt%、余量为Fe；
（2）将上述各种元素的氧化物用物料混合机混合均匀；
（3）将混合均匀的复合磁性材料的原料进行熔融铸锭，将各种混合均匀后的原料投入至真空熔炼炉中，熔炼温度为1700℃～1900℃，熔炼时间为3h～8h，熔炼后将熔融物在模具中冷却至室温；
（4）将冷却后的铸锭进行机械破碎，机械破碎后再进行超微气流粉碎得到磁性粉末；
（5）超微气流粉碎后，将粉碎后的磁性粉末再进行模具压制成型，得到光伏逆变用复合磁性材料。
优选的，所述的一种光伏逆变器用复合磁性材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）配制复合磁性材料的原料，取Fe、Cu、La、Dy、Nb、Ba、Sr、Mn、Sc、Cr的氧化物，其中各元素的重量百分比分别为Cu为5.2wt%、La为0.3wt%、Dy为0.3wt%、Nb为0.6wt%、Ba为0.5wt%、Sr为0.7wt%、Mn为0.9wt%、Sc为0.9wt%、Cr为0.2wt%、余量为Fe；
（2）将上述各种元素的氧化物用物料混合机混合均匀；
（3）将混合均匀的复合磁性材料的原料进行熔融铸锭，将各种混合均匀后的原料投入至真空熔炼炉中，熔炼温度为1850℃，熔炼时间为5h，熔炼后将熔融物在模具中冷却至室温；
（4）将冷却后的铸锭进行机械破碎，机械破碎后再进行超微气流粉碎得到磁性粉末，磁性粉末粒径为5微米至8微米；
（5）超微气流粉碎后，将粉碎后的磁性粉末再进行模具压制成型，得到光伏逆变用复合磁性材料。
所述的一种光伏逆变器用复合磁性材料的制备方法，制备方法中熔融铸锭时升温速率优选为80℃/min，降温速率优选为60℃/min。
所述的一种光伏逆变器用复合磁性材料的制备方法，制备过程中模具压制成型时温度优选为900℃～1300℃。
通过在光伏逆变器用的复合磁性材料中添加Dy、Nb、Sc三种成分，并对其的含量进行了合理的筛选，有效的提高了光伏逆变器用的复合磁性材料的相关电磁性能。
有益效果：通过本发明的制备方法制备得到的光伏逆变器用复合电磁材料，其内禀矫顽力在2577KA/m至2734KA/m，其磁能积在399KJ/m3至425KJ/m3。温度为25℃下本发明的磁性材料的饱和磁通密度在562mT至578mT。具有非常良好的电磁性能，可以适用于光伏逆变器中，提高光伏逆变器的工作效率。
具体实施方式
实施例1
（1）配制复合磁性材料的原料，取Fe、Cu、La、Dy、Nb、Ba、Sr、Mn、Sc、Cr的氧化物，其中各元素的重量百分比分别为Cu为5.2wt%、La为0.3wt%、Dy为0.3wt%、Nb为0.6wt%、Ba为0.5wt%、Sr为0.7wt%、Mn为0.9wt%、Sc为0.9wt%、Cr为0.2wt%、余量为Fe；
（2）将上述各种元素的氧化物用物料混合机进行机械混合，混合至所有原料都混合均匀；
（3）将混合均匀的复合磁性材料的原料进行熔融铸锭，将各种混合均匀后的原料投入至真空熔炼炉中，熔炼温度为1850℃，熔炼时间为5h，熔炼后将熔融物在模具中冷却至室温，升温速率为80℃/min，降温速率为60℃/min；
（4）将冷却后的铸锭进行机械破碎，机械破碎后再进行超微气流粉碎得到磁性粉末，磁性粉末粒径为5微米；
（5）超微气流粉碎后，将粉碎后的磁性粉末再进行模具压制成型，压制温度为900℃，压制成型后得到光伏逆变用复合磁性材料。
实施例1制备得到的光伏逆变器用复合磁性材料的内禀矫顽力为2734KA/m，其磁能积为425KJ/m3。温度为25℃下本发明的磁性材料的饱和磁通密度为578mT。
实施例2
（1）配制复合磁性材料的原料，取Fe、Cu、La、Dy、Nb、Ba、Sr、Mn、Sc、Cr的氧化物，其中各元素的重量百分比分别为Cu为3.8wt%、La为0.5wt%、Dy为0.1wt%、Nb为0.5wt%、Ba为0.6wt%、Sr为1wt%、Mn为0.7wt%、Sc为0.3wt%、Cr为0.1wt%、余量为Fe；
（2）将上述各种元素的氧化物用物料混合机进行机械混合，混合至所有原料都混合均匀；
（3）将混合均匀的复合磁性材料的原料进行熔融铸锭，将各种混合均匀后的原料投入至真空熔炼炉中，熔炼温度为1700℃，熔炼时间为6h，熔炼后将熔融物在模具中冷却至室温，升温速率为80℃/min，降温速率为60℃/min；
