JP2017135358A - Flat magnetic metal particle, dust material, dynamo-electric machine, motor, generator - Google Patents

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倫浩 末綱
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朋子 江口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide flat magnetic metal particles having high thermal stability.SOLUTION: Multiple flat magnetic metal particles 10 contain a flat surface 6, and at least one first element from a group consisting of Fe, Co and Ni, and include multiple magnetic metal particles 2 where the ratio of the maximum length to the minimum length in the flat surface is 1-5 in average, the average thickness is between 10 nm and 100 μm, and the average aspect ratio is 5-10000, and multiple magnetic metal small particles 4 of five or more, in average, placed on the flat surface 6, and containing at least one first element from a group consisting of Fe, Co and Ni, and having an average grain size between 10 nm and 1 μm.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施の形態は、扁平磁性金属粒子、圧粉材料、回転電機、モータ、発電機に関する。   Embodiments of the present invention relate to flat magnetic metal particles, a dust material, a rotating electrical machine, a motor, and a generator.

現在、軟磁性材料は、回転電機(例えば、モータ、発電機など)、変圧器、インダクタ、トランス、磁性インク、アンテナ装置等の様々なシステム、デバイスの部品に適用されており非常に重要な材料である。これらの部品においては、軟磁性材料の有する透磁率実部(比透磁率実部)μ’を利用するため、実際に使用する場合は、利用周波数帯域に合わせてμ’を制御することが好ましい。また、高効率のシステムを実現するためには、できるだけ低損失の材料にすることが好ましい。つまり、透磁率虚部(比透磁率虚部)μ”(損失に相当)をできるだけ小さくすることが好ましい。損失に関しては、損失係数tanδ(=μ”/μ’×100(%))が一つの目安となり、μ’に対してμ”が小さければ小さい程損失係数tanδが小さくなり好ましい。そのためには、実際の動作条件においての鉄損を小さくすることが好ましく、すなわち、渦電流損失、ヒステリシス損失、強磁性共鳴損失、残留損失(その他の損失)をできる限り小さくすることが好ましい。渦電流損失を小さくするためには電気抵抗を大きくしたり、金属部のサイズを小さくしたり、磁区構造を細分化したりする事が有効である。ヒステリシス損失を小さくするためには、保磁力を小さくしたり、飽和磁化を大きくしたりする事が有効である。強磁性共鳴損失を小さくするためには、材料の異方性磁界を大きくする事によって強磁性共鳴周波数を高周波化する事が有効である。また、近年ではハイパワーの電力を扱う需要が高まっているため、特に、高電流、高電圧等、材料に印加される実効的な磁界が大きい動作条件下で損失が小さい事が求められる。そのためには磁気飽和を起こさないように軟磁性材料の飽和磁化はできるだけ大きい方が好ましい。さらには、近年では、高周波化によって機器の小型化が可能なため、システム、デバイス機器の利用周波数帯域の高周波数帯化が進んでおり、高周波で高い透磁率と低い損失を備え、特性に優れた磁性材料の開発が急務となっている。   Currently, soft magnetic materials are very important materials applied to various systems and device parts such as rotating electrical machines (eg, motors, generators, etc.), transformers, inductors, transformers, magnetic inks, antenna devices, etc. It is. In these components, since the magnetic permeability real part (relative magnetic permeability real part) μ ′ of the soft magnetic material is used, it is preferable to control μ ′ according to the use frequency band when actually used. . In order to realize a highly efficient system, it is preferable to use a material with as low a loss as possible. That is, it is preferable to make the imaginary part of permeability (imaginary part of relative permeability) μ ″ (corresponding to loss) as small as possible. Regarding loss, the loss coefficient tan δ (= μ ″ / μ ′ × 100 (%)) is one. The smaller the μ ″ relative to μ ′, the smaller the loss coefficient tan δ, which is preferable. For this purpose, it is preferable to reduce the iron loss under actual operating conditions, that is, eddy current loss, hysteresis It is preferable to reduce loss, ferromagnetic resonance loss, and residual loss (other losses) as much as possible, in order to reduce eddy current loss, increase the electrical resistance, reduce the size of the metal part, In order to reduce hysteresis loss, it is effective to reduce the coercive force or increase the saturation magnetization. In order to reduce the loss, it is effective to increase the frequency of the ferromagnetic resonance by increasing the anisotropic magnetic field of the material.In recent years, the demand for handling high power power is increasing, In particular, the loss is required to be small under operating conditions where the effective magnetic field applied to the material is large, such as high current, high voltage, etc. For this purpose, the saturation magnetization of the soft magnetic material can be as small as possible so as not to cause magnetic saturation. Furthermore, in recent years, since the size of equipment can be reduced by increasing the frequency, the use frequency band of the system and device equipment has been increased, and high permeability and low loss at high frequencies have been promoted. There is an urgent need to develop magnetic materials with excellent characteristics.

また、近年、省エネ問題、環境問題に対する意識の高まりから、システムの効率をできるだけ高める事が求められている。特に、モータシステムは、世の中の電力消費の多くを担っているため、モータの高効率化は非常に重要である。この中でモータを構成するコア等は軟磁性材料で構成され、軟磁性材料の透磁率や飽和磁化をできるだけ大きくする事や、損失をできるだけ小さくする事が求められている。また、モータの一部に使われている磁性楔(磁性くさび)においては損失をできるだけ小さくする事が求められている。なお、トランスを用いたシステムにおいても同様の事が要求される。モータやトランスなどにおいては、高効率化とともに小型化への要求も大きい。小型化を実現するためには、軟磁性材料の透磁率、飽和磁化をできるだけ大きくする事が重要である。また、磁気飽和を防ぐためにも飽和磁化をできるだけ大きくする事が重要である。さらにはシステムの動作周波数を高周波化したい需要も大きく、高周波帯域で低損失の材料の開発が求められている。   Further, in recent years, with the growing awareness of energy saving issues and environmental issues, it is required to increase the efficiency of the system as much as possible. In particular, since the motor system is responsible for much of the world's power consumption, it is very important to improve the efficiency of the motor. Among them, the core and the like constituting the motor are made of a soft magnetic material, and it is required to increase the permeability and saturation magnetization of the soft magnetic material as much as possible and to reduce the loss as much as possible. In addition, it is required to reduce the loss as much as possible in the magnetic wedge (magnetic wedge) used in a part of the motor. The same thing is required in a system using a transformer. In motors and transformers, there is a great demand for high efficiency and miniaturization. In order to achieve downsizing, it is important to increase the permeability and saturation magnetization of the soft magnetic material as much as possible. In order to prevent magnetic saturation, it is important to increase the saturation magnetization as much as possible. Furthermore, there is a great demand for increasing the operating frequency of the system, and there is a demand for the development of a material with low loss in the high frequency band.

また、高い透磁率と低い損失を有する軟磁性材料は、インダクタンス素子やアンテナ装置などにも用いられるが、その中でも特に、近年、パワー半導体に用いるパワーインダクタンス素子への応用に関して注目されている。近年、省エネルギー、環境保護の重要性が盛んに唱えられており、CO排出量削減や化石燃料への依存度の低減が求められてきた。この結果、ガソリン自動車に代わる電気自動車やハイブリッド自動車の開発が精力的に進められている。また、太陽光発電や風力発電といった自然エネルギーの利用技術が省エネ社会のキー・テクノロジーといわれており、先進各国は自然エネルギーの利用技術の開発を積極的に進めている。さらに、環境にやさしい省電力システムとして、太陽光発電、風力発電等で発電した電力をスマートグリッドで制御し、家庭内やオフィス、工場に高効率で需給するHEMS(Home Energy Management System)、BEMS(Building and Energy Management System)構築の重要性が盛んに提唱されている。このような省エネルギー化の流れの中で、重要な役割を担うのがパワー半導体である。パワー半導体は、高い電力やエネルギーを高効率で制御する半導体であり、IGBT(insulated gate bipolar transistor)、MOSFET、パワー・バイポーラ・トランジスタ、パワー・ダイオードなどのパワー個別半導体に加え、リニア・レギュレータ、スイッチング・レギュレータなどの電源回路、さらにはこれらを制御するためのパワー・マネジメント用ロジックLSIなどが含まれる。パワー半導体は、家電、コンピュータ、自動車、鉄道などあらゆる機器に幅広く使われており、これら応用機器の普及拡大、さらにこれらの機器へのパワー半導体の搭載比率拡大が期待できるため、今後のパワー半導体は大きな市場成長が予想されている。例えば、多くの家電に搭載されているインバータには、ほとんどといって良いほどパワー半導体が使われており、これによって大幅な省エネが可能になる。パワー半導体は、現在、Siが主流であるが、更なる高効率化や機器の小型化のためには、SiC、GaNの利用が有効であると考えられている。SiCやGaNはSiよりも、バンドギャップや絶縁破壊電界が大きく、耐圧を高くできるため素子を薄くできる。そのため、半導体のオン抵抗を下げることができ、低損失化・高効率化に有効である。また、SiCやGaNはキャリア移動度が高いため、スイッチング周波数を高周波化することが可能となり、素子の小型化に有効となる。さらには、特にSiCではSiよりも熱伝導率が高いため放熱能力が高く高温動作が可能となり、冷却機構を簡素化ができ小型化に有効となる。以上の観点から、SiC、GaNパワー半導体の開発が精力的に行われている。しかし、その実現のためには、パワー半導体とともに使用されるパワーインダクタ素子の開発、すなわち、高透磁率軟磁性材料(高い透磁率と低い損失)の開発が不可欠である。この時、磁性材料に求められる特性としては、駆動周波数帯域での高い透磁率、低い磁気損失は勿論のこと、大電流に対応できる高い飽和磁化が好ましい。飽和磁化が高い場合、高い磁場を印加しても磁気飽和を起こしにくく、実効的なインダクタンス値の低下が抑制できる。これによって、デバイスの直流重畳特性が向上し、システムの効率が向上する。 In addition, soft magnetic materials having high magnetic permeability and low loss are used for inductance elements and antenna devices. Among them, attention has recently been focused on application to power inductance elements used in power semiconductors. In recent years, the importance of energy saving and environmental protection has been widely advocated, and reduction of CO 2 emission amount and dependence on fossil fuel has been demanded. As a result, development of electric vehicles and hybrid vehicles to replace gasoline vehicles has been energetically advanced. In addition, natural energy utilization technologies such as solar power generation and wind power generation are said to be key technologies for an energy-saving society, and advanced countries are actively promoting the development of natural energy utilization technologies. Furthermore, as an environmentally friendly power-saving system, HEMS (Home Energy Management System) and BEMS (BEMS) that control the power generated by solar power generation, wind power generation, etc. with a smart grid and supply and supply at high efficiency to homes, offices and factories. The importance of building and building energy management systems has been actively proposed. Power semiconductors play an important role in this trend of energy saving. Power semiconductors are semiconductors that control high power and energy with high efficiency. In addition to power individual semiconductors such as IGBTs (insulated gate bipolar transistors), MOSFETs, power bipolar transistors, and power diodes, linear regulators and switching A power supply circuit such as a regulator and a power management logic LSI for controlling them are included. Power semiconductors are widely used in various devices such as home appliances, computers, automobiles, railroads, etc., and the spread of these applied devices can be expected, and further the mounting ratio of power semiconductors to these devices can be expected. Big market growth is expected. For example, power semiconductors are used in almost all inverters installed in many home appliances, which enables significant energy savings. Currently, Si is the main power semiconductor, but it is considered that the use of SiC and GaN is effective for further increasing the efficiency and miniaturization of equipment. SiC and GaN have a larger band gap and dielectric breakdown field than Si, and can increase the breakdown voltage, so that the device can be made thinner. As a result, the on-resistance of the semiconductor can be reduced, which is effective for reducing loss and increasing efficiency. Further, since SiC and GaN have high carrier mobility, it is possible to increase the switching frequency, which is effective for miniaturization of the element. Furthermore, in particular, SiC has a higher thermal conductivity than Si, and thus has a high heat dissipation capability and can be operated at a high temperature, which simplifies the cooling mechanism and is effective for miniaturization. From the above viewpoint, SiC and GaN power semiconductors have been vigorously developed. However, in order to realize this, it is indispensable to develop a power inductor element used together with a power semiconductor, that is, development of a high magnetic permeability soft magnetic material (high magnetic permeability and low loss). At this time, as the characteristics required for the magnetic material, high saturation magnetization capable of handling a large current as well as high magnetic permeability and low magnetic loss in the driving frequency band are preferable. When the saturation magnetization is high, even when a high magnetic field is applied, magnetic saturation is unlikely to occur, and an effective decrease in inductance value can be suppressed. This improves the DC superposition characteristics of the device and improves the efficiency of the system.

