软磁性粉末、磁芯、软磁性粉末的制造方法、以及磁芯的制造方法与流程

文档序号:14959400发布日期:2018-07-18 00:13阅读:181来源:国知局

本发明涉及软磁性粉末、磁芯、软磁性粉末的制造方法、以及磁芯的制造方法。

本申请要求基于2015年11月27日的日本申请的特愿2015-231760的优先权,并援用所述日本申请所记载的所有的记载内容。



背景技术:

作为磁芯,已知由将软磁性粉末和树脂的混合物成形并使树脂固化而得到的复合材料构成的磁芯(例如参照专利文献1~3等)。在构成磁芯的复合材料中具有如下优点:通过调整软磁性粉末相对于树脂的量,从而容易调整其相对磁导率。因此,期望由复合材料构成的磁芯能使用于广泛的用途。

在作为软磁性粉末使用fe系的软磁性粉末的情况下进行如下:为了确保复合材料中的软磁性粒子彼此的绝缘而在软磁性粒子的表面形成绝缘层。作为绝缘层,例如能列举磷酸盐层、有机硅层等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2008-147403号公报

专利文献2:日本特开2012-212855号公报

专利文献3:日本特开2012-212856号公报



技术实现要素:

本公开的软磁性粉末,

由包含si的fe合金构成,

所述软磁性粉末的软磁性粒子具备形成于粒子表面的sio2层和形成于所述sio2层的正上方的表面层,

所述表面层具备构成基质的第一材料和分散地存在于所述基质中的第二材料,

所述第一材料是有机硅或者磷酸盐,所述第二材料是有机硅或者磷酸盐中与所述第一材料不同的一方。

本公开的磁芯,

由包含软磁性粉末和树脂的复合材料构成,

所述软磁性粉末是本公开的软磁性粉末,

所述软磁性粉末在所述复合材料中占的比例按体积%计为50%以上且85%以下,

在将所述复合材料的饱和磁通密度设为bs、将最大磁导率设为μm时,bs/μm为0.056以上。

本公开的软磁性粉末的制造方法,具备:

准备工序,准备由包含si的fe合金构成的原料粉末;

退火工序,将所述原料粉末在600℃以上且1000℃以下、0.5小时以上且3小时以下的条件下退火;以及

表面处理工序,在100℃以下的热氛围下在退火后的所述原料粉末中混合表面处理剂,

所述表面处理剂是磷酸溶液和有机硅的混合物。

本公开的磁芯的制造方法,具备:

混合工序,将由本公开的软磁性粉末的制造方法得到的软磁性粉末和树脂混合;和

成形工序,将由所述混合工序得到的混合物成形为期望形状,得到磁芯,

将所述混合物中的所述软磁性粉末的含量按体积%计设为50%以上且85%以下。

附图说明

图1是示出构成试验例的软磁性粉末的软磁性粒子的透射式电子显微镜照片的图。

图2是实施方式所记载的电抗器的概要立体图。

具体实施方式

[本公开要解决的课题]

近年,对能量的有效利用的关注正在提高,要求由磁特性比以往优良的复合材料构成的磁芯。作为磁芯所要求的磁特性,例如可列举直流叠加特性良好、即具备相对磁导率不易从低磁场中变化到高磁场中的恒磁导率性。另外,作为磁芯所要求的磁特性,能列举能量损失(具体为铁损)较少等。另外,混合动力汽车等的电抗器所使用的磁芯因为遭受到猛烈的振动,所以要求机械强度优良。

本公开的目的在于提供能制作磁特性和机械强度优良的磁芯的软磁性粉末和其制造方法。另外,本公开的目的在于提供磁特性和机械强度优良的磁芯和其制造方法。

[本公开的效果]

本公开的软磁性粉末在使用于磁芯时,能得到磁特性和机械强度优良的磁芯。

本公开的磁芯的磁特性机械强度优良。

本公开的软磁性粉末的制造方法能产率良好地制作本公开的软磁性粉末。

本公开的磁芯的制造方法能制作本公开的磁芯。

[本申请发明的实施方式的说明]

最先列记本申请发明的实施方式进行说明。

<1>实施方式的软磁性粉末是由包含si的fe合金构成的软磁性粉末,所述软磁性粉末的软磁性粒子具备形成于粒子表面的sio2层和形成于所述sio2层的正上方的表面层。所述表面层具备构成基质的第一材料和分散地存在于所述基质中的第二材料,所述第一材料是有机硅或者磷酸盐,所述第二材料是有机硅或者磷酸盐中与所述第一材料不同的一方。

