JP2010080978A - Soft magnetic alloy powder and powder magnetic core - Google Patents

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Takanobu Saito
貴伸 斉藤
Shinichiro Yahagi
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide soft magnetic alloy powder suitable for a powder magnetic core that has high relative permeability even if a comparatively large direct current (magnetic field) is applied thereon and also has a low core loss. <P>SOLUTION: Soft Fe-Si-based magnetic alloy powder includes atomized powder where, in terms of mass%, 0.5-8.0% of Si is contained, O is regulated to 0.5% or less, and the reminder is composed of Fe and unavoidable impurities. The atomized powder is at least one atomized powder selected from atomized powder obtained by blowing gas on melt gas-sprayed atomized powder obtained by blowing gas on melt and blowing water subsequent to the gas blowing, and atomized powder obtained by blowing gas on the melt and cooling water immediately after the blowing. When a particle shape of the powder is two-dimensionally observed, the average of a ratio L<SB>L</SB>/L<SB>S</SB>between a length L<SB>L</SB>of the major axis and a length L<SB>S</SB>of the minor axis of the particle shape is in a range from 1.1 to 2.1. A dust core is obtained by mixing the soft magnetic alloy powder and a binder serving also as an insulating agent and compacting the resultant mixture. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、比較的大きな直流が印加されたときであっても比透磁率が大でありかつまたコアロスが小さい圧粉磁芯およびこの圧粉磁芯の素材として適した軟磁性合金粉末に関するものである。 The present invention relates to a dust core having a large relative permeability and a small core loss even when a relatively large direct current is applied, and a soft magnetic alloy powder suitable as a material for the dust core. It is.

従来、スイッチング電源の直流出力側の平滑用チョークコイルや交流入力側のノーマルモード用ノイズフィルタや、アクティブフィルタ用チョークコイルなどには、Fe−Si−Al系磁性合金(センダスト合金)よりなる圧粉磁芯が多く用いられている。 Conventionally, for a smoothing choke coil on the DC output side of a switching power supply, a normal mode noise filter on an AC input side, and a choke coil for an active filter, etc., a compact made of Fe-Si-Al magnetic alloy (Sendust alloy) Many magnetic cores are used.

このようなセンダスト合金よりなる圧粉磁芯は、Fe−Ni−Mo系合金(モリブデンパーマロイ合金)よりなる圧粉磁芯に比べて原料費が安価であるが、透磁率およびコアロス(電力損失)〉については優れているとはいいがたい。 The dust core made of Sendust alloy has a lower raw material cost than the dust core made of Fe-Ni-Mo alloy (molybdenum permalloy alloy), but permeability and core loss (power loss). > Is not good.

また、チョークコイルやインダクターに使用する磁芯では、コアロスが大きいと磁芯の温度上昇が大きくなって小型化が難しくなる傾向となる。 In addition, in the magnetic core used for the choke coil and the inductor, if the core loss is large, the temperature rise of the magnetic core becomes large, and the miniaturization tends to be difficult.

そこで、センダスト合金よりなる圧粉磁芯のコアロス低減に関しては、例えば、Fe−Si−Al系磁性合金(センダスト合金)のインゴットを700〜1100℃で焼鈍した後粉砕し、ここで得た粉末をプレス成形したあとさらに水素雰囲気中600〜800℃で焼成することにより、モリブデンパーマロイよりも高い透磁率と低いコアロスの圧粉磁芯を得る技術もあった(特許文献1)。
特公昭62−21041号公報
Therefore, regarding the core loss reduction of the dust core made of Sendust alloy, for example, an Fe-Si-Al magnetic alloy (Sendust alloy) ingot is annealed at 700 to 1100 ° C. and then pulverized. There has also been a technique for obtaining a dust core having higher magnetic permeability and lower core loss than molybdenum permalloy by further firing at 600 to 800 ° C. in a hydrogen atmosphere after press molding (Patent Document 1).
Japanese Examined Patent Publication No. 62-21041

しかしながら、センダスト合金よりなる圧粉磁芯をスイッチング電源の平滑用チョークコイルやアクティブフィルタ用チョークコイルなどに使用した場合には、大きな直流が印加された状態で用いられるため、初透磁率は高いとしても、大きな直流磁界が印加されたときには磁芯が飽和し、透磁率が低下してしまうという問題点があった。 However, when a dust core made of sendust alloy is used for a smoothing choke coil or an active filter choke coil of a switching power supply, it is used in a state where a large direct current is applied. However, there is a problem that when a large DC magnetic field is applied, the magnetic core is saturated and the magnetic permeability is lowered.

