JP2009266929A - 圧粉磁心およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べ、騒音を低減でき、かつ、直流重畳特性も良好な圧粉磁心を提供すること。
【解決手段】圧粉磁心１０は、ギャップを有していない。圧粉磁心１０は、磁路を主に構成するコア本体部１２と、磁路上に少なくとも１つ以上配置され、コア本体部１２の初透磁率よりも低い初透磁率を有する低磁性部１４または非磁性部１４とを有している。コア本体部１２と、低磁性部１４または非磁性部１４とは成形により一体化されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧粉磁心およびその製造方法に関し、さらに詳しくは、リアクトル等に用いて好適な圧粉磁心およびその製造方法に関するものである。

従来、スイッチング電源や電圧変換用コンバータなどでは、リアクトルが用いられている。リアクトルは、珪素鋼板や鉄圧粉体等からなる磁心と、磁心に巻回された巻線部とを有している。

リアクトルは、入力電流が使用範囲内で変動しても一定のインダクタンスを得る必要がある。そのため、リアクトルでは、通常、磁心にギャップが形成され、このギャップにセラミック等のギャップ材が介挿される。これにより初透磁率が低下して磁心が磁気飽和し難くなり、直流重畳特性を向上させることが可能になる。また、初透磁率を低く抑えることにより磁気飽和し難くなるため、高磁界まで高い透磁率を保つことができ、直流重畳特性を向上させることが可能になる。

磁心としては、例えば、特許文献１には、複数の鉄粉圧粉成形体がギャップ材を介して連結された分割鉄心が開示されている。

特開２００４−９５９３５号公報

しかしながら、従来の圧粉磁心は、以下のような問題があった。

すなわち、初透磁率を低く抑えることにより磁気飽和し難くするため、圧粉磁心にギャップを形成すると、リアクトルの使用時に、ギャップ材と圧粉磁心とが衝突・離反することよって騒音が発生しやすいといった問題があった。特に、圧粉磁心は、周波数が１〜２０ｋＨｚ程度で使用されることが多い。そのため、この場合には、耳障りな可聴域の騒音が発生しやすく、静寂な環境を必要とする際に大きな問題になりやすかった。

とりわけ、上述したように複数のギャップを有する圧粉磁心の場合には、その使用時に、ギャップ材と圧粉磁心との衝突・離反現象が個々のギャップ部において生じる。そのため、騒音が一層発生しやすくなる。

そうかといって騒音の原因になっているギャップをなくすことは、入力電流が使用範囲内で変動しても一定のインダクタンスを得るという、ギャップを形成することにした当初の目的に反する。

特に近年では、車載用等の高出力用途に圧粉磁心が用いられることが多くなっており、圧粉磁心に大きな磁界が印加されやすい環境になっている。そのため、初透磁率を低く抑えることにより磁気飽和し難くし、直流重畳特性を向上させる必要があり、ギャップをなくすことはもはや考え難い状況であった。

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、従来に比べ、騒音を低減でき、かつ、直流重畳特性も良好な圧粉磁心を提供することにある。また、そのような圧粉磁心の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る圧粉磁心は、ギャップのない圧粉磁心であって、磁路を主に構成するコア本体部と、磁路上に少なくとも１つ以上配置され、上記コア本体部の初透磁率よりも低い初透磁率を有する低磁性部または非磁性部とを有しており、上記コア本体部と、上記低磁性部または非磁性部とが一体化されていることを要旨とする。

ここで、上記圧粉磁心は、平均磁路長に対する上記低磁性部または非磁性部の磁路方向の長さの比率が、３０％以下であることが好ましい。

また、上記低磁性部の初透磁率は、上記コア本体部の初透磁率の１／２以下であることが好ましい。

本発明に係る圧粉磁心の製造方法は、磁路を主に構成するコア本体部と、磁路上に少なくとも１つ以上配置され、上記コア本体部の初透磁率よりも低い初透磁率を有する低磁性部または非磁性部とを有する圧粉磁心の製造方法である。上記製造方法は、上記低磁性部または非磁性部を形成するための原料粉末を間に挟むようにして、上記コア本体部を形成するための原料粉末を金型のキャビティ内に充填配置する充填配置工程と、上記キャビティ内に充填配置された両原料粉末を圧縮成形する圧縮成形工程とを有することを要旨とする。

