JP2001176716A - 軟質磁性材料の製造方法 - Google Patents
軟質磁性材料の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】渦電流の損失を小さくし、固有抵抗の大きく、
かつ優れた磁気特性を有する軟質磁性材料の製造方法を
得る。 【解決手段】本発明の軟質磁性材料の製造方法は、平均
粒径１０〜４００μｍの鉄又は鉄合金からなる金属粒子
と、この金属粒子の周囲を覆う鉄より酸化しやすい元素
を主成分とした金属酸化膜からなる磁性粉末１と、磁性
粉末同士を結合させ、かつ金属酸化物の成分を含有する
結合金属膜とを有し、金属粒子に結合金属を０．０２〜
１０μｍの膜厚に被覆した後、成形体を作製し、７００
から８５０°Ｃで熱処理する構成にしている。なお、結
合金属膜の材質をアルミニウムとし、蒸着またはスパッ
タ法により被覆するとさらによい。
かつ優れた磁気特性を有する軟質磁性材料の製造方法を
得る。 【解決手段】本発明の軟質磁性材料の製造方法は、平均
粒径１０〜４００μｍの鉄又は鉄合金からなる金属粒子
と、この金属粒子の周囲を覆う鉄より酸化しやすい元素
を主成分とした金属酸化膜からなる磁性粉末１と、磁性
粉末同士を結合させ、かつ金属酸化物の成分を含有する
結合金属膜とを有し、金属粒子に結合金属を０．０２〜
１０μｍの膜厚に被覆した後、成形体を作製し、７００
から８５０°Ｃで熱処理する構成にしている。なお、結
合金属膜の材質をアルミニウムとし、蒸着またはスパッ
タ法により被覆するとさらによい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高強度で、低渦電
流損失、高飽和磁束密度および高周波における高透磁率
を有する軟質磁性材料で構成している電動機のロータお
よびステータ、リアクトル、トランス、磁気ヘッド用ヨ
ークなどの電気機器に関する。
流損失、高飽和磁束密度および高周波における高透磁率
を有する軟質磁性材料で構成している電動機のロータお
よびステータ、リアクトル、トランス、磁気ヘッド用ヨ
ークなどの電気機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】モータをはじめとする電気機器は近年高
周波領域で使用されることが多くなった。このような機
器に使用される磁性材料は優れた磁気特性を有する軟質
磁性材料が選定され使用される。ところが、交流電源の
仕様では鉄損（ヒステリシス損失と渦電流損失の和）が
大きいためエネルギーロスとなる。渦電流損失は周波数
の二乗に比例して増加するために、交流損失を少なくす
る目的で、例えば珪素鋼板を積層して使用する。それで
も商用周波数領域で鉄損の２０％を渦電流損失が占め
る。また、１ｋＨｚ以上になるとヒステリシス損失より
渦電流損失が大きくなると共にヒステリシス損失も大き
くなる。従って、高周波数領域で使用される磁性材料は
透磁率の低下で本来の材料自身が持っている飽和磁束密
度よりはるかに低い磁束密度でしか使用する事ができな
くなる。このような問題に対して、０．０２〜１０μｍ
厚の酸化皮膜で覆われた鉄粒子の成形体に、溶融した鉄
より酸化しやすい金属を前記成形体の空隙部に含有さ
せ、鉄酸化物を還元して新しい酸化物を作り、同時に結
合させて製造する軟質磁性材料が提案された（特開平１
１−２３８６１４）。
周波領域で使用されることが多くなった。このような機
器に使用される磁性材料は優れた磁気特性を有する軟質
磁性材料が選定され使用される。ところが、交流電源の
仕様では鉄損（ヒステリシス損失と渦電流損失の和）が
大きいためエネルギーロスとなる。渦電流損失は周波数
の二乗に比例して増加するために、交流損失を少なくす
る目的で、例えば珪素鋼板を積層して使用する。それで
も商用周波数領域で鉄損の２０％を渦電流損失が占め
る。また、１ｋＨｚ以上になるとヒステリシス損失より
渦電流損失が大きくなると共にヒステリシス損失も大き
くなる。従って、高周波数領域で使用される磁性材料は
透磁率の低下で本来の材料自身が持っている飽和磁束密
度よりはるかに低い磁束密度でしか使用する事ができな
くなる。このような問題に対して、０．０２〜１０μｍ
厚の酸化皮膜で覆われた鉄粒子の成形体に、溶融した鉄
より酸化しやすい金属を前記成形体の空隙部に含有さ
せ、鉄酸化物を還元して新しい酸化物を作り、同時に結
合させて製造する軟質磁性材料が提案された（特開平１
１−２３８６１４）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記軟質磁
性材料を製造する上で、鉄より酸化しやすい溶融した金
属を前記成形体の空隙部に含有させた溶融金属である結