本発明は、このような従来の課題にかんがみてなされたものであって、大きな直流磁界が印加されたときでも従来のセンダスト合金からなる圧粉磁芯のように透磁率が低下せず、コアロスも小さく、小型化も可能である圧粉磁芯およびこの圧粉磁芯の素材として適した軟磁性合金粉末を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such a conventional problem, and even when a large DC magnetic field is applied, the magnetic permeability does not decrease as in the case of a dust core made of a conventional Sendust alloy, and the core loss is reduced. An object of the present invention is to provide a dust core that is small and can be miniaturized, and a soft magnetic alloy powder that is suitable as a material for the dust core.

本発明に係わる軟磁性合金粉末は、請求項1に記載しているように、質量%で、Si:0.5〜8.0%を含み、O:0.5%以下に規制し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有するアトマイズ粉末からなり、粉末の粒子形状を2次元的に観察したときに長軸の長さLと短軸の長さLとの比L/Lが平均して1.1から2.1までの間にあるものとしたことを特徴としている。 As described in claim 1, the soft magnetic alloy powder according to the present invention contains, in mass%, Si: 0.5 to 8.0%, O: 0.5% or less, and the balance Is composed of atomized powder having a component composition composed of Fe and inevitable impurities, and the ratio L L between the long axis length L L and the short axis length L S when the particle shape of the powder is observed two-dimensionally / L S is characterized in that it is assumed to be between 1.1 and average 1.3.

そして、本発明に係わる軟磁性合金粉末は、請求項1に記載しているように、アトマイズ粉末は、溶湯のガス噴霧アトマイズ粉末、溶湯のガス噴霧およびこれに続く水噴霧アトマイズ粉末、溶湯のガス噴霧およびこの直後の水冷却アトマイズ粉末の少なくとも1種である。 In the soft magnetic alloy powder according to the present invention, as described in claim 1, the atomized powder is a gas atomized atomized powder of a molten metal, a gas atomized of a molten metal, and a water atomized powder following the atomized powder, a gas of the molten metal. It is at least one of sprayed and water-cooled atomized powder immediately thereafter.

本発明に係わる圧粉磁芯は、請求項3に記載しているように、請求項1または2に記載のFe−Si系軟磁性合金粉末と絶縁剤兼結合剤を配合して圧粉成形した圧粉成形体よりなり、20Oeのバイアス直流磁界のもとでの微分比透磁率が50以上であり、50Oeのバイアス直流磁界のもとでの微分比透磁率が40以上であり、100Oeのバイアス直流磁界のもとでの微分比透磁率が30以上であるものとしたことを特徴としている。 As described in claim 3, the dust core according to the present invention is formed by blending the Fe-Si soft magnetic alloy powder according to claim 1 or 2 and an insulator / binder. The differential relative permeability under a bias direct current magnetic field of 20 Oe is 50 or more, the differential relative permeability under a bias direct current field of 50 Oe is 40 or more, and 100 Oe. The differential relative permeability under a bias direct current magnetic field is 30 or more.

そして、本発明に係わる圧粉磁芯の実施態様においては、請求項4に記載しているように、絶縁剤は、シリコーン樹脂であるものとすることができる。 In the embodiment of the dust core according to the present invention, as described in claim 4, the insulating agent may be a silicone resin.

また、本発明に係わる別の圧粉磁芯は、請求項5に記載しているように、請求項3または4に記載の圧粉成形体に樹脂を含浸してなるものとしたことを特徴としている。 Further, another powder magnetic core according to the present invention is characterized in that, as described in claim 5, the powder molded body according to claim 3 or 4 is impregnated with a resin. It is said.

そして、この圧粉磁芯の実施態様においては、請求項6に記載しているように、樹脂は、シリコーン樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂のうちから選ばれるものとすることができる。 In the embodiment of the dust core, as described in claim 6, the resin can be selected from silicone resin, epoxy resin, and phenol resin.

