磁芯、固态变压器及磁芯的制备方法与流程

本申请涉及纳米晶磁芯，尤其涉及一种磁芯、固态变压器及磁芯的制备方法。

背景技术：

1、固态变压器（solid state transformer，sst），也称电力电子变压器，是一种融合电力电子变换技术与高频电能变换技术的静止电气设备，广泛应用于ai数据中心供电、新能源并网、智能配电网等高功率密度、高效率需求的场景。

2、固态变压器内部的高频变压器采用的磁芯包括铁氧体磁芯和纳米晶合金磁芯，由于铁氧体磁芯的饱和磁感应强度较低，导致磁芯体积较大，且其磁导率和温度稳定性不足，难以满足高频工况下sst对高功率密度和低温升的需求，因此相关技术中采用纳米晶合金磁芯。

3、然而，在制备纳米晶合金磁芯的过程中，切割、卷绕及热处理等工序容易导致纳米晶合金磁芯的涡流损耗升高、叠片系数下降，从而难以适用于固态变压器的高性能需求。

技术实现思路

1、本申请提供一种磁芯、固态变压器及磁芯的制备方法，实现了磁芯的低损耗和高叠片系数，可以适用于固态变压器的高性能需求。

2、第一方面，本申请提供的磁芯，包括两个切割磁芯，切割磁芯包括至少两个磁性件，至少两个磁性件沿磁性件的厚度方向由内至外依次层叠设置，相邻的两个磁性件相互粘接，切割磁芯的端部具有切割面。

3、切割面上的第一缝隙的数量小于或等于10个，切割面的粗糙度小于或等于0.02mm。

4、在一种可能的实现方式中，本申请提供的磁芯，第一缝隙的深度方向与磁性件的长度方向一致，第一缝隙的深度小于或等于磁性件的长度的5%。

5、在一种可能的实现方式中，本申请提供的磁芯，沿磁性件的宽度方向，切割磁芯相对的两侧具有侧壁面，侧壁面上的第二缝隙与切割面之间具有第一间距。

6、在一种可能的实现方式中，本申请提供的磁芯，第一间距大于或等于5毫米。

7、和/或，第二缝隙的宽度小于或等于1mm。

8、和/或，一侧壁面上的第二缝隙与另一侧壁面之间具有第二间距。

9、在一种可能的实现方式中，本申请提供的磁芯，切割面每1cm²范围内粘连突起的数量小于或等于5个。

10、在一种可能的实现方式中，本申请提供的磁芯，切割磁芯包括第一磁性部和两个第二磁性部，两个第二磁性部设置在第一磁性部的同一侧，第一磁性部相对的两端分别与两个第二磁性部相连；切割面位于第二磁性部背离第一磁性部的一端。

11、在一种可能的实现方式中，本申请提供的磁芯，切割面与第二磁性部的长度方向垂直。

12、在一种可能的实现方式中，本申请提供的磁芯，切割面呈矩形。

13、在一种可能的实现方式中，本申请提供的磁芯，第一磁性部分别与两个第二磁性部通过圆弧过渡。

14、在一种可能的实现方式中，本申请提供的磁芯，圆弧的半径大于或等于10mm，且小于或等于20mm。

15、在一种可能的实现方式中，本申请提供的磁芯，第一磁性部与第二磁性部相互垂直。

16、在一种可能的实现方式中，本申请提供的磁芯，磁性件的材质为铁基纳米晶合金。

17、在一种可能的实现方式中，本申请提供的磁芯，切割磁芯还包括粘接层，粘接层对应粘接相邻的两个磁性件。

18、在一种可能的实现方式中，本申请提供的磁芯，粘接层为树脂层。

19、第二方面，本申请还提供一种固态变压器，包括上述第一方面提供的任一的磁芯。

20、第三方面，本申请还提供一种磁芯的制备方法，用于制备上述第一方面提供的任一的磁芯，磁芯的制备方法包括：

21、将磁性带由内至外进行卷绕，将卷绕的磁性带的相邻的两层相互粘接以形成磁体。

22、将磁体进行切割以形成切割磁芯，切割后的磁性带形成沿厚度方向由内至外依次层叠设置的至少两个磁性件，相邻的两个磁性件相互粘接，切割磁芯的切割位置形成切割面，其中，切割面上的第一缝隙的数量小于或等于10个，切割面的粗糙度小于或等于0.02mm。

