软磁性粉末组合物、芯、电抗器制造技术

本发明专利技术提供一种能够提高软磁性粉末的绝缘层的硬度、有效地抑制噪声发生的低噪声电抗器；低噪声电抗器用软磁性粉末组合物；以及芯。将软磁性粉末与其0.25重量％～2.0重量％的缩合磷酸金属化合物混合，在该软磁性粉末的周围形成缩合磷酸金属化合物的被覆层。作为缩合磷酸金属化合物，优选使用缩合磷酸铝、特别是三聚磷酸铝。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种能够提高软磁性粉末的绝缘层的硬度、有效地抑制噪声发生的低噪声电抗器；低噪声电抗器用软磁性粉末组合物；以及芯。将软磁性粉末与其0.25重量％?2.0重量％的缩合磷酸金属化合物混合，在该软磁性粉末的周围形成缩合磷酸金属化合物的被覆层。作为缩合磷酸金属化合物，优选使用缩合磷酸铝、特别是三聚磷酸铝。【专利说明】软磁性粉末组合物、芯、电抗器
本专利技术涉及低噪声电抗器和高强度电抗器、适合于该低噪声电抗器和高强度电抗 器的软磁性粉末组合物、芯及芯的制造方法。
技术介绍
0A设备、太阳能发电系统、汽车、不间断电源等控制用电源中使用了扼流圈，作为 其芯，使用的是铁氧体磁芯或压粉磁芯。在这些之中，铁氧体磁芯存在饱和磁通密度小的缺 点。与此相对，将金属粉末成型制作的压粉磁芯具有比软磁性铁氧体高的饱和磁通密度，所 以直流重叠特性优良。 鉴于提高能量交换效率和低放热等要求，压粉磁芯需要具有能够在较小的外加磁 场下得到较大的磁通密度的磁特性和磁通密度变化中的能量损失小的磁特性。 将压粉磁芯用于交流磁场的情况下，产生被称作铁损（Pc)的能量损失。如式1所 示，该铁损可表示为磁滞损失（Ph)和涡流损失（Pe)之和，主要成为问题的是磁滞损失和涡 流损失。 磁滞损失与动作频率成正比，并且涡流损失与动作频率的平方成正比。因此，在低 频率区域磁滞损失起主导作用，在高频率区域涡流损失起主导作用。要求压粉磁芯具有减 少该铁损的发生的磁特性。 Pc = Ph+Pe、Ph = KhX f、Pe = Ke X f2…式 1 Kh :磁滞损失系数、Ke :涡流损失系数、f :频率 为了减少压粉磁芯的磁滞损失，使磁壁的移动变得容易即可，为此，可以通过降低 软磁性粉末颗粒的顽磁力来实现。通过降低该顽磁力，能够实现初磁导率的提高和磁滞损 失的减少。 另一方面，如式2所示，涡流损失与芯的比电阻成反比。 Ke = kl (Bm2 · t2) / P …式 2 kl :系数、Bm:磁通密度、t :粒径（板材的情况下为厚度）、P :比电阻 进行了高密度成型的压粉磁芯具有高磁通密度，可发挥优良的磁特性。 另外，为了使开关电源等的输出波形平滑而使用了扼流圈。伴随着各种电子设备 的高性能化和多功能化，对于在其中使用的扼流圈的芯也要求在大电流的情况下特性变化 小。具体来说，需要一种具有优良的直流重叠特性和低损失特性的芯。作为这种芯，以往使 用了铁氧体磁芯、压粉磁芯。其中，由非晶质软磁性合金（无定形软磁性合金）的粉末制作 的压粉磁芯具有直流重叠特性优良、损失少的特性。 为了使用这些非晶质软磁性粉末制成压粉磁芯，将非晶质软磁性粉末与低熔点玻 璃和粘结性树脂等混合，在常温或高温下将其混合物压缩成型后，对所得到的成型体进行 热处理。另外，低熔点玻璃具有成本高的问题，因而代替低熔点玻璃，如专利文献3所示提 出了使用磷酸二氢铝作为绝缘覆膜以实现绝缘性能的改善；如专利文献4所示尝试了使用 含有铝的磷酸盐或磷酸化合物以获得高绝缘性和磁通密度。但是，这些现有技术均着眼于 提高绝缘性能，并不是以提高芯强度或低噪声化为目的。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开平6-176914号公报 专利文献2 :日本特开2008-192897号公报 专利文献3 :日本特开2003-272911号公报 专利文献4 :日本特开2005-113258号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题 太阳能发电系统等多为将部件配置于室内的情况，存在噪声等问题，作为其中使 用的电抗器的压粉磁芯的材料，磁致伸缩较小的Fe_6. 