ここで、上記製造方法は、上記充填配置工程の前に、上記低磁性部を形成するための原料粉末および上記コア本体部を形成するための原料粉末に含まれる磁性材料の割合を調整する調整工程を有することが好ましい。

本発明に係る圧粉磁心は、ギャップを有しておらず、磁路を主に構成するコア本体部と、磁路上に少なくとも１つ以上配置され、コア本体部の初透磁率よりも低い初透磁率を有する低磁性部または非磁性部とを有している。そして、上記コア本体部と、上記低磁性部または非磁性部とが一体化されている。

上記圧粉磁心は、ギャップを有していないため、特にリアクトルに適用した際に、従来の圧粉磁心に比べ、ギャップに起因する騒音を低減することができる。

また、上記圧粉磁心は、コア本体部と低磁性部または非磁性部とが一体化されている。そのため、低磁性部または非磁性部が、擬似的なギャップとして機能し、磁気飽和し難くなり、良好な直流重畳特性が得られる。

さらに、上記圧粉磁心は、ギャップがないことで、ギャップに起因する種々の問題を解消できる利点もある。例えば、ギャップ部からの漏れ磁束をなくすことが可能になる。そのため、周辺回路等に対するノイズ源となり難く、周辺回路等の誤作動を防止しやすくなる。また、漏れ磁束により周辺の導体に渦電流を誘発し難くなり、導損を減少させやすくなる。また、漏れ磁束によって生じる渦電流による磁心自体および導線の加熱等を抑制しやすくなる。

また、圧粉体であることから、熱処理を施すことにより、プレス成形時等に蓄積された歪みを低減させたり、結晶粒を粗大化させたりしやすくなる。そのため、圧粉磁心のコアロスを低減しやすくなる。

ここで、平均磁路長に対する上記低磁性部または非磁性部の磁路方向の長さの比率が３０％以下である場合には、直流重畳特性を向上させやすくなる。

また、上記低磁性部の初透磁率が、上記コア本体部の初透磁率の１／２以下である場合には、上記低磁性部または非磁性部を施すことによる効果を得やすくなる。

上記圧粉磁心を例えば、リアクトルに適用した場合には、使用時の静粛性、直流重畳特性が良好なリアクトルが得られる。

本発明に係る圧粉磁心の製造方法は、低磁性部または非磁性部を形成するための原料粉末を間に挟むようにして、コア本体部を形成するための原料粉末を金型のキャビティ内に充填配置する充填配置工程と、キャビティ内に充填配置された両原料粉末を圧縮成形する圧縮成形工程とを有している。

そのため、騒音を低減でき、かつ、直流重畳特性も良好なギャップレス構造の圧粉磁心を比較的簡単に製造することができる。

また、上記製造方法によれば、個々に分割して圧粉磁心を製造する必要がなく、個々に製造した分割体を組み立てる必要もないため、製造コストを低廉にすることができる。また、ギャップ面の突き合わせ加工等も不要になるため、製造時にそれほど高い寸法精度が要求されず、比較的簡単に圧粉磁心の製造をすることができる。

また、上記充填配置工程の前に、上記低磁性部を形成するための原料粉末および上記コア本体部を形成するための原料粉末に含まれる磁性材料の割合を調整する調整工程を有している場合には、得られる圧粉磁心における上記低磁性部の相対密度と上記コア本体部の相対密度の割合を調整することができる。

