CN112750589A - 磁性体芯和线圈部件 - Google Patents

磁性体芯和线圈部件 Download PDF

Info

Publication number
CN112750589A
CN112750589A CN202011154561.9A CN202011154561A CN112750589A CN 112750589 A CN112750589 A CN 112750589A CN 202011154561 A CN202011154561 A CN 202011154561A CN 112750589 A CN112750589 A CN 112750589A
Authority
CN
China
Prior art keywords
particles
metal powder
soft magnetic
magnetic metal
coolant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011154561.9A
Other languages
English (en)
Inventor
奥田修弘
松元裕之
吉留和宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2020145893A external-priority patent/JP7473424B2/ja
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Publication of CN112750589A publication Critical patent/CN112750589A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/255—Magnetic cores made from particles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/08—Cores, Yokes, or armatures made from powder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/20—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/22—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15308—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals based on Fe/Ni
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15333—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals containing nanocrystallites, e.g. obtained by annealing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/32—Composite [nonstructural laminate] of inorganic material having metal-compound-containing layer and having defined magnetic layer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

本发明提供相对磁导率高的磁性体芯。其是包含软磁性金属粉末颗粒的磁性体芯。在磁性体芯的截面上，相对于粒径为10μm以上且低于50μm的全部软磁性金属粉末颗粒的个数，圆形度低于0.50的软磁性金属粉末颗粒的个数的比例为0.05％以上1.50％以下。

Description

磁性体芯和线圈部件
技术领域
本发明涉及磁性体芯和线圈部件。
背景技术
专利文献1中记载了涉及软磁性合金的发明。而且记载了软磁性合金粉末的颗粒截面的圆形度为0.5以上的内容。还记载了通过提高该圆形度，能够提高使用软磁性合金粉末制得的磁性部件的粉末填充率的内容。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018－73947号公报
发明内容
本发明的目的在于获得相对磁导率高的磁性体芯。
为了实现上述目的，本发明提供一种包含软磁性金属粉末颗粒的磁性体芯，其中，在上述磁性体芯的截面上，相对于粒径为10μm以上且低于50μm的全部软磁性金属粉末颗粒的个数，圆形度低于0.50的软磁性金属粉末颗粒的个数的比例为0.05％以上1.50％以下。
本发明的磁性体芯由于具有上述特征，成为相对磁导率高的磁性体芯。
