JP2009224759A - 直流リアクトル用ボンド磁石および直流リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】直流リアクトルの騒音を低減させることが可能な直流リアクトルのギャップ材としてのボンド磁石を提供すること。このボンド磁石を用いた直流リアクトルを提供すること。
【解決手段】直流リアクトルの磁心に形成されたギャップ内に配置されるボンド磁石として、希土類磁石合金の超急冷粉末よりなる磁石粉末を有するボンド磁石を用いる。希土類磁石合金は、Ｒ−Ｘ１−Ｘ２系磁石合金（但し、Ｒ：Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、ＴｂおよびＨｏから選択される１種または２種以上の希土類元素、Ｘ１：ＦｅおよびＣｏから選択される１種または２種、Ｘ２：ＢおよびＣから選択される１種または２種）、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石合金、および、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石合金から選択される１種または２種以上であると良い。
【選択図】図２

Description

本発明は、直流リアクトル用ボンド磁石および直流リアクトルに関するものである。

従来、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ等における電圧変換回路では、インダクタンス部品として、直流リアクトルが使用されている。

直流リアクトルは、軟質磁性材などからなる各種形状の磁心（コア）と、磁心に巻回された巻線部（コイル部）とを有している。直流リアクトルには、通常、直流がバイアスされた状態で、周期的に変化する電流が印加される。

この種の直流リアクトルは、比較的広い動作電流範囲でインダクタンスが一定であることが要求される。インダクタンスが変動すると、例えば、出力される直流電圧が変動してしまうなどの不具合が発生するためである。

従来、上記要求を満足させる目的で、直流リアクトルの磁心にギャップを形成することが行われている。磁心にギャップを形成することで、磁心の磁気抵抗が高くなって磁気飽和し難くなり、リアクトルの直流重畳特性が向上するからである。

また、上記ギャップ内には、ギャップ材として、ガラスエポキシ等の絶縁材料が通常用いられ、永久磁石などが配置されることもある。

例えば、特許文献１には、磁心の磁路に形成されたギャップに対し、希土類焼結磁石粉末（保磁力：３９７９ｋＡ／ｍ＝５０ｋＯｅ以上）および樹脂からなるボンド磁石を挿入装着した磁気コア、インダクタンス部品が開示されている。

また、特許文献２には、磁石空隙に永久磁石を挿入して磁気バイアスを与えるインダクタンス素子（リアクトル）が開示されている。

また、特許文献３には、永久磁石を配置することによってバイアス磁界を与え、コイルの作る磁束と永久磁石の作る磁束が相殺される磁石バイアス方式の直流リアクトルが開示されている。

特開２００３−１０９８３２号公報 特開昭５０−１３３４５３号公報 特開２００７−１２３５９６号公報

しかしながら、従来技術は、以下の点で問題があった。

すなわち、直流リアクトルにおいて、磁心のギャップ内に永久磁石を配置した場合、直流重畳特性の改善が見られる。これは、磁石が発生するバイアス磁界により、磁心の磁気飽和が緩和されるためである。

しかし、このような効果は、リアクトルの使用温度範囲において、上記バイアス磁界の大きさを決める磁石磁力が安定してこそ発揮されるものである。

磁心のギャップ内に永久磁石を配置した直流リアクトルは、上記効果が見込まれるにも関わらず、実際には、高電流が印加されるリアクトルでは特に製品が登場していない。そのため、磁心のギャップ内にガラスエポキシ材などのギャップ材を配置した直流リアクトルが主流になっているのが現状である。

この理由としては、直流リアクトルが通常使用される温度範囲（例えば、−４０℃〜１５０℃程度）において、永久磁石が不可逆的に熱減磁し、磁石によるバイアス効果が消失してしまうことなどが挙げられる。