そのため、圧粉磁心全体の透磁率制御がしやすくなる。つまり、製品形状や周波数特性に合わせた透磁率を得やすくなる。

以下、本発明の一実施形態に係る圧粉磁心（以下、「本磁心」ということがある。）、その製造方法（以下、「本製造方法」ということがある。）について詳細に説明する。

１．本磁心
図１は、本実施形態に係る圧粉磁心の一例を模式的に示した図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図である。

図１に示すように、本磁心１０は、ギャップのない磁心である。本磁心１０は、コア本体部１２と、低磁性部１４または非磁性部１４とを有している。コア本体部１２と、低磁性部１４または非磁性部１４とは、互いに一体化されている。

上記一体化は、好ましくは、高密度な磁心を得やすく、また成形後に高温で磁気焼鈍することができるなどの観点から、プレス成形等の成形によってなされていると良い。

本磁心は、好ましくは、プレス成形等により圧縮成形された圧粉体であると良い。熱処理を施すことにより、プレス成形時等に蓄積された歪みを低減させたり、結晶粒を粗大化させたりしやすくなるため、本磁心のコアロスを低減しやすくなるからである。

また、図１では、本磁心１０の形状として、リング状（角リング状も含む）のものを例示したが、これに限定されるものではない。本磁心の形状は、他にも正方形状、長方形状等の多角形状、丸（楕円等、略丸含む）形状などの各種の形状であって良く、用途等に応じて適宜選択することができる。

本磁心において、上記コア本体部は、磁路を主に構成する。一方、上記低磁性部または非磁性部は、磁路上に少なくとも１つ以上配置される。なお、図１では、磁路上に１つ低磁性部１４または非磁性部１４が配置された例を例示しているが、これに限定されるものではない。

本磁心において、低磁性部は、コア本体部の初透磁率よりも低い初透磁率を有している。好ましくは、低磁性部を施すことによる効果を得やすくなる等の観点から、低磁性部の初透磁率は、コア本体部の初透磁率の１／２以下、より好ましくは、１／３以下、さらに好ましくは、１／４以下であると良い。

なお、上記初透磁率は、コア本体部、低磁性部からそれぞれ切り出した試料を用い、インピーダンスアナライザーにより測定することができる。

本磁心において、非磁性部は、磁性を示さない部分である。

本磁心は、上記低磁性部だけを有していても良いし、上記非磁性部だけを有していても良い。また、上記低磁性部と非磁性部とを組み合わせて有していても良い。

本磁心において、平均磁路長に対する上記低磁性部または非磁性部の磁路方向の長さの比率は、直流重畳特性を向上させる観点から、過度に大きくない方が良い。上記比率は、好ましくは、直流重畳特性を向上させやすくなる等の観点から、３０％以下、より好ましくは、２５％以下、さらに好ましくは、２０％以下であると良い。

なお、本磁心では、上記低磁性部または非磁性部が存在することから、上記比率の下限は、少なくとも０％よりも大きい。上記比率の下限は、特に限定されるものではないが、磁心の製造性などの観点から、好ましくは、１％以上であると良い。

また、低磁性部の初透磁率が低い場合は、低磁性部の割合を小さくすることができる。しかしながら、低磁性部を形成するための原料粉末を金型に充填してプレス成形をする場合には、低磁性部の割合が小さすぎると粉末の充填が難しくなる。このため、このときの低磁性部の初透磁率は５以上にすると良い。

上記コア本体部は、例えば、磁性材料とバインダーとをその構成材料として含有している。この場合、バインダーの割合は、成形性および磁心の強度、磁気特性などの観点から、磁性材料１００質量部に対して、好ましくは、０．１〜１０質量部、より好ましくは、０．２〜５質量部、さらに好ましくは、０．２〜３質量部の範囲内であると良い。

上記低磁性部は、例えば、磁性材料とバインダーと任意で絶縁材料とをその構成材料として含有している。この場合、バインダーの割合は、成形性や粉末の充填性などの観点から、磁性材料１００質量部に対して、好ましくは、０．１〜１０質量部、より好ましくは、１〜１０質量部、さらに好ましくは、３〜８質量部の範囲内であると良い。

