JP2007012891A - フェライトコアの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｅ型コアまたはＴ型コアにおける中脚部の反対側面の内部に発生するヒビ（クラック）などを防止することができるフェライトコアの製造方法を提供すること。
【解決手段】 平面側から見て略直線状に伸びるコアベース４と、直線状に伸びるコアベース４の略中央部で、コアベース４における一方の第１側面４ａから略直角方向に伸びる中脚部６と、を有するＥ型またはＴ型フェライトコア２を製造する方法である。焼成前のコア成形体２０のコアベース４における中脚部６とは反対側の第２側面４ｂに、中脚部６の厚み方向Ｚに沿って伸びる凹部１０を形成する。凹部１０が形成されたコア成形体２０を焼成する。焼成されたフェライトコア２のコアベース４における第２側面４ｂを研磨して、凹部１０を除去する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コイルやトランス等の磁心として用いられるＥ型コアまたはＴ型コアを製造する方法に関し、さらに詳しくは、Ｅ型コアまたはＴ型コアにおける中脚部の反対側面の内部に発生するヒビ（クラック）などを防止するためのフェライトコアの製造方法に関する。

コイルやトランスなどの磁心として使用されるフェライトコア（フェライト焼結体）は、たとえば、粉末材料であるフェライト粉末を、金型に充填し、圧縮加圧（プレス）することにより圧縮成形体を形成し、この圧縮成形体を焼成することにより製造される。

上記フェライトコアとしては、種々の形状のものが知られているが、その一つとして、平面側から見てＥ型の形状を持つフェライトコアが知られている。この種のＥ型フェライトコアにおいて、形状の大きいものを製造しようとする場合に、その中脚部の裏側面、つまりコア背面の中央部位置において、内部に脱バインダー不良によると考えられるヒビ（クラックなど）が発生することがあり、問題となっていた。そのヒビは、コア背面の表面からは観察されず、研磨して初めて見つかる場合があった。

近年、大型のフェライト形状で高寸法精度が要求される場合、または中脚や外脚でのギャップ寸法精度が要求される場合、Ｅ型コア背面を研磨して、この要求に応えている。しかし、背面を研磨した後に、内部にヒビが存在していることが認められることがあり、改善に迫られていた。このような不都合は、Ｅ型フェライトコアのみでなく、Ｔ型フェライトコアでも同様であった。

なお、後加工により、クラックなどが無い部分まで研削することも可能であるが、研磨代が大きくなりすぎ、加工費用、原材料費用等が膨らみ、量産性がなくなる。

また、下記の特許文献１に示すように、大型のＥ型フェライトコアにおいて、中脚の中央部に細孔を設け、バインダを抜けやすくしてクラックを防止する技術が提案されている。しかしながら、この文献１に示す技術では、製品としてのフェライトコアの中脚に、細孔が残り、実効断面積が減少し、コアの性能に影響すると言う課題を有する。また、この文献１には、大型のＥ型フェライトコア背面に形成されるクラックの対策に関しては、何ら開示されていない。
特開平７−５７９２５号公報

本発明は、このような実情に鑑みてなされ、その目的は、Ｅ型コアまたはＴ型コアにおける中脚部の反対側面の内部に発生するヒビ（クラック）などを防止することができるフェライトコアの製造方法を提供することである。

本発明者等は、Ｅ型コアまたはＴ型コアにおける中脚部の反対側面の内部に発生するヒビ（クラック）などを防止するように鋭意検討した結果、焼成前の成形体において、中脚部の反対側面に、中脚部の厚み方向に沿って伸びる凹部を形成することで、クラックなどを防止できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明に係るフェライトコアの製造方法は、
平面側から見て略直線状に伸びるコアベースと、直線状に伸びる前記コアベースの略中央部で、当該コアベースにおける一方の第１側面から略直角方向に伸びる中脚部と、を有するフェライトコアを製造する方法であって、
焼成前のコア成形体の前記コアベースにおける前記中脚部とは反対側の第２側面に、前記中脚部の厚み方向に沿って伸びる凹部を形成する工程と、
前記凹部が形成された前記コア成形体を焼成する工程と、
焼成されたフェライトコアの前記コアベースにおける前記第２側面を研磨して、前記凹部を除去する工程とを有する。

