TW201505042A - 鐵芯、鐵芯的製造方法、鐵芯用材料及鐵芯用材料的製造方法 - Google Patents

鐵芯、鐵芯的製造方法、鐵芯用材料及鐵芯用材料的製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201505042A
TW201505042A TW103113404A TW103113404A TW201505042A TW 201505042 A TW201505042 A TW 201505042A TW 103113404 A TW103113404 A TW 103113404A TW 103113404 A TW103113404 A TW 103113404A TW 201505042 A TW201505042 A TW 201505042A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
soft magnetic
powder
core
magnetic material
iron core
Prior art date
Application number
TW103113404A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Mitani
Kyoji Zaitsu
Hiroshi Hashimoto
Naoya Fujiwara
Takeo Miyamura
Shigenobu Namba
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Publication of TW201505042A publication Critical patent/TW201505042A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/255—Magnetic cores made from particles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/20—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/22—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • H01F1/24—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together the particles being insulated
    • H01F1/26—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together the particles being insulated by macromolecular organic substances
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0246—Manufacturing of magnetic circuits by moulding or by pressing powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2202/00—Physical properties
    • C22C2202/02—Magnetic

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本發明之鐵芯用材料含複數的軟磁性材料之壓粉成形體，且與樹脂混合而製造鐵芯。因此，即使未藉由壓縮成形之方法亦可獲得填充密度高、無縫構造之鐵芯。

Description

鐵芯、鐵芯的製造方法、鐵芯用材料及鐵芯用材料的製造方法
本發明係關於例如電感等電磁零件所用之鐵芯、及製造該鐵芯時所用之鐵芯用材料。
電感等電磁零件大多以交流磁場被使用，該電磁零件係使用鐵芯(core)。該鐵芯以往係對層合電磁鋼板而成者進行加工而製造。然而加工電磁鋼板所得之鐵芯由於磁特性具有方向性，故難以設計具有3次元磁電路之電磁零件。因此，近年來，已檢討使用軟磁性鐵基粉末製造鐵芯。使軟磁性鐵基粉末成形所得之鐵芯由於磁特性係等向性，故可設計具有3次元磁電路之電磁性零件。
該等電磁零件通常具備有捲線與具有縫隙之鐵芯，根據捲線與鐵芯之構造及製造方法之差異，而分類成內鐵形與外鐵形。所謂縫隙係指構成鐵芯之構件彼此之間隙，藉由線圈之激磁於鐵芯內形成通過縫隙之閉合磁路。
