电抗器用压粉磁芯制造技术

本发明专利技术提供一种即使适用于在未被灌封而露出芯的状态下使用的电抗器，电磁性质也不易经时变化的电抗器用压粉磁芯。电抗器用压粉磁芯实质上包含压粉体，所述压粉体由在铁基软磁性粉末的表面形成有绝缘被膜的绝缘被覆铁基软磁性粉末构成，且在180℃、500小时的经时变化以有效导磁率的降低率计为小于或等于1％。压粉体中，相邻2个绝缘被覆铁基软磁性粉末粒子间的空隙量小于或等于2体积％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适于电力供给的控制、调整所使用的电抗器的芯的电抗器用压粉磁芯，特别是涉及适合作为太阳能发电系统、风力发电系统、自然冷媒热泵热水供给机等中在未被灌封而露出的状态下使用的电抗器的芯的电抗器用压粉磁芯。
技术介绍
电抗器为在芯上卷绕线圈而组装的无源元件，作为芯，利用由均质的磁性原材料形成的芯(铁芯)、或者通过粘接等将被分割开的多种磁性原材料一体化的芯。在车载用电抗器等中，为了排除来自周围的影响(特别是振动)，将已组装的电抗器收容在容器内并用绝缘树脂等密封(所谓的灌封)而使用(例如参照专利文献1)。另一方面，与车载用途不同，在用于太阳能发电系统、风力发电系统、自然冷媒热泵热水供给机等的电抗器那样的定置用途中，因为不会受到振动，因此常常以在容器中未灌封而暴露的状态使用电抗器(例如参照专利文献2)。作为电抗器的芯的原材料，以前使用在Fe中包含3～6.5％Si的硅钢板等材料，但硅钢板硬、缺乏造型性。因此，从廉价且造型性优异方面出发，正在拓宽将表面具有绝缘被膜的软磁性粉末压粉成型而成的压粉磁芯的适用(例如参照专利文献3)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2005-72198号公报专利文献2:日本特开2000-312484号公报专利文献3:日本特开平9-102409号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题被灌封的电抗器利用容器和绝缘性树脂等与空气隔绝，不易受到外界的影响，而未被灌封的电抗器暴露于空气中，即使组装后用清漆等被覆，也较容易受到周围的影响。特别是在将软磁性粉末压粉成型而成的压粉磁芯用作芯的情况下，由于原材料的组织结构而有可能使周围影响到达内部，从而担心发热、经时效率降低、耐热寿命缩小等。因此，在产生对装入电抗器的设备追加地施以冷却装置等发热体对策的必要时，在设备的生产成本方面变得不利。本专利技术的目的在于提供一种即使在未灌封下使用，电磁性质也不易经时变化的适于用作电抗器的芯的压粉磁芯。另外，本专利技术的目的在于提供一种即使在暴露于空气的状态下使用也能抑制铁损和磁滞损耗的增加，显示经时稳定的特性的电抗器用压粉磁芯。解决问题的方法为了解决上述问题，本专利技术人等反复深入研究，结果发现：在将压粉磁芯用作芯的情况下所产生的发热、经时效率降低起因于铁损的增加、特别是磁滞损耗的增加，从而完成了能够抑制磁滞损耗的经时增加的本专利技术。根据本专利技术的一个形态，其要点为：电抗器用压粉磁芯为适用于在未被灌封而露出芯的状态下使用的电抗器的电抗器用压粉磁芯，实质上包含压粉体，所述压粉体由在铁基软磁性粉末的表面形成有绝缘被膜的绝缘被覆铁基软磁性粉末构成，且在180℃、500小时的经时变化以有效导磁率的降低率计为小于或等于1％。另外，根据本专利技术的另一个形态，其要点为：电抗器用压粉磁芯为适用于在未被灌封而露出芯的状态下使用的电抗器的电抗器用压粉磁芯，实质上包含压粉体，所述压粉体由在铁基软磁性粉末的表面形成有绝缘被膜的绝缘被覆铁基软磁性粉末构成，且相邻2个绝缘被覆铁基软磁性粉末粒子间的空隙量小于或等于2体积％。专利技术效果根据本专利技术，能够得到即使在暴露于空气的状态下使用，伴随经过时间增加的铁损增加也得以抑制的压粉磁芯，因此适合作为即使在未灌封下使用，发热、经时效率降低也得以抑制的电抗器用压粉磁芯，能够提供一种适于在露出的状态下使用的电抗器的芯的压粉磁芯。附图说明图1是表示将压粉磁芯适用于未进行灌封的电抗器的芯的情况下，随经过时间的铁损W的变化的图表。图2是表示图1的压粉磁芯的铁损W的细目(涡流损耗We和磁滞损耗Wh)的图表。图3是表示实施例中的压粉磁芯A～C随经过时间的有效导磁率μa的变化的图表。