本発明において、フェライトコアの形状が平面側から見てＴ型である。あるいは、平面側から見て略直線状に伸びるコアベースの両端部で、それぞれ第１側面から略直角方向に伸びる一対の外脚部をさらに有し、前記フェライトコアの形状が平面側から見てＥ型である。

本発明に係る製造方法では、焼成前の成形体において、中脚部とは反対側の第２側面に、中脚部の厚み方向に沿って伸びる凹部が形成してある。この凹部は、研磨代よりも浅くても効果があることが本発明者等の実験により判明した。本発明では、従来の方法において研磨代以上に深いところに発生していたクラックなどを、有効に防止することができる。その理由は必ずしも明らかではないが、脱バインダ処理時、あるいは焼成時に、成形体に含まれる有機成分のガスが、凹部を通して抜け易くなったためではないかと考えられる。

また、本発明の方法では、比較的に浅い凹溝（凹部）により、内部に進行するヒビを防止できるので、無駄な研磨代を必要とせず、必要最小限の加工費、原材料費とすることができ、製造コストを抑えることができる。また、凹部は、研磨代より浅くしても効果があるために、最終製品には、凹部が残らないことになり、コアとしての実効断面積が減少するような形状変化が無い。

好ましくは、前記凹部の幅が、０．０５mmより大きく、さらに好ましくは０．５mm以上、特に好ましくは１mm以上で、前記中脚部の幅と同等以下である。凹部の幅が小さすぎると、クラックなどの発生を抑制する作用が少ない。また、この幅が大きすぎると、焼成後において、直線状のコアベースの両端部が第１側面または第２側面に向けて反り変形するおそれがある。特に、Ｅ型フェライトコアの場合には、外脚部も反り変形するおそれがある。

好ましくは、前記凹部の深さは、０．０１mmより大きく、さらに好ましくは０．０５mm以上、特に好ましくは０．１mm以上で、焼成後の前記コアベースにおける前記第２側面を研磨する研磨深さ（研磨代）以下である。凹部の深さが浅すぎると、クラックなどの発生を抑制する作用が少ない。また、この深さが深すぎると、その面を研磨しても凹部が残ってしまい、好ましくない。

好ましくは、前記中脚部の厚み方向に沿って伸びる凹部の長さが、前記コアベースの厚みに対して、８０〜１００％の長さ、さらに好ましくは９０〜１００％の長さ、特に好ましくは１００％近くである。この凹部の長さが短すぎると、クラックなどの発生を抑制する作用が少ない。

好ましくは、前記コアベースの厚みは、前記中脚部の厚みと略同じであり、１０mm以上である。コアベースおよび中脚部の厚みが薄い場合には、元々、クラックなどが発生しにくいので、本発明の作用効果が小さい。

好ましくは、前記コアベースの長手方向長さは、７０mm以上である。コアベースの長手方向長さが短い場合には、元々、クラックなどが発生しにくいので、本発明の作用効果が小さい。

一般に、焼成前のコア成形体は、フェライト粉を圧縮成形することにより形成される。好ましくは、前記凹部は、前記フェライト粉を圧縮成形する時に同時に形成される。好ましくは、前記フェライト粉を圧縮成形するための金型には、前記凹部を形成するための凸部が形成してある。フェライト粉を圧縮成形する際に、同時に凹部を形成すれば、製造工数を増大させることなく、本発明の作用効果を得ることができる。

