CN1252749C - 具有磁偏用磁体的磁芯和采用它的电感部件 - Google Patents
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Abstract
磁芯在磁路中的至少1个以上的部位,具有间隙,将永久磁体***上述间隙,在直流外加磁场为120Oe的条件下,交流磁场频率为20kHz的交流透磁率大于45,并且在交流磁场频率为20kHz,最大磁通密度为0.1T的条件下,铁损特性小于100kW/m3。在电感部件的上述磁芯上,缠绕有1匝以上的线圈。
Description
技术领域
本发明涉及用于扼流圈,变压器等的电感部件的磁芯(下面也简称为“芯体”)的磁偏用的永久磁体,本发明特别是涉及磁性芯体,可减小电感部件厚度的薄型磁性芯体。
背景技术
在过去,在用于比如,开关电源等的扼流圈和变压器中,通常,按照与直流叠加的方式外加交流。因此,用于这些扼流圈,变压器的磁芯要求相对该直流叠加,未实现磁性饱和的透磁率特性(将该特性称为“直流叠加特性”)良好。
高频用的磁性芯体采用铁氧体磁芯,模制磁芯,但是铁氧体磁芯具有初始透磁率较高,饱和磁通密度较小的材料物理特性造成的特征,模制磁芯具有初始透磁率较高,饱和磁通密度较高的材料物理特性造成的特征。因此,模制磁芯大多采用圆环形状。另外,在铁氧体磁芯的场合,比如,在E型芯体的中足,形成磁间隙(磁性空隙),通过直流叠加,避免磁饱和。
但是,伴随近年的电子设备的小型化要求而产生的电子部件的小型化的需要,磁芯的磁间隙也不得不减小,相对直流叠加,强烈要求更高的透磁率的磁芯。
相对该要求,一般必须选择饱和磁化较高的磁芯,即必须选择在高磁场中,未磁饱和的磁性芯体。但是,饱和磁化必然由材料的组分确定,不可能无限地高。
作为其解决方案,在过去人们提出在设置于磁芯的磁路中的磁间隙内,设置永久磁体,消除直流叠加造成的直流磁场,即对磁芯,提供磁偏。
采用该永久磁体的磁偏方法为使直流叠加特性提高的优良的方法,如果采用金属烧结磁体,则磁芯的铁损值的增加显著,另外如果采用铁氧体磁体,则产生叠加特性不稳定等情况,无论如何,其是不耐用的。
作为解决这些问题的方案,比如,JP特开昭50-133453号文献公开了下述方案,其中磁偏用永久磁体采用将矫顽力较高的稀土类磁体粉末与粘接剂混合,进行压缩成形的粘合磁体,由此,改善直流叠加特性和芯体的温度上升。
但是,近年来,对电源的电力转换效率提高的要求日益严格,即使对于扼流圈用和变压器用的磁芯,仅仅通过测定芯体,无法对优劣进行判断。由此,采用铁损值测定装置的测定结果的判断是不可缺少的,作为实际上作为本发明人等进行分析的结果,根据JP特开昭50-133453中给出的电阻率的值知道,铁损特性变差。
另外,伴随近年的电子设备的小型化,人们日益要求电感部件的整体尺寸减小,显然还要求磁偏用磁体的厚度的减小。
此外,近年来,人们希望表面装配型线圈,但是,为了实现表面装配,对线圈进行回流焊接处理。人们希望在此软熔(reflow)条件下,线圈的磁芯的特性不退化。另外,必须采用耐氧化的稀土类磁体。
发明内容
本发明的一个目的在于提供特别适合于下述场合的磁体的磁芯,以便对在小型电感部件的磁路中的至少1个以上的部位上具有间隙的磁芯,从该间隙两端,提供磁偏,该场合指可减小具有在间隙附近设置永久磁体的磁偏用磁体的磁芯的整体尺寸。
另外,本发明的另一目的在于容易并且低价格地提供下述磁芯,该磁芯具有优良的直流叠加特性,以及铁损特性,即使在软熔条件下,特性仍不受到影响,具有耐氧化性。
此外,本发明的还一目的在于容易并且低价格地提供下述磁芯,以便对在磁路中的至少1个以上的部位上具有间隙的磁芯,从该间隙两端,提供磁偏,该磁芯具有在间隙附近设置有永久磁体的磁偏用磁体,考虑到上述情况,该磁芯具有优良的直流叠加特性和铁损特性。
按照本发明,获得下述磁芯,其特征在于在磁路中的至少1个以上的部位,具有间隙,将永久磁体***上述间隙,在直流外加磁场为120Oe的条件下,20kHz的交流透磁率大于45,并且在20kHz,最大磁通密度为0.1T的条件下,铁损特性小于100kW/m3。
还有,按照本发明,获得下述电感部件,其特征在于在上述磁芯上,缠绕至少1匝以上的线圈。
附图说明
图1A为实施例1~3的EE型Mn-Zn系铁氧体磁芯的示意性透视图;
图1B为图1A的电感部件的正视图;
图2为表示实施例1中的,将矫顽力为3kOe的铁氧体磁体***Mn-Zn系铁氧体磁芯的间隙部,反复地进行直流叠加测定的结果的曲线图;
图3为表示实施例1中的,将矫顽力为5kOe的Sm-Fe-N粘合磁体***Mn-Zn系铁氧体磁芯的间隙部,反复地进行直流叠加测定的结果的曲线图;
图4为表示实施例1中的,将矫顽力为11kOe的Sm-Fe-N粘合磁体***Mn-Zn系铁氧体磁芯的间隙部,反复地进行直流叠加测定的结果的曲线图;
图5为表示实施例1中的,将矫顽力为15kOe的Sm-Fe-N粘合磁体***Mn-Zn系铁氧体磁芯的间隙部,反复地进行直流叠加测定的结果的曲线图;
图6为实施例2的圆环形状的铁硅铝磁合金磁芯的透视图;
图7为对实施例2中的,未***有磁体的Mn-Zn系铁氧体磁芯、***有Sm-Fe-N粘合磁体的Mn-Zn系铁氧体磁芯、铁硅铝磁合金磁芯的直流叠加特性进行比较的曲线图;
图8为表示本发明的第1实施形式的扼流圈用的圆环柱芯体的透视图;
图9为表示在图8的圆环柱芯体上缠绕了线圈的扼流圈的透视图;
图10为实施例8的,由Sm2Co17磁体与聚酰亚胺树脂形成的薄片磁体的直流叠加特性的测定数据;
图11为实施例8的,由Sm2Co17磁体与环氧树脂形成的薄片磁体的直流叠加特性的测定数据;
图12为实施例8的,由Sm2Co17N磁体与聚酰亚胺树脂形成的薄片磁体的直流叠加特性的测定数据;
图13为实施例8的,由Ba铁氧体磁体与聚酰亚胺树脂形成的薄片磁体的直流叠加特性的测定数据;
图14为实施例8的,由Sm2Co17磁体与聚丙烯树脂形成的薄片磁体的直流叠加特性的测定数据;
图15为表示采用实施例14的,由试样2和4形成的薄片磁体的场合,以及不采用薄片磁体的场合的,软熔前后的直流叠加特性的测定数据的图;
图16为表示实施例20的,Sn2Co17磁体—环氧树脂薄片磁体的磁化磁场与直流叠加特性的图;
图17为表示适合采用本发明的实施例21的薄片磁体的电感部件的外观透视图;
图18为图17的电感部件的分解装配透视图;
图19为表示图17的电感部件的直流叠加电感特性的图;
图20为表示适合采用本发明的实施例22的薄片磁体的电感部件的外观透视图;
图21为图20的电感部件的分解装配透视图;
图22为表示适合采用本发明的实施例23的薄片磁体的电感部件的外观透视图;
图23为图22的电感部件的分解装配透视图;
图24为表示图22的电感部件的直流叠加电感特性的图;
图25A为用于图22的电感部件的使用领域的说明的图;
图25B为用于已有的电感部件的使用领域的说明的图;
图26为表示适合采用本发明的实施例24的薄片磁体的电感部件的实施形式的外观透视图;
图27为图26的电感部件的分解装配透视图;
图28为表示适合采用本发明的实施例25的薄片磁体的电感部件的外观透视图;
图29为图28的电感部件的分解装配透视图;
图30为表示图28的电感部件的直流叠加电感特性的图;
图31A为用于已有的电感部件的使用领域的说明的图;
图31B为用于图28的电感部件的使用领域的说明的图;
图32为表示适合采用本发明的实施例26的薄片磁体的电感部件的实施形式的外观透视图;
图33为形成图32的电感部件的磁路的芯体与薄片磁体的组成透视图;
图34为表示图32的电感部件的直流叠加电感特性的图;
图35为表示适合采用本发明的实施例27的薄片磁体的电感部件的实施形式的剖视图;
图36为表示形成图35的电感部件的磁路的芯体与薄片磁体的组成的透视图;
图37为表示图35的电感部件的直流叠加电感特性的图。
具体实施方式
下面对本发明进行具体描述。
在本发明的磁芯中,在磁路中的至少1个以上的部位,具有间隙,永久磁体***该间隙中,在直流外加礠场为120Oe的条件下,20kHz的交流透磁率大于45,并且铁损特性在20kHz,最大磁通密度为0.1T的条件下,小于100kW/m3。
最好上述磁芯由Ni-Zn系铁氧体或Mn-Zn系铁氧体形成,上述磁体为由稀土类磁体粉末与粘接剂形成的粘合磁体。
另外,最好在上述磁芯中,上述粘合磁体的稀土类磁体粉末的平均粒径在0(不包含0)~10μm的范围内,上述粘接剂的量按照重量百分比计在5~30wt%的范围内,比电阻大于1Ω·cm,矫顽力大于5kOe。
此外,在本发明的电感部件中,在上述磁芯上,至少缠绕1匝以上的线圈。
采用上述方式的原因在于获得优良的直流叠加特性所必需的磁体特性与其说是能积,还不说是固有矫顽力,因此即使在采用比电阻较高的永久磁体的情况下,如果固有矫顽力较高,则仍获得足够高的直流叠加特性。
