專(zhuān)利名稱(chēng)：軟磁性材料、壓粉體、壓粉磁心、電磁元件、制造軟磁性材料的方法以及制造壓粉磁心的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軟磁性材料、壓粉體、壓粉磁心、電磁元件、制造軟磁性材料的方法、以及制造壓粉磁心的方法。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)換能量的電路(例如開(kāi)關(guān)電源和升壓轉(zhuǎn)換器)通常使用的是采用壓粉磁心作為電感的電磁元件。壓粉磁心由多個(gè)復(fù)合磁性顆粒形成。所述多個(gè)復(fù)合磁性顆粒中的每一個(gè)都包含金屬磁性顆粒(如純鐵制磁性顆粒)以及(例如)包覆該金屬磁性顆粒表面的絕緣涂層。作為采用壓粉磁心的電磁元件的例子，已知有這樣的元件，該元件包含壓粉磁心和具有卷繞在壓粉磁心周?chē)木€(xiàn)材的線(xiàn)圈。壓粉磁心需要具有這樣的磁性能當(dāng)對(duì)其施加較低的磁場(chǎng)時(shí)，壓粉磁心會(huì)獲得高磁通密度，并且該壓粉磁心對(duì)外部施加的磁場(chǎng)迅速作出反應(yīng)。當(dāng)在交變磁場(chǎng)中使用壓粉磁心時(shí)，會(huì)產(chǎn)生也稱(chēng)為鐵耗的能量損耗。該鐵耗以磁滯損耗和渦流損耗之和來(lái)表示。磁滯損耗是由改變壓粉磁心的磁通密度所需的能量引起的能量損耗，而渦流損耗是由在每個(gè)金屬磁性顆粒(其主要構(gòu)成壓粉磁心)中以及之間流動(dòng)的渦流引起的能量損耗。磁滯損耗與工作頻率成正比。渦流損耗與工作頻率的平方成正比。 因此，磁滯損耗在低頻范圍內(nèi)占主要部分，而渦流損耗在高頻范圍內(nèi)占主要部分。也就是說(shuō)，在用于高頻驅(qū)動(dòng)的壓粉磁心的鐵耗中，渦流損耗占較大的比例。為了抑制渦流損耗，必須降低金屬磁性顆粒的粒度。作為金屬磁性顆粒的粒度得到降低的壓粉磁心材料，例如，日本專(zhuān)利公開(kāi) No. 2004-319652(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)公開(kāi)了一種包含多個(gè)復(fù)合磁性顆粒的軟磁性粉末，所述復(fù)合磁性顆粒由粒度為5 70 μ m的金屬磁性顆粒以及在該金屬磁性顆粒表面形成的絕緣涂層形成，其中所述金屬磁性顆粒的主要成分為鐵和硅化物，并且所述絕緣涂層是通過(guò)在金屬磁性顆粒上進(jìn)行外部氧化而獲得的。將該軟磁性粉末與潤(rùn)滑劑混合，施加16噸/cm2的壓力，從而制得壓粉磁心。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本專(zhuān)利公開(kāi)No. 2004-319652發(fā)明概述本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的軟磁性粉末由于金屬磁性顆粒的粒度較小從而流動(dòng)性較差。當(dāng)將這樣的軟磁性粉末填充在模具中時(shí)，較差的流動(dòng)性導(dǎo)致填充性能不佳。因此，產(chǎn)生了這樣的問(wèn)題通過(guò)將軟磁性粉末加壓成形而形成的壓粉體的密度通常降低。此外，由于在壓粉磁心的成形過(guò)程中施加了高壓，因此在加壓成形后從模具中取出壓粉磁心時(shí)的取出壓力通常會(huì)增加。這將導(dǎo)致在壓粉磁心中產(chǎn)生條紋、裂紋、裂縫等，從而造成容易發(fā)生模壓缺陷(molding defect)的問(wèn)題。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在密度和模壓性能方面得到改善的軟磁性材料、壓粉體、壓粉磁心、電磁元件、制造軟磁性材料的方法、以及制造壓粉磁心的方法。解決問(wèn)題的手段本發(fā)明的軟磁性材料包括多個(gè)磁性顆粒、粘結(jié)劑和潤(rùn)滑劑。粘結(jié)劑將多個(gè)磁性顆粒粘結(jié)在一起。潤(rùn)滑劑包含在已粘結(jié)的磁性顆粒聚集體中，且其熔點(diǎn)不高于100°c。本發(fā)明的軟磁性顆粒包含熔點(diǎn)不高于100°C的潤(rùn)滑劑。通過(guò)將軟磁性材料在模具中加壓成形，磁性顆粒中的潤(rùn)滑劑發(fā)生液化以沿著模具的表面被擠壓出來(lái)。