JP2008258234A - Powder magnetic core and magnetic element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧粉磁心および磁性素子に関するものである。 The present invention relates to a dust core and a magnetic element.
近年、ノート型パソコンのようなモバイル機器の小型化・軽量化が顕著である。また、ノート型パソコンの性能は、デスクトップ型パソコンの性能と遜色ない程度まで向上が図られつつある。
このように、モバイル機器の小型化および高性能化を図るためには、スイッチング電源の高周波数化が必要となる。このため、スイッチング電源の駆動周波数は、数100kHz程度まで高周波数化が進んでいる。また、それに伴い、モバイル機器に内蔵されたチョークコイルやインダクタ等の磁性素子の駆動周波数も高周波数化への対応が必要となる。
In recent years, downsizing and weight reduction of mobile devices such as notebook personal computers have been remarkable. In addition, the performance of notebook-type personal computers is being improved to a level comparable to that of desktop personal computers.
Thus, in order to reduce the size and performance of mobile devices, it is necessary to increase the frequency of switching power supplies. For this reason, the driving frequency of the switching power supply is increasing to about several hundred kHz. Along with this, it is necessary to cope with the increase in the drive frequency of magnetic elements such as choke coils and inductors incorporated in mobile devices.
しかしながら、これらの磁性素子の駆動周波数が高周波数化した場合、各磁性素子が備える磁心において、渦電流によるジュール損失(渦電流損失)が著しく増大するという問題が発生する。
かかる問題を解決するため、前述のような磁性素子が備える磁心として、軟磁性粉末とバインダとの混合物を加圧・成形した圧粉磁心が使用されている。圧粉磁心では、発生する渦電流が軟磁性粉末の粒子間で分断されることにより、たとえ高い周波数で使用されたとしても、渦電流損失を減少させることができる。
However, when the drive frequency of these magnetic elements is increased, there arises a problem that Joule loss (eddy current loss) due to eddy currents is remarkably increased in the magnetic core provided in each magnetic element.
In order to solve such a problem, a powder magnetic core obtained by pressurizing and molding a mixture of soft magnetic powder and a binder is used as a magnetic core included in the above-described magnetic element. In the dust core, the generated eddy current is divided between the particles of the soft magnetic powder, so that eddy current loss can be reduced even when used at a high frequency.
ところが、圧粉磁心に用いられる軟磁性粉末は、一般にFe系合金で構成されているため、長期にわたって大気に触れると、酸化して錆を発生させるという問題、すなわち耐食性が低いという問題を抱えている。軟磁性粉末に発生した錆は、周囲のバインダの変質・劣化を引き起こしたり、軟磁性粉末の各粒子とバインダとの間に隙間を生じさせる。これにより、バインダによる絶縁特性が低下し、圧粉磁心の渦電流損失の増大を招くことが懸念されている。 However, since the soft magnetic powder used for the powder magnetic core is generally composed of an Fe-based alloy, it has a problem of oxidizing and generating rust when exposed to the atmosphere for a long period of time, that is, having a problem of low corrosion resistance. Yes. The rust generated in the soft magnetic powder causes deterioration and deterioration of the surrounding binder, and creates a gap between each particle of the soft magnetic powder and the binder. As a result, there is a concern that the insulating properties due to the binder may be reduced, leading to an increase in eddy current loss of the dust core.
また、渦電流損失が増大すると、各粒子における発熱量が増大するため、この熱によってバインダの変質・劣化がさらに進行するという悪循環をもたらすことが懸念されている。
かかる課題に対し、所定量のCrを含む軟磁性材料を用いることにより、耐食性を高めた磁心が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
Further, when the eddy current loss increases, the amount of heat generated in each particle increases, and there is a concern that this heat causes a vicious circle in which the binder is further deteriorated and deteriorated.
In response to such a problem, a magnetic core having improved corrosion resistance by using a soft magnetic material containing a predetermined amount of Cr has been disclosed (for example, see Patent Document 1).
ところが、Crを含む軟磁性材料は、耐食性が高まるものの、飽和磁束密度の低下や、ヒステリシス損失の増大といった磁気特性の低下を招く。このため、圧粉磁心の磁気特性が低下するという問題がある。
また、圧粉磁心の表面を塗装したり、保護層を形成したりして、軟磁性材料を大気から隔離することも試みられているが、これらの処理に多くの手間を要するだけでなく、その耐久性も不十分である。
さらに、圧粉磁心において、渦電流損失やヒステリシス損失によって発生した熱は、塗装や保護層によって放熱が妨げられる。このため、圧粉磁心に蓄積された熱が、バインダの変質・劣化を促進させるとともに、圧粉磁心の周辺に設けられた他の電子部品にも悪影響を及ぼすおそれがある。
However, although the soft magnetic material containing Cr increases corrosion resistance, it causes a decrease in magnetic properties such as a decrease in saturation magnetic flux density and an increase in hysteresis loss. For this reason, there exists a problem that the magnetic characteristic of a dust core falls.
In addition, it has been tried to isolate the soft magnetic material from the atmosphere by painting the surface of the dust core or forming a protective layer, but not only do these processes take much effort, Its durability is also insufficient.
Further, heat generated by eddy current loss and hysteresis loss in the powder magnetic core is prevented from being radiated by the coating and the protective layer. For this reason, the heat accumulated in the dust core promotes the alteration and deterioration of the binder and may adversely affect other electronic components provided around the dust core.
本発明の目的は、磁気特性および放熱性に優れるとともに、長期にわたって高い耐食性を維持し得る圧粉磁心、およびかかる圧粉磁心を備えた信頼性の高い磁性素子を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a dust core that is excellent in magnetic properties and heat dissipation and can maintain high corrosion resistance over a long period of time, and a highly reliable magnetic element including the dust core.
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の圧粉磁心は、本体部と、該本体部を覆うように設けられた被覆部とを有し、
前記本体部は、第1のFe系合金で構成された第1の軟磁性粉末を、バインダで結着してなる加圧成形体で構成されており、
前記被覆部は、前記第1のFe系合金にCrを4〜20wt%の割合で添加した第2のFe系合金で構成された第2の軟磁性粉末を、バインダで結着してなる加圧成形体で構成されていることを特徴とする。
これにより、磁気特性および放熱性に優れるとともに、長期にわたって高い耐食性を維持し得る圧粉磁心が得られる。
The above object is achieved by the present invention described below.
The dust core of the present invention has a main body portion and a covering portion provided so as to cover the main body portion,
The main body is composed of a pressure-molded body formed by binding a first soft magnetic powder composed of a first Fe-based alloy with a binder,
The covering portion is formed by binding a second soft magnetic powder composed of a second Fe alloy in which Cr is added to the first Fe alloy at a ratio of 4 to 20 wt% with a binder. It is characterized by comprising a pressure-formed body.
Thereby, while being excellent in a magnetic characteristic and heat dissipation, the powder magnetic core which can maintain high corrosion resistance over a long term is obtained.
本発明の圧粉磁心では、前記第1のFe系合金は、Feを主成分とし、Feに次いで含有率の大きい元素として、Al、Si、NiまたはCoを含む合金であることが好ましい。
このような合金は、Al、Si、NiまたはCoの添加によって、合金の比抵抗が適度に高くなったり、透磁率が高くなったりしている。このため、このような合金は、圧粉磁心の渦電流損失の低下や透磁率の向上、すなわち磁気特性の向上を図ることができる。
In the dust core of the present invention, it is preferable that the first Fe-based alloy is an alloy containing Fe, a main component, and Al, Si, Ni, or Co as the element having the highest content after Fe.
Such an alloy has a reasonably high specific resistance or high magnetic permeability due to the addition of Al, Si, Ni or Co. For this reason, such an alloy can reduce the eddy current loss of the dust core and improve the magnetic permeability, that is, improve the magnetic characteristics.
本発明の圧粉磁心では、前記第1のFe系合金は、パーマロイ、ケイ素鋼、パーメンジュールまたはFe−Si−Al合金であることが好ましい。
これにより、圧粉磁心は、透磁率や磁束密度が特に高いものとなる。
本発明の圧粉磁心では、前記被覆部は、平均厚さ50〜1000μmの層状をなしていることが好ましい。
これにより、圧粉磁心の透磁率の著しい低下を防止しつつ、耐食性を十分に高めることができる。
In the powder magnetic core of the present invention, the first Fe-based alloy is preferably permalloy, silicon steel, permendur, or an Fe-Si-Al alloy.
As a result, the dust core has a particularly high permeability and magnetic flux density.
In the dust core of the present invention, the covering portion preferably has a layer shape with an average thickness of 50 to 1000 μm.
Thereby, corrosion resistance can fully be improved, preventing the remarkable fall of the magnetic permeability of a dust core.
本発明の圧粉磁心では、前記第1の軟磁性粉末の平均粒径は、5〜30μmであることが好ましい。
これにより、被覆部は、高密度に配列した第2の軟磁性粉末によって構成される。このため、第2の軟磁性粉末の各粒子同士の隙間が極めて小さくなり、被覆部による保護層としての機能が、より顕著なものとなる。
In the powder magnetic core of the present invention, the first soft magnetic powder preferably has an average particle size of 5 to 30 μm.