图4是表示压粉磁芯A～C随经过时间的磁滞损耗Wh的变化的图表。图5是表示压粉磁芯A～C随经过时间的涡流损耗We的变化的图表。图6是表示压粉磁芯A～C随经过时间的铁损W的变化的图表。图7是表示压粉磁芯A和C中粒子间的空隙的状态的、截面的扫描型电子显微镜照片。具体实施方式在各种发电系统中使用的电抗器，不能保证在常温下使用，电抗器周围的温度由于系统的设置环境、使用状况而上升。本申请专利技术人等为了研究在将由对铁粉末的表面实施了绝缘性被覆的绝缘被覆铁粉末所形成的压粉磁芯用作电抗器的芯的情况下所产生的发热、经时效率降低的原因，对未被灌封的电抗器的芯研究了被置于加热状态时磁特性的变化，得到了图1所示的结果。图1是以使用HoganasAB公司制的铁粉Somaloy110i(5P)制作的压粉磁芯作为芯来构成电抗器，在未进行灌封的状态下在180℃的大气中静置规定时间，之后在频率：10kHz、磁通密度：100mT下测定铁损W，研究随经过时间的铁损W的变化的图表。根据图1，显示了初期为115kW/m3左右的铁损W随着加热时间的经过，增加至138kW/m3左右即1.2倍。即判明：随着时间经过，压粉磁芯的铁损增加。如图1所示铁损增加时，不仅作为元件的效率降低，而且产生发热，电抗器的寿命降低。在电磁钢板中，铁损W可以如下述式(1)那样以涡流损耗We与磁滞损耗Wh的和表示，涡流损耗We和磁滞损耗Wh可以以下述式(2)和式(3)表示。在式(2)和式(3)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。W＝We+Wh(1)We＝(k1Bm2t2/ρ)f2(2)Wh＝k2Bm1.6f(3)根据式(2)，涡流损耗We与材料厚度t的平方成比例地增大。为了降低该涡流损耗We，必须将涡流封闭在小范围内。通过将其适用于压粉磁芯，从而在每个软磁性粉末粒子的表面形成绝缘被膜而将涡流封闭在软磁性粉末的内部，并且通过将其高密度地压粉成型，从而实现了磁通密度的增强与铁损的降低。在这样的压粉磁芯中，如果绝缘不充分，则涡流损耗We增大，因此本专利技术人等认为由经时变化导致绝缘被膜劣化是图1的铁损增大的原因，并测定了压粉磁芯中铁损的细目。将该结果示于图2中。但是，根据图2判明：与上述预想不同，涡流损耗We不管经过多少时间都是稳定的，铁损的经时增加的原因是磁滞损耗Wh的增加。因此，为了抑制铁损W的经时增加，必须抑制磁滞损耗Wh的经时增加。另外，交流磁场中的导磁率μ为作为磁场强度H与磁通密度B的关系的磁化曲线(B-H曲线)的斜率，磁滞损耗Wh相当于磁化曲线的面积。由此，本专利技术人等可以说磁化曲线近似于直线者本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电抗器用压粉磁芯，其为适用于在未被灌封而露出芯的状态下使用的电抗器的电抗器用压粉磁芯，实质上包含压粉体，所述压粉体由在铁基软磁性粉末的表面形成有绝缘被膜的绝缘被覆铁基软磁性粉末构成，且在180℃、500小时的经时变化以有效导磁率的降低率计为小于或等于1％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.27 JP 2013-0660181.一种电抗器用压粉磁芯，其为适用于在未被灌封而露出芯的状态下使
用的电抗器的电抗器用压粉磁芯，实质上包含压粉体，所述压粉体由在铁基软
磁性粉末的表面形成有绝缘被膜的绝缘被覆铁基软磁性粉末构成，且在
180℃、500小时的经时变化以有效导磁率的降低率计为小于或等于1％。
2.一种电抗器用压粉磁芯，其为适用于在未被灌封而露出芯的状态下使
用的电抗器的电抗器用压粉磁芯，实质上包含压粉体，所述压粉体由在铁基软
磁性粉末的表面形成有绝缘被膜的绝缘被覆铁基软磁性粉末构成，且相邻的2
个绝缘被覆铁基软磁性粉末粒子间的空隙量小于或等于2体积％。
3.根据权利要求1或者2所述的电抗器用压粉磁芯，所述绝缘被膜为具
有内侧的磷酸系化成被膜和外侧的硅树脂被膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：稻垣孝，石原千生，中山纪行，
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