使用軟磁性粉末的壓粉磁芯及該壓粉磁芯的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及使用軟磁性粉末的壓粉磁芯（core)及該壓粉磁芯的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在用于混合動力車等的升壓電路、發(fā)電、變電設備的電抗器、變壓器、扼流圈等中 使用的壓粉磁芯可以通過將多個軟磁性粉末壓粉成形，對得到的成形體進行熱處理而得。 下述專利文獻中公開了壓粉磁芯的一例。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0004] 專利文獻
[0005] 專利文獻1 :日本特開2012 - 212853號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明要解決的課題
[0007] 壓粉磁芯在得到使用其的制品之前，有時會經(jīng)過以與其它部件配合的方式進行組 裝的工序、纏繞銅線等線圈材料的工序、滾鍍工序等。在這種情況下，由于壓粉磁芯把持于 安裝器具，或者與其它部件、其它壓粉磁芯發(fā)生碰撞，因此優(yōu)選機械強度優(yōu)異。
[0008] 特別是，作為壓粉磁芯的制造原料的軟磁性粉末為Fe基非晶質(zhì)合金粉末等之類 的比較硬質(zhì)的材料時，與該軟磁性粉末為結(jié)晶質(zhì)的軟磁性合金粉末之類的相對軟質(zhì)的材料 的情況相比，不容易在壓縮成形時提高軟磁性粉末的填充密度。由于像這樣填充密度不容 易提高，軟磁性粉末使用比較硬質(zhì)的材料的壓粉磁芯不容易提高磁特性、機械特性。另外， 由于Fe基非晶質(zhì)合金通常來說磁致伸縮大，因此優(yōu)選的是，使用Fe基非晶質(zhì)合金粉末而成 的壓粉磁芯通過熱處理來緩和伸縮。這種情況下，為了兼顧高的磁特性和高的機械特性，有 時要求嚴密地控制熱處理的條件。
[0009] 本發(fā)明的目的在于提供磁特性優(yōu)異并且機械強度也優(yōu)異的壓粉磁芯、以及該壓粉 磁芯的制造方法。
[0010] 為了解決上述課題，本發(fā)明人經(jīng)研究結(jié)果得到如下新發(fā)現(xiàn)：在壓粉磁芯內(nèi)為了粘 結(jié)軟磁性粉末而使用的絕緣性粘結(jié)材料不僅影響壓粉磁芯的機械特性，還影響磁特性。具 體來說，明確了：在對將含有軟磁性粉末和絕緣性粘結(jié)材料的造粒粉壓縮成形而得的成形 體實施熱處理而得到壓粉磁芯時，因熱處理而發(fā)生的絕緣性粘結(jié)材料的固化、熱解的程度， 對壓粉磁芯的粉末填充率、徑向壓潰強度造成影響，由于這些影響而使磁特性也受到影響。 [0011] 基于以上的新發(fā)現(xiàn)而提供的本發(fā)明如下。
[0012] (1) 一種壓粉磁芯，其特征在于，其是將具有軟磁性粉末和絕緣性粘結(jié)材料的造粒 粉壓縮成形而得到成形體，并對得到的所述成形體進行熱處理而得的壓粉磁芯，所述壓粉 磁芯的粉末填充率為75體積％以上，依照JIS Z2507 :2000測定的徑向壓潰強度為3. 9N/ mm2以上且llN/mm2以下。
[0013] (2)如上述（1)所述的壓粉磁芯，其中，所述軟磁性粉末包含F(xiàn)e基非晶質(zhì)合金粉 末。
[0014] (3)如上述⑵所述的壓粉磁芯，其中，所述Fe基非晶質(zhì)合金粉末的組成用F ei〇〇- a-b-c-x-y-z-tNi aSnbCrcPxCyBzSi t 表示，且 Oat % < a < IOat %、0at % < b < 3at %、0at % ^ c ^ 6at % >3. Oat % ^ x ^ 10. 8at % >2. Oat % ^ y ^ 9. 8at % >0at % ^ z ^ 8. Oat % > Oat % < t < 5. Oat %。
[0015] (4)如上述（I)至（3)中任一項所述的壓粉磁芯，其中，所述壓粉磁芯的粉末填充 率為80體積％以上。