本発明による軟磁性合金粉末では、請求項1に記載しているように、重量%で、Si:0.5〜8.0%を含み、O:0.5%以下に規制し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有するアトマイズ粉末からなり、粉末の粒子形状を2次元的に観察したときに長軸の長さLと短軸の長さLとの比L/Lが平均して1.1から2.1までの間にあるものとしたから、比較的大きな直流(磁界)が印加されたときでも比透磁率の低下が小さく、比透磁率を大きな値のものとすることが可能であると共に、コアロスの小さい圧粉磁芯に適した軟磁性合金粉末を提供することが可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。 In the soft magnetic alloy powder according to the present invention, as described in claim 1, by weight, Si: 0.5 to 8.0% is included, O: 0.5% or less, the balance is consists atomized powder having a component composition consisting of Fe and unavoidable impurities, the ratio of the length L S of the major axis length L L and a minor axis when observing the powder particle shape in two dimensions L L / since L S is assumed to be between 1.1 and average 1.3, a relatively large direct reduction of relative magnetic permeability even when the (magnetic field) is applied is small, a large value of relative magnetic permeability In addition, it is possible to provide a soft magnetic alloy powder suitable for a dust core having a small core loss.

そして、請求項1に記載しているように、アトマイズ粉末は、溶湯のガス噴霧アトマイズ粉末、溶湯のガス噴霧およびこれに続く水噴霧アトマイズ粉末、溶湯のガス噴霧およびこの直後の水冷却アトマイズ粉末の少なくとも1種であるものとすることによって、密度を高いものにできる圧密性や形状精度を良好なものにできる成形性(ないしは保形性)を考慮した軟磁性合金粉末を提供することが可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。 Further, as described in claim 1, the atomized powder is a gas atomized atomized molten metal powder, a gas atomized molten metal and a water atomized atom powder following the atomized powder, a gas atomized molten metal, and a water-cooled atomized powder immediately thereafter. By using at least one kind, it is possible to provide a soft magnetic alloy powder in consideration of formability (or shape retention) capable of achieving high density and good shape accuracy. There is a markedly superior effect.

本発明による圧粉磁芯では、請求項3に記載しているように、請求項1または2に記載のFe−Si系軟磁性合金粉末と絶縁剤兼結合剤を配合して圧粉成形した圧粉成形体よりなり、20Oeのバイアス直流磁界のもとでの微分比透磁率が50以上であり、50Oeのバイアス直流磁界のもとでの微分比透磁率が40以上であり、100Oeのバイアス直流磁界のもとでの微分比透磁率が30以上であるものとしたから、比較的大きな直流(磁界)が印加された状態であっても比透磁率が大であり、かつまたコアロスが小さい圧粉磁芯を提供することが可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。 In the dust core according to the present invention, as described in claim 3, the Fe-Si soft magnetic alloy powder according to claim 1 or 2 and an insulator / binder are blended and compacted. It consists of a green compact and has a differential relative permeability of 50 or more under a bias DC magnetic field of 20 Oe, a differential relative permeability of 40 or more under a bias DC magnetic field of 50 Oe, and a bias of 100 Oe Since the differential relative permeability under a direct current magnetic field is 30 or more, the relative permeability is large even when a relatively large direct current (magnetic field) is applied, and the core loss is small. The remarkably excellent effect that it is possible to provide a dust core is brought about.

そして、請求項4に記載しているように、絶縁剤は、シリコーン樹脂であるものとすることによって、高温に加熱されたときでも絶縁特性や接合特性が低下せず、周波数特性の良好な圧粉磁芯を提供することが可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。 Further, as described in claim 4, the insulating agent is a silicone resin, so that the insulation characteristic and the bonding characteristic are not deteriorated even when heated to a high temperature, and the pressure characteristic is good. The remarkably superior effect that it is possible to provide a powder magnetic core is brought about.

また、本発明に係わる別の圧粉磁芯によれば、請求項5に記載しているように、請求項3または4に記載の圧粉成形体に樹脂を含浸してなるものとしたから、比較的大きな直流(磁界)が印加された状態であっても比透磁率が大であり、かつまたコアロスが小さく、機械的強度にも優れた圧粉磁芯を提供することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。 Further, according to another dust core according to the present invention, as described in claim 5, the powder compact formed in claim 3 or 4 is impregnated with a resin. Even when a relatively large direct current (magnetic field) is applied, it is possible to provide a dust core having a high relative magnetic permeability, a small core loss, and an excellent mechanical strength. The remarkable effect is brought about.

そして、請求項6に記載しているように、樹脂は、シリコーン樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂のうちから選ばれるものとすることによって、機械的強度をかなり高めた圧粉磁芯を提供することが可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。 Further, as described in claim 6, the resin is selected from a silicone resin, an epoxy resin, and a phenol resin, thereby providing a dust core having a considerably increased mechanical strength. It is possible to achieve a remarkably excellent effect.

