[发明专利]软磁性材料、压粉体、压粉磁心、电磁元件、制造软磁性材料的方法以及制造压粉磁心的方法

说明书

技术领域

本发明涉及软磁性材料、压粉体、压粉磁心、电磁元件、制造软磁性材料的方法、以及制造压粉磁心的方法。

背景技术

转换能量的电路(例如开关电源和升压转换器)通常使用的是采用压粉磁心作为电感的电磁元件。压粉磁心由多个复合磁性颗粒形成。所述多个复合磁性颗粒中的每一个都包含金属磁性颗粒(如纯铁制磁性颗粒)以及(例如)包覆该金属磁性颗粒表面的绝缘涂层。作为采用压粉磁心的电磁元件的例子，已知有这样的元件，该元件包含压粉磁心和具有卷绕在压粉磁心周围的线材的线圈。压粉磁心需要具有这样的磁性能：当对其施加较低的磁场时，压粉磁心会获得高磁通密度，并且该压粉磁心对外部施加的磁场迅速作出反应。

当在交变磁场中使用压粉磁心时，会产生也称为铁耗的能量损耗。该铁耗以磁滞损耗和涡流损耗之和来表示。磁滞损耗是由改变压粉磁心的磁通密度所需的能量引起的能量损耗，而涡流损耗是由在每个金属磁性颗粒(其主要构成压粉磁心)中以及之间流动的涡流引起的能量损耗。磁滞损耗与工作频率成正比。涡流损耗与工作频率的平方成正比。因此，磁滞损耗在低频范围内占主要部分，而涡流损耗在高频范围内占主要部分。也就是说，在用于高频驱动的压粉磁心的铁耗中，涡流损耗占较大的比例。为了抑制涡流损耗，必须降低金属磁性颗粒的粒度。

作为金属磁性颗粒的粒度得到降低的压粉磁心材料，例如，日本专利公开No.2004-319652(专利文献1)公开了一种包含多个复合磁性颗粒的软磁性粉末，所述复合磁性颗粒由粒度为5～70μm的金属磁性颗粒以及在该金属磁性颗粒表面形成的绝缘涂层形成，其中所述金属磁性颗粒的主要成分为铁和硅化物，并且所述绝缘涂层是通过在金属磁性颗粒上进行外部氧化而获得的。将该软磁性粉末与润滑剂混合，施加16吨/cm²的压力，从而制得压粉磁心。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开No.2004-319652

发明概述

本发明要解决的技术问题

上述专利文献1所公开的软磁性粉末由于金属磁性颗粒的粒度较小从而流动性较差。当将这样的软磁性粉末填充在模具中时，较差的流动性导致填充性能不佳。因此，产生了这样的问题：通过将软磁性粉末加压成形而形成的压粉体的密度通常降低。

此外，由于在压粉磁心的成形过程中施加了高压，因此在加压成形后从模具中取出压粉磁心时的取出压力通常会增加。这将导致在压粉磁心中产生条纹、裂纹、裂缝等，从而造成容易发生模压缺陷(molding defect)的问题。

本发明的一个目的是提供一种在密度和模压性能方面得到改善的软磁性材料、压粉体、压粉磁心、电磁元件、制造软磁性材料的方法、以及制造压粉磁心的方法。

解决问题的手段

本发明的软磁性材料包括多个磁性颗粒、粘结剂和润滑剂。粘结剂将多个磁性颗粒粘结在一起。润滑剂包含在已粘结的磁性颗粒聚集体中，且其熔点不高于100℃。

本发明的软磁性颗粒包含熔点不高于100℃的润滑剂。通过将软磁性材料在模具中加压成形，磁性颗粒中的润滑剂发生液化以沿着模具的表面被挤压出来。由于在模具和压粉体(其通过将软磁性材料在模具中加压成形而得到)之间的界面上存在润滑剂，所以能够降低用于将压粉体与模具分离的取出压力。由于可以抑制在压粉体中产生模压缺陷(如条纹、裂纹、裂缝等)，因此能够改善模压性能。

在已粘结的磁性颗粒聚集体的内部，除了粘结剂外还存在有加压成形时发生液化的润滑剂。因此，当将软磁性材料在模具中加压成形时，粘结剂中的润滑剂会促使粘结剂的粘结作用失效，从而使结合力降低。因此，能够容易地使多个已粘结的磁性颗粒破裂分开，从而促进磁性颗粒重新排列。此外，由于液化的润滑剂可以容易地从压粉体的内部释放至模具的表面，因此有利于改善压粉体的密度。因此，能够改善通过将软磁性材料加压成形而得到的压粉体的密度。

此外，由于多个磁性颗粒通过粘结剂粘结在一起，因此还改善了流动性。当模具中填充有这样的软磁性材料时，填充性能较高。由此可以改善压粉体的密度。

本发明的制造软磁性材料的方法包括以下步骤：将粘结剂和熔点不高于100℃的润滑剂混合，从而形成添加剂，以及利用上述添加剂将多个磁性颗粒粘结在一起。

根据本发明的制造软磁性材料的方法，采用粘结剂和熔点不高于100℃的润滑剂将多个磁性颗粒粘结在一起。因此，润滑剂能够包含在已粘结的磁性颗粒聚集体中。由此可以制造出在密度和模压性能方面得到改善的软磁性材料。