TW543050B

TW543050B - Composite magnetic body

Info

Publication number: TW543050B
Application number: TW089102120A
Authority: TW
Inventors: Nobuya Matsutani; Yuji Mido; Hiroshi Fujii
Original assignee: Matsushita Electric Ind Co Ltd
Priority date: 1999-02-10
Filing date: 2000-02-09
Publication date: 2003-07-21
Also published as: KR100494250B1; CN1249736C; US6558565B1; JP3580253B2; WO2000048211A1; CN1294746A; EP1077454A4; EP1077454B1; KR20010042585A; EP1077454A1

Description

A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製、發明說明（技術領域本發明係有關於採用抗流線圈等高性能的金屬系複合磁性體，特別是關於作為磁芯用的軟磁性使用之複合磁性體。背景技術近年，電氣、電子機器之小型化進展，要求高效率的兹丨生體轟求小型化。譬如，在高頻率回路使用的抗流線圈係使用採用軟磁性純粒鐵之純粒鐵磁芯及軟磁性金屬粉的成型體之壓粉磁芯。其中，純粒鐵磁芯具有所謂和磁通量密度小的缺點。因此，為確保直流重疊特性，習知之純粒鐵磁芯其中，藉在面對磁路垂直的方向設置數1〇〇微米之間隙。以降低直 /瓜重壹時電感L值之低落。不過，如此寬的間隙除了變成蜂烏音之發生源以外，自間隙發生之漏洩磁通量特別是在高頻率區域在繞線帶來增加顯著的銅損失。對此，將金屬磁性粉成型製作之壓粉磁芯與純粒鐵磁芯相較，具有明顯大的飽和磁通密度。因此，有利於小型化，又由於可使用無間隙的，具有所謂因蜂鳴音或漏沒磁通量而起的銅損損失小之特徵。然而，就透磁率及鐵芯損失而言，壓粉磁芯不能說比純粒鐵磁芯優越’因此，使用於抗流線圈或感應器之鐵芯係鐵芯損失大的、鐵芯之溫度上升變大，不易謀求小型化再者，壓粉磁芯為提南其磁氣特性有必要提高成型密度，在其製造時將通常5噸/平方公分以上之成形壓力依製品 --------訂---------線 ^1- (請先閱讀臂面之注音？事項再填寫本頁)

543050 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（2 作成需要HH頁/平方公分以上之成型壓力。因此，製造複雜的形狀之製品，譬如搭載於電腦fflDC_Dc(直流_直” 變頻器等，使用於要求低背的抗流線圈之小型磁氣鐵^ 極為困難。因此，壓粉磁芯與純粒鐵芯相較，作為鐵芯形狀之限制較大，不易謀求製品之小型化。壓粉磁芯之鐵芯損失係通常由磁滯損耗與渦電流損失構成。由於其中滿電流損失係頻率數之平方及渦流損失係頻率數之平方及涡電流流動大小之平方比例的增大，、藉電氣絕緣性樹脂等覆蓋、磁性粉末表面，以抑制渦電流之發生。一方面，關於磁帶損耗，由於壓粉磁芯係以很高的壓力成形，增大作為磁性體之變形，同時也劣化透磁率，增大磁滯損耗。為規避這些，成型後配合需要實施高溫熱處理用以解除變形。但是需要高溫熱處理時，為將磁性粉末間絕緣且保持粉末之間的黏合，故絕緣性之黏合劑是不可缺的。作為習知之壓粉磁芯，譬如，在特開平號公報所宣告，由鐵-鋁-矽合金（鐵矽鋁性合金）或鐵-鎳合金（強磁性鐵鎳合金）構成的磁性合金粉末與高鋁水泥之混合物在攝氏700〜1200度退火之後，藉將該退火後之粉末加壓成形，製作之壓粉磁芯。再者’特開平6-342714號公報所宣告係將鐵-鋁-矽合金磁性粉末與矽樹脂之混合物壓縮成形之後，藉在攝氏7 0 0 〜1200度之非氧化環境氣體中熱處理獲得壓粉磁芯。而且本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） --------^--------- (請先閱讀臂面之注意事項再填寫本頁) 543050

五、發明說明（3 ) ’特開平8-45724號公報所宣告係將鐵，纟金磁性粉末、夕樹月曰與有機鈦之混合物成型之後，藉在攝氏彻〜8〇〇度退火處理獲得壓粉磁芯。具有間隙的純粒鐵磁芯時，電感對直流重疊電流之L 值自某處急劇的降低。_方面，壓粉磁芯的情形雖對直流重疊電流平隱的降低，但由於飽和磁通量密度很大，具有對應大電流之特徵。但是，壓粉磁芯其中為實現高的透磁率，將鐵芯中的合金粉末之充填率作大些，且粉末粒子之間的距離作小些就有效。不過，提高充填率與粒子間之絕緣性並存有困難，因而，高透磁率與低鐵芯損失並存有困難。更且，壓粉磁芯其中，形成複雜的鐵芯形狀有困難，作為鐵芯形狀之限制也大。發明概述本發明係提供一種為解決習知之課題、高透磁率與低鐵心損失可兼顧，而且可能形成複雜形狀的鐵芯之複合磁性作為目的。在本發明之複合磁性體之一個態樣係將鐵（Fe)及鎳（Ni) 作為主成份的合金之磁性粉末與由黏合劑混合並壓縮成型構成之複合磁性體。鐵及鎳作為主成份之合金粉末由於磁通置密度很大’且在壓縮成型時塑性變形量大而提高被成型物中合金粉末之充填率，可獲得高透磁率。再者，在該磁性粉末藉組合作為黏合劑之石夕樹脂，由於可確保壓縮成型後的合金粉末之絕緣，可降低渦電流損失、低鐵芯損失本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） (請先閱讀臂面之注音？事項再填寫本頁) I裝--------訂---------線| 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 543050