合体の量をコントロールできず、その結合体が多すぎて
成形体の中で繋がってしまう。このような優れた軟質磁
性材料で構成された電動機のロータおよびステータ、リ
アクトル、トランス、磁気ヘッド用ヨークなどの電気機
器においても、渦電流損失が大きくなり、固有抵抗がせ
いぜい１０００μΩｃｍから２０００μΩｃｍであり十
分でなかった。そこで、本発明は、渦電流の損失を小さ
くし、固有抵抗の大きく、かつ優れた磁気特性を有する
軟質磁性材料の製造方法を提供することを目的とする。
性材料を製造する上で、鉄より酸化しやすい溶融した金
属を前記成形体の空隙部に含有させた溶融金属である結
合体の量をコントロールできず、その結合体が多すぎて
成形体の中で繋がってしまう。このような優れた軟質磁
性材料で構成された電動機のロータおよびステータ、リ
アクトル、トランス、磁気ヘッド用ヨークなどの電気機
器においても、渦電流損失が大きくなり、固有抵抗がせ
いぜい１０００μΩｃｍから２０００μΩｃｍであり十
分でなかった。そこで、本発明は、渦電流の損失を小さ
くし、固有抵抗の大きく、かつ優れた磁気特性を有する
軟質磁性材料の製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は平均粒径１０〜４００μｍの鉄又は鉄合金
からなる金属粒子と、この金属粒子の周囲を覆う鉄より
酸化しやすい元素を主成分とした金属酸化膜からなる磁
性粉末と、前記磁性粉末同士を結合させかつ前記金属酸
化膜の成分を含有する結合金属膜とを有する軟質磁性材
料の製造方法において、前記金属粒子に前記結合金属膜
を０．０２〜１０μｍの厚さに被覆した後、成形体を作
製し７００から８５０°Ｃで熱処理する構成にしてい
る。また、前記結合金属膜の材質をアルミニウムとし、
蒸着またはスパッタ法により被覆してもよい。
め、本発明は平均粒径１０〜４００μｍの鉄又は鉄合金
からなる金属粒子と、この金属粒子の周囲を覆う鉄より
酸化しやすい元素を主成分とした金属酸化膜からなる磁
性粉末と、前記磁性粉末同士を結合させかつ前記金属酸
化膜の成分を含有する結合金属膜とを有する軟質磁性材
料の製造方法において、前記金属粒子に前記結合金属膜
を０．０２〜１０μｍの厚さに被覆した後、成形体を作
製し７００から８５０°Ｃで熱処理する構成にしてい
る。また、前記結合金属膜の材質をアルミニウムとし、
蒸着またはスパッタ法により被覆してもよい。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。本発明の軟質磁性材料を製造する製造工
程の概念図を図１に、その製造装置であるスパッタリン
グ装置を図２に示す。図において、１は磁性粉末であ
り、鉄の金属粒子２の表面に初期酸化膜３１としてＦｅ
2 Ｏ3 が生成したものを用いた。４は鉄の金属粒子２同
志を結合する結合金属膜で、材料はアルミニウムを用い
た。５はＤＣ電源、６は真空容器を兼ねた回転バレル、
７はターゲット、８は回転バレル６を駆動するモータ、
９は油拡散ポンプ、１０は油回転ポンプである。つぎ
に、本発明の軟質磁性材料の製造方法について述べる。 (1) まず、磁性粉末１の表面に結合金属膜４として、ア
ルミニウムを被覆する。被覆前の磁性粉末１は、図１
（ａ）に示すように、鉄の表面にＦｅ2 Ｏ3 が生成して
いるものである。結合金属膜４の被覆は、図２に示すス
パッタリング装置を用いて、真空容器である回転バレル
６の中に磁性粉末１を挿入し、油拡散ポンプ１０および
油回転ポンプ１１により真空にし、回転バレル６を回転
させながらアルミニウムのターゲット７にＤＣ電源５に
よりＤＣ電圧を印加してスパッタリングを行った。この
とき、Ｆｅ2 Ｏ3 の皮膜厚さとスパッタリングによって
生成するアルミニウムの皮膜厚さは同程度になるように
した。 (2) アルミニウムを被覆した磁性粉末１をロータコアの
型に充填してプレス成形した。プレス成形した成形体の
拡大図を図１（ｂ）に示す。結合金属膜５のアルミニウ
ムが、磁性粉末１の初期酸化膜３１の表面に被覆されて
いる。 (3) プレス成形した成形体を７００°Ｃの温度で１時間
熱処理した。熱処理後の拡大図を図１（ｃ）に示す。こ
の処理により、鉄の金属粒子２の表面を覆っていた初期
酸化膜３１のＦｅ2 Ｏ3 は、最終酸化膜３２であるＡｌ
2 Ｏ 3 に変化している。つぎに、こうして製造した試料
で固有抵抗値を測定した。その結果を図３に示す。従来
のものでは、その固有抵抗値が１×１０3 μΩｃｍから
２×１０3 μΩｃｍであるのに対し、本発明による試料
ではその固有抵抗値は１×１０4 から１×１０5 と１〜
２桁大きくなり、良好な結果が得られた。被覆したアル
ミニウムの膜厚と固有抵抗値との関係をみると、膜厚が
