[发明专利]压粉磁芯的制造方法

说明书

技术领域

本发明提供用于必需更高磁通量密度的发动机用铁心、普通家电、产业机器用发动机的叶轮或磁轭、以及柴油发动机和汽油发动机的组装于电子控制式燃料喷射装置的电磁阀用螺线管芯(固定铁心)等中优选的压粉磁芯的制造技术。

背景技术

在各种传动器用磁心所用的磁心中极为重要的铁损是通过与磁心固有电阻值密切相关的涡电损耗、受到软磁性粉末制造工序及之后的程序过程所产生的软磁性粉末内变形之影响的磁滞损耗所规定的。该铁损W具体如下式(1)所示，通过涡电损耗W_e和磁滞损耗W_h之和表示。式(1)中，加号(+)的前部为涡电损耗W_e、后部为磁滞损耗W_h。予以说明，f为频率数、Bm为激发磁通量密度、ρ为固有电阻值、t为材料的厚度、k₁、k₂为系数。

W＝(k₁Bm²t²/ρ)/f²+k₂Bm^1.6f    (1)

由式(1)可知，磁滞损耗W_h与频率数f成正比，相反涡电损耗W_e与频率数f的平方成正比。因此，特别是为了在高频率区域内减小铁损W，降低涡电损耗W_e是有效的。为了降低涡电损耗W_e、为了将涡电流封闭在小区域内，有必要提高固有电阻值ρ。在此方面，使用粉末的压粉磁芯例如具有如下特征：可以在铁粉等粉末粒子之间存在非磁性的树脂，由此可以提高固有电阻值ρ、减小涡电损耗W_e。因此，以往提出了使用混合有软磁性粉末和树脂粉末的混合粉末、实施压粉成形和加热的压粉磁芯的制造技术(例如参照日本特开2002-246219号公报)。日本特开2002-246219号公报所记载的压粉磁芯由于树脂存在于软磁性粉末之间，因此特别确保了软磁性粉末间的绝缘性、降低涡电损耗W_e，同时牢固地粘合软磁性粉末，提高压粉磁芯的强度。

这种压粉磁芯由于制造方法简单，因此一直以来被广泛使用。但是，当在高频率区域使用上述压粉磁芯时，绝缘性变得不充分，固有电阻值ρ降低、涡电损耗W_e增大。涡电损耗W_e的增大会造成发热，粘合有软磁性粉末的树脂恶化，因此具有不能确保压粉磁芯的充分寿命的缺点。与此相对，为了提高绝缘性增加树脂量时，由于磁心中所占软磁性粉末的量(占有率)降低，因此具有磁通量密度降低的缺点。

另外，在螺线管或发动机等电磁传动器中也使用压粉磁芯。柴油发动机的燃料喷射装置中使用的电磁阀要求较高的吸引力和较高的应答性，在使用有压粉磁芯的定子芯材料中除了期待高磁通量密度，还期待高透磁率和高频率区域的涡电损耗W_e小。这种螺线管芯为将铁粉和树脂粉末的混合物成形而成的压粉磁芯，为了提高磁通量密度、减小铁损，要求高密度、铁粉之间的绝缘性良好。

另一方面，各种发动机要求小型化、高效率化，使用有压粉磁芯的叶轮和定子材料也期待高磁通量密度且高频率区域的涡电损耗W_e小。即，对各种电磁传动器中所用压粉磁芯的要求特性与变压器用磁心所要求的特性(特别是铁损)本质上相同。但与变压器用磁心相比，传动器用磁心由于较高吸引力、吸附力是必要的，因此要求较高的磁通量密度。

为了获得高磁通量密度的压粉磁芯，高密度是必要的，有必要为制造一般烧结合金时的2倍以上的成形压力。在形状复杂的薄肉形状的压粉磁芯中，产生成形模具的持久性问题。因此，在制成螺线管芯等形状时，对压粉成形为单纯的圆筒状或圆柱状的压粉磁芯切削加工制成规定形状和尺寸，或者成形为近似制品形状的材料、特别对要求尺寸精度的部分进行切削加工而完成。因此，压粉磁芯也要求是切削性良好、切削工具的磨耗少、切削时不会产生断裂或缺陷的材料。

鉴于上述事实，为了共同实现涡电损耗W_e的降低和磁通量密度B的提高，提出了通过在软磁性粉末表面上预先形成绝缘性覆膜，确保软磁性粉末间的绝缘性，降低涡电损耗W_e的各种方法(例如参照日本特开2002-246219号公报、日本专利第3421944号公报、日本特开平11-251131号公报、日本特开2004-146804号公报)。