磁芯用粉末和压粉磁芯、以及磁芯用粉末和压粉磁芯的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁芯用粉末和压粉磁芯、以及磁芯用粉末和压粉磁芯的制造方法。
【背景技术】
[0002]众所周知，在组装到例如电气制品、机械制品而使用的电源电路中，装入具有以磁芯和绕组作为主要部分而构成的各种线圈部件(例如，扼流线圈、电抗器)的变压器、升压器、整流器等。并且，为了应对基于近年来的节能意识的提高而对电气制品、机械制品的低耗电力化的需求，还要求提高电源电路内大量使用的磁芯的磁特性。另外，近年来，由于针对地球变暖问题的意识的提高，所以有可抑制煤燃料消耗量的混合动力汽车(HEV)、不直接煤燃料消耗的电动车(EV)的需求提高的趋势。这些HEV、EV的行驶性能等取决于马达的性能，因此对于被组装到各种马达的磁芯(定子铁芯、转子铁芯)，也要求提高其磁特性。
[0003]近年来，作为磁芯，有形状自由度高，也易于符合小型化、复杂形状化的要求的压粉磁芯被重视的倾向。另外，压粉磁芯涉及将磁芯用粉末(例如，包含软磁性金属粉和覆盖其表面的绝缘被膜的粉末)通过压缩成形而得到多孔质体，并且在机械强度、耐缺损性等各种强度方面，多数情况下比层叠结构上致密的电磁钢板而成的层叠磁芯差。因此，像搭载于例如汽车、铁道列车等运输设备的马达这样，以高旋转速度和高加速度、并且暴露于平时振动的设备中应用压粉磁芯时，需要提高压粉磁芯的各种强度。
[0004]为了提高压粉磁芯的各种强度，提高其密度是有效的。作为用于得到高密度的压粉磁芯的技术手段，已知以在使模具的内壁面(腔室的形成面(原文:画成面))附着粉末状的润滑剂(固体润滑剂)的状态，将原料粉末进行压缩成形的模具润滑成形法(例如专利文献I);以将模具加热至规定温度的状态下，将原料粉末进行压缩成形的温热成形法(例如专利文献2)等。另外，例如像专利文献3、4中所记载的那样，尝试并用模具润滑成形法和温热成形法对原料粉末进行压缩成形。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本专利第3383731号公报
[0008]专利文献2:日本特开2003-171741号公报
[0009]专利文献3:日本特开2005-72112号公报
[0010]专利文献4:日本专利第4770667号公报
[0011]发明所要解决的课题
[0012]但是，若采用模具润滑成形法，则产生需要每I次实施腔室的形成面附着润滑剂的处理，因此循环时间变长。另外，为了得到高密度的压粉磁芯而采用模具润滑成形法时，通常不含润滑剂，或者大多使用润滑剂含量少的原料粉末(实质上仅由磁芯用粉末构成的原料粉末)。因此，在压缩成形时，邻接的磁芯用粉末间产生大的摩擦，绝缘被膜变得容易损伤等。并且，若绝缘被膜损伤等，则变得难以得到具备期望的磁特性的压粉磁芯。另一方面，采用温热成形法需要专用的模具装置，因此制造成本大幅增大。
【发明内容】
[0013]鉴于上述实际情况，本发明的目的在于，能够低成本地制造机械强度、耐缺损性等各种强度、以及磁特性优异的压粉磁芯。
[0014]用于解决课题的手段
[0015]作为用于达成上述目的的技术手段，在本发明中提供一种磁芯用粉末，其特征在于，其是包含软磁性金属粉、覆盖软磁性金属粉的表面的绝缘被膜和覆盖绝缘被膜的表面的润滑被膜的磁芯用粉末，润滑被膜是通过如下方式形成的:在向将用绝缘被膜覆盖软磁性金属粉的表面而成的被覆粉以悬浮状态进行搅拌的容器内部供给的润滑剂溶液中，使溶剂成分消失，并且使润滑成分附着于被覆粉的表面。需要说明的是，在此所谓的“润滑剂溶液”是指，通过使粉末状的润滑剂(固体润滑剂)溶解(或分散)于适当的溶剂而制作的液体，是包含润滑成分和溶剂成分的液体。
[0016]按照上述，本发明的磁芯用粉末是用绝缘被膜覆盖软磁性金属粉的表面，并且再用润滑被膜(润滑层)覆盖绝缘被膜的表面的磁芯用粉末。这样一来，若为最外层被润滑被膜构成的磁芯用粉末，则即使仅对该粉末进行压缩成形时，也能够减轻粉末彼此的摩擦力、以及粉末与模具内壁面的摩擦力。因此，在得到压粉磁芯的过程中，即使不使用在上述被覆粉中添加(混合)了润滑剂的混合粉末(压缩成形)、或不采用模具润滑成形法，也能够得到高密度的压粉磁芯。具体而言，若对本发明的磁芯用粉末进行压缩成形，则能够稳定且低成本地得到相对密度被高密度化至93%以上，且不仅机械强度、耐缺损性等各种强度充分高，而且磁特性充分高的压粉磁芯。需要说明的是，相对密度用下述的关系式表示。
[0017]相对密度=(压粉磁芯全体的密度/真密度)X 100[% ]
[0018]此外，在本发明的磁芯用粉末中，润滑被膜通过如下方法形成:向被覆粉以悬浮状态进行搅拌的(循环)容器内部供给的润滑剂溶液中，使溶剂成分消失，并且使润滑成分附着(和固化)于被覆粉(绝缘被膜)的表面，从而形成。若以该方式形成润滑被膜，则能够容易地得到均匀膜厚的润滑被膜，而且能够尽可能地防止磁芯用粉末相互之间，润滑被膜的膜厚发生偏差。因此，能够稳定地得到具备期望的强度、磁特性的压粉磁芯。