０．０２μｍから１０μｍの範囲で固有抵抗値が高いこ
とが分かる。この膜厚の範囲以外では、固有抵抗値は従
来と変らないか、または小さくなり効果はなかった。本
実施例では、結合金属膜の被覆方法としてスパッタリン
グを用いたが、この他に蒸着などドライプロセスを用い
ても良好な結果が得られる。
いて説明する。本発明の軟質磁性材料を製造する製造工
程の概念図を図１に、その製造装置であるスパッタリン
グ装置を図２に示す。図において、１は磁性粉末であ
り、鉄の金属粒子２の表面に初期酸化膜３１としてＦｅ
2 Ｏ3 が生成したものを用いた。４は鉄の金属粒子２同
志を結合する結合金属膜で、材料はアルミニウムを用い
た。５はＤＣ電源、６は真空容器を兼ねた回転バレル、
７はターゲット、８は回転バレル６を駆動するモータ、
９は油拡散ポンプ、１０は油回転ポンプである。つぎ
に、本発明の軟質磁性材料の製造方法について述べる。 (1) まず、磁性粉末１の表面に結合金属膜４として、ア
ルミニウムを被覆する。被覆前の磁性粉末１は、図１
（ａ）に示すように、鉄の表面にＦｅ2 Ｏ3 が生成して
いるものである。結合金属膜４の被覆は、図２に示すス
パッタリング装置を用いて、真空容器である回転バレル
６の中に磁性粉末１を挿入し、油拡散ポンプ１０および
油回転ポンプ１１により真空にし、回転バレル６を回転
させながらアルミニウムのターゲット７にＤＣ電源５に
よりＤＣ電圧を印加してスパッタリングを行った。この
とき、Ｆｅ2 Ｏ3 の皮膜厚さとスパッタリングによって
生成するアルミニウムの皮膜厚さは同程度になるように
した。 (2) アルミニウムを被覆した磁性粉末１をロータコアの
型に充填してプレス成形した。プレス成形した成形体の
拡大図を図１（ｂ）に示す。結合金属膜５のアルミニウ
ムが、磁性粉末１の初期酸化膜３１の表面に被覆されて
いる。 (3) プレス成形した成形体を７００°Ｃの温度で１時間
熱処理した。熱処理後の拡大図を図１（ｃ）に示す。こ
の処理により、鉄の金属粒子２の表面を覆っていた初期
酸化膜３１のＦｅ2 Ｏ3 は、最終酸化膜３２であるＡｌ
2 Ｏ 3 に変化している。つぎに、こうして製造した試料
で固有抵抗値を測定した。その結果を図３に示す。従来
のものでは、その固有抵抗値が１×１０3 μΩｃｍから
２×１０3 μΩｃｍであるのに対し、本発明による試料
ではその固有抵抗値は１×１０4 から１×１０5 と１〜
２桁大きくなり、良好な結果が得られた。被覆したアル
ミニウムの膜厚と固有抵抗値との関係をみると、膜厚が
０．０２μｍから１０μｍの範囲で固有抵抗値が高いこ
とが分かる。この膜厚の範囲以外では、固有抵抗値は従
来と変らないか、または小さくなり効果はなかった。本
実施例では、結合金属膜の被覆方法としてスパッタリン
グを用いたが、この他に蒸着などドライプロセスを用い
ても良好な結果が得られる。
【０００６】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
鉄又は鉄合金からなる金属粒子とその周囲を覆う鉄より
酸化しやすい元素を主成分とした金属酸化物からなる磁
性粉末と、磁性粉末同士を結合させ、かつ金属酸化物の
成分を含有する結合金属とを有する軟質磁性材料の磁性
粉末同士を結合する結合金属であらかじめ被覆した後成
形体を製造する方法としたので、固有抵抗の大きい軟質
磁性材料が得られ、渦電流の損失を小さくできる。した
がって、交流電圧で使用される電気機器の損失を低減で
きる効果がある。
鉄又は鉄合金からなる金属粒子とその周囲を覆う鉄より
酸化しやすい元素を主成分とした金属酸化物からなる磁
性粉末と、磁性粉末同士を結合させ、かつ金属酸化物の
成分を含有する結合金属とを有する軟質磁性材料の磁性
粉末同士を結合する結合金属であらかじめ被覆した後成
形体を製造する方法としたので、固有抵抗の大きい軟質
磁性材料が得られ、渦電流の損失を小さくできる。した
がって、交流電圧で使用される電気機器の損失を低減で
きる効果がある。
【図１】本発明の軟質磁性材料を製造する工程を示す模
式図である。
式図である。
【図２】本発明に用いた結合金属を被覆する装置の構成
例である。
例である。
【図３】本発明の成形品の固有抵抗値を示す図である。
１：磁性粉末、２：金属粒子、３：金属酸化膜、３１：
初期酸化膜、３２：最終酸化膜、４：結合金属、５：Ｄ
Ｃ電源、６：回転バレル、７：ターゲット、８：モー
タ、９は油拡散ポンプ、１０：油回転ポンプ
初期酸化膜、３２：最終酸化膜、４：結合金属、５：Ｄ
Ｃ電源、６：回転バレル、７：ターゲット、８：モー
タ、９は油拡散ポンプ、１０：油回転ポンプ
Claims (2)
- 【請求項１】平均粒径１０〜４００μｍの鉄又は鉄合金
からなる金属粒子と、この金属粒子の周囲を覆う鉄より
