CN1330374A - 压粉铁芯用粉及压粉铁芯 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种压粉铁芯用粉,其可改进例如成型压密粉末磁芯的导磁率等磁力性质,改进例如成型压密粉末磁芯的尺寸精度和径向抗轧强度等机械性质;以及使用该粉末的压粉铁芯。压粉铁芯用粉末含有铁磁粉末、含有硅氧树脂及/或酚树脂的绝缘材料,和润滑剂,其中该润滑剂含有硬脂酸铝;以及使用该压粉铁芯用粉的压粉铁芯。

Description

压粉铁芯用粉及压粉铁芯
本发明涉及用于变压器、电感等磁芯，马达用磁芯，和其它电子部件的压粉铁芯用粉；以及有关一种压粉铁芯(dust core)。
最近，电气和电子用品已经微缩化，随着微缩化的到来，需要有微缩尺寸和高效率的压粉铁芯。至于压粉铁芯用粉的磁性材料，可使用铁氧体粉末和铁磁粉末。铁磁粉末较铁氧体粉末具有高饱和的磁通密度，故铁磁粉末具有使得磁芯微缩化的优点，但因其低电阻的缘故，其缺点为涡流耗损增加。为了尽可能降低涡流耗损，必须要在铁磁粉末微粒表面形成一层绝缘膜。
此外，为了获得微缩化磁芯，要求高饱和磁通密度，特别是其重叠直流高磁场的导磁率绝佳；若直流重叠高磁场性质绝佳，则可让磁芯微缩化。换言之，因操作磁场定义为电流除以磁径长度，因此，若磁芯微缩化而缩短磁径长度，则操作磁场移至高磁场侧。即使操作磁场移至高磁场侧，若干重叠直流高磁场的导磁率绝佳，以及导磁率高，仍然可以获得高电感，使微缩化成为可能。
除此之外，需要对应高电流的感应器。这种情况下，如果磁芯于重叠直流高磁场的导磁率绝佳，即使当电流增高，且操作磁场移至高磁场侧，磁芯仍可以适应这种情况。假如在重叠直流高磁场的导磁率为绝佳，而且高磁场的导磁率未遽然下降，则例如感应器绕线的匝数可增加，感应器的电感与绕线匝数的平方成比例，因而可实现进一步微缩化。
但即使获得可使磁芯微缩化的压粉铁芯，磁芯尺寸的精度仍属重要因素。这样，特别要求成型后由模具分离的尺寸变化(后文称作为「回弹」)小。特别是，假如磁芯具有复杂形状，由于个别部件的成型压力不同，回弹程度也会有别，因而难以高尺寸精度来成型磁芯。
过去为了成型具有高尺寸精度的磁芯，曾向铁磁粉末中添加润滑剂。举例言之，JP-A-12-30925与JP-A-12-30924披露一种具有高导磁率、低磁芯耗损、与高机械强度的压型粉末磁芯，其制法是经混合软磁合金的微粉化粉末与硅氧树脂，该软磁合金例如以铁为基础的软磁合金粉末，例如具有LL/LS比平均值为1.0至3.5的以铁-硅-铝为基础的软磁合金的微粉化粉末，其中以粉末颗粒形状的二维观察为例，LL表示主轴长度，而LS表示短轴长度；压型与成型所得混合物；于600至900℃，加热压型后的成型体；随后，将所得压型后的粉末成型体浸没于液体树脂内，硬化该树脂。
JP-A-11-195520披露一种具有高磁通密度、低抗磁力、低磁芯耗损、与高机械强度的压型压粉铁芯；一种用于该压粉铁芯的铁磁粉末；以及一种压型压粉铁芯的制法，根据该披露的内容经使用一种压型压粉铁芯的铁磁粉末，该铁磁粉末由铁磁粉末、氧化钛溶胶、及/或氧化锆溶胶、与酚树脂组成；加压与成型铁磁粉末；然后在500至800℃加热成型体。
JP-A-10-335128披露一种使用压型压粉铁芯用铁磁粉末的压型压粉铁芯，其含有铁磁粉末和0.1至10体积％氧化钛溶胶及/或氧化锆溶胶。结果得到一种具有高磁通密度、低抗磁力、低磁芯耗损、与高机械强度的压型压粉铁芯，和压粉铁芯用铁磁粉末，以及压型压粉铁芯的制法。
