JP2014027050A - 複合磁性コアおよび磁性素子 - Google Patents

Abstract

【課題】成形性の悪い磁性粉末を使用して任意の形状とすることができ、直流重畳電流特性に優れた磁気特性を有する複合磁性コアおよびこの複合磁性コアの周囲にコイルを巻回した磁性素子を提供する。
【解決手段】磁性粉末を圧縮成形して得られる圧縮磁性体２と、粉末表面が電気絶縁された磁性粉末に結着樹脂を配合して射出成形された射出成形磁性体３とを相互に結合部にて圧入または接着させた結合体からなり、上記結合体が上記射出成形磁性体をハウジングとし、このハウジングの内部に上記圧縮磁性体が配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は複合磁性コアおよびこの複合磁性コアの周囲にコイルを巻回した磁性素子に関する。

近年、電気・電子機器の小型化、高周波数化、大電流化が進む中で、磁性コア部品にも同様の対応が求められているが、現在主流のフェライト材料では材料特性そのものが限界にきており、新たな磁性コア材料が模索されている。例えば、フェライト材料は、センダストやアモルファスなどの圧縮磁性材料やアモルファス箔帯等に置き換えられつつある。しかし、上記圧縮磁性材料は成形性が悪く、焼成後の機械的強度も低い。また、上記アモルファス箔帯は巻線・切断・ギャップ形成から製造コストが高くなる。このため、これら磁性材料の実用化が遅れている。

成形性の悪い磁性粉末を使用してバリエーションのある形状や特性を有する小型で安価な磁性コア部品の製造方法を提供することを目的として、本出願人は、射出成形に用いる樹脂組成物に含まれる磁性粉末を絶縁材で被覆し、圧粉成形磁性体および圧粉磁石成形体のいずれかを上記樹脂組成物中にインサート成形し、圧粉成形磁性体あるいは圧粉磁石成形体が射出成形温度よりも低い融点を持つ結着剤を含有する、所定の磁気特性を有するコア部品を射出成形により製造する方法について特許を得ている（特許文献１）。

アモルファス磁性薄帯を磁芯として使用する複合磁性コアとしては、巻線と磁芯との間の絶縁を確保でき、アモルファス磁性薄帯の外力による割れ、欠けおよび磁気特性の変化を防止することができるノイズフィルタ用電磁装置として、両端につば部を有するつば付筒状のフェライト磁芯とこのフェライト磁芯の筒部につば部の高さを超えない範囲で巻回したアモルファス磁性薄帯とで複合磁芯を構成し、この複合磁芯にトロイダルコイルを巻回したノイズフィルタ用電磁装置が知られている（特許文献２）

また、渦電流による発熱を圧粉体磁心単独の場合と大差ないレベルに抑えたまま、高い透磁率を達成し、かつ強度が高く、振動や応力が加わる用途にも使える複合磁心材料として、磁性材料の粉末を、その粒子表面を絶縁性の物質でコーティングし、電気的に絶縁した状態で圧粉成形してなる圧粉体の層と、異なる磁性材料の圧延材の層とを積層してなる複合磁性材料が知られている（特許文献３）。

特許第４７６３６０９号公報 特開平５−５５０６１号公報 特開２００１−３３２４１１号公報

特許文献１に記載のインサート成形による複合化した磁性コア部品の場合、その製造にあたり（１）成形サイクルタイムが長くなる、（２）ワーク（圧縮）の温度管理が必要となる、（３）ワークをインサートするための自動機械が必要となる等の問題がある。

特許文献２に記載のノイズフィルタ用電磁装置の複合磁芯は、両端につば部を有するつば付筒状のフェライト磁芯を圧粉成形することが困難であるという問題がある。また、このフェライト磁芯にアモルファス磁性薄帯が巻回された複合磁芯であり、この複合磁芯に巻回されるコイルは、アモルファス磁性薄帯に接触することなく、常にフェライト磁芯に接してトロイダルコイルとして巻回されるため、複合磁芯としてはトロイダルが可能なドーナツ形状などの特定の形状に制約される。また、この複合磁芯の外周に棒状コイルとして巻回しようとするとコイルがアモルファス磁性薄帯に直接接触するため、アモルファス磁性薄帯が割れやすくなり巻線が困難になったり、巻回時の応力により磁気特性が劣化したりするという問題がある。