上記非磁性部は、非磁性の絶縁材料とバインダーとをその構成材料として含有している。この場合、バインダーの割合は、成形性や粉末の充填性などの観点から、磁性材料１００質量部に対して、好ましくは、０．１〜１０質量部、より好ましくは、１〜１０質量部、さらに好ましくは、３〜８質量部の範囲内であると良い。

上記磁性材料としては、例えば、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、アモルファスおよび微結晶系合金などを例示することができる。上記バインダーとしては、例えば、シリコーン樹脂、水ガラス、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、イミド樹脂などを例示することができる。上記絶縁材料としては、例えば、アルミナ、ムライト、シリカ、マグネシアなどの酸化物、ＳｉＦ、ＡｌＮなどの窒化物などを例示することができる。

ここで、上記低磁性部は、コア本体部との関係において、上述した初透磁率の関係を満たしている必要がある。このような関係を満たさせる方法としては、低磁性部、コア本体部に用いる磁性材料の種類を変えたり、低磁性部およびコア本体部に含まれる磁性材料の割合を変えたりする方法などが好適な方法として挙げられる。

また、本磁心では、上記低磁性部に含まれる磁性材料と、上記コア本体部に含まれる磁性材料とは、同系の材料であることが好ましい。低磁性部とコア本体部との結合力が向上し、両者の一体性が高まりやすくなるからである。

本磁心は、例えば、リアクトル、チョークコイルなどのインダクタンス部品の磁心として好適に適用することができる。

２．本製造方法
本製造方法は、コア本体部と、低磁性部または非磁性部とが一体化されたギャップレス構造の圧粉磁心を製造する方法である。基本的には、以下の工程（１）と、工程（２）とを有している。

工程（１）は、低磁性部または非磁性部を形成するための原料粉末を間に挟むようにして、コア本体部を形成するための原料粉末を金型のキャビティ内に充填配置する工程である。

上記金型のキャビティは、形成する磁心形状に対応する形状に形成されている。

ここで、製造する圧粉磁心は、コア本体部により低磁性部または非磁性部が挟持されている。そのため、この工程（１）では、低磁性部または非磁性部を形成するための原料粉末の両側に、コア本体部を形成するための原料粉末を配置することになる。

上記充填配置は、例えば、プラスチック等の有機材料やセラミックス、金属等の無機材料などからなる板材等の隔壁部材を用いて、キャビティ内を区画し、原料粉末同士が混ざらないようにした後、各区画領域内に、低磁性部または非磁性部を形成するための原料粉末と、コア本体部を形成するための原料粉末とを充填し、隔壁部材を取り除くなどして行うことができる。

コア本体部を形成するための原料粉末としては、例えば、磁性粉末と、バインダー粉末との混合粉末、バインダーを磁性粉末の表面にコーティングしたコーティング粉末などを用いることができる。好ましくは、成形体での粉末間の高い絶縁性を確保しやすい、成形性などの観点から、コーティング粉末を好適に用いることができる。

低磁性部を形成するための原料粉末としては、例えば、磁性粉末と、バインダー粉末との混合粉末、磁性粉末と、バインダー粉末と、絶縁材料粉末との混合粉末、バインダーを磁性粉末の表面にコーティングしたコーティング粉末、コーティング粉末と絶縁材料粉末との混合粉末などを用いることができる。好ましくは、粉末間の高い絶縁性を確保しやすいなどの観点から、コーティング粉末、コーティング粉末と絶縁材料粉末との混合粉末等を好適に用いることができる。

非磁性部を形成するための原料粉末としては、例えば、絶縁材料粉末と、バインダー粉末との混合粉末、バインダーを絶縁材料粉末の表面にコーティングしたコーティング粉末などを用いることができる。好ましくは、成形性などの観点から、コーティング粉末を好適に用いることができる。

