CN107403676A

CN107403676A - 压粉磁芯及其制造方法、具备该压粉磁芯的电感器以及装配有该电感器的电子/电气设备

Info

Publication number: CN107403676A
Application number: CN201710264626.7A
Authority: CN
Inventors: 中林亮; 小岛章伸; 佐藤桂郎; 佐藤桂一郎; 佐藤昭; 安彦世; 安彦世一; 水岛隆夫
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Green Devices Co Ltd; Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2017-04-20
Publication date: 2017-11-28
Also published as: JP2017208462A; KR102104701B1; TWI631223B; TW201741469A; KR20170131209A

Abstract

关于含有结晶质磁性材料的粉末以及非晶质磁性材料的粉末的压粉磁芯，提供绝缘耐压特性优异并且实现铁损降低的良好的电感器的压粉磁芯。压粉磁芯(1)为含有结晶质磁性材料的粉末以及非晶质磁性材料的粉末，所述结晶质磁性材料的粉末的含量相对于所述结晶质磁性材料的粉末的含量与所述非晶质磁性材料的粉末的含量的总和的质量比率即第一混合比率为40质量％以上且90质量％以下。

Description

压粉磁芯及其制造方法、具备该压粉磁芯的电感器以及装配有该电感器的电子/电气设备

技术领域

本发明涉及压粉磁芯、该压粉磁芯的制造方法、具备该压粉磁芯的电感器、以及装配有该电感器的电子/电气设备。在本说明书中，所谓“电感器”是具备包含压粉磁芯的芯材以及线圈的无源元件，包含电抗器的概念。

背景技术

在混合动力机动车等的升压电路、用于发电、变电设备的电抗器、变压器、扼流圈等电感器中使用的压粉磁芯能够通过对软磁性粉末进行压粉成形来得到。具备这样的压粉磁芯的电感器要求铁损低且绝缘耐压特性优异(在本发明中，意味着在对电感器施加直流电压或者频率为60Hz以下的交流电压时产生绝缘击穿的电压(绝缘击穿电压)高。)。

在专利文献1中，作为改善在高温环境下的绝缘电阻的下降的方案，公开了在将铁系的结晶质合金磁性粉与铁系的非晶质合金磁性粉混合而成的混合磁性粉中，将结晶质合金磁性粉与非晶质合金磁性粉的配合比分别设为60～90wt％、40～10wt％的复合磁性材料。

在专利文献2中，作为使压粉磁芯的绝缘性以及耐蚀性良好的方案，公开了在由混合非晶质磁性合金的粉末以及结晶质的Fe-Cr系合金粉末而成的混合性材料粉末与绝缘性粘结剂构成的磁芯材料中，将非晶质磁性合金的粉末与Fe-Cr系合金粉末的混合比率设为Fe-Cr系合金粉末在混合磁性材料粉末中所占的重量比率为10～60wt％的复合磁性材料。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2004-197218号公报

专利文献2：日本特开2007-134381号公报

发明所要解决的课题

专利文献1以及专利文献2均着眼于在结晶质合金粉末的配合量变多时压粉磁芯的绝缘电阻下降，通过调整混合磁性粉中的结晶质合金磁性粉与非晶质合金磁性粉的配合比来防止绝缘电阻的下降。然而专利文献1以及专利文献2均未进行压粉磁芯的绝缘耐压特性的评价。

发明内容

于是，本发明的目的在于提供含有结晶质磁性材料的粉末以及非晶质磁性材料的粉末的压粉磁芯，该压粉磁芯的绝缘耐压特性优异，并且实现铁损降低的良好的电感器。本发明的目的也在于提供上述压粉磁芯的制造方法、具备该压粉磁芯的电感器、以及装配有该电感器的电子/电气设备。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明人等进行探讨，结果得到了如下的新的见解：通过对所述结晶质磁性材料的粉末的含量相对于所述结晶质磁性材料的粉末的含量与所述非晶质磁性材料的粉末的含量的总和的质量比率即第一混合比率进行适当地调整，能够提高压粉磁芯的绝缘耐压特性，在优选的一个方式中，可以超出由压粉磁芯含有的结晶质磁性材料的粉末与非晶质磁性材料的粉末的混合比率推测出的范围，非线形地使压粉磁芯的绝缘耐压特性提高并且实现铁损降低的良好的电感器。

基于这样的认知而完成的发明如下。

本发明的一个方式为一种压粉磁芯，其含有结晶质磁性材料的粉末以及非晶质磁性材料的粉末，其中，所述结晶质磁性材料的粉末的含量相对于所述结晶质磁性材料的粉末的含量与所述非晶质磁性材料的粉末的含量的总和的质量比率即第一混合比率为40质量％以上且90质量％以下。

在上述第一混合比率满足上述的关系的情况下，可以超出由所述结晶质磁性材料或者所述非晶质磁性材料的粉末单体推测的范围，非线形地使压粉磁芯的绝缘耐压特性提高和使电感器的铁损降低。

所述压粉磁芯的第一混合比率也可以为50质量％以上且70质量％以下。

所述压粉磁芯的绝缘耐压值也可以在将仅含有所述非晶质磁性材料的粉末作为磁性粉末的压粉磁芯的绝缘耐压值作为基准100％时为120％以上。

所述压粉磁芯的绝缘耐压值也可以在将仅含有所述结晶质磁性材料的粉末作为磁性粉末的压粉磁芯的绝缘耐压值作为基准100％时为110％以上。

所述结晶质磁性材料也可以包含从由Fe-Si-Cr系合金、Fe-Ni系合金、Fe-Co系合金、Fe-V系合金、Fe-A1系合金、Fe-Si系合金、Fe-Si-Al系合金、羰基铁以及纯铁构成的组中选择的一种或两种以上的材料。