上述软磁性金属粉末颗粒可以包含Fe和B。
上述软磁性金属粉末颗粒可以还包含Si。
上述软磁性金属粉末颗粒可以具有由组成式(Fe(1－(α+β))X1αX2β)(1－(a+b+c+d+e+f))MaBbPcSidCeSf构成的主成分，
其中，X1为选自Co和Ni中的一种以上，
X2为选自Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O和稀土元素中的一种以上，
M为选自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W、Ti和V中的一种以上，
0.0≤a≤0.140，
0.0≤b≤0.20，
0.0≤c≤0.20，
0≤d≤0.14，
0≤e≤0.20，
0≤f≤0.02，
0.698≤1－(a+b+c+d+e+f)≤0.93，
α≥0，
β≥0，
0≤α+β≤0.50。
也可以0.01≤b≤0.20。
上述软磁性金属粉末颗粒可以为非晶质。
上述软磁性金属粉末颗粒可以包含纳米晶体。
本发明的线圈部件具有上述磁性体芯。
附图说明
图1是通过X射线晶体结构解析获得的图的一例。
图2是通过对图1的图进行峰形拟合而得到的图案的一例。
图3是金属粉末制造装置的示意图。
图4是表示圆形度低的颗粒的个数比例与相对磁导率的关系的图。
符号说明
20：熔融金属供给部；21：熔融金属；22：容器；24：加热用线圈；26：气体喷射嘴；30：冷却部；32：筒体；33：内表面(内周面)；34：排出部；36：冷却液导入部(冷却液导出部)；37：喷嘴；38：框体；40：分隔部；42：通路部；44：外侧部(外侧空间部)；46：内侧部(内侧空间部)；50：冷却液流；52：冷却液排出部；100：金属粉末制造装置。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
本实施方式的磁性体芯包含软磁性金属粉末颗粒，其中，在上述磁性体芯的截面上，相对于粒径为10μm以上且低于50μm的全部软磁性金属粉末颗粒的个数，圆形度低于0.50的软磁性金属粉末颗粒的个数的比例为0.05％以上1.50％以下。
相对于粒径为10μm以上且低于50μm的全部软磁性金属粉末颗粒的个数，圆形度低于0.50的软磁性金属粉末颗粒的个数的比例可以为0.07％以上1.40％以下。
通常，包含软磁性金属粉末颗粒(以下有时简记作颗粒)的磁性体芯中，颗粒的填充密度越高，越容易形成高磁导率。而且，为了高密度地填充颗粒，颗粒的圆形度越高越好。
已知在高密度地填充颗粒的基础上，颗粒彼此接触得越多，颗粒彼此之间的有效去磁系数越低，包含该颗粒的磁性体芯越容易形成高磁导率。
如果向颗粒施加磁场，就会在颗粒的一端产生正磁极，在另一端产生负磁极。由正磁极和负磁极而在颗粒内部产生的磁场是去磁场。去磁场的强度与去磁系数成比例。在颗粒与其它颗粒孤立存在的情况下，去磁系数由颗粒的形状(圆形度)决定。但是，如果颗粒彼此接触，则彼此的磁极抵消。因此，去磁系数成为被称为有效去磁系数的相对较小的值。
作为表示磁性体芯的相对磁导率的式子，已知下述的Ollendorf式。其中，μ是磁性体芯的相对磁导率，η是颗粒的填充率，μ0是真空的磁导率，μm是颗粒的磁导率，N是有效去磁系数。
Figure BDA0002742347390000031
而且发现在磁性体芯中包含上述个数比例范围内的圆形度低的颗粒、具体来说低于0.50的颗粒的情况下，与圆形度低的颗粒的个数比例在上述范围之外的情况相比，能够进一步提升相对磁导率。
在圆形度低的颗粒的个数比例过小的情况下，与以同等填充度、圆形度低的颗粒的个数比例在上述范围内的情况相比，相对磁导率降低。
在圆形度低的颗粒的个数比例过大的情况下，为了提高磁性体芯的填充率，需要以更高的压力进行压粉。压粉时的压力越高，制造装置的负荷越大且成本越高。另外，即使能够提高填充率，与以同等的填充率、圆形度低的颗粒的个数比例在上述范围内的情况相比，相对磁导率也低。这是因为在以高的压力进行压粉时，颗粒的磁导率(上述的μm)因逆磁致伸缩效应而降低。
以下，对圆形度的定义、圆形度低于0.50的颗粒的个数比例的测定方法以及填充率的计算方法进行说明。
在本实施方式中，圆形度为2×(π×截面积)1/2/(截面的周长)。其中，正圆的圆形度为1，形状越变形圆形度越低。
为了测定相对于粒径为10μm以上且低于50μm的全部颗粒的个数的、圆形度低于0.50的颗粒的个数的比例，首先，对与成型方向平行地切割磁性体芯而得到的截面进行研磨，制作观察面。接着，利用SEM观察观察面，拍摄SEM图像。其中，粒径是等效圆直径。具体而言，观察面中的相当于该颗粒的截面积的正圆的直径是等效圆直径。
基于SEM的观察范围的大小没有特别限制，只要能够观察2000个以上、优选20000个以上粒径为10μm以上且低于50μm的颗粒即可。另外，也可以在一个观察面中设定彼此不同的观察范围，拍摄各个观察范围的SEM图像，以多个SEM图像的合计观察上述个数的颗粒。
