DE112018007462T5

DE112018007462T5 - Pulverkern, verfahren zum herstellen des pulverkerns, elektrische/elektronische komponente und elektrisches/elektronisches gerät

Info

Publication number: DE112018007462T5
Application number: DE112018007462.5T
Authority: DE
Inventors: Masao Matsui; Satoshi Maruyama
Original assignee: Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2018-04-10
Filing date: 2018-10-04
Publication date: 2020-12-17
Also published as: WO2019198259A1; CN111937098A; WO2019198152A1

Abstract

Als Pulverkern, der ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist und bei dem sich die magnetischen Eigenschaften selbst bei Verwendung in einer Hochtemperaturumgebung kaum verändern, wird ein Pulverkern (1) bereitgestellt, der einen Pressling (1B) mit einem weichmagnetischen Pulver (MM) und eine äußere Beschichtung (3) des Presslings (1B) aufweist, wobei die äußere Beschichtung (3) eine Imprägnierbeschichtungsschicht (4) und einen Pulverbeschichtungsfilm (5) beinhaltet. Die Imprägnierbeschichtungsschicht (4) enthält vorzugsweise ein thermoplastisches Harz, das mindestens eines von Polyethersulfon, thermoplastischem Polyimid und thermoplastischem Polyamidimid beinhaltet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Pulverkern, ein Verfahren zum Herstellen des Pulverkerns, eine elektrische/elektronische Komponente, die den Pulverkern beinhaltet, und ein elektrisches/elektronisches Gerät, das die daran angebrachte elektrische/elektronische Komponente beinhaltet.
Einschlägiger Stand der Technik
Elektrische/elektronische Komponenten, wie Drosseln, Transformatoren und Drosselspulen, werden in Stromversorgungsschaltungen in Servern von Rechenzentren, in Boosterschaltungen von z.B. Hybridfahrzeugen und in elektrischen/elektronischen Geräten wie Stromerzeugungs- oder Stromtransformationsanlagen eingesetzt. In solchen elektrischen/elektronischen Komponenten können Pulverkerne als magnetische Elemente verwendet werden. Ein solcher Pulverkern umfasst einen Pressling, der durch Pressformen einer großen Anzahl weichmagnetischer Pulverkörner und Wärmebehandlung des resultierenden Formprodukts hergestellt wird.
Da der Pulverkern einen Pressling aus einem weichmagnetischen Pulver, wie oben beschrieben, aufweist, kann er unter dem Gesichtspunkt der Erhöhung der mechanischen Festigkeit eine äußere Beschichtung aufweisen. Zu diesem Punkt offenbart Patentdokument 1 ein magnetisches Verbundmaterial für einen Induktor, in dem ein weichmagnetisches Metallpulver mit einem nichtmagnetischen Material gebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das nichtmagnetische Material ein dem weichmagnetischen Metallpulver zugesetztes und mit diesem vermischtes Formhilfsmittel und ein Imprägnierharz enthält, mit dem der einer Wärmebehandlung unterzogene Pressling aus weichmagnetischem Metallpulver/Formhilfsmittel als Bindemittel imprägniert ist, und dass das Imprägnierharz eine Wärmehärtungstemperatur von 180°C oder mehr unter Atmosphärendruck aufweist.
Liste des Standes der Technik
Patentliteratur
Patentdokument 1: eingetragenes japanisches Gebrauchsmuster Nr. 3145832
Kurzbeschreibung der Erfindung
Technisches Problem
Die Umgebung für die Verwendung des elektrischen/elektronischen Geräts, das mit einer elektrischen/elektronischen Komponente versehen ist, die einen Pulverkern beinhaltet, ist vielfältig, und der Pulverkern kann in einer Umgebung verwendet werden, in der die Temperatur aufgrund der hohen Außentemperatur, der Nähe zu einer wärmeerzeugenden Komponente usw. 150°C oder mehr beträgt. Bei Verwendung in einer solchen Umgebung mit besonders hohen Temperaturen kann das Material, aus dem der Pulverkern besteht, thermisch denaturiert werden. Führt die Denaturierung des Materials zu einer Änderung der magnetischen Eigenschaften, insbesondere zu Kernverlusten bzw. Ummagnetisierungsverlusten des Pulverkerns, nimmt die Wärmeerzeugung durch den Pulverkern zu, und die thermische Denaturierung des Pulverkerns kann unterstützt werden. Es wird befürchtet, dass die Änderung der magnetischen Eigenschaften des Pulverkerns aufgrund der Verwendung in einer Umgebung mit solchen hohen Temperaturen die Betriebsstabilität der elektrischen/elektronischen Komponente beeinträchtigen kann, die den Pulverkern beinhaltet. Daher wird ein Presspulverkern verlangt, der seine magnetischen Eigenschaften auch dann kaum verändert, wenn er in der oben erwähnten Umgebung mit besonders hohen Temperaturen eingesetzt wird. Darüber hinaus wird gefordert, dass die mechanische Festigkeit des Pulverkerns beim Einsatz in der Hochtemperaturumgebung in einem angemessenen Bereich gehalten wird.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Pulverkerns mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften, bei dem sich insbesondere die magnetischen Eigenschaften auch bei Verwendung in einer Hochtemperaturumgebung kaum verändern, eines Verfahrens zum Herstellen des Pulverkerns, einer elektrischen/elektronischen Komponente, die den Pulverkern beinhaltet, sowie eines elektrischen/elektronischen Geräts mit der daran angebrachten elektrischen/ elektronischen Komponente.
Lösung des Problems
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, die zur Lösung der vorstehenden Probleme bereitgestellt wird, besteht in einem Pulverkern, der einen ein weichmagnetisches Pulver enthaltenden Pressling sowie eine äußere Beschichtung bzw. einen Außenmantel des Presslings aufweist. Der Pulverkern ist dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Beschichtung bzw. der Außenmantel eine Imprägnierbeschichtungsschicht und einen auf der Imprägnierbeschichtungsschicht vorgesehenen Pulverbeschichtungsfilm aufweist.
Da der Außenmantel eine Imprägnierbeschichtungsschicht und einen Pulverbeschichtungsfilm enthält, ändern sich die magnetischen Eigenschaften, insbesondere Kernverluste bzw. Ummagnetisierungsverluste im Kern, im Vergleich zu dem Fall, in dem nur eine Imprägnierbeschichtungsschicht vorhanden ist, selbst dann kaum, wenn er für eine lange Zeit (im Spezielleren 1000 Stunden oder mehr) in einer Hochtemperaturumgebung (im Spezielleren in einer Umgebung von 250°C) angeordnet wird. Darüber hinaus ist die radiale Druckfestigkeit im Vergleich zu einem Fall, in dem die äußere Beschichtung bzw. der Außenmantel nur aus einer Imprägnierbeschichtungsschicht gebildet ist oder nur aus einem Pulverbeschichtungsfilm gebildet ist, hoch. Die Dicke des Pulverbeschichtungsfilms kann vorzugsweise 50 µm oder mehr und 400 µm oder weniger betragen und kann in weiter bevorzugter Weise 150 µm oder mehr und 350 µm oder weniger betragen.
Die Imprägnierbeschichtungsschicht enthält vorzugsweise ein thermoplastisches Harz, das mindestens eines von Polyethersulfon, thermoplastischem Polyimid und thermoplastischem Polyamidimid enthält, noch bevorzugter Polyethersulfon enthält und besonders bevorzugt aus Polyethersulfon hergestellt ist. Das heißt, ein bevorzugtes Beispiel für einen Pulverkern nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Pulverkern, der einen ein weichmagnetisches Pulver enthaltenden Pressling sowie eine äußere Beschichtung bzw. einen Außenmantel für den Pressling aufweist. Bei diesem Pulverkern beinhaltet die äußere Beschichtung bzw. der Außenmantel eine Imprägnierbeschichtungsschicht, die Polyethersulfon enthält, und einen Pulverbeschichtungsfilm. Wenn die Imprägnierbeschichtungsschicht das vorstehend erwähnte thermoplastische Harz enthält, ist es selbst bei Platzierung in einer Hochtemperaturumgebung weniger wahrscheinlich, dass die radiale Druckfestigkeit abnimmt, als wenn die Imprägnierbeschichtungsschicht ein wärmehärtendes Harz enthält. Wenn die Imprägnierbeschichtungsschicht ein wärmehärtendes Harz enthält, sollte sie vorzugsweise aus einem Material hergestellt sein, das weniger von Härtungsschrumpfung betroffen ist. Unter diesem Gesichtspunkt wird als bevorzugtes Beispiel für das wärmehärtende Harz ein mit Polyamidimid-modifiziertes Epoxyharz genannt.
Bei dem Pulverkern gemäß der vorliegenden Erfindung kann das weichmagnetische Pulver ein Pulver aus mindestens einem von einem Material auf Eisenbasis und einem Material auf Nickelbasis enthalten.
Bei dem Pulverkern gemäß der vorliegenden Erfindung kann das weichmagnetische Pulver ein Pulver aus einem kristallinen magnetischen Material enthalten. Bei dem Pulverkern gemäß der vorliegenden Erfindung kann das weichmagnetische Pulver ein Pulver aus einem amorphen magnetischen Material enthalten. Bei dem Pulverkern gemäß der vorliegenden Erfindung kann das weichmagnetische Pulver ein Pulver aus einem nanokristallinen magnetischen Material enthalten. Darüber hinaus kann das weichmagnetische Pulver eine Mischung aus zwei oder mehreren Materialien sein, die aus einem kristallinen magnetischen Material, einem amorphen magnetischen Material und einem nanokristallinen magnetischen Material ausgewählt sind.
Bei dem Pulverkern gemäß der vorliegenden Erfindung hat der Pulverbeschichtungsfilm vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur von 120°C oder mehr. Wenn der Pulverbeschichtungsfilm eine Glasübergangstemperatur von 120°C oder mehr aufweist, kann die Wärmebeständigkeit des Pulverbeschichtungsfilms stabil erhöht werden. Der Pulverbeschichtungsfilm weist in weiter bevorzugter Weise eine Glasübergangstemperatur von 130°C oder mehr auf. Als spezifische Eigenschaft des Pulverbeschichtungsfilms mit geeigneter Wärmebeständigkeit wird ein linearer Wärmeausdehnungskoeffizient von 4×10^-1 oder weniger genannt. Außerdem ist es auch bevorzugt, dass der Pulverbeschichtungsfilm eine 5%-ige Gewichtsreduktionstemperatur von 385°C oder mehr aufweist, und zwar unter dem Gesichtspunkt, dass der Pulverbeschichtungsfilm eine angemessene Wärmebeständigkeit aufweist. Die obere Grenze der Glasübergangstemperatur des Pulverbeschichtungsfilms wird nicht unter dem Gesichtspunkt einer ausgezeichneten Wärmebeständigkeit festgelegt, jedoch kann die Glasübergangstemperatur des Pulverbeschichtungsfilms unter dem Gesichtspunkt der Reduzierung des Spannungseinflusses beim Bilden des Pulverbeschichtungsfilms vorzugsweise 150°C oder weniger betragen.
Der Pulverkern gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt vorzugsweise eine radiale Druckfestigkeit von 30 MPa oder mehr, gemessen durch ein Testverfahren gemäß JIS Z2507:2000.
Bei dem Pulverkern gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Pressling das weichmagnetische Pulver und eine Bindungskomponente auf. Die Bindungskomponente kann aus einem Pyrolyserückstand einer Bindemittelkomponente hergestellt sein, die ein Material auf Harzbasis beinhaltet. Wenn der Pressling des erfindungsgemäßen Pulverkerns den Pyrolyserückstand enthält, entstehen im Inneren des Presslings leicht Hohlräume. Im Allgemeinen neigt ein Pressling mit vielen Hohlräumen dazu, die mechanische Festigkeit des Presslings zu verlieren. Da im Pulverkern gemäß der vorliegenden Erfindung die Imprägnierbeschichtungsschicht so angeordnet werden kann, dass sie die Hohlräume ausfüllt, wird die mechanische Festigkeit des Presslings verstärkt. Da die äußere Beschichtung einen Pulverbeschichtungsfilm aufweist, wird außerdem eine Veränderung der magnetischen Eigenschaften, insbesondere eine Veränderung bei Kernverlusten bzw. Ummagnetisierungsverlusten im Kern, aufgrund der thermischen Denaturierung des Außenmantelmaterials unterdrückt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einem Verfahren zum Herstellen des Pulverkerns gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren zum Herstellen des Pulverkerns zeichnet sich dadurch aus, dass es folgende Schritte aufweist: einen Formgebungsschritt zum Erhalten eines Formprodukts durch eine Formbehandlung, die das Druckformen einer Mischung beinhaltet, die das weichmagnetische Pulver und die Bindemittelkomponente enthält; einen Wärmebehandlungsschritt zum Erwärmen des in dem Formgebungsschritt erhaltenen Formprodukts, um den Pressling zu erhalten, der das weichmagnetische Pulver und eine Bindungskomponente enthält, die aus einem Pyrolyserückstand der Bindemittelkomponente besteht; einen Imprägnierbeschichtungsschritt, in dem eine flüssige Zusammensetzung zum Bilden einer Imprägnierbeschichtungsschicht mit dem Pressling in Kontakt gebracht wird, um einen Beschichtungsfilm aus der flüssigen Zusammensetzung in einem Bereich zu bilden, der eine Oberfläche des Presslings beinhaltet, und in dem die Imprägnierbeschichtungsschicht aus dem Beschichtungsfilm gebildet wird; und einen Pulverbeschichtungsschritt, in dem der mit der Imprägnierbeschichtungsschicht versehene Pressling ferner einer Pulverbeschichtung unterzogen wird, um einen Pulverbeschichtungsfilm zu bilden. Gemäß dem Verfahren kann ein Pulverkern, der eine Bindungskomponente enthält, die aus einem Pyrolyserückstand einer Bindemittelkomponente besteht, in effizienter Weise hergestellt werden. Die Pulverbeschichtung kann vorzugsweise mittels eines Wirbelschichtverfahrens durchgeführt werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einer elektrischen/elektronischen Komponente, die den Pulverkern gemäß der vorliegenden Erfindung, eine Spule sowie mit jedem Ende der Spule verbundene Verbindungsanschlüsse aufweist. Die elektrische/elektronische Komponente zeichnet sich dadurch aus, dass der Pulverkern derart angeordnet ist, dass sich mindestens ein Teil des Pulverkerns in einem Induktionsmagnetfeld befindet, das durch einen Strom erzeugt wird, der über die Verbindungsanschlüsse durch die Spule fließt.
Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einem elektrischen/elektronischen Gerät, das sich dadurch auszeichnet, dass es die elektrische/elektronische Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Der Pulverkern gemäß der vorliegenden Erfindung verändert die magnetischen Eigenschaften, insbesondere den Kernverlust, kaum, selbst wenn er für lange Zeit (im Spezielleren 1000 Stunden oder mehr) in einer Umgebung mit hoher Temperatur (im Spezielleren einer Umgebung von 250°C) platziert wird. Darüber hinaus besitzt der Pulverkern gemäß der vorliegenden Erfindung eine hohe mechanische Festigkeit, wie z.B. radiale Druckfestigkeit, und kann bei einem bevorzugten Beispiel die in der Praxis vorhandene mechanische Festigkeit selbst dann beibehalten, wenn er in einer Hochtemperaturumgebung platziert wird. Dementsprechend hat der Pulverkern gemäß der vorliegenden Erfindung ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und verändert die magnetischen Eigenschaften kaum, selbst wenn er in einer Hochtemperaturumgebung eingesetzt wird. Darüber hinaus wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen des Pulverkerns bereitgestellt, und es werden eine mit dem Pulverkern versehene elektrische/elektronische Komponente sowie ein elektrisches/elektronisches Gerät bereitgestellt, das die daran angebrachte elektrische/elektronische Komponente beinhaltet.
Figurenliste