設於鐵芯之縫隙會對鐵芯之使用範圍造成影 響。亦即，鐵芯之使用範圍與鐵芯所磁化之磁場範圍有關，該磁場之範圍愈廣，鐵芯之使用範圍愈廣。因此鐵芯所磁化之磁場範圍係藉由控制縫隙寬度予以調整。然而控制縫隙之寬度由於要求嚴格的尺寸精度，故要求未設置縫隙之無縫構造之鐵芯。
不過，製造鐵芯之方法已知有下列兩種方法：(1)將軟磁性鐵基粉末填充於模具中，經壓縮成形之方法，或(2)將軟磁性鐵基粉末與樹脂填充模具中且予以成形之方法。
上述(1)之方法，經壓縮成形所得之鐵芯(壓粉磁芯)要求密度為5.5g/cm3左右以上。壓粉磁芯之密度低於5.5g/cm3時，由於強度降低，故操作性變差，或者無法保持形狀。然而若將壓粉磁芯之密度提高至5.5g/cm3以上，則由於鐵芯所磁化之磁場範圍變廣，故有必要設置縫隙。且，進行壓縮成形時由於將應力導入鐵芯內，故壓縮成形後必須進行應力釋放之燒鈍。
另一方面，上述(2)之方法已知為專利文獻1之技術。該文獻揭示具有軟磁性粉末與以分散狀態內包該粉末之樹脂的軟磁性複合材料。該軟磁性複合材料具有之特徵為軟磁性粉末之最大直徑/等效圓直徑為1.0~1.3之球狀粉末，且將該軟磁性粉末之填充率為70體積%以下。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2008-147403號公報
上述(1)之方法由於必須在鐵芯中設置縫隙，故製造鐵芯時，要求嚴格的尺寸精度。另一方面，壓縮成形後進行應力釋放之燒鈍時會產生尺寸變化。因此，將軟磁性鐵基粉末填充於模具中，進行壓縮成形之方法難以尺寸精度良好地製造鐵芯。且，上述(1)之方法難以使壓粉磁芯大型化。
作為上述(2)之方法之專利文獻1所提案之方法無法獲得高密度者。
本發明係著眼於上述各種情況者，其目的係即使不利用壓縮成形之方法亦可提供軟磁性材料之填充密度高之鐵芯。且，本發明之其他目的係提供一種可製造該鐵芯之方法。又，本發明之其他目的係提供製造該鐵芯時所用之鐵芯用材料、及該鐵芯用材料所用之軟磁性材料之成形體。
可解決上述課題之本發明之鐵芯用材料係用 以與樹脂混合而製造鐵芯所用之鐵芯用材料，其特徵係含複數之軟磁性材料之壓粉成形體。前述軟磁性材料列舉為例如軟磁性鐵基材料。
前述鐵芯用材料亦可進一步含與前述軟磁性材料相同或不同之軟磁性材料之粉末。前述軟磁性材料之粉末列舉為例如軟磁性鐵基材料之粉末。
前述鐵芯用材料之前述壓粉成形體之質量相對於前述壓粉成形體之質量及前述軟磁性材料之粉末之質量總和的比例為30~90%。
前述壓粉成形體亦可為柱狀，且底面之等效圓直徑與高度之比(等效圓直徑/高度)為0.8~1.2。
本發明亦包含鐵芯，其含樹脂與軟磁性材料之壓粉成形體，且複數之前述壓粉成形體係藉由前述樹脂固著。前述鐵芯亦可為進一步含與前述軟磁性材料相同或不同之軟磁性材料之粉末，且複數之前述壓粉成形體及前述軟磁性材料之粉末藉由前述樹脂固著者。前述鐵芯中之軟磁性材料之填充密度亦可為4.5~6.8g/cm3。前述鐵芯可使用於電感。前述鐵芯可為無縫構造。
本發明之鐵芯用材料可以打錠機藉由將軟磁性材料之粉末加壓成形，而形成前述軟磁性材料之壓粉成形體而製造。較好進一步去除所得前述壓粉成形體之毛邊。
本發明之鐵芯可藉由混合前述鐵芯用材料與樹脂並予以成形而製造。較好以使前述鐵芯中之軟磁性材 料之填充密度成為4.5~6.8g/cm3之方式混合鐵芯用材料與樹脂。前述鐵芯係用於電感之鐵芯之製造方法亦包含於本發明中。
本發明亦包含使用作為前述鐵芯用材料之壓粉成形體之壓粉成形體。
依據本發明，製造鐵芯時，由於使用含複數之軟磁性材料之壓粉成形體的鐵芯用材料，故即使如未利用如以往之壓粉成形仍可提高鐵芯中之軟磁性材料之填充密度。結果，可使鐵芯之使用範圍變廣。
1‧‧‧壓粉成形體
2‧‧‧軟磁性材料之粉末
4、6‧‧‧鐵芯
5、7‧‧‧線圈
圖1係顯示本發明一實施形態之鐵芯之示意圖。
圖2係顯示本發明一實施形態之電感之示意圖。
圖3係顯示本發明另一實施形態之電感之示意圖。
圖4係顯示實驗1所用之微小成形體之混合比例與供試材中之軟磁性材料之填充密度之關係之圖表。
圖5係顯示實驗2所用之微小成形體之混合比例與供試材中之軟磁性材料之填充密度之關係之圖表。
本發明人等為了使即使不利用壓縮成形仍可 提高鐵芯之軟磁性材料之填充密度(packing density)，使鐵芯之構造成為較好之無縫而重複積極檢討。結果，發現製造鐵芯時，若使用含複數之軟磁性材料之壓粉成形體之鐵芯用材料，則可解決上述課題，因而完成本發明。亦即，本發明之特徵係使用預先將軟磁性材料之粉末壓縮成形而調製之壓粉成形體作為鐵芯用之材料製造鐵芯。又，本發明中所謂「鐵芯(core)」並不僅限於以軟磁性鐵基材料為主要材料者，亦包含以軟磁性鎳基材料、軟磁性鈷基材料或強磁性氧化物等各種非鐵材料作為主要材料者。
