磁性芯材和磁性芯制造技术

磁性芯材含有在Fe系软磁性颗粒4a的表面形成有无机绝缘覆膜4b的Fe系软磁性粉、以及包含固化剂的环氧树脂4c。Fe系软磁性颗粒4a由纯铁粉或低合金钢粉形成。包含固化剂的环氧树脂的含量为2～5质量％。环氧树脂是将双酚A型环氧树脂与酚醛清漆型环氧树脂混合而成的。氧树脂与酚醛清漆型环氧树脂混合而成的。氧树脂与酚醛清漆型环氧树脂混合而成的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁性芯材和磁性芯


[0001]本专利技术涉及磁性芯材和磁性芯。

技术介绍

[0002]对于安装于高频淬火装置的加热线圈部的磁性芯，将其安装于线圈的背面具有使磁力线集中于工件、增强功率、促进感应加热的效果；反之，将其安装于线圈的前面具有遮蔽(屏蔽)磁力线、防止不需要淬火的部位的加热的效果，成为对于高频淬火装置的加热线圈不可缺少的部件。通过粉末冶金法制造的压粉磁芯的原料损失少、量产性优异，因此多用作在高频淬火装置的加热线圈中使用的磁性芯。
[0003]作为高频淬火装置中使用的磁性芯，专利文献1中公开了，将97wt％的颗粒表面被无机系绝缘覆膜覆盖的铁粉末颗粒与3wt％的包含双氰胺作为固化剂的环氧树脂粉末混合，取出通过筛网孔106μm的筛、未通过筛网孔25μm的筛的颗粒，将其在110℃加热混炼15分钟，以200MPa的成型压力进行压缩成型后，在氮气气氛下以180℃的温度加热1小时，使环氧树脂固化而成该磁性芯。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：国际公开公报WO2016/043295号