五、發明說明（4) 可實現。在本1明之複合磁性體之另一個態樣係將鐵及鎳作為 ^成份的合金之磁性粉末、絕緣材與由黏合該等之丙烯酸，脂構成的黏合劑混合壓縮成型構成之複合磁性體。在本態樣其中’與上述同樣的獲得高透磁率，又由於以絕緣材壓縮成型後的合金粉末之絕緣可確保，渦電流損失可降低，故獲得低鐵芯損失，同時藉使用丙稀酸樹脂作為黏合劑，可提高壓縮成形性，實現複雜形狀之鐵芯。在本發明之複合磁性體之再一個態樣係由鐵粉末，或 7.5重置％以下（但是不包括〇%)之矽與剩餘部份鐵構成之合金的磁性粉末、絕緣材，用以黏合該等之丙烯酸樹脂構成的黏合劑混合壓縮成型構成之複合磁性體。即使在本態樣中，域得高透磁率及低鐵芯損失，同時藉使用丙婦酸樹脂作為黏合劑，提高壓縮成型性，複雜形狀之鐵芯可實現0 (請先閱讀脅面之注意事項再填寫本頁) --ϋ ϋ n 1 ϋ^OJa I ϋ ϋ n · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製為實施發明之最佳的形態 (實施例1) 首先，準備具有鎳45重量％、剩餘部份係鐵之組成的鐵-鎳合金之霧化粉作為磁性合金粉末。該粉末之平均粒係50¼米。接著，準備石夕樹脂（加熱剩餘量約之甲基系矽樹脂）、PVB(聚乙烯醇縮丁醛樹脂）、水玻璃作為黏合劑，分別準備有矽烷單體作為熱擴散防止材，硬脂酸作為脂肪酸。然後，採用該等的材料製作第丨表所示的樣品編號1〜13之樣品。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 543056—— A7

五、發明說明（5 ) 採用熱擴散防止材之樣品其中，配合熱擴散防止材〇5 重量份對磁性粉末100重量份，更且加上乙醇3重量份作為溶劑之後，使用混合攪拌機混合。然後，將該混合物在攝氏15 0度乾燥1小時後’如第1表所示，配合任一種之黏合劑1重量份’而且加上二甲苯3重量份作為溶劑，使用混合攪拌機再度混合。混合結束後，自其混合物將溶劑脫氣乾燥’並粉碎乾燥後之混合物。然後，為確保可能導入成型機之流動性施行造粒、製作造粒粉。此外，關於配合脂肪酸之樣品係在該造粒粉加上脂肪酸〇 · 1重量份，使用交叉轉動攪拌機混合，調整造粒粉。一方面，未採用熱擴散防止材之試樣其中，配合上述之中任一種之黏合劑1重量份對磁性粉末1〇〇重量份，加上二甲苯3重量份作為溶劑之後，使用混合攪拌機混合。混合結束後，自其混合物將溶劑脫氣乾燥，粉碎了乾燥後之混合物。然後，為確保可能導入於成型機之流動性造粒，製作造粒粉。此外，關於配合脂肪酸之試樣係在該造粒粉加上脂肪酸0· 1重量份，使用交叉轉動攪拌機混合，調整造粒粉。接著’使用一軸壓床，將造粒粉以10嘲/平方公分之加壓力加壓成型3秒鐘，獲得外徑25公厘、内徑15公厘、厚度約10公厘之環形形狀之成型體。其後’成型體在氮環境氣體中實施熱處理。但是，在各別的試樣之熱處理條件，熱處理溫度係照第1表所示，在其溫度之保持時間作為是0.5小時。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀脅面之注意事項再填寫本頁)

-裝--------訂---------線I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 545〇5θ- 五、發明說明（6 ) 就如此獲得之樣品，測定透磁率、鐵芯損失，在鐵芯中的合金粉末之填充率。其測定結果如第i表所示。但是透磁率之敎係在頻率數1G千赫之條件下使壯⑶錶施行，鐵芯損失之測定係使用交流β-Η曲線測定機在測定頻率數50千赫、測定磁通量密度〇1T之條件下實施。再者，充填率係表示依（鐵芯密度/合金粉末之真密度）χι〇〇之值項。此外，樣品編號1〜8之試樣係本發明之實施例，編號9 〜13之試樣係比較例。在高階波變形對策用抗流線圈之選定基準、鐵芯損失係在電流測定頻率數50千赫、測定磁通量密度〇ιτ之條件下係1000千瓦/立方米。又，透磁率係60以上。訂部智慧財產局員工消費合作社印製由第1表所示結果清楚明白，樣品編號丨〜8之樣品都滿足上述選定基準。特別是，在鐵_鎳合金粉末組合矽樹脂作為黏合劑之樣品（編號i〜6)係透磁率大且鐵芯損失小，獲得優越之效果。再者，了解添加熱擴散防止材也有效果的。譬如，由編號7與編號10兩試樣相較明白清楚，無熱擴政防止材係連不能滿足鐵芯損失特性之選定基準之黏口劑藉加上熱擴散防止材變成也可使用。添加脂肪酸係提高鐵芯中合金粉末之充填率，會提高透磁率。再者，藉被成形物在攝氏500〜900度之溫度熱處理，於透磁率及鐵# 損失之改善有效果。此外，熱處理係在非氧化性環境氣體下500〜900度之範圍較為理想，更理想的係攝氏7〇〇〜卯〇度。熱處理溫度係在合金粉末未開始燒結之範圍，越言t .好’可降低磁滯損耗。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 543050 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（7 第1表

