专利名称：压粉磁芯、压粉磁芯的制造方法及使用它的电动机的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及通过压缩成形含铁元素的磁粉而制造的压粉磁芯，特别是 涉及用于回转电机、反应器等的电机部件的压粉磁芯。
背景技术：
近年来，从环保问题的观点出发，电机动车受到重视。作为这种电机 动车的动力源，具备回转电机(电动机)，另外，在逆变器电路输出中具 备平滑变压器(反应器)，并追求这些部件的效率提高。为此，作为用于 回转电机和平滑变压器的磁芯，要求实现高比电阻和高磁通密度。作为用于使磁芯高电阻化的技术，可以列举以下专利文献l一3。在下述专利文献1和2中，记载有通过用氟化物绝缘膜在铁粉表面进 行镀敷从而使压粉磁芯高电阻化。另外，在下述专利文献3中，记载有使 镁在铁粉表面形成并进行热处理形成M g O膜，由此实现高电阻化。专利文献1:特开2 0 0 6 — 4 1 2 0 3号公报专利文献2:特开2 0 0 6 — 2 8 3 0 4 2号公报专利文献3:特开2 0 0 6 — 9 7 1 2 4号公报用于回转电机和平滑变换器的磁芯，必须是低铁损并且高磁通密度， 并要求它们的磁特性即使在从低频到高频的区域中也不降低。铁损包括和磁芯的比电阻有很大关系的涡电流损和从铁粉的制造过 程以及其后的工艺过程中产生的铁粉内的应变受到影响的磁滞损。而且， 铁损(W)如下述公式1那样，可以由涡电流损(We)和磁滞损耗(Wh) 的和表示。在公式1中，f是频率，Bm是励磁磁通密度，P是比电阻， t是材料的厚度、k,和"是系数。W二W e+W h = ( k,Bm2 t 2/ p ) f2+k2Bm'.6f (公式l)从公式1可知，因为涡电流损(W e )和频率f的二次方呈比例变大，所以，特别是为了不使高频的磁特性降低，必须抑制其涡电流损。为了抑 制压粉磁芯的涡电流的产生，必须使用如下的压粉磁芯使所用的磁粉的 尺寸最佳化，并且，在磁粉一个一个的表面形成绝缘膜，使用该磁粉进行 压縮成形。在这样的压粉磁芯中，在绝缘不充分时，比电阻P会降低，涡电流损 (We)变大。另一方面，如果为了提高绝缘而加厚绝缘被膜，则磁芯中 的软磁性粉所占的体积的比例降低，磁通密度B降低。另外，为了提高磁 通密度，在高压下进行软磁性粉的压縮成形，增加软磁性粉的密度，如此 则无法回避成形时软磁性粉的应变，磁滞损(Wh)变大，因此其结果是难以抑制铁损。特别是在低频区域中涡电流损(We)小，因此铁损(W) 中的磁滞损(Wh)的影响变大。作为磁滞损失的原因的成形体矫顽磁力可以通过对成形体进行高温 热处理(去除应变热处理)而降低，其结果可以减少磁滞损。但是，因为 没有能够承受这样高温热处理的绝缘膜，所以为了不使涡电流损发生，热 处理温受到限制，其结果不能实现低损耗的磁芯。在上述引用文献1、 2中，由于在氟化物绝缘层的材料单体中即使在 高温下也具有高电阻，所以认为优选作为压粉用绝缘膜。但为了适用于各 种电动机磁轭，需要2 0 u Q" m以上的比电阻。为了降低磁滞损，压粉 磁芯电动机磁轭需要进行压縮成形后60(TC的去除应变热处理。使用具有 代表性的作为氟化物的N d F3，对适用于水雾化粉进行了研究，但即使增 加N d F3厚度，抵抗值也不充分。在上述引用文献3的方法中，事先需要对铁粉进行氧化处理，花费时 间，此外也难以将Mg粉末均匀地涂敷在铁粉表面，在实用性上有缺陷。 此外，Mg O膜的耐热性的界限是60(TC。本发明明确涂敷的必要制造条件，并提供能够在高频下使用或适用于 大型旋转机的磁芯用软性磁粉，其目的是实现与现有技术相比比电阻和磁 通密度提高的压粉磁芯。发明内容在当初的讨论中，使用专利文献2的涂层膜利记博彩app，对铁粉进行改良调整铁粉形状，以NdF3作为原料粉，进行压缩成形、热处理时，电 阻值充分高，但导致B的低下，作为旋转机是不能充分运转的。因此，在NdF:,涂敷之后，马上在变形热处理温度进行预热处理，成形后进行去除应变热处理，由此电阻值自身增加，能够使NdF3膜薄 化。