JP2002015912A

JP2002015912A - 圧粉磁芯用粉末及び圧粉磁芯

Info

Publication number: JP2002015912A
Application number: JP2000198899A
Authority: JP
Inventors: Eiji Moro; 英治茂呂
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2002-01-18
Also published as: US20020014280A1; CN1330374A; TW508596B; US6527823B2; CN1179372C

Abstract

(57)【要約】【課題】成形した圧粉磁芯における透磁率等の磁気
的特性と、成形した圧粉磁芯の寸法精度、圧環強度等の
機械的特性とを向上させることができる圧粉磁芯用粉末
及びこれを用いる圧粉磁芯を提供する。【解決手段】強磁性粉末と、シリコーン樹脂又はフ
ェノール樹脂を含む絶縁材と、潤滑剤とを含む圧粉磁芯
用粉末であって、潤滑剤がステアリン酸アルミニウムを
含有する圧粉磁芯用粉末であり、この圧粉磁芯用粉末を
用いる圧粉磁芯である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トランス又はイン
ダクタンス等の磁芯、モータ用磁芯、その他の電子部品
に用いる圧粉磁芯用粉末及び圧粉磁芯に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気、電子機器の小型化が進んで
おり、それにつれて小型で高効率の圧粉磁芯が要求され
ている。圧粉磁芯用粉末の磁性材料としては、フェライ
ト粉末や強磁性金属粉末が用いられている。強磁性金属
粉末は、フェライト粉末に比較して飽和磁束密度が大き
いために磁芯を小型化できる利点があるが、電気抵抗が
小さいために渦電流損失が大きくなる欠点がある。この
渦電流損失をできるだけ小さくするために、強磁性金属
粉末粒子表面に、絶縁膜を形成させることが行われてい
る。このほかに、磁芯の小型化のために、飽和磁束密度
が大きいだけではなく、特に、直流を重畳した高磁界で
の透磁率特性に優れていることが必要で、直流重畳高磁
界特性が優れていると磁芯の小型化が可能になる。これ
は、動作磁界は、電流を磁路長で割ったものなので、磁
芯が小さくなって磁路長が短くなると、高磁界側に移
る。高磁界側に移っても、直流を重畳した高磁界での透
磁率特性が優れていて透磁率が高いと、高インダクタン
スが得られ、小型化が可能になる。また、その他に、大
電流に対応したインダクタが要求されている。この場合
も、直流を重畳した高磁界での透磁率特性が優れている
磁芯であれば、電流が大きくなって動作磁界が高磁界側
に移っても対応が可能となる。さらに、直流を重畳した
高磁界での透磁率特性が良好で、高磁界で急激に透磁率
が小さくならなければ、インダクタ等の巻き線数を増や
すことができ、インダクタのインダクタンスは巻き線数
の２乗に比例することから、さらなる小型化が可能とな
る。しかしながら、磁芯の小型化が可能な圧粉磁芯が得
られても、磁芯の寸法精度が重要な因子となる。この場
合、具体的には成形後、脱型した場合の寸法変化（以
下、「スプリングバック」と記す。）が小さいことが必
要となる。特に、複雑な形状の磁芯では、各部分の成形
圧が異なるためにスプリングバック量が異なり、磁芯の
寸法を精度高く成形することが困難である。

【０００３】これまで、磁芯の寸法を精度よく成形する
ために、強磁性金属粉末に潤滑剤を添加していた。例え
ば、特開平１２−３０９２５号公報、特開平１２−３０
９２４号公報、特開平１１−１９５５２０号公報、特開
平１０−３３５１２８号公報、特開平９−２６０１２６
号公報、特開平９−１７０００１号公報、特開平８−４
５７２４号公報、特開平８−３７１０７号公報、及び特
開平７−２５４５２２号公報には、ステアリン酸アルミ
ニウムを含むステアリン酸金属塩を用いることができる
旨記載されている。さらに、特開平１２−４９００８号
公報では、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カ
ルシウム、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸
バリウムの中から選択される少なくとも１種のステアリ
ン酸金属塩を含む圧粉磁芯用強磁性粉末が開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記提案の特開平１２
−３０９２５号公報等のいずれも、飽和磁束密度が高
く、かつコア損失が小さく、さらに、透磁率が高いなど
の磁気的特性に優れた圧粉磁芯用強磁性粉末等である。
しかしながら、成形体の強度を大きくすることができ、
さらに、脱型後のスプリングバック量を小さくすること
ができるなどの機械的特性に優れた圧粉磁芯用強磁性粉
末等については十分に開示されていない。