特許文献１に記載されるように、極めて大きな保磁力（約３９７９ｋＡ／ｍ）を有する焼結磁石粉末を用いれば、上記問題は解決すると考えられる。

しかしながら、希土類磁石の保磁力（ｉＨｃ）と残留磁束密度（Ｂｒ）との関係は、一方が大きくなると他方が小さくなるといった、トレードオフの関係になっている。

そのため、上述した約３９７９ｋＡ／ｍという大きな保磁力とした場合には、残留磁束密度を０．２５Ｔ以上とすることは困難であり、十分なバイアス磁界を発生させるのに必要な残留磁束密度を確保することが困難である。したがって、直流重畳特性の向上を図ることは実際にはできないと考えられる。

そこで、実用上必要な保磁力を有する焼結磁石粉末を用いることが考えられる。ところが、本発明者らの研究によれば、この場合には、十分なバイアス磁界を発生させることができず、直流リアクトルの使用時に騒音が増加するといった問題が発生することが判明した。

なお、特許文献２では、実使用域の温度、反磁界における磁石減磁が十分考慮されていない。また、特許文献３では、磁石磁束が有効にバイアスされ難く、強力な磁石が必要となり、リアクトル自身の巨大化を招きやすい。さらに、適切なバイアス磁界が発生し難いため、騒音低減の効果も得られないと考えられる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、本発明が解決しようとする課題は、直流リアクトルの騒音を低減させることが可能な直流リアクトルのギャップ材としてのボンド磁石を提供することにある。また、このボンド磁石を用いた直流リアクトルを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明者らは、種々の研究を重ねた。その結果、直流リアクトルのギャップ材に適用するボンド磁石を構成する磁石粉末として、希土類磁石合金の超急冷粉末を適用することにより、高い保磁力により実使用上の熱、反磁界により発生する磁石減磁がなく、高い残留磁束密度により十分なバイアス磁界を印加でき、発生する騒音低減効果が得られるとの知見を得るに至った。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、本発明に係る直流リアクトル用ボンド磁石は、直流リアクトルの磁心に形成されたギャップ内に配置されるものであり、希土類磁石合金の超急冷粉末よりなる磁石粉末を有することを要旨とする。

ここで、上記希土類磁石合金は、Ｒ−Ｘ１−Ｘ２系磁石合金（但し、Ｒ：Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、ＴｂおよびＨｏから選択される１種または２種以上の希土類元素、Ｘ１：ＦｅおよびＣｏから選択される１種または２種、Ｘ２：ＢおよびＣから選択される１種または２種）、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石合金、および、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石合金から選択される１種または２種以上であることが好ましい。

また、上記直流リアクトル用ボンド磁石は、残留磁束密度が、上記直流リアクトルに用いられる磁心の飽和磁束密度の２０〜１００％の範囲内にあり、保磁力が、８００〜３２００ｋＡ／ｍの範囲内にあることが好ましい。

また、上記直流リアクトル用ボンド磁石は、リコイル透磁率が１．１以上であることが好ましい。

本発明に係る直流リアクトルは、ギャップを有する磁心と、磁心に巻回された巻線部とを有し、磁心に形成されたギャップ内に、上記直流リアクトル用ボンド磁石が配置されていることを要旨とする。

本発明に係る直流リアクトル用ボンド磁石は、直流リアクトルの磁心に形成されたギャップ内に配置される永久磁石である。そして、当該磁石を構成する磁石粉末が、希土類磁石合金の超急冷粉末よりなっている。

超急冷粉末は、粉末製造時に高温の焼結プロセスを経ていない。そのため、焼結プロセスを経ることにより結晶粒が粗大化しやすい焼結粉末に比較して、超急冷粉末は、微細な結晶粒よりなっている。

したがって、超急冷粉末は、焼結粉末に比較して、相対的に高温な環境下において保磁力の低下が少なく、相対的に高い残留磁束密度を容易に実現できる。さらに、残留磁束密度の温度係数も−０．１％／℃以下と低いため、高温な環境下で高い残留磁束密度と保磁力を維持できる。

それ故、上記超急冷粉末よりなる磁石粉末を含む本発明に係るボンド磁石を、直流リアクトルのギャップ材として適用することにより、リアクトル使用時に比較的高温になっても、磁石が熱減磁し難く、磁石磁束による巻線磁束のバイアス効果が大きい。つまり、上記ボンド磁石は、使用環境での減磁耐力と磁石バイアス効果とを両立させることができる。

