JP2006147959A - Dust core and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、絶縁材料および結合剤がコーティングされた軟磁性金属粉末をプレス成形し且つその結合剤を硬化させることにより相互に結合した圧粉磁芯およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a powder magnetic core bonded to each other by press-molding a soft magnetic metal powder coated with an insulating material and a binder and curing the binder, and a method for manufacturing the same.
高透磁率材料である軟磁性金属粉体が絶縁材料および結合剤によりコーティングされるとともに、所定の形状にプレス成形され且つ硬化された圧粉磁芯が知られている。このような圧粉磁芯は、ＯＡ機器や車両などのスイッチング電源やＤＣ／ＤＣコンバータ，チョークコイルなどの磁芯として多用されている。 There is known a dust core in which a soft magnetic metal powder, which is a high magnetic permeability material, is coated with an insulating material and a binder, press-molded into a predetermined shape, and cured. Such dust cores are widely used as magnetic cores for switching power supplies, DC / DC converters, choke coils, etc. for OA equipment and vehicles.
上記のような圧粉磁芯は、その使用時において騒音が発生する場合がある。交流磁界による磁歪によって機械的振動が発生させられ、その機械的振動が可聴音として感知されるものと推定される。たとえば、可聴周波数に近い交流周波数１〜２０kHz で使用される大電力リアクトル用磁芯では、それから発生する振動が大きく、騒音が問題となる。このような振動や騒音は、オフィスなどの部屋内の作業環境を低下させ、或いは車両内の運転環境の質を低下させる一因となる。 The dust core as described above may generate noise during use. It is presumed that mechanical vibration is generated by magnetostriction due to an alternating magnetic field, and that the mechanical vibration is detected as an audible sound. For example, in a magnetic core for a high power reactor used at an AC frequency of 1 to 20 kHz close to an audible frequency, vibration generated therefrom is large, and noise becomes a problem. Such vibrations and noises contribute to the deterioration of the working environment in a room such as an office or the quality of the driving environment in the vehicle.
これに対し、特許文献１に示されるように、ノイズフィルター、スイッチング電源、チョークコイルなどに用いられるセンダスト系圧粉磁芯が発生するノイズを低減させるために、そのノイズの大きさと磁芯の硬さおよび圧縮破壊荷重との相関に着目し、その磁芯をＨＶ３５０以上の平均硬さとすること、或いは磁芯を６．０ton/cm2 以上の圧縮破壊荷重とすることでセンダスト系圧粉磁芯のノイズを低減する技術が提案されている。
ところで、上記従来の圧粉磁芯では、軟磁性金属粉体をコーテングする絶縁材料に用いられている水ガラスの含有量が増加させられることによって、磁芯がＨＶ３５０以上の平均硬さとされ、或いは磁芯が６．０ton/cm2 以上の圧縮破壊荷重とされている。しかしながら、このように、圧粉磁芯の機械的硬さ或いは強度を十分に増加させるために水ガラスの含有量が増加させられると、圧粉磁芯の磁気特性が劣化する傾向があり、その磁気特性の劣化が許容される範囲内で水ガラスの含有量を増加させると、ノイズを十分に抑制するために圧粉磁芯の機械的硬さ或いは強度を十分に増加させることが困難である場合があった。 By the way, in the above-mentioned conventional dust core, by increasing the content of water glass used in the insulating material for coating the soft magnetic metal powder, the core has an average hardness of HV350 or more, or The magnetic core has a compressive fracture load of 6.0 ton / cm 2 or more. However, when the water glass content is increased in order to sufficiently increase the mechanical hardness or strength of the dust core, the magnetic properties of the dust core tend to deteriorate. When the content of water glass is increased within a range in which the deterioration of magnetic properties is allowed, it is difficult to sufficiently increase the mechanical hardness or strength of the dust core in order to sufficiently suppress noise. There was a case.
本発明は以上の事情を背景として為されたものであって、その目的とするところは、機械的硬さや強度を高めるために絶縁材料の含有量を増加させることなくノイズを十分に抑制することができる圧粉磁芯を提供することにある。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and its purpose is to sufficiently suppress noise without increasing the content of an insulating material in order to increase mechanical hardness and strength. An object of the present invention is to provide a dust core that can be used.
本発明者等は、以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、重量平均粒径（Ｄ５０）が相違する２種類の軟磁性金属粉を混合して圧粉磁芯を作成すると、ノイズの発生が好適に抑制されるという事実を見出した。異なる粒径の軟磁性金属粉が混在することによってプレスにより圧縮された後の軟磁性金属粉の相対密度が高くなって緻密化し、圧粉磁芯全体としてノイズの発生が抑制される性状となったものと考えられる。本発明はかかる知見に基づいて為されたものである。 As a result of various investigations on the basis of the above circumstances, the present inventors have created a dust core by mixing two kinds of soft magnetic metal powders having different weight average particle diameters (D50). It has been found that the occurrence is suitably suppressed. When soft magnetic metal powders of different particle sizes are mixed, the relative density of the soft magnetic metal powder after being compressed by the press becomes higher and densified, resulting in the property that noise generation is suppressed as a whole of the dust core. It is thought that. The present invention has been made based on such findings.