[1] 1 ist eine Perspektivansicht, die konzeptionell die Form eines Pulverkerns gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
[2] 2 beinhaltet (a) eine schematische Darstellung des Inneren eines Formprodukts nach dem Formgebungsschritt und vor dem Wärmebehandlungsschritt zum Herstellen eines Pulverkerns gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, (b) eine schematische Darstellung des Inneren eines Presslings nach dem Wärmebehandlungsschritt und vor dem Imprägnierbeschichtungsschritt zum Herstellen eines Pulverkerns gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, (c) eine schematische Ansicht des Inneren eines Pulverkerns nach dem Imprägnierbeschichtungsschritt und vor dem Pulverbeschichtungsschritt zum Herstellen eines Pulverkerns gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und (d) eine schematische Ansicht des Inneren eines Pulverkerns nach dem Pulverbeschichtungsschritt zum Herstellen eines Pulverkerns gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[3] 3 ist eine schematische Darstellung, die eine Sprühtrocknermaschine, die bei einem Beispiel für das Verfahren zum Herstellen eines granulierten Pulvers verwendet wird, sowie den Betrieb derselben konzeptionell veranschaulicht.
[4] 4 ist eine Perspektivansicht, die konzeptionell die Form eines Ringkerns veranschaulicht, bei dem es sich um eine elektronische Komponente handelt, die einen Pulverkern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet.
[5] 5 ist eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Änderungsrate RW bei Kernverlusten eines Pulverkerns gemäß den jeweiligen Beispielen und Vergleichsbeispielen sowie der Testzeit veranschaulicht.
[6] 6 ist eine graphische Darstellung, die die radiale Druckfestigkeit eines Pulverkerns gemäß den jeweiligen Beispielen und Vergleichsbeispielen veranschaulicht.
[7] 7 ist eine graphische Darstellung, die die Resultate der Beispiele 5 bis 8 veranschaulicht.