比电阻较高,另外固有矫顽力较高的磁体一般由下述稀土类粘合磁体获得,该稀土类粘合磁体是按照将稀土类磁体粉末与粘接剂一起混合而形成的,但是如果为矫顽力较高的磁体粉末,则可为任何组分的粉末。稀土类磁体粉末的种类可为Sm-Co系、Nd-Fe-B系、Sm-Fe-N系的任何一种,但是由于根据粉末的残留磁化值,确定偏磁场的值,根据矫顽力的值,确定磁性的稳定性,故必须根据磁芯的种类,选择磁体粉末的种类。
本发明采用下述磁芯,其中扼流器用和变压器用磁芯的材料采用铁损值较低的Mn-Zn系或Ni-Zn系铁氧体,在其磁路中的至少1个以上的部位上,设置间隙,稀土类粘合磁体***该间隙中。
对于形状,不特别进行限制,本发明可适用于圆环磁芯、EE型磁芯、EI型磁芯等的全部形状的磁芯。间隙尺寸不是特别限制的,但是如果间隙尺寸过窄,则直流叠加特性变差,另外,如果间隙尺寸过宽,则透磁率过于降低,由此,确定自然***的间隙值。
在对***间隙中的永久磁体的要求特性中,当固有矫顽力小于5kOe时,在外加于磁芯上的直流磁场的作用下,磁化消失,由此,上述值以上的矫顽力是必要的,另外比电阻越大,越好,但是如果该比电阻大于1Ω·cm,则不构成铁损变差的重要原因。另外,由于当粉末的平均粒径实质上大于10μm时,铁损特性变差,故最好粉末的平均粒径小于10μm。
如果那样,则对本发明的具体实例进行描述。
(实施例1)
下面给出实例,在该实例中,测定,比较分别将Sm-Fe-N粘合磁体、铁氧体磁体***到磁路的一部分中的Mn-Zn系铁氧体磁芯的直流叠加特性。
在试验用的铁氧体磁芯中,通过Mn-Zn系铁氧体材料制作的,磁路长度为7.5cm,有效截面面积为0.74cm的EE型磁芯的中足,加工有3.0mm的间隙。
在制作粘合磁体时,将Sm-Fe-N磁体粉末(粉末平均粒径约为3μm)与相当于总重量的5wt%的量的粘接剂(环氧树脂)混合,然后,在非磁场中,采用金属模成形。按照将在下面进行描述的铁氧体磁芯的中足截面形状,并且高度为3.0mm的形状,对其进行加工。
通过电磁体,沿磁路方向对粘合磁体与铁氧体磁体进行磁化处理,然后,将上述磁体***间隙部,制作磁芯。此外,在该磁芯上,缠绕120匝的线圈,制作电感部件。这些形状在图1A和图1B中示出。在图1A和图1B中,标号43(斜线部)表示磁体,标号45表示铁氧体磁芯,标号47表示线圈部。对于已***的Sm-Fe-N系粘合磁体,通过使用于磁化处理的磁场的大小变化,制备表1给出的矫顽力、残留磁通密度的试样。铁氧体磁体采用矫顽力为3kOe的磁体。
表1
矫顽力Hc(kOe) | 残留磁通密度Br(G) | |
试样1 | 5 | 950 |
试样2 | 11 | 2200 |
试样3 | 15 | 3300 |
通过惠普(HewletPackerd)生产的4284A LCR仪表,在交流磁场频率为100kHz,叠加磁场在0~200Oe的范围内的条件下,反复地测定***了各磁体的磁芯的直流叠加特性。按照此时的直流偏磁场的方向与***时进行了磁化的磁体的磁化方向相反的方式,外加叠加电流。其测定结果在图2~5中给出。
根据图2知道,在***了矫顽力仅仅为3kOe的铁氧体磁体的磁芯中,随着测定次数的增加,直流叠加特性显著变差。与此相反,根据图3~5知道,对于***了矫顽力较大的Sm-Fe-N系磁体的磁芯,即使在反复测定的情况下,仍没有较大变化,呈现非常稳定的特性。
根据这些结果可推测,由于铁氧体磁体的矫顽力较小,故在外加于磁体上的反向的磁场的作用下,产生,退磁或磁化的反转,直流叠加特性变差。另外知道,***到磁芯中的磁体呈现矫顽力大于5kO的稀土类系烧结磁体中的优良的直流叠加特性。
(实施例2)
下面给出下述实例,在该实例中,采用将磁体***到磁路的一部分中的Mn-Zn系铁氧体磁芯与未***有磁体的相同组分的Mn-Zn系铁氧体磁芯、铁硅铝磁合金磁芯,测定直流叠加特性,铁损值,进行比较。
实验用的铁氧体磁芯采用与实施例1所使用的材料相同的Mn-Zn系铁氧体材料制作,在磁路长度为7.5cm,有效截面面积为0.74cm的EE型磁芯的中足,加工有3.0mm的间隙。通过电磁体,沿磁路方向对粘合磁体进行磁化处理,然后,将其***上述间隙部。
铁硅铝磁合金磁芯采用下述类型,其中采用粉末粒径小于150μm的粉末,将其与总重量为1.5wt%的粘接剂(硅酮系树脂)混合,以20ton/cm2的压力,对该混合物施加压力,然后在700℃的温度下,对其进行2小时的热处理。其形状在图3中示出。
在磁体的制作中,将Sm-Fe-N磁体粉末(粉末平均粒径约为3μm)与相对于总重量的10wt%的量的粘接剂(环氧树脂)混合,然后,在非磁场中,采用金属模对其进行成形。按照在下面将要描述的铁氧体磁芯的中足截面形状,并且高度为3.0mm的形状,对其进行加工。另外,单独制作φ10×t10的试样,通过直流BH追踪器(tracer),测定磁体特性。从其结果知道,固有矫顽力为12500Oe,残留磁通密度为4000G。作为此时的注意方面,按照粘合磁体的磁化方向,与交流透磁率测定中的直流偏磁场的方向相反的方式***磁体。
接着,通过惠普(Hewlet Packerd)生产的4284A LCR仪表,在交流磁场频率为100kHz,叠加磁场在0~200Oe的范围内的条件下,测定直流叠加特性。其结果在图7中给出。
根据图7知道,如果对直流叠加磁场为1000Oe时的透磁率进行比较,则对于铁硅铝磁合金磁芯,其透磁率小于30,对于仅仅有间隙的Mn-Zn系铁氧体磁体,其透磁率为30,但是对于***有Sm-Fe-N磁体的磁芯,其透磁率大于45,此时,呈现非常优良的特性。
接着,在室温下,通过岩崎通信机生产的SY-8232交流BH追踪器(tracer),测定交流磁场频率为20kHz,磁通密度为0.1T条件下的铁损特性。其结果列于表2中。
表2
试样名称 | 铁损值(kW/m3) |
***有磁体的铁氧体磁芯 | 24 |
无磁体的铁氧体磁体(间隙) | 8.5 |
铁硅铝磁合金磁芯 | 120 |
根据表2知道,对于***有磁体的磁芯,铁损值为24KW/m3,与铁硅铝磁合金磁芯相比较,为1/5。另外知道,即使在与未***磁体的铁氧体磁芯相比较,铁损值的上升仍较小。
根据这些结果知道,将磁体***到间隙中的磁芯的直流叠加特性优良,另外铁损特性的变差程度较小,该特性优良。
(实施例3)
制备下述粉末,其中在平均粒径为5μm的Sm-Co系磁体粉末中,混合分别作为粘接剂的环氧树脂,其固体比例相对总重量,分别为2wt%,5wt%,10wt%,20wt%,30wt%,40wt%,通过金属模对其进行成形,制作长宽尺寸为7×10mm,高度为3.0mm的形状的粘合磁体。
通过电磁体,沿磁路方向对上述磁体进行磁化处理,然后,将该磁体***到在实施例1中所使用的Mn-Zn系铁氧体磁芯的间隙部中,在室温下,通过岩崎通信机生产的SY-8232交流BH追踪器(tracer),测定交流磁场频率为20kHz,磁通密度为0.1T条件下的铁损特性。接着,通过惠普(Hewlet Packerd)生产的4284A LCR仪表,在交流磁场频率为100kHz,叠加磁场在0~200Oe的范围内的条件下,测定直流叠加特性。这些测定数据在表3中给出。
表3
粘接剂量(wt%) | 比电阻(Ω·cm) | 铁损值(kW/m3) | 残留礠通密度Br(G) | 透磁率μ100kHz |
2 | 2.0×10-3 | 230 | 4600 | 52 |
5 | 1.0 | 72 | 3800 | 50 |
10 | 2.5 | 40 | 3000 | 50 |
20 | 12.5 | 32 | 1800 | 48 |
30 | 5.0×102 | 28 | 1250 | 40 |
40 | 2.5×104 | 26 | 850 | 12 |
根据表3知道,在粘接剂量增加,并且铁损值减小,粘接剂量为2wt%的试样中,铁损值呈现非常大的值,其大于200kW/m3。
人们将上述情况推测为:在粘接剂量为2wt%的试样中,比电阻为2.0×10-3Ω·cm,这是非常小的,故涡电流损失增加,铁损值提高。
另外知道,在粘接剂量为40wt%的试样中,直流叠加磁场为100Oe的透磁率非常小。人们将该情况推测为:由于粘接剂量较大,故粘合磁体的残留磁化的值减小,由此,偏磁场也减小,直流叠加特性未过度提高。
根据上述情况知道,通过将粘接剂量在5~30wt%的范围内,比电阻大于1Ω·cm的粘合磁体***磁芯的间隙部,获得下述优良的磁芯,其具有优良的直流叠加特性,另外铁损特性也不变差。
(实施例4)
对Sm-Co系的,能积约为28MGOe的烧结磁体进行粗碎加工,然后,通过标准筛,按照最大粒径为-100μm、-50μm、-30μm的方式,进行分级。另外,在有机溶剂中,通过球磨机,对粗碎处理后的粉末的一部分进行细碎加工,采用该粉末,通过旋流器(cyclone)制作相应的最大粒径为-10μm、-5μm的粉末。
接着,在这些制作的磁体粉末中,分别混合作为粘接剂的环氧树脂10wt%,通过借助金属模成形,制作长宽尺寸为7×10mm,高度为0.5mm的形状的粘合磁体。粘合磁体的特性与实施例1相同,作为单独制作试件而测定的结果,与最大粉末粒径无关,全部呈现大于5kOe的固有矫顽力。另外,作为测定比电阻的结果,全部的磁体呈现大于1Ω·cm的值。