JP-A-9-260126提出一种具有高磁通密度、低抗磁力、与低磁芯耗损的压型压粉铁芯，特别就原有性质而言，具有绝佳50至10,000赫频率范围的性质，因而可替代积层硅钢板芯的压型压粉铁芯；该申请披露一种压型压粉铁芯，含有0.03至0.1重量％硅，15至210ppm钛，300至2500ppm氧，和粒径75至200微米铁粉；这种压型压粉铁芯的获得方法是经混合粒径75至200微米铁粉，(以固体物质为基准)相对于铁粉为0.015至0.15重量％的硅溶胶，相对于铁粉为0.05至0.5重量％的硅氧树脂，以及相对于硅氧树脂为10至50重量％的有机钛；于50至250℃硬化粉状混合物；成型粉末；然后于550至650℃惰性气体气氛下退火成型体。
JP-A-9-170001揭示一种生产法其特征如下。软磁铁粉、耐热粉末、碱土金属碳酸盐粉末的粉状混合物经加热，然后，耐热粉末和碱土金属氧化物粉末(其为碱土金属碳酸盐粉末的分解产物)由所得粉末混合物分离。粉末混合物含有相对于软磁铁粉为0.5至5重量％的碱土金属碳酸盐粉末。在氢/氮混合气氛或纯氮气气氛下进行加热处理。结果该专利提出一种具有高饱和磁化与低抗磁力的压型压粉铁芯，且可替代积层硅钢板芯和软磁铁粉而以低成本制造压粉铁芯。
JP-A-8-45724公开一种铁-磷合金粉末的压型压粉铁芯，含有0.5至1.5重量％磷；以及一种使用有机钛连同硅氧树脂作为黏结剂的压型压粉铁芯。结果，该专利提供一种具有低抗磁力、低磁芯耗损、高饱和磁化与改良机械强度的压型压粉铁芯。
JP-A-8-37107公开一种压型压粉铁芯，它是一种经由压型铁磁粉末和绝缘剂，然后退火压型粉末来制造出的压粉铁芯，其中该铁磁粉末为含有铁、铝、和硅的约略球形铁磁金属颗粒，它提供具低磁芯耗损的经济压型压粉铁芯、和具低磁芯耗损和高机械强度的压型压粉铁芯。
进一步，JP-A-7-254522揭示一种制法，该制法依序包含混合铁磁粉末与硅氧树脂的初次混合步骤；于非氧化气氛下加热初次混合步骤所得初次混合物的初次加热步骤；混合硅氧树脂与初次混合物的二次混合步骤；于低于初次加热步骤的处理温度下，加热二次混合步骤所得二次混合物的二次加热步骤；成型步骤；和退火步骤。结果藉加压与成型铁磁粉末所制造的压型压粉铁芯具有改良导磁率及其频率性质、与增加机械强度。
这些专利都揭示采用了硬脂酸金属盐包括硬脂酸铝。
另外，JP-A-12-49008披露一种压粉铁芯用铁磁粉末，其含有至少一种选自硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锶、硬脂酸钡的硬脂酸金属盐。
上述任何一件专利例如JP-A-12-30925等都提供一种具有磁力性质例如高饱和磁通密度、低磁芯耗损、与高导磁率等的压粉铁芯用铁磁粉末。但是，这些专利案都未揭示一种具有绝佳机械性质例如提高成型体强度及由模具分离后降低回弹程度的压粉铁芯用铁磁粉末。
因此本发明的目的在于提供一种压粉铁芯用粉，可改进例如压粉铁芯的导磁率等磁力性质，改进例如成型压粉铁芯的尺寸精度和径向抗轧强度等机械性质；以及提供使用该粉末的压粉铁芯。
为了完成前述目的，本发明的一方面提供一种压粉铁芯用粉，其含有铁磁粉末、含硅氧树脂及/或酚树脂的绝缘材料，和润滑剂，其中该润滑剂含有硬脂酸铝。
本发明第二方面提供一种上述第一方面的压粉铁芯用粉，其中该润滑剂为金属含量4重量％或以上的硬脂酸铝。
本发明第三方面提供一种经由混合铁磁粉末、含硅氧树脂及/或酚树脂的绝缘材料，和润滑剂，以及经由成型所得混合物制成的压粉铁芯，其中该润滑剂含有硬脂酸铝。