なお、上記コーティング粉末を用いた場合には、バインダーのコーティング量を変化させることにより、コア本体部、低磁性部または非磁性部中のバインダー割合を変化させることができる。

用いる磁性粉末、絶縁粉末の平均粒径は、高周波での磁気特性などの観点から、好ましくは、５００μｍ以下、より好ましくは、２５０μｍ以下、さらに好ましくは、１０〜１５０μｍの範囲内にあると良い。

なお、上記平均粒径は、レーザー回折・散乱法（マイクロトラック法）により測定した重量平均粒径である。

上記工程（１）では、原料粉末の充填性を高めるなどの観点から、原料粉末の充填中、または、充填後に振動を加えても良い。また、上記充填は、必要に応じて繰り返し行っても良い。

工程（２）は、キャビティ内に充填配置された両原料粉末を圧縮成形する工程である。

ここで、上記圧縮成形法としては、プレス成形を好適に適用することができる。圧縮力としては、高密度化、高強度化などの観点から、好ましくは、５００〜２０００ＭＰａ、より好ましくは、１０００〜２０００ＭＰａ、さらに好ましくは、１２００〜２０００ＭＰａの範囲内であると良い。

また、圧縮成形時には、金型を最適な温度範囲となるように調温しても良い。

上記圧縮成形後、金型から成形体を脱型すれば、本磁心を得ることができる。

本製造方法は、上記工程（１）、（２）以外にも、上記工程（１）の前に、低磁性部を形成するための原料粉末およびコア本体部を形成するための原料粉末に含まれる磁性材料の割合を調整する工程を有していても良い。

この工程を行った場合には、得られる圧粉磁心における低磁性部の相対密度とコア本体部の相対密度の割合を調整することができる。そのため、圧粉磁心全体の透磁率制御がしやすくなる。

また、さらに、本製造方法は、圧縮成形後の成形体を磁気焼鈍する工程を有していても良い。この工程を行った場合には、圧縮成形時に蓄積された歪みを低減させたり、結晶粒を粗大化させたりしやすくなる。そのため、コアロスが低減された磁心を得やすくなる。

この際、磁気焼鈍時の温度は、高い電気抵抗を保ち、かつ、プレス成形時の歪みを取り除きやすいなどの観点から、好ましくは、５００〜１０００℃、より好ましくは、６００〜９００℃、さらに好ましくは、６５０〜８５０℃の範囲内であると良い。

以下、本発明を実施例を用いてより具体的に説明する。

１．材料の準備
（磁性粉末）
磁性粉末として、Ｆｅ水アトマイズ粉末（重量平均粒径６０μｍ）、Ｆｅ−１Ｓｉ水アトマイズ粉末（重量平均粒径６０μｍ）、Ｆｅ−３Ｓｉ水アトマイズ粉末（重量平均粒径６０μｍ）、Ｆｅ−６．５Ｓｉ水アトマイズ粉末（重量平均粒径６０μｍ）、ＳＵＳ３１６水アトマイズ粉末（重量平均粒径６０μｍ）を準備した。なお、化学組成の単位は質量％である。また、重量平均粒径は、レーザー回折・散乱法（マイクロトラック法）により測定（以下同様）した。

（バインダー含有液）
所定割合のシリコーン樹脂を有機溶媒（エタノール）に溶解し、バインダー含有液を調製した。

（絶縁性粉末）
絶縁性粉末として、ムライト粉末（重量平均粒径６０μｍ）を準備した。

（コア本体部用の原料粉末）
所定の磁性粉末とバインダー含有液とを所定割合で混合し、十分に混練した後、大気中で１００℃で３０分間乾燥させた。これにより、表１に示す割合で、磁性粉末の表面がバインダーにより被覆されてなるコア本体部用の原料粉末を作製した。

（低磁性部用または非磁性部用の原料粉末）
所定の磁性粉末とバインダー含有液と絶縁性粉末とを所定割合で混合し、十分に混練した後、大気中で１００℃で３０分間乾燥させた。これにより、表１に示す割合で、バインダーにより磁性粉末および絶縁性粉末の表面がコーティングされてなる低磁性部用の原料粉末＜１＞を作製した。

