一种软磁材料，其包含复合磁性颗粒（３０）和有机物质（４０）。所述复合磁性颗粒（３０）由金属磁性颗粒（１０）以及含氧化物的金属磁性颗粒（１０）的涂层（２０）组成。所述有机物质（４０）通过向用于提高材料的耐久性如疲劳极限的非热塑性树脂中加入用于增加材料的电阻率的热塑性树脂和高级脂肪酸中的至少一种进行制备。有机物质（４０）和软磁材料的比值设定为至少０．００１且最高为０．２质量％。本发明专利技术提供了软磁材料及其生产方法，该软磁材料具有高磁性和机械强度并表现出即使当用于电机磁芯时也充分满足耐久性的疲劳性质和电阻率。此外，提供了使用该软磁材料的电机磁芯和变压器磁芯。在使用该软磁材料的电机磁芯中，能够显著减少铁损耗（磁芯损耗）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种尤其是在电机磁芯等中使用的具有优异的疲劳和磁性质的软磁材料、用于制备该软磁材料的方法、以及电机磁芯和变压器磁芯。
技术介绍
最近几年，发展了更高密度、更小型化的电气和电子元件，而零部件诸如电机磁芯和变压器磁芯需要在低电功率下提供更精确的控制。因而，正在开发用于这些在中到高频范围内具有高磁性的电气和电子元件中的软磁材料。为了在中到高频范围获得高磁性，应当同时实现高饱和磁通密度、高磁导率和电阻率。当电气和电子设备被加工和安装并且用作产品时，电机磁芯等也需要具有必要的机械强度。日本专利公开号2002-246219公开了一种树脂含量为0.15质量％～1质量％的软磁材料，以同时获得高磁性和机械强度。在软磁材料中，树脂含量设定为不低于0.15质量％，因为如果树脂含量低于0.15质量％，则磁性粉末颗粒具有较低的结合强度和绝缘效果。然而，与金属材料不同，树脂没有严格的疲劳极限。因此，如果软磁材料包含更多的树脂，则软磁材料不能获得高疲劳性质。因此，不能说树脂含量为0.15质量％～1质量％的软磁材料具有足够的耐久性来长时期用作电机磁芯。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决上述问题，而且提供一种软磁材料和制备该软磁材料的方法，所述软磁材料具有高磁性和机械强度，并且也具有足以持久用作电机磁芯等的疲劳性质和电阻率。本专利技术的再一个目的是提供由该软磁材料制备的电机磁芯和变压器磁芯。根据本专利技术的软磁材料是包含复合磁性颗粒和有机物质的软磁材料。所述复合磁性颗粒具有金属磁性颗粒以及涂敷金属磁性颗粒并其中含有氧化物的涂层。所述有机物质通过向非热塑性树脂中加入热塑性树脂和高级脂肪酸中的至少一种形成。非热塑性树脂具有改善耐久性如材料的疲劳极限的作用，而所述热塑性树脂和高级脂肪酸具有增加材料电阻率的作用。所述有机物质以不低于0.001质量％且不高于0.2质量％的量包含在软磁材料中。非热塑性树脂是具有类似于热塑性树脂性质的树脂，并且在不高于热分解温度的温度下其熔点并不存在。相比于只使用热塑性树脂的情况，有机物质中使用非热塑性物质能够抑制机械强度的恶化，并且改善耐久性如材料的疲劳极限。通过设定含非热塑性树脂的有机物质的含量为不高于0.2质量％时，能够获得即使在108次反复横向弯曲试验中也具有足够机械强度的软磁材料。由此，能够获得高疲劳性和磁通密度。此外，当含非热塑性树脂的有机物质含量小于0.001质量％时，不能够充分增加材料的机械强度和电阻率。因此，通过设定含非热塑性树脂的有机物质含量为不小于0.001质量％并不大于0.2质量％，能够获得具有高疲劳性以及高电阻率和磁通密度的软磁材料。另一方面，向非热塑性树脂中加入热塑性树脂和高级脂肪酸中的至少一种能够在压缩模塑法步骤过程中抑制复合磁性颗粒涂层的破坏。此外，在稳定化热处理步骤中热塑性树脂或高级脂肪酸进入被破坏的涂层中，从而产生修补被破坏涂层的作用。利用这些作用，能够增加材料的电阻率，当使用该材料作为铁磁芯时显著降低芯损耗。此外，热塑性树脂优选氟类树脂、热塑性聚酰亚胺、热塑性聚酰胺、热塑性聚酰胺-酰亚胺、高分子量聚乙烯中的一种。热塑性聚酰亚胺、热塑性聚酰胺和热塑性聚酰胺-酰亚胺在机械强度和电阻率上都很优异。高分子量聚乙烯是分子量不低于100,000的聚乙烯。此外，高级脂肪酸优选为硬脂酸锌。硬脂酸锌即使其所加入量很小也能够增加软磁材料的电阻率。由于所加入硬脂酸锌的量小，因此复合磁性颗粒的密度能够增加，从而增加了磁通密度。由于上述原因，通过向非热塑性树脂中加入这些有机材料，具有高疲劳性质的软磁材料能够获得高绝缘性和磁通密度。使用根据本专利技术的材料组合物以及成型和烧结技术，利用所加入的热塑性树脂或高级脂肪酸，能够获得具有通常不能获得的性质的材料，即，当施用8.0×103(A/m)的磁场时，软磁材料具有不低于1.4(特斯拉)的磁通密度B和不低于1000(μΩcm)的电阻率。此外，非热塑性树脂优选使用联苯四羧酸二酐的全芳族聚酰亚胺。由于联苯四羧酸二酐单独用作树脂时具有高的横向断裂强度，因此它能够抑制熔化进入金属磁性颗粒之间晶界内的树脂的破裂，该破裂降低了软磁材料的强度。根据本专利技术的电机磁芯是使用由上述之一中的软磁材料制成的铁磁芯的电机磁芯。