【０００５】そこで、本発明は、成形した圧粉磁芯にお
ける透磁率等の磁気的特性が優れているとともに、成形
した圧粉磁芯の寸法精度、圧環強度等の機械的特性を向
上させることができる圧粉磁芯用粉末及びこれを用いる
圧粉磁芯を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、強磁性粉末と、シリ
コーン樹脂又はフェノール樹脂を含む絶縁材と、潤滑
剤とを含む圧粉磁芯用粉末であって、潤滑剤がステ
アリン酸アルミニウムを含有する圧粉磁芯用粉末とす
る。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の圧粉
磁芯用粉末であって、ステアリン酸アルミニウムの金
属含有量が、４wt％以上である圧粉磁芯用粉末とす
る。請求項３に記載の発明は、強磁性粉末と、シリ
コーン樹脂又はフェノール樹脂を含む絶縁材と、潤滑
剤とを混合し、成形する圧粉磁芯であって、潤滑剤
がステアリン酸アルミニウムを含有する圧粉磁芯とす
る。請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の圧粉
磁芯であって、ステアリン酸アルミニウムの金属含有
量が、４wt％以上である圧粉磁芯とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。図１は、本発明の圧粉磁芯用粉末と圧粉磁
芯とが含有する材料及びその製造工程を示す図である。
本発明は、図１に示すように、強磁性粉末を含有するも
のである。強磁性粉末としては、特に限定するものでは
ないが、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ（スーパーマロイ）、
Ｆｅ−Ｎｉ（パーマロイ）、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ（センダ
スト）、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｐ等の軟質磁
性材料からなる群から選択される少なくとも１種の強磁
性金属粉末を用いることができる。強磁性金属粉末の平
均粒径は、５〜１５０μｍ、好ましくは１０〜１００μ
ｍがよい。平均粒径が５μｍ以下では、保磁力が大きく
なってしまい、１５０μｍ以上では、渦電流損失が大き
くなる。また、強磁性金属粉末の形状は、球形、扁平で
あってもよく、特に限定されない。例えば、トロイダル
状の磁芯、Ｅ型磁芯等で導電体の巻き線の足が直方体状
であるものなどでは、使用時の磁路方向に対して垂直な
方向に加圧して成形する横押し成形が可能であるが、横
押し成形では、圧粉磁芯中で扁平粒子の主面が磁路とほ
ぼ平行にできるため、扁平粒子を用いることにより透磁
率を一層向上させることができる。扁平化手段は、ボー
ルミル、ロッドミル、振動ミル、アトリッションミル等
の圧延、せんだん作用を持つ手段を適宜選択して用いる
ことができる。扁平化率は特に限定されないが、アスペ
クト比で表した場合に５〜２５程度が好ましい。また、
強磁性金属粉末の表面は滑らかな方が好ましい。強磁性
金属粉末の表面が、圧力をかけて成形するときに、強磁
性金属粉末の表面が滑らかだと充填率を高くすることが
できる。また、表面が凸凹だと、凸部に応力集中して歪
みが入りやすく透磁率等の磁気的特性を低下させ、ま
た、その部分が圧力を受けて強磁性金属粉末同士が接触
することで絶縁性が破壊され、渦電流損失が大きくな
る。

【０００８】さらに、本発明は、図１に示すように、絶
縁材として樹脂を含有する。これにより、強磁性金属粉
末の粒子間を絶縁してコア損失を低下させ、また、バイ
ンダとしても機能させ圧粉磁芯の機械的強度を向上させ
るものである。樹脂として、スチレン樹脂、アクリル樹
脂、スチレン／アクリル樹脂、エステル樹脂、ウレタン
樹脂、ポリエチレンなどのオレフィン樹脂、フェノール
樹脂、カーボネート樹脂、ケトン樹脂、フッ素化メタク
リレートやフッ化ビニリデンなどのフッ素樹脂、シリコ
ーン樹脂、フェノール樹脂又はその変性品などが挙げら
れる。また、これらの樹脂のうち、２種以上を共重合や
混合などの方法により併用した樹脂を使用しても良い。
これらの中で、特に、シリコーン樹脂とフェノール樹脂
が好ましい。

