粉末应具有比磁性粉末小的比重。更具体而言，非磁性粉末的 实例包括诸如A1等金属、诸如陶瓷或娃（Si)等非金属无机材料（例如Si〇2、Al2〇3、化2〇3、 BN、AlN、ZnO或Ti〇2)、诸如有机娃树脂等有机材料等。具体而言，Si〇2(二氧化娃）可W将触 变性（thixotropic propedy)施加给树脂，并且在高分子材料设置为树脂的情况下能够容 易地抑制磁性粉末的沉淀。如果包含由具有高导热率的材料（例如，Si〇2、Al2〇3、BN或A1N) 构成的非磁性粉末，则能够提高该复合材料的散热性能。因此，通过使用复合材料，能够获 得具有散热性能优异的磁巧或电抗器。如果包含含有有机娃树脂的粉末，则能够抑制在复 合材料上产生裂缝。相应地，通过使用复合材料，能够获得具有高强度的磁巧或电抗器。在 有机娃树脂用于将作为粘结剂的高分子材料的情况下，将粉末状的有机娃树脂添加到未固 化的有机娃树脂中。还能够采用包含由一种材料构成的非磁性粉末的构造W及包含由多种 不同材料构成的非磁性粉末的构造。另外，关于包含非磁性粉末的构造，非磁性颗粒存在于 磁性颗粒之间，从而还能够容易地减小复合材料的相对磁导率。
[0130] 构成非磁性粉末的磁性颗粒的形状的实例包括球形形状、非球形形状（例如，板 形形状、针形形状、椿形形状等）等。具体而言，如果采用球形形状，则存在该样的优点：非 磁性粉末能够容易地被填充在形成于磁性颗粒之间的间隙中，并且具有优异的流动性。此 夕F，非磁性颗粒可W为实屯、体或中空体。在中空体的情况下，能够减少复合材料的重量。市 售的粉末可W用作非磁性粉末。还能够采用包含具有一种形状的非磁性粉末的构造或包含 具有多种不同形状的非磁性粉末的构造。
[0131] 优选的是，复合材料中的磁性粉末和非磁性粉末应具有不同的粒径。具体而言，存 在W下优选构造；当采用包含磁性粉末和非磁性粉末的混合粉末的粒径分布时，具有非磁 性粉末中的峰的最大粒径lynax小于具有磁性粉末中的峰的最小粒径lynin。关于该构造， 具有比非磁性颗粒大的粒径的磁性颗粒存在于高频处。为此，细非磁性颗粒能够存在于形 成在磁性颗粒之间的间隙中，通过含有非磁性粉末，能够防止磁性粉末的填充密度被降低， 或能够防止填充密度大幅降低。换言之，该构造能够防止因含有非磁性粉末而使磁性成分 的比例被降低。
[0132] 当磁性颗粒和非磁性颗粒的粒径之差增大时，能够容易地获得该优点。因此，优选 的是，具有非磁性粉末中的峰的最大粒径lynax应为具有磁性粉末中的峰的最小粒径lynin 的1/3 W下（lynax《（1/3) lynin)，和/或具有非磁性粉末中的峰的最大粒径应为20 y m W 下（iyiiax《20 ym)。随着非磁性粉末的变小，间隙能够被更有效地填充，优选地，非磁性粉 末能够仅设置在间隙中，并且能够容易地均匀扩散到磁性颗粒周围。因此，能够有效抑制磁 性颗粒的沉淀。因此，更优选的是，:r"max《（l/5)Xrmmin且例如，能够使 用粒径在约lym至10 ym范围内的非磁性粉末或粒径小于1 y m的细非磁性粉末。即使非 磁性粉末因此是细的，也能够容易地处置非磁性粉末，并且非磁性粉末具有优异的操作性。 具体构造的实例包括该样的复合材料；在混合粉末的粒径分布中，磁性粉末的第一峰的粒 径ri和第二峰的粒径r2、W及在混合粉末的粒径分布中具有非磁性粉末的峰的粒径r。满足 该样的关系r,= 2ri并且r"= (l/3)Xri。能够采用包含具有单一粒径的非磁性粉末的构 造（也就是，具有非磁性粉末的单一峰的构造）和包含具有多种不同粒径的非磁性粉末的 构造（也就是，存在非磁性粉末的多个峰的构造）中的任一构造。在后者的情况下，磁性粉 末和非磁性粉末均具有多个峰。
