包含包括了顆粒表面塗有抗氧化金屬的磁粉的粘結磁鐵的磁芯的製作方法
2023-05-17 08:17:46
專利名稱：包含包括了顆粒表面塗有抗氧化金屬的磁粉的粘結磁鐵的磁芯的製作方法
技術領域：
本發明涉及用在電感元件例如用在開關電源等中的扼流圈和變流器中的磁芯(下文簡稱為「芯」)，尤其涉及包含用於磁偏置的永磁體的磁芯。
背景技術：
在例如開關電源等中使用的扼流圈和變壓器中，通常以疊加到DC分量上的AC分量施加電壓。所以，需要使用在那些扼流圈和變壓器中的磁芯具有良好導磁率的磁特性，使得磁芯不由於DC分量的疊加磁飽和。這種磁特性稱為「DC疊加特性」或者在本領域中簡稱為「疊加特性」。
作為在高頻帶內應用領域中的磁芯，已經使用了鐵磁芯和粉末(dust)磁芯。這些磁芯由於其材料的物理特性而具有個別特徵。即，鐵磁芯具有高內稟導磁率和低飽和磁通密度，同時粉末磁芯具有低內稟導磁率和高飽和磁通密度。因此，通常用環形的粉末磁芯。另一方面，鐵磁芯具有形成有磁隙的中央腿的E型芯部分，以防止DC分量疊加造成的磁飽和。
近來，由於隨著電子器件的結構更加緊湊，要求電子部件小型化，因此有磁隙的磁芯也是小型的。因此，強烈要求對於DC分量的疊加有較高導磁率的磁芯。
通常，選擇具有高飽和磁化強度的磁芯即選擇不由於施加的高磁場而磁飽和的磁芯是必要的。但是，飽和磁化強度不可避免地由材料確定，不能作得象希望的那樣高。
作為一種解決方案，通常提出在磁芯的磁路中形成的磁隙中放置永磁體，即使磁芯磁偏置，從而取消疊加DC分量造成的DC磁通。
利用永磁體進行磁偏置是改善DC疊加特性的好解決方案。但是，這個方法由於以下原因很難引入到實際應用中。具體地說，燒結的金屬磁鐵的使用大大增加了磁芯的芯損耗。此外，鐵氧體磁鐵的使用導致不穩定的疊加特性。
例如在日本未審查的專利公開No.50-133453或JP50-133453A中公開了解決這些問題的方法。該文獻使用包括有高矯頑磁力的稀土磁粉和將它們彼此混壓實成一種形狀的粘結劑的粘結磁鐵作為磁偏置磁鐵。從而，改善了DC疊加特性和磁芯溫度的升高。
近來，越來越強烈地要求改善電源的電源變換效率。因此，這種需要已經變成高水平，對於扼流圈和變壓器來說，難以通過測量的磁芯溫度確定磁芯的好壞。所以，必然利用磁芯損耗測量裝置測量的磁芯損耗數據來確定它。根據本發明人的研究，確認磁芯損耗在具有JP50-133453A中公開的電阻值的磁芯中的值下降。
發明內容
所以，本發明的第一個目的是考慮以上描述提供一種具有出色的DC疊加特性和出色的磁芯損耗特性的簡單廉價的磁芯，磁芯中，在磁路中至少形成一個磁隙，包含放置在磁隙附近的磁偏置磁鐵以提供從磁隙的相對端部到磁芯的磁偏置。
此外，近來要求表面安裝型的線圈部件。那些線圈部件經過回焊處理以便表面安裝在電路板上。在回焊處理的情況下，希望線圈部件的磁芯的磁特性不降級。此外，抗氧化稀土磁鐵是不可缺少的。
本發明的第二個目的是考慮以上描述提供一種具有出色的DC疊加特性、出色的磁芯損耗特性、以及在回焊處理的條件下不影響特性的抗氧化性的簡單廉價的磁芯，磁芯中，在磁路中至少形成一個磁隙，包含放置在磁隙附近的磁偏置磁鐵以提供從磁隙的相對端部到磁芯的磁偏置。
而且，希望不僅磁粉具有改善的抗氧化性，而且稀土磁鐵具有高電阻率。
本發明的第三個目的是考慮以上描述提供一種具有出色的DC疊加特性、出色的磁芯損耗特性、抗氧化性以及高電阻率的簡單廉價的磁芯，磁芯中，在磁路中至少形成一個磁隙，包含放置在磁隙附近的磁偏置磁鐵以提供從磁隙的相對端部到磁芯的磁偏置。
根據本發明的第一方面，為了實現上述第一個目的，磁芯中，在磁路中至少形成一個磁隙，包含放置在磁隙附近的磁偏置磁鐵以提供從磁隙的相對端部到磁芯的磁偏置，提供包含磁偏置磁鐵的磁芯，其中，磁偏置磁鐵包括包含稀土磁粉和粘結劑樹脂的粘結磁鐵，稀土磁粉具有5kOe或更大的內稟矯頑力，300℃或更高的居裡溫度，2.0-50μm的平均粒徑，稀土磁粉由表面有包含抗氧化金屬的金屬塗層的磁性粒子的聚合組成。
優選地，抗氧化金屬例如可以是至少選自一組鋅、鋁、鉍、鎵、銦、鎂、鉛、鏑、錫中的至少一種金屬或其合金。
優選地，粘結磁鐵在體基百分比上可以包含20％或20％以上的粘結劑樹脂成分，粘結磁鐵可以具有1Ω·cm或更大的電阻率。該粘結劑樹脂可以是聚醯胺醯亞胺樹脂。
此外，磁粉在體基百分比上最好包含0.1-10％的抗氧化金屬成分。
而且，能通過在包含磁偏置磁鐵的上述磁芯上纏繞一匝或多匝的至少一個繞組來獲得電感部件。
此外，電感部件包括線圈、扼流圈、變壓器以及包含磁芯和繞組的其他部件。
根據本發明的第二方面，為了實現上述第二個目的，磁芯中，在磁路中至少形成一個磁隙，包含放置在磁隙附近的磁偏置磁鐵以提供從磁隙的相對端部到磁芯的磁偏置，提供包含磁偏置磁鐵的磁芯，其中，磁偏置磁鐵包括包含稀土磁粉和粘結劑樹脂的粘結磁鐵，稀土磁粉具有10kOe或更大的內稟矯頑力，500℃或更高的居裡溫度，2.5-50μm的粒徑，稀土磁粉由表面塗有包含抗氧化金屬的金屬層的塗層的磁性粒子的聚合組成。
優選地，抗氧化金屬例如可以是至少選自一組鋅、鋁、鉍、鎵、銦、鎂、鉛、鏑、錫中的至少一個或合金。
優選地，粘結磁鐵在體基百分比上可以包含30％或30％以上的粘結劑樹脂成分，粘結磁鐵可以具有1Ω·cm或更大的電阻率。該粘結劑樹脂可以是聚醯胺醯亞胺樹脂。
此外，磁粉在體基百分比上最好包含0.1-10％的抗氧化金屬成分。
而且，能通過在包含磁偏置磁鐵的上述磁芯上纏繞一匝或多匝的至少一個繞組來獲得電感部件。
此外，電感部件包括線圈、扼流圈、變壓器以及包含磁芯和繞組的其他部件。
根據本發明的第三方面，為了實現上述第三個目的，磁芯中，在磁路中至少形成一個磁隙，包含放置在磁隙附近的磁偏置磁鐵以提供從磁隙的相對端部到磁芯的磁偏置，提供包含磁偏置磁鐵的磁芯，其中，磁偏置磁鐵包括包含稀土磁粉和粘結劑樹脂的粘結磁鐵，稀土磁粉具有10kOe或更大的內稟矯頑力，500℃或更高的居裡溫度，2.5-50μm的粒徑，粘結磁鐵在體基百分比上包含30％或更高的粘結劑樹脂成分，粘結磁鐵具有1Ω·cm或更大的電阻率，稀土磁粉由表面塗有包含抗氧化金屬的金屬層的塗層的磁性粒子的聚合組成，金屬層表面有玻璃層塗層，玻璃層由具有軟化點的低熔玻璃組成，所述軟化點低於抗氧化金屬的熔點。
優選地，抗氧化金屬例如可以是至少選自一組鋅、鋁、鉍、鎵、銦、鎂、鉛、鏑、錫中的至少一個或合金。
優選地，磁粉可以包含抗氧化金屬，所述低熔點玻璃成分佔的體基百分比為0.1-10％。粘結劑樹脂可以是聚醯胺醯亞胺樹脂。
而且，能通過在包含磁偏置磁鐵的上述磁芯上纏繞一匝或多匝的至少一個繞組來獲得電感部件。
此外，電感部件包括線圈、扼流圈、變壓器以及其他部件，其中每個通常包含磁芯和一個繞組或多個繞組。