酸化しやすい元素を主成分とした金属酸化膜からなる磁
性粉末と、前記磁性粉末同士を結合させかつ前記金属酸
化膜の成分を含有する結合金属膜とを有する軟質磁性材
料の製造方法において、 前記金属粒子に前記結合金属膜を０．０２〜１０μｍの
厚さに被覆した後、成形体を作製し、７００から８５０
°Ｃで熱処理することを特徴とする軟質磁性材料の製造
方法。 - 【請求項２】前記結合金属膜の材質をアルミニウムと
し、蒸着またはスパッタ法により被覆する請求項１記載
の軟質磁性材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35748399A JP2001176716A (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | 軟質磁性材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35748399A JP2001176716A (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | 軟質磁性材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001176716A true JP2001176716A (ja) | 2001-06-29 |
Family
ID=18454363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35748399A Pending JP2001176716A (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | 軟質磁性材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001176716A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008159704A (ja) * | 2006-12-21 | 2008-07-10 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 圧粉磁心の製造方法 |
| JP2009206491A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-09-10 | Honda Motor Co Ltd | 軟磁性粉末、軟磁性材料、および、軟磁性材料の製造方法 |
| EP2258032A2 (en) * | 2008-02-22 | 2010-12-08 | Access Business Group International LLC | Magnetic positioning for inductive coupling |
-
1999
- 1999-12-16 JP JP35748399A patent/JP2001176716A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008159704A (ja) * | 2006-12-21 | 2008-07-10 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 圧粉磁心の製造方法 |
| JP2009206491A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-09-10 | Honda Motor Co Ltd | 軟磁性粉末、軟磁性材料、および、軟磁性材料の製造方法 |
| EP2258032A2 (en) * | 2008-02-22 | 2010-12-08 | Access Business Group International LLC | Magnetic positioning for inductive coupling |
| US8766484B2 (en) | 2008-02-22 | 2014-07-01 | Access Business Group International Llc | Magnetic positioning for inductive coupling |
| US8829731B2 (en) | 2008-02-22 | 2014-09-09 | Access Business Group International Llc | Magnetic positioning for inductive coupling |
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