所定の磁性粉末とバインダー含有液とを所定割合で混合し、十分に混練した後、大気中で１００℃で３０分間乾燥させた。これにより、表１に示す割合で、バインダーにより磁性粉末の表面がコーティングされてなる低磁性部用の原料粉末＜２＞を作製した。

所定の絶縁性粉末とバインダー含有液とを所定割合で混合し、十分に混練した後、大気中で１００℃で３０分間乾燥させた。これにより、表１に示す割合で、バインダーにより絶縁性粉末の表面がコーティングされてなる非磁性部用の原料粉末を作製した。

２．磁心の作製
（実施例１〜２０に係る磁心の作製）
図２に、後述する手順により作製した磁心の形状を示す。実施例１〜２０に係る磁心は、何れもリング状の圧粉磁心である。実施例１〜２０に係る磁心は、ｃ１の中央部分に、１箇所の低磁性部または非磁性部を有している。また、実施例１６に係る磁心については、ｃ１とｃ２の中央部分に、それぞれ１箇所ずつ計２箇所の低磁性部を有している。

なお、図２における各部の寸法は、ａ＝１６ｍｍ、ｂ＝２０ｍｍ、ｃ１＝ｃ２＝７０ｍｍ、ｄ＝２５ｍｍである。また、磁路長は平均磁路長を用い、図２のリングの外周と内周の平均値を用いた。この場合、平均磁路長は、２３０ｍｍとなる。低磁性部および非磁性部は、ノギス測定から算出し、この算出した数値から全磁路長に対する比率を求めた。

実施例１〜２０に係る磁心の作製手順は、以下の通りである。すなわち、先ず、図２に示すリング形状を作製可能なキャビティを有する金型を準備した。そして、準備した金型のキャビティ内を、アクリル板を隔壁として、低磁性部または非磁性部に対応する部分とコア本体部に対応する部分とに区画した。なお、非磁性部を含む実施例は、実施例７、８、１６である。

次いで、低磁性部または非磁性部に対応する区画部分に、低磁性部用の各原料粉末＜１＞、＜２＞または非磁性部用の各原料粉末を充填した。一方、コア本体部に対応する区画部分に、コア本体部用の各原料粉末を充填した。その後、アクリル板を抜きとった。

これにより、低磁性部用の各原料粉末、あるいは、非磁性部用の各原料粉末を挟むようにして、コア本体部用の各原料粉末を金型のキャビティ内にそれぞれ充填配置した。

次いで、油圧プレス（総荷重約４７０ｔ）を用いて、上記充填配置された両原料粉末をプレス成形した。この際、プレス圧力は１３００ＭＰａとした。また、金型は５０℃に調温されており、金型潤滑剤にはステアリン酸亜鉛を用いた。

次いで、得られた各圧粉体を、アルゴン雰囲気中にて７５０℃で１時間、熱処理することにより磁気焼鈍した。

これにより、コア本体部と低磁性部または非磁性部とがプレス成形により一体化されている、ギャップレス構造の実施例１〜２０に係る磁心を作製した。

（比較例１に係る磁心の作製）
実施例に係る磁心の作製において、金型のキャビティ内を区画せず、キャビティ内にコア本体部用の原料粉末を充填した以外は同様にして、比較例１に係る磁心を作製した。

（比較例２に係る磁心の作製）
図２の半分に分割したＵ字型コアを、上述したプレス成形法と同様にして、２個プレス成形し、熱処理を実施した。そして２個のＵ字型コア同士を突き合わせて（実質上のギャップ形成あり）、比較例２に係る磁心とした。

（比較例３に係る磁心の作製）
比較例１に係る磁心のｃ１の中央位置に、磁路方向に０．４ｍｍのギャップを形成した。そして、このギャップにギャップ材（アラミド絶縁紙（ノーメックス紙））を介挿することにより、比較例３に係る磁心とした。