そのため、焼結粉末を用いたボンド磁石をギャップ材に用いた場合や、ギャップ材としてガラスエポキシ等を用いた場合等に比較して、騒音を相殺するのに十分なバイアス磁界を印加できるため、リアクトル使用時の騒音を低減することができる。

また、上記適用により、直流リアクトルのインダクタンス特性を同時に向上させることができる。

ここで、上記直流リアクトル用ボンド磁石の残留磁束密度が、直流リアクトルに用いられる磁心の飽和磁束密度の２０〜１００％の範囲内にあり、保磁力が、８００〜３２００ｋＡ／ｍの範囲内にある場合には、騒音をより低減させやすくなる。

また、上記直流リアクトル用ボンド磁石のリコイル透磁率が１．１以上である場合には、直流リアクトルのインダクタンス特性を向上させることができ、直流重畳特性の向上と合わせて、直流リアクトルの小型化を図ることができる。

本発明に係る直流リアクトルは、磁心のギャップ内に上記直流リアクトル用ボンド磁石が配置されている。

そのため、騒音の主な要因である界磁磁束大きさに比例するギャップ間振動、磁石バイアスの作用により界磁磁束大きさを小さくでき、従来の直流リアクトルに比較して、騒音を低減させることができる。

以下、本発明の一実施形態に係る直流リアクトル用ボンド磁石（以下、「本ボンド磁石」ということがある。）、本発明の一実施形態に係る直流リアクトル（以下、「本リアクトル」ということがある。）について詳細に説明する。

本リアクトルは、磁心（コア）と、磁心に少なくとも１ターン以上巻線が巻回された巻線部（コイル部）とを有している。磁心は、磁路中にギャップを有しており、このギャップ内に本ボンド磁石が配置される。

本リアクトルにおいて、ギャップ長は特に限定されるものではない。もっとも、ギャップ長が小さ過ぎると、所望の直流重畳特性が得られ難くなる傾向がある。一方、ギャップ長が大き過ぎると、磁気経路におけるトータルの透磁率が低下し、所望のインダクタンス値が得られ難くなる傾向がある。ギャップ長は、これらに留意して適宜設定することができる。

したがって、本ボンド磁石の形状は、本リアクトルが有するギャップの形状に応じて定まるものであり、特に限定されるものではない。

但し、本ボンド磁石は、巻線部により生じる磁束に対して反対方向の磁束を生じるようにギャップ中に配置される。

本リアクトルにおいて、磁心の形状は、特に限定されることはなく、略環状、略Ｅ字状、略Ｕ字状など、各種形状を適用することができる。また、磁心材料としては、具体的には、例えば、Ｓｉを数％（例えば、１質量％以上）含有するＦｅ電磁鋼板、アモルファス系電磁鋼板、圧粉磁心などを例示することができる。

ここで、本ボンド磁石は、特定の磁石粉末と、これを結合させるためのバインダーとを有している。

本ボンド磁石は、ボンド磁石を構成する磁石粉末として、希土類磁石合金の超急冷粉末を用いたところに最大のポイントを有している。超急冷法は、一般に、冷却された回転ロール（単ロール等）上に、溶融させた磁石成分を接触させ、これを急冷凝固させることにより超急冷粉末を得る方法である。

粉末製造時に高温の焼結プロセスを経た焼結粉末と超急冷粉末とを比較すると、焼結粉末は、焼結により結晶粒が粗大であるのに対し、超急冷粉末は、超急冷により結晶粒が微細であるなどといった微細構造上の違いがある。

そのため、超急冷粉末は、焼結粉末に比較して、相対的に高温な環境下において保磁力の低下が少ない。これは、結晶粒が細かいため、１つの結晶粒が磁化反転しても、結晶粒の外側に位置する結晶粒界が磁化反転の伝播を阻止し、全ての結晶粒が完全に磁化反転することを起き難くしていることによるものと推定される。

