[发明专利]压粉磁芯及压粉磁芯用铁基粉末

说明书

技术领域

本发明涉及一种压粉磁芯用铁基粉末，其在将铁粉及铁基合金粉末 (以下，有时将其统称为铁基粉末)等软磁性铁基粉末压粉成形，制造电 磁部件用的压粉磁芯时使用。

背景技术

目前，使用在以交流使用的电磁部件(例如，电机等)的磁芯(芯材) 层叠电磁钢板或电铁板等的构成，近年来，开始利用将软磁性的铁基粉末 压粉成形，并对其进行去应变退火而制造的压粉磁芯。通过将铁基粉末压 粉成形，提高形状的自由度，即使是三维形状的磁芯也能够容易地制造。 因此，与使用层叠电磁钢板或电铁板等的构成相比，能够实现小型化及轻 量化。另外，压粉成形后，通过去应变退火，解除原料粉末的制造时及压 粉成形时导入的应变，能够降低铁损、尤其是磁滞损耗。

另外，将铁基粉末压粉成形而制造的压粉磁芯，例如在1kHz以上的 高频率带域表现良好的电磁变换特性，但是一般电机动作时的驱动条件下 [例如，驱动频率为数100Hz～1kHz，驱动磁通为1T(特斯拉)以上]存 在电磁变换特性劣化的倾向。熟知的是该电磁变换特性的劣化[即，磁变 换时的能量损失(铁损)]在材料内磁通变化没有伴随缓和现象(核磁共 振等)的区域，以磁滞损耗和涡流损耗的和来表示(例如，非参照专利文 献1)。

一般认为其中磁滞损耗相当于B-H(磁通密度-磁场)曲线面积。 作为对该B-H曲线的形状产生影响，并支配磁滞损耗的因素，可以例举 出压粉磁芯的矫顽力(B-H曲线的环形宽度)及最大磁通密度等。即， 因为磁滞损耗与矫顽力成比例，因此为了降低磁滞损耗只要减小矫顽力即 可。

相对于此，涡流损耗是伴随由相对于磁场变化的电磁感应发生的电动 势的感应电流的焦耳损失。一般认为该涡流损耗与磁场变化速度，即频率 的平方成比例，压粉磁芯的电阻越小，另外，涡电流的流动范围越大，涡 流损耗越大。该涡流分类为向各铁基粉末粒子内流动的粒子内涡流、围绕 在铁基粉末粒子间流动的粒子间涡流。因此，如果各个铁基粉末完全电绝 缘，粒子间涡流不发生，因此只有粒子内涡流，能够降低涡流损耗。

但是，上述电磁变换特性的劣化一般在电机动作时的低频率带(例如， 数100Hz～1kHz)中，并非涡流损失而是磁滞损耗是支配性的，因此，要 求降低磁滞损耗。

作为降低磁滞损耗的技术，非专利文献1中公开有以高纯度化和粒子 内应变降低带来的磁性粉末的低矫顽力；和绝缘皮膜改良带来的压粉成形 体的高密度化、高电阻化、耐热性提高为目标，改善特性的技术。但是， 该技术中，降低铁基粉末中不可避免地含有的杂质量，需要使用高纯度化 了的铁基粉末，因此不能使用一般的市场上出售的铁基粉末，不能广泛应 用。

另一方面，专利文献1中提案有下述粉末冶金用纯铁粉，其为粒度构 成为以使用JIS Z8801号规定的筛子的筛选重量比(％)计，-60/+83筛 孔通过部分为5％以下，-83/+100筛孔通过部分为4％以上10％以下，- 100/+140筛孔通过部分为10％以上25％以下，300筛孔通过部分为10％ 以上30％以下，-60/+200筛孔的平均晶粒直径为以JIS规定的铁素体晶 粒直径测定法6.0以下粗大晶粒。该专利文献1中，记载有如果增大铁素 体晶粒直径，即使相对于软质磁特性磁场减少，从抑制磁区的形成积及内 部损失的方面来看是有利地发挥作用。但是，该专利文献1中，不使用没 有通过60筛孔(目数250μm的筛子)的粗粒，以不损坏压缩成形品的均 值性、不使强度上的缺陷发生。

另外，专利文献2记载有设定为在金属粉末粒子的剖面中，一个金属 粉末粒子中的晶粒的数量平均在10个以内，公开有作为降低晶粒的数量 的方法，只要在加热气氛下将金属粉末粒子加热即可。但是，本发明者们 对上述专利文献2中公开的技术进行了研究，结果发现，即使在控制了各 金属粉末粒子中的晶粒的数量的情况下，有时也不能改善压粉磁芯的透磁 率，不能降低辞职损耗。因此，有时压粉磁芯的铁损也不能够充分得到改 善。

非专利文献1：“《SEI Technical Review》第166号”住友电气工业发 行，2005年3月，P，1～6

专利文献1：(日本)特开平6-2007号公报

专利文献2：(日本)特开2002-121601号公报

发明内容