本発明に係わる軟磁性合金粉末は、質量%で、Si:0.5〜8.0%を含み、O:0.5%以下に規制し、残部がFeおよび不純物よりなるものであるが、この限定理由について説明する。 The soft magnetic alloy powder according to the present invention includes, in mass%, Si: 0.5 to 8.0%, O: regulated to 0.5% or less, and the balance is made of Fe and impurities. The reason for this limitation will be described.

Siは磁性合金の透磁率および磁束密度を向上させるのに有用な元素であるが、Si含有量が0.5%よりも少ないと純鉄に近くなってコアロス(電力損失)が大きくなるので、0.5%以上、望ましくは1.0%以上、さらに望ましくは2.0%以上とするのが良い。 Si is an element useful for improving the magnetic permeability and magnetic flux density of a magnetic alloy, but if the Si content is less than 0.5%, it becomes close to pure iron and the core loss (power loss) increases. It should be 0.5% or more, preferably 1.0% or more, and more preferably 2.0% or more.

しかしながら、Si含有量が多すぎると透磁率が低下し、磁束密度も低下し、直流重畳特性が劣化して大きな直流が印加された状態で使用されたときに透磁率が低下することとなるので、8.0%以下、より好ましくは7.5%以下、さらに望ましくは7.0%以下とするのが良い。 However, if the Si content is too high, the magnetic permeability is lowered, the magnetic flux density is lowered, the direct current superimposition characteristics are deteriorated, and the magnetic permeability is lowered when used in a state where a large direct current is applied. 8.0% or less, more preferably 7.5% or less, and even more preferably 7.0% or less.

また、酸素含有量が多いと保磁力が増大し、その結果としてコアロスが増大するので、酸素量は少ない方が望ましく、0.5%以下、好ましくは0.4%以下、さらに好ましくは0.3%以下とするのが良い。 Further, when the oxygen content is high, the coercive force is increased, and as a result, the core loss is increased. It should be 3% or less.

本発明に係わる上記成分組成のFe−Si系軟磁性合金粉末は、アトマイズ粉末よりなるものであって、
・ガス噴霧アトマイズ粉末(溶湯流にガスを吹きつけてアトマイズ化する手法であって、比較的丸い(アスペクト比が1に近い)形状で圧密性の良好な粉末を得る方法)
・ガス噴霧およびこれに続く水噴霧アトマイズ粉末(溶湯流にガスを吹きつけたのち水を吹きつけてアトマイズ化する手法であって、比較的小径のものは丸い(アスペクト比が1に近い)形状にすると共に比較的大径のものはやや不規則な(アスペクト比が2〜4の)形状に変えて凝固させることによって全体としてアスペクト比が1〜4程度の成形性(保形性)および圧密性が共に良好な粉末を得る方法)
・ガス噴霧およびこの直後の水冷却アトマイズ粉末(溶湯流にガスを吹きつけたのち水中で冷却する手法であって、比較的小径のものは丸い(アスペクト比が1に近い)形状にすると共に比較的大径のものはやや不規則な(アスペクト比が2〜4の)形状にして凝固させることによって全体としてアスペクト比が1〜4程度で成形性(保形性)および圧密性が共に良好な粉末を得る方法)が用いられる。
The Fe—Si based soft magnetic alloy powder of the above component composition according to the present invention is made of atomized powder,
・ Gas spray atomized powder (A method of atomizing by blowing gas into the molten metal flow, and obtaining a powder with good roundness (aspect ratio close to 1) and good compactness)
-Gas atomization and subsequent water atomization atomized powder (A method of atomizing by blowing water to a molten metal stream and then atomizing water, with a relatively small diameter having a round shape (with an aspect ratio close to 1) In addition, a relatively large-diameter one having a relatively irregular shape (with an aspect ratio of 2 to 4) is solidified and solidified to formability (shape retention) and compaction with an aspect ratio of about 1 to 4 as a whole. To obtain powder with good properties)
・ Gas spraying and water-cooled atomized powder immediately after this (a method of cooling in water after gas is blown into a molten metal stream, and comparatively small ones with a round shape (with an aspect ratio close to 1) A large-diameter material having a moderately irregular shape (with an aspect ratio of 2 to 4) is solidified to have an aspect ratio of about 1 to 4 as a whole, and both formability (shape retention) and compactness are good. A method of obtaining a powder) is used.

