压粉铁心制造技术

本发明专利技术涉及一种压粉铁心，将至少一种铁磁性粉末与绝缘材料经由加压模制而制造。该压粉铁心具有表现出直流电叠加特征的高导磁率、降低的铁耗及增加的机械强度。该绝缘材料包括甲基－苯基有机硅树脂，其中该甲基－苯基有机硅树脂所含三官能团甲基－苯基有机硅树脂的量为全部有机硅树脂的２０至７０摩尔％范围内。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于变压器或感应器的磁芯(magnetic core)的压粉铁心(dust core)，及用于马达或其它电子零件的磁芯。先前技艺
技术介绍
近年来，电气工具或电子工具的缩小化已有进展。伴随此等进展，存有对于小型化及高效能的压粉铁心的需求。至于用于压粉铁心粉末的铁磁性粉末，可使用铁氧体粉末或铁磁金属粉末。由于铁磁金属粉末与铁氧体粉末相比具有大饱和磁通量密度，故具有能使磁芯小型化的优点。但铁磁性金属粉末具有低电阻，因此会有增加涡流损耗的缺点。利用如树脂或无机材料之类的绝缘材料于铁磁性金属粉末表面上形成电介质膜以尽可能减少涡流损耗。除上述外，使磁芯小型化所需要的特征不仅包括大饱和磁通量密度，而且还包括对交流电叠加直流电的高磁场中的高导磁率(于外加场中有效的导磁率)。优异的直流电叠加性能可使磁芯小型化，其理由如下。操作磁场的强度由电流除以磁路长度获得。因此，当磁芯小型化而缩短磁路长度时，该操作磁场转变为高磁场侧。即使操作磁场转变为高磁场侧，如果叠加直流电时该导磁率高，则可获得高电感而能小型化。又，除上述外，也需要对应大电流的感应器。在此情形下，即使电流增加且使操作磁场转变为高磁场侧，但是当磁芯在高磁场中具有高导磁率时仍能应付此情形。再者，如果该磁芯于高磁场中具有高导磁率而且没有导磁率骤减，则可以增加如感应器中绕组(winding)的数目。因为感应器的电感与绕组数目的平方成比例，故磁芯可以更小。另一方面，即使磁芯于高磁场中具有高导磁率，但伴随着磁芯小型化发展，因此铁耗变得越来越重要。常规上，模制铁磁性金属粉末制备压粉铁心时，要在高温下经热处理以改善如铁耗(core loss)的磁性能，由此释放由模制所引起的应变以减少压粉铁心的矫顽力，因而改善直流电叠加性能。此外，减少磁滞损耗也能减少铁耗。然而，此类高温热处理会引起绝缘材料中树脂分解，使得该树脂量减少，因此减少铁磁性金属粉末之间的电绝缘性。此造成涡流损耗增加并因而增加铁耗。有鉴于上述情形，提供下列建议以避免铁耗增加。例如，使用有机硅树脂作为绝缘材料的压粉铁心等揭示于JP-A-2000-49008，JP-A-2000-30925，JP-A-2000-30924，JP-A-11(1999)-260618，JP-A-8(1996)-236333，JP-A-7(1995)-211532，JP-A-7(1995)-21153及JP-A-6(1994)-342714的各公报中。且使用有机硅树脂与有机钛酸酯作为绝缘材料的压粉铁心等揭示于JP-A-8(1996)-45724及JP-A-7(1995)-254522公报中。但揭示于上述JP-A-2000-49008公报中，用于此等压粉铁心等的有机硅树脂如果热处理温度升高，则有机硅树脂经热分解使得该树脂量减少，因此减少铁磁性金属粉末之间的电绝缘性，而引起涡流损耗增加和铁耗增加的问题。再者，由于有机硅树脂经热分解造成该树脂量减少同样会引起降低机械强度的问题，此是由于铁磁性粉末之间的粘结剂量减少而造成的。因此，本专利技术的目的是提供一种具有表现出直流电叠加特征的高导磁率的压粉铁心，即使在高温下经热处理，仍具有降低的铁耗及具有增加的机械强度，该压粉铁心是将至少一种铁磁性粉末与绝缘材料经由加压模制而获得的。
技术实现思路
