压粉磁芯、以及磁芯用压粉体的制造方法技术

本发明专利技术提供压粉磁芯以及磁芯用压粉体的制造方法，在从模孔挤出时表层部的软磁性粉末粒子的绝缘不被破坏，从而可提供适合于高频用途的压粉磁芯。本发明专利技术的压粉磁芯由压粉体构成，压粉体通过将软磁性粉末压缩为密度比大于或等于91％而成型，压粉体的挤出滑触面具有呈二硫化钼粒子和绝缘性陶瓷粒子介入软磁性粉末的粒子间的结构的表层部，绝缘性陶瓷粒子的维氏硬度为200～1800。本发明专利技术的磁芯用压粉体的制造方法为：向模具的模孔填充软磁性粉末，进行压缩使得软磁性粉末的密度比大于或等于91％而成型出压粉体，将其从模孔挤出；在将软磁性粉末填充至模孔之前，在模孔的内表面形成含有润滑油和30～80质量％的二硫化钼粒子的润滑被膜。

Method for manufacturing pressed powder core and magnetic core powder

The invention provides a manufacturing method of a powder core and a powder powder for the core. The insulation of the soft magnetic powder particles in the surface part of the surface is not destroyed, thus providing a powder core suitable for high frequency applications. The pressure powder core of the invention is made up of a powder powder, which is formed by compressing the soft magnetic powder to a density ratio of greater than or equal to 91%. The extrusion sliding mask of the pressure powder has the surface layer of the structure between the particles of molybdenum disulfide and the insulating ceramic particles intervening in the soft magnetic powder, and the Vivtorinox hardness of the insulating ceramic particles. It is 200~1800. The method of making the powder material for the magnetic core of the invention is to fill the soft magnetic powder to the die hole and compress so that the density ratio of the soft magnetic powder is greater than or equal to 91%, and the press powder is formed from the die hole. Before filling the soft magnetic powder to the mold hole, the inner surface of the mold hole is formed to contain lubricating oil and 30. Lubrication film of 80 mass% molybdenum disulfide particles.