本发明第四方面提供一种第三方面的压粉铁芯，其中润滑剂为金属含量4重量％或以上之硬脂酸铝。
附图简要说明
图1显示根据本发明压粉铁芯用粉中所含的材料及其制法。
图2为略图，示意显示使用本发明压粉铁芯用粉的压粉铁芯内部构造。
图3为略图示意显示使用公知压粉铁芯用粉的压粉铁芯内部构造。
图4为透视图显示根据本发明一个具体实施例的ECC型压粉铁芯结构。组件符号说明M压型粉末磁芯    M0主磁径M1分支磁径       M2分支磁径M3分支磁径       M11上侧面M12背侧面        M13右侧面M21外侧面        L1脊线L2脊线           L3脊线A1垂直角
后文将说明本发明具体实施例的细节。图1显示根据本发明压粉铁芯用粉中所含的材料和压粉铁芯及其制法。
本发明为如图1显示的含有铁磁粉末的粉末。铁磁粉末并无特殊限制，可使用至少一种选自软磁材料的铁磁粉末，软磁材料例如铁、铁-镍-钼(镍铝铁锰合金(Supermalloy))、铁-镍(坡莫合金(Permalloy))、铁-硅-铝((Sendust))、铁-钴、铁-硅、铁-磷等。铁磁粉末的平均粒径为5至150微米，较佳为10至100微米。若平均粒径为5微米或以下，则抗磁力过高；而若为150微米或更大，则涡流耗损过高。
铁磁粉末形状可为球形或扁平，但是无特殊限制。例如以具有导体绕线矩形脚的复曲面磁芯和E型磁芯为例，于垂直方向进行加压成型时，横向推挤成型至磁径方向为可能；经由横向推挤成型，压型粉末磁芯的平坦颗粒主面可维持约略平行于磁径，故经由使用平坦颗粒可导致导磁率得以进一步改良。作为平坦化手段，所用的装置可适当选自球磨机、杆磨机、振摇磨机、磨耗磨机等，它们具有滚轧和剪切功能。平坦化比并无特殊限制，但较佳具有纵横比约5至25。
又铁磁粉末表面较佳为光滑。若铁磁粉末表面光滑，则于成型时可藉由施加压力而提高填充比。另外，若表面不平坦，则应力集中于凸部，易造成应变而使磁性如导磁率低劣；进一步此等部件受到压力，铁磁粉末颗粒彼此接触，结果导致介电崩溃，以及涡流耗损增加。
本发明还涉及含有树脂作为图1所示的绝缘材料。由于这种缘故，磁芯耗损经由绝缘铁磁粉末颗粒而降低；树脂作为黏结剂来改良压粉铁芯的机械强度。至于树脂，可使用苯乙烯树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯/丙烯酸树脂、酯树脂、胺基甲酸酯树脂、烯烃树脂如聚乙烯、酚树脂、碳酸酯树脂、酮树脂、氟树脂如氟甲基丙烯酸酯和偏氟乙烯、硅氧树脂、酚树脂及其改性产物。树脂中，两类树脂或两类以上可藉共聚合、混合等方法共同使用。其中以硅氧树脂和酚树脂为特别优选之。
硅氧树脂为具有硅氧烷键和高度拒水性且对环境变化稳定的树脂，故适用于压粉铁芯绝缘树脂。因为硅氧树脂的缘故，铁磁粉末的键结变致密，可获得具有高强度的压粉铁芯用粉。硅氧树脂类别并无特殊限制，可采用热固性硅氧树脂和空气固化性硅氧树脂。其中若使用空气固化性硅氧树脂，则因无需于高温加热，故树脂具有容易制造压型粉末磁芯的优点。另一方面，若使用热固性树脂，则需于200至400℃加热。为了促成硬化，即使对常温可硬化硅氧树脂仍可进行100至300℃范围的加热。进一步可使用藉反应硬化的缩合反应型硅氧树脂。硅氧树脂较佳具有重量平均分子量600至3300，更佳有重量平均分子量800至2500。重量平均分子量愈低，则成型体强度愈高，成型体缘部粉化降低。但若重量平均分子量低于600，则于高温加热时的树脂减少量过大，故无法维持压粉铁芯铁磁粉末颗粒的绝缘性质。