Thereby, a coating | coated part is comprised by the 2nd soft magnetic powder arranged at high density. For this reason, the space | interval between each particle | grains of 2nd soft-magnetic powder becomes very small, and the function as a protective layer by a coating | coated part becomes more remarkable.
本発明の圧粉磁心では、前記第1の軟磁性粉末および前記第2の軟磁性粉末は、それぞれアトマイズ法により製造されたものであることが好ましい。
これにより、極めて微小な粉末を効率よく製造することができる。また、得られた粉末の各粒子の形状が球形状に近くなるため、圧粉磁心を製造した際に、各軟磁性粉末の充填率を高くすることができる。したがって、密度が高く、透磁率および機械的特性に優れた圧粉磁心が得られる。
In the dust core of the present invention, it is preferable that the first soft magnetic powder and the second soft magnetic powder are each manufactured by an atomizing method.
Thereby, extremely fine powder can be efficiently produced. Moreover, since the shape of each particle | grain of the obtained powder becomes a spherical shape, when a powder magnetic core is manufactured, the filling rate of each soft-magnetic powder can be made high. Therefore, a dust core having a high density and excellent magnetic permeability and mechanical properties can be obtained.
本発明の圧粉磁心では、前記本体部と前記被覆部とは、前記バインダによって固着していることが好ましい。
これにより、本体部と被覆部との剥離を防止することができるので、この剥離に伴って、圧粉磁心の透磁率が低下するのを防止することができる。
本発明の圧粉磁心では、当該圧粉磁心における前記バインダの割合は、0.5〜5wt%であることが好ましい。
これにより、各軟磁性粉末の各粒子同士をバインダによって確実に絶縁しつつ、圧粉磁心の密度をある程度確保して、圧粉磁心の透磁率や機械的特性が著しく低下するのを防止することができる。その結果、より透磁率が高く、かつ、より低損失の圧粉磁心が得られる。
In the dust core of the present invention, it is preferable that the main body portion and the covering portion are fixed by the binder.
Thereby, since peeling with a main-body part and a coating | coated part can be prevented, it can prevent that the magnetic permeability of a powder magnetic core falls with this peeling.
In the dust core of the present invention, the binder ratio in the dust core is preferably 0.5 to 5 wt%.
As a result, while reliably insulating each particle of each soft magnetic powder with a binder, the density of the dust core is ensured to some extent, and the permeability and mechanical properties of the dust core are prevented from significantly decreasing. Can do. As a result, a dust core having higher magnetic permeability and lower loss can be obtained.
本発明の圧粉磁心では、前記バインダは、エポキシ系樹脂またはポリイミド系樹脂を主成分として構成されていることが好ましい。
これらの樹脂材料は、加熱されることによって容易に硬化するとともに、耐熱性に優れたものである。したがって、圧粉磁心の製造容易性および耐熱性を高めることができる。
本発明の磁性素子は、本発明の圧粉磁心を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い磁性素子が得られる。
In the dust core of the present invention, the binder is preferably composed mainly of an epoxy resin or a polyimide resin.
These resin materials are easily cured by being heated and have excellent heat resistance. Therefore, it is possible to improve the manufacturability and heat resistance of the dust core.
The magnetic element of the present invention includes the dust core of the present invention.
Thereby, a highly reliable magnetic element is obtained.
以下、本発明の圧粉磁心および磁性素子について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
本発明の磁性素子は、チョークコイル、インダクタ、ノイズフィルタ、リアクトル、モータ、発電機のように、磁心を備えた各種磁性素子(電磁気部品)に適用可能である。すなわち、本発明の圧粉磁心は、これらの磁性素子が備える磁心に適用可能である。
Hereinafter, a dust core and a magnetic element of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
The magnetic element of the present invention can be applied to various magnetic elements (electromagnetic components) having a magnetic core such as a choke coil, an inductor, a noise filter, a reactor, a motor, and a generator. That is, the dust core of the present invention can be applied to a magnetic core included in these magnetic elements.
以下、磁性素子の一例として、2つの形態のチョークコイルを代表に説明する。
<第1実施形態>
まず、チョークコイル(本発明の磁性素子)の第1実施形態について説明する。
図1は、チョークコイルの第1実施形態を示す模式図(斜視図)とこの模式図のA−A線断面図、図2は、図1に示すチョークコイルの製造に用いられる成形装置の型閉め状態を示す縦断面図、図3は、図2に示す成形装置の型開き状態を示す縦断面図、図4〜図6は、図1に示すチョークコイルの製造方法を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図1〜図6中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
Hereinafter, two types of choke coils will be described as representative examples of the magnetic element.
<First Embodiment>
First, a first embodiment of a choke coil (magnetic element of the present invention) will be described.
FIG. 1 is a schematic view (perspective view) showing a first embodiment of a choke coil and a cross-sectional view taken along the line AA of this schematic view. FIG. 2 is a mold of a molding apparatus used for manufacturing the choke coil shown in FIG. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a mold opening state of the molding apparatus shown in FIG. 2, and FIGS. 4 to 6 are diagrams for explaining a method of manufacturing the choke coil shown in FIG. (Longitudinal sectional view). In the following description, the upper side in FIGS. 1 to 6 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
図1に示すチョークコイル80は、コイル状に成形された導線82を、圧粉磁心81の内部に埋設してなるものである。すなわち、チョークコイル80は、導線82を圧粉磁心81でモールドしてなる。
このような形態のチョークコイル80は、比較的小型のものが容易に得られる。
また、導線82が圧粉磁心81の内部に埋設されているため、導線82と圧粉磁心81との間に隙間が生じ難い。このため、圧粉磁心81の磁歪による振動を抑制し、この振動に伴う騒音の発生を抑制することもできる。
A
A relatively
In addition, since the
圧粉磁心81は、軟磁性粉末とバインダ(結合材)と溶媒とを混合し、得られた混合物を成形型に供給して、直方体形状に成形した後、バインダを固化して得られたものである。
The
本実施形態にかかる圧粉磁心81は、図1(b)に示すように、その内側に位置する本体部811と、この本体部811の全体(全表面)を覆うように設けられた被覆部812とを有する。
このうち、本体部811は、第1のFe系合金で構成された第1の軟磁性粉末を、バインダで結着してなる圧粉成形体(加圧成形体)で構成されている。
As shown in FIG. 1B, the
Among these, the
一方、被覆部812は、第2のFe系合金で構成された第2の軟磁性粉末を、バインダで結着してなる圧粉成形体(加圧成形体)で構成されている。
このように圧粉成形体で構成された圧粉磁心81では、軟磁性粉末の各粒子同士がバインダによって結着され、固定されている。このため、各粒子同士の間にバインダが介在することとなり、各粒子間の絶縁が確保される。その結果、圧粉磁心81では、発生する渦電流が各粒子間で分断されることとなるため、チョークコイル80をたとえ高い周波数で使用したとしても、渦電流によるジュール損失、すなわち渦電流損失が増加するのを確実に防止することができる。
On the other hand, the covering
Thus, in the powder
以下、圧粉磁心81の各部について詳述する。
まず、本体部811が含む第1のFe系合金は、Feを含む軟磁性材料であれば、いかなる材料であってもよく、例えば、各種Fe系合金の他、純鉄系材料や低炭素鋼等が挙げられる。
このうち、第1のFe系合金は、特に、Feを主成分とし、Feに次いで含有率の大きい元素として、Al、Si、NiまたはCoを含む合金であるのが好ましい。このような合金は、Al、Si、NiまたはCoの添加によって、合金の比抵抗が適度に高くなったり、透磁率が高くなったりしている。このため、このような磁気特性に優れた合金を用いることにより、圧粉磁心81の渦電流損失の低下や透磁率の向上、すなわち磁気特性の向上を図ることができる。
Hereinafter, each part of the
First, the first Fe-based alloy included in the
Of these, the first Fe-based alloy is particularly preferably an alloy containing Fe, the main component, and Al, Si, Ni, or Co as the element having the highest content after Fe. Such an alloy has a reasonably high specific resistance or high magnetic permeability due to the addition of Al, Si, Ni or Co. For this reason, by using such an alloy having excellent magnetic properties, it is possible to reduce the eddy current loss of the
また、特に、第1のFe系合金は、パーマロイ、ケイ素鋼、パーメンジュールまたはFe−Si−Al合金であるのが好ましい。これらの合金は、Feを含む軟磁性材料の中でも透磁率や磁束密度が特に高く、磁気特性に優れたものである。このため、これらの合金で構成された本体部811を備えた圧粉磁心81は、透磁率や磁束密度が特に高いものとなる。
In particular, the first Fe-based alloy is preferably permalloy, silicon steel, permendur, or an Fe-Si-Al alloy. These alloys have a particularly high magnetic permeability and magnetic flux density among soft magnetic materials containing Fe, and are excellent in magnetic properties. For this reason, the powder
このうち、パーマロイは、Niを35〜82wt%程度の割合で含むFe系の軟磁性材料である。パーマロイは、前述の範囲内でFeとNiとの組成比を設定したり、添加物を加えたりすることによって、種々の軟磁気特性をもたらすことができるが、全体として透磁率および磁束密度が高い。このため、圧粉磁心81の透磁率および磁束密度を高めることができる。
Among these, permalloy is an Fe-based soft magnetic material containing Ni at a ratio of about 35 to 82 wt%. Permalloy can provide various soft magnetic properties by setting the composition ratio of Fe and Ni within the above-mentioned range or adding additives, but as a whole, the magnetic permeability and magnetic flux density are high. . For this reason, the magnetic permeability and magnetic flux density of the
また、ケイ素鋼は、Siを3〜6wt%程度の割合で含むFe系の軟磁性材料である。ケイ素鋼は、透磁率が高く、かつ安価であるため、第1のFe系合金として好適に用いられる。 Silicon steel is an Fe-based soft magnetic material containing Si at a ratio of about 3 to 6 wt%. Since silicon steel has a high magnetic permeability and is inexpensive, it is preferably used as the first Fe-based alloy.
