[发明专利]复合材料、电抗器用磁芯、电抗器、转换器和功率转换器装置

说明书

技术领域

本发明涉及适合用作构成电抗器等磁性部件的材料的复合材料，由该复合材料制成的电抗器用磁芯，包括该芯部的电抗器、包括该电抗器的转换器、以及包括该转换器的功率转换器装置。具体而言，本发明涉及一种具有高饱和磁通密度并且表现出优异的制造性的低损耗复合材料。

背景技术

一种包括线圈和其中设置有该线圈的磁芯的磁性部件（例如，电抗器或发动机）被用于多个领域中。例如，专利文献1公开了这样一种电抗器，其用作安装于混合动力汽车等车辆上的转换器的电路部件。并且，专利文献1还披露了，将由纯铁粉等磁性物质粉末和含有该粉末的树脂（结合剂树脂）形成的复合材料作为构成所述电抗器中所包括的磁芯的材料。所述复合材料可以通过下述的方法制造，将由原材料磁性物质粉末和未固化的液体树脂混合所得到的混合物填充于具有所需形状的模具组件等中，然后固化该树脂。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本未审查专利申请公开No.2008-147403

发明内容

技术问题

当磁芯表现出高饱和磁通密度的同时，也需要该磁芯具有低损耗的特性，这里的损耗为铁芯损耗（磁滞损耗+涡流损耗）等。

在将复合材料用作构成磁芯的材料的情况下，例如，使用由细 颗粒制成的粉末作为原材料磁性物质粉末时，由于粒径小，能够减少涡流损耗，因此能够获得低损耗的复合材料。此外，使用这样的细粉末可容易地提高复合材料的填充密度。通过提高磁性成分的比例（含量），就能够得到具有高饱和磁通密度的复合材料。然而，取决于磁性物质粉末的材料，当粒径过小时，操作性会变差。这样，造成了加工性降低，并且最后使得复合材料的制造性降低。因此，通过减小原材料粉末的粒径来提高饱和磁通密度或减小损耗是有局限性的。

另一方面，在减少复合材料中树脂成分的同时增加磁性物质粉末，使得复合材料中磁性成分的比例变得更大，因此提高了饱和磁通密度。然而，相对磁导率会变得过大。此外，原材料磁性物质粉末的量过大会增加混合物的粘度，因此流动性变差。因此，很难将混合物倒入模具组件中，导致制造性变差。具体而言，当模具组件具有复杂的形状时，混合物可能不会充分填入模具组件中，从而造成了形状精度的降低。因此，考虑到损耗抑制和制造性，增加磁性物质粉末的含量是有局限性的。

因此，本发明的目的在于提供一种具有高饱和磁通密度并且表现出优异制造性的低损耗复合材料。

此外，本发明的另一个目的在于提供一种具有高饱和磁通密度的低损耗的电抗器用磁芯，并提供一种包括该芯部的电抗器。

问题的解决方案

通常地，用作复合材料的原材料为粒径分布中仅存在一个峰（例如，正态分布等）的磁性物质粉末。也就是说，据认为常规的原材料粉末含有大量的具有特定粒径的颗粒，并含有少量的具有其他粒径的颗粒。在将粒径分布中仅存在一个峰的磁性物质粉末（即，具有宽峰的粉末，或具有尖峰的粉末）用作原材料的情况下，使用由细颗粒制成的粉末会引起加工性降低；而使用由粗颗粒制成的粉末会由于填充密度的降低而引起饱和磁通密度降低。反之，发现使用由大粒径颗粒制成的磁性物质粉末以及由小粒径颗粒制成的磁性物质粉末作为原材料能够容易地增加复合材料中磁性物质粉末的填充密度。此外还发现，由于所得到的复合材料中磁性成分的比例高达一定程度，因此饱 和磁通密度较高；另外，由于细粉末的包含频率较高，因此也有利地减少损耗。本发明基于上述发现。

本发明的复合材料包含磁性物质粉末和含有该粉末的树脂，其中该粉末分散于树脂中。所述磁性物质粉末是由以相同材料制成的多个颗粒而制得的。此外，在所述磁性物质粉末的粒径分布中存在多个峰。

需要注意的是，在本发明中，峰的定义如下：在对粒径分布中特定粒径r_x的频率f_x进行观察时，观察比粒径r_x小预定值k（k为设定值）的粒径r_s的频率f_s，以及比粒径r_x大预定值k（k为设定值）的粒径r₁的频率f₁。然后，将这样的频率f_x视为峰，其中该频率f_x满足频率f_x为频率f_s和f₁的1.1倍以上的条件。