在表面具备sio2层和表面层的软磁性粒子与树脂的润湿性良好。因此,在每当制作磁芯(复合材料)而将软磁性粉末和树脂混合时,软磁性粉末均匀地分散于树脂中。其结果,使用实施方式的软磁性粉末制作的磁芯成为具备即使在高磁场中也可维持相对磁导率的恒磁导率性的磁芯。

在上述软磁性粒子中,利用形成于其表面的sio2层和表面层确保绝缘性。因此,在将该软磁性粉末利用于磁芯的制作的情况下,能形成为涡流损耗被抑制得较低的磁芯。另外,如后述的软磁性粉末的制造方法所示,因为上述软磁性粉末的sio2层利用退火来形成,所以可消除软磁性粒子中的变形。因此,在将该软磁性粉末利用于磁芯的制作的情况下,能形成为磁滞损耗被抑制得较低的磁芯。也就是说,通过利用实施方式的软磁性粉末,能制作铁损减少的磁芯。

进一步地,在将上述软磁性粉末利用于磁芯的制作的情况下,磁芯的机械特性优良。这是因为:软磁性粉末在树脂中的分散均匀,因此成为在整体上具备均匀强度的磁芯。另外,由于sio2层和表面层的存在而使软磁性粒子和树脂的接合强度较高也是磁芯的机械强度提高的主要原因。作为代表性的机械强度的指标,能列举弯曲强度。

<2>作为实施方式的软磁性粉末的一个方式,能列举所述第一材料是磷酸盐、所述第二材料是有机硅的方式。

磷酸盐与sio2的紧贴性比有机硅与sio2的紧贴性良好。因此,当表面层的基质由磷酸盐构成时,能提高sio2层和表面层的紧贴性。其结果,不易产生表面层的剥离,从而能抑制伴随表面层的剥离的不良情况的发生。作为不良情况,可列举例如由于软磁性粒子彼此的接触而导致的涡流损耗的降低、由于已剥离的部分成为强度上的弱点而导致的机械强度的降低等。

<3>作为实施方式的软磁性粉末的一个方式,能列举所述sio2层的平均厚度为5nm以上且200nm以下的方式。

如果sio2层的平均厚度为5nm以上,则在sio2层上形成表面层时能均匀地形成表面层的厚度。其结果,能提高磁芯中的软磁性粒子彼此的绝缘性,也能提高软磁性粒子和树脂的接合强度。另外,如果sio2层的平均厚度为200nm以下,则在将软磁性粉末和树脂混合来制造磁芯时,能抑制sio2层产生破裂、剥离。

<4>作为实施方式的软磁性粉末的一个方式,能列举所述表面层的平均厚度为0.5μm以上且10μm以下的方式。

如果表面层的平均厚度为0.5μm以上,则能提高磁芯中的软磁性粒子彼此的绝缘性。另外,如果表面层的平均厚度为10μm以下,则能抑制由于过厚的表面层的存在而使磁芯的磁特性、机械强度降低。

<5>作为实施方式的软磁性粉末的一个方式,能列举所述fe合金中的si的含量按质量%计为4.5%以上且8.0%以下的方式。

通过将si的含量设为上述范围,从而能减少使用实施方式的软磁性粉末的磁芯的铁损。

<6>实施方式的磁芯是由包含软磁性粉末和树脂的磁芯构成的磁芯,所述软磁性粉末是上述<1>~<5>中的任一项的软磁性粉末,所述软磁性粉末在所述磁芯中占的比例按体积%计为50%以上且85%以下。在该磁芯中,在将所述磁芯的饱和磁通密度设为bs、将最大磁导率设为μm时,bs/μm为0.056以上。

上述磁芯具有恒磁导率性,低铁损且机械强度优良。其理由如在上述<1>的软磁性粉末的说明中已经陈述的那样。

<7>作为实施方式的磁芯的一个方式,能列举所述树脂是聚苯硫醚的方式。

聚苯硫醚(pps)容易获得,成形性优良。其反面是,与fe-si合金的软磁性粒子的润湿性不佳。但是,在本实施方式的磁芯中,软磁性粒子形成有均匀的表面层,该表面层与pps的润湿性优良。因此,能在不使磁芯的磁特性、机械特性降低的情况下有效利用pps的优点。