また、パーメンジュールは、Coを40〜50wt%程度の割合で含むFe系の軟磁性材料である。なお、必要に応じて、V(バナジウム)を1〜3wt%程度添加してもよい。パーメンジュールは、磁束密度が高いことから、圧粉磁心81の磁束密度の向上を図ることができる。
Permendur is an Fe-based soft magnetic material containing Co at a ratio of about 40 to 50 wt%. In addition, you may add about 1-3 wt% of V (vanadium) as needed. Since the permendur has a high magnetic flux density, the magnetic flux density of the
また、Fe−Si−Al合金は、特に、Siを5〜11wt%程度の割合で含み、かつAlを3〜8wt%程度の割合で含むFe系の軟磁性材料、すなわちセンダストに相当する組成であるのが好ましい。センダストは、透磁率が高く、かつ硬度が高い。このため、圧粉磁心81の透磁率および硬度の向上を図ることができる。
このような第1のFe系合金で構成された第1の軟磁性粉末は、その平均粒径が5〜30μm程度であるのが好ましく、7〜25μm程度であるのがより好ましく、8〜20μm程度であるのがさらに好ましい。このように平均粒径が小さい第1の軟磁性粉末を用いて本体部811を製造することにより、本体部811において、渦電流が流れる経路が特に短くなるため、圧粉磁心81の渦電流損失のさらなる低減を図ることができる。
In addition, the Fe—Si—Al alloy has a composition corresponding to an Fe-based soft magnetic material containing Si in a proportion of about 5 to 11 wt% and Al in a proportion of about 3 to 8 wt%, that is, Sendust. Preferably there is. Sendust has high magnetic permeability and high hardness. For this reason, the permeability and hardness of the
The first soft magnetic powder composed of the first Fe-based alloy preferably has an average particle size of about 5 to 30 μm, more preferably about 7 to 25 μm, and 8 to 20 μm. More preferably, it is about. By manufacturing the
一方、被覆部812が含む第2のFe系合金は、前述した第1のFe系合金にCrを4〜20wt%の割合で添加したFe系合金である。
このようなFe系合金は、大気中の酸素と接触すると、Crが急速に酸化する。このため、被覆部812の表面には、化学的に安定な酸化クロムの層が形成される。したがって、被覆部812の表面、すなわち圧粉磁心81の表面は、この酸化クロムの層によって化学的に安定に維持されることとなる。その結果、酸化クロムの層が保護層として機能し、圧粉磁心81の耐食性を高めることができる。
On the other hand, the second Fe-based alloy included in the covering
When such an Fe-based alloy comes into contact with oxygen in the atmosphere, Cr is rapidly oxidized. Therefore, a chemically stable chromium oxide layer is formed on the surface of the covering
また、第2のFe系合金の組成を上記のようにすることにより、圧粉磁心81の全体で磁束の偏りが抑制される。このため、磁気特性に優れた圧粉磁心81が得られる。さらに、圧粉磁心81中の磁束の偏りが抑制されることにより、渦電流損失が局所的に増大して高温に発熱し、バインダが変質・劣化するのを確実に防止することができる。
さらに、第2のFe系合金の組成が第1のFe系合金の組成に近いので、第2のFe系合金においても、第1のFe系合金に近い磁気特性が発現する。すなわち、第2のFe系合金によって、第1のFe系合金の優れた磁気特性が相殺されることを抑制することができる。その結果、圧粉磁心81の全体において、第1のFe系合金とほぼ同様の優れた磁気特性が得られる。
Further, by setting the composition of the second Fe-based alloy as described above, the magnetic flux bias is suppressed in the
Furthermore, since the composition of the second Fe-based alloy is close to that of the first Fe-based alloy, the second Fe-based alloy also exhibits magnetic properties similar to those of the first Fe-based alloy. That is, it is possible to prevent the excellent magnetic properties of the first Fe-based alloy from being canceled by the second Fe-based alloy. As a result, in the
なお、第2のFe系合金の組成は、前述したように、第1のFe系合金にCrを4〜20wt%の割合で添加した組成とされるが、好ましくは、第1のFe系合金にCrを6〜15wt%程度の割合で添加した組成とされ、より好ましくは、第1のFe系合金にCrを7〜12wt%程度の割合で添加した組成とされる。
また、第2のFe系合金では、Crを添加した分だけ、第1のFe系合金の組成から、各成分の含有率を減少させる。具体的には、例えば、Feの含有率のみを減少させたり、第1のFe系合金の各成分の存在比を変化させることなく、各成分の含有率をそれぞれ減少させたりすればよい。
As described above, the composition of the second Fe-based alloy is a composition in which Cr is added to the first Fe-based alloy at a ratio of 4 to 20 wt%. Preferably, the first Fe-based alloy is used. It is set as the composition which added Cr in the ratio of about 6-15 wt%, and more preferably, it is set as the composition which added Cr in the ratio of about 7-12 wt% to the 1st Fe-type alloy.
Further, in the second Fe-based alloy, the content of each component is decreased from the composition of the first Fe-based alloy by the amount of addition of Cr. Specifically, for example, the content ratio of each component may be decreased without reducing only the Fe content ratio or changing the abundance ratio of each component of the first Fe-based alloy.
このうち、後者のようにすれば、第2のFe系合金の磁気特性を、第1のFe系合金の磁気特性に、より近付けることができる。
このような第2のFe系合金で構成された第2の軟磁性粉末は、その平均粒径が、5〜30μm程度であるのが好ましく、7〜25μm程度であるのがより好ましく、8〜20μm程度であるのがさらに好ましい。このように平均粒径が小さい第2の軟磁性粉末を用いて被覆部812を製造することにより、被覆部812は、高密度に配列した第2の軟磁性粉末によって構成される。このため、第2の軟磁性粉末の各粒子同士の隙間が極めて小さくなり、被覆部812による保護層としての機能が、より顕著なものとなる。
Of these, if the latter is used, the magnetic properties of the second Fe-based alloy can be brought closer to the magnetic properties of the first Fe-based alloy.
The second soft magnetic powder composed of such a second Fe-based alloy preferably has an average particle size of about 5 to 30 μm, more preferably about 7 to 25 μm, and more preferably 8 to More preferably, it is about 20 μm. By manufacturing the covering
また、被覆部812において、渦電流が流れる経路が特に短くなるため、圧粉磁心81の渦電流損失のさらなる低減を図ることができる。
このような第1の軟磁性粉末および第2の軟磁性粉末は、それぞれ、例えば、アトマイズ法(例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法等)、還元法、カルボニル法、粉砕法等の各種粉末化法により製造される。
Further, since the path through which the eddy current flows is particularly short in the covering
Such a first soft magnetic powder and a second soft magnetic powder are respectively, for example, an atomizing method (for example, a water atomizing method, a gas atomizing method, a high-speed rotating water atomizing method, etc.), a reduction method, a carbonyl method, and a pulverizing method. It is manufactured by various powdering methods such as.