所述结晶质磁性材料优选由Fe-Si-Cr系合金构成。

所述非晶质磁性材料也可以包含从由Fe-Si-B系合金、Fe-P-C系合金以及Co-Fe-Si-B系合金构成的组中选择的一种或两种以上的材料。

所述非晶质磁性材料优选由Fe-P-C系合金构成。

所述结晶质磁性材料的粉末优选由实施了绝缘处理的材料构成。通过实施绝缘处理，能够更稳定地实现压粉磁芯的绝缘耐压特性、绝缘电阻的提高、在高频段的铁损的降低。

所述压粉磁芯也可以含有使所述结晶质磁性材料的粉末以及所述非晶质磁性材料的粉末相对于所述压粉磁芯所含有的其他材料粘结的粘结成分。在该情况下，所述粘结成分优选包含基于树脂材料的成分。

本发明的另一方式为上述压粉磁芯的制造方法，其中，具备通过包括混合物的加压成形的成形处理来得到成形制造物的成形工序，所述混合物包含所述结晶质磁性材料的粉末、所述非晶质磁性材料的粉末、以及由所述树脂材料构成的粘结剂成分。通过所述制造方法，能够实现更有效率地制造上述压粉磁芯。

在上述制造方法中，通过所述成形工序得到的所述成形制造物也可以为所述压粉磁芯。或者，也可以具备通过热处理来得到所述压粉磁芯的热处理工序，所述热处理对由所述成形工序得到的所述成形制造物进行加热。

本发明的又一方式为一种电感器，其具备上述的压粉磁芯、线圈以及与所述线圈的各个端部连接的连接端子，其中，所述压粉磁芯的至少一部分以位于在电流经由所述连接端子而流经所述线圈时由所述电流产生的感应磁场内的方式配置。所述电感器基于上述的压粉磁芯的优异的特性，能够兼顾良好的绝缘耐压特性以及低损耗。

本发明的再一方式为装配有上述的电感器的电子/电气设备，所述电感器通过所述连接端子连接于基板。作为所述电子/电气设备，例示有具备电源开关电路、电压升降电路、平滑电路等的电源装置、小型便携通信设备等。本发明的电子/电气设备由于具备上述的电感器，因此容易应对高电压化、高频化。

发明效果

上述发明的压粉磁芯由于适当地调整了第一混合比率，因此能够提高所述压粉磁芯的绝缘耐压特性。另外，根据本发明，提供上述的压粉磁芯的制造方法、具备该压粉磁芯的电感器、以及装配有该电感器的电子/电气设备。

附图说明

图1是概念性地示出本发明的一个实施方式的压粉磁芯的形状的立体图。

图2是概念性地示出在制造造粒粉的方法的一例中使用的喷雾干燥装置及其动作的图。

图3是概念性地示出具备本发明的一个实施方式的压粉磁芯的作为电感器的一种的环形线圈的形状的立体图。

图4是概念性地示出具备本发明的一个实施方式的压粉磁芯的作为电感器的一种的线圈埋设型电感器的形状的立体图。

图5是示出实施例1的绝缘耐压对第一混合比率的依存性的曲线图。

图6是示出实施例2的绝缘耐压对第一混合比率的依存性的曲线图。

图7是示出实施例1以及实施例2的绝缘耐压对第一混合比率的依存性的曲线图。

图8是示出实施例1以及实施例2的将非晶质磁性材料的粉末单体作为基准的各第一混合比率下的绝缘耐压比的曲线图。

图9是示出实施例1以及实施例2的将结晶质磁性材料的粉末单体作为基准的各第一混合比率下的绝缘耐压比的曲线图。

图10是示出实施例1的绝缘电阻对第一混合比率的依存性的曲线图。

图11是示出实施例1的磁芯密度对第一混合比率的依存性的曲线图。

图12是示出实施例1的磁导率对第一混合比率的依存性的曲线图。

图13是示出实施例2的绝缘电阻对第一混合比率的依存性的曲线图。

图14是示出实施例2的磁芯密度对第一混合比率的依存性的曲线图。

图15是示出实施例2的磁导率对第一混合比率的依存性的曲线图。

附图标记说明：

1...压粉磁芯(环形磁芯)

10...环形线圈

2...被覆导线

2a...线圈

2b、2c...被覆导线2的端部

2d、2e...线圈2a的端部

20...线圈埋设型电感器

21...压粉磁芯

22...被覆导线

22a、22b...端部

23a、23b...连接端部

22c...线圈部

200...喷雾干燥装置

201...转子

S...浆料

P...造粒粉

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行详细说明。

1.压粉磁芯

图1所示的本发明的一个实施方式的压粉磁芯1为其外观是环状的环形磁芯，含有结晶质磁性材料的粉末以及非晶质磁性材料的粉末。本实施方式的压粉磁芯1为通过具备成形处理的制造方法制造的压粉磁芯，该成形处理包括对包含上述的粉末的混合物进行加压成形。作为未被限定的一例，本实施方式的压粉磁芯1含有使结晶质磁性材料的粉末以及非晶质磁性材料的粉末相对于压粉磁芯1所含有的其他材料(有为同种材料的情况，也有为不同种材料的情况。)粘结的粘结成分。