【０００９】シリコーン樹脂は、シロキサン結合を有す
る樹脂で、溌水性が強く、環境変化にも安定しているの
で圧粉磁芯用絶縁材樹脂に適している。さらに、このシ
リコーン樹脂によって、強磁性金属粉末の結合が緻密と
なり、強度の高い圧粉磁芯用粉末がえられる。シリコー
ン樹脂の種類としては特に限定されないが、加熱硬化型
シリコーン樹脂、常温硬化型シリコーン樹脂の何れをも
用いることができる。それらのうち、常温硬化型シリコ
ーン樹脂を用いる場合には、高温に加熱する必要がない
ため、圧粉磁芯の製造が容易であるという利点がある。
また、加熱硬化型シリコーン樹脂を用いる場合には、２
００〜４００℃で加熱することが必要である。常温硬化
型シリコーン樹脂でも硬化を促進させるために１００〜
３００℃の範囲内で加熱しても良い。また、反応により
硬化する縮合反応型シリコーン樹脂を用いることができ
る。シリコーン樹脂は、重量平均分子量が６００〜３３
００であることが好ましい。さらに、重量平均分子量が
８００〜２５００であることがより好ましい。重量平均
分子量が小さいほうが、成形体の強度が大きくなり、ま
た、成形体のエッジ部分の粉落ちが少なくなる傾向にあ
る。しかし、重量平均分子量が６００未満であると、高
温で熱処理する時に樹脂の減少量が多くなってしまうの
で、圧粉磁芯中における強磁性金属粉末間の絶縁性が保
てなくなってしまう。

【００１０】フェノール樹脂は、フェノール類とアルデ
ヒド類とを反応させることにより合成する樹脂で安価で
あり、かつ難燃性に優れており圧粉磁芯用絶縁材樹脂に
適している。フェノール樹脂には大別してノボラック型
とレゾール型があり、いずれでも良いが、本発明では特
にレゾール型のフェノール樹脂が好適である。レゾール
型樹脂のうちでは、耐熱性が良好であることから、Ｎを
第三アミンの形で含有しているものが特に好ましい。一
方、ノボラック型樹脂を用いると、成形体の強度が弱く
なるため、成形以降の工程での取り扱いが難しくなる。
ノボラック型樹脂を用いる場合には、温度をかけながら
の成形（ホットプレス等）を行うことが好ましい。この
場合の成形時の温度は、通常、１５０〜４００℃程度で
ある。なお、ノボラック型は架橋剤を含有しているもの
が好ましい。フェノール樹脂の重量平均分子量は、好ま
しくは３００〜７０００、より好ましくは５００〜７０
００、さらに好ましくは５００〜６０００である。重量
平均分子量が小さいほうが、成形体の強度が大きくな
り、また、成形体のエッジ部分の粉落ちが少なくなる傾
向にある。しかし、重量平均分子量が３００未満である
と、高温でアニールしたときに樹脂の減少量が多くなっ
てしまうので、圧粉磁芯中において強磁性金属粉末間の
絶縁性が保てなくなってしまう。フェノール樹脂とシリ
コーン樹脂との合計含有量は、強磁性金属粉末に対し、
好ましくは１〜３０ vol％、より好ましくは２〜２０ v
ol％である。樹脂量が少なすぎると、磁芯の機械的強度
が低下したり、絶縁不良が生じたりしてくる。一方、樹
脂量が多すぎると、圧粉磁芯中の非磁性分の比率が高く
なって、磁芯の透磁率および磁束密度が低くなる。

【００１１】なお、フェノール樹脂とシリコーン樹脂と
は、通常はそれぞれ単独で用いることが好ましいが、必
要に応じて併用してもよく、併用する際の量比は任意で
ある。絶縁材樹脂と強磁性金属粉末とを混合する際に
は、固体状または液状の樹脂を溶液化して混合してもよ
く、液状の樹脂を直接混合してもよい。液状の樹脂の粘
度は、２５℃において好ましくは１０〜１００００ｍＰ
ａ・ｓ、より好ましくは５０〜９０００ｍＰａ・ｓであ
る。粘度が低すぎても高すぎても、強磁性金属粉末表面
に均一な被膜を形成することが難しくなる。また、固体
状の絶縁材樹脂を混合する際には、絶縁材樹脂を粉砕機
で粉砕し微粒子にしてから混合することができる。これ
により、強磁性金属粉末との混合性を良くして、強磁性
金属粉末表面に薄い絶縁材樹脂被膜を形成することがで
きる。

