CN102349120B

CN102349120B - 线圈部件及其制造方法

Info

Publication number: CN102349120B
Application number: CN201080011264.7A
Authority: CN
Inventors: 涩谷智则; 今西恒次
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-09-03
Filing date: 2010-09-02
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2030-09-02
Also published as: JPWO2011027559A1; US20120146759A1; JP5649075B2; WO2011027559A1; US8922325B2; CN102349120A

Abstract

本发明提供一种线圈部件及其制造方法，所述线圈部件具备分别具有外磁脚、中磁脚、以及连结中磁脚与外磁脚的背磁脚的第一分割磁芯及第二分割磁芯、安装在中磁脚上的绕组部，外磁脚的截面积比中磁脚的截面积小，外磁脚的磁性体的密度与中磁脚及背磁脚的磁性体的密度分别不同，通过将第一分割磁芯及第二分割磁芯对接而形成闭合磁路磁芯。

Description

线圈部件及其制造方法

技术领域

本发明涉及在各种电子设备中使用的线圈部件及其制造方法。

背景技术

参照附图对现有的线圈部件进行说明。图16是现有的线圈部件的剖视图。线圈部件7通过使第一分割磁芯4与第二分割磁芯5对接且在中磁脚2上配置绕组部6而构成，所述第一分割磁芯4与第二分割磁芯5分别具有外磁脚1、中磁脚2、以及连结外磁脚1与中磁脚2的背磁脚3。图17是现有的线圈部件的使第一分割磁芯4与第二分割磁芯5对接后的状态的剖视图。

第一分割磁芯4及第二分割磁芯5通过使用粉体成形模具将磁性粉从700MPa根据情况不同以超过1000MPa的高压加压成形而形成。在加压成形时，为了确保第一分割磁芯4及第二分割磁芯5的机械强度和磁特性，以大致相同的压力将外磁脚1、中磁脚2及背磁脚3成形为大致均匀密度。

在现有的线圈部件中，由于以大致相同的压力进行各部位的成形，因此考虑到成形模具的破损或压曲的防止及耐久寿命等，需要将外磁脚1和中磁脚2设计成具有大致类似的尺寸或截面积，或者需要对成形模具的形状设置较多的制约。需要说明的是，作为关联的现有技术文献信息，例如已知有专利文献1。

然而，根据磁路设计原本的想法，外磁脚1及背磁脚3的截面积可以比中磁脚2小。其原因在于，如图17所示，因在绕组部6中流过电流而产生的磁通φ从中磁脚2通过背磁脚3而向两侧的外磁脚1分散流动(φ1、φ2)。

在现有的线圈部件中，在例如通过将外磁脚1变薄以减小外磁脚1的截面积的情况下，当形成第一分割磁芯4及第二分割磁芯5时，需要应用具有与其它部分相比截面积小(例如薄)的部分的模具。

然而，具有薄细部分的模具由于具有机械上脆弱的要件，因此破损、压曲及磨损等严峻，产生频繁的维护或确定模具形状时受到各种制约的课题。

其结果是，为了避免这样的对模具产生制约的情况，如图16所示，需要将外磁脚1与中磁脚2制成大致相同的尺寸或截面积。因此，需要使外磁脚1具有必要以上的无用的体积，从而产生如下课题，即，成为妨碍第一分割磁芯4及第二分割磁芯5、即线圈部件7的小型化的主要原因。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2002-134330号公报

发明内容

鉴于上述那样的课题，本发明提供一种具有磁芯的线圈部件，从而能够减少模具或线圈形状的制约并实现小型化，同时防止成形模具的破损或压曲，延长模具的耐久寿命从而实现成本的降低化。

本发明的线圈部件具备：分别具有外磁脚、中磁脚、以及连结中磁脚与外磁脚的背磁脚的第一分割磁芯及第二分割磁芯；安装在中磁脚上的绕组部，外磁脚的截面积比中磁脚的截面积小，外磁脚的磁性体的密度与中磁脚及背磁脚的磁性体的密度分别不同，通过将第一分割磁芯及第二分割磁芯对接而形成闭合磁路磁芯。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的线圈部件的一例的剖视图。

图2是表示构成本发明的实施方式的线圈部件的第一分割磁芯或第二分割磁芯的一例的立体图。

图3是表示本发明的实施方式的线圈部件的其它例的剖视图。

图4是用于说明本发明的实施方式的磁性体的密度与尺寸的关系性的图。

图5A是用于说明本发明的实施方式的线圈部件的磁性体的密度与截面积的关系的剖视图。

图5B是用于说明本发明的实施方式的线圈部件的磁性体的密度与截面积的关系的俯视图。

图6是表示实际测量本发明的实施方式的成形压力、各部位的磁性体密度、磁特性、各部位的模具寿命的关系而得到的值的图。

图7是表示为了使组合了第一分割磁芯及第二分割磁芯的状态下的起始磁导率μi为100左右的值且铁心损耗为690kW/m³左右的值、而将分别加压成形外磁脚、中磁脚、背磁脚时的压力设为不同的值的情况下的实际测量值的图。

图8是表示为了接近同样的实际测量值(起始磁导率μi为101，铁心损耗为695kW/m³)而进一步设定不同的条件的情况下的实际测量值的图。

图9是表示使用了坡莫合金系压粉铁心作为磁性体的情况下的外磁脚、中磁脚及背磁脚各自的成形压力与模具寿命的关系的图。

图10是表示实际测量本发明的实施方式的使用铁硅铝磁合金系的磁性材料而均匀成形各部位的情况下的成形压力、各部位的磁性体密度、磁特性、各部位的模具寿命的关系而得到的值的图。

图11是表示为了使组合了使用铁硅铝磁合金系的磁性材料的第一分割磁芯及第二分割磁芯的状态下的起始磁导率μi为45左右的值且铁心损耗为580kW/m³左右的值、而将分别加压成形外磁脚、中磁脚、背磁脚时的压力设为不同的值的情况下的实际测量值的图。

