压粉材料及旋转电机制造技术

实施方式的压粉材料具备：多个扁平磁性金属粒子，其具有扁平面和含有选自Fe、Co及Ni中的至少一种第1元素的磁性金属相，平均厚度为10nm以上且100μm以下，所述扁平面内的平均长度相对于厚度的比的平均值为5以上且10000以下；夹杂相，其存在于所述扁平磁性金属粒子间，并含有选自氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)中的至少一种第2元素。在所述压粉材料中，在与所述压粉材料所具有的平面垂直的规定的截面中，所述多个扁平磁性金属粒子的取向偏差为30度以上且45度以下，所述多个扁平磁性金属粒子的接近率为3％以上且10％以下，所述多个扁平磁性金属粒子的弯曲率为0.01％以上且0.6％以下。属粒子的弯曲率为0.01％以上且0.6％以下。属粒子的弯曲率为0.01％以上且0.6％以下。

【技术实现步骤摘要】
压粉材料及旋转电机
[0001]本申请以2022年3月10日提出的日本专利申请第2022
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037261号为基础，从该申请主张优先权。本申请通过参照该申请而包含该申请的全部内容。


[0002]本专利技术的实施方式涉及压粉材料及旋转电机。

技术介绍

[0003]现在，软磁性材料被应用于旋转电机(例如电动机、发电机等)、变压器、感应器、变换器、磁性油墨、天线装置等多种系统、设备部件，是非常重要的材料。在这些部件中，由于利用软磁性材料所具有的磁导率实部(相对磁导率实部)μ
’
，所以在实际使用时，优选对照利用频带来控制μ
’
。另外，为了实现高效率的系统，优选制成尽可能低损耗的材料。即，优选尽可能减小磁导率虚部(相对磁导率虚部)μ”(相当于损耗)。关于损耗，损耗系数tanδ(＝μ”/μ
’×
100(％))成为一个目标，μ”相对于μ
’
越小，则损耗系数tanδ越小，因此是优选的。为此，优选减小实际的工作条件下的铁损，也就是说，优选尽可能减小涡流损耗、磁滞损耗、铁磁共振损耗、剩余损耗(其它损耗)。为了减小涡流损耗，增大电阻、减小金属部的尺寸、或将磁畴结构细分化是有效的。为了减小磁滞损耗，减小顽磁力或增大饱和磁化是有效的。为了减小铁磁共振损耗，通过增大材料的各向异性磁场而使铁磁共振频率高频化是有效的。另外，近年来，由于处理大功率的电力的需求提高，所以特别是要求在高电流、高电压等对材料施加的有效的磁场大的工作条件下损耗小。因此，为了不引起磁饱和，优选软磁性材料的饱和磁化尽可能大。另外，近年来，由于通过高频化而能够实现设备的小型化，所以系统、设备仪器的利用频带的高频带化在进展，开发在高频下具备高磁导率和低损耗、特性优异的磁性材料成为当务之急。
[0004]此外，近年来，由于对节能问题、环境问题的意识提高，所以要求尽可能提高系统的效率。特别是电动机系统由于承担着社会上大部分的电力消耗，所以电动机的高效率化是非常重要的。其中，构成电动机的芯等由软磁性材料构成，要求尽可能增大软磁性材料的磁导率或饱和磁化、尽可能减小损耗。此外，在电动机的一部分中使用的磁性楔(磁性楔)中，要求尽可能减小损耗。再者，在使用了变换器的系统中也有同样的要求。在电动机或变换器等中，在要求高效率化的同时对小型化的要求也高涨。为了实现小型化，尽可能增大软磁性材料的磁导率及饱和磁化是重要的。另外，为了防止磁饱和，尽可能增大饱和磁化也是重要的。另外，希望系统的工作频率高频化的需求也高涨，一直在要求开发在高频带下低损耗的材料。
[0005]此外，具有高磁导率和低损耗的软磁性材料还可用于电感元件或天线装置等，其中，特别是近年来，有关在功率半导体所使用的功率电感元件中的应用备受关注。近年来，正在积极地倡导节能、环境保护的重要性，要求削减CO2排放量和降低对化石燃料的依赖度。其结果是，正在极力开展代替燃油汽车的电动车或混合动力车的开发。此外，太阳能发电和风力发电这样的自然能源的利用技术被称为节能社会的关键技术，发达国家正在积极
