[发明专利]压粉磁芯及其制造方法、电动机以及电抗器

说明书

技术领域

本发明涉及压粉磁芯及其制造方法、以及由该压粉磁芯形成芯材的电动机及电抗器。

背景技术

出于减轻对地球环境的负担的观点，在汽车产业中，对混合动力汽车、电动汽车的开发日益推进，尤其是作为主要搭载机器的电动机和电抗器的高性能化、小型化成为紧迫的开发课题之一。

构成该电动机的定子铁芯和转子铁芯、构成电抗器的电抗器铁芯由将硅钢板层叠而成的钢板层叠体形成，或由将涂覆了树脂的铁系软磁性粉末加压成型而成的压粉磁芯形成。在由压粉磁芯形成各种铁芯的情况下，具有如下等优点，即，作为其磁特性，与层叠钢板相比高频铁损少；由于被加压成型，因此能够随机并且廉价地应对形状变更。

对于压粉磁芯用的软磁性金属粉末，通过在该金属粉末的表面形成绝缘被膜来确保粉末的绝缘性，进而确保压粉磁芯自身的绝缘性而抑制铁损的产生。具体来说，采用如下的方案，即，在铁粉上覆盖硅树脂、环氧树脂，然而为了防止加压成型时的被膜破坏而确保铁粉间的绝缘性，使得向铁粉中的树脂添加量为大量等。

图11中表示给出了树脂添加量与电阻率、强度、密度各自的关系的本发明人等的实验结果。而且，该实验中，使用铁为主成分且含有1重量％Si、纵横比为6的扁平铁粉。从图11a、b可以清楚地看到，随着树脂添加量的增加，电阻率增大(从而绝缘性提高)，压粉磁芯强度也提高。但是，从图11c可以清楚地看到，随着树脂相对于铁粉的比例增大，压粉磁芯密度降低，该密度的降低成为压粉磁芯的磁通密度(磁特性)减少的原因。

另外，虽然也有将在铁粉周面预先缩合有硅树脂的磁性粉末加压成型而制造压粉磁芯的方法，然而在该方法中，在磁性粉末间容易产生间隙，这时压粉磁芯的强度就会降低。另外，将在铁粉周面预先形成有二氧化硅被膜的磁性粉末加压成型而制造压粉磁芯的方法中，由于二氧化硅被膜是无机绝缘体，因此磁性粉末之间仅利用其的相互缠结(絡み合い)而结合，仍然无法避免压粉磁芯的强度降低。

所以，绝缘性能优异并且高强度、高密度的压粉磁芯的制造开发就成为紧迫的课题。

此外，作为以往的压粉磁芯的制造方法例如可以举出专利文献1～3。专利文献1中所公开的压粉磁芯的制造方法是如下的方法，即，在将铁粉表面用分散剂进行了表面处理后，混合硅树脂等而加压成型，并进行加热处理。专利文献2、3中所公开的压粉磁芯的制造方法是如下的方法，即，向纯铁粉或具有磷酸被膜的纯铁粉中混合聚苯硫醚(PPS)、热塑性聚酰亚胺(PI)而加压成型，并进行加热处理。

在利用专利文献1的制造方法制造压粉磁芯的情况下，无法解决上述的压粉磁芯的密度降低的问题，在专利文献2、3的制造方法的情况下，利用加热处理软化了的PPS、PI不会达到将粉末间的间隙填充的程度，因而无法解决压粉磁芯的强度降低的问题。

专利文献1日本特开平11-126721号公报

专利文献2日本特开2002-246219号公报

专利文献3日本特开2006-310873号公报

发明内容

本发明是鉴于上述的问题完成的，目的在于，提供绝缘性能优异并且高强度、高密度(高磁通密度)的压粉磁芯及其制造方法、以及具有由该压粉磁芯构成的芯材的电动机或电抗器。

为了达成上述目的，基于本发明的压粉磁芯的制造方法至少具备如下工序：第一工序，准备树脂粉末和在软磁性金属粉末的表面预先形成绝缘被膜而成的磁性粉末；第二工序，将上述磁性粉末与上述树脂粉末混合而形成粉末混合体；第三工序，在规定的温度气氛下使树脂粉末凝胶化，将粉末混合体加压成型，从而制造作为加压成型体的压粉磁芯。

这里，作为软磁性金属粉末，例如可以使用纯铁、铁-硅系合金、铁-氮系合金、铁-镍系合金、铁-碳系合金、铁-硼系合金、铁-钴系合金、铁-磷系合金、铁-镍-钴系合金及铁-铝-硅系合金等。另外，作为绝缘被膜，例如可以使用由二氧化硅(SiO₂)、氮化膜(Si₃N₄)等无机原材料、陶瓷原材料构成的被膜，只要是具有热成型时的温度以上的熔融温度、在该热成型时不会凝胶化的原材料，就没有特别限定。

另外，作为树脂粉末，例如可以使用硅树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂等。

本发明的压粉磁芯的制造方法是，首先，在上述的软磁性金属粉末表面预先形成绝缘被膜，准备被该绝缘被膜涂覆的磁性粉末。这里，该绝缘被膜的形成方法有如下的方法等，即，在纯铁等软磁性金属粉末表面利用脱碳·还原反应而以高浓度浸渗Si，其后进行氧化处理(第一工序)。