本发明专利技术涉及软磁性部件、电抗器、磁粉芯用粉末和制造磁粉芯的方法。一种软磁性部件被形成为使得：当在100A/m的施加磁场中微分相对磁导率由第一微分相对磁导率μ’L表示时，并且当在40kA/m的施加磁场中微分相对磁导率由第二微分相对磁导率μ’H表示时，所述第一微分相对磁导率μ’L与所述第二微分相对磁导率μ’H的比率满足μ’L/μ’H≤10的关系，并且在60kA/m的施加磁场中磁通密度为1.15T以上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及具有优越磁特性的软磁性部件、使用该软磁性部件的电抗器、磁粉芯 用粉末和制造磁粉芯的方法。
技术介绍
在混合动力车辆、电动车辆、太阳能发电装置等中，使用电抗器，并且该电抗器采 用其中线圈缠绕在作为软磁性部件的环形磁芯周围的结构。在电抗器的使用期间，宽范围 的电流流过线圈。因此，至少40kA/m的磁场被施加到磁芯。在这种情形下，有必要稳定地 确保电抗器的电感。 考虑到上述各点，例如这样的电抗器9被公开：其中，如图9A所示，环形磁芯91被 分成磁芯部分92A、92B，在分开的磁芯部分92A、92B之间设置有间隙93,并且线圈95A、95B 缠绕在包括该间隙93的磁芯91周围（例如，参见日本专利申请公开No. 2009-296015(JP 2009-296015A))。 根据电抗器9,在分开的磁芯部分92A、92B之间设置有间隙93 ;结果，即使当宽范 围的电流流过电抗器9的线圈95,也可以在该宽范围的电流中稳定地确保电感。 然而，软磁性部件被用于扼流线圈、电感器等中。作为这种软磁性部件，这样 的磁粉芯被公开：其中，当初始磁导率由μ。表示且在24kA/m的施加磁场中磁导率由 μ表示时，在μ。与μ之间满足μ/μ。多0. 5的关系（例如，参见日本专利申请公开 No. 2002-141213(JP2002-141213Α))。根据该磁粉芯，即使高磁场被施加到磁粉芯，也可 以抑制磁粉芯的磁导率的降低。 然而，例如，在JP2009-296015A中公开的技术中，在分开的磁芯部分之间形成有 间隙。因此，如图9B所示，在分开的磁芯部分92A、92B之间形成的间隙93中泄露磁通T。特 别地，在高电流所流过的混合动力车辆的电抗器中，约40kA/m的高磁场被施加到磁芯。因 此，为了维持在施加磁场处的电抗器（即，磁芯）的电感，有必要进一步增加上述间隙。结 果，磁通T从间隙的泄露增加，并且该泄露的磁通与线圈相交，这在磁芯中引起涡流损失。 使用电抗器的上述问题是一个例子。在其中处于从低磁场到高磁场（40kA/m)的 范围的磁场被施加到软磁性部件的设备或装置中，难以维持电感，通常要采取结构上的措 施。 即使使用具有在JP2002-141213A中公开的特性的软磁性部件，如从下面描述的 本专利技术人的实验可以清楚地看出，也没有考虑约40kA/m的高磁场的施加。因此，即使使用 这种材料，在高磁场（约40kA/m)中也呈现显著的电感降低。
技术实现思路
本专利技术提供，其中即使施 加磁场很高（约40kA/m)，也可以抑制电感的降低。 作为充分研究的结果，本专利技术人认为，为了抑制高磁场中的电感降低，重要的是， 即使在高磁场中也确保预定量的磁通密度并且将微分相对磁导率调整为高。因此，本专利技术 人关注于特定低磁场中的微分相对磁导率与特定高磁场中的微分相对磁导率的比率。根据本专利技术的第一方面，提供一种软磁性部件，其中，当在l〇〇A/m的施加磁场中 微分相对磁导率由第一微分相对磁导率μ'L表不时，并且当在40kA/m的施加磁场中微分 相对磁导率由第二微分相对磁导率μ'Η表示时，所述第一微分相对磁导率μ'L与所述第 二微分相对磁导率μ'Η的比率满足μ'L/μ'Η彡10的关系，并且在60kA/m的施加磁场 中磁通密度为1. 15T以上。 在根据本专利技术的该方面的软磁性部件中，第一微分相对磁导率μ'L与第二微分 相对磁导率μ'Η的比率满足μ'L/μ'Η< 10的关系。结果，即使在高磁场中，也可以确 保软磁性部件的Β-Η曲线的斜率（gradient)为大的，并且可以维持软磁性部件在40kA/m 的施加磁场中的电感。 这里，当μ'L/μ'H>10时，低磁场与高磁场之间的微分相对磁导率的差增加。结 果，当磁场被施加为高磁场区域，则电感的降低增大。