<8>实施方式的软磁性粉末的制造方法具备准备工序、退火工序以及表面处理工序。

·在准备工序中,准备由包含si的fe合金构成的原料粉末。

·在退火工序中,将所述原料粉末在600℃以上且1000℃以下、0.5小时以上且3小时以下的条件下退火。

·在表面处理工序中,在100℃以下的热氛围下在退火后的所述原料粉末中混合表面处理剂。所述表面处理剂是磷酸溶液和有机硅的混合物。

在实施方式的软磁性粉末的制造方法中,通过退火工序除去软磁性粒子的变形,并且形成有成为用于均匀地形成表面层的基底的sio2层。另外,在实施方式的软磁性粉末的制造方法中,通过表面处理工序在sio2层上形成有均匀的表面层。其结果,可得到实施方式的软磁性粉末。这样,根据实施方式的软磁性粉末的制造方法,其工序简单,能能产率良好地制造实施方式的软磁性粉末。

<9>实施方式的磁芯的制造方法具备混合工序和成形工序。

·在混合工序中,将用上述软磁性粉末的制造方法得到的软磁性粉末和树脂混合。将所述混合物中的所述软磁性粉末的含量按体积%计设为50%以上且85%以下。

·在成形工序中,将用所述混合工序得到的混合物成形为期望的形状,得到磁芯。

根据上述磁芯的制造方法,能制造实施方式的磁芯。

[本申请发明的实施方式的详情]

以下说明本申请发明的实施方式。此外,本申请发明并不限定于实施方式所示的构成,而通过权利要求书示出,意图包括与权利要求书等同的意思及范围内的所有变更。

<磁芯>

实施方式的磁芯具有由多个软磁性粒子构成的软磁性粉末和以分散的状态内含该软磁性粉末的树脂。该磁芯满足下面的必要条件a~c。

[a]软磁性粒子的表面具备通过将软磁性粒子预退火而形成的sio2层。

[b]在软磁性粒子的sio2层的正上方进一步具备表面层。

[c]软磁性粉末(包含氧化膜)在磁芯中占的含量为50体积%以上且85体积%以下。

以下详细地说明磁芯的各构成。

《软磁性粉末》

[软磁性粒子]

构成软磁性粉末的各软磁性粒子是fe-si合金。fe-si合金是含量最多的元素为fe、含量其次多的元素为si、且si的含量为4.5质量%以上且8.0质量%的合金。fe-si合金中如果si的含量不足,则容许包含si以外的添加元素。更优选的si的含量为5质量%以上且7质量%以下。fe-si合金的组成能通过例如电感耦合等离子体发射光谱法(icp-aes;inductivelycoupledplasmaatomicemissionspectroscopy)求出。

优选软磁性粉末(软磁性粒子)的平均粒径(d50;质量基准)设为10μm以上且300μm以下。通过将软磁性粒子的平均粒径设为10μm以上,从而能避免粒子的流动性过低。另外,通过将平均粒径设为300μm以下,从而能有效地减少磁芯的涡流损耗。更优选的软磁性粒子的平均粒径为45μm以上且250μm以下。

软磁性粒子的形状不作特别限定。既可以是接近于球的形状,也可以是变形的形状。用气体雾化得到的软磁性粒子有变为接近于球形的形状的倾向,用水雾化得到的软磁性粒子有变为变形的形状的倾向。

[sio2层]

在软磁性粒子的表面形成有来自包含于fe-si合金的si的sio2层。该sio2层是作为绝缘膜发挥作用、并且用于在其上形成均匀的表面层的层,是实质上由si和o构成的层(si和o以外的元素的含量为杂质水平的层)。sio2层与自然氧化膜区别开。自然氧化膜包含相当多程度的fe。该sio2层通过对fe-si合金的软磁性粒子(软磁性粉末)进行退火而形成。退火的条件后述。