ただし、本発明では、前記凹部は、前記フェライト粉を圧縮成形した後に、切削加工により形成しても良い。

本発明において、コア成形体を、圧縮成形して製作する場合には、前記金型の型締め力は、前記コア成形体の厚み方向に作用するように、金型を構成することが好ましい。フェライト粉が均一に圧縮成形されるからである。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るＥ型コア成形体の斜視図、
図２Ａは図１に示すＥ型コア成形体の要部平面図、
図２Ｂは本発明の他の実施形態に係るＥ型コア成形体の要部平面図、
図２Ｃは本発明のさらに他の実施形態に係るＥ型コア成形体の要部平面図、
図３は本発明のさらに他の実施形態に係るＥ型コア成形体の要部側面図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係るフェライトコア２は、平面側から見て、Ｅ字形状を有するＥ型フェライトコアであり、焼結前のコア成形体２０を焼成して得られる。

このフェライトコア２は、平面側から見て、Ｘ軸方向に略直線状に伸びるコアベース４を有する。この直線状に伸びるコアベース４の略中央部には、当該コアベースにおける一方の第１側面４ａから略直角方向（Ｙ軸方向）に伸びる中脚部６が一体的に形成してある。

平面側から見て略直線状に伸びるコアベース４の両端部には、それぞれ第１側面４ａから略直角方向（Ｙ軸方向）に伸びる一対の外脚部８，８が一体的に形成してある。これらのコアベース４、中脚部６および外脚部８は、Ｘ軸およびＹ軸の双方に直交するＺ軸方向に、同じ厚みｔ１を有する。これらの厚みｔ１は、特に限定されないが、この実施形態では、好ましくは１３mm以上であり、さらに好ましくは、２０〜３０mmである。

フェライトコア２における長手方向（Ｘ軸方向）の長さＬ０は、特に限定されないが、この実施形態では、好ましくは７０mm以上であり、好ましくは９０〜１２０mmである。また、コア２におけるＸ軸と垂直なＹ軸方向の長さ（脚部６および８の長さ）Ｌ２は、好ましくは３０mm以上であり、さらに好ましくは５０〜７０mmである。

それぞれの脚部６および８の幅Ｗ２およびＷ３は、同じでも異なっていても良く、好ましくは１０mm以上であり、さらに好ましくは２０〜３０mmである。コアベース４の幅Ｗ４は、脚部６および８の幅Ｗ２およびＷ３と同程度である。

次に、このフェライトコア２の製造方法について説明する。
まず、焼成後にフェライトコア２となるコア成形体２０を圧縮成形により成形する。コア成形体２０は、後述する凹部１０が形成される以外は、完成品となるフェライトコア２と同じ形状を有する。コア成形体２０を圧縮成形するために、まず、フェライト粉末を準備する。フェライト粉末は、フェライト原料を仮焼き、粉砕、造粒することにより得られる。

フェライト原料としては、特に限定されないが、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化マンガン、酸化銅、酸化ニッケル等が使用でき、また、必要に応じて、副成分として種々の化合物を添加することができる。

次いで、フェライト原料を仮焼する。仮焼きは、原料の熱分解、成分の均質化、フェライトの生成、焼結による超微粉の消失と適度の粒子サイズへの粒成長を起こさせ、原料混合物を後工程に適した形態に変換するために行われる。仮焼は酸化性雰囲気中、通常は空気中で行われる。仮焼温度は８００〜１０００℃、仮焼時間は１〜３時間とすることが好ましい。

次いで、上記にて得られた仮焼き材料を粉砕し、粉砕材料を得る。粉砕は、仮焼き材料の凝集をくずして適度の焼結性を有する粉体を製造するために行われる。仮焼き材料が大きい塊を形成しているときには、粗粉砕を行ってからボールミルやアトライターなどを用いて湿式粉砕を行う。

次いで、粉砕材料の造粒（顆粒）を行い、粉末材料（造粒物）を得る。造粒は、粉砕材料を適度な大きさの凝集粒子とし、成形に適した形態に変換するために行われる。こうした造粒法としては、たとえば、加圧造粒法やスプレードライ法などが挙げられる。スプレードライ法は、粉砕材料に、ポリビニルアルコールなどの通常用いられる結合剤を加えた後、スプレードライヤー中で霧化し、乾燥する方法である。