5Si合金粉末、FeSiAl合金（错娃铁 粉）等是合适的。但是，即使使用这些材质，若压粉磁芯的绝缘层的强度不充分则也会发生 噪声大的问题。即，即使减小粉末磁芯的磁致伸缩，通过驱动中的励磁磁场而使粉末振动， 从而也会产生噪声。因此，为了减少粉末振动而需要提高绝缘层与粉末的密合强度、提高绝 缘层的硬度。 作为这种低噪声化技术，专利文献1中介绍了将铝硅铁粉粉末磁芯的平均硬度提 高到Hv350以上或者将压缩断裂载荷提高到6. 0吨/cm2以上（600MPa以上）。该现有技术 中，作为提高磁芯硬度的手段，使铝硅铁粉粉末中混合的水玻璃的添加量为1重量％?3重 量 ％ (wt % )。 但是，专利文献1的技术是防止磁性粉末内的裂纹产生所导致的噪声，并不防止 无裂纹产生状态下的噪声。即，扼流圈等电抗器中的噪声不仅仅是在裂纹产生时发生，即使 在无裂纹的情况下，构成磁芯的粉末因励磁磁场而振动，从而也会产生噪声。这种磁芯粉末 所导致的振动是无法利用在磁芯粉末中添加水玻璃这种专利文献1的方法来防止的。特别 是，如专利文献1中记载的那样还存在下述问题：若为了提高硬度而增加水玻璃的添加量， 则所得到的电抗器的磁特性降低。 另外，扼流圈等电抗器将磁芯成型为环状，因而，仅仅通过使成型体的硬度为平均 硬度在Hv350以上或压缩断裂载荷为6. 0吨/cm2以上，则噪声抑止不充分。 另一方面，作为低噪声化技术，专利文献2中介绍了通过将FeSi合金与纯铁混合 来提高占空因数的技术。然而，提高占空因数、减少空壁虽有效，但是通过添加纯铁会发生 损失增加的问题。即，虽然在频率低的大电流用电抗器用途中能够使用，但是在频率比较高 的太阳能发电用途中损失高、无法使用。另外，即使减少空壁，抑制由励磁磁场形成的粉末 振动的效果也小。 另外，在专利文献3的技术方案中使用的磷酸二氢铝是由Α1203 · 3Ρ205 · 6H20的示 构式表示的水溶性的酸性磷酸盐，其通过与骨料的反应、或加热所致的脱水缩合及高温加 热所致的结晶转变等而表现出硬化结合性。另一方面，其吸湿性非常高，在常温下也与周围 的水蒸气显示出剧烈的反应，因此操作困难。另外，存在因吸湿所致的膨胀而使成型体密度 降低等问题，不易量产。另外，若软磁性粉末的硬度高则压缩成型时粉末彼此之间的锚定效 应弱，会产生成型体强度降低、芯破损的问题。 专利文献4中记载的技术方案是将磷酸化合物与金属化合物混合并添加到软磁 性粉末中，在软磁性粉末的表面产生化学转化反应，从而能够提高金属粉末表面的化学转 化膜的密合性；但另一方面，若不能适当地控制磷酸化合物与金属化合物的混合则软磁性 粉末表面的化学转化反应不充分，无法得到初期的效果。另外，在磷酸盐或磷酸化合物中游 离磷酸未反应而残存，这样的残存游离磷酸还存在引起粉末具有吸湿性的问题。 本专利技术是为了解决上述现有技术的课题而提出的。本专利技术的目的在于提供一种能 够提高软磁性粉末的绝缘层的硬度、有效地抑制噪声发生的低噪声电抗器；高强度电抗器； 软磁性粉末组合物；芯；以及芯的制造方法。 另外，本专利技术的目的在于提供机械强度高、磁特性优良的压粉磁芯制的芯及其制 造方法。另外，提供为了获得这种优良的芯而使用的软磁性粉末组合物也是本专利技术的目的 之一。 用于解决课题的方案 为了达到上述目的，本专利技术的软磁性粉末组合物的特征在于，将软磁性粉末与相 对于所述软磁性粉末为〇. 25重量％?2. 0重量％的缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软磁性粉末组合物，其特征在于，将软磁性粉末与相对于所述软磁性粉末为0.50重量％～2.0重量％的缩合磷酸金属化合物混合，在该软磁性粉末的周围形成了所述缩合磷酸金属化合物的被覆层。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：大岛泰雄，纲川昌明，赤岩功太，田村泰治，中津良，二宫亨和，
申请(专利权)人：株式会社田村制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP