Title:
Pulver für einen Magnetkern, Massekern, und Verfahren zur Herstellung eines Pulvers für einen Magnetkern
Kind Code:
T5


Abstract:

Es wird ein Pulver (A) für einen Magnetkern zur Herstellung eines pulverförmigen Magnetkerns bereitgestellt, wobei das Pulver (A) für einen Magnetkern umfasst: ein granuliertes Pulver (1) als Hauptkomponente, das durch Granulieren eines amorphen Pulvers auf Basis von Eisen, das eine Isolierbehandlung unterzogen wurde und das eine Partikelgrößenverteilung im Bereich von 1 μm bis 200 μm hat, erhalten wird; und ein Glaspulver mit einem niedrigeren Erweichungspunkt als die Temperatur des Temperns. Das granulierte Pulver (1) wird durch Aneinanderbinden der Partikel (2) des magnetischen Pulvers unter Verwendung einer wässrigen PVA-Lösung mit einer Viskosität von 3 mPa·s bis 25 mPa·s gebildet, wobei die Partikel (2) jeweils aus einem Partikel (3) des amorphen Pulvers auf Basis von Eisen und einer Isolier-Abdeckschicht (4) gebildet sind, die so ausgestaltet ist, dass die Oberfläche der Partikel (3) beschichtet ist.




Inventors:
Araki, Hikaru (Mie, Kuwana-shi, JP)
Kako, Noritaka (Mie, Kuwana-shi, JP)
Oohira, Kouya (Mie, Kuwana-shi, JP)
Application Number:
DE112016001388T
Publication Date:
12/14/2017
Filing Date:
02/24/2016
Assignee:
NTN Corporation (Osaka-shi, JP)



Attorney, Agent or Firm:
EDER SCHIESCHKE & PARTNER mbB, Patentanwälte, 80796, München, DE
Claims:
1. Pulver für einen Magnetkern zur Herstellung eines pulverförmigen Magnetkerns durch Tempern eines Presskörpers,
wobei das Pulver für einen Magnetkern umfasst: ein granuliertes Pulver als Hauptkomponente, das durch Granulieren eines amorphen Pulvers auf Basis von Eisen, das einer Isolierbehandlung unterzogen wurde und das eine Partikelgrößenverteilung im Bereich von 1 μm bis 200 μm aufweist, erhalten wird; und ein Glaspulver mit einem niedrigeren Erweichungspunkt als die Temperatur des Temperns,
wobei das granulierte Pulver durch Aneinanderbinden der Partikel des amorphen Pulvers auf Basis von Eisen unter Verwendung einer wässrigen PVA-Lösung mit einer Viskosität von 3 mPa·s bis 25 mPa·s erhalten wird.

2. Pulver für einen Magnetkern gemäß Anspruch 1, worin das Glaspulver auf dem granulierten Pulver geträgert ist.

3. Glaspulver für einen Magnetkern gemäß Anspruch 1 oder 2, worin der Gewichtsanteil des Glaspulvers in Bezug auf das amorphe Pulver auf Basis von Eisen im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% liegt.

4. Pulver für einen Magnetkern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das Glaspulver als Hauptbestandteil Bismutoxid und Boroxid umfasst.

5. Pulverförmiger Magnetkern, der durch Tempern eines Presskörpers gebildet wird, der aus dem Pulver für einen Magnetkern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 gebildet wird.

6. Verfahren zur Herstellung eines Pulvers für einen Magnetkern zur Herstellung eines pulverförmigen Magnetkerns durch Tempern eines Presskörpers,
wobei das Pulver für einen Magnetkern umfasst: ein granuliertes Pulver als Hauptkomponente, das durch Granuliere eines amorphen Pulvers auf Basis von Eisen, das einer Isolierbehandlung unterzogen wurde und das eine Partikelgrößenverteilung im Bereich von 1 μm bis 200 μm aufweist, erhalten wird, und ein Glaspulver mit einem niedrigeren Erweichungspunkt als die Temperatur des Temperns,
wobei das Verfahren die Herstellung des granulierten Pulvers durch Aneinanderbinden der Partikel des amorphen Pulvers auf Basis von Eisen unter Verwendung einer wässrigen PVA-Lösung mit einer Viskosität von 3 mPa·s bis 25 mPa·s umfasst.

7. Verfahren zur Herstellung eines Pulvers für einen Magnetkern gemäß Anspruch 6, worin das Aneinanderbinden der Partikel des amorphen Pulvers auf Basis von Eisen durch Entfernen eines Lösungsmittelbestandteils aus einer in einen Behälter gefüllten wässrigen PVA-Lösung durchgeführt wird, in der das amorphe Pulver auf Basis von Eisen in einem Schwebezustand gerührt wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines Pulvers für einen Magnetkern gemäß Anspruch 6 oder 7, worin das Glaspulver in der eingesetzten wässrigen PVA-Lösung dispergiert vorliegt.

Description:
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Pulver für einen Magnetkern und einen pulverförmigen Magnetkern sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Pulvers für einen Magnetkern.

Hintergründiger Stand der Technik

Ein pulverförmiger Magnetkern wird als Kern für eine elektromagnetische Komponente wie bspw. eine Drossel oder eine Drosselspule verwendet, und wird bspw. durch Tempern eines Presskörpers erhalten, der aus einem Pulver für einen Magnetkern gebildet wird, das als Hauptrohmaterial (Hauptkomponente) weichmagnetisches Metallpulver umfasst, das einer Isolierbehandlung unterzogen wurde (bei dem die Oberflächen der Partikel jeweils mit einer Isolier-Abdeckschicht beschichtet werden). In den letzten Jahren wurde eine solcher pulverförmiger Magnetkern häufig verwendet, da er bspw. die Vorteile aufweist, einen hohen Grad an Formfreiheit zu haben und leicht den Anforderungen an Miniaturisierung und komplizierte Formen entspricht.

Insbesondere wird bei der Herstellung eines pulverförmigen Magnetkerns zur Verwendung im Hochfrequenzbereich von mehreren 10 Kilohertz bis mehreren 100 Kilohertz als das weichmagnetische Metallpulver vorzugsweise Legierungspulver auf Basis von Eisen, wie bspw. Fe-Si Pulver, Fe-Ni Pulver (Permalloy), Fe-Si-Al Pulver (Sendust) oder amorphes Pulver auf Basis von Eisen eher als reines Eisenpulver verwendet. Der hauptsächliche Grund hierfür ist, dass Legierungspulver auf Basis von Eisen selbst einen höheren Widerstand als reines Eisenpulver aufweist, und somit der Wirbelstromverlust (Eisenverlust) im Hochfrequenzbereich vermindert werden kann. Allerdings hat Legierungspulver auf Basis von Eisen eine hohe Härte und weist somit verglichen mit reinem Eisenpulver eine geringe plastische Deformierbarkeit während dem Formpressen auf. Im Ergebnis ist es notwendig, den Formgebungspressdruck während dem Formpressen zu erhöhen, um einen Presskörper mit einer hohen Dichte und weiterhin einen pulverförmigen Magnetkern zu erhalten, der hervorragende Festigkeit und magnetische Eigenschaften (insbesondere magnetische Permeabilität und magnetische Flussdichte) aufweist. Wenn jedoch der Formgebungspressdruck während dem Formpressen übermäßig erhöht wird, erleidet die Isolier-Abdeckschicht, die zur Beschichtung der Oberflächen der Partikel ausgestaltet ist, Schaden oder dergleichen, und infolgedessen ist es schwierig, dauerhaft einen verlustarmen pulverförmigen Magnetkern mit einem geringen Wirbelstromverlust zu erhalten. Im Hinblick auf das Vorangegangene wurden bspw. in der Patentliteratur 1 wie unten beschrieben technische Mittel zur Ermöglichung der Herstellung eines verlustarmen pulverförmigen Magnetkerns vorgeschlagen, die die Verwendung eines Pulvers für einen Magnetkern beinhalten, das von den Legierungspulvern auf Basis von Eisen insbesondere amorphes Pulver auf Basis von Eisen als Hauptrohmaterial umfasst.