但是由这种方法得到的成形体B为1.7T左右，进一步要求高B化。本发明中压粉磁芯的特征在于在上述工艺的涂层材料中使用碱土类 金属氟化物，特别是使用M g F2。 N d F2涂层铁粉如下而制成压粉磁芯， 控制粒成形，在压縮成形前，在其后的与去除应变热处理温度同样的温度、 或者到100度的低的温度下进行预热处理和成形作业，制造压粉磁芯。具体地说，在为了解决上述课题的本发明中，磁芯的制造方法包括 在铁粉上涂敷绝缘膜形成用处理液的第一工序；对涂敷有上述处理液的铁 粉在350度以上的高的温度范围中进行热处理的第二工序；压縮所述热处理后的铁粉形成磁芯的第三工序；在600度以上800度以下的温度范围内 对所述磁芯进行热处理的第四工序。另外，所述铁粉的制造方法可以是气 雾化粉、还原粉、水雾化粉的任一种。另外，所述绝缘膜由碱土类金属氟 化物，特别是由M g F2构成，并且，厚度为2 0 nm以上3 0 0 nm以 下，特别是在50nm以上150mn以下。另外，所述第二工序中的热处理在 500度以上600度以下的温度范围进行。另外，本发明的磁粉的特征在于，上述Mg F2的平均涂层厚度是2 0 3 0 0 nm。其制造方法适用于得到上述压粉磁芯。根据本发明，能够得到下述磁性粉以及适用于制造该磁性粉的处理条 件，该磁性粉能够得到耐热性高、比电阻高的高密度压粉成形体。
图1是表示由现有方法形成的M g F2和N d F3涂层铁粉的平均涂层 膜厚/比电阻。图2是表示由现有方法形成的M g F2和N d F3涂层铁粉的平均涂层膜压/磁通密度。图3是表示本发明的预热处理产生的M g F2和N d F3涂层膜的性能的提高。图4是表示由本发明形成的M g F2和N d F3涂层铁粉的平均涂层膜厚/比电阻。图5是表示由本发明形成的M g F2的X射线构造解析结果。
具体实施方式
以下说明本发明的压粉磁芯的构成。图1是表示适用上述专利文献中记载的涂层膜利记博彩app制造的压粉磁 芯的特性。在这种压粉磁芯中由氟化物绝缘膜包覆铁粉表面而构成。在图 1中，横轴表示该氟化物绝缘膜的平均涂层厚度(nm)，纵轴表示压粉磁 芯的比电阻(ix Q" m)。另外，对绝缘膜分别为Nd F:,， Mg F2的情况 进行标绘。这里是改变涂层厚度将N d Fr凃层材料和M g F2涂层材料涂敷在水 雾化铁粉上，在压縮成形后在60(TC进行去除应变热处理。热处理均为30 分钟。涂敷方法遵照专利文献2进行。除去溶剂的热处理在35(TC进行。 膜厚以在所使用的处理液量中相对于铁粉20g铁粉对应lg水合原盐的关 系为基础，在形成涂层厚度薄时，用乙醇稀释，如果厚时，通过多次涂敷 进行调整。成形后，依据断面S EM观察测定膜厚。均是压縮压l. 5G P a时60CTC去除应变热处理后的电阻值。其结果如图l所示可知，和NdF3相比，MgF2涂层为15 0nm 以上的平均涂层厚度比电阻稍高，但都没有达到必要的2 0 u Q m。另外，图2是以和图1同一条件制成的试料，横轴是平均涂层厚度(n m)，纵轴是压粉磁芯的饱和磁通密度B (T)。其结果不管是Nd F3，还 是M g F2， B值都取决于涂层厚度。对以上说明的改善现有方法的本发明的方法进行说明。在本发明中，在被考虑为用于防止被认为是上述低比电阻的原因之一 的铁粉突起导致的涂层膜破坏的形状的铁粉上，涂敷用于形成氟化物绝缘 膜的涂层材料。而且，在涂敷涂层材料后进行预热处理。具体地说，是在 基本是球形的平均直径l 0 0 um的气雾化铁粉上，涂敷Nd F3和Mg F2 1 5 0 nm，预热处理后成形，在60(TC进行去除应变热处理。图3中表使用这种办法制成的压粉磁芯的特性。在图3中，横轴是预热处理(涂敷涂层材料后，在成形前进行的热处理)的温度rc)，纵轴是压粉磁芯的比电阻(ii Q m)。其结果，仅在除去涂层膜溶剂过程的35(TC 热处理中，NdF3、 M g F2都在1 0 mQ m以下，但在预热处理的温 度为5 0 (TC 6 0 0 。