压粉磁芯的制造方法技术

在含有软磁性粉末和树脂粉末的压粉磁芯的制造方法中，使用中位径３０μｍ以下、且最大粒径１００μｍ以下、同时比表面积１．０ｍ↑［２］／ｃｍ↑［３］以上的粉末作为树脂粉末。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供用于必需更高磁通量密度的发动机用铁心、普通家电、 产业机器用发动机的叶轮或磁轭、以及柴油发动机和汽油发动机的组装 于电子控制式燃料喷射装置的电磁阀用螺线管芯(固定铁心)等中优选 的压粉磁芯的制造技术。
技术介绍
在各种传动器用磁心所用的磁心中极为重要的铁损是通过与磁心 固有电阻值密切相关的涡电损耗、受到软磁性粉末制造工序及之后的程 序过程所产生的软磁性粉末内变形之影响的磁滞损耗所规定的。该铁损 W具体如下式(1)所示，通过涡电损耗We和》兹滞损耗Wh之和表示。 式(1)中，加号(+ )的前部为涡电损耗We、后部为磁滞损耗Wh。予以说明，f为频率数、Bm为激发磁通量密度、p为固有电阻值、t为材 料的厚度、h、 k2为系数。WKkiBmY/p )/f2+k2Bm16f (1) 由式(1 )可知，磁滞损耗Wh与频率数f成正比，相反涡电损耗We与频率数f的平方成正比。因此，特别是为了在高频率区域内减小铁 损W,降低涡电损耗We是有效的。为了降低涡电损耗We、为了将涡电 流封闭在小区域内，有必要提高固有电阻值P。在此方面，使用粉末的 压粉磁芯例如具有如下特征可以在铁粉等粉末粒子之间存在非磁性的 树脂，由此可以提高固有电阻值p、减小涡电损耗We。因此，以往提出 了使用混合有软磁性粉末和树脂粉末的混合粉末、实施压粉成形和加热的压粉磁芯的制造技术(例如参照日本特开2002-246219号公报)。日 本特开2002-246219号公报所记载的压粉磁芯由于树脂存在于软磁性粉 末之间，因此特别确保了软磁性粉末间的绝缘性、降低涡电损耗We, 同时牢固地粘合软磁性粉末，提高压粉磁芯的强度。这种压粉磁芯由于制造方法简单，因此一直以来被广泛使用。但是，当在高频率区域使用上述压粉磁芯时，绝缘性变得不充分，固有电阻值 P降低、涡电损耗We增大。涡电损耗We的增大会造成发热，粘合有软 磁性粉末的树脂恶化，因此具有不能确保压粉磁芯的充分寿命的缺点。 与此相对，为了提高绝缘性增加树脂量时，由于磁心中所占软磁性粉末 的量(占有率)降低，因此具有磁通量密度降低的缺点。另外，在螺线管或发动机等电磁传动器中也使用压粉磁芯。柴油发 动机的燃料喷射装置中使用的电磁阀要求较高的吸引力和较高的应答 性，在使用有压粉磁芯的定子芯材料中除了期待高磁通量密度，还期待 高透磁率和高频率区域的涡电损耗We小。这种螺线管芯为将铁粉和树 脂粉末的混合物成形而成的压粉磁芯，为了提高磁通量密度、减小铁损， 要求高密度、铁粉之间的绝缘性良好。另一方面，各种发动机要求小型化、高效率化，使用有压粉磁芯的 叶轮和定子材料也期待高磁通量密度且高频率区域的涡电损耗We小。 即，对各种电磁传动器中所用压粉磁芯的要求特性与变压器用磁心所要 求的特性(特别是铁损)本质上相同。但与变压器用磁心相比，传动器 用磁心由于较高吸引力、吸附力是必要的，因此要求较高的磁通量密度。为了获得高磁通量密度的压粉磁芯，高密度是必要的，有必要为制 造一般烧结合金时的2倍以上的成形压力。在形状复杂的薄肉形状的压 粉磁芯中，产生成形模具的持久性问题。因此，在制成螺线管芯等形状 时，对压粉成形为单纯的圆筒状或圆柱状的压粉磁芯切削加工制成规定 形状和尺寸，或者成形为近似制品形状的材料、特别对要求尺寸精度的 部分进行切削加工而完成。因此，压粉磁芯也要求是切削性良好、切削 工具的磨耗少、切削时不会产生断裂或缺陷的材料。鉴于上述事实，为了共同实现涡电损耗We的降低和磁通量密度B 的提高，提出了通过在软磁性粉末表面上预先形成绝缘性覆膜，确保软 磁性粉末间的绝缘性，降低涡电损耗We的各种方法(例如参照日本特开2002-246219号公报、日本专利第3421944号公报、日本特开平 11-251131号公报、日本特开2004-146804号公报)。由于压粉磁芯的磁通量密度依赖于材料的密度，因此在铁粉中使用 获得更高密度的粉化铁粉，为了减少压粉磁芯的铁损，在该铁粉的表面 上施以磷酸化合物的覆膜。