このうち、第1の軟磁性粉末および第2の軟磁性粉末は、それぞれアトマイズ法により製造されたものであるのが好ましい。アトマイズ法は、極めて微小な粉末を効率よく製造することができる。また、得られる粉末の各粒子の形状が球形状に近くなるため、圧粉磁心を製造した際に、各軟磁性粉末の充填率を高くすることができる。したがって、このような各軟磁性粉末を用いることにより、圧粉磁心81の密度が高くなり、透磁率および機械的特性に優れた圧粉磁心81が得られる。
Among these, it is preferable that the first soft magnetic powder and the second soft magnetic powder are each produced by an atomizing method. The atomizing method can efficiently produce extremely fine powder. Moreover, since the shape of each particle | grain of the obtained powder becomes a spherical shape, when a powder magnetic core is manufactured, the filling rate of each soft-magnetic powder can be made high. Therefore, by using each of such soft magnetic powders, the density of the
ここで、本体部811および被覆部812に含まれるバインダとしては、例えば、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂等の有機バインダ、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、リン酸カドミウムのようなリン酸塩、ケイ酸ナトリウムのようなケイ酸塩(水ガラス)等の無機バインダ等が挙げられる。
Here, examples of the binder included in the
この中でも、特に、エポキシ系樹脂またはポリイミド系樹脂を主成分とするものが好ましい。これらの樹脂材料は、加熱されることによって容易に硬化するとともに、耐熱性に優れたものである。したがって、圧粉磁心81の製造容易性および耐熱性を高めることができる。
また、圧粉磁心81におけるバインダの割合は、作製する圧粉磁心81の目的とする磁束密度や、許容される渦電流損失等に応じて若干異なるが、0.5〜5wt%程度であるのが好ましく、1〜3wt%程度であるのがより好ましい。これにより、各軟磁性粉末の各粒子同士をバインダによって確実に絶縁しつつ、圧粉磁心81の密度をある程度確保して、圧粉磁心81の透磁率や機械的特性が著しく低下するのを防止することができる。その結果、より透磁率が高く、かつ、より低損失の圧粉磁心81が得られる。
Among these, particularly those having an epoxy resin or a polyimide resin as a main component are preferable. These resin materials are easily cured by being heated and have excellent heat resistance. Therefore, the manufacturability and heat resistance of the
Further, the ratio of the binder in the
また、本実施形態では、被覆部812が層状をなしているが、この場合、被覆部812の平均厚さは、50〜1000μm程度であるのが好ましく、100〜700μm程度であるのがより好ましい。これにより、圧粉磁心81の透磁率の著しい低下を防止しつつ、耐食性を十分に高めることができる。
なお、被覆部812の平均厚さが前記下限値を下回った場合、圧粉磁心81の耐食性を十分に高めることができないおそれがある。一方、被覆部812の平均厚さが前記上限値を上回った場合、耐食性のそれ以上の向上が期待できないばかりか、圧粉磁心81の透磁率が著しく低下するおそれがある。
また、本体部811と被覆部812との間は、バインダによって固着しているのが好ましい。これにより、本体部811と被覆部812との剥離を防止することができるので、この剥離に伴って、圧粉磁心81の透磁率が低下するのを防止することができる。
In this embodiment, the covering
In addition, when the average thickness of the coating |
Moreover, it is preferable that the
次に、導線82について詳述する。
導線82の構成材料としては、導電性の高い材料が挙げられ、例えば、Cu、Al、Ag、Au、Ni等の金属材料、またはかかる金属材料を含む合金等が挙げられる。
なお、導線82の表面に、絶縁性を有する表面層を備えているのが好ましい。これにより、圧粉磁心81と導線82との短絡を確実に防止することができる。
かかる表面層の構成材料としては、例えば、各種樹脂材料等が挙げられる。
Next, the
Examples of the constituent material of the
In addition, it is preferable to provide the surface of the
Examples of the constituent material of the surface layer include various resin materials.
次に、チョークコイル80の製造方法について説明する。
ここで、チョークコイル80の製造工程の説明に先立って、製造工程で用いられる成形装置について説明する。
チョークコイル80は、前述したように、軟磁性粉末とバインダとの混合物を成形型に供給し、成形した後、バインダを固化して得られる。
この成形の際に用いられる成形装置としては、特に限定されないが、例えば、プレス成形装置、射出成形装置、押出成形装置等が挙げられる。
Next, a method for manufacturing the
Here, prior to the description of the manufacturing process of the
As described above, the
Although it does not specifically limit as a shaping | molding apparatus used in the case of this shaping | molding, For example, a press molding apparatus, an injection molding apparatus, an extrusion molding apparatus etc. are mentioned.
以下では、一例として、プレス成形装置について説明する。
図2および図3に示す成形装置(プレス成形装置)1は、フレーム2と、フレーム2の下部に固定され、後述する下パンチを固定するパンチ固定テーブル3と、フレーム2の上部に固定されたプレート4と、粉末を成形する成形型10とを有する。
成形型10は、上下に貫通した貫通孔11を備えた板状のダイ12と、ダイ12の下方に設けられた棒状の下パンチ13と、ダイ12の上方に設けられた棒状の上パンチ14とを有している。これらのダイ12、下パンチ13および上パンチ14で囲まれた空間が、キャビティ15となる。
Below, a press molding apparatus is demonstrated as an example.
A molding apparatus (press molding apparatus) 1 shown in FIGS. 2 and 3 is fixed to a
The molding die 10 includes a plate-
図2に示すキャビティ15は、直方体形状をなしている。そして、このキャビティ15は、その側面がダイ12の一部によって構成され、その下面が下パンチ13の一部によって構成され、その上面が上パンチ14の一部によって構成されている。
ダイ12は、ダイ12と同一面に設けられた板状のダイセット121、122に支持されている。
The
The
また、このダイセット121、122は、その下面が、それぞれ、各ガイドポスト123、123を介して、ダイ12の下方に設けられたダイセット連結板124の上面に接続されている。また、このダイセット連結板124は、その下面が、シリンダロッド125を介して、フレーム2の下面に設けられた下部油圧シリンダ126に接続されている。
このような構成により、ダイセット121、122は、シリンダロッド125、ダイセット連結板124および各ガイドポスト123、123を介して、下部油圧シリンダ126により上下に移動可能である。
The lower surfaces of the die sets 121 and 122 are connected to the upper surface of a die
With this configuration, the die sets 121 and 122 can be moved up and down by the lower
また、ダイセット121、122の上面には、それぞれ、各ガイドポスト127、127が設けられている。
なお、シリンダロッド125は、パンチ固定テーブル3が備える貫通孔31に挿通されている。
下パンチ13は、ベースプレート131上に設けられている。
Further, guide posts 127 and 127 are provided on the upper surfaces of the die sets 121 and 122, respectively.
The
The
また、このベースプレート131は、その下面が、2本の支柱132、132を介して、ベースプレート131の下方に設けられた前述のパンチ固定テーブル3の上面に接続されている。これにより、下パンチ13は、フレーム2に固定されている。
また、ベースプレート131は、2つの貫通孔133、133を有しており、これらの貫通孔133、133に、2本のガイドポスト123、123が挿通されている。このような構成により、各ガイドポスト123、123は、各貫通孔133、133にガイドされつつ、上下に移動することができる。
In addition, the lower surface of the
The
上パンチ14は、上パンチプレート141の下面に設けられている。
また、この上パンチプレート141は、その上面が、シリンダロッド142を介して、プレート4の上面に設けられた上部油圧シリンダ143に接続されている。
このような構成により、上パンチ14は、上パンチプレート141およびシリンダロッド142を介して、上部油圧シリンダ143により上下に移動可能である。
The
Further, the upper surface of the
With such a configuration, the
また、上パンチプレート141は、2つの貫通孔144、144を有している。これらの貫通孔144、144に、2本のガイドポスト127、127が挿通されている。このような構成により、各ガイドポスト127、127は、各貫通孔144、144にガイドされつつ、上下に移動することができる。
なお、シリンダロッド142は、プレート4が備える貫通孔41に挿通されている。
The
The
このような成形装置1では、下パンチ13および上パンチ14が、それぞれ、ダイ12に対して相対的に移動可能となっている。また、下パンチ13および上パンチ14は、それぞれ、貫通孔11に対して挿抜可能に設けられている。これにより、ダイ12、下パンチ13および上パンチ14で画成されるキャビティ15の体積は、下パンチ13および上パンチ14の移動に応じて変化し、体積が最小となる図2に示す型閉め状態と、キャビティ15が開放される図3に示す型開き状態とをとり得る。
In such a
また、ダイセット122上には、粉末供給部16が設けられている。
この粉末供給部16は、キャビティ15に供給する粉末5を収納する箱状のフィーダボックス161と、油圧シリンダ162と、フィーダボックス161と油圧シリンダ162とを接続するシリンダロッド163とを有している。このような構成により、フィーダボックス161は、油圧シリンダ162により、シリンダロッド163を介して、ダイセット122の上面を左右に移動可能である。
A
The
ここで、箱状のフィーダボックス161の下面は、開放された状態になっている。このため、粉末5を収納した状態で、フィーダボックス161を図2の左側に移動させ、図3に示すように、フィーダボックス161をキャビティ15の上方まで移動させると、フィーダボックス161の下面から粉末5が落下し、キャビティ15に供給される。
ところで、成形装置1は、図2に示すように、キャビティ15の周辺に複数のコイルを備えている。
Here, the lower surface of the box-shaped
By the way, the shaping |
具体的には、ダイ12を囲うように、各ダイセット121、122のそれぞれダイ12側の境界部付近に、コイル61が埋め込まれている。これにより、キャビティ15がコイル61に囲まれている。また、コイル61には、図示しない電源回路が接続されており、この電源回路によって、コイル61に電圧が印加される。そして、コイル61に電圧が印加されると、ダイ12およびキャビティ15に磁界が発生する。
Specifically, the
また、下パンチ13を囲うように、下パンチ13の上部にコイル62が設けられている。このコイル62にも、図示しない電源回路が接続されており、この電源回路によって、コイル62に電圧が印加される。そして、コイル62に電圧が印加されることにより、下パンチ13や、下パンチ13の上方に位置するキャビティ15に、それぞれ磁界が発生する。
A