すなわち、請求項１に係る発明の要旨とするところは、重量平均粒径が２０μｍ以上且つ１００μｍ以下の大径軟磁性金属粉末と重量平均粒径Ｄ５０が２０μｍ未満の小径軟磁性金属粉末とを含み、且つその小径軟磁性金属粉末が１０〜８０重量％含まれる磁性粉末が、絶縁材料および結合剤によってコーティングされるとともに、所定の形状にプレス成形され、硬化されたことを特徴とする。
That is, the gist of the invention according to
また、請求項２に係る発明の要旨とするところは、前記磁性粉末は、Ｆｅ−Ｓｉ系合金の粉末であることを特徴とする。 The gist of the invention according to claim 2 is characterized in that the magnetic powder is an Fe-Si alloy powder.
また、請求項３に係る発明の要旨とするところは、前記圧粉磁芯は、０．２Ｔ、１０ｋＨｚの交流磁界において、電磁的騒音が５０ｄＢ以下であることを特徴とする。
The gist of the invention according to
また、請求項４に係る発明の要旨とするところは、０．２Ｔ且つ１０ｋＨｚの交流磁界におけるコア損失は１０００ｋＷ／ｍ3 以下であり、１００００Ａ／ｍの直流磁界を印加した時の磁束密度が０．８Ｔ（テスラ）以上であることを特徴とする。 The gist of the invention according to claim 4 is that the core loss in an AC magnetic field of 0.2 T and 10 kHz is 1000 kW / m 3 or less, and the magnetic flux density is 0 when a DC magnetic field of 10,000 A / m is applied. .8T (Tesla) or more.
また、請求項５に係る発明の要旨とするところは、前記磁性粉末は、０．２〜８重量％のＳｉを含み、残部は不純物およびＦｅで構成されるものであることにある。 The gist of the invention according to claim 5 is that the magnetic powder contains 0.2 to 8% by weight of Si, and the balance is composed of impurities and Fe.
また、請求項６に係る発明の要旨とするところは、前記磁性粉末は、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｂ、Ｃ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｖのうちの少なくとも１種が、０．２〜８重量％添加されたものであることにある。 Further, the gist of the invention according to claim 6 is that the magnetic powder includes Al, Mn, Co, Ti, Sn, P, S, Cu, Cr, Zn, B, C, Nb, Zr, Mo, That is, at least one of V is added by 0.2 to 8% by weight.
また、請求項７に係る発明の要旨とするところは、(a) 重量平均粒径が２０μｍ以上且つ１００μｍ以下の大径軟磁性金属粉末と最小粒径が２０μｍ未満で且つ重量平均粒径が２０μｍ未満の小径軟磁性金属粉末とを含み、且つ該小径軟磁性金属粉末が１０〜８０重量％含まれる磁性粉末に対して絶縁材料および結合剤をコーティングし且つ混合するコーティング工程と、(b) そのコーティング工程により絶縁材料および結合剤がコーティングされ且つ混合された前記磁性粉末を所定の形状にプレス成形するプレス成形工程と、(c) そのプレス成形工程によりプレス成形された成形品に含まれる成形歪みを除去すると共に前記結合剤を硬化させる焼鈍工程とを、含むことを特徴とする。 The gist of the invention according to claim 7 is that (a) a large-diameter soft magnetic metal powder having a weight average particle diameter of 20 μm or more and 100 μm or less, a minimum particle diameter of less than 20 μm, and a weight average particle diameter of 20 μm. A coating step of coating and mixing an insulating material and a binder on the magnetic powder containing 10 to 80% by weight of the small-diameter soft magnetic metal powder, and (b) A press molding process in which the magnetic powder coated with the insulating material and the binder and mixed in the coating process is pressed into a predetermined shape; and (c) a molding distortion included in the molded product press-molded by the press molding process. And an annealing step for curing the binder.
請求項１に係る発明によれば、圧粉磁芯が、重量平均粒径が２０μｍ以上且つ１００μｍ以下の大径軟磁性金属粉末と最小粒径が２０μｍ未満で且つ重量平均粒径が２０μｍ未満の小径軟磁性金属粉末とを含み且つその小径軟磁性金属粉末が１０〜８０重量％含まれる磁性粉末が、絶縁材料および結合剤によってコーティングされるとともに、所定の形状にプレス成形され且つ硬化されることにより構成されているので、機械的硬さや強度を高めるために絶縁材料の含有量を増加させることなくノイズを十分に抑制することができる。
According to the invention of
なお、上記圧粉磁芯において、前記大径軟磁性金属粉末として、重量平均粒径が２０乃至１００μｍのものが用いられるが、その大径軟磁性金属粉末の重量平均粒径が大きくなるほど騒音（ノイズ）レベルが高くなり、１００μｍを超えると、重量平均粒径が２０μｍ未満の小径軟磁性金属粉末を混入させても基準値（要求ノイズレベル：５０ｄＢ）を超えると同時に、渦電流損によるコアロスが大きくなる。また、前記小径軟磁性金属粉末は、磁性粉末全体に対して１０〜８０重量％の範囲で含まれるが、８０重量％を超えると磁芯の成形性が損なわれ、１０重量％を下まわると、騒音（ノイズ）レベルが高くなる。 In the powder magnetic core, the large-diameter soft magnetic metal powder having a weight average particle diameter of 20 to 100 μm is used. As the large-diameter soft magnetic metal powder has a larger weight average particle diameter, noise ( When the noise level increases and exceeds 100 μm, the core loss due to eddy current loss occurs at the same time as exceeding the standard value (required noise level: 50 dB) even if a small-diameter soft magnetic metal powder having a weight average particle size of less than 20 μm is mixed growing. The small-diameter soft magnetic metal powder is contained in the range of 10 to 80% by weight with respect to the whole magnetic powder, but if it exceeds 80% by weight, the moldability of the magnetic core is impaired, and if it falls below 10% by weight , The noise level will be higher.