【技术实现步骤摘要】
压粉磁芯、以及磁芯用压粉体的制造方法本专利技术是申请号为201480053201.6(国际申请号为PCT/JP2014/075345)、申请日为2014年9月25日、专利技术名称为“压粉磁芯、磁芯用压粉体的制造方法、压粉磁芯制造用的压模和模具装置、以及压粉磁芯制造用压模的润滑组合物”的专利技术申请的分案申请。
本专利技术涉及用于软质磁部件的压粉磁芯、磁芯用压粉体的制造方法、压粉磁芯制造用压模和模具装置、以及压粉磁芯制造用压模的润滑液，特别是涉及适于高频区域中使用的压粉磁芯、磁芯用压粉体的制造方法、压粉磁芯制造用压模和模具装置、以及压粉磁芯制造用压模的润滑液。
技术介绍
使用树脂等粘合剂将软质磁性粉末粘结而成的压粉磁芯，与使用硅钢板等制作的层叠磁芯相比，具有制作时的材料成品率好、能够降低材料成本这样的优点。另外，还具有形状自由度高、通过进行磁芯形状的最佳设计能够提高磁特性这样的优点。在这样的压粉磁芯中，通过将有机粘合剂、无机粉末等绝缘性物质与软磁性粉末混合或者在软磁性粉末的表面被覆电绝缘被膜来提高金属粉末间的电绝缘性，从而能够大幅降低磁芯的涡流损耗。由于这样的优点，压粉磁芯被用于变压器、电抗器、晶闸管换流阀、噪声滤波器、扼流圈等，另外，也被用于电动机用铁芯、普通家电和工业设备用电动机的转子、轭(yoke)以及组装入柴油机和汽油机的电子控制式燃料喷射装置中的电磁阀用螺线管芯(固定铁芯)等，正在进行对各种软质磁部件的适用。压粉磁芯与硅钢板相比，能够降低高频区域中的涡流损耗，压粉磁芯在电抗器等高频用途中的适用正在增加。另外，使用频带的高频化能够使磁芯本身小型化，减少线圈的线圈数、铜使用量，能够实现利用它们的电子设备的省空间和成本削减。因此，近年来，在许多电子设备中进行了高频化，高频应对材料的开发迅速推进。压粉磁芯的成型方法大致分为注射成型法(专利文献1等)和压缩成型法(专利文献2、3等)，所述注射成型法是将软磁性粉末与塑性原料一起向规定产品形状的模具内注射而进行成型，所述压缩成型法是向模具的型腔填充包含软磁性粉末和粘合剂的原料粉末，并使用上下冲头进行压缩成型。压粉磁芯的产品形状在成型工序中被赋予，采用的成型方法根据产品的用途而适当使用。在近年对于上述家庭用和工业用的各种设备的小型化、轻量化要求下，对于压粉磁芯，磁通密度等磁特性提高的要求逐渐提高。关于压粉磁芯，由于软磁性粉末的填充系数与磁通密度成比例，因此为了得到高磁通密度的压粉磁芯必须提高密度。因此，与需要大量粘合剂的注射成型法相比，能够降低粘合剂量而增加软磁性粉末的量，能够高密度成型的压缩成型法正被广泛使用。在通过压缩成型法制造压粉磁芯时，将含有粘合剂树脂和软磁性粉末的原料粉末或者包含在表面具有绝缘性被膜的软磁性粉末的原料粉末填充至模具装置的压模的模孔中，通过上下冲头进行压缩。将这样的通过压缩成型法来成型圆柱状的磁芯用压粉体的工艺的具体例子示于图1中。图1所示的模具装置具备：具有以内径面规定压粉体的外周侧面的模孔1a的压模1、规定压粉体下表面的下冲头2、规定压粉体上表面的上冲头3。使用这样的模具装置，如图1(a)所示，由压模1的模孔1a和下冲头2形成型腔，使用进料器4等粉末供给设备将原料粉末M填充至型腔中。接着，如图1(b)所示，使上冲头3下降的同时，使下冲头2相对于压模1相对上升(在本图的情况下，使压模1下降)，通过上冲头3和下冲头2将填充于型腔内的原料粉末M进行压缩成型而制成压粉体C。之后，如图1(c)所示，使上冲头3向上方移动并回到待机位置的同时，使下冲头2相对于压模1相对上升(在本图的情况下，使压模1进一步下降)，将压粉体C从压模1的模孔1a取出。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2003-209010号公报专利文献2：日本特开2004-342937号公报专利文献3：日本特开平05-217777号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题压粉磁芯的铁损W为涡流损耗We与磁滞损耗Wh之和，涡流损耗We和磁滞损耗Wh分别由下述式1和下述式2表示，因此铁损W如下述式3所示。另外，式中，f为频率、Bm为励磁磁通密度、ρ为固有电阻值、t为材料的厚度、k1，k2为系数。(式1)We＝(k1Bm2t2/ρ)f2(式2)Wh＝k2Bm1.6f(式3)W＝We+Wh＝(k1Bm2t2/ρ)f2+k2Bm1.6f由式1～3可知，涡流损耗We与频率f的平方成比例并随之增大而增大，因此为了使压粉磁芯适用于高频区域中使用的电抗器等，必须抑制涡流损耗We。为了抑制涡流损耗We，必须将涡流封闭在小范围内。因此，在压粉磁芯中，通过以各个软磁性粉末粒子被绝缘的方式构成，来实现涡流损耗We的抑制。从而，如果软磁性粉末的粒子彼此连通，则会通过连通的部位进行导通而产生大的涡流，因此确保各个软磁性粉末粒子的绝缘变得重要。近年来，要求磁特性的进一步提高，为了提高磁通密度，进行在更高压力下进行压粉体的压缩成型来提高软磁性粉末的填充系数的操作。但是，如果在高压力下将原料粉末压缩成型，则如图2(a)所示，压粉体朝着侧方膨胀的压力(回弹)也变大，会膨胀成虚线所示的形状。如果将这样回弹起作用的压粉体从模孔取出，则压粉体在模孔中滑触时压粉体的侧面会被模孔的内表面强力挤压。因此，从模孔取出后的压粉体的侧面如图2(b)所示，在表层部产生塑性流动，形成于软磁性粉末粒子表面的绝缘被膜被破坏，另外，形成软磁性粉末粒子彼此导通的状态，涡流变大。在闭合磁路内产生了磁通的情况下，涡流以磁通为中心环绕成与磁通方向垂直的环状。本来通过对软磁性粉末单体粒子分别实施的绝缘能够抑制涡流的增加，但如果滑触面上绝缘被破坏而压粉体的外周面成为导通状态，则涡流会显著增加。另外，特别在电抗器的情况下，由于组合磁芯彼此而构成了磁路，因此会产生不少来自组合面的漏磁(边缘通量)。如果漏出的磁通相对于导通的滑触面从直角方向再次侵入，则涡流会进一步变大。因此，滑触面的绝缘性维持对于高频用途的磁芯来说是非常重要的技术要件之一。在压粉磁芯材料中，以纯铁为代表的低合金材料，由于基体柔软而特别容易引起塑性流动，而且该材料是基体的电阻率低的材料系，因此必须确实地抑制由塑性流动引起的导通。另外，频率越高，压粉磁芯所产生的感应电流越集中于表面流通。因此，将上述那样的在表层部产生塑性流动导致软磁性粉末粒子的绝缘被膜被破坏的压粉磁芯用于电抗器等高频用途时，感应电流就集中于因绝缘被膜被破坏而软磁性粉末粒子彼此导通的表层部上流通，涡流损耗We越发变大，铁损W增大。在这样的具有绝缘被膜被破坏而软磁性粉末粒子彼此导通的表层部的压粉磁芯中，通过如专利文献3那样除去压粉体的表面部分，从而金属磁性粉末粒子彼此直接接触的部分消失，压粉磁芯的表层部成为软磁性粉末粒子被绝缘被膜被覆的健全状态。但是，这样的表面除去处理需要与通常的切削加工不同的特殊技术，导致制造成本的增加。因此，要求一种在进行压缩成型后从模孔取出的磁芯用压粉体的表层部上软磁性粉末的塑性流动得以抑制、能够在绝缘被膜未被破坏的健全状态下得到压粉体的技术。本专利技术解决上述问题，其课题是提供一种压粉磁芯，其表层部的软磁性粉末粒子表面的绝缘被膜未被破坏，显示健全的绝缘状态，即使用于高频用途的情况下也能够抑制涡流损耗We和铁损W增加。另外，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压粉磁芯，其由压粉体构成，所述压粉体通过将软磁性粉末压缩为密度比大于或等于91％而成型，所述压粉体的挤出滑触面具有呈二硫化钼粒子和绝缘性陶瓷粒子介入所述软磁性粉末的粒子间的结构的表层部，所述绝缘性陶瓷粒子的维氏硬度为200～1800。