由于在模具和壓粉體(其通過(guò)將軟磁性材料在模具中加壓成形而得到)之間的界面上存在潤(rùn)滑劑，所以能夠降低用于將壓粉體與模具分離的取出壓力。由于可以抑制在壓粉體中產(chǎn)生模壓缺陷 (如條紋、裂紋、裂縫等)，因此能夠改善模壓性能。在已粘結(jié)的磁性顆粒聚集體的內(nèi)部，除了粘結(jié)劑外還存在有加壓成形時(shí)發(fā)生液化的潤(rùn)滑劑。因此，當(dāng)將軟磁性材料在模具中加壓成形時(shí)，粘結(jié)劑中的潤(rùn)滑劑會(huì)促使粘結(jié)劑的粘結(jié)作用失效，從而使結(jié)合力降低。因此，能夠容易地使多個(gè)已粘結(jié)的磁性顆粒破裂分開(kāi)， 從而促進(jìn)磁性顆粒重新排列。此外，由于液化的潤(rùn)滑劑可以容易地從壓粉體的內(nèi)部釋放至模具的表面，因此有利于改善壓粉體的密度。因此，能夠改善通過(guò)將軟磁性材料加壓成形而得到的壓粉體的密度。此外，由于多個(gè)磁性顆粒通過(guò)粘結(jié)劑粘結(jié)在一起，因此還改善了流動(dòng)性。當(dāng)模具中填充有這樣的軟磁性材料時(shí)，填充性能較高。由此可以改善壓粉體的密度。本發(fā)明的制造軟磁性材料的方法包括以下步驟將粘結(jié)劑和熔點(diǎn)不高于100°C的潤(rùn)滑劑混合，從而形成添加劑，以及利用上述添加劑將多個(gè)磁性顆粒粘結(jié)在一起。根據(jù)本發(fā)明的制造軟磁性材料的方法，采用粘結(jié)劑和熔點(diǎn)不高于100°C的潤(rùn)滑劑將多個(gè)磁性顆粒粘結(jié)在一起。因此，潤(rùn)滑劑能夠包含在已粘結(jié)的磁性顆粒聚集體中。由此可以制造出在密度和模壓性能方面得到改善的軟磁性材料。優(yōu)選的是，在軟磁性材料中，潤(rùn)滑劑包括脂肪酸單酰胺或脂肪酸單酯。在制造軟磁性材料的方法中，形成添加劑的步驟優(yōu)選采用包括脂肪酸單酰胺或脂肪酸單酯的潤(rùn)滑劑。由于在模壓過(guò)程中包括脂肪酸單酰胺或脂肪酸單酯的潤(rùn)滑劑能夠容易地液化，因此潤(rùn)滑劑能夠容易地沿著模具表面被擠出。因此，能夠進(jìn)一步改善模壓性能，并且能夠進(jìn)一步改善通過(guò)將軟磁性材料加壓成形而得到的壓粉體的密度。在上述軟磁性材料中，潤(rùn)滑劑優(yōu)選包括不飽和脂肪酸單酰胺或不飽和脂肪酸單酯。在上述制造軟磁性材料的方法中，形成添加劑的步驟優(yōu)選采用包括不飽和脂肪酸單酰胺或不飽和脂肪酸單酯的潤(rùn)滑劑。由于在成形過(guò)程中，包括不飽和脂肪酸單酰胺或不飽和脂肪酸單酯的潤(rùn)滑劑比包括飽和脂肪酸單酰胺或飽和脂肪酸單酯的潤(rùn)滑劑更容易液化，因此潤(rùn)滑劑能夠容易地沿著模具表面擠出。由此能夠進(jìn)一步改善模壓性能，并且能夠進(jìn)一步改善通過(guò)將軟磁性材料加壓成形而得到的壓粉體的密度。本發(fā)明的壓粉體是通過(guò)將本發(fā)明的軟磁性材料加壓成形而制造的。根據(jù)本發(fā)明的壓粉體，采用的是在模壓性能和密度方面得到改善的軟磁性材料。 因此，通過(guò)將軟磁性材料加壓成形，可以得到在模壓性能和密度方面得到改善的壓粉體。本發(fā)明的壓粉磁心是通過(guò)將本發(fā)明的壓粉體進(jìn)行熱處理而制造的。本發(fā)明的制造壓粉磁心的方法包括以下步驟通過(guò)上述的制造軟磁性材料的方法來(lái)制造軟磁性材料，將軟磁性材料加壓成形以形成壓粉體，以及對(duì)壓粉體進(jìn)行熱處理。根據(jù)本發(fā)明的壓粉磁心和制造壓粉磁心的方法，采用的是在模壓性能和密度方面得到改善的軟磁性材料。因此，通過(guò)對(duì)軟磁性材料進(jìn)行加壓成形以及熱處理，可以得到具有良好的模壓性能以及在密度方面得到改善的壓粉磁心。在制造壓粉磁心的方法中，優(yōu)選的是，在形成壓粉體的步驟中，使軟磁性材料的溫度控制在不低于潤(rùn)滑劑的熔點(diǎn)，從而對(duì)軟磁性材料進(jìn)行加壓成形。因此，在形成壓粉體的步驟中，潤(rùn)滑劑可容易地沿著模具表面擠出。由此可以制得在模壓性能和密度方面進(jìn)一步改善的壓粉磁心。本發(fā)明的電磁元件包括上述壓粉磁心、以及卷繞在壓粉磁心周?chē)木€(xiàn)圈。即，本發(fā)明的電磁元件包括本發(fā)明的壓粉磁心、以及由卷繞在鐵心外側(cè)的線(xiàn)材所形成的線(xiàn)圈。根據(jù)本發(fā)明的電磁元件，采用的是在模壓性能和密度方面均得到改善的軟磁性材料。因此，可得到高密度的電磁元件。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的軟磁性材料、壓粉體、壓粉磁心、電磁元件、制造軟磁性材料的方法、 以及制造壓粉磁心的方法，在已粘結(jié)的磁性顆粒聚集體中包含熔點(diǎn)不高于100°c的潤(rùn)滑劑。 由此能夠改善密度和模壓性能。


圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的軟磁性材料；圖2示意性示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的變型的軟磁性材料；圖3為制造根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的軟磁性材料的方法的流程圖；圖4示意性示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的軟磁性材料；圖5為制造根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的軟磁性材料的方法的流程圖；圖6示意性示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的壓粉磁心；圖7為制造根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的壓粉磁心的方法的流程圖；圖8示意性示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方案的壓粉磁心；圖9為制造根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方案的壓粉磁心的方法的流程圖；圖10示意性示出比較例1的軟磁性材料；圖11示出各例子中在加壓成形中所施加的壓力與壓粉體的密度之間的關(guān)系；圖12示出各例子中在加壓成形中所施加的壓力與取出壓力之間的關(guān)系；實(shí)施本發(fā)明的方式以下將參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行說(shuō)明。在附圖中，相同或相應(yīng)的元件用相同的參考標(biāo)號(hào)來(lái)表示，不對(duì)其進(jìn)行重復(fù)說(shuō)明。[第一實(shí)施方案]圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的軟磁性材料。如圖1所示，本實(shí)施方案的軟磁性材料包含作為磁性顆粒的金屬磁性顆粒10、粘結(jié)劑20以及潤(rùn)滑劑30。金屬磁性顆粒10由下列物質(zhì)形成(例如)鐵(Fe)、鐵(Fe)-鋁(Al)系合金、鐵 (Fe)-硅(Si)系合金、鐵(Fe)-M (N)系合金、鐵(Fe)-鎳(Ni)系合金、鐵(Fe)-碳(C)系合金、鐵(Fe)-硼(B)系合金、鐵(Fe)-鈷(Co)系合金、鐵(Fe)-磷(P)系合金、鐵(Fe)-鎳 (Ni)-鈷(Co)系合金、鐵(Fe)-鋁(Al)-硅(Si)系合金、鐵(Fe)-鋁(Al)-鉻(Cr)系合金、 鐵(Fe)-鋁(Al)-錳(Mn)系合金、鐵(Fe)-鋁(Al)-鎳(Ni)系合金、鐵(Fe)-硅(Si)-鉻 (Cr)系合金、鐵(Fe)-硅(Si)-錳(Mn)系合金、鐵(Fe)-硅(Si)-鎳(Ni)系合金、鐵(Fe) 系非晶合金等。金屬磁性微粒10可以是單一金屬或合金。金屬磁性顆粒10的平均粒度優(yōu)選為不低于1 μ m且不高于70 μ m。通過(guò)將金屬磁性顆粒10的平均粒度設(shè)定在不低于1 μ m，能夠抑制用軟磁性材料制得的壓粉磁心的矯頑磁力和磁滯損耗的增加。此外，通過(guò)將金屬磁性顆粒10的平均粒度設(shè)定在不高于70 μ m,能夠在不低于IkHz的高頻范圍內(nèi)有效地降低渦流損耗的發(fā)生。金屬磁性顆粒10的平均粒度是指當(dāng)粒度的直方圖中按照粒度升序加合的顆粒質(zhì)量之和達(dá)到總質(zhì)量的50%時(shí)的顆粒粒度，即，50%粒度。粘結(jié)劑20將多個(gè)金屬磁性顆粒10粘結(jié)在一起。關(guān)于粘結(jié)劑20，可使用熱塑性樹(shù)脂、熱固性樹(shù)脂等。優(yōu)選的是，粘結(jié)劑20包含能與潤(rùn)滑劑30相容(即，能與潤(rùn)滑劑30—起溶解)的通用溶劑。潤(rùn)滑劑30包含在已粘結(jié)的金屬磁性顆粒10的聚集體中。在軟磁性材料中，處于已粘結(jié)的金屬磁性顆粒10的聚集體內(nèi)部(而非外表面)的添加劑(即粘結(jié)劑20和潤(rùn)滑劑 30)優(yōu)選為不低于添加劑總量的50質(zhì)量％。潤(rùn)滑劑30的熔點(diǎn)不高于100°C，優(yōu)選不高于75°C。通過(guò)使用具有這樣低熔點(diǎn)的潤(rùn)滑劑，在模具中進(jìn)行加壓成形的過(guò)程中能夠容易地使?jié)櫥瑒?0液化從而沿著模具表面擠