また、高周波で高い透磁率と低い損失を有する磁性材料は、アンテナ装置等の高周波通信機器のデバイスへの応用も期待される。アンテナの小型化、省電力化の方法として、高透磁率(高い透磁率と低い損失)の絶縁基板をアンテナ基板として、アンテナから通信機器内の電子部品や基板へ到達する電波を巻き込んで電子部品や基板へ電波を到達させずに送受信を行う方法がある。これによって、アンテナの小型化と省電力化が可能となるが、同時に、アンテナの共振周波数を広帯域化することも可能となり好ましい。   In addition, magnetic materials having high magnetic permeability and low loss at high frequencies are expected to be applied to devices of high-frequency communication equipment such as antenna devices. As a method for reducing the size and power consumption of antennas, an insulating substrate with high magnetic permeability (high magnetic permeability and low loss) is used as an antenna substrate, and electronic components that involve radio waves that reach the electronic components in the communication equipment and the substrate from the antenna There is a method for transmitting and receiving without transmitting radio waves to the board. As a result, it is possible to reduce the size and power consumption of the antenna, but at the same time, it is possible to widen the resonance frequency of the antenna, which is preferable.

なお、上記各々のシステム、デバイス、に組み込んだ際に求められるその他の特性としては、高い熱的安定性、高強度、高靱性、等も挙げられる。また、複雑な形状に適用するためには、板やリボンの形状よりも圧紛体の方が好ましい。しかしながら一般に圧紛体にすると、飽和磁化、透磁率、損失、強度、靱性などの点で特性が劣化する事が知られており、特性の向上が好ましい。   Other characteristics required when incorporated in each of the above systems and devices include high thermal stability, high strength, high toughness, and the like. Moreover, in order to apply to a complicated shape, the compact is preferable to the shape of a plate or ribbon. However, it is generally known that when a compact is used, characteristics are deteriorated in terms of saturation magnetization, magnetic permeability, loss, strength, toughness, etc., and improvement of characteristics is preferable.

次に既存の軟磁性材料について、その種類と問題点について説明する。   Next, the types and problems of existing soft magnetic materials will be described.

10kH以下のシステム用の既存の軟磁性材料としては、珪素鋼板(FeSi)が挙げられる。珪素鋼板は歴史が古く、大電力を扱う回転電機、トランスのコア材料のほとんどに採用されている材料である。無方向珪素鋼板から方向性珪素鋼板へと高特性化が図られ、発見当初に比べると進化はしているが、近年では特性改善は頭打ちになってきている。特性としては、高飽和磁化、高透磁率、低損失を同時に満たす事が特に重要である。世の中では、珪素鋼板を超える材料の研究がアモルファス系、ナノクリスタル系の組成を中心に盛んに行われてはいるが、すべての面で珪素鋼板を超える材料組成はいまだ見付かっていない。また複雑な形状に適用可能な圧紛体の研究も行われているが、圧紛体においては板やリボンと比べて、特性が悪いという欠点を有している。   An existing soft magnetic material for a system of 10 kHz or less includes a silicon steel plate (FeSi). Silicon steel sheets have a long history and are used in most core materials for rotating electrical machines and transformers that handle high power. High performance has been achieved from non-oriented silicon steel sheets to directional silicon steel sheets, which have evolved compared to the initial discovery, but in recent years, the improvement in characteristics has reached a peak. As characteristics, it is particularly important to satisfy high saturation magnetization, high magnetic permeability, and low loss at the same time. In the world, research on materials exceeding silicon steel sheets has been actively conducted centering on amorphous and nanocrystal-based compositions, but no material composition exceeding silicon steel sheets has been found yet. In addition, research on a compact that can be applied to a complicated shape has been conducted, but the compact has a defect that the characteristics are poor compared to a plate or a ribbon.

10kHz〜100kHzのシステム用の既存の軟磁性材料としては、センダスト(Fe−Si−Al)、ナノクリスタル系ファインメット(Fe−Si−B−Cu−Nb)、Fe基又はCo基アモルファス・ガラスのリボン・圧粉体、又はMnZn系フェライト材料が挙げられる。しかしながら、いずれも高透磁率、低損失、高飽和磁化、高い熱的安定性、高強度、高靱性、を完全に満たしてはおらず不十分である。   Existing soft magnetic materials for 10 kHz to 100 kHz systems include Sendust (Fe-Si-Al), nanocrystal-based finemet (Fe-Si-B-Cu-Nb), Fe-based or Co-based amorphous glass. Examples include ribbons and green compacts, or MnZn-based ferrite materials. However, none of them does not completely satisfy high permeability, low loss, high saturation magnetization, high thermal stability, high strength, and high toughness.

100kHz以上(MHz帯域以上)の既存の軟磁性材料としては、NiZn系フェライト、六方晶フェライト等が挙げられるが、高周波での磁気特性が不十分である。   Examples of existing soft magnetic materials of 100 kHz or higher (MHz band or higher) include NiZn-based ferrite and hexagonal ferrite, but their magnetic properties at high frequencies are insufficient.

以上の事から、高飽和磁化、高透磁率、低損失、高い熱的安定性、優れた機械特性を有する磁性材料の開発が好ましい。   In view of the above, it is preferable to develop a magnetic material having high saturation magnetization, high magnetic permeability, low loss, high thermal stability, and excellent mechanical properties.

特開2013−65844号公報JP 2013-65844 A

本発明が解決しようとする課題は、高い熱的安定性を有する扁平磁性金属粒子、及びこれを用いた回転電機、モータ及び発電機を提供する事にある。   The problem to be solved by the present invention is to provide flat magnetic metal particles having high thermal stability, and a rotating electrical machine, a motor and a generator using the same.

実施の形態の複数の扁平磁性金属粒子は、扁平面と、Fe、Co及びNiからなる群のうちの少なくとも1つの第1の元素と、を含み、扁平面内の最小長さに対する最大長さの比は平均して1以上5以下であり、平均厚さは10nm以上100μm以下であり、平均アスペクト比は5以上10000以下である複数の磁性金属粒子と、扁平面に平均して5個以上配置され、Fe、Co及びNiからなる群のうちの少なくとも1つの第1の元素を含み、平均粒径は10nm以上1μm以下の複数の磁性金属小粒子と、を備える。   The plurality of flat magnetic metal particles according to the embodiment includes a flat plane and at least one first element selected from the group consisting of Fe, Co, and Ni, and has a maximum length with respect to a minimum length in the flat plane. The average ratio is 1 or more and 5 or less, the average thickness is 10 nm or more and 100 μm or less, the average aspect ratio is 5 or more and 10000 or less, and the average flat surface is 5 or more And a plurality of small magnetic metal particles having at least one first element selected from the group consisting of Fe, Co, and Ni and having an average particle size of 10 nm to 1 μm.

第1の実施の形態の扁平磁性金属粒子の模式図である。It is a schematic diagram of the flat magnetic metal particle of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の扁平磁性金属粒子の顕微鏡写真である。It is a microscope picture of the flat magnetic metal particle of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の比較となる扁平磁性金属粒子の顕微鏡写真である。It is a microscope picture of the flat magnetic metal particle used as a comparison with a 1st embodiment. 第1の実施の形態の比較となる扁平磁性金属粒子の表面を拡大した顕微鏡写真である。It is the microscope picture which expanded the surface of the flat magnetic metal particle used as a comparison with 1st Embodiment. 第1の実施の形態において、粉砕の手法の違いによる、製造された扁平磁性金属粒子の違いを示す顕微鏡写真である。In 1st Embodiment, it is a microscope picture which shows the difference in the manufactured flat magnetic metal particle by the difference in the method of a grinding | pulverization. 第1の実施の形態の扁平磁性金属粒子の粒度分布を示す図である。It is a figure which shows the particle size distribution of the flat magnetic metal particle of 1st Embodiment. 第2の実施の形態の扁平磁性金属粒子の模式図である。It is a schematic diagram of the flat magnetic metal particle of 2nd Embodiment. 第3の実施の形態の圧粉材料の模式図である。It is a schematic diagram of the compacting material of 3rd Embodiment. 共晶粒子を有する第3の実施の形態の圧粉材料の模式図である。It is a schematic diagram of the compacting material of 3rd Embodiment which has a eutectic particle. 中間介在粒子を有する第3の実施の形態の圧粉材料の模式図である。It is a schematic diagram of the compacting material of 3rd Embodiment which has intermediate intervening particles. 第3の実施の形態の圧粉材料において、扁平磁性金属粒子の配向を説明する図である。It is a figure explaining the orientation of a flat magnetic metal particle in the compacting material of 3rd Embodiment. 第4の実施の形態のモータシステムの概念図例である。It is an example of a key map of a motor system of a 4th embodiment. 第4の実施の形態のモータの模式図である。It is a schematic diagram of the motor of 4th Embodiment. 第4の実施の形態のモータコアの模式図である。It is a schematic diagram of the motor core of 4th Embodiment. 第4の実施の形態の変圧器・トランスの模式図である。It is a schematic diagram of the transformer and transformer of 4th Embodiment. 第4の実施の形態のインダクタの模式図である。It is a schematic diagram of the inductor of 4th Embodiment. 第4の実施の形態の発電機の模式図である。It is a schematic diagram of the generator of 4th Embodiment. 磁束の方向と圧粉材料の配置方向の関係を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the relationship between the direction of magnetic flux, and the arrangement | positioning direction of a compacting material.

以下、図面を用いて実施の形態を説明する。なお、図面中、同一又は類似の箇所には、同一又は類似の符号を付している。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.

(第1の実施の形態)
本実施の形態の複数の扁平磁性金属粒子は、扁平面と、Fe、Co及びNiからなる群のうちの少なくとも1つの第1の元素と、を含み、扁平面内の最小長さに対する最大長さの比は平均して1以上5以下であり、平均厚さは10nm以上100μm以下であり、平均アスペクト比は5以上10000以下である複数の磁性金属粒子と、扁平面に平均して5個以上配置され、Fe、Co及びNiからなる群のうちの少なくとも1つの第1の元素を含み、平均粒径は10nm以上1μm以下の複数の磁性金属小粒子と、を備える。
(First embodiment)
The plurality of flat magnetic metal particles according to the present embodiment includes a flat plane and at least one first element selected from the group consisting of Fe, Co, and Ni, and has a maximum length with respect to a minimum length in the flat plane. The average thickness ratio is 1 or more and 5 or less, the average thickness is 10 nm or more and 100 μm or less, the average aspect ratio is 5 or more and 10000 or less, and an average of 5 on the flat surface A plurality of small magnetic metal particles including at least one first element selected from the group consisting of Fe, Co, and Ni and having an average particle size of 10 nm to 1 μm.

なお、厚さ、アスペクト比、最小長さに対する最大長さの比、磁性金属小粒子の個数は、いずれも平均値を採用する。具体的には、10個以上の値を平均した値を採用する。   The thickness, aspect ratio, ratio of maximum length to minimum length, and number of magnetic metal small particles are all average values. Specifically, a value obtained by averaging 10 or more values is employed.