技术实现思路

[0007]专利技术所要解决的课题
[0008]压粉磁芯型的感应加热装置用磁性芯在电源频率为10kHz～500kHz的程度的高频域进行使用。需要根据所期望的淬火深度选择适当的频率以及磁性芯的相对磁导率。例如在100kHz以上的高频下，尽管取决于淬火深度，但作为所使用的芯的相对磁导率，多数情况下需要小于25、特别是为20左右。
[0009]为了将相对磁导率抑制在小于25，在不包含树脂粘结剂的常见的压粉磁芯中，需要极其降低成型压力、以低密度进行成型。但是，作为现实问题，难以在可成型的范围内实现相对磁导率小于25，即使能够成型出，在内部也有很多成为结构缺陷的空孔，因此在作为高频淬火用芯使用的情况下，具有强度不足的问题。另外，由于体积电阻率降低，因此涡流损耗增大而引起高频域的损耗增大、频率特性的劣化，这些方面也成为问题。
[0010]高频淬火中使用的磁性芯根据使用条件有时会变成高温。在高温下使用的情况下，磁性芯的寿命会缩短，因此优选按照尽量降低芯温度的方式进行设计。变成高温的原因主要在于来自淬火工件的辐射热以及磁性芯自身的因铁损所致的放热。磁性芯自身的放热可以通过铁粉末颗粒的材料选定来进行抑制。
[0011]另外，在如专利文献1那样使用了树脂粘结剂的压粉磁芯中，已经判明，根据树脂粘结剂的种类，在树脂的热固化时树脂粘结剂有时会喷出(吹出)到表面。若像这样产生树脂的喷出，则在用于热固化的加热炉内，成型体粘接至使成型体排列的板类，因此成为生产
率降低的主要原因。
[0012]本专利技术是为了应对这样的问题而完成的，其目的在于提供一种磁性芯材，其能够得到磁导率低、同时频率特性良好、满足所需要的强度和体积电阻率的磁性芯，并且能够抑制热固化时的树脂的吹出。
[0013]用于解决课题的手段
[0014]本专利技术的磁性芯材含有在Fe系软磁性颗粒的表面形成有无机绝缘覆膜的Fe系软磁性粉、以及环氧树脂材料，上述环氧树脂材料包含固化剂和环氧树脂，其特征在于，上述Fe系软磁性颗粒为纯铁粉或低合金钢粉，上述环氧树脂材料的含量为2质量％以上5质量％以下，上述环氧树脂包含双酚A型环氧树脂和酚醛清漆型环氧树脂。
[0015]若为使用了上述磁性芯材的磁性芯，则能够提供磁导率低、同时频率特性良好、并且满足所需要的径向压溃强度和体积电阻率的磁性芯。
[0016]使用低合金钢粉作为Fe系软磁性颗粒的情况下，优选该低合金钢粉含有Si或Cr中的任一者或两者作为合金成分，低合金钢粉中的合金成分的总含量为6.5质量以下。由此能够实现低磁导率。
[0017]使用纯铁粉作为Fe系软磁性颗粒的情况下，环氧树脂材料的含量优选为3质量％以上5质量％以下。
[0018]上述Fe系软磁性粉的中值径D50优选为10μm以上70μm以下。由此，能够降低磁性芯的铁损、抑制磁性芯自身的放热。
[0019]通过使以上所述的磁性芯材的环氧树脂固化，能够形成磁性芯。
[0020]该磁性芯的相对磁导率优选为17～25。
[0021]该磁性芯的径向压溃强度优选为50MPa以上。
[0022]该磁性芯的体积电阻率优选为1
×
104Ωcm以上。
[0023]该磁性芯的1000kHz相对于5kHz的电感保持率优选为80％以上。
[0024]通过将以上的磁性芯与线圈组合，能够提供即使在高频区域，淬火深度的选定自由度也高、损耗少、具有高强度的磁性芯的感应加热装置。
[0025]专利技术效果
[0026]根据本专利技术，能够提供一种磁性芯材，其能够得到磁导率低、同时频率特性良好、满足所需要的强度和体积电阻率的磁性芯，并且能够抑制热固化时的树脂的吹出。
附图说明
[0027]图1是示出高频淬火装置中的磁性芯和线圈的示意性位置关系的图。
[0028]图2是示出高频淬火装置中的磁性芯和线圈的示意性位置关系的图。
[0029]图3是复合软磁性粉的颗粒的截面图。
[0030]图4是示出评价试验结果的表。
[0031]图5是示出评价试验结果的表。
[0032]图6是示出评价试验结果的表。
[0033]图7是示出评价试验结果的表。
具体实施方式
[0034]以下对本专利技术的磁性芯材和磁性芯的实施方式进行说明。
[0035]图1和图2中示出了配置在高频淬火装置等感应加热装置中的磁性芯和线圈的位置关系。如图1和图2所示，线圈2由包含铜等导电性金属材料的管或板等构成。为了提高加热效率、调整加热部位，与线圈2靠近地配置有控制磁通量的磁性芯1。该磁性芯1能够使通过电流流经线圈2而产生的磁通量集中于工件、或者相反地屏蔽该磁通量而使感应加热的状态发生变化。图1是示出将磁性芯1嵌入线圈2的内侧进行使用的形态的图，图2是示出将磁性芯1配置在线圈2的外侧的绕线方向的一部分区域进行使用的形态的图。像这样将磁性芯1以与线圈2组合的形态配置在线圈2的内侧或外侧。
[0036]磁性芯1是通过将由包含树脂粉和Fe系软磁性粉的复合软磁性粉构成的磁性芯材压缩成型后进行加热使树脂固化而得到的。如图3所示，复合软磁性粉的颗粒4具有在Fe系软磁性颗粒4a的表面形成无机绝缘覆膜4b、进而在该无机绝缘覆膜4b表面形成未固化的树脂覆膜4c而成的结构。磁性芯1通过将复合软磁性粉4与固体润滑剂一起进行压缩成型、接下来使树脂覆膜4c热固化而制造。其后根据需要进行切削加工、滚筒加工和防锈处理等后处理。根据高频线圈的形状、大小、场所等，所配置的磁性芯1的形状等可以适宜地变更。
[0037]作为Fe系软磁性颗粒4a，优选纯铁粉，其中优选雾化铁粉、特别是水雾化铁粉。水雾化铁粉是将熔钢用高压水进行粉化、冷却，其后用氢气氛进行热处理而制造的铁粉，其具有在颗粒内无空孔而呈实心状、并且大致呈球形的特征。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种磁性芯材，其含有在Fe系软磁性颗粒的表面形成有无机绝缘覆膜的Fe系软磁性粉、环氧树脂材料、以及固体润滑剂，所述环氧树脂材料包含固化剂和环氧树脂，该磁性芯材的特征在于，所述Fe系软磁性颗粒为纯铁粉或低合金钢粉，所述环氧树脂材料的含量为2质量％以上5质量％以下，所述环氧树脂包含双酚A型环氧树脂和酚醛清漆型环氧树脂。2.如权利要求1所述的磁性芯材，其中，所述Fe系软磁性颗粒为低合金钢粉，所述低合金钢粉含有Si或Cr中的任一者或两者作为合金成分，所述低合金钢粉中的所述合金成分的总含量为6.5质量以下。3.如权利要求1所述的磁性芯材，其中，所述Fe系软磁性颗粒为纯铁粉，所述环氧树脂材料的含量为3质量％以上5质量％以下。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼野慎也，加古哲隆，岛津英一郎，
申请(专利权)人：NTN株式会社，
类型：发明
国别省市：