(1)结晶质磁性材料的粉末

提供本发明的一个实施方式的压粉磁芯1含有的结晶质磁性材料的粉末的结晶质磁性材料只要满足为结晶质(通过通常的X射线衍射测定，可得到具有能够确定材料种类的程度的明确的峰值的衍射光谱)以及为强磁性体、尤其是软磁性体，则不限定具体的种类。作为结晶质磁性材料的具体例子，可以举出Fe-Si-Cr系合金、Fe-Ni系合金、Fe-Co系合金、Fe-V系合金、Fe-Al系合金、Fe-Si系合金、Fe-Si-Al系合金、羰基铁以及纯铁。上述的结晶质磁性材料可以由一种材料构成，也可以由多种材料构成。提供结晶质磁性材料的粉末的结晶质磁性材料优选为从由上述的材料构成的组中选择的一种或两种以上的材料，其中，优选含有Fe-Si-Cr系合金，更优选由Fe-Si-Cr系合金构成。Fe-Si-Cr系合金在结晶质磁性材料中是能够使铁损Pcv比较低的材料，因此即使提高压粉磁芯1的中的结晶质磁性材料的粉末的含量相对于结晶质磁性材料的粉末的含量与非晶质磁性材料的粉末的含量的总和的质量比率(在本说明书中也称为“第一混合比率”)，具备压粉磁芯1的电感器的铁损Pcv也不易升高。Fe-Si-Cr系合金中的Si的含量以及Cr的含量没有限定。作为未被限定的例示，可以举出将Si的含量设为2～7质量％左右，将Cr的含量设为2～7质量％左右。

本发明的一个实施方式的压粉磁芯1含有的结晶质磁性材料的粉末的形状没有限定。粉末的形状可以为球状也可以为非球状。在为非球状的情况下，可以为鳞片状、椭圆球状、液滴状以及针状这样的具有形状各向异性的形状，也可以为不具有特别的形状各向异性的无定形。作为无定形的粉末的例子，可以举出多个球状的粉体相互接触结合、或者以部分地埋没于其他粉体中的方式结合的情况。在羰基铁中容易观察到这样的无定形的粉体。

粉末的形状可以为在制造粉末的阶段得到的形状，也可以为通过对所制造的粉末进行二次加工而得到的形状。作为前者的形状，例示有球状、椭圆球状、液滴状、针状等，作为后者的形状，例示有鳞片状。

本发明的一个实施方式的压粉磁芯1含有的结晶质磁性材料的粉末的粒径没有限定。在结晶质磁性材料的粉末中的体积基准的粒度分布中，从小粒径侧起的累计粒径分布为50％的粒径(在本说明书中也称为“中值粒径”。)D₅₀C有优选为15μm以下的情况。与非晶质磁性材料的粉末相比，结晶质磁性材料的粉末为软质，因此结晶质磁性材料的粉末在压粉磁芯1的内部变形的可能性高。因此，粒径的大小对压粉磁芯1的特性造成的影响较低。结晶质磁性材料的粉末的中值粒径D₅₀A有优选为10μm以下的情况、更优选为5μm以下的情况、尤其优选为2μm以下的情况。

压粉磁芯1中的结晶质磁性材料的粉末的含量为第一混合比率成为40质量％以上且90质量％以下的量。通过第一混合比率为40质量％以上且90质量％以下，从而与仅由非晶质磁性材料构成的情况相比，压粉磁芯1的绝缘耐压特性提高。认为该绝缘耐压特性的提高是由于压粉磁芯1按上述范围包含结晶质磁性材料的粉末，从而绝缘击穿能量分散于整体。基于使压粉磁芯1的绝缘耐压特性稳定地提高的观点，第一混合比率更优选为45质量％以上85质量％以下，尤其优选为50质量％以上80质量％以下。通过将第一混合比率设定在上述范围内，例如，能够使用D₅₀A为3μm以上20μm左右的非晶质磁性材料来制作绝缘耐压特性良好的压粉磁芯1。

压粉磁芯1的绝缘耐压值优选为仅含有非晶质磁性材料的粉末作为磁性粉末的压粉磁芯的绝缘耐压值的1.2倍以上，更优选为1.25倍以上，最优选为1.3倍以上。在此，“磁性粉末”是指压粉磁芯1所含有的结晶质磁性材料的粉末以及非晶质磁性材料的粉末。“仅含有所述非晶质磁性材料的粉末作为磁性粉末的压粉磁芯”是指除了将压粉磁芯中的结晶质磁性材料全部置换为非晶质磁性材料以外，以相同的成分以及条件制造的压粉磁芯。

优选结晶质磁性材料的粉末的至少一部分由实施了表面绝缘处理的材料构成，更优选结晶质磁性材料的粉末由实施了表面绝缘处理的材料构成。在结晶质磁性材料的粉末实施有表面绝缘处理的情况下，观测到压粉磁芯1的绝缘电阻提高的倾向。对结晶质磁性材料的粉末施加的表面绝缘处理的种类没有限定。例示有磷酸处理、磷酸盐处理、氧化处理等。

(2)非晶质磁性材料的粉末

提供本发明的一个实施方式的压粉磁芯1含有的非晶质磁性材料的粉末的非晶质磁性材料只要满足为非晶质(通过通常的X射线衍射测定，无法得到具有能够确定材料种类的程度的明确的峰值的衍射光谱)以及强磁性体、尤其是软磁性体，则不限定具体的种类。作为非晶质磁性材料的具体例子，可以举出Fe-Si-B系合金、Fe-P-C系合金以及Co-Fe-Si-B系合金。上述的非晶质磁性材料可以由一种材料构成，也可以由多种材料构成。构成非晶质磁性材料的粉末的磁性材料优选为从由上述的材料构成的组中选择的一种或两种以上的材料，其中，优选含有Fe-P-C系合金，更优选由Fe-P-C系合金构成。