また、上パンチ14を囲うように、上パンチ14の下部にコイル63が設けられている。このコイル63にも、図示しない電源回路が接続されており、この電源回路によって、コイル63に電圧が印加される。そして、コイル63に電圧が印加されることにより、上パンチ14や、上パンチ14の下方に位置するキャビティ15に、それぞれ磁界が発生する。
A
すなわち、キャビティ15の周辺に設けられた複数のコイル61、62、63と、各コイルに接続された電源回路とにより、キャビティ15に磁界を付与する磁界付与手段を構成している。
また、ダイ12、下パンチ13および上パンチ14は、それぞれ金属材料で構成されているが、軟磁性材料で構成されているのが好ましい。これにより、各コイル61、62、63が通電状態にあるときには、ダイ12、下パンチ13および上パンチ14に磁界を発生させることができ、各コイル61、62、63が非通電状態にあるときには、磁界の発生を止めることができる。すなわち、磁界の発生を任意に制御することができる。
なお、ダイ12、下パンチ13および上パンチ14が硬質磁性材料で構成されている場合には、各コイル61、62、63の通電によって、ダイ12、下パンチ13および上パンチ14が磁化してしまい、各コイル61、62、63を非通電状態にしても、磁界の発生が継続されてしまうおそれがある。
That is, a plurality of
The
When the die 12, the
次に、このような成形装置1を用いて、チョークコイル80を製造する方法について説明する。
チョークコイル80を製造する方法は、成形型10のキャビティ15内に、第2の造粒粉末を供給する第1の工程と、キャビティ15内に磁界を付与することにより、第2の造粒粉末をキャビティ15の内壁面に吸着させる第2の工程と、内壁面に第2の造粒粉末を吸着させたキャビティ15内に、第1の造粒粉末と導線82とを供給し、成形して仮成形体を得る第3の工程と、得られた仮成形体中のバインダを硬化させる第4の工程とを有する。
Next, a method for manufacturing the
The method of manufacturing the
以下、各工程について順次説明する。
[1]まず、バインダを溶媒に溶解して、バインダ溶液を調製する。
溶媒としては、バインダを溶解し得るものであれば特に限定されないが、例えば、水、二硫化炭素、四塩化炭素等の無機溶媒や、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、セロソルブ系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、芳香族複素環化合物系溶媒、アミド系溶媒、ハロゲン化合物系溶媒、エステル系溶媒、アミン系溶媒、ニトリル系溶媒、ニトロ系溶媒、アルデヒド系溶媒等の有機溶媒等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を混合したものを用いることができる。
Hereinafter, each process will be described sequentially.
[1] First, a binder is dissolved in a solvent to prepare a binder solution.
The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the binder. For example, inorganic solvents such as water, carbon disulfide, and carbon tetrachloride, ketone solvents, alcohol solvents, ether solvents, cellosolve solvents , Aliphatic hydrocarbon solvent, aromatic hydrocarbon solvent, aromatic heterocyclic compound solvent, amide solvent, halogen compound solvent, ester solvent, amine solvent, nitrile solvent, nitro solvent, aldehyde solvent Examples include organic solvents such as solvents, and a mixture of one or more selected from these can be used.
また、必要に応じて、バインダ溶液中に各種添加剤を添加してもよい。
ここで用いる各種添加剤としては、例えば、分散剤(滑剤)、可塑剤、酸化防止剤等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
次いで、第1の軟磁性粉末とバインダ溶液とを用いて、第1の軟磁性粉末の造粒粉末を得る。なお、以下では、この第1の軟磁性粉末の造粒粉末を「第1の造粒粉末」と言う。
Moreover, you may add various additives in a binder solution as needed.
Examples of the various additives used here include dispersants (lubricants), plasticizers, antioxidants, and the like, and one or more of these can be used in combination.
Next, a granulated powder of the first soft magnetic powder is obtained using the first soft magnetic powder and the binder solution. Hereinafter, the granulated powder of the first soft magnetic powder is referred to as “first granulated powder”.
また、第2の軟磁性粉末とバインダ溶液とを用いて、第2の軟磁性粉末の造粒粉末を得る。なお、以下では、この第2の軟磁性粉末の造粒粉末を「第2の造粒粉末」と言う。
このような第1の軟磁性粉末および第2の軟磁性粉末の造粒は、それぞれ、例えば、転動流動造粒法、転動造粒法、噴霧乾燥法(スプレードライヤー)、撹拌混合造粒、押出造粒、破砕造粒、圧縮造粒等の各種造粒方法により行うことができる。
Also, a granulated powder of the second soft magnetic powder is obtained using the second soft magnetic powder and the binder solution. Hereinafter, the granulated powder of the second soft magnetic powder is referred to as “second granulated powder”.
Such granulation of the first soft magnetic powder and the second soft magnetic powder is, for example, tumbling flow granulation method, tumbling granulation method, spray drying method (spray dryer), stirring and mixing granulation, respectively. It can be performed by various granulation methods such as extrusion granulation, crush granulation, and compression granulation.
なお、溶媒に溶解させるバインダの重量は、第1の軟磁性粉末または第2の軟磁性粉末の重量1kg当たり、それぞれ0.5〜50g程度であるのが好ましく、10〜30g程度であるのがより好ましい。バインダの重量が前記範囲内になるように設定されることにより、第1の軟磁性粉末または第2の軟磁性粉末の表面を十分な量のバインダで被覆するとともに、被覆に寄与しないバインダが多量に発生するのを防止することができる。その結果、後述する工程において、保形性および成形密度に優れた成形体を作製可能な造粒粉末が得られる。 The weight of the binder dissolved in the solvent is preferably about 0.5 to 50 g, and about 10 to 30 g, per 1 kg of the first soft magnetic powder or the second soft magnetic powder. More preferred. By setting the weight of the binder to be within the above range, the surface of the first soft magnetic powder or the second soft magnetic powder is coated with a sufficient amount of binder, and a large amount of binder does not contribute to the coating. Can be prevented. As a result, a granulated powder capable of producing a molded body excellent in shape retention and molding density is obtained in the steps described later.
また、バインダの溶解に用いる溶媒の重量は、バインダ1g当たり1〜100g程度であるのが好ましく、7〜70g程度であるのがより好ましい。溶媒の重量を前記範囲内に設定することにより、バインダを確実に溶解するとともに、溶媒の量が多くなり過ぎて、バインダ溶液の粘性が著しく低下し、後述する工程において作製する成形体の保形性が低下するのを確実に防止することができる。 Further, the weight of the solvent used for dissolving the binder is preferably about 1 to 100 g, more preferably about 7 to 70 g, per 1 g of the binder. By setting the weight of the solvent within the above range, the binder is surely dissolved, the amount of the solvent is excessively increased, the viscosity of the binder solution is remarkably lowered, and the shape retention of the molded body produced in the process described later It is possible to reliably prevent the performance from deteriorating.
このようにして得られた第1の造粒粉末および第2の造粒粉末の平均粒径は、それぞれ40〜180μm程度であるのが好ましく、45〜140μm程度であるのがより好ましく、50〜100μm程度であるのがさらに好ましい。各造粒粉末の平均粒径を前記範囲内に設定することにより、それぞれの造粒粉末を成形型に充填して成形体を形成する際に、各造粒粉末が、流動性および成形型への充填性に優れたものとなる。
なお、平均粒径が前記下限値を下回ると、各造粒粉末の流動性が安定せず、成形体の寸法バラツキが大きくなる可能性がある。一方、平均粒径が前記上限値を上回ると、特に小さい成形体を形成する際に、各造粒粉末の充填ムラが起こり易くなり、成形体の寸法バラツキが大きくなる可能性がある。
The average particle size of the first granulated powder and the second granulated powder thus obtained is preferably about 40 to 180 μm, more preferably about 45 to 140 μm, and more preferably 50 to More preferably, it is about 100 μm. By setting the average particle size of each granulated powder within the above range, when each granulated powder is filled into a mold and a molded body is formed, each granulated powder is converted into fluidity and mold. It is excellent in filling property.
In addition, when an average particle diameter is less than the said lower limit, the fluidity | liquidity of each granulated powder will not be stabilized and the size variation of a molded object may become large. On the other hand, when the average particle size exceeds the upper limit, when forming a particularly small compact, uneven filling of each granulated powder is likely to occur, and the dimensional variation of the compact may increase.