[0016] (5)如上述（1)至⑷中任一項所述的壓粉磁芯，其中，楊氏模量為50MPa以上。
[0017] (6)如上述⑴至（5)中任一項所述的壓粉磁芯，其中，由下述式⑴定義的粉末 填充率的變化率R大于〇%。
[0018] R = (F1ZF0 - I) X 100 (i)
[0019] 在此，F(xiàn)tl為所述熱處理前的所述成形體的粉末填充率（單位：體積％ )，F(xiàn)1為通過 所述熱處理而得的所述壓粉磁芯的粉末填充率（單位：體積％)。
[0020] (7)如上述⑴至（6)中任一項所述的壓粉磁芯，其中，所述絕緣性粘結(jié)材料的固 化物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為一 30°C以上且KKTC以下。
[0021] (8)如上述⑴至（7)中任一項所述的壓粉磁芯，其中，所述造粒粉被制備成多個 所述軟磁性粉末利用所述絕緣性粘結(jié)材料粘結(jié)而成的造粒粉的形式。
[0022] (9)如上述⑴至⑶中任一項所述的壓粉磁芯，其中，所述熱處理的加熱溫度是 在頻率100kHz、最大磁通密度IOOmT的條件下對通過該熱處理而得的壓粉磁芯進行測定時 的磁芯損耗達到最低的溫度。
[0023] (10)如上述（1)至（9)中任一項所述的壓粉磁芯，其中，所述壓粉磁芯含有來自 所述絕緣性粘結(jié)材料的成分的、粘結(jié)材料的熱解殘渣，所述粘結(jié)材料的熱解殘渣的含量為 0.05質(zhì)量％以上。
[0024] (11) -種壓粉磁芯的制造方法，其特征在于，具備：壓縮成形工序，將具有軟磁性 粉末和絕緣性粘結(jié)材料的造粒粉壓縮成形而得到成形體；以及熱處理工序，對通過所述壓 縮成形工序而得的所述成形體進行熱處理而得到壓粉磁芯，其中，在所述壓縮成形工序中 進行的壓縮成形的加壓力，按照通過所述熱處理工序而得的壓粉磁芯的粉末填充率達到 75體積％以上的方式來設定，在所述熱處理工序中進行的熱處理的加熱溫度，按照在頻率 100kHz、最大磁通密度IOOmT的條件下對通過所述熱處理工序而得的壓粉磁芯測定的磁芯 損耗達到最低的方式來設定，通過所述熱處理工序而得的壓粉磁芯的依照JIS Z2507 :2000 測定的徑向壓潰強度為3. 9N/mm2以上且llN/mm2以下。
[0025] (12)如上述（11)所述的壓粉磁芯的制造方法，其中，述壓縮成形的加壓力為 0. 3GPa 以上。
[0026] 發(fā)明效果
[0027] 上述的發(fā)明的壓粉磁芯的磁特性優(yōu)異且機械強度也優(yōu)異。另外，根據(jù)本發(fā)明，可以 提供磁特性優(yōu)異且機械強度也優(yōu)異的壓粉磁芯的制造方法。
【附圖說明】
[0028] 圖1是示意性表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的壓粉磁芯的形狀的側(cè)視圖。
[0029] 圖2是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的壓粉磁芯的剖面的一部分的觀察結(jié)果 的圖。
[0030] 圖3是示意性表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的、封入線圈后的壓粉磁芯的形狀 的俯視圖。
[0031] 圖4是示意性表示制造造粒粉的方法的一例中使用的噴霧干燥器裝置及其動作 的圖。
[0032] 圖5是基于本實施例的結(jié)果來表示起始磁導率與壓粉磁芯的粉末填充率的關(guān)系 的圖表。
[0033] 圖6是基于本實施例的結(jié)果來表示起始磁導率與徑向壓潰強度的關(guān)系的圖表。
[0034] 圖7是基于本實施例的結(jié)果來表示磁芯損耗與徑向壓潰強度的關(guān)系的圖表。
[0035] 圖8是基于本實施例的結(jié)果來表示起始磁導率與粉末填充率的變化率的關(guān)系的 圖表。