このように超急冷粉末は、高温での保磁力低下分が小さいため、焼結粉末に比較して、室温下など、相対的に低温な環境下において残留磁束密度を高く維持できる。

それ故、本ボンド磁石は、超急冷粉末を採用したことにより、通常使用温度範囲内でのリアクトル使用時に比較的高温になっても、磁石が熱減磁し難く、磁石磁束による巻線磁束のバイアス効果が大きくなり、騒音低減に寄与することが可能になるのである。

上記磁石粉末の平均粒径は、充填密度の向上などの観点から、好ましくは、１０〜５００μｍ、より好ましくは、１００〜３００μｍであると良い。なお、上記平均粒径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察により測定することができる。

本ボンド磁石において、磁石粉末を構成する磁石の種類としては、希土類磁石を好適に用いる。

上記希土類磁石としては、具体的には、例えば、Ｒ−Ｘ１−Ｘ２系磁石合金（但し、Ｒ：Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、ＴｂおよびＨｏから選択される１種または２種以上の希土類元素、Ｘ１：ＦｅおよびＣｏから選択される１種または２種、Ｘ２：ＢおよびＣから選択される１種または２種）、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石合金、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石合金などを好適なものとして用いることができる。

好ましくは、比較的高い飽和磁化を有し、磁力が強力であるなどの観点から、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石合金、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石合金、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石合金などを好適に用いることができる。特に、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石合金、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石合金は、耐食性、耐熱性にも優れるため有用である。なお、本ボンド磁石における超急冷粉末は、１種の合金粉末からなっていても良いし、２種以上の異なる合金粉末の組み合わせからなっていても良い。

また、本ボンド磁石は、好ましくは、残留磁束密度が、直流リアクトルに用いられる磁心の飽和磁束密度の２０〜１００％の範囲内にあると良い。この範囲内にある場合には、使用上適切な磁石バイアスにより、特にギャップ間に発生する振動を抑制しやすくなるからである。上記飽和磁束密度の下限は、上記と同様の理由から、より好ましくは、２５％以上、さらに好ましくは、３０％以上、最も好ましくは、３５％以上であると良い。

また、本ボンド磁石は、好ましくは、保磁力が、８００〜３２００ｋＡ／ｍの範囲内にあると良い。８００ｋＡ／ｍ以上であると、高温使用領域で減磁し難く、十分な直流重畳特性が得られやすくなるからである。また、３２００ｋＡ／ｍ以下であると、相対的に低温な環境下において、残留磁束密度を高く維持しやすくなるからである。上記保磁力の下限は、上記と同様の理由から、より好ましくは、１２００ｋＡ／ｍ以上、さらに好ましくは、１５００ｋＡ／ｍ以上であると良い。一方、上記保磁力の上限は、上記と同様の理由から、より好ましくは、２８００ｋＡ／ｍ以下、さらに好ましくは、２４００ｋＡ／ｍ以下、さらにより好ましくは、２０００ｋＡ／ｍ以下、最も好ましくは、１８００ｋＡ／ｍ以下であると良い。

本ボンド磁石の残留磁束密度、保磁力が上記範囲内にあれば、騒音をより低減させやすくなる。なお、上記残留磁束密度、保磁力は、ボンド磁石成形後、ＢＨアナライザにて測定することができる。

また、本ボンド磁石のリコイル透磁率は、好ましくは、１．１以上、より好ましくは、１．１５以上、さらに好ましくは、１．２以上であると良い。リコイル透磁率が上記範囲内にある場合には、本リアクトルのインダクタンス特性を向上させることができ、直流重畳特性の向上と合わせて、本リアクトルの小型化を図ることができるためである。なお、上記リコイル透磁率は、ＢＨアナライザの測定結果から求めることができる。

本ボンド磁石において、上記磁石粉末の含有量は、好ましくは、８０〜９７質量％、より好ましくは、９０〜９７質量％、さらに好ましくは、９４〜９７質量％の範囲内であると良い。磁石特性とコストとのバランスなどが良好なためである。