以下，針對本發明所用之鐵芯用材料加以說明。
[軟磁性材料之壓粉成形體]
上述軟磁性材料之壓粉成形體係預先使軟磁性材料壓縮成形而調製者。
上述軟磁性材料為例如軟磁性鎳基材料、軟磁性鈷基材料、強磁性氧化物或軟磁性鐵基材料等，但以軟磁性鐵基材料較佳。
上述軟磁性鐵基材料具體列舉為純鐵粉、鐵金合金粉(例如，Fe-Al合金粉、Fe-Si合金粉、鐵矽鋁(sendust)粉、坡莫合金(permalloy)粉等)及鐵基非晶質粉等。
上述軟磁性鐵基材料可藉由例如霧化法(氣體霧化法或水霧化法)或粉碎法製造。霧化法中，尤其若 使用藉水霧化法獲得之粉末，則相較於使用藉氣體霧化法獲得之粉末之情況可更低成本化故較佳。此外，所得粉末亦可視需要經還原。
上述軟磁性材料之表面亦可形成絕緣性皮膜。上述絕緣性皮膜列舉為例如絕緣性無機皮膜或絕緣性樹脂皮膜。絕緣性無機皮膜與絕緣性樹脂皮膜各係單獨使用，或亦可使用二者。使用絕緣性無機皮膜與絕緣性樹脂皮膜兩者時，上述軟磁性材料之表面較好依序形成絕緣性無機皮膜與絕緣性樹脂皮膜。
上述絕緣性無機皮膜列舉為例如磷酸系化成皮膜、鉻系化成皮膜、水玻璃皮膜、氧化物皮膜等，較好為磷酸系化成皮膜。上述絕緣性無機皮膜亦可層合2種以上之皮膜而形成，但通常宜為單層。
上述絕緣性樹脂皮膜列舉為例如聚矽氧樹脂皮膜、酚樹脂皮膜、環氧樹脂皮膜、聚醯胺樹脂皮膜、聚醯亞胺樹脂皮膜等，較好為聚矽氧樹脂皮膜。上述絕緣性樹脂皮膜亦可層合2種以上之皮膜而形成，但通常宜為單層。
又，本說明書中，所謂絕緣性係指以4端子法測定最終之壓粉磁芯之比電阻時，為50μΩ．m左右以上。
上述軟磁性材料之壓粉成形體之成形體密度(compact density)之平均值較好為6~7.7g/cm3。藉由將上述軟磁性材料之壓粉成形體之成形體密度控制在該範 圍，可提高鐵芯中之軟磁性材料之填充密度。上述壓粉成形體之成形體密度更好為6.5g/cm3以上且更好為7.7g/cm3以下。又，成形體密度可由根據成形體之尺寸所計算之體積與質量求出之方法，或藉由阿基米德(Archimedes)法等求出。
上述軟磁性材料之壓粉成形體之形狀並無特別限制，可使用例如柱狀、底面之等效圓直徑與高度之比(等效圓直徑/高度)為0.8~1.2者。
所謂柱狀為圓柱狀、橢圓柱狀、三角柱狀、四角柱狀、多角柱狀等並無特別限制，且，亦可如藥的錠劑般，為圓盤狀、鏡片狀、竿型、箭頭型之形狀。
藉由將底面之等效圓直徑與高度之比(等效圓直徑/高度)設為0.8~1.2，作為鐵芯填充時，可降低磁特性之異向性。底面之等效圓直徑與高度之比更好為0.9以上且更好為1.1以下。
上述底面之等效圓直徑較好為例如1.5~5mm。藉由將底面之等效圓直徑設為1.5~5mm，使用混合軟磁性材料之壓粉成形體與後述之軟磁性材料之粉末而成者時，可提高鐵芯之軟磁性材料之填充密度。
上述軟磁性材料之壓粉成形體之製造方法並無特別限制，但可藉由例如使軟磁性材料之粉末加壓成形而製造。加壓成形只要使用例如加壓機或打錠機進行即可。打錠機通常用於藥劑或糖果之製造，雖並非用於粉末冶金，但藉由使用於上述之壓粉成形體之製造中，可急遽 提高製造效率。打錠機可使用習知者，例如，富士藥品機械股份有限公司製之單式打錠機(FY-SSY-G)、強壓打錠機(FY-PS-23)、高速強壓打錠機(FY-PC-47WS)等打錠機。
且，經加壓成形製造之壓粉成形體通常於邊緣部分具有毛邊(burr)。該毛邊為加壓成形時，因軟磁性材料之粉末侵入到沖頭與模嘴之間之滑動部而形成者。壓粉成形體有毛邊時，因毛邊使壓粉成形體彼此卡住，而使鐵芯中之壓粉成形體之填充密度下降。據此，較好去除壓粉成形體上形成之毛邊。
毛邊之去除方法並無特別限制，但例如可將複數之壓粉成形體配置在以金屬網形成之圓筒狀之籠中，使該籠旋轉藉此去除毛邊。依據該方法，即使毛邊硬且即使為微小之壓粉成形體，亦可容易地去除毛邊。
以該方法去除毛邊之裝置可使用例如習知之磨損(rattler)試驗裝置。此外，由於亦可降低壓粉成形體之尺寸精度，故亦可藉由在加熱狀態下使上述之籠旋轉，同時進行毛邊之去除與應力釋放用之熱處理。
又，壓粉成形體較大時，亦可使用刷子等去除毛邊，但由於刷子柔軟而難以去除硬的毛邊。又，去除微小的壓粉成形體之毛邊時，由於壓粉成形體小、輕，故壓粉成形體難以固定，而有使用刷子時因刷子之力使壓粉成形體飛散之情況。
