[发明专利]压粉磁芯及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用在表面形成有绝缘被膜的铁基软磁性粉末而形成的压粉磁芯及其制造方法，特别涉及一种适用于作为电抗器用芯的压粉磁芯及其制造方法。

背景技术

近年来，燃料电池汽车、电动汽车、混合动力汽车等所谓低公害车的开发发展。特别是混合动力汽车在国内外的普及正在进展。在这样的混合动力汽车等中，在从电池的电压降压至电气设备用的电压、逆变器控制电动机等情况下，从直流电流转换为高频率交流电源通过开关电源等进行。

在上述那样的开关电源的电路中，设置有由芯（磁芯）和环绕在该芯周围的线圈构成的电抗器。作为电抗器的性能，除了小型、低损耗、低噪音以外，还需要具有在宽的直流电流区域内具有稳定的电感特性，即直流重叠特性优异。因此，作为电抗器用芯，期望为低铁损耗的同时，从低磁场至高磁场的导磁率稳定的芯，即恒导磁率性优异的芯。

一般而言，电抗器用芯由硅钢板、无定形薄带、氧化物铁氧体等材料构成，由这些材料构成的芯通过板材的叠层、压粉成形、压粉烧结等来制造。并且，为了改善直流重叠特性，还可以进行在芯的磁路中设置适当的空隙（间隙）以调整表观导磁率等。

伴随电动机的大输出化等，要求电抗器等的芯在大电流、高磁场侧的使用。期望这样的电抗器用芯即使在高磁场侧微分导磁率也不降低，即恒导磁率优异，但是由上述硅钢板、无定形薄带、氧化物铁氧体等材料构成的芯为导磁率高的材料，因此高磁场侧的磁通量密度饱和，作为磁化曲线切线的斜率的微分导磁率降低。为了将这样的恒导磁率性差的芯应用于电抗器，需要加厚芯所设置的间隙、增加间隙数等设计，但这样的芯的设计会导致漏磁通量的发生、损耗的增加、噪音的增大、电抗器的大型化，在对燃料消耗性能有要求、搭载空 间有限制的车载用等用途方面不优选。

作为在材料组织构造上有特征的芯，有对铁等软磁性金属粉末进行压缩成形来制作而成的压粉磁芯。压粉磁芯与通过硅钢板等制作而成的叠层磁芯相比，制作时材料的成品率良好，还可以降低材料成本。并且，由于形状自由度高，通过进行磁芯形状的最佳设计，因此能够实现特性提高。另外，通过混合有机树脂、无机粉末等电绝缘物质与金属粉末、在金属粉末的表面包覆电绝缘被膜等来提高金属粉末间的电绝缘性，从而可以大幅降低磁芯的涡流损耗，特别是在高频区域能够得到优异的磁特性。由于这些特征，作为电抗器用芯，压粉磁芯受到关注。

作为压粉磁芯的制造方法，有以下方法：在表面形成有无机绝缘被膜的软磁性粉末中添加热固化性树脂粉末，将形成的混合粉末进行压缩成形，对压粉体实施树脂固化处理（例如，参考专利文献1）。并且，近年来，要求压粉磁芯的进一步的低铁损耗化，进行了缓和对压粉磁芯实施热处理而由压粉成形导致的应变，降低磁滞损耗（例如，参考专利文献2）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-320830号公报

专利文献2：日本特开2000-235925号公报

发明内容

发明所要解决的课题

芯的铁损耗W是涡流损耗W_e和磁滞损耗W_h的和，当频率为f、励磁磁通量密度为B_m、固有电阻值为ρ、材料的厚度为t时，涡流损耗W_e由式1表示、磁滞损耗W_h由式2表示，由此铁损耗W由式3表示。其中，k₁、k₂为系数。

W_e=（k₁B_m²t²/ρ）f² （式1）

W_h=k₂B_m^1.6f（式2）

W=W_e+W_h=（k₁B_m²t²/ρ）f²+k₂B_m^1.6f （式3）