本ボンド磁石において、磁石粉末以外の構成成分であるバインダーは、特に限定されるものではない。

バインダーは、硬質タイプ（リジッドタイプ）であっても良いし、軟質タイプ（フレキシブルタイプ）であっても良い。用途等に応じて要求される機械的強度、可撓性などを考慮して適宜選択することができる。

バインダー材料としては、具体的には、例えば、各種の樹脂、ゴムなどを例示することができる。

上記樹脂としては、具体的には、例えば、各種の熱硬化性樹脂（エポキシ系樹脂；フェノール系樹脂等）、各種の熱可塑性樹脂（ポリプロピレン、ポリエチレン等のオレフィン系樹脂；ポリアミド形樹脂；塩化ビニル系樹脂等）などが挙げられる。また、上記ゴムとしては、具体的には、例えば、ニトリルゴム、イソプレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、ブタジエンゴム、天然ゴムなどが挙げられる。これらは１種または２種以上混合されていても良い。

上述した本ボンド磁石は、例えば、以下のような方法により好適に製造することができる。

先ず、希土類磁石合金の溶湯を急冷し、粉砕することにより超急冷粉末を製造する。具体的には、所定の化学組成を有する希土類磁石成分の合金溶湯を準備し、これを所定の周速で回転する単ロール表面に滴下して急冷させた後、粉砕して超急冷粉末を製造することができる。この際、必要に応じて、急冷凝固後に粉砕や分級などを行っても良い。なお、超急冷法では、ロール周速を変化させることで、得られる粉末の結晶粒径を調整することができる。

次いで、得られた超急冷粉末とバインダー材料とを所定の配合となるように混合し、良く混練する。なお、必要に応じて、カップリング剤、潤滑剤などの添加剤を１種または２種以上添加しても良い。また、異なる合金組成を有する超急冷粉末同士を混合することもできる。

次いで、得られた混合物を、付与したい形状、用いたバインダーの材質などを考慮し、最適な成形法を用いて成形する。上記成形法としては、具体的には、例えば、プレス成形法、射出成形法、押出成形法、ロール成形法などを例示することができる。なお、熱硬化性樹脂を適用した場合など、必要に応じて、適宜材料に最適な温度で加熱を行っても良い。

次いで、得られた成形体について着磁を行えば、本ボンド磁石を得ることができる。

以下、本発明を実施例を用いてより具体的に説明する。

１．直流リアクトル用ボンド磁石（ギャップ材）の作製
（実施例１Ｂ）
Ｎｄ：３０．４質量％、Ｆｅ：６２．０質量％、Ｃｏ：６．００質量％、Ｂ：０．９１質量％、Ｇａ：０．５６質量％、不可避的不純物０．１３質量％の磁石合金組成となるように各原料を秤量し、秤量した各原料を加熱、溶解し、合金溶湯とした。

次いで、得られた合金溶湯を、単ロール超急冷法を用いて急冷凝固させ、上記磁石合金組成からなる超急冷粉末（平均粒径２００μｍ）を作製した。なお、ロール周速は、２５ｍ／ｓとした。

次いで、得られた超急冷粉末９７質量％と、バインダーとしてのエポキシ樹脂３質量％とを混合した。

次いで、得られた混合物を、プレス成形法を用いて、厚み１ｍｍ、縦２５ｍｍ、横１６ｍｍの直方体形状に成形した。その後、アルゴン雰囲気中にて１７０℃で１時間の硬化処理を施し、パルス磁界中で着磁し、実施例１Ｂに係るボンド磁石を得た。

得られたボンド磁石の残留磁束密度は、０．６５Ｔであり、保磁力は、１６５０ｋＡ／ｍであり、リコイル透磁率は、１．２であった。

（実施例２Ｂ）
Ｓｍ：１９．３質量％、Ｆｅ：７２．０質量％、Ｎ：３．１質量％、不可避的不純物５．６質量％の磁石合金組成となるように各原料を秤量し、秤量した各原料を加熱、溶解し、合金溶湯とした。