图12是表示为了接近同样的实际测量值(起始磁导率μi为45，铁心损耗为580kW/m³)而进一步设定不同条件的情况下的实际测量值的图。

图13是使用了铁硅铝磁合金系压粉铁心作为磁性体的情况下的外磁脚、中磁脚及背磁脚各自的成形压力与模具寿命的关系的图。

图14是表示本发明的实施方式的分割磁芯的另一例的俯视图。

图15A是本发明的实施方式的从构成分割磁芯的磁性体的形成至线圈部件的完成为止的工序图。

图15B是本发明的实施方式的从构成分割磁芯的磁性体的形成至线圈部件的完成为止的示意图。

图16是现有的线圈部件的剖视图。

图17是现有的线圈部件的第一分割磁芯与第二分割磁芯对接的状态下的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(实施方式)

图1是表示本发明的实施方式的线圈部件的一例的剖视图。如图1所示，线圈部件14具备第一分割磁芯11和第二分割磁芯12，第一分割磁芯11和第二分割磁芯12分别具有外磁脚8、中磁脚9、以及连结外磁脚8与中磁脚9的背磁脚10。

线圈部件14通过使中磁脚9贯通绕组部13而装入后将第一分割磁芯11及第二分割磁芯12彼此对接而构成闭合磁路。第一分割磁芯11及第二分割磁芯12使用磁性体构成。需要说明的是，这里磁性体是指通过将具有金属磁性粉和树脂的磁性粉加压成形而得到的结构。

图2是表示构成本发明的实施方式的线圈部件的第一分割磁芯或第二分割磁芯的一例的立体图。如图2所示，线圈部件14形成为外磁脚8的截面积A比中磁脚9的截面积B小。另外，外磁脚8的磁性体的密度分别比中磁脚9及背磁脚10的磁性体的密度低。

第一分割磁芯11及第二分割磁芯12通过使用模具对应用截面积小的模具的部分以低的压力且对适用截面积大的模具的部分以高于应用截面积小的模具的部分的压力分别成形而构成。由此，能够对各部位调节上述的磁性体的密度。

在图1及图2的例子中，从第一分割磁芯11及第二分割磁芯12对接的方向观察时，截面积小的部位即外磁脚8的磁性体相对地为低密度，另外，截面积大的部位即中磁脚9及背磁脚10的磁性体相对地为高密度。

由此，能够在第一分割磁芯11或第二分割磁芯12中，根据需要而任意地改变中磁脚9或外磁脚8等各部位的截面积。特别地，与磁通集中而对磁导率及铁心损耗等作为设备的磁特性带来的影响度大的中磁脚9相比，能够减少通过的磁通少且影响度小的背磁脚10或通过的磁通更少且影响度更小的外磁脚8的体积或截面积。由此，能够将第一分割磁芯11及第二分割磁芯12设为最低限度的体积，从而获得所需特性的线圈部件14。即，能够实现线圈部件14的小型化。

进而，线圈部件14在外磁脚8、中磁脚9及背磁脚10各自的部位内具有大致均匀的磁性体的密度的分布。由此，在各个部位内不易出现磁通向某特定的局部集中等现象，因此无需为了避免磁通集中而进行局部的尺寸设定等，能够提高将线圈部件14的整体平均地小型化时的线圈部件14的设计容易度。

在成形线圈部件14时，对截面积小且磨损容易加剧的模具部分较低地施加压力，从而成为不易引起破损或压曲及磨损的加剧的状态，另一方面，对截面积大且破损或压曲及磨损不易加剧的模具部分较高地施加压力。由此，取得磁特性的一致，同时由于模具的寿命依存于截面积大且磨损不易加剧的模具部分，因此能够延长模具的寿命。由此，也能够降低与模具制作关联的成本。

需要说明的是，在上述例中，示出了外磁脚8的磁性体的密度分别小于中磁脚9及背磁脚10的磁性体的密度的结构，但本发明并不限定于此例。各部位的密度与各部位的尺寸、截面积的关系可以根据成形第一分割磁芯11及第二分割磁芯12时的模具形状或线圈部件14所要求的特性等而适当不同。

例如，在不将磁饱和作为问题而重点考虑防止磁通从线圈部件14向外部的泄漏来设计线圈部件14时，可以使外磁脚8的磁性体的密度比中磁脚9及背磁脚10的磁性体的密度大，与此对应地设计模具尺寸(例如，将外磁脚8的截面积设计得比中磁脚9的截面积大)。

特别地，在不形成仅仅棒状或环状的磁芯而成形图1及图2所示那样形状的磁芯，从而将闭合磁路形成为任意的结构时，与以100MPa左右的低压力进行的成形相比，在从700MPa根据情况不同以超过1000MPa的高压力进行的成形中，依存于模具的各部位的大小的磨损度的差变得显著。

本实施方式的线圈部件14通过对模具的各部位应用不同的成形压力，从而能够对模具的各部位自由地选择不同的尺寸或截面积，因此能够制成具有任意的特性的磁芯形状，从而也能够延长模具寿命。

在本实施方式中，在压力的绝对值非常高的水准下，对模具的部位以相应的压力进行加压，由此能够使成形后的磁性体的密度的范围较大，从而能够灵活且精密地控制密度的值。

另外，图1及图2所示的第一分割磁芯11及第二分割磁芯12以大致相同的形状形成，在尺寸上没有形成通过几何学上的空间而得到的磁隙。然而，在本实施方式的线圈部件14中，如上所述，能够在任意的部位变化磁性体的密度、即磁性体的磁导率，作为磁路来说，能够成为与形成有微少的空间的间隙的状态等同的状态。

这样，根据本实施方式的线圈部件14，不需要为了形成磁隙而变化尺寸来形成具有间隙的磁芯(未图示)，因此对于第一分割磁芯11及第二分割磁芯12来说，能够得到高的生产率。

进而，根据上述例子，在构成线圈部件14的基础上，没有形成尺寸上的磁隙，因此不需要管理该间隙尺寸，也不需要设置用于维持间隙的空间。由此，能够实现部件件数的削减和工序数的削减，从而获得稳定的磁特性。

另外，从向外部的磁通泄漏或磁路中的磁饱和这样的观点出发研究时，在磁性体为低密度且具有磁导率比中磁脚9的磁导率低的外磁脚8的线圈部件14中，磁通从与假想的磁隙相当的外磁脚8整体漏出。相对于此，若磁性体为高密度且磁导率相对高的中磁脚9从假想的磁隙离开，则由于磁通集中而容易成为饱和状态。从上述点出发，如先前所述的那样，通过将中磁脚9作为高密度的磁性体而具有高磁导率且使其截面积比外磁脚8的截面积大，从而能够获得线圈部件14的稳定的特性。

图1及图2所示的线圈部件14是在大致相同形状的第一分割磁芯11与第二分割磁芯12对接的状态下形成闭合磁路的例子，对线圈部件的其它例进行说明。图3是表示本发明的实施方式的线圈部件的其它例的剖视图。

在图3所示的线圈部件54中，通过将具有外磁脚15、中磁脚16、以及连结中磁脚16与外磁脚15的背磁脚17的第一分割磁芯18与棒状或板状的第二分割磁芯19对接而形成闭合磁路。在线圈部件54中，外磁脚15的磁性体的密度分别比中磁脚16及背磁脚17的磁性体的密度小。

在线圈部件54中，第二分割磁芯19的磁导率或者磁性体的密度比外磁脚15的磁导率或者磁性体的密度大。由此，在与绕组部20的外周侧对置的区域(外磁脚15)存在低磁导率且低密度的磁性体。在该区域中磁通的泄漏最多，但由于外磁脚15的整个区域大致均匀地形成为低磁导率且低密度，因此上述的泄漏磁通不从间隙这样的特定的局部产生，而从与低磁导率相当的区域产生，成为大致均匀的分布。由此，对线圈部件54而言，由于因泄漏磁通而带来发热等的影响的部位分散，因此作为其结果也抑制了这种影响。

此外，从绕组部20观察时，外磁脚15的第一分割磁芯18与第二分割磁芯19的对接区域成为比较地隔开距离的位置关系。由此，能够进一步减小绕组部20因从外磁脚15与第二分割磁芯19的对接区域产生的泄漏磁通而受到的发热等影响。进而，即使在绕组部20在中磁脚16的轴向上发生位置变化的情况下，也能够减小从泄漏磁通受到的影响度的变化。

如上所述，根据图3所示的线圈部件54的结构，能够抑制产品偏差。另外，由于绕组部20不易受到来自与其对置的外磁脚15的泄漏磁通的影响，因此能够减小隔开绕组部20与外磁脚15的距离，从这点来说，也能够使线圈部件54整体实现小型化。

图4是用于说明本发明的实施方式的磁性体的密度与尺寸的关系性的图。在为图4所示那样的不同形状的分割磁芯55的情况下，外磁脚21及中磁脚22各自的磁性体的密度也可以由外磁脚21及中磁脚22各自的相对于最薄壁部的尺寸关系来规定。即，具有壁厚相对薄的部分的部位的磁性体的密度比其他部位的磁性体的密度低。

在分割磁芯55的例子中，截面积更小的外磁脚21中的壁厚最薄的部分(厚度t)比中磁脚22中的壁厚最薄的部分(为了方便，图示为厚度T)薄。在图4所示的例子中，从中磁脚22的上表面方向观察到的截面形状为圆形或大致圆形状，因此厚度T的尺寸难以限定，但在实际应用中，只要中磁脚22中不存在比外磁脚21的薄壁部还薄的部分，中磁脚22的磁性体的密度比外磁脚21的磁性体的密度大即可。

即，与壁厚最薄的部分对应的模具区域成为磨损度最大的部位的可能性高，因此使成形该部分时的压力最低，由此能够得到模具整体上的磨损度的一致。由此，可以不仅根据截面积的关系，还根据壁厚的关系性来调整成形的压力。

这里，对本发明的实施方式的线圈部件的各部位的磁性体的密度与截面积的关系进一步进行说明。图5A是用于说明本发明的实施方式的线圈部件的磁性体的密度与截面积的关系的剖视图，图5B是用于说明本发明的实施方式的线圈部件的磁性体的密度与截面积的关系的俯视图。在图5A所示的例子中，使一对分割磁芯26对接而形成线圈部件64。在进行分割磁芯26单体的成形时，通常沿中磁脚23的轴向即X方向施加压力而成形。

与像外磁脚24那样的磁芯部分的成形对应的模具部位的破损或压曲及磨损度变大，其中，该磁芯部分具有在加压行程方向(X方向)上厚且在与加压方向垂直的截面方向上薄的尺寸。由此，对外磁脚24而言，相对地降低磁性体的密度。另一方面，由于中磁脚23为具有在与加压行程方向垂直的截面方向上厚的尺寸的部分，因此相对地提高磁性体的密度。

另外，位于中磁脚23与外磁脚24之间的背磁脚25位于中磁脚23的外周，且与配置绕组部13的区域相当，因此在与加压行程方向垂直的方向上具有比外磁脚24充分大的尺寸。即，将外磁脚24、中磁脚23、背磁脚25在与加压行程方向垂直的方向上的尺寸分别设为a、b、c时，具有如下关系：

a＜b且a＜c。

进而，如图5B所示，将从加压方向观察到的分割磁芯26的各部位、即外磁脚24、中磁脚23及背磁脚25在与加压行程方向垂直的方向上的截面积及面积分别设为A、B、C时，具有如下关系：