そして、本発明に係わる軟磁性合金粉末は、より好ましくは、上記の手法により得られるアトマイズ粉末からなり、粉末の粒子形状を二次元的に観察したときに長軸の長さLと短軸の長さLとの比(アスペクト比)L/Lが平均して1.1から2.1までの間にあるものとする。 The soft magnetic alloy powder according to the present invention is more preferably composed of an atomized powder obtained by the above method, and the major axis length L L and minor axis when the particle shape of the powder is observed two-dimensionally. assumed to be between from the length L ratio of S (aspect ratio) L L / L S is on average 1.1 to 2.1.

この場合、L/Lの値が1.0〜3.5の適度のものであれば、良好なる成形性を有するものとなり、このL/Lの値が大きいと、透磁率は大きいものになりやすいが、この比が大きすぎる(すなわち、偏平なものが多くなりすぎる)と成形性が低下するので、2.1以下となっているものとするのが良い。 In this case, if the value of L L / L S is a moderate value of 1.0 to 3.5, it has good moldability, and when the value of L L / L S is large, the magnetic permeability is Although it tends to be large, if this ratio is too large (that is, too many flat ones), the moldability deteriorates, so it should be 2.1 or less.

本発明による圧粉磁芯は、上記したFe−Si系軟磁性合金粉末と絶縁剤(ないしは結合剤)をプレス成形等により圧粉成形した圧粉成形体よりなるものであるが、この場合の絶縁剤(ないしは結合剤)としては水ガラスを使用することも可能ではあるが、この水ガラスは接着強度が低いと共に高温に加熱した場合に絶縁特性が低下する傾向となって圧粉磁芯の周波数特性を劣化させる可能性があるので、シリコーン樹脂を用いるのが好ましい。 The dust core according to the present invention is composed of a dust compact formed by compacting the above-described Fe-Si soft magnetic alloy powder and an insulating agent (or binder) by press molding or the like. It is possible to use water glass as the insulating agent (or binder), but this water glass has low adhesive strength and tends to deteriorate the insulation properties when heated to high temperatures. Since there is a possibility of deteriorating frequency characteristics, it is preferable to use a silicone resin.

そして、この場合のシリコーン樹脂としては、広義におけるシリコーンオイルやシリコーンゴムなども含まれる。そして、このシリコーン樹脂は0.5〜5.0重量%程度の配合量とすることができ、0.5重量%よりも少ないと絶縁剤、結合剤としての十分な作用を得ることが困難な傾向となり、5.0重量%よりも多いと透磁率が低下する傾向となる。 In this case, the silicone resin includes silicone oil and silicone rubber in a broad sense. And this silicone resin can be made into the compounding quantity of about 0.5 to 5.0 weight%, and when less than 0.5 weight%, it is difficult to obtain sufficient effect | action as an insulating agent and a binder. If it exceeds 5.0% by weight, the magnetic permeability tends to decrease.

また、圧粉成形の際の潤滑剤として、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ワックス、二硫化モリブデン、二硫化タングステンなどを0.1〜1.0重量%程度用いることもできる。 In addition, as a lubricant for compacting, stearic acid, zinc stearate, aluminum stearate, wax, molybdenum disulfide, tungsten disulfide, or the like can be used in an amount of about 0.1 to 1.0% by weight.

そして、圧粉磁芯に対しては適度な温度範囲、例えば、500〜1000℃での熱処理を行うことにより、圧縮歪が解放され、合金相が安定化し、シリコ一ン樹脂の分解に伴う体積収縮によって磁性粉末の充填率が向上し、高飽和磁束密度を有する高比透磁率の圧粉磁芯とすることが可能となる。 Then, by performing a heat treatment at an appropriate temperature range, for example, 500 to 1000 ° C., on the dust core, the compression strain is released, the alloy phase is stabilized, and the volume associated with the decomposition of the silicone resin. The packing rate of the magnetic powder is improved by the shrinkage, and a powder core having a high relative magnetic permeability and a high saturation magnetic flux density can be obtained.

このとき、シリコーン樹脂の分解に伴ってシリコン化合物が残存することとなるが、このシリコン化合物は基本的に強い結合力を有するため、圧粉磁芯の十分な強度を確保することができることとなる。 At this time, the silicon compound remains with the decomposition of the silicone resin, but since this silicon compound basically has a strong binding force, sufficient strength of the dust core can be secured. .