実施例１Ｂに係るボンド磁石の作製において、実施例２Ｂで調製した磁石合金組成の合金溶湯を用いた点以外は同様にして、実施例２Ｂに係るボンド磁石を得た。なお、実施例２Ｂに係るボンド磁石は、残留磁束密度が０．７５Ｔ、保磁力が１２２０ｋＡ／ｍであった。

（実施例３Ｂ）
Ｓｍ：３０．０質量％、Ｃｏ：７０．０質量％の磁石合金組成となるように各原料を秤量し、秤量した各原料を加熱、溶解し、合金溶湯とした。

実施例１Ｂに係るボンド磁石の作製において、実施例３Ｂで調製した磁石合金組成の合金溶湯を用いた点以外は同様にして、実施例３Ｂに係るボンド磁石を得た。なお、実施例３Ｂに係るボンド磁石は、残留磁束密度が０．６０Ｔ、保磁力が１３５０ｋＡ／ｍであった。

（実施例４Ｂ）
Ｎｄ：２３．４質量％、Ｆｅ：６２．１質量％、Ｃｏ：６．００質量％、Ｂ：０．９１質量％、Ｄｙ：７質量％、Ｇａ：０．５６質量％、不可避的不純物０．１３質量％の磁石合金組成となるように各原料を秤量し、秤量した各原料を加熱、溶解し、合金溶湯とした。

実施例１Ｂに係るボンド磁石の作製において、実施例４Ｂで調製した磁石合金組成の合金溶湯を用いた点以外は同様にして、実施例４Ｂに係るボンド磁石を得た。なお、実施例４Ｂに係るボンド磁石は、残留磁束密度が０．３５Ｔ、保磁力が３３００ｋＡ／ｍであった。

（比較例１Ｂ）
Ｎｄ：２０．３質量％、Ｐｒ：５．８５質量％、Ｄｙ：５．１２質量％、Ｆｅ：６６．４質量％、Ｃｏ：０．９８質量％、Ｂ：０．９４質量％、不可避的不純物０．４１質量％の磁石合金組成となるように各原料を秤量し、秤量した各原料を加熱、溶解し、合金溶湯とした。

次いで、得られた合金溶湯を、ストリップキャスト法を用いて鋳造し、水素吸蔵をさせた後、粉砕して粉末（平均粒径２００μｍ）とした。

次いで、この粉末を磁界中にてプレス成形し、アルゴン雰囲気中にて１０００℃で焼結後、粉砕することにより、上記磁石合金組成からなる焼結粉末（平均粒径２００μｍ）を作製した。

次いで、得られた焼結粉末９７質量％と、バインダーとしてのエポキシ樹脂３質量％とを混合した。

次いで、得られた混合物を、プレス成形法を用いて、厚み１ｍｍ、縦２５ｍｍ、横１６ｍｍの直方体形状に成形した。その後、アルゴン雰囲気中にて１７０℃で１時間の硬化処理を施し、パルス磁界中で着磁し、比較例１Ｂに係るボンド磁石を得た。なお、比較例１Ｂに係るボンド磁石は、残留磁束密度が０．４５Ｔ、保磁力が１６１０ｋＡ／ｍであった。

（比較例２Ｂ）
Ｎｄ：２６．３質量％、Ｐｒ：０．０５質量％、Ｄｙ：３．３０質量％、Ｔｂ：０．８９質量％、Ｆｅ：６４．９質量％、Ｃｏ：２．４４質量％、Ｂ：０．９４質量％、不可避的不純物１．１８質量％の磁石合金組成となるように各原料を秤量し、秤量した各原料を加熱、溶解し、合金溶湯とした。

比較例１Ｂに係るボンド磁石の作製において、上記磁石合金組成の合金溶湯を用いた点以外は同様にして、比較例２Ｂに係るボンド磁石を得た。なお、比較例２Ｂに係るボンド磁石は、残留磁束密度が０．５０Ｔ、保磁力が１４４０ｋＡ／ｍであった。

