JP2005026365A

JP2005026365A - ドラムコア

Info

Publication number: JP2005026365A
Application number: JP2003188535A
Authority: JP
Inventors: Takuya Aoki; 卓也青木; Atsushi Nakano; 敦之中野
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】ドラムコアの耐衝撃性を改善する技術を提供する。
【解決手段】磁芯部２と、磁芯部２の両端に配設された鍔３から構成される角型ドラムコア１において、鍔３の角部Ｃに曲率半径が５０μｍ以上のアールを形成したことを特徴としている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドラムコアに関し、特にフェライト材料から構成される角型のドラムコアの耐衝撃性の向上に有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ドラムコアは、一般に、所定の原料粉末を仮焼きした後に、この仮焼き粉末を粉砕し、この粉砕粉末を用いてスプレードライヤにより顆粒を作製し、この顆粒を所定の金型を用いて加圧成形してドラムコア成形体を作製し、しかる後に焼結して製造される。得られたドラムコアには線材を巻き付けてコイル、トランスなどに使用されることが多い。
【０００３】
例えば線材の巻き付けを行う工程において、ドラムコアは専用の機械にチャッキングされる。チャッキング時にドラムコアに衝撃力が加わるため、ドラムコアには耐衝撃性が要求される。
ドラムコアの強度を向上させる提案はこれまでなされている。例えば、特許文献１、特許文献２である。
【０００４】
【特許文献１】
特公平８−１８７２号公報
【特許文献２】
特開平９−２６６１２３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、これまで機械的な衝撃に対する耐衝撃性の向上についての有効な提案はほとんどなされていない。したがって本発明は、ドラムコアの耐衝撃性を改善する技術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】
本発明者は、ドラムコアの耐衝撃性を向上すべく検討を行ったところ、ドラムコアを構成する鍔の角部の曲率半径を所定値以上にすることにより、ドラムコアの耐衝撃性が向上することを確認した。したがって本発明は、磁芯部と、磁芯部の両端に配設された鍔から構成され、鍔の角部に曲率半径が５０μｍ以上のアールを形成したことを特徴とするドラムコアである。
耐衝撃性の観点からは前記角部のアールの曲率半径の上限を規定する必要性は薄いが、鍔の端面には電極を形成する場合があり、アールの曲率半径が大きすぎると電極がアールと干渉する不都合が生じる。この不都合を回避するためには、曲率半径は１２０μｍ以下とすることが望ましい。
【０００７】
本発明が典型的に適用される角型ドラムコアは、鍔が直方体状をなしている。そして、アールは直方体状の鍔の各角部に形成することが望ましい。
本発明のドラムコアを構成する材質は、典型的にはフェライト焼結体であるが、例えば誘電体セラミックス焼結体等の他の材質とすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明が適用される角型ドラムコア１の正面図（ａ）、平面図（ｂ）及び側面図（ｃ）である。図１に示すように、角型ドラムコア１は、磁芯部２と、磁芯部２の両端部に配設される鍔３とから構成される。磁芯部２の外径は鍔３の外径に比べて小さく、磁芯部２の外周には図示しないコイル導線が巻き回される。
【０００９】