SEM图像的倍率没有特别限制，只要能够测定粒径为10μm以上且低于50μm的颗粒的圆形度即可。例如，可以为200倍以上1000倍以下。
相对于本实施方式的磁性体芯所包含的颗粒，粒径为10μm以上且低于50μm的颗粒的个数的比例没有特别限制。例如为20％以上。其中，在计算上述个数比例时，忽略粒径小于1μm的微粒。
圆形度如下所述求出。首先，利用图像处理软件对SEM图像进行二值化而获得黑白图像。接着，利用图像解析软件对所获得的黑白图像进行处理，测量各颗粒的截面积、周长、等效圆直径。对于等效圆直径为10μm以上且低于50μm的颗粒，根据上述式计算圆形度。而且，计算圆形度低于0.50的颗粒的个数比例。以下，有时将粒径为10μm以上且低于50μm、且圆形度低于0.50的颗粒称为圆形度低的颗粒。
磁性体芯的填充率的计算方法没有特别限制。例如，能够通过下述方法计算。对与成型方向平行地切割磁性体芯而得到的截面进行研磨，制作观察面。接着，使用SEM对该观察面进行观察。计算颗粒的面积相对于整个观察面面积的比例。而且，在本实施方式中，认为该面积比例等于填充率，将该面积比例作为填充率。另外，在计算填充率时，将观察面设为包含2000个以上颗粒、优选包含20000个以上颗粒的大小。
另外，填充率也可以根据成为原料的软磁性金属粉末的真密度和配合比计算假定填充率为100％时的密度(理想密度)，将实际上根据磁性体芯的尺寸和重量算出的实测密度除以理想密度，由此算出填充率。根据SEM算出的填充率与根据实测密度和理想密度算出的填充率实际上一致。
颗粒的微结构没有特别限制。例如，颗粒可以具有由非晶质构成的结构，也可以具有由晶体构成的结构。另外，还可以具有由平均晶体粒径为0.1nm以上100nm以下的纳米晶体构成的结构。在包含晶体、特别是纳米晶体的颗粒中，通常在一个颗粒中包含许多晶体。即，颗粒的粒径不同于晶体粒径。其中，晶体粒径的计算方法没有特别限制。例如，能够通过使用TEM进行观察来算出。
而且，颗粒所包含的纳米晶体可以是Fe基纳米晶体。Fe基纳米晶体是平均晶体粒径为纳米级(具体为0.1nm以上100nm以下)且Fe的晶体结构为bcc(体心立方晶格结构)的晶体。Fe基纳米晶体的平均晶体粒径的计算方法没有特别限制。例如能够通过使用TEM进行观察来算出。另外，确认晶体结构为bcc的方法也没有特别限制。例如能够使用XRD来确认。
在本实施方式中，Fe基纳米晶体的平均晶体粒径可以为5～30nm。具有由这样的Fe基纳米晶体构成的结构的颗粒，Bs容易升高，Hcj容易降低。即，软磁性容易提升。而且，包含该颗粒的磁性体芯的软磁性容易提升。
对颗粒的组成没有特别限制。例如可以包含Fe，也可以包含Fe和B。通过颗粒包含Fe和B，容易控制颗粒的微结构。颗粒可以还包含Si。通过颗粒包含Si，容易提升颗粒的软磁性，容易提升包含该颗粒的磁性体芯的软磁性。具体而言，容易变成具有低Hcj和高Bs的颗粒，容易提升包含该颗粒的磁性体芯的软磁性。
在颗粒具有由Fe基纳米晶体构成的结构的情况下，颗粒可以具有例如由组成式(Fe(1－(α+β))X1αX2β)(1－(a+b+c+d+e+f))MaBbPcSidCeSf构成的主成分，
可以X1为选自Co和Ni中的一种以上，
X2为选自Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O和稀土元素中的一种以上，
M为选自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W、Ti和V中的一种以上，
0.0≤a≤0.140
0.0≤b≤0.20
0.0≤c≤0.20
0≤d≤0.14
0≤e≤0.20
0≤f≤0.02
0.698≤1－(a+b+c+d+e+f)≤0.93
α≥0
β≥0
0≤α+β≤0.50。
其中，上述组成式以原子数比表示。
也可以0.01≤b≤0.20。通过含有B，颗粒容易具有由Fe基纳米晶体构成的结构。
在后述的磁性体芯的制造方法中，在对包含具有上述组成的颗粒的软磁性金属粉末进行热处理的情况下，在颗粒中容易析出Fe基纳米晶体。换言之，具有上述组成的软磁性金属粉末容易成为具有析出Fe基纳米晶体的颗粒的软磁性金属粉末的起始原料。
在通过热处理使Fe基纳米晶体在颗粒中析出的情况下，热处理前的颗粒可以具有仅由非晶质构成的结构，也可以具有在非晶质中存在初始微晶的纳米异质结构。其中，初始微晶的平均粒径可以为0.3nm以上10nm以下。另外，在颗粒具有仅由非晶质构成的结构或纳米异质结构的情况下，后述的非晶质化率X为85％以上。
以下例示本实施方式的磁性体芯的制造方法，但磁性体芯的制造方法不限于下述的方法。
首先，制作包含上述的本实施方式的颗粒的软磁性金属粉末。包含本实施方式的颗粒的软磁性金属粉末例如能够通过气体雾化法来制作。特别是通过使用图3所示的金属粉末制造装置100利用气体雾化法来制作软磁性金属粉末，所得到的软磁性金属粉末具有本实施方式的颗粒。
