使用软磁性粉末的压粉磁芯及该压粉磁芯的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及使用软磁性粉末的压粉磁芯（core)及该压粉磁芯的制造方法。
【背景技术】
[0002] 在用于混合动力车等的升压电路、发电、变电设备的电抗器、变压器、扼流圈等中 使用的压粉磁芯可以通过将多个软磁性粉末压粉成形，对得到的成形体进行热处理而得。 下述专利文献中公开了压粉磁芯的一例。
[0003] 现有技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1 :日本特开2012 - 212853号公报
【发明内容】
[0006] 发明要解决的课题
[0007] 压粉磁芯在得到使用其的制品之前，有时会经过以与其它部件配合的方式进行组 装的工序、缠绕铜线等线圈材料的工序、滚镀工序等。在这种情况下，由于压粉磁芯把持于 安装器具，或者与其它部件、其它压粉磁芯发生碰撞，因此优选机械强度优异。
[0008] 特别是，作为压粉磁芯的制造原料的软磁性粉末为Fe基非晶质合金粉末等之类 的比较硬质的材料时，与该软磁性粉末为结晶质的软磁性合金粉末之类的相对软质的材料 的情况相比，不容易在压缩成形时提高软磁性粉末的填充密度。由于像这样填充密度不容 易提高，软磁性粉末使用比较硬质的材料的压粉磁芯不容易提高磁特性、机械特性。另外， 由于Fe基非晶质合金通常来说磁致伸缩大，因此优选的是，使用Fe基非晶质合金粉末而成 的压粉磁芯通过热处理来缓和伸缩。这种情况下，为了兼顾高的磁特性和高的机械特性，有 时要求严密地控制热处理的条件。
[0009] 本发明的目的在于提供磁特性优异并且机械强度也优异的压粉磁芯、以及该压粉 磁芯的制造方法。
[0010] 为了解决上述课题，本发明人经研究结果得到如下新发现：在压粉磁芯内为了粘 结软磁性粉末而使用的绝缘性粘结材料不仅影响压粉磁芯的机械特性，还影响磁特性。具 体来说，明确了：在对将含有软磁性粉末和绝缘性粘结材料的造粒粉压缩成形而得的成形 体实施热处理而得到压粉磁芯时，因热处理而发生的绝缘性粘结材料的固化、热解的程度， 对压粉磁芯的粉末填充率、径向压溃强度造成影响，由于这些影响而使磁特性也受到影响。 [0011] 基于以上的新发现而提供的本发明如下。
[0012] (1) 一种压粉磁芯，其特征在于，其是将具有软磁性粉末和绝缘性粘结材料的造粒 粉压缩成形而得到成形体，并对得到的所述成形体进行热处理而得的压粉磁芯，所述压粉 磁芯的粉末填充率为75体积％以上，依照JIS Z2507 :2000测定的径向压溃强度为3. 9N/ mm2以上且llN/mm2以下。
[0013] (2)如上述（1)所述的压粉磁芯，其中，所述软磁性粉末包含Fe基非晶质合金粉 末。
[0014] (3)如上述⑵所述的压粉磁芯，其中，所述Fe基非晶质合金粉末的组成用F ei〇〇- a-b-c-x-y-z-tNi aSnbCrcPxCyBzSi t 表示，且 Oat % < a < IOat %、0at % < b < 3at %、0at % ^ c ^ 6at % >3. Oat % ^ x ^ 10. 8at % >2. Oat % ^ y ^ 9. 8at % >0at % ^ z ^ 8. Oat % > Oat % < t < 5. Oat %。
[0015] (4)如上述（I)至（3)中任一项所述的压粉磁芯，其中，所述压粉磁芯的粉末填充 率为80体积％以上。
[0016] (5)如上述（1)至⑷中任一项所述的压粉磁芯，其中，杨氏模量为50MPa以上。
[0017] (6)如上述⑴至（5)中任一项所述的压粉磁芯，其中，由下述式⑴定义的粉末 填充率的变化率R大于〇%。
[0018] R = (F1ZF0 - I) X 100 (i)
[0019] 在此，Ftl为所述热处理前的所述成形体的粉末填充率（单位：体积％ )，F1为通过 所述热处理而得的所述压粉磁芯的粉末填充率（单位：体积％)。
[0020] (7)如上述⑴至（6)中任一项所述的压粉磁芯，其中，所述绝缘性粘结材料的固 化物的玻璃化转变温度为一 30°C以上且KKTC以下。
[0021] (8)如上述⑴至（7)中任一项所述的压粉磁芯，其中，所述造粒粉被制备成多个 所述软磁性粉末利用所述绝缘性粘结材料粘结而成的造粒粉的形式。
[0022] (9)如上述⑴至⑶中任一项所述的压粉磁芯，其中，所述热处理的加热温度是 在频率100kHz、最大磁通密度IOOmT的条件下对通过该热处理而得的压粉磁芯进行测定时 的磁芯损耗达到最低的温度。
[0023] (10)如上述（1)至（9)中任一项所述的压粉磁芯，其中，所述压粉磁芯含有来自 所述绝缘性粘结材料的成分的、粘结材料的热解残渣，所述粘结材料的热解残渣的含量为 0.05质量％以上。