酚树脂是一种经由酚与醛反应合成的树脂，具有经济性，其阻燃性绝佳，故适用作为压粉铁芯的绝缘树脂。酚树脂可广义分类成酚醛清漆树脂和酚醛树脂A类型，二者皆可用于本发明，以酚醛树脂A为佳。酚醛树脂A中，以含有呈第三级胺形式的氮为特佳，原因在于其具有高热阻。另一方面，以使用酚醛清漆型树脂为例，成型体强度下降，因而成型后难以于工艺处理。以使用酚醛清漆型树脂为例，较佳加热成型(例如热压成型)。本例的成型温度通常约150至400℃。此外，较佳酚醛清漆型树脂含有交联剂。酚树脂重量平均分子量较佳为300至7000，更佳为500至7000，又更佳为500至6000。重量平均分子量愈低，则成型体强度变愈高，而成型体缘部粉化倾向降低。但若重量平均分子量低于300，则于高温退火时的树脂减少量增加，故无法维持铁磁粉末颗粒于压粉铁芯的绝缘性质。
酚树脂和硅氧树脂总含量相对于铁磁粉末，较佳为1至30体积％及更佳为2至20体积％。若树脂量过小，则磁芯之机械强度下降，有时会发生绝缘失效。另一方面，若树脂量过大，则压型粉末磁芯的非磁性成分比增高，磁芯的导磁率和磁通密度也降低。
此外，酚树脂和硅氧树脂较佳为单独使用，但也可视需要合并使用，该种情况下混合比可任意选用。
当绝缘树脂与铁磁粉末混合时，固体或液体树脂可调整成欲混合的溶液，或液体树脂可直接混合。液体树脂黏度于25℃较佳为10至10,000mPa.s，更佳为50至9,000mPa.s。黏度过低或过高将难以于铁磁粉末表面形成均匀涂层。又以混合固体绝缘树脂为例，绝缘树脂可藉粉化器粉化成为细粒，然后混合。结果与铁磁粉末的混合性质改善，而可于铁磁粉末表面形成薄绝缘树脂涂膜。
至于本发明的绝缘材料，无机绝缘材料可合并绝缘树脂使用，如图1所示。至于无机绝缘材料，可使用无机氧化物，例如氧化硅(硅氧(SiO2))、氧化铝(铝氧(Al2O3))、氧化钛(钛氧(TiO2))、氧化锆(锆氧(ZrO2))等；无机碳化物，例如碳化铝(AlC)、碳化钛(TiC)等；无机氮化物，例如氮化铝(AlN))，氮化钛(TiN))等；此等表面使用表面改质剂、树脂等处理。硅烷偶合剂和钛酸盐偶合剂作为表面改质剂，较佳用于表面处理是使无机绝缘材料成疏水性。
可使用无机绝缘材料同时均匀呈胶态分散于溶剂。至于溶剂，可使用水性和非水性溶剂，但就与绝缘树脂兼容而言，以非水性溶剂为佳，更佳为乙醇、丁醇、甲苯、苯、二甲苯等。
以固体物质为基准，铁磁粉末添加量优选为0.1至15.0体积％及更优选为0.5至5.0体积％。换言之，若硅氧、钛氧、锆氧等固体物质添加量过小，则铁磁粉末颗粒的绝缘性质不足，涡流耗损等增高。若添加量过大，则压型粉末磁芯的非磁性成分过多而造成磁性特征如导磁率低劣。
进一步，本发明含有如图1所示的润滑剂。至于润滑剂，实施例为低分子量烃类、脂肪酸类、和金属盐类。也包括二硫化钼(MoS2)化合物。特别是金属盐，以脂肪酸金属盐为佳。至于脂肪酸，优选为硬脂酸、棕榈酸、肉豆蔻酸和油酸；金属优选为锌、钙、锶、钡、和铝。此等脂肪酸金属盐更优选为硬脂酸铝。硬脂酸铝包括三种类型：单硬脂酸铝、二硬脂酸铝、和三硬脂酸铝；含有其中至少一种(后文将称作硬脂酸铝)。
硬脂酸铝用作为树脂润滑剂、涂层材料分散剂、和墨水、油脂安定剂。若硬脂酸铝用于压型粉末磁芯，则发现回弹程度被压抑至低程度，成型体强度比其它硬脂酸金属盐增加。
图2为略图示意显示使用本发明压型粉末磁芯用粉末的压型粉末磁芯内部构造。图3为略图示意显示使用公知压粉铁芯用粉的压型粉末磁芯内部构造。