本發明之鐵芯用材料除上述軟磁性材料之壓 粉成形體外，亦可含與該軟磁性材料相同或不同之軟磁性材料粉末。
製造鐵芯時，藉由使用混合軟磁性材料之壓粉成形體與軟磁性材料之粉末而成者，可將軟磁性材料之粉末配置在軟磁性材料之壓粉成形體彼此之間形成之間隙中，故可進一步提高鐵芯中之軟磁性材料之填充密度。
上述軟磁性材料之粉末可使用與形成軟磁性材料之壓粉成形體相同之軟磁性材料相同者，亦可使用不同者。軟磁性材料可使用上述者。亦即，軟磁性材料之粉末列舉為軟磁性鎳基材料、軟磁性鈷基材料、強磁性氧化物或軟磁性鐵基材料之粉末等，但以軟磁性鐵基材料之粉末較佳。
上述軟磁性鐵基材料之粉末較好使用僅將該粉末填充於特定形狀之模具時之填充密度[亦稱為表觀密度(apparent density)]為2.5~4.5g/cm3者。藉由使用填充密度(表觀密度)設為該範圍之軟磁性材料之粉末，可提高鐵芯之軟磁性材料之填充密度(表觀密度)。
上述軟磁性鐵基材料之粉末之填充密度(表觀密度)更好為3.0g/cm3以上且更好為4.2g/cm3以下。
上述軟磁性鐵基材料之粉末之填充密度(表觀密度)只要將該軟磁性材料之粉末自然填充於模具中而測定即可。軟磁性鐵基材料之粉末之填充密度(表觀密度)係根據日本粉末冶金工業會制定之金屬粉之表觀密度試驗方法(JPMA P 06-1992)測定之值，具體而言，係測 定填充於內徑30±1mm、內容積25±0.05cm3之圓筒形容器時之軟磁性材料粉末之質量，將該質量除以圓筒形容器之內容積(25±0.05cm3)所得之值。
上述軟磁性材料之粉末較好含70質量%以上之通過網眼開口為75μm之篩網之粉末，並且較好含20質量%以上且70質量%以下，更好含30質量%以上且70質量%以下之通過網眼開口75μm之篩網，且不通過網眼開口為45μm之篩網之粉末。藉由含較多具有粒徑為75μm以下之粒度之粉末，在形成鐵芯時可發揮在高頻區域之優異低鐵損。此外，藉由含較多具有粒徑為45μm以上之粒度之粉末，在製造體芯時可發揮優異之填充性。
混合軟磁性材料之壓粉成形體與軟磁性材料之粉末而使用時，前述壓粉成形體之質量相對於前述壓粉成形體之質量及前述粉末之質量之總和之比例較好為30~90%。藉由將上述軟磁性材料之壓粉成形體之質量比例設為該範圍，可提高鐵芯之軟磁性材料之填充密度。上述軟磁性材料之壓粉成形體之質量比例更好為50%以上且更好為80%以下。
[鐵芯之製造方法]
接著，針對使用上述鐵芯用材料製造鐵芯之方法加以說明。本發明之鐵芯可藉由混合鐵芯用材料與樹脂並成形而製造。亦即，可使混合軟磁性材料之壓粉成形體與樹脂而成者成形，亦可使混合軟磁性材料之壓粉成形體與軟磁 性材料之粉末及樹脂而成者成形。以下，針對鐵芯之製造方法，參照圖式加以說明。
圖1係顯示本發明一實施形態之鐵芯之示意圖，係使混合軟磁性材料之壓粉成形體1與軟磁性材料之粉末2及樹脂而成者予以成形者。該鐵芯具有複數之軟磁性材料之壓粉成形體1、填充於壓粉成形體之間隙間之軟磁性材料之粉末2、固定壓粉成形體及軟磁性材料之粉末之樹脂。而且，藉由使全部壓粉成形體與其他壓粉成形體以接觸狀態配置，鐵芯之軟磁性材料之填充密度變高。
上述樹脂只要是以分散狀態保持軟磁性材料之壓粉成形體及軟磁性材料之粉末者即可，例如，可使用熱硬化性樹脂、光(紫外線)硬化性樹脂、電子束硬化性樹脂、濕氣硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等。
熱硬化性樹脂列舉為酚樹脂、脲樹脂、三聚氰胺樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚胺基甲酸酯、鄰苯二甲酸二烯丙酯樹脂、聚矽氧樹脂等。至於熱硬化性樹脂亦可使用添加硬化劑之2液性樹脂。
光硬化性樹脂之寡聚物列舉為胺基甲酸酯丙烯酸酯系、環氧丙烯酸酯系、酯丙烯酸酯系、丙烯酸酯系、環氧系、乙烯醚系之樹脂。
電子束硬化性樹脂之寡聚物列舉為不飽和聚酯、不飽和丙烯酸、環氧丙烯酸酯、胺基甲酸酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、多烯/聚硫醇等。
濕氣硬化性樹脂列舉為濕氣硬化型環氧樹脂 或濕氣硬化型聚胺基甲酸酯樹脂等。
熱可塑性樹脂列舉為聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、丙烯腈丁二烯共聚合樹脂、聚對苯二甲酸丁二酯、聚偏氯乙烯、聚碳酸酯、聚醯胺、聚乙縮醛、聚醯亞胺、甲基丙烯酸樹脂、氟樹脂等。