特許文献３に記載の積層複合磁性材料は、最外層がセンダストなどの圧粉体の層であり、内層が金属の圧延材であるので、両者を全体として複雑な形状に成形して積層することが困難であるという問題がある。

本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、成形性の悪い磁性粉末を使用して任意の形状とすることができ、直流重畳電流特性に優れた磁気特性を有する複合磁性コアおよびこの複合磁性コアの周囲にコイルを巻回した磁性素子の提供を目的とする。

本発明の複合磁性コアは、磁性粉末を圧縮成形して得られる圧縮磁性体と、粉末表面が電気絶縁された磁性粉末に結着樹脂を配合して射出成形して得られる射出成形磁性体とを相互に結合させた結合体からなり、上記結合体が上記射出成形磁性体をハウジングとし、このハウジングの内部に上記圧縮磁性体が配置されてなることを特徴とする。

上記圧縮磁性体は、磁性粉末を加圧成形して圧粉体とし、該圧粉体を焼成して得られることを特徴とする。特に磁性粉末がフェライト粉であることを特徴とする。また、ハウジングとなる射出成形磁性体は、上記磁性粉末がアモルファス金属粉末であり、上記結着樹脂が熱可塑性樹脂であることを特徴とする。

また、上記圧縮磁性体とハウジングとなる射出成形磁性体とを相互に結合させた結合体は、上記ハウジング内に上記圧縮磁性体を圧入または接着してなることを特徴とする。特に、上記圧縮磁性体が上記ハウジング内の空間部に密に配置されるか、または、空隙部を有して配置されることを特徴とする。

本発明の複合磁性コアは、上記結合体の周囲に巻回されたコイルに直流重畳電流を流し、その電流値を増加したときのインダクタンスの減少率がフェライト磁性コアのインダクタンス減少率よりも小さいことを特徴とする。

本発明の磁性素子は、上記本発明の複合磁性コアと、この複合磁性コアの周囲に巻回されたコイルとを含み、電子機器回路に組み込まれる磁性素子であることを特徴とする。特に、ハウジング内に上記圧縮磁性体を圧入または接着してなる複合磁性コアであることを特徴とする。

本発明は、射出成形磁性体をハウジングとし、このハウジングの内部にフェライトなどの圧縮磁性体が配置された複合磁性コアであるので、磁束密度を高くしたい部分に圧縮磁性体を配置することができ、射出成形磁性体単独の磁性コアに比較して、磁束密度を高くできる。その結果、磁性コアの小型化を図ることができる。

また、圧縮磁性体の形状を単純化できるので、磁性粉末の圧縮成形が容易となり、複合磁性コアの充填密度を高めることができる。その結果、成形性の悪い磁性粉末であっても射出成形磁性体と組み合わせることにより、任意の形状および優れた磁気特性を有する小型で安価な複合磁性コアが得られる。

さらに、複合磁性コアの組み合わせにおいて、ハウジングとなる射出成形磁性体内に圧縮磁性体を圧入または接着により配置するので、従来のインサート成形により製造する場合に比較して、製造設備費の低減、生産性の向上、製造コストの低減および形状自由度の向上が図れる。

圧縮磁性体と射出成形磁性体との結合状態を示す図である。 直流電流を流し、直流重畳させたときのインダクタンス値の測定結果を示す図である。 図２におけるインダクタンス値の減少率を示す図である。 四角コアの一例である。 Ｅコアの一例である。 ＥＲコアの一例である。 解放Ｅコアの一例である Ｉコアの一例である。 ボビンコアの一例である。 八角コアの一例である。

電気・電子機器の小型化、高周波数化、大電流化において、現在主流の圧縮成形法で得られるフェライト材料は磁束密度（透磁率）やインダクタンス値に優れているが周波数特性や重畳電流特性に劣る。一方、アモルファス材料を用いた射出成形性磁性材料は、周波数特性や重畳電流特性に優れているが、磁束密度（透磁率）やインダクタンス値が低い。
フェライト粉末とアモルファス粉末とを混合して射出成形性磁性材料とすることもできるが、この場合、磁性コアとしての機械的強度および磁気特性のバランスを図ったり、任意の形状の磁性コアを射出成形したりすることが困難になる。特に磁性コアが棒状または角柱状で、その高さが５ｍｍ以下の極小形状の場合、射出成形が困難になる。
アモルファス材料を射出成形によりハウジングとして、圧縮成形による磁性材料をハウジング内部に配置できる圧縮磁性体として、別々に作製して、両者を組み合わせることにより、材料強度、および磁性コアの形状等の設計自由度を高め、また、連続量産を可能にし、さらに磁気特性のバランスを図ることができた。本発明はこのような知見に基づくものである。