[2]次に、図4(a)に示すように、成形型10を型開き状態とする。そして、フィーダボックス161に第2の造粒粉末52を収納する。
次いで、このフィーダボックス161を、キャビティ15の上方に至るまで左側に移動させる。これにより、図4(b)に示すように、フィーダボックス161内の第2の造粒粉末52が、キャビティ15に供給される(第1の工程)。
[2] Next, as shown in FIG. 4A, the
Next, the
このとき、キャビティ15に供給される第2の造粒粉末52の量(体積)を適宜設定することにより、最終的に得られる圧粉磁心81における被覆部812の厚さを調整することができる。
なお、キャビティ15に供給される第2の造粒粉末52の量は、ダイ12を上下方向に移動させ、キャビティ15の体積を変化させることにより適宜設定することができる。
At this time, by appropriately setting the amount (volume) of the second
The amount of the second
[3]次に、図4(c)に示すように、フィーダボックス161を元の位置に戻すとともに、ダイ12を上方向に移動させ、キャビティ15の体積を拡大する。
このときのキャビティ15の体積は、後述する工程において、第1の造粒粉末51と第2の造粒粉末52とを圧縮する際の圧縮率を考慮して決定される。
[4]次に、各電源回路610、620、630により、各コイル61、62、63に、それぞれ電圧を印加する。これにより、ダイ12、下パンチ13および上パンチ14に、それぞれ磁界が発生する。この磁界は、キャビティ15に付与される。
この磁界の作用により、キャビティ15内に供給された第2の造粒粉末52は、図5(d)に示すように、キャビティ15の側面および下面に吸着される。
[3] Next, as shown in FIG. 4C, the
The volume of the
[4] Next, each
By the action of this magnetic field, the second
その後、上パンチ14をダイ12の上面付近に降下させる。これにより、第2の造粒粉末52の一部が、上パンチ14の下面に吸着される(第2の工程)。
ここで、本実施形態では、キャビティ15の周辺に設けられた複数のコイル61、62、63と、各コイルに接続された各電源回路610、620、630とにより、キャビティ15に磁界を付与する磁界付与手段を構成している。このような構成の磁界付与手段によれば、電源回路を操作することによって、磁界の付与を容易かつ正確に制御することができる。
また、各コイル61、62、63に印加する電圧をそれぞれ異ならせることにより、キャビティ15の内壁面のうち、側面、下面および上面の間で、発生する磁界の強さを異ならせることができる。これにより、キャビティ15の側面、下面および上面に吸着する第2の造粒粉末52の量を、それぞれ異ならせることができる。
Thereafter, the
Here, in the present embodiment, a magnetic field is applied to the
Further, by changing the voltages applied to the
[5]次に、図5(e)に示すように、フィーダボックス161内の第2の造粒粉末52を取り出し、第1の造粒粉末51に入れ替える。
また、コイル状に成形した導線82を、キャビティ15内の所定の位置に保持する。
[6]次に、図5(f)に示すように、各コイル61、62、63に電圧を印加した状態で、フィーダボックス161を、キャビティ15の上方に至るまで左側に移動させる。これにより、図5(f)に示すように、フィーダボックス161内の第1の造粒粉末51が、キャビティ15に供給され、充填される。
[5] Next, as shown in FIG. 5 (e), the second
Further, the
[6] Next, as shown in FIG. 5 (f), the
[7]次に、コイル63に電圧を印加した状態で、図6(g)に示すように、フィーダボックス161を元の位置に戻す。
次いで、図6(h)に示すように、上パンチ14を下方に移動させ、キャビティ15に挿入し、成形型10を型閉め状態とする。これにより、キャビティ15内の第1の造粒粉末51および第2の造粒粉末52を加圧して成形する。その結果、仮成形体53が得られる(第3の工程)。
[7] Next, with the voltage applied to the
Next, as shown in FIG. 6 (h), the
[8]次に、図6(i)に示すように、上パンチ14を上方に移動させ、型開き状態とする。
また、ダイ12を下方に移動させ、キャビティ15内の仮成形体53を、下パンチ13によって押し上げる。これにより、キャビティ15内から仮成形体53を取り出すことができる。
以上のようにして、仮成形体53を製造することができる。
[8] Next, as shown in FIG. 6 (i), the
Further, the
As described above, the provisional molded
[9]次に、仮成形体53を加熱することにより、仮成形体53中のバインダを硬化させる(第4の工程)。
仮成形体53を加熱する際の加熱温度は、バインダの組成等に応じて若干異なるものの、例えばバインダが有機バインダで構成されている場合、好ましくは100〜250℃程度とされ、より好ましくは120〜200℃程度とされる。
また、加熱時間は、加熱温度に応じて異なるものの、0.5〜5時間程度とされる。
以上のような製造方法により、第1の軟磁性粉末を含む圧粉成形体で構成された本体部811と、第2の軟磁性粉末を含む圧粉成形体で構成された被覆部812とを有する圧粉磁心81と、この圧粉磁心81に埋設された導線82とを有するチョークコイル80を製造することができる。
[9] Next, the temporary molded
Although the heating temperature at the time of heating the temporary molded
Moreover, although heating time changes with heating temperature, it is set as about 0.5 to 5 hours.
By the manufacturing method as described above, the
<第2実施形態>
次に、本発明の圧粉磁心および磁性素子の第2実施形態について説明する。
図7は、チョークコイルの第2実施形態を示す模式図(平面図)とこの模式図のB−B線断面図である。
以下、第2実施形態にかかるチョークコイルについて説明するが、それぞれ、前記第1実施形態にかかるチョークコイルとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the dust core and magnetic element of the present invention will be described.
FIG. 7 is a schematic view (plan view) showing a second embodiment of the choke coil and a cross-sectional view taken along the line BB of the schematic view.
Hereinafter, the choke coil according to the second embodiment will be described. The choke coil according to the first embodiment will be described mainly with respect to differences from the choke coil according to the first embodiment, and description of similar matters will be omitted.
本実施形態にかかるチョークコイル90は、図7に示すように、リング状(トロイダル形状)の圧粉磁心91と、この圧粉磁心91に巻き回された導線92とを有する。このようなチョークコイル90は、一般に、トロイダルコイルと称される。
このうち、圧粉磁心91は、軟磁性粉末とバインダと溶媒とを混合し、得られた混合物を成形型に供給して、リング状に成形した後、バインダを硬化させて得られたものである。
As shown in FIG. 7, the
Among these, the powder
本実施形態にかかる圧粉磁心91は、図7(b)に示すように、その内側に位置する本体部911と、この本体部911を覆うように設けられた被覆部912とを有する。
このうち、本体部911は、前記第1実施形態にかかる本体部811と同様の構成である。一方、被覆部912も、前記第1実施形態にかかる被覆部812と同様の構成である。
このようなチョークコイル90においても、前記第1実施形態と同様の作用・効果が得られる。
As shown in FIG. 7B, the
Among these, the main body 911 has the same configuration as the
Even in such a
以上、本発明の圧粉磁心および磁性素子について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、前記各実施形態では、圧粉磁心が本体部と被覆部の2層を有していたが、3つ以上の層を有していてもよい。この場合、最も外側に位置する層が、前記各実施形態における被覆部に対応する。
また、前記実施形態では、本発明の磁性素子としてチョークコイルを例に説明したが、圧粉磁心を備える他の磁性素子においても、上記と同様の作用・効果が得られる。
As mentioned above, although the dust core and magnetic element of this invention were demonstrated based on suitable embodiment, this invention is not limited to this.
For example, in each said embodiment, although the powder magnetic core had two layers, the main-body part and a coating | coated part, you may have three or more layers. In this case, the outermost layer corresponds to the covering portion in each of the embodiments.
Moreover, in the said embodiment, although the choke coil was demonstrated to the example as a magnetic element of this invention, the effect | action and effect similar to the above are acquired also in another magnetic element provided with a dust core.
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
1.圧粉磁心およびチョークコイル(磁性素子)の製造
(実施例1)
<1>まず、水アトマイズ法により、平均粒径10μmのFe−3wt%Siのケイ素鋼粉末を作製した。
Next, specific examples of the present invention will be described.
1. Production of dust core and choke coil (magnetic element) (Example 1)
<1> First, Fe-3 wt% Si silicon steel powder having an average particle size of 10 μm was prepared by a water atomization method.
<2>次に、得られたケイ素鋼粉末(第1の軟磁性粉末)と、エポキシ樹脂(バインダ)と、トルエン(溶媒)とを混合し、混合物を得た。なお、ケイ素鋼粉末とエポキシ樹脂との比率は、重量比で98:2とした。
<3>次に、得られた混合物を撹拌したのち、温度60℃で1時間加熱して乾燥させ、塊状の乾燥体を得た。次いで、この乾燥体を、目開き500μmのふるいにかけ、乾燥体を粉砕して、平均粒径75μmの第1の造粒粉末を得た。
<2> Next, the obtained silicon steel powder (first soft magnetic powder), an epoxy resin (binder), and toluene (solvent) were mixed to obtain a mixture. The ratio of silicon steel powder to epoxy resin was 98: 2 by weight.