以上の実施例１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ｂ、および、比較例１Ｂ、２Ｂにおける粉末の製造方法、組成、残留磁束密度（Ｂｒ）、保磁力（ｉＨｃ）をまとめて表１に示す。

（比較例３）
厚み１ｍｍ、縦２５ｍｍ、横１６ｍｍの直方体形状に成形したガラスエポキシ樹脂を、比較例３に係るギャップ材とした。

２．直流リアクトルの作製
（実施例１Ｒ、２Ｒ、３Ｒ、４Ｒ）
６．５質量％のＳｉを含有するＦｅ板（厚み０．１ｍｍ）を積層した一対のカットコア（磁路断面：２５ｍｍ×１６ｍｍ、平均磁路長：２２７ｍｍ、半環状形状）を１ｍｍ幅のギャップが形成されるように対向させ、当該ギャップに、各実施例１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ｂに係るボンド磁石を挿入接合し、略環状の磁心を作製した。

また、上記カットコア（磁心）の飽和磁束密度をＶＳＭ（振動試料型磁力計）により測定したところ、１．８Ｔであった。このことから、実施例１Ｂに係るボンド磁石の残留磁束密度（０．６５Ｔ）は、磁心の飽和磁束密度の３６％であることが分かった。同様にして、実施例２Ｂに係るボンド磁石の残留磁束密度（０．７５Ｔ）は、磁心の飽和磁束密度の４２％、実施例３Ｂに係るボンド磁石の残留磁束密度（０．６０Ｔ）は、磁心の飽和磁束密度の３３％、実施例４Ｂに係るボンド磁石の残留磁束密度（０．３５Ｔ）は、磁心の飽和磁束密度の１９％であった。なお、比較例１Ｂに係るボンド磁石の残留磁束密度（０．４５Ｔ）は、磁心の飽和磁束密度の２５％、比較例２Ｂに係るボンド磁石の残留磁束密度（０．５０Ｔ）は、磁心の飽和磁束密度の２８％であった。

次いで、上記磁心のギャップ周辺に巻線を巻回し（６０ｔｕｒｎｓ）、巻線部を形成した。

これにより、実施例１Ｒ、２Ｒ、３Ｒ、４Ｒに係る直流リアクトルを作製した。上記のようにして作製された直流リアクトルの概略構成を図１に示す。

直流リアクトル１０は、図１で見て上下方向に対向する略Ｕ字状の２つのカットコア（磁心）１１ａ、１１ｂと、対向する２つのカットコア１１ａ、１１ｂの間に形成されたギャップ１２内に挿入接合されたボンド磁石２０と、ボンド磁石２０の外側周辺に巻線３０を巻き回した巻線部３１ａ、３１ｂとから構成される。

ボンド磁石２０は、厚みが１ｍｍ、縦横がそれぞれ２５ｍｍ、１６ｍｍの直方体である。また、各巻線部３１ａ、３１ｂにより生じる磁束（図１中の破線矢印）は、ボンド磁石２０による磁束（図１中の実線矢印）とは反対方向となっている。

（比較例１Ｒ、２Ｒ）
実施例１Ｒに係る直流リアクトルの作製において、ギャップ材として、比較例１Ｂ、２Ｂに係るボンド磁石を用いた点以外は同様にして、比較例１Ｒ、２Ｒに係る直流リアクトルを作製した。

（比較例３Ｒ）
実施例１Ｒに係る直流リアクトルの作製において、ギャップ材として、比較例３に係るギャップ材（ガラスエポキシ樹脂）を用いた点以外は同様にして、比較例３Ｒに係る直流リアクトルを作製した。

３．評価および考察
作製した各直流リアクトルを用いて、ＪＩＳ−Ａ騒音を測定した。測定条件は、下記の通りである。
外部からの振動を遮断した長方形型防音箱内に、各種の直流リアクトルを当該防音箱内に上から吊り下げ、当該防音箱の振動が干渉しないようカットコアに巻線を巻き付けて電流を印加した（入力：ＤＣ可変＋リップル［三角波６．０Ａｐｐ（アンペア・ピーク・トゥー・ピーク）］）。そして、カットコア表面から１００ｍｍ離れた位置に騒音計を配置し、騒音計により各種の直流リアクトルから発生する騒音を測定した。なお、防音箱内の寸法は、５００ｍｍ×５００ｍｍ×５００ｍｍとした。また、防音箱内の温度は、１３０℃とした。

