JP2002033211A

JP2002033211A - 圧粉磁芯及びその製造方法

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Publication number: JP2002033211A
Application number: JP2000215720A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Ishii; 政義石井; Yoshitaka Saito; 義孝斎藤
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2000-07-17
Filing date: 2000-07-17
Publication date: 2002-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｆｅ−Ｓｉ合金粉末を圧縮成形して得られる
圧粉磁芯の、直流重畳特性、周波数特性を向上するこ
と。【解決手段】１〜１０重量％Ｓｉ、残部Ｆｅなる組成
の合金粉末と、ＳｉＯ_２を生成する化合物と、ＭｇＣＯ
_３またはＭｇＯの粉末からなる混和物を圧縮成形して、
熱処理することにより、磁性粒子間に絶縁を確保するた
めガラス層を形成する。これによって、磁性粉末の高充
填に伴う絶縁低下に起因するコアロスの増加を抑制し、
良好な直流重畳特性、周波数特性を有する圧粉磁芯を得
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、チョークコイルに
用いられる圧粉磁芯に関し、さらに詳しくは、直流重畳
特性及び周波数特性に優れた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
らの中で、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、圧粉磁芯は、金属粉末を有機バイ
ンダーなどと混合して高圧で圧縮成型して作製するた
め、粉末粒子間の絶縁が保てず、透磁率の周波数特性の
低下という欠点を有する。また、粉末粒子間の絶縁を確
保するため、バインダーなどを大量に混合すると金属粉
末の占積率が低下し、透磁率が低下するなどの問題があ
る。

【０００４】また、近年、省エネルギー、二酸化炭素に
よる地球温暖化問題の高まりから、一般家電及び産業用
機器において、省エネルギー対策が急速に進んでおり、
その対策として、電気回路の高効率化等が求められてい
る。その解決手段の一環として、圧粉磁芯の透磁率の向
上及び周波数特性の改善、コアロスの改善が強く望まれ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の圧粉磁芯の透磁
率を向上させる方法としては、磁性粉末の充填率の向上
に主点が置かれており、その手段として、例えば成形圧
を上げるなどの方法が考えられる。しかし、この方法で
充填率を向上させた場合、粉末粒子間の絶縁が低下し、
渦電流損失の増加、周波数特性の劣化を招いてしまう。
従って、本発明の技術的課題は、上記問題点を解決し、
直流重畳特性、周波数特性に優れた圧粉磁芯を提供する
ことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の問題を
解決するために、圧粉磁芯における磁性粒子間に、絶縁
体を介在させることを検討した結果なされたものであ
る。本発明者らは、前記の方法を具体化することの検討
を進めた結果、ＳｉＯ_２を生成する化合物を含む粉末も
しくは溶液と、ＭｇＣＯ_３粉末もしくはＭｇＯを、圧粉
磁芯の原材料に混合し、プレス、熱処理することによ
り、磁性粉末粒子間に絶縁体を介在させ得ることを見出
した。

【０００７】即ち、本発明は、磁性粉末を圧縮成型して
得られる圧粉磁芯において、磁性粉末は１重量％〜１０
重量％Ｓｉ、残部Ｆｅの組成の合金であり、磁性粉末の
間にＳｉＯ_２とＭｇＯを主成分とする絶縁体を介在させ
てなることを特徴とする圧粉磁芯である。

【０００８】また、本発明は、磁性粉末と、シリコーン
樹脂またはシランカップリング剤の少なくとも一方と、
炭酸マグネシウム粉末または酸化マグネシウム粉末の少
なくとも一方とを混合した混和物を圧縮成形し、得られ
た成形体に熱処理を施すことを特徴とする、前記の圧粉
磁芯の製造方法である。

【０００９】また、本発明は、前記の圧粉磁芯の製造方
法において、前記熱処理は、５００℃以上の温度領域で
行うことを特徴とする圧粉磁芯の製造方法である。

【００１０】また、本発明は、前記の圧粉磁芯の製造方
法において、前記シランカップリング剤の混合は、シラ
ンカップリング剤による磁性粉末粒子の表面処理による
ことを特徴とする圧粉磁芯の製造方法である。