<3> Next, after stirring the obtained mixture, it was heated at a temperature of 60 ° C. for 1 hour and dried to obtain a lump-like dried body. Next, the dried body was passed through a sieve having an opening of 500 μm, and the dried body was pulverized to obtain a first granulated powder having an average particle diameter of 75 μm.
<4>次に、水アトマイズ法により、平均粒径13μmのFe−3wt%Si−4wt%CrのFe系合金粉末を作製した。
<5>次に、得られたFe系合金粉末(第2の軟磁性粉末)と、エポキシ樹脂(バインダ)と、トルエン(溶媒)とを混合し、混合物を得た。なお、Fe系合金粉末とエポキシ樹脂との比率は、重量比で98:2とした。
<4> Next, an Fe-3 wt% Si-4 wt% Cr Fe-based alloy powder having an average particle diameter of 13 μm was prepared by a water atomization method.
<5> Next, the obtained Fe-based alloy powder (second soft magnetic powder), an epoxy resin (binder), and toluene (solvent) were mixed to obtain a mixture. The ratio of the Fe-based alloy powder and the epoxy resin was 98: 2 by weight.
<6>次に、得られた混合物を撹拌したのち、温度60℃で1時間加熱して乾燥させ、塊状の乾燥体を得た。次いで、この乾燥体を、目開き500μmのふるいにかけ、乾燥体を粉砕して、平均粒径75μmの第2の造粒粉末を得た。
<7>次に、成形装置のフィーダボックスに第2の造粒粉末を収納した。そして、キャビティ内に第2の造粒粉末を供給した。
<6> Next, after stirring the obtained mixture, it was dried by heating at a temperature of 60 ° C. for 1 hour to obtain a lump-like dried body. Next, the dried body was passed through a sieve having an opening of 500 μm, and the dried body was pulverized to obtain a second granulated powder having an average particle diameter of 75 μm.
<7> Next, the second granulated powder was stored in the feeder box of the molding apparatus. And the 2nd granulated powder was supplied in the cavity.
<8>次に、成形型のキャビティ周辺に設けたコイルに直流電圧を印加し、キャビティ内に磁界を付与した。これにより、キャビティの内壁面に第2の造粒粉末を吸着させた。
<9>次に、フィーダボックスの第2の造粒粉末を、第1の造粒粉末に入れ替え、この第1の造粒粉末をキャビティ内に供給し、充填した。
<10>次いで、成形型を型閉め状態として、第1の造粒粉末および第2の造粒粉末を5t/cm2(490MPa)の成形圧力で加圧・成形し、仮成形体を得た。その後、成形型を開き、仮成形体を取り出した。
<8> Next, a DC voltage was applied to the coil provided around the cavity of the mold, and a magnetic field was applied in the cavity. As a result, the second granulated powder was adsorbed on the inner wall surface of the cavity.
<9> Next, the second granulated powder of the feeder box was replaced with the first granulated powder, and this first granulated powder was supplied into the cavity and filled.
<10> Next, with the molding die closed, the first granulated powder and the second granulated powder were pressed and molded at a molding pressure of 5 t / cm 2 (490 MPa) to obtain a temporary molded body. . Thereafter, the mold was opened and the temporary molded body was taken out.
<11>次に、仮成形体を、大気雰囲気中において、温度150℃で1時間加熱して、バインダを硬化させた。これにより、トロイダル形状の圧粉磁心を得た。
なお、得られた圧粉磁心の形状寸法は、外径28mm、内径14mm、厚さ5mmであった。
また、得られた圧粉磁心のうち、第2の造粒粉末の圧粉成形体で構成された被覆層の平均厚さは、0.5mmであった。
<12>次に、得られた圧粉磁心にCu製の導線を巻き回し、チョークコイルを作製した。
<11> Next, the temporary molded body was heated in an air atmosphere at a temperature of 150 ° C. for 1 hour to cure the binder. As a result, a toroidal powder magnetic core was obtained.
The obtained powder magnetic core had an outer diameter of 28 mm, an inner diameter of 14 mm, and a thickness of 5 mm.
Moreover, the average thickness of the coating layer comprised with the compacting body of the 2nd granulated powder among the obtained powder magnetic cores was 0.5 mm.
<12> Next, a lead wire made of Cu was wound around the obtained powder magnetic core to produce a choke coil.
(実施例2)
第2の軟磁性粉末中のCrの含有率を7wt%に変更した以外は、前記実施例1と同様にして圧粉磁心およびチョークコイルを作製した。
(実施例3)
第2の軟磁性粉末中のCrの含有率を20wt%に変更した以外は、前記実施例1と同様にして圧粉磁心およびチョークコイルを作製した。
(Example 2)
A dust core and a choke coil were produced in the same manner as in Example 1 except that the Cr content in the second soft magnetic powder was changed to 7 wt%.
(Example 3)
A dust core and a choke coil were produced in the same manner as in Example 1 except that the Cr content in the second soft magnetic powder was changed to 20 wt%.
(実施例4)
第1の軟磁性粉末を、Fe−45wt%Niのパーマロイ粉末に変更し、第2の軟磁性粉末を、Fe−40wt%Ni−7wt%Crの合金粉末に変更した以外は、前記実施例1と同様にして圧粉磁心およびチョークコイルを作製した。
(実施例5)
第1の軟磁性粉末を、Fe−50wt%Coのパーメンジュール粉末に変更し、第2の軟磁性粉末を、Fe−50wt%Co−7wt%Crの合金粉末に変更した以外は、前記実施例1と同様にして圧粉磁心およびチョークコイルを作製した。
Example 4
Example 1 except that the first soft magnetic powder was changed to a permalloy powder of Fe-45 wt% Ni and the second soft magnetic powder was changed to an alloy powder of Fe-40 wt% Ni-7 wt% Cr. A dust core and a choke coil were produced in the same manner as described above.
(Example 5)
The above implementation was performed except that the first soft magnetic powder was changed to a permendrite powder of Fe-50 wt% Co and the second soft magnetic powder was changed to an alloy powder of Fe-50 wt% Co-7 wt% Cr. A dust core and a choke coil were produced in the same manner as in Example 1.
(実施例6)
第1の軟磁性粉末を、Fe−9.5wt%Si−5.5wt%Alのセンダスト粉末に変更し、第2の軟磁性粉末を、Fe−8.5wt%Si−5wt%Al−7wt%Crの合金粉末に変更した以外は、前記実施例1と同様にして圧粉磁心およびチョークコイルを作製した。
(Example 6)
The first soft magnetic powder was changed to Sendust powder of Fe-9.5 wt% Si-5.5 wt% Al, and the second soft magnetic powder was changed to Fe-8.5 wt% Si-5 wt% Al-7 wt%. A dust core and a choke coil were produced in the same manner as in Example 1 except that the alloy powder was changed to Cr alloy powder.
(比較例1)
第2の軟磁性粉末の使用を省略し、第1の軟磁性粉末(ケイ素鋼粉末)のみを用いるようにした以外は、前記実施例2と同様にして圧粉磁心およびチョークコイルを作製した。
(比較例2)
第2の軟磁性粉末中のCrの含有率を30wt%に変更した以外は、前記実施例2と同様にして圧粉磁心およびチョークコイルを作製した。
(Comparative Example 1)
A dust core and a choke coil were produced in the same manner as in Example 2 except that the use of the second soft magnetic powder was omitted and only the first soft magnetic powder (silicon steel powder) was used.
(Comparative Example 2)
A dust core and a choke coil were produced in the same manner as in Example 2 except that the Cr content in the second soft magnetic powder was changed to 30 wt%.
(比較例3)
第2の軟磁性粉末の使用を省略し、第1の軟磁性粉末(パーマロイ粉末)のみを用いるようにした以外は、前記実施例4と同様にして圧粉磁心およびチョークコイルを作製した。
(比較例4)
第2の軟磁性粉末中のCrの含有率を30wt%に変更した以外は、前記実施例4と同様にして圧粉磁心およびチョークコイルを作製した。
(Comparative Example 3)
A dust core and a choke coil were produced in the same manner as in Example 4 except that the use of the second soft magnetic powder was omitted and only the first soft magnetic powder (permalloy powder) was used.
(Comparative Example 4)
A dust core and a choke coil were produced in the same manner as in Example 4 except that the Cr content in the second soft magnetic powder was changed to 30 wt%.
(比較例5)
第2の軟磁性粉末の使用を省略し、第1の軟磁性粉末(パーメンジュール粉末)のみを用いるようにした以外は、前記実施例5と同様にして圧粉磁心およびチョークコイルを作製した。
(比較例6)
第2の軟磁性粉末中のCrの含有率を30wt%に変更した以外は、前記実施例5と同様にして圧粉磁心およびチョークコイルを作製した。
(Comparative Example 5)
A dust core and a choke coil were produced in the same manner as in Example 5 except that the use of the second soft magnetic powder was omitted and only the first soft magnetic powder (permendule powder) was used. .