本發明中，較好使用以使鐵芯中之軟磁性材料之填充密度為4.5~6.8g/cm3之方式，於模具中混合鐵芯用材料與樹脂而成者。所謂鐵芯中之軟磁性材料之填充密度在僅使用軟磁性材料之壓粉成形體作為軟磁性材料時，意指鐵芯中之軟磁性材料的壓粉成形體之填充密度，且使用軟磁性材料之壓粉成形體與軟磁性材料之粉末之混合物作為軟磁性材料時，意指鐵芯中之混合物之填充密度。藉由將鐵芯中之軟磁性材料之填充密度控制在該範圍，可提高鐵芯之密度。
將上述鐵芯中之軟磁性材料之填充密度控制在上述範圍時，只要例如將鐵芯用材料填充於模具時輕敲(輕叩)模具使之振動即可。
上述鐵芯用材料與樹脂可採用將該等混合而成者填充於模具後，進行加熱等使樹脂硬化之方法。
本發明之鐵芯係使用上述鐵芯用材料所得者，鐵芯中之軟磁性材料之填充密度較好為4.5~6.8g/cm3。填充密度低於4.5g/cm3時，磁通容易洩漏，故有必要使鐵芯大型化。據此填充密度較好為4.5g/cm3以 上，且更好為5.0g/cm3以上。然而填充密度超過6.8g/cm3時，為了調整鐵芯之電特性，有必要於鐵芯中設置縫隙。據此填充密度較好為6.8g/cm3以下。
鐵芯中之軟磁性材料之填充密度只要將鐵芯中所含之軟磁性材料(具體為軟磁性材料之壓粉成形體及軟磁性材料之粉末)之質量除以鐵芯之體積而求得即可。
本發明之鐵芯例如可使用於電感中。至於電感例示為例如電抗器(reactor)、雜訊濾波器、變壓器、扼流線圈等。
使用鐵芯用材料與樹脂所得之鐵芯由於適當地控制鐵芯中之軟磁性材料之填充密度，故可成為無縫構造。
圖2係顯示本發明一實施形態之電感之示意圖，係具有內鐵芯型構造者。該電感具有環狀之鐵芯4、捲繞於其鐵芯4外周面之線圈5，且較佳之樣態為鐵芯為無縫構造。
且，圖3係顯示本發明另一實施形態之該電感之示意圖，係具有外鐵芯型構造者。該電感具有塊狀鐵芯6與嵌入於其鐵芯6內部之線圈7，且較佳之樣態為鐵芯為無縫構造。又，製造外鐵芯型構造之電感時，較好與鐵芯用材料一起將線圈配置於成形模具內部，且以樹脂固定該等而成為一體形狀。
以下，列舉實施例更具體說明本發明，但本發明本即不受下述實施例之限制，當然亦可在適於前．後 所述精神之範圍內施加適當變而實施，其任一者均包含於本發明之技術範圍中。
實施例 [實驗1]
使用含複數之軟磁性材料之壓粉成形體的鐵芯用材料製造供試材，且測定該供試材中之軟磁性材料之填充密度。
製造上述軟磁性材料之壓粉成形體時使用之軟磁性材料之粉末係使用神戶製鋼製磁性鐵粉Magmell[MH20D]。MH20D係於純鐵粉表面依序形成絕緣性無機皮膜與絕緣性樹脂皮膜作為絕緣性皮膜者。使MH20D成為壓粉成形體時，係對於MH20D 100份(所謂份意指質量份，以下同)添加潤滑劑0.5份而使用。至於潤滑劑係使用乙烯雙醯胺粉末。又，潤滑劑除乙烯雙醯胺粉末以外，亦可使用蠟、金屬皂、硬脂酸化合物等粉末冶金中一般使用之潤滑劑。
上述軟磁性材料之壓粉成形體係使用使上述軟磁性材料之粉末打錠成形，成為3.0mm且厚度3mm之圓柱狀成形體(以下有時稱為微小成形體)者。底面之等效圓直徑與高度之比為1。
且，與壓粉成形體混合之軟磁性材料之粉末係使用與壓粉成形體之製造所用之粉末相同者。該軟磁性 材料之粉末為通過網眼開口75μm之篩網者為99質量%，通過網眼開口75μm之篩網且不通過網眼開口45μm之篩網之粉末為50質量%者。
將僅上述軟磁性材料之壓粉成形體(微小成形體)、或微小成形體、與上述軟磁性材料之粉末的混合物以不溢出之方式填充於內徑30mm、內容積25cm3之圓筒形狀容器中，製作供試材。製作供試材之具體順序如下。
(No.1~9)
下述表1所示之供試材中之No.1~9係將微小成形體之質量(g)計量為如下述表1所示般成為0~100g，於其中調配下述表1所示之質量之軟磁性材料之粉末而調製之混合材料邊輕敲邊填充於上述圓筒形狀之容器中製作供試材之例。
下述表1顯示計量微小成形體時之目標質量、實際使用之微小成形體之質量、實際使用之軟磁性材料粉末之質量。
且，下述表1顯示實際使用之微小成形體與軟磁性材料之粉末之合計量及供試材之質量中所占微小成形體之混合比例。
(No.10)
下述表1所示之供試材中之No.10為以儘可能高密度 將微小成形體填充於上述圓筒形狀之容器中後，邊填充上述軟磁性材料之粉末邊進行輕敲，以軟磁性材料之粉末嵌入於微小成形體彼此之間隙中而製作供試材之例。
下述表1顯示實際使用之微小成形體之質量及實際使用之軟磁性材料粉末之質量。
又，下述表1顯示實際使用之微小成形體與軟磁性材料之粉末之合計量及供試材之質量中所占微小成形體之混合比例。
(No.11)
下述表1所示之供試材中之No.11係以儘可能高密度將微小成形體填充於上述圓筒形狀之容器中之例。亦即，No.11未併用軟磁性材料之粉末。