优选上述sio2层的平均厚度为5nm以上且200nm以下。当sio2层的平均厚度为5nm以上时,能得到如下效果:能使形成于sio2层上的表面层均匀地形成。另外,如果sio2层的平均厚度为200nm以下,则在将软磁性粉末和树脂混合来制造磁芯时,能抑制sio2层产生破裂、剥离。更优选的sio2层的平均厚度为10nm以上且50nm以下。

sio2层的平均厚度例如能由透射式电子显微镜(tem;transmissionelectronmicroscope)的图像求出。具体地讲,任意地抽取tem图像中的例如10个以上的软磁性粒子,在各粒子中的多个部位(例如10个部位以上)测定sio2层的厚度。将该测定值的平均值视作sio2层的平均厚度。tem图像中的si特别多地存在的部分是sio2层。sio2层的平均厚度也能通过俄歇电子能谱法(aes;augerelectronspectroscopy)来确定。aes能在膜厚方向连续地测定软磁性粒子的sio2层附近的组成,求出实质上由si和o构成的部分的厚度。对多个(例如n=10以上)软磁性粒子进行上述,将测定值算出平均值。能将该平均值作为sio2层的平均厚度。

磁芯中的软磁性粉末的含量设为50体积%以上且85体积%以下。当软磁性粉末的含量处于该范围时,能形成为具有期望的磁特性的磁芯。更优选的软磁性粒子的含量为60体积%以上且80体积%以下。

软磁性粉末的含量能通过对磁芯的截面照片进行图像解析而求出。例如,能通过求出截面照片中的软磁性粒子和树脂的面积比例,并将该面积比例视作体积比例而求出。在该情况下,图像解析的样品数越多,则能求出越正确的体积比例。例如可列举如下:将包含50个以上的软磁性粉末的视野作为一个视野,用10个以上视野进行上述图像解析,将各视野的面积比例的平均值视作体积比例。除此之外,软磁性粉末的含量也能通过基于构成软磁性材料的软磁性粉末和树脂的密度进行计算而求出。

[表面层]

表面层具备构成基质的第一材料和分散地存在于所述基质中的第二材料。第一材料是有机硅或者磷酸盐,所述第二材料是有机硅或者磷酸盐中与所述第一材料不同的一方。也就是说,本例的软磁性粒子上所形成的表面层是[1]在磷酸盐的基质中分散有有机硅的表面层、或者[2]在有机硅的基质中分散有磷酸盐的表面层。磷酸盐与sio2的紧贴性比有机硅与sio2的紧贴性良好,所以优选上述[1]的表面层。

表面层中的磷酸盐容易与sio2层融合,认为使表面层和sio2层的紧贴性提高。另外,表面层中的有机硅与树脂的润湿性良好,认为在将软磁性粉末与树脂混合时容易将软磁性粉末分散于树脂中,并且在树脂固化后使表面层和树脂的紧贴性提高。

优选上述表面层的平均厚度为0.5μm以上且10μm以下。如果表面层的平均厚度为0.5μm以上时,则能提高软磁性粒子与树脂的润湿性。另外,如果表面层的平均厚度为10μm以下,则能避免表面层变得过厚而使磁芯的磁特性降低。更优选的表面层的平均厚度为1μm以上且5μm以下。表面层的平均厚度与sio2层的平均厚度同样能由tem图像、aes求出。

表面层中的基质(第一材料)中的第二材料的分散状态也能用tem图像确认。如后述的图1的tem照片所示,也有时在表面层的基质中形成有第二材料呈岛状分散的部分。

《树脂》

作为与软磁性粉末一起构成磁芯的树脂,能使用热塑性树脂。例如可列举聚苯硫醚(pps)树脂、聚四氟乙烯(ptfe)树脂、诸如液晶聚合物(lcp)、尼龙12、聚酰胺9t的聚酰胺(pa)树脂、聚对苯二甲酸丁二酯(pbt)树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)树脂等。特别是,pps树脂容易获得且成形性优良,因此优选。

[其他]

在树脂中除软磁性粉末之外还可以含有氧化铝等陶瓷填充物。通过那样,能提高磁芯的散热性。优选陶瓷填充物在磁芯中占的含量设为0.1体积%以上且10体积%以下。

《磁芯的磁特性》

含有50体积%以上且85体积%以下的由具备sio2层和表面层的软磁性粒子构成的软磁性粉末的磁芯具有即使在高磁场中也可维持低磁场中的相对磁导率的性质(恒磁导率性)。在将构成磁芯的复合材料的饱和磁通密度设为bs、将最大磁导率设为μm时,通过bs/μm为0.056以上,从而能评价磁芯的恒磁导率性。更优选的bs/μm的值为0.060以上,进一步优选的bs/μm的值为0.062以上。可推测上述的磁芯的恒磁导率性是与软磁性粉末在树脂中的分散均匀、软磁性粒子相对于树脂的润湿性良好关联得到的性质。