图3所示的金属粉末制造装置100是用于通过气体雾化法将熔融金属21粉末化以得到上述的本实施方式的颗粒的装置。金属粉末制造装置100具有熔融金属供给部20和配置于熔融金属供给部20的铅垂方向的下方的冷却部30。图3中的铅垂方向是沿着Z轴的方向。
熔融金属供给部20具有容纳熔融金属21的耐热性容器22。在耐热性容器22的外周配置有加热用线圈24，将容纳于容器22内部的熔融金属21加热，将其维持在熔融状态。在容器22的底部形成有排出口，熔融金属21从此处朝向构成冷却部30的筒体32的内表面33以滴下熔融金属21a的方式排出。
在容器22的外底壁的外侧部以围绕排出口的方式配置有气体喷射嘴26。气体喷射嘴26具备气体喷射口。从气体喷射口向从排出口排出的滴下熔融金属21a喷射高压气体(喷射压(气体压力)为2MPa以上12MPa以下的气体)。高压气体由从排出口排出的熔融金属的周围整周朝向斜下方喷射，滴下熔融金属21a成为许多熔滴，沿着气流朝向筒体32的内表面运送。
在上述的高压气体的气体压力为2MPa以上12MPa以下的情况下，圆形度低于0.50的颗粒的个数比例容易增加到0.05％以上。而在使用现有的金属粉末制造装置的情况或气体压力过低的情况下，圆形度低于0.50的颗粒的个数比例难以达到0.05％以上。另外，在气体压力过高的情况下，圆形度低于0.50的颗粒的个数比例难以达到1.50％以下。
将熔融金属21的组成设为与最终获得的颗粒的组成相同的组成。金属粉末制造装置100通过使用不活泼气体作为如上所述从气体喷射嘴26的气体喷射口喷射的气体，即使是容易氧化的熔融金属21，也能够容易地粉末化。
作为从气体喷射口喷射的气体，优选氮气、氩气、氦气等不活泼气体、或者氨分解气体等还原性气体。另外，根据熔融金属21的易氧化程度，也可以是空气。
在本实施方式中，筒体32的轴心O相对于铅垂线Z以规定角度θ1倾斜。作为规定角度θ1，没有特别限制，优选为0～45度。通过设为这样的角度范围，容易使来自排出口的滴下熔融金属21a朝向在筒体32的内部形成为倒圆锥状的冷却液流50排出。
排出到倒圆锥状的冷却液流50的滴下熔融金属21a与冷却液流50碰撞，进一步分裂细化，并且被冷却固化，成为固态的软磁性金属粉末。沿着筒体32的轴心O，在下方设置有排出部34，能够将冷却液流50所包含的软磁性金属粉末与冷却液一起排出到外部。与冷却液一起排出的软磁性金属粉末在外部的贮存槽等中与冷却液分离并被取出。其中，作为冷却液，没有特别限制，可以使用冷却水。
在本实施方式中，在筒体32的轴芯O方向的上部具有用于将冷却液导入筒体32内部的冷却液导入部(冷却液导出部)36。并且，从冷却液导入部36将冷却液从筒体32的上部朝向筒体32的内部排出的观点来看，也可以将其定义为冷却液导出部。
冷却液导入部36至少具有框体38，在冷却液导入部36的内部具有位于筒体32的径向外侧的外侧部(外侧空间部)44和位于筒体32的径向内侧的内侧部(内侧空间部)46。外侧部44和内侧部46被分隔部40分隔，外侧部44和内侧部46由形成于分隔部40的轴芯O方向的上部的通路部42连通，冷却液能够流通。此外，如图3所示，在外侧部44，分隔部40相对于轴芯O以θ2的角度倾斜。角度θ2优选在0～90度的范围内，进一步优选为0～45度。在内侧部46，优选分隔部40的壁面与筒体32的内表面33在同一平面上，但不需要一定在同一平面上，可以稍微倾斜，也可以形成台阶。
单一或多个喷嘴37与外侧部44连接，冷却液从喷嘴37进入外侧部44。另外，在内侧部46的轴芯O方向的下方形成有冷却液排出部52，内侧部46内的冷却液从此处向筒体32的内部排出(导出)。
在本实施方式中，冷却液导入部36的框体38配置于筒体32的轴芯O方向的上部，具有外径比筒体32的内径小的圆筒形状。框体38的外周面成为引导内侧部46内的冷却液的流动的流路内周面。
外侧部44和内侧部46之间由设置于分隔部40的轴芯O方向的上部的通路部42连通。通路部42是冷却液导入部36的上板部与分隔部40的上端之间的间隙，其轴芯O方向的上下宽度W1(参照图3)比外侧部44的轴芯O方向的上下宽度W2窄。W1/W2优选为1/4以上1/3以下。通过设为这样的范围，容易通过冷却液在后述筒体32的内表面33上的反射而形成倒圆锥状的液流50。
在本实施方式中，喷嘴37与冷却液导入部36的外侧部44连接。通过将喷嘴与冷却液导入部36的外侧部44连接，冷却液从喷嘴37进入处于冷却液导入部36内部的外侧部44的内部。进入外侧部44的内部的冷却液通过通路部42进入内侧部46的内部。
框体38具有比筒体32的内表面33小的内径。
在本实施方式中，冷却液排出部52形成于框体38的下端处的外方凸部与筒体32的内表面33之间的间隙。冷却液排出部的径向宽度比通路部的上下宽度W1宽。
冷却液排出部52的内径与流路偏向面的最大外径一致，冷却液排出部52的外径与筒体32的内径基本一致。另外，也可以使冷却液排出部52的外径与筒体32的内表面33一致。此外，筒体32的内表面33的内径没有特别限制，优选为50～500mm。