本發明的共同發明人首先研究了待插入的永磁體，實現了本發明的上述第一個目的。共同發明人最後獲得的知識是使用具有1Ω·cm或更大電阻率且5kOe或更大的內稟矯頑力iHc的永磁體能提供具有出色的DC疊加特性和不降級的磁芯損耗特性的磁芯。這意味著獲得出色的DC疊加特性所需的磁鐵的特性是內稟矯頑力而不是磁能積。因此，本發明是基於這種發現，儘管使用具有高電阻率的永磁體，但如果永磁體具有高內稟矯頑力，則能提供充分高的DC疊加特性。
具有高電阻率和高內稟矯頑力的永磁體通常可以用由稀土磁粉和粘結劑混合然後壓實形成的稀土粘結磁鐵實現。但是，使用的磁粉可以是具有高矯頑力的任何一種磁粉。稀土磁粉包括SmCo系列，NdFeB系列，SmFeN系列，以及其他。
用於扼流圈或變壓器的磁芯可以由具有軟磁性的任何一種材料製成。概括地說，材料包括MnZn系列或NiZn系列的鐵氧體，粉末磁芯，矽鋼片，非晶的或其他。而且，磁芯不限於特殊形狀而是本發明適用於具有不同形狀例如螺旋形磁芯、E-E磁芯、E-I磁芯或其他的磁芯。這些磁芯中的每個磁芯在磁路中具有至少一個其中放置永磁體的磁隙。
儘管不限制磁隙的長度，但當間隙長度過小時，DC疊加特性降級。另一方面，當間隙長度過大時，導磁率下降。因此，自動確定間隙長度。儘管如果磁偏置永磁體具有較大的厚度則容易得到偏置效果，但磁偏置永磁體最好厚度較小以使磁芯小型化。但是，如果磁偏置永磁體的厚度小於50μm，則難以得到充分的磁偏置。因此，要求其中放置磁偏置永磁體的磁隙的長度為50μm或更大，考慮到磁芯尺寸的限制，長度為10000μm或更小是可取的。
至於插在磁隙中的永磁體的要求特性，需要5kOe或更大的內稟矯頑力。這是因為如果內稟矯頑力是5kOe或更小，則由於施加到磁芯的DC磁場造成矯頑力消失。此外，儘管電阻率最好高，但如果電阻率為1Ω·cm或更大，則電阻率不會造成磁芯損耗的降級。此外，磁粉的平均粒徑最大希望為50μm或更小，原因是使用平均粒徑大於50μm的磁粉導致磁芯損耗特性的降級。同時要求平均粒徑的最小值為2.0μm或更大，原因是由於研磨造成的粒子氧化，在磁化強度降低方面，具有小於2.0μm的平均粒徑的粉末是重要的。
本文中，為了改善磁粉中的抗氧化性，磁粉最好由表面有抗氧化金屬塗層的磁性粒子的聚合組成，抗氧化金屬是至少選自一組鋅、鋁、鉍、鎵、銦、鎂、鉛、鏑、錫中的一個或合金。如果抗氧化金屬量所佔的體基百分比介於0.1-10％之間，則得到具有抗氧化性和高DC疊加特性的磁芯是可能的。
此外，本發明的共同發明人研究了待插入的永磁體，實現了本發明上述第二個目的。共同發明人最後獲得的知識是使用具有1Ω·cm或更大電阻率且10kOe或更大的內稟矯頑力iHc的永磁體能提供具有出色的DC疊加特性和不降級的磁芯損耗特性的磁芯。這意味著獲得出色的DC疊加特性所需的磁鐵的特性是內稟矯頑力而不是磁能積。因此，本發明是基於這種發現，儘管使用具有高電阻率的永磁體，但如果永磁體具有高內稟矯頑力，則能提供充分高的DC疊加特性。
具有高電阻率和高內稟矯頑力的永磁體通常可以用由稀土磁粉和粘結劑混合然後壓實形成的稀土粘結磁鐵實現。但是，使用的磁粉可以是具有高矯頑力的任何一種磁粉。儘管稀土磁粉包括SmCo系列，NdFeB系列，SmFeN系列，以及其他，但在本發明中限制為Sm2Co17系列磁鐵，原因是考慮到回流焊接處理和抗氧化的條件，要求具有500℃居裡溫度Tc且10kOe或更大的矯頑力的磁鐵。
扼流圈或變壓器用的磁芯可以由具有軟磁性的任何一種材料製成。概括地說，材料包括MnZn系列或NiZn系列的鐵氧體，粉末磁芯，矽鋼片，非晶的或其他。而且，磁芯不限於特殊形狀而是本發明適用於具有不同形狀例如螺旋形磁芯、E-E磁芯、E-I磁芯或其他的磁芯。這些磁芯中的每個磁芯在磁路中具有至少一個其中放置永磁體的磁隙。
儘管不限制磁隙的長度，但當間隙長度過小時，DC疊加特性降級。另一方面，當間隙長度過大時，導磁率下降。因此，自動確定間隙長度。儘管如果磁偏置永磁體具有較大的厚度則容易得到偏置效果，但磁偏置永磁體最好厚度較小以使磁芯小型化。但是，如果磁偏置永磁體的厚度小於50μm，則難以得到充分的磁偏置。因此，要求其中放置磁偏置永磁體的磁隙的長度為50μm或更大，考慮到磁芯尺寸的限制，長度為10000μm或更小是可取的。
至於插在磁隙中的永磁體的要求特性，需要10kOe或更大的內稟矯頑力。這是因為如果內稟矯頑力是10kOe或更小，則由於施加到磁芯的DC磁場造成矯頑力消失。此外，儘管電阻率最好高，但如果電阻率為1Ω·cm或更大，則電阻率不會造成磁芯損耗的降級。此外，磁粉的平均粒徑最大希望為50μm或更小，原因是使用平均粒徑大於50μm的磁粉導致磁芯損耗特性的降級。同時要求平均粒徑的最小值為2.5μm或更大，原因是由於研磨造成的粒子氧化，在磁化強度降低方面，具有小於2.5μm的平均粒徑的粉末是重要的。
本文中，為了改善磁粉中的抗氧化性，磁粉最好由表面有抗氧化金屬塗層的磁性粒子的聚合組成，抗氧化金屬是至少選自一組鋅、鋁、鉍、鎵、銦、鎂、鉛、鏑、錫中的一個或合金。如果抗氧化金屬量所佔的體基百分比介於0.1-10％之間，則得到具有抗氧化性和高DC疊加特性的磁芯是可能的。
此外，本發明的共同發明人研究了待插入的永磁體，實現了本發明上述第三個目的，共同發明人最後獲得的知識是使用具有1Ω·cm或更大電阻率且10kOe或更大的內稟矯頑力iHc的永磁體能提供具有出色的DC疊加特性和不降級的磁芯損耗特性的磁芯。這意味著獲得出色的DC疊加特性所需的磁鐵的特性是內稟矯頑力而不是磁能積。因此，本發明是基於這種發現，儘管使用具有高電阻率的永磁體，但如果永磁體具有高內稟矯頑力，則能提供充分高的DC疊加特性。
具有高電阻率和高內稟矯頑力的永磁體通常可以用由稀土磁粉和粘結劑混合然後壓實形成的稀土粘結磁鐵實現。但是，使用的磁粉可以是具有高矯頑力的任何一種磁粉。
儘管稀土磁粉包括SmCo系列，NdFeB系列，SmFeN系列，以及其他，但在本發明中限制為Sm2Co17系列磁鐵，原因是考慮到回流焊接處理和抗氧化的條件，要求具有500℃居裡溫度Tc且10kOe或更大的矯頑力的磁鐵。
扼流圈或變壓器用的磁芯可以由具有軟磁性的任何一種材料製成。概括地說，材料包括MnZn系列或NiZn系列的鐵氧體，粉末磁芯，矽鋼片，非晶的或其他。而且，磁芯不限於特殊形狀而是本發明適用於具有不同形狀例如螺旋形磁芯、E-E磁芯、E-I磁芯或其他的磁芯。這些磁芯中的每個磁芯在磁路中具有至少一個其中放置永磁體的磁隙。
儘管不限制磁隙的長度，但當間隙長度過小時，DC疊加特性降級。另一方面，當間隙長度過大時，導磁率下降。因此，自動確定間隙長度。
至於插在磁隙中的永磁體的要求特性，需要10kOe或更大的內稟矯頑力。這是因為如果內稟矯頑力是10kOe或更小，則由於施加到磁芯的DC磁場造成矯頑力消失。此外，儘管電阻率最好高，但如果電阻率為1Ω·cm或更大，則電阻率不會造成磁芯損耗的降級。此外，磁粉的平均粒徑最大希望為50μm或更小，原因是使用平均粒徑大於50μm的磁粉導致磁芯損耗特性的降級。同時要求平均粒徑的最小值為2.5μm或更大，原因是由於研磨造成的粒子氧化，在磁化強度降低方面，具有小於2.5μm的平均粒徑的粉末是重要的。
本文中，為了改善磁粉中的抗氧化性，磁粉最好由表面有抗氧化金屬塗層的磁性粒子的聚合組成，抗氧化金屬是至少選自一組鋅、鋁、鉍、鎵、銦、鎂、鉛、鏑、錫中的一個或合金。但是，顯然對於本領域的技術人員來說，當磁粉中每個磁性粒子的表面塗有抗氧化金屬時，導致電阻率的降級。從電源效率和導磁率μ的頻率特性的觀點看，電阻率最好高。為了改善電阻率，抗氧化金屬的塗層表面有低熔點玻璃塗層，低熔點玻璃的軟化點低於討論中的抗氧化金屬的熔點。因此，能得到具有高電阻率和抗氧化性的磁芯。磁粉的抗氧化性和低熔點玻璃總的成分所佔的體基百分比希望是0.1％或更高，原因是如果磁粉的抗氧化性和低熔點玻璃總成分所佔的體基百分比小於0.1％，則抗氧化性基本等價於附加自由的(additive-free)。此外，因為如果總成分大於10％則磁粉具有低填充因子和下降的磁通，總成分可以佔體基百分比的10％或更小。因此，當磁粉的抗氧化性和低熔點玻璃總成分佔體基百分比的0.1-10％之間時，能得到具有抗氧化性和高電阻率的磁芯。
圖1是本發明的第一實施例中每個包含包括未覆蓋任何覆蓋金屬的磁粉和覆蓋不同覆蓋金屬的磁粉的磁偏置粘結磁鐵的磁芯中磁通量和熱處理溫度之間關係的測量數據曲線；圖2是本發明的第一實施例中每個包含包括未覆蓋任何覆蓋金屬的磁粉和覆蓋另外的不同覆蓋金屬的磁粉的磁偏置粘結磁鐵的磁芯中磁通量和熱處理溫度之間關係的測量數據曲線；圖3A是根據本發明第一實施例的磁芯的透視圖；圖3B是包含圖3A中所示的磁芯的扼流圈的橫截面圖；圖4是在磁粉未覆蓋任何覆蓋金屬的情況下本發明第二實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖5是在磁粉覆蓋0.1vol％鋅的情況下本發明第二實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖6是在磁粉覆蓋1.0vol％鋅的情況下本發明第二實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖7是在磁粉覆蓋3.0vol％鋅的情況下本發明第二實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖8是在磁粉覆蓋5.0vol％鋅的情況下本發明第二實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖9是在磁粉覆蓋10vol％鋅的情況下本發明第二實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖10是在磁粉覆蓋15vol％鋅的情況下本發明第二實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖11是在磁粉未覆蓋任何覆蓋金屬的情況下本發明第三實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖12是在磁粉覆蓋鋅的情況下本發明第三實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖13是在磁粉覆蓋鋁的情況下本發明第三實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖14是在磁粉覆蓋鉍合金的情況下本發明第三實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；
圖15是在磁粉覆蓋鎵的情況下本發明第三實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖16是在磁粉覆蓋銦的情況下本發明第三實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖17是在磁粉覆蓋鎂的情況下本發明第三實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖18是在磁粉覆蓋鉛的情況下本發明第三實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖19是在磁粉覆蓋鏑的情況下本發明第三實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖20是在磁粉覆蓋錫的情況下本發明第三實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖21是在磁粉未覆蓋任何覆蓋金屬的情況下本發明第三實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖22是磁粉覆蓋0.1vol％鋅的情況下本發明第五實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖23是磁粉覆蓋1.0vol％鋅的情況下本發明第五實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖24是磁粉覆蓋3.0vol％鋅的情況下本發明第五實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖25是磁粉覆蓋5.0vol％鋅的情況下本發明第五實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖26是磁粉覆蓋10vol％鋅的情況下本發明第五實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖27是磁粉覆蓋15vol％鋅的情況下本發明第五實施例中DC疊加特性的測量數據曲線；圖28是磁粉未覆蓋任何覆蓋金屬的情況下根據本發明第五實施例的磁芯中導磁率頻率特性的測量數據曲線；圖29是磁粉覆蓋0.1vol％鋅的情況下根據本發明第五實施例的磁芯中導磁率頻率特性的測量數據曲線；
