JP2008192893A - Magnetic thin member, magnetic element using the same, and method of manufacturing the magnetic thin member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電子機器のインダクタ、チョークコイル、トランス等に用いられる磁性素子、及びそれを構成する磁性薄体とその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a magnetic element used for an inductor, a choke coil, a transformer and the like of an electronic device, a magnetic thin body constituting the magnetic element, and a manufacturing method thereof.
従来この種の磁性素子は、図1、2に示すごとく、磁性材料からなる磁性薄体が積層して形成された磁性体1と、この磁性体内に流れる磁束を発生させるコイル2と、このコイル2に電気的に接続された端子3とにより構成されていた。
Conventionally, as shown in FIGS. 1 and 2, this type of magnetic element includes a
なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
このような従来の磁性素子はその直流重畳特性の低さが問題となっていた。 Such a conventional magnetic element has a problem of low DC superposition characteristics.
すなわち、上記従来の構成においては、コイル2に流す電流を大きくするに伴い、コイル2で発生する磁束量が大きくなり、その結果として磁性薄体内を通過することができる磁束量が飽和するため、直流重畳特性が低いことが問題となっていた。
That is, in the above conventional configuration, as the current flowing through the
そこで本発明は、このような磁性薄体を用いた磁性素子において、その直流重畳特性を向上させることを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to improve the DC superposition characteristics of a magnetic element using such a magnetic thin body.
そして、この目的を達成するために本発明は、磁性薄体が、磁性材料から成るシートを備え、前記シート内には気孔を設ける構成としたものである。 In order to achieve this object, the present invention is configured such that the magnetic thin body includes a sheet made of a magnetic material, and pores are provided in the sheet.
この構成により、本発明の磁性素子は、気孔の存在により磁性薄体の透磁率を低下させることにより、コイルに大電流を流しても磁束が飽和せず、その結果として、高い直流重畳特性を得ることができる。 With this configuration, the magnetic element of the present invention reduces the magnetic permeability of the magnetic thin body due to the presence of pores, so that the magnetic flux does not saturate even when a large current is passed through the coil. Obtainable.
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1における磁性薄体及びそれを用いた磁性素子について図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a magnetic thin body and a magnetic element using the same according to
図3に示すごとく、本実施形態における磁性薄体4は、磁性材料から成るシート5を備え、このシート5内には気孔6を設ける構成としている。
As shown in FIG. 3, the magnetic thin body 4 in the present embodiment includes a sheet 5 made of a magnetic material, and
このような気孔6を設ける構成により、この磁性薄体4の透磁率を低下させることができる。
By providing
次に、この磁性薄体を用いた磁性素子について説明する。 Next, a magnetic element using this magnetic thin body will be described.
図4に示すごとく、本実施の形態における磁性素子は、磁性薄体4からなる積層コア7と、この積層コアに流れる磁束を発生させるコイル8と、このコイル8に電気的に接続された端子9とを備えた構成としている。
As shown in FIG. 4, the magnetic element in the present embodiment includes a laminated core 7 made of a magnetic thin body 4, a
このような構成により、気孔6の存在により磁性薄体4の透磁率を低下させることができ、その結果として、コイル8に大電流を流しても磁束が飽和せず、高い直流重畳特性を得ることができるのである。
With such a configuration, the magnetic permeability of the magnetic thin body 4 can be lowered due to the presence of the
なお、磁性薄体4における気孔6の含有率は、3vol%以上、50vol%以下とすることが望ましい。3vol%以上とすることにより、直流重畳特性の向上効果を確保するとともに、50vol%以下とすることにより、透磁率の著しい低下を抑制することができるためである。
In addition, as for the content rate of the
なお、シート5を構成する磁性材料には、Fe、Fe−Si系、Fe−Ni系、Fe−Ni−Mo系、Fe−Si−Al系等の金属磁性材料を用いることが望ましい。これら金属磁性材料は、飽和磁束密度、透磁率ともに高く優れた軟磁気特性を示すものであるからである。また、Fe、Niの少なくとも一種の含有率が50wt%以上であれば、Fe、Ni、Si、Mo、Alの比率は目的とする磁気特性に応じて適宜決めればよい。 As the magnetic material constituting the sheet 5, it is desirable to use a metal magnetic material such as Fe, Fe—Si, Fe—Ni, Fe—Ni—Mo, or Fe—Si—Al. This is because these metal magnetic materials have high saturation magnetic flux density and magnetic permeability and exhibit excellent soft magnetic characteristics. If the content of at least one of Fe and Ni is 50 wt% or more, the ratio of Fe, Ni, Si, Mo, and Al may be determined as appropriate according to the intended magnetic characteristics.
