CN1473337A - 永久磁铁、将其作为偏磁用磁铁的磁心及用该磁心的电感部件 - Google Patents
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Abstract
为了得到具备优异的直流叠加特性和磁心损耗特性的磁心,适于配在磁心的空隙的偏磁用磁铁是由磁铁粉末和树脂构成的粘结磁铁,树脂含量按体积比计为20%以上,电阻率为0.1Ω·cm以上。使用的磁铁粉末,是本征矫顽力为5KOe以上,居里点Tc为300℃以上,平均粒径为2.0μm以上50μm以下的稀土类磁铁粉末。作为经钎焊软熔处理的电感部件的磁心用,树脂含量为30%以上,作为磁铁粉末使用本征矫顽力为10KOe以上,居里点Tc为500℃以上,平均粒径为2.5μm以上Sm-Co磁铁粉末。作为小型电感部件用,能够实现厚度为500μm以下的薄板磁铁。
Description
技术领域
本发明涉及用于扼流圈和变压器等电感部件的磁心即(磁芯)磁性铁心(以下也简单地称为磁心)的偏磁用的永久磁铁。另外,本发明涉及将永久磁铁作为偏磁用磁铁的磁心、以及使用了该磁心的电感部件。
背景技术
历来,例如在用于开关电源等的扼流圈和变压器中,通常交流与直流叠加地外加。所以,这些扼流圈和变压器中使用的磁心要求的是对该直流叠加不磁饱和的导磁率特性(将该特性称为“直流叠加特性”或简单地称为“叠加特性”)良好。
作为高频用的磁心,使用铁氧体磁心和压粉磁心,但铁氧体磁心初导磁率高,饱和磁通密度小,压粉磁心初导磁率低,饱和磁通密度高,具有上述的由来于材料物性的特征。所以,压粉磁心大多以环形状使用。另一方面,在铁氧体磁心的场合,例如在E型心的中脚形成磁空隙(磁隙),避免通过直流叠加而磁饱和。
可是,伴随近年的电子机器的小型化要求,要求电子部件小型化,由此磁心的磁隙也不得不减小,强烈要求对直流叠加更高的导磁率的磁心。
对于该要求,一般必须选择饱和磁化高的磁心,即选择在高磁场不磁饱和的磁心。可是,饱和磁化是由材料组成必然决定的,并不是能够无限地提高的。
作为其解决手段,在设在磁心的磁路的磁隙配置永久磁铁,消除直流叠加所致的直流磁场,即给予磁心以偏磁的方案过去被提出。
使用了该永久磁铁的偏磁方法是在提高直流叠加特性方面优异的方法,但另一方面,当使用金属烧结磁铁时,磁心的铁损(core loss)的增大显著,而当使用铁氧体磁铁时,叠加特性不稳定等,在实用上不能胜任。
作为解决这些问题的手段,例如特开昭50-133453公开了以下事实:作为偏磁用永久磁铁,使用将矫顽力高的稀土类磁铁粉末和粘合剂混合并压缩成形(压缩成型)的粘结磁铁(bond magnet),同时由此改善了直流叠加特性和磁心的温度上升。
可是,近年,对电源的提高电力转换效率的要求越来越严格了,关于扼流圈用和变压器用的磁心仅仅测定磁心温度不能判断优劣。因此,由磁心损耗测定装置得到的测定结果的判断是不可缺少的,本发明人等实际进行研讨的结果,弄清了:在特开昭50-133453所示出的电阻率的值下磁心损耗特性劣化。
又,伴随近年的电子机器的小型化,越来越要求电感部件的小型化,所以,偏磁用磁铁的薄型化也是所要求的。
另外,近年表面安装型的绕组(线圈;coil)是所希望的,但为了表面安装,绕组附带软熔(reflow)软钎焊处理。在该软熔条件下希望绕组的磁心的特性不劣化。另外,希望磁铁是耐氧化性的。
本发明的课题在于,提供为了向在小型电感部件的磁路的至少1个地方以上具有空隙的磁心从该空隙两端供给偏磁而作为配设在该空隙附近的偏磁用磁铁特别合适的磁铁。
本发明的目的是,提供作为磁心的偏磁用磁铁使用时,可赋予磁心以优异的直流叠加特性和磁心损耗特性的永久磁铁。
又,本发明的目的是提高即使经受软熔温度磁特性也不劣化的偏磁铁用的永久磁铁。
本发明的又一目的是,提供具有优异的磁特性和磁心损耗铁损特性的磁心。
本发明的其他目的是提供使用了具有优异的直流叠加特性和磁心损耗特性的磁心的电感部件。
发明的公开
根据本发明得到一种永久磁铁,其特征在于,它是在树脂中分散磁铁粉末而成,有0.1Ω·cm以上的电阻率(比电阻;resistivity),该磁铁粉末本征矫顽力为5KOe以上,居里点Tc为300℃以上,粉末粒径为150μm以下。
在此,磁铁粉末其粉末平均粒径优选为2.0-50μm。
在前述永久磁铁中,前述树脂含量按体积比计优选为20%以上。
在前述永久磁铁中,前述磁铁粉末优选为稀土类磁铁粉末。
在前述永久磁铁中,优选成形压缩率为20%以上。
在前述永久磁铁中,前述粘结磁铁所使用的前述稀土类磁铁粉末中添加硅烷偶合材料、钛偶合材料为好。
在前述永久磁铁中,在其制作时,通过磁场取向来各向异性化为好。
在前述永久磁铁中,前述磁铁粉末用表面活性剂包覆为好。
在前述永久磁铁中,中心线平均粗糙度在10μm以下为好。
又,在前述永久磁铁中,总体的厚度在50-10000μm为好。
在本发明的1个实施形态中,永久磁铁的电阻率为1Ω·cm以上为好。另外,通过金属模成形(成型)或热压来制造。
根据本发明的其他实施形态,永久磁铁的总体的厚度为500μm以下。在此场合,由树脂和磁铁粉末的混合涂料采用刮刀法和印刷法等成膜法来制造为好。另外,表面的光泽度在25%以上为好。
在前述永久磁铁中,前述树脂优选为从聚丙烯树脂、6-尼龙树脂、12-尼龙树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙烯树脂、环氧树脂中选择的至少一种。
在前述永久磁铁中,在前述磁铁的表面被覆耐热温度120℃以上的树脂或耐热涂料。
在前述永久磁铁中,前述磁铁粉末是从SmCo、NdFeB、SmFeN中选择的稀土类磁铁粉末为好。
根据本发明的前述永久磁铁的1个形态,得到一种永久磁铁,其特征在于,前述磁铁粉末本征矫顽力为10Koe以上,居里点为500℃以上,粉末平均粒径为2.5-50μm。
在前述1个形态的永久磁铁中,前述磁铁粉末优选为SmCo稀土类磁铁粉末。在此场合,前述SmCo稀土类磁铁粉末优选为Sm(CobalFe0.15-0.25Cu0.05-0.06Zr0.02-0.03)7.0-8.5。
在前述1个形态的永久磁铁中,前述树脂含量按体积比计在30%以上为好。
在前述1个形态的永久磁铁中,前述树脂是软化点为250℃以上的热塑性树脂为好。
在前述1个形态的永久磁铁中,前述树脂是碳化点为250℃以上的热固性树脂为好。
在前述1个形态的永久磁铁中,前述树脂是从聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、环氧树脂、聚苯硫醚树脂、硅树脂、聚酯树脂、芳香族聚酰胺树脂、液晶聚合物中选择的至少一种为好。
根据本发明的别的形态,得到具有偏磁用磁铁的磁心,其特征在于,在具有为了向在磁路的至少1个地方以上具有磁隙的磁心从该空隙两端供给偏磁而配设在该磁隙附近的偏磁用磁铁的磁心中,该偏磁用磁铁是由本发明得到的前述永久磁铁。
该磁心的前述磁隙具有约50-10000μm的空隙长为好。根据1实施例,前述磁隙为约大于500μm的空隙长,另外根据其他实施例,前述磁隙为约500μm以下的空隙长。
根据本发明的又一别的形态得到电感部件,其特征在于,在具有由本发明得到的前述偏磁用磁铁的磁心中,至少施行1个1匝以上的绕组。
附图的简单说明
图1是有关本发明的实施形态的磁心的斜视图。
图2是对图1的磁心施以绕组而成的电感部件的主视图。
图3是有关本发明的其他实施形态的磁心的斜视图。
图4是对图3的磁心施以绕组而成的电感部件的斜视图。
图5是作为实施例3的比较例,反复叠加无偏磁用磁铁的磁心对直流叠加磁场Hm的导磁率μ的变化(直流叠加特性)的测定数据。
图6是作为实施例3的偏磁用磁铁,反复叠加示出将铁氧体磁铁(试料S-1)插入到磁隙中的场合的磁心对直流叠加磁场Hm的导磁率μ的变化(直流叠加特性)的测定数据。
图7是作为实施例3的偏磁用磁铁,反复叠加示出将Sm-Fe-N磁铁(试料S-2)插入到磁隙中的场合的磁心对直流叠加磁场Hm的导磁率μ的变化(直流叠加特性)的测定数据。
图8是作为实施例3的偏磁用磁铁,反复叠加示出将Sm-Co磁铁(试料S-3)插入到磁隙中的场合的磁心对直流叠加磁场Hm的导磁率μ的变化(直流叠加特性)的测定数据。
图9是使用对实施例6种种地改变树脂量的试料磁铁S-1 S-4的场合的磁心的直流叠加特性(导磁率)μ的频率特性的测定数据。
图10是使用添加了实施例7的钛偶合剂的偏磁铁(试料S-1)的场合的不同温度下的磁心的直流叠加特性(导磁率)μ在不同温度下的频率特性的测定数据。
图11是使用添加了实施例7的硅烷偶合剂的偏磁铁(试料S-2)的场合的磁心的直流叠加特性(导磁率)μ在不同温度下的频率特性的测定数据。
图12是使用未添加实施例7的偶合剂的偏磁磁铁(试料S-3)的场合的磁心的直流叠加特性(导磁率)μ在不同温度下的频率特性的测定数据。
图13是表示在实施例8中,将未被覆树脂的粘结磁铁(S-2)和用环氧树脂被覆了表面的粘结磁铁(试料S-2)热处理的场合的磁通量的变化的测定数据。
图14是表示在实施例8中,将未被覆树脂的粘结磁铁(试料S-2)作为偏磁用磁铁插入到磁隙中而成的磁心在不同的温度下进行热处理的场合的直流叠加特性(导磁率μ)的测定数据。
图15是表示在实施例8中,将被覆了环氧树脂的粘结磁铁(试料S-1)作为偏磁用磁铁插入到磁隙中而成的磁心在不同的温度下进行热处理的场合的直流叠加特性(导磁率)μ的测定数据。
图16是表示在实施例9中,将未被覆树脂的粘结磁铁(试料S-2)和用氟树脂被覆了表面的粘结磁铁(试料S-1)热处理的场合的磁通量相对于热处理时间的变化的测定数据。
图17是表示在实施例9中,将未被覆树脂的粘结磁铁(试料S-2)作为偏磁用磁铁插入到磁隙中而成的磁心进行热处理的场合的在不同的热处理时间的直流叠加特性(导磁率μ)的测定数据。
图18是表示在实施例9中,将被覆了氟树脂的粘结磁铁(试料S-1)作为偏磁用磁铁插入到磁隙中而成的磁心进行热处理的场合的在不同的热处理时间的直流叠加特性(导磁率μ)的测定数据。
图19是将由实施例11的Sm2Fe17N3磁铁粉末和聚丙烯树脂构成的磁铁(试料S-1)插入到磁隙中的场合的磁心的直流叠加特性(导磁率μ)的各测定次数的测定数据。
图20是将由实施例11的Sm2Fe17N3磁铁粉末和12-尼龙树脂构成的粘结磁铁作为偏磁用磁铁插入到磁隙中而成的磁心的直流叠加特性(导磁率μ)的各测定次数的测定数据。
图21是将由实施例11的Sm2Fe17N3磁铁粉末和12-尼龙树脂构成的粘结磁铁插入到磁隙中的场合的磁心的直流叠加特性(导磁率μ)的各测定次数的数据。
图22是在实施例11的磁隙中不使用薄板磁铁的磁心的直流叠加特性(导磁率μ)的各测定次数的数据。
图23是将实施例17的各磁铁试料(S-1 S-3)插入到磁隙中的场合的磁心的直流叠加特性(导磁率μ)在软熔前后的测定数据。
图24是将实施例18的各磁铁试料(S-1 S-3)插入到磁隙中的场合的磁心的直流叠加特性(导磁率μ)在软熔前后的测定数据。