然后,将上述制作好的磁体***到在实施例1中所使用的Mn-Zn系铁氧体磁芯的间隙部中。接着,通过与实施例1完全相同的方法,对永久磁体进行磁化,然后,测定交流磁场频率为20kHz,磁通密度为0.1T条件下的铁损特性。在这里,与实施例1完全相同,铁氧体磁芯采用同一类型,仅仅更换***的永久磁体,测定铁损。其结果列于表4中。
表4
粉末粒度 | 铁损值(kW/m3) |
-5μm | 32 |
-10μm | 40 |
-30μm | 105 |
-50μm | 160 |
-100μm | 200 |
从表4知道,如果磁体粉末的最大粒径大于10μm,则铁损值急剧增加。根据该结果知道,在磁体粉末的粒径大于10μm时,呈现更优良的铁损特性。
如上面所述,按照本发明的实施例1~3,可提供下述磁芯,其具有优良的直流叠加特性和铁损特性,并且可容易制造,价格较低。
下面对又一个本发明的磁芯进行描述。在本发明的再一个磁芯中,在磁路的至少1个以上的部位,具有间隙的磁芯中,为了从该间隙两端提供磁偏,针对具有在该间隙附近设置有永久磁体的磁偏用磁体的磁芯,上述磁芯为模制磁芯,上述永久磁体为下述粘合磁体,其由具有15kOe以上的固有矫顽力,以及300℃以上的居里点,粉末平均粒径在2.0~50μm的范围内的稀土类磁体粉末和树形成。
最好,作为上述磁偏用磁体的粘合磁体含有按照体积比计,大于10%的上述树脂,其比电阻大于0.1Ω·cm。
另外,最好上述模制磁芯的初始透磁率大于100。
此外,按照本发明,可获得下述电感部件,其特征在于在具有上述磁偏用磁体的磁芯中,卷绕有至少1个1匝以上的线圈。
还有,作为电感部件,线圈,扼流圈,变压器,其它的部件一般包含必须要求磁芯和线圈的部件。
由于采用模制磁芯和稀土类粘合磁体,可制作直流叠加特性和铁损特性优良的线圈和变压器用磁芯。
按照本发明,作为对所***的永久磁体和所采用的芯体的组合进行分析的结果,发现芯体采用模制磁芯(最好初始透磁率大于100),作为***上述间隙中的磁体,采用比电阻大于0.1Ω·cm,固有矫顽力大于15Koe的永久磁石,此时便可形成获得优良的直流叠加特性,另外铁损特性不变差的磁芯。上述情况的原因在于发现下述情况,即获得优良的直流叠加特性所必需的磁体特性与其说为能积,不如说是固有矫顽力,由此即使在比电阻较高的永久磁体的情况下,如果固有矫顽力较高,仍获得足够高的直流叠加特性。
比电阻较高,另外固有矫顽力较高的磁体一般通过下述磁体形成,在该下述磁体中,稀土类磁体粉末与粘接剂一起混合,但是,如果为矫顽力较高的磁体粉末,也可为任意的组分。稀土类磁体粉末的种类为SmCo系、NdFeB系、SmFeN系,而如果考虑使用时的热退磁,则Tc大于300℃,矫顽力大于5Koe的磁体是必需的。已知道,作为树脂,可采用热塑性树脂,也可采用热硬化树脂,由此抑制涡电流的增加。
模制磁芯的形状不是特别限定的,但是一股为圆环柱芯体,还可采用壶型芯体。在这些芯体的磁路中的至少1个以上的部位,设置有间隙,将永久磁体***该间隙中。间隙的距离不是特别限定的,但是,如果间隙的距离过窄,则直流叠加特性变差,另外,如果间隙的距离过宽,则透磁率过于降低,由此,确定自然***的间隙距离。
另外,***间隙之前的初始透磁率的值是重要的,如果其过低,则磁体的磁偏是非有效的,由此,至少100以上的初始透磁率是必要的。
在***间隙中的永久磁体的要求特性中,当固有矫顽力小于15kOe时,由于外加于磁芯上的直流磁场的作用,矫顽力消失,故上述值以上的矫顽力是必要的,另外,比电阻越大,越好,但是如果比电阻大于0.1Ω·cm,则铁损特性是良好的,直至达到高频率。
如果磁体粉末的平均最大粒径大于50μm,则即使在增加芯体的比电阻若干程度的情况下,铁损特性仍变差,由此,粉末的最大粒径最好小于50μm,如果最小粒径小于2.0μm,由于在粉末与树脂混合时,粉末的氧化造成的磁化程度的减小显著,故2.0μm以上的粒径是必要的。
此外,由于不使铁损值增加,故树脂量的体积比至少必须大于10%。
下面对本发明的另一实施例进行描述。
(实施例5)
采用将Sm2CO17的坯块粉碎而形成的粉末,按照普通的粉末冶金法,制作烧结体,对该烧结体进行形成磁体用的热处理,然后对其进行细碎加工,制备平均粒径约为3.5μm、4.5μm、5.5μm、6.5μm、7.5μm、8.5μm和9.5μm的磁体粉末。对这些磁体粉末,进行适合的耦合处理,然后,分别混合作为热硬化性树脂的环氧树脂40vol%,采用金属模,施加3(t/cm2)的压力,对其成形,由此,制作各粘合磁体。在这里,粘合磁体采用下述金属模成形,该金属模的截面形状与图8的圆柱状的模制磁芯55相同。
单独制作φ10×t10的试件(TP),通过直流BH追踪器(tracer),测定固有矫顽力iHc。其结果列于表1中。
作为模制磁芯,采用Fe-Al-Si磁性合金(商标:センダスト)粉末,按照外径为27mm,内径为14mm,厚度为7mm的尺寸,形成图8所示的那样的圆环柱形状的芯体55。该芯体的初始透磁率为120。
在该圆环柱芯体中,加工形成0.5mm的间隙。将上述制作的粘合磁体57以***方式设置于该间隙部,通过电磁体,沿芯体55的磁路方向对磁体57进行磁化,然后,象图9所示的那样,缠绕线圈59,测定直流叠加特性。外加的直流形成直流磁场,矫顽力达到150Oe。反复进行该测定达10次。其结果列于表5中。作为比较的,在间隙中未设置有磁体的试件的测定结果也并排地列于表5中。
表5
磁体无 | 磁体粉末的粒径 | |||||
3.5μm | 4.5μm | 5.5μm | 6.5μm | 7.5μm | ||
TP的iHc(Oe) | 10 | 14 | 17 | 19 | 20 | |
在150Oe下的μ值 | 20 | 24 | 25 | 25 | 26 | 25 |
在测定10次后的μ值 | 20 | 20 | 21 | 24 | 25 | 25 |
根据表5知道,当***的磁体的矫顽力大于150kOe时,即使在反复施加直流磁场的情况下,直流叠加特性仍变差。
(实施例6)
作为磁体粉末,制备下述SmFeN粉末,其是通过下述方式形成的,对按照还元扩散法制作的SmFe粉末进行细碎加工而形成3μm的尺寸,然后,对其进行氮化处理。接着,在该粉末中混合3wt%的Zn粉末,然后,在500℃的温度下,在Ar中对其进行热处理达2个小时。作为通过VSM测定该粉末特性的结果,矫顽力约为20kOe。
接着,在该磁体粉末中,混合作为热塑性树脂的6尼龙45vol%,在230℃的温度下进行热混匀处理,然后,在相同温度下,按照0.2mm的厚度,进行热压,获得片状的粘合磁体。
将该粘合磁体的片冲切成直径为10mm的圆盘状,将其按照10mm的厚度重合,测定其磁体特性,此时,呈现约18kOe的固有矫顽力。另外,作为测定比电阻的结果,呈现大于0.1Ω·cm的值。
对于模制磁芯,通过改变铁硅铝磁合金粉末的形状和粉末的填充率,按照与实施例5完全相同的方式,制作初始透磁率分别为75、100、150、200和300的圆环柱形状的模制磁芯。
接着,无论这些初始透磁率不同的模制磁芯是什么样的水准,均按照初始透磁率在50~60的范围内的方式,调整间隙距离。
然后,按照间隙未敞开的方式将粘合磁体***该间隙中。为此,将磁体片叠置,根据需要,对其进行研磨,将其***。
测定直流叠加磁场为150Oe的透磁率μe的结果列于表6中。另外,该表6给出20KHz、100mT的铁损特性。此外,初始透磁率为75的模制磁芯的直流叠加特性μe为16,铁损值为100。
表6
特性 | 模制磁芯的透磁率(-) | ||||
75 | 105 | 150 | 200 | 300 | |
直流叠加特性μe(-) | 18 | 26 | 28 | 30 | 33 |
铁损kW/m3 | 90 | 100 | 120 | 150 | 160 |
从表6知道,如果模制磁芯的初始透磁率小于100,则叠加特性未出现提高。该情况表明如果模制磁芯的初始透磁率过小,则磁体的磁通量(flux)短路(shortpass),不穿过磁芯,故磁芯的初始透磁率必须至少大于100。
下面对又一项本发明进行描述。
在本发明的磁芯中,采用薄片磁体。在该薄片磁体中,在从聚酰胺-酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、聚亚苯基亚硫酸树脂、硅酮树脂、聚酯树脂、芳香族系聚酰胺、液晶聚合物中选择出的一种树脂中分散有磁体粉末,该树脂含量的体积比大于30%,整体的厚度小于500μm。在这里,在上述磁体粉末中,最好固有矫顽力大于10KOe,Tc大于500℃,粉末平均粒径在2.5~50μm的范围内。
另外,在本发明的第1形式的薄片磁体中,上述磁体粉末为稀土类磁体粉末。
在上述薄片磁体中,最好表面的光泽度大于25%。
另外,在上述薄片磁体中,最好成形压缩率大于20%。