下述表1中顯示實際所用之微小成形體之質量及供試材之質量中所占微小成形體之混合比例。
(No.12)
下述表1所示之供試材中之No.12係在未進行輕敲下將軟磁性材料之粉末自然填充於上述圓筒形狀容器中，製作供試材之例。亦即，No.12未併用微小成形體。
下述表1中顯示實際使用之軟磁性材料之粉末之質量及供試材之質量中所占微小成形體之混合比例。
接著，求出所得供試材中軟磁性材料之填充密度。供試材中之軟磁性材料之填充密度係將上述微小成 形體之質量及軟磁性材料之粉末之質量之合計除以圓筒形容器之內容積25cm3而求出。計算結果示於下述表1。又，下述表1所示之微小成形體之混合比例與供試材中之軟磁性材料之填充密度之關係示於圖4。
由下述表1及圖4可推論如下。No.12係僅自然填充軟磁性材料之粉末製作供試材之比較例，供試材中之軟磁性材料之填充密度低如3.05g/cm3。No.1係邊輕敲邊填充僅軟磁性材料之粉末製作供試材之比較例，供試材中之軟磁性材料之填充密度低如3.62g/cm3。
相對於此，No.2~11為滿足本發明所規定要件之例，由於使用含複數之軟磁性材料之壓粉成形體之鐵芯用材料，故即使未經壓縮成形，供試材中之軟磁性材料之填充密度仍比僅使用柔磁性材料之粉末之No.1、12高。尤其，No.10由於在填充微小成形體後，以軟磁性材料之粉末嵌入微小成形體彼此之間隙中，故供試材中之軟磁性材料之填充密度非常高。No.11為邊輕敲邊填充僅微小成形體而製作供試材之例，即使未混合軟磁性材料之粉末，僅使用微小成形體，供試材中之軟磁性材料之填充密度仍為4.19g/cm3。
[實驗2]
實驗2中於上述實驗1中，除了改變使用之微小成形體大小之方面以外，餘以相同條件製造供試材，且測定供試材中之軟磁性材料之填充密度。亦即，實驗2中使用5.0mm且厚度為5mm之圓柱狀成形體代替上述實驗1所用之3.0mm且厚度為3mm之圓柱狀成形體。底面之等效圓直徑與高度之比為1。
(No.21~27)
下述表2所示之供試材中No.21與上述之No.1相同。
下述表2所示之供試材中之No.22~27係將微小成形體之質量(g)計量為以如下述表2所示般成為30~80g，於其中調配下述表2所示之質量之軟磁性材料之粉末而調製之混合材料，邊輕敲邊填充於上述圓筒形容器中製作供試材之例。
下述表2中顯示計量微小成形體時之目標質量、實際使用之微小成形體之質量、實際使用之軟磁性材料之粉末之質量。
且，下述表2中顯示實際使用之微小成形體與軟磁性材料之粉末之合計量及供試材之質量中所占微小成形體之混合比例。
(No.28)
下述表2所示之供試材中之No.28係以儘可能高密度將微小成形體填充於上述圓筒形容器中之例。亦即，No.28未併用軟磁性材料之粉末。
下述表2中顯示實際使用之微小成形體之質量及供試材之質量中所占微小成形體之混合比例。
接著，以與上述實驗1相同之條件求出所得供試材中之軟磁性材料之填充密度。計算結果示於下述表2。且，下述表2所示之微小成形體之混合比例與供試材中之軟磁性材料之填充密度之關係示於圖5。
由下述表2及圖5可推論如下。No.21係邊輕敲邊填充僅軟磁性材料之粉末製作供試材之比較例，供試材中之軟磁性材料之填充密度低如3.62g/cm3。
相對於此，No.22~28為滿足本發明所規定要件之例，由於使用含複數之軟磁性材料之壓粉成形體之鐵芯用材料，故即使未經壓縮成形供試材中之軟磁性材料之填充密度仍比僅使用柔磁性材料之粉末之No.21高。尤其，No.28為僅填充微小成形體製作供試材之例，即使未混合軟磁性材料之粉末，僅使用微小成形體，供試材中之軟磁性材料之填充密度仍為3.69g/cm3。
[實驗3]
實驗3係評價上述實驗1所用之鐵芯用材料中所含壓粉成形體之毛邊去除效果。
製造上述軟磁性材料之壓粉成形體時所用之軟磁性材料之粉末係使用神戶製鋼製磁性鐵粉Magmell「MH23D」。使MH23D進行壓粉成形時，係對於MH23D100份添加潤滑劑0.5份而使用。至於潤滑劑係使用乙烯雙醯胺粉末。
上述軟磁性材料之壓粉成形體係使用將上述軟磁性材料之粉末打錠成形，成為3.0mm且厚度為3mm之圓柱狀成形體(以下有時稱為微小成形體)者。底面等效圓直徑與高度之比為1。
下述表3所示之No.31係直接使用所得上述微小成形體之例(未去除毛邊)，No.32係使用將所得上述微小成形體裝入磨損試驗裝置中，且旋轉1000次去除微小成形體上形成之毛邊者之例。
將未去除毛邊之微小成形體或去除毛邊之微小成形體以不溢出之方式邊輕敲邊填充於內徑30mm、內容積25cm3之圓筒形狀容器中，製作供試材。
將上述微小成形體之質量除以圓筒形容器之內容積25cm3，求出供試材中之軟磁性材料之填充密度。計算結果示於下述表3。
