JP2013069823A

JP2013069823A - 複合磁性体およびその混合状態の評価方法並びにリアクトル

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Publication number: JP2013069823A
Application number: JP2011206732A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamaya; 孝志山家; Kentaro Okusa; 健太郎大草
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2011-09-22
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2013-04-18
Anticipated expiration: 2031-09-22
Also published as: JP5918955B2

Abstract

【課題】試作品の作製を不要とすることで優れた生産性を有し、磁気特性の優れた複合磁性体およびその混合状態の評価方法、並びにリアクトルを提供すること。
【解決手段】蛍光物質１と磁性粉末２とバインダ３とを備えた複合磁性体であって、蛍光物質１を含有する事によって、バインダ３と磁性粉末２との混合状態を把握する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車やハイブリッド自動車等の車体駆動動力用モーターの電力変換装置であるインバータの昇圧回路などに用いられ、大電流を通電して使用するリアクトル等に用いられる複合磁性体およびその混合状態の評価方法、並びにリアクトルに関する。

複合磁性体は、磁性粉末と樹脂などの結合剤を混合して用いられる事が一般的である。磁性粉末と結合材との混合の際、磁性粉末と結合材が均一に分散されていないと、複合磁性体は所望する特性が得られないという問題があるため、磁性粉末と結合剤とが均一に分散されている事が重要である。

従来、二つの物質の混合が十分か否かを確認する方法として、磁性粉末と樹脂を混合した後、スラリーの各箇所からサンプリングしたもので試作品を作製して物性を評価する方法や、作製した製品の一部を評価対象として取り出し評価する方法がとられている。しかし、これらの方法では、サンプリングや試作品の作製に工数がかかり、また、評価にも時間がかかる為、製造コストに影響していた。

二つの物質の混合が十分か否かを確認できれば、試作品を作製して物性を評価する工程を削減することが可能なため、二つの物質の混合を視認できる方法として、例えば、特許文献１に開示された方法が知られている。特許文献１では、主剤と硬化剤とを混合して硬化させる二液型接着剤において、主剤と硬化剤とが相互に補色の関係をなすように着色することで、主剤と硬化剤とが均一に混合されたことを確認している。

また、マグネットブロックにおける、磁性粉とバインダの混合状態を評価する方法として、顔料を混ぜることで、顔料が磁性粉とバインダの混合状態を評価する際にマーカーの役割を果たし、それによって混合状態を確認する方法が特許文献２に開示されている。

特開平３−１９７５８０号公報特開２００４−３１１７７１号公報

しかしながら、相互に補色の関係をなすように着色する場合、着色を行う物質の色によって、相互に補色となるように色の調整を行うことは困難であり、また、二つの物質に着色を行わなければならないため、工数が増えるという課題がある。

また、一方に着色を行うことで混合状態の確認を行う場合、濃く着色しないと明瞭に識別することが困難であるという課題がある。さらに、濃く着色するために着色剤の添加量が増えるなどの影響により、複合磁性体の特性が悪くなるという課題がある。

そこで本発明は、試作品の作製を不要とすることで優れた生産性を有し、磁気特性の優れた複合磁性体およびその混合状態の評価方法、並びにリアクトルを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の複合磁性体は、バインダと蛍光物質と磁性材料を備えたことを特徴とする。

蛍光物質はＸ線や紫外線、可視光線などの電磁波を照射されることで、蛍光物質自体が発光するため、発光している蛍光物質と磁性粉末などの発光しない物質とを発光の有無によって明瞭に識別することが可能となる。そのため目視または顕微鏡などで観察することによって、蛍光物質の分布を把握でき、バインダと磁性粉末とが均一に撹拌されたかどうかを判別できる。

また、蛍光物質を混ぜることによって、バインダと磁性粉末を混合してスラリーを作製する工程において、バインダと磁性粉末とが均一に撹拌されたかどうかを、蛍光物質の分布を把握することによって判別することができる。