（4）将冷却后的铸锭进行机械破碎，机械破碎后再进行超微气流粉碎得到磁性粉末，磁性粉末粒径为7微米；
（5）超微气流粉碎后，将粉碎后的磁性粉末再进行模具压制成型，压制温度为900℃，压制成型后得到光伏逆变用复合磁性材料。
实施例2制备得到的光伏逆变器用复合磁性材料的内禀矫顽力为2654KA/m，其磁能积为399KJ/m3。温度为25℃下本发明的磁性材料的饱和磁通密度为562mT。
实施例3
（1）配制复合磁性材料的原料，取Fe、Cu、La、Dy、Nb、Ba、Sr、Mn、Sc、Cr的氧化物，其中各元素的重量百分比分别为Cu为5.5wt%、La为0.3wt%、Dy为0.2wt%、Nb为0.4wt%、Ba为0.3wt%、Sr为0.5wt%、Mn为0.6wt%、Sc为0.6wt%、Cr为0.05wt%、余量为Fe；
（2）将上述各种元素的氧化物用物料混合机进行机械混合，混合至所有原料都混合均匀；
（3）将混合均匀的复合磁性材料的原料进行熔融铸锭，将各种混合均匀后的原料投入至真空熔炼炉中，熔炼温度为1800℃，熔炼时间为4h，熔炼后将熔融物在模具中冷却至室温，升温速率为80℃/min，降温速率为60℃/min；
（4）将冷却后的铸锭进行机械破碎，机械破碎后再进行超微气流粉碎得到磁性粉末，磁性粉末粒径为8微米；
（5）超微气流粉碎后，将粉碎后的磁性粉末再进行模具压制成型，压制温度为900℃，压制成型后得到光伏逆变用复合磁性材料。
实施例3制备得到的光伏逆变器用复合磁性材料的内禀矫顽力为2577KA/m，其磁能积为402KJ/m3。温度为25℃下本发明的磁性材料的饱和磁通密度为565mT。
实施例4
（1）配制复合磁性材料的原料，取Fe、Cu、La、Dy、Nb、Ba、Sr、Mn、Sc、Cr的氧化物，其中各元素的重量百分比分别为Cu为6.5wt%、La为0.2wt%、Dy为0.1wt%、Nb为0.8wt%、Ba为0.4wt%、Sr为0.3wt%、Mn为1.2wt%、Sc为0.7wt%、Cr为0.1wt%、余量为Fe；
（2）将上述各种元素的氧化物用物料混合机进行机械混合，混合至所有原料都混合均匀；
（3）将混合均匀的复合磁性材料的原料进行熔融铸锭，将各种混合均匀后的原料投入至真空熔炼炉中，熔炼温度为1900℃，熔炼时间为8h，熔炼后将熔融物在模具中冷却至室温，升温速率为80℃/min，降温速率为60℃/min；
（4）将冷却后的铸锭进行机械破碎，机械破碎后再进行超微气流粉碎得到磁性粉末，磁性粉末粒径为6微米；
（5）超微气流粉碎后，将粉碎后的磁性粉末再进行模具压制成型，压制温度为900℃，压制成型后得到光伏逆变用复合磁性材料。
实施例4制备得到的光伏逆变器用复合磁性材料的内禀矫顽力为2587KA/m，其磁能积为405KJ/m3。温度为25℃下本发明的磁性材料的饱和磁通密度为564mT。
实施例5
（1）配制复合磁性材料的原料，取Fe、Cu、La、Dy、Nb、Ba、Sr、Mn、Sc、Cr的氧化物，其中各元素的重量百分比分别为Cu为4.1wt%、La为0.4wt%、Dy为0.3wt%、Nb为0.6wt%、Ba为0.5wt%、Sr为0.8wt%、Mn为0.9wt%、Sc为0.4wt%、Cr为0.2wt%、余量为Fe；
（2）将上述各种元素的氧化物用物料混合机进行机械混合，混合至所有原料都混合均匀；
（3）将混合均匀的复合磁性材料的原料进行熔融铸锭，将各种混合均匀后的原料投入至真空熔炼炉中，熔炼温度为1800℃，熔炼时间为3h，熔炼后将熔融物在模具中冷却至室温，升温速率为80℃/min，降温速率为60℃/min；
（4）将冷却后的铸锭进行机械破碎，机械破碎后再进行超微气流粉碎得到磁性粉末，磁性粉末粒径为8微米；
（5）超微气流粉碎后，将粉碎后的磁性粉末再进行模具压制成型，压制温度为900℃，压制成型后得到光伏逆变用复合磁性材料。
实施例5制备得到的光伏逆变器用复合磁性材料的内禀矫顽力为2615KA/m，其磁能积为407KJ/m3。温度为25℃下本发明的磁性材料的饱和磁通密度为567mT。
对比例
（1）配制复合磁性材料的原料，取Fe、Cu、La、Ba、Sr、Mn、Cr的氧化物，其中各元素的重量百分比分别为Cu为4.1wt%、La为0.4wt%、Ba为0.5wt%、Sr为0.8wt%、Mn为0.9wt%、Cr为0.2wt%、余量为Fe；