Beschreibung der Ausführungsformen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail beschrieben.
Pulverkern
Der in 1 gezeigte Pulverkern 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat ein ringförmiges Aussehen und besteht aus einem Pressling, der ein weichmagnetisches Pulver enthält, und einer äußeren Beschichtung bzw. einem Außenmantel mit einer Imprägnierbeschichtungsschicht und einem Pulverbeschichtungsfilm. Bei dem Pulverkern 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Imprägnierbeschichtungsschicht als ein bevorzugtes Beispiel ein thermoplastisches Harz, das mindestens eines von Polyethersulfon, thermoplastischem Polyimid und thermoplastischem Polyamidimid enthält (in der vorliegenden Beschreibung kann dieses thermoplastische Harz auch als „thermoplastisches Imprägnierharz“ bezeichnet werden). In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die Imprägnierbeschichtungsschicht aus einem thermoplastischen Imprägnierharz besteht.
Als nicht einschränkendes Beispiel enthält der Pulverkern 1 eine Bindungskomponente zur Bindung des weichmagnetischen Pulvers an ein anderes Material (es kann sich um die gleiche oder eine andere Art von Material handeln), das in dem Pulverkern 1 enthalten ist. Es sei erwähnt, dass das Aussehen des Pulverkerns 1 nicht auf eine ringartige Form beschränkt und z.B. ein EE-Typ, ein El-Typ, ein EER-Typ, ein PQ-Typ oder I-Typ sein kann, oder die Spule ist in den Pulverkern eingeschlossen.
Pressling
Weichmagnetisches Pulver
Das weichmagnetische Pulver, das in dem Pressling des Pulverkerns 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, kann mindestens ein Pulver aus einem Material auf Eisenbasis, das Eisen enthält, und einem Material auf Nickelbasis, das Nickel enthält, enthalten.
Das weichmagnetische Pulver, das in dem Pressling des Pulverkerns 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, kann ein Pulver aus einem kristallinen magnetischen Material enthalten. In der vorliegenden Beschreibung bedeutet der Begriff „kristallines magnetisches Material“ ein Material mit einer kristallinen Struktur, das ein ferromagnetisches Material oder insbesondere ein weichmagnetisches Material ist. Das weichmagnetische Pulver, das in dem Pressling des Pulverkerns 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, kann aus einem Pulver aus einem kristallinen magnetischen Material hergestellt sein. Beispiele für das kristalline magnetische Material beinhalten eine Fe-Si-Cr-Legierung, eine Fe-Ni-Legierung, eine Ni-Fe-Legierung, eine Fe-Co-Legierung, eine Fe-V-Legierung, eine Fe-Al-Legierung, eine Fe-Si-Legierung, eine Fe-Si-Al-Legierung, Carbonyleisen und reines Eisen.
Das weichmagnetische Pulver, das in dem Pressling des Pulverkerns 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, kann ein Pulver aus einem amorphen magnetischen Material enthalten. In der vorliegenden Beschreibung bedeutet der Begriff „amorphes magnetisches Material“ ein Material, bei dem das Volumen des amorphen Teils in der Struktur mehr als 50% des Gesamtvolumens ausmacht und das ein ferromagnetisches Material oder insbesondere ein weichmagnetisches Material ist. Das weichmagnetische Pulver, das in dem Pressling des Pulverkerns 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, kann aus einem Pulver aus einem amorphen magnetischen Material hergestellt sein. Beispiele für das amorphe magnetische Material beinhalten eine Fe-Si-B-Legierung, eine Fe-P-C-Legierung und eine Co-Fe-Si-B-Legierung. Das amorphe magnetische Material kann aus einem Material bestehen oder kann aus zwei oder mehr Materialien gebildet sein. Bei dem magnetischen Material, aus dem das amorphe Magnetmaterialpulver besteht, handelt es sich vorzugsweise um eines oder mehrere Materialien, die aus der aus den vorstehend genannten Materialien bestehenden Gruppe ausgewählt sind, und enthält vorzugsweise eine Fe-P-C-Legierung unter diesen und besteht in weiter bevorzugter Weise aus einer Fe-P-C-Legierung.
Als Beispiele für die Fe-P-C-Legierung des amorphen magnetischen Materials lassen sich amorphe Legierungen auf Fe-Basis nennen, die durch eine Zusammensetzungsformel dargestellt werden: Fe_{100At.-%-a-b-c-x-y-z-t}Ni_aSn_bCr_cP_xC_yB_zSi_t nennen, wobei 0 At.-% ≤ a ≤ 10 At.-%, 0 At.-% ≤ b ≤ 3 At.-%, 0 At.-% ≤ c ≤ 6 At.-%, 6,8 At.-% ≤ x ≤ 13,0 At.-%, 2,2 At.-% ≤ y ≤ 13,0 At.-%, 0 At.-% ≤ z ≤ 9,0 At.-%, und 0 At.-% ≤ t ≤ 7 At.-% sind. In der Zusammensetzungsformel sind Ni, Sn, Cr, B und Si optionale zusätzliche Elemente.
Die Zugabemenge a von Ni beträgt vorzugsweise 0 At.-% oder mehr und 7 At.-% oder weniger und noch bevorzugter 4 At.-% oder mehr und 6,5 At.-% oder weniger. Die Zugabemenge b von Sn beträgt vorzugsweise 0 At.-% oder mehr und 2 At.-% oder weniger und noch bevorzugter 0 At.-% oder mehr und 1 At.-% oder weniger. Die Zugabemenge c von Cr beträgt vorzugsweise 0 At.-% oder mehr und 2,5 At.-% oder weniger und noch bevorzugter 1,5 At.-% oder mehr und 2,5 At.-% oder weniger. Die Zugabemenge x von P kann vorzugsweise 8,8 At.-% oder mehr betragen. Die Zugabemenge y von C kann vorzugsweise 2,2 At.-% oder mehr und 9,8 At.-% oder weniger betragen. Die Zugabemenge z von B beträgt vorzugsweise 0 At.-% oder mehr und 8,0 At.-% oder weniger und noch bevorzugter 0 At.-% oder mehr und 2 At.-% oder weniger. Die Zugabemenge t von Si beträgt vorzugsweise 0 At.-% oder mehr und 6 At.-% oder weniger und noch bevorzugter 0 At.-% oder mehr und 2 At.-% oder weniger.
Das weichmagnetische Pulver, das in dem Pressling des Pulverkerns 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, kann ein Pulver aus einem nanokristallinen magnetischen Material enthalten. In der vorliegenden Beschreibung bedeutet der Begriff „nanokristallines magnetisches Material“ ein Material mit einer nanokristallinen Struktur, bei dem Kristallkörner mit einer mittleren Kristallkorngröße von mehreren bis mehreren zehn nm in einem Anteil von mindestens mehr als 50% der Struktur gleichmäßig abgeschieden sind und das ein ferromagnetisches Material oder insbesondere ein weichmagnetisches Material ist. Bei dem nanokristallinen magnetischen Material kann die Struktur mit Ausnahme der Nanokristallkörner amorph sein oder die gesamte Struktur kann nanokristallin sein. Das weichmagnetische Pulver, das in dem Pressling des Pulverkerns 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, kann ein Pulver aus einem nanokristallinen magnetischen Material sein. Beispiele für das nanokristalline magnetische Material beinhalten Fe-Cu-M-Si-B-Legierungen, Fe-M-B-Legierungen und Fe-Cu-M-B-Legierungen (wobei M eines oder mehrere Metallelemente ausgewählt aus Nb, Zr, Ti, V, Mo, Hf, Ta und W sind).
Das weichmagnetische Pulver, das in dem Pressling des Pulverkerns 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, kann aus einem einzigen Pulvertyp bestehen oder eine Mischung aus zwei oder mehreren Pulvertypen sein. Als Beispiel für die Mischung wird eine Mischung aus zwei oder mehr von einem kristallinen magnetischen Material, einem amorphen magnetischen Material und einem nanokristallinen magnetischen Material genannt. Im Spezielleren kann z.B. das weichmagnetische Pulver, das in dem Pressling des Pulverkerns 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, eine Mischung aus einem Pulver aus einem kristallinen magnetischen Material und einem Pulver aus einem amorphen magnetischen Material sein, das teilweise ein Pulver aus nanokristallinem magnetischen Material enthält.
Das weichmagnetische Pulver, das in dem Pulverkern 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, kann eine beliebige Form aufweisen. Das weichmagnetische Pulver kann kugelförmig bzw. sphärisch oder nicht-sphärisch sein. Eine nicht-sphärische Form kann eine Formanisotropie wie eine schuppenförmige, oval-kugelförmige, tropfenförmige oder nadelförmige Anisotropie aufweisen oder amorph sein, ohne eine besondere Formanisotropie zu haben. Als Beispiele für das amorphe weichmagnetische Pulver ist ein Fall zu nennen, in dem eine Mehrzahl von sphärischen weichmagnetischen Pulverkörnern in Kontakt miteinander stehen und aneinander gebunden sind oder teilweise in ein anderes weichmagnetisches Pulver eingebettet sind. Ein solches amorphes weichmagnetisches Pulver ist tendenziell zu beobachten, wenn das weichmagnetische Pulver ein Carbonyleisen-Pulver ist.
Die Form des weichmagnetischen Pulvers kann eine Form sein, die im Stadium der Herstellung des weichmagnetischen Pulvers erhalten wird, oder kann eine Form sein, die durch sekundäre Verarbeitung des hergestellten weichmagnetischen Pulvers erhalten wird. Beispiele für die erstere Form sind kugelförmig, oval kugelförmig, tropfenförmig und nadelförmig, und Beispiele für die letztere Form beinhalten eine schuppenförmige Form.
Das weichmagnetische Pulver, das in dem Pulverkern 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, kann eine beliebige Korngröße aufweisen. Wenn diese Korngröße durch den mittleren Durchmesser D50 spezifiziert ist (Korngröße, wenn der Volumenakkumulationswert in der Volumenverteilung der Korngröße des weichmagnetischen Pulvers, gemessen mit der Laserbeugungsstreumethode, 50% beträgt), liegt die Korngröße normalerweise in einem Bereich von 1 bis 45 µm. Unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Handhabungseigenschaften und der Erhöhung der Fülldichte des weichmagnetischen Pulvers in dem Pressling des Pulverkerns 1 beträgt beispielsweise der mittlere Durchmesser D50 des weichmagnetischen Pulvers vorzugsweise 2 µm oder mehr und 30 µm oder weniger, in weiter bevorzugter Weise 3 µm oder mehr und 15 µm oder weniger, und in besonders bevorzugter Weise 4 µm oder mehr und 13 µm oder weniger.
Bindungskomponente
Die Bindungskomponente kann eine beliebige Zusammensetzung aufweisen, solange es sich um ein Material handelt, das zur Fixierung des weichmagnetischen Pulvers beiträgt, das in dem Pulverkern 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Beispiele für das Material, aus dem die Bindungskomponente besteht, beinhalten organische Materialien, wie z.B. ein Harzmaterial und einen Pyrolyserückstand eines Harzmaterials (in der vorliegenden Beschreibung werden diese Materialien allgemein als „Komponente auf Harzmaterialbasis“ bezeichnet) und anorganische Materialien. Beispiele für das Harzmaterial beinhalten ein Acrylharz, ein Silikonharz, ein Epoxyharz, ein Phenolharz, ein Harnstoffharz und ein Melaminharz. Beispiele für die aus einem anorganischen Material hergestellte Bindungskomponente beinhalten Glasmaterialien, wie z.B. Wasserglas. Die Bindungskomponente kann aus einem Material oder aus zwei oder mehreren Materialien bestehen. Die Bindungskomponente kann auch eine Mischung aus einem organischen Material und einem anorganischen Material sein.
Als Bindungskomponente wird in der Regel ein Isoliermaterial verwendet. Folglich kann die Isolierung als Pulverkern 1 erhöht werden.
Bei einem Beispiel wird der Pressling des Pulverkerns 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren hergestellt, das eine Formbehandlung umfasst, die das Druckformen einer Mischung aus einem weichmagnetischen Pulver und einer Bindemittelkomponente beinhaltet. In der vorliegenden Beschreibung ist die „Bindemittelkomponente“ eine Komponente, die eine Bindungskomponente bereitstellt und aus einer Bindungskomponente bestehen kann, oder sie kann ein anderes Material als eine Bindungskomponente sein.
Beispiele für den Fall, dass sich die Bindemittelkomponente von der Bindungskomponente unterscheidet, beinhalten ein Fall, in dem die Bindungskomponente, die in dem Pressling des Pulverkerns 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, aus einem Pyrolyserückstand der Bindemittelkomponente besteht, die ein Material auf Harzbasis enthält. Bei der Erzeugung des Pyrolyserückstands wird die Bindemittelkomponente teilweise zersetzt und verflüchtigt. Wenn also der Pressling des Pulverkerns 1 den Pyrolyserückstand beinhaltet, können im Inneren des Presslings Hohlräume entstehen, insbesondere zwischen weichmagnetischen Pulverkörnern, die dem Pyrolyserückstand in dem Pressling am nächsten liegen.
Dieser Punkt wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. 2(a) ist eine schematische Darstellung des Inneren eines Formprodukts nach dem Formgebungsschritt und vor dem Wärmebehandlungsschritt zum Herstellen eines Pulverkerns gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2(b) ist eine Ansicht nach dem Wärmebehandlungsschritt zum Herstellen eines Pulverkerns gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieser Wärmebehandlungsschritt kann einem später beschriebenen Glühschritt zur Spannungsentlastung entsprechen. 2(c) ist eine schematische Ansicht des Inneren eines Pulverkerns nach dem Imprägnierbeschichtungsschritt und vor dem Pulverbeschichtungsschritt zum Herstellen eines Pulverkerns gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2(d) ist eine schematische Darstellung des Inneren eines Pulverkerns nach dem Pulverbeschichtungsschritt zum Herstellen eines Pulverkerns gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 2(a) dargestellt, ist in dem durch den Formgebungsschritt erhaltenen Formprodukt 1A das weichmagnetische Pulver MM durch die Bindemittelkomponente BM, die ein Material auf Harzbasis enthält, gebunden und fixiert. Wenn dieses Formprodukt 1A dem Wärmebehandlungsschritt unterzogen wird, wird, wie in 2(b) dargestellt, ein Pyrolyserückstand TDM durch Zersetzung und Verflüchtigung der Bindemittelkomponente BM erzeugt, und das weichmagnetische Pulver MM des Presslings 1B wird durch den Pyrolyserückstand TDM gebunden und fixiert. Somit ist in dem Pressling 1B das Volumen der Hohlräume PR im Vergleich zu dem Volumen in dem Formprodukt 1A erhöht.
Auch in einem solchen Fall wird ein mit einer Imprägnierbeschichtung versehener Pressling 1C gebildet, indem der Pressling 1B einem Schritt unterzogen wird, der den Imprägnierbeschichtungsschritt beinhaltet. In dem mit einer Imprägnierbeschichtung versehenen Pressling 1C, wie in 2(c) dargestellt, kann ein Material (im Folgenden kann dieses Material auch als „Imprägniermantelmaterial“ bezeichnet werden) CRM, das eine Imprägnierbeschichtung 4 bildet, die ein thermoplastisches Imprägnierharz (thermoplastisches Harz, das mindestens eines von Polyethersulfon, thermoplastischem Polyimid und thermoplastischem Polyamidimid enthält) enthält, derart angeordnet sein, dass es mindestens einen Teil der Hohlräume PR ausfüllt. Dementsprechend ist in dem mit einer Imprägnierbeschichtung versehenen Pressling 1C das Volumen der Hohlräume PR verringert, und das weichmagnetische Pulver MM ist durch den Pyrolyserückstand TDM und das Imprägnierbeschichtungsmaterial CRM gebunden und fixiert, um die mechanische Festigkeit zu verstärken. Da das Imprägnierbeschichtungsmaterial CRM ein thermoplastisches Imprägnierharz enthält, das nach der Beschichtung keine Wärmehärtung erfordert, wird der Pressling 1C, der beim Bilden der Imprägnierbeschichtung 4 mit einer Imprägnierbeschichtung versehen wird, im Vergleich zu einem Fall, in dem ein wärmehärtendes Harz zum Bilden der Imprägnierbeschichtung 4 verwendet wird, kaum Spannung ausgesetzt. Die magnetischen Eigenschaften des Pulverkerns 1, der durch den Imprägnierbeschichtungsschritt mit der Imprägnierbeschichtung 4 versehen ist, bleiben somit erhalten oder werden verbessert. Da außerdem das thermoplastische Imprägnierharz, das als Imprägnierbeschichtungsmaterial verwendet wird, weniger thermisch denaturiert wird, selbst wenn der Pulverkern 1 in eine Hochtemperaturumgebung gebracht wird, wird die Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften des Pulverkerns 1 durch die thermische Denaturierung des Imprägnierbeschichtungsmaterials CRM unterdrückt.
Äußere Beschichtung 3
