[發明專利]用于磁芯的粉末、制備壓粉磁芯的方法、壓粉磁芯和制備用于磁芯的粉末的方法

有效

• 申請號: 201510568093.2
• 申請日: 2015-09-08
• 公開（公告）號: CN105405568B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 大坪將士;谷昌明;服部毅;黃晸煥;原昌司;田島伸;三枝真二郎;石井洪平;岡本大祐;高橋利光
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01F1/20
• 分類號: H01F1/20;H01F41/02;B22F7/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 蔡勝有,冷永華

技術領域

本發明涉及一種在體積比電阻(下文中簡稱為“比電阻”)和強度方面優異的壓粉磁芯、可自其獲得所述壓粉磁芯的用于磁芯的粉末及其制備方法。

背景技術

現有技術中使用有電磁產品，例如變壓器、電動機、發電機、揚聲器、感應加熱器或各種致動器。大多數這些產品使用交變磁場。通常，為了高效地獲得局部高交變磁場，在交變磁場中設置磁芯(軟磁石)。

需要磁芯來不僅在交變磁場中提供高磁特性而且在交變磁場中提供使用過程中高頻波損耗的減少。此高頻波損耗也可與磁芯的材料無關地稱為“鐵損”。高頻波損耗包括渦流損耗、磁滯損耗和殘留損耗。在此情況下，重要的是減小渦流損耗，其隨交變磁場頻率的增大而增大。

為了減小渦流損耗，已進行壓粉磁芯的開發和研究，壓粉磁芯通過將包覆有絕緣層(膜)的軟磁顆粒(構成用于磁芯的粉末的顆粒)加壓成型而獲得。介于各個軟磁顆粒之間的絕緣層實現高比電阻并減少壓粉磁芯的高頻波損耗。壓粉磁芯在其形狀方面具有高的自由度并被用在各種電磁裝置中。近來，為了擴展壓粉磁芯的用途，進一步的重點已放在改善比電阻和強度上。日本專利申請公開第2003-243215號(JP 2003-243215 A)、日本專利申請公開第2006-233268號(JP 2006-233268 A)和日本專利申請公開第2013-171967號(JP 2013-171967 A)公開了其中比電阻和強度得到改善的下述壓粉磁芯。

JP 2003-243215 A公開了一種壓粉磁芯，其包含：具有其上形成氮化物層的表面的Fe-Si軟磁顆粒；和由有機硅樹脂等制成的絕緣粘結劑(粘結劑)。此氮化物層由氮化硅制成并且形成為抑制高溫退火過程中絕緣材料(例如，有機硅樹脂)向軟磁顆粒內部的擴散。壓粉磁芯例如使用包括以下步驟的方法制備：將通過相互捏合Fe-4Si-3Al(重量％)粉末與有機硅樹脂所獲得的復合物加壓成型為壓實體；和在N₂中于800℃下將所述壓實體加熱30分鐘以氮化和退火。

然而，在使用上述方法獲得的壓粉磁芯的情況下，退火溫度高于作為絕緣材料的有機硅樹脂等的耐熱溫度。因此，軟磁顆粒之間的絕緣性質和粘結強度很可能不夠。因此，在JP 2003-243215 A中公開的方法中，可能無法在軟磁顆粒之間形成均勻或均一的氮化物層。

JP 2006-233268 A公開了通過將投入到由SUS316制成的容器中的氣體霧化粉末(Fe-Cr-Al)在空氣(含氮氣氛)中加熱到1000℃可獲得磁粉，所述磁粉包含具有包覆有AlN膜的表面的顆粒，所述AlN膜具有高電阻。用來形成AlN膜的粉末包含Cr。當所述粉末不含Cr時，將產生鐵的氮化物。

當如JP 2006-233268 A中所述在空氣中加熱Fe-Cr-Al粉末時，通常在顆粒表面上形成相當可觀量的氧化物(氧化物膜)。因此，AlN可能不均勻地形成于顆粒表面上。JP 2006-233268 A未對壓粉磁芯的比電阻和強度進行詳細描述。

JP 2013-171967 A公開了可通過在含氮氣氛中微波加熱由使用SiO₂絕緣的氣體霧化粉末(Fe-6.5重量％Si)制成的壓實體來獲得包含具有其上形成有氮化物的表面的顆粒的壓粉磁芯。此氮化物為氮化硅，而非下面描述的AlN。另外，JP 2013-171967 A未對低熔點玻璃進行描述。

發明內容

本發明提供了用于磁芯的粉末、制備壓粉磁芯的方法、壓粉磁芯和制備用于磁芯的粉末的方法。

根據本發明的第一個方面的用于磁芯的粉末包含：軟磁顆粒；由氧化鋁制成的氧化物層，所述軟磁顆粒的至少一部分表面包覆有所述氧化物層；和由氮化鋁制成的氮化物層，所述氧化物層的至少一部分表面包覆有所述氮化物層。

根據本發明的第一個方面的用于磁芯的粉末還可包含低熔點玻璃。所述低熔點玻璃可附著到所述氮化物層的一部分表面并且具有低于所述軟磁顆粒的退火溫度的軟化點。

根據本發明的第二個方面的制備壓粉磁芯的方法包括：用根據本發明的第一個方面的用于磁芯的粉末填充模具；將填充的用于磁芯的粉末加壓成型為壓實體；和對所述壓實體退火。

根據本發明的第三個方面的壓粉磁芯包含軟磁顆粒、第一包覆層、第二包覆層和第三包覆層。第一包覆層由氧化鋁制成，所述軟磁顆粒的至少一部分表面包覆有所述第一包覆層。第二包覆層由氮化鋁制成，所述第一包覆層的至少一部分表面包覆有所述第二包覆層。第三包覆層由低熔點玻璃制成，所述第二包覆層的至少一部分表面包覆有所述第三包覆層。所述低熔點玻璃具有低于所述軟磁顆粒的退火溫度的軟化點。