JP2003257722A - 軟磁性粉末、それを用いた圧粉磁心 - Google Patents

軟磁性粉末、それを用いた圧粉磁心

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Satoshi Takemoto
聡 武本
Takanobu Saitou
貴伸 斉藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コアロスの圧粉磁心の製造に用いる軟磁性
粉末を提供する。 【解決手段】 Fe−Si系,Fe−Al系,Fe−S
i−Al系,Fe−Ni系、またはFe−Co系の軟磁
性粉末において、S,Te,Seの群から選ばれる少な
くとも1種の元素が、総量で、0.015〜0.3質量%
添加されていて、アトマイズ法で製造される軟磁性粉
末。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は軟磁性粉末とそれを
用いた圧粉磁心に関し、更に詳しくは、低コアロスの圧
粉磁心の製造にとって有用である新規な軟磁性粉末とそ
れを用いた圧粉磁心に関する。
【0002】
【従来の技術】圧粉磁心は、対象製品が小型・複雑な形
状であっても高い歩留まりで製造することができ、現
在、OA機器や自動車部品などの制御用スイッチング電
源やDC−DCコンバータのチョークコイルとして多用
されている。また、ノイズフィルタ,バッテリ充電用ト
ランスなどのコアとしても用いられている。
【0003】この圧粉磁心は、概ね、次のようにして製
造されている。まず、所定組成の軟磁性合金に対し、機
械粉砕法や、アトマイズ法などを適用して、所望する形
状と粒度の軟磁性粉末を製造する。ついで、この軟磁性
粉末に所定量の絶縁材料とバインダ成分を均一に混合し
て軟磁性粉末の表面を被覆する絶縁皮膜を形成する。
【0004】ついで、得られた混合物を所定形状の金型
に充填したのち所定の圧力で例えばプレス成形して圧粉
磁心のグリーンを成形する。そして最後に、上記グリー
ンに所定温度の熱処理を施して、成形時に蓄積された成
形歪みを解放し、目的とする圧粉磁心にする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな電源に対する高効率化の要求に対応して、それに用
いられる圧粉磁心に対しては、低コアロス化への要求が
非常に強くなっている。この低コアロスを実現するため
には、圧粉磁心のヒステリシス損と過電流損を低下せし
めることが必要である。
【0006】その場合、用いる軟磁性粉末における結晶
粒を粗大化させると、当該軟磁性粉末の保磁力が低下し
て圧粉磁心のヒステリシス損も低減することが知られて
いる。また、用いる軟磁性粉末を微細化すると、圧粉磁
心の過電流損の低減にとって有効であることも知られて
いる。したがって、低コアロスの圧粉磁心を製造する場
合、その原料素材としては、結晶粒が粗大化していて、
しかも微細な軟磁性粉末を用いることが好適である。
【0007】ところで、軟磁性粉末をアトマイズ法で製
造する場合には、その製造条件によっても変化するが、
概ね、次のような問題が生ずることがある。すなわち、
アトマイズ法では、所定組成の溶湯をノズルから噴霧
し、その微小液滴を例えば水などの冷媒に投入して凝固
することにより目的とする粉末が製造される。
【0008】その場合、ノズルから噴霧された液滴に
は、溶融状態から凝固状態に至るまでの過程でその表面
に酸化物などが薄層状に生成する。そして、その表面酸
化物は、いまだ溶融状態にある液滴の内部の対流の影響
を受けて内部に巻き込まれ、液滴の固化に伴って得られ
た粉末の内部に残留することがある。このような状態で
得られた軟磁性粉末は、表面酸化物が巻き込まれていな
い軟磁性粉末に比べると、その保磁力が大きいという問
題があり、低コアロスの圧粉磁心用の原料素材としては
難がある。
【0009】本発明は、アトマイズ法を適用した場合で
あっても、上記したような表面酸化物の巻き込みが起こ
りづらく、また、溶湯の粘性が低下するので、従来より
微粉化することが可能であり、もって低コアロスの圧粉
磁心の原料素材として有用な軟磁性粉末と、それを用い
た圧粉磁心の提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、Fe−Si系,Fe−Al
系,Fe−Si−Al系,Fe−Ni系、またはFe−
Co系の軟磁性粉末において、S,Te,Seの群から
選ばれる少なくとも1種の元素が添加されていることを
特徴とする軟磁性粉末が提供される。
【0011】具体的には、上記した元素の少なくとも1
種が総量で0.015〜0.3質量%添加されていて、か
つ、アトマイズ法で製造される軟磁性粉末が提供され
る。また、本発明においては、上記した軟磁性粉末を用
いて製造され、ヒステリシス損と過電流損のいずれもが
低減している圧粉磁心が提供される。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の軟磁性粉末は、Fe−S
i系,Fe−Al系,Fe−Si−Al系,Fe−Ni
系、またはFe−Co系の軟磁性粉末であって、その組
成に、S,Te,Seの1種または2種以上が添加され
ていることを最大の特徴とする。ここで、S,Te,S
eはいずれも周期律表16族に属する元素である。これ
らの元素の作用効果はいまだ正確には判明していない
が、これらの元素を添加すると、アトマイズ用の溶湯の
粘性が低下する。そのため、噴霧用のノズルを従来にま
して細径化することができるので、より微細な軟磁性粉
末の製造が可能となる。
【0013】すなわち、S,Te,Seを添加すること
により、圧粉磁心の過電流損を低減させる原料素材の供
給をアトマイズのみで実現することができるという効果
が得られる。また、S,Te,Seは、いわゆる表面活
性元素であるため、アトマイズ直後の液滴表面に生成す
る薄い酸化物を当該液滴表面に固定し、それが液滴内部
に巻き込まれることを抑止してヒステリシス損の低減に
資する作用効果を発揮するものと考えられる。
【0014】そのため、固化後に得られた粉末は、その
結晶粒の粗大化が確保され、保磁力の低減は維持される
とともに、内部に巻き込まれることなく粉末表面を被覆
する酸化物の働きで、粉末の表面絶縁性も向上するの
で、低コアロス化に資する。S,Te,Seはそれぞれ
単独で添加されてもよいが、2種以上が添加されていて
もよい。その場合、その添加量は総量で0.015〜0.
3質量%に設定される。この添加量が0.015質量%
より少ない場合は、上記した効果が得られず、また、
0.3質量%より多い場合は、添加しすぎたため、粉末
表面だけではなく、粉末の内部にもこれらの元素が固溶
したり、介在物として存在するようになるため、ヒステ
リシス損が増大するからである。
【0015】本発明の圧粉磁心は、上記した軟磁性粉末
を原料素材とし、これと所定の絶縁材料とバインダ成分
とを混合し、その混合物を例えばプレス成形したのち、
必要に応じて熱処理を行って製造される。
【0016】
【実施例】実施例1〜9,比較例1〜8 表1で示した組成の各種溶湯を溶製し、それらにつき水
アトマイズ法で重量平均粒径が異なる各種の軟磁性粉末
を製造した。各粉末100質量部に対し、水ガラス1質
量部を均一に混合したのち、温度70℃で1時間乾燥し
た。ついで、得られた混合物を金型に充填し、1700
MPaの圧力でプレス成形して、外形28mm,内径20m
m,厚み5mmのリングコアにした。
【0017】ついで、Ar雰囲気中において、温度70
0℃で1時間の磁気焼鈍を行って圧粉磁心にした。これ
ら圧粉磁心の1次側に40ターン、2次側に20ターン
の巻線を施し、交流B−Hアナライザーを用いて、磁束
密度0.1T,周波数100kHz印加時におけるコアロス
を測定した。
【0018】なお、このときに、コアロスを周波数で除
算し、得られた値の周波数特性曲線で周波数ゼロ(f=
0)から算出される切片をヒステリシス損失係数として
求め、このヒステリシス損失係数に測定時の周波数を乗
算し、得られた値をヒステリシス損とした。また、渦電
流損は、コアロスから上記したヒステリシス損を減算し
て求めた。
【0019】以上の結果を一括して表1に示した。な
お、表中には、用いた粉末において、粒径が50μm以
下の粉末の割合(質量%)も併記した。
【0020】
【表1】
【0021】表1から次のことが明らかである。 (1)Fe−9.5%Si−5.5%Al系,Fe−6.
5%Si系,Fe−3%Si系,Fe−80%Ni−2
%Mo系のいずれの軟磁性粉末においても、S,Te,
Seが添加されているもので製造した圧粉磁心は、上記
元素が添加されていないもので製造した圧粉磁心に比べ
てそのコアロスが大幅に低減している。すなわち、S,
Te,Seの添加効果は歴然としており、これらの元素
が添加されている軟磁性粉末は低コアロスの圧粉磁心の
原料素材として有用であることがわかる。
【0022】(2)その場合、比較例2や比較例3の場
合のように、S,Te,Seなどの元素が0.3質量%
より多く添加されているものは、圧粉磁心のコアロスを
低下させていない。このようなことから、上記した元素
の添加量は0.3質量%にすべきであることがわかる。 (3)比較例4と実施例7、比較例5と実施例8、比較
例6と実施例9の各群を対比すると、いずれも、Sを添
加した粉末は、水アトマイズ法により重量平均粒径が小
さく微粉化しており、過電流損とヒステリシス損が低減
している。
【0023】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
軟磁性粉末は、それを用いて製造した圧粉磁心の過電流
損とヒステリシス損を低減させることができ、低コアロ
スの圧粉磁心の原料素材として極めて有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22C 38/60 C22C 38/60 H01F 27/255 H01F 27/24 D

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Fe−Si系,Fe−Al系,Fe−S
    i−Al系,Fe−Ni系、またはFe−Co系の軟磁
    性粉末において、S,Te,Seの群から選ばれる少な
    くとも1種の元素が添加されていることを特徴とする軟
    磁性粉末。
  2. 【請求項2】 前記元素の添加量が総量で0.015〜
    0.3質量%である請求項1の軟磁性粉末。
  3. 【請求項3】 アトマイズ法で製造される請求項1また
    は2の軟磁性粉末。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかの軟磁性粉末で
    製造されたことを特徴とする圧粉磁心。
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