由于硬脂酸金属盐为盐，故具有与金属的离子键，但其具有低离子性质和低劣隔离性质，如此具有拒水性和对环境变化的耐用性。又硬脂酸金属盐可归类成具有极低摩擦系数的第一组，包括硬脂酸锌、硬脂酸钙等；和具有高摩擦系数的第二组，包括硬脂酸铝、硬脂酸铁；分类例如将载有砝码的橡皮拉过均匀涂布有硬脂酸金属盐的金属表面。进一步硬脂酸金属盐作为润滑剂的效果来自于硬脂酸金属盐端面割裂性质造成的滑脱性质。割裂性质可基于施加规定压力时经由规定孔口流出速度而仿真测定。第二组中，硬脂酸铝具有比硬脂酸铁更小的流出速度，故硬脂酸铝具较低割裂性质。此种情况下，第一组较第二组具有极高流出速度，故发现具有高割裂性质。但铁磁粉末颗粒中具有摩擦系数低至某种程度也具低割裂性质者维持厚膜，相较于铁磁粉末中具有高割裂性质者为薄膜。因此如图2所示，具有低摩擦系数和低割裂性质的硬脂酸铝更避免铁磁粉末颗粒直接接触，避免应变残留于铁磁粉末，降低回弹程度。硬脂酸锌等公知润滑剂的例子，如图3所示，由于割裂性质高，故硬脂酸锌流化，且移动至受压时压力低的部件，结果铁磁粉末颗粒彼此接触，且弹性与塑性变形。如此由模具分离时，应变残留且回弹程度变高。
进一步随着硬脂酸铝金属含量的增高，回弹程度变低，成型体强度增加。结果较佳硬脂酸铝金属含量为4重量％或以上。换言之，若硬脂酸铝金属含量为4重量％或以下，则二-和三-硬脂酸铝含量增加，硬脂酸铝结构变复杂，摩擦系数进一步升高，割裂性质降低，因而硬脂酸铝无法发挥润滑剂功能。另一方面，若金属含量为7.8重量％或以上，则存在有独立金属铝(其未键结至硬脂酸)，因而妨碍作为润滑剂的功能。
在制造硬脂酸铝时产生的游离态脂肪酸优选是压抑在最高为30重量％，进一步优选为10重量％或以下，原因在于游离态脂肪酸会劣化作为润滑剂的效果。换言之，若游离态脂肪酸增加，则摩擦系数增加，割裂性质过低，结果硬脂酸铝作为润滑剂的功能失效。至于游离态脂肪酸，实施例有硬脂酸、棕榈酸、肉豆蔻酸、油酸等。
硬脂酸铝对铁磁粉末的添加量优选为0.2至1.5重量％，更优选为0.3至1.0重量％。若硬脂酸铝添加量过小，则压型粉末磁芯中的铁磁粉末颗粒的绝缘显得不足，造成压型粉末磁芯难以于成型时由模具拉出。若润滑剂添加量过大，则压型粉末磁芯的非磁性成分比增高，造成磁芯的导磁率和磁通密度降低，成型体强度下降。
此种情况下，连同硬脂酸铝，可添加其它硬脂酸金属盐作为润滑剂。此时优选其它硬脂酸金属盐占硬脂酸铝的30％重量以内。原因在于就摩擦系数和割裂性质而言，铁磁粉末有适当范围。
其次，将参照图1说明本发明压粉铁芯的制法。首先混合铁磁粉末与绝缘材料(图1的S1)。绝缘材料含有绝缘树脂和无机绝缘材料。铁磁粉末可被加热而于混合前去除应变。铁磁粉末可进一步进行氧化处理，形成薄氧化物膜以改进铁磁粉末颗粒绝缘性质。使用加压混练机、搅拌器等于室温进行混合20至60分钟。混合后于100至300℃干燥20至60分钟(图1的S2)。
干燥后，所得混合物经粉化(图1的S3)，混合润滑剂获得压粉铁芯用粉(图1的S4)。此种情况下，作为润滑剂，使用硬脂酸铝或硬脂酸铝与其它硬脂酸金属盐混合物。混合可使用适当选自容器旋转型如V型混合装置和容器固定型如转盘型的混合装置进行。例如于V型混合装置，混合可于30至80rpm转速进行15至60分钟。
其次，所得混合物成型为所需形状(图1的S5)。磁芯形状并无特殊限制，可为复曲面型、E型、转鼓型、盘型或其它形状。成型条件并无特殊限制，成型可于390至1960MPa压力下进行0.1至60秒作为最高压的滞留时间；条件可依铁磁粉末类别和形状、目标磁芯形状和大小、磁芯密度等适当决定。成型时添加硬脂酸铝改良铁磁粉末颗粒润滑性质，故特别是由模具中取出成型体时可压抑回弹程度，进一步提高成型体强度。再者，由模具中取出成型体时成型体的分离性质改良，可避免因成型体黏着于模具而变形。