本発明の角型ドラムコア１は、鍔３の角部Ｃを曲率半径が５０〜１２０μｍのアール（Ｒ）に形成する。本発明において、鍔３の角部に以上のようなアールを設けるのは、後述する実施例に示されるように、５０μｍ以上の曲率半径を有すると角型ドラムコア１の耐衝撃性を向上させることができるからである。後述する実施例の結果では、耐衝撃性の観点のみからすると曲率半径に上限を設ける必要はない。しかし、曲率半径を大きくするためには、そのための処理時間が長くなりコスト的に不利になる。また、鍔３の端単３ａには電極を形成することがあるが、曲率半径が大きくなると電極を形成する領域が確保できなくなるおそれがある。そのために、曲率半径は１２０μｍ以下とすることが望ましい。
後述する実施例に示すように、角型ドラムコア１のサイズによって耐衝撃性を確保するための曲率半径は相違する。したがって、本発明を適用する角型ドラムコア１のサイズによって適切な曲率半径を設定することが望まれる。なお、曲率半径が５０〜１２０μｍのアールを形成する手段は、本発明のドラムコア１の製造方法の欄で言及する。
【００１０】
本発明の角型ドラムコア１は、フェライト材料から構成することができる。フェライト材料には特別な制限はなく、以下の各種のフェライト材料により角型ドラムコア１を構成することができる。また、フェライト材料以外の誘電体材料によって本発明の角型ドラムコア１を構成することができる。
ＮｉＺｎ系フェライト、ＮｉＣｕＺｎ系フェライト、ＮｉＭｎＣｕＺｎ系フェライト、ＭｎＺｎ系フェライト、ＭｇＺｎ系フェライト、ＭｇＣｕＺｎ系フェライト
【００１１】
本発明による角型ドラムコア１の製造方法は、所定組成を有するフェライト粉末を加圧成形してコア成形体を得る工程を含む。加圧成形に供せられる粉末は、従来公知の手法により得ることができる。まず、出発原料を所定組成になるように配合したのちに、これら出発原料をボールミル等の混合装置を用いて十分混合した後に、仮焼結を行う。ボールミルの運転条件にも左右されるが、２０時間程度行えば均一な混合状態を得ることができる。出発原料を十分に混合した後に、仮焼きを行う。仮焼きは、８００〜９５０℃の温度範囲で０．１〜１０時間保持すればよい。仮焼き後には、例えばボールミルを用いて仮焼き粉を粉砕する。粉砕および混合は、湿式で行うことが望ましい。
【００１２】
次に、以上で得られた粉砕粉末（原料粉末）から顆粒状の粉末（以下、単に顆粒）を得る。これは、加圧成形において、効率よく成形体を得るためである。顆粒も従来公知の方法により得ることができる。例えば、フェライト粉末同士を結合して顆粒を得るためのバインダが添加されたスラリを、スプレードライヤを用いた噴霧乾燥法にて造粒することにより顆粒を得ることができる。顆粒を得るためには、噴霧乾燥法以外に、オシレーティング押出法を用いることができる。
【００１３】
バインダとしては、ポリビニールアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル系樹脂、セルロース系樹脂を用いることができる。バインダは、フェライト粉末同士を結合させる機能を有している。バインダの添加量は、フェライト粉末に対して０．１〜５．０ｗｔ％の範囲とすることが望ましい。
【００１４】
後述するバリ取り工程を湿式バレル研磨で行う場合には、バインダとともに熱硬化性樹脂を添加する。湿式バレル研磨において加圧成形体の形状を維持させる機能を有する。ＰＶＡ等のバインダは成形体の形状を維持する機能を有しているが、水溶性のため、湿式バレル研磨を行うとバインダが溶解し成形体が崩壊するので熱硬化性樹脂を添加するのである。用いる熱硬化性樹脂は、上記機能を果たす限り特に限定されるものではなく、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリイミド等のいずれの熱硬化性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂の添加量は、０．１〜３．０ｗｔ％とするのが望ましい。
【００１５】
次いで、顆粒、バインダ、場合によっては熱硬化性樹脂の混合物からなる成形用組成物を加圧成形に供する。加圧成形は、得たいコア形状を有するキャビティを備えた金型を用いて行う。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、金型は、臼４と、上パンチ５ａ及び下パンチ５ｂとから構成される。図２（ｂ）に示すように、下パンチ５ｂが配置された臼４のキャビティに上記の成形用組成物を充填し、その状態で上パンチ５ａを押圧する。