図1は、本実施形態の扁平磁性金属粒子の模式図である。図1(a)は、本実施形態の扁平磁性金属粒子の斜視模式図である。図1(b)は、本実施形態の扁平磁性金属粒子を上方から見た場合の模式図である。図1(c)は、本実施形態の扁平面の最大長さaと最小長さbと厚さtを示す模式図である。図1(d)は、本実施形態の扁平磁性金属粒子において、磁性金属小粒子が一方向に配列した場合の模式図である。   FIG. 1 is a schematic diagram of the flat magnetic metal particles of the present embodiment. FIG. 1A is a schematic perspective view of the flat magnetic metal particles of the present embodiment. FIG.1 (b) is a schematic diagram at the time of seeing the flat magnetic metal particle of this embodiment from upper direction. FIG.1 (c) is a schematic diagram which shows the maximum length a of the flat surface of this embodiment, minimum length b, and thickness t. FIG.1 (d) is a schematic diagram when the magnetic metal small particle has arranged in one direction in the flat magnetic metal particle of this embodiment.

図2(a)及び図2(b)は、本実施の形態の扁平磁性金属粒子の顕微鏡写真の一例である。図2(b)の矢印の先に、磁性金属小粒子4が示されている。   FIG. 2A and FIG. 2B are examples of micrographs of the flat magnetic metal particles of the present embodiment. Magnetic metal small particles 4 are shown at the tip of the arrow in FIG.

扁平磁性金属粒子10は、複数の磁性金属粒子2と、複数の磁性金属小粒子4と、を備える。扁平磁性金属粒子10は、扁平状(flaky、flattened)の形状(flaky shape、flattened shape)をした、扁平粒子(flaky particle、flattened particle)である。   The flat magnetic metal particle 10 includes a plurality of magnetic metal particles 2 and a plurality of magnetic metal small particles 4. The flat magnetic metal particle 10 is a flat particle (flaky particle, flattened particle) having a flat shape (flaky shape, flattened shape).

磁性金属粒子2は、扁平面6と、Fe(鉄)、Co(コバルト)及びNi(ニッケル)からなる群のうちの少なくとも1つの第1の元素と、を含む。   The magnetic metal particle 2 includes a flat surface 6 and at least one first element selected from the group consisting of Fe (iron), Co (cobalt), and Ni (nickel).

扁平面6内の最小長さbに対する最大長さaの比a/bは平均して1以上5以下である。これによって粒子を圧粉化する際に屈曲して圧粉化されることが少なくなり、粒子への応力が低減されやすい。つまり、歪みが低減され保磁力、ヒステリシス損失が低減されるとともに、応力が低減されるため熱的な安定性や強度や靱性などの機械的特性が向上しやすくなる。   The ratio a / b of the maximum length a to the minimum length b in the flat surface 6 is 1 or more and 5 or less on average. This reduces bending and compaction when the particles are compacted, and the stress on the particles is likely to be reduced. That is, distortion is reduced, coercive force and hysteresis loss are reduced, and stress is reduced, so that mechanical characteristics such as thermal stability, strength, and toughness are easily improved.

最大長さa及び最小長さbに関しては、次のようにして求める。扁平面6を透過電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscopy)観察や走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscopy)観察して、扁平面6の輪郭線の各点の接線に対して垂直な方向に線を引き、向かい側の輪郭線と交わった点までの長さを測る。これを輪郭線上の全ての点において行い、最大長さaと最小長さbを決定する。   The maximum length a and the minimum length b are obtained as follows. The flat plane 6 is observed with a transmission electron microscope (TEM) or a scanning electron microscope (SEM), and a line is perpendicular to the tangent of each point of the outline of the flat plane 6. Pull and measure the length to the point where it intersects the opposite contour line. This is performed at all points on the contour line, and the maximum length a and the minimum length b are determined.

扁平面6の輪郭はやや丸まったものが望ましい。極端な例としては、正方形や長方形の輪郭をするよりも円や楕円の様な丸まった輪郭をするものの方が望ましい。これらによって、輪郭周辺において応力が集中しにくく、扁平磁性金属粒子の磁気的な歪みが低減され、保磁力が下がり、ヒステリシス損失が低減され望ましい。応力集中が低減されるため熱的な安定性や強度や靱性などの機械的特性も向上しやすくなり望ましい。   The outline of the flat surface 6 is preferably slightly rounded. As an extreme example, it is preferable to have a rounded outline such as a circle or an ellipse rather than a square or rectangular outline. As a result, it is desirable that stress is less likely to concentrate around the contour, magnetic distortion of the flat magnetic metal particles is reduced, coercivity is reduced, and hysteresis loss is reduced. Since stress concentration is reduced, thermal stability, mechanical properties such as strength and toughness are easily improved, which is desirable.

磁性金属粒子2の平均厚さtは、10nm以上100μm以下である。より好ましくは10nm以上1μm以下、さらに好ましくは10nm以上100nm以下である。これによって扁平面に平行な方向に磁界が印加された際に、渦電流損失を十分に小さくできて好ましい。また、厚さが小さい方が、磁気モーメントが扁平面に平行な方向に閉じ込められ、回転磁化で磁化が進行しやすくなり好ましい。回転磁化で磁化が進行する場合は、磁化が可逆的に進行しやすいため、保磁力が小さくなり、これによってヒステリシス損失が低減でき好ましい。   The average thickness t of the magnetic metal particles 2 is 10 nm or more and 100 μm or less. More preferably, they are 10 nm or more and 1 micrometer or less, More preferably, they are 10 nm or more and 100 nm or less. Thereby, when a magnetic field is applied in a direction parallel to the flat surface, the eddy current loss can be sufficiently reduced, which is preferable. A smaller thickness is preferred because the magnetic moment is confined in the direction parallel to the flat surface, and the magnetization is likely to proceed by rotational magnetization. When the magnetization proceeds by rotational magnetization, the magnetization is likely to proceed reversibly, so that the coercive force is reduced, thereby reducing the hysteresis loss, which is preferable.

平均厚さtは、磁性金属粒子2をTEM又はSEMで観察することにより求める。   The average thickness t is determined by observing the magnetic metal particles 2 with a TEM or SEM.

磁性金属粒子2の平均アスペクト比(((a+b)/2)/t)は、5以上10000以下である。これによって透磁率が大きくなるためである。また、強磁性共鳴周波数を高くできるため、強磁性共鳴損失を小さくできるためである。また、アスペクト比が大きい方が、磁気モーメントが扁平面に平行な方向に閉じ込められ、回転磁化で磁化が進行しやすくなり好ましい。回転磁化で磁化が進行する場合は、磁化が可逆的に進行しやすいため、保磁力が小さくなり、これによってヒステリシス損失が低減でき好ましい。   The average aspect ratio (((a + b) / 2) / t) of the magnetic metal particles 2 is 5 or more and 10,000 or less. This is because the magnetic permeability increases. Further, since the ferromagnetic resonance frequency can be increased, the ferromagnetic resonance loss can be reduced. A larger aspect ratio is preferable because the magnetic moment is confined in a direction parallel to the flat surface, and magnetization is likely to proceed due to rotational magnetization. When the magnetization proceeds by rotational magnetization, the magnetization is likely to proceed reversibly, so that the coercive force is reduced, thereby reducing the hysteresis loss, which is preferable.

平均アスペクト比(((a+b)/2)/t)は、磁性金属粒子2をTEM又はSEMで観察することにより求める。   The average aspect ratio (((a + b) / 2) / t) is determined by observing the magnetic metal particles 2 with a TEM or SEM.

磁性金属小粒子4は、扁平面6に平均して5個以上配置されている。   On average, five or more magnetic metal small particles 4 are arranged on the flat surface 6.

磁性金属小粒子4は、扁平面6に配置されている。又は、磁性金属小粒子4は、扁平面6の表面上に設けられている。又は、磁性金属小粒子4は、扁平面6の表面に配置されている。又は、磁性金属小粒子4は、扁平面6の表面上に配置されている。又は、磁性金属小粒子4は、扁平面6上に配置されている。又は、磁性金属小粒子4は、扁平面6と一体化されている。   The magnetic metal small particles 4 are arranged on the flat surface 6. Alternatively, the magnetic metal small particles 4 are provided on the surface of the flat surface 6. Alternatively, the magnetic metal small particles 4 are disposed on the surface of the flat surface 6. Alternatively, the magnetic metal small particles 4 are disposed on the surface of the flat surface 6. Alternatively, the magnetic metal small particles 4 are arranged on the flat surface 6. Alternatively, the magnetic metal small particles 4 are integrated with the flat surface 6.

磁性金属小粒子4は、Fe、Co及びNiからなる群のうちの少なくとも1つの第1の元素を含み、平均粒径は10nm以上1μm以下である。より好ましくは、磁性金属小粒子4は、磁性金属粒子2と同等の組成を有する。磁性金属小粒子4が扁平面6の表面に設けられる、又は磁性金属粒子2に磁性金属小粒子4が一体化されることによって、扁平磁性金属粒子10の表面が擬似的にやや荒らされた状態になり、これによって、扁平磁性金属粒子10を後述する介在相20とともに圧粉化する際の密着性が大きく向上する。これによって、熱的な安定性や強度や靱性などの機械的特性が向上しやすくなる。この様な効果を最大限に発揮するためには、磁性金属小粒子4の平均粒径を10nm以上1μm以下にして、平均して5個以上の磁性金属小粒子4を扁平磁性金属粒子10の表面、すなわち扁平面6に一体化させる事が望ましい。なお、図1(d)のように、磁性金属小粒子4が扁平面6内の一方向に配列させると、扁平面6内で磁気的な異方性が付与されやすく、高透磁率と低損失を実現しやすいため、より好ましい。   The magnetic metal small particles 4 include at least one first element selected from the group consisting of Fe, Co, and Ni, and have an average particle size of 10 nm to 1 μm. More preferably, the magnetic metal small particles 4 have the same composition as the magnetic metal particles 2. The state in which the surface of the flat magnetic metal particle 10 is slightly roughened by providing the magnetic metal small particle 4 on the surface of the flat surface 6 or by integrating the magnetic metal small particle 4 with the magnetic metal particle 2. Thus, the adhesion when the flat magnetic metal particles 10 are compacted together with the intervening phase 20 described later is greatly improved. Thereby, mechanical properties such as thermal stability, strength, and toughness are easily improved. In order to maximize such an effect, the average particle diameter of the magnetic metal small particles 4 is set to 10 nm or more and 1 μm or less, and five or more magnetic metal small particles 4 are averaged on the flat magnetic metal particles 10. It is desirable to be integrated with the surface, that is, the flat surface 6. As shown in FIG. 1 (d), when the magnetic metal small particles 4 are arranged in one direction in the flat surface 6, magnetic anisotropy is easily imparted in the flat surface 6, and high magnetic permeability and low Since loss is easy to realize, it is more preferable.

磁性金属小粒子4の平均粒径は、磁性金属小粒子4をTEM又はSEMで観察することにより求める。   The average particle diameter of the magnetic metal small particles 4 is determined by observing the magnetic metal small particles 4 with a TEM or SEM.

扁平磁性金属粒子10及び磁性金属小粒子4は、Fe、Coを含み、Coの量はFeとCoの合計量に対して10原子%以上60原子%以下であることが好ましく、10原子%以上40原子%以下含まれることがさらに好ましい。これによって磁気異方性が適度に大きく付与されやすく、上記の磁気特性が向上するため好ましい。また、Fe−Co系は高飽和磁化を実現し易いため好ましい。さらにFeとCoの組成範囲が上記の範囲に入る事によって、より高い飽和磁化が実現でき好ましい。   The flat magnetic metal particles 10 and the magnetic metal small particles 4 contain Fe and Co, and the amount of Co is preferably 10 atomic percent or more and 60 atomic percent or less with respect to the total amount of Fe and Co, and is preferably 10 atomic percent or more. More preferably, it is contained at 40 atom% or less. This is preferable because the magnetic anisotropy is easily imparted to a reasonably large value and the magnetic characteristics are improved. In addition, the Fe—Co system is preferable because high saturation magnetization is easily realized. Furthermore, when the composition range of Fe and Co falls within the above range, higher saturation magnetization can be realized, which is preferable.