在本发明的第1形式中,上述磁体粉末的表面通过表面活性剂涂敷。
在上述薄片磁体中,最好比电阻大于0.1Ω·cm。
再有,在本发明的磁芯中,在磁路的至少1个部位以上的地方,具有间隙的磁芯中,为了从该间隙两端提供磁偏,针对具有在该间隙附近设置有永久磁体的磁偏用磁体的磁芯,具有上述永久磁体是上述的薄片磁体的偏磁用磁体。最好,上述磁性间隙具有约小于500μm的间隙距离,上述磁偏用磁体具有小于该间隙距离的厚度,沿厚度方向对该磁体进行磁化。
还有,在将上述薄片磁体用作磁偏用磁体的磁芯中,设置至少1个1匝以上的线圈,获得薄型的,直流叠加特性良好的,铁损值较低的电感部件。
此外,本发明对作为以***方式设置于磁芯的磁性间隙中的磁偏用的永久磁体的,厚度小于500μm的薄片磁体的可能性进行了分析。其结果是,在采用特定树脂的,含量按照体积比计大于30%的薄片磁体的比电阻大于0.1Ω·cm,固有矫顽力大于10KOe的薄片磁体时,获得优良的直流叠加特性。其原因在于发现了下述情况,即获得优良的直流叠加特性所必需的磁体特性与其说是能积,不如说是固有矫顽力,由此,即使在采用比电阻较高的永久磁体的情况下,如果固有矫顽力较高,仍获得足够高的直流叠加特性。
比电阻较高,另外固有矫顽力较高的磁体一般由下述稀土类磁粘合体形成,该粘合磁体是将稀土类磁体粉末与粘接剂一起混合而形成的,但是如果为矫顽力较高的磁体粉末,则也可为任意组分的粉末。稀土类磁体粉末的种类为SmCo系、NdFeB系、SmFeN系,但是考虑到软熔等的使用时的热退磁,则居里点Tc大于500℃,固有矫顽力iHc大于10kOe的磁体是必需的。
此外,由于在磁体粉末上,涂敷表面活性剂,故成形体中的粉末的分散性良好,磁体的特性提高,由此,获得更高特性的磁芯。
作为扼流圈用和变压器用磁芯,如果为具有软磁特性的材料,则对于任何的材料,均是有效的,但是,一般采用MnZn系,NiZn系铁氧体,模制磁芯,硅钢片、非结晶物质等。另外,磁芯的形状也不是特别限定的,本发明可适合于圆环柱磁芯、EE磁芯、EI磁芯等的所有形状的磁芯。这些磁芯的磁路中的至少1个以上的位置,设置有间隙,以***方式将薄片磁体设置于该间隙中。间隙距离不是特别限定的,但是如果间隙距离过窄,则直流叠加特性变差,另外,如果间隙距离过宽,则透磁率过低,由此,确定自然***间隙距离。为了减小磁芯整体的尺寸,将间隙距离控制在500μm。
对于***间隙中的薄片磁体的要求特性,当固有矫顽力小于10KOe时,由于外加于磁芯上的直流叠加磁场的作用,矫顽力消失,故上述值以上的矫顽力是必需的,另外,比电阻越达越好,但是如果该比电阻大于0.1Ω·cm,则不构成铁损特性变差的主要原因。另外,如果粉末的平均最大粒径大于50μm,由于铁损特性变差,故最好粉末的最大粒径小于50μm,如果最小粒径小于2.5μm,由于粉末热处理和软熔时的粉末的氧化造成的磁化程度的减小显著,故粒径大于2.5μm是必需的。
下面对本发明的还一个实施例进行描述。
(实施例7)
采用作为热搅拌机的拉勃塑性磨,对Sm2CO17的磁体粉末和聚酰亚胺树脂进行热混匀处理。作为树脂用量,使其分别在15~40vol%的范围内变化,进行混匀处理。采用通过热混匀处理获得的制品,通过热压机,试制厚度为0.5mm的薄片磁体。其结果是,如果树脂的添加量不大于30vol%,则不能够成形。另外,在本实施例中,给出了聚酰亚胺树脂薄片磁体的结果,但是同样对于其以外的环氧树脂、聚亚苯基亚硫酸树脂、硅酮树脂、聚酯树脂、芳香族系聚酰胺、液晶聚合物,获得相同的结果。
(实施例8)
采用拉勃塑性磨,对各磁体粉末和各种树脂进行热混匀处理的运行时的设定温度分别比各树脂的软化点高5℃。
表7 实施例8的薄片磁体的组分
名称 | iHc(kOe) | 配合比 | |
① | Sm2CO17的磁体粉末 | 15 | 100重量份 |
聚酰亚胺树脂 | - | 50重量份 | |
② | Sm2CO17的磁体粉末 | 15 | 100重量份 |
环氧树脂 | - | 50重量份 | |
③ | Sm2Fe17N的磁体粉末 | 10.5 | 100重量份 |
聚酰亚胺树脂 | - | 50重量份 | |
④ | Ba铁氧体磁体粉末 | 4.0 | 100重量份 |
聚酰亚胺树脂 | - | 50重量份 | |
⑤ | Sm2CO17的磁体粉末 | 15 | 100重量份 |
聚丙烯树脂 | - | 50重量份 |
通过下述方式,分别制作厚度为0.5mm的薄片磁体,该方式为:借助热压机,在非磁场中,通过金属模对采用拉勃塑性磨进行了混匀处理的制品进行成形。按照与图1A,图1B所示的E型铁氧体磁芯2的中间磁腿相同的截面形状,切断该薄片磁体。
接着,如图1A,1B所示,在采用一般的MnZn系铁氧体材料制作的,磁路长度为7.5cm,有效截面面积为0.74cm2的EE芯体的中间磁腿中,加工形成0.5mm的间隙。以***方式将上述制作的薄片磁体43设置于该间隙中,制作具有磁偏磁体43的磁芯。在该图中,标号43表示薄片磁体,标号45表示铁氧体磁芯。接着,通过脉冲磁化机,沿磁芯45的磁路方向对磁体43进行礠化处理,然后,在磁芯45上卷绕线圈47,通过HP制4284LCR仪,在交流磁场频率为100kHz,叠置磁场在0~200Oe的范围内的条件下,测定电感L。在该测定后,在270℃的温度下,在软熔炉中,保持30分钟,接着,再次测定电感L,反复测定5次。按照此时的直流叠加的磁场的方向与磁偏磁体的磁化的方向相反的方式,外加直流叠加电流。根据所获得的电感L,以及磁芯常数(磁芯尺寸等)以及线圈数量,计算透磁率,获得直流叠加特性。基于各磁芯的5次测定的直流叠加特性在图10~14中给出。
根据图14知道,以***方式设置有在聚丙烯树脂中分散有Sm2Co17磁体粉末的薄片磁体的磁芯的,2次以后的直流叠加特性显著变差。其原因在于由于软熔,薄片磁体变形。从图13知道,在以***方式设置有于聚酰亚胺树脂中分散有矫顽力仅仅为4kOe的Ba铁氧体的薄片磁体的磁芯中,伴随测定次数的上升,直流叠加特性显著变差。反之,从图10~12知道,对于以***方式设置采用矫顽力大于10kOe的磁体粉末与聚酰亚胺或环氧树脂的薄片磁体的磁芯,即使在反复测定的情况下,仍没有较大的变化,呈现非常稳定的特性。根据这些结果可推测,由于Ba铁氧体薄片磁体的矫顽力较小,故由于外加于薄片磁体上的反向磁场的作用,产生退磁、磁化的反转,直流叠加特性变差。另外知道,***磁芯中的薄片磁体呈现矫顽力大于10kOe的薄片磁体的,优良的直流叠加特性。还有,已确认,即使本实施例以外的组合,对于通过从聚亚苯基亚硫酸树脂、硅酮树脂、聚酯树脂、芳香族系聚酰胺、液晶聚合物中选择出的树脂,制作的薄片磁体,均获得相同的效果,虽然这一点在本实施例中未给出。
(实施例9)
分别采用聚亚苯基亚硫酸树脂30vol%,以及磁体粉末的粒径为1.0μm、2.0μm、25μm、50μm、55的Sm2Co17磁体粉末,通过拉勃塑性磨,进行热混4匀处理。对通过拉勃塑性磨,进行混匀处理的制品,通过热压机,在非磁场中,借助金属模进行成形,由此分别制作厚度为0.5mm的薄片磁体。接着,与实施例8相同,如图1A和图1B所示,按照与E型铁氧体芯体45的中间磁腿相同的截面形状,将该薄片磁体43切断,制作图1A和图1B所示的那样的芯体。接着,沿磁芯45的磁路方向,通过脉冲磁化机对该薄片磁体43进行磁化处理,然后,在芯体45上,卷绕线圈47,在室温下,通过岩崎通信机生产的SY-8232交流BH追踪器(tracer),测定交流磁场频率为300kHz,磁通密度为0.1T条件下的铁损特性。其测定结果列于表8中。根据表8知道,当薄片磁体所采用的磁体的粉末平均粒径在2.5~50μm的范围内时,铁损特性优良。
表8 实施例9的铁损值的测定结果
粉末粒径(μm) | 2.0 | 2.5 | 25 | 50 | 55 |
铁损值(kW/m3) | 670 | 520 | 540 | 555 | 790 |
(实施例10)
分别采用Sm2Co17磁体粉末60vol%,以及聚酰亚胺树脂40vol%,借助拉勃塑性磨,进行热混匀处理。采用热混匀处理而形成的制品,通过热压机,在改变压力的情况下,制作0.3mm的成形体。通过脉冲磁化追踪,按照磁通密度为4T的方式,对其进行磁化,制作薄片磁体。已制作的薄片磁体的光泽度分别在15~33%的范围内,压力越高,光泽度也呈现越高的值。按照1cm×1cm的尺寸,将这些成形体切断,表9中并排地给出通过TOEI TDF-5数字式磁通量表,测定磁通量的结果和光泽度的测定结果。
表9 实施例10的磁通量的测定结果
光泽度(%) | 15 | 21 | 23 | 26 | 45 |
磁通量(Gauss) | 42 | 51 | 54 | 99 | 102 |
根据表9的结果知道,在光泽度大于25%的薄片磁体中,磁体特性优良。其原因在于:当所制作的薄片磁体的光泽度大于25%时,薄片磁体的填充率大于90%。另外,在本实施例中,给出了通过聚酰亚胺进行试验的结果,但是对于通过从其以外的环氧树脂、聚亚苯基亚硫酸树脂、硅酮树脂、聚酯树脂、芳香族系聚酰胺、液晶聚合物中选择出的一种树脂,均获得相同的效果