圖30是磁粉覆蓋1.0vol％鋅的情況下根據本發明第五實施例的磁芯中導磁率頻率特性的測量數據曲線；圖31是磁粉覆蓋3.0vol％鋅的情況下根據本發明第五實施例的磁芯中導磁率頻率特性的測量數據曲線；圖32是磁粉覆蓋5.0vol％鋅的情況下根據本發明第五實施例的磁芯中導磁率頻率特性的測量數據曲線；圖33是磁粉覆蓋10vol％鋅的情況下根據本發明第五實施例的磁芯中導磁率頻率特性的測量數據曲線；圖34是磁粉覆蓋15vol％鋅的情況下根據本發明第五實施例的磁芯中導磁率頻率特性的測量數據曲線；圖35是在本發明第六實施例中控制和例子的DC疊加特性變化的測量數據曲線，圖36是在本發明第六實施例中控制和例子的有效導磁率頻率特性的測量數據曲線；以及圖37是在本發明第八實施例中控制和示例的有效導磁率頻率特性的測量數據曲線。
具體實施例方式
現在，作為本發明的實施例，將參考附圖及其測量數據等繼續描述固結(concrete)磁芯的製造。
(第一實施例)現在，描述熱處理情況下磁通變化的測量和比較例，在恆溫室中，Sm2Co17系列的鐵氧體磁芯具有其中插入了粘結磁鐵的磁隙，其中，粘結磁鐵包含由磁性粒子聚合組成的Sm2Co17磁粉，每個磁性粒子具有覆蓋各種類型金屬的表面。
為了製造粘結磁鐵，將Sm2Co17磁粉(平均粒徑為2.3μm)與5vol％的鋅、鋁、鉍、鎵、銦、鎂、鉛、鏑、錫中的每一種金屬混合，然後在氬環境中進行2個小時的熱處理。每種金屬的每個熱處理溫度如表1所示。
表1
此後，將每種磁粉與作為粘結劑樹脂的總體基相當於40vol％的量的12尼龍樹脂混合，熱攪和，在磁場中衝模形成，得到形狀為10.6mm×7.0mm×1.5mm的粘結磁鐵。在大約10T的脈衝磁場下在磁芯的磁路方向上磁化粘結磁鐵。
每個粘結磁鐵被放置在磁芯的磁隙中。每個最後得到的磁芯在恆溫室中以20℃為單位從120℃至220℃進行大約30分鐘的熱處理，然後從每次熱處理的恆溫室中取出，測量其磁通。這些結果如圖1和2所示。
根據結果，與熱處理前的磁鐵相比，包含由表面沒有塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的磁鐵在220℃下被退磁高達80％。相反，可以理解，包含表面有上述任何一種金屬塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的磁鐵在220℃的熱處理下退磁高達99-91％，降級很小，具有穩定特性。這是因為磁鐵的氧化被塗有抗氧化金屬的每個磁粉的粒子表面抑制，限制了磁通的減小。
(第二實施例)現在，測量和比較Sm-Fe-N粘結磁鐵的特性，其中不同量的Zn覆蓋到磁粉中每個粒子的表面，測量熱處理前後磁鐵的磁通並計算其變化。此外，示出了在Mn-Zn系列的鐵氧體磁芯的磁路的磁隙中放置那些磁鐵的每一種的情況下完成DC疊加特性和鐵芯損耗特性的比較。
如下完成粘結磁鐵的製造。金屬覆蓋這樣完成將Sm-Fe-N(平均粒徑約為3μm)的磁粉與3vol％的Zn混合，在425℃的溫度下在Ar環境中進行2個小時的熱處理。此後，每種磁粉與作為粘結劑樹脂的相當於總體基40vol％的量的12-尼龍樹脂混合，經熱攪和，在沒有磁場的情況下進行熱壓制，得到形狀為10.6mm×7.0mm×1.5mm的粘結磁鐵。在大約10T的脈衝磁場下在磁芯的磁路方向上磁化粘結磁鐵。那些粘結磁鐵的特性如表2所示。
表2
可以理解，與未覆蓋任何金屬粘結磁鐵相比，每個覆蓋Zn的粘結磁鐵的矯頑力提高1.5-3Oe。這可以指出，覆蓋Sm-Fe-N磁粉的粒子表面導致逆疇(inverse domain)難以出現且增大了矯頑力。此外，當Zn的量增大時，剩磁通密度下降。可以理解，當非磁性的Zn的量增大時，磁粉的比率下降。
那些粘結磁鐵在220℃的溫度下在空氣的壁爐中進行60分鐘的熱處理，然後從壁爐中取出，完成磁通、DC疊加特性和磁芯損耗特性的測量。
利用TOEI制的TDF-5的數字磁通計測量每個磁鐵的磁通。此外，在220℃的溫度下熱處理結束後完成再次脈衝磁化(re-pulse magnetization)，計算恢復的磁通量作為熱波動造成的熱退磁，計算未恢復的減少的量作為氧化造成的退磁。
在以100％表示的無熱處理的磁通量的情況下，那些測量結果如表3所示。
表3經熱處理的磁通變化(％)
根據這些結果，插有包含由表面沒有塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的磁鐵的磁芯在220℃的溫度下被氧化23％。與此相比較，可以看出，插有包含表面塗有鋅塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的磁鐵的磁芯被熱處理造成1-6％的氧化，降級非常小，具有穩定特性。可見，用抗氧化金屬塗敷磁粉的粒子表面抑制了氧化，抑制了磁通的減少。
此外，對於熱退磁，與包含由表面沒有塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的磁鐵相比，包含表面塗有鋅塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的磁鐵具有較低值。可以認為，通過用鋅塗敷磁粉的粒子表面，Sm-Fe-N磁鐵的矯頑力增大。
在100kHz的AC磁場頻率和由於DC疊加造成的0-200Oe的磁場條件下，利用Hewlett Packard造的4284A的LCR計測量插有磁鐵的每個磁芯的DC疊加特性。在實驗中使用的鐵氧體磁芯是EE磁芯，它由Mn-Zn系列的鐵氧體材料製成，具有7.5cm的磁路，有效橫截面積為0.74cm2。EE磁芯具有間隙為1.5mm的中央磁腿。在間隙部分放置形成的粘結磁鐵，以便使橫截面等於鐵氧體磁芯的中央磁腿的橫截面且具有1.5mm的高度。這些形狀如圖3A和3B所示。在那些圖中，參考數字1表示粘結磁鐵，參考數字2表示磁芯，參考數字3表示線圈。此外，在線圈3中流動DC疊加電流，使得由DC疊加面造成的磁場方向與放置在磁芯2的磁隙中的粘結磁鐵1中的磁化方向相反。
測量結果如圖4-10所示。圖4示出了在包含由表面未使用塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的粘結磁鐵的情況下DC疊加特性。圖5-10示出了在包含由表面分別使用0.1vol％、1.0vol％、3.0vol％、5.0vol％、10vol％和15vol％的鋅成分塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的粘結磁鐵的情況下的DC疊加特性。