扁平磁性金属粒子10は扁平面6内において一方向に磁気異方性を有する事が望ましいが、これについて詳しく説明する。まず、扁平磁性金属粒子10の磁区構造が多磁区構造の場合は、磁化過程は磁壁移動で進行するが、この場合扁平面6内の容易軸方向の方が困難軸方向よりも保磁力が小さくなり、損失(ヒステリシス損失)が小さくなる。また容易軸方向の方が困難軸方向よりも透磁率が大きくなる。なお、等方的な扁平磁性金属粒子10の場合と比べると、磁気異方性を有する扁平磁性金属粒子10の場合の方が、特に容易軸方向において保磁力が小さくなり、これによって損失が小さくなり好ましい。また透磁率も大きくなり好ましい。つまり、扁平面6内方向で磁気異方性を有する事によって、等方的な材料と比べて磁気特性が向上する。特に、扁平面6内の容易軸方向の方が困難軸方向よりも磁気特性が優れ、好ましい。次に、扁平磁性金属粒子10の磁区構造が単磁区構造の場合は、磁化過程は回転磁化で進行するが、この場合は、扁平面6内の困難軸方向の方が容易軸方向よりも保磁力が小さくなり、損失が小さくなる。完全に回転磁化で磁化が進行する場合は保磁力がゼロになり、ヒステリシス損失がゼロとなり好ましい。なお、磁化が磁壁移動で進行するか(磁壁移動型)それとも回転磁化で進行するか(回転磁化型)は、磁区構造が多磁区構造になるかそれとも単磁区構造になるか、によって決定される。この時、多磁区構造になるか単磁区構造にあるかは、扁平磁性金属粒子10のサイズ(厚さやアスペクト比)、組成、粒子同士の相互作用の状況、等によって決定される。例えば、扁平磁性金属粒子10の厚さtは小さい程単磁区構造になりやすく、厚さが10nm以上1μm以下の時、特に10nm以上100nm以下の時に単磁区構造になりやすい。組成としては、結晶磁気異方性が大きい組成においては厚さが大きくても単磁区構造を維持し易く、結晶磁気異方性が小さい組成においては厚さが小さくないと単磁区構造を維持し難い傾向にある。つまり、単磁区構造になるか多磁区構造になるかの境目の厚さは組成によっても変わる。また扁平磁性金属粒子10同士が磁気的に結合して磁区構造が安定化した方が単磁区構造になりやすい。なお、磁化挙動が磁壁移動型か、それとも、回転磁化型かの判断は、次の様に簡単に判別する事ができる。まず、材料面内(扁平磁性金属粒子の扁平面と平行な面)において、磁界を加える向きを変えて磁化測定を行い、磁化曲線の違いが最も大きくなる2つの方向(この時2つの方向は互いに90度傾いた方向)を探し出す。次に、その2つの方向の曲線を比較する事によって磁壁移動型か回転磁化型かを判別する事ができる。   The flat magnetic metal particles 10 preferably have magnetic anisotropy in one direction within the flat surface 6, which will be described in detail. First, when the magnetic domain structure of the flat magnetic metal particle 10 is a multi-domain structure, the magnetization process proceeds by domain wall movement. In this case, the coercive force is smaller in the easy axis direction in the flat plane 6 than in the difficult axis direction. Thus, the loss (hysteresis loss) is reduced. Further, the permeability in the easy axis direction is larger than that in the difficult axis direction. Compared to the case of the isotropic flat magnetic metal particle 10, the coercive force is smaller in the case of the flat magnetic metal particle 10 having magnetic anisotropy, particularly in the easy axis direction, thereby reducing the loss. It is preferable. Moreover, the magnetic permeability is increased, which is preferable. That is, by having magnetic anisotropy in the flat plane 6 inward direction, the magnetic characteristics are improved as compared with isotropic materials. In particular, the easy axis direction in the flat surface 6 is preferable because the magnetic characteristics are superior to the difficult axis direction. Next, when the magnetic domain structure of the flat magnetic metal particle 10 is a single magnetic domain structure, the magnetization process proceeds by rotational magnetization. In this case, the hard axis direction in the flat plane 6 is more preserved than the easy axis direction. Magnetic force is reduced and loss is reduced. When the magnetization proceeds completely by rotational magnetization, the coercive force becomes zero and the hysteresis loss becomes zero, which is preferable. Whether magnetization proceeds by domain wall motion (domain wall motion type) or rotational magnetization (rotation magnetization type) is determined by whether the domain structure is a multi-domain structure or a single domain structure. . At this time, whether the structure is a multi-domain structure or a single-domain structure is determined by the size (thickness and aspect ratio) of the flat magnetic metal particles 10, the composition, the state of interaction between the particles, and the like. For example, the smaller the thickness t of the flat magnetic metal particles 10 is, the more easily a single domain structure is formed. When the thickness is 10 nm or more and 1 μm or less, particularly when the thickness is 10 nm or more and 100 nm or less, the single domain structure is easily formed. As a composition, it is easy to maintain a single domain structure even when the thickness is large in a composition having a large magnetocrystalline anisotropy, and a single domain structure is maintained unless the thickness is small in a composition having a small magnetocrystalline anisotropy. It tends to be difficult. That is, the thickness of the boundary between the single-domain structure and the multi-domain structure varies depending on the composition. In addition, the single magnetic domain structure is more likely when the flat magnetic metal particles 10 are magnetically coupled to stabilize the magnetic domain structure. Whether the magnetization behavior is a domain wall motion type or a rotational magnetization type can be easily determined as follows. First, in the material plane (a plane parallel to the flat surface of the flat magnetic metal particle), the magnetization is measured by changing the direction in which the magnetic field is applied, and the two directions in which the difference in the magnetization curve is largest (the two directions are Search for directions that are tilted 90 degrees from each other. Next, by comparing the curves in the two directions, it can be determined whether the domain wall motion type or the rotational magnetization type.

なお、扁平面6内での一軸磁気異方性の大きさとしては、0.1Oe以上10kOe以下が好ましく、より好ましくは1Oe以上1kOe以下、さらに好ましくは1Oe以上100Oe以下である。なお、磁気異方性を有しているかどうか、またどの程度の磁気異方性を有しているか、については、例えば振動試料型磁力計(VSM:Vibrating Sample Magnetometer)等を用いて、方向を変えて測定する事によって簡単に評価できる。通常の扁平粒子を用いた圧紛体では扁平面内は磁気的に等方的であるので、本実施の形態と根本的に異なる。扁平面内において磁気異方性を有する事によって、磁気特性が大きく向上する。   In addition, the magnitude of the uniaxial magnetic anisotropy in the flat plane 6 is preferably 0.1 Oe or more and 10 kOe or less, more preferably 1 Oe or more and 1 kOe or less, and further preferably 1 Oe or more and 100 Oe or less. Whether or not the magnetic anisotropy is present and how much the magnetic anisotropy is present can be determined by using, for example, a vibrating sample magnetometer (VSM). It can be easily evaluated by changing and measuring. Since the inside of the flat surface is magnetically isotropic in a compact using normal flat particles, it is fundamentally different from the present embodiment. By having magnetic anisotropy in the flat plane, the magnetic characteristics are greatly improved.

複数の扁平磁性金属粒子10の粒度分布ばらつきは、変動係数(CV値)で定義できる。すなわち、CV値(%)=[粒度分布の標準偏差(μm)/平均粒径(μm)]×100である。CV値が小さいほど、粒度分布ばらつきが小さくシャープな粒度分布になるといえる。上記定義のCV値が0.1%以上60%以下であると、低保磁力、低ヒステリシス損失、高透磁率、高熱的安定性、を実現でき好ましい。また、ばらつきが少ないため、高い歩留りも実現しやすい。より好ましいCV値の範囲は0.1%以上40%以下である。   The particle size distribution variation of the plurality of flat magnetic metal particles 10 can be defined by a coefficient of variation (CV value). That is, CV value (%) = [standard deviation of particle size distribution (μm) / average particle size (μm)] × 100. It can be said that the smaller the CV value, the smaller the particle size distribution variation and the sharper the particle size distribution. When the CV value defined above is 0.1% or more and 60% or less, low coercive force, low hysteresis loss, high magnetic permeability, and high thermal stability are preferable. Moreover, since there is little variation, it is easy to realize a high yield. A more preferable range of the CV value is 0.1% or more and 40% or less.

なお、磁気異方性を誘起させるためには、扁平磁性金属粒子の結晶性をできるだけ非晶質化させ、磁場や歪みによって面内一方向に磁気異方性を誘起させる方法もある。この場合においては、扁平磁性金属粒子をできる限り非晶質化させやすい組成にすることが望ましい。このような観点においては、扁平磁性金属粒子に含まれる磁性金属が、B(ホウ素)、Si(シリコン)、C(炭素)、Ti(チタン)、Zr(ジルコニウム)、Hf(ハフニウム)、Nb(ニオブ)、Ta(タンタル)、Mo(モリブデン)、Cr(クロム)、Cu(銅)、W(タングステン)、P(リン)、N(窒素)、Ga(ガリウム)、から選ばれる少なくとも1つの添加元素を、第1の元素と添加元素の合計量に対していずれも0.001原子%以上25原子%以下含まれることが好ましい。   In order to induce the magnetic anisotropy, there is a method in which the crystallinity of the flat magnetic metal particles is made as amorphous as possible and the magnetic anisotropy is induced in one in-plane direction by a magnetic field or strain. In this case, it is desirable that the flat magnetic metal particles have a composition that can be made amorphous as much as possible. In such a viewpoint, the magnetic metal contained in the flat magnetic metal particles is B (boron), Si (silicon), C (carbon), Ti (titanium), Zr (zirconium), Hf (hafnium), Nb ( Addition of at least one selected from niobium, Ta (tantalum), Mo (molybdenum), Cr (chromium), Cu (copper), W (tungsten), P (phosphorus), N (nitrogen), and Ga (gallium) It is preferable that the element is contained in an amount of 0.001 atomic% to 25 atomic% with respect to the total amount of the first element and the additive element.

扁平磁性金属粒子10はFeとCoを含み体心立方構造(bcc)の結晶構造を有する部分を有することが好ましい。これによって磁気異方性が適度に大きく付与されやすく、上記の磁気特性が向上するため好ましい。   The flat magnetic metal particle 10 preferably has a portion containing Fe and Co and having a body-centered cubic (bcc) crystal structure. This is preferable because the magnetic anisotropy is easily imparted to a reasonably large value and the magnetic characteristics are improved.

扁平面6は、結晶的に配向している事が好ましい。配向方向としては、(110)面配向、(111)面配向、が好ましいが、より好ましくは(110)面配向である。扁平磁性金属粒子10の結晶構造が体心立方構造(bcc)の場合は(110)面配向が好ましく、扁平磁性金属粒子10の結晶構造が面心立方構造(fcc)の場合は(111)面配向が好ましい。これによって磁気異方性が適度に大きく付与されやすく、上記の磁気特性が向上するため好ましい。   It is preferable that the flat surface 6 is crystallographically oriented. The orientation direction is preferably (110) plane orientation or (111) plane orientation, more preferably (110) plane orientation. When the crystal structure of the flat magnetic metal particle 10 is a body-centered cubic structure (bcc), the (110) plane orientation is preferable, and when the crystal structure of the flat magnetic metal particle 10 is a face-centered cubic structure (fcc), the (111) plane is preferred. Orientation is preferred. This is preferable because the magnetic anisotropy is easily imparted to a reasonably large value and the magnetic characteristics are improved.