さらに、本発明による圧粉磁芯においては、前記圧粉成形体中の気孔部分に、樹脂を含浸させることによってその強度をさらに増大させたものとすることも必要に応じて望ましく、この際の樹脂としては、シリコーン樹脂やエポキシ系樹脂やフェノール系樹脂などの液状樹脂を用いることができ、エポキシ系樹脂やフェノール系樹脂では200℃程度で熱分解するが、シリコーン樹脂を用いた場合には800〜900℃程度の高温であっても十分な機械的強度を確保できるものとなる。 Furthermore, in the dust core according to the present invention, it is desirable that the strength is further increased by impregnating a resin in the pore portion in the dust compact, if necessary. As the resin, a liquid resin such as a silicone resin, an epoxy resin, or a phenol resin can be used. The epoxy resin or the phenol resin is thermally decomposed at about 200 ° C. However, when the silicone resin is used, the resin is 800. Sufficient mechanical strength can be secured even at a high temperature of about ~ 900 ° C.

そして、本発明に係わる圧粉磁芯は、20Oeのバイアス直流磁界のもとでの微分比透磁率が50以上であり、50Oeのバイアス直流磁界のもとでの微分比透磁率が40以上であり、100Oeのバイアス直流磁界のもとでの微分比透磁率が30以上であるものであって、大きな直流磁界が印加されたときでも透磁率がさほど低下しないことを特徴とするものである。 The dust core according to the present invention has a differential relative permeability of 50 or more under a bias DC magnetic field of 20 Oe and a differential relative permeability of 40 or more under a bias DC magnetic field of 50 Oe. In other words, the differential relative permeability under a bias DC magnetic field of 100 Oe is 30 or more, and the magnetic permeability does not decrease so much even when a large DC magnetic field is applied.

本発明による圧粉磁芯では、上記したように、磁束密度の高いFe−Si系合金を用いることによって、大きな直流が印加された状態でも高い微分比透磁率を得ることができるものであり、直流重畳性がかなり良好なものである。 In the dust core according to the present invention, as described above, by using a Fe-Si alloy having a high magnetic flux density, a high differential relative permeability can be obtained even when a large direct current is applied, DC superimposition is quite good.

本発明に係わる圧粉磁芯は、上述した構成としたものであるが、その形状はとくに限定されるものではなく、いわゆるEE型、EI型、ER型、EPC型、カップ型、ポット型、ドラム型、ロイダル型等々のものとして適用することができる。 The dust core according to the present invention has the above-described configuration, but the shape is not particularly limited, so-called EE type, EI type, ER type, EPC type, cup type, pot type, It can be applied as a drum type, a roidal type, or the like.

以下、本発明の実施例について比較例とともに説明するが、本発明はこのような実施例にのみ限定されないことはいうまでもない。 Examples of the present invention will be described below together with comparative examples, but it is needless to say that the present invention is not limited to such examples.

表1に示すようにSi含有量を変化させたFe−Si系合金の溶湯を溶製したのち、同じく表1に示す噴霧方法でアトマイズ化した。 As shown in Table 1, after melting a molten Fe-Si alloy having a different Si content, it was atomized by the spraying method also shown in Table 1.

次いで、ここで得た各アトマイズ粉末を100メッシュ以下の大きさにふるい分けした後、各粉末粒子(各々約1000個)を二次元に投影した際の長軸方向の長さLと短軸方向の長さLとの比(アスペクト比)L/Lを測定し、その平均を求めたところ、同じく表1に示す結果であった。このように、各粉末の粒子径の比(L/L)は、最大で3.1となっており、各粒子は成形性が低下するほどには偏平化していないものであった。 Next, each atomized powder obtained here is screened to a size of 100 mesh or less, and then the length L L in the major axis direction and the minor axis direction when each powder particle (each about 1000 particles) is projected two-dimensionally. the length L ratio of S (aspect ratio) L L / L S were measured, and was determined the average, it was also the result shown in Table 1. Thus, the particle diameter ratio (L L / L S ) of each powder was 3.1 at the maximum, and each particle was not flattened to such an extent that formability was lowered.

また、各粉末におけるSi含有量およびO含有量を測定したところ、同じく表1に示す結果であった。 Moreover, when Si content and O content in each powder were measured, it was the result similarly shown in Table 1.