また、請求項２に係る発明によれば、前記磁性粉末は、Ｆｅ−Ｓｉ系合金の粉末であるので、十分な磁性、低騒音性を有する圧粉磁芯が得られる。 According to the second aspect of the present invention, since the magnetic powder is an Fe-Si alloy powder, a dust core having sufficient magnetic properties and low noise can be obtained.
また、請求項３に係る発明によれば、前記磁性粉末は、０．２Ｔ、１０ｋＨｚの交流磁界において、電磁的騒音が５０ｄＢ以下であるので、電磁的騒音が小さな圧粉磁芯が得られる。
According to the invention of
また、請求項４に係る発明によれば、０．２Ｔ且つ１０ｋＨｚの交流磁界におけるコア損失は１０００ｋＷ／ｍ3 以下であり、１００００Ａ／ｍの直流磁界を印加した時の磁束密度が０．８Ｔ（テスラ）以上であるという磁気的性質が得られるので、磁束密度が高く、且つコアロス（損失）が小さな圧粉磁芯が得られる。 According to the invention of claim 4, the core loss in an AC magnetic field of 0.2 T and 10 kHz is 1000 kW / m 3 or less, and the magnetic flux density when a DC magnetic field of 10000 A / m is applied is 0.8 T ( Therefore, a magnetic core having a high magnetic flux density and a small core loss (loss) can be obtained.
また、請求項５に係る発明によれば、前記磁性粉末は、０．２〜８ｗｔ（重量）％のＳｉを含み、残部は不純物およびＦｅで構成されるものであることから、磁束密度が高く、且つコアロス（損失）が小さな圧粉磁芯が得られる。 According to the invention of claim 5, the magnetic powder contains 0.2 to 8 wt (wt)% Si, and the balance is composed of impurities and Fe, so that the magnetic flux density is high. In addition, a dust core having a small core loss (loss) can be obtained.
また、請求項６に係る発明の要旨とするところは、前記磁性粉末は、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｂ、Ｃ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｖのうちの少なくとも１種が、０．２〜８重量％添加されたものであることから、一層、磁束密度
が高く、且つコアロス（損失）が小さな圧粉磁芯が得られる。
Further, the gist of the invention according to claim 6 is that the magnetic powder includes Al, Mn, Co, Ti, Sn, P, S, Cu, Cr, Zn, B, C, Nb, Zr, Mo, Since at least one of Ni and V is added in an amount of 0.2 to 8% by weight, a dust core having a higher magnetic flux density and a smaller core loss (loss) can be obtained.
また、請求項７に係る発明の圧粉磁芯の製造方法によれば、(a) 重量平均粒径が２０μｍ以上且つ１００μｍ以下の大径軟磁性金属粉末と最小粒径が２０μｍ未満で且つ重量平均粒径が２０μｍ未満の小径軟磁性金属粉末とを含み、且つその小径軟磁性金属粉末が１０〜８０重量％含まれる磁性粉末に対して絶縁材料および結合剤をコーティングし且つ混合するコーティング工程と、(b) そのコーティング工程により絶縁材料および結合剤がコーティングされ且つ混合された前記磁性粉末を所定の形状にプレス成形するプレス成形工程と、(c) そのプレス成形工程によりプレス成形された成形品に含まれる成形歪みを除去すると共に前記結合剤を硬化させる焼鈍工程とを、含むことから、機械的硬さや強度を高めるために絶縁材料の含有量を増加させることなくノイズを十分に抑制した圧粉磁芯が得られる。 According to the method for producing a dust core of the invention according to claim 7, (a) a large-diameter soft magnetic metal powder having a weight average particle diameter of 20 μm or more and 100 μm or less, a minimum particle diameter of less than 20 μm, and a weight A coating step of coating and mixing an insulating material and a binder on a magnetic powder containing a small-diameter soft magnetic metal powder having an average particle size of less than 20 μm and containing 10-80 wt% of the small-diameter soft magnetic metal powder; (B) a press molding process in which the magnetic powder coated and mixed with the insulating material and the binder by the coating process is pressed into a predetermined shape; and (c) a molded product press molded by the press molding process. And an annealing step for curing the binder while removing the molding distortion contained in the material, the content of the insulating material is increased in order to increase the mechanical hardness and strength. Dust core was sufficiently suppressed Rukoto without noise is obtained.
ここで、好適には、前記軟磁性金属粉末は、Ｆｅ、１３Ｃｒ−Ｆｅ、カルボニル鉄、Ｆｅ−Ｓｉ合金、鉄ニッケル合金（パーマロイ、Ｆｅ−Ｎｉ合金）、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ合金、鉄アルミ珪素合金（センダスト、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金）、アモルファス合金等が好適に用いられる。中でも、Ｆｅ−０．２Ｓｉ乃至Ｆｅ−８Ｓｉが、磁気特性に優れるとともに安価である。 Here, preferably, the soft magnetic metal powder is Fe, 13Cr—Fe, carbonyl iron, Fe—Si alloy, iron nickel alloy (permalloy, Fe—Ni alloy), Fe—Co alloy, Fe—Cr alloy, Fe-Cr-Al alloy, Fe-Cr-Si alloy, iron aluminum silicon alloy (Sendust, Fe-Al-Si alloy), amorphous alloy, etc. are preferably used. Among them, Fe-0.2Si to Fe-8Si are excellent in magnetic properties and inexpensive.