充填率超過88%那麼高的充填率之被成型物其中，空孔較少，特別是接連自被成形物内部到外部之空孔（開孔）幾乎是沒有。將這樣的被成型物熱處理時，黏合劑之揮發成份多時’由於空孔少揮發成份無法充份的揮發殘留於鐵芯内部。因此，會有劣化特性。目而特収充填率高的被成型物其中，維持絕緣性到高溫，且揮發成份少的矽樹脂較為適合。再者，為更加提高磁性合金粉末之絕緣性，將熱擴散防止材配置於合金粉末之表面就有效果。作為熱擴散防止材，具有兩溫絕緣性之低分子量材料較為理想，具體上，在合金表面能形成矽氧烷層之矽烷單體等較佳。如此形成之層係在被成型物之熱處理過程一部份改變成二氧化矽，可形成強固的絕緣層。只要採用該熱擴散防止材，只要少 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀臂面之注意事項再填寫本頁) 10 543050 A7 _____B7 五、發明說明（8 ) 量的使用，一般的有機黏合劑，譬如環氧、聚乙烯乙縮酸等變成也可能使用。選擇樹脂之幅度寬度。因而，變成也可能將習知有困難、複雜的形狀之被成型物以壓粉成型製作。由於含有的脂肪酸可發揮潤滑劑效果，可提高模具之離型性，同時也提高在溫合物之可塑性，即提高被成型物中合金私末之充填率。提高磁性合金粉末之充填率係即使在脂肪酸之中脂肪酸金屬，譬如硬脂酸鋅、硬脂酸鎂、硬脂酸鈣，特別是對造粒粉之流動性提高或成型壓力之傳達性提高是有效的。由於因含有脂肪酸金屬而可均一的充填被成型物’製作小型且複雜形狀之被成形物較適合。此外，由於以比較低溫揮發的硬脂酸或肉豆蔻酸等之脂肪酸或肉豆蔻酸等之脂肪酸不易殘留於熱處理後之成型體中，特別是合金粉末之充填率高的被成型物較適合。本貫施例雖使用45重量％鎳組成的鐵_鎳合金，但配合用途，鎳在約90重量％以下之組成範圍其中，可使用各種的組成之鐵-鎳合金。再者，使用加上鉻或鉬等的添加元素之鐵-錄合金也可。 (實施例2) 配合矽樹脂0.5重量份對在實施例！使用之磁性合金粉末100重量份，加上二甲苯3重量份作為溶劑之後，使用混合攪拌機混合。混合結束後，自其混合物將溶劑脫氣乾燥，並粉碎乾燥後之混合物。接著，為確保可能導入成型機之流動性實施造型，製作造粒粉。而且，藉改變一軸壓床本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------:-------樣 (請先閱讀臂面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 11 543〇5〇 A7

五、發明說明（9 ) 之成升y壓力除麦更被成型物中的合金粉末之充填率以外係藉與實施例1同樣的方法，製作編號14〜18之試樣。但疋，編號14〜16之試樣係本發明之實施例，編號17之試樣及石夕樹脂變更為0.3重量份的編號18之試樣係比較例。在第2表，表示該等試樣之充填率、透磁率、鐵芯損失。但疋，该等之測定方法係與實施例丨的情形同樣，省略其說明。第2表樣品編號粉末充填率 (容積％) 透磁率磁芯損失 (千瓦/立方米）實施例 14 88 65 590 15 92 103 450 16 95 125 420 比較例 17 87 58 610 18 96 130 1200 由第2表之結果明白清楚的，充填率在88〜95體積％之範圍内係充份的滿足前述之選定基準，充填率越高透磁率及鐵心彳貝失之兩特性也越提兩。不過，充填率變成87體積％以下時’不能滿足選定基準。此外，由於配合〇 · 5重量份矽樹脂之試樣，即使以高壓成型也不能達成96%以上之充填率’故製作減少石夕樹脂之試樣1 8。可是，該試樣係充填率變大者，無法確保合金粉末之間的絕緣，鐵芯損失更大了。如此’為保持作為複合磁性材料成型體良好的特性，被成型物中的合金粉末之充填率要求具有以體積換算在88 〜95%之範圍内，在該範圍内充填率越高越好。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格mo X 297公釐） (請先閱讀臂面之注咅？事項再填寫本頁) -裝 — — — — — — 訂--- - - ----· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 12 A7

五、發明說明（10) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543050----- (實施例3) 改變磁性合金粉末之平均粒子直徑以外係與在實施例 1編號4之試樣同樣的製作編號19〜24之試樣，更且實施特性測定。但是，編號19〜22係本發明之實施例。此外，全部樣品的被成型物之合金粉末之充填率係在88〜之範圍内。在第3表表示該等樣品之測定結果。第3表樣品編號會金粉末旱it徑 (碱米）透磁率磁芯損失 (千瓦/立方米）實施例 19 1 60 680 20 10 63 280 21 50 95 450 22 100 125 880 比較例 J 23 110 135 1350 24 0.8 卜56 1430 由第3表結果明白清楚，磁性合金粉末之平均粒直徑係1微米以上1〇〇微米以下之範圍其中，獲得滿足前述選定基準之結果。由於渦電流損失係比例於頻率數之平方與渦電流流動大小之平方而增大，藉以絕緣體覆蓋磁性粉末之表面而降低。而且，由於渦電流係依賴磁性粉末之粒子直徑，微細的方會卩牛低渴電流損失。不過，由於磁性粉末之粒直徑麦小日守’粉末之比表面積通常變更大，只要沒有以充份的絕緣體覆蓋磁性粉末之表面渦電流大小就變大，渦電流損失就會增大。本紙張尺度_巾關家W^S)A4規格⑽x 297公餐） (請先閱讀脅面之注意事項再填寫本頁)

13 543050 A7 -------- B7___ 五、發明說明（11) …譬如，高諧波變形對策用抗流線圈其中，在電流測定頻率數50千赫、測定磁通量密度0.1T之條件下，要求鐵芯損失1000千瓦/立方米以下，更理想的係5〇〇千瓦/立方= 以下為滿足此點，降低在50千赫以上之頻率數區域之渦電流扣失係平均粒徑有丨微米以上1〇〇微米以下較為理想，更理想的是10微米以上5〇微米以下。 (實施例4) 準備由鎳45重量％、剩餘部份鐵的組成之鐵_鎳合金構成的平均粒徑20微米之霧化粉作為磁性合金粉末。準備無機粉末之鋁氧粉（粒徑〇·3微米）、有機矽化合物之矽樹脂（加熱、剩餘量約70〜80%之甲基系矽樹脂）、矽烷單體、矽油作為絕緣材。再者，準備丙烯酸樹脂（聚甲基丙烯酸醋）、矽樹脂（加熱剩餘量約7〇〜8〇0/〇之甲基系石夕樹脂）、環氧樹脂、水玻璃作為黏合劑。然後，使用該等材料，製作第4表所示樣品編號25〜43之樣品。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製首先’配合絕緣材0·5重量份對磁性合金粉末1 〇〇重量伤’更且加上二甲苯3重量份作為溶劑之後，使用混合授拌機混合。然後，將該混合物乾燥之後，如第4表所示，配合任一種之黏合劑1重量份，而且加上二甲笨3重量份作為溶劑’使用混合擾摔機再度混合。混合結束後，自其混合物將溶劑脫氣乾燥，並粉碎乾燥後之混合物。然後，為確保可能導入於成型機之流動性施行造粒、製作造粒粉。此外，關於配合脂肪酸之試樣係在該造粒粉加上脂肪酸〇. 1 重量份，使用交叉轉動攪拌機混合，調整造粒粉。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 14 543050 A7 B7 五、發明說明（I2) 接著，使用一軸壓床將造粒粉以1〇噸/平方公分之加壓力加壓成形3秒鐘，獲得外徑25公厘、内徑15公厘、厚度約10公厘的環形形狀之成型體。其後’於第4表所示條件在$型體實施熱處理。但是，氧化性《氣射之熱處理係在升溫速度攝氏…分，在熱處理溫度保持時間〇.5小時之條件下實施。再者，非氧化性環境氣體中之熱處理係在升溫速度攝氏如分，於熱處理溫度保持時間〇.5小時之條件下實施。如此做為製作環形形狀之樣品。裝--------訂---------線 (請先閱讀臂面之注意事項再填寫本頁〕經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 : 15 543050 A7 B7 五、發明說明（13) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製比較例實施例i 6 ΪΟ U) U) 00 U) U) Lt\ U) U) Lk> K) U) to 00 to K) to 水玻璃矽樹脂矽油矽樹脂絕緣材丙烯酸樹脂石夕樹脂水玻璃水玻璃環氧樹脂秒樹脂丙稀酸樹脂丙烯酸樹脂黏合劑脂肪酸〇 u> to o 澌氧化性環境氣體熱處理溫度 CC) 〇〇〇〇 o 〇〇非氧^環境氣體熱處理溫度 CC) U) 5 L/i 〇〇 00 U\ Ό U) Lt\ oo g to 00 透磁率 20000 3800 13100 12500 5500 3500 9500 10300 7200 9000 4400 4200 4200 3500 3000 j 3000 4300 3100 2900 磁芯損失 (千ίί/立方米） 00 00 00 Lh 00 2 00 00 00 00 00 00 ON 00 00 00 00 00 \D 00 粉末充填率 (%) 〇 X X X X X 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇成形性 (請先閱讀嘴面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 16 543〇5〇 A7

17 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543〇5〇 A7 "' B7 _ 五、發明說明（l5) ，之效果。使賴緣材料鐵芯損失之改善有效果，疋使用有機石夕化合物其效果是很高的。關於添加脂肪酸，對“鐵芯中的合金粉末之充填率有效果，會提高透磁率〇丙烯酸樹脂，由於可塑性高、壓縮成型體之保形能力很高、適合於複雜形狀的成形。更且，有所謂氧化、非氧化環境氣體之熱分解特性佳，幾乎無灰分之特徵。被成型物在氧化性環境氣體中攝氏25〇〜35〇度之溫度熱處理係為鐵芯特性不會惡化。再者，藉被成型物在非氧化特性環境氣體中以攝氏500〜_度之溫度熱處理，對透磁率、鐵芯損失之提高有效果。該熱處理溫度係攝氏· 〜900度之範圍更加理想，熱處理溫度係合金粉末在未開始燒結的範圍，是越高越好對降低磁滯損耗有效。由於在該熱處理後黏合劑樹脂作為剩餘碳殘留於鐵芯内時，即劣化磁氣特性，是不理想的。由於丙烯酸樹脂熱分解性佳在非氧化性環境氣體之熱處理中所剩餘碳幾乎不存留。因此，良好的特性是可實現。再者，由於氧化性環土兄氣體中’丙烯酸樹脂係到攝氏3 5 0度之溫度範圍會分解 ’合金粉末不用過度氧化就可將黏合劑樹脂脫脂。因而，即使是複雜形狀之成型物，藉在非氧化性環境氣體之熱處理之前在攝氏250〜350度的溫度之氧化性環境氣體脫脂，也可製作鐵芯不會發生熱處理時之變形或裂縫等。再者，作為用以提高合金粉末之絕緣性的絕緣材，為降低先前所述的磁滯損耗，非具有在熱處理溫度可確保絕本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — — — — — — — — — — — — (請先閱讀肯面之注意事項再填寫本頁) 18 543050

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緣：之：熱性不可，作為-例，可舉出氧化物微粒子(凝乳私、乳化叙、二氧化石夕、二氧化鈇等）或無機高分子作為無機絕緣材。再者，作為有機高分子係只要在熱處理時與合金粉末之反應性小，在熱處理溫度具㈣緣性之絕緣材即可’特料，以有财化合物覆蓋合金粒子之表面將粒子表面作切氧朗較為理想。作為有财化合物係石夕樹脂、我單Μ、石夕油較為理想。此外，作為有機石夕化合物二具有容易覆蓋合金粒子表面之物性，熱處理時之加埶減量很小的較為理想。如此形成之層係在被成型物之熱處里過私礼改變為二氧化石夕，形成為強固的絕緣層。藉被成型物含有脂肪酸，發揮作為潤滑劑之效果，可 &咼模/、之離型性，同時也可提高混合物之可塑性，會提高被成型物巾合金粉末之充填率。提高磁性合金粉末之充填率係脂肪酸之中脂肪金屬。譬如硬脂酸鋅、硬脂酸鎂、更月曰S文#5，特別疋對提高造粒粉之流動性或成型壓力之傳達丨生有效由於藉含有脂肪酸金屬，可均一的充填被成型物，適合製作小型且複雜形狀的被成型物。此外，由於在比較低溫揮發的硬脂酸或肉豆蔻酸等之脂肪酸係殘留於熱處理後之成型體中，特別是合金粉末之充填率高的被成型物是適合的。 (實施例5) k更一軸壓床成形壓力並變更被成型物中之磁性合金粉末之充填率以外，係藉與實施例4所示樣品25是同樣的製作方法，製作樣品編號44〜48之試樣。但是，編號44〜本紙張尺度翻中國國家標準（CNS)A4規格⑽x 297公餐）

19 543050 A7 -------------B7__ 五、發明說明（Π) 6之樣口。係本發明之實施例，編號ο之樣品及將梦樹脂變更至0.3重！份的編號48之樣品係比較例。第5表樣品編號粉末充填率 (容積％) 透磁率磁芯損失 (千瓦/立方米）實施例 ---------- 44 —~~~--- 85 51 3300 45 ——- 89 58 2900 46 95 卜62 3300 比較例 ——-—__ 47 ------- 84 49 3400 48 96 62 4700 -------- 在第5表，出不該等樣品之充填率、透磁率、鐵芯損失。但是’該等之測定方法係與實施例4的情形同樣，省略其說明。由第5表之結果清楚明白的，樣品編號料〜牝之樣品係透磁率、鐵芯損失之兩特性全都滿足實施例4中所述的抗流線圈之敎基準。透磁率係合金粉末之充填率越高越提高。但S，充填率變成84%以下時則不能滿足透磁率之選疋基準。一方面，充填率96%的編號48之樣品，但由於此係配合丙烯酸樹脂丨重量份時，即使以高壓成型也不能達成充填率96%而減切樹脂製作的，但由於不能確保合金粉末之間的絕緣，鐵芯損失變大，不能滿足鐵芯損失之選定基準。如此，為具有作為由複合磁性材料構成成型體之良好的特性，要求被成型物中的合金粉末之充填率具有以體積換算在85〜95%之範圍，在該範圍内更加理想的係充填率越高越好。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱"7 (請先閱讀臂面之注意事項再填寫本頁) ·裝 t填寫太 — — — — — — — — — 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543050 A7 ------------B7_ 五、發明說明（1S) (實施例6) 艾更兹I·生口孟粉末之平均粒子直握以外，係與在實施例4編號49〜54之樣品，而且實施特性測定。但是，編號49 〜52係本發明之實施例，編號53、54之樣品係比較例。此外，全部樣品被成型物中的合金粉末之充填率係在8卜 95%之範圍内。第6表出示該等樣品之測定結果。第6表樣品編號合金粉末平均粒徑 (微米）透磁率磁芯損失 (千瓦/立方米）實施例一 49 1 50 3800 50 10 55 1 2600 51 20 「95 2900 52 50 125 4300 比較例 53 60 135 5000 54 ------ 0.7 43 6500 ----—--- 由第6表之結果明白清楚的，磁性合金粉末之平均粒徑為1微米以下之範圍其中，獲得滿足實施例4中所述抗流線圈之選定基準。由於渦電流損失比例於頻率數之平方與渦電流流動大小之平方而增大，藉絕緣體覆蓋磁性粉末之表面可降低。而且’由於渦電流係依賴磁性粉末之粒徑，微細的一方渦電流彳貝失會降低。一方面，由於磁性合金粉末之粒徑變小時，粉末之比表面積通常變大，未以充份的絕緣體覆蓋磁性粉末之表面則渦電流大小變大，渦電流損失就會增大。譬如，高譜本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂---------線 (請先閱讀贵面之注意事項再填寫本頁) 21 Α7 五、發明說明（I9) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製變形對策用抗流線圈其中，要求在電流測定頻率數_ 赫、測定磁通量密度〇.1T、鐵芯損失係45〇〇千瓦/立方= 以下’更理想的是3500千瓦/立方米以下。因而為降低= 率數在300千赫以上之渦電流損失，要求磁性合金粉末之平均粒徑係1微米以上50微米以下，更理想的係1〇微米：上20微米以下。 (實施例7) 準備具有以純鐵，及矽含有量3 5重量％、6·8重量ο〆、7.5重量％、7.7重量％，乘J餘部份鐵之組成的鐵_石夕合金之霧化粉。該粉末之平均粒徑係3〇微米。再者，分別準備矽樹脂（加熱剩餘量約70〜80%之甲基系矽樹脂）作為絕材、丙烯酸樹脂（聚甲基丙烯酸酯）、矽樹脂（加熱剩餘里約70〜80〇/〇之甲基系矽樹脂）、環氧樹脂、水玻璃作為黏合劑，硬脂酸作為脂肪酸。然後，使用該等的材料、製作第7表所示樣品編號55〜86之樣品。首先，配合絕緣材〇·45重量份對磁性合金粉末1〇〇重里伤，而且加上二甲苯4重量份作為溶劑之後，使用混合擾拌機混合。然後，將該混合物乾燥之後，如第7表所，调配任一種黏合劑0.9重量份，而且加上二甲苯4重量作為溶劑，使用混合攪拌機再度配合。混合結束後，自混合物將溶劑脫氣乾燥，粉碎乾燥後之混合物。然後，確保可能導入於成型機之流動性實施造粒、製作造粒粉此外’關於調配脂肪酸之試樣係在該造粒粉加上脂肪 0.15重量份，使用交又轉動攪拌機混合，調整造粒粉。緣曰示份其酸 ---------訂---------線| (請先閱讀臂面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 22 543050 A7 五、發明說明（20) 接著，使用一軸壓床，將造粒粉以12噸/平方公分的加壓力加壓成型3秒鐘，獲得外徑25公厘、内徑15公厘、厚度約10公厘的環形形狀之成型體。其後，於第7表所示條件在成型體實施熱處理。但是，氧化性環境氣體中之熱處理係在升溫速度攝氏丨度/分，在熱處理溫度保持時間〇·5小時之條件下實施。再者，非氧化性環境氣體中之熱處理係升溫速度攝氏5度/分，在熱處理溫度保持時間0.5小時之條件下實施。如此製作環形形狀之樣品。更且，複雜的形狀者能否成型，換言之為評價成型性，就第7表所示樣品，使用一軸壓床在以12噸/平方公分加壓3秒鐘成型條件下製作Ε型磁芯。但是，Ε型磁芯係具有厚度5公厘。一邊的長度12公厘之正方形狀，其中腳具有直徑4公厘之圓形斷面，外腳之寬度係丨公厘，背的厚度係 1公厘。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製關於環开》形狀之試樣，測定透磁率、磁芯損失、磁芯中的磁性合金粉末之充填率，以£型磁芯之樣品實施成形狀態之評價，其結果如第7表所示。但是，透磁率之測定係使用LCR錶在頻率數10千赫、直流磁場5〇〇〇A/m之條件下實施。再者，充填率表示依（磁芯密度/合金粉末之真密度）X 100之值。關於成形性，外觀上全部沒有問題的試樣以〇付號、發生裂縫等有問題的以χ符號分別表示。此外，樣品編號55〜68之樣品係本發明之實施例、編號的〜％之樣品係比較例。本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 χ 297公t ) 23 543050 A7 _B7_ 五、發明說明（21) 高諧波變形對策用抗流線圈之選定基準、磁芯損失在電流測定頻率數50千赫、測定磁通量密度0.1T係1000千瓦 /立方米以下、透磁率係60以上。 (請先閱讀脅面之注意事項再填寫本頁) --------訂--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 24 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 543050 A7B7 )/ 22 /V 明說明發經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 cr 猓 00 OS S2 00 g 'Ο 5〇 ON Di ?〇〇\ v〇 0\ 00 3 ον 〇\ Lh 2 s 〇\ K) 2 S Lh Lh 00 Os Lh U\ ί U\ ί 霉寧 u> Ln 匀 Lh 癱 ON bo ΰ) 癱 1 $ ύ fflfr s IDfT 恭萆 m? S 痛 g i 塞 mrr # S Μ i 1 1〇ΓΓ a 繆 mS mS 聲 mS a mi a 莓繆 a 繆 m 審命逡漸 ^πή· mS § β 8 〇 U) Ο to LT\ Ο U) K) ο »〇= )^p 鷂 8S 〇 s ο 〇〇 U) ο g o 澌 OO U) ο 〇〇 00 u> Ο o ο o Di 〇 Ail 〇尚雜 P?rp 鷂 L/ϊ On Ο U) 00 ! On LT\ 00 U) Lfi Os C\ K) L/Ϊ S Os c\ U) 〇\ U) 2 σ\ ON Lh g os to Ον U) 2 g 〇> 蘇 f—» 〇 t—* U) 〇 ο ο Η-Α ΰί Ο H-k Ο H-k s Ο 1—k g o So o h—^ |_k 〇 s: o h—k o h—* σ\ 〇 U) o H-* § Ο o — s o K) oo o Os H—1 〇 ΰί ο οο ο g Ο f〇 ο 00 〇 o oo UJ o 00 g ΟΟ g 00 ο oo g oo to o |ι 梦 00 h—^ g 2S 2 00 u> 00 〇\ 00 00 00 00 oo 00 00 oo to 00 K) 00 Lh oo 00 00 oo 00 Lh 00 On οο 00 00 00 00 00 00 U\ 00 00 00 On OO 00 00 00 00 oo X X X 〇 X X X 〇〇〇〇 X X X 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 (請先閱讀臂面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線l 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 25 Α7 Β7 五、發明說明（23 ) 樣口白清楚的，關於樣品編號55〜68之樣:係透磁率、磁芯損失之兩特性全都滿足上述選定基準稀酸樹脂作為點合劑的係對複雜形狀之磁芯成形 ^越的效果。使用有機魏合物作為絕緣材對磁怒 2之改Μ效。關於添加脂肪酸，於磁芯中合金粉末充真率之提向有效果，會提高透磁率。再者了解將被成型物在氧化石夕環境氣體中攝氏，〜350度之溫度熱處理係為不惡化磁怒特性。再者，了解藉被成型物在非氧化性環境氣體中攝氏500〜900度之溫度熱處理，對磁&損失之特性改善是有效果的。更且’了解作為磁性合金粉末，使用純鐵或以重量％以7.5%(但是不含0%)，剩餘部份鐵作為主成份組成之鐵W系合金粉末時’具有透磁率高、磁芯損失低極為優越之特性。丙烯酸樹脂由於可塑性高，於壓縮成型體形狀保持之能力高，適合於複雜形狀之成形。更且具有在氧化環境氣體’非氧化環境氣體之熱分解特性佳，幾乎無灰分之特徵作為熱處理係在非氧化性環境氣體攝氏5〇〇〜9〇〇度之範圍較為理想，更理想的係攝氏7〇〇〜9〇〇度。熱處理溫度係磁性合金粉末在未開始燒結之溫度範圍内其中，越高越好就可降低磁滯損耗。在該熱處理時，黏合劑樹脂作為剩餘碳殘留於磁芯内時，由於會劣化磁氣是不理想的。由於丙烯酸樹脂熱分解性佳，在非氧化性環境氣體之熱處理其本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）線財消

I 543050 A7 B7 五、發明說明（24) 中由於剩餘碳幾乎一點都不剩，可實現良好的特性。再者 ’由於在氧化性環境氣體中到攝氏35〇度之範圍會分解，合金粉末無需過度氧化可將黏合劑樹脂脫脂，故複雜形狀之成型物其中，在非氧化性環境氣體熱處理之前，在攝氏 250〜350度之溫度氧化性環境氣體也會脫脂是較理想。由此，可製作磁芯而沒有熱處理時之變形及發生裂縫等。再者，作為提高合金粉末絕緣性之絕緣材，非具有在用以降低先前所述磁滯損耗之熱處理溫度可確保絕緣性之耐熱性不可。譬如，可使用氧化物微粒子（鋁氧粉、氧化鎂一氧化矽、二氧化鈦等）或無機高分子作為絕緣材，有機矽化合物作為有機高分子。其他，只要是在熱處理時與合金粉末之反應性小，在熱處理溫度具有絕緣性之絕緣材就有可能使用。該等之中，使用有機矽化合物，以這覆盍合金粒子之表面，將粒子表面作為矽氧烷層更加理想。作為有機矽化合物係矽樹脂、矽烷單體、矽油等合適，具有谷易覆蓋粒子表面之物性，熱處理體之加熱減量小的為較佳。該層係在被成型物之熱處理過程中一部份變化至二氧化矽’形成強固的絕緣層。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製藉在被成型物含有脂肪酸，可發揮作為潤滑劑之效果，提高模具之離型性，同時也提高混合物之可塑性，會提高被成型物中合金粉末之充填率。提高磁性合金粉末i充填率係脂肪酸中的脂肪酸金屬，譬如硬脂酸鋅、硬脂酸鎂、硬脂酸鈣，特別是對提高造粒粉之流動性或提高成型壓力之傳達性也有效。由於藉含有脂肪酸金屬，可均一的充

27 543050 五、發經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 明說明（25) 填被成型物，適合製作小型且複雜形狀之被成型物，適合 ‘作小型且複雜形狀之被成型物。此外，由於比較低溫揮發的硬脂酸或肉豆蔻酸等之脂肪酸不易殘留於熱處理後之成型體中，特別適合於合金粉末充填率高之被成型物。 (實施例8) 改變一軸壓床之成形壓力且變更被成型物中磁性合金粉末之充填率以外，係藉與第7實施例所示樣品55同樣的製作方法，製作樣品編號87〜91之樣品。但是，編號9〇之樣品係本發明之實施例，編號90之樣品及改變矽樹脂為0·3 重量份的編號91之樣品係比較例。第8表出示該等樣品之充填率、透磁率、磁芯損失。但是該等之測定方法係與第7實施例之情形同樣，而省略其說明。第8表樣品編號組成系粉體充填率 (%) 透磁率磁芯損失 (千瓦/立方米）實施例 87 鐵 85 61 850 88 88 66 800 89 95 68 870 比較例 90 84 58 920 91 96 68 1400 由第8表結果明白清楚，樣品編號87〜89之試樣係磁率、磁芯損失全都滿足在第7實施例中所述抗流線圈選定基準。合金粉末之充填率越高越能提高透磁率。但 ’充填率變成84%以下時，不能滿足透磁率之選定基準本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀脅面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線. 28 543050 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（26) 一方面，由於充填率96%的樣品編號91之樣品雖在該樣品調配丙烯酸樹脂0.9重量份時即使以高壓成型也不能達成充填率96%減少矽樹脂製造者，但由於不能確保合金粉末之間的絕緣，磁芯損失就變大，不能滿足磁芯損失之選定基準。如此，為具有作為由複合磁性材料構成之成型體良好的特性，期望被成型物中合金粉末之充填率具有以體積換算在85〜95%之範圍内。而且，在該範圍内其中，充填率越南越好是更加理想。再者’鐵-矽合金之組成其中，使用以重量％矽$ 7.5〇/〇 ’剩餘鐵作為主成份的鐵-石夕系合金粉末時，被成型物中的合金粉末之充填率具有以體積換算85/95%之範圍内時 ’也可獲付透磁率局、磁芯損失低的優越之特性。 (實施例7) 改變磁性合金粉末之鐵粉末及鐵-矽合金粉末之平均粒子直徑以外，係與在第7實施例編號55之試樣同樣的方法及與編號61之樣品同樣的方法分別製作編號92〜之樣品及編號98〜103之樣品。然後，就該等樣品實施特性測定。但是，樣品編號92〜95及98〜101者係本發明之實施例，樣品編號96、97、102、103之樣品係比較例。此外，全部樣品之被成型物中磁性合金粉末之充填率在85〜95% 之範圍内。第9表出示該等試樣之測定結果。由第9表之結果明白清楚的，磁性合金粉末之平均粒本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _i -丨 — - - — — — — — · 11 - I 丨-—訂- — I- - · (請先閱讀臂面之注意事項再填寫本頁) 29 A7 543050 五、發明說明（27) 徑係丨微米以上50微米以下之範圍其中’可獲得滿足第7實施例所述的抗流線圈之選定基準的結果。由於渴電流損失係比例於頻數之平方與渦電流流動大小之平方而增大，藉以絕緣體覆蓋磁性粉末之表面而降低。而且，由於渦電流係依賴磁性粉末之粒徑，微細的一方會降低渴電流損失。譬如，高諧波變形對策用抗流線圈係在電流測定頻率數50千赫、測定磁通量密度〇1之測定條件下，期望磁芯損失在1〇〇〇千瓦/立方米以下。為降低頻率數50千赫以上之渦電流損失，期望磁性合金粉末之平均粒子直徑在1微米以上50微米以下之範圍。第9表樣品編號組成系合金粉末平均粒徑 (微米） *-----—---- 透磁率 -------- 磁芯損失 (千瓦/立方米） 92 1 61 880 實施例 93 10 63 790 94 鐵 30 66 820 95 50 69 980 比較例 96 0.9 58 1300 97 65 —70 2000 98 1 60 850 實施例 99 10 61 740 100 鐵_3.5矽 30 64 770 101 50 67 930 比較例 102 0.8 67 1150 103 60 58 1700 再者，鐵·矽合金之組成其中，即使使用以重量％矽 $ 7.5%、剩餘鐵作為主成份之鐵_矽系合金粉末，平均粒子直徑在1微米以上50微米以下之範圍内時，也可獲得透 (請先閱讀臂面之注咅？事項再填寫本頁) --------訂---------線；經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