複合磁性コアを形成する圧縮磁性体は、例えば、鉄粉、窒化鉄粉等の純鉄系軟磁性材料、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金（センダスト）粉末、スーパーセンダスト粉末、Ｎｉ−Ｆｅ合金（パーマロイ）粉末、Ｃｏ−Ｆｅ合金粉末、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系合金粉末等の鉄基合金系軟磁性材料、フェライト系磁性材料、アモルファス系磁性材料、微細結晶材料などの磁性材料を原料とできる。
フェライト系磁性材料としては、マンガン亜鉛フェライト、ニッケル亜鉛フェライト、銅亜鉛フェライト、磁鉄鉱等のスピネル型結晶構造を有するスピネルフェライト、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト等の六方晶フェライト、イットリウム鉄ガーネットなどのガーネットフェライトが挙げられる。これらフェライト系磁性材料の中でも透磁率が高く、高周波数領域での渦電流損失が小さい軟磁性フェライトであるスピネルフェライトが好ましい。
アモルファス系磁性材料としては、鉄合金系、コバルト合金系、ニッケル合金系、これらの混合合金系アモルファスなどが挙げられる。

原料となる軟磁性金属粉末材料の粒子表面に絶縁被覆を形成する酸化物としては、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＺｒＯ₂等の絶縁性金属または半金属の酸化物、ガラス、これらの混合物が挙げられる。
絶縁被覆の形成方法としては、メカノフュージョン等の粉末コーティング法や、無電解メッキやゾル−ゲル法等の湿式薄膜作製法、またはスパッタリング等の乾式薄膜作製法等を用いることができる。

圧縮磁性体は、粒子表面に絶縁被覆が形成された上記原料粉末単体、または上記原料粉末にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が配合された粉末を加圧成形して圧粉体とし、この圧粉体を焼成して製造できる。
原料粉末の平均粒子径は１〜１５０μｍであることが好ましい。より好ましくは５〜１００μｍである。平均粒子径が１μｍよりも小さくなると、加圧成形時の圧縮性（粉末の固まり易さを示す尺度）が低下し、焼成後の材料強度が著しく低下する。平均粒子径が１５０μｍよりも大きくなると、高周波数領域での鉄損が大きくなり、磁気特性（周波数特性）が低下する。
また、原料粉末の割合は、原料粉末と熱硬化性樹脂との合計量を１００質量％として、９６〜１００質量％であることが好ましい。９６質量％未満であると、原料粉末の配合割合が低下し、磁束密度や透磁率が低下する。
圧粉成形は、上記原料粉末を金型内に充填し、所定の加圧圧力でプレス成形する方法を用いることができる。この圧粉体を焼成して焼成体を得る。なお、原料に非晶質合金粉末を用いる場合には、焼成温度を非晶質合金の結晶化開始温度より低温とする必要がある。また、熱硬化性樹脂が配合された粉末を用いる場合には、焼成温度を樹脂の硬化温度範囲とする必要がある。

ハウジングとなる射出成形磁性体は、上記圧縮磁性体の原料粉末に結着樹脂を配合して、この混合物を射出成形することにより得られる。
射出成形がし易いこと、射出成形後の形状維持が容易であること、複合磁性コアの磁気特性に優れること等から、磁性粉末がアモルファス金属粉末であることが好ましい。
アモルファス金属粉末は上述した鉄合金系、コバルト合金系、ニッケル合金系、これらの混合合金系アモルファスなどを使用できる。これらアモルファス金属粉末表面に上述した絶縁被覆が形成されている。