前記磁性粉末には、前記磁性粉体は、最小粒径が２０μｍ以上で且つ重量平均粒径が２０μｍ以上１００μｍ以下の大径軟磁性金属粉末と最小粒径が２０μｍ未満で且つ重量平均粒径が２０μｍ未満の小径軟磁性金属粉末との２種類のみならず、重量平均粒径がさらに異なる３種類またはそれ以上の磁性粉体が混合されてもよい。このようにすれば、一層、高密度化するとともに成形性が損なわれない。 The magnetic powder includes a large-diameter soft magnetic metal powder having a minimum particle diameter of 20 μm or more and a weight average particle diameter of 20 μm or more and 100 μm or less, and a minimum particle diameter of less than 20 μm and a weight average particle diameter of the magnetic powder. Not only two types of small-diameter soft magnetic metal powders of less than 20 μm, but also three or more types of magnetic powders having different weight average particle sizes may be mixed. In this way, the density is further increased and the moldability is not impaired.
また、前記重量平均粒径Ｄ５０が２０μｍ未満の軟磁性金属粉末は、たとえば重量平均粒径Ｄ５０が５乃至２０μｍのものが用いられる。重量平均粒径Ｄ５０がその下限値を下回る場合は、歩留りが劣化し、大幅なコスト高となる。 The soft magnetic metal powder having a weight average particle diameter D50 of less than 20 μm is, for example, one having a weight average particle diameter D50 of 5 to 20 μm. When the weight average particle diameter D50 is less than the lower limit value, the yield is deteriorated and the cost is greatly increased.
また、前記絶縁材料および結合剤としては、シリコーン樹脂等の共通の材料が用いられてもよいし、別々の材料が用いられてもよい。また、その材料は流動性材料であってもよいし、粉体であってもよい。 Further, as the insulating material and the binder, a common material such as a silicone resin may be used, or different materials may be used. The material may be a fluid material or a powder.
また、前記圧粉磁芯は、円環状体のみならず、矩形枠状体、多角形形枠状や複雑な形状の環状体であってもよい。また、複数の部品が組み合わせられることによって環状に構成されるものであってもよい。 The dust core may be not only an annular body but also a rectangular frame, a polygonal frame, or an annular body having a complicated shape. Moreover, you may be comprised cyclically | annularly by combining several components.
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において、図は簡略化されており、それら各部の寸法等は必ずしも正確に描かれていない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the drawings are simplified, and the dimensions and the like of each part are not necessarily drawn accurately.
図１は、本発明の一実施例の圧粉磁芯１０を示す斜視図である。この圧粉磁芯１０は、円環状を成し、ノイズフィルター、スイッチング電源、チョークコイルなどに用いられるために、少なくとも一次捲線および二次捲線が装着される。この圧粉磁芯１０は、円環状体であり、たとえば外径３９ｍｍφ×内径３０ｍｍφ×厚み１０ｍｍｔ程度の外形寸法を備えている。
FIG. 1 is a perspective view showing a
上記圧粉磁芯１０は、たとえば図２に示す工程にしたがって製造される。図２において、磁性粉末調整工程２０では、Ｆｅ、１３Ｃｒ−Ｆｅ、カルボニル鉄、Ｆｅ−Ｓｉ合金、鉄ニッケル合金（パーマロイ、Ｆｅ−Ｎｉ合金）、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ合金、鉄アルミ珪素合金（センダスト、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金）、アモルファス合金等の軟磁性金属すなわち高透磁率金属が、アトマイズ法或いは粉砕等の他の粉体生成方法によって粉末化されるとともに、最小粒径が２０μｍ（６３５メッシュ）以上で且つ重量平均粒径ｄw1が２０μｍ以上たとえば重量平均粒径ｄw1が２０乃至１００μｍの大径軟磁性金属粉末と、最小粒径が２０μｍ（６３５メッシュ）未満で且つ重量平均粒径ｄw 2 が２０μｍ未満たとえば重量平均粒径ｄw 2 が５乃至２０μｍの小径軟磁性金属粉末との少なくとも２種類に分級され、その小径軟磁性金属粉末が全体に対して所定の割合たとえば１０〜８０ｗｔ（重量）％内で設定された比率（全体比率）となるように、それら２種類の大径および小径軟磁性金属粉末が混合され、コーティングされる磁性粉末が用意される。
The
Ｄ５０で示される上記重量平均粒径ｄw （weight mean diameter: Ｄ５０）とは、粒子の重量の総和を粒子の体積の総和で割った値であり、次式(1) で示される。すなわち、所定の磁性粉体の重量および体積( 嵩) を求め、その重量を体積で割ることによって求められる。
ｄw ＝Σｎi ｄi 4 ／Σｎi ｄi 3 ・・・(1)
The weight average particle represented by D50 diameter d w (weight mean diameter: D50 ) is a value obtained by dividing the sum of the weight of the particles in terms of the total volume of the particles, represented by the following formula (1). That is, it is obtained by determining the weight and volume (bulk) of a predetermined magnetic powder and dividing the weight by the volume.