出ο潤(rùn)滑劑30優(yōu)選包括脂肪酸單酰胺和脂肪酸單酯中的至少一種，更優(yōu)選包括脂肪酸單酰胺或脂肪酸單酯。潤(rùn)滑劑30進(jìn)一步優(yōu)選由脂肪酸單酰胺和脂肪酸單酯中的至少一種形成，進(jìn)一步更優(yōu)選由脂肪酸單酰胺或脂肪酸單酯形成。如本文所用，脂肪酸單酰胺由下述化學(xué)式1-3表示，例如，其中禮、&和1 3為烷基。同樣的，脂肪酸單酯由(例如)下述化學(xué)式4表示。
權(quán)利要求
1.一種軟磁性材料，包含 多個(gè)磁性顆粒(10)，粘結(jié)劑(20)，其將所述多個(gè)磁性顆粒(10)粘結(jié)在一起，以及潤(rùn)滑劑(30)，其包含在所述已粘結(jié)的磁性顆粒(10)聚集體中，并且其熔點(diǎn)不高于 100°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟磁性材料，其中所述潤(rùn)滑劑(30)包括脂肪酸單酰胺或脂肪酸單酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軟磁性材料，其中所述潤(rùn)滑劑(30)包括不飽和脂肪酸單酰胺或不飽和脂肪酸單酯。
4.一種壓粉體，其是通過(guò)對(duì)權(quán)利要求1所限定的所述軟磁性材料進(jìn)行加壓成形而制得的。
5.一種壓粉磁心，其是通過(guò)對(duì)權(quán)利要求4所限定的所述壓粉體進(jìn)行熱處理而制得的。
6.一種電磁元件，包括權(quán)利要求5所限定的壓粉磁心，以及卷繞在所述壓粉磁心上的線(xiàn)圈。
7.一種制造軟磁性材料的方法，包括以下步驟通過(guò)將粘結(jié)劑00)與熔點(diǎn)不高于100°C的潤(rùn)滑劑(30)混合從而形成添加劑，以及利用所述添加劑將多個(gè)磁性顆粒(10)粘結(jié)在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造軟磁性材料的方法，其中在所述形成添加劑的步驟中， 采用了包括脂肪酸單酰胺或脂肪酸單酯的所述潤(rùn)滑劑(30)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造軟磁性材料的方法，其中在所述形成添加劑的步驟中， 采用了包括不飽和脂肪酸單酰胺或不飽和脂肪酸單酯的所述潤(rùn)滑劑(30)。
10.一種制造壓粉磁心的方法，包括以下步驟采用權(quán)利要求7所限定的所述制造軟磁性材料的方法來(lái)制造軟磁性材料， 通過(guò)對(duì)所述軟磁性材料進(jìn)行加壓成形而形成壓粉體，以及對(duì)所述壓粉體進(jìn)行熱處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造壓粉磁心的方法，其中在所述形成壓粉體的步驟中， 加壓成形是在高于所述潤(rùn)滑劑(30)的熔點(diǎn)的溫度下進(jìn)行的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軟磁性材料，包含多個(gè)磁性顆粒、粘結(jié)劑(20)以及潤(rùn)滑劑(30)，其中粘結(jié)劑(20)將多個(gè)磁性顆粒粘結(jié)在一起，所述潤(rùn)滑劑(30)包含在已粘結(jié)的磁性顆粒聚集體中并且其熔點(diǎn)不高于100℃。本發(fā)明還涉及一種制造軟磁性材料的方法，包括以下步驟將粘結(jié)劑(20)與包括脂肪酸單酰胺的潤(rùn)滑劑(30)混合而形成添加劑，以及通過(guò)該添加劑將多個(gè)磁性顆粒粘結(jié)在一起。
文檔編號(hào)H01F1/26GK102227784SQ201080003440
公開(kāi)日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者坂本敏宏, 渡邊麻子 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社