图25是将实施例19的各磁铁试料(S-1 S-3)插入到磁隙中的场合的磁心的直流叠加特性(导磁率μ)在软熔前后的测定数据。
图26是将实施例20的各磁铁试料(S-1 S-3)插入到磁隙中的场合的磁心的直流叠加特性(导磁率μ)在软熔前后的测定数据。
图27是将使用了在实施例21中平均粒径不同的磁铁粉末的磁铁试料(S-1 S-8)插入到磁隙中的场合的磁心的直流叠加特性(导磁率μ)在软熔前后的测定数据。
图28是将使用了在实施例23中不同的Sm-Co磁铁粉末的磁铁试料(S-1和S-2)插入到磁隙中的场合的磁心的直流叠加特性(导磁率μ)在软熔前后的测定数据。
图29是将使用了在实施例24中作为粘合剂使用了不同的树脂的磁铁试料(S-1 S-3)插入到磁隙中的场合的磁心的直流叠加特性(导磁率μ)在软熔前后的测定数据。
图30是在实施例26中在制造磁铁时使用了取向磁场的磁铁试料和未使用取向磁场的磁铁试料(S-1和S-2)插入到磁隙中的场合的磁心的直流叠加特性(导磁率μ)在软熔前后的测定数据。
图31是在实施例27中将着磁磁场不同的磁铁试料(S-1 S-5)插入到磁隙中的场合的磁心的直流叠加特性(导磁率μ)在软熔前后的测定数据。
图32是表示在实施例28中,将未被覆树脂的粘结磁铁(S-2)和用环氧树脂被覆了表面的粘结磁铁(S-1)热处理的场合下的磁通量相对于热处理温度的变化的测定数据。
图33是在实施例28中将未被覆树脂的粘结磁铁(试料S-2)作为偏磁用磁铁插入到磁隙中而成的磁心的在不同的热处理温度的直流叠加特性(导磁率μ)的测定数据。
图34是在实施例28中将被覆了环氧树脂的粘结磁铁(试料S-1)作为偏磁用磁铁插入到磁隙中而成的磁心的在不同的热处理温度的直流叠加特性(导磁率μ)的测定数据。
图35是在实施例29中将未被覆树脂的粘结磁铁(试料S-2)和用氟树脂被覆了表面的粘结磁铁热处理的场合的助溶剂量的变化的测定数据。
图36是在实施例29中将未被覆树脂的粘结磁铁(试料S-2)作为偏磁用磁铁插入到磁隙中而成的磁心的在不同的热处理温度的直流叠加特性(导磁率μ)的测定数据。
图37是在实施例29中将被覆了氟树脂的粘结磁铁(试料S-1)作为偏磁用磁铁插入到磁隙中而成的磁心的在不同的热处理温度的直流叠加特性(导磁率μ)的测定数据。
图38是将由实施例31的Sm2Co17磁铁和聚酰亚胺树脂构成的粘结磁铁(试料S-1)作为偏磁用磁铁插入到磁隙中而成的磁心经受反复热处理时的直流叠加特性(导磁率μ)的测定数据。
图39是将由实施例31的Sm2Co17磁铁和环氧树脂构成的粘结磁铁(S-2)作为偏磁用磁铁插入到磁隙中而成的磁心经受反复热处理时的直流叠加特性(导磁率μ)的测定数据。
图40是将由实施例31的Sm2Fe17N3磁铁和聚酰亚胺树脂构成的粘结磁铁(S-3)作为偏磁用磁铁插入到磁隙中而成的磁心经受反复热处理时的直流叠加特性(导磁率μ)的测定数据。
图41是将由实施例31的Ba铁氧体磁铁和聚酰亚胺树脂构成的粘结磁铁(试料S-4)作为偏磁用磁铁插入到磁隙中而成的磁心经受反复热处理时的直流叠加特性(导磁率μ)的测定数据。
图42是将由实施例31的Sm2Co17磁铁和聚丙烯树脂构成的粘结磁铁(试料S-5)作为偏磁用磁铁插入到磁隙中而成的磁心经受反复热处理时的直流叠加特性(导磁率μ)的测定数据。
图43是将由实施例37的试料S-2的粘结磁铁作为偏磁用磁铁插入到磁隙中而成的磁心经受反复热处理时的直流叠加特性(导磁率μ)的测定数据。
图44是将由实施例37的比较例(S-6)的粘结磁铁作为偏磁用磁铁插入到磁隙中而成的磁心经受反复热处理时的直流叠加特性(导磁率μ)的测定数据。
图45是将由实施例39的试料S-2和S-4的粘结磁铁插入到磁隙中的场合和未插入磁铁的场合的磁心的直流叠加特性(导磁率μ)在软熔前后的测定数据。
实施发明的最佳形态
以下关于本发明的实施形态参照附图予以说明。
参照图1,与本发明的1实施形态有关的磁心是相互对接2个E型铁氧体芯2的磁心。2个E型铁氧体芯2的中脚间的对接面留有空隙,在该空隙插入了用于供给偏磁场的永久磁铁1。
参照图2,对图1的磁心施以绕组构成电感部件。
参照图3,示出了与本发明其他实施形态相关的磁心。
该磁心使用环形状的压粉铁心5。在该压粉铁心的磁路上设有空隙,在该空隙中插入了用于供给偏磁场的永久磁铁4。
又,参照图4,示出了对图3的磁心施以绕组6而成的电感部件。
本发明人等为了完成本课题,关于在图1-4中用1和4所示那样的偏磁场供给用的永久磁铁的可能性进行了研讨。其结果发现,使用永久磁铁的电阻率为0.1Ω·cm以上(优选1Ω·cm以上,越高越好),本征矫顽力iHc为5KOe以上的永久磁铁时得到优异的直流叠加特性,而且能够形成不产生磁心损耗特性劣化的磁心。这意味着得到优异的直流叠加特性所必需的磁铁特性与其说是能量积,不如说是本征矫顽力。所以,通过将电阻率高本征矫顽力高的永久磁铁用作电感部件磁心的偏磁用磁铁,能得到足够高的直流叠加特性。
如上述那样,电阻率高而且本征矫顽力高的永久磁铁,采用将本征矫顽力iHc为5KOe以上的稀土类磁铁粉末和粘合剂一起混合、成形的稀土类粘结磁铁可得到。可是,作为磁铁粉末,不限于稀土类磁铁,如果是本征矫顽力iHc为5KOe以上的矫顽力高的磁铁粉末则怎样组成的磁铁粉末都是可能的。稀土类磁铁粉末的种类有SmCo系、NdFeB系、SmFeN系等。再者,考虑使用时的热减磁,作为磁铁粉末,必须是居里点Tc为300℃以上、本征矫顽力iHc为5KOe以上。
另外,当磁铁粉末的平均最大粒径达到50μm以上时,磁心损耗特性劣化,所以粉末的最大粒径为50μm以下为好,当最小粒径为2.0μm以下时,由于粉碎引起的粉末氧化,磁化的减少变得显著,所以必须是2.0μm以上的粒径。
为了实现电阻率0.1Ω·cm以上的一定的高值,通过调节粘合剂即树脂量来实现。当树脂量按体积比计不是20%以上时,成形困难。
另外,通过向磁铁粉末添加硅烷偶合材料和钛偶合材料等偶合材料,或用表面活性材料被覆粒子表面,在成形体中的粉末的分散变得良好,永久磁铁的特性提高,所以能得到更高特性的磁心。
另外,为了进一步得到高特性,在成形时,在取向磁场中成形,也能使其具有各向异性。
为了使磁铁的耐氧化性提高,用耐热性的树脂或耐热涂料被覆永久磁铁表面为好。由此能够同时具有耐氧化性和高特性。
再者,作为粘合剂,如果是用绝缘性的树脂和磁铁粉末混合,能够压缩成形,不给予磁铁粉末以影响的,则任何的都可以。举例来说,有聚丙烯树脂、6-尼龙树脂、12-尼龙树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙烯树脂、环氧树脂。
以下,对上述那样用于通过软熔来表面安装的电感部件的磁心的偏磁用永久磁铁进行叙述。
考虑软熔温度,为了避开软熔时的热减磁,作为使用的磁铁粉末,有必要使用本征矫顽力iHc为10KOe以上、居里点Tc为500℃以上的。作为这样的磁铁粉末的例子,稀土类磁铁中SmCo磁铁较好。
另外,磁铁粉末的最小平均粒径必需为2.5μm,原因是当小于该值时,在粉末热处理和软熔时粉末氧化,磁化的减少变得显著。
另外,考虑经受软熔温度时的条件和成形的可靠性,按体积比计为30%以上为好。
作为树脂,为了避免在软熔时的温度下碳化或软化,使用碳化温度250℃以上的热固性树脂、或软化温度250℃以上的热塑性树脂为好。
作为这样的树脂的例子,可举出聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺酰胺树脂、环氧树脂、聚苯硫醚树脂、硅树脂、聚酯树脂、芳香族聚酰胺树脂、液晶聚合物。
另外,作为永久磁铁表面的被覆,使用耐热温度270℃以上的热固性树脂(例如环氧树脂、氟树脂)、或耐热涂料能够使耐热性提高。
另外,磁铁粉末的平均粒径更优选2.5-25μm。当大于该值时,表面粗糙度过大,偏磁量降低。
磁铁表面的中心线平均粗糙度Ra优选10μm以下。当表面过于粗糙时,在软磁性磁心和插入的薄板磁铁之间产生空隙,磁导系数降低,作用于磁心的磁通密度降低。
作为扼流圈用和变压器用磁心,如果是有软磁特性的材料,则任何的都有效。一般使用MnZn系或NiZn系铁氧体、压粉磁心、硅钢板、非晶等。另外,关于磁心的形状并不有特别限制,本发明永久磁铁能适用于螺旋管形磁心、EE磁心、EI磁心等所有形状的磁心。在这些磁心的磁路的至少1个地方以上设有磁隙,在该磁隙中插入配置永久磁铁。对磁隙长度没有特别限制,但若磁隙长度过于狭窄,则直流叠加特性劣化。另外,若磁隙长度过宽则导磁率过于低下,所以确定自然而然地形成的磁隙长度。优选范围是50-10000μm。
为了更减小磁心总体的尺寸,将磁隙长抑制在500μm为好。此时,为了将偏磁用永久磁铁插入到磁隙中,永久磁铁当然要抑制在500μm以下。
以下,关于本发明的实施例进行说明。在以下的实施例说明中,只要不特别声明,则前提如下。磁心的尺寸:
E-E心的磁路长为7.5cm、实效截面积为0.74cm2、隙长为G。永久磁铁:
截面的尺寸和形状与磁心的截面尺寸和形状相同,厚度为T。永久磁铁的制造方法:
混合磁铁粉末和树脂,通过金属模成形和/或热压,或者通过作为成膜法的刮刀(doctor blade)法成形规定尺寸和形状的粘结磁铁。
在成形时,根据需要加取向磁场。
再者,刮刀法是形成使混合物悬浮在溶剂中的浆,使用刮刀涂敷该浆,作成生片(green sheet),其后切出规定的尺寸形状,根据需要进行热压。磁铁特性的测定:
本征矫顽力:制作直径10mm和厚度10mm的试样,使用直流BH描绘器(tracer)测定本征矫顽力(iHc)。电阻率的测定:
对试样用所谓的4端子法进行。在试样的两端面设电极,在两电极间流恒定的电流,用电压计测定试样的中央部的适当的2点间的电位差来求出。起磁:
将永久磁铁配置在磁心的磁隙中,使用电磁铁或脉冲起磁机在磁路方向起磁。磁心的磁心损耗测定:
在卷绕在磁心的绕组中流交流电流(频率f、交流磁场Ha),通过交流B-H描绘器(岩崎通信机制造,SY-8232)测定。直流叠加特性的测定:
将永久磁铁试样配置在电感部件的磁心的空隙,在绕组中流交流电流(频率f),同时叠加直流(和磁铁的起磁方向相反的方向的叠加磁场Hm),用LCR仪测定电感,由磁心常数和绕组圈数计算导磁率,作为直流叠加特性(导磁率)。光泽度(光泽)的测定:
所谓光泽度是表示在片材表面照光时的反射的强度的量,用在测定部分的反射光的强度和来自光泽标准板的反射光的强度之比决定。表面磁通(flux)的测定:
读取在与磁通仪(例如TOEI:TDF-5)连线的探察线圈中通过试样时变化的磁通量。中心线粗糙度的测定:
采用触针法测定试样表面的粗糙轮廓(profile)。划出其中心线使上下的面积相等,对于任意的点,求出离中心线的距离。将它们取为无数,取得均方平方根偏差。将距离中心线的偏差的大小作为中心线粗糙度。
以下关于实施例进行叙述。实施例1 电阻率和磁心损耗的关系磁铁粉末:Sm2Fe17N3