次いで、得られたフェライト粉末を、圧縮成形用金型を使用して、圧縮成形し、コア成形体２０を得る。圧縮成形は、成形用凹型にフェライト粉末を充填し、成形用凹型と成形用凸型とで、圧縮成形することにより行われる。本実施形態では、成形用凹型には、コア成形体２０のコアベース４における中脚部６とは反対側の第２側面４ｂに、中脚部６の厚み方向（Ｚ軸方向）に沿って伸びる凹部１０を形成するための凸部が形成してある。

コア成形体２０に形成される凹部１０は、中脚部６の反対側面４ｂに中脚部６に対応して形成され、その幅Ｗ１は、０．０５mmより大きく、さらに好ましくは０．５mm以上、特に好ましくは１mm以上で、中脚部６の幅Ｗ２と同等以下である。凹部１０の幅Ｗ１が小さすぎると、クラックなどの発生を抑制する作用が少ない。また、この幅Ｗ１が大きすぎると、焼成後において、直線状のコアベース４の両端部が第１側面４ａまたは第２側面４ｂに向けて反り変形するおそれがある。特に、Ｅ型フェライトコア２の場合には、外脚部８も反り変形するおそれがある。

また、この凹部１０のＺ軸方向の長さ（厚みｔ１方向の長さ）は、本実施形態では、コアベース４の厚みｔ１と同じである。ただし、本発明では、図３に示すように、この凹部１０のＺ軸方向の長さＬ１は、コアベース４の厚みｔ１に対して、８０％以上であれば良く、好ましくは９０％以上である。すなわち、コアベース４のＺ軸方向の全長に沿って凹部１０を形成することなく、その凹部の長手方向に沿って一方の端部、あるいは両端部に、多少の幅で、凹部１０が形成されない平面部分１１が残っても良い。

図１および図２Ａに示す実施形態では、凹部１０の横断面形状は、円弧あるいは楕円弧の形状であるが、図２Ｂおよび図２Ｃに示すように、矩形または三角、あるいはその他の多角、あるいはその他の曲線形状であっても良い。

ただし、図２Ａに示すように、凹部１０の深さｄ１は、焼成後のコアベース４における第２側面４ｂの研磨代（研磨する深さ）ｄ２よりも小さく、０．０１mmより大きく、さらに好ましくは０．０５mm以上、特に好ましくは０．１mm以上である。なお、研磨代は、通常、２mm以内である。

圧縮成形は、図１に示す矢印Ｐ（Ｚ軸方向）に、成形用凹型と成形用凸型とが相対移動することにより行われ、その結果、図１に示す凹部１０が形成された成形体２０が得られる。

この成形体２０は、次に焼成される。焼成条件としては、たとえば、安定温度（焼成温度）：１１００〜１２５０℃、昇温速度：５０〜３００℃／ｈｒ、焼成時間：２〜８時間程度、焼成雰囲気：酸素濃度を制御した雰囲気とすることができる。

焼成後には、第２側面４ｂは研磨され、完成品のフェライトコア２の第２側面４ｂには、凹部１０が除去されている。

本実施形態に係るフェライトコア２の製造方法では、焼成前のコア成形体２０において、中脚部６とは反対側の第２側面４ｂに、中脚部６の厚み方向Ｚに沿って伸びる凹部１０が形成してある。この凹部１０の深さｄ１は、研磨代ｄ２よりも浅くても効果があることが本発明者等の実験により判明した。本実施形態では、従来の方法において研磨代以上に深いところに発生していたクラックなどを、有効に防止することができる。その理由は必ずしも明らかではないが、脱バインダ処理時、あるいは焼成時に、成形体に含まれる有機成分のガスが、凹部１０を通して抜け易くなったためではないかと考えられる。

