CN107004483A - 复合材料、磁部件用的磁性铁芯、电抗器、转换器及电力转换装置 - Google Patents

复合材料、磁部件用的磁性铁芯、电抗器、转换器及电力转换装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供直流叠加特性优良、铁损低且强度高的复合材料、具备该复合材料的磁部件用的磁性铁芯和电抗器、具备该电抗器的转换器以及具备该转换器的电力转换装置。一种复合材料，其具备软磁性粉末、填料和以分散的状态内包所述软磁性粉末和所述填料的树脂部，所述填料具有橡胶和覆盖所述橡胶的表面且包含有机物的外周层，所述树脂部包含热塑性树脂。

Description

复合材料、磁部件用的磁性铁芯、电抗器、转换器及电力转换 装置
技术领域
本发明涉及针对具备线圈和磁性铁芯的磁部件等而用于磁性原材料的复合材料、具备复合材料的磁部件用的磁性铁芯、作为磁部件之一的电抗器、具备电抗器的转换器及具备转换器的电力转换装置。特别是涉及直流叠加特性优良、铁损低且强度高的复合材料。
背景技术
作为汽车、电气设备、工业机械等各种产品中具备的部件，有具备具有将绕线卷绕而成的卷绕部的线圈和配置线圈的磁性铁芯的磁部件。磁性铁芯中使用的磁性原材料有专利文献1等中记载的压粉成形体、专利文献2和3等中记载的包含软磁性粉末和树脂的复合材料等。
专利文献1公开了电抗器作为磁部件，作为磁性铁芯，公开了具备压粉成形体和由氧化铝这样的非磁性材料构成的板状的间隙材料(间隔物)的磁性铁芯。该压粉成形体如下制造：将被绝缘包覆层覆盖的金属磁性粉末进行压缩成形后，对压缩成形体实施热处理，将压缩成形时引入到金属粒子中的应变除去，从而制造压粉成形体。专利文献1中，通过上述热处理，能够降低压粉成形体的磁滞损耗。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-070885号公报
专利文献2：日本特开2009-176974号公报
专利文献3：日本特开2011-181747号公报
发明内容
发明所要解决的问题
作为磁部件等的磁性原材料，期望开发出直流叠加特性优良、铁损(磁滞损耗与涡流损耗之和)低、强度也优良的复合材料。
在此，对于磁部件中具备的磁性铁芯，期望：(A)直流叠加特性优良，换而言之，从低磁场一直到高磁场，相对磁导率的变化小；(B)饱和磁化大，换而言之，不易磁饱和；(C)高频特性优良，换而言之，高频区域中的铁损低。
包含软磁性粉末和树脂的复合材料中，作为构成成分的树脂一般为非磁性材料，因此，将该树脂视为磁隙。因此，如果利用上述复合材料构成磁部件的磁性铁芯，则与由上述压粉成形体构成的情况不同，能够省略间隙材料，具有(A)直流叠加特性优良这样的优点。另外，上述复合材料中，如果增多软磁性粉末的含量，则能够提高(B)饱和磁化。
但是，在实现软磁性粉末的高填充化的情况下，可能发生软磁性粉末的不均匀分散、在软磁性粉末为金属粉末时可能发生粉末粒子彼此的接触等。其结果，可能导致直流叠加特性的降低、涡流损耗的增大、软磁性粉末的偏在所引起的强度的降低等。
此外，得到了如下见解：对于如后述的试验例所示的复合材料而言，由于在制造过程中可能赋予到软磁性粉末、树脂的应力等，使得铁损可能增大、可能导致强度的降低。在此，对于上述压粉成形体而言，如果在压缩成形后特别地在高温下进行热处理，则能够有效地降低磁滞损耗。但是，复合材料中包含树脂，因此，难以进行高温下的热处理。因此，期望即使不实施热处理也可以得到直流叠加特性优良、铁损低且强度高的复合材料。
鉴于上述情况，提供直流叠加特性优良、铁损低且强度高的复合材料。
另外，提供直流叠加特性优良、铁损低且强度高的磁部件用的磁性铁芯、具备直流叠加特性优良、铁损低且强度高的磁性铁芯的电抗器、具备该电抗器的转换器及电力转换装置。
用于解决问题的方法
本发明的一个方式的复合材料具备软磁性粉末、填料和以分散的状态内包上述软磁性粉末和上述填料的树脂部。上述填料具有橡胶和覆盖上述橡胶的表面且包含有机物的外周层。上述树脂部包含热塑性树脂。
发明效果
上述复合材料的直流叠加特性优良、铁损低且强度高。
附图说明
图1是对试验例1中制作的试样No.1-1的复合材料的断面进行观察而得到的扫描型电子显微镜照片。
图2是对试验例1中制作的试样No.1-1、1-2、1-100的复合材料的断面进行观察而得到的扫描型电子显微镜照片。
图3是具备实施方式的复合材料作为磁性铁芯的实施方式的电抗器的概略立体图。
图4是图3所示的实施方式的电抗器的分解立体图。
图5是示意性地表示混合动力汽车的电源***的概略构成图。
图6是表示具备转换器的电力转换装置的一例的概略电路图。
具体实施方式
[本发明的实施方式的说明]
本发明人对包含软磁性粉末和树脂的、直流叠加特性优良、铁损低且强度高的复合材料进行了各种研究，结果得出如下见解：优选包含热塑性树脂并添加特定的成分和结构的添加剂来制造。所得到的复合材料中，添加剂被内包在以热塑性树脂作为主体的树脂部中而以填料的形式存在。本发明基于上述见解。首先列举本发明的实施方式的内容进行说明。
(1)本发明的一个方式的复合材料具备软磁性粉末、填料和以分散的状态内包上述软磁性粉末和上述填料的树脂部。上述填料具有橡胶和覆盖上述橡胶的表面且包含有机物的外周层。上述树脂部包含热塑性树脂。
基于下述理由，上述复合材料的直流叠加特性优良、铁损低且强度高。
(直流叠加特性)
(α)在上述复合材料中，通过在软磁性粉末的粉末粒子之间夹杂填料，即使在高填充有软磁性粉末的情况下，也能够减少粉末粒子彼此的接触，能够使软磁性粉末均匀地分散。
通过含有填料，使填料、树脂部这样的非磁性材料容易均匀地夹杂于软磁性粉末的粉末粒子之间。另外，通过使用含有橡胶的特定结构的添加剂作为填料的原料，能够利用夹杂于粉末粒子之间的橡胶成分的弹性变形来缓和树脂的固化时的收缩，在粉末粒子之间空出间隔。由于能够在该粉末粒子之间夹杂填料、树脂部，因此，也能够抑制软磁性粉末的粉末粒子之间彼此的接触。认为这样的上述复合材料在其整体均匀地具有磁隙。将这样的上述复合材料用于磁部件的磁性铁芯时，能够省略氧化铝等间隙材料，从低磁场一直到高磁场，能够减小相对磁导率的变化，能够实现恒磁导率。
(铁损)
(β)通过在上述复合材料中分散地存在含有橡胶的填料，利用在制造过程中可能赋予到软磁性粉末的应力，能够减少可能引入到软磁性粉末的粉末粒子中的应变，能够降低因该应变引起的铁损(主要是磁滞损耗)。
在上述复合材料的制造过程中，认为在混炼时等可能产生的机械应力、注射成形等成形时的压力、与树脂固化时的收缩相伴的应力等可能赋予到软磁性粉末的粉末粒子。认为在填料的原料中使用含有橡胶的添加剂来制造分散地存在含有橡胶的填料的复合材料，由此能够使在上述制造过程中可能赋予到软磁性粉末的应力等缓和，能够减少可能引入到软磁性粉末中的应变。
上述的(α)也成为铁损低的理由。认为这是因为：软磁性粉末的粉末粒子彼此的接触被抑制，即使在软磁性粉末包含金属粉末的情况下，也能够降低涡流损耗。
(强度)
上述的(α)也成为强度高的理由。在复合材料中不均匀地分散有软磁性粉末的情况下、即在复合材料中存在软磁性粉末的凝聚部分的情况下，该凝聚部分的强度优良，另一方面，可能会产生树脂成分聚集而存在的树脂偏在部分。树脂偏在部分的强度相对较差，因此，结果是作为复合材料整体的强度降低。上述复合材料通过使软磁性粉末均匀地分散而能够整体地具有同样的强度，作为整体的强度优良。
(γ)在上述复合材料中分散地存在含有橡胶的填料。
如果在制造过程中固化时树脂发生收缩，则可能因该收缩而在树脂部内产生微小的裂纹。如上所述，如果在填料的原料中使用含有橡胶的添加剂，则能够缓和该收缩时的应力，能够减少在树脂部产生微小的裂纹的现象。另外，上述复合材料通过分散有含有橡胶的填料，能够抑制在被赋予振动、弯曲应力等时微小的裂纹发展为大裂纹的现象等。
(δ)填料的橡胶与树脂部利用外周层密合。
上述复合材料例如可以通过使用具备芯部和与树脂的亲和性比芯部更优良且覆盖芯部的包覆部的两层结构的橡胶粉末作为上述含有橡胶的添加剂来制造。上述包覆部的至少一部分在制造过程中溶于熔融状态的树脂(固化后形成树脂部的成分)，在上述复合材料中以覆盖橡胶成分的周围的方式存在包含包覆部的成分和树脂部的成分的区域。包含橡胶和除橡胶以外的有机物这两种成分的区域成为外周层。即，在上述复合材料中，两层结构的橡胶粉末的芯部以填料的橡胶粒子的形式残留，在该橡胶粒子的周围存在包含橡胶、树脂这样的有机物的外周层。外周层的至少一部分来源于上述包覆部，因此与来源于上述芯部的填料的橡胶粒子密合，外周层的其他部分来源于树脂部，因此与树脂部密合。其结果是，上述复合材料中的填料的橡胶粒子经由外周层而能够与树脂部密合，上述复合材料的强度优良。
此外，上述复合材料发挥以下的效果。
(i)树脂部包含热塑性树脂，因此，与仅使用环氧树脂这样的热固性树脂的情况相比，容易高填充软磁性粉末，容易提高饱和磁化。
(ii)能够利用注射成形等成形法，因此，即使是利用上述压粉成形体的制造中使用的单轴型压制成形时难以形成的复杂形状，也能够容易地制造，形状的自由度高，制造性也优良。
(iii)树脂部包含热塑性树脂，因此，从在制造过程中供于成形的熔融混合物的流动性优良的观点、容易调节熔融混合物的粘度的观点、能够在进行一定程度的加压的同时进行成形的观点等出发，即使是复杂形状的成形模具也容易填充。从这一点考虑，制造性也优良。
(2)作为上述复合材料的一例，可以列举上述复合材料的断面每1200μm2中存在的各填料与上述树脂部密合的方式。
上述方式中，在复合材料的任意断面，在特定的断面积内存在的全部填料与树脂部密合，因此，强度更优良。如上所述，该方式的复合材料代表性地可以通过使用与树脂的亲和性优良的两层结构的橡胶粉末作为形成填料的原料的添加剂来制造。
(3)作为上述复合材料的一例，可以列举上述复合材料中的上述填料的含量超过0体积％且低于7体积％的方式。
上述方式中，除了由含有填料而带来的上述作用效果、即软磁性粉末的粉末粒子彼此的接触减少、软磁性粉末的均匀分散、软磁性粉末和树脂部的应力缓和、树脂部的收缩的缓和等以外，通过使其含量在特定的范围内，成形性优良。这是因为：在制造过程中，能够抑制因含有上述添加剂而引起的熔融混合物的成形性(材料的流动性)的降低。
(4)作为上述复合材料的一例，可以列举上述填料含有硅橡胶和丙烯酸类橡胶中的至少一者的方式。
作为填料中所含的橡胶，可以列举硅橡胶、丙烯酸类橡胶。特别是硅橡胶的耐热性优良，因此，可以使用熔融温度高的树脂作为树脂部中所含的热塑性树脂。代表性地，熔融温度高的热塑性树脂的耐热性优良。因此，在上述方式中含有硅橡胶的情况下，可以选择耐热性优良的热塑性树脂，耐热性优良。
(5)作为上述复合材料的一例，可以列举上述填料的平均粒径为10nm以上且10μm以下的方式。
上述方式中，填料的大小为特定范围内，由此，填料容易更可靠地夹杂于软磁性粉末的粉末粒子之间，可以良好地得到由含有填料而带来的上述作用效果、即软磁性粉末的粉末粒子彼此的接触减少、软磁性粉末的均匀分散、软磁性粉末和树脂部的应力缓和、树脂部的收缩的缓和等。
(6)作为上述复合材料的一例，可以列举上述软磁性粉末包含含有1.0质量％以上且8.0质量％以下的Si的Fe基合金的合金粉末的方式。
在特定范围内含有Si的上述Fe基合金例如与纯铁相比更硬，强度、刚性优良，而且电阻高。上述方式中，由于含有这样的电阻高的合金粉末，因此，容易进一步减小涡流损耗。上述方式中，期待通过在原料中使用这样的高刚性的合金粉末来抑制制造过程中的应变的引入，容易进一步减小磁滞损耗。即，期待上述方式能够进一步降低铁损。
(7)作为上述复合材料的一例，可以列举上述复合材料中的上述软磁性粉末的含量为30体积％以上且80体积％以下的方式。
上述方式中，由于含有热塑性树脂，因此，能够实现上述范围的上限值及其附近的高填充，而且通过这样的高填充来提高饱和磁化。另外，即使在高填充有软磁性粉末的情况下，也会通过填料的含有而如上所述使直流叠加特性优良、铁损低且强度高。软磁性粉末的含量为上述范围的下限值以上时，容易提高饱和磁化。
(8)作为上述复合材料的一例，可以列举上述软磁性粉末的平均粒径为50μm以上且300μm以下的方式。
上述方式中，通过使软磁性粉末大小为特定范围内，能够抑制因过大的粉末粒子引起的涡流损耗的增大，而且容易提高填充率，进一步降低涡流损耗，容易进一步提高饱和磁化。另外，软磁性粉末的大小为特定范围内时，在制造过程中容易防止软磁性粉末的凝聚，软磁性粉末容易更均匀地分散。从上述观点出发，上述方式容易使得直流叠加特性更加良好，容易进一步降低涡流损耗，容易提高强度。
(9)本发明的一个方式的磁部件用的磁性铁芯具备上述(1)～(8)中任一项所述的上述复合材料。
上述磁部件用的磁性铁芯具备直流叠加特性优良、铁损低且强度高的上述复合材料，因此，直流叠加特性优良、铁损低且强度高。
(10)本发明的一个方式的电抗器具备将绕线卷绕而成的线圈和配置上述线圈的磁性铁芯，上述磁性铁芯具备上述(1)～(8)中任一项所述的复合材料。
上述的电抗器在磁性铁芯中具备直流叠加特性优良、铁损低且强度高的上述复合材料，因此，直流叠加特性优良、铁损低且强度高，具有优良的磁特性，而且对强度的可靠性高。
(11)本发明的一个方式的转换器具备上述(10)所述的电抗器。
上述的转换器具备直流叠加特性优良、铁损低且强度高的上述电抗器，由此，具有优良的磁特性，并且对强度的可靠性高。
(12)本发明的一个方式的电力转换装置具备上述(11)所述的转换器。
上述电力转换装置具备以直流叠加特性优良、铁损低且强度高的上述电抗器作为构成要素的上述转换器，由此，具有优良的磁特性，并且对强度的可靠性高。
[本发明的实施方式的详细]
以下，适当参考附图对本发明的实施方式的复合材料、磁部件用的磁性铁芯、作为磁部件的一例的电抗器、转换器和电力转换装置具体地进行说明。在图3中，为了易于理解，虚线圆内示意性地示出复合材料1的组织，实际的大小、形状、填充程度等有时不同。
[复合材料]
如图1、图3的虚线圆内所示，实施方式的复合材料1具备软磁性粉末10、填料30和以分散的状态内包软磁性粉末10和填料30的树脂部20。实施方式的复合材料1的特征之一在于，填料30包含特定的成分并且为特定的结构，树脂部20包含特定的树脂。具体而言，填料30具备橡胶粒子30C和存在于橡胶粒子30C的周围的外周层30B。树脂部20包含热塑性树脂。以下，对每个要素进行说明。
·软磁性粉末
··组成
构成软磁性粉末10的各粉末粒子12、14的软磁性材料可以列举软磁性金属、软磁性非金属。
软磁性金属可以列举铁族金属、以Fe作为主要成分的Fe基合金、非晶态金属等。铁族金属元素为Fe、Co、Ni。
铁族金属是由铁族金属元素和不可避免的杂质构成的纯金属，例如为含有99.5质量％以上的Fe的纯铁。
Fe基合金例如可以列举具有含有合计为1.0质量％以上且20.0质量％以下的选自Si、Ni、Al、Co和Cr中的一种以上元素作为添加元素、余量由Fe和不可避免的杂质构成的组成的Fe基合金。作为这样的Fe基合金，可以列举Fe-Si系合金、Fe-Ni系合金、Fe-Al系合金、Fe-Co系合金、Fe-Cr系合金、Fe-Si-Al系合金(铝硅铁粉)等。
软磁性非金属可以列举金属氧化物、例如铁氧体等含有Fe的氧化物等。
软磁性非金属大多为电绝缘体、高电阻材料，与软磁性金属相比不易产生涡流。因此，复合材料1的软磁性非金属的含量越高，则越能够降低涡流损耗。另一方面，铁族金属、Fe基合金的饱和磁化高，根据组成而使得涡流损耗低。因此，复合材料1优选含有铁族金属、Fe基合金这样的软磁性金属粉末作为软磁性粉末10。
特别是在软磁性粉末10包含纯铁(Fe和不可避免的杂质)的粉末的情况下，Fe的饱和磁化高，因此，复合材料1的纯铁粉的含量越高，则越容易提高饱和磁化。
特别是在软磁性粉末10包含Fe基合金粉末的情况、尤其是包含Fe-Si系合金粉末的情况下，Fe-Si系合金的电阻率高、容易降低涡流损耗，而且硬、在制造过程中不易引入应变，因而容易降低磁滞损耗，因此，复合材料1能够进一步降低铁损。含有Si的Fe基合金的Si量越多，则电阻率越高、越容易变为高硬度，但Si量过多时，可能导致饱和磁化的降低。如果考虑低铁损和高饱和磁化，Fe-Si系合金的Si量优选为1.0质量％以上且8.0质量％以下、进一步优选为3.0质量％以上且7.0质量％以下。
软磁性粉末10除了仅为单一组成的粉末的形态以外，还可以形成为包含多种组成的粉末的形态。关于后者的具体例，在软磁性粉末10为软磁性金属粉的情况下，可以列举：包含纯铁粉和Fe基合金粉末的形态、包含作为Fe基合金粉末且组成不同的多种粉末的形态等包含其他软磁性金属粉和软磁性非金属粉的形态等。
··含量
软磁性粉末10的含量在一定程度上较少、充分地含有树脂部20时，在后述的磁性铁芯3A等中使用复合材料1的情况下，能够省略间隙材料，直流叠加特性优良。另外，这种情况下，能够在粉末粒子之间充分地夹杂树脂部20、填料30，能够抑制粉末粒子彼此的接触。其结果是，能够期待因软磁性粉末10的粉末粒子彼此的接触引起的涡流损耗的增大的降低、软磁性粉末10的均匀分散所带来的直流叠加特性的提高、涡流损耗的降低、强度的提高。另外，能够遍及复合材料1的整体地具有均匀的磁特性、机械特性。
将复合材料1设为100体积％时，软磁性粉末10的具体含量可以列举30体积％以上且80体积％以下。通过在上述范围内含有软磁性粉末10，复合材料1发挥上述的高饱和磁化、高强度、优良的直流叠加特性、涡流损耗的增大的抑制、均匀的磁特性等这样优良的效果。另外，通过在上述范围内含有软磁性粉末10，在制造过程中熔融混合物的流动性优良，容易填充于成形模具中，成形性优良。从上述观点出发，复合材料1的制造性也优良。如果考虑饱和磁化、强度等，软磁性粉末10的含量优选为50体积％以上、进一步优选为60体积％以上、65体积％以上、70体积％以上。如果考虑直流叠加特性、涡流损耗等，软磁性粉末10的含量优选为75体积％以下、进一步优选为73体积％以下。软磁性粉末10的含量更优选为65体积％以上且75体积％以下。例如，在复合材料1的构成成分是软磁性粉末10为Fe-6.5％Si、树脂部20为聚苯硫醚、填料30为硅橡胶填料的情况下(以下，有时将该构成成分称为配合α)，软磁性粉末10的含量为30体积％以上且80体积％以下相当于约74.5质量％以上且约96.5质量％以下的质量比例。
··大小
复合材料1中的软磁性粉末10的大小越小，则涡流损耗越容易降低，越容易提高填充率，因此，通过高填充使得饱和磁化容易提高。软磁性粉末10的大小在一定程度上较大时，能够防止凝聚，而且能够使树脂部20、填料30容易且充分地夹杂于粉末粒子之间，软磁性粉末10容易均匀地分散。通过软磁性粉末10的均匀分散，如上所述能够期待良好的直流叠加特性、涡流损耗的降低、高强度、均匀的磁特性。
软磁性粉末10的具体的大小可以列举：平均粒径为50μm以上且300μm以下。通过使软磁性粉末10的平均粒径满足上述范围，复合材料1发挥上述的涡流损耗的降低、高饱和磁化、优良的直流叠加特性、高强度、均匀的磁特性等优良的效果。另外，熔融混合物的流动性优良，从而容易填充于成形模具中，成形性优良。从上述观点出发，复合材料1的制造性也优良。上述平均粒径更优选为50μm以上且100μm以下。
与实质上由大小均匀的粉末粒子构成的形态相比，软磁性粉末10如图1、图3所示包含较大的粉末粒子12和较小的粉末粒子14时，能够在大粉末粒子12所形成的间隙中夹杂小粉末粒子14从而容易高填充化，容易提高饱和磁化。另外，在粉末粒子之间容易产生间隙，能够在该间隙中夹杂填料30，软磁性粉末10容易均匀分散，容易得到基于上述软磁性粉末10的均匀分散的效果。
·树脂部
树脂部20保持软磁性粉末10并且夹杂于粉末粒子之间而作为磁隙发挥功能。此外，在实施方式的复合材料1中，树脂部20以分散的状态保持填料30并且保持存在于填料30的橡胶粒子30C(图3)的周围的外周层30B。利用外周层30B使树脂部20与橡胶粒子30C密合。并且，在实施方式的复合材料1中，树脂部20中微小的裂纹非常少，优选如图1所示实质上不存在。
··组成
在实施方式的复合材料1中，树脂部20包含热塑性树脂，优选实质上由热塑性树脂构成。如果使树脂部20的构成成分主要为热塑性树脂，则在制造过程中成形性优良，因此，能够实现软磁性粉末10的高填充化。例如，能够容易地使软磁性粉末10的含量为65体积％以上(在上述配合α中为约92.7质量％以上)。如果使树脂部20的构成成分主要为热塑性树脂，则不仅能够利用浇注成形，而且还能够利用注射成形等，因此，即使是复杂的形状也能够容易且精度良好地进行成形，复合材料1的制造性优良。
具体的热塑性树脂可以列举聚酰胺(PA)树脂、聚苯硫醚(PPS)树脂、液晶聚合物(LCP)、聚酰亚胺(PI)树脂、氟树脂等。PA树脂可以列举例如尼龙6、尼龙66、尼龙9T、尼龙10T等。特别是，尼龙9T等PA树脂、PPS树脂、LCP、氟树脂等被称为工程塑料，耐热性优良。因此，如果在树脂部20中含有尼龙9T等，则复合材料1的耐热性优良。
树脂部20中所含的热塑性树脂为单独一种时，在制造过程中容易调节混炼条件、成形条件等，制造性优良。树脂部20包含多种热塑性树脂时，通过组合具有期望特性的树脂，能够提高特性。例如，配合流动性更优良的热塑性树脂时，能够在确保各树脂原来具有的特性的同时提高流动性，复合材料1的制造性优良。此外，树脂部20除了热塑性树脂以外还可以包含例如常温固化性树脂等。这种情况下，能够减少或省略材料、模具的加热，因此，能够简化注射成形设备，能够利用注射成形以外的成形法、例如使材料流入到模具中的浇注成形等，能够提高成形法的选择自由度等。
··含量
如果考虑直流叠加特性、软磁性粉末10的粉末粒子彼此的接触防止、均匀分散等，将复合材料1设为100体积％时，复合材料1中的树脂部20的含量可以列举15体积％以上、进一步为20体积％以上、25体积％以上。如果考虑饱和磁化等，树脂部20的含量可以列举50体积％以下、进一步为45体积％以下、40体积％以下、35体积％以下。
·填料
实施方式的复合材料1包含填料30。填料30代表性地为粒状，以分散在树脂部20中的状态被保持。填料30的功能之一可以列举使得在制造过程中可能赋予到软磁性粉末10、树脂部20的应力等缓和的功能。为了发挥该应力缓和功能，填料30包含作为弹性变形能力高的材料的橡胶(橡胶粒子30C)。另外，作为形成填料30的原料，使用含有橡胶的添加剂。由此，能够降低在制造过程的各工序、具体而言在混炼工序、注射工序、树脂的固化工序等中可能引入到软磁性粉末10中的应变、可能赋予到树脂部20的热收缩时的应力、树脂部20的收缩本身。
··橡胶
具体的橡胶可以列举硅橡胶、丙烯酸类橡胶、丁二烯类橡胶、氨基甲酸酯橡胶、氟橡胶、聚硫橡胶等。通过使填料30含有橡胶，虽然也取决于填料30的粒径，但使得耐冲击性优良(例如微粒)、或者使得应力缓和性优良(例如粗粒)。通过使应力缓和性优良，容易降低上述的应变、应力，复合材料1能够降低涡流损耗、磁滞损耗，或者能够使树脂部20中不易产生微小的裂纹。特别是，硅橡胶的耐热性优良，因此，即使在树脂部20中含有如工程塑料那样熔融温度高的热塑性树脂的情况下，也能够在制造过程中不发生分解而良好地残留在树脂部20中。
填料30除了仅为含有单一组成的橡胶的粉末的形态以外，也可以设定为包含含有多种组成的橡胶的粉末的形态。特别是，如果含有硅橡胶和丙烯酸类橡胶中的至少一者，则复合材料1的耐热性优良、或者在树脂部20中微小的裂纹非常少，因而优选。复合材料1特别优选存在有含有硅橡胶的填料30。
··外周层
实施方式的复合材料1具备以覆盖橡胶粒子30C的外周的方式存在的外周层30B。外周层30B是包含树脂部20的成分和橡胶粒子30C的成分这两者的区域，存在于树脂部20与橡胶粒子30C之间。通过存在外周层30B，在橡胶粒子30C的周围无间隙地存在、密合有树脂部20的成分(包括外周层30B)。特别是，复合材料1优选：取任意的断面，在断面中每1200μm2存在的填料30均与树脂部20密合。填料30均在与树脂部20之间不夹杂空隙等的情况下与树脂部20密合，由此，能够良好地发挥通过含有填料30而带来的上述作用效果。关于外周层30B，代表性地，在原料中使用上述两层结构的添加剂来制造复合材料1的情况下，认为包覆部的至少一部分溶于熔融状态的树脂，包覆部的成分与树脂部20的成分混合而形成外周层30B。因此认为，外周层30B的形状、厚度等与包覆部的形状、厚度近似。
外周层30B例如以下述方式提取。取复合材料1的断面，利用透射型电子显微镜(TEM)对断面进行观察、或者如果是扫描型电子显微镜(SEM)则以高倍率进行观察，对于填料30的橡胶粒子30C的附近进行成分分析。成分分析例如进行线分析。通过成分分析，提取出实质上为橡胶成分的区域作为橡胶粒子30C，提取出与橡胶粒子30C相距足够远的区域、例如自橡胶粒子30C的周缘起相距100nm以上的区域且自其他橡胶粒子30C起也同样远离的区域并且实质上由热塑性树脂构成的区域作为树脂部20部分。从提取出的橡胶粒子30C的周缘起，提取出包含上述橡胶成分和热塑性树脂这两者的环状区域，将该环状区域判定为外周层30B。在复合材料1中存在包围橡胶粒子30C的上述环状区域(外周层30B)的情况下，可以推定为该复合材料1是在原料中使用上述两层结构的添加剂而制造的材料。
··含量
作为填料30的其他功能，可以列举用于夹杂于软磁性粉末10的粉末粒子之间而使其均匀分散在树脂部20中的间隔保持功能(间隔物功能)。含有大量填料30时，认为可以更容易地得到上述应力缓和效果和分散效果，但过多时可能导致软磁性粉末10和树脂部20的含有比例的降低、制造过程中的熔融混合物的成形性(材料的流动性)的降低等。如果考虑应力缓和效果、树脂固化时的收缩的抑制效果、分散效果、成形性等，将复合材料1设为100体积％时，填料30的含量优选超过0体积％且低于7体积％。在上述配合α中，相当于超过约0质量％且低于约1.47质量％的质量比例。从应力缓和效果、分散效果等观点出发，填料30的含量更优选为1体积％以上、进一步更优选为1.5体积％以上、2体积％以上，从成形性等观点出发，更优选为6体积％以下、进一步更优选为5体积％以下。
··大小
填料30的大小越小，则越容易夹杂于软磁性粉末10的粉末粒子之间而使得软磁性粉末10均匀分散，而且不易阻碍软磁性粉末10的高填充化，能够制成含有足够多的软磁性粉末10、但粉末粒子均匀分散的复合材料1。认为填料30本身均匀分散后的复合材料1在制造过程中使添加剂均匀地存在而良好地进行应力缓和。因此，复合材料1能够有效地降低因软磁性粉末10的应变的引入减少引起的磁滞损耗、树脂部20中的微小的裂纹的产生等。另外，填料30的大小越小，则对复合材料1施加振动、弯曲应力等而即使产生微小的裂纹，也能够抑制裂纹的发展，不易产生大裂纹。如果考虑这样的分散效果、裂纹的发展抑制效果等，填料30的平均粒径优选为10μm以下、更优选为8μm以下、进一步优选为5μm以下。另一方面，填料30的平均粒径为10nm以上时，可以得到应力缓和效果和分散效果等，进一步为20nm以上、30nm以上、50nm以上时，期待可以充分地得到应力缓和效果等。
认为外周层30B的含量依赖于所使用的两层结构的添加剂的添加量、大小、包覆部的厚度、制造条件等，难以严格地进行控制。通过上述添加剂的添加量、大小、制造条件等能够大概控制填料30的橡胶粒子30C的含量、大小等，因此认为，使填料30的含量、大小满足上述特定的范围时，外周层30B也可以适当地存在。
·其他
实施方式的复合材料1中，除了软磁性粉末10、树脂部20、填料30以外，也可以含有由氧化铝、二氧化硅等陶瓷这样的非磁性无机材料构成的无机材料填料(未图示)。无机材料填料有助于散热性的提高、软磁性粉末10的偏在抑制所带来的均匀分散等。无机材料填料为微粒时，能够与填料30同样地夹杂于软磁性粉末10的粉末粒子所形成的间隙中。即，能够抑制因含有无机材料填料而导致的软磁性粉末10的含有比例的降低，能够形成具有高饱和磁化的复合材料1。如果为夹杂于上述间隙的程度的微粒的无机材料填料，则即使硬质也不易破裂，而且复合材料1包含具有应力缓和功能的填料30，因此，能够有效地抑制裂纹等。将复合材料设为100质量％时，无机材料填料的含量优选为0.2质量％以上且20质量％以下、更优选为0.3质量％以上且15质量％以下、进一步优选为0.5质量％以上且10质量％以下。
·各种物理量等的测定方法
复合材料1中的各要素的组成、软磁性粉末10的含量和平均粒径、树脂部20的含量、填料的含量和平均粒径这样的各种物理量的测定通过取复合材料1的断面并利用SEM、TEM对该断面进行观察来进行。复合材料1的断面通过利用适当工具进行切割后实施研磨加工来得到。利用SEM、TEM对该断面进行观察，获取观察图像。SEM的倍率可以列举例如200倍以上。进行观察的断面数(观察图像的获取数)设定为10个以上，对每一个画面取一个视野，总断面积设定为0.1cm2以上。对获取的各观察图像实施二值化处理等图像处理，提取出软磁性粉末10的粉末粒子12、14及填料30等的轮廓，求出各轮廓所形成的面积。
··含量的测定
软磁性粉末10相对于复合材料1整体的含量(体积％)视为与复合材料1的断面中的软磁性粉末10的面积比例等价。复合材料1的断面中的软磁性粉末10的面积比例是指：对每个观察图像计算出软磁性粉末10的粉末粒子的面积比例，设定为10个以上的观察图像中的面积比例的平均值。与软磁性粉末10的情况同样，填料30相对于复合材料1整体的含量(体积％)视为与复合材料1的断面中的填料30的面积比例等价。填料30的面积比例也与软磁性粉末10的情况同样地设定为10个以上的观察图像中的面积比例的平均值。
··平均粒径的测定
关于软磁性粉末10的平均粒径，将对在每个观察图像中存在的全部粉末粒子提取出的轮廓的等价面积圆的直径作为粒径，求出粒度分布。对每个观察图像求出粒度分布的峰值，将10个以上的观察图像中的峰值的平均值作为平均粒径。填料30的平均粒径与软磁性粉末10的情况同样，将提取出的外周层30B的轮廓的等价面积圆的直径作为粒径，求出粒度分布，设定为10个以上的观察图像中的粒度分布的峰值的平均值。
··成分分析
在软磁性粉末10的成分分析中，可以利用X射线衍射、能量分散型X射线分光法(EDX)等。树脂部20、填料30的成分分析可以利用EDX等。
·形状
实施方式的复合材料1可以通过利用注射成形、浇注成形等各种成形法进行制造来得到各种形状。在图4中，表示长方体状的材料(铁芯片31)、端面为圆顶状的异形柱状的材料(铁芯片32)为一例，复合材料1的形状没有限定。可以以形成期望的形状的方式选择成形模具。不仅可以为图4所示的柱状体，具有贯通孔的筒体、例如圆环体等这样的简单的立体当然也可以，还可以采取其他复杂的立体形状。其他具体的形状在磁性部件用的磁性铁芯的项中进行说明。
·用途
实施方式的复合材料1能够适合用于磁部件用的磁性铁芯。磁部件具备具有将绕线以螺旋状卷绕而成的筒状的卷绕部的线圈和具有配置卷绕部的部分的磁性铁芯。磁部件例如可以列举电抗器、扼流圈、变压器、电动机等。图3、图4示出电抗器1A作为磁部件的一例。
[复合材料的制造方法]
实施方式的复合材料1可以如上所述利用注射成形、浇注成形等各种成形法来制造。特别是，复合材料1在树脂部20中含有热塑性树脂，因此，可以适当地利用注射成形。
·原料
复合材料1的原料例如可以列举：软磁性粉末10、作为最终形成树脂部20的材料的热塑性树脂的树脂粉末和树脂熔融物等原料树脂、和最终形成填料30的橡胶粒子30C和外周层30B的两层结构的添加剂。
原料中使用的软磁性粉末10在固化后的复合材料1中实质上维持其组成、大小、含量。即，软磁性粉末10在制造前后，组成、大小、含量实质上没有变化。因此，可以以使复合材料1中的软磁性粉末10的组成、平均粒径、含量等为期望的值的方式来选择、调整原料。但是，如上述的“各种物理量等的测定方法”中所说明的那样，复合材料1中的软磁性粉末10的含量是通过与原料阶段的测定方法不同的测定方法求出的值，因此，相对于原料的值可能产生偏差。相对于原料的软磁性粉末10的添加量，复合材料1中的软磁性粉末10的含量的测定结果的差在±5％以内时，视为实质上维持了原料的值(实质上与原料等同)。
原料树脂的一部分在固化后的复合材料1中构成外周层30B。
如上所述，原料中使用的两层结构的添加剂是具备如上所述由橡胶构成的芯部和由主要成分与构成芯部的橡胶相同的橡胶构成且覆盖芯部的包覆部的橡胶材料的粉末。构成包覆部的橡胶与构成芯部的橡胶相比，被调整成与原料树脂的亲和性优良。这样的两层结构的添加剂可以使用市售品、公知的添加剂。认为两层结构的添加剂的芯部主要在固化后的复合材料1中构成填料30的橡胶粒子30C，包覆部主要构成外周层30B。因此，根据外周层30B的生成状态，相对于两层结构的添加剂，有时复合材料1中的填料30的平均粒径减小、或者填料30的含量减少。可以以使复合材料1中的填料30的组成、平均粒径、含量等为期望的值的方式对添加剂和原料树脂的含量、制造条件等进行调节。相对于原料中使用的两层结构的添加剂的添加量，复合材料1中的填料30的含量的测定结果的差在±1％以内时，视为实质上维持了原料的值(实质上与原料的添加剂等同)。
关于原料中使用的各粉末的平均粒径，利用激光衍射式粒度分布测定装置测定体积基准的粒度分布，设定为从粒径小的一侧起的累积达到50％的粒径值(以下，称为D50粒径)。相对于D50粒径，上述软磁性粉末10的平均粒径和填料30的平均粒径的测定结果可能产生偏差。特别是认为，与原料中使用的两层结构的添加剂的平均粒径相比，填料30的平均粒径较小。相对于D50粒径，上述平均粒径的测定结果的差、即[(D50粒径-测定结果)/D50粒径]×100在软磁性粉末10中为±5％以内、在填料30中为±1％以内时，视为实质上维持了原料粉末的大小(实质上与原料粉末等同)。
·注射成形