23、在一种可能的实现方式中，本申请提供的磁芯的制备方法，将磁性带由内至外进行卷绕之后，还包括：

24、将卷绕的磁性带进行晶化退火。

25、在一种可能的实现方式中，本申请提供的磁芯的制备方法，将卷绕的磁性带的相邻的两层相互粘接以形成磁体，包括：

26、采用树脂对卷绕的磁性带进行含浸处理，以使树脂浸入磁性带相邻的两层的空隙中。

27、对树脂进行固化，以使固化的树脂将磁性带的相邻的两层相互粘接以形成磁体。

28、在一种可能的实现方式中，本申请提供的磁芯的制备方法，将磁体进行切割以形成切割磁芯之后，还包括：

29、对切割磁芯进行酸洗。

30、对酸洗后的切割磁芯的切割面进行打磨，以使切割面上的第一缝隙的数量小于或等于10个，切割面的粗糙度小于或等于0.02mm。

31、本申请提供一种磁芯、固态变压器及磁芯的制备方法，磁芯包括两个切割磁芯，切割磁芯通过设置至少两个磁性件，至少两个磁性件沿磁性件的厚度方向由内至外依次层叠设置，相邻的两个磁性件相互粘接，切割磁芯的端部具有切割面。

32、切割面的粗糙度小于或等于0.02mm，可以减少涡流损耗源；切割面上的第一缝隙的数量小于或等于10个，可以提升叠片系数和磁路利用率。由此，实现了磁芯的低损耗和高叠片系数，可以适用于固态变压器的高性能需求。

1.一种磁芯，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的磁芯，其特征在于，所述第一缝隙（1031）的深度方向与所述磁性件（110）的长度方向一致，所述第一缝隙（1031）的深度小于或等于所述磁性件（110）的长度的5%。

3.根据权利要求1所述的磁芯，其特征在于，沿所述磁性件（110）的宽度方向，所述切割磁芯（100）相对的两侧具有侧壁面（104），所述侧壁面（104）上的第二缝隙（1041）与所述切割面（103）之间具有第一间距。

4.根据权利要求3所述的磁芯，其特征在于，所述第一间距大于或等于5毫米；

5.根据权利要求1所述的磁芯，其特征在于，所述切割面（103）每1cm²范围内粘连突起（1032）的数量小于或等于5个。

6.根据权利要求1至5任一项所述的磁芯，其特征在于，所述切割磁芯（100）包括第一磁性部（101）和两个第二磁性部（102），两个所述第二磁性部（102）设置在所述第一磁性部（101）的同一侧，所述第一磁性部（101）相对的两端分别与两个所述第二磁性部（102）相连；

7.根据权利要求6所述的磁芯，其特征在于，所述切割面（103）与所述第二磁性部（102）的长度方向垂直。

8.根据权利要求7所述的磁芯，其特征在于，所述切割面（103）呈矩形。

9.根据权利要求6所述的磁芯，其特征在于，所述第一磁性部（101）分别与两个所述第二磁性部（102）通过圆弧过渡。

10.根据权利要求9所述的磁芯，其特征在于，所述圆弧的半径大于或等于10mm，且小于或等于20mm。

11.根据权利要求6所述的磁芯，其特征在于，所述第一磁性部（101）与所述第二磁性部（102）相互垂直。

12.根据权利要求1至5任一项所述的磁芯，其特征在于，所述磁性件（110）的材质为铁基纳米晶合金。

13.根据权利要求1至5任一项所述的磁芯，其特征在于，所述切割磁芯（100）还包括粘接层（120），所述粘接层（120）对应粘接相邻的两个所述磁性件（110）。

14.根据权利要求13所述的磁芯，其特征在于，所述粘接层（120）为树脂层。

15.一种固态变压器，其特征在于，包括权利要求1至14任一项所述的磁芯。

16.一种磁芯的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1至14任一项所述的磁芯，所述磁芯的制备方法包括：

17.根据权利要求16所述的磁芯的制备方法，其特征在于，所述将所述磁性带由内至外进行卷绕之后，还包括：

18.根据权利要求16所述的磁芯的制备方法，其特征在于，所述将卷绕的所述磁性带的相邻的两层相互粘接以形成所述磁体，包括：

19.根据权利要求16所述的磁芯的制备方法，其特征在于，所述将所述磁体进行切割以形成切割磁芯（100）之后，还包括：

20.根据权利要求16所述的磁芯的制备方法，其特征在于，所述将所述磁性带由内至外进行卷绕，包括：