また、さらに好ましい配向方向としては、(110)[111]方向、(111)[110]方向が好ましいが、より好ましくは(110)[111]方向である。扁平磁性金属粒子10の結晶構造が体心立方構造(bcc)の場合は(110)[111]方向への配向が好ましく、扁平磁性金属粒子10の結晶構造が面心立方構造(fcc)の場合は(111)[110]方向への配向が好ましい。これによって磁気異方性が適度に大きく付与されやすく、上記の磁気特性が向上するため好ましい。なお本明細書において、「(110)[111]方向」とは、すべり面が(110)面又はそれに結晶学的に等価な面すなわち{110}面であり、すべり方向が[111]方向又はそれに結晶学的に等価な方向すなわち<111>方向をいう。(111)[110]方向に関しても同様である。すなわち、すべり面が(111)面又はそれに結晶学的に等価な面すなわち{111}面であり、すべり方向が[110]方向又はそれに結晶学的に等価な方向すなわち<110>方向をいう。   Further, as preferred orientation directions, the (110) [111] direction and the (111) [110] direction are preferred, but the (110) [111] direction is more preferred. When the crystal structure of the flat magnetic metal particle 10 is a body-centered cubic structure (bcc), orientation in the (110) [111] direction is preferable, and when the crystal structure of the flat magnetic metal particle 10 is a face-centered cubic structure (fcc) Is preferably oriented in the (111) [110] direction. This is preferable because the magnetic anisotropy is easily imparted to a reasonably large value and the magnetic characteristics are improved. In this specification, the “(110) [111] direction” means that the slip plane is the (110) plane or a crystallographically equivalent plane, that is, the {110} plane, and the slip direction is the [111] direction or The crystallographically equivalent direction, that is, the <111> direction. The same applies to the (111) [110] direction. That is, the slip plane is the (111) plane or a crystallographically equivalent plane, that is, the {111} plane, and the slip direction is the [110] direction or the crystallographically equivalent direction, that is, the <110> plane.

扁平磁性金属粒子10の磁性金属相の格子歪みは、0.01%以上10%以下が好ましく、より好ましくは0.01%以上5%以下、さらに好ましくは0.01%以上1%以下、さらに好ましくは0.01%以上0.5%以下にすることが好ましい。これによって、磁気異方性が適度に大きく付与されやすく、上記の磁気特性が向上するため好ましい。   The lattice strain of the magnetic metal phase of the flat magnetic metal particle 10 is preferably 0.01% or more and 10% or less, more preferably 0.01% or more and 5% or less, further preferably 0.01% or more and 1% or less, Preferably it is 0.01% or more and 0.5% or less. This is preferable because the magnetic anisotropy is easily imparted to a moderately large value and the magnetic characteristics are improved.

なお、格子歪みは、X線回折法(XRD:X−Ray Diffraction)で得られる線幅を詳細に解析する事によって算出できる。即ち、Halder−Wagnerプロット、Hall−Williamsonプロットを行う事によって、線幅の広がりの寄与分を、結晶粒径と格子歪みに分離する事ができる。これによって格子歪みを算出する事ができる。Halder−Wagnerプロットの方が信頼性の観点から好ましい。Halder−Wagnerプロットに関しては、例えば、N. C. Halder、 C. N. J. Wagner、 Acta Cryst. 20 (1966) 312−313.等を参照されたい。ここで、Halder−Wagnerプロットは、以下の式で表される。
The lattice distortion can be calculated by analyzing in detail the line width obtained by the X-ray diffraction method (XRD: X-Ray Diffraction). That is, by performing the Halder-Wagner plot and the Hall-Williamson plot, it is possible to separate the contribution of the broadening of the line width into the crystal grain size and the lattice strain. Thereby, the lattice distortion can be calculated. The Halder-Wagner plot is preferred from the viewpoint of reliability. For the Halder-Wagner plot, see for example N.W. C. Halder, C.I. N. J. et al. Wagner, Acta Cryst. 20 (1966) 312-313. See etc. Here, the Halder-Wagner plot is expressed by the following equation.

つまり、縦軸にβ/tanθ、横軸にβ/tanθsinθを取ってプロットし、その近似直線の傾きから結晶粒径Dを算出、また縦軸切片から格子歪みεを算出する。上記式のHalder−Wagnerプロットによる格子歪み(格子歪み(二乗平均平方根))が0.01%以上10%以下、より好ましくは0.01%以上5%以下、さらに好ましくは0.01%以上1%以下、さらに好ましくは0.01%以上0.5%以下であると、磁気異方性が適度に大きく付与されやすく、上記の磁気特性が向上するため好ましい。 That is, plotting is performed with β 2 / tan 2 θ on the vertical axis and β / tan θ sin θ on the horizontal axis, and the crystal grain size D is calculated from the slope of the approximate straight line, and the lattice strain ε is calculated from the vertical axis intercept. The lattice strain (lattice strain (root mean square)) according to the Halder-Wagner plot of the above formula is 0.01% or more and 10% or less, more preferably 0.01% or more and 5% or less, and further preferably 0.01% or more and 1 % Or less, more preferably 0.01% or more and 0.5% or less, since magnetic anisotropy is easily imparted to a moderately large value, and the above magnetic characteristics are improved.

上記の格子歪み解析はXRDでのピークが複数検出できる場合には有効な手法であるが、一方でXRDでのピーク強度が弱く検出できるピークが少ない場合(例えば1つしか検出されない場合)は解析が困難である。この様な場合は、次の手順で格子歪みを算出する事が好ましい。まず、高周波誘導結合プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)発光分析、エネルギー分散型X線分光法(EDX:Energy Dispersive X−ray Spectroscopy)などで組成を求め、磁性金属元素Fe、Co、Ni、3つの組成比を算出する(2つの磁性金属元素しかない場合は、2つの組成比。1つの磁性金属元素しかない場合は、1つの組成比(=100%))。次に、Fe−Co−Niの組成から理想的な格子面間隔dを算出する(文献値などを参照。場合によっては、その組成の合金を作製し、格子面間隔を測定によって算出する)。その後、測定した試料のピークの格子面間隔dと理想的な格子面間隔dとの差を求める事によって歪み量を求めることができる。つまりこの場合は、歪み量としては、(d−d)/d×100(%)、として算出される。以上、格子歪みの解析は、ピーク強度の状態に応じて上記の2つの手法を使い分け、また場合によっては両方を併用しながら評価するのが好ましい。 The above lattice distortion analysis is an effective technique when a plurality of XRD peaks can be detected. On the other hand, when the XRD peak intensity is weak and the number of detectable peaks is small (for example, when only one is detected), the analysis is performed. Is difficult. In such a case, it is preferable to calculate the lattice distortion by the following procedure. First, the composition is obtained by high frequency inductively coupled plasma (ICP) emission analysis, energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), etc., and magnetic metal elements Fe, Co, Ni, The composition ratio is calculated (when there are only two magnetic metal elements, two composition ratios. When there is only one magnetic metal element, one composition ratio (= 100%)). Next, an ideal lattice spacing d 0 is calculated from the composition of Fe—Co—Ni (see literature values and the like. In some cases, an alloy having the composition is prepared, and the lattice spacing is calculated by measurement). . Thereafter, the amount of distortion can be determined by determining the difference between the measured lattice peak distance d of the sample and the ideal lattice distance d 0 . That is, in this case, the distortion amount is calculated as (d−d 0 ) / d 0 × 100 (%). As described above, it is preferable to analyze the lattice distortion by using the above two methods depending on the state of the peak intensity, and in some cases using both in combination.

扁平面6内における格子面間隔は、方向によって差を有し、最大格子面間隔dmaxと最小格子面間隔dminの差の割合(=(dmax−dmin)/dmin×100(%))が、0.01%以上10%以下が好ましく、より好ましくは0.01%以上5%以下、さらに好ましくは0.01%以上1%以下、さらに好ましくは0.01%以上0.5%以下にすることが好ましい。これによって、磁気異方性が適度に大きく付与されやすく、上記の磁気特性が向上するため好ましい。なお、格子面間隔はXRD測定によって簡単に求める事ができる。このXRD測定を面内で向きを変えながら測定を行う事によって、方向による格子定数の差を求める事ができる。 The lattice plane spacing in the flat plane 6 varies depending on the direction, and the ratio of the difference between the maximum lattice plane spacing d max and the minimum lattice plane spacing d min (= (d max −d min ) / d min × 100 (% )) Is preferably 0.01% or more and 10% or less, more preferably 0.01% or more and 5% or less, still more preferably 0.01% or more and 1% or less, and still more preferably 0.01% or more and 0.5% or less. % Or less is preferable. This is preferable because the magnetic anisotropy is easily imparted to a moderately large value and the magnetic characteristics are improved. The lattice spacing can be easily determined by XRD measurement. By performing the XRD measurement while changing the direction in the plane, the difference in lattice constant depending on the direction can be obtained.

扁平磁性金属粒子10の結晶子は、扁平面6内で一方向に数珠繋ぎになっているか、又は、結晶子が棒状でありかつ扁平面6内で一方向に配向しているかどちらかである事が好ましい。これによって磁気異方性が適度に大きく付与されやすく、上記の磁気特性が向上するため好ましい。   The crystallites of the flat magnetic metal particles 10 are either connected in a single direction within the flat plane 6 or the crystallites are rod-shaped and oriented in one direction within the flat plane 6. Is preferred. This is preferable because the magnetic anisotropy is easily imparted to a reasonably large value and the magnetic characteristics are improved.

次に、本実施形態の扁平磁性金属粒子10の製造方法を記載する。   Next, the manufacturing method of the flat magnetic metal particle 10 of this embodiment is described.

本実施形態の扁平磁性金属粒子の製造方法は、Fe、Co、Niからなる群のうちの少なくとも1つの第1の元素を含む磁性金属リボンを製造し、磁性金属リボンを50℃以上800℃以下の温度で熱処理し、熱処理された磁性金属リボンを0℃以下に冷却しながら粉砕して扁平磁性金属粒子を製造する。   The method for producing flat magnetic metal particles of the present embodiment produces a magnetic metal ribbon containing at least one first element of the group consisting of Fe, Co, and Ni, and the magnetic metal ribbon is 50 ° C. or higher and 800 ° C. or lower. The magnetic metal ribbon thus heat-treated is pulverized while being cooled to 0 ° C. or lower to produce flat magnetic metal particles.

以下、製造方法について具体的に説明する。なお、製造方法に関しては、特に限定されず、あくまで一例として説明する。   Hereinafter, the manufacturing method will be specifically described. In addition, regarding a manufacturing method, it does not specifically limit, It demonstrates as an example to the last.

第1の工程は、Fe、Co、Niからなる群のうちの少なくとも1つの第1の元素を含む磁性金属リボンを製造する工程である。本工程は、たとえば、単ロール急冷装置やスパッタ装置などの成膜装置を用いて、リボン又は薄膜を作製する工程である。この際、成膜装置を用いて作製する成膜法においては磁場中成膜や回転成膜等によって膜面内に一軸異方性を付与させた膜を成膜することが望ましい。なお、成膜装置を用いた場合は、厚さを薄くでき、かつ、組織が洗練されたものになりやすく、回転磁化を起こしやすいため、回転磁化型のものを作る場合は成膜法を用いるのが望ましい。   The first step is a step of manufacturing a magnetic metal ribbon containing at least one first element in the group consisting of Fe, Co, and Ni. This step is a step of producing a ribbon or a thin film using a film forming apparatus such as a single roll quenching apparatus or a sputtering apparatus. At this time, in a film formation method using a film formation apparatus, it is desirable to form a film with uniaxial anisotropy in the film surface by film formation in a magnetic field, rotation film formation, or the like. Note that when a film forming apparatus is used, the film thickness can be reduced, the structure is easily refined, and rotation magnetization is likely to occur. Therefore, a film formation method is used when making a rotation magnetization type. Is desirable.