（2）将上述各种元素的氧化物用物料混合机进行机械混合，混合至所有原料都混合均匀；
（3）将混合均匀的复合磁性材料的原料进行熔融铸锭，将各种混合均匀后的原料投入至真空熔炼炉中，熔炼温度为1800℃，熔炼时间为3h，熔炼后将熔融物在模具中冷却至室温，升温速率为80℃/min，降温速率为60℃/min；
（4）将冷却后的铸锭进行机械破碎，机械破碎后再进行超微气流粉碎得到磁性粉末，磁性粉末粒径为8微米；
（5）超微气流粉碎后，将粉碎后的磁性粉末再进行模具压制成型，压制温度为900℃，压制成型后得到光伏逆变用复合磁性材料。
对比例制备得到的光伏逆变器用复合磁性材料的内禀矫顽力为2125KA/m，其磁能积为336KJ/m3。温度为25℃下本发明的磁性材料的饱和磁通密度为483mT。

Claims (5)

1.一种光伏逆变器用复合磁性材料，其特征在于所述的光伏逆变器用复合磁性材料由以下成分按照重量百分比组成：
Cu为3.8wt%～6.5wt%、
La为0.2wt%～0.5wt%、
Dy为0.1wt%～0.3wt%、
Nb为0.4wt%～0.8wt%、
Ba为0.3wt%～0.6wt%、
Sr为0.3wt%～1wt%、
Mn为0.6wt%～1.2wt%、
Sc为0.3wt%～0.9wt%、
Cr为0.05wt%～0.2wt%、
余量为Fe；
所述的一种光伏逆变器用复合磁性材料通过下述的制备方法制备得到：
（1）配制复合磁性材料的原料，取Fe、Cu、La、Dy、Nb、Ba、Sr、Mn、Sc、Cr的氧化物，其中各元素的重量百分比分别为Cu为3.8wt%～6.5wt%、La为0.2wt%～0.5wt%、Dy为0.1wt%～0.3wt%、Nb为0.4wt%～0.8wt%、Ba为0.3wt%～0.6wt%、Sr为0.3wt%～1wt%、Mn为0.6wt%～1.2wt%、Sc为0.3wt%～0.9wt%、Cr为0.05wt%～0.2wt%、余量为Fe；
（2）将上述各种元素的氧化物用物料混合机混合均匀；
（3）将混合均匀的复合磁性材料的原料进行熔融铸锭，将各种混合均匀后的原料投入至真空熔炼炉中，熔炼温度为1700℃～1900℃，熔炼时间为3h～8h，熔炼后将熔融物在模具中冷却至室温；
（4）将冷却后的铸锭进行机械破碎，机械破碎后再进行超微气流粉碎得到磁性粉末；
（5）超微气流粉碎后，将粉碎后的磁性粉末再进行模具压制成型，得到光伏逆变用复合磁性材料。
2.根据权利要求1所述的一种光伏逆变器用复合磁性材料，其特征在于所述的光伏逆变器用复合磁性材料由以下成分按照重量百分比组成：
Cu为5.2wt%、
La为0.3wt%、
Dy为0.3wt%、
Nb为0.6wt%、
Ba为0.5wt%、
Sr为0.7wt%、
Mn为0.9wt%、
Sc为0.9wt%、
Cr为0.2wt%、
余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种光伏逆变器用复合磁性材料，其特征在于包括以下步骤：
（1）配制复合磁性材料的原料，取Fe、Cu、La、Dy、Nb、Ba、Sr、Mn、Sc、Cr的氧化物，其中各元素的重量百分比分别为Cu为5.2wt%、La为0.3wt%、Dy为0.3wt%、Nb为0.6wt%、Ba为0.5wt%、Sr为0.7wt%、Mn为0.9wt%、Sc为0.9wt%、Cr为0.2wt%、余量为Fe；
（2）将上述各种元素的氧化物用物料混合机混合均匀；
（3）将混合均匀的复合磁性材料的原料进行熔融铸锭，将各种混合均匀后的原料投入至真空熔炼炉中，熔炼温度为1850℃，熔炼时间为5h，熔炼后将熔融物在模具中冷却至室温；
（4）将冷却后的铸锭进行机械破碎，机械破碎后再进行超微气流粉碎得到磁性粉末，磁性粉末粒径为5微米至8微米；
（5）超微气流粉碎后，将粉碎后的磁性粉末再进行模具压制成型，得到光伏逆变用复合磁性材料。
4.根据权利要求1所述的一种光伏逆变器用复合磁性材料，其特征在于制备方法中熔融铸锭时升温速率为80℃/min，降温速率为60℃/min。
5.根据权利要求1所述的一种光伏逆变器用复合磁性材料，其特征在于制备过程中模具压制成型时温度为900℃～1300℃。
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