[0036] 圖9是基于本實施例的結(jié)果來表不磁芯損耗與楊氏模量的關(guān)系的圖表。
[0037] 圖10是基于本實施例的結(jié)果來表不起始磁導率與楊氏模量的關(guān)系的圖表。
[0038] 圖11是基于本實施例的結(jié)果來表示壓粉磁芯的粉末填充率與楊氏模量的關(guān)系的 圖表。
[0039] 圖12是基于本實施例的結(jié)果來表示成形體的粉末填充率與絕緣性粘結(jié)材料的玻 璃化轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系的圖表。
[0040] 圖13是基于本實施例的結(jié)果來表示磁芯損耗與絕緣性粘結(jié)材料的加熱時的質(zhì)量 變化率的關(guān)系的圖表。
【具體實施方式】
[0041] 以下，對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。
[0042] 1.壓粉磁芯
[0043] (1)結(jié)構(gòu)、形狀
[0044] 圖1所示的本發(fā)明的一實施方式所涉及的壓粉磁芯1是將具有軟磁性粉末和絕緣 性粘結(jié)材料的造粒粉壓縮成形而得到成形體，并對得到的成形體進行熱處理而得到的。由 于通過該熱處理絕緣性粘結(jié)材料發(fā)生固化或受到熱解，因此本發(fā)明的一實施方式所涉及的 壓粉磁芯1含有來自絕緣性粘結(jié)材料的成分。在本說明書中，也將來自該絕緣性粘結(jié)材料 的成分稱為"粘結(jié)材料的熱解殘渣"。
[0045] 圖2是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的壓粉磁芯1的剖面的一部分的觀察結(jié)果 的圖。如圖2所示，本發(fā)明的一實施方式所涉及的壓粉磁芯1由多個軟磁性粉末2和粘結(jié) 材料的熱解殘渣3以及空隙部4構(gòu)成。粘結(jié)材料的熱解殘渣3包圍軟磁性粉末2,使多個軟 磁性粉末2相互與其它的絕緣，并且介于鄰接的軟磁性粉末2之間而保持它們?？障恫? 的至少一部分是在進行熱處理前的成形體的階段絕緣性粘結(jié)材料所存在的部分，是通過絕 緣性粘結(jié)材料固化或受到熱解而形成的。
[0046] 本發(fā)明的一實施方式所涉及的壓粉磁芯1內(nèi)的軟磁性粉末2的分散狀態(tài)沒有特別 限定。在壓粉磁芯1內(nèi)，軟磁性粉末2可以按照基本均勻地分散的方式互相粘結(jié)，軟磁性粉 末2也可以形成部分結(jié)構(gòu)。作為所述部分結(jié)構(gòu)的一例，可以舉出如下情況：多個軟磁性粉末 2比較稠密地粘結(jié)而形成粒狀的結(jié)構(gòu)體，多個該粒狀的結(jié)構(gòu)體進一步粘結(jié)而形成整體結(jié)構(gòu)。
[0047] 壓粉磁芯1的形狀沒有特別限定?？梢跃哂袌D1所示那樣的環(huán)狀的形狀，也可以 具有圖3所示那樣的、線圈封入壓粉磁芯10的形狀。圖3所示的線圈封入壓粉磁芯10具 備壓粉磁芯11、和具有被壓粉磁芯11覆蓋的部分的線圈12。線圈12可以是扁立線圈。
[0048] (2)填充特性
[0049] 對于本發(fā)明的一實施方式所涉及的壓粉磁芯1而言，軟磁性粉末2的填充率（在 本說明書中，將軟磁性粉末2的粉末填充率稱為"粉末填充率"。）為75體積％以上。
[0050] 在本說明書中，熱處理前的成形體的粉末填充率Ftl(單位：體積％ )和壓粉磁芯1 的粉末填充率F1 (單位：體積％ )是指按如下方法測定的值。首先，由供與壓縮成形的、具有 軟磁性粉末和絕緣性粘結(jié)材料的造粒粉的組成，求出造粒粉中的軟磁性粉末的含量C(單 位：質(zhì)量％)。接著，測定熱處理前的成形體的質(zhì)量W tl(單位：g)?？梢杂蛇@些值，求出熱處 理前的成形體中含有的軟磁性粉末的質(zhì)量Wm(單位：g)。
[0051]