压粉成形体的制作方法

压粉成形体的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种通过压缩成型设置有绝缘膜的包覆软磁性颗粒而获得的压粉成形体（10），该压粉成形体是具有作为主体部分的锥台部（113）的变型锥台体，锥台部（113）的两侧是设置成面向彼此的板状部（111、112）。压粉成形体（10）的纵横截面包括梯形面（113s）、连接至梯形面（113s）的长边的长边侧矩形面（111s）、以及连接至梯形面（113s）的短边的短边侧矩形面（112s）。与成形模具滑动接触的面主要包括锥台部（113）的外周面（113o）。外周面（113o）相对于拔出压缩成型产物的方向而倾斜。因此，可以减少压缩成型产物与模具之间的摩擦，并且该压粉成形体使得能够减少对绝缘膜造成的损伤，因此，压粉成形体使得能够减少后处理时间，从而得到极佳的生产率和低损耗。
【专利说明】压粉成形体
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用作设置在诸如电抗器等磁路部件中的磁芯的构成部件的压粉成形体、一种电抗器芯部和一种包括压粉成形体的磁路部件。特别地，本发明涉及一种表现出低损耗率和良好生产率的压粉成形体。
【背景技术】
[0002]包括由诸如铁或者铁合金等软磁材料制成的磁芯和设置在磁芯周围的线圈的磁路部件被用于各个领域。磁芯的构成部件的一个实例是压粉成形体。通常通过如下步骤制造压粉成形体:将由软磁材料制成的原料粉末填充到成型空间(其由具有通孔的冲模和设置成封闭冲模的通孔的一个开口部的下冲头限定而成)中，然后通过上冲头和下冲头来压缩成型该原料粉末。从冲模中拔出的压缩成型产物通常要经过旨在消除变形等的热处理。
[0003]当上述磁路部件用在交流(AC)磁场中时，在磁芯中会发生铁损(通常给出为磁滞损耗和涡流损耗的总和)。特别是，当在数kHz以上的高频下使用磁路部件时，涡流损耗会显著增加。因此，需要减少磁芯中的涡流损耗。为减少涡流损耗，推荐的是采用在由诸如铁颗粒等软磁材料制成的金属颗粒的外周面包覆绝缘膜而形成的包覆粉末作为原料粉末，由此增加电阻(参见专利文献I)。还推荐的是对压缩成型产物进行诸如酸处理等后处理，以除去在下文称为“桥接部分”(bridge portion)的下述部分:在所述部分中，绝缘膜因例如压缩成型产物与冲模内周面之间的滑动接触而被损坏，并且因金属颗粒从绝缘膜中露出且变形成彼此接触而产生了导电状态(参见专利文献I)。
[0004]引用列表
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本未审查专利申请公开N0.2006-229203
【发明内容】

[0007]技术问题
[0008]需要研发表现出低损耗率和良好生产率的压粉成形体。
[0009]近来，随着磁路部件的工作频率越来越高，需要一种尤其具有较小涡流损耗的磁芯。如上所述，通过采用包覆粉末作为压粉成形体的材料，以及通过进行诸如酸处理等后处理来恢复特性，可以减少涡流损耗。然而，如果压缩成型产物与冲模的内周面之间的摩擦过大，则存在这样一种可能:例如在从冲模中拔出压缩成型产物时，可能会对绝缘膜造成损伤，并且不仅可能在与冲模内周面滑动接触的压缩成型产物的表面中生成桥接部分，还可能在压缩成型产物的内部生成桥接部分。必需充分进行上述后处理，以除去存在于压缩成型产物的内部中桥接部分。其结果是，延长了处理时间并且降低了压粉成形体的生产率。此夕卜，如果存在较多的桥接部分，则存在这样一种可能:通过后处理不能完全除去这些桥接部分，并且在某些情况下不能获得具有低损耗的压粉成形体。
[0010]因此，本发明的一个目的是提供一种表现出低损耗率和良好生产率的压粉成形体。本发明的另一目的是提供一种电抗器芯部和磁路部件，它们均表现出低损耗率和良好
生产率。
[0011]问题的解决方案
[0012]通过抑制桥接部分的生成，可以缩短为恢复特性而执行的后处理的时间、减少桥接部分的待除去量、并且可靠地去除桥接部分。减少桥接部分的有效解决方案是减少或者优选地防止对绝缘膜造成的损伤。发明人通过进行各种研究已发现，通过以特定形状形成压粉成形体，即使对从冲模中拔出的压缩成型产物进行后处理的时间相对较短，也可以获得表现出低损耗率的压粉成形体。其原因大概在于，例如在从冲模中拔出压缩成型产物时，对绝缘膜造成的损伤减小。基于这个发现，本发明提出了具有特定形状的压粉成形体。
[0013]本发明提出一种通过压缩成型包覆有绝缘膜的包覆软磁性颗粒而得到的压粉成形体，其中，压粉成形体具有作为其横截面的至少一部分的面，该面包括具有彼此相对的长边和短边的梯形面、连接梯形面的长边的长边侧矩形面、以及连接梯形面的短边的短边侧矩形。此外，在本发明的压粉成形体中，梯形面的面积大于长边侧矩形面和短边侧矩形面的总面积。
[0014]本发明的压粉成形体是几何体(solid body)，在该几何体中，沿平行于构成该几何体的外表面的任意平面的横截面截取的横截面面积不像长方体或者圆柱体那样均一，该几何体包括具有不同横截面面积的部分。
[0015]更具体地，如上所述，本发明的压粉成形体包括在横截面中具有梯形形状的梯形面占较大比例的部分，典型地，该部分为主要包括由上述梯形面构成的几何体(例如锥台体)的部分。此几何体具有主要由与压粉成形体从冲模中拔出的方向交叉的倾斜面(即，构成梯形面的斜边的面)构成的外周面，与具有平行于从冲模中拔出的方向的外周面的几何体的情况(如几何体为长方体或者圆柱体的情况)相比，可以减少几何体的外周面与冲模的内周面接触而产生的摩擦。因此，至少在从冲模中拔出的压缩成型产物的锥台部中，可以减少绝缘膜受到损伤的区域，并且可以将受损伤的膜区域限制在例如仅压缩成型产物的表面区域，由此也可以减少桥接部分的生成。在本发明的压粉成形体中，可以省略除去桥接部分的后处理，并且可以缩短处理时间。此外，由于减少了桥接部分的生成并且可以减少桥接部分的待除去量，因此使用本发明的压粉成形体还可以抑制成品率的降低。因此，本发明的压粉成形体表现出良好的生产率。此外，由于即使后处理时间相对较短，也能充分去除桥接部分，因此，通过采用本发明的压粉成形体可以获得表现出低损耗率的磁芯和电抗器。因此，本发明的压粉成形体有助于实现表现出低损耗率的磁芯和电抗器。
[0016]本发明的压粉成形体包括将梯形面夹设在中间的长边侧矩形面和短边侧矩形面。通过采用在横截面中具有矩形面的几何体(其通常为具有一对面积相同的相对面的柱状体，例如长方体或者圆柱体)作为压缩成型时被设置成垂直于加压方向的部分(通常作为压缩成型时用于承受所施加的压力的部分)，即使压粉成形体包括主要包含上述锥台体的部分，本发明的压粉成形体也能够以良好的尺寸精度稳定地成型。这一方面还有助于使本发明的压粉成形体具有良好的生产率。
[0017]此外，利用本发明的压粉成形体，由于减少了压缩成型产物与成形模具之间的摩擦并且减少了模具的磨损，因此可以延长模具的寿命。
[0018]在本发明的压粉成形体的典型实施例中，假定梯形面与长边侧矩形面之间的边界面为第一面，并且梯形面与短边侧矩形面之间的边界面为第二面，则平行于第一面的表面(构成与梯形面的长边平行的长边侧矩形面的边的表面)和平行于第二面的表面(构成与梯形面的短边平行的短边侧矩形面的边的表面)构成压缩成形体的外表面，并且压粉成形体主要包括上述锥台体。在另一实施例中，压粉成形体包括连接长边侧矩形面的部分。在这个实施例中，平行于第二面的表面构成压粉成形体的外表面，并且长边侧矩形面与连接部之间的边界面为平行于第一面的假想面。此外，连接部的一部分的表面构成压粉成形体的外表面，并且压粉成形体主要包括上述锥台体。