平均粒径:3μm
本征矫顽力iHc:10.5KOe
居里点Tc:470℃粘合剂:环氧树脂
树脂量(体积%):为得到电阻率而调整磁铁制造法:金属模成形、无取向磁场磁铁: 厚度T:1.5mm
形状·面积:E形的中脚截面
电阻率(Ω·cm):S-1:0.01
S-2:0.1
S-3:1
S-4:10
S-5:100
本征矫顽力:5KOe以上起磁:电磁铁磁心:EE心(图1、2)、MnZn铁氧体
磁隙长G:1.5mm磁心损耗测定:在f=100KHz、Ha=0.1T(特斯拉)下测定直流叠加特性(导磁率μ)的测定:在f=100KHz、Hm=100Oe下测定
对各试样使用相同磁心,测定的各试样的磁心损耗见下述表1所示。
表1
试样 | S-1 | S-2 | S-3 | S-4 | S-5 | |
电阻率(Ω·cm) | 无磁铁(空隙) | 0.01 | 0.1 | 1 | 10 | 100 |
磁心损耗(kW/m3) | 80 | 1500 | 420 | 100 | 90 | 85 |
由表1判明,磁心损耗在电阻率不到0.1Ω·cm时急剧上升,在1Ω·cm以上时急剧减少,所以,电阻率最低为0.1Ω·cm,优选1Ω·cm以上为好。
在空隙中不使用偏磁用磁铁的场合,磁心损耗为80(kW/m3),比使用偏磁用磁铁的场合低,但直流叠加特性(导磁率)为15,显示出极低的值。实施例2 磁铁粉末粒径和磁心损耗的关系磁铁粉末:Sm2Co17
居里点Tc:810℃
能量积:28MGOe
S-1:最大粒径:200μm、本征矫顽力iHc:12KOe
S-2:最大粒径:175μm、本征矫顽力iHc:12KOe
S-3:最大粒径:150μm、本征矫顽力iHc:12KOe
S-4:最大粒径:100μm、本征矫顽力iHc:12KOe
S-5:最大粒径:50μm、本征矫顽力iHc:11KOe粘合剂:环氧树脂
树脂量:各试样均为10重量%磁铁制造法:金属模成形、无取向磁场起磁:电磁铁磁铁: 厚度T:0.5mm
形状·面积:7mm×10mm
电阻率:S-1:1.2Ω·cm
S-2:1.5Ω·cm
S-3:2.0Ω·cm
S-4:3.0Ω·cm
S-5:5.0Ω·cm
本征矫顽力:与磁铁粉末相同磁心:螺旋管形磁心(图3、4):
Fe-Si-Al(商标:センダスト)铁粉心
尺寸:外径28mm、内径14mm、高10mm
磁隙长G:0.5mm磁心损耗测定:在f=100KHz、Ha=0.1T下测定直流叠加特性(导磁率)测定:f=100KHz、Hm=200Oe
各试样的磁心损耗的测定结果见下述表2。
表2
试样 | S-5 | S-4 | S-3 | S-2 | S-1 | |
粉末粒度 | 无磁铁 | -50μm | -100μm | -150μm | -175μm | -200μm |
磁心损耗(kW/m3) | 100 | 110 | 125 | 150 | 250 | 500 |
由表2判明,磁心损耗当粉末最大粒径超过150μm时急剧上升。
在空隙中不使用偏磁用磁铁的场合,磁心损耗为100(KW/m3),比使用偏磁用磁铁的场合低,但直流叠加特性(导磁率)为15,显示出极低的值。实施例3 磁铁的矫顽力和直流叠加特性(导磁率)的关系磁铁粉末:S-1:Ba铁氧体
本征矫顽力iHc:4.0KOe
居里点Tc:450℃
S-2:Sm2Fe17N3
本征矫顽力iHc:5.0KOe
居里点Tc:470℃
S-3:Sm2Co17
本征矫顽力iHc:10.0KOe
居里点Tc:810℃
粒径(平均):任何试样都为3.0μm粘合剂:任何试样都用聚丙烯树脂(软化点80℃)
树脂量:50体积%磁铁制造:金属模成形、无取向磁场起磁:电磁铁磁铁: 厚度T:1.5mm
截面积形状:与磁心的中脚截面相同
电阻率:S-1:104Ω·cm以上
S-2:103Ω·cm以上
S-3:103Ω·cm以上
本征矫顽力:与磁铁粉末相同起磁:脉冲起磁机磁心:EE心(图1、2):MnZn铁氧体
空隙长G:1.5mm直流叠加特性(导磁率μ)的测定:在f=100KHz、Hm=0-200Oe的范围变化来测定
使用同一磁心,将对各试样反复测定5次的直流叠加特性示于表5-8。
由这些图可知,插入了矫顽力只有4kOe的铁氧体磁铁的心,随着测定次数增加,直流叠加特性大大地劣化。相反,插入了矫顽力大的粘结磁铁的心,即使反复的测定,也没有大的变化,显示出非常稳定的特性。由这些结果可推测,铁氧体磁铁矫顽力小,所以因外加在磁铁的逆向的磁场而减磁,或者引起磁化的反转,直流叠加特性劣化。另外可知,插入到心的磁铁,对于矫顽力为5kOe以上的稀土类粘结磁铁显示出优异的直流叠加特性。实施例4 磁铁粉末粒径与磁心损耗及表面磁通的关系磁铁粉末:Sm2Co17
平均粒径(μm):S-1:1.0
S-2:2.0
S-3:25
S-4:50
S-5:55
S-6:75粘合剂:聚乙烯树脂
树脂量:40体积%磁铁制造:金属模成形、无取向磁场磁铁: 厚度:1.5mm
形状·面积:E形的中脚截面
电阻率:0.01-100Ω·cm(调节树脂量)
本征矫顽力:所有的试样为5KOe以上起磁:金属模成形、无取向磁场磁心:EE心(图1、2)、MnZn铁氧体
磁隙长G:1.5mm
关于各试样,将表面磁通和磁心损耗的测定结果示于表3。
表3
试样 | S-1 | S-2 | S-3 | S-4 | S-5 | S-6 | |
粉末粒度(μm) | 无磁铁(空隙) | 1.0 | 2.0 | 25 | 50 | 55 | 75 |
磁心损耗(kW/m3) | 520 | 650 | 530 | 535 | 555 | 650 | 870 |
磁铁的表面磁通(Gauss) | - | 130 | 200 | 203 | 205 | 206 | 209 |
磁心损耗测定后,从心2取出偏磁用永久磁铁1,用TOEI:TDF-5测定磁铁的表面磁通,由其测定值和磁铁的尺寸计算求出的表面磁通也示于表3。
在表3中,平均粒径1.0μm的磁心损耗大,原因是粉末的表面积大,所以粉末的氧化加重。在平均粒径55μm以上时,磁心损耗大,原因是粉末的平均粒径变大,所以涡电流损失变大。
另外,粉末粒径1.0μm的试样S-1的表面磁通小,原因是在粉碎中或干燥中粉末被氧化,有助于磁化的磁性部分减少。实施例5 树脂量与电阻率和磁心损耗的关系磁铁粉末:Sm2Fe17N3
平均粒径:5.0μm
本征矫顽力iHc:5KOe
居里点Tc:470℃粘合剂:6-尼龙树脂
树脂量(体积%):S-1:10
S-2:15
S-3:20
S-4:32
S-5:42磁铁制造法:金属模成形、无取向磁场磁铁: 厚度T:1.5mm
形状·面积:E形心的中脚截面
电阻率(Ω·cm):参照表4
本征矫顽力:全部试样均为5KOe以上起磁:电磁铁磁心:EE心(图1、2)、MnZn铁氧体
磁隙长G:1.5mm磁心损耗:在f=100KHz、Ha=0.1T下测定
对各试样测定的磁心损耗示于表4。
表4
试样 | S-1 | S-2 | S-3 | S-4 | S-5 | |
电阻率(Ω·cm) | 无磁铁(空隙) | 0.01 | 0.1 | 1.0 | 10 | 100 |
树脂量(wt%) | - | 10 | 15 | 20 | 32 | 42 |
磁心损耗(kW/m3) | 80 | 1500 | 420 | 95 | 90 | 85 |
由表4可知,树脂量20wt%以上的电阻率1以上的磁心,显示出良好的磁心损耗特性。实施例6 树脂量和直流叠加特性的关系磁铁粉末:Sm2Fe17N3
平均粒径:5μm
本征矫顽力iHc:5.0KOe
居里点Tc:470℃粘合剂:12-尼龙树脂
树脂量(体积%):S-1:10 S-2:15
S-3:20 S-4:30磁铁制造法:金属模成形、无取向磁场磁铁: 厚度T:1.5mm
形状·面积:E形心的中脚截面
电阻率:S-1:0.01Ω·cm
S-2:0.05Ω·cm
S-3:0.2Ω·cm
S-4:15Ω·cm
本征矫顽力:全部试样均为5KOe以上起磁:电磁铁磁心:EE心(图1)、MnZn铁氧体
磁隙长G:1.5mm
直流叠加特性(导磁率)的频率特性的测定:在f=1-100000KHz的范围的各频率下测定直流叠加特性(导磁率μ)。
使用同一磁心,对各试样测定的磁导率μ的频率特性示于图9。
由图9判明,树脂量20wt%以上的磁心,导磁率μ的频率特性直到高频都良好。实施例7 偶合材料添加和直流叠加特性的关系磁铁粉末:Sm2Fe17N3
平均粒径:5μm
本征矫顽力iHc:5.0KOe
居里点Tc:470℃偶合材料:S-1:钛偶合材料0.5wt%
S-2:硅烷偶合材料0.5wt%
S-3:无偶合材料粘合剂:环氧树脂
树脂量:30体积%磁铁制造法:金属模成形、无取向磁场磁铁: 厚度T:1.5mm
形状·面积:E形心的中脚截面
电阻率:S-1:10Ω·cm
S-2:15Ω·cm
S-3:2Ω·cm
本征矫顽力:全部试样都为5KOe以上起磁:电磁铁磁心:EE心(图1、2)、MnZn铁氧体磁隙长G:1.5mm
直流叠加特性(导磁率)的频率特性的测定:在f=1-100000KHz的范围的各频率和不同的温度下测定导磁率μ。
关于使用试样S-1至S-3的场合的直流叠加特性的频率特性的测定结果示于图10-12。
由图10-12,本发明的添加了了钛偶合剂、硅烷偶合剂的粘结磁铁的磁心,直到高温μ的频率特性也稳定。各进行了偶合处理的,其温度特性优异,原因是通过添加偶合剂,树脂中的粉末的分散性变好,由温度导致的磁铁的体积变化少。实施例8 磁铁表面被覆和磁通量的关系磁铁粉末:Sm2Fe17N3
平均粒径:3μm
本征矫顽力iHc:10.0KOe
居里点Tc:470℃粘合剂:12尼龙
树脂量:40体积%磁铁制造法:金属模成形、无取向磁场磁铁: 厚度T:1.5mm
形状·面积:E形心的中脚截面
电阻率:100Ω·cm
本征矫顽力:与磁铁粉末相同
表面被覆:S-1:环氧树脂
S-2:无起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 10T磁心:EE心(图1、2)、MnZn铁氧体
磁隙长G:1.5mm
再者,磁场表面被覆是在环氧树脂的溶液中浸渍磁铁、取出干燥后,在树脂的固化温度下进行热处理,使之固化的。
将试样S-1和比较对象S-2,在大气中,从120℃以20℃刻度到220℃,进行热处理各30分钟,各个热处理后从炉取出,进行表面磁通(磁通量)和直流叠加特性的测定。这些结果示于图13-图15。
图13是表示表面磁通因热处理引起的变化的图。由这些结果可知,未进行被覆的磁铁在220℃减磁49%,与之比,插入了被覆环氧树脂的磁铁的心在220℃的热处理下劣化非常少,为28%左右,显示出稳定的特性。这可认为是,磁铁的表面被环氧树脂被覆,使得氧化被抑制,磁通的减少被抑制。
另外,将这些粘结磁铁插入到心,测定直流叠加特性的结果为图14和图15。
