[发明专利]大电流直流叠加特性及铁芯损耗特性优秀的软磁芯及其制备方法

说明书

本发明涉及大电流直流叠加特性及铁芯损耗特性优秀的软磁芯及其制备方法，本发明通过对将利用快速凝固工艺(RSP)制备的非晶带粉碎来取得的纳米晶粒合金粉末进行分级后，以使粒度分布成为75～100μm：10～85重量百分比、50～75μm：10～70重量百分比、5～50μm：5～20重量百分比的方式进行混合来制备软磁芯，由此提供利用在大电流中具有优秀的直流叠加特性且铁芯损耗特性也非常优秀的纳米晶粒合金粉末的软磁芯。

技术领域

本发明涉及软磁芯及其制备方法，尤其涉及在大电流中具有优秀的直流叠加特性，且铁芯损耗特性也非常优秀的软磁芯及其制备方法。

背景技术

以往，通常用作高频用软磁性体的Fe基非晶质软磁性体虽然具有高的饱和磁通密度(Bs)，但磁导率低，磁致伸缩大，且高频特性差。Co基非晶质软磁性体存在饱和磁通密度低且价格昂贵的缺点。

并且，非晶质软磁性合金呈条形状，因而难以进行加工，且在环形(toroidal)之类的产品的形状上受限，虽然铁氧体软磁性体的高频损耗小，但由于饱和磁通密度小，因而难以实现小型化，非晶质及铁氧体软磁性体均因低的结晶化温度而在热稳定性方面存在可靠性降低的问题。

当前，作为软磁芯，使用对通过快速凝固工艺(RSP)制备的非晶带进行卷绕而成的磁芯，在这种情况下，直流叠加特性及高频磁导率显著低，铁芯损耗也比较大。这是因为在粉末铁芯产品的情况下，粉末之间的气隙(air gap)得到均匀的分布，相反，在卷绕型铁芯的情况下，在带(ribbon)内不存在气隙。为了在高频条件下制备磁导率及铁芯损耗优秀的铁芯，适合选择内部存在气隙的粉末铁芯。

另一方面，用于电子噪声的抑制或平滑用扼流线圈的软磁芯通常以如下方式制备而成：在纯铁、Fe-Si-Al合金(以下，称为“铁硅铝软磁合金(sendust)”)、Ni-Fe-Mo基坡莫合金(以下，称为“钼坡莫合金粉(MPP，Moly Permally Powder)”)、Ni-Fe基坡莫合金(以下，称为“高磁通(high flux)”)、Fe基非晶质粉末铁芯或纳米晶粒(N ano-crystalline)粉末铁芯等金属磁性粉末涂敷陶瓷绝缘体后，添加成型润滑剂来进行加压、成型，并进行热处理来制备。

以往，当以这种方式制备软磁芯时，在粉末之间形成绝缘层，使得气隙均匀地分布，从而使在高频条件下急增的涡流损耗(eddy current loss)最小化，并使在大电流条件下的直流叠加特性变得良好。例如，在纯铁粉末铁芯的情况下，在开关频率为50kHz以下的开关模式电源供给装置(SMPS)的扼流线圈中，用于抑制高频电流叠加的电子噪声，而铁硅铝软磁合金铁芯用作开关频率在100kHz～1MHz范围内的开关模式电源供给装置的二次侧平滑扼流线圈用铁芯及噪声抑制用铁芯。其中，“直流叠加特性”是指，对于电源装置在将交流输入转换为直流的过程中所发生的微弱的交流中叠加有直流的波形的磁芯的特性，通常在交流中叠加有直流的情况下，与直流电流成正比地，铁芯的磁导率降低，而此时，利用对未叠加有直流的状态的磁导率的直流叠加时的磁导率的比率(％；percent permeability)来评价直流叠加特性。

钼坡莫合金粉和高磁通铁芯也在与铁硅铝软磁合金铁芯等同的频率范围使用，虽然具有比铁硅铝软磁合金铁芯优秀的直流叠加特性和低的铁芯损耗特性，但存在价格昂贵的缺点。对此，仍然需要开发具有与钼坡莫合金粉和高磁通铁芯等同的程度的特性，且价格低廉的铁芯。

另一方面，用于这种用途的软磁芯随着开关模式电源供给装置的小型化、集成化、高可靠性化的倾向，所需的特性条件变得更加苛刻，而在上述的以往的金属粉末铁芯的情况下，仅可在1MHz以下的频率条件下使用，而在1MHz以上的高频带条件下的使用受限。