[发明专利]压粉磁芯、压粉磁芯的制造方法以及压粉磁芯的涡电流损耗的推定方法

说明书

技术领域

本发明涉及压粉磁芯、压粉磁芯的制造方法以及压粉磁芯的涡电流损耗的推定方法。

背景技术

如公知的，在装入电气产品、机械产品等而使用的电源电路中装入有变压器、升压器、整流器等。变压器等具有以磁芯与线圈作为主要部分而构成的各种线圈部件(扼流圈、功率电感、电抗器等)。而且，为了应对基于近几年的节能意识的提高而针对电气产品、机械产品的低消耗电力化的要求，也要求提高在电源电路内大量使用的磁芯的磁特性。另外，近几年，由于针对地球温暖化问题的意识的提高，而趋向可抑制化石燃料消耗量的混合动力汽车(HEV)、不存在直接的化石燃料消耗的电动汽车(EV)的需要提高。由于这些HEV、EV的行驶性能等取决于马达的性能，因此关于装入各种马达的磁芯(定子铁芯、转子铁芯)，也要求提高其磁特性。

以往，作为磁芯，广泛使用一种经由粘合剂层而使由绝缘被膜覆盖表面而成的钢板(电磁钢板)层叠的所谓的层叠磁芯。但是，这样的层叠磁芯的形状自由度低，从而难以应对小型化、复杂形状化的要求。对此，开发一种通过对表面被绝缘被膜覆盖的软磁性金属粉末(顽磁力小而导磁率大的金属粉末，一般为以铁作为主成分的金属粉末)进行压缩成形而得到的、所谓的压粉磁芯，而将其安装在各种产品中。

然而，作为用于提高磁芯的磁特性的一种有效的方法，可以列举减小磁芯的能量损失(铁损)的方法。铁损大体分为涡电流损耗与磁滞损耗，涡电流损耗对压粉磁芯的能量损耗产生较大的影响。已知由以下的数式1所示的理论公式能够得出涡电流损耗We[W/m³]。

【数式1】

We=αρ×D×Bm2×f2×d2]]>

ρ：软磁性金属粉末的电阻率[Ω·m]

D：密度[g/cm³]

Bm：励磁磁通密度[T]

f：频率[Hz]

d：钢板厚度或者粉末粒径[m]

α：基于形状的系数

这样，由于涡电流损耗与钢板厚度或者粉末粒径d的平方成比例，因此层叠磁芯的情况下，越减薄钢板厚度，便越能够减小涡电流损耗，而压粉磁芯的情况下，越减小软磁性金属粉末的粒径，便越能够减小涡电流损耗。但是，如果钢板厚度过薄，则层叠磁芯的加工变得困难从而生产率降低。另外，如果软磁性金属粉末的粒径过小，则会因压缩成形造成粒子变得难以塑性变形，因此会导致生产率的降低。

鉴于这样的问题，层叠磁芯中的钢板的厚度、压粉磁芯中的粉末的粒径被设定在能够充分减小涡电流损耗并且不发生加工性、成形性的问题的范围。例如专利文献1所示的压粉磁芯的粒径被设定在20～100μm的范围。

【在先技术文献】

【专利文献】

专利文献1：日本专利第4436172号公报

发明内容

【发明要解决的课题】

层叠磁芯的情况，由于钢板的厚度d大致固定，因此通过上述数式1的理论公式能够推定涡电流损耗We。因此，使涡电流损耗成为规定值以下地设定钢板的厚度即可。另一方面，压粉磁芯的情况下，由于软磁性金属粉末并非单一粒径而具有大致正规分布状的粒度分布，因此难以确定上述数式1的理论公式中的d的值，从而难以推定涡电流损耗。因此，目前通过对软磁性金属粉末进行经验性的分级而将粒径设定在大致的范围内。但是，在这种情况下，存在粒径必要以上地变小的趋势，从而可能导致压粉磁芯的成形性降低，生产率降低。

鉴于如上述的问题，本发明的目的在于，为了充分减小压粉磁芯的涡电流损耗，而将软磁性金属粉末的粒径设定在适当的范围。

【用于解决课题的手段】