また、本発明の複合磁性体は、前記蛍光物質は蛍光粒子であることが望ましい。

蛍光物質が蛍光粒子であることによって、画像解析などによって発光点の数を計測し、単位面積あたりの蛍光粒子の数を把握して蛍光粒子の分布密度を定量化できるため、任意の場所に於けるバインダと磁性粉末との混合状態を比較確認できる。

また、本発明の蛍光粒子の平均粒子径は、０．１μｍ〜１０．０μｍであることが望ましい。

平均粒子径とは動的光散乱法にて蛍光粒子を測定した平均値のことである。

また、本発明のリアクトルは、本発明の複合磁性体と、導線を螺旋状に巻回したコイルとを備え、前記複合磁性体は前記コイルの内側および外側に充填されて硬化していることを特徴とする。

また、本発明による混合状態の評価方法は、バインダと蛍光粒子と磁性体を備えた複合磁性体の混合状態の評価方法であって、複合磁性体に前記蛍光粒子を励起する波長の電磁波を照射し、単位面積当たりの発光点の数を計測することを特徴とする。

混合された蛍光粒子は、磁性粉末に隠れていて目視できないもの、複合磁性体の表面に出ていて目視できるもの、目視はできるがバインダに埋没しているものと様々であるが、複合磁性体の表面からの深さが深いほど、照射する電磁波は減衰するため、蛍光粒子の発光が弱まり輝度は低くなる。そのため、輝度によって発光粒子の位置を把握することが可能であり、定量化に用いる蛍光粒子を定める事ができる。つまり、発光点の数を計測する複合磁性体の表面からの深さは任意に設定でき、その中に存在する蛍光粒子を定量化に用いればよい。

本発明によれば、バインダと磁性材料に蛍光物質を含有して混合させることによって、発光しない物質と発光する蛍光物質とを蛍光物質の発光の有無によって明瞭に識別することが可能である。それによって、混合状態を目視や顕微鏡などで確認できるため、混合状態の確認のために試作品を作製する工程を削減することができる。また、蛍光物質の混合状態を容易に把握することが可能なため、混合が不均一な状態で製品を作成することがなくなり、磁気特性の優れた複合磁性体を得る事ができる。

以上のことより、試作品の作製を不要とすることで優れた生産性を有し、磁気特性の優れた複合磁性体およびその混合状態の評価方法、並びにリアクトルが得られる。

本発明の複合磁性体において混合が均一な場合の模式図である。本発明の複合磁性体において混合が不均一な場合の模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

（実施の形態１）
本発明の複合磁性体は、磁性粉末と、バインダである熱硬化性の液体樹脂と、蛍光粒子からなり、磁性粉末と、熱硬化性の液体樹脂と、蛍光粒子を混合して、これらを均一に分散させることで得られる。

熱硬化性の樹脂はスラリーとしたときの流動性が十分であるため低粘度のものが好ましく、例えばエポキシ樹脂や、シリコーン樹脂などが望ましい。また、混合方法としては、従来公知の方法を用いることができる。すなわち、連続混合方式でもバッチ混合方式でも良く、樹脂と磁性粉末と蛍光粒子を混合できれば特に制限はない。

また、本発明における蛍光粒子は、発光現象が起こるものであれば特に制限されないが、磁性粉末や樹脂の色と区別しやすく、コントラストのはっきりと出る色であることが望ましい。例えば、灰色の磁性粉末の場合、赤や黄色などの色であることが望ましい。

液状の樹脂に蛍光粒子を混合させる場合に、蛍光粒子の平均粒子径が小さすぎると、粉体の一般的な性質として液状の樹脂への分散性が悪くなる。また、視認性の観点からも、蛍光粒子が小さすぎると高倍率の顕微鏡下での観察が必要となり簡便性が低下する。液状樹脂への分散性の悪化を抑制し、視認の際の簡便性の低下を防止するため、本発明における蛍光粒子の平均粒子径は０．１μｍ以上が望ましい。