なお、金属磁性材料が磁性薄体4内において、磁気的に連続している構成とすることが望ましい。優れた磁気特性を得るためである。 It is desirable that the metal magnetic material be magnetically continuous in the magnetic thin body 4. This is to obtain excellent magnetic characteristics.
なお、シート成形に用いられる金属磁性粉末の平均粒径は0.1〜100μmとすることが望ましい。磁性薄体の厚みとしては損失低減の点から、下記のとおり、厚みを300μm以下とすることが好ましく、この厚みを実現するには少なくとも100μm以下とすることが好ましい。0.1μm以上とすることにより、コスト削減を図ることができるためである。 In addition, it is desirable that the average particle diameter of the metal magnetic powder used for sheet forming is 0.1 to 100 μm. From the viewpoint of reducing loss, the thickness of the magnetic thin body is preferably 300 μm or less as described below, and in order to realize this thickness, it is preferably at least 100 μm or less. This is because the cost can be reduced by setting the thickness to 0.1 μm or more.
即ち、0.1μmより小さいと、例えばアトマイズ法により作成する場合は収率が著しく低下する、またこのような微粉の製法として、例えば溶液中での析出反応を利用した湿式法や、熱プラズマ等により蒸発凝固を利用した気相法が挙げられるが、これらの製法ではコスト高となる。 That is, when it is smaller than 0.1 μm, for example, when it is prepared by an atomizing method, the yield is remarkably lowered. As a method for producing such a fine powder, for example, a wet method using a precipitation reaction in a solution, thermal plasma, The vapor phase method using evaporative solidification can be mentioned, but these methods are expensive.
なお、磁性薄体4の厚みは、0.5〜300μmとすることが望ましい。300μm以下とすることにより、渦電流の抑制が図れ、高周波域での損失増加を抑制することができるとともに、0.5μm以上とすることにより、磁性粉末の粒径を小さくする必要がなく、上述のとおりコスト削減を図ることができるためである。 The thickness of the magnetic thin body 4 is preferably 0.5 to 300 μm. By making it 300 μm or less, it is possible to suppress eddy currents and to suppress an increase in loss in the high frequency region, and by making it 0.5 μm or more, there is no need to reduce the particle size of the magnetic powder. This is because the cost can be reduced as described above.
なお、図5に示すごとく、磁性薄体4に絶縁層10を設ける構成とすることが望ましい。このような構成とすることにより、渦電流が磁性薄体間を通じてコア全体で回ることを抑制することができ、高周波域での損失増加を抑制することができるためである。
In addition, as shown in FIG. 5, it is desirable to set it as the structure which provides the
なお、本発明に用いられる有機結着材は特に限定されるものではなく、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、フェノール樹脂等を用いることが可能である。好ましくは脱脂性が良好なアクリル樹脂、ブチラール樹脂である。 In addition, the organic binder used for this invention is not specifically limited, For example, an epoxy resin, an acrylic resin, a butyral resin, a phenol resin etc. can be used. Acrylic resins and butyral resins having good degreasing properties are preferred.
ここで、本発明の実施の形態1における磁性薄体4の製造方法について説明する。
Here, the manufacturing method of the magnetic thin body 4 in
まず、金属磁性粉末と有機結着材を混練分散してスラリーとする。 First, a metal magnetic powder and an organic binder are kneaded and dispersed to form a slurry.