(实施例11)
采用干燥后的体积比为Sm2Co17磁体粉末60vol%,聚酰亚胺40vol%,在Sm2Co17磁体粉末与新日本理化制聚酰亚胺树脂中,添加作为溶剂的γ-丁内酯,通过离心脱泡机,搅拌5分钟,接着,通过3个辊,进行混匀处理,制作膏状体。溶剂的配合比为:Sm2Co17磁体粉末与新日本理化制聚酰亚胺树脂为70重量份,而γ-丁内酯为10重量份。通过所制作的膏状体,通过刮刀片法,制作500μm的生片,对其进行干造。按照1cm×1cm的尺寸将干燥的生片切断,使压力变化,通过热压机,进行热压,对制作的成形体,通过脉冲磁化装置,按照磁通密度为4T的方式,进行磁化处理,制作薄片磁体。作为比较,未进行热压的成形体也进行磁化处理,形成薄片磁体。另外,此次,按照上述的配合比制作,但是其以外的成分可为也按照配合比,获得可制作生片的膏状体的成分。此外,为了进行混匀处理,采用3个辊式破碎机,但是既可采用其以外的形式,还可采用高速搅拌器或砂磨机等。上述制作的薄片磁体的光泽度分别在9~28%的范围内,压力越高,光泽度越高。通过TOEI TDF-5数字式磁通量表测定这些薄片磁体的磁通量的结果列于表10中。另外,此时的薄片磁体的热压造成的压缩率(=1-热压后的厚度/热压前的厚度)的结果也并列地给出。
表10 实施例11的磁通量的测定结果
光泽度(%) | 9 | 13 | 18 | 22 | 25 | 28 |
磁通量(Gauss) | 34 | 47 | 55 | 55 | 100 | 102 |
压缩率(%) | 0 | 6 | 11 | 14 | 20 | 21 |
根据上述结果,与实施例10相同,当光泽度大于25%时,获得良好的磁体特性。其原因也在于:当光泽度大于25%时,薄片磁体的填充率大于90%。另外知道,如果查看压缩率,当压缩率大于20%,则获得良好的磁体特性。
在本实施例中,给出了采用聚酰亚胺树脂,按照上述组分,配合比,进行试验的结果,但是对于上述以外的环氧树脂、聚亚苯基亚硫酸树脂、硅酮树脂、聚酯树脂、芳香族系聚酰胺、液晶聚合物中选择出的一种树脂和配合比,也可获得同样的效果。
(实施例12)
将Sm2Co17磁体粉末,与作为界面活性剂的磷酸钠0.5wt%混合。同样,将Sm2Co17磁体粉末,与羧甲基纤维素钠0.5wt%混合,将Sm2Co17磁体粉末与硅酸钠混合。采用拉勃塑性磨,分别对这些已混合的粉末中的,相应的65vol%的量,与聚亚苯基亚硫酸树脂35vol%分别进行热混匀处理。借助热压方式,按照0.5mm的厚度,对通过拉勃塑性磨进行了混匀处理的制品进行成形,按照与实施例9相同的,即与如图1A和1B所示的E型铁氧体磁芯45的中间磁腿相同的截面形状,将其切断,将上述已制作的薄片磁体43以***方式设置于EE磁芯45的中间磁腿间隙部中,制作图1A和图1B所示的磁芯。接着,沿磁芯45的磁路方向,通过脉冲磁化机,对该薄片磁体43进行磁化处理,然后,将线圈47卷绕于磁芯45上,在室温下,通过岩崎通信机生产的SY-8232交流BH追踪器(tracer),测定交流磁场频率为300kHz,磁通密度为0.1T条件下的铁损特性。其测定结果列于表11中。作为比较,不采用界面活性剂,通过拉勃塑性磨,将Sm2Co17磁体粉末65vol%,与聚亚苯基亚硫酸树脂35wt%进行混匀处理,通过热压机,按照0.5mm的厚度,对所混合的制品成形,与上述情况相同,将其以***方式设置于EE磁芯的中间磁腿间隙部中,沿磁芯的磁路方向,通过脉冲磁化机,对其进行磁化处理,然后,卷绕线圈,测定铁损值。其结果也并列地列于表11中。
表11 实施例12的铁损值测定结果
试样名称 | 铁损值(kW/m3) |
磷酸钠添加品 | 495 |
羧甲基纤维素钠添加品 | 500 |
硅酸钠 | 485 |
无添加剂 | 590 |
根据表11知道,添加了界面活性剂的试样呈现良好的铁损特性。其原因在于:由于添加界面活性剂,防止1次颗粒的凝聚,抑制涡电流损失,在本实施例中,给出添加了磷酸盐的结果,即使在其以外的界面活性剂的情况下,仍同样获得铁损特性良好的结果。
(实施例13)
通过拉勃塑性磨,对Sm2Co17磁体粉末与聚酰亚胺树脂进行热混匀处理,然后,通过热压机,在非磁场中,对压力成形,由此,形成厚度为0.5mm的薄片磁体。在这里,通过调节聚酰亚胺树脂的树脂量,制作比电阻分别为0.05、0.1、0.2、0.5、1.0Ω·cm的薄片磁体。此后,与实施例9相同,按照与图1(a)和(b)的E型铁氧体磁芯45中的中间磁腿相同的截面形状,对薄片磁体进行加工。然后,在采用MnZn系铁氧体材料制作的,磁路长度为7.5cm,有效截面面积为0.74cm2的EE磁芯45的中间磁腿的磁性间距中,以***方式设置上述已制作的薄片磁体43,通过电磁体,沿磁路方向对其进行磁化处理,接着,卷绕线圈47,在室温下,通过岩崎通信机生产的SY-8232交流BH追踪器(tracer),测定交流磁场频率为20kHz,磁通密度为0.1T条件下的铁损特性。在这里,测定所采用的铁氧体芯体是相同的,仅仅将磁体更换为比电阻不同的芯体,测定铁损值的结果列于表12中。
表12 实施例13的铁损值的测定结果
比电阻(Ω·cm) | 0.05 | 0.1 | 0.2 | 0.5 | 1.0 |
铁损值(kW/m3) | 1220 | 530 | 520 | 515 | 530 |
根据表12知道,比电阻大于0.1Ω·cm的磁芯呈现良好的铁损特性。其原因在于由于提高薄片磁体的比电阻,可抑制涡电流损失。
(实施例14)
通过分别按照表13中给出的组分,以下述的方法,对各种磁体粉末和各种树脂进行混匀,成形,加工,制作厚度为0.5mm的试样。在这里,Sm2Co17系粉末与铁氧体粉末为烧结体的粉碎粉末,Sm2Fe17N粉末为对通过还元扩散法制作的Sm2Fe17N粉末进行氮化处理而形成的粉末,各粉末的平均粒径约为5μm。对芳香族系聚酰胺树脂(6T尼龙)与聚丙烯树脂,通过拉勃塑性磨,在Ar中,温度为300℃(聚酰胺),在250℃(聚丙烯)的条件下,进行热混匀处理,然后,通过热压机,进行成形,制作试样。在可溶性聚酰亚胺树脂中,添加作为溶剂的γ-聚内酯,通过离心脱泡机,搅拌5分钟,制作膏状体,然后刮刀片法来完成,但是按照厚度为500μm的方式,制作生片,对其进行干燥,然后,通过热压方式,制作试样。在烧杯中对环氧树脂进行搅拌混合,然后通过金属模对其进行成形,通过适合的条件,制作试样。这些试样的比电阻均大于0.1Ω·cm。
按照下面将要描述的铁氧体芯体的中芯截面形状,切断该薄片磁体。芯体为通过一般的MnZn系铁氧体材料制作的,磁路长度5.9cm,有效截面面积为0.74cm的EE芯体,在中芯中,加工形成0.5mm的间隙。将上述已制作的薄片磁体***该间隙部,象图1(a)和图1(b)所示的那样设置(标号43表示薄片磁体,标号45表示铁氧体芯体,标号47表示线圈部)。
接着,沿磁路方向,通过脉冲磁化机,进行磁化处理,然后通过惠普(HewletPackerd)生产的4284A LCR仪表,测定直流叠加特性中的,交流磁场频率为100kHz,直流叠加磁场为350Oe条件下的有效透磁率。
然后,通过在270℃的软熔炉中,保持这些芯体达30分钟,接着,再次在相同的条件下,测定直流叠加特性。
作为比较实例,对在间隙中未***磁体的磁芯,以同样方式进行测定,在软熔前后,其特性不变化,有效透磁率μm值为70。
这些结果列于表13中,另外,作为结果的1个实例,在图7中给出试样②和④与比较实例的直流叠加特性。此外,显然,按照直流偏磁场的方向与在***时磁化的磁体的磁化的方向相反的方式,外加叠加电流。
还有,在***有聚丙烯树脂的薄片磁体的芯体中,由于磁体显著变形,故不能够测定。
可知道,在***有矫顽力仅仅为4kOe的Ba铁氧体的薄片磁体的芯体中,在软熔后,直流叠加特性显著变差。另外知道,同样对于***有Sm2Fe17N的薄片磁体的芯体,在软熔后,直流叠加特性显著变差。与此相反,可知道,在矫顽力大于10kOe,对于居里点Tc高达770℃的Sm2Co17的薄片磁体的芯体,未确认特性的变差,呈现非常稳定的特性。
根据这些结果可推测到:由于Ba铁氧体薄片磁体的矫顽力较小,故由于外加于薄片磁体上的反向的磁场的作用,产生退磁、或磁化的反转,直流叠加特性变差,另外推测到:虽然SmFeN磁体的矫顽力较高,但是居里点Tc低到470℃,由此,产生热退磁,由于与此相反的磁场造成的退磁的叠加效果,特性变差。于是知道,***芯体中的薄片磁体呈现矫顽力大于10kOe,居里点Tc大于500℃的薄片磁体中的,优良的直流叠加特性。
此外,虽然在本实施例未给出,但是已确认即使为本实施例以外的组合方式,在按照权利要求请求范围内给出的树脂制作的薄片磁体中,仍均获得相同的效果。
表13
试样 | 磁体组分 | iHc(kOe) | 配合比 | 软熔前μe(在35Oe条件下) | 软熔后μe(在35Oe条件下) |