成型后，为了解除因模具加压铁磁粉末造成的应变，可进行加热处理(图1的S6)。以本发明含有硬脂酸铝的压型粉末磁芯为例，成型时的应变小，所以可不进行加热处理。虽言如此，在施行加热处理时，加热条件可依铁磁粉末类别和形状、成型条件等适当决定，优选在550至850℃于非氧化气氛如氮气、氩气下加热10分钟至2小时。
成型后，卷绕导线，将磁芯组装并插入箧内。
实施例
评估本发明压粉铁芯的磁力特性和成型体的机械特性。
实施例1
本实施例中对使用硅氧树脂作为绝缘树脂和硬脂酸铝作为润滑剂的压型粉末磁芯进行比较。
制造实施例1-1至1-3和比较例1-1至1-3的压型粉末磁芯如下。表1显示本实施例1中润滑剂对于使用硅氧树脂的压型粉末用铁磁粉末的添加量。
[表1]
实施例编号比较例编号 绝缘树脂 润滑剂(铝含量：重量％) 润滑剂含量(体积％)
实施例1-1 硅氧树脂 硬脂酸铝(4)     0.8
实施例1-2 硅氧树脂 硬脂酸铝(5)     0.8
实施例1-3 硅氧树脂 硬脂酸铝(7)     0.8
比较例1-1 硅氧树脂 硬脂酸铝(3.4)     0.8
比较例1-2 硅氧树脂 硬脂酸锌(10)     0.8
比较例1-3 硅氧树脂 硬脂酸(0)     0.8
使用的绝缘树脂皆为硅氧树脂(商品名：SR2414，道康宁公司(Dow Corning Silicone Corp.)制造)。使用的铁磁粉末皆为坡莫合金粉末(商品名：DAPPB，大道制钢公司(Daido Steel Co.，Ltd.)制造)，具平均粒径13微米。二者经称重与混合，于室温藉加压混练机进一步混合30分钟。然后混合物于150℃于大气中干燥30分钟而获得压型粉末用铁磁粉末。
压型粉末用铁磁粉末混合0.8重量％润滑剂，藉V型混合装置混合15分钟。如表1所示，硬脂酸铝之金属(铝)含量对实施例1-1至1-3和比较例1分别为4重量％(商品名SA-1500，Sakai化学工业公司制造)，5重量％(商品名SA-1000，Sakai化学工业公司制造)，7重量％(第一级试剂，Junsei化学公司制造)，3.4重量％(商品名SA-2000，Sakai化学工业公司制造)。比较例1-2使用的硬脂酸锌具有金属(锌)含量为10重量％(第一级试剂，Kanto化学工业公司制造)，比较例1-3使用不含金属的硬脂酸(第一级试剂，Sakai化学工业公司制造)。
添加混合润滑剂后，所得粉末混合物于490MPa压力成型为外形17.5毫米，内径10.2毫米，高5.0毫米的复曲面形状。
成型后，测量磁力特性和机械特性。至于磁力特性，使用LCR计(HP4284H，横滨惠普公司制造)测量于6000安培/米和100千赫之导磁率μeffo进一步，关于磁芯耗损，使用B-H分析仪(SY-8232，Iwasaki通讯公司制造)测量磁滞耗损(Ph)，一涡流耗损(Pe)，和于100千赫、100mT的磁芯耗损(Pc)。
至于机械特性，回弹程度系测量复曲面压型粉末磁芯的模具直径和外径运算。至复曲面形压型粉末磁芯崩溃的强度藉盘型数字载荷测试器(Aoki工程公司制造)测量，测其径向抗轧强度。
表2显示测量结果。
[表2]
实施例编号比较例编号 磁力特性 机械特性
有效导磁率μeff 磁芯耗损(千瓦/立方米) 回弹程度(％) 径向抗轧强度(MPa)
Pc Ph Pe
实施例1-1 31 385 263 122 0.32 7.2
实施例1-2 31 378 250 128 0.29 7.5