【００１２】また、本発明は絶縁材として、図１に示す
ように、絶縁材樹脂に無機絶縁材を組み合わせてもよ
い。無機絶縁材としては、酸化珪素（シリカ（Ｓｉ
Ｏ_２））、酸化アルミニウム（アルミナ（Ａｌ
_２Ｏ_３））、酸化チタン（チタニア（ＴｉＯ _２））、酸
化ジルコニウム（ジルコニア（ＺｒＯ_２））等の無機酸
化物、炭化アルミニウム（ＡｌＣ）、炭化チタン（Ｔｉ
Ｃ）等の無機炭化物、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒
化チタン（ＴｉＮ）等の無機窒化物などの無機絶縁材及
びこれらの表面を表面改質剤や樹脂等で処理したものを
用いることができる。表面改質剤としてシランカップリ
ング剤、チタネ−トカップリング剤等で処理して、疎水
化したものが一層好ましい。また、これらの無機絶縁物
を溶媒中に均一にコロイド状に分散させたものを用いる
ことができる。溶媒としては、水と非水があるが、絶縁
材樹脂との相溶性から、非水溶媒が好ましく、エタノー
ル、ブタノール、トルエン、ベンゼン、キシレン等が一
層好ましい。添加量は、強磁性金属粉末に対して固形分
に換算して、０．１〜１５．０ Vol％、特に、０．５〜
５．０ Vol％が好ましい。これは、シリカ、チタニア、
ジルコニア等の固形分の添加量が少ないと、強磁性金属
粉末間の絶縁性が不十分となり、渦電流損失等が大きく
なる、添加量が多すぎると圧粉磁芯中の非磁性成分が多
くなって透磁率等の磁気特性が低下する。

【００１３】また、本発明は、図１に示すように、潤滑
剤を有するものである。潤滑剤としては、低分子量の炭
化水素、脂肪酸、金属塩等の化合物が挙げられる。ま
た、二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）等の化合物が挙げら
れる。とくに、金属塩として脂肪酸金属塩がよく、脂肪
酸としてステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、
オレイン酸がよく、金属としては、亜鉛、カルシウム、
ストロンチウム、バリウム、アルミニウムがよい。これ
ら脂肪酸金属塩の中で、ステアリン酸アルミニウムが一
層好ましい。ステアリン酸アルミニウムは、モノ−ステ
アリン酸アルミニウム、ジ−ステアリン酸アルミニウ
ム、トリ−ステアリン酸アルミニウムの３種類がある
が、これらの中の少なくとも１種類を含むのであればよ
い（以下、これを「ステアリン酸アルミニウム」と記
す。）。

【００１４】ステアリン酸アルミニウムは、樹脂の滑
剤、塗料及びインクの分散剤、グリースの増稠剤として
用いられる。ステアリン酸アルミニウムを圧粉磁芯に用
いると、他のステアリン酸金属塩に比較して、スプリン
グバック量が小さく、成形体強度を大きくすることがで
きることがわかった。図２は、本発明の圧粉磁芯用粉末
を用いる圧粉磁芯の内部の構造を概略的に示す図であ
る。図３は、従来の圧粉磁芯用粉末を用いる圧粉磁芯の
内部の構造を概略的に示す図である。ステアリン酸金属
塩は、塩であるために金属との結合は、イオン的である
が、イオン性が小さく、解離性に乏しいために撥水性が
あり、環境変化に強いという特性がある。また、例え
ば、ステアリン酸金属塩を一様に塗布した金属表面に重
石を乗せたゴムを引いて、その摩擦係数を測定すると摩
擦係数が非常に小さいステアリン酸亜鉛、ステアリン酸
カルシウム等の第１のグループと摩擦係数の大きいステ
アリン酸アルミニウム、ステアリン酸鉄等の第２のグル
ープに分けることができる。さらに、ステアリン酸金属
塩の潤滑剤としての効果を発揮するのはステアリン酸金
属塩の端面でのへき開による滑り性による。このへき開
性は、一定の圧力をかけたときの一定の穴からの流出速
度により模擬的に判断することができる。第２のグルー
プにおいて、ステアリン酸アルミニウムは、ステアリン
酸鉄より流出速度が小さく、したがってへき開性も小さ
いことがわかる。なお、このとき、第１グループは第２
グループと比較して流出速度が非常に大きく、へき開性
が高いことがわかる。しかしながら、強磁性金属粉末間
で、へき開性が高く薄い膜となって被覆するよりも、あ
る程度摩擦係数が小さく、かつ、へき開性も小さい方
が、厚い膜となって強磁性金属粉末間に残る。そのため
に、図２に示すように、摩擦係数が小さく、かつ、へき
開性も小さいステアリン酸アルミニウムが強磁性金属粉
末同士の直接的な接触を防止して、強磁性金属粉末に歪
みが残るのを防止してスプリングバック量を低減するこ
とができる。従来用いている潤滑剤ステアリン酸亜鉛等
では、図３に示すように、へき開性が高いために圧力を
受けると、流動し他の圧力の低い部分に移動してしま
い、強磁性金属粉末同士が接触して、互いに弾性・塑性
変形する。そのために、歪みが残留し、脱型したときに
スプリングバック量が大きくなる。

【００１５】さらに、ステアリン酸アルミニウムの金属
含有量が多いほど、スプリングバック量が小さく、成形
体強度を大きくすることができる。このため、ステアリ
ン酸アルミニウムの金属含有量は、少なくとも４wt％以
上あることが好ましい。これは、ステアリン酸アルミニ
ウムの金属含有量が４wt％以下では、ジ−、トリ−ステ
アリン酸アルミニウムの量が増えるために、ステアリン
酸アルミニウムの構造が複雑になり、摩擦係数がさらに
大きくなり、また、へき開性も低下して潤滑剤として機
能しない。しかし、金属含有量が７．８wt％以上になる
と、ステアリン酸と結合していない単独の金属Ａｌが存
在するようになり、潤滑剤として機能を阻害する。ま
た、ステアリン酸アルミニウムの製造時に発生する遊離
脂肪酸は、潤滑剤の効果を損なうので、多くとも３０wt
％以下であることがよく、１０wt％以下が一層好まし
い。これは、遊離脂肪酸が増えると摩擦係数が大きくな
り、かつ、へき開性も小さくなりすぎて潤滑剤として機
能しなくなる。遊離脂肪酸としては、ステアリン酸、パ
ルミチン酸、ミリスチン酸、オレイン酸等が挙げられ
る。

【００１６】また、強磁性金属粉末に対して、ステアリ
ン酸アルミニウムの添加量は、０．２〜１．５wt％がよ
く、０．３〜１．０wt％であることが一層好ましい。ス
テアリン酸アルミニウムの添加量が少なすぎると、圧粉
磁芯中で強磁性金属粉末間の絶縁が不十分となり、ま
た、成形時に圧粉磁芯が金型から抜きにくい等の不具合
が生ずる。潤滑剤の添加量が多すぎると、圧粉磁芯中の
非磁性分が多くなって透磁率や磁束密度が低下し、ま
た、成形体の強度が小さくなる等の不具合点が生ずる。
ここでは、潤滑剤としてステアリン酸アルミニウムと他
のステアリン酸金属塩を混合して用いることができる。
この場合、添加する他のステアリン酸金属塩はステアリ
ン酸アルミニウムの３０wt％を越えないことが好まし
い。摩擦係数とへき開性に関して、強磁性金属粉末に対
して適正な範囲があるからである。