次いで、各アトマイズ粉末に対し、真空中1000℃で1時間の歪取り熱処理を施したのち、絶縁剤(兼結合剤)としてシリコーン樹脂を4.0重量%混合して撹拌した後乾燥し、さらに潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を0.5重重%混合し、次いで、室温にて圧力13tonf/cm2でプレス成形することによって、外径が28mm、内径が20mm、高さが5mmのリング形状をなす圧粉磁芯を作製した。そして、得られた各圧粉磁芯に対して真空中800℃で1時間の熱処理を施した。 Next, each atomized powder was subjected to a heat treatment for removing strain for 1 hour at 1000 ° C. in a vacuum, and then mixed with 4.0% by weight of a silicone resin as an insulating agent (cum binder), stirred and dried. 0.5 wt% zinc stearate as a lubricant is mixed and then press-molded at room temperature with a pressure of 13 tonf / cm 2 to form a ring shape with an outer diameter of 28 mm, an inner diameter of 20 mm, and a height of 5 mm. A dust core was prepared. The obtained dust cores were heat-treated at 800 ° C. for 1 hour in a vacuum.

さらに、実施例1〜4、比較例1〜4の圧粉磁芯に対しては、圧粉成形体中の気孔内にシリコーン樹脂またはエポキシ系樹脂の含浸処理を行い、シリコーン樹脂の含浸を行った圧粉成形体に対しては真空中800℃で1時間の硬化処理を施し、エポキシ系樹脂の含浸を行った圧粉成形体に対しては大気中150℃で1時間の硬化処理を施した。 Furthermore, with respect to the dust cores of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4, the silicone resin or the epoxy resin is impregnated into the pores in the dust compact, and the silicone resin is impregnated. The compacted green body was subjected to a curing treatment at 800 ° C. for 1 hour in a vacuum, and the green compact body impregnated with an epoxy resin was subjected to a curing treatment at 150 ° C. for 1 hour in the atmosphere. did.

次いで、各圧粉磁芯について、周波数f=100kHzでかつ20Oeのバイアス直流磁界のもとでの微分比透磁率μ'、同周波数(f:100kHz)でかつ500Oeのバイアス直流磁界のもとでの微分比透磁率μ'、同周波数(f=100kHz)でかつ100Oeのバイアス直流磁界のもとでの微分比透磁率μ'をそれぞれ測定したところ、同じく表1に示す結果であった。 Next, for each dust core, the differential relative permeability μ ′ at a frequency f = 100 kHz and a bias DC magnetic field of 20 Oe, the same frequency (f: 100 kHz) and a bias DC magnetic field of 500 Oe. The differential relative permeability μ ′ and the differential relative permeability μ ′ at the same frequency (f = 100 kHz) and under a bias DC magnetic field of 100 Oe were measured, and the results are also shown in Table 1.

さらに、各圧粉磁芯について、周波数f=100kHz、磁束密度Bm=300Gでのコアロス(鉄損)Pcを測定したところ、同じく表1に示す結果であった。 Further, for each dust core, the core loss (iron loss) Pc at a frequency f = 100 kHz and a magnetic flux density Bm = 300 G was measured.

さらにまた、各圧粉磁芯の圧環強度を調べたところ、同じく表1に示す結果であった。なお、このときの圧環強度は、圧粉磁芯を径方向に立てた状態にして上方から圧力を加えたときに、圧粉磁心が破壊したときの荷重として調べた。この結果を同じく表1に示す。 Furthermore, when the crushing strength of each dust core was examined, the results shown in Table 1 were obtained. The crushing strength at this time was examined as a load when the dust core was broken when pressure was applied from above with the dust core standing in the radial direction. The results are also shown in Table 1.

Figure 2010080978
Figure 2010080978

表1に示した結果より明らかなごとく、本発明実施例1〜6の各圧粉磁芯では、大きな直流磁界が印加されたときでも、透磁率の低下が小さく、直流重畳掛生が良好であると共に、コアロスもさほど大きくなく、圧環強度にも優れたものであることが認められた。 As is clear from the results shown in Table 1, in each of the dust cores of Examples 1 to 6 of the present invention, even when a large DC magnetic field is applied, the decrease in the magnetic permeability is small and the DC superposition effect is good. In addition, it was recognized that the core loss was not so large and the crushing strength was excellent.