より詳細には、下記の機器から構成される騒音測定装置をデータレコーダ（外部機器）へ接続し、騒音値と電流値とを測定した。
［騒音測定装置の構成機器］
ファンクションジェネレータ：ＨＩＯＫＩ社製（型式７０７０）
交流パワーアンプ：ＮＦ社製（型式４５２０）
昇圧トランス：ＮＦ社製
高周波ＣＴ：ＨＩＯＫＩ社製（型式９２７５）
騒音計：ＲＩＯＮ社製（型式ＮＬ−２０）
［寸法５００ｍｍ×５００ｍｍ×５００ｍｍ］
騒音・振動計測部：ＢＫ製、ＰＵＬＳＥ音響振動解析装置
測定時のリップル周波数：１０ｋＨｚ

図２に、磁界の強さアンペアターン（ＡＴ）とＪＩＳ−Ａ騒音（ｄＢ）との関係を示す。

図２によれば、以下のことが分かる。直流リアクトルが実際使用される大きい電流（ＡＴ）領域において、焼結粉末を含むボンド磁石を用いた比較例１Ｒ、２Ｒに係る直流リアクトルは、騒音低減の効果が低い。これは、高温下で保磁力、残留磁束密度の低下が起こったためであると考えられる。これらに対し、実施例に係る直流リアクトルは、いずれも、顕著に騒音が低減されていることが分かる。

これは、ギャップ材のボンド磁石の磁石成分として、希土類磁石合金の超急冷粉末を適用したため、使用環境での減磁耐力と磁石バイアス効果とを両立させることができたからである。また、実施例同士を比較すると、実施例１Ｒ、２Ｒ、３Ｒは、残留磁束密度が、直流リアクトルに用いられる磁心の飽和磁束密度の２０〜１００％の範囲内にあり、保磁力が、８００〜３２００ｋＡ／ｍの範囲内にある。そのため、実施例４Ｒに比較して、騒音の低減効果がより高かった。

以上、本発明に係る直流リアクトル用ボンド磁石、直流リアクトルについて説明したが、本発明は、上記実施形態、実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。

実施例にて作製した直流リアクトルの概略構成を模式的に示した正面図である。 磁界の強さＡＴとＪＩＳ−Ａ騒音（ｄＢ）との関係を示した図である。

Claims (5)

1. 直流リアクトルの磁心に形成されたギャップ内に配置されるボンド磁石であって、
   希土類磁石合金の超急冷粉末よりなる磁石粉末を有することを特徴とする直流リアクトル用ボンド磁石。
2. 前記希土類磁石合金は、
   Ｒ−Ｘ１−Ｘ２系磁石合金（但し、Ｒ：Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、ＴｂおよびＨｏから選択される１種または２種以上の希土類元素、Ｘ１：ＦｅおよびＣｏから選択される１種または２種、Ｘ２：ＢおよびＣから選択される１種または２種）、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石合金、および、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石合金から選択される１種または２種以上であることを特徴とする請求項１に記載の直流リアクトル用ボンド磁石。
3. 残留磁束密度が、前記直流リアクトルに用いられる磁心の飽和磁束密度の２０〜１００％の範囲内にあり、
   保磁力が、８００〜３２００ｋＡ／ｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１または２に記載の直流リアクトル用ボンド磁石。
4. リコイル透磁率が１．１以上であることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の直流リアクトル用ボンド磁石。
5. ギャップを有する磁心と、磁心に巻回された巻線部とを有し、
   前記磁心のギャップ内に、請求項１から４の何れかに記載の直流リアクトル用ボンド磁石が配置されていることを特徴とする直流リアクトル。

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