参照图14,插入了试样S-2这一未被覆树脂的磁铁的心,伴随图13所示的热处理,磁通减少,使得来自磁铁的偏磁场减少,在220℃时磁导率向低磁场侧移动约30Oe左右,特性大大地劣化。与此相比,试样S-1这一被覆了环氧树脂的,如图15所示,向低磁场侧只移动约17Oe。
这样,直流叠加特性,通过被覆环氧树脂,与未被覆树脂的比,大大地被改善。实施例9 磁铁表面被覆和磁通量的关系
除了使磁铁粉末为Sm2Co17,粘合剂为聚丙烯树脂,表面被覆为氟树脂以外,其他与实施例8相同。
将用氟树脂被覆的粘结磁铁(试样S-1)和作为比较对象的未被覆树脂的粘结磁铁(试样S-2),在大气中220℃下每隔60分钟从炉取出,进行磁通测定、直流叠加特性的测定,进行热处理直到合计5小时。这些结果示于图16-图18。
图16是表示表面磁通因热处理引起的变化的图。由这些结果可知,未进行被覆的试样S-2磁铁经5小时减磁34%,与之比,插入了被覆氟树脂的试样S-1磁铁的心经5小时的热处理劣化非常少,为15%左右,显示出稳定的特性。
这可认为是,磁铁的表面被氟树脂被覆,使得氧化被抑制,磁通的减少被抑制。
另外,将这些试样S-2和S-1粘结磁铁分别插入到相同的磁心的空隙中,测定直流叠加特性。其结果为图17和图18。参照图17,插入了未被覆树脂的试样S-2的磁铁的心,伴随图16所示的热处理,磁通减少,使得来自磁铁的偏磁场减少,经5小时后磁导率向低磁场侧移动约20Oe左右,特性大大地劣化。
与此相比,被覆了氟树脂的试样S-1的磁铁,如图18所示,向低磁场侧只移动约8Oe。
这样,直流叠加特性,通过被覆氟树脂,与未被覆树脂的比,大大地被改善。
由上述可知,用氟树脂被覆了表面的粘结磁铁,氧化被抑制且显示出优异的特性。另外,关于其他的耐热性的树脂和耐热涂料也得到同样的结果。实施例10 树脂的种类和树脂量与成型性的关系磁铁粉末:Sm2Co17
平均粒径:5.0μm
本征矫顽力:15.0KOe
居里点:810℃粘合剂:S-1:聚丙烯树脂
S-2:6-尼龙
S-3:12-尼龙
将磁铁粉末和作为粘合剂的各树脂,在15-40体积%间使树脂含量变化,不加取向磁场,通过热压成型厚度0.5mm的磁铁。
其结果判明,即使使用任何的树脂,若树脂含量不是20体积%以上,则不能成型。实施例11 磁铁粉末和直流叠加特性的关系磁铁粉末:S-1:Sm2Fe17N3
平均粒径:3.0μm
矫顽力iHc:10KOe
居里点Tc:470℃
量:100重量份
S-2:Sm2Fe17N3
平均粒径:5.0μm
矫顽力iHc:5KOe
居里点Tc:470℃
量:100重量份
S-3:Ba铁氧体
平均粒径:1.0μm
矫顽力iHc:4KOe
居里点Tc:450℃
量:100重量份
粘合剂:S-1:聚丙烯树脂
树脂量:40体积份
S-2:12-尼龙树脂
树脂量:40体积份
S-3:12-尼龙树脂
树脂量:40体积份磁铁制造法:金属模成形、无取向磁场磁铁: 厚度:0.5mm
形状·面积:E形心的中脚截面
电阻率:S-1:10Ω·cm
S-2:5Ω·cm
S-3:104Ω·cm以上
本征矫顽力:S-1、S-2:5KOe以上
S-3:4KOe以下起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 4T磁心:EE心(图1):MnZn铁氧体
空隙长G:0.5mm直流叠加特性(导磁率):在f=100KHz、Hm=0-200Oe的范围变化来测定
直流叠加特性的测定,是对于相同的磁心使用各试样S-1至S-3,对各自进行5次,其结果示于图19至图21。作为比较,测定未在磁隙中插入偏磁用磁铁的场合的直流叠加特性,其结果示于图22。
由图21可知,插入配置了将矫顽力只有4kOe的Ba铁氧体分散于12-尼龙树脂中的试样S-3磁铁的心,随着测定次数增加,直流叠加特性大大地劣化。相反,在使用采用了矫顽力10KOe和5kOe的Sm2Fe17N3磁铁粉末、和聚丙烯或12-尼龙树脂的试样S-1和S-2磁铁的场合,按图19和图20所见到的,即使反复的测定也没有大的变化,显示出非常稳定的特性。
由这些结果可推测,Ba铁氧体磁铁矫顽力小,所以因外加在磁铁的逆向的磁场而减磁,或者引起磁化的反转,直流叠加特性劣化。另外可知,插入到磁隙的偏磁用永久磁铁,对于矫顽力为5kOe以上的永久磁铁显示出优异的直流叠加特性。实施例12 磁铁粉末粒径和磁心损耗的关系磁铁粉末:Sm2Co17
居里点Tc:810℃
S-1:平均粒径:1.0μm、矫顽力:5KOe
S-2:平均粒径:2.0μm、矫顽力:8KOe
S-3:平均粒径:25μm、矫顽力:10KOe
S-4:平均粒径:50μm、矫顽力:11KOe
S-5:平均粒径:55μm、矫顽力:11KOe粘合剂:6-尼龙树脂
树脂量:30体积%磁铁制造法:金属模成形、无取向磁场磁铁: 厚度:0.5mm
形状·面积:E形的中脚截面
电阻率:S-1:0.05Ω·cm
S-2:2.5Ω·cm
S-3:1.5Ω·cm
S-4:1.0Ω·cm
S-5:0.5Ω·cm
本征矫顽力:与磁铁粉末相同起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 4T磁心:EE心(图1)、MnZn铁氧体
磁隙长G:0.5mm磁心损耗:在f=300KHz、Ha=0.1T下测定
将磁心损耗的测定结果示于表5。
表5
试样 | S-1 | S-2 | S-3 | S-4 | S-5 |
粉末粒径(μm) | 1.0 | 2.0 | 25 | 50 | 55 |
磁心损耗(kW/m3) | 690 | 540 | 550 | 565 | 820 |
由表5可知,用于偏磁用永久磁铁的磁铁的粉末平均粒径为2.0-50μm时,磁心损耗特性优异。实施例13 光泽度(光泽)和磁通(表面磁通)的关系磁铁粉末:Sm2Fe17N3
平均粒径:3μm
矫顽力iHc:10KOe
居里点Tc:470℃粘合剂:12尼龙树脂
树脂量:35体积%磁铁制造法:金属模成形、无取向磁场起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 4T磁铁: 尺寸:1cm×1cm、厚度:0.4mm
形状·面积:E形的中脚截面
电阻率:3Ω·cm
本征矫顽力:10KOe测定上述的磁铁的表面磁通和光泽度,其结果示于表6。
表6
光泽度(%) | 12 | 17 | 23 | 26 | 33 | 38 |
磁通(Gauss) | 37 | 49 | 68 | 100 | 102 | 102 |
由表6的结果,光泽度25%以上的薄板磁铁,磁铁特性优异。这是因为,制作的薄板磁铁的光泽度为25%以上时,薄板磁铁的填充率达到90%以上。
在此,所谓填充率是成型体的重量除以体积求出密度,该密度除以磁铁合金的真密度的值,意味着其成型体的合金占有的体积率。
另外,本实施例示出了关于使用12-尼龙树脂的磁铁进行实验的结果,但除此以外的例如聚乙烯、聚丙烯、6-尼龙等树脂也得到同样的结果。实施例14 光泽度和磁通、压缩率特性的关系磁铁粉末:Sm2Fe17N3
平均粒径:5μm
矫顽力iHc:5KOe
居里点Tc:470℃粘合剂:聚酰亚胺树脂
树脂量:40体积%磁铁制造法:刮刀法、无取向磁场、干燥后热压起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 4T磁铁: 尺寸:1cm×1cm、厚度:500μm
电阻率:50Ω·cm
本征矫顽力:与磁铁粉末相同
改变热压的压力,得到压缩率0-22(%)的不同的试样。由热压得到的压缩率用压缩率=1-(热压后的厚度/热压前的厚度)定义。
关于各试样,测定光泽度和表面磁通。其结果示于表7。
表7
光泽度(%) | 8 | 17 | 22 | 25 | 29 | 40 |
磁通(Gauss) | 33 | 38 | 49 | 99 | 100 | 101 |
压缩率(%) | 0 | 5 | 13 | 20 | 21 | 22 |
由表7的结果,光泽度25%以上时得到良好的磁铁特性。该理由也是因为,光泽度25%以上时,薄板磁铁的填充率达到90%以上。另外,就压缩率来看,压缩率20%以上时,得到良好的磁铁特性。该理由也是因为压缩率20%以上时,薄板磁铁的填充率达到90%以上。
本实施例示出了采用聚乙烯树脂按上述组成、配合比进行实验的结果,但即使除此以外的除此以外的配合比和其他的、例如聚丙烯、尼龙等树脂也得到同样的结果。实施例15 表面活性剂添加和磁心损耗的关系磁铁粉末:Sm2Fe17N3
平均粒径:2.5μm
矫顽力iHc:12KOe
居里点Tc:470℃添加物:表面活性材料:S-1:磷酸钠0.3wt%
S-2:羧甲基纤维素钠0.3wt%
S-3:硅酸钠0.3wt%粘合剂:聚丙烯树脂
树脂量(体积):35%磁铁制造法:金属模成型、无取向磁场磁铁: 厚度:0.5mm
形状·面积:E形心的中脚截面
电阻率:S-1、S-2、S-3都为10Ω·cm
本征矫顽力:与磁铁粉末相同起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 4T磁心:EE心(图1):MnZn铁氧体磁隙长G:0.5mm磁心损耗:在f=300KHz、Ha=0.1T下测定
作为比较试样(S-4),制成磁铁粉末的平均粒径为5.0μm、在不使用表面活性材料的点上不同的永久磁铁试样,同样地测定磁心损耗。
测定的磁心损耗示于表8。
表8
试样名 | 磁心损耗(kW/m3) | |
S-1 | 磷酸钠添加品 | 480 |
S-2 | 羧甲基纤维素钠添加品 | 500 |
S-3 | 硅酸钠 | 495 |
S-4 | 无添加剂 | 590 |
由表8,添加表面活性剂的显示出良好的磁心损耗特性。这是因为,通过添加表面活性剂,防止1次粒子的凝集,抑制了涡电流损耗。本实施例示出了添加磷酸盐的结果,但即使添加这以外的表面活性剂也同样地得到磁心损耗特性良好这一结果。实施例16 电阻率和磁心损耗的关系磁铁粉末:Sm2Fe17N3
平均粒径:5μm
矫顽力iHc:5.0KOe
居里点Tc:470℃粘合剂:聚丙烯树脂
树脂量:调整磁铁制造法:金属模成型、无取向磁场磁铁: 厚度:0.5mm
形状·面积:E形的中脚截面
电阻率(Ω·cm):S-1:0.05
S-2:0.1
S-3:0.2
S-4:0.5
S-5:1.0
本征矫顽力:5.0KOe起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 4T磁心:EE心(图1):MnZn铁氧体磁隙长G:0.5mm磁心损耗:在f=300KHz、Ha=0.1T下测定测定的磁心损耗示于表9。
表9
试样 | S-1 | S-2 | S-3 | S-4 | S-5 |
电阻率(Ω·cm) | 0.05 | 0.1 | 0.2 | 0.5 | 1.0 |
磁心损耗(kW/m3) | 1180 | 545 | 540 | 530 | 525 |