d w = Σn i d i 4 / Σn i d i 3 (1)
バインダ調整工程２２では、絶縁材料および結合剤として機能するシリコーン樹脂が前記磁性粉末に対して０．５ｗｔ％の混合率となるように定量される。次いで、コーティング工程２４では、上記磁性粉末調整工程２０で調整された磁性粉末と上記バインダ調整工程２２で調整されたシリコーン樹脂とが混合されることにより、磁性粉末間の絶縁性や成形性を高めるために磁性粉末の表面にシリコーン樹脂が被覆状態で固着される。
In the
続いて、プレス成形工程２６では、上記コーティング工程２４においてシリコーン樹脂が被覆された磁性粉末が所定の成形金型内に充填され、且つ油圧プレスによって１３００ＭＰａの圧力で加圧されることにより磁性粉末が相互に結合され、前記圧粉磁芯１０が成形される。磁気焼鈍工程２８では、成形歪みを除去すると共にシリコーン樹脂（結合剤）を硬化させるために、上記プレス成形工程２６により成形された圧粉磁芯１０が不活性雰囲気たとえばアルゴンガスＡｒ雰囲気内において７５０℃程度の温度で１時間程度の間加熱される。
Subsequently, in the
そして、磁気測定工程２８において、出荷等に先立つ特性の検査のために、上記磁気焼鈍工程２８を経た圧粉磁芯１０の磁気特性たとえば直流特性、コアロス（磁芯の損失）、騒音特性等の測定がそれぞれ行われる。図３は、上記磁気測定工程２８における圧粉磁芯１０の測定状態を示している。１５０ターン程度の一次捲線１２により励磁されたとき、２０ターン程度の二次捲線１４に発生する信号（誘導起電力）が上記コアロス等の測定に用いられる。上記直流特性の測定では、よく知られたＢＨトレーサが用いられ、磁束密度Ｂ、ヒステリシスループ、保磁力Ｈc 、透磁率μなどが測定される。磁束密度Ｂの測定では、一次捲線１２により１００００Ａ／ｍの直流磁界が印加されたとき、圧粉磁芯１０内に発生する磁束密度Ｂ（Ｔ：テスラ）が測定される。また、上記コアロスの測定では、よく知られたコアロス測定装置（ＣＬＲトレーサ）が用いられ、一次捲線１２を用いた正弦波による所定の交流磁界での励磁（０．２Ｔ、１０ｋＨｚ）下における圧粉磁芯１０の損失Ｐc が二次捲線１４に発生する信号に基づいて測定される。また、上記騒音特性の測定では、精密騒音計が用いられ、一次捲線１２を用いた正弦波による所定の交流磁界での励磁（０．２Ｔ、１０ｋＨｚ）下における圧粉磁芯１０の中心部の騒音( ノイズ) の大きさが測定される。
In the
以下、本発明者等が行った実験例を説明する。この実験例では、図２の製造工程と同様に、最小粒径が２０μｍ（６３５メッシュ）以上で且つ重量平均粒径ｄw 1 が２０μｍ以上の大径軟磁性金属粉の大きさ（Ｄ５０）、最小粒径が２０μｍ（６３５メッシュ）未満で且つ重量平均粒径ｄw2が２０μｍ未満の小径軟磁性金属粉末の大きさ（Ｄ５０）および比率（ｗｔ％）、軟磁性金属の種類が相違する４５種類の試料（No.1乃至No.45 ）が前述の図２と同様の工程で同一の条件でそれぞれ作成され、磁束密度Ｂ、コアロスＰc 、騒音Ｌｐについて磁気測定工程２８と同様に測定されるとともに、磁気特性、および成形性について評価された。その成形性は、圧粉磁粉を成形したときの割れ、欠けの有無に基づいて評価された。なお、上記の評価基準は、コアロスＰc において１０００ｋＷ／ｍ2 以下、磁束密度Ｂにおいて０．８Ｔ以上、騒音Ｌｐにおいて５０ｄＢ以下であることが合格基準値として用いられている。
Hereinafter, experimental examples conducted by the present inventors will be described. In this experimental example, as in the manufacturing process of FIG. 2, the size (D50) of a large-diameter soft magnetic metal powder having a minimum particle diameter of 20 μm (635 mesh) or more and a weight average particle diameter d w 1 of 20 μm or more, The size (D50) and ratio (wt%) of the small-diameter soft magnetic metal powder having a minimum particle size of less than 20 μm (635 mesh) and a weight average particle size d w2 of less than 20 μm, and 45 types of soft magnetic metals are different. Samples (No. 1 to No. 45) are respectively prepared in the same process as in FIG. 2 under the same conditions, and the magnetic flux density B, core loss P c , and noise Lp are measured in the same manner as the
図４は上記の実験例に用いられた複数の圧粉磁芯（試料No.1乃至No.58 の実施例および比較例）の成分および混合比を示すものであり、図５は上記の実験例により得られたデータを示す図表である。また、図６は、そのデータに基づいて作成した、最小粒径が２０μｍ（６３５メッシュ）未満で且つ重量平均粒径が２０μｍ未満の小径軟磁性金属粉末の比率（ｗｔ％）をパラメータとする、前記大径軟磁性金属粉の重量平均粒径ｄw1（＝ｄw ：μｍ）と騒音Ｌｐ（ｄＢ）との関係を示す図である。 FIG. 4 shows the components and mixing ratios of a plurality of dust cores used in the above experimental examples (Examples No. 1 to No. 58 of Examples and Comparative Examples), and FIG. 5 shows the above experiments. It is a graph which shows the data obtained by the example. In addition, FIG. 6 shows, as a parameter, a ratio (wt%) of a small diameter soft magnetic metal powder having a minimum particle size of less than 20 μm (635 mesh) and a weight average particle size of less than 20 μm, which is created based on the data. the large径軟weight average particle of the magnetic metal powder diameter d w1 (= d w: μm ) as a diagram showing the relationship between the noise Lp (dB).