[0019]在本发明的压粉成形体的一个实施例中，假定梯形面与长边侧矩形面之间的边界面为第一面，并且梯形面与短边侧矩形面之间的边界面为第二面，则压粉成形体以与第一面和第二面中的至少一个面垂直的方向为加压方向的方式成型。
[0020]在上述实施例中，在成型期间，将构成锥台体的第一面和/或第二面设置成垂直于加压方向，将构成锥台体的外周面(即，构成梯形面的斜边的表面)定位成例如由冲模的内周面成型。因此，通过采用上述压粉成形体，能够如上所述地减少与冲模的内周面的接触摩擦、减少对绝缘膜造成的损伤、以及以良好的生产率制造低损耗的压粉成形体。
[0021]在本发明的压粉成形体的一个实施例中，平行于第一面的表面和平行于第二面的表面均为加压成型面。
[0022]加压成型面为主要由上冲头或者下冲头成型的表面，并且加压成型面构成压粉成形体的外表面。因此，上述实施例可以被看作是平行于第一面的表面和平行于第二面的表面构成压粉成形体的外表面的实施例。因为梯形面以夹设在两个矩形面(即，长边侧矩形面和短边侧矩形面)之间的状态存在，所以上述实施例可以被看作是具有由梯形面构成的横截面的部分夹设在加压成型面之间的实施例。因此，在上述实施例中，由梯形面构成的部分(即，锥台部)的外周面定位成由冲模的内周面成型。因此，如上所述，能够减少对绝缘膜造成的损伤，并且能够以良好的生产率制造低损耗的压粉成形体。
[0023]在本发明的压粉成形体的一个实施例中，在设置筒状线圈的位置处采用具有梯形面的部分。在这个实施例中，优选地，构成梯形面的斜边的表面设置成面向线圈的内周面。
[0024]构成梯形面的斜边的表面通常为锥台体的外周面。如上所述，在上述表面中，绝缘膜的损伤减少，绝缘膜呈健全的状态，并且软磁性颗粒通过绝缘膜彼此绝缘。上述表面经过上述后处理后，桥接部分被除去，并且通过绝缘膜使软磁性颗粒彼此绝缘。因此，上述面具有较高的电阻(表面电阻)。在上述实施例中，通过将具有良好的电绝缘性的上述表面设置成面向线圈的内周面，可以有效地减少涡流损耗。
[0025]在本发明的压粉成形体的一个实施例中，假定梯形面与长边侧矩形面之间的边界面为第一面，并且梯形面与短边侧矩形面之间的边界面为第二面，则第二面与第一面的面积比为80%以上并且99.8%以下。在本发明的压粉成形体的另一实施例中，由梯形面的斜边和长边侧矩形面的短边的延长线形成的锥角为0.1°以上并且6°以下。
[0026]对于上述实施例而言，通过将第二面与第一面的面积比和/或锥角设定成满足上述特定范围，在充分确保磁路的面积的同时可以有效减小对绝缘膜造成的损伤。因此，尤其是在设置筒状线圈的位置处，与采用具有均一横截面面积的几何体(例如长方体或者圆柱体)的情况相比，上述实施例不仅具有更好的磁特性，而且还具有更低的损耗和更好的生产率。在上述实施例中，面积比和锥角均可以满足上述特定范围。当长边侧矩形面的平行于梯形面长边的边具有与该长边相同的长度并且短边侧矩形面的平行于梯形面短边的边具有与该短边相同的长度时，第一面的面积与平行于第一面的表面的面积大致相同，并且第二面的面积与平行于第二面的表面的面积大致相同。因此，当平行于第一面的表面和平行于第二面的表面构成压粉成形体的外表面时，可以使用第一面的面积作为平行于第一面的表面的面积，并且可以使用第二面的面积作为平行于第二面的表面的面积。换言之，可以使用第一面的面积作为在梯形面与长边侧矩形面之间的边界处截取的横截面的横截面面积，可以使用第二面的面积作为在梯形面与短边侧矩形面之间的边界处截取的横截面的横截面面积。此外，还可以使用锥台体沿其轴向投影得到的投影面积。
[0027]本发明的压粉成形体可以适宜地用作电抗器中的磁芯的构成部件。因此，在本发明披露的一个电抗器芯部的实施例中，电抗器芯部包括本发明的压粉成形体。此外，在本发明披露的一个磁路部件的实施例中，磁路部件包括本发明的压粉成形体。本发明的磁路部件包括磁芯和设置在磁芯的一部分上的筒状线圈。磁芯包括设置在线圈中的内侧芯部和从线圈中露出并且协同内侧芯部形成闭合磁路的露出芯部。内侧芯部包括本发明的上述压粉成形体。本发明的磁路部件通常为电抗器。
[0028]由于如上所述，通过采用本发明的压粉成形体可以获得低损耗的磁芯，因此本发明的电抗器芯部(其采用本发明的压粉成形体)和本发明的磁路部件(其采用本发明的压粉成形体或者本发明的电抗器芯部)也表现出低损耗率。此外，由于如上所述，本发明的压粉成形体表现出良好的生产率，因此均采用了本发明的压粉成形体的本发明的电抗器芯部和本发明的磁路部件也表现出良好的生产率。
[0029]例如通过对已经成型为适宜形状的压缩成型产物进行机械加工(例如切削加工)可以制造具有上述特定形状的本发明的压粉成形体。然而，切削加工会破坏绝缘膜。从这方面考虑，优选地通过采用具有特定形状的成形模具的下述制造方法来制造本发明的压粉成形体。该制造方法包括如下步骤:将包覆有绝缘膜的包覆软磁性粉末填充到由形成在冲模中的通孔和插入到通孔中的第一冲头所限定的成型空间中，并且通过第一冲头和插入到通孔中的第二冲头来压缩成型该粉末，由此制作压粉成形体。在观察沿通孔的轴向截取的冲模的横截面时，冲模包括设置在靠近通孔的两开口部的区域中的直线部、以及夹设在直线部之间并且从第二冲头的插入侧朝第一冲头的插入侧逐渐变细的锥形部。上述成型空间形成在包括锥形部的范围内。
[0030]根据上述制造方法，采用具有特定形状并且包括锥形部的冲模，通过限定成型空间的一部分的锥形部来成型压缩成型产物的外周面的一部分。换言之，借助锥形部的存在，该制造方法能够成型这样的压缩成型产物:该压缩成型产物的外周面的一部分由倾斜面构成。由于如上所述，由此获得的压缩成型产物在从冲模中拔出时可以减少与冲模内周面的接触摩擦，所以例如可以有效地减少对绝缘膜造成的损伤。此外，由于所获得的压缩成型产物的绝缘膜损伤部分非常少，因此可以省略旨在例如除去桥接部分的后处理或者缩短后处理的处理时间。因此，通过采用上述制造方法可以以良好的生产率制造表现出低损耗率的压粉成形体(以本发明的压粉成形体为代表)。
[0031]发明的有益效果
[0032]根据本发明的压粉成形体、电抗器芯部和磁路部件表现出低损耗率和良好的生产率。【专利附图】

【附图说明】
[0033]图1A是实施例1的压粉成形体的概略透视图。
[0034]图1B是沿图1A中的线(B) - (B)截取的剖视图。
[0035]图1C是说明压粉成形体设置在线圈中的状态的剖视图。
[0036]图2A是说明制造实施例1的压粉成形体的工序的一个实例的过程说明图。
[0037]图2B是说明制造实施例1的压粉成形体的工序的一个实例的过程说明图。
[0038]图3是实施例2的电抗器的概略透视图。
[0039]图4是设置在实施例2的电抗器中的磁芯的分解透视图。
[0040]图5是说明在制造环状压粉成形体的过程中使用的成形模具的一个实例的说明图。
[0041]图6由表示ER型磁芯中所采用的压粉成形体的正视图的部分(A)和表示该压粉成形体的后视图的部分(B)组成。
[0042]图7是说明在制造ER型芯体中所采用的压粉成形体的过程中所使用的成形模具的一个实例的说明图。
[0043]图8由表示T型磁芯中所采用的压粉成形体的正视图的部分(A)和表示该压粉成形体的后视图的部分(B)组成。
[0044]图9A是说明在制造T型芯体中所采用的压粉成形体的过程中所使用的成形模具的一个实例的说明图。
[0045]图9B是说明在制造T型芯体中所采用的压粉成形体的过程中所使用的成形模具的一个实例的说明图。
[0046]附图标记列表
[0047]I电抗器2线圈2w绕组线(卷线)2a、2b线圈元件2r连接部
[0048]3磁芯31内侧芯部31m芯体片3Ig间隙部件32露出芯部
[0049]10、11、12压粉成形体111、112板状部lllf、112f加压成型面
[0050]Ills长边侧矩形面112s短边侧矩形面
[0051]lllo、112o、113o 外周面
[0052]113锥台部113s梯形面
[0053]1111、1112 矩形面 1113 梯形面
[0054]100、110、120、130、140 成形模具
[0055]101上冲头 101p、102p按压面
[0056]102、102A、102B、102C、102a、102β 下冲头 103 冲模 103h 通孔
[0057]103? 内周面 1011、1012、1212、1411、1412 直线部
[0058]1013、1213、1413 锥形部 104 芯棒
[0059]P原料粉末
【具体实施方式】
[0060]下面将对本发明的实施例进行说明。首先，下面将参照图1A、图1B、图1C、图2A和图2B对本发明的压粉成形体进行说明。在附图中，相同的附图标记表示相同的部件或部分。
[0061][实施例1]
[0062]压粉成形体10是通过使用成形模具(通常包括冲模、上冲头和下冲头)将磁性粉末压缩成型而获得的用作磁芯的构成部件的磁性材料。压粉成形体10的最大特征在于压粉成形体10是近似于长方体的几何体，并且是在平行于该几何体的任意外表面的横截面获得的横截面面积不像长方体那样均一的变形几何体，该几何体包括具有不同横截面面积的部分。下面将更详细地对压粉成形体10进行说明。
[0063](压粉成形体)
[0064]压粉成形体10是包括相对设置的板状部111、112和夹设在板状部111、112之间的锥台部113的变型锥台体,锥台部113构成该变型锥台体的主体部分。当沿从一个板状部111朝另一板状部112的方向延伸的平面(即，沿平行于板状部111、112的厚度方向的平面)切断压粉成形体10时，如图1B所示，横截面(下文称为“竖直横截面”)由相对地设置的两个矩形面llls、112s和夹设在矩形面llls、112s之间的梯形面113s组成。矩形面Ills、112s与梯形面113s彼此平滑地连接在一起。换言之，矩形面llls、112s分别提供连接至梯形面113s的长边的长边侧矩形面Ills和连接至梯形面113s的短边的短边侧矩形面112s。长边侧矩形面Ills的相对两边中的每一边的长度都等于梯形面113s的长边的长度。短边侧矩形面112s的相对两边中的每一边的长度都等于梯形面113s的短边的长度。此外，短边侧矩形面112s的每个长边的长度(=梯形面113s的短边的长度)比长边侧矩形面Ills的每个长边的长度短。因此，梯形面113s从长边侧矩形面Ills朝短边侧矩形面112s逐渐变窄。
[0065]应注意的是，出于更易理解的目的，在附图中，夸大示出了板状部和锥台部之间的边界以及锥台部的斜度。当板状部的厚度远小于锥台部的厚度并且锥角(将在后文中描述)为小时，压粉成形体大致呈现为长方体。尽管出于更易理解的目的，在图1B、图1C、图2B、图5至图8、图9A和图9B (将在后文中描述)中分别用单点划线表示板状部与锥台部之间的边界以及直线部与锥形部之间的边界，但该单点划线是假想线。
[0066]压粉成形体10主要由锥台部113构成。“主要”或“主体部分”(在后文中使用)这一表述指的是:当观察压粉成形体10的竖直横截面时，构成锥台部113的梯形面113s的面积S3大于构成板状部111的长边侧矩形面Ills的面积SI和构成板状部112的长边侧矩形面112s的面积S2的总面积Sl+S2(g卩，S3>S1+S2)。如后文所述，板状部111和112沿竖直方向的厚度(图1B)优选为尽可能地薄(B卩，竖直横截面沿切断方向的尺寸尽可能地小)。因此，梯形面113s的面积S3更优选为远大于总面积Sl+S2(即，S3?S1+S2)。在实践中，梯形面113s的面积S3优选为大于总面积S1+S2+S3的50%，更优选为总面积S1+S2+S3的70%以上。
[0067]锥台部113是与各板状部111、112的平面形状对应的锥台体。锥台部113的外周面113ο (即，限定竖直横截面中的梯形面113s的斜边的表面)可以是平面(与竖直横截面中的梯形面113s的直斜线对应)或曲面(与竖直横截面中的梯形面113s的弯曲斜线对应)(图1A表示平面的情况)。当沿平行于板状部111、112的板面(即，将在后文中描述的加压成型面lllf、112f)的平面切断锥台部113时，横截面(下文称为“水平横截面”)的面积因切断位置的不同而不同。 沿更接近于一个板状部111的平面切断锥台部113而获得的横截面面积大于沿更接近于另一板状部112的平面切断锥台部113而获得的横截面面积。
[0068]通过成形模具的冲模的内周面来成型锥台部113的外周面113ο。由此，通过将锥台部113的倾斜角度设定为0.1°以上，能够减少锥台部113的外周面113ο与冲模的内周面之间的摩擦，并且可以有效减少对绝缘膜造成的损伤，该倾斜角度具体而言，是当观察竖直横截面时由梯形面113s的斜边(在斜边是曲线的情况下指近似直线、切线或弦)与长边侧矩形面Ills的短边的延长线所形成的角度(下文称为“锥角Θ”)。随着锥角Θ的增加，更容易抑制对绝缘膜造成的损伤。然而，如果锥角Θ太大，则锥台部113与另一板状部112之间的边界面的面积(即，梯形面113s的短边的长度)会变得过小(短)，从而使磁路面积减小并且使磁特性变差。因此，锥角Θ优选为6°以下。尽管取决于锥台部113的厚度(B卩，梯形面113s的高度)，但锥角Θ更优选为0.1°以上并且3°以下，并且进一步优选为0.1°以上并且2°以下。
[0069]当锥台部113具有在其整个外周面113ο上锥角Θ相同的形态时，可以获得例如以下优点:有效减少压缩成型产物与冲模内周面之间的摩擦、便于实施均匀的加压、确保良好的尺寸精度、以及允许模具具有更简单的形状。锥台部113可具有这样的形态:其外周面113ο的仅一部分由倾斜面构成。例如，当锥台部113为角锥台时,在构成角锥台的外周面的表面中可以只有一个表面是倾斜面。在这种形态下，当观察某一横截面时，该某一横截面的梯形面的各斜边具有不同的锥角。
[0070]板状部111、112的平面形状不仅可以是图1A所示的矩形，也可以是圆形、椭圆形、跑道形、通过将矩形的各个角倒圆到所需角度而获得的圆角矩形形状等。这样的平面形状具有这样的优点:当如图1C所示那样将压粉成形体10插入到筒状线圈2中时，例如可以通过将压粉成形体10成形为具有与线圈2的内周形状对应的平面形状来将压粉成形体10定位成接近于线圈2，这样可以减小磁性部件的尺寸。当每个板状部111、112的平面形状为矩形时，压粉成形体10具有角锥台(例如四角锥台)的形状，而当板状部111、112的平面形状为圆形或椭圆形时，压粉成形体10具有圆锥台或椭圆锥台的形状。在压粉成形体10中，板状部111中的水平横截面的面积以及板状部112中的水平横截面的面积均是均一的。作为选择，板状部111、112的平面形状可以是具有形成于其中的孔的圆环形状。在这种情况下，压粉成形体是包括环状锥台体的几何体。
[0071]板状部111、112是压缩成型时直接承受所施加的压力的部分。由于具有用作承压部的板状部111、112，因此即使由锥台部113构成压粉成形体的主体部分，也可以以良好的精度成型压粉成形体10。
[0072]板状部111、112分别具有由上冲头和下冲头成型的加压成型面lllf、112f，上冲头和下冲头用于在压缩成型期间施加压力。在此，加压成型面Illf是平行于梯形面113S与长边侧矩形面Ills之间的边界面的表面，并且也是构成长边侧矩形面Ills的平行于梯形面113s的长边的边的表面。加压成型面112f是平行于梯形面113s与短边侧矩形面112s之间的边界面的面，并且也是构成短边侧矩形面112s的平行于梯形面113s的短边的边的表面。
[0073]在压粉成形体中，例如可以基于压粉成形体的形状(例如各角部的倒圆方式)或横截面中的磁性颗粒的变形状态(通常，构成压粉成形体的颗粒沿垂直于加压方向的方向塑性变形并被压平)来确定加压方向。因此，压粉成形体的沿垂直于加压方向的方向延伸的外表面可以被确定为加压成型面。此外，定位在彼此相对的加压成型面之间的压粉成形体的外表面通常可以被确定为已由冲模的内周面成型的表面(滑动接触表面)。此外，还可以根据滑动轨迹的有无来确定滑动接触表面。
[0074]在可以成型锥台部113的范围内，板状部111、112的厚度优选为尽可能地薄，并且约0.3_至2_的厚度被认为足够厚。板状部111、112的外周面1110、1120是压缩成型产物的外周面，它们平行于从冲模中拔出压缩成型产物的方向。因此，板状部111、112的厚度越薄，压缩成型产物与成形模具之间的摩擦就越小，并且对绝缘膜造成的损伤也就越小。因此，每个板状部111、112的厚度优选为2mm以下(合计4mm以下)，并且更优选为Imm以下(合计2mm以下)。
[0075]在此，构成长边侧矩形面Ills的长边的加压成型面Illf的面积等于锥台部113(梯形面113s)与板状部111 (长边侧矩形面Ills)之间的边界面的面积、沿锥台部113 (梯形面113s)与板状部111 (长边侧矩形面Ills)之间的边界截取的横截面(水平横截面)的面积、以及上述边界面的投影面积中的任意一个面积。构成短边侧矩形面112s的长边的加压成型面112f的面积等于锥台部113 (梯形面113s)与板状部112 (短边侧矩形面112s)之间的边界面的面积、沿锥台部113 (梯形面113s)与板状部112 (短边侧矩形面112s)之间的边界截取的横截面(水平横截面)的面积、以及上述边界面的投影面积中的任意一个面积。如上所述，因为矩形面Ills、112s的长边长度彼此不相同，所以加压成型面lllf、112f的面积彼此不相同。在此，板状部111的面积大于板状部112的面积。具有较小面积的板状部112与具有较大面积的板状部111的面积比随锥台部113的厚度(即，梯形面113s的高度)和上述锥角Θ的变化而变化。例如当锥台部113的厚度恒定不变时，上述面积比随锥角Θ的减小而增大。当锥角Θ恒定不变时，上述面积比随锥台部113厚度的减小(随锥台部113变薄)而增大。在采用板状部111、112作为磁路的情况下，上述面积比优选为80%以上，以便确保磁路具有足够的面积。上述面积比越大，磁路面积就越大。然而，随着上述面积比增大，锥角Θ减小，并且减少对绝缘膜造成的损伤的效果变差。出于这个原因，上述面积比优选为99.8%以下。上述面积比更优选为88.4%以上并且99.8%以下，并且进一步优选为92%以上并且99.8%以下。
[0076](制造方法)
[0077]{成形模具}
[0078]例如通过采用图2A和图2B所示的成形模具100可以制造具有上述特定形状的压粉成形体10。下面首先对成形模具100进行说明。
[0079]成形模具100包括:筒状冲模103，其具有形成于其中的通孔103h ;以及第一冲头(下冲头102)和第二冲头(上冲头101)，其分别具有柱状的形状，通过冲模103的通孔103h的各开口部而插入并且设置成在通孔103h内彼此相对。在成形模具100中，由具有底部并且通过将下冲头102插入到冲模103的通孔103h中而限定的筒状空间提供成型空间，通过上冲头101和下冲头102对填充在该空间中的原料粉末进行加压和压缩以成型压粉成形体。在成形模具100中，冲模103的通孔103h具有特定的形状。
[0080]在冲模103的通孔103h中，开口部中的一个开口部的开口面积不同于另一开口部的开口面积，通孔103h沿其轴向的中间部分由倾斜面形成。更具体地，如图2A所示，在观察沿通孔103h的轴向截取的通孔103h的横截面时，通孔103h包括形成在靠近通孔103h的开口部的区域中的直线部1011、1012、以及形成在直线部1011、1012之间并且从上冲头101的插入侧(即，从图2A和图2B的上侧)朝下冲头102的插入侧(即，朝图2A和图2B的下侧)逐渐变细的锥形部103。由一个直线部1011所构成的冲模103的内周面来成型图1A、图1B和图1C所示的压粉成形体10的一个板状部111的外周面111ο，由另一个直线部1012所构成的冲模103的内周面来成型压粉成形体10的另一个板状部112的外周面112ο，由锥形部1013所构成的冲模103的倾斜面来成型压粉成形体10的锥台部113的外周面113ο。分别由上冲头101的与下冲头相对的表面(图2Α和图2Β中的按压面IOlp)和下冲头102的与上冲头相对的表面(图2Α和图2Β中的按压面102ρ)来成型板状部111、112的加压成型面lllf、112f (图 1B)。
[0081]因为锥形部1013的角度(S卩，由限定直线部1011的直线的延长线与锥形部1013的斜边所形成的角度值)大致等于压粉成形体10的锥角Θ (图1B)，所以适当地选择相关的角度，以使锥角Θ具有所需值，优选地使锥角Θ满足上述范围。因为通孔103h在锥形部1013中沿轴向(B卩，图2A和图2B中的上下方向)的长度大致等于压粉成形体10的锥台部113(图1A)的厚度，所以适当地选择相关的长度，以使锥台部113的厚度具有所需值。因为通孔103h的各开口部的开口面积和上冲头101、下冲头102的按压面101p、102p的面积分别大致等于板状部111、112 (图1A)的面积(即，加压成型面lllf、112f (图1A和图1B)的面积)，所以适当地选择它们的面积，以使板状部111、112的面积具有所需值，优选地，使这些面积满足上述面积比。
[0082]成形模具100可以由过去已经在成型压粉成形体(主要包括金属粉末)中采用的高强度材料(诸如高速钢等)中的合适材料制成。
[0083]上冲头101和下冲头102中的至少一个可以与冲模103相对于彼此而移动。在图2A和图2B中示出的成形模具100中，下冲头102固定在主装置(未示出)上从而被保持成固定不动，而冲模103和上冲头101都可以通过移动机构(未示出)沿上下方向移动。作为选择，这种布置可以修改成冲模103被固定而冲头101、102是可移动的，或者冲模103和冲头101、102都是可移动的。将冲头中的一个(本文中为下冲头102)进行固定的布置的优点在于可以使移动机构更加简单并且更容易控制移动操作。
[0084]通过将润滑剂涂布到成形模具100 (特别是，涂布到冲模103的内周面103i)上可以减少原料粉末或压缩成型产物与成形模具100之间的摩擦。润滑剂例如可以是固体润滑齐IJ (包括诸如硬脂酸锂等金属皂、诸如硬脂酸酰胺等脂肪酸酰胺、以及诸如酰胺亚乙基双硬脂酸酯等高级脂肪酸酰胺，通过将固体润滑剂分散到诸如水等溶液介质中制备分散液)和液体润滑剂中的一种。另外，通过在将模具保持在加热状态的同时成型压粉成形体(即，热成型)能够提高成形性。当然，也可以实施冷成型。
[0085]{成型步骤}
[0086]下面将对用成形模具100制造压粉成形体10 (图1A、图1B和图1C)的步骤进行说明。将下冲头102插入到冲模103的通孔103h中，以便由冲模103和下冲头102形成具有预定尺寸的成型空间。上冲头101向上移动以远离成型空间。
[0087]通过粉末供给装置(未示出)将稍后进行说明的原料粉末(即，包覆软磁性粉末)供给到成型空间。
[0088]上冲头101向下移动并插入到冲模103的通孔103h中，从而通过两个冲头101、102 (图2B)加压和压缩原料粉末P。
[0089]将成型压力设定为例如5ton/cm2 490MPa)以上并且15ton/cm2 1470MPa)以下。通过将成型压力设定为5ton/cm2以上，能够充分压缩原料粉末P并且提高压粉成形体的相对密度。通过将成型压力设定为15ton/cm2以下，能够抑制因构成原料粉末P的包覆软磁性颗粒之间的相互接触而对绝缘膜造成的损伤。成型压力更优选为eton/cm2以上并且10ton/cm2以下。
[0090]在上冲头101与原料粉末P接触之后，使冲模103也与上冲头101 —起向下移动。因为冲模103也与上冲头101 —起向下移动，所以更容易在成型空间中将压力均匀地施加在原料粉末P上。可以适当地选择冲模103和上冲头101的移动速度。作为选择，可以只移动上冲头101。
[0091 ] 通过进行预定的加压，压缩成型产物如图2B所示那样成型在成型空间中，压缩成型产物具有横截面为矩形形状且由上冲头101和一个直线部1011成型得到的面1111、横截面为矩形形状且由下冲头102和另一直线部1012成型得到的面1112、以及横截面为梯形形状且由锥形部1013成型得到并夹设在矩形面1111、1112之间的面1113。使冲模103向下移动，以取出压缩成型产物。
[0092]在压缩成型产物从冲模103完全露出之后，使上冲头101向上移动，并取出压缩成型产物。在使上冲头101向上移动之后，可以向下移动冲模103，或者可以同时移动上冲头101和冲模103。
[0093]当进行连续成型时，优选的是，重复如上所述的步骤:形成成型空间一将原料粉末填充到成型空间中一加压和压缩一取出。
[0094]虽然如上所述地获得的压缩成型产物在刚成型之后就可以进行使用，但其也可以例如接受热处理，热处理的目的是消除例如因压缩造成的变形。通过消除变形可以减少诸如磁滞损耗等损耗。热处理的条件例如设定成:加热温度为300°C至800°C并且保持时间为30min以上且60min以下。加热温度越高，越容易消除变形，磁滞损耗也就越小。然而，如果加热温度太高，则存在绝缘膜可能被热分解以及涡流损耗可能增加的风险。出于这个原因，加热温度优选地设定为低于绝缘膜的热分解温度。通常情况下，当绝缘膜由诸如磷酸铁或者磷酸锌等非晶态磷酸盐制成时，加热温度优选为至多约500°C。当绝缘膜由诸如金属氧化物或者硅树脂等具有良好耐热性的绝缘材料制成时，加热温度可以提高到550°C以上，进一步可以提高到600°C以上，在特定情况下甚至可以提高到650°C以上。总之，要根据绝缘膜的材料适宜地选择加热温度和保持时间。同时，进行热处理的气氛并不限于特定的一种气氛，可以通过选择诸如氮气气氛等无氧气氛或者选择具有低氧浓度的低氧气氛来防止软磁性颗粒的氧化。
[0095]可以对上述热处理之后获得的压缩成型产物或热处理产物进行后处理，例如酸蚀，以除去软磁性颗粒彼此接触成导电状态的部分(即，桥接部分)。优选地通过设定处理时间和处理液的浓度来进行后处理，以例如使得损耗不大于预定值。
[0096]因此，可以以压缩成型产物本身的形式、热处理产物的形式或者上述热处理之后的后处理的产物的形式获得压粉成形体10 (图1A、图1B和图1C)。
[0097]在制造环状压粉成形体的情况下，例如可以使用图5所示的成形模具110，该成形模具110包括同轴地插设在筒状下冲头102中并且相对于下冲头102可移动的芯棒104。上述锥形部1013形成在冲模103的通孔103h的内周面103i中，芯棒104的外周面也具有类似于冲模103i中的锥形部的锥形部。例如，在此使用的芯棒104在靠近上冲头101 —侧的区域中包括与冲模103的锥形部1013的锥向相反，即朝上冲头101而逐渐变细的锥形部。通过采用成形模具110，能够减少环状压粉成形体中的通孔的内周面与芯棒104的外周面之间的摩擦，并且能够减少对绝缘膜造成的损伤。在由此得到的环状压粉成形体中，沿通过通孔轴线的平面切断环状压粉成形体而获得的横截面具有这样的形状:夹设在长边侧矩形面Ills与短边侧矩形面112s之间的梯形面113s相对于作为中心的通孔轴线是对称的。
[0098](原料粉末)
[0099]使用包括由软磁材料制成的软磁性颗粒和形成在软磁性颗粒的表面上的绝缘膜的包覆软磁性材料作为磁性粉末，该磁性粉末是压粉成形体10 (图1A、图1B和图1C)的原料粉末。
[0100]软磁材料优选地含有50质量％以上的金属，特别是铁。铁的实例不仅包括纯铁(Fe)，还包括选自Fe-Si基合金、Fe-Al基合金、Fe-N基合金、Fe-Ni基合金、Fe-C基合金、Fe-B基合金、Fe-Co基合金、Fe-P基合金，Fe-N1-Co基合金和Fe-Al-Si基合金中的一种类型的铁合金。特别是，由纯铁(即，99质量％以上的Fe)制成的压粉成形体能够提供具有高导磁率和高磁通密度的磁芯。由铁合金制成的压粉成形体能够提供更容易减少涡流损耗且表现出低损耗率的磁芯。
[0101]软磁性颗粒的平均粒径优选为I μ m以上并且70 μ m以下。在平均粒径为IymW上的情况下，可以获得良好的流动性并且可以抑制磁滞损耗的增加。在平均粒径为70 μ m以下的情况下，当在磁芯中使用所获得的压粉成形体时，即使在IkHz或更高的高频下使用磁芯的情况下，也可以有效地减少涡流损耗。在平均粒径为50 μ m以上的情况下，不仅更容易获得减少磁滞损耗的效果，而且还更容易处理粉末。术语“平均粒径”指的是在粒径直方图中从最小尺寸的颗粒算起的颗粒重量总和达到所有颗粒总质量的50%处的颗粒直径，即，50%粒径(质量)。
[0102]对于绝缘膜而言，可以使用具有良好绝缘性能的适宜绝缘材料。绝缘材料的实例包括金属氧化物、金属氮化物和金属碳化物，例如选自Fe、Al、Ca、Mn、Zn、Mg、V、Cr、Y、Ba、Sr和稀土元素(Y除外)中的一种或者多种的金属元素的氧化物、氮化物和碳化物。绝缘材料的其他实例包括选自除上述金属氧化物、金属氮化物和金属碳化物之外的诸如磷化合物、硅化合物、锆化合物和铝化合物等其他化合物中的一种或者多种的化合物。绝缘材料的其他实例还包括金属磷酸盐化合物(典型地为磷酸铁、磷酸锰、磷酸锌、磷酸钙等)、金属硼酸盐化合物、金属硅酸盐化合物和金属钛酸盐化合物。特别地，金属磷酸盐氧化物具有良好的可变形性。因此，由金属磷酸盐化合物制成的绝缘膜很容易随着软磁性颗粒的变形而变形并且在压缩成型时不易受到损伤。通过采用具有这种类型的绝缘膜的粉末，能够更容易地获得绝缘膜呈健全状态的压粉成形体。此外，由金属磷酸盐化合物制成的绝缘膜相对于由铁基材料制成的软磁性颗粒具有较高的粘附性并且难以从颗粒表面上脱落下来。
[0103]绝缘材料的除了上述实例以外的其他实例包括诸如热塑性树脂和非热塑性树脂等树脂以及闻级脂肪酸盐。特别是，诸如娃树脂等娃基有机化合物具有良好的耐热性，并且即使在对获得的压缩成型产物进行热处理时也不容易分解。
[0104]可以利用化学转化处理(例如磷酸盐化学转化处理)来形成绝缘膜。还可以使用溶剂的喷涂和利用前驱体的溶胶-凝胶处理来形成绝缘膜。
[0105]当使用硅基有机化合物来形成绝缘膜时，可以采用使用有机溶剂的湿式涂覆处理、使用混合器的直接涂覆处理等。
[0106]在软磁性颗粒上形成的绝缘膜的厚度为IOnm以上并且I μ m以下。在厚度为IOnm以上的情况下，可以确保软磁性颗粒之间的绝缘。在厚度为Iym以下的情况下，可以抑制因存在绝缘膜而造成压粉成形体中的磁性成分成的比例减少。换言之，当使用满足这种条件的压粉成形体制作磁芯时，可以显著抑制磁通密度的减少。在此，绝缘膜的厚度指的是通过下述方法确定的平均厚度:在考虑了由组分分析(使用基于透射式电子显微镜和能量分散型X射线分光法的分析装置TEM-EDX)获得的膜组成和由电感耦合质谱仪(ICP-MS)获得的元素含量的情况下导出等效厚度，并且直接观察TEM照片上的绝缘膜以确认导出的等效厚度是适宜的值。
[0107]可以将润滑剂添加到上述原料粉末中。润滑剂例如不仅可以是由有机物制成的固体润滑剂，也可以是诸如氮化硼或者石墨等无机物。
[0108]通过采用上述原料粉末，可以获得由包覆颗粒(B卩，由上述软磁材料制成的软磁性颗粒)制成的压粉成形体10，并且压粉成形体10在软磁性颗粒的外周上包括由上述绝缘材料(包括通过热处理变成的绝缘材料)制成的绝缘膜。
[0109](有益效果)
[0110]由于压粉成形体10包括具有梯形面113s形式的横截面且作为主体部分的锥台部113、以及与成形模具(具体而言，冲模的内周面)滑动接触且相对于压缩成型产物被拔出的方向呈倾斜状的表面(外周面113ο)，因此可以有效减少因滑动接触造成的摩擦。因此，可以容易地从成形模具中拔出压缩成型产物。此外，在构成已被拔出的压缩成型产物的外周面及其附近部分的包覆软磁性颗粒中，由于减少了上述摩擦，因此能够减少对绝缘膜造成的损伤，并且能够抑制因相邻软磁性颗粒的塑性变形而造成相邻软磁性颗粒进入导电状态的部分(即，桥接部分)的生成。因此，在对压缩成型产物进行后处理以除去桥接部分时，可以缩短处理时间，并且可以减少桥接部分的待去除量。其结果是，使压粉成形体10具有良好的生产率。
[0111]此外，由于抑制了对绝缘膜造成的损伤和桥接部分的生成，因此压粉成形体10不仅在进行了上述后处理的情况下能提供表现出低损耗率的磁芯，并且在采用未进行后处理的压粉成形体作为磁芯的构成部件的情况下，也能提供表现出低损耗率的磁芯。
[0112]由于减少了压粉成形体10与成形模具100之间的摩擦，因此还可预期延长模具的寿命。此外，由于在冲模103的通孔103h中，上冲头101插入的开口部比下冲头102插入的开口部更大，因此在供给原料粉末之后，包覆磁性颗粒之间的空气能够更容易地逸出，并且可预期缩短脱气时间。这些方面还有助于实现具有良好生产率的压粉成形体10。
[0113][实施例2]
[0114]作为根据本发明的磁路部件的一个实例，下面将参照图3和图4对电抗器进行说明。
[0115]电抗器I包括具有一对筒状线圈兀件2a、2b的线圈2和在线圈2励磁时形成闭合磁路的磁芯3。磁芯3包括分别插在线圈元件2a、2b中的一对柱状内侧芯部31、以及从线圈2中露出并且连接这对内侧芯部31以构成环状部件的露出芯部32。磁芯3主要由分别由压粉成形体形成的多个芯体片构成。电抗器I的特征在于，构成内侧芯部31的芯体片都是由根据实施例1的压粉成形体10形成的。
[0116]应注意的是，除构成内侧芯部31的芯体片之外的其他结构可以使用已知电抗器的结构来实现，并且图3、图4所示的结构和下文所述的结构仅代表一个实例。
[0117](线圈)
[0118]线圈2包括一对线圈元件2a、2b和将线圈元件2a、2b相互连接在一起的连接部2r,每个线圈元件2a、2b均通过螺旋缠绕一根没有接头的连续绕组线2w形成。线圈元件2a、2b是具有相同数目的绕组的中空筒状部件，并且线圈元件2a、2b以其轴向彼此平行的方式平行(并排)设置。在线圈2的另一端侧(图3中的右侧)处，绕组线2w的一部分弯曲成U形形状以形成连接部2r。对于这种布置而言，使线圈元件2a、2b的缠绕方向相同。
[0119]由包覆导线适宜地提供绕组线2w，在包覆导线中，由绝缘材料制成的绝缘层(通常情况下，由例如聚酰胺-酰亚胺制成的搪瓷层)包覆在由导电材料(例如铜、铝、或者它们的合金)制成的导体的外周上。由具有圆形横截面的圆导线或者具有矩形横截面的矩形导线适宜地提供绕组线2w。线圈元件2a、2b均为通过扁立法缠绕具有绝缘层的包覆矩形导线而形成的扁立线圈。
[0120](磁芯)
[0121]下面将参照图4对磁芯3进行说明。磁芯3包括分别被线圈元件2a、2b (图3)覆盖的一对柱状内侧芯部31、以及从线圈2中露出而非被线圈2 (图3)覆盖的一对露出芯部32。内侧芯部31均为具有跟随相应线圈元件2a或者2b的内周形状的外形的柱状部件(在本文中，大致为长方体)，露出芯部32均为具有一对梯形面的柱状部件。通过在空间关系中将露出芯部32设置成夹设内侧芯部31，并且通过使各内侧芯部31的相对端面与露出芯部32的各内端面接触，使磁芯3形成为环形。
[0122]内侧芯部31均为通过交替堆叠由磁性材料制成的芯体片31m和由具有比芯体片的导磁率更低的导磁率的材料(典型地为非磁性材料)制成的间隙部件31g而构成的层叠体。露出芯部32也均为由磁性材料制成的芯体片。
[0123]间隙部件31g是为调整电感而设置的部件。用于间隙部件31g的具体材料的实例不仅包括氧化铝、玻璃环氧树脂和不饱和聚酯(均为非磁性材料)，并且还包括含有分散在非磁性材料(例如陶瓷或者酹醒树脂)中的磁性粉末(例如铁素体、Fe、Fe_Si或者招娃铁粉)的混合材料。
[0124]例如可以使用粘合剂或者胶带将相邻的芯体片结合成一体并且将芯体片31m和间隙部件31g彼此结合成一体。在一种情况下，可以使用胶带来形成内侧芯部31，并且可以使用粘合剂将内侧芯部31和露出芯部32彼此连接在一起。
[0125]内侧芯部31中的芯体片31m均由实施例1中所描述的压粉成形体10构成。特别是，构成内侧芯部31的芯体片31m设置成(参见图1C)使各压粉成形体10 (芯体片31m)的锥台部113的外周面113ο及板状部111、112的外周面都定位成面向线圈元件2a、2b(图3)的内周面。换言之，将构成内侧芯部31的芯体片31m插入并设置在线圈元件2a、2b中，使得压粉成形体10 (芯体片31m)的板状部111、112的加压成型面Illf、112f都定位成垂直于线圈元件2a、2b的轴向。因此，锥台部113的外周面113ο设置成在线圈2励磁时以锥角Θ与线圈元件2a、2b所产生的磁通的方向相交。在如上所述那样设置内侧芯部31的状态下，当沿垂直于磁通方向的平面切断内侧芯部31时，存在具有随切断位置不同而不同的横截面面积的部分(锥台部113)。然而，当锥角Θ和面积比都保持在上述特定范围内时，特别是当锥角Θ足够小且面积比足够大时，锥台部113的外周面113ο大致设置成平行于磁通的方向。间隙部件31g设置成与压粉成形体10 (芯体片31m)的板状部111、112接触。
[0126](其他组成部件)
[0127]另外，可以设置由绝缘性树脂制成的绝缘体，以提高线圈2与磁芯3之间的绝缘性。还可以用绝缘性树脂覆盖线圈2和磁芯3的组合体的外周(由此形成一个整体单元)，以便例如将组合体收纳在由金属材料制成的壳体中，或者用密封树脂覆盖收纳在盒体中的组合体。
[0128](有益效果)
[0129]在电抗器I中，使用压粉成形体10作为磁芯3的构成部件，特别是在磁芯3的收纳在线圈2中的部分(内侧芯部31)处使用压粉成形体10作为磁芯3的构成部件。由于用在这个部分(即，压粉成形体10)中的构成部件具有良好的生产率，因此电抗器I自身也具有良好的生产率。此外，从将在后文中描述的试验例中可以看出，通过采用低损耗的压粉成形体10作为磁芯3的构成部件，特别是在收纳在线圈2中的部分(内侧芯部31)，即，容易产生涡流损耗的部分处采用低损耗的压粉成形体10作为磁芯3的构成部件，电抗器I表现出低损耗率。
[0130][变型例]
[0131]已经针对包括一对线圈元件的电抗器对实施例2进行了说明。电抗器可以具有包括一个筒状线圈和磁芯的其他形式，该磁芯包括设置在筒状线圈中的柱状内侧芯部、设置在筒状线圈周围的外周芯部、以及以对置关系设置在筒状线圈端面处并且将内侧芯部和外周芯部相互连接在一起的端面芯部。在这种形式中，外周芯部和端面芯部用作露出芯部。上述形式的典型实例包括由ER型芯部、E型芯部和I型芯部组合而成的所谓的E-1形式、E-E形式和罐形形式。
[0132]在上述变型例的一种形式中，与实施例2的电抗器I中的结构一样，磁芯由多个芯体片组合而成，并且使用实施例1的压粉成形体10作为至少构成内侧芯部的芯体片。通过采用这种形式，由于使用实施例1的压粉成形体10作为内侧芯部中的构成部件，因此可以以良好的生产率制造包括低损耗磁芯的电抗器。
[0133]作为选择，磁芯可以具有包括一体成型的ER型芯部或者E型芯部的形式，或者磁芯可以具有包括一体成型的T型芯部和“]”型芯部的形式。例如如图6的部分(A)所示，通过采用下述压粉成形体11可以获得ER型芯部:在压粉成形体11中，ER型芯部的三个脚部中的设置在筒状线圈中的中央脚部包括当观察沿筒状线圈的轴向截取的中央脚部的横截面时具有与实施例1的压粉成形体10 —样的梯形截面的锥台部113。压粉成形体11包括锥台部113、连接在锥台部113的长边侧上的“]”型部、以及连接在锥台部113的短边侧上并且在上述横截面中具有矩形截面的板状部112。“] ”型部包括在上述横截面中具有矩形形状的部分，并且相关的部分可以被视为板状部111 (然而，假定以沿梯形面的长边的延长线的上述横截面切断三个脚部并且忽略位于两侧的两个脚部时，板状部111满足(构成板状部111的长边侧矩形面的面积SI+构成板状部112的短边侧矩形面的面积S2〈构成锥台部113的梯形面的面积S3)这一条件)。压粉成形体11是这样的几何体:在该几何体中，板状部111的横截面(长边侧矩形面)的相对两边比锥台部113的横截面(梯形面)的长边长，并且板状部112的横截面(短边侧矩形面)的相对两边与锥台部113的横截面(梯形面)的短边长度相等。在压粉成形体11中，锥台部113 (梯形面)与板状部112 (短边侧矩形面)之间的边界面和锥台部113 (梯形面)与板状部111 (长边侧矩形面)之间的边界面的面积比也优选地满足80%至99.8%。
[0134]可以例如通过采用图7所示的成形模具120来形成压粉成形体11。成形模具120包括:冲模103，其具有由平坦表面限定的通孔103h ;下冲头102A至102C，其在组合在一起时形成柱状冲头；以及柱状上冲头101。筒状下冲头102B的通孔在其靠近上冲头101的区域中具有与上述成形模具100的冲模103的锥形部1013类似的锥形部1213以及与锥形部1213连接的直线部1212。下冲头102B的锥形部1213的周缘限定下冲头102B的通孔的开口部。柱状下冲头102C的端面(按压面102p)插设在筒状下冲头102B的通孔中，并且下冲头102C设置成使按压面102p定位成接近直线部1212的上端。利用这种布置，如图7所示，下冲头102BU02C可以限定具有梯形截面的区域和与上述区域的梯形截面的短边相邻并且具有矩形截面的区域。通过将下冲头102A至102C插入到冲模103的通孔103h中并且像图7所示那样设置下冲头，可以形成具有E型横截面的成型空间。通过将原料粉末(未示出)填充到由下冲头102A的端面、下冲头102C的按压面102p、以及下冲头102B的端面和周面所限定的成型空间中并且通过用按压面101p、102p对原料粉末进行压缩成型来获得压粉成形体11。压粉成形体11的板状部111的表面和“]”型部的与板状部112的表面平行的表面是垂直于成型时的加压方向的加压成型面lllf、112f。当线圈设置成围绕锥台部113时，成型压粉成形体11时的加压方向与线圈的轴向一致。压粉成形体11的“]”型部的与板状部112的表面平行的表面(加压成型面Illf)是沿从成形模具120中拔出压粉成形体11的方向定位在前端侧的平面。
[0135]如图8所示，通过采用包括与实施例1的压粉成形体10 —样具有梯形截面(例如在沿线圈的轴向截取的横截面中)的锥台部113的压粉成形体12，可以获得T型芯部。该压粉成形体12包括锥台部113、连接在锥台部113的长边侧上并且在上述横截面中具有矩形截面的板状部111、以及连接在锥台部113的短边侧上并且在上述横截面中具有矩形截面的板状部112。板状部111从锥台部113的周缘突出。因此，当观察上述横截面中的压粉成形体12时，构成板状部111的长边侧矩形面与梯形面的长边的延长线连接。换言之，压粉成形体12还是这样的几何体:在该几何体中，板状部111的横截面(长边侧矩形面)的相对两边比锥台部113的横截面(梯形面)的长边长，并且板状部112的横截面(短边侧矩形面)的相对两边与锥台部113的横截面(梯形面)的短边长度相等。板状部111满足(构成板状部111的长边侧矩形面的面积SI+构成板状部112的短边侧矩形面的面积S2〈构成锥台部113的梯形面的面积S3)这一条件。在压粉成形体12中，锥台部113 (梯形面)与板状部112 (短边侧矩形面)之间的边界面和锥台部113 (梯形面)与板状部111 (长边侧矩形面)之间的边界面的面积比也优选为80%至99.8%。上述T型芯部还可以用作例如电机磁心。
[0136]可以例如通过采用图9A所示的成形模具130来形成压粉成形体12。该成形模具130基本类似于实施例1中的成形模具100，并且该成形模具130包括上冲头101、下冲头102、以及具有通孔103h的冲模103。冲模103包括锥形部1013和直线部1011、1012。然而，冲模103在靠近其开口部的区域中具有阶梯形状，并且直线部1011形成为从锥形部1013的靠近上冲头101侧的周缘沿垂直于通孔103h的轴线的方向突出。通过采用具有这种阶梯槽的冲模103，可以成型包括如上所述从锥台部113突出的板状部111的压粉成形体
12。直线部1011 (阶梯槽)的高度(深度)和上冲头101插入到冲模103中的距离优选为使得长边侧矩形面的面积SI具有所需值。
[0137]作为选择，可以例如通过采用图9B所示成形模具140来形成压粉成形体12。该成形模具140包括具有由平坦表面限定的通孔103h的冲模103、以同轴关系设置的筒状下冲头102α和柱状下冲头102 β、以及柱状上冲头101。筒状下冲头102 α的通孔在其靠近上冲头101的区域中具有与上述成形模具100的冲模103的锥形部1013类似的锥形部1413以及与锥形部1413连接的直线部1412。下冲头102 α的锥形部1413的周缘限定下冲头102α的通孔的开口部。柱状下冲头102β的端面(按压面102ρ)插设在筒状下冲头102α的通孔中，并且下冲头102 α、102β设置成使按压面102ρ定位在直线部1412的中间位置。利用这种布置，如图9Β所示，下冲头102α、102β可以限定具有梯形截面的区域和与上述区域的梯形截面的短边相邻并且具有矩形截面的区域。通过将下冲头102 α、103 β插入并设置在冲模103的通孔103h中，可以由下冲头102 α的端面(B卩，下冲头102 α的与上冲头101相对的表面)和冲模103的通孔103h限定直线部1411。这样，可以形成具有T型横截面的成型空间。
[0138][参考实例]
[0139]包括特定的锥台部以及具有加压成型面并且定位成邻接锥台部的几何体的压粉成形体即使在(构成板状部111的长边侧矩形面的面积SI+构成板状部112的短边侧矩形面的面积S2 >构成锥台部113的梯形面的面积S3)这样的情况下也表现出与上述实施例1的压粉成形体10等类似的低损耗率和良好生产率。在一种形式中，通过压缩成型包覆有绝缘膜的包覆软磁性颗粒形成此类压粉成形体，该压粉成形体包括:
[0140]内侧部分，其设置在筒状线圈中，
[0141]第一部分，其邻接内侧部分并且具有构成压缩成型产物的外表面的第一面，以及
[0142]第二部分，其邻接内侧部分并且具有构成压缩成型产物的外表面且与该第一面相对地定位的第二面，
[0143]其中，当观察沿线圈的轴向截取的内侧部分的横截面时，内侧部分与第一部分之间的分界线比内侧部分与第二部分之间的分界线长，
[0144]内侧部分与第二部分之间的分界面和内侧部分与第一部分之间的分界面的面积比为80%以上并且99.8%以下，
[0145]在成型时以线圈的轴向作为加压方向成型压粉成形体，并且
[0146]第一面沿从成形模具中拔出压粉成形体的方向定位在前端侧。
[0147]在上述形式中，由于线圈的轴向是成型时的加压方向，因此第一面和第二面为加压成型面。在上述形式中，通常情况下，内侧部分是锥台体，并且第一部分和第二部分均为类似于上述板状部的柱状几何体，例如长方体或者圆柱体。在更具体的形式中，压粉成形体例如是长边侧矩形面大于梯形面的上述E型芯部、ER型芯部、T型芯部。
[0148][试验实例]
[0149]制作压粉成形体，并且使用获得的压粉成形体制作电抗器。测量每个电抗器的涡流损耗。并且测量后处理的处理时间和成形模具的磨损量。[0150]在试验中，作为I号样品的分别具有变型的四角锥锥台形状的多个压粉成形体通过采用图2A和图2B所示的成形模具100 (其中，冲模103的通孔103h具有锥形部1013)而制作，该压粉成形体包括作为主体部分的锥台部和相对设置的两个板状部。作为100号样品的分别具有长方体形状的多个压粉成形体通过采用其他成形模具而制作。在用于制作各个100号样品的成形模具中，冲模的通孔具有长方体形状；即，通孔在从它的一个开口部到另一开口部的整个区域上具有相同的面积。在成型压力为7ton/cm2 ((^ 690MPa))的条件下冷成型各个样品。
[0151]制备好由包覆软磁性颗粒制成的包覆粉末作为用于每个样品的原料粉末，其中，包覆软磁性颗粒是在用水雾化法制造的纯铁粉末(平均粒径:50μπι)上通过化学转化处理包覆由金属磷酸盐化合物制成的绝缘膜(厚度:约20nm或更小)而形成的。在试验中，每个样品的原料粉末都是通过将硬脂酸锌粉末混合到上述包覆粉末中而制备的混合粉末(硬脂酸锌的混合量:混合粉末总质量的0.6%)ο
[0152]对从冲模中拔出的每个I号样本和100号样本的压缩成型产物进行热处理(在氮气气氛下，400°C X30min)，由此获得热处理产物。从而测定如此获得的作为每个I号样本和100号样本的热处理产物(压粉成形体的一种形式)的尺寸。
[0153]在每个I号样本的压粉成形体中，一个板状部的加压成型面的面积为40mmX 20mm,另一个板状部的加压成型面的面积为39.9mmX 19.9mm,每个板状部的厚度为1mm,维台部的厚度为IOmm,维角约为0.29。，并且面积比(39.9mmX 19.9mm/40mmX 20mm)约为99.3%。在此，加压成型面的面积等于板状部与锥台部之间的边界面的面积。在沿垂直于加压成型面的方向切断压粉成形体的横截面(竖直横截面)中，构成锥台部的梯形面的面积(B卩，399.5mm2)远大于均连接梯形面并且构成各自板状部的长边侧矩形面和短边侧矩形面的总面积(即，40+39.9=79.9mm2)，并且梯形面占上述横截面的面积百分比约为83%。在另一竖直横截面中，梯形面的面积(即，199.5mm2)远大于都连接梯形面并且构成各自板状部的长边侧矩形面和短边侧矩形面的总面积(即，20+19.9=39.9mm2)，并且梯形面占上述横截面的面积的比例约为83%。
[0154]每个100号样本的压粉成形体10为具有一对加压成型面的长方体，每个加压成型面都具有与I号样品的一个板状部相同的尺寸(即，40mmX20mm)，该长方体具有与I号样品的压粉成形体的总厚度相同的厚度(即，12mm)。
[0155]对如上所述地获得的每个热处理产物进行后处理。通过使用盐酸(浓度:35质量％)蚀刻已由冲模内周面形成的每个热处理产物的表面(即，I号样品中的板状部和锥台部的外周面或者100号样品中与一对加压成型面相连的外周面)来实施后处理。
[0156]对于各个I号样品和100号样品而言，通过制备经受过后处理的多个后处理产物、将后处理产物组合成环状形式以制作试验用磁芯、以及将各个线圈(在所有试验中具有相同的规格参数)设置在试验用磁芯的周围，来制作测定对象(对应于电抗器)。在试验中，制作包括在实施例2中描述的那对线圈元件的电抗器。更详细地，对于每个样品而言，使用多个后处理产物制作内侧芯部，并且将所制作的内侧芯部插入并设置在各个线圈元件中，以使得热处理表面(即，I号样品中的板状部和锥台部的外周面或者100号样品中与一对加压成型面相连的外周面)均定位成面向对应的线圈元件的内周面(参见图1C)。在I号样品和100号样品中，使用具有相同规格参数的露出芯部和间隙部件。通过采用AC-BH波形记录器对由此获得的电抗器进行测定，以获取当励磁磁通密度Bm为IkG (=0.1T)且测定频率为5kHz时的涡流损耗We (W)。表1列出了测定结果。通过制作后处理产物(I号样品和100号样品的上述后处理的处理时间(刻蚀时间)被设定成相同)并通过使用这些后处理产物制作各个电抗器，来对I号样品和100号样品进行评价。
[0157]此外，测量用于减少涡流损耗和满足预定值所需的后处理的处理时间。表1还列出了测量结果。如上所述，通过使用经受了不同处理时间的后处理的后处理产物来制作电抗器、测量各个电抗器的涡流损耗、以及确定获得具有满足预定值的涡流损耗的后处理产物的处理时间来进行评价。
[0158]此外，测量连续成型上述压缩成型产物之后的成型冲模的磨损量。表1还列出了磨损量的测量结果。在试验中，通过在冲模的内周面中设定下述位置作为测定区域并且通过用三维形状形态测定装置测定测定区域的轮廓形状(外形)来确定磨损量。测定区域设定为与压缩成型产物的外周面的沿厚度方向的中心部接触的位置，该压缩成型产物在原料粉末被完全压缩的状态下成型。测量成型前的测定区域的轮廓形状与成型20000个压缩成型产物后的测定区域的轮廓形状之间的差异，差异的最大值被视为磨损量(模具的磨损量)。
[0159][表 I]
【权利要求】
1.一种通过压缩成型包覆有绝缘膜的包覆软磁性颗粒而得到的压粉成形体， 其中，所述压粉成形体具有作为其横截面的至少一部分的面，所述面包括: 梯形面，其具有彼此相对的长边和短边； 长边侧矩形面，其连接所述梯形面的所述长边；以及 短边侧矩形面，其连接所述梯形面的所述短边，并且 所述梯形面的面积大于所述长边侧矩形面和所述短边侧矩形面的总面积。
2.根据权利要求1所述的压粉成形体，其中，假定所述梯形面与所述长边侧矩形面之间的边界面为第一面，并且所述梯形面与所述短边侧矩形面之间的边界面为第二面，则所述压粉成形体以与所述第一面和所述第二面中的至少一个面垂直的方向为加压方向的方式成型。
3.根据权利要求2所述的压粉成形体，其中，平行于所述第一面的表面和平行于所述第二面的表面均为加压成型面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的压粉成形体，其中，假定所述梯形面与所述长边侧矩形面之间的边界面为第一面，并且所述梯形面与所述短边侧矩形面之间的边界面为第二面，则所述第二面与所述第一面的面积比为80%以上并且99.8%以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的压粉成形体，其中，在设置筒状线圈的位置处采用具有所述梯形面的部分，并且 构成所述梯形面的斜边的表面设置成面向所述筒状线圈的内周面。
6.一种电抗器芯部，其包括根据权利要求1至5中任一项所述的压粉成形体。
7.一种磁路部件，包括磁芯和设置在所述磁芯的一部分上的筒状线圈， 其中，所述磁芯包括设置在所述筒状线圈中的内侧芯部和从所述筒状线圈中露出并且协同所述内侧芯部形成闭合磁路的露出芯部,并且 所述内侧芯部包括根据权利要求1至5中任一项所述的压粉成形体。
8.根据权利要求7所述的磁路部件，其中，所述磁路部件为电抗器。
【文档编号】H01F27/255GK103718259SQ201180072563
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2011年11月28日 优先权日:2011年7月27日
【发明者】佐藤淳, 鱼住真人, 山口浩司, 草别和嗣 申请人:住友电气工业株式会社, 住友电工烧结合金株式会社