(Comparative Example 6)
A dust core and a choke coil were produced in the same manner as in Example 5 except that the Cr content in the second soft magnetic powder was changed to 30 wt%.
(比較例7)
第2の軟磁性粉末の使用を省略し、第1の軟磁性粉末(センダスト粉末)のみを用いるようにした以外は、前記実施例6と同様にして圧粉磁心およびチョークコイルを作製した。
(比較例8)
第2の軟磁性粉末中のCrの含有率を30wt%に変更した以外は、前記実施例6と同様にして圧粉磁心およびチョークコイルを作製した。
(Comparative Example 7)
A dust core and a choke coil were produced in the same manner as in Example 6 except that the use of the second soft magnetic powder was omitted and only the first soft magnetic powder (Sendust powder) was used.
(Comparative Example 8)
A dust core and a choke coil were produced in the same manner as in Example 6 except that the Cr content in the second soft magnetic powder was changed to 30 wt%.
2.評価
2.1 透磁率および損失(コアロス)の測定・評価
各実施例および各比較例で得られたチョークコイルについて、それぞれの透磁率、損失(コアロス)を以下の測定条件に基づいて測定した。
<測定条件>
・測定周波数 :300kHz
・最大磁束密度:50mT
・測定装置 :交流磁気特性測定装置(岩通計測株式会社製、B−HアナライザSY8232)
そして、得られた透磁率および損失を、以下の評価基準にしたがって評価した。
2. 2.1 Measurement / Evaluation of Magnetic Permeability and Loss (Core Loss) For the choke coils obtained in the examples and the comparative examples, the magnetic permeability and loss (core loss) were measured based on the following measurement conditions.
<Measurement conditions>
・ Measurement frequency: 300 kHz
・ Maximum magnetic flux density: 50mT
Measurement device: AC magnetic property measurement device (Iwatsu Measurement Co., Ltd., BH analyzer SY8232)
And the obtained magnetic permeability and loss were evaluated according to the following evaluation criteria.
<評価基準>
×:透磁率が低く、かつ、損失が大きいもの
△:透磁率が高いが損失が大きいもの、または、透磁率が低いが損失が小さいもの
○:透磁率が高く、かつ、損失が小さいもの
◎:上記○のうち、透磁率が特に高いか、または、損失が特に小さいもの
<Evaluation criteria>
×: Low magnetic permeability and large loss Δ: High magnetic permeability but large loss, or low magnetic permeability but small loss ○: High magnetic permeability and small loss ◎ : Of the above ○, the permeability is particularly high or the loss is particularly small
2.2 耐食性の測定・評価
各実施例および各比較例で得られた圧粉磁心について、それぞれの高温高湿環境下での比抵抗値の変化を測定(加速試験)することにより、圧粉磁心の耐食性・安定性を評価した。
なお、加速試験は恒温恒湿機(大研理化学器械株式会社製)で行ない、試験環境は、以下の駆動環境に示すように、温度85℃、湿度90%とした。比抵抗の測定は、絶縁耐圧測定機(KIKUSUI ELECTRONICS製、TOS9000)を使用し、100V印加時の抵抗値を測定した。そして、加速試験前(駆動開始直後)の初期の比抵抗R0と、100日(2400時間)経過後の比抵抗R100とをそれぞれ測定した。
2.2 Measurement and Evaluation of Corrosion Resistance The dust cores obtained in each Example and each Comparative Example were measured by measuring the change in specific resistance value under each high temperature and high humidity environment (acceleration test). The corrosion resistance and stability of the magnetic core were evaluated.
The acceleration test was performed with a constant temperature and humidity machine (manufactured by Daiken Riken Kikai Co., Ltd.), and the test environment was a temperature of 85 ° C. and a humidity of 90% as shown in the following drive environment. The specific resistance was measured by using a withstand voltage measuring machine (manufactured by KIKUSUI ELECTRONICS, TOS9000) and measuring the resistance value when 100 V was applied. Then, an initial specific resistance R 0 before the acceleration test (immediately after the start of driving) and a specific resistance R 100 after 100 days (2400 hours) elapsed were measured.
<チョークコイルの駆動環境>
・温度 :80℃
・湿度 :90%R.H.
・圧力 :2atm(203kPa)
次いで、それぞれの圧粉磁心において、初期の比抵抗R0を100としたとき、100日経過後の比抵抗R100の相対値を求めた。そして、この相対値を、以下の評価基準にしたがって評価した。
<Choke coil drive environment>
・ Temperature: 80 ℃
Humidity: 90% R.D. H.
・ Pressure: 2 atm (203 kPa)
Next, in each powder magnetic core, when the initial specific resistance R 0 was 100, the relative value of the specific resistance R 100 after 100 days was determined. And this relative value was evaluated in accordance with the following evaluation criteria.
<比抵抗の評価基準>
◎:R100が90以上100以下である
○:R100が70以上90未満である
△:R100が50以上70未満である
×:R100が50未満である
また、100日経過後の圧粉磁心の外観を目視にて観察し、以下の評価基準にしたがって評価した。
<Evaluation criteria for specific resistance>
A: R 100 is 90 or more and 100 or less. O: R 100 is 70 or more and less than 90. Δ: R 100 is 50 or more and less than 70. X: R 100 is less than 50. The appearance of the magnetic core was visually observed and evaluated according to the following evaluation criteria.
<外観の評価基準>
◎:錆が全く認められない
○:1〜10個の点状の錆が認められる
△:11〜50個の点状の錆が認められる
×:50個以上の点状の錆、または、1個以上の面状の錆が認められる
次いで、比抵抗と外観とを以下の評価基準にしたがって評価することにより、耐食性を総合的に評価した。
<Evaluation criteria for appearance>
◎: No rust is observed. ○: 1 to 10 point-like rusts are observed. Δ: 11 to 50 point-like rusts are recognized. ×: 50 or more point-like rusts or 1 One or more planar rusts were observed. Then, the corrosion resistance was comprehensively evaluated by evaluating the specific resistance and appearance according to the following evaluation criteria.
<総合評価基準>
◎:比抵抗と外観の両方が◎
○:比抵抗と外観の両方が○、または、一方が○で他方が◎
△:比抵抗と外観の両方が△、または、一方が△で他方が◎か○
×:比抵抗と外観の少なくとも一方が×
以上、2.1〜2.2の評価結果を表1に示す。
<Comprehensive evaluation criteria>
◎: Both resistivity and appearance are ◎
○: Both resistivity and appearance are ○, or one is ○ and the other is ◎
△: Both resistivity and appearance are △, or one is △ and the other is ◎ or ○
×: At least one of specific resistance and appearance is ×
The evaluation results of 2.1 to 2.2 are shown in Table 1 above.
表1から明らかなように、各実施例では、いずれも、磁気特性に優れる(高透磁率かつ低損失である)とともに、長期にわたる耐食性に優れた圧粉磁心およびチョークコイルを得ることができた。
これに対し、各比較例で得られた圧粉磁心は、それぞれ、磁気特性または耐食性のいずれかが劣っていた。
As is apparent from Table 1, in each of the examples, a dust core and a choke coil having excellent magnetic properties (high permeability and low loss) and excellent long-term corrosion resistance could be obtained. .
On the other hand, the powder magnetic cores obtained in the respective comparative examples were inferior in either magnetic properties or corrosion resistance.
1……成形装置 2……フレーム 3……パンチ固定テーブル 31……貫通孔 4……プレート 41……貫通孔 5……粉末 51……第1の造粒粉末 52……第2の造粒粉末 53……仮成形体 10……成形型 11……貫通孔 12……ダイ 121、122……ダイセット 123……ガイドポスト 124……ダイセット連結板 125……シリンダロッド 126……下部油圧シリンダ 127……ガイドポスト 13……下パンチ 131……ベースプレート 132……支柱 133……貫通孔 14……上パンチ 141……上パンチプレート 142……シリンダロッド 143……上部油圧シリンダ 144……貫通孔 15……キャビティ 16……粉末供給部 161……フィーダボックス 162……油圧シリンダ 163……シリンダロッド 61、62、63……コイル 610、620、630……電源回路 80、90……チョークコイル 81、91……圧粉磁心 811、911……本体部 812、912……被覆部 82、92……導線
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記本体部は、第1のFe系合金で構成された第1の軟磁性粉末を、バインダで結着してなる加圧成形体で構成されており、
前記被覆部は、前記第1のFe系合金にCrを4〜20wt%の割合で添加した第2のFe系合金で構成された第2の軟磁性粉末を、バインダで結着してなる加圧成形体で構成されていることを特徴とする圧粉磁心。 A main body portion and a covering portion provided to cover the main body portion;
The main body is composed of a pressure-molded body formed by binding a first soft magnetic powder composed of a first Fe-based alloy with a binder,
The covering portion is formed by binding a second soft magnetic powder composed of a second Fe alloy in which Cr is added to the first Fe alloy at a ratio of 4 to 20 wt% with a binder. A dust core comprising a compacted body.
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