地开发自然能源的利用技术。另外，作为对环境友好的节电系统，正在积极地提倡构筑用智能电网控制通过太阳能发电、风力发电等所发电的电力，并对家庭内或办公室、工厂以高效率供需的HEMS(Home Energy Management System：家庭能源管理系统)、BEMS(Building and Energy Management System：建筑和能源管理系统)的重要性。在这样的节能化的潮流中，功率半导体承担着重要的作用。功率半导体是以高效率控制高电力及高能量的半导体，除IGBT(insulated gate bipolar transistor：绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET、功率双极型晶体管、功率二极管等功率独立半导体以外，还包含线性稳压器、开关稳压器等的电源电路、以及用于控制它们的功率管理用逻辑LSI等。功率半导体被广泛用于家电、计算机、汽车、铁道等所有设备中，由于能够期待这些应用设备的普及扩大以及在这些仪器中的功率半导体的搭载比率扩大，所以预测今后的功率半导体具有大的市场。例如，在搭载在许多家电中的变换器中，可以说基本上都使用功率半导体，由此能够实现大幅的节能。关于功率半导体，目前，Si为主流，但为了进一步的高效率化、设备的小型化，认为利用SiC、GaN是有效的。SiC、GaN与Si相比，由于带隙及绝缘击穿电场大，能够提高耐压，所以能够减薄元件。因此，能够降低半导体的通态电阻，对于低损耗化、高效率化是有效的。另外，SiC及GaN由于载流子迁移率高，所以能使开关频率高频化，对于元件的小型化是有效的。另外，特别是SiC，由于与Si相比导热率高，所以散热能力高，可进行高温工作，能够简化冷却机构，对于小型化是有效的。从以上的观点出发，正在极力进行SiC、GaN功率半导体的开发。可是，为了上述的实现，与功率半导体一起使用的功率感应器元件的开发、即高磁导率软磁性材料(高磁导率和低损耗)的开发是不可少的。此时，作为对磁性材料要求的特性，当然优选驱动频带下的高磁导率、低磁损耗，而且还优选能够应对大电流的高饱和磁化。在饱和磁化高时，即使施加高磁场，也难以引起磁饱和，能够抑制有效电感值的降低。由此，设备的直流叠加特性提高，系统的效率提高。
[0006]此外，还期待着高频下具有高磁导率和低损耗的磁性材料在天线装置等高频通信设备的装置中的应用。作为天线的小型化、省电化的方法，有以高磁导率(高磁导率和低损耗)的绝缘基板作为天线基板、通过卷入从天线到达至通设备器内的电子部件或基板的电波而使电波不能到达至电子部件或基板地进行收发信号的方法。由此，可使天线小型化和省电化，同时还有可能使天线的共振频率宽频带化，因此是优选的。
[0007]再者，作为在组装入上述各个系统、设备中时所要求的其它特性，还可列举高的热稳定性、高强度、高韧性等。另外，为了适用于复杂的形状，与板或带的形状相比，更优选压粉体。但是，已知一般来讲如果制成压粉体，则在饱和磁化、磁导率、损耗、强度、韧性、硬度等方面特性劣化，优选提高特性。
[0008]接着，对现有的软磁性材料的种类和问题点进行说明。
[0009]作为10kHz以下的系统用的现有的软磁性材料，可列举硅钢板(FeSi)。硅钢板历史悠久，是处理大电力的旋转电机、变换器的芯材料的大多采用的材料。从无取向硅钢板至取向性硅钢板都谋求高特性化，与发现当初相比在进步，但是近年来特性改善达到极限。作为特性，同时满足高饱和磁化、高磁导率、低损耗是特别重要的。社会上，正在以无定型系、纳米晶系的组成为中心积极地进行超过硅钢板的材料的研究，但在所有方面超过硅钢板的材料组成尚未发现。另外还在进行能适用于复杂形状的压粉体的研究，但压粉体与板或带相比，存在特性差的缺点。
[0010]作为10kHz～100kHz的系统用的现有的软磁性材料，可列举铁硅铝磁合金(Fe
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Si
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Al)、纳米晶系软磁合金(Fe
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压粉材料，其具备：多个扁平磁性金属粒子，其具有扁平面和含有选自Fe、Co及Ni中的至少一种第1元素的磁性金属相，平均厚度为10nm以上且100μm以下，所述扁平面内的平均长度相对于厚度的比的平均值为5以上且10000以下，夹杂相，其存在于所述扁平磁性金属粒子间，含有选自氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)中的至少一种第2元素；在所述压粉材料中，在与所述压粉材料所具有的平面垂直的规定的截面中，所述多个扁平磁性金属粒子的取向偏差为30度以上且45度以下，所述多个扁平磁性金属粒子的接近率为3％以上且10％以下，所述多个扁平磁性金属粒子的弯曲率为0.01％以上且0.6％以下。2.根据权利要求1所述的压粉材料，其中，在所述压粉材料中，空隙率为0.01％以上且10％以下。3.根据权利要求1所述的压粉材料，其中，在所述压...

【专利技术属性】
技术研发人员：真田直幸，末纲伦浩，木内宏彰，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：