C时，N d F3、 M g F2都超过了2 0 mQ m，特 性提高。此外，Mg F"匕Nd F3特性更好，即使预热处理在7(XTC，也能够保持一定的比电阻，耐热性得到改善。为了确认这个效果，改变涂层厚度将NdF3、 MgF2涂在平均粒径 1 0 0 y m的气雾化粉上，在60(TC进行预热处理后，在成形圧l GP a 下成形，在600。C进行去除应变热处理。其结果在图4中显示。在图4中，横轴是氟化物绝缘膜的平均涂层厚度(nm)，纵轴是压粉 磁芯的比电阻(u Q m)。 NdF:,涂层厚度为3 0 0 nm，比电阻为1 0 0 0 u Q . m很高，但涂层变薄并且比电阻下降明显，在l 0 0 nm时 低于2 0 u Q . m。与此相对，在Mg F2中厚度依赖小，在l 0 0 nm以 下降低开始，即使在20nm，也能维持必要的2 0 " Q m。也就是说， 如果作为氟化物绝缘膜使用Mg F2，与NdF3相比，能够在维持高电阻 的状态下使绝缘膜变薄。这意味着从图2的特性可知，通过调整膜厚，能 够实现高比电阻和高磁通密度。根据使用的氟化物种类的不同而电阻差的原因还不清楚，但根据S E M观察，由于在N d F3涂层膜中，特别是在厚的区域中观察裂纹状的组织变化，因此可能和氟化物的硬度、粘度等机械常数有关。这种膜厚依存的差在其它的L a F3，、 C a FJ:也可以发现，稀土类 和其以外的也有差别。在图4中，和作为比较对照的N d F3以外的氟化物 比较，MgF2特性非常高，在本发明中把Mg F2作为绝缘膜使用。另外， 绝缘膜的膜厚在2 0 nm以上3 0 0 nm以下。作为膜厚的更适合的范 围，为了同时兼顾高电阻和高磁通密度，设为5 0 rim以上l 5 0 nm以 下。以下说明本发明中的到压粉磁芯制造为止的工序。 (处理液制造)基本遵循专利文献2。在使用的原料盐中，N d F3是N d (CH3C 00)3' H20， M g是M g (C H3C 0 0)2' 4H20。 (样品形成)(1) 、相对于40g原料铁粉准备8 mLN d F3或者M g F2处理液。其 相当于粒径1 0 0 y m对应镀层厚度1 4 0 n m。膜厚随着铁粉量增加成 为薄膜侧，随着多次涂敷处理液成为厚侧。(2) 、添加处理液，混合直至能够确认铁粉全体润湿。(3) 、把(1)中处理的铁粉在2 5torr的减压下，除去溶剂中的甲醇。(4) 、把(3)中除去溶剂的铁粉转移到石英制的舟皿(boat)中， 在5X1 0—、orr减压下，进行30分钟200。C和30分钟350。C的热处理，制 成原料铁粉。(5) 、再对该处理的铁粉在减压下在60(TC进行30分钟预热处理。(6) 、使用超硬模具通过压縮使在(5)中热处理的铁粉形成外径2 5mm内径l 5mm的环形样品。成形压力为33t。本样品用于磁通密度和磁 矫顽力的测定。(7) 、使用1 0 X 1 Omm的模具通过压縮将(5)中形成的铁粉制成 立方体样品。成形压力为15或10t。本样品用于电阻值测定。其压力的差 不影响密度。(8) 、对在(6)、 (7)中形成的样品在60(TC在5 X 1 (r5torr的减压 下实施热处理。样品的密度都在95%以上。(9) 、比电阻测定采用4端子法进行。环形样品第1次巻线150圈，第2 次巻线20圈，根据用D C 1 0 0 0 0 A / m励磁时的饱和磁通密度B、和 在400H z下将B励磁到1T时的磁滞回线，求出算损失W。图5表示上述工艺(5)预热处理结束之后的处理铁粉的X射线衍射图 案。图5中，观察到多个铁的峰值和Mg F2的峰值，除此以外没有其他主 要峰值，因此可知，在处理铁粉中只有Mg F2和基材铁存在。该结果确认 到形成了基本上没有缺陷的M g F』莫。还有，在本发明中，除了以Mg F2膜单体使用的构成之外，也可以形 成S i 02、 Mg O等的氧化物或N d F3等其他的氟化物等多层化使用。