压粉磁心及其制造方法、以及使用了其的磁性部件技术

实施方式的压粉磁心(1)由包含Fe系软磁性粉末(2)和玻璃(3)的压粉体构成。压粉磁心(1)中的气孔直径为20μm以下(包括零)，压粉磁心(1)中的软磁性粉末(2)的占有率以面积比计为88％以上。

Powder core, method for manufacturing the same, and magnetic component using the same

The powder pressed magnetic core (1) is formed by a powder powder comprising a Fe soft magnetic powder (2) and a glass (3). The pore diameter in the powder core (1) is below 20 mu m (including zero), and the share of the soft magnetic powder (2) in the powder core (1) is more than 88% by the area ratio.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压粉磁心及其制造方法、以及使用了其的磁性部件
本专利技术的实施方式涉及压粉磁心及其制造方法、以及使用了其的磁性部件。
技术介绍
压粉磁心被用于变压器、电抗器、晶闸管阀、噪声滤波器、扼流圈等磁性部件的磁心。对于压粉磁心，要求为低铁损且高磁通密度。进而，要求这些磁特性在低频区域到高频区域中均不会降低。铁损有涡流损耗We和磁滞损耗Wh。涡流损耗We与磁心的比电阻(电阻率)的关系大。磁滞损耗Wh受到磁性粉末的制造过程或压粉磁心的制造过程中产生的磁性粉末内的应变的影响。压粉磁心的铁损W可以以涡流损耗We与磁滞损耗Wh之和表示。涡流损耗We与频率f的平方成比例地变大，特别是为了提高高频区域中的特性，涡流损耗We的抑制不可或缺。为了降低涡流损耗We，将涡流封入小区域中而提高有效的比电阻值ρ是有效的。若将磁性粉末进行压缩成型、并且制成各个磁性粉末被绝缘的构成的压粉磁心，则有效的比电阻值ρ变高。在这样的压粉磁心中，若绝缘不充分，则有效的比电阻值ρ降低而涡流损耗We变大。另一方面，若为了提高绝缘性而增厚绝缘覆膜，则磁心中的磁性粉末所占的容积的比例降低，磁通密度降低。若为了提高磁通密度而以高压进行磁性粉末的压缩成型来增大压粉磁心的密度，则无法避免成型时的磁性粉末的应变，磁滞损耗Wh变大。特别是由于在低频区域中磁滞损耗Wh的影响相对地变大，所以为了降低铁损W，使磁滞损耗Wh减少变得重要。作为以往的压粉磁心的制造方法，已知有将软磁性粉末与树脂的混合物进行压缩成型的方法。在通过树脂来保持粘结性及绝缘性的方法中，混合一定量的树脂是必要的。若添加树脂，则由于磁性粉末所占的容积比例的降低、磁通密度的降低、磁性粉末间的磁性结合等变小，变成接近孤立状态，所以存在为了增大顽磁力而磁滞损耗Wh变大的缺点。若想要提高磁性粉末的容积比例而以高压力进行压缩成型，则所形成的电绝缘层被破坏而涡流损耗We增加，或者残留在磁性粉末中的成型时的应变变大，导致磁滞损耗Wh的增加。在像这样使用了树脂成分作为结合材料的压粉磁心中，对于涡流损耗We和磁滞损耗Wh的降低有限。现有文献专利文献专利文献1：日本特开2010-114222号公报
技术实现思路
本专利技术所要解决的课题在于提供在提高了磁性粉末的容积比例的基础上、绝缘性也能够良好地保持的压粉磁心及其制造方法、以及使用了其的磁性部件。实施方式的压粉磁心是由包含Fe系软磁性粉末和玻璃的压粉体构成的压粉磁心，上述压粉体中的气孔直径为20μm以下(包括零)，上述压粉体中的Fe系软磁性粉末的占有率以面积比计为88％以上。实施方式的压粉磁心的制造方法具备以下工序：在Fe系软磁性粉末上覆盖玻璃而制备玻璃覆盖软磁性粉末的工序；将上述玻璃覆盖软磁性粉末堆积而制备堆积体的工序；和在将上述堆积体以上述玻璃的软化点以上且熔点以下的温度进行加热的同时进行加压而得到压粉磁心的工序。附图说明图1是表示实施方式的压粉磁心的截面图。图2是说明实施方式的压粉磁心中的磁性粉末间的最短距离的图。具体实施方式以下，对用于实施本专利技术的压粉磁心及其制造方法、以及使用了其的磁性部件的方式进行说明。(压粉磁心)实施方式的压粉磁心由包含Fe系软磁性粉末和玻璃的压粉体构成。在实施方式的压粉磁心中，压粉体中的气孔直径为20μm以下(包括零)，压粉体中的Fe系软磁性粉末的占有率以面积比计为88％以上。图1是表示实施方式的压粉磁心1的结构例的截面图。图1中，1为压粉磁心(压粉体)，2为Fe系软磁性粉末，3为玻璃，4为气孔(孔隙)。Fe系软磁性粉末由铁或铁合金构成。Fe系软磁性粉末优选具有下式所表示的组成，FexM100-x(式中，M为选自由硅(Si)、铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、锑(Sb)、及锡(Sn)组成的组中的至少1种元素，x满足90≤x≤100(质量％))。通过含有M元素，能够提高Fe系软磁性粉末的比电阻。通过提高软磁性粉末的比电阻，能够降低涡流损耗。因此，x值更优选为90≤x≤99的范围。在软磁性粉末2的粒子间存在玻璃3。优选玻璃3具有500～800℃的范围的软化点。若玻璃3的软化点低于500℃，则在压粉磁心1的使用环境温度变高时，有可能强度的维持变得困难。此外，有可能将后述的用于降低残留应力的消除应变热处理的温度提高至必要的温度变得困难。若玻璃3的软化点超过800℃，则将软磁性粉末2用玻璃3覆盖变得困难。玻璃3的软化点优选为500～800℃，进一步更优选为600～750℃。优选玻璃3为以选自氧化硅、氧化铅、氧化铋、氧化锌、氧化钒、氧化锡、氧化碲、碱金属氧化物及氟中的1种作为主要成分的玻璃。优选玻璃3以氧化硅作为主要成分。氧化硅系玻璃的绝缘性、耐热性、及结合性优异。压粉磁心(压粉体)1中存在的气孔4的直径为20μm以下(包括零)。此外，压粉磁心(压粉体)1中的软磁性粉末2的占有率以面积比计为88％以上。气孔4与软磁性粉末2彼此的间隙、即玻璃层3相接地形成。若气孔直径超过20μm，则变得无法增大软磁性粉末2的占有率。气孔直径为20μm以下，进而优选为10μm以下。最优选为没有气孔的(气孔直径为0μm)状态。气孔直径为20μm以下表示气孔4的最大直径为20μm以下。通过像这样减小气孔直径，能够提高软磁性粉末2的占有率。软磁性粉末2的占有率以面积比计为88％以上。软磁性粉末2的占有率以面积率计更优选为90％以上，进而特别优选为92％以上且97％以下。通过提高软磁性粉末2的占有率，能够提高磁通密度。其结果是，能够提高压粉磁心1的饱和磁化。软磁性粉末2的占有率以面积比计优选为97％以下。若软磁性粉末2的占有率以面积比计超过97％，则通过玻璃3的比例相对地减少，有可能软磁性粉末2间的绝缘性降低。表示软磁性粉末2的占有率的面积比(面积率)的测定如下操作来进行。首先，在压粉磁心1的任意的截面中，拍摄每单位面积的SEM照片。求出该SEM照片中拍摄的软磁性粉末2的面积率[＝(软磁性粉末2的合计面积/单位面积)×100]。对任意的单位面积5处进行该操作，将其平均值作为面积率(％)。在软磁性粉末2的平均粒径为50μm以下的情况下，将单位面积设定为100μm×100μm。在软磁性粉末2的平均粒径超过50μm的情况下，将单位面积设定为300μm×300μm。此外，SEM照片的倍率设定为1000倍。软磁性粉末2优选具有3μm以上且100μm以下的平均粒径。若软磁性粉末2的平均粒径低于3μm，则在后述的制备玻璃覆盖软磁性粉末的工序中，绝缘玻璃覆盖的膜厚控制变难。若软磁性粉末2的平均粒径超过100μm，则软磁性粉末2间的间隙容易变大。若软磁性粉末2彼此的间隙变大，则会产生玻璃层3部分地变多的区域，有可能每单位面积的占有率变成范围外。因此，软磁性粉末的平均粒径优选为3～100μm，进而更优选为10～80μm。软磁性粉末2的平均粒径的测定如下操作而进行。首先，在压粉磁心1的任意的截面中，拍摄SEM照片。测定该SEM照片中拍摄的软磁性粉末2的长径和短径，将它们的合计除以2而得到的值作为粒径。对50个量(软磁性粉末50粒)进行该操作，将其平均值作为平均粒径。这里，长径设定为扁平体的最长径，短径设定为长径的中点处的垂线上的长度。SEM拍摄的倍率设定为清楚地知道粒径的轮廓的倍率。例如以倍率为100本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压粉磁心，其是由包含Fe系软磁性粉末和玻璃的压粉体构成的压粉磁心，其中，所述压粉体中的气孔直径为20μm以下，包括零，所述压粉体中的Fe系软磁性粉末的占有率以面积比计为88％以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.16 JP 2015-0272401.一种压粉磁心，其是由包含Fe系软磁性粉末和玻璃的压粉体构成的压粉磁心，其中，所述压粉体中的气孔直径为20μm以下，包括零，所述压粉体中的Fe系软磁性粉末的占有率以面积比计为88％以上。2.根据权利要求1所述的压粉磁心，其中，所述压粉体的气孔率为10％以下，包括零。3.根据权利要求1或权利要求2所述的压粉磁心，其中，所述Fe系软磁性粉末的平均粒径为3μm以上且100μm以下。4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的压粉磁心，其中，所述Fe系软磁性粉末具有下式所表示的组成，FexM100-x式中，M为选自由Si、Cr、Al、Ti、Sb及Sn组成的组中的至少1种元素，x满足90≤x≤100，x的单位为质量％。5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的压粉磁心，其中，在所述压粉体的任意的截面中，相邻的所述Fe系软磁性粉末间的最短距离为3nm以上且1000nm以下。6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的压粉磁心，其中，所述Fe系软磁性粉末具有扁平形状。7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的压粉磁心，其中，所述玻璃的软化点为50...

【专利技术属性】
技术研发人员：井上哲夫，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝高新材料公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP