磁芯用粉末和壓粉磁芯、以及磁芯用粉末和壓粉磁芯的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁芯用粉末和壓粉磁芯、以及磁芯用粉末和壓粉磁芯的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，在組裝到例如電氣制品、機(jī)械制品而使用的電源電路中，裝入具有以磁芯和繞組作為主要部分而構(gòu)成的各種線圈部件(例如，扼流線圈、電抗器)的變壓器、升壓器、整流器等。并且，為了應(yīng)對基于近年來的節(jié)能意識的提高而對電氣制品、機(jī)械制品的低耗電力化的需求，還要求提高電源電路內(nèi)大量使用的磁芯的磁特性。另外，近年來，由于針對地球變暖問題的意識的提高，所以有可抑制煤燃料消耗量的混合動力汽車(HEV)、不直接煤燃料消耗的電動車(EV)的需求提高的趨勢。這些HEV、EV的行駛性能等取決于馬達(dá)的性能，因此對于被組裝到各種馬達(dá)的磁芯(定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯)，也要求提高其磁特性。
[0003]近年來，作為磁芯，有形狀自由度高，也易于符合小型化、復(fù)雜形狀化的要求的壓粉磁芯被重視的傾向。另外，壓粉磁芯涉及將磁芯用粉末(例如，包含軟磁性金屬粉和覆蓋其表面的絕緣被膜的粉末)通過壓縮成形而得到多孔質(zhì)體，并且在機(jī)械強(qiáng)度、耐缺損性等各種強(qiáng)度方面，多數(shù)情況下比層疊結(jié)構(gòu)上致密的電磁鋼板而成的層疊磁芯差。因此，像搭載于例如汽車、鐵道列車等運(yùn)輸設(shè)備的馬達(dá)這樣，以高旋轉(zhuǎn)速度和高加速度、并且暴露于平時振動的設(shè)備中應(yīng)用壓粉磁芯時，需要提高壓粉磁芯的各種強(qiáng)度。
[0004]為了提高壓粉磁芯的各種強(qiáng)度，提高其密度是有效的。作為用于得到高密度的壓粉磁芯的技術(shù)手段，已知以在使模具的內(nèi)壁面(腔室的形成面(原文:畫成面))附著粉末狀的潤滑劑(固體潤滑劑)的狀態(tài)，將原料粉末進(jìn)行壓縮成形的模具潤滑成形法(例如專利文獻(xiàn)I);以將模具加熱至規(guī)定溫度的狀態(tài)下，將原料粉末進(jìn)行壓縮成形的溫?zé)岢尚畏?例如專利文獻(xiàn)2)等。另外，例如像專利文獻(xiàn)3、4中所記載的那樣，嘗試并用模具潤滑成形法和溫?zé)岢尚畏▽υ戏勰┻M(jìn)行壓縮成形。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本專利第3383731號公報
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特開2003-171741號公報
[0009]專利文獻(xiàn)3:日本特開2005-72112號公報
[0010]專利文獻(xiàn)4:日本專利第4770667號公報
[0011]發(fā)明所要解決的課題
[0012]但是，若采用模具潤滑成形法，則產(chǎn)生需要每I次實施腔室的形成面附著潤滑劑的處理，因此循環(huán)時間變長。另外，為了得到高密度的壓粉磁芯而采用模具潤滑成形法時，通常不含潤滑劑，或者大多使用潤滑劑含量少的原料粉末(實質(zhì)上僅由磁芯用粉末構(gòu)成的原料粉末)。因此，在壓縮成形時，鄰接的磁芯用粉末間產(chǎn)生大的摩擦，絕緣被膜變得容易損傷等。并且，若絕緣被膜損傷等，則變得難以得到具備期望的磁特性的壓粉磁芯。另一方面，采用溫?zé)岢尚畏ㄐ枰獙Ｓ玫哪＞哐b置，因此制造成本大幅增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]鑒于上述實際情況，本發(fā)明的目的在于，能夠低成本地制造機(jī)械強(qiáng)度、耐缺損性等各種強(qiáng)度、以及磁特性優(yōu)異的壓粉磁芯。