以下说明本发明使用的具体的实施例。还有，所有实施例均使用上述利记博彩app。实施例1使用粒径1 0 0 P m的气雾化铁粉。相对于铁粉，形成3 0 nm的Mg F2涂层膜，测定比电阻和环(ring)。 比电阻是5 0 y Q m。根据环测定，饱和磁通密度B是l. 7 6 T、 损失是3 7 W/kg。还有，同膜厚的Nd F3涂层膜中损失是8 0 W/kg。实施例2作为软磁粉使用直径为7 0 y m的水雾化铁粉，和S U S球一起进 行球磨机处理。通过30分钟处理除去铁粉突起。相对于铁粉，形成5 0 nm的Mg F2涂层膜，测定比电阻和环。 比电阻是7 0 u Q m。根据环测定，饱和磁通密度B是l. 7 5T，损 失是45W / kg。实施例3使用平均粒径为1 2 0 u m的还原铁粉。 相对于铁粉，形成IOO nm的Mg F2涂层膜，测定比电阻和环。 比电阻是250 u Q m。根据环测定，饱和磁通密度B是l. 7 T、损 失是47W/kg。实施例4作为软磁粉使用平均粒径为7 0 u m的水雾化铁粉，和S U S球一 起，进行30分钟球磨机处理。相对于铁粉，形成4 0 nm的Mg F2涂层膜，600'C预热处理后，形 成4极6孔的回转电机定子铁心。之后在60(TC进行去除应变处理，用树脂 作为表面模具巻线，和转子一起组成电动机。为了比较，把上述结构中的氟化物绝缘膜改成7 0 nm的Nd F3涂层膜，做成同样的电机。其结果，相对于Mg F2涂层膜的比电阻3 0 ii Q m， Nd F3涂层膜加厚膜厚的量，达到同等的比电阻。另一方面，饱和残留磁通密度B，相对于Mg F2为1.75T， NdF 3下降了加厚膜厚的量，为1 . 6 5 T 。另夕卜，和N d F3相比，M g F2在将 发热抑制为同这样，根据本发明，能够用于以下情况磁滞损或者涡电流损耗小的 铁心部件，还有需要高磁通密度的电动机用铁心，组合在柴油机以及汽油 机的电子控制式燃料喷射装置上的电磁阀用固定铁心，以及插棒式铁心， 各种气缸用的铁心部件。
权利要求
1.一种磁芯的制造方法，其中，包括在铁粉上涂敷绝缘膜形成用处理液的第一工序；在比350度高的温度范围内对涂敷有所述处理液的铁粉进行热处理的第二工序；压缩所述热处理后的铁粉成形磁芯的第三工序；在600度以上800度以下的温度范围内对所述磁芯进行热处理的第四工序。
2. 如权利要求1所述的制造方法，其中，所述铁粉是气雾化粉、还 原粉、水雾化粉中的任一种。
3. 如权利要求1所述的制造方法，其中，所述绝缘膜由碱土金属氟 化物构成，膜厚为20nm以上300nm以下。
4. 如权利要求1所述的制造方法，其中，所述绝缘膜由M g F2构成， 膜厚为50nm以上150nm以下。
5. 如权利要求1所述的制造方法，其中，所述第二工序中的热处理 是在500度以上600度以下的温度范围内进行的。
6. —种磁芯，其中，其是对在表面形成有绝缘膜的铁粉进行压缩成形 而成的，所述绝缘膜由Mg F2构成，并且膜厚为50nm以上150 nm以 下。
7. 如权利要求6所述的磁芯，其中，所述铁粉在表面形成绝缘膜后， 在压縮成形前，在比350度高的温度进行热处理。
8. —种电机动车用驱动用电动机，其中，使用权利要求6所述的磁 芯作为磁轭。
全文摘要
本发明目的在于提供明确涂层的必要制造条件，与现有相比满足高电阻且高磁通密度的压粉磁芯。该磁芯的利记博彩app，包括在铁粉上涂敷绝缘膜形成用处理液的第一工序；在比350度高的温度范围内对涂敷有所述处理液的铁粉进行热处理的第二工序；压缩所属热处理后的铁粉形成磁芯的第三工序；在600度以上800度以下的温度范围对所述磁芯进行热处理的第四工序。
文档编号H01F1/33GK101325111SQ20081009214
公开日2008年12月17日 申请日期2008年4月8日 优先权日2007年4月10日
发明者今川尊雄, 佐通祐一, 小室又洋, 铃木启幸 申请人:株式会社日立制作所