次に、得られたスラリーを用いてシート成形により、シート状混合物を形成する。 Next, a sheet-like mixture is formed by sheet molding using the obtained slurry.
その後、このシート状混合物を脱媒、焼成することにより、磁性材料からなるシート5内に気孔6を有する磁性薄体4を製造することができる。
Then, the magnetic thin body 4 which has the
なお、本発明における混練分散工程は特に限定されるものではなく、例えば回転ボールミル、遊星型ボールミル等、各種ボールミルを用いることができる。また、混練分散時にシート状混合物の可塑性向上を目的とした可塑剤添加やスラリーの粘度調整を目的とした溶媒添加を行うことも可能である。 In addition, the kneading | mixing dispersion | distribution process in this invention is not specifically limited, For example, various ball mills, such as a rotation ball mill and a planetary ball mill, can be used. It is also possible to add a plasticizer for the purpose of improving the plasticity of the sheet-like mixture and a solvent for the purpose of adjusting the viscosity of the slurry during kneading and dispersing.
なお、本発明におけるシート成形工程は特に限定されるものではなく、例えば柱状のコーティングマシーン等により行うことができる。 In addition, the sheet | seat shaping | molding process in this invention is not specifically limited, For example, it can carry out with a column-shaped coating machine etc.
なお、本発明における脱媒工程は特に限定されるものではなく、通常の脱媒炉を用いて行うことができる。脱脂条件としては用いる有機結着材により適宜決めればよく、脱脂温度としては200〜500℃、脱脂時間としては1〜24時間の範囲である。 In addition, the removal process in this invention is not specifically limited, It can carry out using a normal removal furnace. Degreasing conditions may be appropriately determined depending on the organic binder used, and the degreasing temperature is 200 to 500 ° C., and the degreasing time is in the range of 1 to 24 hours.
なお、本発明における焼成工程は特に限定されるものではなく、横型炉、箱型炉、ベルト炉等、通常の電気炉を用いて行うことができる。焼成条件は目的とする気孔率に応じて適宜定めればよく、焼成温度としては600〜1400℃、焼成時間としては、0.5〜48時間の範囲である。なお、焼成雰囲気としては酸化による磁気特性劣化を防ぐため、還元雰囲気、不活性雰囲気等の非酸化性雰囲気が好ましい。 In addition, the baking process in this invention is not specifically limited, It can carry out using normal electric furnaces, such as a horizontal furnace, a box furnace, a belt furnace. The firing conditions may be appropriately determined according to the target porosity, the firing temperature is 600 to 1400 ° C., and the firing time is 0.5 to 48 hours. The firing atmosphere is preferably a non-oxidizing atmosphere such as a reducing atmosphere or an inert atmosphere in order to prevent deterioration of magnetic characteristics due to oxidation.
以下、具体的な実施例を示す。 Specific examples will be described below.
(実施例1)
まず、平均粒径18μmの金属磁性粉と、有機結着材としてブチラール樹脂、可塑剤としてフタル酸エステル、溶媒としてメチルエチルケトンを所定量秤込み、回転式ボールミルにて混練分散を行いスラリーを作成する。
(Example 1)
First, a predetermined amount of metal magnetic powder having an average particle diameter of 18 μm, butyral resin as an organic binder, phthalate ester as a plasticizer, and methyl ethyl ketone as a solvent are kneaded and dispersed in a rotary ball mill to prepare a slurry.
次に、このスラリーを用いてドクターブレード法によりシート状混合物を形成する。 Next, a sheet-like mixture is formed using this slurry by a doctor blade method.
その後、作成したシート状混合物を300〜400℃で3〜8時間脱脂を行う。 Then, the prepared sheet-like mixture is degreased at 300 to 400 ° C. for 3 to 8 hours.
次に、850〜1200℃でアルゴン雰囲気下にて1〜5時間焼成を行う。 Next, baking is performed at 850 to 1200 ° C. in an argon atmosphere for 1 to 5 hours.
このようにして、気孔率20vol%、厚み60μm程度の金属磁性薄体を作成した。 Thus, a metal magnetic thin body having a porosity of 20 vol% and a thickness of about 60 μm was prepared.