第2の工程は、磁性金属リボンを50℃以上800℃以下の温度で熱処理する工程である。本工程では、熱処理するための電気炉に入れやすくするため、適当なサイズにリボンを切断しても良い。例えば、ミキサー装置等を用いて適当な大きさに切断しても良い。本工程を行う事によって、次の第3の工程である粉砕の工程において、粉砕性が向上しやすくなり望ましい。なお、熱処理の雰囲気は、低酸素濃度の真空雰囲気下、不活性雰囲気下、還元性雰囲気下が望ましく、さらに望ましくは、H(水素)、CO(一酸化炭素)、CH(メタン)等の還元雰囲気下が好ましい。この理由としては、磁性金属リボンが酸化していても還元雰囲気で熱処理を施す事によって、酸化してしまった金属を還元して、金属に戻す事が可能となるためである。これによって、酸化し飽和磁化が減少した磁性金属リボンを還元して、飽和磁化を回復させる事もできる。なお、熱処理によって、前記磁性金属リボンの結晶化が著しく進行してしまうと特性が劣化(保磁力が増加、透磁率が低下)してしまうため、過剰な結晶化を抑制するように条件を選定することが好ましい。また、より好ましくは、磁場中で熱処理を施す事がより望ましい。印加する磁場は大きければ大きい程好ましいが、1kOe以上印加する事が好ましく、さらに好ましくは10kOe以上印加する事がより好ましい。これによって磁性金属リボンの面内に磁気異方性を発現させる事ができ、優れた磁気特性を実現できるため、好ましい。 The second step is a step of heat-treating the magnetic metal ribbon at a temperature of 50 ° C. or higher and 800 ° C. or lower. In this step, the ribbon may be cut to an appropriate size so that it can be easily placed in an electric furnace for heat treatment. For example, you may cut | disconnect to a suitable magnitude | size using a mixer apparatus etc. By performing this step, the pulverization is easily improved in the pulverization step which is the next third step, which is desirable. The heat treatment atmosphere is preferably a low oxygen concentration vacuum atmosphere, an inert atmosphere, or a reducing atmosphere, and more preferably H 2 (hydrogen), CO (carbon monoxide), CH 4 (methane), or the like. The reducing atmosphere is preferable. This is because even if the magnetic metal ribbon is oxidized, the oxidized metal can be reduced and returned to the metal by performing heat treatment in a reducing atmosphere. As a result, the saturation magnetization can be recovered by reducing the magnetic metal ribbon that has been oxidized to reduce the saturation magnetization. In addition, if the crystallization of the magnetic metal ribbon progresses remarkably due to heat treatment, the properties deteriorate (coercivity increases, magnetic permeability decreases), so conditions are selected to suppress excessive crystallization. It is preferable to do. More preferably, it is more desirable to perform heat treatment in a magnetic field. The larger the applied magnetic field, the better. However, it is preferable to apply 1 kOe or more, more preferably 10 kOe or more. This is preferable because magnetic anisotropy can be expressed in the plane of the magnetic metal ribbon and excellent magnetic properties can be realized.

第3の工程は、熱処理された磁性金属リボンを0℃以下に冷却しながら粉砕して扁平磁性金属粒子10を製造する工程である。なお、本工程においては、本粉砕の前に、磁性金属リボン又は薄膜を、ミキサー装置等を用いて適当な大きさに切断しても良い。本工程においては、例えばビーズミルや遊星型ミル等の粉砕装置によって粉砕を行う。なお、粉砕装置は、特に種類を選ばない。例えば、遊星ミル、ビーズミル、回転ボールミル、振動ボールミル、撹拌ボールミル(アトライター)、ジェットミル、遠心分離機、又はミルと遠心分離を組み合わせた手法などが挙げられる。粉砕時においては、0℃以下の温度で冷却しながら粉砕を行う。特に、液体窒素温度(77K)、ドライアイス温度(194K)などで冷却する事が望ましく、その中でも特に、液体窒素温度に冷却する事がより望ましい。これによって、磁性金属リボンが低温脆性を起こしやすく、粉砕が容易に行われる。つまり、磁性金属リボンに過度な応力や歪みを印加させずに、効率よく粉砕ができるため好ましい。   The third step is a step of producing flat magnetic metal particles 10 by pulverizing the heat-treated magnetic metal ribbon while cooling to 0 ° C. or lower. In this step, the magnetic metal ribbon or thin film may be cut into an appropriate size using a mixer device or the like before the main pulverization. In this step, pulverization is performed by a pulverizer such as a bead mill or a planetary mill. The type of the pulverizer is not particularly limited. Examples thereof include a planetary mill, a bead mill, a rotating ball mill, a vibrating ball mill, a stirring ball mill (Attritor), a jet mill, a centrifuge, or a method combining a mill and a centrifugal separator. During pulverization, pulverization is performed while cooling at a temperature of 0 ° C. or lower. In particular, it is desirable to cool at a liquid nitrogen temperature (77K), a dry ice temperature (194K), etc. Among them, it is more desirable to cool to a liquid nitrogen temperature. As a result, the magnetic metal ribbon is likely to be brittle at low temperature, and is easily pulverized. That is, it is preferable because the magnetic metal ribbon can be efficiently pulverized without applying excessive stress or distortion.

なお、第3の工程においては、単純に粉砕するだけでなく、圧延を組み合わせて、扁平磁性金属粒子10の厚さを薄くする事ができる。ここで圧延は、同時に行っても良いし、粉砕後に圧延、又は圧延後に粉砕しても良い。この場合は、強い重力加速度を印加できる装置が好ましいが、例えば、遊星ミル、ビーズミル、回転ボールミル、振動ボールミル、撹拌ボールミル(アトライター)、ジェットミル、遠心分離機、又はミルと遠心分離を組み合わせた手法などで行う事ができる。例えば、ハイパワー遊星ミル装置では、数十Gの重力加速度が簡単に印加できるため好ましい。ハイパワー遊星ミル装置の場合は、自転重力加速度の方向と公転重力加速度の方向が同一直線上の方向ではなく角度を持った方向になる、傾斜型遊星ミル装置がより好ましい。通常の遊星ミル装置では、自転重力加速度の方向と公転重力加速度の方向が同一直線上の方向であるが、傾斜型遊星ミル装置では容器が傾斜した状態で回転運動を行うため、自転重力加速度の方向と公転重力加速度の方向が同一直線上ではなく角度を持った方向になる。これによって、試料にパワーが効率よく伝達し、粉砕・圧延化が効率良く進行するため好ましい。また、量産性を考慮すると、大量処理が容易なビーズミル装置が好ましい。   In the third step, the thickness of the flat magnetic metal particles 10 can be reduced not only by simple grinding but also by combining rolling. Here, rolling may be performed at the same time, rolling after crushing, or crushing after rolling. In this case, a device capable of applying a strong gravitational acceleration is preferable. For example, a planetary mill, a bead mill, a rotating ball mill, a vibrating ball mill, a stirring ball mill (attritor), a jet mill, a centrifuge, or a combination of a mill and a centrifugal separator It can be done by techniques. For example, a high power planetary mill device is preferable because a gravitational acceleration of several tens of G can be easily applied. In the case of a high-power planetary mill device, a tilted planetary mill device is more preferable in which the direction of rotational gravity acceleration and the direction of revolutional gravity acceleration are not collinear and have an angled direction. In a normal planetary mill device, the direction of the rotational gravity acceleration and the direction of the revolutional gravity acceleration are on the same straight line.However, since the inclined planetary mill device performs a rotational motion with the container tilted, The direction and the direction of the revolving gravity acceleration are not on the same straight line but in an angled direction. This is preferable because power is efficiently transmitted to the sample, and pulverization and rolling proceed efficiently. In consideration of mass productivity, a bead mill apparatus that can easily perform mass processing is preferable.

以上の切断と粉砕・圧延化を行い、場合によっては切断と粉砕・圧延化を繰り返し、所定の厚さ及びアスペクト比の扁平磁性金属粒子10になるように処理を行う事が望ましい。この時、厚さが10nm以上100μm以下、より好ましくは10nm以上1μm以下、さらに好ましくは10nm以上100nm以下になる様に粉砕・圧延を行うと、回転磁化を起こしやすい粒子になり、好ましい。   It is desirable to perform the above-described cutting, pulverization / rolling, and in some cases, the cutting, pulverization / rolling are repeated, so that the flat magnetic metal particles 10 having a predetermined thickness and aspect ratio are processed. At this time, if the pulverization / rolling is performed so that the thickness is 10 nm or more and 100 μm or less, more preferably 10 nm or more and 1 μm or less, and further preferably 10 nm or more and 100 nm or less.

また得られた扁平磁性金属粒子10は熱処理によって格子歪みを適度に除去する事が望ましい。この時の熱処理は、第2の工程と同じように、50℃以上800℃以下の温度で行う事が好ましく、熱処理の雰囲気は、低酸素濃度の真空雰囲気下、不活性雰囲気下、還元性雰囲気下が望ましく、さらに望ましくは、H、CO、CH等の還元雰囲気下が好ましい。また、より好ましくは、磁場中で熱処理を施す事がより望ましい。これらの理由や詳細については、第2の工程の場合と同じであるためここでは説明を割愛する。 Further, it is desirable that the obtained flat magnetic metal particles 10 appropriately remove lattice distortion by heat treatment. The heat treatment at this time is preferably performed at a temperature of 50 ° C. or higher and 800 ° C. or lower as in the second step. The heat treatment is performed in a low oxygen concentration vacuum atmosphere, an inert atmosphere, or a reducing atmosphere. The lower is desirable, and more desirably, a reducing atmosphere of H 2 , CO, CH 4 or the like is preferable. More preferably, it is more desirable to perform heat treatment in a magnetic field. Since these reasons and details are the same as in the case of the second step, description thereof is omitted here.

図3は、本実施形態の比較となる扁平磁性金属粒子80の顕微鏡写真である。図3(a)はミキサーによって粉砕をおこない、そのあと分級した扁平磁性金属粒子80の顕微鏡写真である。この手法のみでは粉砕が困難であり、不均一に粉砕されるため、扁平面内の最小長さに対する最大長さの比がバラバラな粒子が多くなり、CV値は高い分布を有する。図3(b)は、遊星ミルによって粉砕をおこない、そのあと分級した扁平磁性金属粒子80の顕微鏡写真である。図3(a)の場合と同様、この手法のみでも粉砕が困難であり、不均一に粉砕されるため、扁平面内の最小長さに対する最大長さの比がバラバラな粒子が多くなり、CV値は高い分布を有する。また、図3(a)の場合に比べて形がいびつな扁平磁性金属粒子の数が多くなっている。   FIG. 3 is a photomicrograph of the flat magnetic metal particle 80 for comparison with the present embodiment. FIG. 3A is a photomicrograph of the flat magnetic metal particles 80 pulverized by a mixer and then classified. Since this method alone is difficult to pulverize and nonuniformly pulverized, the ratio of the maximum length to the minimum length in the flat surface increases, and the CV value has a high distribution. FIG. 3B is a photomicrograph of the flat magnetic metal particles 80 pulverized by a planetary mill and then classified. As in the case of FIG. 3 (a), this method alone is difficult to pulverize and is pulverized non-uniformly, so that the ratio of the maximum length to the minimum length in the flat surface increases, and the CV increases. The value has a high distribution. In addition, the number of flat magnetic metal particles having an irregular shape is larger than in the case of FIG.

図4(a)及び図4(b)は、図3(a)及び図3(b)に示した扁平磁性金属粒子80の表面を拡大した顕微鏡写真である。いずれも表面は滑らかであり、磁性金属小粒子が表面に配置している様子は観察されない。   FIGS. 4A and 4B are micrographs in which the surface of the flat magnetic metal particle 80 shown in FIGS. 3A and 3B is enlarged. In any case, the surface is smooth, and the appearance of the magnetic metal small particles arranged on the surface is not observed.

図5は、本実施の形態において、粉砕の手法の違いによる、製造された扁平磁性金属粒子の違いを示す顕微鏡写真の一例である。なお、比較し易いように、図5の(a)、(b)、(c)の写真の倍率は同じにしてある。図5(a)は、ミキサーにより粉砕し(第1の工程)、そのあと分級した扁平磁性金属粒子80の顕微鏡写真である。この場合、粒径を250μm以下にまで粉砕することは困難である。図5(b)は、ミキサーにより粉砕し(第1の工程)、その後、熱処理を行わずに、液体窒素温度で冷却しながら粉砕した(第3の工程)扁平磁性金属粒子80の顕微鏡写真である。この場合は、粒径が60μm程度になるまで扁平磁性金属粒子を粉砕することができる。図5(c)は、ミキサーにより粉砕し(第1の工程)、熱処理(第2の工程)を行い、その後液体窒素温度で冷却しながら粉砕した(第3の工程)扁平磁性金属粒子10の顕微鏡写真である。この場合は、粒径が30μm程度になるまで扁平磁性金属粒子を粉砕することができる。   FIG. 5 is an example of a micrograph showing the difference in the produced flat magnetic metal particles due to the difference in the pulverization technique in the present embodiment. For easy comparison, the magnifications of the photographs in FIGS. 5A, 5B, and 5C are the same. FIG. 5A is a photomicrograph of flat magnetic metal particles 80 pulverized by a mixer (first step) and then classified. In this case, it is difficult to pulverize the particle size to 250 μm or less. FIG. 5B is a photomicrograph of the flat magnetic metal particles 80 pulverized by a mixer (first step) and then pulverized while cooling at a liquid nitrogen temperature without performing heat treatment (third step). is there. In this case, the flat magnetic metal particles can be pulverized until the particle size becomes about 60 μm. FIG. 5C shows the flat magnetic metal particles 10 pulverized by a mixer (first step), subjected to heat treatment (second step), and then pulverized while cooling at a liquid nitrogen temperature (third step). It is a micrograph. In this case, the flat magnetic metal particles can be pulverized until the particle size becomes about 30 μm.

図6は、扁平磁性金属粒子の粒度分布の一例を示す図である。図6(a)は、遊星ミルによって粉砕をおこない、そのあと分級した市販の扁平磁性金属粒子80の粒度分布である。図6(b)は、本実施の形態の扁平磁性金属粒子10の粒度分布である。液体窒素を用いて粉砕すると、分級をしなくてもCV値の小さな粒度分布を有する扁平磁性金属粒子を得ることができる。なお、分級する事によってCV値はさらに低減する事ができる。   FIG. 6 is a diagram showing an example of the particle size distribution of the flat magnetic metal particles. FIG. 6A is a particle size distribution of commercially available flat magnetic metal particles 80 that are pulverized by a planetary mill and then classified. FIG. 6B is a particle size distribution of the flat magnetic metal particles 10 of the present embodiment. When pulverized using liquid nitrogen, flat magnetic metal particles having a particle size distribution with a small CV value can be obtained without classification. The CV value can be further reduced by classification.

以上のように、本実施形態によれば、高い熱的安定性と優れた機械特性を有する扁平磁性金属粒子の提供が可能となる。   As described above, according to this embodiment, it is possible to provide flat magnetic metal particles having high thermal stability and excellent mechanical properties.

(第2の実施形態)
本実施形態の扁平磁性金属粒子は、扁平磁性金属粒子の表面の少なくとも一部が、厚さ0.1nm以上1μm以下で、酸素(O)、炭素(C)、窒素(N)及びフッ素(F)のうちの少なくとも1つの第2の元素を含む被覆層で覆われている点で、第1の実施形態と異なっている。ここで、第1の実施形態と重複する点については、記載を省略する。
(Second Embodiment)
In the flat magnetic metal particles of this embodiment, at least a part of the surface of the flat magnetic metal particles has a thickness of 0.1 nm to 1 μm, and oxygen (O), carbon (C), nitrogen (N), and fluorine (F ) Is different from the first embodiment in that it is covered with a coating layer containing at least one second element. Here, the description overlapping with the first embodiment is omitted.

図7は、本実施形態の扁平磁性金属粒子10の模式図である。   FIG. 7 is a schematic diagram of the flat magnetic metal particle 10 of the present embodiment.

被覆層14は、Mg、Al、Si、Ca、Zr、Ti、Hf、Zn、Mn、Ba、Sr、Cr、Mo、Ag、Ga、Sc、V、Y、Nb、Pb、Cu、In、Sn、希土類元素からなる群から選ばれる少なくとも1つの非磁性金属を含み、かつ、酸素(O)、炭素(C)、窒素(N)及びフッ素(F)の少なくとも1つの第2の元素を含む事がより好ましい。非磁性金属としては、Al、Siが熱的安定性の観点から特に好ましい。扁平磁性金属粒子10がMg、Al、Si、Ca、Zr、Ti、Hf、Zn、Mn、Ba、Sr、Cr、Mo、Ag、Ga、Sc、V、Y、Nb、Pb、Cu、In、Sn、希土類元素からなる群からから選ばれる少なくとも1つの非磁性金属を含む場合は、被覆層14は、扁平磁性金属粒子10の構成成分の1つである非磁性金属と同じ非磁性金属を少なくとも1つ含むことがより好ましい。酸素(O)、炭素(C)、窒素(N)及びフッ素(F)の中では、酸素(O)を含む事が好ましく、酸化物、複合酸化物である事が好ましい。以上は、被覆層14形成の容易性、耐酸化性、熱的安定性の観点からである。以上によって、扁平磁性金属粒子10と被覆層14の密着性を向上でき、後述する圧粉材料の熱的安定性及び耐酸化性を向上させることが可能となる。被覆層14は、扁平磁性金属粒子10の熱的安定性や耐酸化性を向上させるのみならず、扁平磁性金属粒子10の電気抵抗を向上させることができる。電気抵抗を高くすることによって、渦電流損失を抑制し、透磁率の周波数特性を向上することが可能になる。このため、被覆層14は電気的に高抵抗であることが好ましく、例えば1mΩ・cm以上の抵抗値を有することが好ましい。   The coating layer 14 is made of Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, Ba, Sr, Cr, Mo, Ag, Ga, Sc, V, Y, Nb, Pb, Cu, In, Sn. Including at least one nonmagnetic metal selected from the group consisting of rare earth elements and including at least one second element of oxygen (O), carbon (C), nitrogen (N) and fluorine (F). Is more preferable. As the nonmagnetic metal, Al and Si are particularly preferable from the viewpoint of thermal stability. The flat magnetic metal particles 10 are Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, Ba, Sr, Cr, Mo, Ag, Ga, Sc, V, Y, Nb, Pb, Cu, In, When at least one nonmagnetic metal selected from the group consisting of Sn and rare earth elements is included, the coating layer 14 includes at least the same nonmagnetic metal as the nonmagnetic metal that is one of the constituent components of the flat magnetic metal particles 10. More preferably, one is included. Among oxygen (O), carbon (C), nitrogen (N) and fluorine (F), oxygen (O) is preferably contained, and oxides and composite oxides are preferred. The above is from the viewpoint of easy formation of the coating layer 14, oxidation resistance, and thermal stability. By the above, the adhesiveness of the flat magnetic metal particle 10 and the coating layer 14 can be improved, and it becomes possible to improve the thermal stability and oxidation resistance of the powder compact material mentioned later. The coating layer 14 can improve not only the thermal stability and oxidation resistance of the flat magnetic metal particles 10 but also the electrical resistance of the flat magnetic metal particles 10. By increasing the electrical resistance, it is possible to suppress eddy current loss and improve the frequency characteristics of the magnetic permeability. For this reason, it is preferable that the coating layer 14 is electrically high resistance, for example, it is preferable to have a resistance value of 1 mΩ · cm or more.

また、被覆層14の存在は、磁気的な観点からも好ましい。扁平磁性金属粒子10は、扁平面6のサイズに対して厚さのサイズが小さいため、疑似的な薄膜と見なす事ができる。この時、扁平磁性金属粒子10の表面に被覆層14を形成させて一体化させたものは、疑似的な積層薄膜構造と見なす事ができ、磁区構造がエネルギー的に安定化する。これによって、保磁力を低減させる事(これによってヒステリシス損失が低減)が可能になり、好ましい。この時、透磁率も大きくなり好ましい。このような観点においては、被覆層14は非磁性である事がより好ましい(磁区構造が安定化しやすくなる)。   The presence of the coating layer 14 is also preferable from a magnetic point of view. The flat magnetic metal particle 10 can be regarded as a pseudo thin film because the thickness of the flat magnetic metal particle 10 is smaller than the size of the flat surface 6. At this time, the integrated structure in which the coating layer 14 is formed on the surface of the flat magnetic metal particle 10 can be regarded as a pseudo laminated thin film structure, and the magnetic domain structure is stabilized in terms of energy. This makes it possible to reduce the coercive force (which reduces hysteresis loss), which is preferable. At this time, the magnetic permeability increases, which is preferable. From such a viewpoint, it is more preferable that the coating layer 14 is nonmagnetic (the magnetic domain structure is easily stabilized).

被覆層14の厚みは、熱的安定性・耐酸化性・電気抵抗の観点からは、厚ければ厚い程好ましい。しかしながら、被覆層の厚さが厚くなりすぎると、飽和磁化が小さくなるため透磁率も小さくなり好ましくない。また、磁気的な観点からも、厚さが厚くなりすぎると、「磁区構造が安定化して低保磁力化・低損失化・高透磁率化する効果」は低減する。以上を考慮して、好ましい被覆層の厚さは、0.1nm以上1μm以下、より好ましくは0.1nm以上100m以下である。   The thickness of the coating layer 14 is preferably as thick as possible from the viewpoint of thermal stability, oxidation resistance, and electrical resistance. However, if the thickness of the coating layer is too large, the saturation magnetization becomes small and the magnetic permeability becomes small. Also, from the magnetic point of view, if the thickness is too thick, the “effect of stabilizing the magnetic domain structure and reducing the coercive force, reducing the loss, and increasing the magnetic permeability” is reduced. Considering the above, a preferable thickness of the coating layer is 0.1 nm or more and 1 μm or less, more preferably 0.1 nm or more and 100 m or less.

なお、磁性金属小粒子4は、図7(a)にように被覆層の間に設けられていても良い。また、磁性金属小粒子4は、図7(b)のように被覆層14の内部に設けられていても良いし、一部が被覆層14の外部に設けられていても良い。   The magnetic metal small particles 4 may be provided between the coating layers as shown in FIG. Further, the magnetic metal small particles 4 may be provided inside the coating layer 14 as shown in FIG. 7B, or a part thereof may be provided outside the coating layer 14.

以上、本実施形態によれば、高い熱的安定性と優れた機械特性を有する扁平磁性金属粒子の提供が可能となる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide flat magnetic metal particles having high thermal stability and excellent mechanical properties.

(第3の実施の形態)
本実施の形態の圧粉材料は、第1の実施形態又は第2の実施形態に記載の複数の扁平磁性金属粒子と、扁平磁性金属粒子間に存在し、少なくとも1つの第2の元素を含む介在相と、を備える。ここで、第1ないし第2の実施形態と重複する点については、記載を省略する。
(Third embodiment)
The dust material of the present embodiment includes a plurality of flat magnetic metal particles described in the first embodiment or the second embodiment and the flat magnetic metal particles, and includes at least one second element. An intervening phase. Here, the description overlapping with the first and second embodiments is omitted.

図8は、本実施の形態の圧粉材料100の模式図である。   FIG. 8 is a schematic diagram of the green compact material 100 of the present embodiment.