在本实施方式中，从喷嘴37先在外侧部44贮存并从此处通过通路部42而进入内侧部46内部的冷却液形成沿着框体38的流路内周面朝向轴芯O的下方的液流。在内侧部46的内部沿着流路内周面向轴芯O的下方下落的冷却液接着沿着框体38的流路偏向面流动，与筒体32的内表面33碰撞并反射。结果，如图3所示，冷却液以倒圆锥状从冷却液排出部52向筒体32的内部排出，形成冷却液流50。
此外，从冷却液排出部52流出的冷却液流50是从冷却液排出部52朝向轴芯O一直前进的倒圆锥流，但也可以是旋涡状的倒圆锥流。
如图3所示，框体38的轴向长度L1只要是覆盖通路部42的轴芯O方向的宽度W1的程度的长度即可。
在本实施方式中，从喷嘴37进入外侧部44的冷却液先在外侧部44贮存，从此处通过通路42，从而流速加快，进入内侧部46。在内侧部46，通过通路42的冷却液与形成于框体38的流路内周面的曲率面碰撞，冷却液的流动方向变为沿着轴芯O向下的流向。
在内侧部46的内部沿着轴芯O向下方下落的冷却液接着因为流路截面狭窄而流速增加。而且，冷却液在流速增大的状态下与筒体32的内表面碰撞并反射，如图3所示，以倒圆锥状从冷却液排出部52排出到筒体32的内部，形成冷却液流50。图3所示的滴下熔融金属21a的熔滴向由此形成的倒圆锥状的冷却液流50的上侧液面入射，滴下熔融金属21a的熔滴在冷却液流50的内部与冷却液一起流动而被冷却。
在使用本实施方式的金属粉末制造装置100的软磁性金属粉末的制造方法中，在筒体32的上开口部形成有滴下熔融金属21a的熔滴的入口，在该筒体32的上部开口部形成倒圆锥状的冷却液流50。在筒体32的上部开口部形成倒圆锥状的冷却液流50，冷却液从筒体32的排出部34排出，由此，在筒体32的上部开口部获得向筒体32的内部的吸引压。例如，获得与筒体32的外部的差压为30kPa以上的吸引压。
因此，滴下熔融金属21a的熔滴从筒体32的上部开口部被自整合地吸入(即使位置稍微偏离也自动地被吸入)到筒体32的内部，进入到倒圆锥状的冷却液流50中。因此，滴下熔融金属21a的熔滴从熔融金属供给部20的排出口至冷却液流50的飞行时间较短。飞行时间越短，滴下熔融金属21a的熔滴越不易被氧化。而且，能够促进骤冷效果，容易形成软磁性金属部由非晶质构成的结构。
另外，在本实施方式中，滴下熔融金属21a的熔滴进入到倒圆锥状的冷却液的液流中，而不是沿着筒体32的内表面33的冷却液的液流，所以能够缩短被冷却后的颗粒1在筒体32内部的滞留时间，并且对筒体32的内表面33的损伤也少。另外，对被冷却后的颗粒本身的损伤也少。
而且，在本实施方式中，不对筒体32的内表面33进行任何加工，也无需任何安装，仅在筒体32的上部安装冷却液导出部36，就能够形成倒圆锥状的冷却液流50。另外，能够使筒体32的上部开口的内径也足够大。
也可以对使用金属粉末制造装置100获得的软磁性金属粉末实施热处理。热处理的条件没有特别限制。例如，可以以400～700℃进行0.1～10小时热处理。通过进行热处理，在颗粒的微结构是仅具有非晶质的结构或是在非晶质中存在初始微晶的纳米异质结构的情况下，颗粒的微结构容易变为包含纳米晶体的结构。而且，存在软磁性金属粉末的Hcj减少的趋势。另外，在热处理的温度过高的情况下，存在软磁性金属粉末的Hcj增加的趋势。
确认软磁性金属粉末的微结构的方法没有特别限制。例如，能够通过XRD来确认。另外，压粉前的软磁性金属粉末的微结构和压粉后的磁性体芯所包含的颗粒的微结构通常相同。
在本实施方式中，设为：下述式(1)所示的非晶质化率X为85％以上的软磁性金属粉末所包含的软磁性金属部具有由非晶质构成的结构，非晶质化率X低于85％的软磁性金属粉末所包含的软磁性金属部具有由晶体构成的结构。
X＝100－(Ic/(Ic+Ia)×100)…(1)
Ic：结晶性散射积分强度
Ia：非晶性散射积分强度
非晶质化率X通过XRD对软磁性金属粉末实施X射线晶体结构解析，进行相的辨别，读取结晶化的Fe或化合物的峰(Ic：结晶性散射积分强度，Ia：非晶性散射积分强度)，根据该峰强度算出结晶化率，由上述式(1)算出。以下，对计算方法进行更具体的说明。
通过XRD对本实施方式的软磁性金属粉末进行X射线晶体结构解析，获得图1所示的图。使用下述式(2)的洛伦兹函数对其进行峰形拟合，获得图2所示的表示结晶性散射积分强度的晶体成分图案αc、表示非晶性散射积分强度的非晶成分图案αa、以及将它们组合的图案αc+a。根据所获得的图案的结晶性散射积分强度和非晶性散射积分强度通过上述式(1)求出非晶质化率X。其中，测定范围设为能够确认来自非晶质的晕的衍射角2θ＝30°～60°的范围。在该范围内，基于XRD实测的积分强度与使用洛伦兹函数算出的积分强度的误差在1％以内。
Figure BDA0002742347390000121
h：峰高度
u：峰位置
w：半值宽度
b：背景高度