(実施例2)
まず、組成が重量%で表すと3.6Si96.4Feで、平均粒径25μmの金属磁性粉を用いて、実施例1と同様にシート状混合物を形成し、脱脂を行う。
(Example 2)
First, using a metal magnetic powder having a composition of 3.6 Si 96.4 Fe and an average particle diameter of 25 μm in terms of% by weight, a sheet-like mixture is formed and degreased in the same manner as in Example 1.
次に、670〜1300℃で水素雰囲気下にて1〜12時間焼成を行う。 Next, baking is performed at 670 to 1300 ° C. in a hydrogen atmosphere for 1 to 12 hours.
このようにして、気孔率30vol%、厚み90μm程度の金属磁性薄体を作成した。 Thus, a metal magnetic thin body having a porosity of 30 vol% and a thickness of about 90 μm was prepared.
(実施例3)
まず、組成が重量%で表すと49Ni51Feで、平均粒径12μmの金属磁性粉を用いて、実施例1と同様にしてシート状混合物を作成する。
(Example 3)
First, a sheet-like mixture is prepared in the same manner as in Example 1 by using metal magnetic powder having a composition of 49 Ni 51 Fe and an average particle diameter of 12 μm in terms of% by weight.
次に、得られたシート状混合物を350℃で8時間脱脂する。 Next, the obtained sheet-like mixture is degreased at 350 ° C. for 8 hours.
その後、水素雰囲気下にて1050℃で1時間焼成を行う。 Thereafter, baking is performed at 1050 ° C. for 1 hour in a hydrogen atmosphere.
このようにして、気孔率23%、厚み35μm程度の金属磁性薄体を作成した。 Thus, a metal magnetic thin body having a porosity of 23% and a thickness of about 35 μm was prepared.
本発明の磁性素子は、高い直流重畳特性を有し、各種電気機器において有用である。 The magnetic element of the present invention has high direct current superimposition characteristics and is useful in various electric devices.
1 磁性体
2 コイル
3 端子
4 磁性薄体
5 シート
6 気孔
7 積層コア
8 コイル
9 端子
10 絶縁層
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記シート内には気孔を設けた
磁性薄体。 With a sheet of magnetic material,
A magnetic thin body provided with pores in the sheet.
請求項1に記載の磁性薄体。 The magnetic thin body according to claim 1, wherein the content of pores in the sheet is 3 vol% or more and 50 vol% or less.
請求項1に記載の磁性薄体。 The magnetic thin body according to claim 1, wherein the magnetic material is a metal magnetic material.
Fe、Fe−Si系、Fe−Ni系、Fe−Ni−Mo系、Fe−Si−Al系の内
少なくとも一つから構成される
請求項3に記載の磁性薄体。 Metal magnetic material
The magnetic thin body according to claim 3, comprising at least one of Fe, Fe-Si, Fe-Ni, Fe-Ni-Mo, and Fe-Si-Al.
この磁性体内に流れる磁束を発生させるコイルと、
このコイルに電気的に接続された端子とを有する
磁性素子。 Magnetic bodies formed by laminating magnetic thin bodies according to any one of claims 1 to 4,
A coil for generating a magnetic flux flowing in the magnetic body;
A magnetic element having a terminal electrically connected to the coil;
請求項5に記載の磁性素子。 The magnetic element according to claim 5, wherein an insulating layer is provided between the magnetic thin bodies.
次に前記スラリーを用いてシート状混合物を形成し、
その後前記シート状混合物を脱媒、焼成する
磁性薄体の製造方法。 First, a metal magnetic powder and an organic binder are kneaded and dispersed to create a slurry,
Next, a sheet-like mixture is formed using the slurry,
A method for producing a magnetic thin body, in which the sheet-like mixture is then removed and fired.
Priority Applications (1)
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JP2012210106A (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Hitachi Metals Ltd | Wound core, electromagnetic component and manufacturing method therefor and electromagnetic apparatus |
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