Der Pulverkern 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält eine äußere Beschichtung bzw. einen Außenmantel 3, wie dies in 2(d) dargestellt ist. Der Außenmantel 3 ist eine Schicht, die derart aufgebracht ist, dass sie mindestens einen Teil des Presslings 1B bedeckt, um die mechanische Festigkeit des Presslings 1B zu verbessern. Der Außenmantel 3 besteht aus einer Imprägnierbeschichtungsschicht 4 und einem Pulverbeschichtungsfilm 5, der auf die Imprägnierbeschichtungsschicht 4 aufgebracht ist.
Imprägnierbeschichtungsschicht 4
Die Imprägnierbeschichtungsschicht 4 besteht aus einem Material auf Harzbasis. Bei einem bevorzugten Beispiel ist die Imprägnierbeschichtungsschicht 4 aus dem Imprägnierbeschichtungsmaterial CRM hergestellt, das ein thermoplastisches Imprägnierharz enthält (thermoplastisches Harz, das mindestens eines von Polyethersulfon, thermoplastischem Polyimid und thermoplastischem Polyamidimid enthält). Das thermoplastische Imprägnierharz hat einen relativ hohen Erweichungspunkt und lässt sich nicht leicht thermisch denaturieren. Dementsprechend wird selbst dann, wenn der Pulverkern 1 in einer Hochtemperaturumgebung platziert wird, die Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften des Pulverkerns 1 durch die thermische Denaturierung des Imprägnierbeschichtungsmaterials CRM unterdrückt. Unter dem Gesichtspunkt einer geringeren Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften enthält das Imprägnierbeschichtungsmaterial CRM vorzugsweise Polyethersulfon und besteht noch bevorzugter aus Polyethersulfon.
Da die Bildung des Presslings 1B das Pressformen einer Mischung beinhaltet, die das weichmagnetische Pulver MM enthält, kann dessen Oberfläche eine von dem weichmagnetischen Pulver abgeleitete Rauigkeit aufweisen. Wenn die Mischung die Bindemittelkomponente BM enthält und der Pressling 1B den Pyrolyserückstand TDM der Bindemittelkomponente BM enthält, wie dies vorstehend beschrieben wurde, kann der Pressling 1B außerdem Hohlräume PR aufweisen. In einem solchen Fall kann, wie in 2(c) gezeigt, das Imprägnierbeschichtungsmaterial CRM nicht nur auf der Oberfläche des Presslings 1B, sondern auch in dem Bereich etwas innerhalb von der Oberfläche vorhanden sein. So bildet sich bei dem Pressling 1C der mit einer Imprägnierbeschichtung versehen ist, eine Imprägnierbeschichtungsschicht 4, die einen Bereich beinhaltet, in dem der Pressling 1B mit dem Imprägnierbeschichtungsmaterial CRM imprägniert ist.
Ein nicht einschränkendes Beispiel für das Verfahren zum Herstellen einer Imprägnierbeschichtungsschicht 4, bei der das Imprägnierbeschichtungsmaterial CRM ein thermoplastisches Imprägnierharz enthält, sieht wie folgt aus. Zunächst wird eine flüssige Zusammensetzung hergestellt, die ein thermoplastisches Imprägnierharz und ein Lösungsmittel enthält. Obwohl die flüssige Zusammensetzung eine beliebige Konzentration des thermoplastischen Imprägnierharzes aufweisen kann, beträgt die Konzentration des thermoplastischen Imprägnierharzes in der flüssigen Zusammensetzung unter Berücksichtigung der Leichtigkeit der Herstellung (Leichtigkeit der Auflösung des thermoplastischen Imprägnierharzes) und der Einstellung der Handhabungseigenschaft (Viskosität) sowie der Dicke und der Imprägnierungstiefe des in dem Pressling 1B gebildeten Beschichtungsfilms innerhalb geeigneter Bereiche vorzugsweise 1 Massen-% oder mehr und 40 Massen-% oder weniger und noch bevorzugter 5 Massen-% oder mehr und 20 Massen-% oder weniger. Die Art des Lösungsmittels ist beliebig, solange es das thermoplastische Imprägnierharz lösen kann, und kann vorzugsweise ein Lösungsmittelgemisch aus einem aprotischen polaren Lösungsmittel, wie z.B. N-Methylpyrrolidon, Methylethylketon oder Butylacetat, und einem aromatischen Lösungsmittel, wie z.B. Xylol oder Toluol, sein. Die flüssige Zusammensetzung kann ein anderes Harz (z.B. ein wärmehärtendes Harz wie ein Epoxyharz) als das thermoplastische Imprägnierharz und einen Füllstoff enthalten, solange der vorstehend genannte Zweck erreicht werden kann. In der nachfolgenden Beschreibung wird als Beispiel ein Fall beschrieben, in dem die flüssige Zusammensetzung ein thermoplastisches Imprägnierharz nur als Feststoffanteil enthält.
Als nächstes werden die vorbereitete flüssige Zusammensetzung und der Pressling 1B miteinander in Kontakt gebracht, um in einem Bereich, der die Oberfläche des Presslings 1B beinhaltet, einen Beschichtungsfilm bzw. Mantelfilm aus der flüssigen Zusammensetzung zu bilden. Die Kontaktmethode ist beliebig. Am einfachsten ist es, wenn der Pressling 1B für eine vorbestimmte Zeit in die flüssige Zusammensetzung eingetaucht wird (z.B. für 5 bis 30 Minuten). Alternativ kann die flüssige Zusammensetzung auf den Pressling 1B gesprüht werden. Die flüssige Zusammensetzung und der Pressling 1B können in einer Atmosphäre mit reduziertem Druck miteinander in Kontakt gebracht werden. Da, wie oben beschrieben, der Pressling 1B Hohlräume PR aufweist, kann die flüssige Zusammensetzung durch den Kontakt in einer Atmosphäre mit reduziertem Druck oder durch die Verringerung der Viskosität der flüssigen Zusammensetzung leicht in das Innere des Presslings 1B imprägniert bzw. eingebracht werden.
Die Dicke des Beschichtungsfilms, der durch Aufbringen oder Kontakt mit der flüssigen Zusammensetzung gebildet wird, wird geeignet eingestellt. Da die Oberfläche des Presslings 1B Rauigkeit aufweist, kann der Beschichtungsfilm durch das Gewichtsverhältnis (Einheit: Gew.-%) des Beschichtungsfilms zu dem Pressling 1B anstelle der Dicke gesteuert werden. Das Gewichtsverhältnis des Beschichtungsfilms zu dem Pressling 1B wird berechnet, indem das Inkrement des Gewichts des Presslings 1B nach dem Bilden des Beschichtungsfilms in Bezug auf das Gewicht des Presslings 1B vor dem Bilden des Beschichtungsfilms durch das Gewicht des Presslings 1B nach dem Bilden des Beschichtungsfilms dividiert wird. Es sei erwähnt, dass der Beschichtungsfilm bei dieser Gelegenheit derart vorgesehen ist, dass nach dem Trocknen des Beschichtungsfilms das Lösungsmittel verflüchtigt ist, wie dies später noch beschrieben wird. Als ein nicht einschränkendes Beispiel für das Gewichtsverhältnis des Beschichtungsfilms ist ein Gewichtsverhältnis von 0,1 Gew.-% oder mehr und 1,0 Gew.-% oder weniger bevorzugt, und ein Gewichtsverhältnis von 0,2 Gew.-% oder mehr und 0,6 Gew.-% oder weniger kann vom Standpunkt der Einstellung der mechanischen Eigenschaften und magnetischen Eigenschaften des Pulverkerns 1 innerhalb geeigneter Bereiche noch weiter bevorzugt sein.
Anschließend wird der an dem Pressling 1B gebildete Beschichtungsfilm getrocknet, um das Lösungsmittel zu verflüchtigen. Die Trocknungstemperatur und -zeit werden je nach Art des Lösungsmittels angemessen vorgegeben und betragen bei einem nicht einschränkenden Beispiel 60°C bis 170°C bzw. etwa 20 Minuten bis 5 Stunden. Es kann vorteilhaft sein, eine schrittweise Erwärmung durchzuführen. Auf diese Weise erhält man einen Pressling 1C, der mit einer Imprägnierbeschichtung versehen ist.
Als weiteres Beispiel für die Imprägnierbeschichtungsschicht 4 gibt es einen Fall, in dem die Imprägnierbeschichtungsschicht 4 ein wärmehärtendes Harz enthält, wie z.B. ein Epoxyharz, das z.B. mit Polyamidimid modifiziert ist (Polyamidimid-modifiziertes Epoxyharz). Um die Imprägnierbeschichtungsschicht 4 mit einem solchen Material zu bilden, wird ein Material, das eine Härtungsreaktion durchführt (im Fall eines Epoxyharzes eine Epoxyverbindung), mit dem Pressling 1B in Kontakt gebracht, und zwar in einem Zustand vor dem Auftreten der Härtungsreaktion, und die Härtungsreaktion kann dann ablaufen, indem z.B. eine Erwärmung ausgeführt wird. Das Polyamidimid-modifizierte Epoxyharz ist im Vergleich zu einem wärmehärtenden Harz auf Silikonbasis weniger von Aushärtungsschrumpfung betroffen und ist daher eines der bevorzugten wärmehärtenden Harze.
Pulverbeschichtungsfilm 5
Der Außenmantel 3 beinhaltet einen Pulverbeschichtungsfilm 5, der durch weitere Durchführung einer Pulverbeschichtung für den Pressling 1B in dem Zustand gebildet wird, in dem er mit der Imprägnierbeschichtungsschicht 4 versehen ist, d.h. für den mit einer Imprägnierbeschichtung versehenen Pressling 1C. Der Pulverbeschichtungsfilm 5 besteht aus einem wärmehärtenden Material und kann zusätzlich zu dem wärmehärtenden Harzmaterial einen Füllstoff enthalten. Das wärmehärtende Harzmaterial ist unter dem Gesichtspunkt einer ausgezeichneten Verfügbarkeit vorzugsweise ein Epoxyharz. Beispiele für den Füllstoff beinhalten Kalziumkarbonat, Aluminiumoxid und Kieselerde, die üblicherweise als Füllstoffe für Pulverfarbe bzw. Pulverlack verwendet werden. Der Füllstoff für Pulverfarbe kann vorzugsweise eine kugelige Form oder eine ähnliche Form mit einer glatten Außenform (Kugelform) aufweisen.
Die Dicke des Pulverbeschichtungsfilms 5 wird unter Berücksichtigung des Gleichgewichts zwischen den mechanischen Eigenschaften und den magnetischen Eigenschaften festgelegt. Es wird erwartet, dass die mechanischen Eigenschaften mit der Dicke des Pulverbeschichtungsfilms 5 erhöht werden, jedoch erhöht eine übermäßige Dicke das Risiko, dass die Spannung aufgrund der Aushärtungsschrumpfung beim Bilden des Pulverbeschichtungsfilms 5 auf den Pressling 1B aufgebracht wird und als Folge hiervon die magnetischen Eigenschaften des Pulverkerns 1 verringert werden können. Unter dem Gesichtspunkt der stabilen Unterdrückung der Verminderung der magnetischen Eigenschaften des Pulverkerns 1 kann die Dicke des Pulverbeschichtungsfilms 5 vorzugsweise 400 µm oder weniger und weiter bevorzugt 350 µm oder weniger betragen. Wenn der Pulverbeschichtungsfilm 5 zu dünn ist, kann es schwierig sein, den Effekt der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und den Effekt der Verbesserung der Wärmebeständigkeit zu erreichen, insbesondere eine Veränderung von Kernverlusten zu unterdrücken, wenn er für eine lange Zeit in einer Hochtemperaturumgebung platziert wird. Dementsprechend kann die Dicke des Pulverbeschichtungsfilms 5 vorzugsweise 50 µm oder mehr, stärker bevorzugt 100 µm oder mehr und besonders bevorzugt 150 µm oder mehr betragen. Dabei hängt die untere Grenze der Dicke des Pulverbeschichtungsfilms 5 auch von dem Verfahren zum Herstellen des Pulverbeschichtungsfilms ab, d.h. von der Art der Pulverbeschichtung. Wenn die Pulverbeschichtung durch ein elektrostatisches Verfahren (elektrostatisches Wirbelschichtverfahren oder elektrostatisches Sprühverfahren) durchgeführt wird, beträgt die untere Grenze der Dicke des Pulverbeschichtungsfilms 5 etwa 50 µm, und wenn die Pulverbeschichtung durch ein Wirbelschichtverfahren durchgeführt wird, beträgt die untere Grenze der Dicke des Pulverbeschichtungsfilms 5 etwa 100 µm.
Da der Außenmantel 3 den Pulverbeschichtungsfilm 5 zusätzlich zu der Imprägnierbeschichtungsschicht 4 aufweist, ist es selbst dann weniger wahrscheinlich, dass sich die magnetischen Eigenschaften, wie z.B. Kernverluste bzw. Ummagnetierungsverluste, des Pulverkerns 1 verschlechtern, wenn er für eine lange Zeit in einer Hochtemperaturumgebung , wie z.B. 250°C, platziert wird. Da der Außenmantel 3 die Imprägnierbeschichtungsschicht 4 und den Pulverbeschichtungsfilm 5 enthält, werden außerdem die mechanischen Eigenschaften, wie z.B. die radiale Druckfestigkeit, des Pulverkerns 1 signifikant erhöht. Zum Beispiel kann die radiale Druckfestigkeit des Pulverkerns 1 30 MPa oder mehr betragen, gemessen mit einem Testverfahren gemäß JIS Z2507:2000. Wenn die Imprägnierbeschichtungsschicht 4 aus einem Imprägnierbeschichtungsmaterial CRM besteht, das ein wärmehärtendes Imprägnierharz, wie z.B. Polyethersulfon, enthält, ist es weniger wahrscheinlich, dass die mechanischen Eigenschaften des Pulverkerns 1 vermindert werden, selbst wenn dieser in einer Hochtemperaturumgebung platziert wird.
Die Glasübergangstemperatur des Pulverbeschichtungsfilms 5 beträgt vorzugsweise 120°C oder mehr und in weiter bevorzugter Weise 130°C oder mehr. Folglich kann die Wärmebeständigkeit des Pulverbeschichtungsfilms 5 stabil erhöht werden. Unter dem Gesichtspunkt der Erhöhung der Wärmebeständigkeit des Pulverbeschichtungsfilms 5 ist die obere Grenze der Glasübergangstemperatur nicht festgelegt. Unter dem Gesichtspunkt der Unterdrückung des Einflusses der Aushärtungsschrumpfung an dem Pulverkern 1, wenn der Pulverbeschichtungsfilm 5 aus Pulverfarbe gebildet ist, kann die Glasübergangstemperatur des Pulverbeschichtungsfilms 5 vorzugsweise 200°C oder weniger oder vorzugsweise 150°C oder weniger betragen.
Als Beispiel für die Eigenschaften des Pulverbeschichtungsfilms 5 mit hoher Wärmebeständigkeit wird ein linearer Wärmeausdehnungskoeffizient des Pulverbeschichtungsfilms 5 von 4×10^-5 oder weniger genannt. Wenn der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient 4×10^-5 oder weniger beträgt, ist es selbst bei Erwärmung des Pulverkerns 1 weniger wahrscheinlich, dass Spannungen aufgrund von Wärmeausdehnung des Pulverbeschichtungsfilms 5 in dem Pressling 1B auftreten, und die magnetischen Eigenschaften des Pulverkerns 1 werden an einer Verschlechterung gehindert. Unter dem Gesichtspunkt der Verhinderung einer Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften des Pulverkerns 1 kann der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient des Pulverbeschichtungsfilms 5 vorzugsweise 3,6×10^-5 oder weniger betragen. Unter dem Gesichtspunkt der Verhinderung einer Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften des Pulverkerns 1 ist die untere Grenze des linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten nicht festgelegt. Wenn der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient übermäßig niedrig ist, können Defekte, wie Späne und Risse, des Pulverbeschichtungsfilms 5 wahrscheinlicher auftreten. Unter dem Gesichtspunkt einer stabilen Vermeidung solcher Defekte des Pulverbeschichtungsfilms 5 kann der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient des Pulverbeschichtungsfilms 5 vorzugsweise 2×10^-5 oder mehr betragen.
Als weiteres Beispiel für die Eigenschaften des Pulverbeschichtungsfilms 5 mit hoher Wärmebeständigkeit wird eine 5%-ige Gewichtsreduktionstemperatur des Pulverbeschichtungsfilms 5 von 385°C oder mehr erwähnt, die mit einem Thermogravimetrie-Differentialthermo-Analysator (TG-DTA) gemessen wird. Folglich werden die mechanischen Eigenschaften selbst bei einer Platzierung in einer Hochtemperaturumgebung mit geringerer Wahrscheinlichkeit vermindert.
Da der Außenmantel 3 des Pulverkerns 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Imprägnierbeschichtungsschicht 4 und den Pulverbeschichtungsfilm 5 aufweist, ändern sich die magnetischen Eigenschaften selbst dann kaum, wenn der Pulverkern 1 in einer Umgebung von 250°C platziert wird. Im Spezielleren kann die Anstiegsrate des Kernverlusts bei Platzierung in der vorstehend genannten Umgebung für eine Zeitdauer von 1000 Stunden 40% oder weniger betragen, und in einem bevorzugten Beispiel kann die Anstiegsrate 30% oder weniger betragen.
Da der Außenmantel 3 des Pulverkerns 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Imprägnierbeschichtungsschicht 4 und den Pulverbeschichtungsfilm 5 aufweist, ist auch bei Platzierung des Pulverkerns 1 in einer Umgebung von 250°C eine Verminderung der mechanischen Festigkeit weniger wahrscheinlich. Im Spezielleren kann die anfängliche radiale Druckfestigkeit 35 MPa oder mehr betragen. Wenn die Imprägnierbeschichtungsschicht 4 ein thermoplastisches Harz wie z.B. Polyethersulfon beinhaltet, kann die radiale Druckfestigkeit 30 MPa oder mehr betragen, selbst wenn sie 1000 Stunden lang in der oben erwähnten Umgebung platziert wird.
Verfahren zum Herstellen des Pulverkerns 1