また、本発明によれば、単位面積当たりの蛍光粒子の個数により混合度合いを評価できる分解能が決定されるが、例えば、１ｍｍ四方あたりに１００個の粒子が存在すれば、概ね０．１ｍｍの領域レベルでの均一性が評価できる。ここで、粒子の大きさが大きすぎると粒子の個数は同じでも粒子が占める体積が増加するため複合磁性体として必要な磁性粒子を配合できる体積が小さくなり磁気的な性能の低下を生じるため、蛍光粒子の大きさは１０．０μｍ以下が望ましい。

（実施の形態２）
本発明の複合磁性体のバインダが、主剤と硬化剤とからなる２液性の樹脂の場合、主剤または硬化剤のいずれか一方に蛍光粒子を混合させて、予め蛍光粒子を均一に分散させておく。その後、蛍光粒子を混合していない樹脂の他方と磁性粉末とともに混合して、これらを均一に分散させることで、複合磁性体が得られる。

ここで、図１は本発明の複合磁性体において混合が均一な場合の模式図である。図１に示すように、蛍光粒子である蛍光物質１と磁性粉末２と２液性の樹脂であるバインダ３とから構成され、蛍光物質１が均一に分散している様子から、主剤および硬化剤が均一に混ざり合っていることがわかる。一方、図２は本発明の複合磁性体において混合が不均一な場合の模式図である。図２に示すように、蛍光物質１が均一に分散されておらず、主剤および硬化剤が均一に混ざりあっていないことがわかる。

このように２液性の樹脂の場合、主剤と硬化剤とが均一に混ざり合っていないと、軟化温度や弾性率等の硬化物の所望する特性が得られないなどの問題や、硬化しないなどの問題が生じる場合がある。そのため、樹脂の主剤または硬化剤のいずれか一方に、予め蛍光粒子を均一に分散させておくことで、樹脂の主剤および硬化剤の混合状態の確認を行うことも可能となる。

また、硬化剤に蛍光粒子を分散させる場合、硬化剤に対して蛍光粒子は少量であるため簡易的な１軸撹拌機などで容易に分散可能であるが、選択した蛍光粒子の真密度が硬化剤の密度に対して極端に高く、かつ粒子径が大きい場合は、時間の経過にともない蛍光粒子が沈降し、均一でなくなる可能性がある。そのため、磁性粉末と混合する際には、再度撹拌してから用いる事が好ましい。

この際、一般的なエポキシ樹脂の密度は１ｇ／ｃｍ^３程度であるため、樹脂ベースの蛍光粒子を使用する場合、真密度が０．８〜１．５ｇ／ｃｍ^３程度である事が望ましい。これによって、蛍光粒子が沈降することを抑制する事ができる。また、セラミック系がベースの蛍光粒子の場合、真密度が２〜４ｇ／ｃｍ^３程度と高く、粒子径が大きすぎると沈降しやすくなるため、粒子径は２〜３μｍ以下であることが望ましい。

（実施の形態３）
本発明の複合磁性体のバインダが、主剤と硬化剤とからなる２液性の樹脂の場合、主剤と硬化剤のそれぞれに、別の波長を有する蛍光粒子を混合させて、予め蛍光粒子を均一に分散させておく。その後、主剤と硬化剤を磁性粉末とともに混合することで複合磁性体が得られる。

主剤と硬化剤にそれぞれ異なる波長を有する蛍光粒子を分散させて作製した複合磁性体に蛍光粒子を励起する波長の電磁波を照射し、蛍光粒子を発光させる。蛍光粒子から放出される波長は主剤と硬化剤でそれぞれ異なるため、その波長情報を取得することで、主剤と硬化剤に含まれる蛍光粒子をそれぞれに分けることが可能となり、それぞれの混合状態を確認できるため、均一性の評価が可能となる。