[0019]在上述构成的磁芯用粉末中，润滑被膜可以包含金属皂和酰胺蜡中的至少一者。即，润滑被膜是:在使金属皂的润滑剂和酰胺蜡的润滑剂中的至少一者溶解于适当的溶剂而制作的润滑剂溶液中，使溶剂成分消失，由此成为在被覆粉的表面上附着形成的层状物。
[0020]在上述构成的磁芯用粉末中，若润滑被膜的膜厚过薄，则压缩成形磁芯用粉末时，有可能润滑被膜容易损伤等，难以发挥期望的润滑性能。另一方面，若润滑被膜的膜厚过厚，则变得难以对磁芯用粉末进行高密度地压缩成形，因此变得难以得到具有期望的磁特性、强度的压粉磁芯。因此，润滑被膜的膜厚优选为50nm以上且750nm以下。
[0021]构成磁芯用粉末的软磁性金属粉用何种制法制造均可以没有问题地使用。具体而言，利用还原法制造的还原粉，利用雾化法制造的雾化粉、或利用电解法制造的电解粉的任一种均可使用。但是其中，期望使用磁特性优异，而且弹性模量低、塑性变形性(成形性)优异的雾化粉。
[0022]将粒径小于30 μ m这样的小粒径的软磁性金属粉作为磁芯用粉末的基材时，难以高密度地压缩成形磁芯用粉末(得到高密度的压粉磁芯)，此外，压粉磁芯的磁滞损耗(铁损)变大。另外，将粒径大于300 μm这样的大粒径的软磁性金属粉作为磁芯用粉末的基材时，压粉磁芯的涡电流损失(铁损)变大。因此，软磁性金属粉优选其粒径为30 μm以上且300 μπι以下。需要说明的是，在此所谓的“粒径”表示个数平均粒径(以下同样)。
[0023]构成磁芯用粉末的软磁性金属粉可以是选自纯度97%以上的纯铁(Fe)粉、硅铁(Fe-Si)粉、坡莫合金(Fe-Ni)粉、Permendur (Fe-Co)粉、Sendust (Fe-Al-Si)粉、SuperMalloy(Fe-Mo-Ni)粉等中的任意一种，特别优选纯铁粉。原因是纯铁粉与上述的其他铁基粉相比，容易得到高强度且磁特性优异的压粉磁芯。
[0024]本发明的磁芯用粉末具有上述这样的各种特征，因此通过加热该磁芯用粉末的压粉体而形成的压粉磁芯成为各种强度、磁特性优异的压粉磁芯。特别是，若适当调整压粉体的加热处理条件(加热温度、时间等)，则能够除去在压缩成形时等蓄积于软磁性金属粉中的应变，因此能够得到磁特性优异的压粉磁芯。需要说明的是，上述的加热温度可以为例如300°C以上。
[0025]另外，作为用于达成上述的目的的其他技术手段，在本发明中提供磁芯用粉末的制造方法，其特征在于，包括:制作用绝缘被膜覆盖软磁性金属粉的表面而成的被覆粉的第I工序、形成覆盖被覆粉的表面的润滑被膜的第2工序，在第2工序中，在向被覆粉以悬浮状态进行搅拌的容器内部供给的润滑剂溶液中，使溶剂成分消失，并且使润滑剂成分附着于被覆粉的表面，由此形成润滑被膜。
[0026]若采用这样的制造方法，则能够有效地享有与上述的本发明的磁芯用粉末同样的作用效果。
[0027]在第2工序中形成润滑被膜时，可以使润滑剂溶液中包含的溶剂成分在润滑剂溶液接触(附着)于被覆粉之前消失，但此时，不能够使润滑被膜具有期望的固着力(附着力)而附着于被覆粉，润滑被膜的一部分或全部剥离等的可能性变高。另外，可以使润滑剂溶液中包含的溶剂成分在润滑剂溶液接触(附着)于被覆粉之后消失，但此时，润滑剂溶液和被覆粉容易凝聚，变得难以形成均匀厚度的润滑被膜。相对于此，若供给至容器内部的润滑剂溶液接触被覆粉的同时，使润滑溶液中包含的溶剂成分消失，则能够尽可能地防止上述的危害发生。
[0028]另外，若采用如下的压粉磁芯的制造方法，则能够稳定地得到磁特性优异的压粉磁芯，所述磁芯的制造方法具备:通过将利用上述的制造方法制造的磁芯用粉末压缩成形，得到压粉体的压缩成形工序；和加热该压粉体的加热工序。
[0029]发明效果
[0030]如上所示，根据本发明，能够低成本且稳定地制造机械强度、耐缺损性等各种强度、以及磁特性优异的压粉磁芯。
【附图说明】
[0031]图1是本发明的实施方式的磁芯用粉末的示意截面图。
[0032]图2A是示意性地表示用于制作用绝缘被膜覆盖软磁性金属粉的表面而成的被覆粉的第I工序的一部分的图。
[0033]图2B是上述被覆粉的示意截面图。
[0034]图3是示意性地表示用于制作图1中示出的磁芯用粉末的第2工序的图。
[0035]图4A是示意性地表示压缩成形工序的初期阶段的图。
[0036]图4B是示意性地表示压缩成形工序的途中阶段的图。
[0037]图4C是示意性地表示经过压缩成形工序得到的压粉体的一部分的图。
[0038]图5是示意性地表示经过加热工序而得到的压粉磁芯的一部分的图。
[0039]图6是作为压粉磁芯的一例的定子铁芯的平面图。
[0040]图7A是示意性地表示其他实施方式的压缩成形工序的初期阶段