Obwohl das Verfahren zum Herstellen des Pulverkerns 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung keinen besonderen Einschränkungen unterliegt, kann der Pulverkern 1 durch die Anwendung des nachfolgend beschriebenen Herstellungsverfahrens effizienter hergestellt werden.
Das Verfahren zum Herstellen des Pulverkerns 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Formgebungsschritt, einen Wärmebehandlungsschritt, einen Imprägnierbeschichtungsschritt und einen Pulverbeschichtungsschritt, die nachfolgend beschrieben werden.
Formgebungsschritt
Zunächst wird eine Mischung aus einem weichmagnetischen Pulver und einer Bindemittelkomponente hergestellt. Ein Formprodukt 1A kann durch eine Formgebungsbehandlung erzielt werden, die ein Druckformen dieser Mischung beinhaltet. Die Druckbeaufschlagungsbedingungen unterliegen keinen Einschränkungen und werden z.B. auf der Basis der Zusammensetzung der Bindemittelkomponente geeignet festgelegt. Wenn z.B. die Bindemittelkomponente aus einem wärmehärtenden Harz besteht, ist es bevorzugt, die Härtungsreaktion des Harzes in einer Form unter Druckbeaufschlagung und Erwärmung ablaufen zu lassen. Andererseits ist beim Formpressen zwar der Schweißdruck hoch, doch Erwärmung ist keine notwendige Bedingung, und die Druckbeaufschlagung wird für eine kurze Zeitdauer durchgeführt.
Ein Fall, in dem granuliertes Pulver als Mischung verwendet wird und ein Vorgang des Formpressens verwendet wird, wird nun etwas ausführlicher beschrieben. Da das granulierte Pulver ausgezeichnete Handhabungseigenschaften aufweist, ist es möglich, die Verarbeitbarkeit des Formpressschrittes mit einer kurzen Formgebungszeit und einer ausgezeichneten Produktivität zu verbessern.
Granuliertes Pulver
Das granulierte Pulver enthält ein weichmagnetisches Pulver und eine Bindemittelkomponente. Der Gehalt der Bindemittelkomponente in dem granulierten Pulver unterliegt keinen besonderen Einschränkungen. Ist der Gehalt übermäßig gering, ist es für die Bindemittelkomponente schwierig, das weichmagnetische Pulver zu halten. Wenn der Gehalt der Bindemittelkomponente zu niedrig ist, ist es für die Bindemittelkomponente, die aus dem Pyrolyserückstand der Bindemittelkomponente besteht, außerdem schwierig, die Mehrzahl der weichmagnetischen Pulverkörner in dem durch den Wärmebehandlungsschritt erhaltenen Pulverkern 1 voneinander zu isolieren. Wenn der Gehalt der Bindemittelkomponente dagegen zu hoch ist, ist der Gehalt der Bindemittelkomponente, die in dem durch den Wärmebehandlungsschritt erhaltenen Pulverkern 1 enthalten ist, tendenziell hoch. Wenn der Gehalt der Bindemittelkomponente in dem Pulverkern 1 hoch ist, nehmen die magnetischen Eigenschaften des Pulverkerns 1 aufgrund des Einflusses der Spannung von der Bindemittelkomponente auf das weichmagnetische Pulver tendenziell ab. Außerdem nimmt bei einem zu hohen Gehalt der Bindemittelkomponente die Raumfüllrate des weichmagnetischen Pulvers des Pulverkerns 1 ab, und die magnetischen Eigenschaften des Pulverkerns 1 werden tendenziell geringer. Dementsprechend beträgt der Gehalt der Bindemittelkomponente in dem granulierten Pulver vorzugsweise 0,5 Massen-% oder mehr und 5,0 Massen-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmenge des granulierten Pulvers. Unter dem Gesichtspunkt einer stabileren Verringerung des Risikos einer Abnahme der magnetischen Eigenschaften des Pulverkerns 1 beträgt der Gehalt der Bindemittelkomponente in dem granulierten Pulver vorzugsweise 0,5 Massen-% oder mehr und 3,5 Massen-% oder weniger und in weiter bevorzugter Weise 0,6 Massen-% oder mehr und 3,0 Massen-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmenge des granulierten Pulvers.
Das granulierte Pulver kann ein anderes Material als das weichmagnetische Pulver und die Bindemittelkomponente enthalten. Beispiele für ein solches Material sind ein Schmiermittel, ein Silan-Haftvermittler und ein isolierender Füllstoff. Wenn ein Schmiermittel enthalten ist, unterliegt die Art des Schmiermittels keinen besonderen Einschränkungen. Es kann ein organisches Schmiermittel verwendet werden, oder es kann ein anorganisches Schmiermittel verwendet werden. Beispiele für das organische Schmiermittel beinhalten Metallseife, wie z.B. Zinkstearat und Aluminiumstearat. Es wird gefolgert, dass diese organischen Schmiermittel in dem Wärmebehandlungsschritt verdampfen und kaum in dem Pulverkern 1 zurückbleiben.
Das Verfahren zum Herstellen des granulierten Pulvers unterliegt keinen besonderen Einschränkungen. Das granulierte Pulver kann z.B. durch direktes Kneten von Komponenten, die das granulierte Pulver bereitstellen, und Pulverisieren des resultierenden Knetmaterials durch ein bekanntes Verfahren gebildet werden, oder es kann durch Bereitstellen einer Aufschlämmung durch Zugabe eines Lösungsmittels (Medium/Dispersionsmedium, Wasser wird als Beispiel dafür genannt) zu den oben genannten Komponenten sowie Trocknen und Pulverisieren der Aufschlämmung gebildet werden. Die Korngrößenverteilung des granulierten Pulvers kann durch Sieben oder Klassieren nach der Pulverisierung gesteuert werden.
Als Beispiel für das Verfahren zum Bilden eines granulierten Pulvers aus der Aufschlämmung wird ein Verfahren genannt, das von einem Sprühtrockner Gebrauch macht. Wie in 3 dargestellt, ist ein Rotor 201 in einer Sprühtrocknermaschine 200 vorgesehen, und eine Aufschlämmung S wird von der Oberseite der Maschine in Richtung des Rotors 201 gegossen. Der Rotor 201 dreht sich mit einer vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen, und die Aufschlämmung S wird durch Zentrifugalkraft in der Kammer im Inneren der Sprühtrocknermaschine 200 tropfenförmig versprüht. Darüber hinaus wird heiße Luft in die Kammer im Inneren der Sprühtrocknermaschine 200 eingeleitet. Dadurch verflüchtigt sich das in der tröpfchenförmigen Aufschlämmung S enthaltene Dispersionsmedium (Wasser) unter Beibehaltung der Tropfenform. Als Folge hiervon wird aus der Aufschlämmung S granuliertes Pulver P gebildet. Dieses granulierte Pulver P wird vom Boden der Sprühtrocknermaschine 200 gesammelt.
Die Parameter, wie z.B. die Anzahl der Umdrehungen des Rotors 201, die Temperatur der in die Sprühtrocknermaschine 200 einzuleitenden Heißluft und die Temperatur des Kammerbodens, können geeignet eingestellt werden. Beispiele für die Bereiche dieser Parameterwerte beinhalten 4000 bis 6000 min^-1 als Anzahl der Umdrehungen des Rotors 201, 130°C bis 170°C als Temperatur der in die Sprühtrocknermaschine 200 einzuleitenden Heißluft und 80°C bis 90°C als Temperatur des Kammerbodens. Darüber hinaus können auch die Atmosphäre in der Kammer und der Druck derselben geeignet eingestellt werden. Als ein Beispiel wird erwähnt, das Innere der Kammer als eine Luftatmosphäre mit einem Druck von 2 mmH₂O (ca. 0,02 kPa) als Druckdifferenz in Bezug auf den Atmosphärendruck auszuführen. Die Korngrößenverteilung des resultierenden granulierten Pulvers P kann z.B. durch Sieben weiter gesteuert werden.
Druckbeaufschlagungsbedingungen
Die Druckbeaufschlagungsbedingungen bei dem Formpressen unterliegen keinen besonderen Einschränkungen und können z.B. unter Berücksichtigung der Zusammensetzung des granulierten Pulvers und der Form des Formprodukts 1A angemessen vorgegeben werden. Wenn der Schweißdruck für das Formpressen des granulierten Pulvers zu niedrig ist, nimmt die mechanische Festigkeit des Formprodukts 1A ab. Dementsprechend sind Probleme wie eine Abnahme der Handhabungseigenschaften des Formprodukts 1A und eine Abnahme der mechanischen Festigkeit des aus dem Formprodukt 1A gebildeten Pulverkerns 1 wahrscheinlich. Darüber hinaus können die magnetischen Eigenschaften des Pulverkerns 1 abnehmen, oder die Isolierung kann sich verringern. Im Gegensatz dazu ist es schwierig, eine Form zu bilden, die dem Druck standhalten kann, wenn der Schweißdruck für das Formpressen des granulierten Pulvers zu hoch ist.
Unter dem Gesichtspunkt einer stabileren Verminderung des Risikos eines nachteiligen Einflusses auf die mechanischen Eigenschaften oder die magnetischen Eigenschaften des Pulverkerns 1 durch den Kompressionsbeaufschlagungsschritt sowie der Erleichterung einer industriellen Massenproduktion kann der Schweißdruck beim Pressformen des granulierten Pulvers vorzugsweise 0,3 GPa oder mehr und 2 GPa oder weniger, stärker bevorzugt 0,5 GPa oder mehr und 2 GPa oder weniger, und besonders bevorzugt 0,5 GPa oder mehr und 1,8 GPa oder weniger betragen.
Beim Formpressen kann die Druckbeaufschlagung unter Erwärmung ausgeführt werden oder sie kann bei normaler Temperatur erfolgen.
Wärmebehandlungsschritt
Obwohl das durch den Formgebungsschritt erhaltene Formprodukt1A der Pressling 1B des Pulverkerns 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sein kann, wird dann, wenn der Pressling 1B gebildet wird, indem das Formprodukt 1A einem Wärmebehandlungsschritt (Glühschritt) wie unten beschrieben unterzogen wird, die während des Formgebungsschritts in dem Formprodukt 1A auftretende Spannung abgebaut, und die magnetischen Eigenschaften des Pulverkerns 1 werden kaum verschlechtert.
Bei dem Wärmebehandlungsschritt wird das durch den Formgebungsschritt erhaltene Formprodukt 1A erwärmt, um die magnetischen Eigenschaften zu regulieren, indem der Abstand zwischen den Körnern des weichmagnetischen Pulvers korrigiert wird, und um die magnetischen Eigenschaften regulieren, indem die Verformung abgebaut wird, die während des Formgebungsschritts auf das weichmagnetische Pulver aufgebracht wird, wobei auf diese Weise der Pressling 1B erzielt wird.
Da der Zweck des Wärmebehandlungsschrittes die Regulierung der magnetischen Eigenschaften des Presslings 1B ist, wie dies vorstehend beschrieben wurde, werden die Bedingungen der Wärmebehandlung, wie z.B. die Wärmebehandlungstemperatur, so eingestellt, dass die magnetischen Eigenschaften des Presslings 1B am günstigsten sind. Als Beispiel für das Verfahren zum Vorgeben der Wärmebehandlungsbedingungen wird erwähnt, dass die Temperatur der Erwärmung des Formkörpers 1A verändert wird, während andere Bedingungen, wie z.B. die Temperaturanstiegsrate und die Haltezeit auf der Erwärmungstemperatur, konstant gehalten werden.
Die Kriterien für die Auswertung der magnetischen Eigenschaften des Presslings 1B beim Vorgeben der Wärmebehandlungsbedingungen unterliegen keinen besonderen Einschränkungen. Beispiele für die Auswertungspunkte beinhalten den Kernverlust des Presslings 1B. In diesem Fall kann die Erwärmungstemperatur des Formprodukts 1A derart vorgegeben werden, dass der Kernverlust des Presslings 1B minimal ist. Die Bedingungen zum Messen des Kernverlustes werden geeignet eingestellt, und als ein Beispiel wird eine Bedingung genannt, bei der die Frequenz 100 kHz beträgt und die maximale magnetische Flussdichte 100 mT beträgt.
Die Atmosphäre für die Wärmebehandlung unterliegt keinen besonderen Einschränkungen. Da in einer oxidierenden Atmosphäre das Risiko eines übermäßigen Fortschreitens der Pyrolyse der Bindemittelkomponente und das Risiko eines Fortschreitens der Oxidation des weichmagnetischen Pulvers erhöht sind, ist es bevorzugt, die Wärmebehandlung in einer inerten Atmosphäre, wie z.B. Stickstoff oder Argon, oder in einer reduzierenden Atmosphäre, wie z.B. Wasserstoff, durchzuführen. Darüber hinaus wird die Temperatur für den Wärmebehandlungsschritt unter dem Gesichtspunkt der Optimierung der magnetischen Eigenschaften wie vorstehend beschrieben und unter dem Gesichtspunkt des ordnungsgemäßen Verbleibs des Pyrolyserückstands der Bindemittelkomponente zum Binden und Fixieren des weichmagnetischen Pulvers geeignet eingestellt. Wenn zum Beispiel eine amorphe Fe-P-C-Legierung als weichmagnetisches Pulver verwendet wird, ist es bevorzugt, die Wärmebehandlung in einem Bereich von 300°C bis 550°C durchzuführen.
Imprägnierbeschichtungsschicht
Der Pressling 1B, bestehend aus dem durch den Formgebungsschritt gebildeten Formprodukt 1A oder dem Pressling 1B, der dadurch gebildet ist, dass das Formprodukt 1A dem Wärmebehandlungsschritt unterzogen wird, wird mit einer flüssigen Zusammensetzung in Kontakt gebracht, um die Imprägnierbeschichtungsschicht 4 zu bilden, wobei ein Beschichtungsfilm bzw. Mantelfilm der flüssigen Zusammensetzung in einem Bereich gebildet wird, der die Oberfläche des Presslings 1B beinhaltet, und wobei aus dem Beschichtungsfilm eine Imprägnierbeschichtungsschicht 4 gebildet wird. Auf diese Weise wird ein Pressling 1C gebildet, der mit einer Imprägnierbeschichtung versehen ist.
Wenn die flüssige Zusammensetzung zum Bilden einer Imprägnierbeschichtungsschicht 4 ein thermoplastisches Harz enthält, enthält die flüssige Zusammensetzung zum Bilden einer Imprägnierbeschichtungsschicht 4 ein Lösungsmittel zusätzlich zu dem thermoplastischen Imprägnierharz. Eine Imprägnierbeschichtungsschicht 4 aus einem Imprägnierbeschichtungsmaterial CRM, das ein thermoplastisches Imprägnierharz enthält, wird durch Verflüchtigen des Lösungsmittels erhalten, das in dem aus der flüssigen Zusammensetzung gebildeten Beschichtungsfilm enthalten ist. Zur Verflüchtigung des Beschichtungsfilms kann eine Erwärmung durchgeführt werden.
Wenn die flüssige Zusammensetzung zum Bilden einer Imprägnierbeschichtungsschicht 4 ein wärmehärtendes Harz beinhaltet, wie dies vorstehend beschrieben wurde, kann die flüssige Zusammensetzung ein Material (härtbares Material), das die Härtungsreaktion unabhängig trägt, wie z.B. eine Epoxyverbindung, und ein Material, das mit einer Epoxyverbindung reagiert, wie z.B. Polyamidimid oder einen Vorläufer davon, enthalten. Die Viskosität der flüssigen Zusammensetzung zum Bilden einer Imprägnierbeschichtungsschicht 4 kann in einem geeigneten Bereich durch weitere Zugabe eines Lösungsmittels zu diesen Materialien als Feststoffgehalt eingestellt werden. Die flüssige Zusammensetzung zum Bilden einer Imprägnierbeschichtungsschicht 4 wird mit dem Pressling 1B in Kontakt gebracht, um einen Beschichtungsfilm zu bilden, und der Beschichtungsfilm wird dann erwärmt, um das Lösungsmittel aus dem Beschichtungsfilm zu verflüchtigen und die Reaktion des härtbaren Materials zum Bilden einer Imprägnierbeschichtungsschicht 4 fortschreiten zu lassen.
Da andere Herstellungsverfahren so ablaufen, wie dies vorstehend beschrieben wurde, wird auf eine Beschreibung an dieser Stelle verzichtet.
Pulverbeschichtungsschritt
Im Pulverbeschichtungsschritt wird der mit einer Imprägnierbeschichtung versehene Pressling 1C ferner einer Pulverbeschichtung unterzogen, um einen Pulverbeschichtungsfilm 5 zu bilden. Als Beispiel für den pulverförmigen Lack bzw. Pulverlack zum Bilden einer Pulverbeschichtung wird ein Pulverlack mit einem darin enthaltenen Epoxyharz mit ausgezeichneter Verfügbarkeit genannt.
Beispiele für die Verbindung, die verwendet wird, wenn der Pulverlack ein Epoxyharz enthält, sind Verbindungen mit einer Struktur, in der eine Glycigylethergruppe an eine phenolische Verbindung gebunden ist. Beispiele für eine solche Verbindung sind Polyphenolverbindungen, wie Bisphenol A, Bisphenol F, Naphthol und Pyrogallol sowie verschiedene Novolak-Harze. Beispiele für die verschiedenen Novolak-Harze beinhalten Novolak-Harze, deren Ausgangsmaterialien verschiedene Phenole, wie Phenol, Kresole, Bisphenol A und Naphthole sind; und verschiedene Novolak-Harze, wie ein Xylylen-Skelett enthaltendes Phenol-Novolak-Harz, ein Dicyclopentadien-Skelett enthaltendes Phenol-Novolak-Harz und ein Fluoren-Skelett enthaltendes Phenol-Novolak-Harz.