作为Fe-P-C系合金的具体例子，可以举出组成式由Fe_{100原子％-a-b-c-x-y-z-} _tNi_aSn_bCr_cP_xC_yB_zSi_t表示，0原子％≤a≤10原子％、0原子％≤b≤3原子％、0原子％≤c≤6原子％、6.8原子％≤x≤13原子％、2.2原子％≤y≤13原子％、0原子％≤z≤9原子％、0原子％≤t≤7原子％的Fe基非晶质合金。在上述的组成式中，Ni、Sn、Cr、B以及Si为任意添加元素。

Ni的添加量a优选为0原子％以上且6原子％以下，更优选为0原子％以上且4原子％以下。Sn的添加量b优选为0原子％以上且2原子％以下，也可以在1原子％以上且2原子％以下的范围添加。Cr的添加量c优选为0原子％以上且2原子％以下，更优选为1原子％以上且2原子％以下。P的添加量x也有优选为8.8原子％以上的情况。C的添加量y优选为4原子％以上且10原子％以下，也有优选为5.8原子％以上且8.8原子％以下的情况。B的添加量z优选为0原子％以上且6原子％以下，更优选为0原子％以上且2原子％以下。Si的添加量t优选为0原子％以上且6原子％以下，更优选为0原子％以上且2原子％以下。

本发明的一个实施方式的压粉磁芯1含有的非晶质磁性材料的粉末的形状没有限定。关于粉末的形状的种类，由于与结晶质磁性材料的粉末的情况同样因而省略其说明。由于制造方法的关系，也有非晶质磁性材料容易成为球状或者椭圆球状的情况。另外，一般来说，与结晶质磁性材料相比，非晶质磁性材料为硬质，因此也有优选使结晶质磁性材料为非球状从而在加压成形时使之容易变形的情况。

本发明的一个实施方式的压粉磁芯1含有的非晶质磁性材料的粉末的形状可以为在制造粉末的阶段得到的形状，也可以为通过对所制造的粉末进行二次加工而得到的形状。作为前者的形状，例示有球状、椭圆球状、针状等，作为后者的形状，例示有鳞片状。

本发明的一个实施方式的压粉磁芯1含有的非晶质磁性材料的粉末的粒径有非晶质磁性材料的粉末的中值粒径D₅₀A优选为50μm以下的情况。通过非晶质磁性材料的粉末的中值粒径D₅₀A为50μm以下，从而有容易在提高压粉磁芯1的绝缘电阻的同时降低铁损Pcv的情况。基于更稳定地实现在提高压粉磁芯1的绝缘电阻的同时降低铁损Pcv的观点，非晶质磁性材料的粉末的中值粒径D₅₀A有优选为20μm以下的情况、更优选为10μm以下、进一步7μm以下的情况、尤其优选为5μm以下的情况。

(3)粘结成分

压粉磁芯1也可以含有使结晶质磁性材料的粉末以及非晶质磁性材料的粉末相对于压粉磁芯1所含有的其他材料粘结的粘结成分。粘结成分只要为有助于固定本实施方式的压粉磁芯1所含有的结晶质磁性材料的粉末以及非晶质磁性材料的粉末(在本说明书中。将上述的粉末总称为“磁性粉末”。)的材料，其组成没有限定。作为构成粘结成分的材料，例示有树脂材料以及树脂材料的热解残渣(在本说明书中，将这些总称为“基于树脂材料的成分”。)等有机系的材料、无机系的材料等。作为树脂材料，例示有丙烯酸树脂、硅酮树脂、环氧树脂、酚醛树脂、尿素树脂以及三聚氰胺树脂等。由无机系的材料构成的粘结成分例示有水玻璃等玻璃系材料。粘结成分可以由一种材料构成，也可以由多种材料构成。粘结成分也可以为有机系的材料与无机系的材料的混合体。

作为粘结成分，通常使用绝缘性的材料。由此，能够提高作为压粉磁芯1的绝缘性。

2.压粉磁芯的制造方法

上述的本发明的一个实施方式的压粉磁芯1的制造方法没有特别限定，但若采用接下来说明的制造方法，则能够实现更高效率地制造压粉磁芯1。

本发明的一个实施方式的压粉磁芯1的制造方法具备接下来说明的成形工序，也可以还具备热处理工序。

(1)成形工序

首先，准备包含磁性粉末、以及在压粉磁芯1中提供粘结成分的成分在内的混合物。提供粘结成分的成分(在本说明书中也称为“粘结剂成分”。)既有为粘结成分本身的情况，也有为与粘结成分不同的材料的情况。作为后者的具体例子，可以举出粘结剂成分为树脂材料，粘结成分为其热解残渣的情况。

通过包含该混合物的加压成形的成形处理能够得到成形制造物。加压条件没有限定，基于粘结剂成分的组成等适当地决定。例如，在粘结剂成分由热硬化性的树脂构成的情况下，优选在加压的同时进行加热，在模具内使树脂的硬化反应进行。另一方面，在压缩成形的情况下，虽然加压力高，但加热并非必要条件，为短时间的加压。

以下，对混合物为造粒粉并进行压缩成形的情况稍微详细地进行说明。造粒粉的处理性优异，因此能够提高成形时间短且生产性优异的压缩成形的工序的作业性。

(1-1)造粒粉

造粒粉含有磁性粉末以及粘结剂成分。造粒粉中的粘结剂成分的含量没有限定。在所述含量过低的情况下，粘结剂成分难以保持磁性粉末。另外，在粘结剂成分的含量过低的情况下，在经过热处理工序得到的压粉磁芯1中，由粘结剂成分的热解残渣构成的粘结成分难以使众多磁性粉末彼此与其他粉末绝缘。另一方面，在上述的粘结剂成分的含量过高的情况下，经过热处理工序得到的压粉磁芯1所含有的粘结成分的含量容易变高。若压粉磁芯1中的粘结成分的含量变高，则压粉磁芯1的磁特性变得容易下降。因此，造粒粉中的粘结剂成分的含量相对于造粒粉整体优选为0.5质量％以上且5.0质量％以下的量。基于更稳定地减少压粉磁芯1的磁特性下降的可能性的观点，造粒粉中的粘结剂成分的含量相对于造粒粉整体优选为1.0质量％以上且3.5质量％以下的量，更优选为1.2质量％以上且3.0质量％以下的量。