《磁芯的机械特性》

均匀地形成有表面层的软磁性粒子与树脂的润湿性良好。因此,在将软磁性粉末与树脂混合时,软磁性粉末容易均匀地分散于树脂中。也就是说,在将软磁性粉末和树脂的混合物成形来制作磁芯时,在磁芯中不易产生软磁性粉末的不均匀,磁芯不易产生机械上的弱点。除此之外,通过润湿性的提高使软磁性粒子和树脂的接合强度增加,因此实施方式的磁芯与以往的磁芯相比机械特性优良。作为机械特性,代表性地能列举弯曲强度。例如,优选磁芯的弯曲强度超出70mpa,更优选为80mpa以上。

<磁芯的制造方法>

本实施方式的磁芯通过具备准备工序、退火工序、表面处理工序、混合工序以及成形工序的磁芯的制造方法来制造。这些工序中的准备工序、退火工序以及表面处理工序是用于制作实施方式的软磁性粉末的软磁性粉末的制造方法所具备的工序。以下说明各工序。

《准备工序》

准备工序是准备原料粉末的工序,原料粉末由不具有包覆层的软磁性粒子构成。软磁性粒子如在说明软磁性粉末时设置项目已说明的那样,由fe-si合金构成,其si含量为4.5质量%以上且8.0质量%以下。

《退火工序》

退火工序是将原料粉末用高温退火的工序,且是用于在软磁性粒子的表面形成sio2层的工序。退火条件最好为600℃以上且1000℃以下、0.5小时以上且3小时以下。如果为该退火条件,则能将在制造软磁性粒子时导入到软磁性粒子的变形除去,且能有效地形成适当厚度的sio2层而不会不必要地进行高温、长时间的处理。软磁性粒子的变形成为磁滞损耗的原因,因此通过将变形除去而能减少磁芯的铁损。通过将退火的温度升高或者将时间加长,从而能增厚sio2层。最好通过将sio2层的平均厚度设为某种程度来决定退火的温度、时间。

《表面处理工序》

表面处理工序是在100℃以下的热氛围下在退火后的原料粉末中混合表面处理剂的工序,且是用于在sio2层上形成表面层的工序。表面处理剂是磷酸溶液和有机硅的混合物。优选磷酸溶液和有机硅的质量比(磷酸溶液:有机硅)设为1:1~1:0.25。如上所述,在磷酸盐的基质中分散有有机硅的表面层在与sio2层的紧贴性的方面比在有机硅的基质中分散有磷酸盐的表面层优选。因此,优选将表面处理剂中的磷酸溶液的比例提高。

表面处理剂的混合量能通过将原料粉末的量、表面层的厚度设为某种程度而适当选择。例如可列举如下:在按质量比计将原料粉末设为100时,将0.5以上且5以下程度的表面处理剂混合到原料粉末。原料粉末和表面处理剂的混合能使用通用的混合机。

通过以上说明的准备工序~表面处理工序,能制作具备sio2层和表面层的软磁性粉末。

《混合工序》

混合工序是将经由表面处理工序得到的软磁性粉末和树脂混合的工序。可以认为软磁性粉末和树脂的比例与要制作的磁芯中的软磁性粉末和树脂的比例大致相同。也就是说,可以认为在磁芯中维持混合时的比例。另外,可以认为在混合前后维持软磁性粒子的平均粒径。也就是说,可以认为在准备工序中准备的软磁性粒子的平均粒径与要制作的磁芯中的软磁性粒子的平均粒径大致相等。

混合工序中的软磁性粉末和树脂的混合时间不作特别限定。最好考虑软磁性粒子的平均粒径、软磁性粉末和树脂的混合比例来适当决定混合的时间。另外,优选在混合时以不使树脂的流动性降低的方式对混合容器进行加热。加热温度可根据树脂的软化温度而适当选择。

《成形工序》

成形工序是将在混合工序中得到的混合物成形为期望形状的工序。例如通过注射成形等成形为磁芯。成形时的压力能根据树脂的种类而适当选择。另外,也可以一边对成形模具进行加热一边成形磁芯。