[0014]用于解決課題的手段
[0015]作為用于達(dá)成上述目的的技術(shù)手段，在本發(fā)明中提供一種磁芯用粉末，其特征在于，其是包含軟磁性金屬粉、覆蓋軟磁性金屬粉的表面的絕緣被膜和覆蓋絕緣被膜的表面的潤滑被膜的磁芯用粉末，潤滑被膜是通過如下方式形成的:在向?qū)⒂媒^緣被膜覆蓋軟磁性金屬粉的表面而成的被覆粉以懸浮狀態(tài)進(jìn)行攪拌的容器內(nèi)部供給的潤滑劑溶液中，使溶劑成分消失，并且使?jié)櫥煞指街诒桓卜鄣谋砻?。需要說明的是，在此所謂的“潤滑劑溶液”是指，通過使粉末狀的潤滑劑(固體潤滑劑)溶解(或分散)于適當(dāng)?shù)娜軇┒谱鞯囊后w，是包含潤滑成分和溶劑成分的液體。
[0016]按照上述，本發(fā)明的磁芯用粉末是用絕緣被膜覆蓋軟磁性金屬粉的表面，并且再用潤滑被膜(潤滑層)覆蓋絕緣被膜的表面的磁芯用粉末。這樣一來，若為最外層被潤滑被膜構(gòu)成的磁芯用粉末，則即使僅對該粉末進(jìn)行壓縮成形時，也能夠減輕粉末彼此的摩擦力、以及粉末與模具內(nèi)壁面的摩擦力。因此，在得到壓粉磁芯的過程中，即使不使用在上述被覆粉中添加(混合)了潤滑劑的混合粉末(壓縮成形)、或不采用模具潤滑成形法，也能夠得到高密度的壓粉磁芯。具體而言，若對本發(fā)明的磁芯用粉末進(jìn)行壓縮成形，則能夠穩(wěn)定且低成本地得到相對密度被高密度化至93%以上，且不僅機(jī)械強(qiáng)度、耐缺損性等各種強(qiáng)度充分高，而且磁特性充分高的壓粉磁芯。需要說明的是，相對密度用下述的關(guān)系式表示。
[0017]相對密度=(壓粉磁芯全體的密度/真密度)X 100[% ]
[0018]此外，在本發(fā)明的磁芯用粉末中，潤滑被膜通過如下方法形成:向被覆粉以懸浮狀態(tài)進(jìn)行攪拌的(循環(huán))容器內(nèi)部供給的潤滑劑溶液中，使溶劑成分消失，并且使?jié)櫥煞指街?和固化)于被覆粉(絕緣被膜)的表面，從而形成。若以該方式形成潤滑被膜，則能夠容易地得到均勻膜厚的潤滑被膜，而且能夠盡可能地防止磁芯用粉末相互之間，潤滑被膜的膜厚發(fā)生偏差。因此，能夠穩(wěn)定地得到具備期望的強(qiáng)度、磁特性的壓粉磁芯。
[0019]在上述構(gòu)成的磁芯用粉末中，潤滑被膜可以包含金屬皂和酰胺蠟中的至少一者。即，潤滑被膜是:在使金屬皂的潤滑劑和酰胺蠟的潤滑劑中的至少一者溶解于適當(dāng)?shù)娜軇┒谱鞯臐櫥瑒┤芤褐?，使溶劑成分消失，由此成為在被覆粉的表面上附著形成的層狀物?br>[0020]在上述構(gòu)成的磁芯用粉末中，若潤滑被膜的膜厚過薄，則壓縮成形磁芯用粉末時，有可能潤滑被膜容易損傷等，難以發(fā)揮期望的潤滑性能。另一方面，若潤滑被膜的膜厚過厚，則變得難以對磁芯用粉末進(jìn)行高密度地壓縮成形，因此變得難以得到具有期望的磁特性、強(qiáng)度的壓粉磁芯。因此，潤滑被膜的膜厚優(yōu)選為50nm以上且750nm以下。
[0021]構(gòu)成磁芯用粉末的軟磁性金屬粉用何種制法制造均可以沒有問題地使用。具體而言，利用還原法制造的還原粉，利用霧化法制造的霧化粉、或利用電解法制造的電解粉的任一種均可使用。但是其中，期望使用磁特性優(yōu)異，而且彈性模量低、塑性變形性(成形性)優(yōu)異的霧化粉。
[0022]將粒徑小于30 μ m這樣的小粒徑的軟磁性金屬粉作為磁芯用粉末的基材時，難以高密度地壓縮成形磁芯用粉末(得到高密度的壓粉磁芯)，此外，壓粉磁芯的磁滯損耗(鐵損)變大。另外，將粒徑大于300 μm這樣的大粒徑的軟磁性金屬粉作為磁芯用粉末的基材時，壓粉磁芯的渦電流損失(鐵損)變大。因此，軟磁性金屬粉優(yōu)選其粒徑為30 μm以上且300 μπι以下。需要說明的是，在此所謂的“粒徑”表示個數(shù)平均粒徑(以下同樣)。