Wenn der Pulverlack ein Epoxyharz enthält, enthält der Pulverlack ein Härtungsmittel. Beispiele für das Härtungsmittel beinhalten aromatische Carbonsäureanhydride, wie Phthalsäureanhydrid und Trimersäureanhydrid; und alizyklische Carbonsäureanhydride, wie z.B. Tetrahydrophthalsäureanhydrid und Himinsäureanhydrid. Weitere Beispiele für das Härtungsmittel beinhalten Amine wie Diaminodiphenylmethan; Amide wie Dicyandiamid; Phenole wie die vorstehend exemplarisch als Polyphenolverbindungen und verschiedene Novolak-Harze aufgeführten Phenole; Imidazole wie 2-Methylimidazol; sowie Salze dieser Imidazole und Polycarbonsäuren wie Phthalsäure.
Wenn der Pulverlack ein Epoxyharz enthält, kann ein Härtungsbeschleuniger verwendet werden. Beispiele für den Härtungsbeschleuniger beinhalten die vorstehend erwähnten Imidazole; Amide, wie Dicyandiamid; Phosphine, wie Triphenylphosphin und Tetraphenylphosphoniumtetraphenylborat; und Phenole, wie 2,4,6-Trisaminomethylphenol. Der zu verwendende Härtungsbeschleuniger wird z.B. unter Berücksichtigung der Art des Härtungsmittels und der Aushärtungsgeschwindigkeit des Pulverlacks bestimmt.
Der Pulverlack kann einen Füllstoff enthalten. Der Füllstoff kann aus einem anorganischen Material oder einem organischen Material bestehen. Unter dem Gesichtspunkt der einfachen Einstellung des linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Pulverbeschichtungsfilms 5 kann der Füllstoff vorzugsweise ein anorganisches Material enthalten. Beispiele für den aus einem anorganischen Material hergestellten Füllstoff sind Siliziumoxide, wie z.B. Quarzglas und kristallines Siliziumdioxid; Metallhydroxide, wie z.B. Aluminiumoxid und Aluminiumhydroxid; Kalziumkarbonat; und Kalziumsilikat. Der Gehalt des Füllstoffs wird z.B. unter Berücksichtigung der mechanischen Eigenschaften, wie dem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Pulverbeschichtungsfilms 5, und des Ausmaßes der Aushärtungsschrumpfung beim Bilden aus dem Pulverlack festgelegt.
Das Verfahren zum Bilden des Beschichtungsfilms unter Verwendung von Pulverlack unterliegt keinen speziellen Einschränkungen. Die Beschichtung kann durch ein gebräuchliches Verfahren wie die Pulverbeschichtung oder ein beliebiges von verschiedenen Beschichtungsverfahren erfolgen, wie z.B. ein Wirbelschichtverfahren, ein elektrostatisches Wirbelschichtverfahren, ein elektrostatisches Spritzverfahren und ein Kaskadenverfahren. Beim Wirbelschichtverfahren, das kontinuierlich ablaufen kann, wird die Beschichtung durch Erwärmen des mit einer Imprägnierbeschichtung versehenen Presslings 1C auf eine Temperatur durchgeführt, die nicht niedriger ist als die Schmelztemperatur des Pulverlacks. Nach dem Bilden eines Beschichtungsfilms (einschließlich eines geschmolzenen Beschichtungsfilms) auf der Basis des Pulverlacks auf dem mit einer Imprägnierbeschichtung versehenen Pressling 1C wird die Wärmebehandlung unter Aushärtungsbedingungen (Temperatur und Zeit) entsprechend der Zusammensetzung des Pulverlacks ausgeführt, um einen Pulverbeschichtungsfilm 5 zu bilden. Auf diese Weise erhält man einen Pulverkern 1 mit einer Struktur, bei der eine äußere Beschichtung bzw. einen Außenmantel 3, der die Imprägnierbeschichtungsschicht 4 und einen Pulverbeschichtungsfilm 5 beinhaltet, auf dem Pressling 1B gebildet ist. Es sei erwähnt, dass wie vorstehend beschrieben, in dem Wirbelschichtverfahren, das kontinuierlich ablaufen kann, die Dicke des Pulverbeschichtungsfilms 5 normalerweise 100 µm oder mehr beträgt, und beim elektrostatischen Verfahren (dem elektrostatische Wirbelschichtverfahren oder dem elektrostatischen Spritzverfahren), bei dem es sich um ein chargenweises Verfahren handelt, die Dicke des Pulverbeschichtungsfilms 5 normalerweise 50 µm oder mehr beträgt.
Elektrische/elektronische Komponente
Die elektrische/elektronische Komponente gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist den Pulverkern 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf. Im Spezielleren beinhaltet die elektrische/elektronische Komponente gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Pulverkern 1, eine Spule bzw. Wicklung sowie Verbindungsanschlüsse, die mit jedem Ende der Wicklung verbunden sind. Hierbei ist der Pulverkern derart angeordnet, dass sich mindestens ein Teil des Pulverkerns in einem Induktionsmagnetfeld befindet, das durch einen Strom erzeugt wird, der über die Verbindungsanschlüsse durch die Wicklung fließt.
Als ein Beispiel für eine solche elektrische/elektronische Komponente wird die in 4 gezeigte Ringspule 10 genannt. Die Ringspule 10 beinhaltet eine Spule 2a, die durch Wickeln von umhülltem Leitungsdraht 2 um den ringförmigen Pulverkern 1 gebildet ist. Die Enden 2d, 2e der Spule 2a können in den Bereichen des Leitungsdrahts gebildet sein, die sich zwischen der aus dem gewickelten umhüllten Leitungsdraht 2 gebildeten Spule 2a und den Enden 2b, 2c des umhüllten Leitungsdrahts 2 befinden. Somit kann es sich bei der elektrischen/elektronischen Komponente gemäß der vorliegenden Ausführungsform bei dem Element, das die Spule bzw. Wicklung bildet, und dem Element, das den Verbindungsanschluss bildet, um das gleiche Element handeln. Weiterhin ist der Pulverkern 1 nicht auf den vorstehend beschriebenen, ringförmigen Pulverkern beschränkt, und es kann z.B. ein Pulverkern vom EE-Typ, El-Typ, EER-Typ, PQ-Typ oder I-Typ mit Spulendraht umwickelt sein oder eine Spule kann in den Pulverkern eingeschlossen sein.
Da die elektrische/elektronische Komponente gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Pulverkern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist, ist eine Verschlechterung der Eigenschaften der elektrischen/elektronischen Komponente aufgrund einer Änderung der magnetischen Eigenschaften des Pulverkerns 1 weniger wahrscheinlich, selbst wenn die elektrische/elektronische Komponente für eine lange Zeit (im Spezielleren 1000 Stunden oder mehr) in einer Hochtemperaturumgebung (im Spezielleren einer Umgebung von 250°C) platziert wird. Darüber hinaus kann die in der Praxis vorhandene, mechanische Festigkeit des Pulverkerns 1 selbst dann aufrecht erhalten werden, wenn dieser für eine lange Zeit in der vorstehend genannten Umgebung platziert wird. Daher ist das Auftreten eines Defekts dahingehend, dass die elektrische/ elektronische Komponente beschädigt wird, selbst dann weniger wahrscheinlich, wenn eine mechanische Belastung von außen, wie z.B. eine Kollision mit anderen Teilen, oder eine thermische Belastung aufgrund einer plötzlichen Temperaturänderung während der Herstellung der den Pulverkern 1 verwendenden elektrischen/ elektronischen Komponente, während der Montage oder des Einbaus der elektrischen/elektronischen Komponente als Teil des elektrischen/elektronischen Geräts oder während der Verwendung des resultierenden elektrischen/elektronischen Geräts auftritt.
Als elektrische/elektronische Komponente gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind neben der Ringspule 10 eine Drossel, ein Transformator und eine Drosselspule als Beispiele zu nennen.
Elektrisches/elektronisches Gerät
Das elektrische/elektronische Gerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet die elektrische/elektronische Komponente, die den Pulverkern 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist. Im Spezielleren wird als exemplarisches Beispiel ein elektrisches/elektronisches Gerät genannt, an dem die elektrische/elektronische Komponente angebracht ist oder in dieses integriert ist. Weitere spezifische Beispiele für solche elektrischen/elektronischen Geräte beinhalten eine Schaltstromversorgungseinheit mit einer Spannungserhöhungs-/-verringerungsschaltung, einer Glättungsschaltung, einem DC-DC- Wandler oder einem AC-DC-Wandler sowie eine Stromsteuereinheit, die für die Solarenergieerzeugung oder dergleichen verwendet wird.
Da eine derartige elektrische/elektronische Komponente gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine elektrische/elektronische Komponente mit einem Pulverkern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält, ist eine Fehlfunktion aufgrund der Verminderung der magnetischen Eigenschaften oder einer Beschädigung des Pulverkerns 1 auch dann weniger wahrscheinlich, wenn sie für lange Zeit (im Spezielleren 1000 Stunden oder mehr) in einer Hochtemperaturumgebung (im Spezielleren in einer Umgebung von 250C) platziert wird. Dementsprechend ist die elektrische/elektronische Komponente gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von ausgezeichneter Zuverlässigkeit.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sollen das Verständnis der vorliegenden Erfindung erleichtern und dienen nicht zur Einschränkung der vorliegenden Erfindung. Daher soll jedes in den vorstehenden Ausführungsformen offenbarte Element alle Ausführungsänderungen und Äquivalente mit umfassen, die zum technischen Umfang der vorliegenden Erfindung gehören.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden durch Beispiele usw. weiter spezifisch beschrieben, wobei jedoch der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Beispiele usw. beschränkt ist.
(Beispiel 1)
Herstellung von amorphem Legierungspulver auf Fe-Basis
Ein Pulver aus amorphen magnetischen Materialien, das so gewichtet wurde, dass sich eine Zusammensetzung von Fe_74,3At%Cr_1,56At%P_8,78At%C_2,62At%B_7,57At%Si_4,19At% ergibt, wurde als weichmagnetisches Pulver durch ein Wasserzerstäubungsverfahren hergestellt. Die Korngrößenverteilung des resultierenden weichmagnetischen Pulvers wurde mit einem Microtrack-Korngrößenverteilungs-Analysator („MT3300EX“, hergestellt von Nikkiso Co., Ltd.) als Volumenverteilung gemessen. Als Ergebnis betrug der mittlere Durchmesser (D50), der die Korngröße darstellt, wenn der kumulative Volumenwert in der Kornvolumenverteilung 50% beträgt, 11 µm.
Herstellung von granuliertem Pulver
Es wurde eine Aufschlämmung hergestellt, die 98,1 Masseteile des weichmagnetischen Pulvers, 0,8 Masseteile eines isolierenden Bindematerials, das aus einem Acrylharz besteht, 0,6 Masse-% eines Silan-Haftvermittlers und 0,6 Masseteile eines Schmiermittels, das aus Zinkstearat und einem Lösungsmittel aus Wasser besteht, enthält.
Die resultierende Aufschlämmung wurde mit einer Sprühtrocknungsmaschine („D350AT-24HOP“, hergestellt von Preci Co., Ltd.) sprühgetrocknet, um ein granuliertes Pulver zu erhalten. Die Korngrößenverteilung des resultierenden granulierten Pulvers wurde mit einem Korngrößenverteilungs-Analysator („LS 13 320“, hergestellt von Beckman Coulter) auf der Basis der Volumenverteilung mit der Laserbeugungsstreumethode gemessen. Als Ergebnis betrug der mittlere Durchmesser (D50), d.h. die Korngröße, wenn der kumulative Volumenwert in der Kornvolumenverteilung des gemessenen granulierten Pulvers 50% beträgt, 85 µm.
Formpressvorgang
Eine Form wurde mit dem resultierenden granulierten Pulver gefüllt, gefolgt von einem Druckformvorgang bei einem Oberflächendruck von 0,5 bis 2 GPa, um ein ringförmiges Formprodukt 1A mit einem Außendurchmesser von 20 mm, einem Innendurchmesser von 12,8 mm und einer Dicke von 6,8 mm zu erhalten.
Wärmebehandlung
Das resultierende Formprodukt 1A wurde in einem Ofen in einer Stickstoffströmungsatmosphäre angebracht und einer Wärmebehandlung unterzogen, indem die Innentemperatur des Ofens von der Raumtemperatur (23°C) bis zu einer optimalen Temperatur für die Wärmebehandlung des Kerns, 300°C bis 500°C, mit einer Temperaturanstiegsrate von 10°C/min erhöht wurde und diese Temperatur 1 Stunde lang aufrechterhalten wurde und dann die Innentemperatur des Ofens auf Raumtemperatur abgekühlt wurde, um einen Pressling 1B zu erhalten.
Äußere Beschichtung
Bilden der Imprägnierbeschichtungsschicht 4
Polyethersulfon („5003PS“, hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.) wurde in einem Lösungsmittelgemisch aus N-Methylpyrrolidon (NMP) und Xylol (Volumenverhältnis, NMP : Xylol = 2 : 1) gelöst, um eine flüssige Zusammensetzung mit einer Polyethersulfon-Konzentration von 10 Masse-% herzustellen.
Der Pressling 1B wurde 15 Minuten lang in die resultierende flüssige Zusammensetzung eingetaucht. Anschließend wurde der Pressling 1B aus der flüssigen Zusammensetzung herausgenommen und 30 Minuten lang bei 80°C, dann 1 Stunde lang bei 150°C und 1 Stunde lang bei 250°C getrocknet, um auf der Oberfläche des Presslings 1B einen Beschichtungsfilm aus der flüssigen Zusammensetzung zu bilden, um dadurch eine Imprägnierbeschichtungsschicht 4 auf dem Pressling 1B zu schaffen. Die Gewichtsrate (Einheit: Gew.-%) der Imprägnierbeschichtungsschicht 4 auf dem Pressling 1B betrug ca. 0,27 Gew.-% bis 0,52 Gew.-%.
Bilden eines Pulverbeschichtungsfilms
Auf dem mit der Imprägnierbeschichtungsschicht 4 versehenen Pressling 1B wurde ein Beschichtungsfilm im Wirbelschichtverfahren (Erwärmungstemperatur des Presslings 1B: ca. 200°C) unter Verwendung eines Pulverlacks auf Epoxybasis („F-6975“, hergestellt von Somar Co., Ltd.), die kugelförmige Kieselsäure als Füllstoff enthält, gebildet, um einen Pulverkern 1 zu bilden, der einen Pulverbeschichtungsfilm 5 mit einer Dicke von ca. 150 µm aufweist.
(Beispiel 2)
Ein Pulverkern 1 wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Dicke des Pulverbeschichtungsfilms 5 ca. 350 µm betrug.
(Beispiel 3)
Ein Pressling 1B wurde wie in Beispiel 1 gebildet. Als flüssige Zusammensetzung zum Bilden einer Imprägnierbeschichtungsschicht 4 wurde eine flüssige Zusammensetzung bereitgestellt, die ein Polyamidimid-modifiziertes Epoxyharz enthielt. Der Pressling 1B wurde 15 Minuten lang in die resultierende flüssige Zusammensetzung eingetaucht. Anschließend wurde der Pressling 1B aus der flüssigen Zusammensetzung herausgenommen und 30 Minuten lang bei 70°C und dann 30 Minuten lang bei 100°C getrocknet, um auf der Oberfläche des Presslings 1B einen Beschichtungsfilm aus der flüssigen Zusammensetzung zu bilden. Der den Beschichtungsfilm aufweisende Pressling 1B wurde 1 Stunde lang bei 170°C erwärmt, um eine Imprägnierbeschichtungsschicht 4 auf dem Pressling 1B zu bilden. Der Gewichtsanteil (Einheit: Gew.-%) der Imprägnierbeschichtungsschicht 4 auf dem Pressling 1B betrug etwa 0,27 Gew.-% bis 0,52 Gew.-%.
Anschließend wurde wie in Beispiel 1 ein Pulverbeschichtungsfilm 5 (Dicke: 150 µm) gebildet, um einen Pulverkern 1 zu erhalten.
(Beispiel 4)
Ein Pulverkern 1 wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Dicke des Pulverbeschichtungsfilms 5 ca. 250 µm betrug.
(Vergleichsbeispiel 1)
Wie in Beispiel 1 wurde eine Imprägnierbeschichtungsschicht 4 auf einem Pressling 1B gebildet. Der resultierende, mit einer Imprägnierbeschichtung versehene Pressling 1C wurde als Pulverkern 1 verwendet.
(Vergleichsbeispiel 2)
Wie in Beispiel 1 wurde ein Pressling 1B gebildet. Der gleiche Pulverbeschichtungsfilm 5 (Dicke: 150 µm) wie in Beispiel 1 wurde direkt auf dem Pressling 1B gebildet, ohne dass eine Imprägnierbeschichtungsschicht 4 gebildet wurde. Der resultierende, mit einem Pulverbeschichtungsfilm versehene Pressling wurde als Pulverkern 1 verwendet.
(Testbeispiel 1) Messung des Kernverlusts und dessen Änderungsrate
Kupferdraht wurde um die in den Beispielen und Referenzbeispielen produzierten Pulverkerne 1 gewickelt, um Ringspulen 10 zu erhalten. Der Kernverlust (PCV) jeder dieser Ringspulen 10 wurde mit einem BH-Analysator („SY-8218“, hergestellt von Iwatsu Electric Co., Ltd.) unter den Bedingungen einer Frequenz von 100 kHz und einer maximalen magnetischen Flussdichte von 100 mT gemessen. Dieser Kernverlust ist als „anfänglicher Kernverlust Wo“ (Einheit: kW/m³) definiert.
Die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen erzeugten Pulverkerne 1 wurden bis zu 1000 Stunden in einer Umgebung von 250°C belassen. Der Kernverlust (Einheit: kW/m³) jedes der Pulverkerne 1 nach dem Belassen wurde wie oben beschrieben gemessen. Dieser Kernverlust ist als „Kernverlust W₁ nach Erwärmung“ definiert.
Die Änderungsrate RW (Einheit: %) des Kernverlusts wurde durch den folgenden Ausdruck bestimmt: $RW = (W_{1} - W_{0}) / W_{0} \times 100.$

Die Ergebnisse des anfänglichen Kernverlusts Wo und des Kernverlusts (Kernverlust W₁ nach Erwärmung) zu dem jeweiligen Zeitpunkt sind in Tabelle 1 dargestellt (die Einheit der Zahlenwerte ist kW/m³), und die Ergebnisse der Änderungsrate RW im Kernverlust sind in Tabelle 2 und 5 dargestellt. Es sei erwähnt, dass in den Beispielen 3 und 4 sowie in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 der Kernverlust bei einer Testzeit von 25 Stunden nicht gemessen wurde. [Tabelle 1]

Testzeit (h)	Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4	Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2
0	393	423	416	425	272	410
1	443	473	455	457	281	440
10	467	506	479	481	281	468
25	470	509	Nicht ausgeführt
50	477	522	488	506	312	484
100	488	523	496	519	321	482
200	514	556	538	537	346	499
500	427	433	487	472	497	496
750	454	437	506	489	651	550
1000	472	471	558	518	823	611

Tabelle 2]

Testzeit (h)	Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4	Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2
0	0%	0%	0%	0%	0%	0%
1	13%	12%	9%	8%	3%	7%
10	19%	20%	15%	13%	3%	14%
25	19%	20%	Nicht ausgeführt
50	21%	24%	17%	19%	15%	18%
100	24%	24%	19%	22%	18%	18%
200	31%	32%	29%	26%	27%	22%
500	9%	2%	17%	11%	83%	21%
750	15%	3%	22%	15%	140%	34%
1000	20%	11%	34%	22%	203%	49%