図４および図５において、試料No.1乃至No.35 に示すように、軟磁性金属粉末がＦｅ−３Ｓｉである場合、最小粒径が２０μｍ以上であり且つ重量平均粒径（Ｄ５０）ｄw1が４０乃至９０μｍである大径軟磁性金属粉（Ｄ５０が２０μｍ以上の大径軟磁性金属粉末）と、最小粒径が２０μｍ未満であり且つ重量平均粒径（Ｄ５０）ｄw2が１５μｍである小径軟磁性金属粉とが、後者の混合比が全体の１０乃至８０ｗｔ％の範囲内となるように混合されて成形、焼鈍された磁芯が、十分な磁気特性および成形性が得られるとともに基準値５０ｄＢ以下の低い騒音となる。大径軟磁性金属粉の重量平均粒径（Ｄ５０）ｄw1が１0 μｍを下回るか１００μｍを上回る場合には騒音Ｌｐが前記評価基準を超える。また、小径軟磁性金属粉の重量平均粒径（Ｄ５０）ｄw2が７５μｍを超えるとコアロスＰc が前記評価基準を超える。上記成形性については、試料No.30 とNo.31 との間、試料No.42 とNo.43 との間、試料No.52 とNo.53 との間が限界であり、少なくともＳｉの重量比が1.0 乃至6.5wt ％の範囲内において小径軟磁性金属粉の混合比が全体の８０ｗｔ％以下の範囲内で、高い成形性が得られる。 4 and 5, as shown in samples No. 1 to No. 35, when the soft magnetic metal powder is Fe-3Si, the minimum particle size is 20 μm or more and the weight average particle size (D50) d w1 Large-diameter soft magnetic metal powder having a diameter of 40 to 90 μm (a large-diameter soft magnetic metal powder having a D50 of 20 μm or more) and a small diameter having a minimum particle diameter of less than 20 μm and a weight average particle diameter (D50) d w2 of 15 μm A soft magnetic metal powder is mixed and molded and annealed so that the latter mixing ratio is in the range of 10 to 80 wt% of the whole. Low noise of 50 dB or less. When the weight average particle diameter (D50) d w1 of the large-diameter soft magnetic metal powder is less than 10 μm or more than 100 μm, the noise Lp exceeds the evaluation standard. Further, when the weight average particle diameter (D50) d w2 of the small-diameter soft magnetic metal powder exceeds 75 μm, the core loss P c exceeds the evaluation standard. The moldability is limited between sample No. 30 and No. 31, between sample No. 42 and No. 43, and between sample No. 52 and No. 53, and at least the weight of Si. High formability can be obtained when the mixing ratio of the small-diameter soft magnetic metal powder is within the range of 80 wt% or less in the range of 1.0 to 6.5 wt%.
また、図４および図５の試料No.1乃至No.46 に示すように、Ｆｅ−Ｓｉ系合金において、上記重量平均粒径（Ｄ５０）ｄw が相違する２種類の前記大径および小径軟磁性金属粉を混合するという条件下では、Ｓｉの重量比が0.2 以下では磁束密度Ｂが評価基準を下回り、8.0wt ％以上ではコアロスＰc が前記評価基準を超える。したがって、Ｓｉの重量比が1.0 乃至6.5wt ％の範囲内において十分な磁気特性および成形性が得られるとともに基準値５０ｄＢ以下の低い騒音となる。 Further, as shown in sample No.1 to No.46 in FIGS. 4 and 5, in the Fe-Si-based alloy, two of the large-diameter and small径軟that the weight average particle diameter (D50) d w are different Under the condition that magnetic metal powder is mixed, the magnetic flux density B is lower than the evaluation standard when the weight ratio of Si is 0.2 or less, and the core loss P c exceeds the evaluation standard when the weight ratio is 8.0 wt% or more. Accordingly, sufficient magnetic properties and formability can be obtained when the weight ratio of Si is in the range of 1.0 to 6.5 wt%, and the noise is low at a reference value of 50 dB or less.
また、図４および図５の試料No.47 乃至No.54 に示すように、上記重量平均粒径ｄw が相違する２種類の前記大径および小径軟磁性金属粉を混合するという条件下では、重量平均粒径ｄw1が２０μｍ以上の大径軟磁性金属粉末として、Fe-1Siに微粉末(Fe-6.5Si)が混入させられていても、大径軟磁性金属粉末と同様のFe-1Siである小径軟磁性金属粉が１０乃至７５wt％の範囲内において十分な磁気特性および成形性が得られるとともに基準値５０ｄＢ以下の低い騒音となる。また、図４および図５の試料No.55 乃至No.58 に示すように、上記重量平均粒径ｄw が相違する２種類の前記大径および小径軟磁性金属粉を混合するという条件下において、そのＦｅ−Ｓｉ系の軟磁性金属粉に対して、添加物1Al 、0.5Al 、1Cr 、0.1Sが加えられても、十分な磁気特性および成形性が得られるとともに基準値５０ｄＢ以下の低い騒音となる。 Further, as shown in sample No.47 to No.54 in FIGS. 4 and 5, under the condition of mixing two kinds of the large-diameter and small-diameter soft magnetic metal powder in which the weight average particle size d w is different As a large-diameter soft magnetic metal powder having a weight average particle diameter d w1 of 20 μm or more, even if fine powder (Fe-6.5Si) is mixed in Fe-1Si, the same Fe- When the small-diameter soft magnetic metal powder of 1Si is in the range of 10 to 75 wt%, sufficient magnetic properties and formability are obtained, and the noise is low at a reference value of 50 dB or less. Further, as shown in sample No.55 to No.58 in FIGS. 4 and 5, under conditions of mixing the two kinds of the large-diameter and small-diameter soft magnetic metal powder in which the weight average particle size d w is different Even if the additives 1Al, 0.5Al, 1Cr, 0.1S are added to the Fe-Si based soft magnetic metal powder, sufficient magnetic properties and formability can be obtained and low noise of a reference value of 50 dB or less It becomes.