【００１７】次に、本発明の圧粉磁芯の製造方法につい
て、図１に基づいて説明する。まず、強磁性金属粉末と
絶縁材とを混合する（図１中のＳ１）。絶縁材には、絶
縁材樹脂と無機絶縁材を混合して用いる。強磁性金属粉
末は、混合前に歪みを除くために熱処理をしてもよい。
また、強磁性金属粉末間の絶縁性を向上させるために、
薄い酸化膜を形成するために酸化処理してもよい。混合
条件は、加圧ニーダー、ライカイ機等を用い、室温で２
０〜６０分間混合する。混合後は、１００〜３００℃で
２０〜６０分間乾燥する（図１中のＳ２）。乾燥後に解
砕し（図１中のＳ３）、潤滑剤を添加して混合すること
で（図１中のＳ４）、圧粉磁芯用粉末を得る。ここで、
潤滑剤としてステアリン酸アルミニウム又はステアリン
酸アルミニウムと他のステアリン酸金属塩の混合物を用
いる。混合条件は、Ｖ型混合機等の容器回転型でも、回
転円板型のように容器固定型の混合機を適宜選択するこ
とができる。例えば、Ｖ型混合機では、回転数は３０〜
８０ｒｐｍで、１５〜６０分間でよい。次に、所望の形
状に成形する（図１中のＳ５）。磁芯形状は、特に限定
されず、トロイダル型、Ｅ型、ドラム型、ポット型等に
適用できる。成形条件は、特に限定されず、圧力は３９
０〜１９６０ＭＰａ、最大圧力の保持時間は０．１〜６
０秒程度でよく、これらは、強磁性金属粉末の種類・形
状、目的とする磁芯の形状・寸法、磁芯の密度等に応じ
て適宜決定することができる。ステアリン酸アルミニウ
ムを添加しておくことで、成形時の強磁性金属粉末間の
潤滑性を高めることで、特に、金型から取り出した場合
のスプリングバック量を小さくし、また、成形体の強度
を大きくすることができる。また、金型から取り出すと
きの離型性を向上させることで、成形体が金型に付着し
て型くずれするのを防止することができる。成形後は、
金型による加圧により強磁性金属粉末に生じた歪みを開
放するため、熱処理をしてもよい（図１中のＳ６）。ま
た、ステアリン酸アルミニウムを含有する本発明の圧粉
磁芯では、成形時の歪みが少ないために、熱処理をしな
くともよい。ただし、熱処理を行う場合は、強磁性金属
粉末の種類・形状、成形条件等により適宜決定すること
ができるが、熱処理温度は５５０〜８５０℃、熱処理時
間は１０分〜２時間で、窒素ガス・アルゴンガス等の非
酸化性雰囲気中で行うことが好ましい。成形後、導線の
巻き付け、磁芯の組み付け、ケース装入などを行う。

【００１８】

【実施例】本発明の圧粉磁芯による磁気的特性と成形体
の機械的特性について評価する。（実験例１）ここでは、絶縁材樹脂としてシリコーン樹
脂、潤滑剤としてステアリン酸アルミニウム等を用いる
圧粉磁芯を比較する。実施例１−１ないし１−３、比較
例１−１ないし１−３は、以下のようにして作製する。
表１は、実験例１におけるシリコーン樹脂を用いる圧粉
用強磁性金属粉末の潤滑剤の添加量を示している。

【表１】絶縁材樹脂は、すべてシリコーン樹脂（東レ・ダウコー
ニング・シリコーン（株）製商品名ＳＲ２４１４）であ
る。強磁性金属粉末は、すべてパーマロイ粉末（大同特
殊鋼（株）製商品名ＤＡＰＰＢ）で、平均粒径は１３μ
ｍである。この両者を秤量・混合して、さらに加圧ニー
ダーで室温で３０分間混合した。次に、大気雰囲気下で
１５０℃３０分間乾燥し、圧粉用強磁性金属粉末を得
る。この圧粉用強磁性金属粉末に、潤滑剤０．８wt％を
添加して、Ｖ型混合機で１５分間混合する。表１に示す
ように、実施例１ないし３と比較例１では、金属（アル
ミニウム）含有量が、それぞれ４wt％（堺化学工業
（株）製商品名ＳＡ−１５００）、５wt％（堺化学工業
（株）製商品名ＳＡ−１０００）、７wt％（純正化学
（株）製試薬一級）、３．４wt％（堺化学工業（株）製
商品名ＳＡ−２０００）のステアリン酸アルミニウムを
用いる。比較例２では、金属（亜鉛）含有量が１０wt％
のステアリン酸亜鉛（関東化学（株）製試薬一級）を、
比較例３では金属を含有しないステアリン酸（純正化学
（株）製試薬一級）を用いる。潤滑剤を添加して混合し
た後、それらを外形１７．５ｍｍ、内径１０．２ｍｍ、
高さ５．０ｍｍのトロイダル形状に、４９０ＭＰａの圧
力で成形する。成形後、磁気的特性と機械的特性を評価
する。磁気的特性として、ＬＣＲメーター（横河ヒュー
レットパッカード（株）製ＨＰ４２８４Ａ）を用いて、
１００ｋＨｚ、６０００Ａ／ｍにおける透磁率μ_ｅｆｆ
を測定する。さらに、Ｂ−Ｈアナライザー（岩崎通信
（株）製ＳＹ−８２３２）を用いて、磁芯損失として、
１００ｋＨｚ、１００ｍＴにおけるヒステリシス損失
（Ｐｈ）、渦電流損失（Ｐｅ）、総損失（Ｐｃ）を測定
する。また、機械的特性として、金型径とトロイダル形
状圧粉磁芯の外径を測定し、スプリングバック量を算出
する。さらに、机上デジタル荷重試験機（青木エンジニ
アリング（株）製）でトロイダル形状圧粉磁芯が破壊す
るまでの強度を測定して、圧環強度とする。