結着樹脂としては、射出成形が可能な熱可塑性樹脂を使用できる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリエーテルサルホン、ポリサルホン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリフタールアミド、ポリアミド、これらの混合物が挙げられる。これらの中で、アモルファス金属粉末に混合したときの射出成形時の流動性に優れ、射出成形後の成形体の表面を樹脂層で覆うことができると共に、耐熱性などに優れるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）がより好ましい。
原料粉末の割合は、原料粉末と熱可塑性樹脂との合計量を１００質量％として、８０〜９５質量％であることが好ましい。８０質量％未満であると磁気特性が得られず、９５質量％をこえると射出成形性に劣る。
射出成形は、例えば可動型および固定型が衝合された金型内に上記原料粉末を射出して成形する方法を用いることができる。射出成形条件としては熱可塑性樹脂の種類によっても異なるが、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）の場合、樹脂温度が２９０〜３５０℃、金型温度が１００〜１５０℃であることが好ましい。

圧縮磁性体および射出成形磁性体は、上述した方法によりそれぞれ別々に作製して相互に結合される。それぞれの形状は、複合磁性コアを分割して組み立て易い形状であると共に、圧縮成形、射出成形に適した形状とする。例えば、中心軸孔がないボビン形状の複合磁性コアを作製する場合には、ボビン芯となる円柱形状を圧縮成形による圧縮磁性体とし、ボビン鍔となる孔あき平円盤形状を射出成形による射出成形磁性体として作製する。その後、２個の平円盤形状の中心部に設けられた孔部に円柱形状の両端部を圧入することでボビン形状の複合磁性コアが得られる。または、ボビン芯となる円柱形状を圧縮成形による圧縮磁性体とし、この円柱形状を圧入できる中心軸孔を有するボビン形状を射出成形による射出成形磁性体として作製する。その後、射出成形磁性体の中心軸孔に円柱形状の圧縮磁性体を圧入することでボビン形状の複合磁性コアが得られる。

圧縮磁性体および射出成形磁性体の好ましい材料の組み合わせとしては、圧縮磁性体がフェライトであり、射出成形磁性体がアモルファス金属粉末および熱可塑性樹脂であることが好ましい。より好ましくは、フェライトがＦｅ−Ｎｉ系フェライトであり、アモルファス金属がＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系アモルファスであり、熱可塑性樹脂がポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）である。

圧縮磁性体と射出成形磁性体との結合は、射出成形磁性体をハウジングとし、このハウジングの内部に上記圧縮磁性体を配置する。ここでハウジングとは複合磁性コアの外周面を主として構成する部分をいう。
圧縮磁性体と射出成形磁性体との結合状態を図１に示す。図１（ａ）〜図１（ｃ）は複合磁性コアの結合状態を示す断面図である。
図１（ａ）において、複合磁性コア１は、ハウジングを構成する射出成形磁性体３内に圧縮磁性体２が配置されている。圧縮磁性体２は射出成形磁性体３内に接合部１ａにおいて圧入されるか、または接着剤を用いて接合される。接合部１ａの隙間が大きくなるとインダクタンス値が小さくなるおそれがあるため、圧縮磁性体２と射出成形磁性体３とがより密接できる圧入が好ましい。接着剤を用いる場合、相互に密着できる無溶剤型のエポキシ系接着剤が好ましい。
図１（ｂ）において、複合磁性コア１は、ハウジングを構成する射出成形磁性体３内に空隙部３ａを有して２個の圧縮磁性体２が配置されている。２個の圧縮磁性体２は組成が同一の圧縮磁性体であってもよく、異なる組成の圧縮磁性体の組み合わせであってもよい。また、断面形状を変化させることができる。
図１（ｃ）において、複合磁性コア１は、ハウジングを構成する射出成形磁性体３内に２つの空隙部３ａを有して１個の圧縮磁性体２が配置されている。空隙部３ａの大きさは任意に変更できる。
上記したように、本発明の複合磁性コアは、圧縮磁性体の磁性材料の種類、密度、大きさを変えることにより、容易に複合磁性コアの磁気特性を変更できるので、磁性コア設計の自由度が向上する。また、設計から製造への検討期間を短縮でき、複合磁性コア毎の金型製作も不要となる。

複合磁性コアの磁気特性を以下の方法で測定した。
圧縮磁性体として、外径４０ｍｍφ、内径２７ｍｍφの円筒形のフェライトコアの高さを、１５ｍｍ、１０ｍｍ、６ｍｍに切断した平円筒形のフェライトコアを３個準備する。このフェライトを圧入できる形状の射出成形磁性体を射出成形により成形した。射出成形体の形状は、外径４８ｍｍφ、内径４０ｍｍφ、高さ２０ｍｍの円筒形である。射出成形用磁性体組成物は、表面に絶縁皮膜が形成されているアモルファス金属粉末（Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系アモルファス）１００質量部に、ポリフェニレンサルファイドを１４質量部混合して射出成形用ペレットとしたものである。
射出成形磁性体の内部にフェライトコアを圧入して、以下に示す３種類の複合磁性コアを作製した。また、フェライト単体（図２および３において、フェライトとして示す）、アモルファス単体（図２および３において、ＡＳ−１０として示す）を比較試料とした。
（１）複合材１５：高さ１５ｍｍのフェライトコアをアモルファスに圧入
（２）複合材１０：高さ１０ｍｍのフェライトコアをアモルファスに圧入
（３）複合材６：高さ６ｍｍのフェライトコアをアモルファスに圧入

上記磁芯に０．８５ｍｍφ銅エナメル線を２０ターン巻回しして、インダクタを作製して、その磁気特性を測定した。コイルに直流電流を重畳させたときのインダクタンス値を測定周波数１ＭＨｚで測定した。結果を図２および図３に示す。
図２に示すように、重畳電流の高い領域では複合磁性コアのインダクタンス値はフェライト単体コアよりも優れていた。また、重畳電流が印加されない場合のインダクタンス値はアモルファス単体よりも向上した。
図３に示すように、重畳電流値を増加したときのインダクタンス値の減少率（％）がフェライト単体コアのインダクタンス値の減少率よりも小さいことがわかった。
上記の結果より、複合磁性コアとすることにより、所定の重畳電流が印加される領域ではインダクタンス値を改善することが見い出された。
なお、複合磁性コアに関して測定された最大透磁率はフェライト単体コアよりも僅かに低下する傾向が見られた。しかし、飽和磁束密度はフェライト単体コアのそれよりも略２倍程度の値を示した。

本発明の複合磁性コアは、二輪車を含む自動車や産業用機器および医療用機器の電源回路、フィルタ回路やスイッチング回路等に使用される軟質磁性材料のコア部品、例えばインダクタ、トランス、アンテナ、チョークコイル、フィルタなどのコア部品として使用できる。また、表面実装用部品の磁性コアとして使用できる。

複合磁性コアの形状を図４〜図１０に示す。
図４（ａ）は複合磁性コア４の平面図を、図４（ｂ）はＡ−Ａ断面図をそれぞれ示す。複合磁性コア４は平面視正方形の四角コアの一例である。
複合磁性コア４は、圧縮磁性体４ａを圧入部４ｃで射出成形磁性体４ｂに圧入することで作製できる。圧縮磁性体４ａは円柱状なので、容易に圧縮成形できる。また、射出成形磁性体４ｂは断面コの字型の中心孔を有する皿形状であるので小型でも射出成形が容易である。
複合磁性コア４の寸法の一例としては、ｔ₁が６ｍｍ、ｔ₂が５ｍｍ、ｔ₃が２ｍｍ、ｔ₄が０．５ｍｍ、ｔ₅が２ｍｍφである。

図５（ａ）は複合磁性コア５の平面図を、図５（ｂ）はＡ−Ａ断面図をそれぞれ示す。複合磁性コア５はＥコアの一例である。
複合磁性コア５は、１個の圧縮磁性体５ａと２個の射出成形磁性体５ｂとを接合部５ｃで相互に接着することで作製できる。圧縮磁性体５ａは角柱であり、射出成形磁性体５ｂは断面Ｌ字型の形状であるので小型でも射出成形が容易である。
複合磁性コア５の寸法の一例としては、ｔ₁が７ｍｍ、ｔ₂が６ｍｍ、ｔ₃が１．５ｍｍ、ｔ₄が１．５ｍｍ、ｔ₅が３ｍｍ、ｔ₆が４ｍｍである。

図６（ａ）は複合磁性コア６の平面図を、図６（ｂ）は右側面図を、図６（ｃ）はＡ−Ａ断面図を、図６（ｄ）はＢ−Ｂ断面図をそれぞれ示す。複合磁性コア６はＥＲコアの一例である。
複合磁性コア６は、圧縮磁性体６ａを圧入部６ｃで射出成形磁性体６ｂに圧入することで作製できる。圧縮磁性体６ａは円柱状なので、容易に圧縮成形できる。また、射出成形磁性体６ｂは断面コの字型の中心孔を有する皿形状であるので小型でも射出成形が容易である。
複合磁性コア６の寸法の一例としては、ｔ₁が７ｍｍ、ｔ₂が６ｍｍ、ｔ₃が１．５ｍｍ、ｔ₄が５ｍｍ、ｔ₅が３ｍｍφである。