【００１１】

【作用】本発明によれば、同様の磁性粉末を用いた従来
の圧粉磁芯に比較して、直流重畳特性、周波数特性の優
れた圧粉磁芯が得られるが、これはＳｉＯ_２を生成する
化合物とＭｇＣＯ_３粉末またはＭｇＯ粉末とを混合して
熱処理することにより、磁性粒子間にＳｉＯ_２とＭｇＯ
を主成分とするガラス層が形成され、充填率を低下させ
ることなく、粒子間の絶縁を確保できたためと解され
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明においては、磁性粉末として１重量
％〜１０重量％Ｓｉ、残部Ｆｅの組成の合金が用いられ
るが、溶解法によるインゴットからの粉砕粉末、アトマ
イズ粉末など、組成の分布が均一であれば、製法に制限
はない。

【００１３】一方、圧粉磁芯の成形においては、バイン
ダーを用いることがあり、一般的な圧粉磁芯用のバイン
ダーとして、エポキシ樹脂などの熱硬化性高分子が用い
られる。本発明においては、ＳｉＯ_２を生成する化合物
を用いることから、シロキサン結合で主鎖が構成される
シリコーン樹脂を主成分とする接着剤を用いることがで
きる。

【００１４】また、シランカップリング剤は、ＳｉとＯ
を構成元素としているので、これを混合しても、熱処理
によりＳｉＯ_２を生成することができる。この場合は、
予め磁性粉末をシランカップリング剤で表面処理すると
いう方法をとれば、磁性粉末の充填率向上にも寄与でき
る。

【００１５】また、本発明では、絶縁体を形成するた
め、ＭｇＣＯ_３粉末またはＭｇＯ粉末を混合するが、Ｍ
ｇＯは空気中のＣＯ_２や水を吸収してＭｇＣＯ_３水和物
に変化するので、取り扱いに注意が必要である。一方、
ＭｇＣＯ_３は７００℃付近以上の温度で、ＣＯ_２を放出
してＭｇＯに変化するので、ＭｇＯを使用した場合と同
様の結果が得られる。つまり、製造工程の環境や熱処理
の条件などによって、適宜使い分ける必要がある。

【００１６】以下に本発明の実施の形態を、具体的な実
施例によってさらに詳しく説明する。

【００１７】

【実施例】（実施例１）水アトマイズ法で作製した、Ｓ
ｉが６.５ｗｔ％、残部がＦｅという組成の合金粉末
に、シリコーン樹脂、シラン系カップリング剤、ＭｇＣ
Ｏ_３粉末、ＭｇＯ粉末の所要量を、秤量して混合し、金
型を用いて室温で１５ｔｏｎ／ｃｍ^２の圧力で成形し、
外径２０ｍｍ、内径１０ｍｍ、厚さ５ｍｍのトロイダル
形状の圧粉磁芯を得た。表１は、本実施例における前記
成分の秤量組成を示したものである。ここでは、実施例
として４種類、比較例として１種類の圧粉磁芯を作製し
た。

【００１８】

【表１】

【００１９】次に、この圧粉磁芯に、７００℃、２時
間、窒素中という条件で熱処理を施し、シリコーン樹脂
の熱処理及び粉末成形時の歪みの除去を行った。次に、
この圧粉磁芯を絶縁体からなるケースに装入して巻線を
施し、ヒューレッドパッカード社（以下、ＨＰと記す）
製４２８４Ａプレシジョンメーターで直流重畳特性を測
定した。この結果を図１に示した。

【００２０】また、ＨＰ製４１９４Ａインピーダンスア
ナライザーで、μの周波数特性を測定した。結果を図２
に示した。また、各圧粉磁芯の比抵抗の測定結果を表２
に示した。比較例として、表１に示すように、シリコー
ン樹脂を３.０ｗｔ％のみ混合し、上記と同様の方法で
圧粉磁芯の作製、特性測定を行い、結果を同じく図１、
図２、表２に示した。

【００２１】

【表２】

【００２２】図１、図２より、本実施例の圧粉磁芯で
は、直流重畳特性、周波数特性とも比較例に比べ、良好
であることがわかる。また、表２より、本実施例の圧粉
磁芯では、比抵抗も向上していることがわかる。