造粒粉也可以含有除上述的粉末以及粘结剂成分以外的材料。作为这样的材料，例示有润滑剂、硅烷耦合剂、绝缘性的填料等。在含有润滑剂的情况下，其种类没有特别限定。可以为有机系的润滑剂，也可以为无机系的润滑剂。作为有机系的润滑剂的具体例子，可以举出硬脂酸锌、硬脂酸铝等的金属皂。认为这样的有机系的润滑剂在热处理工序中气化，几乎不会残留在压粉磁芯1中。

造粒粉的制造方法没有特别限定。可以将提供上述的造粒粉的成分直接混炼，并将得到的混炼物以公知的方法粉碎等来得到造粒粉，也可以通过调制在上述的成分中添加分散介质(可以举出水作为一例。)而成的浆料，使该浆料干燥并粉碎来得到造粒粉。也可以在粉碎后进行筛分、分级来控制造粒粉的粒度分布。

作为由上述的浆料来得到造粒粉的方法的一例，可以举出使用喷雾干燥器的方法。如图2所示，在喷雾干燥装置200内设置有转子201，从喷雾干燥装置200的上部朝向转子201注入浆料S。转子201以规定的转速旋转，在喷雾干燥装置200内部的腔室内利用离心力使浆料S成为小滴状而进行喷雾。然后向喷雾干燥装置200内部的腔室导入热风，由此使小滴状的浆料S中所含有的分散介质(水)在维持小滴形状的状态下挥发。其结果是，由浆料S形成造粒粉P。从喷雾干燥装置200的下部回收该造粒粉P。转子201的转速、向喷雾干燥装置200内导入的热风温度、腔室下部的温度等各参数适当设定即可。作为这些参数的设定范围的具体例子，作为转子201的转速可以举出4000～8000rpm，作为向喷雾干燥装置200内导入的热风温度可以举出130～170℃，作为腔室下部的温度可以举出80～90℃。另外，腔室内的气氛及其压力也适当设定即可。作为一例，可以举出将腔室内设为大气(空气)气氛，将其压力设为与大气压的差压为2mmH₂O(约0.02kPa)。也可以通过筛分等来进一步控制所得到的造粒粉P的粒度分布。

(1-2)加压条件

压缩成形中的加压条件没有特别限定。考虑造粒粉的组成、成形品的形状等进行适当设定即可。在压缩成形造粒粉时的加压力过低的情况下，成形品的机械强度下降。由此，容易产生成形品的处理性下降、从成形品得到的压粉磁芯1的机械强度下降的问题。另外，也有压粉磁芯1的磁特性降低、绝缘性降低的情况。另一方面，在压缩成形造粒粉时的加压力过高的情况下，制作能够耐受该压力的成形模具有困难。基于更稳定地减少压缩加压工序对压粉磁芯1的机械特性、磁特性造成不良影响的可能性，容易进行工业化地大量生产的观点，压缩成形造粒粉时的加压力优选为0.3GPa以上且2GPa以下，更优选为0.5GPa以上且2GPa以下，尤其优选为0.8GPa以上且2GPa以下。

在压缩成形中，可以一边加热一边进行加压，也可以在常温下进行加压。

(2)热处理工序

由成形工序得到的成形制造物可以为本实施方式的压粉磁芯1，也可以如接下来说明的那样，对成形制造物实施热处理工序而得到压粉磁芯1。

在热处理工序中，通过对由上述的成形工序得到的成形制造物进行加热，从而在基于修正磁性粉末间的距离而进行的磁特性的调整以及成形工序中，使对磁性粉末赋予的应变缓和而进行磁特性的调整，得到压粉磁芯1。

热处理工序如上述那样出于调整压粉磁芯1的磁特性的目的，以使压粉磁芯1的磁特性成为最良好的方式设定热处理温度等热处理条件。作为设定热处理条件的方法的一例，可以举出使成形制造物的加热温度变化，而将升温速度以及加热温度下的保持时间等其他条件设为固定。

设定热处理条件时的压粉磁芯1的磁特性的评价基准没有特别限定。作为评价项目的具体例子，能够举出压粉磁芯1的铁损Pcv。在该情况下，以压粉磁芯1的铁损Pcv成为最低的方式设定成形制造物的加热温度即可。铁损Pcv的测定条件适当地设定，作为一例，可以举出将其频率设为100Hz、有效最大磁通密度Bm设为100mT的条件。

热处理时的气氛没有特别限定。在为氧化性气氛的情况下，粘结剂成分的热解过度进行的可能性、磁性粉末的氧化发展的可能性提高，因此优选在氮、氩等非活性气氛、或氢等还原性气氛中进行热处理。

3.电感器、电子/电气设备

本发明的一个实施方式的电感器具备上述的本发明的一个实施方式的压粉磁芯1、线圈以及与该线圈的各个端部连接的连接端子。在此，压粉磁芯1的至少一部分以位于在电流经由连接端子而流经线圈时由该电流产生的感应磁场内的方式配置。本发明的一个实施方式的电感器具备上述的本发明的一个实施方式的压粉磁芯1，因此绝缘耐压特性优异，并且即使在高频下铁损也不易增大。因此，与现有技术的电感器相比，也能够小型化。