これに対して、表1に示す比較例1の圧粉磁芯では、Si含有量が少なすぎるため純鉄に近くなってコアロスがかなり大きいものとなっており、比較例2の圧粉磁芯では、Si含有量が多すぎるため比透磁率がかなり低いものとなっており、比較例3のセンダスト合金に相当する圧粉磁芯では20Oeのバイアス直流磁界のもとでの比透磁率は良好な値を示すものの直流磁界の強さが増大すると磁束密度が低いため飽和してしまうことから比透磁率の低下がかなり大きいものとなっており、実施例5,6および参考例3の圧粉磁芯では磁気特性は良好であるものの樹脂の含浸処理がないため圧環強度が低いものとなっていて、ある程度の圧環強度が要求される場合には適していないものとなっていた。 On the other hand, in the dust core of Comparative Example 1 shown in Table 1, since the Si content is too small, it is close to pure iron and the core loss is considerably large. However, since the Si content is too high, the relative magnetic permeability is considerably low. With the dust core corresponding to the Sendust alloy of Comparative Example 3, the relative magnetic permeability under a bias DC magnetic field of 20 Oe is good. However, when the strength of the DC magnetic field increases, the magnetic flux density is low and the saturation occurs, so that the relative permeability decreases considerably. The dusts of Examples 5 and 6 and Reference Example 3 The magnetic core has good magnetic properties, but has no crushing strength due to the absence of resin impregnation, and is not suitable when a certain level of crushing strength is required.

さらに、比較例4の圧粉磁芯ではO含有量が多すぎるためコアロスがかなり大きいものとなっていた。 Further, in the dust core of Comparative Example 4, the core loss was considerably large because the O content was too large.

Claims (6)

質量%で、Si:0.5〜8.0%を含み、O:0.5%以下に規制し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有するアトマイズ粉末からなり、該アトマイズ粉末は、溶湯のガス噴霧アトマイズ粉末、溶湯のガス噴霧およびこれに続く水噴霧アトマイズ粉末、溶湯のガス噴霧およびこの直後の水冷却アトマイズ粉末の少なくとも1種であり、前記アトマイズ粉末の粒子形状を2次元的に観察したときの、長軸の長さLと短軸の長さLとの比L/Lが平均して1.1から2.1までの間にあることを特徴とするFe−Si系軟磁性合金粉末。 The atomized powder is composed of an atomized powder having a component composition containing, by mass%, Si: 0.5 to 8.0%, O: 0.5% or less, and the balance of Fe and inevitable impurities. , Gas atomized atomized powder of molten metal, gas atomized molten metal and subsequent water atomized atomized powder, gas atomized molten metal, and water-cooled atomized powder immediately thereafter, and the particle shape of the atomized powder is two-dimensional The ratio L L / L S of the major axis length L L to the minor axis length L S when observed in the mean is between 1.1 and 2.1 on average Fe-Si soft magnetic alloy powder. アトマイズ粉末が、溶湯のガス噴霧およびこの直後の水冷却アトマイズ粉末である請求項1に記載のFe−Si系軟磁性合金粉末。 The Fe-Si based soft magnetic alloy powder according to claim 1, wherein the atomized powder is a gas atomization of a molten metal and a water-cooled atomized powder immediately thereafter. 請求項1または2に記載のFe−Si系軟磁性合金粉末と絶縁剤を配合して圧粉成形した圧粉成形体よりなり、20Oeのバイアス直流磁界のもとでの微分比透磁率が50以上であり、50Oeのバイアス直流磁界のもとでの微分比透磁率が40以上であり、100Oeのバイアス直流磁界のもとでの微分比透磁率が30以上であることを特徴とする圧粉磁芯。 A powder compact formed by compacting the Fe-Si soft magnetic alloy powder according to claim 1 or 2 and an insulating agent, and having a differential relative permeability of 50 under a bias DC magnetic field of 20 Oe. The above-mentioned, the differential relative permeability under a bias DC magnetic field of 50 Oe is 40 or more, and the differential relative permeability under a bias DC magnetic field of 100 Oe is 30 or more. Magnetic core. 絶縁剤が、シリコーン樹脂である請求項3に記載の圧粉磁芯。 The dust core according to claim 3, wherein the insulating agent is a silicone resin. 請求項3または4に記載の圧粉成形体に樹脂を含浸してなることを特徴とする圧粉磁芯。 5. A dust core obtained by impregnating a resin into the powder compact of claim 3 or 4. 樹脂が、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール系樹脂のうちから選ばれる請求項5に記載の圧粉磁芯。 The dust core according to claim 5, wherein the resin is selected from a silicone resin, an epoxy resin, and a phenol resin.
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