【技术特征摘要】
2013.09.27 JP 2013-201344;2013.09.27 JP 2013-201341.一种压粉磁芯，其由压粉体构成，所述压粉体通过将软磁性粉末压缩为密度比大于或等于91％而成型，所述压粉体的挤出滑触面具有呈二硫化钼粒子和绝缘性陶瓷粒子介入所述软磁性粉末的粒子间的结构的表层部，所述绝缘性陶瓷粒子的维氏硬度为200～1800。2.一种压粉磁芯，其由压粉体构成，所述压粉体通过将软磁性粉末压缩为密度比大于或等于91％而成型，所述压粉体的挤出滑触面具有呈二硫化钼粒子介入所述软磁性粉末的粒子间的结构的表层部，在所述挤出滑触面的通过电子探针显微分析得到的成分图中，所述二硫化钼粒子的面积率大于或等于30％。3.根据权利要求2所述的压粉磁芯，在所述压粉体的挤出滑触面所具有的所述表层部的结构中，绝缘性陶瓷粒子也介入所述软磁性粉末的粒子间。4.根据权利要求1或3所述的压粉磁芯，所述压粉体的挤出滑触面进一步被绝缘性陶瓷粒子和二硫化钼粒子中的至少一方被覆。5.根据权利要求1或3所述的压粉磁芯，所述绝缘性陶瓷粒子的粒径为50～1000nm，所述二硫化钼粒子的粒径为100～1000nm。6.根据权利要求1或3所述的压粉磁芯，所述绝缘性陶瓷粒子为由陶瓷构成的粒子，所述陶瓷为选自由氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、碳氮化陶瓷和氧氮化陶瓷组成的组中的至少1种，所述氧化物陶瓷选自由氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、氧化镁、二氧化锆、块滑石、锆石、铁氧体、莫来石、镁橄榄石和氧化钇组成的组，所述氮化物陶瓷选自由氮化铝、氮化钛和氮化硅组成的组，所述碳化物陶瓷选自由碳化钛和碳化钨组成的组。7.根据权利要求1或3所述的压粉磁芯，所述绝缘性陶瓷粒子在表面形成有被膜，所述被膜由含有Si、Al和Ti中的至少1种元素的化合物构成。8.根据权利要求1所述的压粉磁芯，在所述挤出滑触面的通过电子探针显微分析得到的成分图中，所述二硫化钼粒子的面积率大于或等于30％。9.根据权利要求1或2所述的压粉磁芯，所述软磁性粉末的粒子具有被覆表面的绝缘被膜，所述绝缘被膜包含硅烷偶联剂和硅树脂中的至少1种。10.一种磁芯用压粉体的制造方法，其为如下的磁芯用压粉体的制造方法：向压粉体成型用模具的模孔填充软磁性粉末，...

【专利技术属性】
技术研发人员：稻垣孝，石原千生，中山纪行，岛治郎，
申请(专利权)人：日立化成株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP