JP2000150256A

JP2000150256A - 圧粉磁芯

Info

Publication number: JP2000150256A
Application number: JP10336574A
Authority: JP
Inventors: Haruki Hoshi; 晴輝保志; Masayoshi Ishii; 政義石井; Teruhiko Fujiwara; 照彦藤原
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2000-05-30

Abstract

(57)【要約】【課題】高い飽和磁化で、低い保磁力の圧粉磁芯を提
供すること。【解決手段】圧粉磁芯の合金組成を、Ｓｉ１〜１０重
量％、Ｍｎ０.１〜５重量％、Ｂ０.０１〜１重量％、残
部Ｆｅとし、かつ、圧粉磁芯に用いる粉末粒径を５００
μｍ以下とすることにより、保磁力が５.０Ｏｅ以下
で、かつ、印加磁場２００Ｏｅにおける磁束密度が１０
０００Ｇ以上の特性となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チョークコイル等
に用いられる圧粉磁芯に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高周波で用いられるチョークコイルとし
て、フェライト磁芯や圧粉磁芯が使用されている。これ
らの内、フェライト磁芯は、飽和磁束密度が小さいとい
う欠点を有している。これに対して、金属粉末を成形し
て作製される圧粉磁芯は、軟磁性フェライトに比べて、
高い飽和磁束密度を持つため、直流重畳性に優れている
という長所を有している。

【０００３】しかし、近年の電子機器の小型化要請に伴
う電子部品は、小型化、大電流化が進んでいる。これに
伴い、使用される圧粉磁芯には、高磁界での透磁率向上
が強く求められている。一般に、コイルの直流重畳特性
を向上させるためには、飽和磁化の高い磁芯を選択する
こと、つまり、高い飽和磁束密度を持つ圧粉磁芯の選択
が必須とされている。

【０００４】そこで、必然的に高い飽和磁化の材料が必
須となるが、そのような高い飽和磁化の材料としては、
純鉄が一般的に良く知られており、純鉄粉は、圧粉磁芯
材料として広く使用されている。

【０００５】ところが、純鉄粉を用いた圧粉磁芯は、セ
ンダスト系圧粉磁芯よりも低い重畳特性しか示さない。
この理由は、純鉄がセンダストに比較し、高い磁気異方
性のため、保磁力が大きくなるためと考えられる。

【０００６】その欠点を改善するため、純鉄にＳｉ、Ａ
ｌ等を添加元素として合金を製造することにより、磁気
異方性を低減させることは、広く知られている所であ
る。

【０００７】しかし、圧粉磁芯材料としてみた場合、発
明者らが検討した結果によると、何れの添加元素の合金
粉末で圧粉磁芯を製造しても、直流重畳特性の改善は顕
著ではなかった。その原因は、純鉄にＳｉ，Ａｌを添加
した合金系では、磁気異方性を０にする組成が存在しな
いため、保磁力が高く、材料の高い飽和磁化を有効に利
用できないためと考えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、高い
飽和磁化で、低い保磁力の圧粉磁芯を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上記問題点を鑑み、調査を進めた結果、優れた直流重畳
特性を得られる圧粉磁芯合金組成を提案している。この
発明は、１〜１０重量％ＳｉのＳｉＦｅ合金組成に、
０.１〜５重量％のＭｎを添加することにより、合金粉
末の保磁力が低減し、圧粉磁芯の直流重畳特性が著しく
向上した圧粉磁芯が得られるというものである。

【００１０】更に調査を継続した結果、上記合金組成に
Ｂを０.０１〜１重量％添加することで、保磁力をより
小さくでき、より優れた直流重畳特性を有する圧粉磁芯
を見い出すに至った。これは、電磁鋼板材料として知ら
れているＳｉＦｅにＭｎ，Ｂを添加することにより、合
金粉末の保磁力が低減したためであり、磁気異方性の低
減が関与していると推察される。

【００１１】また、ここで、ＳｉＦｅ合金系を選択した
理由は、ＳｉはＡｌに比較し少量の添加でＦｅの磁気異
方性を著しく低減させることが可能なためである。

【００１２】即ち、本発明は、強磁性粉末とバインダー
とを混合した粉末を圧縮成形して得られる圧粉磁芯にお
いて、前記強磁性粉末の合金組成が１〜１０重量％Ｓ
ｉ、０.１〜５重量％Ｍｎ、０.０１〜１重量％Ｂ、残部
Ｆｅとする圧粉磁芯である。

【００１３】また、本発明は、前記圧粉磁芯において、
前記強磁性粉末の粒径が５００μｍ以下とする圧粉磁芯
である。

【００１４】また、本発明は、前記圧粉磁芯において、
保磁力が５.０Ｏｅ以下、かつ、印加磁界２００Ｏｅに
おける磁束密度Ｂが１００００Ｇ以上とする圧粉磁芯で
ある。

【００１５】以上により、Ｍｎの添加で磁芯の保磁力も
低減し、更に、Ｂの添加で保磁力をより低減でき、結果
として、高い直流電流重畳特性が達成されたものと思わ
れる。

【００１６】

【発明の実施の形態】出発原料は、組成が１〜１０重量
％Ｓｉ、０.１〜５重量％Ｍｎ、０.０１〜１重量％Ｂ、
残部Ｆｅであり、粉末は、高周波溶解で作製したインゴ
ットを粉砕しても、アトマイズ法で作製しても、組成が
均一であれば、どの方法でも良い。この粉末は、必要に
応じて熱処理し、次に、バインダーを混合し、金型を使
用し、所望の形状にプレス成形する。次に、この成形体
を必要に応じ歪取熱処理することにより、本発明による
圧粉磁芯が作製される。

【００１７】ここで、Ｂ量を規定したのは、０.０１％
未満のＢ量では、無添加と同等で、添加の効果が見られ
ないためで、１％を超えると、飽和磁化の低下が著し
く、重畳特性を劣化させるためである。

【００１８】また、Ｓｉ量、Ｍｎ量の規定は、前記特許
に記載の通りである。

【００１９】また、粒径を５００μｍ以下に規定したの
は、５００μｍを越えると、コアの保磁力が増大し、良
好な特性が得られないためである。更に、充填率も低下
する傾向にあるためである。

【００２０】コアの保磁力を規定した理由も同様に、
５.０Ｏｅを越えると、良好な直流重畳特性が得られな
いためである。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。

【００２２】（実施例１）６.５％Ｓｉ、０.５％Ｍｎ、
０.０１％Ｂ、残部Ｆｅ組成の合金インゴットを高周波
溶解で作製した。このインゴットをジョークラッシャ
ー、ロールミルを使用して１５０μｍ以下に粉砕した。

【００２３】次に、この粉末をＦｅ製の容器に入れ、炉
中１０００℃で２時間Ａｒ雰囲気中保持後、そのまま炉
冷した。

【００２４】次に、この粉末を炉から取出し後、篩を使
用し、２０〜１５０μｍに分級した。この分級した粉末
にシリコーン樹脂を２.０ｗｔ％混合し、外径φ２０ｍ
ｍ、内径φ１０ｍｍの金型を用い、室温で１０ｔｏｎ／
ｃｍ²で成形し、トロイダル形状の圧粉磁芯を得た。

【００２５】次に、この圧粉磁芯を１７０℃で２時間大
気中で熱処理を行い、バインダー硬化を行った。次に、
この磁芯に対し、粉末成形時の歪を除去するため、６０
０℃で２時間水素中で熱処理した。次に、この磁芯に対
して巻線をし、ＨＰ製４２８４Ａプレシジョンメーター
で直流重畳特性を測定した。その測定インダクタンス値
より透磁率μを計算した。また、重畳した直流電流値よ
り重畳した直流磁界Ｈｍ（Ｏｅ）を計算した。これらの
結果を図１に示す。

【００２６】比較例として、出発原料の組成が６.５％
ＳｉＦｅ（Ｍｎ無添加、Ｂ無添加）であり、本発明と全
く同じくインゴットから粉末を製造し、熱処理、バイン
ダー混合、成形、熱処理を行った磁芯の直流重畳特性を
測定した結果も図１に示す。

【００２７】図１から明らかなように、本発明による圧
粉磁芯は、直流重畳特性が向上していることが分かる。

【００２８】（実施例２）実施例１と同様の組成のイン
ゴットを、実施例１と同様の方法で粉末の熱処理を行っ
た。

【００２９】次に、その粉末を２０μｍ〜１５０μｍ、
１５０μｍ〜２５０μｍ、２５０μｍ〜５００μｍ、５
００μｍから７５０μｍ、７５０μｍ〜１０００μｍの
５種類に篩分け、実施例１と同様の方法でバインダー混
合、磁芯作製、熱処理を行った。

【００３０】次に、これらの磁芯に、一次５５ターン、
二次３０ターンの巻線をし、東英工業株式会社製ＴＲＦ
−５Ａ直流磁気磁束計により、これら圧粉磁芯の直流磁
気特性を測定した。

【００３１】次に、ＨＰ製４２８４Ａプレシジョンメー
ターで直流重畳特性を測定した。測定結果のうち、印加
磁界４０Ｏｅにおける透磁率μを計算により求めた。こ
れらの結果を表１に示す。

【００３２】

【００３３】表１より、５００μｍを越えた粉末粒径で
磁芯の保磁力が大きく、透磁率μ₄₀が低下していること
がわかる。

【００３４】以上より、粉末粒径５００μｍ以下で良好
な直流重畳特性が得られることがわかった。

【００３５】（実施例３）Ｓｉ量を６.５％、Ｍｎ量を
１.０％と一定として、Ｂ量を０，０.００５，０.０
１，０.０５，０.１，０.２５，０.５，０.７５，１.
０，１.２５，１.５％のの各組成のインゴットを高周波
溶解にて作製した。

【００３６】次に、実施例１と同様な方法で粉末の熱処
理、篩分け、バインダー混合、磁芯作製、熱処理を行っ
た。次に、これら磁芯に一次５５ターン、二次３０ター
ンの巻線をし、東英工業株式会社製ＴＲＦ−５Ａ直流磁
気磁束計により、これら圧粉磁芯の直流磁気特性を測定
した。

【００３７】測定した結果の内、印加磁界２００Ｏｅの
時の磁束密度Ｂ₂₀₀を図２に、保磁力を図３に、印加磁
界４０Ｏｅにおける透磁率μ₄₀を図４に示す。

【００３８】図２より、Ｂ₂₀₀は０.０１重量％以上Ｂを
添加することにより、無添加のものより高い値を示すも
のの、１重量％を越えて添加すると、Ｂ無添加合金の値
よりも低くなり、Ｂの添加の効果が、実質的に失われる
ことがわかる。

【００３９】図３より、Ｂが１重量％を越えて添加する
と、Ｂ無添加のものより保磁力が増加しており、これ
は、Ｂの添加量が１重量％を越えると、磁気異方性が増
加しているものと考えられる。

【００４０】図４より、Ｂが１重量％を越えて添加した
場合では、透磁率μ₄₀が無添加のものより低下してい
る。これは、保磁力の影響と、前に述べたＢ₂₀₀の低下
が関係しているものと考えられる。

【００４１】（実施例４）Ｓｉ量を６.５％、Ｂ量を０.
５％と一定として、Ｍｎ量を０，０.１，０.５，１，
２，３，４，５，６％の各組成のインゴットを高周波溶
解にて作製した。

【００４２】次に、実施例１と同様な方法で粉末の熱処
理、篩分け、バインダー混合、磁芯作製、熱処理を行っ
た。

【００４３】次に、実施例３と同様な方法で、これらの
磁芯に巻線をし、東英工業株式会社製ＴＲＦ−５Ａ直流
磁気磁束計により、これら圧粉磁芯の直流磁気特性を測
定した。

【００４４】測定した結果の内、印加磁界２００Ｏｅの
時の磁束密度Ｂ₂₀₀を図６に示し、保磁力を図７に示
す。

【００４５】図５より、Ｂ₂₀₀は０.１重量％以上Ｍｎを
添加することにより、無添加のものより高いＢ₂₀₀を示
すものの、５重量％を越えて添加すると、Ｍｎ無添加合
金の値よりも低くなり、Ｍｎの添加の効果が、実質的に
失われることがわかる。

【００４６】図６より、Ｍｎ量が５重量％を越えた場合
では、Ｍｎ無添加のものより保磁力が増加しているのが
わかる。

【００４７】次に、この磁芯に対して巻線をし、ＨＰ製
４２８４Ａプレシジョンメーターで直流重畳特性を測定
した。測定値の内、印加磁界４０Ｏｅにおける透磁率μ
₄₀を計算により求め、それら結果を図７に示す。

【００４８】図７より、０.１〜５重量％のＭｎ量で透
磁率μ₄₀が向上していることが分かる。また、Ｍｎ量が
５重量％を越えると、透磁率μ₄₀がＭｎ無添加のものよ
り低下する。これは、保磁力の増加と、前に述べたＢ
₂₀₀の低下が関係しているものと考えられる。

【００４９】以上より、保磁力５.０Ｏｅ以下、Ｂ₂₀₀が
１００００Ｇ以上で良好な直流重畳特性が得られた。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
１〜１０重量％Ｓｉ、０.１〜５重量％Ｍｎ、０.０１〜
１重量％Ｂ、残りＦｅの合金粉末を使用することによ
り、高い飽和磁化で、低い保磁力の圧粉磁芯を提供する
ことができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における、本発明と比較例との直流重
畳磁界と透磁率μの関係を示す図。

【図２】実施例３における、Ｂ量と直流磁気特性（Ｂ
₂₀₀）を示す図。

【図３】実施例３における、Ｂ量と保磁力を示す図。

【図４】実施例３における、Ｂ量と直流重畳特性
（μ₄₀）を示す図。

【図５】実施例４における、Ｍｎ量と直流磁気特性（Ｂ
₂₀₀）を示す図。

【図６】実施例４における、Ｍｎ量と保磁力を示す図。

【図７】実施例４における、Ｍｎ量と直流重畳特性（μ
₄₀）を示す図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】強磁性粉末とバインダーとを混合した粉
末を圧縮成形して得られる圧粉磁芯において、前記強磁
性粉末の合金組成が１〜１０重量％Ｓｉ、０.１〜５重
量％Ｍｎ、０.０１〜１重量％Ｂ、残部Ｆｅであること
を特徴とする圧粉磁芯。
【請求項２】請求項１記載の圧粉磁芯において、前記
強磁性粉末の粒径が５００μｍ以下であることを特徴と
する圧粉磁芯。
【請求項３】請求項１または２記載の圧粉磁芯におい
て、保磁力が５.０Ｏｅ以下、かつ、印加磁界２００Ｏ
ｅにおける磁束密度Ｂが１００００Ｇ以上であることを
特徴とする圧粉磁芯。