A＜B且A＜C。

另一方面，如前所述，背磁脚25位于中磁脚23的外周，对它们的面积而言，存在如下所有可能的关系性：

B＜C、B＝C或B＞C。

由此，关于外磁脚24、中磁脚23、背磁脚25的磁性体的密度，按A＜B且A＜C将外磁脚24的截面积设为最小即可。

通过满足上述关系，从而对图5A所示的线圈部件64而言，能够平衡良好地配置磁路。在线圈部件64的例子中，在尺寸上，在不具有外观的磁隙的外磁脚24配置低磁导率的部位，且使中磁脚23及背磁脚25的磁阻大致相等且相对地低，使外磁脚24的磁阻相对地高。由此，在使分割磁芯26对接而形成线圈部件64时，不会产生磁通从例如像形成有空隙的磁隙那样的某特定部分泄漏的状态，从而能够在外磁脚24平均地产生泄漏磁通。

由此，在安装线圈部件64时，能够避免因位置关系而对附近的其它电子部件等的特性产生急剧的影响。另外，能够减少绕组部13受到来自外磁脚24的泄漏磁通的影响而导致的发热等现象。

以上，叙述了与磁特性有关的观点的特征，但在尺寸方面，从线圈部件14的低高度化这样的观点出发，通过使背磁脚25的磁性体的密度比中磁脚23的磁性体的密度大，从而能够减小高度尺寸Cv(图5A)，抑制分割磁芯26的高度尺寸。另外，关于机械强度，在背磁脚25内、即区域CC(图5A)中，磁性体呈现出均匀的密度分布，因此机械强度也能够在区域CC中均匀化。由此，在容易被施加机械应力的背磁脚25中，不会产生特定的脆弱部分，因此能够提高分割磁芯26整体的强度。

对实际测量至此所说明的线圈部件中的图1及图2所示的第一分割磁芯11及第二分割磁芯12的各种特性所得到的结果进行说明。图6是表示实际测量本发明的实施方式的成形压力、各部位的磁性体密度、磁特性、各部位的模具寿命的关系而得到的值的图。

图6表示将图1及图2所示的形状的第一分割磁芯11及第二分割磁芯12应用坡莫合金系的磁性材料成形为上表面尺寸为25mm²且高度方向尺寸为7.5mm时，均匀成形各部位的情况下的实际测量值。若高度尺寸大，则模具寿命整体降低，与此相反，若高度尺寸小，则模具寿命整体上升。另外，以如下的分割磁芯为例进行实际测量，即，在从上表面侧观察图2的情况下，外磁脚8的面积A双方均约为52mm²，中磁脚9的面积B约为113mm²，背磁脚10的面积约为300mm²。

这里，以确认产生了破损或压曲、或者超过规定的界限的磨损的状态作为判断模具寿命的基准。另外，这里的实际测量值全部都是对完成树脂浸渗后的磁芯的完成状态下的各部位进行测量而得到的值，即使在外磁脚8、中磁脚9、背磁脚10带有密度差的情况下，也不会在它们的交界部产生裂纹等。

在图6中，例如在成形压力为1200MPa的情况下，各部位的磁性体的密度在外磁脚8、中磁脚9、背磁脚10中分别为7.08、7.07、7.08g/cm³。组合了第一分割磁芯11及第二分割磁芯12的状态下的起始磁导率μi为101，铁心损耗为695kW/m³。在模具寿命方面，与外磁脚8对应的模具达到3万模次左右，与中磁脚9、背磁脚10的69万模次或60万模次相比为极端小的值。其原因如前所述，为了成形在与行程的方向垂直的方向上的截面积小的外磁脚8，在施加与其它部位相同的高压力时，对应的模具的脆弱性容易表面化。

图7是表示为了使组合了第一分割磁芯11及第二分割磁芯12的状态下的起始磁导率μi为100左右的值且铁心损耗为690kW/m³左右的值、而将分别加压成形外磁脚8、中磁脚9及背磁脚10时的压力设为不同的值的情况下的实际测量值的图。在图7中，设定了如下条件，即，使起始磁导率μi和铁心损耗分别接近图6所示的实际测量值中的以1200MPa的成形压力均匀成形各部位的情况下的起始磁导率μi101和铁心损耗695kW/m³。

在图7中，成形外磁脚8时的成形压力为600MPa且成形背磁脚10及中磁脚9时的成形压力为1600MPa的情况下的各部位的磁性体的密度在外磁脚8、中磁脚9、背磁脚10中分别为6.65、7.19、7.18g/cm³。组合了第一分割磁芯11及第二分割磁芯12的状态下的起始磁导率μi为103，铁心损耗为692kW/m³。在模具寿命方面，与外磁脚8对应的模具达到32万模次左右，为不比中磁脚9、背磁脚10的58万模次或51万模次逊色的值。

另外，图8是表示为了接近同样的实际测量值(起始磁导率μi为101，铁心损耗695为kW/m³)而进一步设定不同的条件的情况下的实际测量值的图。需要说明的是，图7及图8中的括号内的数值是对各部位均匀地施加1200MPa的成形压力而成形的情况下的数值。

在图8中，在成形外磁脚8时的成形压力为1000MPa且成形背磁脚10及中磁脚9时的成形压力为1400MPa的情况下的各部位的磁性体的密度在外磁脚8、中磁脚9、背磁脚10中分别为7.03、7.13、7.13g/cm³。组合了第一分割磁芯11及第二分割磁芯12的状态下的起始磁导率μi为105，铁心损耗为685kW/m³。在模具寿命方面，与外磁脚8对应的模具达到6万模次左右，中磁脚9、背磁脚10成为66万模次或58万模次。

如图7或图8所示，即使在外磁脚8、中磁脚9及背磁脚10的成形压力不同且各部位的磁性体密度不均匀的状态下，也能够将组合了第一分割磁芯11及第二分割磁芯12的状态下的起始磁导率μi等磁特性调整为所期望的值。另外，通过使与行程的方向垂直的方向上的截面积小的外磁脚8的成形压力比其它部位的成形压力低来降低磁性体密度，从而能够实现模具寿命的长期化。

特别地，如图8所示，通过使外磁脚8的磁性体密度比中磁脚9及背磁脚10的磁性体密度低1～2％左右，就能够在模具寿命的提高上取得足够大的效果(大约二倍)。

图9是表示使用了坡莫合金系磁性材料(压粉铁心)作为磁性体的情况下的外磁脚8、中磁脚9及背磁脚10各自的成形压力与模具寿命的关系的图。

如图9所示，通过避免该例子中的作为薄壁部的外磁脚8的模具寿命上升的弯曲区域(在这里为1400MPa以下的区域)和作为厚壁部的中磁脚9及背磁脚10的模具寿命下降的弯曲区域(在这里为1600MPa以上的区域)，从而能够延长模具寿命，能够实现与此相伴的成本的降低。

需要说明的是，这里，作为磁性材料而使用的坡莫合金系的磁性材料是通过将由水喷散法制作出的平均粒径20μm的软磁性粉末FeNi(Ni50wt％，剩余部分Fe)合金100wt％与有机硅酮树脂2.0wt％混合而形成颗粒的材料。

在上述例子中，使用了将分割磁芯的上表面尺寸成形为25mm²的情况下的实际测量值作为一例。然而，本发明并不限定于该例，将与模具的薄壁部对应的部位以低压力成形而成形为低密度的成形状态的成形体，将与模具的厚壁部对应的部位以相对地高压力成形而成形为高密度的成形状态的成形体，由此能够抑制磁芯的体积，从而实现线圈部件的小型化。由此，能够减少用于磁芯成形的模具及与磁芯的形状相关的制约，从而防止成形模具的破损或压曲，延长模具的耐久寿命而实现成本的降低化。

接下来，使用附图对使用铁硅铝磁合金系的磁性材料将图1及图2所示的形状的第一分割磁芯11及第二分割磁芯12成形为25mm²的尺寸的情况下的例子进行说明。

在图10中，例如在成形压力为1200MPa的情况下，各部位的磁性体的密度在外磁脚8、中磁脚9、背磁脚10中分别为5.68g/cm³。组合了第一分割磁芯11及第二分割磁芯12的状态下的起始磁导率μi为45，铁心损耗为580kW/m³。在模具寿命方面，与外磁脚8对应的模具达到2万模次左右，与中磁脚9、背磁脚10的60万模次或56万模次相比为极端小的值。

图11是表示为了使组合了使用铁硅铝磁合金系的磁性材料的第一分割磁芯11及第二分割磁芯12的状态下的起始磁导率μi为45左右的值且铁心损耗为580kW/m³左右的值、而将分别加压成形外磁脚8、中磁脚9、背磁脚10时的压力设为不同的值的情况下的实际测量值的图。在图11中，设定了如下条件，即，使起始磁导率μi和铁心损耗分别接近图10所示的实际测量值中的以1200MPa的成形压力均匀成形各部位的情况下的起始磁导率μi45和铁心损耗580kW/m³。

在图11中，成形外磁脚8时的成形压力为600MPa且成形背磁脚10及中磁脚9时的成形压力为1600MPa的情况下的各部位的磁性体的密度在外磁脚8、中磁脚9、背磁脚10中分别为5.39、5.80、5.80g/cm³。组合了第一分割磁芯11及第二分割磁芯12的状态下的起始磁导率μi为46，铁心损耗为564kW/m³。在模具寿命方面，与外磁脚8对应的模具达到29万模次左右，为不比中磁脚9、背磁脚10的55万模次或48万模次逊色的值。

另外，图12是表示为了接近同样的实际测量值(起始磁导率μi为45，铁心损耗为580kW/m³)而进一步设定不同的条件的情况下的实际测量值的图。

在图12中，成形外磁脚8时的成形压力为1000MPa且成形背磁脚10及中磁脚9时的成形压力为1400MPa的情况下的各部位的磁性体的密度在外磁脚8、中磁脚9、背磁脚10分别为5.61、5.74、5.74g/cm³。组合了第一分割磁芯11及第二分割磁芯12的状态下的起始磁导率μi为48，铁心损耗为560kW/m³。在模具寿命方面，与外磁脚8对应的模具达到5万模次左右，中磁脚9、背磁脚10达到58万模次或53万模次。

在图11及图12中，应用铁硅铝磁合金系的磁性材料，外磁脚8与中磁脚9及背磁脚10的成形压力不同且各部位的磁性体密度不均匀。在此基础上，将组合了第一分割磁芯11及第二分割磁芯12的状态下的起始磁导率μi等磁特性调整为所需的值。在上述例子中，通过使与行程的方向垂直的方向上的截面积小的外磁脚8的成形压力比其它部位的成形压力低来降低磁性体密度，从而实现模具寿命的长期化。

特别地，如图12所示，通过将外磁脚8的磁性体密度比中磁脚9及背磁脚10的磁性密度低1～2％左右，就能够在模具寿命的提高上取得足够大的效果(2.5倍)。

图13是使用了铁硅铝磁合金系压粉铁心作为磁性体的情况下的外磁脚8、中磁脚9及背磁脚10各自的成形压力与模具寿命的关系的图。

如图13所示，通过避免该例中的作为薄壁部的外磁脚8的模具寿命的上升的弯曲区域(在这里为1400MPa以下的区域)和作为厚壁部的中磁脚9及背磁脚10的模具寿命的下降的弯曲区域(在这里为1600MPa以上的区域)，从而能够延长模具寿命，能够实现与此相伴的成本的降低。