由表9可知,电阻率0.1Ω·cm以上的磁心显示出良好的磁心损耗特性。这是因为,通过提高薄板磁铁的电阻率能够抑制涡电流损耗。
其次,关于钎焊软熔处理的电感元件、其所用的偏磁用磁铁的实施例进行叙述。实施例17 磁铁粉末的种类和直流叠加特性的关系磁铁粉末:S-1:Nd2Fe14B
平均粒径:3-3.5μm
矫顽力iHc:9KOe
居里点Tc:310℃
S-2:Sm2Fe17N3
平均粒径:3-3.5μm
矫顽力iHc:8.8KOe
居里点Tc:470℃
S-3:Sm2Co17
平均粒径:3-3.5μm
矫顽力iHc:17KOe
居里点Tc:810℃粘合剂:聚酰亚胺树脂(软化点300℃)
树脂量:50体积%磁铁制造法:金属模成形、无取向磁场磁铁: 厚度:1.5mm
形状·面积:E形心的中脚截面
电阻率(Ω·cm):10-30
本征矫顽力(iHc):S-1:9KOe
S-2:8.8KOe
S-3:17KOe起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 4T磁心:EE心(图1):MnZn铁氧体
空隙长G:1.5mm直流叠加特性(导磁率):在f=100KHz、Hm=0-200Oe的范围变化来测定
直流叠加特性是在进行在作为软熔炉的温度条件的270℃的高温槽保持1小时后冷却到常温,放置2小时的处理的前后测定。另外,作为比较例,也与上述一样地制作在磁隙中什么也不插入的试样,测定直流叠加特性。其结果示于图23。
由图23可知,在软熔前,在全部的磁隙试样中,比起什么也不插入的试样直流叠加特性延展。可是,另一方面,在软熔后,插入了Tc低的Nd2Fe14B粘结磁铁和Sm2Fe17N3粘结磁铁的试样,直流叠加特性劣化,和什么也不插入的试样比没有了优势。另外,Tc高的Sm2Co17粘结磁铁软熔后也保持了优势性。实施例18 树脂的种类和磁铁特性的关系磁铁粉末:Sm2Co17
平均粒径:3-3.5μm
居里点Tc=900℃
本征矫顽力(iHc):17KOe粘合剂:S-1:聚乙烯树脂(软化点:160℃)
S-2:聚酰亚胺树脂(软化点:300℃)
S-3:环氧树脂(固化点:100℃)树脂量:50体积%磁铁制造法:金属模成形、无取向磁场磁铁: 厚度:1.5mm
形状·面积:E形心的中脚截面
电阻率(Ω·cm):10-30
本征矫顽力(iHc):S-1、S-2、S-3(都为):1.7KOe起磁:脉冲起磁机起磁磁场 4T磁心:EE心(图1):MnZn铁氧体
空隙长G:1.5mm直流叠加特性(导磁率):在f=100KHz、Hm=0-200Oe的范围测定
直流叠加特性是在进行在作为软熔炉的温度条件的270℃的高温槽保持1小时后冷却到常温,放置2小时的处理的前后测定。其结果示于图24。
由图24可知,在软熔后,使用了软化点300℃的聚酰亚胺树脂、作为热固性树脂的固化温度100℃的环氧树脂的粘结磁铁,直流叠加特性与软熔前大致相同。
与此相对,使用了软化点160℃的聚乙烯树脂的粘结磁铁,树脂软化,为与在空隙中什么也不插入的试样同等的直流叠加特性。实施例19 磁铁的种类(本征矫顽力)和直流叠加特性的关系磁铁粉末:S-1:Nd2Fe14B平均粒径:3-3.5μm居里点Tc:310℃矫顽力(iHc):5.0KOeS-2:Sm2Fe17N3平均粒径:3-3.5μm居里点Tc:470℃矫顽力(iHc):8.0KOeS-3:Sm2Co17平均粒径:3-3.5μm居里点Tc:810℃矫顽力(iHc):17.0KOe粘合剂:聚酰亚胺树脂(软化点300℃)
树脂量:50体积%磁铁制造法:金属模成形、无取向磁场磁铁: 厚度:1.5mm
形状·面积:E形心的中脚截面
电阻率(Ω·cm):10-30本征矫顽力(iHc):与磁铁粉末相同起磁:脉冲起磁机起磁磁场 4T磁心:EE心(图1):MnZn铁氧体
空隙长G:1.5mm直流叠加特性(导磁率):在f=100KHz、Hm=0-150(Oe)的范围变化来测定
直流叠加特性是在进行在作为软熔炉的温度条件的270℃的高温槽保持1小时后冷却到常温,放置2小时的处理的前后测定。另外,作为比较例,也与上述一样地制作在磁隙中什么也不插入的试样,测定直流叠加特性。其结果示于图25。
由图25可知,在磁隙中插入配置偏磁用永久磁铁的试样,都在软熔前,比不使用偏磁用永久磁铁的试样提高了直流叠加特性。
另一方面,在软熔后,作为偏磁用永久磁铁,使用了Tc低的Ba铁氧体烧结磁铁和Sm2Fe17N3粘结磁铁的试样,直流叠加特性劣化,这是因为,这些永久磁铁,其本征矫顽力iHc高的Sm2Co17粘结磁铁,在软熔后,与其他的比较,关于直流叠加特性也保持了优势性。实施例20 磁铁的种类(居里点)和直流叠加特性的关系磁铁粉末:S-1:Nd2Fe14B平均粒径:3-3.5μm居里点Tc:310℃本征矫顽力(iHc):9KOeS-2:Sm2Fe17N3平均粒径:3-3.5μm居里点Tc:470℃本征矫顽力(iHc):8.8KOeS-3:Sm2Co17平均粒径:3-3.5μm居里点Tc:810℃本征矫顽力(iHc):17KOe粘合剂:聚酰亚胺树脂(软化点300℃)
树脂量:50体积%磁铁制造法:金属模成形、无取向磁场磁铁: 厚度:1.5mm
形状·面积:E形心的中脚截面
电阻率(Ω·cm):10-30(任何试样都是)本征矫顽力(iHc):与磁铁粉末相同起磁:脉冲起磁机起磁磁场 4T磁心:EE心(图1):MnZn铁氧体
空隙长G:1.5mm直流叠加特性(导磁率):在f=100KHz、Hm=0-150Oe的范围变化来测定
直流叠加特性是在进行在作为软熔炉的温度条件的270℃的高温槽保持1小时后冷却到常温,放置2小时的处理的前后测定。另外,作为比较例,也与上述一样地制作在磁隙中什么也不插入的试样,测定直流叠加特性。其结果示于图26。
由图26可知,在磁隙中插入配置偏磁用永久磁铁的试样,都在软熔前,比不使用偏磁用永久磁铁的试样提高了直流叠加特性。
另一方面,在软熔后,作为偏磁用永久磁铁,插入了居里点Tc低的Nd2Fe14B磁铁和Sm2Fe17N3粘结磁铁的试样,直流叠加特性劣化,与什么也不插入的试样比没有优势。另外,居里点Tc高的Sm2Co17粘结磁铁,在软熔后也保持了优势性。实施例21 磁铁粉末粒径和磁心损耗的关系磁铁粉末:Sm2Co17平均粒径(μm):S-1:150S-2:100S-3:50S-4:10S-5:5.6S-6:3.3S-7:2.4S-8:1.8粘合剂:环氧树脂
树脂量:50体积%磁铁制造法:金属模成形、无取向磁场磁铁: 厚度:0.5mm
形状·面积:E形的中脚截面
电阻率:0.01-100Ω·cm(调节树脂量)本征矫顽力:表10起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 4T磁心:EE心(图1、2)、MnZn铁氧体磁隙长G:0.5mm
对各试样,使用同一磁心,在f=300KHz、Hm=1000G的条件下在常温测定磁心损耗。测定结果示于表11。
表10
试样 | S-1 | S-2 | S-3 | S-4 | S-5 | S-6 | S-7 | S-8 |
粉末粒径(μm) | 150 | 100 | 50 | 10 | 5.6 | 3.3 | 2.5 | 1.8 |
Br(kG) | 3.5 | 3.4 | 3.3 | 3.1 | 3.0 | 2.8 | 2.4 | 2.2 |
Hc(kOe) | 25.6 | 24.5 | 23.2 | 21.5 | 19.3 | 16.4 | 12.5 | 9.5 |
表11
试样 | S-1 | S-2 | S-3 | S-4 | S-5 | S-6 | S-7 | S-8 | |
粉末粒度(μm) | 无磁铁 | 150 | 100 | 50 | 10 | 5.6 | 3.3 | 2.4 | 1.8 |
磁心损耗(kW/m3) | 520 | 1280 | 760 | 570 | 560 | 555 | 550 | 520 | 520 |
其次,直流叠加特性是在进行在作为软熔炉的温度条件的270℃的高温槽保持1小时后冷却到常温,放置2小时的处理的前后测定。另外,作为比较例,也与上述一样地制作在磁隙中什么也不插入的试样,测定直流叠加特性。其结果示于图27。
按照表11所示可知,当磁铁粉末的最大粒径(粉末粒度)超过50μm时,磁心损耗急剧增大。另外,在软熔后,由图27,粉末粒径在2.5μm以下时直流叠加特性劣化。所以,通过使磁铁粉末的平均粒径为2.5-50μm的粘结磁铁用作偏磁用永久磁铁,在软熔后也得到优异的直流叠加特性,而且得到也不产生磁心损耗劣化的磁心。
实施例22 电阻率和磁心损耗的关系
磁铁粉末:Sm2Co17
平均粒径:3μm
本征矫顽力iHc:17KOe
居里点Tc:810℃
粘合剂:环氧树脂
树脂量(体积%):进行调整以得到各电阻率
磁铁制造法:金属模成型、无取向磁场
磁铁: 厚度T:1.5mm
形状·面积:E形的中脚截面
电阻率(Ω·cm):S-1:0.01
S-2:0.1
S-3:1
S-4:10
S-5:100
本征矫顽力:5KOe以上
起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 4T
磁心:EE心(图1、2):MnZn铁氧体
磁隙长G:1.5mm
磁心损耗:在f=300KHz、Ha=1000G下测定
关于各试样使用同一磁心测定的磁心损耗见下表12所示。
表12
试样 | S-1 | S-2 | S-3 | S-4 | S-5 | |
电阻率(Ω·cm) | 无磁铁(空隙) | 0.01 | 0.1 | 1 | 10 | 100 |
磁心损耗(kW/m3) | 520 | 2100 | 1530 | 590 | 560 | 530 |
由表12可知,当粘结磁铁的电阻率小于1Ω·cm时,磁心损耗急剧劣化。由以上结果可知,在直流偏磁用永久磁铁的电阻率为1Ω·cm时,得到磁心损耗特性劣化小的直流叠加特性优异的磁心。
实施例23 磁铁的种类(本征矫顽力)和直流叠加特性的关系
磁铁粉末:S-1:Sm(Co0.78Fe0.11Cu0.10Zr0.01)7.4
平均粒径:5.0μm
居里点Tc:820℃
本征矫顽力(iHc):8KOe
S-2:Sm(Co0.742Fe0.20Cu0.055Zr0.03)7.5
平均粒径:5.0μm
居里点Tc:810℃
本征矫顽力(iHc):20KOe
粘合剂:环氧树脂(固化点约150℃)
树脂量:50体积%
磁铁制造法:金属模成形、无取向磁场
磁铁: 厚度:0.5mm
形状·面积:E形心的中脚截面
电阻率(Ω·cm):任何试样都是1Ω·cm以上
本征矫顽力(iHc):与磁铁粉末相同
起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 4T
磁心:EE心(图1):MnZn铁氧体
空隙长G:0.5mm
直流叠加特性(导磁率):在f=100KHz、Hm=0-150Oe的范围变化来测定