树脂组分 | |||||
① | Sm(Co0.742Fe0.20Cu0.055Zr0.029)7.7 | 15 | 100重量份 | 140 | 130 |
芳香族聚酰胺树脂 | - | 100重量份 | |||
② | Sm(Co0.742Fe0.20Cu0.055Zr0.029)7.7 | 15 | 100重量份 | 120 | 120 |
可溶性聚酰亚胺树脂 | - | 100重量份 | |||
③ | Sm(Co0.742Fe0.20Cu0.055Zr0.029)7.7 | 10 | 100重量份 | 140 | 120 |
环氧树脂 | - | 100重量份 | |||
④ | Sm2Fe17N磁体粉末 | 4.0 | 100重量份 | 140 | 70 |
芳香族聚酰胺树脂 | - | 100重量份 | |||
⑤ | Ba铁氧体磁体粉末 | 15 | 100重量份 | 90 | 70 |
芳香族聚酰胺树脂 | - | 100重量份 | |||
⑥ | Sm(Co0.742Fe0.20Cu0.055Zr0.029)7.7 | 15 | 100重量份 | 140 | - |
聚丙烯树脂 | - | 100重量份 |
(实施例15)
在加压混合机中,将与实施例15完全相同的Sm2Co17的磁体粉末(iHc=15kOe)与可溶性聚酰胺-酰亚胺树脂(东洋纺バイロマツクス)混匀处理,然后,通过行星式混合器,对其稀释混匀处理,在离心脱泡机中对经上述稀释混匀处理的料搅拌5分钟,制作膏状体。按照膏状体在通过刮刀片法干燥后的厚度约为500μm的方式,制作生片,对其干燥,然后通过热压方式,按照0.5mm的厚度对其进行加工,形成薄片磁体试样。在这里,聚酰胺-酰亚胺树脂的树脂用量按照比电阻分别为0.06、0.1、0.2、0.5、1.0Ω·cm的方式,象表14那样,进行调整。按照与实施例8完全相同的磁芯的中芯截面形状,切断这些薄片磁体,形成测定试样。
接着在与实施例15完全相同,具有0.5mm的间隙距离的EE磁芯中,***上述已制作的薄片磁体,通过脉冲磁化机,对磁体进行磁化处理。对于这些芯体,在室温下,通过岩崎通信机生产的SY-8232交流BH追踪器(tracer),测定交流磁场频率为300kHz,磁通密度为0.1T条件下的铁损特性。在这里,用于测定的铁氧体芯体是相同的,仅仅更换比电阻不同的磁体,将其***,再次通过脉冲磁化机,对其进行磁化处理,然后,测定铁损特性。
其结果列于表14中。作为比较实例,带有全部相同的EE芯体中的,在相同测定条件下的铁损特性为520(kW/m3)。
根据表14知道,在比电阻大于0.1Ω·cm的磁芯中,呈现良好的铁损特性。经推测其原因在于如果提高薄片磁体的比电阻,则可抑制涡电流损失。
表14
试样 | 磁铁组分 | 树脂量(vol%) | 比电阻(Ω·cm) | 铁损(kW/m3) |
① | Sm(Co0.742Fe0.20Cu0.055Zr0.029)7.7 | 25 | 0.06 | 1250 |
② | 30 | 0.1 | 680 | |
③ | 35 | 0.2 | 600 | |
④ | 40 | 0.5 | 530 | |
⑤ | 50 | 1.0 | 540 |
如上面所述,按照本发明的实施例,获得厚度小于500μm的薄片磁体,通过将该薄片磁体用作偏磁磁体,可提供下述小型的磁芯,其中高频的磁芯的直流叠加特性提高,并且即使在软熔温度的情况下,特性仍不变差,另外可采用该磁芯,提供电感部件,该电感部件在软熔的情况下,没有特性变差的危险,可进行表面装配。
(实施例16)
采用Sm(Co0.742Fe0.20Cu0.055Zr0.029)7.7的组分的烧结磁体(iHc=15kOe),改变粉碎时间,制备平均粒径不同的粉末,接着通过粒径不同的种类,调整最大粒径。
干燥后的体积比为Sm2CO17磁体粉末60vol%与聚酰亚胺树脂40vol%,在Sm2CO17磁体粉末与新日本理化制聚酰亚胺树脂中,添加作为溶剂的γ-丁内酯,通过离心脱泡机,搅拌5分钟,制作膏状体。溶剂的配合比为:Sm2Co17磁体粉末与新日本理化制聚酰亚胺树脂为70重量份,而γ-丁内酯为10重量份。通过所制作的膏状体,通过刮刀片法,制作厚度为500μm的生片,对其进行干燥。按照铁氧体芯体的中芯形状,将其切断,然后,采用脉冲磁化装置,按照磁通密度为4T的方式,进行磁化处理,制作薄片磁体。通过TOEITDF-5数字式磁通量表(Digital Fluxmeter),测定这些薄片磁体的磁通量的结果列于表15中。另外,与实施例15相同,对铁氧体芯体,重新测定直流叠加特性,接着测定偏磁量。偏磁量通过透磁率和叠加磁场的值的乘积计算。
表15
试样 | 平均粒径(μm) | 种类直径(μm) | 热压时的压力(kgf/cm2) | 中心线平均粗细度(μm) | Flux量(G) | 偏磁量(G) |
① | 2.1 | 45 | 200 | 1.7 | 30 | 600 |
② | 2.5 | 45 | 200 | 2 | 130 | 2500 |
③ | 5.4 | 45 | 200 | 6 | 110 | 2150 |
④ | 25 | 45 | 200 | 20 | 90 | 1200 |
⑤ | 5.2 | 45 | 100 | 12 | 60 | 1100 |
⑥ | 5.5 | 90 | 200 | 15 | 100 | 1400 |
平均粒径为2.1μm的试样①的磁通量降低,偏磁量较小。人们认为其原因在于在制作步骤中,磁体粉末发生氧化。此外人们认为,在平均粒径较大的试样④中,由于粉末填充率较低,故磁通量较低,还有,由于磁体的表面粗糙度较大,与磁芯的紧密接触性变差,由于磁导系数降低,故偏磁量降低。再有,由于即使在粒径较小的试样情况下,压力不充分,表面粗糙度较大的试样⑤的粉末填充率仍较低,故磁通量下降,偏磁量较小。另外人们认为,由于混合有粗大颗粒的试样⑥的表面粗糙度较高,故偏磁量降低。
根据这些结果知道,当***磁性粉末的平均粒径大于25μm,并且最大粒径为50μm,中心线平均粗细度小于10μm的薄片磁体时,呈现优良的直流叠加特性。
(实施例17)
Sm2CO17系采用下述第1磁体粉末和第2磁体粉末,该第1磁体粉末这样形成,对Zn量为0.01at%,组分为Sm(Co0.78Fe0.11Cu0.10Zr0.01)8.2中的,一般称为第2代Sm2CO17磁体的组分的坯料进行粗碎加工,然后对其热处理,该第2磁体粉末这样形成,对Zn量为0.029at%,组分为Sm(Co0.0742Fe0.20Cu0.055Zr0.029)8.2中的,一般称为第3代Sm2CO17磁体的组分的坯料进行粗碎加工,然后对其热处理。上述第2代Sm2CO17磁体粉末在800℃的温度下,进行1.5Hr的时效热处理,第3代Sm2CO17磁体粉末在800℃的温度下,进行10Hr的时效热处理。由此通过VSM测定的磁体粉末的矫顽力,对于第2代,为8kOe,对于第3代,为20kOe。在有机溶剂中,通过球磨机,按照5.2μm的平均粒径,对经粗碎加工的这些粉末进行细碎加工,另外,使其通过网眼尺寸为45μm的筛,获得磁体粉末。接着,在这些制作的磁体粉末中,分别混合35vol%的,作为粘接剂的环氧树脂,与实施例15相同,通过金属模,模制EE芯体的中芯形状和厚度为0.5mm的粘合磁体。在这里,单独制作磁体特定尺寸为φ10×t10的试样,通过直流BH***(tracer)测定。
矫顽力基本上与经粗碎处理的粉末相同的值。接着,在将这些磁体***与实施例15完全相同的EE芯体后,然后,进行脉冲磁化,卷绕线圈,之后,通过LCR仪,测定400e直流叠加时的100KHz的有效透磁率。接着,在作为软熔炉的条件的270℃的恒温槽中,保持这些芯体1个小时后,与上述情况相同,测定直流叠加特性。其结果也列于表16中。
表16
试样 | 软熔前μe(在35Oe条件下) | 软熔后μe(在35Oe条件下) |
Sm(Co0.78Fe0.11Cu0.10Zr0.01)8.2 | 120 | 40 |
Sm(Co0.742Fe0.20Cu0.055Zr0.029)8.2 | 130 | 130 |
根据表16,在矫顽力较高的第3代Sm2Co17磁体粉末的场合,也在软熔后,获得良好的直流叠加特性。另外,按照Sm与迁移金属的比,具有矫顽力的峰值,但是知道,经确认该适合的配合比随合金中含有的氧量而变化,上述烧结体在7.0~8.0的范围内变化,坯料在8.0~8.5的范围内变化。根据上述情况知道,即使在组分为第3代的Sm(CobalFe0.15~0.25Cu0.05~0.06Zr0.02~0.03)7.0~8.5,在软熔的条件下,直流叠加特性良好。
(实施例18)