543050 A7 B7 五、發明說明（28) 磁率高、磁芯損失低的優越之特性。產業上之利用性根據如以上之發明，即使置使用於高頻率數區域，也可長:供一種磁芯損失小、透磁率大、狀之複合磁性體。 /、有複雜的形往叫先閱讀脅面之注音？事項再填寫本頁) 訂---------線一經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 31

Claims

543050 A8 B8 C8 D8 ¥( ............ 六、申請專利範圍第89102120號專利申請案申請專利範圍修正本修正曰期·· 91年11月27曰 1·一種複合磁性體，其特徵在於··由鐵及鎳作為主成份之磁性合金粉末、由用以黏合該等之聚矽氧樹脂構成之黏合劑及由矽烷單體構成之熱擴散防止材所混合並經壓縮成型而構成。 · 2·如申請專利範圍第丨項之複合磁性體，其特徵在於：在被成型物含有脂肪酸。裝 3·如申請專利範圍第1項之複合磁性體，其特徵在於：被成型物中之磁性合金粉末之充填率、以體積換算在88〜 95%之範圍内。訂 4·如申請專利範圍第1項之複合磁性體，其特徵在於：磁性合金粉末之平均粒徑在1〜1〇〇微米之範圍。 5·如申請專利範圍第丨項之複合磁性體，其特徵在於：被成線型物係在非氧化性環境氣體中攝氏500〜900度之溫度熱處理。 6· —種複合磁性體，其特徵在於：由鐵及鎳作為主成份之磁性合金粉末、由無機氧化物或有機>5夕化合物構成之絕緣材與用以黏合該等之丙烯酸樹脂構成的黏合劑所混合並經壓縮成型而構成。 7·如申請專利範圍第6項之複合磁性體，其特徵在於：被成型物含有脂肪酸。 8.如申請專利範圍第6項之複合磁性體，其特徵在於：被成型物中磁性合金粉末之充填率以體積換算在85〜95%之本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210Χ297公釐） 32 A 8 A 8

六、申請專利範圍範圍内。 9·如申請專利範圍第6項之複合磁性體，其特徵在於·磁性合金粉末之平均粒子直徑係在丨〜5〇微米之範圍内。 10·如申請專利範圍第6項之複合磁性體，其特徵在於：被成型物係在非氧化性環境氣體中攝氏5〇〇〜9〇〇度之溫度中熱處理。 11 ·如申凊專利範圍第6項之複合磁性體，其特徵在於··被成型物係在氧化性環境氣體中攝氏250〜35〇度之溫度熱處理之後，進一步在非氧化性環境氣體中攝氏5〇〇〜9〇〇度之溫度中熱處理。 12.—種複合磁性體，其特徵在於：由鐵構成的磁性粉末、或由7.5重量％以下（但是，不含〇%)之矽與剩餘部份為鐵所構成的合金之磁性粉末、由無機氧化物或有機矽化合物構成之絕緣材與用以黏合該等之丙婦酸樹脂構成之黏合劑所混合並經壓縮成型而構成。 13·如申請專利範圍第12項之複合磁性體，其特徵在於：被成型物含有脂肪酸。 14·如申請專利範圍第12項之複合磁性體，其特徵在於：被成型物中磁性粉末之充填率以體積換算在85〜95%之範圍内^ 15.如申請專利範圍第12項之複合磁性體，其特徵在於：磁性粉末之平均粒子直徑在1〜5〇微米之範圍内。 16·如申請專利範圍第12項之複合磁性體，其特徵在於：被成型物係在非氧化性環境氣體中攝氏5 〇 0〜9 〇〇度之溫度本紙張尺度適用中國國家標準（CNJS) A4規格（210X297公楚） 33 543050 Λ8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍熱處理。 17.如申請專利範圍第12項之複合磁性體，其特徵在於：被成型物在氧化性環境氣體中攝氏250〜350度之溫度熱處理之後，進一步在非氧化性環境氣體中攝氏500〜900度之溫度熱處理。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）

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