直流叠加特性是在进行在作为软熔炉的温度条件的270℃的高温槽保持1小时后冷却到常温,放置2小时的处理的前后测定。另外,作为比较例,也与上述一样地制作在磁隙中什么也不插入的试样,测定直流叠加特性。其结果示于图28。
由图28可知,将使用了矫顽力更高的试样S-2的Sm2Co17磁铁粉末的粘结磁铁用作偏磁用永久磁铁的场合,软熔后也得到良好的直流叠加特性。由以上可知,使用了组成为Sm(Cobal.Fe0.15-0.25Cu0.05-0.06Zr0.02-0.03)7.0-8.5的磁铁粉末的粘结磁铁,直流叠加特性良好。
实施例24 树脂的种类和直流叠加特性的关系
磁铁粉末:Sm2Co17
平均粒径:3.0-3.5μm
矫顽力(iHc):10KOe
居里温度Tc:810℃
粘合剂:S-1:聚乙烯树脂(软化点:160℃)
树脂量:50体积%
S-2:聚酰亚胺树脂(软化点:300℃)
树脂量:50体积%
S-3:环氧树脂(固化点:100℃)
树脂量:50体积%
磁铁制造法:金属模成形、无取向磁场
磁铁: 厚度:0.5mm
形状·面积:E形心的中脚截面
电阻率:10-30Ω·cm以上
本征矫顽力:与磁铁粉末相同
起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 4T
磁心:EE心(图1):MnZn铁氧体
空隙长G:0.5mm
直流叠加特性(导磁率):在f=100KHz、Hm=0-150Oe的范围变化来测定
直流叠加特性的测定是将使用了各树脂S-1至S-3的磁铁试样适用于相同磁心而进行的。
在进行在作为软熔炉的温度条件的270℃的高温槽保持1小时后冷却到常温,放置2小时的处理的前后测定直流叠加特性。另外,作为比较例,也与上述一样地制作在磁隙中什么也不插入的试样,测定直流叠加特性。其结果示于图29。
由图29,在软熔后,使用了软化点300℃的聚酰亚胺树脂、作为热固性树脂的固化温度100℃的环氧树脂的粘结磁铁,直流叠加特性与软熔前大致相同。与此相对,使用了软化点160℃的聚乙烯树脂的粘结磁铁,树脂软化,为与不使用直流偏磁用永久磁铁的试样同等的直流叠加特性。
实施例25 偶合材料添加和磁心损耗的关系
磁铁粉末:Sm2Co17
平均粒径:3-3.5μm
本征矫顽力iHc:17KOe
居里点Tc:810℃
偶合材料:S-1:硅烷偶合材料0.5wt%
S-2:无偶合材料
粘合剂:环氧树脂
树脂量(体积%):50体积%
磁铁制造法:金属模成形、无取向磁场
磁铁: 厚度T:1.5mm
形状·面积:E形心的中脚截面
电阻率(Ω·cm):S-1:10、S-2:100
本征矫顽力:17KOe
起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 4T
磁心:EE心(图1、2)、MnZn铁氧体
磁隙长G:1.5mm
磁心损耗:在f=300KHz、Ha=1000G下测定
关于各试样使用同一磁心测定的磁心损耗见下表13。
表13
有偶合处理 | 无偶合处理 | |
磁心损耗(kW/m3) | 525 | 550 |
由表13可知,通过添加偶合剂,磁心损耗降低。这可认为是,通过偶合处理粉末间的绝缘变得良好的缘故。
另外,即使软熔后的直流叠加特性,采用施行了偶合处理的粘结磁铁也得到良好的结果。这可认为是,通过偶合处理,能够防止软熔时的氧化的缘故。如以上说明的那样,通过粉末的偶合处理得到了良好的结果。
实施例26 各向异性磁铁和直流叠加特性的关系
磁铁粉末:Sm2Co17
平均粒径:3-3.5μm
居里点Tc:810℃
本征矫顽力(iHc):17KOe
粘合剂:环氧树脂(固化点:约250℃)
树脂量:50体积%
磁铁制造法:金属模成形、S-1:在厚度方向加取向磁场:2T
S-2:无取向磁场
磁铁: 厚度:1.5mm
形状·面积:E形心的中脚截面
电阻率(Ω·cm):1Ω·cm
本征矫顽力(iHc):17KOe
起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 2T
磁心:EE心(图1):MnZn铁氧体
磁隙长G:1.5mm
直流叠加特性(导磁率):在f=100KHz、Hm=0-150(Oe)的范围变化来测定
直流叠加特性是将未磁场取向的各试样S-1和S-2用于相同磁心,在进行在作为软熔炉的温度条件的270℃的高温槽保持1小时后冷却到常温,放置2小时的处理的前后测定。其结果示于图30。
由图30判明,进行磁场取向的各向异性磁铁,与未磁场取向的磁铁比,软熔前后都得到良好的直流叠加特性。
实施例27 起磁磁场和直流叠加特性的关系
磁铁粉末:Sm2Co17
平均粒径:3-3.5μm
居里点Tc:810℃
本征矫顽力(iHc):17KOe
粘合剂:环氧树脂(固化点:约250℃)
树脂量:50体积%
磁铁制造法:金属模成形、无取向磁场
磁铁: 厚度:1.5mm
形状·面积:E形心的中脚截面
电阻率(Ω·cm):1Ω·cm
本征矫顽力(iHc):17KOe
起磁磁场:S-1:1T(电磁铁)
S-2:2T(电磁铁)
S-3:2.5T(电磁铁)
S-4:3T(脉冲起磁)
S-5:3.5T(脉冲起磁)
磁心:EE心(图1):MnZn铁氧体
磁隙长G:1.5mm
直流叠加特性(导磁率):在f=100KHz、Hm=0-150(Oe)的范围变化来测定
直流叠加特性是将各试样S-1至S-5用于相同磁心,在进行在作为软熔炉的温度条件的270℃的高温槽保持1小时后冷却到常温,放置2小时的处理的前后测定。其结果示于图31。
由图31可知,起磁磁场为2.5T(特斯拉)以上软熔后也得到良好的结果。
实施例28 磁铁表面被覆与磁通量、直流叠加特性的关系
磁铁粉末:Sm2Co17
平均粒径:3μm
本征矫顽力iHc:17KOe
居里点Tc:810℃
粘合剂:环氧树脂
树脂量:40体积%
磁铁制造法:金属模成形、无取向磁场
磁铁: 厚度:1.5mm
形状·面积:E形心的中脚截面
电阻率:1Ω·cm
本征矫顽力:17KOe
表面被覆:S-1:环氧树脂
S-2:无
起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 10T
磁心:EE心(图1、2)、MnZn铁氧体
磁隙长G:1.5mm
直流叠加特性(导磁率):在f=100KHz、Hm=0-250Oe的范围变化来测定
再者,磁铁表面被覆是将磁铁浸渍在环氧树脂的溶液中并取出、干燥后,在树脂的固化温度下进行热处理,使之固化。
将试样S-1和比较对象S-2,在大气中,从120℃以40℃刻度到270℃,进行热处理各30分钟,各个热处理后从炉取出,进行表面磁通(磁通量)和直流叠加特性的测定。这些结果示于图32-图34。
图32是表示表面磁通因热处理引起的变化的图。由这些结果可知,未进行被覆的试样S-2磁铁在270℃减磁28%,与之比,插入了被覆环氧树脂的试样S-1磁铁的心经270℃的热处理劣化非常少,为8%左右,显示出稳定的特性。这可认为是,磁铁的表面被环氧树脂被覆,使得氧化被抑制,磁通的减少被抑制的缘故。
另外,将这些粘结磁铁插入到磁心(图1和2)的空隙中,测定直流叠加特性的结果为图33和图34。参照图33,插入了试样S-2的未被覆树脂的磁铁的心,伴随图32所示的热处理,磁通减少,使得来自磁铁的偏磁场减少,在270℃磁导率向低磁场侧移动约215Oe左右,特性大大地劣化。与此相比,试样S-1的被覆了环氧树脂的,如图34所示,在270℃向低磁场侧只移动约5Oe。
这样,直流叠加特性,通过被覆环氧树脂,与未被覆树脂的比,大大地被改善。
实施例29 磁铁表面被覆与磁通量的关系
除了使粘合剂为聚酰亚胺树脂,使表面被覆为氟树脂以外,其他与实施例28相同。
将用氟树脂被覆的粘结磁铁(试样S-1)和作为比较对象的未被覆树脂的粘结磁铁(试样S-2),在大气中·270℃下每隔60分钟从炉取出,进行磁通测定、直流叠加特性测定,进行热处理直至合计5小时。将这些结果示于图35-图37。
图35是表示表面磁通的因热处理引起的变化的图。由这些结果可知,未进行被覆的试样S-2磁铁经5小时减磁58%,与之比,插入了被覆氟树脂的试样S-1磁铁的心,经5小时的热处理劣化非常少,为22%左右,显示出稳定的特性。
这可认为是,磁铁的表面由于被氟树脂被覆所以氧化被抑制,磁通的减少被抑制的缘故。
另外,将这些试样S-2和S-1粘结磁铁分别插入到相同磁心的空隙中,测定直流叠加特性。其结果为图36和图37。
参照图36可知,插入了未被覆树脂的试样S-2磁铁的心,伴随图35所示的热处理,磁通减少,使得来自磁铁的偏磁场减少,在5小时后导磁率向低磁场侧移动约30Oe左右,特性大大劣化。与此相比,被覆了氟树脂的试样S-1磁铁,如图37所示,向低磁场侧只移动约10Oe。这样,直流叠加特性,通过被覆氟树脂,与未被覆树脂的比,大大地被改善。
由上述可知,用氟系树脂被覆表面的粘结磁铁,氧化被抑制,且显示出优异的特性。另外,关于其他的耐热性树脂和耐热涂料也得到同样的结果。
实施例30 树脂量和成型性的关系
磁铁粉末:Sm2Co17
平均粒径:5μm
本征矫顽力iHc:17KOe
居里点Tc:810℃
粘合剂:聚酰亚胺树脂
树脂量:40体积%
将磁铁粉末和作为粘合剂的各树脂,在15-40体积%间使树脂含量变化,不加取向磁场,通过金属模成型成型厚度0.5mm的磁铁。
其结果判明,即使使用任何树脂,如果树脂含量不是30体积%以上,则不能成型。
对于环氧树脂、聚苯硫醚树脂、硅树脂、聚酯树脂、芳香族聚酰胺树脂、液晶聚合物也得到同样的结果。
实施例31 磁铁粉末和树脂与直流叠加特性的关系
磁铁粉末:S-1:Sm2Co17
平均粒径:5μm
矫顽力iHc:15KOe
居里温度Tc:810℃
量:100重量份
S-2:Sm2Co17
平均粒径:5μm
矫顽力iHc:15KOe
居里点Tc:810℃
量:100重量份
S-3:Sm2Fe17N3
平均粒径:3μm
矫顽力iHc:10.5KOe
居里点Tc:470℃
量:100重量份
S-4:Ba铁氧体
平均粒径:1μm
矫顽力iHc:4KOe
居里点Tc:450℃
量:100重量份
S-5:Sm2Co17
平均粒径:5μm
矫顽力iHc:15KOe
居里点Tc:810℃
量:100重量份
粘合剂:S-1:聚酰亚胺树脂
树脂量:50重量份
S-2:环氧树脂
树脂量:50重量份
S-3:聚酰亚胺树脂
树脂量:50重量份
S-4:聚酰亚胺树脂
树脂量:50重量份
S-5:聚丙烯树脂
树脂量:50重量份
磁铁制造法:金属模成形、无取向磁场
磁铁: 厚度:0.5mm
形状·面积:E形心的中脚截面
电阻率:1Ω·cm以上
本征矫顽力:与磁铁粉末相同
起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 4T
磁心:EE心(图1):MnZn铁氧体
磁隙长G:0.5mm
直流叠加特性(导磁率):在f=100KHz、Hm=0-200Oe的范围变化来测定