采用下述磁体粉末,其通过实施例16的试样③制作,组分为Sm(Co0.742Fe0.20Cu0.055Zr0.029)7.7,粒径平均为5μm,最大粒径为45μm。按照与实施例2的试样完全相同的方法,制作薄片磁体,其中在该磁体粉末的表面,涂敷无机玻璃(ZnO-B2O3-PbO,软化点为400℃),接着再次涂敷无机玻璃(ZnO-B2O3-PbO),按照与实施例16完全相同的方式,测定***有该薄片磁体的Mn·Zn系铁氧体芯体的直流叠加特性,然后,计算偏磁量,按照与实施例2完全相同的方法,测定铁损特性,进行比较,其结果列于表17中。
在这里,在对磁体粉末进行混合后,在Ar气氛下对其进行热处理2个小时。ZnO-B2O3-PbO按照除了热处理温度大于450℃以外,以完全相同的方法进行热处理。为了形成复合层,首先将Zn与磁体粉末混合,在500℃的温度下,对其进行热处理,在这里,一旦从炉中取出,则将该粉末与ZnO-B2O3-PbO粉末混合,然后,在450℃的温度下进行热处理。在这些粉末中,混合相当于总体积的45vol%的量的粘接剂(环氧树脂),然后,在非磁场中,通过金属模进行成形。在成形体中,铁氧体芯体的中芯截面形状与实施例15完全相同,其高度为0.5mm,将其***芯体,在磁通密度为10T的脉冲磁场下对其进行磁化,按照与实施例14相同的方法,测定直流叠加特性,按照与实施例15相同的方法,测定铁损特性。接着,在270℃的恒温槽中,保持这些芯体30分钟,然后,同样测定直流叠加特性,铁损特性。作为比较实例,对于未覆盖的粉末,按照完全相同的方法制作成形体,测定特性的结果也列于表17中。
根据该表知道,未覆盖的粉末因热处理,直流叠加特性,铁损特性变差,但是覆盖有Zn、无机玻璃,以及其复合体的粉末与未覆盖的粉末相比较,热处理的退差率非常小。可推断,其原因在于通过覆盖处理,磁体粉末的氧化受到抑制。
另外知道,对于混合大于10vol%的量的覆盖材料的粉末,有效透磁率降低,磁体的偏磁场的强度与其它的粉末相比较,非常小。人们认为其原因在于由于覆盖材料的量增加,磁体粉末的比例减小,或磁体粉末与覆盖材料发生反应,磁化的强度减小。因此知道,如果覆盖量在0.1~10wt%的范围内,则呈现非常优良的特性。
表17
试样 | 覆盖层 | 软熔前 | 软熔后 | ||||
Zn(vol%) | B2O3-PbO(vol%) | Zn+B2O8-PbO(vol%) | 偏磁量(G) | 铁损值(kW/m3) | 偏磁量(G) | 铁损值(kW/m3) | |
比较实例 | - | - | - | 2200 | 520 | 300 | 1020 |
1 | 0.1 | 2180 | 530 | 2010 | 620 | ||
2 | 1.0 | 2150 | 550 | 2050 | 600 | ||
3 | 3.0 | 2130 | 570 | 2100 | 580 | ||
4 | 5.0 | 2100 | 590 | 2080 | 610 | ||
5 | 10.0 | 2000 | 650 | 1980 | 690 | ||
6 | 15.0 | 1480 | 1310 | 1480 | 1350 | ||
7 | 0.1 | 2150 | 540 | 1980 | 610 | ||
8 | 1.0 | 2080 | 530 | 1990 | 590 | ||
9 | 3.0 | 2050 | 550 | 2020 | 540 | ||
10 | 5.0 | 2020 | 570 | 2000 | 550 | ||
11 | 10.0 | 1900 | 560 | 1880 | 570 | ||
12 | 15.0 | 1250 | 530 | 1180 | 540 | ||
13 | 3+2 | 2050 | 560 | 2030 | 550 | ||
14 | 5+5 | 2080 | 550 | 2050 | 560 | ||
15 | 10+5 | 1330 | 570 | 1280 | 580 |
(实施例19)
采用实施例16的试样③的Sm2Co17磁体粉末,将其与作为粘接剂的50vol%环氧树脂混合,然后,在磁通密度为2T的磁场中,沿中足上下方向采用金属模成形,制作各向异性的磁体。另外,作为比较实例,在非磁场中,通过金属模成形的磁体也以相同的方式制作。接着,与实施例15相同,将这些各粘合磁体,***MnZn系铁氧体件中,进行脉冲磁化处理,缠绕线圈,通过LCR仪表,测定直流叠加特性,根据芯体常数与线圈数量,计算透磁率。其结果列于表18中。
另外,将测定结束的试样保持在作为软熔的条件的270℃的恒温槽中1m,将其冷却到常温,与上述相同,通过LCR仪表,测定直流叠加特性。其结果也列于表18中。
根据表18知道,在软熔前后,均获得比无磁场磁体好的结果。
表18
试样 | 软熔前μe(在35Oe的条件下) | 软熔后μe(在35Oe的条件下) |
磁场成形体 | 130 | 130 |
非磁场成形体 | 50 | 50 |
(实施例20)
采用实施例16的试样③的Sm2Co17磁体粉末,将其与作为粘接剂的50vol%环氧树脂混合,然后,在非磁场中,采用金属模成形,制作厚度为0.5mm的磁体,到此的步骤与实施例19完全相同。接着,与实施例15相同,将其***MnZn系铁氧体件中,对其进行磁化处理。此时的磁场的磁通密度为1T、2T、25T,3T,5T,10T,对其进行磁化。对于磁通密度为1T、2T,25T的场合,通过电磁体进行磁化处理,对于磁通密度为3T,5T,10T的场合,通过脉冲磁场进行磁化。然后,通过LCR仪表,测定直流叠加特性,根据芯体常数与线圈数量,计算透磁率。根据其结果,按照实施例16中计算的方法,计算偏磁量,其结果列于表3中。
根据图3知道,如果磁通密度不大于25T,则未获得良好的叠加特性。
(实施例21)
参照图17和图18,所采用的芯体65形成下述EE型磁芯,其由MnZn系铁氧体材料形成,磁路长度为2.46,有效截面面积为0.394cm2。如图18所示,在E型芯体65中,装配模制线圈(通过树脂密封的线圈(线圈匝数为4匝)67,然后,按照与E型芯体65的中腿截面面积相同的形状进行加工的,厚度为0.16mm的薄片磁体69设置于芯体间隙部,通过另一侧的芯体65夹持,用作电感部件。
按照薄型磁体69的磁化方向与模制线圈所产生的磁场相反的方式进行磁化。
测定采用薄型磁体的场合的直流叠加电感特性,以及作为比较的,不采用薄型磁体的场合的直流叠加电感特性,其结果由图19的73(前者)与71(后者)表示。
另外,在通过软熔炉(加热温度270℃)后,与上述情况相同,测定直流叠加电感特性,经确认其结果是与软熔前的结果相同的。
(实施例22)
参照图20和图21,与实施例21相同,所采用的芯体形成下述磁芯,其由MnZn系铁氧体材料形成,磁路长度为2.46cm,有效截面面积为0.394cm2,但是其形成EI磁芯,用作电感部件。装配步骤也与实施例21相同,但是一侧的铁氧体芯体77的形状为I型。
采用薄型磁体的直流叠加电感特性,以及通过软熔炉后的直流叠加电感特性相对实施例21,没有变化。
(实施例23)
参照图22和图23,用于采用本发明的实施例23的薄片磁体的电感部件的芯体87形成UU型磁芯,其由MnZn系铁氧体材料形成,磁路长度为0.02cm,有效截面面积为5×10-6cm2。如图23所示,在将线圈91缠绕于线圈骨架89上,装配一对U型芯体87时,将按照U型芯体87的截面面积(接合部)相同形状加工的,厚度为0.2mm的薄片磁体93,设置于芯体间隙部。由此,用作透磁率为4×10-3H/m的电感部件。
按照薄型磁体93的磁化方向与线圈形成的磁场相反的方式进行磁化。
测定采用薄型磁体的场合的直流叠加电感特性,以及作为比较的,不采用薄型磁体的场合的直流叠加电感特性,其结果由图24的97(前者)与95(后者)表示。
上述直流叠加电感特性的结果等价于呈现一般形成磁芯的芯体的使用磁通密度(ΔB)的扩大的情况(按照图25A,25B进行补偿,图25A中的标号99表示相对已有的电感部件的芯体的使用区域,图25B中的标号101表示适合采用本发明的薄片磁体的电感部件的芯体的使用区域。在这些附图中,上述直流叠加特性的结果99,99,97与100分别相对应)。电感部件的一般的逻辑式通过下述公式(1)表示。
B=(E·ton)/(N·Ae) …(1)
E:电感部件外加电压 ton:电压外加时间
N:电感线卷的圈数 Ae:形成磁芯的芯体的有效截面面积
根据上述公式(1)知道,上述使用磁通密度(ΔB)的扩大效果与圈数N和磁芯的有效截面面积Ae的倒数成比例,前者使电感部件的圈数减小,由此获得铜损失减小的效果,并且使电感部件的整体尺寸减小,后者有助于形成磁芯的芯体的整体尺寸的减小,在上述圈数减小造成的整体尺寸的降低的同时,大大有助于电感部件的整体尺寸的减小。在变压器中,由于可减小初级和次级线圈圈数,故其效果极高。
另外,与输出电力有关公式由公式(2)表示,根据该公式知道,使用磁通密度(ΔB)扩大效果还有助于输出电力扩大的效果。
Po=k·(ΔB)2·f …(2)
Po表示电感线圈输出电功率(电力)k表示比例常数f表示驱动频率
此外,与电感部件的可靠有关,在通过软熔炉(加热温度为270℃)后,与上述场合相同,测定直流叠加电感特性,经确认其结果与软熔前的结果相同。