作为这样的电感器的一例，可以举出图3所示的环形线圈10。环形线圈10具备通过在环状的压粉磁芯(环形线圈)1上卷绕被覆导线2而形成的线圈2a。在位于由卷绕的被覆导线2构成的线圈2a与被覆导线2的端部2b、2c之间的导线的部分，能够定义线圈2a的端部2d、2e。像这样，本实施方式的电感器的构成线圈的构件与构成连接端子的构件也可以由同一构件构成。

作为本发明的一个实施方式的电感器的另一例，可以举出图4所示的线圈埋设型电感器20。线圈埋设型电感器20能够形成为数mm见方的小型的芯片状，具备箱型形状的压粉磁芯21，在其内部埋设有被覆导线22的线圈部22c。被覆导线22的端部22a、22b位于压粉磁芯21的表面并露出。压粉磁芯21的表面的一部分由彼此电气独立的连接端部23a、23b覆盖，连接端部23b与被覆导线22的端部22b电连接。在图4所示的线圈埋设型电感器20中，被覆导线22的端部22a由连接端部23a覆盖，被覆导线22的端部22b由连接端部23b覆盖。

被覆导线22的线圈部22c埋设到压粉磁芯21内的方法没有限定。可以将卷绕有被覆导线22的构件配置在模具内，再将包含磁性粉末的混合物(造粒粉)供给到模具内，进行加压成形。或者，也可以准备预先对包含磁性粉末的混合物(造粒粉)进行预成形而成的多个构件，将这些构件组合，这时在划定的空隙部内配置被覆导线22而得到组装体，对该组装体进行加压成形。包含线圈部22c的被覆导线22的材质没有限定。例如，可以举出铜合金。线圈部22c也可以为扁绕线圈。连接端部23a、23b的材质也没有限定。基于生产性优异的观点，有优选具备由银糊剂等导电性糊剂形成的金属化层与在该金属化层上形成的镀层的情况。形成该镀层的材料没有限定。作为该材料含有的金属元素，例示有铜、铝、锌、镍、铁、锡等。

本发明的一个实施方式的电子/电气设备为装配有上述的本发明的一个实施方式的电感器的电子/电气设备，通过所述连接端子连接于基板。本发明的一个实施方式的电子/电气设备装配有本发明的一个实施方式的电感器，因此即使有向设备内施加高电压、或高频信号的情况，也不易产生电感器的功能下降和因发热引起的故障，设备的小型化也变得容易。

以上说明的实施方式是为了使本发明易于理解而记载的内容，并非为了限定本发明而记载的内容。因此，上述实施方式中公开的各要素意在也包含属于本发明的技术范围的所有的设计变更、均等物。

实施例

以下，通过实施例等对本发明进行更具体地说明，但本发明的范围不受这些实施例等限定。

(实施例1)

(1)Fe基非晶质合金粉末的制作

以构成Fe_余部Ni_{5～7原子％}Cr_{2～4原子％}P_{10～13原子}％C_{5～6原子％}B_{2～4原子％}这一组成的方式称量原料，使用水雾化法来制作非晶质磁性材料的粉末(非晶粉末)。使用日机装公司制“Microtrac粒度分布测定装置MT3300EX”按体积分布的方式来测定所得到的非晶质磁性材料的粉末的粒度分布。在体积基准的粒度分布中，自小粒径侧起的累计粒径分布为50％的粒径(中值粒径)D₅₀A为5μm。

另外，作为结晶质磁性材料的粉末，准备Fe-Si-Cr系合金，具体来说，准备由Si的含量为6～7质量％、Cr的含量为3～4质量％、余部为Fe以及不可避免的杂质的合金构成的中值粒径D₅₀C为2μm的粉末。

(2)造粒粉的制作

将上述的非晶质磁性材料的粉末以及结晶质磁性材料的粉末按表1所示的第一混合比率进行混合来得到磁性粉末。将磁性粉末97.2质量份、由丙烯酸树脂或者酚醛树脂构成的绝缘性粘结材料2～3质量份、以及由硬脂酸锌构成的润滑剂0～0.5质量份混合入作为溶剂的水中来得到浆料。

使用图2所示的喷雾干燥装置200以上述条件对所得到的浆料进行造粒，得到造粒粉。

(3)压缩成形

将所得到的造粒粉填充到模具内，以面压0.5～1.5GPa进行加压成形，来得到具有外径20mm×内径12mm×厚度3mm的环形状的成形体。

(4)(热处理)

进行热处理来得到由压粉磁芯构成的环形磁芯，在该热处理中，将所得到的成形体载置于氮气流气氛的炉内，并将炉内温度从室温(23℃)以10℃/分钟的升温速度加热至作为最佳磁芯热处理温度的200～400℃，保持该温度一个小时，然后在炉内冷却至室温。

制作下表1所示的第一混合比率不同的环形磁芯，并通过下述的测定方法来测定磁芯密度、绝缘电阻、绝缘耐压、磁导率以及铁损Pcv。

(试验例1)绝缘耐压的测定

使用Kikusui公司制“TOS5051A”耐压测定器作为测定装置，以平行平板电极夹持作为样本的环形磁芯，通过AC(50Hz)来施加电压。求出绝缘击穿的电压作为绝缘耐压。