对于相同磁心使用各试样S-1至S-5,对各自在270℃保持30分钟,其后冷却到常温,这样的处理反复进行4次,在热处理前和各热处理后,测定直流叠加特性。关于各自试样的合计5次的测定结果示于图38-图42。
由图42可知,将在聚丙烯树脂中分散Sm2Co17磁铁粉末的试样S-5磁铁插入配置在空隙中的磁心,第2次以后的直流叠加特性大大地劣化。这是由于在软熔中薄的永久磁铁变形的缘故。
插入配置了将矫顽力只有4kOe的Ba铁氧体分散于聚酰亚胺树脂中的试样S-4磁铁的心,如图41所见,随着测定次数增加,直流叠加特性大大地劣化。
相反,在将采用了矫顽力10kOe以上的磁铁粉末和聚酰亚胺或环氧树脂的试样S-1至S-3磁铁插入配置到磁隙中的心,按图38-图40所见到的,即使反复的测定,直流叠加特性也没有大的变化,显示出非常稳定的特性。
由这些结果可推测,Ba铁氧体粘结磁铁矫顽力小,所以因外加在粘结磁铁的逆向的磁场而减磁,或者引起磁化的反转,直流叠加特性劣化。
另外可知,插入到心的磁隙的粘结磁铁,对于矫顽力为10kOe以上的磁铁,显示出优异的直流叠加特性。
另外,本实施例未示出,但即使本实施例以外的组合以外,也确认即使对于用选自聚苯硫醚树脂、硅树脂、聚酯树脂、芳香族聚酰胺、液晶聚合物的树脂制作的薄板磁铁也得到同样的效果。
实施例32 磁铁粉末粒径和磁心损耗的关系
磁铁粉末:Sm2Co17
居里点Tc:810℃
S-1:平均粒径:2.0μm、矫顽力:10KOe
S-2:平均粒径:2.5μm、矫顽力:14KOe
S-3:平均粒径:25μm、矫顽力:17KOe
S-4:平均粒径:50μm、矫顽力:18KOe
S-5:平均粒径:55μm、矫顽力:20KOe
粘合剂:聚苯硫醚树脂
树脂量:30体积%
磁铁制造法:金属模成形、无取向磁场
磁铁: 厚度:0.5mm
形状·面积:E形心的中脚截面
电阻率:S-1:0.01Ω·cm
S-2:2.0Ω·cm
S-3:1.0Ω·cm
S-4:0.5Ω·cm
S-5:0.015Ω·cm
本征矫顽力:与磁铁粉末相同
起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 4T
磁心:EE心(图1)、MnZn铁氧体
磁隙长G:0.5mm
磁心损耗:在f=300KHz、Ha=0.1T下测定
将测定的磁心损耗示于表14。
表14
试样 | S-1 | S-2 | S-3 | S-4 | S-5 |
粉末粒径(μm) | 2.0 | 2.5 | 25 | 50 | 55 |
磁心损耗(kW/m3) | 670 | 520 | 540 | 555 | 790 |
由表14可知,用于偏磁用永久磁铁的磁铁的粉末平均粒径为2.5-50μm时,磁心损耗特性优异。
实施例33 光泽度(光泽)和磁通(表面磁通)的关系
磁铁粉末:Sm2Co17
平均粒径:5μm
矫顽力iHc:17KOe
居里点Tc:810℃
粘合剂:聚酰亚胺树脂
树脂量:40体积%
磁铁制造法:金属模成形(一边使加压压力变化)、无取向磁场
起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 4T
磁铁: 厚度:0.3mm、1cm×1cm、
电阻率:1Ω·cm以上
本征矫顽力:17KOe
测定加压压力不同的各试样磁铁的表面磁通和光泽度,其结果示于表15。
表15
光泽度(%) | 15 | 21 | 23 | 26 | 33 | 45 |
磁通(Gauss) | 42 | 51 | 54 | 99 | 101 | 102 |
由表15的结果,光泽度25%以上的粘结磁铁,磁铁特性优异。这是因为,制作的粘结磁铁的光泽度为25%以上时,粘结磁铁的填充率达到90%以上。
另外,作为粘合剂,即使使用选自聚苯硫醚树脂、硅树脂、聚酯树脂、芳香族聚酰胺、液晶聚合物的树脂也得到同样的结果。
实施例34 光泽度和磁通、压缩率的关系
磁铁粉末:Sm2Co17
平均粒径:5μm
矫顽力iHc:17KOe
居里点Tc:810℃
粘合剂:聚酰亚胺树脂
树脂量:40体积%
磁铁制造法:刮刀法、无取向磁场、
干燥后热压(变化加压压力)
起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 4T
磁铁: 尺寸:1cm×1cm、厚度:500μm
电阻率:1Ω·cm以上
本征矫顽力:17KOe
改变热压的压力,得到压缩率0-21%的不同的6个试样。
关于各试样,测定光泽度和表面磁通,其结果示于表16。
表16
光泽度(%) | 9 | 13 | 18 | 22 | 25 | 28 |
磁通(Gauss) | 34 | 47 | 51 | 55 | 100 | 102 |
压缩率(%) | 0 | 6 | 11 | 14 | 20 | 21 |
由表16的结果,光泽度25%以上时得到良好的磁铁特性。其理由也是因为,光泽度为25%以上时,粘结磁铁的填充率达到90%以上的缘故。另外,就压缩率来看可知,压缩率20%以上得到良好的磁铁特性。其理由也是因为,压缩率为20%以上时,粘结磁铁的填充率达到90%以上的缘故。
作为粘合剂,即使使用选自聚苯硫醚树脂、硅树脂、聚酯树脂、芳香族聚酰胺、液晶聚合物的树脂也得到同样的结果。
实施例35 表面活性剂添加和磁心损耗特性的关系
磁铁粉末:Sm2Co17
平均粒径:5.0μm
矫顽力iHc:17KOe
居里点Tc:810℃
添加物:表面活性材料:S-1:磷酸钠0.5wt%
S-2:羧甲基纤维素钠0.5wt%
S-3:硅酸钠
S-4:无
粘合剂:聚苯硫醚树脂
树脂量(体积):35体积%
磁铁制造法:金属模成型、无取向磁场
磁铁: 厚度:0.5mm
形状·面积:E形心的中脚截面
电阻率:1Ω·cm以上
本征矫顽力:17KOe
起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 4T
磁心:EE心(图1):MnZn铁氧体
磁隙长G:0.5mm
磁心损耗:在f=300KHz、Ha=0.1T下测定
测定的磁心损耗示于表17。
表17
试样名 | 磁心损耗(kW/m3) | |
S-1 | 磷酸钠添加品 | 495 |
S-2 | 羧甲基纤维素钠添加品 | 500 |
S-3 | 硅酸钠 | 485 |
S-4 | 无添加剂 | 590 |
由表17判明,添加表面活性剂的呈现良好的磁心损耗特性。这是因为,通过添加表面活性剂,防止1次粒子的凝集,抑制了涡电流损耗的缘故。
本实施例示出了添加磷酸盐的结果,但即使添加这以外的表面活性剂也同样地得到磁心损耗特性良好这一结果。
实施例36 电阻率和磁心损耗的关系
磁铁粉末:Sm2Co17
平均粒径:5.0μm
本征矫顽力iHc:17KOe
居里点Tc:810℃
粘合剂:聚酰亚胺树脂
树脂量:调整
磁铁制造法:金属模成型、无取向磁场
磁铁: 厚度T:0.5mm
形状·面积:E形的中脚截面
电阻率(Ω·cm):S-1:0.05
S-2:0.1
S-3:0.2
S-4:0.5
S-5:1.0
本征矫顽力:17KOe
起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 4T
磁心:EE心(图1):MnZn铁氧体
磁隙长G:0.5mm
磁心损耗:在f=300KHz、Ha=0.1T下测定
测定的磁心损耗示于表18。
表18
试样 | S-1 | S-2 | S-3 | S-4 | S-5 |
电阻率(Ω·cm) | 0.05 | 0.1 | 0.2 | 0.5 | 1.0 |
磁心损耗(kW/m3) | 1220 | 530 | 520 | 515 | 530 |
由表18可知,电阻率0.1Ω·cm以上的磁心,显示出良好的磁心损耗特性。这是因为通过提高薄板磁铁的电阻率能抑制涡流损耗的缘故。
实施例37 电阻率和磁心损耗、直流叠加特性的关系
磁铁粉末:Sm2Co17
平均粒径:5.0μm
本征矫顽力iHc:17KOe
居里点Tc:810℃
粘合剂:聚酰胺树脂
树脂量:调整(表19)
磁铁制造法:金属模成型、无取向磁场、热压
磁铁: 厚度:0.5mm
形状·面积:E形的中脚截面
电阻率(Ω·cm):S-1:0.05
S-2:0.1
S-3:0.2
S-4:0.5
S-5:1.0
本征矫顽力:17KOe
起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 4T
磁心:EE心(图1):MnZn铁氧体
磁隙长G:0.5mm
磁心损耗:在f=300KHz、Ha=0.1T下测定
直流叠加特性(磁导率):在f=100KHz、Hm=0-200Oe的范围变化来测定
使用同一磁心,测定各试样的磁心损耗。测定结果示于表19。
表19
试样 | 磁铁组成 | 树脂量(vol%) | 电阻率(Ω·cm) | 磁心损耗(kW/m3) |
S-1 | Sm2Co17 | 20 | 0.05 | 1230 |
S-2 | 30 | 0.1 | 530 | |
S-3 | 35 | 0.2 | 520 | |
S-4 | 40 | 0.5 | 515 | |
S-5 | 50 | 1 | 530 |
由表19可知,电阻率0.1Ω·cm以上的磁心,显示出良好的磁心损耗特性。这是因为通过提高薄板磁铁的电阻率能抑制涡流损耗的缘故。
进而,对相同磁心使用试样S-2磁铁,在270℃保持30分钟,其后冷却到常温,这样的处理反复进行4次,在热处理前和各热处理后之后测定直流叠加特性。合计5次的测定结果示于图43。在图43中,为了比较,也示出了在磁隙中不插入磁铁的场合的直流叠加特性。
另外,作为比较例(S-6),关于使用Ba铁氧体粉末(iHc=4KOe)作为磁铁粉末的磁铁,将同样的测定结果示于图44。
由图44可知,插入了矫顽力只有4kOe的比较例的Ba铁氧体薄板磁铁的心,随着测定次数增加,直流叠加特性大大地劣化。这可推测是因为矫顽力小,所以因外加在薄板磁铁的逆向的磁场而减磁、或引起磁化的反转,使得直流叠加特性劣化的缘故。
与此相比,由图43可知,插入矫顽力15kOe的试样S-2薄板磁铁的磁心,即使反复的测定也没有大的变化,显示出非常稳定的直流叠加特性。
实施例38 磁铁粉末粒径、中心线平均粗糙度与磁铁表面磁通的关
系
磁铁粉末:Sm2Co17
平均粒径(μm):参照表20
粘合剂:聚酰亚胺树脂
树脂量:40体积%
磁铁制造:刮刀法、无取向磁场、热压
磁铁: 厚度:0.5mm
形状·面积:E形的中脚截面
电阻率:1Ω·cm以上
本征矫顽力:17KOe
磁心:EE心(图1、2)、MnZn铁氧体
磁隙长G:0.5mm
使热压时的加压压力变化,得到表20所示的试样S-1至S-6。
测定各试样的表面磁通、中心线平均粗糙度、偏磁量。其结果示于表20。
表20
试样 | 平均粒径(μm) | 筛径(μm) | 热压时的加压压力(kgf/cm2) | 中心线平均粗糙度(μm) | 磁通(Gauss) | 偏磁量(Gauss) |