また、本実施形態の方法では、比較的に浅い凹溝（凹部１０）により、内部に進行するヒビなどのクラックを防止できるので、無駄な研磨代を必要とせず、必要最小限の加工費、原材料費とすることができ、製造コストを抑えることができる。また、凹部１０は、研磨代より浅くしても効果があるために、最終製品には、凹部１０が残らないことになり、コア２としての実効断面積が減少するような形状変化が無い。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
たとえば、上述した実施形態では、Ｅ型フェライトコアについて説明したが、本発明の方法は、Ｔ型フェライトコアにも適用することができる。すなわち、Ｔ型フェライトコアは、図１において、外脚部８および８を有さない以外は、Ｅ型フェライトコア２と同じ形状を有するので、上述した本発明の方法が同様にして適用することができる。

また、本発明では、凹部１０は、フェライト粉を圧縮成形して成形体２０を得た後に、焼成前の段階で、切削加工などにより形成しても良い。

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
実施例１

まず、出発原料として、フェライト原料を用意し、次に、これらの原料について、配合、仮焼、粉砕および造粒を行いフェライト粉末を得た。得られたフェライト粉末を、圧縮成形することにより、図１に示すコア成形体２０のサンプルを１００個得た。それらのコア成形体２０のサンプルを焼成し、焼成後に、第２側面４ｂを研磨代ｄ２＝２mmで研磨した。

コア成形体２０における寸法関係は、以下の通りであった。すなわち、Ｌ０＝９０mm、Ｌ２＝５０mm、Ｗ１＝Ｗ２＝３０mm、Ｗ３＝１３mm、Ｗ４＝１５mm、ｄ１＝０．１mm、Ｌ１＝ｔ１＝３０mmであった。

本実施例では、焼成後に、第２側面４ｂを研磨したところ、本実施例では、Ｗ１＝Ｗ２であったことから、１００個のサンプル中、第２側面４ｂのＸ軸方向の中央部付近において、ヒビの発生が見られたものは皆無であった。
実施例２

Ｗ１＝１mm、Ｗ２＝３０mmとした以外は、実施例１と同様にして、コア成形体２０を圧縮成形し、焼成後に研磨し、第２側面４ｂのＸ軸方向の中央部付近を観察したところ、１００個のサンプル中、ヒビの発生が見られたものは１個であった。
実施例３

Ｗ１＝０．５mm、Ｗ２＝３０mmとした以外は、実施例１と同様にして、コア成形体２０を圧縮成形し、焼成後に研磨し、第２側面４ｂのＸ軸方向の中央部付近を観察したところ、１００個のサンプル中、ヒビの発生が見られたものは２個であった。
比較例１

Ｗ１＝０．０５mm、Ｗ２＝３０mmとした以外は、実施例１と同様にして、コア成形体２０を圧縮成形し、焼成後に研磨し、第２側面４ｂのＸ軸方向の中央部付近を観察したところ、１００個のサンプル中、ヒビの発生が見られたものは３０個であった。
比較例２

Ｗ１＝３１mm＞Ｗ２＝３０mmとした以外は、実施例１と同様にして、コア成形体２０を圧縮成形し、焼成後に研磨し、第２側面４ｂのＸ軸方向の中央部付近を観察したところ、１００個のサンプル中、ヒビの発生が見られたものは０個であったが、外脚部８の変形が、最大で２mmであり、大きく変化したため、良くなかった。なお、実施例１〜３では、外脚部８の変形は、最大で０．１mm以内であり、問題なかった。
実施例４

ｄ１＝０．０５mmとした以外は、実施例１と同様にして、コア成形体２０を圧縮成形し、焼成後に研磨し、第２側面４ｂのＸ軸方向の中央部付近を観察したところ、１００個のサンプル中、ヒビの発生が見られたものは２個であった。
実施例５