这里，作为磁性材料而使用的铁硅铝磁合金系的磁性材料是通过将由水喷散法制作出的平均粒径20μm的FeAlSi(Al6.0wt％，Si8.5wt％，剩余部分为Fe)合金100wt％与有机硅酮树脂2.0wt％混合而形成颗粒的材料。

根据研究，若使用金属系压粉铁心(dust core)作为磁性材料，则能够应用至此所说明的模具的壁厚或面积、成形压力与基于成形压力的成形密度的关系。另外，尺寸也不限定于至此所示的例子。

另外，在改变磁性材料中的有机硅酮树脂的重量比或树脂的种类时，各部位的磁性体的密度当然发生变化。这种情况下，关于起始磁导率(μi)的调整，也使外磁脚8为相对地低密度，使中磁脚9及背磁脚10为相对地高密度。

接下来，对分割磁芯的另一例进行说明。图14是表示本发明的实施方式的分割磁芯的另一例的俯视图。

在图14所示的例子中，分割磁芯27形成为外磁脚28不向左右分离的一个连续的形状。另外，外磁脚28形成为比中磁脚29的宽度尺寸或者直径尺寸的W0薄的尺寸W1。在分割磁芯27中，以除一部分之外包围中磁脚29及绕组部30的周围的方式配置外磁脚28。

将两个分割磁芯27对接时，从配置在中磁脚29的外周的绕组部30产生的磁通从中磁脚29向外磁脚28流动，因此从磁饱和的观点出发，需要使中磁脚29的截面积等于或大于外磁脚28的截面积。进而，由于外磁脚28的形状为包围中磁脚29，因此具有容易成为比中磁脚29复杂的形状且薄的尺寸。

即，在分割磁芯27中，外磁脚28的至少一部分形成为沿着中磁脚29的外周形状的内周形状，并且外磁脚28的厚度为中磁脚29的直径尺寸以下。由此，在用于形成分割磁芯27的模具中，形成外磁脚28的部分的形状成为在厚度薄的多个部分具有曲线部的复杂或小的形状，该形状容易使模具的强度变弱。

因此，通过使外磁脚28的磁性体的密度比中磁脚29的磁性体的密度低，由此能够将形成密度低的部分所需要的模具的压力抑制得较低。即，对截面积小且磨损容易加剧的模具部分而言，通过将压力抑制得相对低，从而能够成为不易引起磨损的加剧的状态，另一方面，对截面积大且磨损不易加剧的模具部分而言，施加相对高的压力。由此，成为采用模具整体上的模具的磨损度一致的形态。由此，模具的寿命依存于截面积大且磨损不易加剧的模具部分。其结果是，能够增长模具的寿命，能够降低与模具相关的成本。其结果是，能够得到复杂的形状的分割磁芯27。

接下来，对包括构成图1及图2所示的第一分割磁芯11、第二分割磁芯12或图3所示的第一分割磁芯18、或图14所示的分割磁芯27等的磁性体的形成方法在内的线圈部件的制造方法进行说明。图15A、15B是本发明的实施方式的从构成分割磁芯的磁性体的形成至线圈部件的完成为止的工序图及示意图。图15A表示工序图，图15B表示图15A的各工序的示意图。

首先，作为第一工序，进行混炼分散工序。在混炼分散工序中，将由大小不同的粒构成的金属磁性粉32与含有溶剂的树脂33混合，从而生成粘土状的混合物34(步骤S31)。

接下来，作为第二工序，进行造粒工序。在造粒工序中，将在混炼分散工序(步骤S31)中生成的混合物34形成为例如柱状固态物36那样的规定块状并使之干燥。并且，除去当初含在混合物34中的溶剂，之后将柱状固态物36粉碎。由此，得到粉碎后的固态物片37，该固态物片37形成为在金属磁性粉32的表面周围具有大致一定厚度的树脂被覆物38的大小不同的多个粉的集合体。然后，通过对固态物片37进行分级，从而能够得到具有限定在任意大小的范围内的粒径的造粒粉39(步骤S35)。

需要说明的是，在图15A、15B所示的例子中，在第二工序中，示出了由第一工序中生成的混合物34得到造粒粉39的方法。然而，本发明并不限定于该方法，作为其它方法，例如有通过对金属磁性粉32喷雾含有溶剂的树脂33并进行涂敷，从而也能够同时进行作为第一工序的混炼分散工序和作为第二工序的造粒工序。

接下来，作为第三工序，进行冲压工序。冲压工序是包括本说明书至此所说明的方法的主要工序，是利用成形模具(未图示)将在造粒工序35中生成的造粒粉39加压成形、从而形成所期望的形状的成形体的工序(步骤S40)。

在该冲压工序中，在形成作为成形体的例如分割磁芯41时，沿图15A、15B中的箭头Y0、Y1的方向(分割磁芯41的厚度方向)施加压力。并且，以高压力加压成形从箭头Y0、Y1的方向观察面积相对大的部分即厚壁部42及连结部44，以低压力加压成形从箭头Y0、Y1的方向观察面积相对小的部分即薄壁部43。厚壁部42构成中磁脚，薄壁部43构成外磁脚，连结部44构成背磁脚。

由此，厚壁部42及连结部44成为造粒粉39、金属磁性粉32或者磁性体的高密度部，薄壁部43成为造粒粉39、金属磁性粉32或者磁性体的低密度部，能够使薄壁部43的密度比厚壁部42及连结部44的密度低。

这里，以相对高的压力加压成形厚壁部42及连结部44且以相对低的压力加压成形薄壁部43的原因在于先前所述那样考虑成形模具的寿命。通过进行这样的加压成形，成为高密度状态的分割磁芯41的厚壁部42或连结部44以如下状态配置，即，造粒粉39被加压而成为密集的状态，树脂被覆物38a被大幅压缩而分别与金属磁性粉32a密接。

另一方面，在加压压力比厚壁部42及连结部44的加压压力低的条件下进行成形的薄壁部43以如下状态配置，即，树脂被覆物38b的压缩度比厚壁部42或连结部44中的树脂被覆物38a的压缩度小，金属磁性粉32b分别稀疏地离散。

需要说明的是，在图15A、15B的例子中，对分割磁芯41的形状为E型的结构进行了说明，但应用该工序的形状并不限定于此。

接着冲压工序，进行退火热处理工序作为第四工序。在该工序中，对在冲压工序中形成的成形体在高温下进行热处理(步骤S45)。通过该热处理除去分割磁芯41的厚壁部42、薄壁部43及连结部44中的树脂被覆物38a、38b。

通过退火热处理工序而在各金属磁性粉32a、32b之间生成无机物(未图示)。通过该无机物，金属磁性粉32a、32b在非接触状态的位置机械结合，且维持降低因磁通存在时在金属磁性粉32a、32b的表面产生的涡电流所引起的涡电流损失的位置关系。

作为成形体的分割磁芯41的厚壁部42、薄壁部43及连结部44成为维持其形状且机械强度低的状态。在退火热处理工序中，通过除去因冲压工序中的加压成形而受到应力的金属磁性粉32a、32b的应力，从而同时降低滞后损失。

接下来，进行浸渗工序作为第五工序。在浸渗工序中，对在退火热处理工序中进行退火热处理而成为成形体的分割磁芯41进行基于树脂的浸渗处理(步骤S46)。

在冲压工序中，以相对高的压力形成厚壁部42及连结部44且以相对低的压力形成薄壁部43。由此，厚壁部42及连结部44中的金属磁性粉32a彼此的机械结合度与薄壁部43中的金属磁性粉32b彼此的机械结合度之间存在差。由此，在作为同一成形体的分割磁芯41中，机械强度也根据部位而不同。

在退火热处理工序中对分割磁芯41暂时进行热处理，除去树脂被覆物38a、38b，从而分割磁芯41成为结合力降低的状态。在浸渗工序中，在该分割磁芯41各自的金属磁性粉32a、32b各自的周围所具有的空间中浸渗、注入浸渗树脂。之后使该浸渗树脂硬化，通过硬化后的浸渗树脂的结合力提高成形体的机械强度。

浸渗树脂硬化后的结合力与冲压工序中的成形时的加压而得到的结合力相比非常高。由此，硬化后的浸渗树脂的结合力在成形体的机械强度中起到支配地位。对于浸渗树脂的硬化后的强度而言，对金属磁性粉32b的密度低的薄壁部43每单位体积浸入比金属磁性粉32a的密度高的厚壁部42及连结部44多的浸渗树脂。由此，能够使薄壁部43的硬化后的每单位体积的强度比厚壁部42及连结部44的强度高。

从而，通过将绝对体积或尺寸不同的厚壁部42及连结部44与薄壁部43中低强度部分增厚变大，并将高强度部分减薄变小，从而能够使各部分的机械强度近似。由此，能够成为金属磁性粉32a、32b在成形体的部位的密度不同的状态，结果上得到具有稳定的强度的分割磁芯41。

需要说明的是，在厚壁部42及连结部44与薄壁部43中，在双方一起被浸渗树脂遍及内部整个区域、由此分割磁芯41整体成为完全的浸渗状态的情况下，厚壁部42及连结部44成为完全的浸渗状态所需要的时间与薄壁部43成为完全的浸渗状态所需要的时间相比，前者更长。

因此，为了与薄壁部43成为完全的浸渗状态所需要的时间一致，可以将厚壁部42及连结部44的浸渗限定于表面侧，内部侧成为不完全的浸渗状态，厚壁部42及连结部44的浸渗程度随着从表层侧朝向深部而变小。

这种情况下，厚壁部42的表面积比各薄壁部43的表面积大，在厚壁部42的表层侧呈圆筒状地存在浸渗树脂。另外，连结部44的表面积也比各薄壁部43的表面积大，且通过使磁性体密度均匀地分布而使浸渗的状态也接近均匀的状态。由此，即使厚壁部42或连结部44的内部处于不完全的浸渗状态，浸渗状态的区域的体积也比薄壁部43的浸渗状态的区域的体积大。

这样，对厚壁部42及连结部44而言，在将浸渗处理限定于表面侧而使内部侧成为不完全的浸渗状态的情况下，浸渗树脂硬化后的强度与整体成为完全的浸渗状态的情况下的强度之差不会特别大。由此，即使在厚壁部42及连结部44与薄壁部43的浸渗程度在所需要的时间上接近的情况下，也能够使硬化后的厚壁部42及连结部44与薄壁部43的机械强度近似。

需要说明的是，在上述的例子中，使分割磁芯41浸渗的时间与薄壁部43的完全的浸渗所需要的时间大致一致，但即使在例如薄壁部43的浸渗仅限于不完全的表层部的情况下，通过同时进行浸渗，也能够使薄壁部43硬化后的机械强度与厚壁部42或连结部44硬化后的机械强度近似。

由此，通过在厚壁部42及连结部44与薄壁部43中同时进行用于得到最低限度的机械强度的树脂的浸渗，从而能够抑制浸渗所需要的时间，同时在厚壁部42、薄壁部43及连结部44的各部位获得均衡的机械强度。

接下来，接着浸渗工序进行研磨工序作为第六工序。在研磨工序中，对在浸渗工序中进行浸渗及浸渗树脂的硬化后的分割磁芯41的表面、特别是作为分割磁芯41彼此的对接面的部分进行研磨(步骤S47)。