此外，根据本专利技术的变压器磁芯是使用由上述之一中的软磁材料制成的铁磁芯的变压器磁芯。通过以这种方式使用由本专利技术的软磁材料制成的铁磁芯，上述效果能够在电机磁芯和变压器磁芯中获得。根据本专利技术制备软磁材料的方法是制备包含复合磁芯颗粒和有机物质的软磁材料的方法，所述复合软磁颗粒具有金属磁性颗粒和涂敷该金属磁性颗粒并其中含有氧化物的涂层。制备软磁材料的方法包括混合有机物质和复合磁性颗粒，以使向非热塑性树脂中加入热塑性树脂和高级脂肪酸中的至少一种形成的有机物质以不低于0.001质量％且不高于0.2质量％的量包含在软磁材料中的步骤；压缩模塑由混合步骤获得的混合粉末；和，在压缩模塑该混合粉末的步骤之外，软磁材料在不低于200℃且不高于非热塑性树脂的热分解温度的温度下进行稳定化热处理。由此，有机物质用作润滑剂，从而抑制复合磁性材料涂层的破坏。此外，制备软磁材料的方法优选包括在压缩模塑混合粉末的步骤之后，软磁材料在不低于250℃且不高于非热塑性树脂的热分解温度的温度下进行稳定化热处理的步骤。而且，制备软磁材料的方法优选包括在压缩模塑混合粉末的步骤之后，软磁材料在不低于非热塑性树脂的玻璃化转变温度且不高于非热塑性树脂的热分解温度的温度下进行稳定化热处理的步骤。稳定化热处理是使进入复合磁性颗粒之间的有机物质形变为适合于渗透该空间的形状。玻璃化温度是无定形高分子物质随着温度增加从玻璃状固体转变成橡胶态的温度。在不低于200℃且不高于非热塑性树脂的热分解温度的温度下进行稳定化热处理能够抑制有机物质的热分解，能够稳定进入复合磁性材料之间缝隙的非热塑性树脂。由此，较小可能出现随时间的改变。此外，软磁材料进行稳定化热处理的步骤优选包括软磁材料在惰性气体和减压气体之一的气氛中进行稳定化热处理的步骤。而且，压缩模塑该混合粉末的步骤优选包括在惰性气体和减压气体之一的气氛中压缩模塑该混合粉末的步骤。在空气氛中进行压缩模塑和稳定化热处理是经济有利的。当这些步骤在惰性气体和减压气体的气氛中时，然而，它们能够抑制软磁材料在空气中被氧气氧化，并且它们还可以抑制非热塑性树脂的强度的降低。由于上述原因，优选在惰性气体或减压气体的气氛中进行压缩模塑和稳定化热处理。包含在软磁材料中的有机物质具有不低于0.1μm且不高于100μm的粒径。当有机物质具有类似于或大于复合磁性颗粒的粒径的有机物质时，该有机物质在软磁材料中不均匀分布，导致密度的不均性。这样导致了软磁材料的机械强度和电性质不均匀。此外，通过设定有机物质的粒径为不低于0.1μm，混合该有机物质和复合磁性颗粒并且压缩模塑该混合粉末的步骤能够在技术意义上易于进行。如上所述，根据本专利技术，能够提供具有高磁性和机械强度并且也具有满足足以持久用作电机磁芯等的疲劳性质和电阻率的软磁材料，以及制备该软磁材料的方法。此外，能够提供由软磁材料制成的电极磁芯和变压器磁芯。附图说明图1所示为示出本专利技术的实施方案中软磁材料剖面的示意图。图2所示为示出本专利技术实施方案中线性电机的剖视本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种软磁材料，其包含复合磁性颗粒（３０）和有机物质（４０），所述复合磁性颗粒（３０）具有金属磁性颗粒（１０）以及涂敷所述金属磁性颗粒（１０）且其中包含氧化物的涂层（２０），其中，所述有机物质（４０）通过向非热塑性树脂中加入热塑性树脂 和高级脂肪酸中的至少一种形成，和所述有机物质（４０）以不低于０．００１质量％且不高于０．２质量％的量包含在所述软磁材料中。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-5-30 155083/20031.一种软磁材料，其包含复合磁性颗粒(30)和有机物质(40)，所述复合磁性颗粒(30)具有金属磁性颗粒(10)以及涂敷所述金属磁性颗粒(10)且其中包含氧化物的涂层(20)，其中，所述有机物质(40)通过向非热塑性树脂中加入热塑性树脂和高级脂肪酸中的至少一种形成，和所述有机物质(40)以不低于0.001质量％且不高于0.2质量％的量包含在所述软磁材料中。2.根据权利要求1所述的软磁材料，其中所述热塑性树脂是氟类型树脂、热塑性聚酰亚胺、热塑性聚酰胺和热塑性聚酰胺-酰亚胺中的一种。3.根据权利要求1所述的软磁材料，其中所述高级脂肪酸为硬脂酸锌。4.根据权利要求1所述的软磁材料，其中当施用8.0×103(A/m)的磁场时，磁通密度不低于1.4(特斯拉)，并且电阻率不低于1000(μΩcm)。5.根据权利要求1所述的软磁材料，其中所述非热塑性树脂是使用联苯四羧酸二酐的全芳族聚酰亚胺。6.一种电机磁芯，其使用根据权利要求1所述的软磁材料制成的铁磁芯。7.一种变压器磁芯，其使用根据权利要求1所述的软磁材料制成的铁磁芯。...
【专利技术属性】
技术研发人员：丰田晴久，川口大致，田中章三，上田和彦，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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