（実施の形態４）
本発明のリアクトルは、導線を螺旋状に巻回したコイルを型の内部に配し、本発明による複合磁性体のスラリーを型に注型し、硬化させることで得られる。もちろん、予め巻き芯となりうる形状で硬化した複合磁性体を形成しておき、これに巻線を施した後、型の内部に配して空間となっている部分へ本発明による複合磁性体のスラリーを注型し、硬化させても良い。

（実施の形態５）
本発明の複合磁性体の混合状態の評価方法は、磁性粉末と、バインダと、蛍光粒子からなる複合磁性体に蛍光粒子を励起する波長の電磁波を照射し、蛍光粒子を発光させる。蛍光粒子を発光させた状態で目視、または顕微鏡によって観察することで、蛍光粒子が均一に分布しているか否かがわかる。それによって、磁性粉末と、バインダと、蛍光粒子の混合状態を把握できる。また、蛍光粒子を発光させた状態で画像解析を行い、単位面積あたりの発光点の数を計測することで、蛍光粒子の分布密度を定量化できる。蛍光粒子の分布密度を定量化することによって、任意の場所における蛍光粒子の分布を比較確認できる。

さらに、実施の形態２または実施の形態３のように、主剤若しくは硬化剤、または主剤と硬化剤の両方に蛍光粒子を混合させて複合磁性体を作製する場合、主剤または硬化剤の配合比率が正しいかどうかの定量的な判断も可能である。また、どの程度の領域での混合状態を確認するか、つまり蛍光粒子の配合比率をどの程度にするかは、複合磁性体の特性などから勘案して、適宜、決定すればよい。

また、混合された蛍光粒子には、磁性粉末に隠れていて目視できないもの、複合磁性体の表面に出ていて目視できるもの、目視はできるがバインダに埋没しているものと様々である。バインダが透明や半透明の樹脂である場合、蛍光粒子の分布を確認して定量化する際に、発光点のみの数を計測すると、複合磁性体の表面に出ている蛍光粒子の分布密度のみ確認したいところを、樹脂に埋設している蛍光粒子までいれてしまうことで、定量化を行う際の妨げになる恐れがある。しかし、複合磁性体の表面からの深さが深いほど、照射する電磁波は減衰するため、蛍光粒子の発光が弱まり、輝度は低くなる。そのため、輝度によって発光粒子の位置を把握することによって、定量化に用いる蛍光粒子を絞る事が可能となり、その蛍光粒子の発光点の分布のみを得る事で正確な定量化ができる。

以上より、バインダと磁性材料に蛍光物質を含有して混合させることによって、発光しない物質と発光する蛍光物質とを蛍光物質の発光の有無によって明瞭に識別することが可能であるため、混合状態を目視や顕微鏡などで確認でき、試作品の作製を不要とすることで優れた生産性を有し、磁気特性の優れた複合磁性体およびその混合状態の評価方法、並びにリアクトルが得られる。

ここで、発光粒子の位置を把握する輝度の設定や蛍光粒子の発光性能、照射する電磁波の強度、距離、角度および波長成分などは、適宜、決定すればよい。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記に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で、構成の変更や修正の変更が可能である。すなわち、当業者であれば成し得るであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれることは勿論である。

１蛍光物質
２磁性粉末
３バインダ

Claims

バインダと蛍光物質と磁性粉末を備えたことを特徴とする複合磁性体。
前記蛍光物質は蛍光粒子であることを特徴とする、請求項１に記載の複合磁性体。
前記蛍光粒子の平均粒子径は０．１μｍ〜１０．０μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の複合磁性体。
請求項１から３のいずれかに記載の複合磁性体と、導線を螺旋状に巻回したコイルとを備え、前記複合磁性体は前記コイルの内側および外側に充填されて硬化していることを特徴とするリアクトル。
バインダと蛍光粒子と磁性粉末を備えた複合磁性体の混合状態の評価方法であって、複合磁性体に前記蛍光粒子を励起する波長の電磁波を照射し、単位面積当たりの発光点の数を計測することを特徴とする混合状態の評価方法。