図２（ａ）に示すように、臼４の角部Ｃにアールを設けておくことにより、成形体の対応する角部にアールを形成することができる。臼４の角部Ｃに設けるアールは、焼結後にその曲率半径が５０〜１２０μｍとなるようにその曲率半径が設定される。一方、図２（ｂ）に示すように、上パンチ５ａ（下パンチ５ｂ）の角部Ｃには、アールを設けることが難しい。ここに設けるアールは鉛直方向に鋭角的に突設される必要があるが、それでは上パンチ５ａ又は下パンチ５ｂが臼４内を円滑に摺動することが困難なためである。以上のとおりであり、加圧成形において、加圧方向に垂直な方向については成形体の角部にアールを形成することができるが、加圧方向に平行な方向については成形体の角部にアールを形成することは難しい。したがって、当該角部については、次のバリ取り工程においてアールを形成する必要がある。なお、ここでは、加圧成形時にアールを形成する手法を説明したが、加圧成形時にアールを形成することなく、後のいずれかの工程においてアールを形成することができることは言うまでもない。
【００１６】
加圧成形に用いられる金型は上述のように複数の要素（臼４、上下パンチ５ａ、５ｂ）の組み合わせから構成されるため、各要素の継ぎ目で成形体にバリが形成される。このバリを除去するために、成形体はバリ取り工程に供される。このバリ取り工程においてその形状を維持するために、成形体は６０％以上の相対密度を有することが望ましい。なお、相対密度とは、所定組成のフェライト材料の真密度に対する密度の比をいうものとする。
【００１７】
得られた成形体が熱硬化性樹脂を含む場合は、次いで、熱処理が施される。この熱処理は、成形体中に含まれる熱硬化性樹脂を硬化させることを目的としている。したがって、用いている熱硬化性樹脂成分の硬化温度以上の温度に成形体を加熱する。加熱温度は用いている熱硬化性樹脂の種類によるが、一般的には、８０〜２３０℃の範囲にある。熱処理を施す時間は、成形体の形状、大きさに応じて定めればよいが、５〜１００分の範囲で適宜選択すればよい。以上の熱処理により熱硬化樹脂が硬化し、成形体の強度が向上する。硬化した熱硬化性樹脂は、湿式バレル研磨に耐える不溶性を有している。
【００１８】
熱処理が施された成形体は、バリ取り工程に供される。バリ取り工程は、湿式バレル研磨により実行することができる。湿式バレル研磨は、セラミックス系（例えば、アルミナ、ジルコニア）メディアと、水及び界面活性剤等の湿式コンパウンドを用いてバレル研磨を行う方法である。
本発明においてこのバリ取り工程は、バリを除去するほかに、鍔３の角部Ｃに所定曲率半径のアールを形成する機能を有している。したがって、湿式バレル研磨の条件（回転数、処理時間、メディア材質・粒径）を適宜設定することにより、所望する曲率半径のアールを有する成形体を得ることができる。バリ取り工程は、前述したように、角型ドラムコア１の製造において必要な工程であり、この工程で所定曲率半径のアールを形成することができることは、特別な工程を付加する必要がないことを意味する。したがって、本発明の角型ドラムコア１は、製造コストの上昇を最低限に抑えつつ耐衝撃性を向上できるという効果をも奏する。
【００１９】
バリ取り工程は、湿式バレル研磨に限定されるものではなく、乾式バレル研磨を適用することもできる。乾式バレル研磨は、樹脂等からなる乾式メディアと研磨ペースト等の乾式コンパウンドを用いてバレル研磨を行う方法である。また、バレル研磨以外のサンドブラスト、ショットブラスト等の手法によりバリ取りを行い、かつ鍔３の角部Ｃに所定曲率半径のアールを形成することもできる。
【００２０】
バリ取り工程が終了した後に、成形体は焼結工程に供される。フェライト材料により角型ドラムコア１を構成する場合、通常、大気中で、１０００〜１３００℃の温度範囲で１〜５時間加熱、保持することにより焼結する。