図７（ａ）は複合磁性コア７の平面図を、図７（ｂ）はＡ−Ａ断面図を、図６（ｃ）はＢ−Ｂ断面図をそれぞれ示す。複合磁性コア７は解放Ｅコアの一例である。
複合磁性コア７は、圧縮磁性体７ａを圧入部７ｃで射出成形磁性体７ｂに圧入することで作製できる。圧縮磁性体７ａは円柱状なので、容易に圧縮成形できる。また、射出成形磁性体７ｂは断面コの字型の中心孔を有する皿形状であるので小型でも射出成形が容易である。
複合磁性コア７の寸法の一例としては、ｔ₁が８ｍｍ、ｔ₂が３ｍｍ、ｔ₃が０．７ｍｍ、ｔ₄が３ｍｍである。

図８（ａ）は上記解放Ｅコアと組み合わせて使用されるＩコアの一例である。図８（ａ）はＩコア８の平面図を、図８（ｂ）はＡ−Ａ断面図を示す。
Ｉコア８は圧縮磁性体または射出成形磁性体で作製できる。断面皿形状であるので小型でも圧縮成形または射出成形が容易である。
Ｉコア８の寸法の一例としては、ｔ₁が８ｍｍ、ｔ₂が０．７ｍｍである。

図９（ａ）は複合磁性コア９の正面図を、図９（ｂ）は平面図を、図９（ｃ）はＡ−Ａ断面図をそれぞれ示す。複合磁性コア９はボビンコアの一例である。
複合磁性コア９は、圧縮磁性体９ａを圧入部９ｃで射出成形磁性体９ｂに圧入することで作製できる。圧縮磁性体９ａは円柱状なので、容易に圧縮成形できる。また、射出成形磁性体９ｂは中心孔を有するボビン形状であるので小型でも射出成形が容易である。
複合磁性コア９の寸法の一例としては、ｔ₁が３ｍｍφ、ｔ₂が１．５ｍｍφ、ｔ₃が１ｍｍ、ｔ₄が０．２５ｍｍ、ｔ₅が１ｍｍφである。

図１０（ａ）は複合磁性コア１０を構成する上部材の平面図を、図１０（ｂ）はＡ−Ａ断面図を、図１０（ｃ）は複合磁性コア１０を構成する下部材の平面図を、図１０（ｄ）はＢ−Ｂ断面図を、図１０（ｅ）は上部材と下部材とを組み合わせた断面図を、図１０（ｆ）はコイルを巻回してインダクタとした場合の断面図をそれぞれ示す。複合磁性コア１０は八角コアの一例である。
複合磁性コア１０を構成する上部材は射出成形磁性体１０ｂとして、同下部材は圧縮磁性体１０ａとしてそれぞれ成形される。射出成形磁性体１０ｂと、コイル１０ｄが巻回された圧縮磁性体１０ａとは接合部１０ｃにて接着されてインダクタとなる。圧縮磁性体１０ａは断面凸部を有する円柱状の簡易な形状であるので、容易に圧縮成形できる。また、射出成形磁性体１０ｂは断面コの字型の皿形状であるので小型でも射出成形が容易である。
複合磁性コア１０の寸法の一例としては、ｔ₁が７ｍｍ、ｔ₂が５ｍｍφ、ｔ₃が３ｍｍφ、ｔ₄が２ｍｍ、ｔ₅が０．７ｍｍである。

上述したように、本発明は複合磁性コア全体の厚さが１ｍｍ以上、５ｍｍ以下であり、平面視での最大径が１５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ〜１０ｍｍ角または３ｍｍ〜１０ｍｍφの超小型の複合磁性コアに適用できる。
なお、複合磁性コアを構成する圧縮磁性体の寸法としては、圧縮成形できる厚さとして０．８ｍｍ以上必要であり、加圧面積としては１ｍｍ角または１ｍｍφ必要である。
図４〜図１０に示した複合磁性コアを、例えばフェライト粉とアモルファス粉と熱可塑性樹脂とからなる組成物の射出成形体のみで得ようとすると磁性コアに割れなどが生じ射出成形することが困難である。このため、別々に作製された、射出成形磁性体と圧縮磁性体とを組み合わせることにより、超小型の複合磁性コアが得られた。