<试验例1>

作为试验例,实际制作磁芯(下述试样1~试样8),调查其磁特性及机械特性。

《试样1》

首先,准备由软磁性粒子构成的原料粉末(准备工序)。软磁性粒子的si含量为6.5质量%,剩余部分是fe及不可避免的杂质,软磁性粒子的平均粒径d50为80μm。对该原料粉末进行退火,在软磁性粒子的表面形成sio2层(退火工序)。退火的温度条件为900℃×2小时、大气氛围。

对上述原料粉末进一步进行表面处理(表面处理工序)。更详细而言,准备将磷酸溶液和有机硅以1:1(质量比)混合的表面处理剂,一边将该表面处理剂滴下到原料粉末上一边混合原料粉末,从而完成试样1的软磁性粉末。表面处理剂的混合量按质量比计为原料粉末:表面处理剂=100:3。此外,这些条件根据原料粉末的量等而变化。

用tem观察已制作的软磁性粉末,结果能确认如下:在软磁性粒子的表面形成有sio2层,在该sio2层上进一步形成有表面层。将软磁性粒子的tem照片在图1中示出。图1的用灰色表示的部分是si存在的部分。图1的靠上的黑色部分是软磁性粒子,位于中央稍靠上的si的存在量特别多的筋状的部分是sio2层。在该sio2层的下侧形成有si分散地存在的表面层。也就是说,能确认如下:在表面层中,在由磷酸盐构成的基质中分散地存在si,即在基质中分散地存在有机硅。在用该试验例制作的软磁性粉末中能确认如下:在表面层中形成有有机硅的存在量特别多的岛状部分。另外,由tem照片求出的sio2层的平均厚度(n=10)为20nm,表面层的平均厚度(n=10)为0.5μm。

接着,将软磁性粉末与树脂混合(混合工序)。使用的树脂是pps树脂,软磁性粉末和树脂的混合比例按体积比为67:33。也就是说,混合物中的软磁性粉末的体积比例为67体积%。测定该混合物的流动性的结果是1680g/10min。软磁性粒子相对于树脂的润湿越好,则该值越高,且该值越高,也越容易成形磁芯。

最后,对上述混合物进行注射成形,完成磁芯(试样1)。

《试样2》

在试样2中,除软磁性粉末和树脂的混合比例不同以外,与试样1同样地制作磁芯。软磁性粉末在软磁性粉末和树脂的混合物中的体积比例为70体积%,该混合物的熔体流动速率为1173g/10min。

《试样3》

在试样3中,除软磁性粉末和树脂的混合比例不同以外,与试样1同样地制作磁芯。软磁性粉末和树脂的混合物中的软磁性粉末的体积比例为72体积%,该混合物的熔体流动速率为403g/10min。

《试样4》

在试样4中,使用对在准备工序中准备的原料粉末在未进行退火的情况下进行表面处理后的软磁性粉末、即使用由不具有sio2层的软磁性粒子构成的软磁性粉末制作磁芯。除不具有sio2层以外,试样4的制作条件与试样1相同。也就是说,在试样4中,在软磁性粒子的正上方形成有表面层。软磁性粉末的含量为67体积%的混合物的熔体流动速率为1338g/10min。

《试样5》

在试样5中,除软磁性粉末和树脂的混合比例不同以外,与试样4同样地制作磁芯。试样5的制作所涉及的混合物中的软磁性粉末的体积比例为70体积%,该混合物的熔体流动速率为887g/10min。

《试样6》

在试样6中,除软磁性粉末和树脂的混合比例不同以外,与试样4同样地尝试磁芯的制作。但是,试样6的制作所涉及的混合物的流动性过低,不能成形磁芯。混合物中的软磁性粉末的体积比例为72体积%,该混合物的熔体流动速率为293g/10min。

《试样7》

试样7的磁芯使用与试样1同样地在软磁性粒子的表面形成sio2层后在该sio2层上形成有机硅层的软磁性粉末制作。有机硅层的平均厚度调整成为与试样1~6的表面层的平均厚度相同的程度。试样7的制作所涉及的混合物中的软磁性粉末的体积比例为70体积%,该混合物的熔体流动速率为1000g/10min。

《试样8》

试样8的磁芯使用与试样1同样地在软磁性粒子的表面形成sio2层后在该sio2层上形成磷酸盐层的软磁性粉末制作。磷酸盐的层的平均厚度调整成为与试样1~6的表面层的平均厚度相同的程度。试样8的制作所涉及的混合物中的软磁性粉末的体积比例为70体积%,该混合物的熔体流动速率为1100g/10min。