然后，接着进行组装工序作为第七工序。在组装工序中，例如图1所示，在装入有绕组部13的状态下组合固定第一分割磁芯11及第二分割磁芯12，由此完成线圈部件14(步骤S48)。

通过以上所述的一系列工序，改变第一分割磁芯11及第二分割磁芯12中的各部位的磁性体的密度，从而能够使外磁脚8的体积或截面积比中磁脚9及背磁脚10的体积或截面积小。由此，能够将第一分割磁芯11及第二分割磁芯12小型化成最低限度的体积，从而得到作为目的的特性的线圈部件。

进而，根据上述的工序，能够实现第一分割磁芯11及第二分割磁芯12的成形模具的长寿命化。另外，在第一分割磁芯11及第二分割磁芯12中，能够以各部位的机械强度保持平衡的状态维持。

【工业实用性】

如以上所述，根据本发明，能够提供一种具有磁芯的线圈部件，从而能够减少模具或线圈形状的制约，实现小型化，并且防止成形模具的破损或压曲，延长模具的耐久寿命，降低成本，因此作为各种电子设备中使用的线圈部件及其制造方法等有用。

【符号说明】

8、15、21、24、28 外磁脚

9、16、22、23、29 中磁脚

10、17、25 背磁脚

11、18 第一分割磁芯

12、19 第二分割磁芯

13、30 绕组部

14、54、64 线圈部件

26、41、55 分割磁芯

32、32a、32b 金属磁性粉

33 树脂

34 混合物

36 柱状固态物

37 固态物片

38 树脂被覆物

39 造粒粉

42 厚壁部

43 薄壁部

44 连结部

Claims

1.一种线圈部件，其具备：

第一分割磁芯及第二分割磁芯，该第一分割磁芯及第二分割磁芯包括将磁性粉加压成形而成的磁性体，且该第一分割磁芯及第二分割磁芯分别具有外磁脚、中磁脚以及连结所述中磁脚与所述外磁脚的背磁脚；

绕组部，该绕组部安装在所述中磁脚上，

所述外磁脚的截面积与所述中磁脚的截面积不同，

所述外磁脚的所述磁性体的密度与所述中磁脚及所述背磁脚的所述磁性体的密度分别不同，

通过将所述第一分割磁芯及所述第二分割磁芯对接而形成闭合磁路磁芯，

所述外磁脚完全被浸渗浸渗树脂，

所述中磁脚和所述背磁脚表面侧被浸渗浸渗树脂，而内部侧没有完全浸渗浸渗树脂。

2.根据权利要求1所述的线圈部件，其特征在于，

所述外磁脚的截面积比所述中磁脚的截面积小，

所述外磁脚的所述磁性体的密度比所述中磁脚及所述背磁脚的所述磁性体的密度低。

3.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其特征在于，

所述背磁脚的所述磁性体的密度与所述中磁脚的所述磁性体的密度实质上相等，

所述背磁脚的所述磁性体的密度分布均匀。

4.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其特征在于，

所述背磁脚的所述磁性体的密度比所述中磁脚的所述磁性体的密度高，

所述背磁脚的所述磁性体的密度分布均匀。

5.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其特征在于，

所述外磁脚的截面中的最小宽度部的尺寸比所述中磁脚的截面中的最小宽度部的尺寸小。

6.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其特征在于，

所述磁性粉具有金属磁性粉和树脂。

7.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其特征在于，

所述第一分割磁芯及所述第二分割磁芯通过对所述磁性体实施浸渗处理而形成。

8.一种线圈部件，其具备：

第一分割磁芯，该第一分割磁芯包括将磁性粉加压成形而成的磁性体，并分别具有外磁脚、中磁脚以及连结所述中磁脚与所述外磁脚的背磁脚；

第二分割磁芯，该第二分割磁芯包括将所述磁性粉加压成形而成的所述磁性体，且形成为棒状或板状；

绕组部，该绕组部安装在所述中磁脚上，

所述外磁脚的截面积与所述中磁脚的截面积不同，

所述外磁脚的所述磁性体的密度与所述中磁脚、所述背磁脚及所述第二分割磁芯的所述磁性体的密度分别不同，

所述外磁脚完全被浸渗浸渗树脂，

9.根据权利要求8所述的线圈部件，其特征在于，

所述外磁脚的截面积比所述中磁脚的截面积小，

所述外磁脚的所述磁性体的密度比所述中磁脚、所述背磁脚及所述第二分割磁芯的所述磁性体的密度低。

10.根据权利要求8或9所述的线圈部件，其特征在于，

所述背磁脚的所述磁性体的密度分布均匀。

11.根据权利要求8或9所述的线圈部件，其特征在于，

所述背磁脚的所述磁性体的密度分布均匀。

12.根据权利要求8或9所述的线圈部件，其特征在于，

13.根据权利要求8或9所述的线圈部件，其特征在于，

所述磁性粉具有金属磁性粉和树脂。

14.根据权利要求8或9所述的线圈部件，其特征在于，

15.一种线圈部件的制造方法，该线圈部件具备分割磁芯和绕组部，所述分割磁芯具有外磁脚、中磁脚以及连结所述中磁脚与所述外磁脚的背磁脚，所述绕组部安装在所述中磁脚上，所述线圈部件的制造方法包括：

对所述外磁脚、所述中磁脚及所述背磁脚的各部位施加不同的压力而由磁性粉成形所述分割磁芯的冲压步骤；

对所述分割磁芯进行热处理的退火热处理步骤；

对所述热处理后的所述分割磁芯进行浸渗树脂的处理和使所述树脂硬化的处理的浸渗步骤，其中，所述外磁脚完全被浸渗浸渗树脂，所述中磁脚和所述背磁脚表面侧被浸渗浸渗树脂，而内部侧没有完全浸渗浸渗树脂；

组合所述浸渗步骤后的所述分割磁芯与绕组的组装步骤。