以下，对磁性体芯是压粉芯时的磁性体芯的制造方法进行说明。磁性体芯的制造方法没有特别限制。
在由本实施方式的软磁性金属粉末制作压粉芯的情况下，在将软磁性金属粉末投入模具之后，沿成型方向施加压力进行压粉并成型。
以上，对本实施方式的磁性体芯进行了说明，但本发明的磁性体芯不限于上述的实施方式。
另外，本发明的磁性体芯的用途也没有特别限制。例如可以举出电感器、扼流线圈、互感器等线圈部件(磁性部件)。
实施例
以下，基于详细的实施例进一步对本发明进行说明，但本发明不限于这些实施例。
实验例1
以样品No.1～7、3a、3b、3c制作表1所示组成的软磁性金属粉末。
软磁性金属粉末使用图3所示的金属粉末制造装置100由气体雾化法制作。熔解温度为1500℃，使用气体种类为Ar。在表1中示出熔液的喷射气体压力。另外，金属粉末制造装置100中的筒体32的内表面的内径为300mm，θ1设为20度，θ2设为0度。W1/W2设为表1所记载的值。另外，通过筛分进行分级，使所获得的软磁性金属粉末的平均粒径(D50)为24μm。
然后，对得到的软磁性金属粉末进行热处理。热处理条件设为600℃、1小时，热处理时的气氛为Ar气氛。
测定所得到的软磁性金属粉末的平均粒径(D50)，确定全部为24μm。平均粒径使用干式粒度分布测定装置(HELOS)测定。另外，确认各软磁性金属粉末是由纳米晶体构成的结构(由Fe基纳米晶体构成的结构)。
另外，准备市售的具有由纳米晶体构成的结构(由Fe基纳米晶体构成的结构)的软磁性金属粉末作为样品No.8。平均粒径(D50)为24μm。
接着，对于样品No.1～8，将软磁性金属粉末填充到模具中。模具的形状使得最终得到的磁性体芯的形状为环形。
接着对软磁性金属粉末进行加压成型。控制成型压力，使得此时得到的磁性体芯的填充率成为表1所示的值。具体而言，将成型压力控制在1～10ton/cm2的范围内。
对于各实验例，对与成型方向(高度方向)平行地切割的截面进行观察。具体而言，使用SEM在多个测定范围进行观察，使得至少能够看到2000个以上的粒径为10μm以上且低于50μm的颗粒。倍率设为500倍。确认了测定各颗粒的等效圆直径并平均而得到的平均等效圆直径与软磁性粉末的平均粒径实质上相同。另外，确认了粒径为10μm以上且低于50μm的颗粒的个数相对于磁性体芯所包含的颗粒的比例为20％以上。
然后，测定各磁性体芯的圆形度低的颗粒的个数比例、填充率和相对磁导率。各磁性体芯的圆形度低的颗粒的个数比例和填充率通过SEM图像算出。相对磁导率使用阻抗/GAIN-PHASE ANALYZER(yokogawa hewlett packard,ltd.制造，4194A)测定。在实验例1中，将相对磁导率高于40的情况评价为良好，将44以上的情况评价为更好。在表1中示出结果。而且，对于样品1～7、3a、3b、3c，在图4中示出将圆形度低的颗粒的个数比例作为横轴、将相对磁导率作为纵轴的图。
【表1】
Figure BDA0002742347390000141
*为比较例
由表1和图4可知，圆形度低的颗粒的个数比例为0.05％以上1.50％以下的磁性体芯的相对磁导率良好。而圆形度低的颗粒的个数比例在0.05％以上1.50％以下的范围外的磁性体芯即使在相同填充率下相对磁导率也低。
此外，样品No.8表明即使使用市售的软磁性金属粉末制作磁性体芯，圆形度低的颗粒的个数比例也过小。可以认为这是因为市售的软磁性金属粉末未使用图3所示的金属粉末制造装置100制作的缘故。
(实验例2)
在实验例2中，设为W1/W2＝1/4，改变软磁性金属粉末的微结构和组成，除此以外，与实验例1的样品No.1～7同样实施。软磁性金属粉末的微结构通过改变组成和热处理条件来控制。另外，确认了样品No.9～14的软磁性金属粉末具有由比纳米晶体大的晶体构成的结构，样品No.15～17的软磁性金属粉末具有由非晶构成的结构。在表2中示出结果。此外，因为相对磁导率因组成而发生变化，所以相对磁导率良好的基准与实验例1不同。
【表2】
Figure BDA0002742347390000151
*为比较例
由表2可知，在软磁性金属粉末的微结构和组成相同且填充率相同的情况下，圆形度低的颗粒的个数比例为0.05％以上1.50％以下的磁性体芯的相对磁导率相对较高。
(实验例3)
在实验例3中，设为W1/W2＝1/4，改变软磁性金属粉末的组成，除此以外，与实验例1的样品No.3同样实施。软磁性金属粉末的微结构通过改变热处理条件来控制。圆形度小的颗粒的个数比例通过改变气体雾化时的气体压力来控制。在表3中表示结果。
【表3】
Figure BDA0002742347390000161
由表3可知，在颗粒具有由组成式(Fe(1－(α+β))X1αX2β)(1－(a+b+c+d+e+f))MaBbPcSidCeSf构成的主成分，
X1为选自Co和Ni中的一种以上，
X2为选自Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O和稀土元素中的一种以上，
