[发明专利]新型复合铁基粉末组合物、粉末部件及其制造方法

说明书

本发明涉及新型复合铁基粉末组合物、粉末部件及其制造方法。特别地，本发明涉及复合铁基粉末混合物，其适用于软磁用途，例如电感器磁芯。本发明还涉及制造软磁部件的方法和通过该方法制成的部件。

本申请是申请号为201280028066.0、申请日为2012年4月5日、发明名称为“新型复合铁基粉末组合物、粉末部件及其制造方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于制备软磁部件的软磁复合粉末材料以及使用这种软磁复合粉末获得的软磁部件。具体而言，本发明涉及用于制备在高频率下工作的软磁部件材料的此类粉末，该部件适合作为电力电子学中的电感器或反应器。

背景技术

软磁材料用于各种用途，例如电感器中的芯材、电动机的定子和转子、传动器、传感器和变压器铁心。传统上，软磁芯(例如电动机中的转子和定子)由堆叠钢层压板制成。软磁复合材料可基于通常为铁基的软磁粒子，在各粒子上带有电绝缘涂层。通过使用传统粉末冶金法任选地与润滑剂和/或粘合剂一起压实绝缘粒子，获得软磁部件。通过使用粉末冶金技术，与使用钢层压板相比，可以制造在设计中具有更高自由度的此类部件，因为该部件可携带三维磁通量并可通过压实法获得三维形状。

本发明涉及铁基软磁复合粉末，其芯粒被仔细选择的涂层涂覆以使材料性质适合通过粉末压实、然后热处理法制造电感器。

电感器或反应器是可以储存经过所述部件的电流产生的磁场形式的能量的无源电气部件。以亨(H)为单位测量电感器储存能量的能力——电感(L)。电感器通常是盘绕成线圈的绝缘线。流经线圈的电流在线圈周围产生磁场，场强与电流和线圈的匝数/长度单位成比例。改变的电流造成改变的磁场，这引发与造成其的电流变化相反的电压。

与电流变化相反的电磁力(EMF)以伏特(V)为单位测量，并根据下式与电感相关联：

v(t)＝L di(t)/dt

(L是电感，t是时间，v(t)是经过电感器的时变电压，且i(t)是时变电流)。

也就是说，电感为1亨利的电感器在经过电感器的电流以1安培/秒变化时产生1伏特的EMF。

铁磁电感器或铁芯电感器使用由铁磁或亚铁磁材料(例如铁或铁氧体)制成的磁芯，从而由于该芯材的较高磁导率，通过提高磁场而将线圈的电感提高数千。

材料的磁导率μ指示其携带磁通量的能力或被磁化的能力。磁导率是指感应磁通量(标作B并以牛顿/安培*米或以伏特*秒/米²为单位测量)与磁化力或场强(标作H并以安培/米，A/m为单位测量)的比率。因此磁导率的单位是伏特*秒/安培*米。磁导率通常表示为相对于自由空间磁导率的相对磁导率μ_r＝μ/μ₀，μ₀＝4*Π*10^-7Vs/Am。

磁导率也可以表示为每单位长度的电感，亨利/米。磁导率不仅取决于携带磁通量的材料，还取决于外加电场及其频率。在技术系统中，其通常被称作最大相对磁导率，其是在电场变化的一个周期中测得的最大相对磁导率。

电感器磁芯可用在用于过滤不想要的信号(例如各种谐波)的电力电子系统中。为了有效工作，用于这种用途的电感器磁芯应具有低的最大相对磁导率，这意味着相对磁导率具有相对于外加电场更线性的特征，即稳定的增量磁导率μ_Δ(如根据ΔΒ＝μ_Δ^*ΔΗ定义)和高饱和磁通密度。这能使电感器在更宽电流范围内更有效工作，这也可以表述为该电感器具有良好的“DC偏压”。DC偏压可以以在指定外加电场下(例如在4000A/m)的最大增量磁导率的百分比表示。此外，低的最大相对磁导率和稳定的增量磁导率与高饱和磁通密度的结合能使电感器携带更高电流，当尺寸是限制因素时，这尤其有益，因此可以使用更小的电感器。