[發明專利]軟磁性部件、電抗器、磁粉芯用粉末和制造磁粉芯的方法

有效

• 申請號: 201510319489.3
• 申請日: 2015-06-11
• 公開（公告）號: CN105280322B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 岡本大祐;小野寺清孝;三枝真二郎;石井洪平;大坪將士;黃晸煥;谷昌明;服部毅
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01F1/24
• 分類號: H01F1/24;H01F1/147;H01F27/255;B22F1/02
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所11247
• 代理人: 賀月嬌,楊曉光

技術領域

本發明涉及具有優越磁特性的軟磁性部件、使用該軟磁性部件的電抗器、磁粉芯用粉末和制造磁粉芯的方法。

背景技術

在混合動力車輛、電動車輛、太陽能發電裝置等中，使用電抗器，并且該電抗器采用其中線圈纏繞在作為軟磁性部件的環形磁芯周圍的結構。在電抗器的使用期間，寬范圍的電流流過線圈。因此，至少40kA/m的磁場被施加到磁芯。在這種情形下，有必要穩定地確保電抗器的電感。

考慮到上述各點，例如這樣的電抗器9被公開：其中，如圖9A所示，環形磁芯91被分成磁芯部分92A、92B，在分開的磁芯部分92A、92B之間設置有間隙93，并且線圈95A、95B纏繞在包括該間隙93的磁芯91周圍(例如，參見日本專利申請公開No.2009-296015(JP 2009-296015A))。

根據電抗器9，在分開的磁芯部分92A、92B之間設置有間隙93；結果，即使當寬范圍的電流流過電抗器9的線圈95，也可以在該寬范圍的電流中穩定地確保電感。

然而，軟磁性部件被用于扼流線圈、電感器等中。作為這種軟磁性部件，這樣的磁粉芯被公開：其中，當初始磁導率由μ₀表示且在24kA/m的施加磁場中磁導率由μ表示時，在μ₀與μ之間滿足μ/μ₀≥0.5的關系(例如，參見日本專利申請公開No.2002-141213(JP 2002-141213 A))。根據該磁粉芯，即使高磁場被施加到磁粉芯，也可以抑制磁粉芯的磁導率的降低。

然而，例如，在JP 2009-296015 A中公開的技術中，在分開的磁芯部分之間形成有間隙。因此，如圖9B所示，在分開的磁芯部分92A、92B之間形成的間隙93中泄露磁通T。特別地，在高電流所流過的混合動力車輛的電抗器中，約40kA/m的高磁場被施加到磁芯。因此，為了維持在施加磁場處的電抗器(即，磁芯)的電感，有必要進一步增加上述間隙。結果，磁通T從間隙的泄露增加，并且該泄露的磁通與線圈相交，這在磁芯中引起渦流損失。

使用電抗器的上述問題是一個例子。在其中處于從低磁場到高磁場(40kA/m)的范圍的磁場被施加到軟磁性部件的設備或裝置中，難以維持電感，通常要采取結構上的措施。

即使使用具有在JP 2002-141213 A中公開的特性的軟磁性部件，如從下面描述的本發明人的實驗可以清楚地看出，也沒有考慮約40kA/m的高磁場的施加。因此，即使使用這種材料，在高磁場(約40kA/m)中也呈現顯著的電感降低。

發明內容

本發明提供軟磁性部件、電抗器、磁粉芯用粉末和制造磁粉芯的方法，其中即使施加磁場很高(約40kA/m)，也可以抑制電感的降低。

作為充分研究的結果，本發明人認為，為了抑制高磁場中的電感降低，重要的是，即使在高磁場中也確保預定量的磁通密度并且將微分相對磁導率調整為高。因此，本發明人關注于特定低磁場中的微分相對磁導率與特定高磁場中的微分相對磁導率的比率。

根據本發明的第一方面，提供一種軟磁性部件，其中，當在100A/m的施加磁場中微分相對磁導率由第一微分相對磁導率μ’L表示時，并且當在40kA/m的施加磁場中微分相對磁導率由第二微分相對磁導率μ’H表示時，所述第一微分相對磁導率μ’L與所述第二微分相對磁導率μ’H的比率滿足μ’L/μ’H≤10的關系，并且在60kA/m的施加磁場中磁通密度為1.15T以上。

在根據本發明的該方面的軟磁性部件中，第一微分相對磁導率μ’L與第二微分相對磁導率μ’H的比率滿足μ’L/μ’H≤10的關系。結果，即使在高磁場中，也可以確保軟磁性部件的B-H曲線的斜率(gradient)為大的，并且可以維持軟磁性部件在40kA/m的施加磁場中的電感。

這里，當μ’L/μ’H>10時，低磁場與高磁場之間的微分相對磁導率的差增加。結果，當磁場被施加為高磁場區域，則電感的降低增大。例如，當磁芯在電抗器中被分成數個部分時，有必要增加分開的部分之間的間隙以維持電抗器的電感。結果，磁通從該間隙的泄露增加，并且該泄露的磁通與線圈相交，這在磁芯中引起渦流損失。優選μ’L/μ’H為低的，并且其下限為1。當μ’L/μ’H<1時，難以制造軟磁性部件。