【００１９】表２は、これらの測定結果を示している。

【表２】表２からも明らかなように、磁気的特性において、実施
例１−１ないし１−３及び比較例１−１のように、ステ
アリン酸アルミニウムを用いることで、透磁率は３０以
上と高い値を示しいる。さらに、総損失（Ｐｃ）は４０
０ｋＷ／ｍ^３以下の低い値を示している。特に、実施例
１−１ないし１−３のように金属含有量が５wt％以上の
ステアリン酸アルミニウムを添加することで、比較例１
−１比較しても、総損失（Ｐｃ）は３９０ｋＷ／ｍ^３以
下の非常に低い値になっている。このとき、ステアリン
酸アルミニウムを用いない比較例１−２及び１−３で
は、４００ｋＷ／ｍ^３以上の高い値の総損失がある。ま
た、ヒステリシス損失（Ｐｈ）、渦電流損失（Ｐｅ）も
同様の傾向を示している。機械的特性において、実施例
１−１ないし１−３では、スプリングバック量が０．３
２％以下であるのに、比較例１−１ないし１−３では、
０．４１％以上と高い値を示している。さらに、実施例
１−１ないし１−３では、圧環強度７．５ＭＰａ以上で
あるのに、比較例１−１ないし１−３では、５．９ＭＰ
ａ以下と低い値を示している。これは、ステアリン酸ア
ルミニウムが、強磁性金属粉末に歪みを与えることな
く、強磁性金属粉末間を強固に結びつけていることを示
している。

【００２０】（実験例２）ここでは、絶縁材樹脂として
フェノール樹脂、潤滑剤としてステアリン酸アルミニウ
ム等を用いる圧粉磁芯を比較する。実施例２−１ないし
２−３、比較例２−１ないし２−３は、以下のようにし
て準備する。表３は、実験例２におけるフェノール樹脂
を用いる圧粉用強磁性金属粉末の潤滑剤の添加量を示し
ている。

【表３】絶縁材樹脂は、すべてレゾール型フェノール樹脂（昭和
高分子（株）製商品名ＥＬＳ−５８２）である。圧粉磁
芯は、絶縁材樹脂以外は実験例１と同様に作製する。成
形後、実験例１と同様に磁気的特性と機械的特性を評価
する。

【００２１】表４は、これらの測定結果を示している。

【表４】表４からも明らかなように、磁気的特性において、実施
例２−１ないし２−３及び比較例２−１のように、ステ
アリン酸アルミニウムを用いることで、透磁率は３０以
上と高い値を示しいる。さらに、総損失（Ｐｃ）は４０
０ｋＷ／ｍ^３以下の低い値を示している。特に、実施例
２−１ないし２−３のように金属含有量が５wt％以上の
ステアリン酸アルミニウムを添加することで、比較例２
−１で総損失（Ｐｃ）が４０１ｋＷ／ｍ^３であるのに対
して、総損失（Ｐｃ）は３９０ｋＷ／ｍ^３以下の非常に
低い値になっている。このとき、ステアリン酸アルミニ
ウムを用いない比較例２−２及び２−３では、４００ｋ
Ｗ／ｍ^３以上の高い値の総損失（Ｐｃ）がある。また、
ヒステリシス損失（Ｐｈ）、渦電流損失（Ｐｅ）も同様
の傾向を示している。機械的特性において、実施例２−
１ないし２−３では、スプリングバック量が０．３３％
以下であるのに、比較例２−１ないし２−３では、０．
４３％以上と高い値を示している。さらに、実施例２−
１ないし２−３では、圧環強度７．６ＭＰａ以上である
のに、比較例２−１ないし２−３では、５．６ＭＰａ以
下と低い値を示している。これは、ステアリン酸アルミ
ニウムが、強磁性金属粉末に歪みを与えることなく、強
磁性金属粉末間を強固に結びつけていることを示してい
る。また、表２及び表４から、絶縁材樹脂を変えてもス
テアリン酸アルミニウムが、磁気的特性と機械的特性を
向上させていることがわかる。