实施例1-3 32 380 251 129 0.27 8.1
比较例1-1 30 398 269 129 0.41 5.9
比较例1-2 29 439 290 149 0.45 4.2
比较例1-3 28 452 299 153 0.52 3.8
由表2显然得知有关磁力的特性，于实施例1-1至1-3和比较例1-1使用硬脂酸铝可有效提供高达30或以上的导磁率。而且磁芯耗损(Pc)降至400千瓦/立方米或以下。特别如实施例1-1至1-3所示，发现添加5重量％或以上金属含量的硬脂酸铝，较比较例1-1可有效降低磁芯耗损(Pc)至极低390千瓦/立方米或以下，比较例1-2和1-3中未使用硬脂酸铝，磁芯耗损(Pc)高达400千瓦/立方米或以上。又磁滞耗损(Ph)和涡流耗损(Pe)也显示相同倾向。
至于机械特性，回弹程度于实施例1-1至1-3为0.32％或以下，而于比较例1-1至1-3为0.41％或以上。又径向抗轧强度于实实施例1-1至1-3为7.5MPa或以上，而于比较例1-1至1-3为5.9MPa或以下。暗示硬脂酸铝牢固结合铁磁粉末颗粒而未对铁磁粉末造成应变。
实施例2
本实施例比较使用酚树脂作为绝缘树脂和硬脂酸铝作为润滑剂等的压型粉末磁芯。
实施例2-1至2-3和比较例2-1至2-3制备如下。表3显示润滑剂对于使用实施例2酚树脂的压型粉末用铁磁粉末的添加量。
[表3]
实施例编号比较例编号 绝缘树脂 润滑剂(铝含量：重量％) 润滑剂含量(体积％)
实施例2-1 酚树脂 硬脂酸铝(4) 0.8
实施例2-2 酚树脂 硬脂酸铝(5) 0.8
实施例2-3 酚树脂 硬脂酸铝(7) 0.8
比较例2-1 酚树脂 硬脂酸铝(3.4) 0.8
比较例2-2 酚系树脂 硬脂酸锌(10) 0.8
比较例2-3 酚系树脂 硬脂酸(0) 0.8
使用的绝缘材料树脂皆为酚醛型酚树脂(商品名ELS-582，昭和高分子聚合物公司制造)。压型粉末磁芯为以实施例1相同的方式制造，但绝缘树脂除外。
成型后以实施例1相同的方式评估磁力特性和机械特性。
表4显示测量结果。
表4
实施例编号比较例编号 磁力特性 机械特性
有效导磁率μeff 磁芯耗损(千瓦/立方米) 回弹程度(％) 径向抗轧强度(MPa)
Pc Ph Pe
实施例2-1 32 388 263 125 0.33 7.6
实施例2-2 32 381 250 131 0.30 7.8
实施例2-3 32 379 249 130 0.29 8.3
比较例2-1 31 401 271 130 0.43 5.6
比较例2-2 28 445 295 150 0.48 3.9
比较例2-3 29 459 308 151 0.55 3.7
由表4显然容易得知有关磁力特性，于实施例2-1至2-3和比较例2-1中使用硬脂酸铝可有效提供高达30或以上的导磁率。又磁芯耗损(Pc)降至400千瓦/立方米或以下。特别如实施例2-1至2-3所示，发现添加5重量％或以上金属含量之硬脂酸铝，比较比较例1-1的磁芯耗损(Pc)401千瓦/立方米，可有效降低磁芯耗损(Pc)至极低390千瓦/立方米或以下；比较例2-2和2-3中未使用硬脂酸铝，磁芯耗损(Pc)高达400千瓦/立方米或以上。又磁滞耗损(Ph)和涡流耗损(Pe)也显示相同倾向。
至于机械特性，回弹程度于实施例2-1至2-3为0.33％或以下，而于比较例2-1至2-3为0.43％或以上。径向抗轧强度于实施例2-1至2-3为7.6MPa或以上，而于比较例2-1至2-3为5.6MPa或以下。暗示硬脂酸铝牢固结合铁磁粉末颗粒而未对铁磁粉末造成应变。由表2和表4，发现即使于绝缘树脂改变时，硬脂酸铝仍可改良磁力特性和机械特性。