对于如上述那样测定的实施例1-2～实施例1-8的绝缘耐压值，求出将仅含有非晶质磁性材料的粉末作为磁性粉末的实施例1-1的环形磁芯的绝缘耐压值作为基准(100％)的情况下的绝缘耐压比(非晶质100％基准)、以及将仅含有结晶质磁性材料的粉末作为磁性粉末的实施例1-8的环形磁芯的绝缘耐压值作为基准(100％)的情况下的绝缘耐压比(结晶质100％基准)。

(试验例2)绝缘电阻的测定

使用原Agilent(现Keysight)公司“4339B”的高电阻测定器作为测定装置，在施加电压20V下以二端子法来测定。

(试验例3)磁芯密度ρ的测定

对在实施例1中制作的环形磁芯的尺寸以及重量进行测定，根据这些数值计算各环形磁芯的密度ρ(单位：g/cc)。

(试验例4)磁导率的测定

向在实施例1中制作的环形磁芯分别在一次侧卷绕40匝、二次侧卷绕10匝被覆铜线而得到环形线圈，对所得到的环形线圈使用电阻分析仪(HP公司制“4192A”)，以100kHz的条件测定初始磁导率μ0。

(试验例5)铁损Pcv的测定

向在实施例1中制作的环形磁芯分别在一次侧卷绕15匝、二次侧卷绕10匝被覆铜线而得到环形线圈，对所得到的环形线圈使用BH分析仪(岩崎通信机公司制“SY-8217”)，在将有效最大磁通密度Bm设为15mT的条件下以测定频率2MHz来测定铁损Pcv(单位：kW/m³)。

将使用上述的试验例1～5的方法测定的结果示于表1。

【表1】

图5是示出实施例1的绝缘耐压对第一混合比率的依存性的曲线图。如该图的绝缘耐压的曲线图所示，在实施例1中，通过在非晶质磁性材料的粉末中混合结晶质磁性材料的粉末，从而与单独使用各磁性粉末的情况相比，绝缘耐压特性得到提高。即，通过对上述的不同的磁性粉末进行混合，得到了协同地使压粉磁芯的绝缘耐压值增加的效果。在实施例1中，在第一混合比率为30质量％～40质量％附近绝缘耐压值急剧上升，在40质量％～70质量％的范围内绝缘耐压比变为120％以上，在50质量％～70质量％的范围内绝缘耐压比变为130％以上，将实施例1-1的非晶质磁性材料的粉末单体作为基准(100％)的绝缘耐压比的值提高了30％以上。

(实施例2)

与在实施例1中使用的磁性粉末相比，使用非晶质磁性材料的粉末的粒径、结晶质磁性材料的粉末的表面处理以及粒径不同的磁性粉末而与实施例1同样地得到由压粉磁芯构成的环形磁芯。

具体而言，作为非晶质磁性材料的粉末，制作了组分与实施例1相同且中值粒径D₅₀A为15μm的Fe基非晶质合金粉末。需要说明的是，在实施例2中使用的非晶质磁性材料的粉末是通过连续地进行气雾化、水雾化的雾化法来制作的粉末。

作为结晶质磁性材料的粉末，准备Fe-Si-Cr系合金，具体来说，准备由Si的含量为6～7质量％、Cr的含量为3～4质量％，余部为Fe以及不可避免的杂质的合金构成的中值粒径D₅₀C为4μm的粉末。结晶质磁性材料的粉末使用实施了磷酸盐系的表面绝缘处理的材料。加压成形的加压力为0.5～1.5GPa，在热处理中，在氮气氛内以200～400℃加热一个小时。

制作下表2所示的第一混合比率不同的环形磁芯，并测定磁芯密度、绝缘电阻、绝缘耐压、磁导率以及铁损Pcv。

(试验例1～5)

与实施例1同样地进行了绝缘耐压的测定、绝缘电阻的测定、磁芯密度ρ的测定、磁导率的测定以及铁损Pcv的测定。

求出将仅含有非晶质磁性材料的粉末的实施例2-1的环形磁芯的绝缘耐压值作为基准(100％)的情况下的绝缘耐压比(非晶质100％基准)、以及将仅含有结晶质磁性材料的粉末作为磁性粉末的实施例2-7的环形磁芯的绝缘耐压值作为基准(100％)的情况下的绝缘耐压比(结晶质100％基准)。

关于磁导率，测定了初始磁导率μ0，也测定了向环形磁芯以100kHz的条件叠加直流电流而产生的直流施加磁场为5500A/m时的相对磁导率μ5500。测定结果示于表2。

【表2】

图6是示出实施例2的绝缘耐压对第一混合比率的依存性的曲线图。如图6的绝缘耐压的曲线图所示，在实施例2中也与实施例1同样地，通过在非晶质磁性材料的粉末中混合结晶质磁性材料的粉末，从而与单独使用各磁性粉末的情况相比，绝缘耐压特性得到提高，确认到了协同效果。在实施例2中，在第一混合比率为40质量％附近，绝缘耐压值比非晶质磁性材料的粉末更高，在70质量％～90质量％的范围内绝缘耐压比变为180％以上，将实施例2-6的非晶质磁性材料的粉末单体作为基准(100％)的绝缘耐压比的值提高了80％以上。

图7是示出实施例1以及实施例2的绝缘耐压对第一混合比率的依存性的曲线图。由该图的结果可知，通过在非晶质磁性材料的粉末中混合结晶质磁性材料的粉末，从而与单独使用各粉末的情况相比，能够得到绝缘耐压高的压粉磁芯。即，图7示出了基于压粉磁芯中包含的结晶质磁性材料的粉末与非晶质磁性材料的粉末的混合比率，能够得到超出预期的压粉磁芯，即，通过超过单纯的相加性的协同效果能够得到绝缘耐压特性优异的压粉磁芯。