上述目的可经由一种包括铁磁性粉末与绝缘粘结剂的压粉铁心达到，所述粉末被分散在所述的绝缘粘结剂中，其中该绝缘粘结剂为包含苯基的有机硅树脂。本专利技术中，该有机硅树脂是烷基-苯基有机硅树脂。本专利技术中，该烷基-苯基有机硅树脂是甲基-苯基有机硅树脂。本专利技术中，该甲基-苯基有机硅树脂具有甲基-苯基有机硅树脂总摩尔数的15摩尔％至60摩尔％范围内的苯基含量。本专利技术中，该有机硅树脂量为铁磁性粉末重量的0.3至5重量％范围内。本专利技术中，压粉铁心包括铁磁性粉末与聚烷基-苯基硅氧烷绝缘粘结剂，所述粉末分散在所述的聚烷基-苯基硅氧烷绝缘粘结剂中，其中烷基-苯基有机硅树脂包括该烷基-苯基有机硅树脂总摩尔数的20摩尔％至70摩尔％的三官能团甲基-苯基有机硅树脂。如同上述，本专利技术的压粉铁心具有高导磁率并拥有表现出低铁耗的优异磁性能以及表现出高径向抗压碎强度的优异机械性能。附图说明图1表示本专利技术制造压粉铁心的方法图2(a)至(d)系表示有机硅树脂的分子结构式具体实施方式本专利技术的具体实例将于下文详细说明。图1为本专利技术压粉铁心制造步骤图。本专利技术包括如图1所示的铁磁性粉末。尽管对铁磁性粉末无特别限制，但可使用至少一种选自软磁材料，如Fe、Fe-Ni-Mo(超透磁合金)、Fe-Ni(透磁合金)、Fe-Si-Al(铁硅铝磁合金)、Fe-Co、Fe-Si和Fe-P的类型的合金。该铁磁性金属粉末的平均粒径为5至150微米且优选为10至100微米。当平均粒径为5微米或更小时，矫顽力较大，而当平均粒径为150微米或更大时，则导致大的涡流损耗。铁磁性金属粉末的形状没有任何特别限制，可为球状或扁平状。例如在环形磁芯、E型磁芯等等中，导电绕组具有长方形六面体销的可经由横向模制制造，特别是使用期间在垂直于磁路方向的方向由外加压力而制造。在横向模制中，由于可以使扁平粒子的主平面与压粉铁心中的磁路平行，故使用扁平粒子可以改善导磁率。至于矫平(flattening)方法，可适当选用具有滚轧和剪断作用的装置(means)，例如球磨机、杆磨机、震动磨粉机及碾磨机。矫平的比例虽无特别限制，但以纵横比计约5至25较佳。且优选该铁磁性金属粉末表面为平滑。如果该铁磁性金属粉末表面平滑，当进行加压模制时可以增加填充率。相反地，如果该表面不平，应力会集中于凸部，而使应变容易发生，因此降低如导磁率的磁性能。并且，受到压力的部分会使铁磁性金属粉末互相接触而导致介电击穿，增加涡流损耗。再者，本专利技术使用含有甲基和苯基两者的甲基-苯基有机硅树脂作为绝缘材料。至于用于绝缘材料的树脂，可使用苯乙烯树脂、丙烯酸系树脂、苯乙烯/丙烯酸系树脂、酯树脂、氨基甲酸乙酯树脂、烯烃树脂(例如聚乙烯树脂)、苯酚树脂、碳酸酯树脂、酮树脂、氟树脂(例如氟甲基丙烯酸酯与1，1-二氟乙烯)、有机硅树脂或苯酚树脂或这些树脂的各种改性产品。这些树脂全部均为热分解性且于较高的热处理温度与会使绝缘性降低，引起大的涡流损耗，而造成大的铁耗。再者，热分解导致量的降低并因此降低机械强度。有机硅树脂是包括用硅氧烷键结作为结构单元的主要骨架的树脂。该有机硅树脂的结构，由于导入其侧链的官能团例如烷基及/或苯基，会大幅影响压粉铁心的磁性能与机械强度。具有苯基的有机硅树脂已足够，尤以具有烷基与苯基的有机硅树脂可确保强的拒水性、对环境变化的高度稳定性及高的电绝缘性，这种有机硅树脂适合用于具有优异磁性能的压粉铁心的绝缘树脂。该烷基可使用例如乙基、甲基、丙基等，较好可使用甲基。特别是，具有甲基与苯基可确保强的拒水性、对环境变化的高度稳定性及高电绝缘性，此等有机硅树脂适合用于具有优异磁性能的压粉铁心的绝缘树脂。再者，当苯基导入具有甲基的有机硅树脂时，由于该有机硅树脂阻止与氧的脱氢反应，进而改善热稳定性。因此，可释放该铁磁性金属粉末的应变，此应变是模制时由高温热处理所引起的应变，并减少该压粉铁心的矫顽力，导致优异的直流电叠加特征。再者，由于该绝缘性难以降低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压粉铁心，包括：铁磁性粉末；及绝缘材料，其与该铁磁性粉末结合并包含具有苯基的有机硅树脂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：茂吕英治，
申请(专利权)人：TDK股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]