從圖4顯然看出，當磁粉的磁性粒子表面沒有塗層時，隨著熱處理時間間隔的增加，導磁率移向較低磁場側，從而顯著使特性降級。與此相比，如圖5-9所示，當磁粉的磁性粒子表面有鋅塗層時，可以理解在熱處理中的性能降級率總是非常小。這可以認為，磁粉的氧化由於鋅塗層而受到抑制。此外，圖10所示，當磁粉與15wt％的鋅混合時，可以理解，磁芯的導磁率不擴展到較高磁場側，與其他相比，由於磁鐵引起的偏置磁場的幅度非常小。可以認為，因為磁粉和鋅彼此作用，由鋅量或磁化幅度增大引起的磁粉下降率減小。
現在，在其相應磁隙中插有那些磁鐵的磁芯中，利用Iwasaki Tsushinki K.K..製造的SY-8232的AC B-H曲線跟蹤儀測量200kHz頻率下、磁通密度為0.1T時的磁芯損耗特性。在實驗中使用的鐵氧體磁芯是EE磁芯，它由Mn-Zn系列的鐵氧體材料製成，具有7.5cm的磁路，有效橫截面積為0.74cm2。EE磁芯具有間隙為1.5mm的中央磁腿。在約10T的脈衝磁場下為使橫截面等於鐵氧體磁芯的中央磁腿的橫截面且高度為1.5mm而形成的粘結磁鐵在磁路方向上被磁化，並被插在鐵氧體磁芯的間隙部分中。結果如表4所示。
表4隨熱處理，磁芯損耗(kW/m3)和電阻率(Ω·cm)的變化
當磁粉的磁性粒子表面沒有塗層時，熱處理造成鐵芯損耗增加200kW/m3或更多。與此相對照，當磁粉的磁性粒子表面由上述金屬塗層時，熱處理後磁芯損耗的增量在0.1vol％的Zn塗層的情況下是80kW/m3，在1.0vol％或更多的Zn塗層的情況下是小於零。當磁粉的鋅含量是3.0vol％或更多時，磁芯損耗相反顯示出下降趨勢。此外，當磁粉與15vol％的鋅混合時，磁芯損耗本身接近750kW/m3，且儘管熱處理後磁芯損耗的增量不出現仍具有非常大的值。可以認為，在磁粉與15wt％的鋅混合的情況下因為粘結磁鐵的電阻率是0.23Ω·cm並且與其他成分比非常小，所以渦流損耗增大。
此外看來，熱處理造成磁芯損耗下降的原因是鋅氧化造成的粉末之間的絕緣增大和渦流損耗下降。
對於上述原因，可以理解，當用作塗層的Zn的量位於磁粉總量的0.1-10vol％範圍內時，鐵氧體磁芯具有非常出色的特性。此外，類似的結果可以在用第一實施例中表1所列一種金屬或合金代替Zn作為塗層的情況下獲得，原因是這些金屬或合金中的每一個的電阻率與Zn的電阻率相比幾乎沒有區別。
(第三實施例)現在，圖示具有其中插有Sm-Co粘結磁鐵的磁隙的Mn-Zn系列的鐵氧體磁芯的DC疊加特性和磁芯損耗特性的測量和比較示例，其中粘結磁鐵包含由表面有各種類型金屬塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉。
為了製造粘結磁鐵，Sm-Co磁粉(平均粒徑為3μm)與5vol％的鋅、鋁、鉍、鎵、銦、鎂、鉛、鏑、錫中的每種金屬混合，然後在氬氣中熱處理2小時。每種金屬的每個熱處理溫度示於上述第一實施例所述的上述表1中。
此後，每種磁粉與作為粘結劑樹脂的相當於總量40vol％的量的環氧樹脂混合，此後在沒有磁場的情況下用衝模形成。在實驗中使用的鐵氧體磁芯是EE磁芯，它由Mn-Zn系列的鐵氧體材料製成，具有7.5cm的磁路，有效橫截面積為0.74cm2。EE磁芯具有間隙為1.5mm的中央磁腿。在鐵氧體磁芯的間隙部分插入形成的粘結磁鐵，以便使橫截面等於鐵氧體磁芯的中央磁腿的橫截面且具有1.5mm的高度，繞磁芯纏繞線圈。那些形狀如圖3A和3B所示。
每個粘結磁鐵放置在磁芯的磁隙中。每個最後得到的磁芯在270℃溫度的恆溫室中進行熱處理，30分鐘後從恆溫室取出，測量起DC疊加特性和磁芯損耗特性。
在100kHz的AC磁場頻率和由於DC疊加造成的0-200Oe的磁場條件下，利用Hewlett Packard造的4284A的LCR計測量插有磁鐵的每個磁芯的DC疊加特性。此外，在線圈3中流動DC疊加電流，使得由DC疊加面造成的磁場方向與放置在磁芯2的磁隙中的粘結磁鐵1中的磁化方向相反。
測量結果如圖11-20所示。圖11示出了在包含由表面未使用塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的粘結磁鐵的情況下的DC疊加特性。圖12-20示出了包含在表面分別有鋅、鋁、鉍、鎵、銦、鎂、鉛、鏑、錫塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的粘結磁鐵的情況下的DC疊加特性。
可見，與插有表面沒有塗層的磁性粒子結合組成的磁粉的粘結磁鐵的磁芯相比，包含插有表面有上述任何一種金屬塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的粘結磁鐵的磁芯的DC疊加特性的降級很小，儘管熱處理的時間間隔增加，但具有穩定特性。這可以認為，用抗氧化金屬塗敷磁粉的粒子表面抑制了氧化，偏置磁場的下降得到抑制。
現在，在插有那些磁鐵的磁芯中，利用Iwasaki Tsushinki K.K..製造的SY-8232的AC B-H曲線跟蹤儀測量5kHz頻率下、磁通密度為0.1T時的磁芯損耗特性。結果示於表5。
表5磁芯損耗的測量數據
在插有包含表面沒有塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的粘結磁鐵的磁芯中，熱處理120分鐘的磁芯損耗是沒有熱處理時的磁芯損耗的三倍或更多。與此相對照，可見，在插有每個包含由表面塗有上述金屬之一的磁性粒子聚合組成的磁粉的相應粘結磁鐵的磁芯中，熱處理後磁芯損耗的增量平均為20-30％，磁芯具有非常出色的特性。
(第四實施例)
現在，圖示具有其中插入了Sm-Co粘結磁鐵的磁隙的Mn-Zn系列的鐵氧體磁芯的磁通的測量和比較示例，其中Sm-Co粘結磁鐵包含由表面有不同類型金屬塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉。
為了製造粘結磁鐵，Sm-Co磁粉(平均粒徑為3μm)與(3vol％Zn+2vol％Mg)和(3vol％Mg+2vol％Al)中的每一種混合，然後以600℃在氬氣中進行2個小時的熱處理，從而完成金屬塗層。此後，每種磁粉與作為粘結劑樹脂的相當於總重量45vol％的量的環氧樹脂混合，在沒有磁場的情況下用衝模形成。每個粘結磁鐵在270℃溫度下在空氣中的壁爐中進行熱處理，每1小時到4小時的熱處理時間間隔且之後每2小時從壁爐中取出，測量其磁通。
利用TOEI造的TDF-5的數字磁通計測量每個磁鐵的磁通。當熱處理前磁通量以100％表示時，表6示出了每個熱處理時間間隔之後磁通的變化率。
表6熱處理下的磁通變化(％)
在熱處理10個小時之後，插有包含由表面沒有塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的粘結磁鐵的磁芯被退磁70％或更多。與此相比較，可以理解，在熱處理10個小時之後，插有包含由表面有上述其中一種金屬塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的粘結磁鐵的磁芯被退磁約6％，降級非常小，具有穩定特性。可見，用抗氧化金屬塗敷磁粉的粒子表面抑制了氧化，限制了磁通的減少。
(第五實施例)現在，描述具有其中插有Sm-Co粘結磁鐵的磁隙的Mn-Zn系列的鐵氧體磁芯的DC疊加特性和磁芯損耗特性的測量和比較示例，其中粘結磁鐵包含樹脂和放置在樹脂中由表面有鋅塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉。
為了製造粘結磁鐵，Sm-Co磁粉(平均粒徑為3μm)分別與0.1vol％、1.0vo％、3.0vo％、5.0vo％、10vo％、和15vo％的鋅混合，然後在氬氣中進行2個小時的熱處理。此後，每種磁粉與作為粘結劑樹脂的相當於總量40vol％的量的環氧樹脂混合，此後在沒有磁場的情況下用衝模形成。與上述第三實施例一樣，在實驗中使用的鐵氧體磁芯是EE磁芯，它由Mn-Zn系列的鐵氧體材料製成，具有7.5cm的磁路，有效橫截面積為0.74cm2。EE磁芯具有間隙為1.5mm的中央磁腿。在約10T的脈衝磁場中的磁路方向上磁化為使橫截面等於鐵氧體磁芯的中央磁腿的橫截面且具有1.5mm的高度而形成的粘結磁鐵並將其插在鐵氧體磁芯的間隙部分中，繞磁芯纏繞線圈。那些形狀如圖3A和3B所示。
每個粘結磁鐵放置在磁芯的磁隙中。每個最後得到的磁芯在270℃溫度的恆溫室中進行熱處理，30分鐘後從恆溫室取出，測量起DC疊加特性和磁芯損耗特性。重複該過程。
在100kHz的AC磁場頻率和由於DC疊加造成的0-200Oe的磁場條件下，利用Hewlett Packard造的4284A的LCR計測量插有磁鐵的每個磁芯的DC疊加特性。此外，在線圈3中流動DC疊加電流，使得由DC疊加面造成的磁場方向與放置在磁芯2的磁隙中的粘結磁鐵1中的磁化方向相反。
測量結果如圖21-27所示。圖21示出了插有包含由表面未使用塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的粘結磁鐵的磁芯的DC疊加特性。圖22-27示出了插有包含在表面分別有0.1vol％、1.0vo％、3.0vo％、5.0vo％、10vo％、和15vo％的鋅塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的相應粘結磁鐵的磁芯的DC疊加特性。
從圖21中顯然看出，在插有包含由表面未使用塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的粘結磁鐵的磁芯中，隨著熱處理時間間隔的增加，導磁率相低磁場側移動並顯著降級。與此相比較，如圖22-27所示，在插有包含由表面有鋅塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的每個相應磁鐵的磁芯中，可以理解，熱處理中的性能降級率總是非常小。可以理解，磁粉的氧化由於鋅塗層而受到抑制。
此外，如圖27所示，在插有包含在表面有15vo％的鋅塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的粘結磁鐵的磁芯中，可以理解，磁芯的導磁率不擴展到高磁場側，由於磁鐵引起的偏置磁場的幅度與其他相比非常小。可以認為，因為磁粉和鋅彼此作用，由鋅量或磁化幅度增大引起的磁粉下降率減小。
在1kHz和15MHz的AC磁場頻率之間範圍內，用Yokokawa Hewlett Packard製造的4194A阻抗分析儀測量頻率特性。結果示於圖28-34。
從圖28可見，在插有包含由表面未使用塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的粘結磁鐵的磁芯中，與DC疊加特性的方式類似，隨著熱處理時間間隔的增大，頻率特性移動到低頻側並顯著降級。與此相比較，如圖29-34所示，在插有包含由表面有鋅塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的磁鐵的磁芯中，在熱處理中的性能降級率非常小。可以認為磁粉的氧化由於鋅塗層而受到抑制。
此外，如圖34所示，在插有包含在表面有15vo％的鋅塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的粘結磁鐵的磁芯中，可以理解，儘管熱處理中降級率小，但在低頻側磁鐵的導磁率下降。可以認為鋅量的增加導致電阻率下降，結果，渦流損耗增加，頻率特性降級。
對於上述原因，可以理解，當用做塗層的Zn的量在0.1-10vol％範圍內時，鐵氧體磁芯具有非常出色的特性。
(第六實施例)根據本發明的第六實施例的磁芯使用包含由表面有金屬和玻璃焊劑組合塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的Sm-Co粘結磁鐵作為磁偏置粘結磁鐵。此外，測量Sm-Co粘結磁鐵的磁通特性和電阻率。在具有其中插有Sm-Co粘結磁鐵的磁隙的磁路的Mn-Zn系列的鐵氧體磁芯中，測量並比較有效導磁率μ的DC疊加特性和頻率特性。
具體地說，如下製造例如Sm-Co粘結磁鐵。作為材料，使用平均粒徑約5μm的Sm-Co磁粉和平均粒徑約為5μm的Zn金屬粉末。Sm-Co磁粉與3vol％的Zn金屬粉末混合，在氬氣中以500℃的溫度進行2個小時的熱處理。鋅的熔點時419.5℃。此後，磁粉分別與作為低熔點玻璃粉末的3vol％的軟化點約為400℃的ZnO-B2O3-PbO和軟化點約為410℃的B2O3-PbO混合，然後在氬氣中以400℃和410℃的溫度進行2個小時的熱處理。
此後，每種最後得到的磁粉與作為粘結劑樹脂的相當於總量50vol％的量的環氧樹脂混合，然後在沒有磁場的情況下用衝模形成，得到相應的粘結磁鐵。
如圖3A所示，在實驗中使用的鐵氧體磁芯是EE磁芯2，它由Mn-Zn系列的鐵氧體材料製成，具有7.5cm的磁路，有效橫截面積為0.74cm2。EE磁芯2具有間隙為1.5mm的中央磁腿。在約10T的脈衝磁場中利用脈衝磁化機在磁路方向上磁化為使橫截面等於鐵氧體磁芯的中央磁腿的橫截面且具有1.5mm的高度而形成的相應粘結磁鐵。上述製造出的粘結磁鐵1插在以上EE磁芯2的的間隙中，製成圖3A所示磁芯。
在這種情況下，一種物質接一種物質地測量粘結磁鐵的磁通和電阻率。每個測量樣品以作為回流焊爐溫度條件的270℃的溫度在恆溫室中保持30分鐘，然後冷卻至室溫並離開室溫2個小時。在回流處理之後，一個物質接一個物質地測量粘結磁鐵的磁通和電阻率。此外，作為一種控制，製造包含由表面僅有鋅塗層的磁性粒子聚合組成的Sm-Co磁粉的粘結磁鐵，作為單個物質測量粘結磁鐵的磁通和電阻率。那些結果示於表7和8。而且，對於每個粒子，測量回流處理前後的磁通的退磁因子。測量結果示於表7。
表7
表8
從表8可見，與包含由表面僅有鋅塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的粘結磁鐵(控制)相比，每個包含由表面有鋅和玻璃焊劑組合塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的每個粘結磁鐵(例子)的電阻率顯著提高。此外，從表7可見，與包含由表面僅有鋅塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的粘結磁鐵(控制)相比，在回流處理之後，每個包含由表面有鋅和玻璃焊劑組合塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的每個粘結磁鐵(例子)的磁通的退磁因子提高。
現在，如圖3B所示，線圈3纏繞在做好的磁芯(圖3A)周圍，得到電感部分。以疊加在直流上的交流(100kHz)向線圈3施加電壓，利用LCR計測量DC疊加特性，在線圈常數(線圈尺寸)和線圈3的繞組數的基礎上計算有效導磁率μ。計算結果如圖35所示。在這種情況下，施加疊加電流，使得DC偏置磁場面的方向與插入物上磁化磁鐵的磁化方向相反。此外，利用YokokawaHewlett Packard製造的4194A阻抗分析儀測量測量有效導磁率μ的頻率特性。結果示於圖36。而且，在該頻率特性的基礎上計算μ10MHz/μ10kHz的值並示於表9。以上述方式，每個測量樣品以作為回流焊爐溫度條件的270℃的溫度在恆溫室中保持30分鐘，然後冷卻至室溫並離開室溫2個小時。此後，將粘結磁鐵插在鐵氧體磁芯(EE磁芯)的間隙部分中，在磁芯周圍纏繞線圈。以上述方式，測量有效導磁率μ的DC疊加特性、頻率特性和μ10MHz/μ10kHz的值，將測量結果示於圖35和36以及表9。而且，作為控制，以上述方式製造包含由表面有鋅塗層的磁性粒子組成的Sm-Co磁粉的粘結磁鐵和其中間隙部分無插入物的鐵氧體磁芯樣品，測量DC疊加特性、頻率特性和μ10MHz/μ10kHz的值，測量結果也示於圖35和36以及表9。
表9
從表9可見，與包含由表面僅有鋅塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的粘結磁鐵相比，在插有每個相應的包含由表面有鋅和玻璃焊劑組合塗層的磁性粒子聚合組成的磁粉的粘結磁鐵的磁芯中，有效導磁率μ是一種改善的頻率特性。
如上所述，可以理解，本發明的第六實施例能獲得具有高電阻率和良好退磁因子的磁芯。
儘管在本發明的第六實施例中選鋅作為抗氧化金屬粉末，但也可以使用任何其他的抗氧化金屬。例如，可以容易地認為，在使用選自鋅、鋁、鉍、鎵、銦、鎂、鉛、鏑、錫中的一個或合金作為抗氧化金屬的情況下能得到類似的優點。此外，儘管在本發明的第六實施例中用ZnO-B2O3-PbO和B2O3-PbO作為低熔點玻璃，但在使用K2O-SiO2-PbO，SiO2-B2O3-PbO等作為低熔點玻璃的情況下也能得到類似的優點。
(第七實施例)根據本發明第七實施例的磁芯也與上述第六實施例相同的方式用Sm-Co粘結磁鐵作為磁偏置粘結磁鐵。具體地說，作為粘結磁鐵的材料，在本發明上述第六實施例所述的類似方式中，使用平均粒徑約為5μm的Sm-Co磁粉和平均粒徑約為5μm的Zn金屬粉末。Sm-Co磁粉分別與3vol％、5.0vol％和7.0vol％的Zn金屬粉末混合，然後在氬氣中以500℃的溫度進行2個小時的熱處理。此後，磁粉與作為低熔點玻璃的分別為0vol％、3.0vol％、5.0vol％、7.0vol％和10.0vol％軟化點約400℃的ZnO-B2O3-PbO混合，然後分別在氬氣中以400℃的溫度進行2個小時的熱處理。
此後，每種最後得到的磁粉與作為粘結劑樹脂的相當於總量的50vol％的量的環氧樹脂混合，然後在沒有磁場的情況下用衝模形成，得到相應的粘結磁鐵。
在約10T的磁場中，利用脈衝磁化機，以與本發明上述實施例類似的方式形成以上製成的相應粘結磁鐵以便具有一種形狀。隨後，對於每個最後得到的粘結磁鐵，以與上述第六實施例相類似的方式，在回流處理前後測量磁通。結果示於表10。
表10
從表10可見，在體基百分比的基礎上，當Zn粉末和低熔點玻璃粉末的總量為10vol％或更低時，能得到具有出色的抗氧化特性的粘結磁鐵。此外，共同發明人確認在體基百分比的基礎上，具有上述0.1vol％或更少的總量的磁粉基本與僅添加鋅的粘結磁鐵相同。
此外，儘管本發明的第七實施例僅描述了粘結磁鐵的磁通，但共同發明人以與本發明上述第六實施例相同的方式將上述粘結磁鐵1插入鐵氧體磁芯(EE磁芯)2的中央腿中形成的間隙部分中(圖3A)，如圖3B所示將線圈3纏繞在磁芯周圍，並測量DC疊加特性。在這種情況下，共同發明人確認得到了與磁通相對應的結果，當Zn粉末和低熔點玻璃粉末的總量位於0.1vol％和10vol％之間時，能得到具有出色抗氧化特性的粘結磁鐵。
(第八實施例)現在圖示在包含由表面由鋅和低熔點玻璃(ZnO-B2O3-PbO，B2O3-PbO)塗層的磁性粒子的聚合組成的Sm-Co粘結磁鐵插入Mn-Zn系列的鐵氧體磁芯的部分磁路中的情況下，樣品測量和比較的Mn-Zn系列的導磁率μ和Sm-Co粘結磁鐵的磁通的頻率特性。
具體地說，粘結磁鐵製造如下。首先，將平均粒徑為3μm的Co磁粉與3vol％的Zn金屬粉末混合，然後在氬氣中以500℃的溫度進行3個小時的熱處理。之後，將磁粉分別與作為低熔點玻璃粉末的3vol％的軟化點約為400℃的ZnO-B2O3-PbO和軟化點約為410℃的B2O3-PbO混合，然後在氬氣中以420℃的溫度進行熱處理。
之後，每種最後得到的磁粉與作為粘結劑樹脂的相當於總量的40vol％的量的聚醯胺醯亞胺樹脂混合，用混合攪拌器攪拌，之後用刮刀方法形成厚度約為150μm厚度的粘結磁鐵片，然後在200℃下乾燥30分鐘。
如圖3A所示，在實驗中使用的鐵氧體磁芯是EE磁芯，它由Mn-Zn系列的鐵氧體材料製成，具有5.93cm的磁路，有效橫截面積為0.83cm2。EE磁芯2具有間隙為200μm的中央磁腿。隨後，以上製成的各粘結磁鐵形成，以便橫截面等於鐵氧體磁芯的中央腿且高度為200μm的橫截面，之後，在約10T的磁場中利用脈衝磁化機在磁路方向上磁化它。並且，將以上製造的粘結磁鐵1插在上面EE磁芯2的間隙部分中，形成如圖3A所示的磁芯。
表11示出了在空氣中完成30分鐘熱處理時，包含由表面有鋅和低熔點玻璃(ZnO-B2O3-PbO，B2O3-PbO)塗層的磁性粒子的聚合組成的磁粉的Sm-Co粘結磁鐵片的電阻率磁芯損耗值、退磁因子。此外，圖37示出了當粘結磁鐵插在磁芯中時有效導磁率μ的頻率特性。
表11
從表11可見，沒有塗層的採樣電阻率差、退磁因子差。此外，可見，僅有鋅塗層的採樣仍有低電阻率，儘管它與沒有塗層的樣品比具有低退磁因子。而且，可見，有鋅和低熔點玻璃(ZnO-B2O3-PbO，B2O3-PbO)塗層的樣品與沒有塗層的樣品和僅有鋅塗層的樣品相比具有放大的電阻率，良好的退磁因子和良好的磁芯損耗。
此外，從圖37可見，有鋅和低熔點玻璃(ZnO-B2O3-PbO，B2O3-PbO)塗層的樣品與沒有塗層的樣品和僅有鋅塗層的樣品相比對於有效導磁率μ而言頻率特性得到改善。
從上述結果可見，插有包含由表面有鋅和低熔點玻璃(ZnO-B2O3-PbO，B2O3-PbO)塗層的磁性粒子的聚合組成的磁粉的粘結磁鐵的磁芯具有抗氧化性，出色的磁芯損耗特性，以及對於有效導磁率μ的改進的頻率特性。
儘管結合最佳實施例描述了本發明，但本領域的技術人員可以將本發明以其他方式付諸實施。例如，儘管在上述實施例中用12-尼龍樹脂和環氧樹脂作為粘結劑樹脂，但也可以用聚醯胺醯亞胺等作為粘結劑樹脂。
權利要求
1.一種磁芯，在其磁路中具有至少一個磁隙，所述磁芯包含放置在磁隙中的磁偏置磁鐵，用於從磁隙的相對端部到磁芯提供磁偏置，其中所述磁偏置磁鐵包括包含稀土磁粉和粘結劑樹脂的粘結磁鐵，所述稀土磁粉具有5kOe或更大的內稟矯頑力，300℃或更高的居裡溫度，2.0-50μm的平均粒徑，以及所述稀土磁粉由表面有包含抗氧化金屬的金屬塗層的磁性粒子的聚合組成。
2.根據權利要求1所述的磁芯，其中所述抗氧化金屬例如可以是至少選自一組鋅、鋁、鉍、鎵、銦、鎂、鉛、鏑、錫中的一個或合金。
3.根據權利要求1或2所述的磁芯，其中所述粘結磁鐵在體基百分比上可以包含20％或20％以上的所述粘結劑樹脂成分，所述粘結磁鐵具有1Ω□cm或更大的電阻率。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的磁芯，其中所述磁粉在體基百分比上最好包含0.1-10％的所述抗氧化金屬成分。
5.根據權利要求1或3所述的磁芯，其中所述粘結劑樹脂是聚醯胺醯亞胺樹脂。
6.一種電感部件，包含權利要求1-5中任一項所述的磁芯，以及至少一個在所述磁芯上纏繞一匝或多匝的繞組。
7.一種磁芯，在其磁路中至少有一個磁隙，所述磁芯包含放置在磁隙附近的磁偏置磁鐵以提供從磁隙的相對端部到磁芯的磁偏置，其中所述磁偏置磁鐵包括包含稀土磁粉和粘結劑樹脂的粘結磁鐵，所述稀土磁粉具有10kOe或更大的內稟矯頑力，500℃或更高的居裡溫度，2.5-50μm的粒徑，以及所述稀土磁粉由表面塗有包含抗氧化金屬的金屬層的塗層的磁性粒子的聚合組成。
8.根據權利要求7所述的磁芯，所述抗氧化金屬例如可以是至少選自一組鋅、鋁、鉍、鎵、銦、鎂、鉛、鏑、錫中的一個或合金。
9.根據權利要求7或8所述的磁芯，所述粘結磁鐵在體基百分比上可以包含30％或30％以上的粘結劑樹脂成分，粘結磁鐵可以具有1Ω□cm或更大的電阻率。
10.根據權利要求7-9中任一項所述的磁芯，其中所述磁粉在體基百分比上最好包含0.1-10％的所述抗氧化金屬成分。
11.根據權利要求7或9所述的磁芯，其中所述粘結劑樹脂是聚醯胺醯亞胺樹脂。
12.一種電感部件，包含權利要求7-11中任一項所述的磁芯，以及至少一個在所述磁芯上纏繞一匝或多匝的繞組。
13.一種磁芯，在磁路中至少有一個磁隙，所述磁芯包含放置在磁隙附近的磁偏置磁鐵以提供從磁隙的相對端部到磁芯的磁偏置，其中所述磁偏置磁鐵包括包含稀土磁粉和粘結劑樹脂的粘結磁鐵，所述稀土磁粉具有10kOe或更大的內稟矯頑力，500℃或更高的居裡溫度，2.5-50μm的粒徑，所述粘結磁鐵在體基百分比上包含30％或更高的粘結劑樹脂成分，所述粘結磁鐵可以具有1Ω□cm或更大的電阻率，以及所述稀土磁粉由表面塗有包含抗氧化金屬的金屬層的塗層的磁性粒子的聚合組成，所述金屬層表面有玻璃層塗層，玻璃層由具有軟化點的低熔玻璃組成，所述軟化點低於所述抗氧化金屬的熔點。
14.根據權利要求13所述的磁芯，其中所述抗氧化金屬例如可以是至少選自一組鋅、鋁、鉍、鎵、銦、鎂、鉛、鏑、錫中的一個或合金。
15.根據權利要求13或14所述的磁芯，其中所述磁粉可以包含抗氧化金屬，所述低熔點玻璃成分佔的體基百分比為0.1-10％。
16.根據權利要求13，其中所述粘結劑樹脂是聚醯胺醯亞胺樹脂。
17.一種電感部件，包含權利要求13-16中任一項所述的磁芯，以及至少一個在所述磁芯上纏繞一匝或多匝的繞組。
18.一種磁偏置磁鐵，用在其磁路中具有至少一個磁隙的磁芯中，所述磁偏置磁鐵放置在磁隙中以提供從磁隙的相對端部到磁芯的磁偏置，其中所述磁偏置磁鐵包括包含稀土磁粉和粘結劑樹脂的粘結磁鐵，所述稀土磁粉具有10kOe或更大的內稟矯頑力，500℃或更高的居裡溫度，2.5-50μm的粒徑，所述粘結磁鐵在體基百分比上包含30％或更高的粘結劑樹脂成分，所述粘結磁鐵可以具有1Ω·cm或更大的電阻率，以及所述稀土磁粉由表面塗有包含抗氧化金屬的金屬層的塗層的磁性粒子的聚合組成，所述金屬層表面有玻璃層塗層，玻璃層由具有軟化點的低熔玻璃組成，所述軟化點低於所述抗氧化金屬的熔點。
19.根據權利要求18所述的磁偏置磁鐵，其中所述抗氧化金屬例如可以是至少選自一組鋅、鋁、鉍、鎵、銦、鎂、鉛、鏑、錫中的一個或合金。
20.根據權利要求18或19所述的磁芯，其中所述磁粉可以包含抗氧化金屬，所述低熔點玻璃成分佔的體基百分比為0.1-10％。
21.根據權利要求18，其中所述粘結劑樹脂是聚醯胺醯亞胺樹脂。
全文摘要
布置在磁芯的磁隙中,磁偏置永磁體是包含稀土磁粉和粘結劑樹脂的粘結磁鐵。稀土磁粉具有5kOe或更大的內稟矯頑力,300℃或更高的居裡溫度,2.5－50μm的粒徑。稀土磁粉表面塗有包含抗氧化金屬的金屬層。為了使表面安裝能回流,稀土磁粉可以具有10kOe或更大的內稟矯頑力,500℃或更高的居裡溫度,2.5－50μm的粒徑。此外,為了防止電阻率降級,金屬層最好塗有由具有低於所述抗氧化金屬的熔點的軟化點的低熔玻璃組成的玻璃層。
文檔編號H01F3/10GK1359114SQ0114565
公開日2002年7月17日 申請日期2001年11月28日 優先權日2000年11月28日
發明者藤原照彥, 石井政義, 保志晴輝, 磯谷桂太, 松本初男, 伊藤透, 安保多美子 申請人:株式會社東金