成形体の段階で鍔３の角部Ｃに所定曲率半径のアールが形成されていると、焼結後に鍔３の角部Ｃに所定曲率半径のアールの形成された角型ドラムコア１を得ることができる。
成形体の段階で鍔３の角部Ｃに所定曲率半径のアールを形成していない場合には、得られた焼結体に例えばバレル研磨を施すことにより鍔３の角部Ｃに所定曲率半径のアールの形成された角型ドラムコア１を得ることができる。これは焼結後にバリ取りを行うことを意味している。焼結体にバレル研磨を施すと、焼結体表面近傍に応力が残留し、角型ドラムコア１の強度を劣化させるおそれがある。したがって、バレル研磨後に応力除去のための熱処理を行うことが望ましい。なお、焼結後にバリ取りを行う場合には、熱硬化性樹脂を添加する必要がない。また、焼結後にバリ取りを行なう場合にも、サンドブラスト、ショットブラスト等の手法を採用することができるし、鍔３の角部Ｃに所定曲率半径のアールを形成することもできる。
【００２１】
以上、本発明の角型ドラムコア１の製造方法について説明したが、鍔３の角部Ｃの所定曲率半径のアールは、加圧成形工程、焼結工程前のバリ取り工程及び焼結工程後のバリ取り工程のいずれか又は複数の工程で形成することができる。
【００２２】
（実施例１）
Ｆｅ_２Ｏ_３：４９．０ｍｏｌ％、ＮｉＯ：１５．５ｍｏｌ％、ＣｕＯ：６．５ｍｏｌ％、ＺｎＯ：２９．０ｍｏｌ％を主成分とする原料を、９００℃で２時間仮焼きし、その後ボールミルで１６時間粉砕した。
粉砕したフェライト粉末に対して、水を１００質量部、バインダとしてのＰＶＡをフェライト粉末に対して０．８ｗｔ％、フェノール樹脂（住友ベークライト株式会社製ＰＲ５０７８１）を０．４ｗｔ％を含むスラリを作製した。なお、ＰＶＡ及びフェノール樹脂ともに水溶液として添加されたが、前記添加量は固形分としての量である。その後、このスラリをスプレードライヤにより噴霧乾燥することにより平均粒径６０μｍの顆粒を作製した。この顆粒をプレス成形することにより、ドラムコア成形体を得た。なお、形状、サイズの異なる５種類のドラムコア成形体を作成した。５種のドラムコア成形体は、１２１０、２０１２、２５２０、３２２５及び４５３２のサイズのインダクタに対応するものである。ここで、１２１０とは、図１（ａ）で示すＬが１．２ｍｍ、Ｈが１．０ｍｍであることを表記している。
【００２３】
熱硬化性樹脂を硬化させるために、得られたコア成形体を大気中で６０分間１８０℃に保持した後に、アルミナ・メディア（平均粒径３００μｍ）を用い、振動バレル機で湿式バレル研磨処理することにより、バリ取りを行った。なお、湿式バレル研磨処理の条件（回転数、処理時間）を変更することにより、角部Ｃの曲率半径が異なる同一種類のドラムコア成形体を作製した。
バリ取り後、ドラムコア成形体を１０５０℃で２時間焼結して角型ドラムコア１を得た。
【００２４】
得られた角型ドラムコア１について耐衝撃試験を行った。耐衝撃試験は、図８に示すように、角型ドラムコア１を鍔３より軸方向に機械的に拘束した状態で一方の鍔３に錘Ｗを落下させて１１Ｎの衝撃を与えるというものである。また、耐衝撃試験は、３０個のドラムコアを試験して欠けが生じた比率（コア欠け率）で評価した。
図３〜図７に、角型ドラムコア１の曲率半径と耐衝撃試験のコア欠け率の関係を示している。なお、図３は１２１０、図４は２０１２、図５は２５２０、図６は３２２５及び図７は４５３２の角型ドラムコア１についての結果を示したものである。また。曲率半径は、角型ドラムコア１における鍔３の端面３ａ側の８つの角部Ｃの平均値である。
【００２５】
図３〜図７に示すように、いずれの角型ドラムコア１についても曲率半径が大きくなるとコア欠け率が低減し、所定値を超えるとコア欠け率がゼロになる。角型ドラムコア１のサイズが大きくなると、コア欠け率がゼロになる曲率半径が大きくなる傾向にある。したがって、角型ドラムコア１のサイズに応じて、耐衝撃性を向上するための曲率半径を設定することが必要となる。ちなみに、最もサイズの小さい１２１０の場合には曲率半径を５０μｍ以上とすることにより、最もサイズの大きい４５３２の場合は曲率半径を７０μｍ以上とすることにより、コア欠け率をゼロにすることができる。１２１０と４５３２の中間のサイズである２０１２及び２５２０の場合には曲率半径を６０μｍ以上とすることにより、コア欠け率をゼロにすることができる。