S-1 | 2 | 45 | 200 | 1.7 | 30 | 600 |
S-2 | 2.5 | 45 | 200 | 2 | 130 | 2500 |
S-3 | 5 | 45 | 200 | 6 | 110 | 2150 |
S-4 | 25 | 45 | 200 | 20 | 90 | 1200 |
S-5 | 5 | 45 | 100 | 12 | 60 | 1100 |
S-6 | 5 | 90 | 200 | 15 | 100 | 1400 |
平均粒径2.0μm的试样S-1,磁通低下,偏磁量小。这可认为是由于在制作工序中,磁铁粉末的氧化进行的缘故。
另外可认为,平均粒径大的试样S-4,由于粉末填充率低,所以磁通低,又,由于磁铁的表面粗糙度粗,所以与心的密着性差,系数低下,使得偏磁量低下。
另外,粒径小的,加压压力不充分、表面粗糙度大的试样S-5,由于粉末的填充率低,所以磁通低下,偏磁量小。
另外可认为,粗大粒混杂的试样S-6,由于表面粗糙度粗,所以偏磁量低下。
由这些结果可知,将磁性粉的平均粒径为2.5μm以上25μm以下,且最大粒径为50μm以下,中心线平均粗糙度为10μm以下的薄板磁铁插入到磁心的空隙中时,显示出优异的直流叠加特性。
实施例39 磁铁的种类(本征矫顽力)和直流叠加特性的关系
磁铁粉末:S-1至S-6这6种(表21示出磁铁粉末和量)
粘合剂:表21示出种类和含量
磁铁制造法:S-1,S-4,S-5,S-6:
金属模成形、热压、无取向磁场
S-2:刮刀法、热压
S-3:金属模成型后、硬化
磁铁:厚度:0.5mm
形状·面积:E形心的中脚截面
电阻率:全部试样都为0.1Ω·cm
本征矫顽力(iHc):与磁铁粉末相同
起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 4T
磁心:EE心(图1):MnZn铁氧体
磁隙长G:0.5mm
直流叠加特性(导磁率):在f=100KHz、Hm=35Oe下测定
将各试样在是在270℃的软熔炉中进行保持30分钟的热处理后,再次测定直流叠加特性。
作为比较例,关于在磁心的空隙中不插入磁铁的情况也同样地测定。此场合,在热处理前后,直流叠加特性(实效等磁率)恒定为70,即使通过热处理也不变化。
各试样的测定结果示于表21。
表21
试样 | 磁铁组成 | iHc(kOe) | 配合比 | 软熔前μe(在35Oe) | 软熔后μe(在35Oe) |
树脂组成 | |||||
S-1 | Sm(Co0.742Fe0.20Cu0.055Zr0.029)7.7 | 15 | 100重量份 | 140 | 130 |
芳香族聚酰胺树脂 | - | 100重量份 | |||
S-2 | Sm(Co0.742Fe0.20Cu0.055Zr0.029)7.7 | 15 | 100重量份 | 120 | 120 |
可溶性聚酰亚胺树脂 | - | 100重量份 | |||
S-3 | Sm(Co0.742Fe0.20Cu0.055Zr0.029)7.7 | 15 | 100重量份 | 140 | 120 |
环氧树脂 | - | 100重量份 | |||
S-4 | Sm2Fe17N3磁铁粉末 | 10 | 100重量份 | 140 | 70 |
芳香族聚酰胺树脂 | - | 100重量份 | |||
S-5 | Ba铁氧体磁铁粉末 | 4.0 | 100重量份 | 90 | 70 |
芳香族聚酰胺树脂 | - | 100重量份 | |||
S-6 | Sm(Co0.742Fe0.20Cu0.055Zr0.029)7.7 | 15 | 100重量份 | 140 | - |
聚丙烯树脂 | - | 100重量份 |
图45示出试样S-2和S-4及比较试样的直流叠加特性(导磁率μ)。
由这些结果可推测,Ba铁氧体粘结磁铁(试样S-5),由于矫顽力小,所以固外加在粘结磁铁的逆向的磁场而减磁、或者引起磁化的反转,直流叠加特性劣化。
另外可推测,SmFeN磁铁(试样S-4),虽然矫顽力高,但居里点Tc低,为470℃,所以产生热减磁,而且由于逆向的磁场带来的减磁的协同效果,使得特性劣化。
另一方面可知,作为插入到磁心的空隙中的粘结磁铁,对于矫顽力为10KOe以上、Tc为500℃以上的粘结磁铁(试样S-1至S-3、S-6),显示出优异的直流叠加特性。
实施例40 电阻率和磁心损耗的关系
磁铁粉末:Sm(Co0.742Fe0.20Cu0.055Zr0.029)7.7
平均粒径:5μm
矫顽力iHc:15KOe
居里点Tc:810℃
粘合剂:聚酰胺酰亚胺树脂
树脂量:调整(表)
磁铁制造法:刮刀法、干燥后热压、无取向磁场
磁铁: 厚度T:0.5mm
形状·面积:E形的中脚截面
电阻率(Ω·cm):S-1:0.06
S-2:0.1
S-3:0.2
S-4:0.5
S-5:1.0
本征矫顽力:15KOe
起磁:脉冲起磁机
起磁磁场 4T
磁心:EE心(图1、2):MnZn铁氧体
磁隙长G:0.5mm
磁心损耗:在f=300KHz、Ha=0.1T下测定
将各试样适用于相同的磁心,测定磁心损耗。测定结果示于表22。
表22
试样 | 磁铁组成 | 树脂量(vol%) | 电阻率(Ω·cm) | 磁心损耗(kW/m3) |
S-1 | Sm(Co0.742Fe0.20Cu0.055Zr0.029)7.7 | 25 | 0.06 | 1250 |
S-2 | 30 | 0.1 | 680 | |
S-3 | 35 | 0.2 | 600 | |
S-4 | 40 | 0.5 | 530 | |
S-5 | 50 | 1.0 | 540 |
作为比较例,带完全相同空隙的EE心的、在相同测定条件的磁心损耗特性为520(KW/m3)。由表22,电阻率0.1Ω·cm以上的磁心,显示出良好的磁心损耗特性。这可推测是由于提高薄板磁铁的电阻率能抑制涡流损耗的缘故。
产业上的利用可能性
根据本发明,能够容易且廉价地提供具有优异的直流叠加特性和磁心损耗特性的磁心及使用它的电感部件。尤其是能够得到偏磁用磁铁以制成厚度500μm以下的薄板磁铁,能够使磁心和电感部件小型化。另外,由于实现了耐钎焊软熔温度的薄型的偏磁磁铁,所以能够提供小型、能够表面安装的磁心和电感部件。
Claims (32)
1.一种永久磁铁,其特征在于,它是在树脂中分散磁铁粉末而成的粘结磁铁,有0.1Ω·cm以上的电阻率,该磁铁粉末本征矫顽力为5KOe以上,居里点Tc为300℃以上,粉末粒径为150μm以下。
2.根据权利要求1所述的永久磁铁,其特征在于,前述磁铁粉末的平均粒径为2.0-50μm。
3.根据权利要求1或2所述的永久磁铁,其特征在于,前述树脂含量按体积比计为20%以上。
4.根据权利要求1-3的任1项所述的永久磁铁,其特征在于,前述磁铁粉末为稀土类磁铁粉末。
5.根据权利要求1-4的任1项所述的永久磁铁,其特征在于,成形压缩率为20%以上。
6.根据权利要求1-5的任1项所述的永久磁铁,其特征在于,在前述粘结磁铁所使用的前述稀土类磁铁粉末中添加了硅烷偶合材料、钛偶合材料。
7.根据权利要求1-6的任1项所述的永久磁铁,其特征在于,前述粘结磁铁,在其制作时,通过磁场取向来各向异性化。
8.根据权利要求1-7的任1项所述的永久磁铁,其特征在于,前述磁铁粉末用表面活性剂被覆。
9.根据权利要求1-8的任1项所述的永久磁铁,其特征在于,中心线平均粗糙度为10μm以下。
10.根据权利要求1-9的任1项所述的永久磁铁,其特征在于,总体的厚度为50-10000μm。
11.根据权利要求10所述的永久磁铁,其特征在于,电阻率为1Ω·cm以上。
12.根据权利要求11所述的永久磁铁,其特征在于,通过金属模成形来制造。
13.根据权利要求11所述的永久磁铁,其特征在于,通过热压来制造。
14.根据权利要求1-10的任1项所述的永久磁铁,其特征在于,总体的厚度为500μm以下。
15.根据权利要求14所述的永久磁铁,其特征在于,由树脂与磁铁粉末的混合涂料采用刮刀法和印刷法等成膜法来制造。
16.根据权利要求14或15所述的永久磁铁,其特征在于,表面的光泽度为25%以上。
17.根据权利要求1-16的任1项所述的永久磁铁,其特征在于,前述树脂为从聚丙烯树脂、6-尼龙树脂、12-尼龙树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙烯树脂、环氧树脂中选择的至少一种。
18.根据权利要求1-17的任1项所述的永久磁铁,其特征在于,在前述磁铁的表面被覆耐热温度120℃以上的树脂或耐热涂料。
19.根据权利要求1-18的任1项所述的永久磁铁,其特征在于,前述磁铁粉末是从SmCo、NdFeB、SmFeN中选择的稀土类磁铁粉末。
20.根据权利要求1-16的任1项所述的永久磁铁,其特征在于,前述磁铁粉末,本征矫顽力为10KOe以上,居里点为500℃以上,粉末平均粒径为2.5-50μm。
21.根据权利要求20所述的永久磁铁,其特征在于,前述磁铁粉末为Sm-Co磁铁。
22.根据权利要求21所述的永久磁铁,其特征在于,前述SmCo稀土类磁铁粉末为Sm(CobalFe0.15-0.25Cu0.05-0.06Zr0.02-0.03)7.0-8.5。
23.根据权利要求21或22所述的永久磁铁,其特征在于,前述树脂含量按体积比计为30%以上。
24.根据权利要求23所述的永久磁铁,其特征在于,前述树脂是软化点为250℃以上的热塑性树脂。
25.根据权利要求23所述的永久磁铁,其特征在于,前述树脂是碳化点为250℃以上的热固性树脂。
26.根据权利要求23所述的永久磁铁,其特征在于,前述树脂是从聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、环氧树脂、聚苯硫醚树脂、硅树脂、聚酯树脂、芳香族聚酰胺树脂、液晶聚合物中选择的至少一种。
27.根据权利要求20-26的任1项所述的永久磁铁,其特征在于,在前述磁铁的表面被覆耐热温度270℃以上的树脂或耐热涂料。
28.一种具有偏磁用磁铁的磁心,其特征在于,在具有为了向在磁路的至少1个地方以上具有磁隙的磁心从该空隙两端供给偏磁而配设在该磁隙附近的偏磁用磁铁的磁心中,前述偏磁用磁铁是权利要求1-27的任1项所述的永久磁铁。
29.根据权利要求28所述的具有偏磁用磁铁的磁心,其特征在于,前述磁隙具有约50-10000μm的空隙长。
30.根据权利要求29所述的具有偏磁用磁铁的磁心,其特征在于,前述磁隙具有约大于500μm的空隙长。
31.根据权利要求30所述的具有偏磁用磁铁的磁心,其特征在于,前述磁隙具有约500μm以下的空隙长。
32.一种电感部件,其特征在于,在权利要求28-31的任1项所述的具有偏磁用磁铁的磁心中,施以至少1个的1匝以上的绕组。
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