复合磁性体制造技术

用于扼流圈等的复合磁性体，是将以铁（Ｆｅ）和镍（Ｎｉ）为主成分的磁性合金粉末、绝缘材料和为使上述组分粘合而添加的丙烯酸树脂组成的粘合剂加以混合，然后压缩成型而制得。这种复合磁性体具有较高的磁性合金粉末填充率和绝缘性，实现了低磁芯损耗和高导磁率，且能够形成形状复杂的磁芯。（*该技术在2020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扼流圈等的高性能金属复合磁性体，特别涉及作为磁芯用软磁性体的复合磁性体。
技术介绍
近年，随着电气·电子产品的小型化，人们需要可达到小型化的高效磁性体。例如，高频电路用扼流圈的使用了软磁性铁氧体的铁氧体磁芯和软磁性金属粉的成型体，即压粉磁芯。其中，铁氧体磁芯具有饱和磁通密度较小的缺陷。因此，为了确保直流叠加特性，以往的铁氧体磁芯中，在磁路的垂直方向上设置了数百μm的间隙，这样可减少直流叠加时电感量L值的下降。但是，这种较宽的间隙不仅成为哼声的发生源，而且，由间隙产生的漏磁通在高频区域使线圈的铜耗显著增加。与上述情况相反，金属磁粉成型制得的压粉磁芯与铁氧体磁芯相比，具有较大的饱和磁通密度，所以有利于小型化。另外，由于使用时能够没有间隙，所以它的特点是哼声和漏磁通造成的铜耗较小。但是，压粉磁芯的导磁率和磁芯损耗并不优于铁氧体磁芯，所以，作为扼流圈和电感线圈使用的磁芯的磁芯损耗较大，磁芯温度上升较多，很难达到小型化。此外，为了增加压粉磁芯的磁性，必须提高成型密度，在制造时通常需要5吨／cm2以上的成型压力，根据不同产品有时需要10吨／cm2以上的成型压力。因此，很难制得形状复杂的产品，如计算机用DC-DC变换器等所安装的要求高度低的扼流圈用小型磁芯。所以，压粉磁芯与铁氧体磁芯相比，受磁芯形状的限制较大，很难使产品小型化。压粉磁芯的磁芯损耗一般由磁滞损耗和涡流损耗组成。其中，由于涡流损耗与频率的平方和涡流大小的平方成正比增加，所以，用电绝缘性树脂覆盖磁性粉末表面可抑制涡流产生。另一方面，关于磁滞损耗，由于压粉磁芯是在较高压力下形成的，所以，在磁性体变形增加的同时导磁率也下降，并使磁滞损耗增大。为了避免这种情况，成型后根据需要可进行缓解变形的高温热处理。但是，在必须进行高温热处理的情况下，为确保磁性粉末间的绝缘，并使粉末互相粘合，必须使用绝缘性粘合剂。作为传统的压粉磁芯，例如日本专利公开公报平1-215902号揭示了一种压粉磁芯，它是由Fe-Al-Si合金(铁硅铝磁性合金)或Fe-Ni合金(高导磁铁镍合金)组成的磁性合金粉末和矾土水泥粉末的混合物在700～1200℃的温度下退火，然后对退火后的粉末进行加压成型而获得的。此外，日本专利公开公报平6-342714号还揭示了另一种压粉磁芯，它是将Fe-Al-Si合金磁性粉末和聚硅氧烷树脂的混合物压缩成型后，在700～1200℃的非氧化氛围气中进行热处理而获得的。另外，日本专利公开公报平8-45724号揭示了一种压粉磁芯，它是将Fe-P合金磁性粉末、聚硅氧烷树脂和有机钛的混合物成型后，在450～800℃的温度下进行退火处理而获得的。磁芯为具有间隙的铁氧体磁芯时，对应于直流叠加电流其电感量L值急剧下降。磁芯为压粉磁芯时，对应于直流叠加电流，其L值虽然平缓下降，但饱和磁通密度增加，所以其特点是适用于大电流。为实现压粉磁芯有较高导磁率，可提高磁芯中的合金粉末填充率，并减小粉末粒子间的距离。但是，要同时满足提高填充率和提高粒子间绝缘性的要求是相当困难的，所以，要同时实现高导磁率和低磁芯损耗也是很困难的。此外，对于压粉磁芯来说，很难形成形状复杂的压粉磁芯，压粉磁芯受磁芯形状的限制也较大。专利技术的揭示本专利技术解决了以往的问题，其目的是提供具有高导磁率和低磁芯损耗、且能够形成复杂形状磁芯的复合磁性体。本专利技术的复合磁性体之一是将以铁(Fe)和镍(Ni)为主成分的合金磁性粉末和为了使上述组分粘合而添加的聚硅氧烷树脂形成的粘合剂加以混合，然后压缩成型获得的复合磁性体。由于铁和镍为主成分的合金粉末的磁通密度较大，且压缩成型时的塑性变形量较大，可提高成型物中合金粉末的填充率，所以，获得了高导磁率。此外，由于磁性粉末中混合了作为粘合剂的聚硅氧烷树脂，所以，能够确保压缩成型后的合金粉末的绝缘，减少涡流损耗，从而实现低磁芯损耗。本专利技术的复合磁性体的另一例子是将以铁和镍为主成分的合金磁性粉末、绝缘材料和为了使上述组分粘合而添加的丙烯酸树脂形成的粘合剂加以混合，然后压缩成型获得的复合磁性体。该例子中，能够获得与上述同样的高导磁率，且绝缘材料可确保压缩成型后的合金粉末的绝缘，减少涡流损耗，从而实现低磁芯损耗。同时，由于使用了作为粘合剂的丙烯酸树脂，所以，能够提高压缩成型性能，获得形状复杂的磁芯。本专利技术的复合磁性体还有一个例子是将铁粉末或7．5重量％以下(但不包含0％)的硅和其余为铁的合金磁性粉末、绝缘材料和为了使上述组分粘合而添加的丙烯酸树脂形成的粘合剂加以混合，然后压缩成型而获得的复合磁性体。该例子中，在获得高导磁率和低磁芯损耗的同时，由于使用了作为粘合剂的丙烯酸树脂，可提高压缩成型性能，获得形状复杂的磁芯。实施专利技术的最佳状态实施例1首先，准备作为磁性合金粉末的45重量％的Ni和其余组分为Fe的Fe-Ni合金雾化粉末，该粉末的平均粒径为50μm。然后，准备作为粘合剂的聚硅氧烷树脂(加热后剩余量约为70～80％的甲基系聚硅氧烷树脂)、PVB(聚乙烯醇缩丁醛树脂)和水玻璃，还分别准备作为防热扩散材料的硅烷单体和作为脂肪酸的硬脂酸。用上述材料制得表1所示的试样编号1～13的试样。在使用了防热扩散材料的试样中，在100重量份磁性粉末中混合入0．5重量份的防热扩散材料后，加入作为溶剂的3重量份乙醇，用混合搅拌机混合。然后，于150℃干燥上述混合物，历时1小时。接着，混入1重量份表1所示的任一种粘合剂，再加入3重量份作为溶剂的二甲苯，用混合搅拌机再次搅拌。混合结束后，进行脱气干燥除去混合物中的溶剂，再粉碎干燥后的混合物。然后，为确保进入成型机时的流动性，进行粒化，制得粒化粉末。此外，对于混合脂肪酸的试样，是在该粒化粉末中加入0．1重量份的脂肪酸，用十字旋转混合机进行混合，制得粒化粉末。另一方面，未使用防热扩散材料的试样中，对应于100重量份磁性粉末混合1重量份任一种上述粘合剂，再加入作为溶剂的3重量份二甲苯后，用混合搅拌机混合。混合结束后，进行脱气干燥除去混合物中的溶剂，再粉碎干燥后的混合物。然后为确保进入成型机时的流动性，进行粒化，制得粒化粉末。此外，对于混合脂肪酸的试样，是在该粒化粉末中加入0．1重量份的脂肪酸，用十字旋转混合机进行混合，制得粒化粉末。然后，在10吨／cm2的压力下，用单轴挤压机对粒化粉末进行3秒钟的加压成型，获得外径为25mm、内径为15mm、厚度约为10mm的圆环状成型体。接着，在氮氛围气中对成型体进行热处理。对各试样进行热处理的条件，如热处理温度如表1所示，该温度的保持时间为0．5小时。对以上获得的试样的导磁率、磁芯损耗、磁芯中合金粉末的填充率进行测定。其测定结果如表1所示。这里导磁率在频率为10kHz的条件下用LCR测量仪测得，磁芯损耗在测定频率为50kHz、测定磁通密度为0．1T的条件下用交流B-H曲线测试仪测得。填充率是用(磁芯密度／合金粉末的真密度)×100的值表示。试样编号为1～8的试样是本专利技术的实施例，编号为9～13的试样为比较例。为解决高次谐波失真而使用的扼流圈的选择标准是在电流测定频率为50kHz、测定磁通密度为0．1T的条件下磁芯损耗在1000kW／m3以下。而且，其导磁率在60以上。表1 从表1所示结果可明显看出，试样编号1～8的试本文档来自技高网...