[0024] (11) -种压粉磁芯的制造方法，其特征在于，具备：压缩成形工序，将具有软磁性 粉末和绝缘性粘结材料的造粒粉压缩成形而得到成形体；以及热处理工序，对通过所述压 缩成形工序而得的所述成形体进行热处理而得到压粉磁芯，其中，在所述压缩成形工序中 进行的压缩成形的加压力，按照通过所述热处理工序而得的压粉磁芯的粉末填充率达到 75体积％以上的方式来设定，在所述热处理工序中进行的热处理的加热温度，按照在频率 100kHz、最大磁通密度IOOmT的条件下对通过所述热处理工序而得的压粉磁芯测定的磁芯 损耗达到最低的方式来设定，通过所述热处理工序而得的压粉磁芯的依照JIS Z2507 :2000 测定的径向压溃强度为3. 9N/mm2以上且llN/mm2以下。
[0025] (12)如上述（11)所述的压粉磁芯的制造方法，其中，述压缩成形的加压力为 0. 3GPa 以上。
[0026] 发明效果
[0027] 上述的发明的压粉磁芯的磁特性优异且机械强度也优异。另外，根据本发明，可以 提供磁特性优异且机械强度也优异的压粉磁芯的制造方法。
【附图说明】
[0028] 图1是示意性表示本发明的一实施方式所涉及的压粉磁芯的形状的侧视图。
[0029] 图2是表示本发明的一实施方式所涉及的压粉磁芯的剖面的一部分的观察结果 的图。
[0030] 图3是示意性表示本发明的一实施方式所涉及的、封入线圈后的压粉磁芯的形状 的俯视图。
[0031] 图4是示意性表示制造造粒粉的方法的一例中使用的喷雾干燥器装置及其动作 的图。
[0032] 图5是基于本实施例的结果来表示起始磁导率与压粉磁芯的粉末填充率的关系 的图表。
[0033] 图6是基于本实施例的结果来表示起始磁导率与径向压溃强度的关系的图表。
[0034] 图7是基于本实施例的结果来表示磁芯损耗与径向压溃强度的关系的图表。
[0035] 图8是基于本实施例的结果来表示起始磁导率与粉末填充率的变化率的关系的 图表。
[0036] 图9是基于本实施例的结果来表不磁芯损耗与杨氏模量的关系的图表。
[0037] 图10是基于本实施例的结果来表不起始磁导率与杨氏模量的关系的图表。
[0038] 图11是基于本实施例的结果来表示压粉磁芯的粉末填充率与杨氏模量的关系的 图表。
[0039] 图12是基于本实施例的结果来表示成形体的粉末填充率与绝缘性粘结材料的玻 璃化转变温度的关系的图表。
[0040] 图13是基于本实施例的结果来表示磁芯损耗与绝缘性粘结材料的加热时的质量 变化率的关系的图表。
【具体实施方式】
[0041] 以下，对本发明的实施方式进行详细说明。
[0042] 1.压粉磁芯
[0043] (1)结构、形状
[0044] 图1所示的本发明的一实施方式所涉及的压粉磁芯1是将具有软磁性粉末和绝缘 性粘结材料的造粒粉压缩成形而得到成形体，并对得到的成形体进行热处理而得到的。由 于通过该热处理绝缘性粘结材料发生固化或受到热解，因此本发明的一实施方式所涉及的 压粉磁芯1含有来自绝缘性粘结材料的成分。在本说明书中，也将来自该绝缘性粘结材料 的成分称为"粘结材料的热解残渣"。
[0045] 图2是表示本发明的一实施方式所涉及的压粉磁芯1的剖面的一部分的观察结果 的图。如图2所示，本发明的一实施方式所涉及的压粉磁芯1由多个软磁性粉末2和粘结 材料的热解残渣3以及空隙部4构成。粘结材料的热解残渣3包围软磁性粉末2,使多个软 磁性粉末2相互与其它的绝缘，并且介于邻接的软磁性粉末2之间而保持它们。空隙部4 的至少一部分是在进行热处理前的成形体的阶段绝缘性粘结材料所存在的部分，是通过绝 缘性粘结材料固化或受到热解而形成的。
[0046] 本发明的一实施方式所涉及的压粉磁芯1内的软磁性粉末2的分散状态没有特别 限定。在压粉磁芯1内，软磁性粉末2可以按照基本均匀地分散的方式互相粘结，软磁性粉 末2也可以形成部分结构。作为所述部分结构的一例，可以举出如下情况：多个软磁性粉末 2比较稠密地粘结而形成粒状的结构体，多个该粒状的结构体进一步粘结而形成整体结构。
[0047] 压粉磁芯1的形状没有特别限定。可以具有图1所示那样的环状的形状，也可以 具有图3所示那样的、线圈封入压粉磁芯10的形状。图3所示的线圈封入压粉磁芯10具 备压粉磁芯11、和具有被压粉磁芯11覆盖的部分的线圈12。线圈12可以是扁立线圈。
[0048] (2)填充特性
[0049] 对于本发明的一实施方式所涉及的压粉磁芯1而言，软磁性粉末2的填充率（在 本说明书中，将软磁性粉末2的粉末填充率称为"粉末填充率"。）为75体积％以上。
[0050] 在本说明书中，热处理前的成形体的粉末填充率Ftl(单位：体积％ )和压粉磁芯1 的粉末填充率F1 (单位：体积％ )是指按如下方法测定的值。首先，由供与压缩成形的、具有 软磁性粉末和绝缘性粘结材料的造粒粉的组成，求出造粒粉中的软磁性粉末的含量C(单 位：质量％)。接着，测定热处理前的成形体的质量W tl(单位：g)。可以由这些值，求出热处 理前的成形体中含有的软磁性粉末的质量Wm(单位：g)。
[0051]