[发明专利]低磁致伸缩体和采用其的压粉磁芯

说明书

技术领域

本发明涉及一种低磁致伸缩体和压粉磁芯，更特别是，本发明涉及一种当暴露到交流磁场时产生极低磁致伸缩的低磁致伸缩体以及采用其的压粉磁芯。

背景技术

可通过压制由软磁材料组成的粉末而获得压粉磁芯。其用作各种电力设备的磁芯，例如电动机、变压器、DC螺线管致动器、逆变器、开关装置以及噪声滤波器。

高频区中压粉磁芯的磁性取决于铁损，铁损主要为磁滞损耗和涡流损耗。

当然，磁滞损耗是畴壁钉扎因为晶体缺陷、夹杂物、内应力等等产生的功率损耗。因此必须通过尽可能消除内应力等等而减小磁滞损耗。

另一方面，涡流损耗是涡流在与放置于交流磁场中的导体磁通量垂直的平面内涡流流动所产生的功率损耗。因此必须通过尽可能增加压粉磁芯的电阻而减小涡流损耗。

因此通常的做法为，作为压粉磁芯的初始原料，软磁粉末的一个表面覆盖有电绝缘树脂或者氧化物以提高表面电阻。另一种通常的做法为对完成压制步骤的压粉磁芯进行退火以消除残余应变而减小磁滞损耗。

但是当压制或者热处理粉末时，容易破坏在软磁粉末表面上形成的绝缘膜。尤其是，当在高压下压制粉末以形成高密度、或者在较高温度下处理粉末以充分消除残余应变时，容易破坏绝缘膜。因而有许多克服该问题的提议。

例如，在专利文献1中，公开了一种通过如下步骤获得的压粉磁芯：混合4.0wt％的有机硅树脂与Si含量从0.9到6.6wt％、O含量为0.32wt％或更低的Fe-Si合金；在13吨力/cm²(1274MPa)的压力下压制所形成的混合物；以及，在真空中、800℃下热处理所形成产品达1小时。该文献中描述了，可通过优化粉末的组成和形状而获得具有较低损耗和高磁导率的压粉磁芯，并且将有机硅树脂用作绝缘材料和粘结剂能够抑制加热至高温时降低绝缘特性。

在专利文献2中，公开了一种通过如下步骤获得的压粉磁芯：在Fe-9.6wt％Si-5.4wt％Al的合金粉末表面上覆盖2wt％的有机硅树脂；进一步在所产生表面上覆盖0.5wt％的硬脂酸锌润滑剂；在13吨力/cm²(1274MPa)的压力下压制所形成的粉末；并在真空中、500到1000℃下热处理该产品1小时。该文献中描述了可通过上述方法获得具有高密度和高磁导率的压粉磁芯。

在专利文献3中，公开了一种通过如下步骤获得的压粉磁芯：向Fe-6.5wt％Si的合金粉末添加3重量份的有机硅树脂、在1.27×10³MPa的压力下压制所产生混合物、以水玻璃浸渍该产品、并在真空中700℃下热处理所产生产品1小时。该文献中描述了以液体绝缘材料例如水玻璃浸渍该产品恢复在压制时破坏的电绝缘膜，并将压粉磁芯的电阻提高一个或多个数量级。

专利文献1：日本专利早期公开2000-30924

专利文献2：日本专利早期公开2000-223308

专利文献3：日本专利早期公开2002-64027

发明内容

本发明解决的问题

磁致伸缩是当磁材料磁化时其形状改变的现象。已知当用于变压器或者反应器磁芯时表现出磁致伸缩现象的软磁材料是振动或者噪声的成因。另一方面，减小磁通密度以降低噪声会引起磁芯尺寸增加。因此对磁芯优选采用低磁致伸缩材料。

作为每种磁致伸缩(λ₁₀₀，λ₁₁₁)为零的成分，即所谓的零磁致伸缩成分，已知Fe-Si成分，例如Fe-6.5％Si成分，以及Fe-Si-Al(铝硅铁粉)成分，例如Fe-9.5％Si-5.7％Al成分。

但是采用Fe-6.5％Si钢板的磁芯具有如下缺陷：

(1)由于Si含量高而具有低饱和磁化强度(1.8T)。

(2)因为采用了特别的制造过程而昂贵(大约是常规钢板价格的五倍)。

(3)由于Si含量高而具有低可成形性。

即使Fe-6.5％Si合金粉末用于制造压粉磁芯，所产生的压粉磁芯也不具备高密度，并且必然具有进一步恶化的饱和磁化强度。Fe-Si-Al合金也有相同的问题，并且其饱和磁化强度大约为1T。

另一方面，通常认为采用压粉磁芯比采用相同成分的板材的噪声或者振动低。但是根据传统认识，当采用常规压粉磁芯时，和采用低磁致伸缩合金制成的磁芯时相比，振动和噪声仍然较大。

本发明要解决的问题为提供一种磁致伸缩很低的低磁滞伸缩体以及采用其的压粉磁芯。