[0133] 如果非磁性粉末相对于整个复合材料的含量为0. 2质量％ ^上，则非磁性颗粒能 够在磁性粉末周围充分扩散，使得能够有效抑制磁性粉末的沉淀。在非磁性粉末由具有高 导热率的材料构成的情况下，如果含有0. 2质量％ ^上的非磁性粉末，则非磁性粉末充分 存在。因此，能够更大地提高复合材料的散热性能。另外，利用上述非磁性粉末的均匀存在， 复合材料可W具有均匀的散热性能。非磁性粉末的量越大，越能极大地获得优点。因此，非 磁性粉末相对于整个复合材料的含量（在包括多种材料的情况下的总量）优选为0.3质 量％ ^上，并进一步优选为0. 5质量％ ^上。然后，如果过度含有非磁性粉末，则会降低磁 性成分的比例。为此，非磁性粉末的含量优选为20质量％^下，进一步优选为15质量 下，并且特别优选为10质量％ W下。
[0134] 含有非磁性颗粒的复合材料在制造时能够有效防止原料的混合物中的磁性粉末 的沉淀。因此，混合物具有优异的流动性并且能够在成型模具（第一实施例中的壳体4)中 良好地填充。因此，即使复合材料具有复杂的形状，也能高度精确地制造复合材料。此外， 磁性颗粒能够容易地均匀分散在混合物中，并且能够在磁性粉末均匀分散的状态下成型和 硬化。因此，能够获得磁性粉末和非磁性粉末均匀分散的复合材料。换言之，几乎不会产生 因局部存在磁性粉末从而导致高损耗的部分。结果是，能够获得可W降低整个复合材料的 损耗的复合材料。此外，由于复合材料整体上表现出了均匀的磁特性和均匀的热特性，因此 复合材料是高度可靠的。
[0135] [试验例]
[0136] 制备含有磁性粉末和高分子材料的复合材料，并且查验由此获得的复合材料的磁 特性。
[0137] 制备纯铁粉末（Fe ;99. 5质量％^上）、Fe-Si合金粉末（Si ;6. 5质量％，其余部 分为化和不可避免的杂质）作为原料的磁性粉末。纯铁粉末被设置为在纯铁颗粒外周上 包括由磯酸盐构成的绝缘涂层的涂层粉末，而化-Si合金粉末被设置为不具有绝缘涂层的 裸粉末。
[0138] 使用市售装置（麦奇克（Microtrac)粒径分布分析仪MT3300,由NIKKISO CO.制 造）将制备得到的各磁性粉末的粒径分布作为示例，该些仪器采用激光衍射和散射法。结 果（众数；ym，高频粒径；ym)如表1和表2所示。包括在涂层粉末中的绝缘涂层的厚度 约为0.1 ymW下，该非常薄。因此，大致不会影响涂层粉末的粒径。为此，将涂层粉末的粒 径视为磁性粉末的粒径。
[0139] 通过使用制备得到的磁性粉末的截面的显微镜观察图像，如上文所述的那样查验 圆形度（最大直径/圆当量直径）（测量颗粒的数量；1000 W上）。结果如表1和表2所 /J、- 〇
[0140] 由此获得制备得到的磁性粉末的密度比=表观密度/真密度。结果如表3所示。 基于JIS Z 2504(2000)"金属粉末-表观密度的测定方法"获得表观密度。制备得到的纯铁 粉末的表观密度具有；细粉末（众数为54 y m) ;3. 4g/cm3、粗粉末（众数为109 y m) ;3. 29g/ cm3、W及细/粗混合粉末；3. 62g/cm3。Fe-Si合金粉末的表观密度具有；细粉末（众数为 11 ym) ;2. 82g/cm3、粗粉末（众数为 141 ym) ;3. 25g/cm3、W及细 / 粗混合粉末；3. 34g/cm3。 基于构成元素的组成和比重获得真密度。通过查验文献值等获得纯铁粉末与化-Si合金粉 末单体的真密度。此外，在包含由多种不同材料制得的粉末的情况下，获得混合粉末的密度 比。例如，在包含纯铁粉末与Fe-Si合金粉末的情况下，根据（铁的真密度X纯铁粉末含 量（体积％ )+Fe-Si合金的真密度X化-Si合金粉末含量（体积％ )) X 100,通过执行计算 来获得密度比。