図６には、上記図４、図５のデータから導き出された、軟磁性金属粉末がＦｅ−３Ｓｉである場合の、磁性粉末全体（大径および小径軟磁性金属粉）に対する小径軟磁性金属粉末の比率（ｗｔ％）をパラメータとする、大径軟磁性金属粉の重量平均粒径ｄw1（Ｄ５０：μｍ）と騒音Ｌｐ（ｄＢ）との関係が示されている。これによれば、重量平均粒径ｄw1が２０乃至１００μｍの大径軟磁性金属粉末が用いられるが、その大径軟磁性金属粉末の重量平均粒径ｄw1が大きくなるほど騒音（ノイズ）レベルが高くなる傾向がある。また、上記磁性粉末全体（大径および小径軟磁性金属粉）に対する小径軟磁性金属粉末の比率が少なくなるほど騒音（ノイズ）レベルが高くなる傾向がある。その小径軟磁性金属粉末の比率が１０ｗｔ％程度であれば、大径軟磁性金属粉末の重量平均粒径ｄw1が８０μｍ以下好適には７０μｍにおいて騒音Ｌｐが基準値（要求ノイズレベル：５０ｄＢ）を下回り、小径軟磁性金属粉末の比率が５０ｗｔ％程度であれば、大径軟磁性金属粉末の重量平均粒径ｄw1が１００μｍ以下好適には９０μｍ以下において騒音Ｌｐが基準値（要求ノイズレベル：５０ｄＢ）を下回り、小径軟磁性金属粉末の比率が７５ｗｔ％程度下であれば、大径軟磁性金属粉末の重量平均粒径ｄw1が１００μｍ以下において騒音Ｌｐが基準値（要求ノイズレベル：５０ｄＢ）を下回り、小径軟磁性金属粉末の比率が８５ｗｔ％程度であれば、大径軟磁性金属粉末の重量平均粒径ｄw1が１１０μｍ以下において騒音Ｌｐが基準値（要求ノイズレベル：５０ｄＢ）を下回る。 FIG. 6 shows a small-diameter soft magnetic metal powder derived from the data shown in FIGS. 4 and 5, with respect to the entire magnetic powder (large-diameter and small-diameter soft magnetic metal powder) when the soft magnetic metal powder is Fe-3Si. The relationship between the weight average particle diameter d w1 (D50: μm) of the large-diameter soft magnetic metal powder and the noise Lp (dB) is shown using the ratio (wt%) as a parameter. According to this, a large-diameter soft magnetic metal powder having a weight average particle diameter d w1 of 20 to 100 μm is used, but the noise level increases as the weight average particle diameter d w1 of the large-diameter soft magnetic metal powder increases. Tend to be higher. Further, the noise level tends to increase as the ratio of the small-diameter soft magnetic metal powder to the entire magnetic powder (large-diameter and small-diameter soft magnetic metal powder) decreases. If the ratio of the small-diameter soft magnetic metal powder is about 10 wt%, the noise Lp is the standard value (required noise level: 50 dB) when the weight average particle diameter d w1 of the large-diameter soft magnetic metal powder is 80 μm or less, preferably 70 μm. If the ratio of the small-diameter soft magnetic metal powder is about 50 wt%, the noise Lp is the reference value (required noise level: 50 dB) when the weight average particle diameter d w1 of the large-diameter soft magnetic metal powder is 100 μm or less, preferably 90 μm or less. ) And the ratio of the small diameter soft magnetic metal powder is about 75 wt% or less, the noise Lp is the standard value (required noise level: 50 dB) when the weight average particle diameter d w1 of the large diameter soft magnetic metal powder is 100 μm or less. below, if the ratio is about 85 wt% of the small-diameter soft magnetic metal powder, large径軟weight average particle diameter d w1 noise Lp is the reference value in the following 110μm magnetic metal powder (request Izureberu: 50dB) below.
図７には、上記図４、図５のデータから導き出された、軟磁性金属粉末がＦｅ−３Ｓｉである場合の、磁性粉末全体（大径および小径軟磁性金属粉）に対する小径軟磁性金属粉末の比率（ｗｔ％）をパラメータとする、大径軟磁性金属粉の重量平均粒径ｄw1（Ｄ５０：μｍ）とコアロスＰc との関係が示されている。これによれば、小径軟磁性金属粉末の比率が７０ｗｔ％以下の範囲において、基準値（１０００ｋＷ／ｍ2 以下）を下まわる。 FIG. 7 shows a small-diameter soft magnetic metal powder derived from the data shown in FIGS. 4 and 5 with respect to the entire magnetic powder (large-diameter and small-diameter soft magnetic metal powder) when the soft magnetic metal powder is Fe-3Si. The relationship between the weight average particle diameter d w1 (D50: μm) of the large-diameter soft magnetic metal powder and the core loss P c is shown using the ratio (wt%) as a parameter. According to this, when the ratio of the small-diameter soft magnetic metal powder is 70 wt% or less, the value falls below the reference value (1000 kW / m 2 or less).
