[發(fā)明專利]磁性粉末材料及磁性器件、電子設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110872048.1
• 申請(qǐng)日: 2021-07-30
• 公開（公告）號(hào): CN115691933A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊智喚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01F1/20
• 分類號(hào): H01F1/20;H01F1/18;H01F1/147
• 代理公司: 北京匯思誠(chéng)業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11444
• 代理人: 錢嫻靜

本申請(qǐng)?zhí)峁┐判苑勰┎牧霞按判云骷㈦娮釉O(shè)備，所述磁性粉末材料顆粒內(nèi)部包含有兩層及兩層以上磁性層，任意相鄰兩層磁性層之間含有一層絕緣層，所述磁性層包括軟磁金屬材料；所述絕緣層包括絕緣材料。本申請(qǐng)?zhí)峁┑拇判苑勰┎牧希軌蛴行б种聘哳l交變磁場(chǎng)在其顆粒內(nèi)部產(chǎn)生的渦流效應(yīng)，從而降低高頻渦流損耗以及提升高頻磁導(dǎo)率。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及磁性粉末材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及磁性粉末材料及磁性器件、電子設(shè)備。

背景技術(shù)

磁性粉末材料作為一種功能材料，發(fā)展歷史悠久，并且廣泛應(yīng)用于電力、電子、軍事等領(lǐng)域。軟磁材料是磁性粉末材料中的重要一類，軟磁材料會(huì)隨著外加磁場(chǎng)而磁化，當(dāng)外加磁場(chǎng)撤消時(shí)，軟磁材料的磁性很快消失。軟磁材料由于具備電磁轉(zhuǎn)換和能量?jī)?chǔ)存的功能，制備成電機(jī)、電感、變壓器和電磁屏蔽器件后，廣泛應(yīng)用于發(fā)電、電動(dòng)汽車、家用電器和電子設(shè)備中。采用軟磁金屬粉末材料制作的磁粉芯，具有飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高，高頻損耗適中的優(yōu)點(diǎn)，適于制作小尺寸、大電流的器件。通常，會(huì)對(duì)金屬軟磁材料粉末進(jìn)行絕緣包覆，然后將其和粘結(jié)劑混合在一起，通過壓制成型、退火熱處理、含浸固化等工藝過程將其制備成磁粉芯材料和器件。由于電子元器件逐步向小型化、集成化和高頻化方向發(fā)展，因此對(duì)磁粉芯的高頻性能(包括磁性能和損耗)提出了更高的要求。

電子元器件的高頻交變工作電流，會(huì)在周圍環(huán)境中產(chǎn)生高頻交變磁場(chǎng)，當(dāng)材料處于高頻電流帶來的交流磁場(chǎng)中時(shí)，會(huì)在材料內(nèi)部感生出電動(dòng)勢(shì)，如果材料具有導(dǎo)電的性質(zhì)，會(huì)產(chǎn)生渦流電流，如圖1a所示。對(duì)于磁性粉末材料而言，隨著高頻渦流的增加，其渦流損耗迅速增加且磁導(dǎo)率迅速下降，嚴(yán)重影響磁器件的性能。

目前，通過在磁性粉末材料顆粒的表面進(jìn)行絕緣包覆，如圖1b所示，可以阻斷磁性粉末材料顆粒之間的渦流，從而減少高頻下的部分渦流。然而，該方案并不能抑制顆粒內(nèi)部的渦流，如圖1c所示，當(dāng)磁性粉末材料處于高頻電流帶來的交流磁場(chǎng)中時(shí)，會(huì)在顆粒內(nèi)部感生出電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生渦流電流，隨著工作頻率的增加，渦流會(huì)迅速增加，使磁器件的性能嚴(yán)重惡化。

針對(duì)粉末內(nèi)部的渦流電流，還沒有特別好的辦法來阻斷，只能通過減小粉末粒徑，來減小部分渦流，但是粉末粒徑的減小，流動(dòng)性會(huì)變得很差，材料壓制成型后，密度會(huì)大幅降低，導(dǎo)致磁飽和與磁導(dǎo)率兩個(gè)關(guān)鍵性能迅速降低，所以，減小粉末粒徑使渦流損耗降低的同時(shí)，也會(huì)帶來磁性能惡化的副作用。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本申請(qǐng)?zhí)峁┐判苑勰┎牧霞按判云骷㈦娮釉O(shè)備，可以降低高頻交變磁場(chǎng)環(huán)境帶來的渦流效應(yīng)，以提升磁性粉末材料材料性能。

第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N磁性粉末材料，磁性粉末材料包括兩層及兩層以上磁性層，任意相鄰兩層磁性層之間含有一層絕緣層，所述磁性層包括軟磁金屬材料；所述絕緣層包括絕緣材料。

在上述方案中，顆粒內(nèi)部的絕緣層阻斷了不同磁性層間的渦流電流，大幅降低了磁性粉末材料顆粒內(nèi)部的渦流損耗，從而降低了磁性粉末材料的高頻損耗，并抑制了其磁導(dǎo)率在高頻的衰減。

在一種可行的實(shí)施方式中，所述的絕緣材料包括但不限于有機(jī)絕緣材料或者無機(jī)絕緣材料。

在一種可行的實(shí)施方式中，所述的絕緣材料包括無機(jī)絕緣材料，所述無機(jī)絕緣材料選自氧化鋅、鐵酸鉍、氧化鐵、氧化鎳、氧化鈷、氧化銅、氧化硅、氧化鈦、氧化鉭、氧化鈮、氧化鎢、氧化鉿、氧化鋁、非晶碳、硫化銅、硫化銀、氮化鈦中的至少一種。

在一種可行的實(shí)施方式中，所述絕緣材料包括有機(jī)絕緣材料，所述有機(jī)絕緣材料選自聚酰亞胺、聚酰胺、聚西弗堿、聚砜中的至少一種。

在一種可行的實(shí)施方式中，所述軟磁金屬材料包括但不限于鐵、含鐵的合金、鈷、含鈷的合金、鎳、含鎳的合金中的至少一種。