[014U 对于所有样品而言，制备环氧树脂作为原料的高分子材料。还制备含有非磁性粉 末的复合材料。制备用于非磁性粉末的二氧化娃填料（粒径为5nmW上且50nmW下，众数 为12皿《20 y m)。制备非磁性粉末，使其相对于整个复合材料的含量为0. 3质量％ (> 0. 2 质量％)。是否包含非磁性粉末也列于表3中。
[0142] 制备磁性粉末、高分子材料和非磁性粉末（适宜地），使磁性粉末相对于整个复合 材料的含量等于表1和表2所示的量（体积％ )，并且可W获得具有能够充分制备将在后文 中描述的样品的尺寸的复合材料。除了磁性粉末之外的其余部分为高分子材料和非磁性粉 末（适宜地）。
[0143] 尽管为便于说明各个表的尺寸而在=个表中示出了表1至表3,但在该=个表中 均示出了样品编号1-1至编号1-10的样品条件。例如，作为磁性粉末，样品编号1-1仅包 括纯铁粉末，样品编号1-5仅包括化-Si合金粉末，而样品编号1-9包括纯铁粉末和化-Si 合金粉末。
[0144] [表 U
[0145]
【主权项】
1. 一种复合材料，其含有磁性粉末和包括呈分散状态的所述磁性粉末的高分子材料， 其中 所述磁性粉末相对于整个复合材料的含量大于50体积％且为75体积％以下， 所述复合材料的饱和磁通密度为〇. 6T以上，并且 所述复合材料的相对磁导率大于20且为35以下。
2. 根据权利要求1所述的复合材料，其中 所述磁性粉末的密度比为0. 38以上且0. 65以下，并且 所述密度比设置为表观密度/真密度。
3. 根据权利要求1或2所述的复合材料，其中，所述磁性粉末包括由相同材料构成的多 种颗粒。
4. 根据权利要求3所述的复合材料，其中 所述磁性粉末为铁粉，并且 所述铁粉的表观密度为3. Og/cm3以上且5. Og/cm 3以下。
5. 根据权利要求1或2所述的复合材料，其中，所述磁性粉末包含由彼此具有不同的相 对磁导率的多种材料构成的粉末。
6. 根据权利要求1至5中的任一项所述的复合材料，其中，当获得所述磁性粉末的粒径 分布时，存在多个峰。
7. 根据权利要求1至6中的任一项所述的复合材料，其中，构成所述磁性粉末的颗粒的 圆形度为1.0以上且2.0以下。
8. -种电抗器，其包括线圈和磁芯，其中 所述磁芯的至少一部分由根据权利要求1至7中的任一项所述的复合材料构成。
9. 一种电抗器，其包括线圈和磁芯，其中 整个所述磁芯由根据权利要求1至7中的任一项所述的复合材料构成。
10. -种转换器，其包括根据权利要求8或9所述的电抗器。
11. 一种功率转换器件，其包括根据权利要求10所述的转换器。
【专利摘要】本发明提供一种复合材料，其含有磁性粉末和包括呈分散状态的所述磁性粉末的高分子材料，其中，所述磁性粉末相对于整个复合材料的含量大于50体积％且为75体积％以下，所述复合材料的饱和磁通密度为0.6T以上，并且所述复合材料的相对磁导率大于20且为35以下。优选的是，所述磁性粉末的密度比应0.38以上且0.65以下，其中，所述密度比是指(表观密度)/(真密度)的比值。此外，优选的是，所述磁性粉末包括由相同材料制成的多种颗粒。
【IPC分类】H01F37-00, H01F1-26, B22F1-00, H01F27-255
【公开号】CN104620335
【申请号】CN201380047937
【发明人】稻叶和宏
【申请人】住友电气工业株式会社, 住友电装株式会社, 株式会社自动网络技术研究所
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2013年7月3日
【公告号】EP2899727A1, US20150248963, WO2014045673A1