Das in der Patentliteratur 1 offenbarte technische Mittel beinhaltet die Herstellung eines Presskörpers durch Verwendung einer Mischung von amorphem Pulver auf Basis von Eisen (in der Patentliteratur 1 „amorphes weichmagnetisches Legierungspulver“ genannt), Glaspulver mit einem niedrigeren Erweichungspunkt als die Kristallisationstemperatur des amorphen Pulvers auf Basis von Eisen und einer wässrigen PVA-Lösung oder einer PVB-Lösung, die PVA oder PVB enthält, das als Bindemittelharz dient (im Wesentlichen granuliertes Pulver, das durch Granulieren der Mischung erhalten wird), gefolgt von dem Tempern des Presskörpers bei einer Temperatur, die niedriger als die Kristallisationstemperatur des amorphen Pulvers auf Basis von Eisen ist. Bei so einer Ausgestaltung werden die folgenden Wirkungen erzielt.

  • (1) Eine PVA-Beschichtung oder PVB-Beschichtung, die gebildet wird, um die Oberflächen der Partikel des amorphen Pulvers auf Basis von Eisen und des Glaspulvers im Verlaufe der Herstellung des granulierten Pulvers zu beschichten, wirkt als Bindemittel, das so ausgestaltet ist, dass es die Partikel des granulierten Pulvers aneinander binden kann, und folglich ein Presskörper mit einer hohen Formstabilität und einer hervorragenden Handhabungseigenschaft erhalten werden kann.
  • (2) Wenn der Presskörper bei den oben genannten Bedingungen getempert wird, wird das PVA oder PVB nicht vollständig thermisch zersetzt und ein Teil davon verbleibt. Der verbleibende Teil dient als Isolier-Abdeckschicht, die so ausgestaltet ist, dass die Oberflächen der Partikel des amorphen Pulvers auf Basis von Eisen beschichtet sind. Weiterhin können die Partikel des amorphen Pulvers auf Basis von Eisen weitestgehend davor bewahrt werden, miteinander in Kontakt gebracht zu werden. Folglich kann ein verlustarmer pulverförmiger Magnetkern mit einem geringen Wirbelstromverlust erhalten werden.

Obwohl die Patentliteratur 1 dies nicht ausdrücklich erwähnt, hat PVA, für das Wasser (reines Wasser) als Lösungsmittel verwendet werden kann, die Vorteile, dass es eine geringe nachteilige Wirkung auf den menschlichen Körper ausübt und eine geringe Umweltbelastung aufweist, wenn es mit anderen nur in organischen Lösungsmitteln, wie Alkohol oder Toluol löslichen Bindemittelharzen, wie bspw. PVB, Acrylharz, Epoxidharz, Silikonharz oder einem modifizierte Produkt davon verglichen wird.

Literaturliste

  • Patentliteratur 1: JP 2010-27854 A

Zusammenfassung der ErfindungTechnische Aufgabe

Patentliteratur 1 vermag effektive technische Mittel zur Herstellung eines verlustarmen pulverförmigen Magnetkerns bereitstellen. Jedoch offenbart die Patentliteratur 1 nur technische Mittel, die hauptsächlich auf das Reduzieren des Verlusts des pulverförmigen Magnetkerns abzielen, und es wurden keine ausreichenden Untersuchungen an technischen Mitteln zur Erhöhung der magnetischen Flussdichte des pulverförmige Magnetkerns durchgeführt. Es ist erwünscht, dass die magnetische Flussdichte des pulverförmigen Magnetkerns so hoch wie möglich ist, da die Leistung zahlreicher Vorrichtungen, in denen ein pulverförmiger Magnetkern vorhanden ist, in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte des pulverförmigen Magnetkerns steigt oder sinkt.

Im Hinblick auf die oben erwähnten Umstände ist es die hauptsächliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Herstellung eines Presskörpers, der eine hohe Dichte und eine hervorragende Handhabungseigenschaft aufweist, und weiterhin eines pulverförmigen Magnetkerns zu ermöglichen, der eine hohe Festigkeit und hervorragende magnetische Eigenschaften (vorzugsweise magnetische Flussdichte) hat, selbst wenn amorphes Pulver auf Basis von Eisen als Hauptkomponente enthalten ist.

Lösung der Aufgabe

Als Ergebnis umfangreicher Untersuchungen haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass die Viskosität einer wässrigen PVA-Lösung, die bei dem Produktionsschritt des granulierten Pulvers des amorphen Pulvers auf Basis von Eisen verwendet wird, einen großen Einfluss auf die Granulierungswirkung hat, und zusätzlich auf die Formbarkeit des Presskörpers und die magnetischen Eigenschaften eines pulverförmigen Magnetkerns hat. Die Erfinder haben auch herausgefunden, dass ein pulverförmiger Magnetkern mit hervorragender Festigkeit und magnetischen Eigenschaften durch Kontrollieren der Viskosität der wässrigen PVA-Lösung innerhalb eines bestimmten Bereichs hergestellt werden kann. Auf diese Weise wurde die vorliegende Erfindung bewerkstelligt.

Das heißt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die auf Basis solcher Erkenntnis bewerkstelligt wurde, wird ein Pulver für einen Magnetkern zur Herstellung eines pulverförmigen Magnetkerns durch Tempern eines Presskörpers bereitgestellt, wobei das Pulver für den Magnetkern umfasst: Ein granuliertes Pulver als Hauptkomponente, das durch Granulieren eines amorphen Pulvers auf Basis von Eisen erhalten wird, das einer Isolierbehandlung unterzogen wird und eine Partikelgrößenverteilung im Bereich von 1 μm bis 200 μm hat; und ein Glaspulver mit einem niedrigeren Erweichungspunkt als die Temperatur des Temperns, wobei das granulierte Pulver durch Aneinanderbinden der Partikel des amorphen Pulvers auf Basis von Eisen durch Verwendung einer wässrigen PVA-Lösung mit einer Viskosität von 3 mPa·s bis 25 mPa·s. erhalten wird.

Der Ausdruck „eine Partikelgrößenverteilung im Bereich von 1 μm bis 200 μm hat“ wie hierin verwendet, hat die gleiche Bedeutung, wie wenn Partikel enthalten sind, die jeweils einen Partikeldurchmesser von 1 μm bis 200 μm haben, und der Ausdruck „das amorphe Pulver auf Basis von Eisen, das einer Isolierbehandlung unterzogen wird“ wie hierin verwendet, hat die gleiche Bedeutung, wie wenn das amorphe Pulver auf Basis von Eisen jeweils eine mit einer Isolier-Abdeckschicht beschichtete Oberfläche hat. Zusätzlich bezieht sich der Ausdruck „Viskosität“ wie hierin verwendet, auf eine Viskosität, die gemäß einem Verfahren gemessen wurde, das in JIS Z 8803:2011 beschrieben wird, und noch spezieller auf eine Viskosität, die mit einem Rotationsviskometer gemessen wird, der bei 60 U/min bei einer Umgebungstemperatur von 25°C betrieben wird.

Das amorphe Pulver auf Basis von Eisen mit einer Partikelgrößenverteilung im Bereich von 1 μm bis 200 μm enthält feine Partikel, die jeweils einen Partikeldurchmesser von etwa 20 μm oder weniger aufweisen. Diese feinen Partikel tragen zu einer Erhöhung der Dichte des Presskörpers bei und zusätzlich zu einer Verbesserung der magnetischen Eigenschaften des pulverförmigen Magnetkerns. Jedoch haben die feinen Partikel alleine ein schlechtes Fließvermögen und folglich eine nachteilige Wirkung auf die Formbarkeit des Presskörpers. Wenn im Gegensatz dazu, wie in der vorliegenden Erfindung, das granulierte Pulver durch Verwendung einer wässrigen PVA-Lösung mit einer Viskosität in dem oben genannten numerischen Bereich (wässrige PVA-Lösung mit einer relativ niedrigen Viskosität) hergestellt wird, ist das granulierte Pulver kein grobkörniges Pulver, bei dem der Partikeldurchmesser bis hin zu nicht weniger als mehrere hundert μm durch Aneinanderbinden einer Anzahl von Partikeln mit großem Durchmesser (z.B. Partikel mit einem Partikeldurchmesser von 50 μm oder mehr) erhöht wird, und das granulierte Pulver ist vorwiegend eines mit einer mittleren Größe, sodass die Partikel mit dem großen Durchmesser die feinen Partikel tragen. Deshalb ermöglicht die Verwendung des Pulvers für einen Magnetkern gemäß der vorliegenden Erfindung die Herstellung eines Presskörpers mit einer hohen Dichte und weiterhin eines pulverförmigen Magnetkerns mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften (insbesondere magnetischer Flussdichte).

Zusätzlich trägt ein Teil der wässrigen PVA-Lösung nicht zur Granulierung bei und dient als Beschichtung (PVA-Beschichtung), die so ausgestaltet ist, dass die Oberflächen der Partikel des amorphen Pulvers auf Basis von Eisen nach dem Trocknen (nach der Entfernung des Lösungsmittels) beschichtet sind. Demzufolge ist die Oberfläche des granulierten Pulvers nahezu vollständig mit der PVA-Beschichtung beschichtet. Die Beschichtung weist eine hervorragende Bindekraft zueinander auf, und trägt folglich zu einer Verbesserung der Formbeständigkeit (Fragmentierungsresistenz) des Presskörpers bei. Weiterhin umfasst das Pulver für einen Magnetkern gemäß der vorliegenden Erfindung das Glaspulver mit einem niedrigeren Erweichungspunkt als die Temperatur des Temperns, und folglich erweicht und schmilzt das Glaspulver, wenn ein aus dem Pulver für einen Magnetkern gebildeter Presskörper getempert wird, und erhärtet anschließend zwischen den benachbarten Partikeln des granulierten Pulvers, sodass dabei die Bindungsstärke zwischen den benachbarten Partikeln erhöht wird. Auf diese Weise kann ein pulverförmiger Magnetkern mit einer hohen Festigkeit und einer hervorragenden Handhabungseigenschaft erhalten werden.

Das Glaspulver in dem Pulver für einen Magnetkern kann verteilt in dem granulierten Pulver oder geträgert auf dem granulierten Pulver vorliegen. Wenn das Glaspulver auf dem granulierten Pulver geträgert vorliegt, können Festigkeitsschwankungen in jedem pulverförmigen Magnetkern und weiterhin Schwankungen zwischen pulverförmigen Magnetkernen weitestgehend vermieden werden.

Es ist bevorzugt, dass das Pulver für einen Magnetkern das Glaspulver in einem Gewichtsanteil von 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% umfasst, bezogen auf das amorphe Pulver auf Basis von Eisen. Der Grund dafür ist der Folgende:
Wenn der Gewichtsanteil des Glaspulvers bezogen auf das amorphe Pulver auf Basis von Eisen weniger als 0,1 Gew.-% ist, kann die Festigkeit des pulverförmigen Magnetkerns nicht zufriedenstellend erhöht werden, und wenn der Gewichtsanteil des Glaspulvers in Bezug auf das amorphe Pulver auf Basis von Eisen größer als 1,0 Gew.-% ist, wird es schwierig, eine für den pulverförmigen Magnetkern erforderliche magnetische Permeabilität sicherzustellen.

Das eingesetzte Glaspulver kann als Hauptkomponente Bismutoxid (Bi2O3) und Boroxid (B2O3) enthalten.

Aufgrund des Pulvers für einen Magnetkern gemäß der vorliegenden Erfindung mit den oben genannten Merkmalen, hat der durch Tempern eines aus dem Pulver für einen Magnetkern gebildeten Presskörpers erhaltene pulverförmige Magnetkern eine hohe Dichte und eine hohe Festigkeit, eine hervorragende Handhabungseigenschaft und Härte und hervorragende magnetische Eigenschaften (insbesondere magnetische Flussdichte).

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Pulvers für einen Magnetkern zur Herstellung eines pulverförmigen Magnetkerns durch Tempern eines Presskörpers bereitgestellt, wobei das Pulver für einen Magnetkern umfasst: granuliertes Pulver als Hauptkomponente, das durch Granulieren eines amorphen Pulvers auf Basis von Eisen, das einer Isolierbehandlung unterzogen wurde und eine Partikelgrößenverteilung im Bereich von 1 μm bis 200 μm hat, erhalten wird; und Glaspulver mit einem niedrigeren Erweichungspunkt als die Temperatur des Temperns, wobei das Verfahren die Herstellung des granulierten Pulvers durch Aneinanderbinden der Partikel des amorphen Pulvers auf Basis von Eisen durch Verwendung einer wässrigen PVA-Lösung mit einer Viskosität von 3 mPa·s oder mehr und 25 mPa·s oder weniger umfasst.

Bei der Herstellung des granulierten Pulvers kann das Aneinanderbinden der Partikel des amorphen Pulvers auf Basis von Eisen durchgeführt werden, indem eine Lösungsmittelkomponente aus der wässrigen PVA-Lösung entfernt wird, die in einen Behälter gegeben wurde, in dem das amorphe Pulver auf Basis von Eisen in einem Schwebezustand gerührt wird. In diesem Fall kann das Glaspulver in der eingesetzten wässrigen PVA-Lösung verteilt vorliegen.

Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung

Wie oben beschrieben können gemäß der vorliegenden Erfindung der Presskörper, der eine hohe Dichte und herausragende Handhabungseigenschaften aufweist, und im Weiteren auch der pulvrigere Magnetkern, der eine hohe Festigkeit und hervorragende magnetische Eigenschaften (insbesondere magnetische Flussdichte) aufweist, selbst dann hergestellt werden, wenn das amorphe Pulver auf Basis von Eisen als Hauptkomponente enthalten ist.

Kurze Beschreibung der Abbildungen

1A zeigt eine schematische Darstellung eines granulierten Pulvers, das in einem Pulver für einen Magnetkern gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist.

1B zeigt eine schematische Darstellung eines Partikels eines magnetischen Pulvers, aus dem in 1A dargestellten granulierte Pulvern gebildet wird.

2 zeigt eine in einem Granulierungsschritt eingesetzte Trommelfließbettvorrichtung.

3A zeigt eine schematische Darstellung einer Anfangsstufe des Schritts des Formpressens.

3B zeigt eine schematische Darstellung einer Zwischenstufe des Schritts des Formpressens.

4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Kerns für eine Drosselspule, die ein Beispiel eines pulverförmigen Magnetkerns ist.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines granulierten Pulvers, das in dem Pulver für einen Magnetkern gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist.

6 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels eines granulierten Pulvers, das ohne Anwendung der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.

Beschreibung der Ausführungsformen

Nun werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die Abbildungen beschrieben.

Ein Pulver A für einen Magnetkern gemäß der vorliegenden Erfindung (siehe 3A) wird als Rohmaterialpulver bei der Herstellung eines pulverförmigen Magnetkerns, wie bspw. eines Kerns 10 für eine Drosselspule (siehe 4) verwendet. Das Pulver A für einen Magnetkern umfasst ein granuliertes Pulver 1 als Hauptkomponente und eine bestimmte Menge eines Glaspulvers. Wie in 1A dargestellt, wird jedes der granulierten Pulver 1 durch Aneinanderbinden der Partikel 2 des magnetischen Pulvers mit einem Harzbestandteil in Form einer Beschichtung erhalten. Zusätzlich wird der Kern 10 als pulverförmiger Magnetkern bspw. durch einen Granulierungsschritt, einen Vermischungsschritt, einen Schritt des Formpressens und einen Schritt des Temperns in der angegebenen Reihenfolge hergestellt. Die Schritte werden unten detailliert beschrieben.

Granulierungsschritt

In dem Granulierungsschritt wird das granulierte Pulver 1 bspw. unter Verwendung einer Trommelfließbettvorrichtung (auch „Trommelfließbettbeschichtungsvorrichtung“ genannt) 20 verwendet, wie sie schematisch in 2 abgebildet ist. Die in 2 gezeigte Trommelfließbettvorrichtung 20 umfasst einen Behälter 21 mit einer Zylinderform mit Boden, der einen röhrenförmigen Bereich 21a und einen Bodenbereich 21b, ein oder mehrere Gebläseöffnungen 22, die sich in einer Bodenfläche des Behälters befinden, einen Propeller 23, der in der Mitte des Bodenbereichs 21b des Behälters 21 befestigt ist und als Drehzentrum in einer axialen Richtung des Behälters 21 rotiert, einen Sprühkopf 24, der an dem röhrenförmigen Bereich 21a des Behälters 21 befestigt ist, und einen Gehäusetank 25 für einen durch den Sprühkopf 24 zu versprühenden Sprühgegenstand umfasst.