【００２６】
（実施例２）
フェノール樹脂を添加すること、成形体に熱処理を施すこと及び成形体に湿式バレル研磨を施すことを除いて、実施例１と同様にして５種類の焼結体からなる角型ドラムコア１を作製した。
得られた５種類の角型ドラムコア１に湿式バレル研磨によるバリ取りを行なった。なお、湿式バレル研磨処理の条件（回転数、処理時間）を変更することにより、角部Ｃの曲率半径が異なる同一種類の角型ドラムコア１を作製した。
その後、実施例１と同様に耐衝撃性の試験を行なった。図９〜図１３に、角型ドラムコア１の曲率半径と耐衝撃試験のコア欠け率の関係を示している。なお、図９は１２１０、図１０は２０１２、図１１は２５２０、図１２は３２２５及び図１３は４５３２の角型ドラムコア１についての結果を示したものである。実施例１と同様に、曲率半径が大きくなるとコア欠け率が低減し、所定値を超えるとコア欠け率がゼロになることが確認された。
以上では、５種類の角型ドラムコア１について耐衝撃性の評価結果を示したが、これはあくまで本発明の例示であり、他の形状、サイズを有するドラムコアについて本発明を適用できることは言うまでもない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、耐衝撃性が向上されたドラムコアを提供することができる。しかもこのドラムコアは、従来の製造工程をほとんど変更することなく得ることができるため、製造コストの上昇を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】角型ドラムコアの形状を示す図である。
【図２】角型ドラムコアの成形用の金型を説明するための図であり、（ａ）は臼の平面断面図、（ｂ）は臼及び上・下パンチを含む正面断面図である。
【図３】角型ドラムコア（１２１０）の曲率半径と耐衝撃試験のコア欠け率の関係を示すグラフである。
【図４】角型ドラムコア（２０１２）の曲率半径と耐衝撃試験のコア欠け率の関係を示すグラフである。
【図５】角型ドラムコア（２５２０）の曲率半径と耐衝撃試験のコア欠け率の関係を示すグラフである。
【図６】角型ドラムコア（３２２５）の曲率半径と耐衝撃試験のコア欠け率の関係を示すグラフである。
【図７】角型ドラムコア（４５３２）の曲率半径と耐衝撃試験のコア欠け率の関係を示すグラフである。
【図８】耐衝撃試験の様子を示す図である。
【図９】角型ドラムコア（１２１０）の曲率半径と耐衝撃試験のコア欠け率の関係を示すグラフである。
【図１０】角型ドラムコア（２０１２）の曲率半径と耐衝撃試験のコア欠け率の関係を示すグラフである。
【図１１】角型ドラムコア（２５２０）の曲率半径と耐衝撃試験のコア欠け率の関係を示すグラフである。
【図１２】角型ドラムコア（３２２５）の曲率半径と耐衝撃試験のコア欠け率の関係を示すグラフである。
【図１３】角型ドラムコア（４５３２）の曲率半径と耐衝撃試験のコア欠け率の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…角型ドラムコア、２…磁芯部、３…鍔、４…臼、５ａ…上パンチ、５ｂ…下パンチ

Claims

磁芯部と、
前記磁芯部の両端に配設された鍔から構成され、
前記鍔の角部に曲率半径が５０μｍ以上のアールを形成したことを特徴とするドラムコア。
前記曲率半径が１２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のドラムコア。
前記ドラムコアは角型のドラムコアであり、前記アールは直方体状の前記鍔の各角部に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のドラムコア。
前記ドラムコアは、フェライト焼結体から構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のドラムコア。