压粉磁芯、用于磁芯的粉末及其制造方法技术

提供了一种可以显著降低铁损的压粉磁芯。根据本发明专利技术的压粉磁芯具有：含有纯铁或铁合金的软磁颗粒；和在相邻的软磁颗粒之间的晶界层。晶界层具有包含M

Pressed powder core, powder for core and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压粉磁芯、用于磁芯的粉末及其制造方法
本专利技术涉及包含软磁颗粒的压粉磁芯(compressedpowdermagneticcore)(下文中简称为“压粉磁芯(dustcore)”)，并且还涉及相关技术。
技术介绍
存在相当数量的利用电磁的产品，例如变压器、马达、发电机、扬声器、感应加热器以及各种致动器。它们中的许多利用交变磁场并且通常在交变磁场中设置有磁芯(软磁体)以便局部且有效地获得大的交变磁场。磁芯不仅需要在交变磁场中具有高的磁特性，而且还需要在交变磁场中使用时具有小的高频损耗(在下文中无论磁芯的材料如何均被称为“铁损”)。铁损的实例包括涡流损耗、磁滞损耗和残留损耗，其中涡流损耗是重要的并且应减小，原因是涡流损耗随着交变磁场的频率的平方而增加。用于减小涡流损耗的现有磁芯包括压粉磁芯，所述压粉磁芯包含软磁颗粒(用于磁芯的粉末的颗粒)，所述软磁颗粒在相邻颗粒之间(晶界)设置有绝缘层。这样的压粉磁芯由于形状上的高自由度而用于各种电磁装置中。通常，压粉磁芯的绝缘层由树脂、陶瓷、玻璃或其他类似材料组成，但是非磁性绝缘层由于非磁性特性而可能使磁性特性(例如饱和磁通密度和磁导率)劣化。在这方面，提出了具有作为磁性材料的尖晶石型铁氧体(也简称为“铁氧体”)的绝缘层的压粉磁芯，相关描述见于以下专利文件1至3中。[现有技术文件][专利文件][专利文件1]JP2003-151813A[专利文件2]JP2016-127042A[专利文件3]JP2016-86124A[专利文件4]JP2009-246256A
技术实现思路
技术问题然而，当使压粉磁芯经受热处理(退火)以消除应变从而减少磁滞损耗时，铁氧体绝缘层由于从软磁颗粒中扩散的Fe而可能变成低电阻的Fe3O4和/或FeO。因此，具有铁氧体绝缘层的压粉磁芯并不必然具有足够高的比电阻。专利文件4提出了通过将粘合剂溶液(有机硅树脂)和具有含Mg氧化物包覆的软磁颗粒的ZnO粉末的混合物加压成型，然后对其进行烧制和高温蒸汽处理而获得复合软磁性材料(压粉磁芯)。在此形成的晶界层由[MgZnFe]Fe2O4+SiO2构成(参见专利文件4的图5和[0042]段)。此外，在这种情况下，热处理之后的压粉磁芯的比电阻不一定高，如专利文件1至3中的情况。考虑到这样的情况而作出本专利技术，并且本专利技术的一个目的是提供高比电阻的压粉磁芯，其在软磁颗粒的晶界处具有不同于常规绝缘层的新绝缘层。本专利技术的另一个目的是提供与其相关的技术。问题的解决方案作为对实现上述目的进行的深入研究的结果，本专利技术人通过在软磁颗粒的晶界处形成不同于常规绝缘层的新绝缘层而成功地获得即使在热处理之后也确保高的比电阻的压粉磁芯。开发出这一成果，本专利技术人完成了如下文所述的本专利技术。《压粉磁芯》本专利技术的一个方面提供了压粉磁芯，其包含：含有纯铁或铁合金的软磁颗粒；和存在于相邻的软磁颗粒之间的晶界层。晶界层具有包含MxFe2-xSiO4(0≤x≤1，M：用作二价阳离子的一种或更多种类型的金属元素)的化合物层。本专利技术的压粉磁芯即使在暴露于高温环境和/或长时间使用之后也可以稳定地表现出高的比电阻。例如，即使在为了消除在加压成型期间引入到软磁颗粒中的应变的目的而进行热处理(退火)之后，绝缘特性也不太可能劣化，并且压粉磁芯的高比电阻可以得到稳定的保证。因此，根据本专利技术的压粉磁芯，既可以由于晶界层的高绝缘特性以高水平实现降低的涡流损耗又可以由于软磁颗粒的降低的矫顽力以高水平实现降低的磁滞损耗，并因此可以可靠地降低铁损。《用于磁芯的粉末》(1)本专利技术也可以被视为作为压粉磁芯的原料的用于磁芯的粉末。即，本专利技术还可以为包含经包覆颗粒的用于磁芯的粉末。经包覆颗粒具有软磁颗粒和包覆软磁颗粒的表面的包覆层。软磁颗粒含有纯铁或铁合金。包覆层各自包含其中由MyFe3-yO4(0≤y≤1，M：用作二价阳离子的一种或更多种类型的金属元素)表示的尖晶石型铁氧体分散在有机硅树脂的表面上或有机硅树脂的内部的复合相。当对通过将本专利技术的用于磁芯的粉末加压成型而获得的压实体(压粉体)进行热处理(例如用于消除应变的退火)时，作为第一相的有机硅树脂和作为第二相的铁氧体(MyFe3-yO4)彼此反应而形成在软磁颗粒之间的晶界处的包含MxFe2-xSiO4的上述化合物层。由此可以获得上述压粉磁芯。(2)本专利技术还可以被视为如下用于磁芯的粉末。即，本专利技术还可以为包含经包覆颗粒的用于磁芯的粉末。经包覆颗粒具有软磁颗粒和包覆软磁颗粒的表面的包覆层。软磁颗粒含有纯铁或铁合金。包覆层为包含MxFe2-xSiO4(0≤x≤1，M：用作二价阳离子的一种或更多种类型的金属元素)的化合物层。本专利技术的用于磁芯的粉末包含包覆有由已具有高电阻的MxFe2-xSiO4构成的化合物层的软磁颗粒。由用于磁芯的粉末构成的压粉磁芯即使在没有热处理的情况下也可以表现出高比电阻。当然，由于化合物层的耐热性也优异，因此即使在进行用于消除应变等的后续退火时，压粉磁芯也可以表现出高比电阻。《制造用于磁芯的粉末的方法》上述用于磁芯的粉末可以例如通过如下制造方法来获得。即，提供了制造用于磁芯的粉末的方法。该方法包括用有机硅树脂包覆软磁颗粒的表面的树脂包覆步骤。软磁颗粒含有纯铁或铁合金。该方法还包括在有机硅树脂的表面上或有机硅树脂的内部生成尖晶石型铁氧体的铁氧体生成步骤。尖晶石型铁氧体由MyFe3-yO4(0≤y≤1，M：用作二价阳离子的一种或更多种类型的金属元素)表示。在这种情况下，可以获得这样的用于磁芯的粉末，其包含其中各软磁颗粒的包覆层为上述复合相的经包覆颗粒。当进一步对经包覆颗粒进行热处理时，可以获得这样的用于磁芯的粉末，其包含其中包覆层为上述化合物层的经包覆颗粒。《制造压粉磁芯的方法》本专利技术的压粉磁芯可以例如通过包括将上述用于磁芯的粉末加压成型的成型步骤的制造方法来获得。当用于磁芯的粉末(经包覆颗粒)的包覆层各自由复合相构成时，通过进行将成型步骤中获得的压实体在400℃至900℃下加热的退火步骤，可以获得在晶界处具有上述化合物层的压粉磁芯。甚至在用于磁芯的粉末(经包覆颗粒)的包覆层各自由复合相构成时，由此进行退火步骤以使压粉磁芯的磁滞损耗降低。优选在非氧化性气氛中进行退火步骤。《其他》(1)在本说明书中，不仅在使用一种类型的金属元素时而且还在使用复数种类型的金属元素时，出于描述的目的，金属元素被简写为“M”。当M意指复数种类型的金属元素时，表示组成比(原子比)的“x”或“y”表示各金属元素的总和。例如，当M包括Mn和Zn时，“Mx”意指Mnx1Znx2，其中x＝x1+x2且0<x1·x2。MxFe2-xSiO4中的参数“x”和MyFe3-yO4中的参数“y”可以相同或者也可以不同。(2)除非另有说明，否则如本说明书中涉及的数值范围“α至β”包括下限α和上限β。可以选择或提取在本说明书中描述的各种数值或数值范围中包括的任何数值作为新的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压粉磁芯，包含：/n含有纯铁或铁合金的软磁颗粒；和/n存在于相邻的软磁颗粒之间的晶界层，/n所述晶界层具有包含M