Bei der Herstellung des granulierten Pulvers 1 mit der Trommelfließbettvorrichtung 20 mit der oben beschriebenen Anordnung wird zunächst der Behälter 21 mit dem magnetischen Pulver beladen, und eine Bindemittellösung 26, die als Material zur Bildung des Harzbestandteils 5 in Form einer Beschichtung dient, wird in den Gehäusetank 25 gefüllt. Das in den Behälter 21 zu füllende Magnetpulver ist ein amorphes Pulver auf Basis von Eisen, das einer vorausgehenden Isolierbehandlung unterzogen wurde. Wie schematisch in 1B gezeigt, sind die Partikel 2 des magnetischen Pulvers jeweils aus einem Partikel 3 des amorphen Pulvers auf Basis von Eisen und einer Isolier-Abdeckschicht 4 gebildet, die zur Beschichtung der Oberfläche der Partikel 3 ausgestaltet ist. Ein Beispiel eines einzusetzenden amorphen Pulvers auf Basis von Eisen ist ein Pulver mit einer Fe-Cr-Si-B-C-basierten Zusammensetzung und mit einer Partikelgrößenverteilung im Bereich von 1 μm bis 200 μm (enthaltend Partikel mit einem jeweiligen Partikeldurchmesser von 1 μm bis 200 μm).

Das Material zur Bildung der Isolier-Abdeckschicht 4 ist insbesondere nicht begrenzt, solange das Material im Allgemeinen für den pulverförmigen Magnetkern verwendet wird (das Material kann eine Beschichtung mit einer Dicke von etwa mehreren Nanometern bis etwa mehreren 10 Nanometern bilden), und die Isolier-Abdeckschicht 4 kann bspw. unter Verwendung des Folgenden gebildet werden: Ein Oxid, das wenigstens eine Art eines Elementes enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus B, Ca, Mg, Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Y, Zr, Mo und Bi besteht; ein Karbonat, das wenigstens eine Art eines Elementes enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Li, K, Ca, Na, Mg, Fe, Al, Zn und Mn besteht; ein Silikat, das wenigstens eine Art eines Elementes enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ca, Al, Zr, Li, Na und Mg besteht; ein Alkoxid, das wenigstens eine Art eines Elementes enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Si, Ti und Zr besteht; ein Phosphat, das wenigstens eine Art eines Elementes enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Zn, Fe, Mn und Ca besteht; oder ein Harzmaterial mit einer hervorragenden Hitzebeständigkeit, wie z.B. ein Silikonharz, ein Epoxidharz, ein Polyamidharz, ein PPS-Harz oder PTFE-Harz. Die Isolier-Abdeckschicht 4 kann unter Verwendung nur einer Art oder zwei oder mehr Arten der oben als Beispiele beschriebenen beschichtungsbildenden Materialien gebildet werden. D.h., die Isolier-Abdeckschicht 4 kann eine Einzelschichtstruktur oder eine Laminatstruktur haben, in der zwei oder mehr Arten der Beschichtungen laminiert vorliegen.

Die Bindemittellösung 26 ist eine durch Lösen von Polyvinylalkohol (PVA) in Wasser als Lösungsmittel erhaltene wässrige PVA-Lösung, die ein Material zur Bildung des Harzbestandteils 5 ist. Genauer gesagt wird eine wässrige PVA-Lösung mit einer Viskosität im Bereich von 3 mPa·s bis 25 mPa·s ausgewählt und verwendet. Die wässrige PVA-Lösung mit einer solchen Viskosität wird bspw. durch Lösen von PVA, das so eingestellt ist, dass es einen Polymerisationsgrad von 100 bis 1000 und einen Verseifungsgrad von 50 mol-% bis 100 mol-% aufweist, in Wasser als Lösungsmittel mit einem Anteil von 5 Gew.-% bis 15 Gew.-% in Bezug auf das Wasser erhalten. Wie oben beschrieben bezieht sich der hierin verwendete Begriff „Viskosität“ auf eine Viskosität, die gemäß einem in JIS Z 8803:2011 beschriebenen Verfahren gemessen wird, und im engeren Sinne auf eine Viskosität, die mit einem Rotationsviskometer gemessen wird, der bei 60 U/men bei einer Umgebungstemperatur von 25°C betrieben wird. Es kann bspw. ein von Toki Sangyo Co., Ltd. hergestellter TVB-10 Viskometer als Rotationsviskometer verwendet werden.

Dann wird, wenn der Propeller 23 rotiert wird, während Luft in den Behälter 21 durch die Gebläseöffnung 22 eingeführt wird, ein Luftstrom generiert, wie durch den spiralförmigen Pfeil in 2 angedeutet, und zusammen damit wird das in den Behälter 21 eingebrachte magnetische Pulver 2 (Partikel 2 des magnetischen Pulvers) in einem Schwebezustand gerührt. Während dieser Zustand beibehalten wird, haftet die Bindemittellösung 26 auf den Oberflächen der Partikel 2 des magnetischen Pulvers, wenn die Bindemittellösung 26 in den Behälter 21 nebelförmig durch den Sprühkopf eingesprüht wird, und somit werden die Partikel 2 des magnetischen Pulvers mit der Bindemittellösung 26 aneinander gebunden. Während die Trommelfließbettvorrichtung 20 kontinuierlich betrieben wird, wird dann das Lösungsmittel (Wasser) der Bindemittellösung 26 entfernt, und somit wird das granulierte Pulver 1 erhalten, bei dem die Partikel 2 des magnetischen Pulvers mit dem Harzbestandteil 5 (PVA-Beschichtung) aneinander gebunden sind. Wenn das granulierte Pulver 1 mit der Trommelfließbettvorrichtung 20 wie oben beschrieben hergestellt wird, können die Bindung zwischen den Partikeln 2 des magnetischen Pulvers mit der Bindemittellösung 26 und das Trocknen der Bindemittellösung 26 zeitgleich durchgeführt werden, mit dem Ergebnis, dass das granulierte Pulver 1 auf effiziente Weise hergestellt werden kann. Es kann bspw. eine von Powrex Corp. hergestellte Trommelfließbettbeschichtungsvorrichtung MP-01 als Trommelfließbettvorrichtung 20 verwendet werden.

Das in dieser Ausführungsform eingesetzte magnetische Pulver umfasst als Basismaterial das amorphe Pulver auf Basis von Eisen mit einer Partikelgrößenverteilung im Bereich von 1 μm bis 200 μm. So ein magnetisches Pulver enthält feine Partikel, jeweils mit einem Partikeldurchmesser von etwa 20 μm oder weniger. Wenn eine niedrigviskose, wässrige PVA-Lösung mit einer Viskosität im Bereich von 3 mPa·s bis 25 mPa·s als Bindemittellösung 26 bei der Herstellung des granulierten Pulvers 1 in dieser Ausführungsform verwendet wird, ist das granulierte Pulver 1 kein grobkörniges Pulver, bei dem der Partikeldurchmesser bis auf nicht weniger als ungefähr mehrere Hundert Mikrometer durch Aneinanderbinden einer Anzahl von in dem magnetischen Pulver enthaltenen Partikeln mit großem Durchmesser 2 (bspw. Partikel, die jeweils einen Partikeldurchmesser von 50 μm oder mehr aufweisen) erhöht wird, und das granulierte Pulver 1 ist vorwiegend eines mit einem solch mittelmäßigen Teilchendurchmesser, dass die Partikel mit großem Durchmesser 2 die feinen Partikel 2 tragen (siehe 1A). Insbesondere wenn die Viskosität der als Bindemittellösung 26 dienenden wässrigen PVA-Lösung größer als 25 mPa·s ist, wird das oben beschriebene grobkörnige granulierte Pulver 1 gebildet, und derweil wird die Bindungsstärke zwischen den Partikeln 2 vermindert, wenn die Viskosität der wässrigen PVA-Lösung weniger als 3 mPa·s ist, und es wird schwierig, das erwünschte granulierte Pulver 1 zu erhalten. Deshalb wird bei der Herstellung des granulierten Pulvers 1 als Bindemittellösung 26 die oben beschriebene wässrige PVA-Lösung mit einer Viskosität im Bereich von 3 mPa·s bis 25 mPa·s verwendet.

Der Partikeldurchmesser des wie oben beschrieben hergestellten granulierten Pulvers 1 wird durch die Sprühmenge der Bindemittellösung 26, der Sprühzeitdauer der Bindemittellösung 26 (Betriebszeitdauer der Trommelfließbettvorrichtung 20) oder dergleichen sowie durch die Viskosität der Bindemittellösung 26 beeinflusst. Die Sprühmenge und die Sprühzeitdauer der Bindemittellösung 26 werden so angepasst und eingestellt, dass das granulierte Pulver 1 einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 40 μm oder mehr und 180 μm oder weniger aufweist.

Ein Teil der bei der Herstellung des granulierten Pulvers 1 verwendeten Bindemittellösung 26 trägt nicht zur Granulierung bei und dient als PVA-Beschichtung, die so ausgestaltet ist, dass die Oberflächen der Partikel 2 des magnetischen Pulvers nach dem Trocknen beschichtet sind. Wie in 1A veranschaulicht, wird im Ergebnis die Oberfläche jedes Partikels des granulierten Pulvers 1 nahezu vollständig mit dem Harzbestandteil 5 beschichtet.

Vermischungsschritt

Der Vermischungsschritt beinhaltet, dass eine bestimmte Menge des Glaspulvers zu einer unbestimmten Menge des in dem Granulierungsschritt erhaltenen granulierten Pulvers 1 zugegeben und damit vermischt wird, wodurch das Pulver A für einen Magnetkern bereitgestellt wird. Das Glaspulver wird in einer Menge von 0,1 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% hinzugegeben und beigemischt, in Bezug auf das granulierte Pulver 1 (Gesamtmenge des granulierten Pulvers 1). Als Glaspulver kann eines mit einem relativ niedrigen Schmelzpunkt, bspw. eine Art oder zwei oder mehr Arten, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus TeO2-basierten Pulver, V2O5-basierten Pulver, SnO-basierten Pulver, ZnO-basierten Pulver, P2O5-basierten Pulver, PbO-basierten Pulver, SiO2-basierten Pulver, B2O3-basierten Pulver, Bi2O3-basierten Pulver, Al2O3-basierten Pulver und TiO2-basierten Pulver besteht, verwendet werden, und es wird ein Glaspulver mit einem niedrigeren Erweichungspunkt als die Temperatur, bei der das Tempern des Presskörpers in dem Schritt des Temperns wie unten beschrieben durchgeführt wird, ausgewählt und verwendet. In dieser Ausführungsform wird Glaspulver mit einem Erweichungspunkt von 420°C oder weniger, vorzugsweise 350°C oder weniger, insbesondere Glaspulver verwendet, das als Hauptkomponente Bismutoxid (Bi2O3) und Boroxid (B2O3) aufweist, da der Presskörper aus dem amorphen Pulver auf Basis von Eisen als Hauptkomponente gebildet und dem Tempern innerhalb eines Temperaturbereichs von etwa 450°C bis etwa 550°C unterzogen wird. Glaspulver mit einer niedrigeren durchschnittlichen Partikelgröße (Anzahl-gemittelter Partikeldurchmesser) als der des magnetischen Pulvers wird als Glaspulver verwendet. Insbesondere wird Glaspulver mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von etwa 0,1 μm bis etwa 10 μm verwendet.

Das Pulver A für einen Magnetkern kann bspw. für die folgenden Zwecke ein festes Schmiermittel enthalten: Vermindern der Reibungskraft zwischen einem Formgebungswerkzeug, das in dem unten beschriebenen Schritt des Formpressens verwendet wird, und dem Pulver A für einen Magnetkern, Vermindern der Reibungskraft zwischen den jeweiligen Partikeln, die das Pulver A für einen Magnetkern bilden, und Erhöhen der Lebensdauer des Formgebungswerkzeugs. Wenn jedoch der Beimengungsanteil des festen Schmiermittels in dem Pulver A für einen Magnetkern zu hoch ist, wird es schwierig, einen pulverförmigen Magnetkern (Kern 10) mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften zu erhalten. Deshalb wird der maximale Beimengungsanteil des festen Schmiermittels in dem Pulver A für einen Magnetkern auf etwa 1 Gew.-% festgesetzt.

Das verwendbare feste Schmiermittel ist keinerlei begrenzt, und es kann bspw. Zinkstearat, Calciumstearat, Magnesiumstearat, Bariumstearat, Lithiumstearat, Eisenstearat, Aluminiumstearat, Stearylsäureamid, Bistearylethylendiamid, Ölsäureamid, N,N‘-Ethylendi(ölsäureamid), Erucylamid, N,N‘-Ethylendi(erucylamid), Laurylsäureamid, Palmitinsäureamid, Behensäureamid, N,N‘-Ethylen-di(caprylsäureamid), N,N‘-Ethylendi(hydroxystearylsäureamid), Montansäureamid, Polyethylen, Polyethylenoxid, Stärke, Molybdendisulfid, Wolframsulfid, Graphit, Bornitrid, Polytetrafluorethylen, Lauroyllysine oder Melamincyanurat verwendet werden. Die oben beispielhaft beschriebenen festen Schmiermittel können einzeln oder in deren Kombination verwendet werden.

[Schritt des Formpressens]

Der Schritt des Formpressens beinhaltet das Durchführen des Formpressens unter Verwendung eines Formgebungswerkzeugs 30, wie schematisch in 3A und 3B gezeigt, um einen zylindrischen (ringförmigen) Presskörper bereitzustellen, der als Basismaterial des Kerns 10 dient. Insbesondere wird das Pulver A für einen Magnetkern in eine durch einen Bohrungskern 31, ein Werkstück 32 und ein Werkzeugunterteil 34 begrenzte Aussparung gefüllt, wie in 3A veranschaulicht, und wird anschließend dem Formpressen durch relative Bewegung eines Werkzeugoberteils 33 in die Nähe des Werkzeugunterteils 34 unterzogen, um einen in 3B gezeigten Presskörper 6 bereitzustellen. Der Formgebungspressdruck wird auf 1000 MPa oder mehr, vorzugsweise 1500 MPa oder mehr eingestellt. Wenn jedoch der Formgebungspressdruck auf etwa mehr als 2000 MPa erhöht wird, vermindert sich die Lebensdauer des Formgebungswerkzeugs 30, und nebenbei wird höchstwahrscheinlich die Isolier-Abdeckschicht 3 beschädigt oder dergleichen. Deshalb wird der Formgebungspressdruck auf 1000 MPa bis 2000 MPa, stärker bevorzugt auf 1500 MPa bis 2000 MPa eingestellt.

Wie weiter oben hierin beschrieben ist in dem Pulver A für einen Magnetkern dieser Ausführungsform das granulierte Pulver 1 in einer solchen Form vorherrschend, dass die in dem magnetischen Pulver enthaltenen Partikel mit großem Durchmesser 2 die in dem magnetischen Pulver enthaltenen feinen Partikel 2 tragen (siehe 1A). Wenn das Pulver A für einen Magnetkern in die Aussparung des Formgebungswerkzeugs 30 gefüllt und gepresst wird, sind deshalb die feinen Partikel 2 so angeordnet, dass sie insbesondere die Lücken zwischen den Partikeln mit großem Durchmesser 2 füllen. Im Ergebnis hat der Presskörper 6 eine dichte Struktur, d.h., der Presskörper 6 kann mit einer hohen Dichte erhalten werden. Zusätzlich ist, wie oben beschrieben, die Oberfläche jedes Partikesl des granulierten Pulvers 1, die das Pulver A für einen Magnetkern bilden, vollständig mit dem Harzbestandteil 5 in Form einer Beschichtung (PVA-Beschichtung) beschichtet. Der Harzbestandteil 5 ist weich und hat eine hervorragende Bindekraft zueinander, und ermöglicht somit, dass der Presskörper 6 eine hohe Dichte hat und eine Verbesserung der Formbeständigkeit (Fragmentierungsresistenz) erreicht wird.

Ein granuliertes Pulver 1‘, das durch Verwendung einer Bindemittellösung mit einer hohen Viskosität (einer Viskosität von größer als 25 mPa·s) als Bindemittellösung 26 in dem Granulierungsschritt verwendet wird, ist schematisch in 6 dargestellt. Wie in der Figur gezeigt, ist es notwendig, dass der Partikeldurchmesser des granulierten Pulvers 1‘ bis nicht weniger als etwa mehrere hundert Mikrometer erhöht wird, da die Festigkeit des Harzbestandteils 5‘ selbst, der durch Trocknen der Bindemittellösung 26 erhalten wird, relativ erhöht wird, und eine Anzahl der Partikel 2 mit großem Durchmesser dementsprechend aneinandergebunden werden. Ein solches grobkörniges granuliertes Pulver 1 hat eine geringe Schüttdichte, während es ein hervorragendes Fließvermögen in dem Formgebungswerkzeug 30 aufweist. Im Ergebnis wird der Formgebungspressdruck durch Reibung zwischen den Partikeln 2 des granulierten Pulvers 1 abgebaut, selbst wenn der Formgebungspressdruck erhöht wird. Es ist deshalb schwierig, den Presskörper 6 mit einer hohen Dichte zu erhalten.

Schritt des Temperns

Der Schritt des Temperns beinhaltet das Tempern des Presskörpers 6 durch Erwärmen bei einer bestimmten Temperatur für eine bestimmte Zeitdauer in einer geeigneten Atmosphäre. In dieser Ausführungsform, in der der Presskörper 6 aus dem amorphen Pulver auf Basis von Eisen als Hauptpulverkomponente gebildet wird, das der Isolierbehandlung unterzogen wurde, wird die Temperatur des Temperns des Presskörpers 6 auf etwa 450°C bis etwa 550°C eingestellt. Zusätzlich wird die Erwärmungszeitdauer des Presskörpers 6 auf eine solche Zeitdauer eingestellt, dass der Presskörper 6 in Abhängigkeit von der Größe des Presskörpers 6 ausreichend bis zu seinem Kernstück erwärmt wird (bspw. von etwa 5 Min. bis 60 Min.). Es gibt keine besonderen Einschränkungen im Hinblick auf die Atmosphäre für das Tempern, und es können Stickstoff, Argon, Luft, Wasserstoff, Sauerstoff, Wasserdampf und dergleichen verwendet werden. Wenn eine nicht-oxidierende Atmosphäre, wie bspw. Stickstoff oder Argon eingesetzt wird, ergibt sich eine Situation, in der der Eisenverlust aufgrund von Oxidation in dem Kern 10 (pulverförmiger Magnetkern) erhöht wird, und die Ausdehnung des amorphen Pulvers auf Basis von Eisen weitestgehend verhindert werden kann.

Durch das oben beschriebene Tempern wird die in den Partikeln 3 des amorphen Pulvers auf Basis von Eisen angefallene Spannung in geeigneter Weise abgebaut, und es wird der Kern 10 erhalten, der als pulverförmiger Magnetkern mit herausragenden magnetischen Eigenschaften dient. Wenn das Tempern bei der oben genannten Temperatur durchgeführt wird, erweicht und schmilzt zusätzlich das in dem Presskörper 6 enthaltene Glaspulver, und wird anschließend zwischen den benachbarten Partikeln des granulierten Pulvers 1 ausgehärtet. Im Ergebnis kann der Kern 10 mit einer hohen Bindungsstärke zwischen den benachbarten Partikeln und somit einer hohen Festigkeit erhalten werden.

Vorangehend wurden das Pulver A für einen Magnetkern gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der Kern 10 als der pulverige Magnetkern beschrieben, der unter Verwendung des Pulvers A für einen Magnetkern hergestellt wird. Jedoch können das Pulver A für einen Magnetkern und der Kern 10 als der pulverförmige Magnetkern in geeigneter Weise innerhalb eines Bereichs modifiziert werden, der nicht von dem Wesentlichen der vorliegenden Erfindung abweicht.

In der oben genannten Ausführungsform werden das granulierte Pulver 1 und das Glaspulver in dem Vermischungsschritt nach dem Granulierungsschritt vermischt, um das Pulver A für einen Magnetkern bereitzustellen, das das granulierte Pulver 1 und das Glaspulver umfasst, aber bspw. ist es auch möglich, das Glaspulver in der bei der Herstellung des granulierten Pulvers 1 in dem Granulierungsschritt verwendeten Bindemittellösung 26 zu dispergieren, um das Glaspulver in dem Pulver A für einen Magnetkern einzubinden. Wie in 5 schematisch gezeigt, ist in diesem Fall das Glaspulver 7 auf dem granulierten Pulver 1 geträgert (streng genommen festgehalten in dem Harzbestandteil 5, der das granulierte Pulver 1 bildet). Damit kann das Glaspulver 7 gleichmäßig in dem Harzbestandteil 5 verteilt und festgehalten werden, und damit können Festigkeitsschwankungen in jedem pulverförmigen Magnetkern (Kern 10) und weitere Schwankungen zwischen den pulverförmigen Magnetkernen weitestgehend vermieden werden. Deshalb kann ein pulverförmiger Magnetkern mit einer hohen Festigkeit und einer hohen Ausfallsicherheit durch eine dauerhafte Massenproduktion gefertigt werden.

Weiterhin wird das in der zuvor erwähnten Ausführungsform genannte granulierte Pulver 1 unter Verwendung der Trommelfließbettvorrichtung 20 hergestellt, aber das Herstellungsverfahren für das granulierte Pulver ist 1 nicht drauf beschränkt. Insbesondere kann das granulierte Pulver 1 durch Zugabe der Bindemittellösung 26 zu dem in einen Behälter gefüllten magnetischen Pulver 2 und Vermischen der resultierenden Zusammensetzung hergestellt werden, gefolgt von der Entfernung (Trocknen) des Lösungsmittels der Bindemittellösung 26. Außerdem kann das granulierte Pulver 1 auch in einer Vorrichtung hergestellt werden, die Sprühtrockner genannt wird. Ein Sprühtrockner ist eine Vorrichtung, in der eine Mischlösung aus einem feinen Pulver und einer durch Verdünnung eines Bindemittels erhaltenen Lösung zentrifugal aus einer Düse gesprüht wird, die bei hoher Geschwindigkeit rotierend im oberen Bereich einer Heiz- und Trockenkammer ausgestaltet ist, und in der die freigesetzten flüssigen Tropfen, während sie verwirbelt herabfallen, schnell getrocknet werden, wobei ein sphärisches granuliertes Pulver hergestellt wird. Bspw. kann ein von Ohkawara Kakohki Co., Ltd. hergestellter FL-12 verwendet werden.

Weiterhin können bei dem Formpressen des Presskörpers 6 eines oder beide der folgenden Verfahren angepasst werden: Schmiermittel-Formgebungsverfahren, bei dem man ein Schmiermittel, wie bspw. Zinkstearat, an der Innenwandoberfläche (die Aussparung definierende Oberfläche) des Formgebungswerkzeugs 30 anhaften lässt, und ein warmes Kompaktierungsverfahren, bei dem das Formgebungswerkzeug 30 auf etwa 150 °C erwärmt wird. Damit kann auf einfache Weise ein Presskörper 6 mit hoher Dichte erhalten werden.

Beispiele

Es wurde ein erster Nachweistest durchgeführt, um den Einfluss der Viskosität der bei der Herstellung des granulierten Pulvers 1 verwendeten Bindemittellösung 26 (wässrige PVA-Lösung) auf die magnetischen Eigenschaften des pulverförmigen Magnetkerns zu untersuchen. Bei dem Test wurden jeweils ringförmige Teststücke gemäß den Beispielen 1 bis 4 unter Verwendung eines Pulvers für einen Magnetkern hergestellt, bei dem die vorliegende Erfindung angewandt wurde, und jeweils die ringförmigen Teststücke gemäß der Vergleichsbeispiele 1 und 2 unter Verwendung eines Pulvers für einen Magnetkern hergestellt, bei dem die vorliegende Erfindung nicht angewendet wurde. Die Herstellungsverfahrensweisen der Teststücke gemäß der Beispiele 1 bis 4 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 werden unten beschrieben.

Beispiel 1

  • (A) Amorphes Pulver auf Basis von Eisen mit einer Fe-Cr-Si-B-C-basierten Zusammensetzung und einer Partikelgrößenverteilung im Bereich von 1 μm bis 200 μm wurde hergestellt, und das amorphe Pulver auf Basis von Eisen wurde einer Isolierbehandlung unterzogen. Das Material zur Bildung der Isolier-Abdeckschicht war Natriumsilikat, und die Dicke der Isolier-Abdeckschicht war etwa 5 nm bis etwa 50 nm. Die Isolierabdeckschicht wurde mit der in der schematischen 2 gezeigten Trommelfließbettvorrichtung 20 gebildet, insbesondere mit einer Trommelfließbettvorrichtung MP-01, die von Powrex Corp. hergestellt wurde. Weiterhin wurde PVA in Wasser als Lösungsmittel gelöst, bei dem der Polymerisationsgrad und der Verseifungsgrad eingestellt wurde. Dabei wurde eine wässrige PVA-Lösung mit 10 Gew.-% PVA und einer Viskosität von 3 mPa·s erhalten.
  • (B) Die Trommelfließbettvorrichtung wurde mit dem resultierenden magnetischen Pulver und der wässrigen PVA-Lösung beladen und befüllt, und anschließend wurde die Trommelfließbettvorrichtung betrieben. Auf diese Weise wurde das granulierte Pulver erhalten, bei dem die Partikel des magnetischen Pulvers mit einem Harzbestandteil in Form einer Beschichtung (PVA-Beschichtung) aneinandergebunden wurden.
  • (C) Glaspulver und als festes Schmiermittel dienendes Zinkstearat wurden hinzugegeben und mit dem resultierenden granulierten Pulver jeweils in einem Anteil von 0,5 Gew.-% vermischt. Auf diese Weise wurde ein Pulver für einen Magnetkern erhalten, das eine Mischung der oben beschriebenen verschiedenen Pulver enthält. Danach wurde das resultierende Pulver für einen Magnetkern dem Formpressen bei Raumtemperatur unter Erhalt eines Presskörpers unterzogen. Als Glaspulver wurde eines verwendet, das als Hauptbestandteil Bismutoxid (Bi2O3) und Boroxid (B2O3) enthält und einen Erweichungspunkt von etwa 420°C und einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von etwa 2 μm aufweist. Weiterhin wurde der Formgebungspressdruck des Pulvers für einen Magnetkern auf 1470 MPa eingestellt.
  • (D) Der resultierende Presskörper wurde bei 480°C für 15 Min. unter Luft getempert. Auf diese Weise wird ein ringförmiges Teststück des Beispiel 1 (mit 20 mm Außendurchmesser auf 12 mm Innendurchmesser auf 6 mm Höhe) erhalten.

Die Teststücke gemäß der Beispiele 2 bis 4 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurden jeweils durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass eine wässrige PVA-Lösung mit den folgenden Viskositäten in dem zuvor erwähnten Verfahren (A) zubereitet wurde.

  • – Beispiel 2: 8 mPa·s
  • – Beispiel 3: 16 mPa·s
  • – Beispiel 4: 25 mPa·s
  • – Vergleichsbeispiel 1: 34 mPa·s
  • – Vergleichsbeispiel 2: 47 mPa·s

Für jedes der Teststücke, die wie oben beschrieben gemäß der Beispiele 1 bis 4 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 hergestellt wurden, wurde aus den Dimensionen und dem Gewicht jedes Teststücks die Dichte errechnet. Weiterhin wurden für jedes Teststück die magnetische Permeabilität, der Eisenverlust und die magnetische Flussdichte bestimmt. Die Ergebnisse sind alle in Tabelle 1 gezeigt. Die magnetische Permeabilität, der Eisenverlust und die magnetische Flussdichte der Teststücke wurden mit einem B-H Analysator SY-8218 von Iwatsu Test Instruments Corporation bestimmt. Die magnetische Permeabilität und der Eisenverlust wurden jeweils bei 100 kHz und 0,1 T und die magnetische Flussdichte bei 10 Hz und 5 kA/m bestimmt. Das gleiche trifft für die unten beschriebenen zweiten und dritten Nachweistests zu. Tabelle 1

TeststückViskosität der wässrigen PVA-Lösung [mPa·s]Dichte[g/cm3] Magnetische Permeabilität Eisenverlust [kW/m3] Magnetische Flussdichte [T]Beispiel 1 3 5,44 60 515 0,29Beispiel 2 8 5,45 60 520 0,29Beispiel 3 16 5,42 58 535 0,28Beispiel 4 25 5,4 57 549 0,28Vergleichsbeispiel 1 34 5,2 45 620 0,24Vergleichsbeispiel 2 47 5,11 27 641 0,24

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich haben die unter Anwendung der vorliegenden Erfindung erhältlichen Teststücke der Beispiele 1 bis 4 verglichen mit den Teststücken der Vergleichsbeispiele 1 und 2, die ohne Anwendung der vorliegenden Erfindung erhalten wurden, eine hohe Dichte und hervorragende magnetische Eigenschaften. Dies zeigt, dass es sehr wirkungsvoll ist, die Viskosität der bei der Herstellung des granulierten Pulvers verwendeten Bindemittellösung auf einen bestimmten Wert einzustellen, um eine Erhöhung der Dichte des Presskörpers zu erhalten, der aus einem Pulver für einen Magnetkern gebildet wird, das granuliertes Pulver als Hauptkomponente enthält, und zusätzlich Verbesserungen der magnetischen Eigenschaften des pulverförmigen Magnetkerns zu erhalten.

Als nächstes wurde ein weiterer Nachweistest durchgeführt, um zu zeigen, dass das Beimischen einer bestimmten Menge eines Glaspulvers in das Pulver für einen Magnetkern vorteilhaft ist, um eine Festigkeitserhöhung des pulverförmigen Magnetkerns zu erreichen. Bei dem Test wurden ringförmige Teststücke, die unter Verwendung eines Pulvers für einen Magnetkern hergestellt wurden, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wurde [Beispiele 5 bis 14], und ringförmige Teststücke verwendet, die unter Verwendung eines Pulvers für einen Magnetkern hergestellt wurden, bei dem die vorliegende Erfindung nicht an gewendet wurde (Vergleichsbeispiel 3). Die Herstellungsverfahren der Teststücke gemäß der Beispiele 5 bis 14 und des Vergleichsbeispiels 3 sind unten kurz beschrieben.

Beispiel 5 bis Beispiel 9

Die Teststücke gemäß der Beispiele 5 bis 9 wurden jeweils durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass bei den oben erwähnten Verfahren (A) bis (D) eine wässrige PVA-Lösung mit einer Viskosität von 15 mPa·s in dem Verfahren (A) hergestellt wurde, und in dem Verfahren (B) das Glaspulver zu der bei der Herstellung des granulierten Pulvers verwendeten wässrigen PVA-Lösung zugemischt (dispergiert) wurde, sodass der Beimengungsanteil des Glaspulvers im Hinblick auf das amorphe Pulver auf Basis von Eisen einen Wert aufwies, der in Tabelle 2 unten gezeigt ist.

Beispiel 10 bis Beispiel 14

Die Teststücke gemäß der Beispiele 10 bis 14 wurden jeweils mit dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass bei den oben genannten Verfahren (A) bis (D) eine wässrige PVA-Lösung mit einer Viskosität von 18 mPa·s in dem Verfahren (A) hergestellt wurde, und dass im Verfahren (C) das Glaspulver dem Pulver für einen Magnetkern so beigemischt wurde, dass der Beimengungsanteil des Glaspulvers im Hinblick auf das granulierte Pulver (amorphes Pulver auf Basis von Eisen) einen Wert aufwies, der unten in Tabelle 2 gezeigt ist.

Vergleichsbeispiel 3

Das Teststück gemäß des Vergleichsbeispiels 3 wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 enthalten, außer dass bei den oben genannten Verfahren (A) bis (D) eine wässrige PVA-Lösung mit einer Viskosität von 35 mPa·s in dem Verfahren (A) hergestellt wurde, und dass in dem Verfahren (C) ein von Glaspulver freies Pulver für einen Magnetkern dem Formpressen unterzogen wurde, um einen Presskörper bereit zu stellen.

Für jedes der wie oben beschrieben hergestellten Teststücke gemäß der Beispiele 5 bis 14 und des Vergleichsbeispiels 3 wurde aus den Dimensionen und dem Gewicht jedes Teststücks die Dichte errechnet. Zusätzlich wurde für jedes Teststück die radiale Bruchfestigkeit und magnetische Permeabilität bestimmt. Die Ergebnisse sind alle in Tabelle 2 gezeigt. Die radiale Bruchfestigkeit wurde folgendermaßen gemessen: Eine Kompressionskraft wurde in Richtung eines verminderten Durchmessers an der äußeren kreisförmigen Oberfläche jedes ringförmigen Teststücks unter Verwendung eines sog. „Precision Universal Tester Autograph“ von Shimadzu Corporation angelegt, und die radiale Bruchfestigkeit wurde durch Dividieren der Kompressionskraft durch eine gebrochene Querschnittsfläche errechnet. Gleiches trifft auf den unten beschriebenen dritten Nachweistest zu. Tabelle 2

TeststückBeimengungsanteil des Glaspulvers [Gew.-%]Verfahren der Beimengung des GlaspulversDichte [g/cm3] Radiale Bruchfestigkeit [MPa] Magnetische Permeabilität Beispiel 5 0,1beigemengt in einer wässrigen PVA-Lösung5,49 5 62Beispiel 6 0,3 5,46 7 60Beispiel 7 0,5 5,44 11 60Beispiel 8 0,7 5,41 14 57Beispiel 9 1 5,37 12 52 Beispiel 10 0,1beigemengt nach der Granulierung 5,48 3 62Beispiel 11 0,3 5,46 4 59Beispiel 12 0,5 5,43 6 59Beispiel 13 0,7 5,41 7 58Beispiel 14 1 5,36 7 52Vergleichsbeispiel 3 0 - 5,51 2 64

Wie aus den in Tabelle 2 gezeigten Testergebnissen ersichtlich, hat das Teststück des Vergleichsbeispiels 3, das unter Verwendung eines von Glaspulver freien Pulvers für einen Magnetkern hergestellt wurde, verglichen mit den Teststücken der Beispiele 5 bis 14, die jeweils unter Verwendung eines ein Glaspulver enthaltendes Pulvers für einen Magnetkern hergestellt wurden, eine hohe Dichte, aber weist verglichen mit den Teststücken 5 bis 14 eine signifikant schlechtere radiale Bruchfestigkeit auf. Dies zeigt, dass es vorteilhaft ist, dem Pulver für einen Magnetkern eine bestimmte Menge eines Glaspulvers beizumengen, um eine Festigkeitserhöhung des pulverförmigen Magnetkerns zu erreichen. Weiterhin zeigt der Vergleich zwischen den Beispielen 5 bis 9 und den Beispielen 10 bis 14, dass es insbesondere vorteilhaft ist, das granulierte Pulver unter Verwendung einer wässrigen PVA-Lösung herzustellen, der Glaspulver beigemischt (darin dispergiert) wurde, um eine Erhöhung der Festigkeit des pulverförmigen Magnetkerns zu erreichen. Wie auch aus Tabelle 2 ersichtlich, vermindert sich die magnetische Permeabilität des pulverförmigen Magnetkerns mit der Erhöhung des Beimengungsanteils des Glaspulvers. Die Verminderung, die durch Verminderung des Beimengungsanteils des magnetischen Pulvers (amorphes Pulver auf Basis von Eisen) in dem pulverförmigen Magnetkern aufgrund einer Erhöhung des Beimengungsanteils des Glaspulvers bedingt ist, liegt in einem akzeptablen Bereich.

Es wurde ein dritter Nachweistest durchgeführt, um zu untersuchen, ob das Herstellungsverfahren für das granulierte Pulver einen Unterschied in der Dichte, der radialen Bruchfestigkeit und der magnetischen Eigenschaften (magnetische Permeabilität) des pulverförmigen Magnetkerns bedingt. Bei dem Nachweistest wurden zusätzlich Teststücke gemäß den Beispielen 15 bis 17 hergestellt. Die Herstellungsverfahren sind wie unten beschrieben.

Beispiel 15

Das Teststück gemäß Beispiel 15 wurde mit dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass bei den zuvor erwähnten Verfahren (A) bis (D) eine wässrige PVA-Lösung mit einer Viskosität von 20 mPa·s im Verfahren (A) hergestellt wurde, und dass das granulierte Pulver durch Vermischen des Magnetpulvers und der wässrigen PVA-Lösung mit einem Pulvermischgerät RMH-30 von Aichi Electric Co., Ltd. in dem Verfahren (B) hergestellt wurde, wobei in der wässrigen PVA-Lösung das Glaspulver dispergiert wurde (genauer gesagt, eine wässrige PVA-Lösung, in der das Glaspulver in einem Beimengungsanteil des Glaspulvers von 0,5 Gew.-% im Hinblick auf das amorphe Pulver auf Basis von Eisen dispergiert wurde). Das Pulvermischgerät ist so ausgestaltet, dass das granulierte Pulver durch Sprühen der wässrigen PVA-Lösung in einen mit dem magnetischen Pulver beladenen Behälter hergestellt werden kann, während der Behälter erwärmt, rotiert und gerüttelt wird, um dabei das magnetische Pulver und die wässrige PVA-Lösung zu vermischen.

Beispiel 16

Das Teststück gemäß Beispiel 16 wurde mit dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass bei den zuvor genannten Verfahren (A) bis (D) eine wässrige PVA-Lösung mit einer Viskosität von 15 mPa·s im Verfahren (A) zubereitet wurde, und dass das granulierte Pulver in einem Becherglas im Verfahren (B) durch direktes Mischen des magnetischen Pulvers und der wässrigen PVA-Lösung hergestellt wurde, in der das Glaspulver dispergiert wurde (genauer gesagt, einer wässrigen PVA-Lösung, in der das Glaspulver in einem Beimengungsanteil des Glaspulvers von 0,5 Gew.-% im Hinblick auf das granulierte Pulver dispergiert wurde).

Beispiel 17:

Das Teststück gemäß Beispiel 17 wurde mit dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass bei den zuvor genannten Verfahren (A) bis (D) eine wässrige PVA-Lösung mit 20 Gew.-% PVA und einer Viskosität von 18 mPa·s im Verfahren (A) zubereitet wurde, und dass das granulierte Pulver wurde durch Beladen eines Sprühtrockners FL-12 von Ohkawara Kakohki Co., Ltd. mit dem Magnetpulver und der wässrigen PVA-Lösung und Betreiben des Sprühtrockners in dem Verfahren (B) hergestellt wurde, wobei in der wässrigen PVA-Lösung das Glaspulver dispergiert ist (genauer gesagt, wurde eine wässrige PVA-Lösung verwendet, in der das Glaspulver in einem Beimengungsanteil des Glaspulvers von 0,5 Gew.-% im Hinblick auf das granulierte Pulver dispergiert wurde).

Für jedes der wie oben beschrieben hergestellten Teststücke gemäß der Beispiele 15 bis 17 wird aus den Dimensionen und dem Gewicht jedes Teststücks die Dichte berechnet. Zusätzlich wurde für jedes Teststück die radiale Bruchfestigkeit und die magnetische Permeabilität bestimmt. Die Ergebnisse sind alle in Tabelle 3 gezeigt. Die Dichte, die radiale Bruchfestigkeit und die magnetische Permeabilität des Teststücks gemäß Beispiel 7 sind im Vergleich mit den Beispielen 15 bis 17 in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3

TeststückHerstellungsverfahren für das granulierte PulverBeimengungsanteil des Glaspulvers Gew.-%Beimengungsverfahren für das GlaspulverDichte [g/cm3] Radiale Bruchfestigkeit [MPa] Magnetische PermeabilitätBeispiel 7 Trommelfließbettvorrichtung*1) 0,5beigemengt in der wässrigen PVA-Lösung 5,44 11 60Beispiel 15Rotations- und Rüttelmischgerät(*2) 5,43 11 59Beispiel 16Direktes Vermischen mit der wässrigen PVA-Lösung 5,32 8 48Beispiel 17Sprühtrockner(*3) 5,35 9 51
*1: Verwendung einer Trommelfließbettvorrichtung MP-01 von Powrex Corp.
*2: Verwendung eines Pulvermischgeräts RMH-30 von Aichi Electric Co., Ltd.
*3: Verwendung eines Sprühtrockners FL-12 von Ohkawara Kakohki Co., Ltd.

Wie aus Tabelle 3 (und Tabelle 1 oben) ersichtlich, ermöglicht das Pulver für einen Magnetkern, bei dem die vorliegende Erfindung angewandt wurde, die Herstellung eines pulverförmigen Magnetkerns, der eine hohe Dichte und eine hervorragende magnetische Permeabilität aufweist, unabhängig von dem Herstellungsverfahren für das granulierte Pulver. Es ist kann insbesondere ein pulverförmiger Magnetkern mit einer hohen Dichte, einer hohen Festigkeit und einer hohen magnetischen Permeabilität hergestellt werden, wenn das granulierte Pulver mit einer Trommelfließbettvorrichtung hergestellt wird.

Die oben beschriebenen Ergebnisse der Nachweistests zeigen, dass die Verwendung des Pulvers für einen Magnetkern gemäß der vorliegenden Erfindung die Herstellung eines pulverförmigen Magnetkerns ermöglicht, der eine hohe Festigkeit und hervorragende magnetische Eigenschaften (insbesondere magnetische Permeabilität) aufweist.

Bezugszeichenliste

1
granuliertes Pulver
2
Partikel des magnetischen Pulvers
3
Partikel des amorphen Pulvers auf Basis von Eisen
4
Isolier-Abdeckschicht
5
Harzbestandteil
6
Presskörper
10
Kern (pulverförmiger Magnetkern)
A
Pulver für einen Magnetkern