(实施例24)
参照图26和图27,在适合采用本发明的实施例24的薄片磁体的电感部件中,所采用的芯体与实施例23相同,由MnZn系铁氧体材料制成,形成下述磁芯,其中磁路长度为0.02m,有效截面面积为5×10-6m2,或形成UI型磁芯,用作电感部件。象图27所示的那样,在线圈骨架71上缠绕线圈109,将I型芯体装配于线圈骨架上后,将按照与U型芯体105的截面面积(接合部)相同形状加工的,厚度为0.1mm的薄片磁体113,逐个(在两翼具有2个)地装配于缠绕有线圈的线圈骨架的两翼部(I型芯体107从线圈骨架露出的部分)上,装配成U型芯体105。
适合采用薄型磁体的直流叠加电感特性,以及软熔炉投入后的直流叠加电感特性相对实施例23,没有变化。
(实施例25)
参照图28和图29,在适合采用本发明的实施例25的薄片磁体的电感部件中,所采用的4个I型芯体117由硅钢制成,形成下述口字型磁芯,其中磁路长度为0.2m,有效截面面积为1×10-4m2。象图28所示的那样,在具有绝缘纸121的2个线圈119中,分别***1个I型芯体117,按照形成口字型的磁路的方式,将另2个I型芯体117组合。在该接合部,设置本发明的薄片磁体123,形成透磁率为2×10-2H/m的口字型的磁路,用作电感部件。
按照薄型磁体123的磁化方向与线圈产生的磁场相反的方式进行磁化。
测定适合采用薄型磁体的场合的直流叠加电感特性,与作为比较的,不适合采用薄型磁体的场合的直流叠加电感特性,其结果列于图30的127(前者)和125(后者)中。
上述直流叠加电感特性的结果等价于呈现一般形成磁芯的芯体的使用磁通密度(ΔB)的扩大的情况(按照图31A,31B进行补偿,图31A中的标号129表示相对已有的电感部件的芯体的使用区域,图31B中的标号131表示适合采用本发明的薄片磁体的电感部件的芯体的使用区域。在这些附图中,上述直流叠加特性的结果125与129,127与131分别相对应),电感部件的一般的逻辑式通过下述公式(1)表示。
ΔB=(E·ton)/(N·Ae) …(1)
E:电感部件外加电压 ton:电压外加时间
N:电感线卷的圈数 Ae:形成磁芯的芯体的有效截面面积
根据上述公式(1)知道,上述使用磁通密度(ΔB)的扩大效果与圈数N和磁芯的有效截面面积Ae的倒数成比例,前者使电感部件的圈数减小,由此获得铜损失减小的效果,并且使电感部件的整体尺寸减小,后者有助于形成磁芯的芯体的整体尺寸的减小,在上述圈数减小造成的整体尺寸的降低的同时,大大有助于电感部件的整体尺寸的减小。在变压器中,由于可减小初级和次级线圈圈数,故其效果极高。
另外,与输出电力有关公式由公式(2)表示,但是根据该公式知道,使用磁通密度(ΔB)扩大效果还有助于电力扩大的效果。
Po=k·(ΔB)2·f …(2)
Po表示电感线圈输出电力 k表示比例常数 f表示驱动频率
此外,与电感部件的可靠有关,在通过软熔炉(加热温度为270℃)后,与上述场合相同,测定直流叠加电感特性,经确认其结果与软熔前的结果相同。
(实施例26)
参照图32和图33,本发明的实施例26的电感部件由具有凹状的凹部的口字型芯体135和I型芯体132,卷绕有线圈139的线圈骨架141和薄片磁体143形成。象图33所示的那样,薄片磁体145设置于口字型的芯体135的凹状部,即口字型芯体135与I型芯体137的接合部。
在这里使用的口字型芯体135和I型芯体137形成日字型磁芯,其由MnZn系铁氧体材料,磁路长度为6.0cm,有效截面面积为0.1cm2。
另外,薄片磁体143的厚度为0.25cm,截面面积为0.1cm2,按照与线圈产生的磁场相反的方向对其进行磁化。
线圈139缠绕有18匝,测定该电感部件的直流叠加电感特性,以及作为比较的,不适合采用薄型磁体的场合的直流叠加电感特性,其结果列于图34的147(前者)和145(后者)中。
此外,在通过软熔炉(加热温度为270℃)后,与上述场合相同,测定直流叠加电感特性,经确认其结果与软熔前的结果相同。
(实施例27)
参照图35和图36,适合采用本发明的实施例27的薄片磁体的电感部件按照下述方式形成,该方式为:在凸状芯体153上缠绕线圈157,在凸状芯体153的凸部顶面上,设置其形状与该凸部顶面相同(0.07mm),厚度为120μm的薄片磁体159,覆盖圆筒状的罩状(cap)芯体155。
在这里使用的凸状芯体153和圆筒状的罩状(cap)芯体155为NiZn系铁氧体材料,形成磁路长度为1.85cm,有效面积面积为0.07cm2的磁芯。
还有,按照与线圈产生的磁场相反的方向,对薄片磁体159磁化处理。
线圈157中缠绕有15匝,测定该电感部件的直流叠加电感特性,以及作为比较的,不适合采用薄型磁体的场合的直流叠加电感特性,其结果列于图37的165(前者)和163(后者)中。
再有,在通过软熔炉(加热温度为270℃)后,与上述场合相同,测定直流叠加电感特性,经确认其结果与软熔前的结果相同。
Claims (27)
1.一种磁芯,在磁路的至少1个以上的部位上,具有间隙,将永久磁体***上述间隙,在直流外加磁场为120Oe的条件下,20kHz的交流透磁率大于45,并且在20kHz,最大磁通密度为0.1T的条件下,铁损特性小于100kW/m3,其特征在于:
上述永久磁体为在树脂中分散有磁体粉末的粘合磁体,其比电阻大于0.1Ω·cm,该磁体粉末的固有矫顽力大于5kOe,居里点Tc大于300℃,粉末粒径小于150μm。
2.根据权利要求1所述的磁芯,其特征在于:
上述磁体粉末由稀土类磁体粉末构成,并且上述稀土类磁体粉末的平均粒径大于0μm并且小于等于10μm,按照重量比计上述树脂的量在5~30wt%的范围内,比电阻大于1Ω·cm。
3.根据权利要求1所述的磁芯,其特征在于上述磁体粉末的平均粒径在2.0~50μm的范围内。
4.根据权利要求1或2所述的磁芯,其特征在于其由Ni-Zn系铁氧体或Mn-Zn铁氧体形成。
5.根据权利要求1或2所述的磁芯,其特征在于初始透磁率大于100。
6.根据权利要求2所述的磁芯,其特征在于在用于上述粘合磁体的上述稀土类磁体粉末中,添加有硅烷耦合材料,钛耦合材料。
7.根据权利要求3所述的磁芯,其特征在于按照体积比计,上述树脂含量大于10%。
8.根据权利要求3所述的磁芯,其特征在于上述磁体粉末为稀土类磁体粉末。
9.根据权利要求3所述的磁芯,其特征在于成形压缩率大于20%。
10.根据权利要求3所述的磁芯,其特征在于在制作时,通过磁场定向,对上述粘合磁芯进行各向异性处理。
11.根据权利要求3所述的磁芯,其特征在于上述磁体粉末上涂敷有表面活性剂。
12.根据权利要求3所述的磁芯,其特征在于上述永久磁体的中心线平均粗糙度小于10μm。
13.根据权利要求3所述的磁芯,其特征在于上述永久磁体的比电阻大于1Ω·cm。
14.根据权利要求13所述的磁芯,其特征在于上述永久磁体通过金属模成形来制造。
15.根据权利要求14所述的磁芯,其特征在于上述永久磁体通过热压制造。
16.根据权利要求3所述的磁芯,其特征在于上述永久磁体的整体厚度小于500μm。
17.根据权利要求16所述的磁芯,其特征在于上述永久磁体由树脂和磁体粉末的混合涂料,通过刮刀片法或印刷法的成膜法制造。
18.根据权利要求16所述的磁芯,其特征在于上述永久磁体的表面光泽度大于25%。
19根据权利要求3所述的磁芯,其特征在于上述树脂为从聚丙烯树脂、6尼龙树脂、12尼龙树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙烯树脂、环氧树脂中选择出的至少一种。
20.根据权利要求3所述的磁芯,其特征在于在上述永久磁体的表面上,涂敷耐热温度大于120℃的树脂或耐热涂料。
21.根据权利要求3所述的磁芯,其特征在于上述磁体粉末为从SmCo、NdFeB、SmFeN中选择出的稀土类磁体粉末。
22.根据权利要求21所述的磁芯,其特征在于上述SmCo稀土类磁体粉末为由Sm(CobalFe0.15~0.25Cu0.05~0.06Zr0.02~0.03)70~85表示的合金粉末。
23.根据权利要求3所述的磁芯,其特征在于上述磁体粉末的固有矫顽力大于10kOe,居里点大于500℃,粉末平均粒径在2.5~50μm的范围内。
24.根据权利要求23所述的磁芯,其特征在于上述磁体粉末为Sm-Co磁体。
25.根据权利要求23所述的磁芯,其特征在于按照体积比计,上述树脂含量大于30%。
26.根据权利要求23所述的磁芯,其特征在于上述树脂从聚酰亚胺树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、环氧树脂、聚苯硫树脂、硅酮树脂、聚酯树脂、芳香族系聚酰胺、液晶聚合物中选择出的至少一种。
27.一种电感部件,其特征在于在权利要求1~26中的任何一项所述的磁芯上,缠绕至少1匝以上的线圈。
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