图8是示出实施例1以及实施例2的将非晶质磁性材料的粉末单体作为基准的各第一混合比率下的绝缘耐压比的曲线图，图9是示出实施例1以及实施例2的将结晶质磁性材料的粉末单体作为基准的各第一混合比率下的绝缘耐压比的曲线图。

由图5～图9的结果可知，通过适当地调整非晶质磁性材料的中值粒径D₅₀A，并且将第一混合比率设置在40质量％以上且90质量以下的范围内，从而稳定地达到提高该绝缘耐压的值的效果。另外，通过将第一混合比率设为50～70质量％，无论在非晶质磁性材料的中值粒径D₅₀A大还是小的情况下，都能够提高压电磁芯的绝缘耐压特性。并且，由图9可知，若为上述那样的第一混合比率(50～70质量％)，则能够得到将仅含有结晶质材料粉末作为磁性粉末的压粉磁芯为基准(100％)的情况下的绝缘耐压比的值为110％以上、或者125％以上的压粉磁芯。

图10～图12是依次示出实施例1的绝缘电阻、磁芯密度、以及磁导率对第一混合比率的依存性的曲线图。

图13～图15是依次示出实施例2的绝缘耐压、绝缘电阻、磁芯密度以及磁导率对第一混合比率的依存性的曲线图。

如表1以及表2以及图5～图15所示，通过在非晶质磁性材料的粉末中混合结晶质磁性材料的粉末而得到的优异的压粉磁芯不仅能够提高绝缘耐压特性，而且能在铁损P_cv几乎不增加的情况下增加其绝缘耐压，从而实现良好的电感器。

根据本发明，能够得到绝缘耐压特性优异并且实现铁损降低的良好的电感器的压粉磁芯，通过本实施例确认到，其良好的程度为超出基于压粉磁芯所含有的结晶质磁性材料的粉末与非晶质磁性材料的粉末的混合比率的期待的程度。

产业上的可利用性

具备本发明的压粉磁芯的电感器能够适宜地作为混合动力机动车等的升压电路的构成部件、发电/变电设备的构成部件、变压器和扼流圈等的构成部件等而使用。

Claims

1.一种压粉磁芯，其含有结晶质磁性材料的粉末以及非晶质磁性材料的粉末，其中，

所述结晶质磁性材料的粉末的含量相对于所述结晶质磁性材料的粉末的含量与所述非晶质磁性材料的粉末的含量的总和的质量比率即第一混合比率为40质量％以上且90质量％以下。

2.根据权利要求1所述的压粉磁芯，其中，

所述第一混合比率为50质量％以上且70质量％以下。

3.根据权利要求1或2所述的压粉磁芯，其中，

所述压粉磁芯的绝缘耐压值在将仅含有所述非晶质磁性材料的粉末作为磁性粉末的压粉磁芯的绝缘耐压值作为基准100％时为120％以上。

4.根据权利要求1或2所述的压粉磁芯，其中，

所述压粉磁芯的绝缘耐压值在将仅含有所述结晶质磁性材料的粉末作为磁性粉末的压粉磁芯的绝缘耐压值作为基准100％时为110％以上。

5.根据权利要求1或2所述的压粉磁芯，其中，

所述结晶质磁性材料包含从由Fe-Si-Cr系合金、Fe-Ni系合金、Fe-Co系合金、Fe-V系合金、Fe-Al系合金、Fe-Si系合金、Fe-Si-Al系合金、羰基铁以及纯铁构成的组中选择的一种或两种以上的材料。

6.根据权利要求1或2所述的压粉磁芯，其中，

所述结晶质磁性材料由Fe-Si-Cr系合金构成。

7.根据权利要求1或2所述的压粉磁芯，其中，

所述非晶质磁性材料包含从由Fe-Si-B系合金、Fe-P-C系合金以及Co-Fe-Si-B系合金构成的组中选择的一种或两种以上的材料。

8.根据权利要求7所述的压粉磁芯，其中，

所述非晶质磁性材料由Fe-P-C系合金构成。

9.根据权利要求1或2所述的压粉磁芯，其中，

所述结晶质磁性材料的粉末由实施了绝缘处理的材料构成。

10.根据权利要求1或2所述的压粉磁芯，其中，

所述压粉磁芯含有使所述结晶质磁性材料的粉末以及所述非晶质磁性材料的粉末相对于所述压粉磁芯所含有的其他材料粘结的粘结成分。

11.根据权利要求10所述的压粉磁芯，其中，

所述粘结成分包含基于树脂材料的成分。

12.一种压粉磁芯的制造方法，其为权利要求11所述的压粉磁芯的制造方法，其中，

具备通过包括混合物的加压成形的成形处理来得到成形制造物的成形工序，所述混合物包含所述结晶质磁性材料的粉末、所述非晶质磁性材料的粉末、以及由所述树脂材料构成的粘结剂成分。

13.根据权利要求12所述的压粉磁芯的制造方法，其中，

通过所述成形工序得到的所述成形制造物为所述压粉磁芯。

14.根据权利要求12所述的压粉磁芯的制造方法，其中，

具备通过热处理来得到所述压粉磁芯的热处理工序，所述热处理对由所述成形工序得到的所述成形制造物进行加热。

15.一种电感器，其具备权利要求1或2所述的压粉磁芯、线圈以及与所述线圈的各个端部连接的连接端子，其中，

所述压粉磁芯的至少一部分以位于在电流经由所述连接端子而流经所述线圈时由所述电流产生的感应磁场内的方式配置。

16.一种电子/电气设备，其装配有权利要求15所述的电感器，其中，

所述电感器通过所述连接端子连接于基板。