JP2011233904A5

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Publication number: JP2011233904A5
Application number: JP2011123918A
Authority: JP
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2012-07-26
Anticipated expiration: 2026-12-08

Description

本発明は軟磁性複合材料の製造方法に関するものである。特に、リアクトルに好適な軟磁性複合材料の製造方法に関するものである。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、ギャップを設けないリアクトルのコアに好適な軟磁性複合材料の製造方法を提供することにある。

また、本発明の別の目的は、コイルなどの内包部材を具える磁性素子の製造に利用できる軟磁性複合材料の製造方法を提供することにある。

本発明者らは、リアクトルのコアに適した軟磁性複合材料の製法について種々の検討を行った結果、本発明を完成するに至った。

本発明軟磁性複合材料の製造方法は、次の工程を備えることを特徴とする。
（見掛密度／真密度）×100で表される密度比が45％超70％以下の軟磁性粉末を準備する準備工程。
この軟磁性粉末と樹脂とを混合する工程であって、この混合時の樹脂温度における樹脂の粘度を100mPa・s〜100Pa・sに調整して混合を行う混合工程。
この混合材料を型に充填して樹脂を硬化させて成形体を得る成形工程。

また、大気圧以上1MPa以下の低圧下で成形を行う場合には、軟磁性粉末の同士の圧接による渦電流損の増大、或いは比透磁率の増加といった問題を軽減できる。

一方、磁性素子の製造方法として、次の工程を備えるものが挙げられる。
（見掛密度／真密度）×100で表される密度比が45％超70％以下の軟磁性粉末を準備する準備工程。
この軟磁性粉末と樹脂とを混合する工程であって、この混合時の樹脂温度における樹脂の粘度を100mPa・s〜100Pa・sに調整して混合を行う混合工程。
予め型内に内包部材を配置する部材配置工程。
前記軟磁性粉末と樹脂との混合材料を内包部材が配置された型に充填し、大気圧以上1MPa以下の圧力にて樹脂を硬化させて成形体を得る成形工程。

内包部材を予め型に配置してから所定の混合材料を大気圧以上1MPa以下の圧力にて充填することで、高圧に加圧成形することなく、また複合材料と内包部材との組み合わせを別工程で行うことなく、複合材料と内包部材とが一体となった磁性素子を得ることができる。成形圧力が低圧であるため、軟磁性粉末同士の圧接が実質的になく、かつ内包部材の変形もほとんどない磁性素子を得ることができる。

上述の磁性素子の製造方法の一形態としては、予め型内に内包部材を配置する場合、内包部材はコイルであることが好ましい。

本発明複合材料の製造方法によれば、所定の密度比の軟磁性粉末を用いることで、ある程度比透磁率が低く、飽和磁束密度が高い軟磁性複合材料を得ることができる。

また、大気圧以上1MPa以下の低圧下で成形を行う場合には、軟磁性粉末同士の圧接による渦電流損の増大、或いは比透磁率の増加といった問題を軽減できる。上述の磁性素子の製造方法によれば、所定の密度比の軟磁性粉末を用いて低圧にて成形することで、内包部材の変形が少ない磁性素子を得ることができる。

この混合材料の充填圧力は、大気圧以上1MPa以下が挙げられる。従来の軟磁性粉末材料と樹脂の粉末を圧粉成形する際には、低くても10MPa超の高圧であった。そのため、軟磁性粉末同士の圧接または軟磁性粉末と内包部材との圧接により軟磁性粉末や内包部材の絶縁被覆が損傷したり、内包部材が変形することがあった。しかし、型内への混合材料の充填圧力を1MPa以下の低圧とすることで、軟磁性粉末や内包部材の絶縁被覆の損傷や内包部材の損傷を大幅に低減することができる。この圧力の上限としては、0.7MPa以下、0.5MPa以下、或は0.3MPa以下が挙げられる。なお、1MPa以下の範囲内で、大気圧以上の圧力に加圧した場合は、複合材料中にできるボイドのサイズを小さくし、複合材料の磁気特性のばらつきを低減する効果がある。

なお、大気圧或いは所定の低圧下で混合材料を注型・硬化して得られる軟磁性複合材料は、注型・硬化時の圧力で軟磁性粉末同士が圧接されて変形することがない。そのため、成形前の軟磁性粉末における「最大径／円相当径」は成形後の軟磁性粉末における「最大径／円相当径」と実質的に同一である。

Claims

軟磁性複合材料の製造方法であって、
（見掛密度／真密度）×100で表される密度比が45％超70％以下の軟磁性粉末を準備する準備工程と、
この軟磁性粉末と樹脂とを混合する工程であって、この混合時の樹脂温度における樹脂の粘度を100mPa・s〜100Pa・sに調整して混合を行う混合工程と、
この混合材料を型に充填して樹脂を硬化させて成形体を得る成形工程とを含み、
前記軟磁性粉末の充填率を30体積％以上70体積％以下とし、前記軟磁性複合材料の飽和磁束密度Bsを0.6T以上とすることを特徴とする軟磁性複合材料の製造方法。
前記準備工程は、軟磁性粉末として、最大径／円相当径が1〜1.3の球状粉末を用いることを特徴とする請求項１に記載の軟磁性複合材料の製造方法。
ただし、円相当径は、軟磁性粉末の粒子の輪郭形状を特定し、その輪郭で囲まれる面積と同一の面積を有する円の径であり、最大径は、前記輪郭形状における粒子の最大長さである。
前記球状粉末が、ガスアトマイズ法で得られた粉末であることを特徴とする請求項2に記載の軟磁性複合材料の製造方法。
前記準備工程は、軟磁性粉末として、所定の粗粒を除去する分級工程を経た粉末を用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の軟磁性複合材料の製造方法。
前記軟磁性粉末は、軟磁性金属粒子の表面に絶縁被覆がない粉末であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の軟磁性複合材料の製造方法。
前記軟磁性粉末は、軟磁性金属粒子の表面に絶縁被覆を備える粉末であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の軟磁性複合材料の製造方法。
前記混合工程において、さらに非導電性のフィラーを混合することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の軟磁性複合材料の製造方法。
前記樹脂がエポキシ樹脂であって、エポキシ樹脂の硬化剤として酸無水物を用いることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の軟磁性複合材料の製造方法。
前記樹脂がエポキシ樹脂であって、エポキシ樹脂の硬化剤として潜在性硬化剤を用いることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の軟磁性複合材料の製造方法。
前記軟磁性複合材料の比透磁率μを5〜30とすることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の軟磁性複合材料の製造方法。