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171017 JP 2017-2007061.一种压粉磁芯，包含：
含有纯铁或铁合金的软磁颗粒；和
存在于相邻的软磁颗粒之间的晶界层，
所述晶界层具有包含MxFe2-xSiO4(0≤x≤1，M：用作二价阳离子的一种或更多种类型的金属元素)的化合物层。


2.根据权利要求1所述的压粉磁芯，其中所述化合物层以膜状形状包覆所述软磁颗粒的表面。


3.根据权利要求1或2所述的压粉磁芯，其中所述化合物层的厚度为10nm至200nm。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的压粉磁芯，其中x大于0以及M为Mn、Zn、Ni、Mg和Cu中的至少一者。


5.根据权利要求4所述的压粉磁芯，其中M为Mn和/或Zn。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的压粉磁芯，具有100μΩm或更大的比电阻。


7.一种用于磁芯的粉末，所述粉末包含经包覆颗粒，所述经包覆颗粒具有软磁颗粒和包覆所述软磁颗粒的表面的包覆层，所述软磁颗粒含有纯铁或铁合金，
所述包覆层各自包含其中由MyFe3-yO4(0≤y≤1，M：用作二价阳离子的一种或更多种类型的金属元素)表示的尖晶石型铁氧体分散在有机硅树脂的表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：宇都野正史，黄晸焕，松原贤，三富将敬，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本;JP