(Testbeispiel 2) Messung der radialen Druckfestigkeit und der Änderungsrate derselben
Die radiale Druckfestigkeit jedes der in den Beispielen (mit Ausnahme von Beispiel 2) und Referenzbeispielen produzierten Pulverkerne 1 wurde mit einem Testverfahren gemäß JIS Z2507:2000 (die entsprechende ISO-Norm ist 2739:1973) gemessen, um die anfängliche radiale Druckfestigkeit So (Einheit: MPa) zu bestimmen.
Pulverkerne 1, die getrennt nach den Beispielen (mit Ausnahme von Beispiel 2) und Vergleichsbeispielen hergestellt wurden, wurden 1000 Stunden lang in einer Umgebung von 250°C belassen. Die radiale Druckfestigkeit S₁ (Einheit: MPa) jedes der Pulverkerne 1 nach dem Belassen wurde mit einem Testverfahren gemäß JIS Z2507:2000 gemessen, um die radiale Druckfestigkeit S₁ nach der Erwärmung zu bestimmen.
Die anfängliche radiale Druckfestigkeit So und die radiale Druckfestigkeit S₁ nach der Erwärmung sind in Tabelle 3 und 6 dargestellt. Tabelle 3]

Beispiel S₀ S₁

Beispiel 1 42,0 32,9

Beispiel 3 35,1 11,6

Vergleichsbeispiel 1 24,7 26,6

Vergleichsbeispiel 2 22,0 11,0
Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, lag bei den Pulverkernen 1 gemäß den Beispielen (Beispiele 1 bis 4) der vorliegenden Erfindung die Änderungsrate RW im Kernverlust innerhalb von ±40%, selbst nachdem sie 1000 Stunden lang in einer Umgebung von 250°C belassen wurden. Bei den Pulverkernen 1 gemäß den Beispielen 1, 2 und 4, die eine Imprägnierbeschichtungsschicht aus einem thermoplastisch Imprägnierharz besaßen, lag die Änderungsrate RW im Kernverlust innerhalb von ±30%. Darüber hinaus betrug bei den Pulverkernen 1 gemäß den Beispielen (Beispiele 1 und 3) der vorliegenden Erfindung die anfängliche radiale Druckfestigkeit S₀ 35 MPa oder mehr, und bei dem Pulverkern 1 gemäß Beispiel 1 mit einer Imprägnierbeschichtungsschicht aus einem thermoplastischen Imprägnierharz betrug die radiale Druckfestigkeit S₁ nach Erwärmung 30 MPa oder mehr.
Im Gegensatz dazu konnten die Pulverkerne gemäß den Vergleichsbeispielen (Vergleichsbeispiele 1 und 2) weder eine Änderungsrate RW im Kernverlust innerhalb von ±40% noch eine anfängliche radiale Druckfestigkeit S₀ von 35 MPa oder mehr erfüllen und konnten keine besonders hervorragenden Eigenschaften sowohl hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften als auch der mechanischen Festigkeit aufweisen.
(Beispiele 5 bis 8)
Es wurden Pulverkerne 1 wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Messergebnisse der Dicke t (Einheit: µm) des Pulverbeschichtungsfilms 5 wie in Tabelle 4 dargestellt vorlagen.
Hinsichtlich dieser Pulverkerne 1 wurde der anfängliche Kernverlust W₀ (Einheit: kW/m³) wie in Testbeispiel 1 gemessen, und die anfängliche radiale Druckfestigkeit S₀ (Einheit: MPa) wurde wie in Testbeispiel 3 bestimmt. Zusätzlich wurde beschichteter Kupferdraht 40 mal auf der Primärseite und 10 mal auf der Sekundärseite um jeden Pulverkern 1 gewickelt, um Ringspulen zu erhalten. Die Anfangspermeabilität µ jeder der resultierenden Ringspulen wurde mit einem Impedanzanalysator („4192A“, hergestellt von Hewlett-Packard Company) unter Bedingungen von 100 kHz gemessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 4 und 7 dargestellt. Tabelle 4]

Beispiel t (µm) W₀ (kW/cm³) µ S₀ (MPa)

5 155 379 52,3 33

6 228 393 52 47

7 289 423 51,5 47

8 339 480 50,7 49
Wie in 7 gezeigt, hat es sich bestätigt, dass die Dicke t des Pulverbeschichtungsfilms 5 des Pulverkerns 1 unter dem Gesichtspunkt der Erhöhung der anfänglichen radialen Druckfestigkeit S₀ des Pulverkerns 1 vorzugsweise 150 µm oder mehr und noch bevorzugter 200 µm oder mehr beträgt. Darüber hinaus hat es sich bestätigt, dass die Dicke t des Pulverbeschichtungsfilms 5 des Pulverkerns 1 unter dem Gesichtspunkt der Verringerung des anfänglichen Kernverlusts W₀ des Pulverkerns 1 vorzugsweise 350 µm oder weniger und noch bevorzugter 300 µm oder weniger beträgt.
Industrielle Anwendbarkeit
Die elektronische Komponente, die den Pulverkern 1 der vorliegenden Erfindung verwendet, kann geeigneterweise z.B. als Boosterschaltung für ein Hybridauto usw. oder als Drossel, Transformator oder Drosselspule zur Verwendung in Stromerzeugungs- oder Stromtransformationsanlagen verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Pulverkern
1A: Formprodukt
1B: Pressling
1C: Pressling mit Imprägnierbeschichtung
MM: weichmagnetisches Pulver
BM: Bindemittelkomponente
TDM: Pyrolyserückstand
PR: Hohlraum
CRM: Imprägnierbeschichtungsmaterial
3: äußere Beschichtung bzw. Außenmantel
4: Imprägnierbeschichtungsschicht
5: Pulverbeschichtungsfilm
10: Ringspule
2: umhüllter Leitungsdraht
2a: Wicklung
2b, 2c: Ende des umhüllten Leitungsdrahts 2
2d, 2e: Ende der Wicklung 2a
200: Sprühtrocknungsmaschine
201: Rotor
S: Aufschlämmung
P: granuliertes Pulver

Claims

Pulverkern mit einem Pressling, der ein weichmagnetisches Pulver und eine äußere Beschichtung des Presslings aufweist, wobei die äußere Beschichtung eine Imprägnierbeschichtungsschicht sowie einen auf der Imprägnierbeschichtungsschicht vorgesehenen Pulverbeschichtungsfilm beinhaltet.
Pulverkern nach Anspruch 1, wobei die Imprägnierbeschichtungsschicht ein thermoplastisches Harz enthält, das mindestens eines von Polyethersulfon, thermoplastischem Polyimid und thermoplastischem Polyamidimid beinhaltet.
Pulverkern nach Anspruch 2, wobei die Imprägnierbeschichtung Polyethersulfon beinhaltet.
Pulverkern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das weichmagnetische Pulver mindestens ein Pulver aus einem Material auf Eisenbasis und einem Material auf Nickelbasis enthält.
Pulverkern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das weichmagnetische Pulver ein Pulver aus einem kristallinen magnetischen Material enthält.
Pulverkern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das weichmagnetische Pulver ein Pulver aus einem amorphen magnetischen Material enthält.
Pulverkern nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das weichmagnetische Pulver ein Pulver aus einem nanokristallinen magnetischen Material enthält.
Pulverkern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das weichmagnetische Pulver eine Mischung aus zwei oder mehr von einem kristallinen magnetischen Material, einem amorphen magnetischen Material und einem nanokristallinen magnetischen Material ist.
Pulverkern nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Pulverbeschichtungsfilm eine Glasübergangstemperatur von 120°C oder mehr aufweist.
Pulverkern nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Pulverbeschichtungsfilm einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 4×10^-5 oder weniger aufweist.
Pulverkern nach einem der Ansprüche 1 bis 10, der eine radiale Druckfestigkeit von 30 MPa oder mehr, gemessen mit einem Testverfahren gemäß JIS Z2507:2000, aufweist.
Pulverkern nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Pressling das weichmagnetische Pulver und eine Bindungskomponente beinhaltet und die Bindungskomponente aus einem Pyrolyserückstand der Bindemittelkomponente hergestellt ist, die ein Material auf Harzbasis beinhaltet.
Pulverkern mit einem Pressling, der ein weichmagnetisches Pulver und eine äußere Beschichtung des Presslings aufweist, wobei die äußere Beschichtung eine Polyethersulfon enthaltende Imprägnierbeschichtungsschicht sowie einen Pulverbeschichtungsfilm beinhaltet.
Pulverkern nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Pulverbeschichtungsfilm eine Dicke von 50 µm oder mehr und 400 µm oder weniger aufweist.
Pulverkern nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Pulverbeschichtungsfilm eine Dicke von 150 µm oder mehr und 350 µm oder weniger aufweist.
Verfahren zum Herstellen des Pulverkerns nach Anspruch 12, das folgende Schritte aufweist: einen Formgebungsschritt zum Erhalten eines Formprodukts durch eine Formbehandlung, die das Druckformen einer Mischung beinhaltet, die das weichmagnetische Pulver und die Bindemittelkomponente enthält; einen Wärmebehandlungsschritt zum Erwärmen des in dem Formgebungsschritt erhaltenen Formprodukts, um den Pressling zu erhalten, der das weichmagnetische Pulver und eine Bindungskomponente aus einem Pyrolyserückstand der Bindemittelkomponente enthält; einen Imprägnierbeschichtungsschritt, in dem eine flüssige Zusammensetzung zum Bilden einer Imprägnierbeschichtungsschicht mit dem Pressling in Kontakt gebracht wird, um einen Beschichtungsfilm aus der flüssigen Zusammensetzung in einem Bereich zu bilden, der eine Oberfläche des Presslings beinhaltet, und in dem die Imprägnierbeschichtungsschicht aus dem Beschichtungsfilm gebildet wird; und einen Pulverbeschichtungsschritt, in dem der mit der Imprägnierbeschichtungsschicht versehene Pressling ferner einer Pulverbeschichtung unterzogen wird, um einen Pulverbeschichtungsfilm zu bilden.
Verfahren zum Herstellen des Pulverkerns nach Anspruch 16, wobei die Pulverbeschichtung durch ein Wirbelschichtverfahren durchgeführt wird.
Elektrische/elektronische Komponente, die den Pulverkern nach einem der Ansprüche 1 bis 15, eine Spule und sowie mit jedem Ende der Spule verbundene Verbindungsanschlüsse aufweist, wobei der Pulverkern derart angeordnet ist, dass sich mindestens ein Teil des Pulverkerns in einem Induktionsmagnetfeld befindet, das durch einen Strom erzeugt wird, der über die Verbindungsanschlüsse durch die Spule fließt.
Elektrisches/elektronisches Gerät, das die elektrische/elektronische Komponente nach Anspruch 18 aufweist.