[0023]構(gòu)成磁芯用粉末的軟磁性金屬粉可以是選自純度97%以上的純鐵(Fe)粉、硅鐵(Fe-Si)粉、坡莫合金(Fe-Ni)粉、Permendur (Fe-Co)粉、Sendust (Fe-Al-Si)粉、SuperMalloy(Fe-Mo-Ni)粉等中的任意一種，特別優(yōu)選純鐵粉。原因是純鐵粉與上述的其他鐵基粉相比，容易得到高強(qiáng)度且磁特性優(yōu)異的壓粉磁芯。
[0024]本發(fā)明的磁芯用粉末具有上述這樣的各種特征，因此通過加熱該磁芯用粉末的壓粉體而形成的壓粉磁芯成為各種強(qiáng)度、磁特性優(yōu)異的壓粉磁芯。特別是，若適當(dāng)調(diào)整壓粉體的加熱處理條件(加熱溫度、時間等)，則能夠除去在壓縮成形時等蓄積于軟磁性金屬粉中的應(yīng)變，因此能夠得到磁特性優(yōu)異的壓粉磁芯。需要說明的是，上述的加熱溫度可以為例如300°C以上。
[0025]另外，作為用于達(dá)成上述的目的的其他技術(shù)手段，在本發(fā)明中提供磁芯用粉末的制造方法，其特征在于，包括:制作用絕緣被膜覆蓋軟磁性金屬粉的表面而成的被覆粉的第I工序、形成覆蓋被覆粉的表面的潤滑被膜的第2工序，在第2工序中，在向被覆粉以懸浮狀態(tài)進(jìn)行攪拌的容器內(nèi)部供給的潤滑劑溶液中，使溶劑成分消失，并且使?jié)櫥瑒┏煞指街诒桓卜鄣谋砻?，由此形成潤滑被膜?br>[0026]若采用這樣的制造方法，則能夠有效地享有與上述的本發(fā)明的磁芯用粉末同樣的作用效果。
[0027]在第2工序中形成潤滑被膜時，可以使?jié)櫥瑒┤芤褐邪娜軇┏煞衷跐櫥瑒┤芤航佑|(附著)于被覆粉之前消失，但此時，不能夠使?jié)櫥荒ぞ哂衅谕墓讨?附著力)而附著于被覆粉，潤滑被膜的一部分或全部剝離等的可能性變高。另外，可以使?jié)櫥瑒┤芤褐邪娜軇┏煞衷跐櫥瑒┤芤航佑|(附著)于被覆粉之后消失，但此時，潤滑劑溶液和被覆粉容易凝聚，變得難以形成均勻厚度的潤滑被膜。相對于此，若供給至容器內(nèi)部的潤滑劑溶液接觸被覆粉的同時，使?jié)櫥芤褐邪娜軇┏煞窒?，則能夠盡可能地防止上述的危害發(fā)生。
[0028]另外，若采用如下的壓粉磁芯的制造方法，則能夠穩(wěn)定地得到磁特性優(yōu)異的壓粉磁芯，所述磁芯的制造方法具備:通過將利用上述的制造方法制造的磁芯用粉末壓縮成形，得到壓粉體的壓縮成形工序；和加熱該壓粉體的加熱工序。
[0029]發(fā)明效果
[0030]如上所示，根據(jù)本發(fā)明，能夠低成本且穩(wěn)定地制造機(jī)械強(qiáng)度、耐缺損性等各種強(qiáng)度、以及磁特性優(yōu)異的壓粉磁芯。
【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明的實施方式的磁芯用粉末的示意截面圖。
[0032]圖2A是示意性地表示用于制作用絕緣被膜覆蓋軟磁性金屬粉的表面而成的被覆粉的第I工序的一部分的圖。
[0033]圖2B是上述被覆粉的示意截面圖。
[0034]圖3是示意性地表示用于制作圖1中示出的磁芯用粉末的第2工序的圖。
[0035]圖4A是示意性地表示壓縮成形工序的初期階段的圖。
[0036]圖4B是示意性地表示壓縮成形工序的途中階段的圖。
[0037]圖4C是示意性地表示經(jīng)過壓縮成形工序得到的壓粉體的一部分的圖。
[0038]圖5是示意性地表示經(jīng)過加熱工序而得到的壓粉磁芯的一部分的圖。
[0039]圖6是作為壓粉磁芯的一例的定子鐵芯的平面圖。
[0040]圖7A是示意性地表示其他實施方式的壓縮成形工序的初期階段