在通过注射成形制造复合材料1的情况下，例如以下述方式进行。以下的粉末混合工序和混炼工序中，可以省略粉末混合工序而仅进行混炼工序。
(准备工序)作为原料，准备软磁性粉末10、热塑性树脂的树脂粉末和上述两层结构的添加剂。
(粉末混合工序)将准备的原料的粉末混合而制成混合粉末。
(混炼工序)对混合粉末进行加热，使树脂粉末为熔融状态而进行混炼。
(固化工序)将混炼物(例如颗粒)供给至注射成形装置进行塑化，将熔融混合物注射、填充至成形模具中后，进行冷却而固化。
·浇注成形
在浇注成形中，将软磁性粉末与热塑性树脂的熔融物混合、混炼，对所得到的熔融混合物根据需要施加压力，填充到成形模具中后，进行固化。
·基于制造方法的效果
在实施方式的复合材料1的制造时，通过利用上述的以橡胶作为芯部的两层结构的添加剂，发挥以下的效果。其结果是，如上所述能够制造直流叠加特性优良、铁损低且强度高的复合材料1、进而饱和磁化也高的复合材料1。
(I)在粉末混合工序、熔融状态下的混炼工序、注射工序、固化工序中，利用向混合机、成形模具填充时的压力、树脂的热收缩等，使可能赋予到软磁性粉末10的应力等缓和，能够有效地降低因这些应力等引起的向软磁性粉末10中应变的引入。
(II)利用固化工序中的树脂的热收缩，使可能赋予到固化后的树脂部20的应力等缓和，能够有效地降低因该应力等引起的微小的裂纹等的产生。
(III)两层结构的添加剂作为软磁性粉末10的粉末粒子之间的间隔物发挥功能，即使在高填充有软磁性粉末10的情况下，也能够有助于防止粉末粒子的凝聚而使软磁性粉末10均匀分散在树脂部20中。基于上述添加剂的夹杂所带来的树脂的固化时的收缩抑制，也能够使填料30夹杂在粉末粒子之间，能够使软磁性粉末均匀地分散。
(IV)两层结构的添加剂中，通过将亲和性优良的包覆部的成分与处于熔融状态的树脂部20的成分混合，在固化后，树脂部20与填料30的橡胶粒子30C能够经由外周层30B密合。
[试验例1]
制作含有软磁性粉末和树脂部的复合材料，对所得到的复合材料的磁特性和强度进行考察。
·原料和制造过程
在该试验中，任一种试样都是利用注射成形来制作复合材料。试样的制作通过原料的准备混合·混炼注射冷却这样的工序来进行。
试样No.1-1～1-4中，作为原料，准备软磁性粉末、树脂粉末和两层结构的添加剂。
试样No.1-100、1-110、1-120中，作为原料，准备软磁性粉末和树脂粉末，不使用两层结构的添加剂。除了不使用添加剂这一点以外，试样No.1-100使用与试样No.1-1、1-2同样的原料，试样No.1-110使用与试样No.1-3同样的原料，试样No.1-120使用与试样No.1-4同样的原料，在同样的条件下进行制造。
·原料的规格
软磁性粉末是具有含有3.0质量％的Si或6.5质量％的Si、余量由Fe和不可避免的杂质构成的组成的Fe-Si合金的粉末(Fe-3Si、Fe-6.5Si)，任一种组成的粉末都是D50粒径为80μm。
树脂部为聚酰胺树脂、具体而言为尼龙9T(PA9T)、或者PPS。
试样No.1-1、1-3、1-4中使用的添加剂是由具备由硅橡胶构成的芯部和包覆部的两层结构的粒子构成的粉末，平均粒径满足100nm以上且900nm以下。例如，可以使用株式会社钟化的MR-01。
试样No.1-2中使用的添加剂是由具备由丙烯酸类橡胶构成的芯部和包覆部的两层结构的粒子构成的粉末，平均粒径满足1μm以上且9μm以下。例如，可以使用株式会社钟化的MP-91。
将所准备的原料的软磁性粉末、树脂粉末、适当的添加剂的粉末混合，进一步进行加热而使树脂为熔融状态，进行混炼，制作混炼物。将原料的配合比例(软磁性粉末中为填充率)示于表1中。配合比例是将原料整体设为100体积％时的体积比例(体积％)。表1所示的配合比例的余量为树脂部的比例。
[表1]
·试样的形状和尺寸
准备规定形状的成形模具，将混炼物进行塑化后填充到成形模具中，进行冷却和固化，制作复合材料。在该试验中，对于每种试样制作作为磁特性测定用试验片的环状的复合材料和作为强度测定用试验片的板状的复合材料这两种试验片。环状的复合材料的尺寸设定为外径34mm、内径20mm、厚度5mm。板状的复合材料的尺寸设定为长度77mm、宽度13mm、厚度3.2mm。
·成形性(材料的流动性)
对将混炼物填充到成形模具中时的材料的流动性进行考察。将结果示于表1中。需要说明的是，关于试样No.1-2，将添加剂的配合比例从5体积％变为7体积％，结果，混炼物的流动性差，无法精度良好地进行成形。
·试样的组织观察
取所制作的各试样的复合材料的断面，利用SEM进行观察。图1是试样No.1-1的复合材料的SEM观察图像，图2是从左起依次为试样No.1-100的复合材料、试样No.1-1的复合材料、试样No.1-2的复合材料的SEM观察图像。如图1、图2所示，试样No.1-1、1-2的复合材料具备包含较大的粉末粒子12和较小的粉末粒子14的软磁性粉末10、比软磁性粉末10的粉末粒子更微细且含有橡胶的填料30和以分散的状态内包上述软磁性粉末10和填料30的树脂部20。
并且，试样No.1-1、1-2的复合材料均在树脂部20中没有观察到微小的裂纹。如图1、图2所示，在该试验中，在每1200μm2面积中不存在5μm以上的微小的裂纹。因此认为，试样No.1-1、1-2的复合材料均在树脂部20中实质上不存在微小的裂纹。
另外，试样No.1-1、1-2的复合材料均在其整体中均匀地分散有软磁性粉末10，没有观察到凝聚，因此认为实质上不存在凝聚。
此外，如图1、图2所示，试样No.1-1、1-2的复合材料均是填料30与树脂部20实质上无间隙地密合。在该试验中，在断面每1200μm2中存在的全部填料30与树脂部20密合。认为该理由在于，原料中使用的添加剂的包覆部的至少一部分溶于树脂中，在橡胶粒子的周围存在包含包覆部的成分和树脂部的成分的混合成分(外周层)。
认为试样No.1-3、1-4也具有与试样No.1-1、1-2同样的组织。
另一方面，试样No.1-100的复合材料如图2所示在树脂部中存在大量微小的裂纹。在图2的SEM观察图像中，在每1200μm2面积中存在长度为5μm以上的微小的裂纹。另外，试样No.1-100的复合材料在树脂部中不存在填料，能够确认到软磁性粉末10的粉末粒子彼此接触的部分(未图示)。认为试样No.1-110、1-120也具有与试样No.1-100同样的组织。
·试样的物理量(含量、平均粒径)的测定
对于制作的试样No.1-1～1-4的复合材料，使用上述的断面的SEM观察图像，测定软磁性粉末相对于复合材料的含量和平均粒径。测定基于上述的“各种物理量等的测定方法”中说明的测定方法来进行。其结果是，软磁性粉末的含量和平均粒径相对于原料中使用的软磁性粉末的含量和平均粒径，其差在±5％的范围内，可以说实质上维持了原料的软磁性粉末的含量和平均粒径。
·磁特性的测定
对于各试样的复合材料，作为磁特性，测定相对磁导率(最大相对磁导率μm)、饱和磁化(饱和磁通密度Bs)、铁损。将结果示于表2中。
饱和磁化设定为利用电磁铁对环状的试验片施加10000(Oe)(＝795.8kA/m)的磁场而使其充分磁饱和时的饱和磁化。
相对磁导率以下述方式进行测定。对环状的试验片实施300匝的绕线作为初级绕线、实施20匝的绕线作为次级绕线，测定B-H起始磁化曲线。B-H起始磁化曲线在H＝0(Oe)～100(Oe)(＝7958A/m)的范围内进行测定，将由该B-H起始磁化曲线得到的最大相对磁导率作为相对磁导率。需要说明的是，此处的磁化曲线是指所谓的直流磁化曲线。
铁损是使用环状的试验片以下述方式进行测定。使用AC-BH曲线描绘器，测定使激发磁通密度Bm为1kG(＝0.1T)、使测定频率为20kHz时的磁滞损耗Wh1/20k(kW/m3)和涡流损耗We1/20k(kW/m3)，将它们的和作为铁损W1/20k(kW/m3)。
·强度的测定
作为各试样的复合材料的强度，测定弯曲强度。将其结果示于表2中。
关于弯曲强度，利用精密万能试验机(株式会社岛津制作所制造的オートグラフAGS-H)，对板状的试验片进行三点弯曲试验来求出。将支点间距设定为50mm、将试验速度设定为5mm/分钟。
[表2]
表2所示的试样中，将具备软磁性粉末、特定的填料和树脂部的试样No.1-1～1-4的复合材料相对于不具备填料的试样No.1-100、1-110、1-120在相同组成之间进行比较，在直流磁化曲线中直线部分长，直流叠加特性优良。试样No.1-1～1-4均是在直流磁化曲线中斜率大致恒定的磁场的范围大、或者相对磁导率大致恒定的磁场的范围大，BH曲线的直线性优良，可以说实现了恒磁导率。另外，将试样No.1-1～1-4相对于试样No.1-100、1-110、1-120在相同组成之间进行比较时，均是铁损低、弯曲强度高。具体而言，试样No.1-1、1-2的复合材料的铁损为650kW/m3以下、进一步为(低于)600kW/m3以下、进一步为590kW/m3以下，弯曲强度为60MPa以上、进一步为70MPa以上、进一步为80MPa以上。试样No.1-3的铁损为220kW/m3以下，弯曲强度超过80MPa。试样No.1-4的铁损为230kW/m3以下，弯曲强度为60MPa以上。
对于试样No.1-1～1-4，认为相对磁导率大致恒定的磁场的范围大的理由在于上述软磁性粉末均匀地分散这一点、在树脂部中实质上不存在微小的裂纹这一点等。认为不易产生因微小的裂纹引起的磁通的紊乱，在复合材料整体中磁通的通过容易变得一样。将试样No.1-1～1-4的复合材料相对于试样No.1-100、1-110、1-120在相同组成之间进行比较时，最大相对磁导率也低。因此，将试样No.1-1～1-4的复合材料用于磁性铁芯的情况下，能够省略间隙材料。从这一点考虑，试样No.1-1～1-4的复合材料也能够有助于直流叠加特性优良的磁性铁芯的构建。
关于试样No.1-1～1-4，认为铁损低的理由在于：通过填料的含有(两层结构的添加剂的使用)，制造过程中的向软磁性粉末的应变的引入减少，即使不另外利用热处理等除去应变，也能够降低磁滞损耗；在制造过程中添加剂抑制树脂的收缩、或者填料成为间隔物，软磁性粉末均匀地分散而使粉末粒子彼此的接触减少，能够抑制因粉末粒子彼此的接触引起的涡流损耗的增大；等。另外认为，通过使用由Fe-Si合金构成的粉末作为软磁性粉末，利用合金本身的刚性也减少了应变的引入。
关于试样No.1-1～1-4，认为弯曲强度高的理由在于：通过填料的含有(两层结构的添加剂的使用)，能够减少制造过程中的固化时的收缩所引起的在树脂部产生微小的裂纹等的现象；利用上述的软磁性粉末的均匀分散，不会产生局部性的弱点部分，能够在整体具有一样的强度；等。
此外，试样No.1-1～1-4的复合材料不含有填料，但饱和磁化高，相对于不含有填料的试样No.1-100、1-110、1-120在相同组成之间进行比较，为同等程度。具体而言，试样No.1-1、1-2的复合材料的饱和磁化为1.2T以上、进一步为1.3T以上、进一步为1.35T以上，试样No.1-3、1-4的复合材料的饱和磁化为1.2T以上、进一步为1.25T以上。认为饱和磁化高的理由在于：填料与软磁性粉末相比，充分小(在此为软磁性粉末的平均粒径的1/10以下、进一步为1/15以下)，夹杂于软磁性粉末的粉末粒子所形成的间隙中，能够防止磁特性的降低；等。另外，试样No.1-1～1-4的复合材料通过使树脂部实质上为热塑性树脂，软磁性粉末的填充率为70体积％以上、高填充，并且能够良好地成形。
此外，根据该试验可以说：直流叠加特性优良、铁损低且强度高的、软磁性粉末均匀地分散、在树脂部中微小的裂纹非常少的复合材料、进而饱和磁化高的复合材料可以通过在原料中使用以橡胶为主体的上述两层结构的添加剂来制造。另外可以说，通过对上述添加剂的大小、添加量进行调节，成形性(材料的流动性)优良，能够精度良好且容易地制造上述复合材料。
[磁部件用的铁芯]
实施方式的磁部件用的磁性铁芯在其至少一部分具备实施方式的复合材料1、例如试验例1中制作的试样No.1-1～1-4的复合材料。该磁性铁芯根据磁部件的形态而采取各种形状。例如，在磁性铁芯形成闭磁路的情况下，使用具有环状部分的一体成形品或使多个铁芯片组合而形成为环状的组合件。上述一体成形品可以列举圆环体、O字状体等。上述组合件可以列举：被称为EE型铁芯、ER型铁芯、EI型铁芯等的公知形状的组合件、使长方体状等柱状的铁芯片组合而形成为O字体(图3、图4)的组合件等。例如，在磁性铁芯形成开磁路的情况下，使用棒材。
上述一体成形品、组合件、棒材均与线圈独立，与另外制作的线圈组合安装、或者卷绕有绕线。此外，可以在利用磁性铁芯覆盖线圈的至少一部分或者埋设线圈这样的一体地具备线圈的磁部件的磁性铁芯中具备实施方式的复合材料1。该磁部件可以通过如下方法容易地制造：将线圈预先收纳在成形模具中，将上述复合材料的制造方法的项中说明的熔融混合物填充到成形模具中而将线圈埋设等。
实施方式的磁部件用的磁性铁芯具备直流叠加特性优良、铁损低且强度高的实施方式的复合材料1，由此，直流叠加特性优良、铁损低且强度高。特别是，在磁性铁芯整体由复合材料1构成的情况下，能够省略间隙材料，直流叠加特性更优良。
[电抗器]
参考图3、图4对实施方式的电抗器1A进行说明。电抗器1A具备具有将绕线2w以螺旋状卷绕而成的卷绕部的线圈2A和具有配置线圈2A的卷绕部的部分的磁性铁芯3A。电抗器1A在磁性铁芯3A的至少一部分具备实施方式的复合材料1(参考图3的虚线圆内)、例如试验例1中制作的试样No.1-1～1-4的复合材料。
在该例所示的电抗器1A中，线圈2A具有一对卷绕部2a、2b，磁性铁芯3A具备各自收纳在各卷绕部2a、2b内的部分(铁芯片31、31)和未收纳在卷绕部2a、2b中而露出的部分(铁芯片32、32)。铁芯片31、31、32、32均由复合材料1构成。
