[发明专利]磁性粉、压粉磁心的制造方法及压粉磁心

说明书

技术领域

本发明涉及通过压缩成形含有铁元素的磁性粉制造的压粉磁心，尤其涉及适合用于旋转电机等电气部件的压粉磁心。

背景技术

近年来，从环境的角度考虑，电动汽车引人注目。如此的电动汽车，作为动力源具备旋转电机(电机)，构成该旋转电机的磁心(压粉磁心)，由于对旋转电机的效率有较大的影响，因此除要求低铁损且高磁通密度外，还要求这些磁特性即使在从低频到高频的区域也不降低。

如此的铁损，可用与磁心的比电阻有密切关系的涡流损耗(We)、和从铁粉的制造过程及其后的流程滞后产生的受铁粉内的变形影响的磁滞损耗(Wh)的和表示，在设定为f：频率、Bm：励磁磁通密度、ρ：比电阻、t：材料厚度、k₁，k₂：系数时，铁损(W)可用以下的(式1)表示。

W＝We+Wh＝(k₁Bm²t²/ρ)f²+k₂Bm^1.6f……(式1)

由(式1)得出，涡流损耗(We)与频率f的平方成正比，为了在高频时不使此特性降低，抑制磁心的涡流损耗(We)的发生成为重要的课题。

鉴于如此的课题，提出了混合融合软磁性粉和绝缘性粒子，在软磁性粉粒子的表面上形成由绝缘性粒子构成的绝缘层的压粉磁心的制造方法(参照专利文献1)。此外，作为另外的压粉磁心的制造方法，提出了加压成形在Fe-Si系的软磁性粉末上形成有氧化覆膜、磷酸盐覆膜等绝缘覆膜的粉末的压粉磁心的制造方法(参照专利文献2)，提出作为适合如此的压粉磁心的制造方法的软磁性粉末采用雾化粉末(参照专利文献3)。另外，如图11所示，提出了作为绝缘粉末18的绝缘覆膜82采用氟化物的磁性材料的制造方法(参照专利文献4)。另外作为粉末可采用水雾化粉末，如此的水雾化粉末的成形性高，能够成形在图12所示的断面上空隙少的压粉磁心。

专利文献1：特开2003-332116号公报

专利文献2：特开2004-288983号公报

专利文献3：特开2006-24869号公报

专利文献4：特开2006-41203号公报

但是，在利用所述的各制造方法制造的压粉磁心中，由于都在压粉粒子上形成绝缘层(在图12中压粉粒子81a、绝缘层82a)，因此与没有绝缘层的相比，能够抑制涡流，但是在利用专利文献1所述的制造方法制造压粉磁心时，即使均匀混合软磁性粉和绝缘粒子，也难在所有的软磁性粉末之间形成绝缘层，不能说充分绝缘。因此有时压粉磁心的比电阻低，涡流损耗(We)增大。因此，作为解决此问题的对策，还考虑稳定地增加形成绝缘层的绝缘粒子的比例，然而如果增加绝缘粒子的比例，由于软磁性粉的占积率减小，因而有时导致压粉磁心的磁通密度的下降。此外，为了避免磁通密度的下降，还可考虑在高压条件下进行磁性粉的压缩成形，但是出现绝缘层在高压条件下破损，或残留在软磁性粉中的成形时的变形加大，或涡流损耗(We)及磁滞损耗(Wh)很可能增大的问题。

此外，在采用所述专利文献2、3所示的氧化覆膜制造压粉磁心的情况下，由于氧化覆膜与成为基础材的粉末相比硬度高，因此被压缩成形了的压粉磁心的空隙率高，磁心的磁通密度降低。在此种情况下，也可如上所述考虑在高压条件下进行压缩成形，但是在该方法中，因与上述相同的理由，难抑制铁损。此外，如专利文献3所述，在该粉末上覆盖的绝缘覆膜是SiO₂等氧化覆膜的情况下，由于氧化覆膜具有脆性，因而该覆膜在压缩成形时被破坏成粒状，同样分散在铁粉末粒子的粒子边界上，因此有时也采用气体雾化粉末，但是在这些覆膜中，由于压粉磁心不是在粒子边界形成连续且厚度均匀的绝缘层，因此不能充分提高压粉磁心的电阻值。另外，在作为专利文献2、3所示的另一例将磷酸盐用作覆膜的情况下，由于如果热处理温度超过500℃铁的磷酸盐向铁扩散，所以有时降低磁滞损耗(Wh)的热处理不充分。

为了降低如此的热处理时的向铁的扩散，在将所述专利文献4所示的稀土、碱金属或碱土金属的氟化物用作磁性粉的绝缘覆膜的情况下，由于氟化物的耐热性优异，几乎不发生向铁的扩散反应。但是，在采用一般所用的水雾化粉末这样的粉末的情况下，压粉磁心的电阻值不像FeSi合金的粉末那样增加。

发明内容