M为选自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W、Ti和V中的一种以上，
0.0≤a≤0.140
0.01≤b≤0.20
0.0≤c≤0.20
0≤d≤0.14
0≤e≤0.20
0≤f≤0.02
0.698≤1－(a+b+c+d+e+f)≤0.93
α≥0
β≥0
0≤α+β≤0.50
(样品No.3、21、22、24a、25、27、28、30、32、34、35)的情况下，与a～f中的任一项在上述范围外的情况(样品编号23、24、26、29、31、33、36)相比，相对磁导率高。确认了至少样品No.3、21、22、24a、25、27、28、30、32、34、35具有由Fe基纳米晶体构成的结构。
此外，关于a～f中的任一项在上述范围外的情况，确认了在圆形度小的颗粒的个数比例在0.05％以上1.50％以下的范围外的情况下，与组成相同但圆形度小的颗粒的个数比例在0.05％以上1.50％以下的范围内的情况(表3所记载的情况)相比，相对磁导率进一步降低。

Claims (7)

1.一种磁性体芯，其包含软磁性金属粉末颗粒，所述磁性体芯的特征在于，
在所述磁性体芯的截面上，相对于粒径为10μm以上且低于50μm的全部软磁性金属粉末颗粒的个数，圆形度低于0.50的软磁性金属粉末颗粒的个数的比例为0.05％以上1.50％以下。
2.根据权利要求1所述的磁性体芯，其特征在于，
所述软磁性金属粉末颗粒包含Fe和B。
3.根据权利要求2所述的磁性体芯，其特征在于，
所述软磁性金属粉末颗粒还包含Si。
4.根据权利要求1所述的磁性体芯，其特征在于，
所述软磁性金属粉末颗粒具有由组成式(Fe(1－(α+β))X1αX2β)(1－(a+b+c+d+e+f))MaBbPcSidCeSf构成的主成分，
其中，X1为选自Co和Ni中的一种以上，
X2为选自Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O和稀土元素中的一种以上，
M为选自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W、Ti和V中的一种以上，
0.0≤a≤0.140，
0.0≤b≤0.20，
0.0≤c≤0.20，
0≤d≤0.14，
0≤e≤0.20，
0≤f≤0.02，
0.698≤1－(a+b+c+d+e+f)≤0.93，
α≥0，
β≥0，
0≤α+β≤0.50。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的磁性体芯，其特征在于，
所述软磁性金属粉末颗粒为非晶质。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的磁性体芯，其特征在于，
所述软磁性金属粉末颗粒包含纳米晶体。
7.一种具有权利要求1～6中任一项所述的磁性体芯的线圈部件。
CN202011154561.9A 2019-10-31 2020-10-26 磁性体芯和线圈部件 Pending CN112750589A (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019199177 2019-10-31
JP2019-199177 2019-10-31
JP2020145893A JP7473424B2 (ja) 2019-10-31 2020-08-31 磁性体コアおよびコイル部品
JP2020-145893 2020-08-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112750589A true CN112750589A (zh) 2021-05-04

Family

ID=75648730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011154561.9A Pending CN112750589A (zh) 2019-10-31 2020-10-26 磁性体芯和线圈部件

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20210134513A1 (zh)
CN (1) CN112750589A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060216507A1 (en) * 2003-10-15 2006-09-28 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Soft magnetism material and powder magnetic core