·线圈
构成线圈2A的绕线2w可以使用在导体线的外周具备瓷漆(代表性地为聚酰胺酰亚胺)等绝缘包覆层的包覆线。导体线可以列举由铜、铝、其合金这样的导电性材料构成的扁平线、圆线。线圈2A的规格(卷绕部的个数、卷绕部的端面形状、匝数等)可以适当选择。在图3、图4所示的线圈2A中，绕线2w为包覆扁平线，具备将没有接合部的一根连续的绕线2w以螺旋状卷绕而成的卷绕部2a、2b和将它们连结的连结部2r。各卷绕部2a、2b为扁绕线圈。可以形成卷绕部为一个的线圈。
·磁性铁芯
图3、图4所示的磁性铁芯3A是使柱状的多个铁芯片31、31、32、32组合成环状的组合件，对线圈2A进行励磁时，形成闭磁路。由复合材料1构成的磁性铁芯3A可以列举例如饱和磁化为0.6T以上、进一步为1.0T以上、相对磁导率为5以上且50以下、进一步为10以上且35以下(测定方法参考上述试验例1)。相对磁导率为上述范围时，能够将复合材料1中的树脂部20等非磁性材料用于磁隙，无需在铁芯片之间另外设置间隙材料。即，能够制成省略了间隙材料的电抗器1A。需要说明的是，根据铁芯片的磁特性，可以制成另外具备由氧化铝等构成的间隙材料的磁性铁芯。
·其他
电抗器1A可以具备夹设在线圈2A与磁性铁芯3A之间而将两者绝缘的夹设构件(未图示)。夹设构件可以由绝缘材料构成。
·效果
实施方式的电抗器1A中，磁性铁芯3A的至少一部分(在此为全部)由直流叠加特性优良、铁损低且强度高的实施方式的复合材料1构成，因此，直流叠加特性优良、铁损低且强度高，磁特性优良、对强度的可靠性高。特别是，在磁性铁芯3A的整体由复合材料1构成而为无间隙材料的情况下，直流叠加特性更优良。
[转换器·电力转换装置]
上述的电抗器1A能够用于通电条件例如是最大电流(直流)为约100A～约1000A、平均电压为约100V～约1000V、使用频率为约5kHz～约100kHz的用途中。作为该用途的代表例，可以列举电动汽车、混合动力汽车等车辆1200(图5)中载置的转换器1110(图5、图6)的构成部件、具备转换器1110的电力转换装置1100(图5、图6)的构成部件。以下，对车辆1200、电力转换装置1100、转换器1110的概略构成进行说明。
如图5所示，车辆1200具备主电池1210、与主电池1210连接的电力转换装置1100、利用来自主电池1210的供给电力进行驱动的电动机(代表性地为三相交流电动机)1220和被电动机1220驱动而用于行进车轮1250。在混合动力汽车中，可以进一步具备发动机。此外，车辆1200具备与主电池1210连接的供电装置用转换器1150、与成为辅机类1240的电力源的副电池1230和主电池1210连接的辅机电源用转换器1160等。转换器1150、1160代表性地进行AC-DC转换的升降压动作。
电力转换装置1100具备与主电池1210连接的转换器1110、和与转换器1110连接而进行直流与交流的相互转换的逆变器1120。
如图6所示，转换器1110具备多个开关元件1111、对开关元件1111的动作进行控制的驱动电路1112和与主电池1210和开关元件1111连接的电抗器L。转换器1110通过开关元件1111的开/关(ON/OFF)的反复来进行输入电压的转换。该例的转换器1110在主电池1210与逆变器1120之间进行DC-DC转换的升降压动作。可以制成仅进行升压动作、仅进行降压动作的转换器。
作为转换器1110中具备的电抗器L、其他上述转换器1150、1160中具备的电抗器(未图示)，可以具备上述电抗器1A。电力转换装置1100、转换器1110具备以含有直流叠加特性优良、铁损低且强度高的复合材料1的磁性铁芯3A作为构成要素的电抗器1A，因此，直流叠加特性优良、铁损低且强度高，磁特性优良、对强度的可靠性高。
本发明不限定于这些例示，由权利要求书表示，意图包括与权利要求书均等的含义和范围内的全部变更。
产业上的可利用性
本发明的复合材料能够用于各种磁部件、例如电抗器、扼流圈、变压器、电动机等的磁性铁芯、以及直流叠加特性优良、铁损低且强度高、进一步期望高饱和磁化的磁性原材料等。本发明的磁部件用的磁性铁芯能够用于电抗器、扼流圈、变压器、电动机等的构成要素。本发明的电抗器能够用于混合动力汽车、插电式混合动力汽车、电动汽车、燃料电池汽车等车辆中搭载的车载用转换器(代表性地为DC-DC转换器)、空调机的转换器等各种转换器、电力转换装置的构成部件。
符号说明
1复合材料 10软磁性粉末 12大粉末粒子
14小粉末粒子
20树脂部 30填料 30C橡胶粒子 30B外周层
1A电抗器 2A线圈 2a、2b卷绕部 2r连结部 2w绕线
3A磁性铁芯 31、32铁芯片
1100电力转换装置 1110转换器 L电抗器
1111开关元件 1112驱动电路
1120逆变器
1150供电装置用转换器 1160辅机电源用转换器
1200车辆 1210主电池 1220电动机
1230副电池 1240辅机类 1250车轮

Claims (12)

1.一种复合材料，其具备软磁性粉末、填料和以分散的状态内包所述软磁性粉末和所述填料的树脂部，
所述填料具有橡胶和覆盖所述橡胶的表面且包含有机物的外周层，
所述树脂部包含热塑性树脂。
2.如权利要求1所述的复合材料，其中，所述复合材料的断面每1200μm2中存在的各填料与所述树脂部密合。
3.如权利要求1或权利要求2所述的复合材料，其中，所述复合材料中的所述填料的含量超过0体积％且低于7体积％。
4.如权利要求1～权利要求3中任一项所述的复合材料，其中，所述填料含有硅橡胶和丙烯酸类橡胶中的至少一者。
5.如权利要求1～权利要求4中任一项所述的复合材料，其中，所述填料的平均粒径为10nm以上且10μm以下。
6.如权利要求1～权利要求5中任一项所述的复合材料，其中，所述软磁性粉末包含含有1.0质量％以上且8.0质量％以下的Si的Fe基合金的合金粉末。
7.如权利要求1～权利要求6中任一项所述的复合材料，其中，所述复合材料中的所述软磁性粉末的含量为30体积％以上且80体积％以下。
8.如权利要求1～权利要求7中任一项所述的复合材料，其中，所述软磁性粉末的平均粒径为50μm以上且300μm以下。
9.一种磁部件用的磁性铁芯，其具备权利要求1～权利要求8中任一项所述的复合材料。
10.一种电抗器，其具备将绕线卷绕而成的线圈和配置所述线圈的磁性铁芯，
所述磁性铁芯具备权利要求1～权利要求8中任一项所述的复合材料。
11.一种转换器，其具备权利要求10所述的电抗器。
12.一种电力转换装置，其具备权利要求11所述的转换器。
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