[发明专利]磁性粉末材料及磁性器件、电子设备

说明书

本申请提供磁性粉末材料及磁性器件、电子设备，所述磁性粉末材料颗粒内部包含有两层及两层以上磁性层，任意相邻两层磁性层之间含有一层绝缘层，所述磁性层包括软磁金属材料；所述绝缘层包括绝缘材料。本申请提供的磁性粉末材料，能够有效抑制高频交变磁场在其颗粒内部产生的涡流效应，从而降低高频涡流损耗以及提升高频磁导率。

技术领域

本申请涉及磁性粉末材料技术领域，具体涉及磁性粉末材料及磁性器件、电子设备。

背景技术

磁性粉末材料作为一种功能材料，发展历史悠久，并且广泛应用于电力、电子、军事等领域。软磁材料是磁性粉末材料中的重要一类，软磁材料会随着外加磁场而磁化，当外加磁场撤消时，软磁材料的磁性很快消失。软磁材料由于具备电磁转换和能量储存的功能，制备成电机、电感、变压器和电磁屏蔽器件后，广泛应用于发电、电动汽车、家用电器和电子设备中。采用软磁金属粉末材料制作的磁粉芯，具有饱和磁感应强度高，高频损耗适中的优点，适于制作小尺寸、大电流的器件。通常，会对金属软磁材料粉末进行绝缘包覆，然后将其和粘结剂混合在一起，通过压制成型、退火热处理、含浸固化等工艺过程将其制备成磁粉芯材料和器件。由于电子元器件逐步向小型化、集成化和高频化方向发展，因此对磁粉芯的高频性能(包括磁性能和损耗)提出了更高的要求。

电子元器件的高频交变工作电流，会在周围环境中产生高频交变磁场，当材料处于高频电流带来的交流磁场中时，会在材料内部感生出电动势，如果材料具有导电的性质，会产生涡流电流，如图1a所示。对于磁性粉末材料而言，随着高频涡流的增加，其涡流损耗迅速增加且磁导率迅速下降，严重影响磁器件的性能。

目前，通过在磁性粉末材料颗粒的表面进行绝缘包覆，如图1b所示，可以阻断磁性粉末材料颗粒之间的涡流，从而减少高频下的部分涡流。然而，该方案并不能抑制颗粒内部的涡流，如图1c所示，当磁性粉末材料处于高频电流带来的交流磁场中时，会在颗粒内部感生出电动势，从而产生涡流电流，随着工作频率的增加，涡流会迅速增加，使磁器件的性能严重恶化。

针对粉末内部的涡流电流，还没有特别好的办法来阻断，只能通过减小粉末粒径，来减小部分涡流，但是粉末粒径的减小，流动性会变得很差，材料压制成型后，密度会大幅降低，导致磁饱和与磁导率两个关键性能迅速降低，所以，减小粉末粒径使涡流损耗降低的同时，也会带来磁性能恶化的副作用。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本申请提供磁性粉末材料及磁性器件、电子设备，可以降低高频交变磁场环境带来的涡流效应，以提升磁性粉末材料材料性能。

第一方面，本申请提供一种磁性粉末材料，磁性粉末材料包括两层及两层以上磁性层，任意相邻两层磁性层之间含有一层绝缘层，所述磁性层包括软磁金属材料；所述绝缘层包括绝缘材料。

在上述方案中，颗粒内部的绝缘层阻断了不同磁性层间的涡流电流，大幅降低了磁性粉末材料颗粒内部的涡流损耗，从而降低了磁性粉末材料的高频损耗，并抑制了其磁导率在高频的衰减。

在一种可行的实施方式中，所述的绝缘材料包括但不限于有机绝缘材料或者无机绝缘材料。

在一种可行的实施方式中，所述的绝缘材料包括无机绝缘材料，所述无机绝缘材料选自氧化锌、铁酸铋、氧化铁、氧化镍、氧化钴、氧化铜、氧化硅、氧化钛、氧化钽、氧化铌、氧化钨、氧化铪、氧化铝、非晶碳、硫化铜、硫化银、氮化钛中的至少一种。

在一种可行的实施方式中，所述绝缘材料包括有机绝缘材料，所述有机绝缘材料选自聚酰亚胺、聚酰胺、聚西弗碱、聚砜中的至少一种。

在一种可行的实施方式中，所述软磁金属材料包括但不限于铁、含铁的合金、钴、含钴的合金、镍、含镍的合金中的至少一种。