ｄ１＝ｄ２＝０．１mmとした以外は、実施例１と同様にして、コア成形体２０を圧縮成形し、焼成後に研磨し、第２側面４ｂのＸ軸方向の中央部付近を観察したところ、１００個のサンプル中、ヒビの発生が見られたものは０個であった。
比較例３

ｄ１＝０．０１mmとした以外は、実施例１と同様にして、コア成形体２０を圧縮成形し、焼成後に研磨し、第２側面４ｂのＸ軸方向の中央部付近を観察したところ、１００個のサンプル中、ヒビの発生が見られたものは３０個であった。

図１は本発明の一実施形態に係るＥ型コア成形体の斜視図である。 図２Ａは図１に示すＥ型コア成形体の要部平面図である。 図２Ｂは本発明の他の実施形態に係るＥ型コア成形体の要部平面図である。 図２Ｃは本発明のさらに他の実施形態に係るＥ型コア成形体の要部平面図である。 図３は本発明のさらに他の実施形態に係るＥ型コア成形体の要部側面図である。

符号の説明

２… フェライトコア
４… コアベース
４ａ… 第１側面
４ｂ… 第２側面
６… 中脚部
８… 外脚部
１０… 凹部
２０… コア成形体

Claims (13)

1. 平面側から見て略直線状に伸びるコアベースと、直線状に伸びる前記コアベースの略中央部で、当該コアベースにおける一方の第１側面から略直角方向に伸びる中脚部と、を有するフェライトコアを製造する方法であって、
   焼成前のコア成形体の前記コアベースにおける前記中脚部とは反対側の第２側面に、前記中脚部の厚み方向に沿って伸びる凹部を形成する工程と、
   前記凹部が形成された前記コア成形体を焼成する工程と、
   焼成されたフェライトコアの前記コアベースにおける前記第２側面を研磨して、前記凹部を除去する工程とを有するフェライトコアの製造方法。
2. 前記フェライトコアの形状が平面側から見てＴ型である請求項１に記載のフェライトコアの製造方法。
3. 平面側から見て略直線状に伸びるコアベースの両端部で、それぞれ前記第１側面から略直角方向に伸びる一対の外脚部をさらに有し、前記フェライトコアの形状が平面側から見てＥ型である請求項１に記載のフェライトコアの製造方法。
4. 前記凹部の幅が、０．０５mmより大きく、前記中脚部の幅と同等以下である請求項１〜３のいずれかに記載のフェライトコアの製造方法。
5. 前記凹部の深さは、０．０１mmより大きく、焼成後の前記コアベースにおける前記第２側面を研磨する研磨深さ以下である請求項１〜４のいずれかに記載のフェライトコアの製造方法。
6. 前記中脚部の厚み方向に沿って伸びる凹部の長さが、前記コアベースの厚みに対して、８０〜１００％の長さである請求項１〜５のいずれかに記載のフェライトコアの製造方法。
7. 前記コアベースの厚みは、前記中脚部の厚みと略同じであり、１０mm以上である請求項１〜６のいずれかに記載のフェライトコアの製造方法。
8. 前記コアベースの長手方向長さは、７０mm以上である請求項１〜７のいずれかに記載のフェライトコアの製造方法。
9. 焼成前のコア成形体は、フェライト粉を圧縮成形することにより形成される請求項１〜８のいずれかに記載のフェライトコアの製造方法。
10. 前記凹部は、前記フェライト粉を圧縮成形する時に同時に形成される請求項９に記載のフェライトコアの製造方法。
11. 前記フェライト粉を圧縮成形するための金型には、前記凹部を形成するための凸部が形成してある請求項１０に記載のフェライトコアの製造方法。
12. 前記凹部は、前記フェライト粉を圧縮成形した後に、切削加工により形成される請求項９に記載のフェライトコアの製造方法。
13. 前記金型の型締め力は、前記コア成形体の厚み方向に作用する請求項９〜１２のいずれかに記載のフェライトコアの製造方法。
    

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