《特性的测定》

对试样1~8的磁芯测定磁特性(饱和磁通密度、相对磁导率、涡流损耗)和弯曲特性。将各试样的组成和其测定结果在表1中示出。测定方法如下。

磁特性的评价使用在内径20mm、外形34mm、厚度5mm的环状的磁芯上施加初级侧为300匝、次级侧为20匝的绕组的试验部件。对该试验部件,使用bh波形记录器(里研电子株式会社制dcbh示踪物),以饱和磁通密度(bs)、最大磁导率(μm)、以及激励磁通密度bm:1kg(=0.1t)测定频率为20khz时的涡流损耗we1/20k。在此,bs/μm为0.056以上是用于判断出磁芯的恒磁导率性优良的指标之一。

弯曲特性的评价使用77mm×13mm×3.2mm的棒状试验片。对该棒状试验片使用市售的弯曲试验装置进行3点弯曲试验,测定弯曲强度(mpa)。弯曲试验的支点间距离为50mm,试验速度为5mm/分钟。

[表1]

《结论》

如表1的试验结果所示,使用具备sio2层和表面层双方的软磁性粉末的试样1~3的bs/μm为0.056以上,涡流损耗为38kw/m3以下,且弯曲强度为80mpa以上。与此相对,使用仅具备表面层的软磁性粉末的试样4、5的bs/μm少于0.056,涡流损耗为39kw/m3以上,且弯曲强度为70mpa以下。进一步地,关于在sio2层上形成有机硅层的试样7和在sio2层上形成磷酸盐层的试样8,其磁特性均优良,但是其弯曲强度均较低。

在上述试样1~3中,由在软磁性粒子的表面形成的sio2层均匀地形成表面层。均匀地形成的表面层抑制软磁性粒子彼此的接触,并且改善软磁性粒子和树脂的润湿性。作为其结果,可推测为试样1~3的磁特性提高。

另外,试样1~3的弯曲强度比试样4、5、7、8的弯曲强度特意提高。推测这是因为:在试样1~3中软磁性粉末均匀地分散于磁芯中,所以成为弯曲的弱点的部分较少,而且软磁性粒子的表面层和树脂紧贴。

<磁芯的适用例>

接着,基于图2说明将本实施方式的磁芯适用于电抗器的例子。图2是电抗器1的概要立体图。此外,图2所示的电抗器1和其构成部件的形状只不过是一例,并不限定于这样的形状。

《电抗器的整体构成》

图2所示的电抗器1是线圈2和磁芯3的组合体10。组合体10在未图示的散热板上介由接合层接合。电抗器1也可以是具备收纳组合体10的外壳的构成,在该情况下,外壳的底面作为散热板发挥作用。该电抗器1的线圈2具有一对卷绕部2a、2b,磁芯3具备一对内侧芯部31、31和一对外侧芯部32、32。

《线圈》

线圈2具备一对卷绕部2a、2b和将两个卷绕部2a、2b连结的连结部2r。线圈2能适当地利用包覆线,该包覆线在由诸如铜、铝、其合金的导电性材料构成的扁平线、圆线等导体的外周具备由绝缘性材料构成的绝缘覆膜。

线圈2的两端部2a、2b从转向形成部分拉长,与未图示的端子部件连接。介由该端子部件连接对线圈2进行电力供给的电源等外部装置(未图示)。

《磁芯》

磁芯3具备:一对内侧芯部31、31,其配置于各卷绕部2a、2b的内部;和一对外侧芯部32、32,其从卷绕部2a、2b露出,从内侧芯部31、31的两侧夹持内侧芯部31、31。能由实施方式所示的磁芯构成这些内侧芯部31及外侧芯部32的至少一部分。

《电抗器的用途》

具备上述构成的电抗器1能适当地利用于通电条件例如是最大电流(直流)为10a~1000a程度、平均电压为100v~1000v程度、使用频率为5khz~100khz程度的用途,代表性地能适当地利用于电动汽车、混合动力汽车等的车载用电力转换装置的构成部件。

附图标记说明

1电抗器

10组合体

2线圈

2a、2b卷绕部2r连结部

2a、2b端部

3磁芯

31内侧芯部32外侧芯部

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