其次将说明压粉铁芯为本发明具体实施例。图4为透视图显示本发明一个具体实施例的ECC型压型粉末磁芯结构。压型粉末磁芯M一体成形为磁芯，具有ECC型平面图，包含主磁径M0来回伸展，三条分支磁径M1、M2、M3由主磁径M0分支至旁侧。个别分支磁径M1，M3具有约略六面体形状，且接合至主磁径M0的一侧面。分支磁径M1的其余外侧面例如上侧面M11、背侧面M12、和右侧面M13界定脊线L1、L2、L3于其邻近部分，此等交叉脊线提供垂直角A1。进一步，分支磁径M2为约略圆柱形，而外侧面M21界定曲面。
ECC型压型粉末磁芯M0内部含有涂布有绝缘树脂和硬脂酸铝之铁磁粉末。硬脂酸铝经割裂及延伸而形成薄膜于绝缘树脂涂层上，如此防止铁磁粉末过度滑脱与排齐，硬脂酸铝沉滞于铁磁粉末颗粒间之间隙以防止应变残留于铁磁粉末。特别铁磁粉末颗粒排齐于ECC型压型粉末磁芯的脊线L1或曲面M21，同时也压抑应变产生而降低回弹程度。防止应变产生可有效防止压型粉末磁芯的导磁率劣化与抑制磁芯耗损。
如前所述，本发明提供一种压粉铁芯用粉，可产生一种具有例如高导磁率、低磁芯耗损等绝佳磁力特性，及例如与高径向抗轧强度无关的低回弹程度的绝佳机械强度的压粉铁芯。
本发明还提供一种具有例如高导磁率、低磁芯耗损等绝佳磁力特性，及例如与高径向抗轧强度无关的低回弹程度的绝佳机械强度的压粉铁芯。

Claims (13)

1.一种压粉铁芯用粉，其包含：
一种铁磁粉；
一种含有硅氧树脂及/或酚树脂的绝缘材料；以及一种润滑剂，其中该润滑剂含有硬脂酸铝。
2.如权利要求1所述的压粉铁芯用粉，其中该润滑剂为含有至少一种选自单硬脂酸铝、二硬脂酸铝、和三硬脂酸铝化合物的硬脂酸铝。
3.如权利要求2所述的压粉铁芯用粉，其中硬脂酸铝的金属含量范围为基于压粉铁芯的4至7.8重量％。
4.如权利要求2所述的压粉铁芯用粉，其中硬脂酸铝的游离态脂肪酸为30重量％或以下。
5.如权利要求2所述的压粉铁芯用粉，其中硬脂酸铝的添加量范围为基于压粉铁芯的0.2至1.5重量％。
6.如权利要求2所述的压粉铁芯用粉，其中该润滑剂进一步含有至少一种选自硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸锶、和硬脂酸钡。
7.如权利要求2所述的压粉铁芯用粉，其中该硅氧树脂及/或酚树脂含量范围相对于铁磁粉为1至30体积％。
8.一种压粉铁芯，其经由混合铁磁粉，含硅氧树脂及/或酚树脂的绝缘材料及润滑剂；以及形成该混合物获得，其中该硅氧树脂及/或酚树脂含量范围相对于铁磁粉为1至30体积％；该润滑剂为含有至少一种选自单硬脂酸铝、二硬脂酸铝、和三硬脂酸铝的硬脂酸铝。
9.如权利要求8所述的压粉铁芯，其中硬脂酸铝的金属含量范围为基于压粉铁芯的4至7.8重量％。
10.如权利要求8所述的压粉铁芯，其中硬脂酸铝的游离态脂肪酸为30重量％或以下。
11.如权利要求8所述的压粉铁芯，其中硬脂酸铝的添加量范围为基于铁磁粉末的0.2至1.5重量％。
12.如权利要求8所述的压粉铁芯，其中该润滑剂进一步含有至少一种选自硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸锶、和硬脂酸钡。
13.如权利要求8所述的压粉铁芯，其中该润滑剂含有70％或以上的硬脂酸铝。
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