JP2006283166A (ja) * 2005-04-04 2006-10-19 Jfe Steel Kk 圧粉磁芯用被覆鉄基粉末および圧粉磁芯
CN105845385A (zh) * 2015-01-29 2016-08-10 Tdk株式会社 软磁性金属压粉磁芯
JP2016167479A (ja) * 2015-03-09 2016-09-15 Tdk株式会社 コイル封入圧粉磁芯
US20190013129A1 (en) * 2017-07-06 2019-01-10 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Dust core
CN110246650A (zh) * 2018-03-09 2019-09-17 Tdk株式会社 软磁性合金粉末、压粉磁芯及磁性部件

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060216507A1 (en) * 2003-10-15 2006-09-28 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Soft magnetism material and powder magnetic core
JP2006283166A (ja) * 2005-04-04 2006-10-19 Jfe Steel Kk 圧粉磁芯用被覆鉄基粉末および圧粉磁芯
CN105845385A (zh) * 2015-01-29 2016-08-10 Tdk株式会社 软磁性金属压粉磁芯
JP2016167479A (ja) * 2015-03-09 2016-09-15 Tdk株式会社 コイル封入圧粉磁芯
US20190013129A1 (en) * 2017-07-06 2019-01-10 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Dust core
CN110246650A (zh) * 2018-03-09 2019-09-17 Tdk株式会社 软磁性合金粉末、压粉磁芯及磁性部件

Also Published As

Publication number Publication date
US20210134513A1 (en) 2021-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110265201B (zh) R-t-b系永久磁铁
US11804317B2 (en) Soft magnetic metal powder and electronic component
TWI778112B (zh) 鐵基合金、結晶鐵基合金粉化粉末及磁芯
US20190304646A1 (en) Soft magnetic powder and method for producing sintered body
CN111755197B (zh) 软磁性金属粉末和磁性部件
JP7473424B2 (ja) 磁性体コアおよびコイル部品
CN112750589A (zh) 磁性体芯和线圈部件
JP7099035B2 (ja) 軟磁性粉末、圧粉磁心、磁性素子および電子機器
CN111748753A (zh) 软磁性合金和磁性部件
JP2020122185A (ja) 軟磁性粉末、圧粉磁心、磁性素子および電子機器
JP2023124670A (ja) 軟磁性合金粉末、磁心、および磁性部品
JP2021158340A (ja) 磁気コア、磁性部品および電子機器
CN114616638A (zh) 软磁性合金和磁性部件
CN113451013A (zh) 磁芯、磁性部件和电子设备
CN113710391B (zh) 软磁性合金粉末、压粉磁芯、磁性部件及电子设备
TWI744874B (zh) 軟磁性合金粉末、壓粉磁芯、磁性零件及電子機器
KR102272158B1 (ko) 연자성 금속 분말 및 자성 부품
JP7276668B2 (ja) 軟磁性合金粉末、磁気コア、磁性部品および電子機器
JP2023079830A (ja) 軟磁性金属粉末、磁気コア、磁性部品および電子機器
CN117637280A (zh) 软磁性合金粉末、磁芯、磁性部件以及电子设备
CN113436853A (zh) 磁芯、磁性部件和电子设备
CN114121436A (zh) 磁芯、磁性部件以及电子设备
JP2021153175A (ja) 磁気コア、磁性部品および電子機器
CN116504480A (zh) 软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备
CN115083712A (zh) 稀土系磁铁粉末、粘结磁铁、烧结磁铁、及它们的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination