“压粉磁芯”的世界：助力可持续发展时代（3）

热处理后的压粉磁芯

让我们来看一看“压粉磁芯”的制造工序。首先，在带有绝缘涂装层的磁性粉末中混合添加剂，进行冲压成型。与粉末之间结合形成的“烧结”不同，为释放成型引起的形变应力，用约400至800℃的低温进行热处理。低温热处理既节能，还能避免粉末彼此结合，可实现优秀的回收利用性。以如此方式成型的“压粉磁芯”与层叠式电磁钢板磁芯相比，具有高磁束密度（表现磁力强度的量）、形状自由度及高频特性，通过产品的小型化、轻量化及高功率化，有助于减轻环境压力。

压粉磁芯的制造工序

实现电压升压与平滑化的“电抗器”

电抗器（右上）和压粉磁芯（左前）

近年来，考虑到环保和节能等因素，汽车电动化正快速推进，为进一步提高燃油效率，要求系统整体具备高效化和小型轻量化。另一方面，为实现与油车同等的行驶性能，高电压化也不可或缺。其解决方法之一是采用升压器，其核心零部件是“电抗器”。它负责实现电池电压升压与平滑化处理，供应稳定电压。同时根据驱动状况进行最佳升压，提升电机性能及动力控制单元整体的效率。针对这一需求，住友电工集团向市场推出了采用“压粉磁芯”的“电抗器”。

住友电工集团开始量产采用“压粉磁芯”的“电抗器”可追溯至2012年。此后，市场对小型轻量化的需求从未停止。在这样的背景下，全新课题浮出水面，即改善显示性能的指标之一――电感。电感是显示磁性能源蓄积的指标，这个值越高，则蓄积的能源越多，但不同的驱动条件有可能导致电感下降。为了在各种驱动条件下，将电感维持在必要范围内的同时实现小型化，就必须提升“压粉磁芯”的饱和磁束密度。饱和磁束密度是指可处理磁性材料的磁力最大值，这个值越高，则磁芯越能小型化。因此，采用饱和磁束密度较高的纯铁压粉，充分运用“压粉磁芯”特性并加工成三维形状，可进一步实现小型化。此外，通过提升散热性和树脂外壳轻量化等方式，较以往产品实现了10%的小型轻量化。

此类研发举措，均是在“ALL住友电工”体制的基础上推行。住友电工的汽车事业本部站在与客户沟通的最前线，针对客户需求，通过株式会社自动网络技术研究所进行设计与开发。电抗器的线圈（铜线）由住友电工运泰克株式会社负责，压粉磁芯的生产由住友电工烧结合金株式会社负责，装配由住友电装株式会社负责。这款“压粉磁芯”的生产据点便是住友电工烧结合金株式会社伊丹工厂。

住友电工烧结合金株式会社伊丹制造部开发组长奥野丽子

曾任职烧结产品的产品设计、工厂的生产技术等岗位，现任伊丹制造部开发组长奥野丽子正从事“压粉磁芯”的开发与生产工作。

“我参加项目的时间是在第二版电抗器开始量产的2018年。入职以来，我一直从事烧结产品相关工作，但2018年时却是首次负责磁性材料，因此是从零开始学起。因为“压粉磁芯”是由带有绝缘包覆层的铁粉经模具冲压成型加工而成，由于脱模时的摩擦，绝缘包覆层会出现损伤，相邻磁性粉末彼此导电，导致铁损*增大，当时这个课题很令人烦恼。正是每一粒粉末均为绝缘包覆，才得以体现“压粉磁芯”的优异性能。因此，我们开始探讨在冲压成型加工中，如何避免绝缘涂装层受损。”（奥野）

*铁损：是指在变压器与电动机等的铁芯部分中，电力转换为热能后被消耗。

为防止绝缘包覆受损所导致的铁损，第一版电抗器是通过激光加工的方式生成氧化铁，从而切断电流。但问题在于随着工序增加，成本也会大幅度增加。于是第二版电抗器找到了一个划时代的解决方法，即通过使模具悬浮，防止脱模时绝缘包覆层受损。该方法不但提升了生产率，还获得了专利。“电抗器”所需的性能随时代一同变化，其技术尚未成熟。现在奥野着眼于“材料”。

“客户是如何使用‘电抗器’的？为了切实把握这一点，挖掘出客户所需的性能，我希望致力于材料本身的开发，包括磁性粉末的构成和绝缘方法等。我认为与客户并行开展磁性解析，可提出更具有建设性的额外方案。”（奥野）

严格遵守与深入执行“合格品条件”

住友电工烧结合金株式会社（时任）伊丹制造部长久保正德

时任伊丹制造部长的久保正德，长年来一直从事烧结产品相关生产工作。他从初期便参与到了“压粉磁芯”项目中。

“作为工厂运营者，满足‘合格品条件’是我不懈追求的目标。这一点是得出正确结果所必需的条件，例如在工作现场生产符合质量要求的产品。在“压粉磁芯”的生产过程中，在考虑原料质量、模具动态和压力、形状、尺寸及表面加工等成本与生产率要素的同时，应严格遵守“合格品条件”，最终才能成功供应客户所需的产品。我认为今后随着汽车电动化程度提升，“电抗器”相关需求将不断增多。从这一点来说，我认为自己的职责是建立一个稳定的量产体制。”（久保）

可以说基于ALL住友电工体制的“电抗器”在“压粉磁芯”业界已获得一定的威望。通过开发与生产所积累的相关知识与见解，又促进了“轴向间隙电机”专用“压粉磁芯”的开发。