【００２２】次に、本発明の一実施形態である圧粉磁芯
について説明する。図４は、本発明の一実施形態である
ＥＣＣ型圧粉磁芯の構造を示す斜視図である。この圧粉
磁芯Ｍは、前後に延びる主磁路Ｍ０と、この主磁路Ｍ０
から側方に分岐する３の分磁路Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３とを有
する平面視ＥＣＣ型の磁芯として一体に成形される。各
分磁路Ｍ１、Ｍ３は、ほぼ六面体で、その一面において
主磁路Ｍ０と合流する。残る外面のうち、例えば、分磁
路Ｍ１の上面Ｍ１１、後面Ｍ１２、右側面Ｍ１３が隣り
合う場所において稜辺Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を画成し、交差
するこれらの稜辺が頂角Ａ１を与える。さらに、分磁路
Ｍ２は、ほぼ円柱状で、外面Ｍ２１は曲面を形成してい
る。このＥＣＣ型圧粉磁芯Ｍ０の内部は、絶縁材樹脂に
被覆された強磁性金属粉末とステアリン酸アルミニウム
を含んでいる。このステアリン酸アルミニウムが、劈開
して延びることで、絶縁材樹脂被膜の上に膜を形成し
て、強磁性金属粉末の過度の滑りを抑制して整列させ、
かつ、強磁性金属粉末間の間隙に滞留して、強磁性金属
粉末に歪みが入るの抑制している。特に、ＥＣＣ型圧粉
磁芯の稜辺Ｌ１等又は曲面Ｍ２１で強磁性金属粉末を整
列させ、また歪みが入るの抑制することで、スプリング
バック量を低減させ。また粉落ちによる部分的欠損を
防止することができる。さらに、歪みが入るのを防ぐこ
とで透磁率の低下を防ぎ、圧粉磁芯のコア損失を小さく
することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、透磁
率が高く、コア損失の小さい等の優れた磁気的特性を有
し、かつ圧環強度が高いにも関わらずスプリングバック
量の小さい等の優れた機械的特性を有する圧粉磁芯を製
造することができる圧粉磁芯用粉末を提供することがで
きる。また、本発明では、透磁率が高く、コア損失の小
さい等の優れた磁気的特性を有し、かつ圧環強度が高い
にも関わらずスプリングバック量の小さい等の優れた機
械的特性を有する圧粉磁芯を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の圧粉磁芯用粉末と圧粉磁芯が
含有する材料及びその製造工程を示す図である。

【図２】本発明の圧粉磁芯用粉末を用いる圧粉磁芯の内
部の構造を概略的に示す図である。

【図３】従来の圧粉磁芯用粉末を用いる圧粉磁芯の内部
の構造を概略的に示す図である。

【図４】本発明の一実施形態であるＥＣＣ型圧粉磁芯の
構造を示す斜視図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】強磁性粉末と、シリコーン樹脂又はフェノール樹脂を含む絶縁材と、潤滑剤とを含む圧粉磁芯用粉末であって、潤滑剤がステアリン酸アルミニウムを含有することを特
徴とする圧粉磁芯用粉末。
【請求項２】請求項１に記載の圧粉磁芯用粉末であ
って、ステアリン酸アルミニウムの金属含有量が、４wt％以上
であることを特徴とする圧粉磁芯用粉末。
【請求項３】強磁性粉末と、シリコーン樹脂又はフェノール樹脂を含む絶縁材と、潤滑剤とを混合し、成形する圧粉磁芯であって、潤滑剤がステアリン酸アルミニウムを含有することを特
徴とする圧粉磁芯。
【請求項４】請求項３に記載の圧粉磁芯であって、ステアリン酸アルミニウムの金属含有量が、４wt％以上
であることを特徴とする圧粉磁芯。