【技术保护点】
复合磁性体，所述磁性体是将以铁和镍为主成分的磁性合金粉末和为使合金粉末粘合而添加的聚硅氧烷树脂组成的粘合剂加以混合，然后压缩成型而制得。

【技术特征摘要】
JP 1999-2-10 32402/99;JP 1999-11-11 320532/981．复合磁性体，所述磁性体是将以铁和镍为主成分的磁性合金粉末和为使合金粉末粘合而添加的聚硅氧烷树脂组成的粘合剂加以混合，然后压缩成型而制得。2．如权利要求1所述的复合磁性体，其中，混合物中还混入了防热扩散材料。3．如权利要求1所述的复合磁性体，其中，成型物中含有脂肪酸。4．如权利要求1所述的复合磁性体，其中，成型物中磁性合金粉末的填充率以体积换算在88～95％的范围内。5．如权利要求1所述的复合磁性体，其中，磁性合金粉末的平均粒径在1～100μm的范围内。6．如权利要求1所述的复合磁性体，其中，成型物是在500～900℃的非氧化性氛围气中进行过热处理的物质。7．复合磁性体，所述磁性体是将以铁和镍为主成分的磁性合金粉末、绝缘材料和为使上述组分粘合而添加的丙烯酸树脂组成的粘合剂加以混合，然后压缩成型而制得。8．如权利要求7所述的复合磁性体，其中，绝缘材料由有机硅化合物组成。9．如权利要求7所述的复合磁性体，其中，成型物中含有脂肪酸。10．如权利要求7所述的复合磁性体，其中，成型物中磁性合金粉末的填充率以体积换算在85～95％的范围内。11．...

【专利技术属性】
技术研发人员：松谷伸哉，御堂勇治，藤井浩，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]