接著，混合未去除毛邊之微小成形體或去除 毛邊之微小成形體與軟磁性材料之粉末，製作供試材，求出供試材中之軟磁性材料之填充密度。軟磁性材料之粉末係使用神戶製鋼製磁性鐵粉Magmell「MH20D」。該軟磁性材料之粉末係通過網眼開口75μm之篩網者為99質量%，通過網眼開口75μm之篩網且不通過網眼開口45μm之篩網之粉末為50質量%者。又，軟磁性材料之粉末之填充密度(表觀密度)為6.76g/cm3。
上述微小成形體之質量及軟磁性材料之粉末之質量之合計除以圓筒形容器之內容積25cm3，求出供試材中之軟磁性材料之填充密度。計算結果示於下述表3。
由下述表3可明瞭，僅使用微小成形體時，將軟磁性材料之粉末混合於微小成形體時，可知仍可藉由去除微小成形體所形成之毛邊，而提高供試材中之軟磁性材料之填充密度。
雖已參照詳細或特定之實施樣態說明本發 明，但在不脫離本發明精神之範圍內可進行各種變更或修正為熟知本技藝者所明瞭。
本申請案係基於2013年4月17日申請之日本專利申請案(特願2013-086963)者，其內容以參照納入本文中。
[產業上之可利用性]
本發明之鐵芯係填充密度高、使用於電感等電磁零件之鐵芯，尤其是可使用作為無縫構造之鐵芯。

Claims (17)

  1. 一種鐵芯用材料，其係用以與樹脂混合而製造鐵芯所用之鐵芯用材料，其特徵係含複數之軟磁性材料之壓粉成形體。
  2. 如請求項1之鐵芯用材料，其中前述軟磁性材料為軟磁性鐵基材料。
  3. 如請求項1或2之鐵芯用材料，其係進一步含與前述軟磁性材料相同或不同之軟磁性材料之粉末者。
  4. 如請求項3之鐵芯用材料，其中前述軟磁性材料之粉末為軟磁性鐵基材料之粉末。
  5. 如請求項3之鐵芯用材料，其中前述壓粉成形體之質量相對於前述壓粉成形體之質量及前述軟磁性材料之粉末之質量總和的比例為30~90%。
  6. 如請求項1之鐵芯用材料，其中前述壓粉成形體為柱狀，且底面之等效圓直徑與高度之比(等效圓直徑/高度)為0.8~1.2。
  7. 一種鐵芯，其特徵係含樹脂與軟磁性材料之壓粉成形體，且複數之前述壓粉成形體係藉由前述樹脂固著。
  8. 如請求項7之鐵芯，其進一步含與前述軟磁性材料相同或不同之軟磁性材料之粉末，且複數之前述壓粉成形體及前述軟磁性材料之粉末係藉由前述樹脂固著者。
  9. 如請求項7或8之鐵芯，其中前述鐵芯中之軟磁性材料之填充密度為4.5~6.8g/cm3。
  10. 如請求項7之鐵芯，其係使用於電感。
  11. 如請求項7之鐵芯，其係無縫構造。
  12. 一種鐵芯用材料之製造方法，其係如請求項1之鐵芯用材料之製造方法，其特徵係以打錠機藉由將軟磁性材料之粉末加壓成形，而形成前述軟磁性材料之壓粉成形體。
  13. 如請求項12之鐵芯用材料之製造方法，其中進一步去除所得前述壓粉成形體之毛邊。
  14. 一種鐵芯之製造方法，其特徵係混合如請求項1之鐵芯用材料與樹脂並予以成形。
  15. 如請求項14之鐵芯之製造方法，其中使鐵芯用材料與樹脂混合以使前述鐵芯中之軟磁性材料之填充密度成為4.5~6.8g/cm3。
  16. 如請求項14或15之鐵芯之製造方法，其中前述鐵芯係用於電感。
  17. 一種壓粉成形體，其係作為如請求項3之鐵芯用材料之壓粉成形體使用。
TW103113404A 2013-04-17 2014-04-11 鐵芯、鐵芯的製造方法、鐵芯用材料及鐵芯用材料的製造方法 TW201505042A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013086963A JP2014212175A (ja) 2013-04-17 2013-04-17 鉄心、鉄心の製造方法、鉄心用材料、および鉄心用材料の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201505042A true TW201505042A (zh) 2015-02-01

Family

ID=51731263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103113404A TW201505042A (zh) 2013-04-17 2014-04-11 鐵芯、鐵芯的製造方法、鐵芯用材料及鐵芯用材料的製造方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2014212175A (zh)
TW (1) TW201505042A (zh)