（比較例４に係る磁心の作製）
厚み０．１ｍｍのＦｅ−６．５Ｓｉ鋼板を円周方向に巻いて図２に示したリング状に加工後、ｃ１およびｃ２の中央位置で切断するとともに、切断面を研削により加工した。そして、加工した切断面同士を突き合わせて１．５ｍｍのギャップを２箇所形成することにより、比較例４に係る磁心とした。

３．各種特性の測定
３．１ コア本体部、低磁性部、非磁性部の初透磁率の測定
各磁心のコア本体部、低磁性部、非磁性部から外径１０ｍｍ、内径６ｍｍ、厚み１〜５ｍｍのリング状試料を切り出した。

その後、各リング状試料に、直径０．４５ｍｍの銅線を用いて、片側２０ターンずつ、合計４０ターン巻線を施した。

得られた各巻線付リング状試料を用いて、初透磁率（磁界０Ａ／ｍ）をインピーダンスアナライザを用いて測定した。

３．２ コア本体部、低磁性部、非磁性部の相対密度の測定
各相対密度は、磁心の密度（磁心の重量／磁心の体積）を求めた後、次のようにして求めた。
・コア本体部の相対密度＝コア本体部の密度／磁性材料の密度
・低磁性部の相対密度 ＝低磁性部の密度／磁性材料の密度
・非磁性部の相対密度 ＝非磁性部の密度／非磁性部で用いた材料の密度
なお、上記磁性材料の密度（磁性材料の重量／磁性材料の体積）は、成分に固有な値であり、Ｆｅ＝７．８７ｇ／ｃｍ^３、Ｆｅ−１Ｓｉ＝７．８２ｇ／ｃｍ^３、Ｆｅ−３Ｓｉ＝７．７１ｇ／ｃｍ^３、Ｆｅ−６．５Ｓｉ＝７．５２ｇ／ｃｍ^３の値を用いた。

４．評価
４．１ 磁心の騒音測定
各磁心の騒音を以下のようにして測定した。

図３に磁心の騒音測定方法を模式的に示す。電源回路１００は、チョッパ型降圧回路である。電源回路１００の入力は２８０Ｖ、出力は１４０Ｖとし、直流電源は１０Ａとした。また、周波数は１０ｋＨｚ、オン・オフのデューティーを０．５とした。磁心１０２には、直径１．８ｍｍの銅線を用いて、片側３５ターンずつ、合計で７０ターン巻線１０４を施した。この磁心１０２から２０ｍｍ離れたところに、騒音測定用マイク１０６を設置した。騒音測定用マイク１０６は、騒音計１０８に接続されている。この騒音計１０８により各磁心１０２の騒音を測定した。

４．２ 直流重畳特性
各磁心に、直径１．８ｍｍの銅線を用いて、片側４０ターンずつ、合計８０ターン巻線を施し、各リアクトルとした。

得られた各リアクトルを用いて、初透磁率（磁界：０Ａ／ｍ）、および、透磁率（磁界：６４００Ａ／ｍ）をインピーダンスアナライザを用いて測定した。

直流重畳特性の評価指標として、透磁率／初透磁率の値を算出した。この値が大きいほど、直流重畳特性が良好であることを示す。

表１に、各磁心の詳細な構成、各種特性の測定結果を、表２に、各磁心の評価結果をまとめて示す。

４．結果
実施例および比較例を相対比較すると以下のことが分かる。すなわち、比較例１に係る磁心は、ギャップレス構造であるため、騒音を抑制可能である。しかしながら、磁路上に低磁性部または非磁性部を有していない。そのため、良好な直流重畳特性を得られ難いことが分かる。つまり、実施例は、騒音を抑制しつつ、良好な直流重畳特性が得られていることが分かる。

比較例２〜４に係る磁心は、何れもギャップを有しているため、良好な直流重畳特性を有している。しかしながら、ギャップを有するが故、騒音が極めて大きいことが分かる。

これらに対し、実施例に係る磁心は、何れもギャップレス構造である。そのため、リアクトルに適用した際に、ギャップに起因する騒音を低減することができることが分かる。

また、通常、ギャップレス構造にすると、初透磁率は高いが磁気飽和しやすく、高磁界を印加すると透磁率が急激に低下しやすい。ところが、実施例に係る磁心は、磁路上に配置された低磁性部または非磁性部とコア本体部とがプレス成形により一体化されている。そのため、低磁性部または非磁性部が、擬似的なギャップとして機能し、磁心の磁気抵抗が高くなって磁気飽和し難くなり、良好な直流重畳特性が得られることが分かる。

また、実施例に係る磁心同士（実施例４、実施例１９、実施例２０）を比較すると、平均磁路長に対する低磁性部または非磁性部の磁路方向の長さの比率が小さいほど、直流重畳特性を向上させやすくなることが分かる。特に、実施例１９と実施例２０とを対比すると、磁路長の長さの比率が３０％以下であると好適であることが分かる。

また、実施例に係る磁心同士（実施例１７、実施例１８）を比較すると、低磁性部の初透磁率を、コア本体部の初透磁率の１／２以下であると、直流重畳特性を向上させやすくなることが分かる（実施例１７の低磁性部の初透磁率（５０）／コア本体部の初透磁率（１１０）は０．４５であるのに対し、実施例１８の低磁性部の初透磁率（６０）／コア本体部の初透磁率（１００）は０．５４である。）。

また、表１に示すように、実施例７、８、１６を除く実施例については、低磁性部を形成するための原料粉末およびコア本体部を形成するための原料粉末に含まれる磁性材料が所定の割合となるように調整されている。そのため、表２に示すように、種々の透磁率を示す磁心が得られている。つまり、原料粉末が所定の割合で調整されることで、コア本体部の相対密度と低磁性部の相対密度の割合が調整され、圧粉磁心全体の透磁率が制御され得ることが確認できた。

以上、本発明に係る圧粉磁心およびその製造方法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。

本実施形態に係る圧粉磁心の一例を模式的に示した図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図である。 実施例において作製した各磁心の形状を示した図である。 実施例における各磁心の騒音測定方法を模式的に示した図である。

符号の説明

１０ 圧粉磁心
１２ コア本体部
１４ 低磁性部または非磁性部

Claims (5)

1. ギャップのない圧粉磁心であって、
   磁路を主に構成するコア本体部と、
   磁路上に少なくとも１つ以上配置され、前記コア本体部の初透磁率よりも低い初透磁率を有する低磁性部または非磁性部とを有し、
   前記コア本体部と、前記低磁性部または非磁性部とが一体化されていることを特徴とする圧粉磁心。
2. 平均磁路長に対する前記低磁性部または非磁性部の磁路方向の長さの比率は、３０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の圧粉磁心。
3. 前記低磁性部の初透磁率は、前記コア本体部の初透磁率の１／２以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の圧粉磁心。
4. 磁路を主に構成するコア本体部と、磁路上に少なくとも１つ以上配置され、前記コア本体部の初透磁率よりも低い初透磁率を有する低磁性部または非磁性部とを有する圧粉磁心の製造方法であって、
   前記低磁性部または非磁性部を形成するための原料粉末を間に挟むようにして、前記コア本体部を形成するための原料粉末を金型のキャビティ内に充填配置する充填配置工程と、
   前記キャビティ内に充填配置された両原料粉末を圧縮成形する圧縮成形工程と、
   を有することを特徴とする圧粉磁心の製造方法。
5. 前記充填配置工程の前に、前記低磁性部を形成するための原料粉末および前記コア本体部を形成するための原料粉末に含まれる磁性材料の割合を調整する調整工程を有することを特徴とする請求項４に記載の圧粉磁心の製造方法。

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