【００２３】（実施例２）次に、実施例２について説明
する。試料１として、表１に示した混合比率で原材料を
秤量し、実施例１と同様にして金型を用い、室温で１５
ｔｏｎ／ｃｍ^２の圧力で成形し、外径２０ｍｍ、内径１
０ｍｍ、厚さ５ｍｍのトロイダル形状の圧粉磁芯を得
た。次に、この圧粉磁芯に、４００℃、５００℃、６０
０℃、７００℃、８００℃、９００℃で、２時間、窒素
中で熱処理を施し、シリコーン樹脂の熱処理及び粉末成
形時の歪みの除去を行った。

【００２４】この圧粉磁芯を絶縁体からなるケースに装
入して巻線を施し、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。結果を図３に示した。
また、ＨＰ製４１９４Ａインピーダンスアナライザーで
μの周波数特性を測定した。結果を図４に示した。図
３、図４より、熱処理温度５００℃以上の圧粉磁芯で、
直流重畳特性、周波数特性とも良好な特性であった。こ
れは、５００℃以上でＳｉＯ_２とＭｇＯのガラス層が形
成されたためと考えられる。

【００２５】また、前記温度で熱処理を施した圧粉磁芯
について比抵抗を測定した。また、比較例として、実施
例１と同一の磁性粉末を用い、シリコーン樹脂３.０ｗ
ｔ％のみを混合し、実施例１と同様の方法で作製した圧
粉磁芯に、本実施例と同様に、４００℃、５００℃、６
００℃、７００℃、８００℃、９００℃の温度で、２時
間、窒素中で熱処理を施し、シリコーン樹脂の熱処理及
び粉末成形時の歪みの除去を行い、圧粉磁芯を作製し
た。これらについても同様に、比抵抗を測定した。結果
を図５に示した。

【００２６】図５より、比較例のシリコーン樹脂のみの
圧粉磁芯では、熱処理温度の上昇に伴い比抵抗が低下
し、９００℃の高温では、絶縁が破壊されていることが
わかる。一方、本実施例では、熱処理温度の増加と共に
比抵抗が向上し、９００℃まで絶縁が保たれることがわ
かった。この結果から、本発明により、高温熱処理で十
分な絶縁が確保でき、これによって磁気特性が向上でき
ることがわかる。

【００２７】

【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、残部Ｆｅなる組成の合金粉末と、
ＳｉＯ_２を生成する化合物と、ＭｇＣＯ_３またはＭｇＯ
の粉末からなる混和物を圧縮成形して、熱処理すること
により、磁性粒子間に絶縁を確保するためガラス層が形
成され、良好な直流重畳特性、周波数特性を有する圧粉
磁芯を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１による圧粉磁芯と比較例の圧粉磁芯の
周波数特性を示す図。

【図２】実施例１による圧粉磁芯と比較例の圧粉磁芯の
直流重畳特性を示す図。

【図３】圧粉磁芯の周波数特性の熱処理温度依存性を示
す図。

【図４】圧粉磁芯の直流重畳特性の熱処理温度依存性を
示す図。

【図５】実施例１による圧粉磁芯と比較例の圧粉磁芯の
周波数特性を示す図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性粉末を圧縮成型して得られる圧粉磁
芯において、磁性粉末は１重量％〜１０重量％Ｓｉ、残
部Ｆｅの組成の合金であり、磁性粉末の間にＳｉＯ_２と
ＭｇＯを主成分とする絶縁体を介在させてなることを特
徴とする圧粉磁芯。
【請求項２】磁性粉末と、シリコーン樹脂またはシラ
ンカップリング剤の少なくとも一方と、ＭｇＣＯ_３粉末
またはＭｇＯ粉末の少なくとも一方とを混合した混和物
を圧縮成形し、得られた成形体に熱処理を施すことを特
徴とする請求項１に記載の圧粉磁芯の製造方法。
【請求項３】請求項２に記載の圧粉磁芯の製造方法に
おいて、前記熱処理は、５００℃以上の温度領域で行う
ことを特徴とする圧粉磁芯の製造方法。
【請求項４】請求項２ないし請求項３のいずれかに記
載の圧粉磁芯の製造方法において、前記シランカップリ
ング剤の混合は、シランカップリング剤による磁性粉末
粒子の表面処理によることを特徴とする圧粉磁芯の製造
方法。