WO (1) WO2014171311A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI686823B (zh) * 2015-04-30 2020-03-01 日商星電股份有限公司 二次線圈模組
WO2023236249A1 (zh) * 2022-06-09 2023-12-14 河南理工大学 软磁薄膜铁芯及其制备方法、传感器
TWI837132B (zh) * 2018-05-30 2024-04-01 瑞典商好根那公司 鐵磁性粉末組合物、用於製造經壓實及熱處理之組件之方法及其應用

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006073929A (ja) * 2004-09-06 2006-03-16 Nippon Steel Corp 高性能磁性部材及びその製造方法
JP5110626B2 (ja) * 2007-02-06 2012-12-26 Ｎｅｃトーキン株式会社 線輪部品

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI686823B (zh) * 2015-04-30 2020-03-01 日商星電股份有限公司 二次線圈模組
TWI837132B (zh) * 2018-05-30 2024-04-01 瑞典商好根那公司 鐵磁性粉末組合物、用於製造經壓實及熱處理之組件之方法及其應用
US12002608B2 (en) 2018-05-30 2024-06-04 Höganäs Ab (Publ) Ferromagnetic powder composition
WO2023236249A1 (zh) * 2022-06-09 2023-12-14 河南理工大学 软磁薄膜铁芯及其制备方法、传感器

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014171311A1 (ja) 2014-10-23
JP2014212175A (ja) 2014-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6730785B2 (ja) メタルコンポジットコアの製造方法、及びリアクトルの製造方法
JP2008063652A (ja) 圧粉磁心および圧粉磁心用の鉄基粉末
CN103430250B (zh) 复合材料、电抗器用磁芯、电抗器、转换器和功率转换器装置
KR101953032B1 (ko) 연자성 금속 압분 자심 및 연자성 금속 압분 자심을 구비하는 리액터
JP4904159B2 (ja) 圧粉成形体の製造方法および圧粉成形体
JP6403093B2 (ja) 複合材料、磁気部品用の磁性コア、リアクトル、コンバータ、及び電力変換装置
JP2013030563A (ja) 圧粉成形体
JPWO2005096324A1 (ja) 軟磁性材料および圧粉磁心
JP2008243967A (ja) 圧粉磁芯
TW201505042A (zh) 鐵芯、鐵芯的製造方法、鐵芯用材料及鐵芯用材料的製造方法
DE112016002430T5 (de) Magnetisches Element
JP2022028777A (ja) 合金粉末組成物、成形体及びその製造方法、並びにインダクタ
WO2017082027A1 (ja) 圧粉成形体、電磁部品、及び圧粉成形体の製造方法
JP5965190B2 (ja) 圧粉成形体の製造方法、及び圧粉成形体
JP2009032860A (ja) 圧粉磁心および圧粉磁心用の鉄基粉末
JP6423629B2 (ja) 圧粉磁心、及びコイル部品
JP2010010544A (ja) モールドコイルの製造方法
JP2020053439A (ja) 複合磁性材料、メタルコンポジットコア、リアクトル、及びメタルコンポジットコアの製造方法
JP5732027B2 (ja) 圧粉成形体、圧粉成形体の製造方法、熱処理体及びコイル部品
JP6898213B2 (ja) インダクタ、及びその製造方法
JP2013038202A (ja) 巻線素子用圧粉コア部材、その製造方法、巻線素子用圧粉コア及び巻線素子
JP5845022B2 (ja) 磁気回路部品
CN110869147B (zh) 压粉成形体的制造方法
JP6174954B2 (ja) 圧粉成形体の製造方法
WO2015045561A1 (ja) 圧粉磁心、圧粉磁心の製造方法、及びコイル部品