例如，当磁芯在电抗器中被分成数个 部分时，有必要增加分开的部分之间的间隙以维持电抗器的电感。结果，磁通从该间隙的泄 露增加，并且该泄露的磁通与线圈相交，这在磁芯中引起涡流损失。优选μ'L/μ'Η为低 的，并且其下限为1。当μ'L/μ'H〈1时，难以制造软磁性部件。此外，在60kA/m的施加磁场中确保1. 15T以上的磁通密度，由此可以在从低磁场 到高磁场的范围中维持电感值。也就是，当在60kA/m的施加磁场中磁通密度低于1. 15T时， 从低磁场到高磁场的范围中电感的降低是个悬念。因此，该软磁性部件不足以用于诸如电 抗器的设备中。在60kA/m的施加磁场中的磁通密度的上限优选为2. 1T。由于纯铁的饱和 磁通密度为约2. 2T，因此难以制造具有大于2. 2T的磁通密度的软磁性部件。这里，本文中描述的"微分相对磁导率"是通过将磁场Η与磁通密度B之间的曲 线（Β-Η曲线）的切线的斜率除以真空磁导率而获得的，该曲线是通过连续施加磁场而获得 的。例如，在40kA/m的施加磁场中的微分相对磁导率（第二微分相对磁导率μ'Η)是通过 将40kA/m的磁场中的Β-Η曲线的切线的斜率除以真空磁导率而获得的。在根据本专利技术的该方面的软磁性部件中，所述软磁性部件可以为由磁粉芯用粉末 形成的磁粉芯；在所述磁粉芯用粉末中，软磁性颗粒的表面可以被绝缘膜覆盖；并且所述 绝缘膜可以具有为所述软磁性颗粒的维氏硬度的2. 0倍以上的维氏硬度，并且可以具有 150nm到2μm的厚度。 如从下面描述的本专利技术人的实验可以清楚地看出，当形成作为磁粉芯的坯块 (compact)时，通过将绝缘膜的维氏硬度和厚度调整为处于上述范围，构成绝缘膜的材料不 大可能不均匀地分布在磁粉芯用粉末的三个颗粒之间的边界（三重点）中。结果，在形成 坯块之后，确保了软磁性颗粒之间的距离，并且作为绝缘膜的材料的非磁性材料被保持在 软磁性颗粒之间。在通过烧结如上所述获得的坯块而获得的磁粉芯中，可以降低在低磁场向软磁性 部件的施加期间的磁通密度而不降低60kA/m的施加磁场中的磁通密度。也就是，即使当处 于从低磁场（l〇〇A/m)到高磁场（40kA/m)的范围中的磁场被施加到磁粉芯时，也可以抑制 高磁场中微分相对磁导率的降低。结果，可以维持上述施加磁场范围中磁粉芯的电感。这里，当绝缘膜的维氏硬度低于软磁性颗粒的维氏硬度的2. 0倍时，构成绝缘膜 的材料在磁粉芯用粉末的形成期间很有可能不均匀地分布在粉末的三个颗粒之间的边界 (三重点）中。当绝缘膜的维氏硬度大于软磁性颗粒的维氏硬度的20倍时，绝缘膜过硬而 不能压缩形成磁粉芯用粉末。当绝缘膜的厚度小于150nm时，软磁性颗粒之间的距离不能被充分确保，这会增 大μ'L/μ'H。另一方面，当绝缘膜的厚度超过2μm时，非磁性成分（绝缘膜）的占有率 增加，由此难以满足其中60kA/m的施加磁场中磁通密度为1. 15T以上的关系。 此外，在上述方面中，所述软磁性颗粒可以由铁-铝-硅合金形成，并且所述绝缘 膜可以包含氧化铝作为主要成分。通过选择这种材料，上述μ'L/y'H< 10的关系得到 满足，并且其中60kA/m的施加磁场中磁通密度为1. 15T以上的条件很有可能得到满足。 特别地，当由铁-铝-硅合金形成的软磁性颗粒的铝被具有预定气体比的氧化气 体优先氧化时，上述硬度关系和上述厚度范围可以容易地得到满足。根据本专利技术的第二本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种软磁性部件，其特征在于所述软磁性部件被形成为使得：当在100A/m的施加磁场中微分相对磁导率由第一微分相对磁导率μ’L表示时，并且当在40kA/m的施加磁场中微分相对磁导率由第二微分相对磁导率μ’H表示时，所述第一微分相对磁导率μ’L与所述第二微分相对磁导率μ’H的比率满足μ’L/μ’H≤10的关系，并且在60kA/m的施加磁场中磁通密度为1.15T以上。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：冈本大祐，小野寺清孝，三枝真二郎，石井洪平，大坪将士，黄晸焕，谷昌明，服部毅，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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