本発明の磁性素子は、上記本発明の複合磁性コアの周囲に巻線を巻回して、コイルを形成し、インダクタ機能を有する。この磁性素子は電子機器回路に組み込まれる。
巻線としては銅エナメル線を使用することができ、その種類としてはウレタン線（ＵＥＷ）、ホルマール線（ＰＶＦ）、ポリエステル線（ＰＥＷ）、ポリエステルイミド線（ＥＩＷ）、ポリアミドイミド線（ＡＩＷ）、ポリイミド線（ＰＩＷ）、これらを組み合わせた二重被複線、または自己融着線、リッツ線等を使用できる。銅エナメル線の断面形状としては丸線や角線を使用できる。
コイルの巻き方としては、ヘリカル巻、トロイダル巻を採用できる。本発明の複合磁性コアにコイル巻する場合、超小型の磁性コアであるので、トロイダルコイルのコアに使用されるドーナツ型コアでない円柱状のコアや板状のコアが好ましい。

本発明の磁性素子の一例として、４．６ｍｍ×３．６ｍｍ×１．０ｍｍの射出成形磁性体の内部に２．６ｍｍ×１．６ｍｍ×１．０ｍｍの圧縮磁性体を圧入した複合磁性コアに線径０．１１ｍｍφの巻線を２６回、巻回してインダクタを作製した。このインダクタンス値（電流２Ａ、周波数１ＭＨｚ）は１０μＨ以上が得られた。
なお、４．６ｍｍ×３．６ｍｍ×１．０ｍｍのフェライト単体角柱の圧縮磁性体に線径０．１１ｍｍφの巻線を２６回、巻回したときのインダクタンス値（電流１．５Ａ、周波数１ＭＨｚ）は４．７μＨであった。
上記本発明の磁性素子は、ノートパソコンや携帯電話の高周波回路に使われるチップインダクタとして好適に使用できる。

本発明の複合磁性コアは、磁性コアの小型化を図ることができるので、今後小型軽量化される電子機器に利用できる。

１ 複合磁性コア
２ 圧縮磁性体
３ 射出成形磁性体
４〜１０ 複合磁性コア

Claims (10)

1. 磁性粉末を圧縮成形して得られる圧縮磁性体と、粉末表面が電気絶縁された磁性粉末に結着樹脂を配合して射出成形して得られる射出成形磁性体とを相互に結合させた結合体からなる複合磁性コアであって、
   前記結合体が前記射出成形磁性体をハウジングとし、このハウジングの内部に前記圧縮磁性体が配置されてなることを特徴とする複合磁性コア。
2. 前記圧縮磁性体は、磁性粉末を加圧成形して圧粉体とし、該圧粉体を焼成して得られることを特徴とする請求項１記載の複合磁性コア。
3. 前記磁性粉末がフェライト粉末であることを特徴とする請求項２記載の複合磁性コア。
4. 前記射出成形磁性体は、前記磁性粉末がアモルファス金属粉末であり、前記結着樹脂が熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の複合磁性コア。
5. 前記結合体は、前記ハウジング内に前記圧縮磁性体が圧入または接着されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の複合磁性コア。
6. 前記圧縮磁性体が前記ハウジング内の空間部に密に配置されてなることを特徴とする請求項５記載の複合磁性コア。
7. 前記圧縮磁性体が前記ハウジング内の空間部に空隙部を有して配置されてなることを特徴とする請求項５記載の複合磁性コア。
8. 前記結合体の周囲に巻回されたコイルに直流重畳電流を流し、その電流値を増加したときのインダクタンスの減少率がフェライト磁性コアのインダクタンス減少率よりも小さいことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載の複合磁性コア。
9. 磁性コアと、この磁性コアの周囲に巻回されたコイルとを含み、電子機器回路に組み込まれる磁性素子であって、
   前記磁性コアが請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載の複合磁性コアであることを特徴とする磁性素子。
10. 前記複合磁性コアが請求項６記載の複合磁性コアであることを特徴とする請求項９記載の磁性素子。

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