另外，作为与铁粉混合的树脂粉末提出了使 用苯酚、聚酰胺、环氧、聚酰亚胺、聚苯硫醚等树脂。例如，日本特开2002-246219号公报公开了在磷酸覆膜处理粉化4失粉中添加有0.15-1 质量％的聚苯硫醚、热固化性聚酰亚胺等树脂的压粉磁芯，日本专利第 3421944号公报公开了在磷酸覆膜处理粉化铁粉中添加有2质量％热固 化性聚酰亚胺树脂的压粉磁芯。另外，日本特开平11-251131号公报公 开了固有电阻值p为2。cm以上，铁损W保持一定，以及为了满足该固 有电阻值使磷酸覆膜的膜厚为10nm以上、100nm以下。而且，日本特 开2004-146804号公报公开了如果使用中位径小(中位径为30|um以下) 的树脂粉末，树脂粉末在软磁性粉末间的存在确率增高，加热后，获得 树脂均匀地存在于软磁性粉末之间的压粉磁芯，即便将树脂粉末的添加 量降低至0.01 ~ 5体积％提高磁通量密度B,也可以获得涡电损耗We充 分降低的压粉磁芯。如此，在近年的压粉磁芯中，期待在提高绝缘性、抑制涡电损耗We的同时，减少树脂添加量、提高磁通量密度，拓宽其适用范围，但在 抑制涡电损耗We的状态下更加提高磁通量密度的压粉磁芯。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述事实而完成，其目的在于，通过使树脂更加均匀地 存在于软磁性粉末间，在实现提高绝缘性、减少高频率区域的涡电损耗 We和由此引起的发热、实现磁心的长寿命化和使用压粉磁芯的制品高性 能化的同时，通过薄化均匀存在于软磁性粉末间的树脂，从而确保充分 的磁通量密度，提供实现了使用压粉磁芯的制品的高性能性的压粉磁芯 的制造方法。本专利技术人等为了解决上述课题，根据日本特开2004-146804号公报 的技术进行了深入研究，结果发现，着眼于树脂粉末的形状、使用不规 则形状的树脂粉末时，与使用通常树脂粉末时相比，即便减少其添加量，也可以获得同等的涡电损耗We。根据该发现，在比表面积的观点上，对不规则形状的程度进行反复研究，达成本专利技术。即，本专利技术的为使用含有软磁性粉末和树脂粉 末的混合粉末，将混合粉末压粉成形和加热至所需形状的，其特征在于，树脂粉末为中位径30pm以下、且最大粒径lOOpm 以下，同时比表面积为1.0m2/cm3以上的粉末，其添加量为0.005 ~2体 积％,优选所述树脂粉末为比表面积1.5mcn^以上的粉末。使所用树脂粉末的粒径为中位径(相对于累积分布的50%的粒径)30|itm的理由如日本特开2004-146804号公报所述，为了在进行压粉成 形时使树脂粉末均匀地分散在软磁性粉末中，加热后使树脂均匀地存在 于软磁性粉末之间，有必要使用中位径为30pm以下的粉末。另一方面， 当超过该数值时，在进行压粉成形时难以使树脂粉末均匀地分散在软磁 性粉末中。结果，树脂易于遍布在压粉磁芯中，比电阻降低、绝缘性开 始降低。另外，即便是中位径为30|um以下的树脂粉末，当含有粗大树脂粉 末时，该部分与微粉凝聚时相同，其它部分的树脂量减少，结果绝缘性 降低，同时仅粗大树脂粉末部分软磁性粉末的占据率降低，磁通量密度 降低。因此，有必要的是树脂粉末的最大粒径为100pm以下、更优选为 50|um以下。为了使这种粒径范围的树脂粉末的比表面积为本文档来自技高网...

【技术保护点】
压粉磁芯的制造方法，其为使用含有软磁性粉末和树脂粉末的混合粉末，将混合粉末压粉成形和加热成规定形状的压粉磁芯制造方法，其特征在于，所述树脂粉末为中位径３０μｍ以下、且最大粒径１００μｍ以下、同时比表面积１．０ｍ↑［２］／ｃｍ↑［３］以上的粉末，其添加量为０．００５～２体积％。

【技术特征摘要】
JP 2007-3-19 2007-0708781.压粉磁芯的制造方法，其为使用含有软磁性粉末和树脂粉末的混合粉末，将混合粉末压粉成形和加热成规定形状的压粉磁芯制造方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：石原千生，浅香一夫，村松康平，赤尾刚，滨松宏武，
申请(专利权)人：日立粉末冶金株式会社，株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP[日本]