上述のように、本実施例によれば、圧粉磁芯１０が、重量平均粒径ｄw1が２０μｍ以上１００μｍ以下の大径軟磁性金属粉末と重量平均粒径ｄw2が２０μｍ未満の小径軟磁性金属粉末とを含み且つその小径軟磁性金属粉末が１０〜８０重量％含まれる磁性粉末が、絶縁材料および結合剤によってコーティングされるとともに、所定の形状にプレス成形され且つ硬化されることにより構成されているので、機械的硬さや強度を高めるために絶縁材料の含有量を増加させることなく交流磁界による励磁下でのノイズを十分に抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、本実施例によれば、圧粉磁芯１０に用いられる磁性粉末は、Ｆｅ−Ｓｉ系合金の粉末であるので、十分な磁性、低騒音性を有する圧粉磁芯が得られる。
Further, according to the present embodiment, since the magnetic powder used for the
また、本実施例によれば、圧粉磁芯１０に用いられる磁性粉末は、０．２Ｔ、１０ｋＨｚの交流磁界による励磁状態において、電磁的騒音が５０ｄＢ以下であるので、電磁的騒音が小さな圧粉磁芯１０が得られる。
In addition, according to the present embodiment, the magnetic powder used for the
また、本実施例によれば、０．２Ｔ且つ１０ｋＨｚの交流磁界による励磁状態においてコア損失は１０００ｋＷ／ｍ3 以下であり、１００００Ａ／ｍの直流磁界を印加した時の磁束密度Ｂが０．８Ｔ（テスラ）以上であるという磁気的性質が得られるので、透磁率が高く、且つコアロス（損失）Ｐc が小さな圧粉磁芯１０が得られる。
Further, according to the present example, the core loss is 1000 kW / m 3 or less in the excitation state by the AC magnetic field of 0.2 T and 10 kHz, and the magnetic flux density B when a DC magnetic field of 10,000 A / m is applied is 0.8 T. Since the magnetic property of (Tesla) or higher is obtained, the
また、本実施例によれば、圧粉磁芯１０に用いられる磁性粉末は、０．２〜８ｗｔ（重量）％のＳｉを含み、残部は不純物およびＦｅで構成されるものであることから、透磁率が高く、且つコアロスＰc が小さな圧粉磁芯１０が得られる。
Moreover, according to the present embodiment, the magnetic powder used for the
また、本実施例によれば、圧粉磁芯１０に用いられる磁性粉末は、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｂ、Ｃ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｖのうちの少なくとも１種が、０．２〜８重量％添加されたものであることから、一層、透磁率が高く、且つコアロスＰc が小さな圧粉磁芯１０が得られる。
Moreover, according to the present embodiment, the magnetic powder used for the
また、本実施例によれば、(a) 最小粒径が２０μｍ以上で且つ重量平均粒径ｄw1が２０μｍ以上１００μｍ以下の大径軟磁性金属粉末と最小粒径が２０μｍ未満で且つ重量平均粒径ｄw2が２０μｍ未満の小径軟磁性金属粉末とを含み且つその小径軟磁性金属粉末が１０〜８０重量％含まれる磁性粉末に対して絶縁材料および結合剤をコーティングし且つ混合するコーティング工程２４と、(b) そのコーティング工程２４により絶縁材料および結合剤がコーティングされ且つ混合された前記磁性粉末を所定の形状にプレス成形するプレス成形工程２６と、(c) そのプレス成形工程２６によりプレス成形された成形品に含まれる成形歪みを除去すると共に前記結合剤を硬化させる焼鈍工程２８とを、含むことから、機械的硬さや強度を高めるために絶縁材料の含有量を増加させることなくノイズを十分に抑制した圧粉磁芯１０が得られる。
Further, according to this example, (a) a large-diameter soft magnetic metal powder having a minimum particle size of 20 μm or more and a weight average particle size d w1 of 20 μm or more and 100 μm or less, and a minimum particle size of less than 20 μm and a weight average particle
その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。 In addition, although not illustrated one by one, the present invention is implemented with various modifications within a range not departing from the gist thereof.
１０：圧粉磁芯
２４：バインダーコーティング工程
２６：プレス成形工程
２８：磁気焼鈍工程
10: Powder magnetic core 24: Binder coating process 26: Press molding process 28: Magnetic annealing process
Claims (7)
該コーティング工程により絶縁材料および結合剤がコーティングされ且つ混合された前記磁性粉末を所定の形状にプレス成形するプレス成形工程と、
該プレス成形工程によりプレス成形された成形品に含まれる成形歪みを除去するとともに前記結合剤を硬化させる焼鈍工程と
を、含むことを特徴とする圧粉磁芯の製造方法。 A large-diameter soft magnetic metal powder having a weight average particle diameter of 20 μm or more and 100 μm or less, and a small-diameter soft magnetic metal powder having a minimum particle diameter of less than 20 μm and a weight average particle diameter of less than 20 μm, and the small-diameter soft magnetic metal powder A coating step of coating and mixing an insulating material and a binder on a magnetic powder containing 10 to 80% by weight;
A press molding step of press-molding the magnetic powder coated and mixed with the insulating material and the binder by the coating step into a predetermined shape;
A method for producing a dust core, comprising: an annealing step of removing molding distortion contained in a molded product press-formed by the press-forming step and curing the binder.
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