介在相20は、酸素(O)、炭素(C)、窒素(N)及びフッ素(F)の少なくとも1つの第2の元素を含む。これにより、抵抗を高くすることができるためである。介在相20の電気抵抗率は、扁平磁性金属粒子10の電気抵抗率よりも高い方が好ましい。これによって扁平磁性金属粒子10の渦電流損失を低減できるためである。介在相20は、扁平磁性金属粒子10を取り囲んで存在するため、扁平磁性金属粒子10の耐酸化性、熱的安定性を向上させる事ができ好ましい。この中で酸素を含むものは、高い耐酸化性、高い熱的安定性の観点からより好ましい。介在相20は、扁平磁性金属粒子10同士を機械的に接着する役割も担っているため、高い強度の観点からも好ましい。   The intervening phase 20 includes at least one second element of oxygen (O), carbon (C), nitrogen (N), and fluorine (F). This is because the resistance can be increased. The electrical resistivity of the intervening phase 20 is preferably higher than the electrical resistivity of the flat magnetic metal particle 10. This is because eddy current loss of the flat magnetic metal particles 10 can be reduced. Since the intervening phase 20 surrounds the flat magnetic metal particles 10, it can improve the oxidation resistance and thermal stability of the flat magnetic metal particles 10, which is preferable. Among these, those containing oxygen are more preferable from the viewpoints of high oxidation resistance and high thermal stability. Since the intervening phase 20 also plays a role of mechanically bonding the flat magnetic metal particles 10 to each other, it is preferable from the viewpoint of high strength.

また、介在相20は、圧粉材料100全体に対して0.01wt%以上80wt%以下、より好ましくは0.1wt%以上60wt以下、さらに好ましくは0.1wt%以上40wt%以下の量を含むことが好ましい。介在相20の割合が大きすぎると、磁性を担う扁平磁性金属粒子10の割合が小さくなるため、これによって圧粉材料100の飽和磁化や透磁率が小さくなり好ましくない。逆に、介在相20の割合が小さすぎると、扁平磁性金属粒子10と介在相20との接合が弱くなり、熱的な安定性や強度・靱性等の機械的特性の観点から好ましくない。飽和磁化、透磁率などの磁気特性と、熱的な安定性、機械特性の観点から最適な介在相20の割合は、圧粉材料100全体に対して0.01wt%以上80wt%以下、より好ましくは0.1wt%以上60wt以下、さらに好ましくは0.1wt%以上40wt%以下である。   In addition, the intervening phase 20 includes an amount of 0.01 wt% or more and 80 wt% or less, more preferably 0.1 wt% or more and 60 wt% or less, and further preferably 0.1 wt% or more and 40 wt% or less with respect to the whole of the dust material 100. It is preferable. If the ratio of the intervening phase 20 is too large, the ratio of the flat magnetic metal particles 10 that are responsible for magnetism is decreased, which is not preferable because the saturation magnetization and the magnetic permeability of the dust material 100 are decreased. On the contrary, if the ratio of the intervening phase 20 is too small, the bonding between the flat magnetic metal particles 10 and the intervening phase 20 becomes weak, which is not preferable from the viewpoint of mechanical properties such as thermal stability, strength and toughness. The optimal ratio of the intervening phase 20 from the viewpoint of magnetic characteristics such as saturation magnetization and magnetic permeability, thermal stability, and mechanical characteristics is preferably 0.01 wt% or more and 80 wt% or less with respect to the whole dust material 100. Is 0.1 wt% or more and 60 wt% or less, more preferably 0.1 wt% or more and 40 wt% or less.

また、介在相20と扁平磁性金属粒子10との格子ミスマッチ割合が0.1%以上50%以下である事が好ましい。これによって磁気異方性が適度に大きく付与されやすく、上記の磁気特性が向上するため好ましい。格子ミスマッチを上記の範囲に設定するためには、介在相の組成と扁平磁性金属粒子10の組成の組み合わせを選ぶことによって実現できる。例えば、fcc構造のNiは格子定数が3.52Åで、NaCl型構造のMgOは格子定数が4.21Åであり、両者の格子ミスマッチが(4.21−3.52)/3.52×100=20%になる。つまり、扁平磁性金属粒子10の主組成をfcc構造のNiに、介在相20をMgOにする事によって、格子ミスマッチを20%に設定できる。この様に、扁平磁性金属粒子10の主組成と介在相20の主組成の組み合わせを選ぶ事によって、格子ミスマッチを上記の範囲に設定する事が可能となる。   The lattice mismatch ratio between the intervening phase 20 and the flat magnetic metal particles 10 is preferably 0.1% or more and 50% or less. This is preferable because the magnetic anisotropy is easily imparted to a reasonably large value and the magnetic characteristics are improved. In order to set the lattice mismatch within the above range, it can be realized by selecting a combination of the composition of the intervening phase and the composition of the flat magnetic metal particles 10. For example, Ni of fcc structure has a lattice constant of 3.52Å, MgO of NaCl type structure has a lattice constant of 4.21Å, and the lattice mismatch between them is (4.21−3.52) /3.52×100. = 20%. That is, the lattice mismatch can be set to 20% by setting the main composition of the flat magnetic metal particle 10 to Ni having an fcc structure and the intervening phase 20 to MgO. Thus, by selecting a combination of the main composition of the flat magnetic metal particles 10 and the main composition of the intervening phase 20, the lattice mismatch can be set in the above range.

また、介在相20は、共晶系を有する酸化物か、樹脂を含有するか、Fe、Co、Niから選ばれる少なくとも1つの磁性金属を含有するか、これら3つのうち少なくとも1つを有していても良い。これらの点について、以下に説明する。   In addition, the intervening phase 20 includes an eutectic oxide, a resin, at least one magnetic metal selected from Fe, Co, and Ni, or at least one of these three. May be. These points will be described below.

まず、1つ目の「介在相20が共晶系を有する酸化物の場合」について説明する。この場合、介在相20は、B(ホウ素)、Si(シリコン)、Cr(クロム)、Mo(モリブデン)、Nb(ニオブ)、Li(リチウム)、Ba(バリウム)、Zn(亜鉛)、La(ランタン)、P(リン)、Al(アルミニウム)、Ge(ゲルマニウム)、W(タングステン)、Na(ナトリウム)、Ti(チタン)、As(ヒ素)、V(バナジウム)、Ca(カルシウム)、Bi(ビスマス)、Pb(鉛)、Te(テルル)、Sn(スズ)からなる群のうちの少なくとも2つの第3の元素を含む共晶系を有する酸化物を含む。特に、B、Bi、Si、Zn、Pbのうちの少なくとも2つの元素を含む共晶系を含むことが好ましい。これによって、扁平磁性金属粒子と介在相20との密着性が強固になり(接合強度が高まり)、熱的な安定性や強度や靱性などの機械的特性が向上しやすくなる。   First, the case where the intervening phase 20 is an oxide having a eutectic system will be described. In this case, the intervening phase 20 includes B (boron), Si (silicon), Cr (chromium), Mo (molybdenum), Nb (niobium), Li (lithium), Ba (barium), Zn (zinc), La ( Lanthanum), P (phosphorus), Al (aluminum), Ge (germanium), W (tungsten), Na (sodium), Ti (titanium), As (arsenic), V (vanadium), Ca (calcium), Bi ( It includes an oxide having a eutectic system including at least two third elements from the group consisting of bismuth), Pb (lead), Te (tellurium), and Sn (tin). In particular, it is preferable to include a eutectic system including at least two elements of B, Bi, Si, Zn, and Pb. As a result, the adhesion between the flat magnetic metal particles and the intervening phase 20 is strengthened (bonding strength is increased), and mechanical properties such as thermal stability, strength, and toughness are easily improved.

また上記の共晶系を有する酸化物は、軟化点が200℃以上600℃以下である事が好ましく、さらに好ましくは、400℃以上500℃以下である。さらに好ましくは、B、Bi、Si、Zn、Pbのうちの少なくとも2つの元素を含む共晶系を有する酸化物であり、かつ軟化点が400℃以上500℃以下である事が好ましい。これによって、扁平磁性金属粒子10と上記の共晶系を有する酸化物との接合が強固になり、熱的な安定性や強度や靱性などの機械的特性が向上しやすくなる。扁平磁性金属粒子10を上記の共晶系を有する酸化物とともに一体化させる際は、上記の共晶系を有する酸化物の軟化点付近の温度、好ましくは軟化点よりやや高い温度で熱処理しながら一体化させる事によって、扁平磁性金属粒子10と上記の共晶系を有する酸化物との密着性を向上させ、機械的特性を向上させる事ができる。一般に、熱処理の温度がある程度高い程、扁平磁性金属粒子10と上記の共晶系を有する酸化物との密着性は向上し、機械的特性は向上する。ただし熱処理の温度が高くなりすぎると、熱膨張係数が大きくなるため扁平磁性金属粒子10と上記の共晶系を有する酸化物との密着性が逆に低下してしまう事もある(扁平磁性金属粒子10の熱膨張係数と上記の共晶系を有する酸化物の熱膨張係数の差が大きくなると、密着性がさらに低下してしまう事もある)。また、扁平磁性金属粒子10の結晶性が非晶質又は非晶質的な場合は、熱処理の温度が高いと結晶化が進行し保磁力が増加してしまい好ましくない。このため、機械的特性と保磁力特性を両立させるために、上記の共晶系を有する酸化物の軟化点を200℃以上600℃以下、さらに好ましくは400℃以上500℃以下にして、上記の共晶系を有する酸化物の軟化点付近の温度、好ましくは軟化点よりやや高い温度で熱処理しながら一体化させる事が好ましい。また、一体化した材料を実際にデバイスやシステムの中で使用する際の温度は軟化点より低い温度で使用する事が好ましい。   The oxide having the eutectic system preferably has a softening point of 200 ° C. or higher and 600 ° C. or lower, more preferably 400 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. More preferably, it is an oxide having a eutectic system containing at least two elements of B, Bi, Si, Zn, and Pb, and has a softening point of 400 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. As a result, the bonding between the flat magnetic metal particles 10 and the oxide having the eutectic system is strengthened, and mechanical properties such as thermal stability, strength, and toughness are easily improved. When integrating the flat magnetic metal particles 10 with the oxide having the eutectic system, heat treatment is performed at a temperature near the softening point of the oxide having the eutectic system, preferably at a temperature slightly higher than the softening point. By integrating, the adhesion between the flat magnetic metal particles 10 and the oxide having the eutectic system can be improved, and the mechanical characteristics can be improved. In general, the higher the temperature of the heat treatment, the better the adhesion between the flat magnetic metal particles 10 and the oxide having the eutectic system and the mechanical properties. However, if the temperature of the heat treatment becomes too high, the coefficient of thermal expansion becomes large, so that the adhesion between the flat magnetic metal particles 10 and the oxide having the eutectic system may be reduced (flat magnetic metal). If the difference between the thermal expansion coefficient of the particles 10 and the thermal expansion coefficient of the oxide having the eutectic system is increased, the adhesion may be further reduced). Moreover, when the crystallinity of the flat magnetic metal particles 10 is amorphous or amorphous, if the temperature of the heat treatment is high, crystallization proceeds and the coercive force increases, which is not preferable. Therefore, in order to achieve both mechanical properties and coercive force properties, the softening point of the oxide having the eutectic system is set to 200 ° C. or higher and 600 ° C. or lower, more preferably 400 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. It is preferable that the oxides having the eutectic system be integrated with heat treatment at a temperature near the softening point, preferably slightly higher than the softening point. Moreover, it is preferable to use the integrated material at a temperature lower than the softening point when it is actually used in a device or system.

また、上記の共晶系を有する酸化物は、ガラス転移点を有する事が望ましい。さらには、上記の共晶系を有する酸化物は、熱膨張係数が0.5×10-6/℃以上40×10-6/℃以下である事が望ましい。これによって、扁平磁性金属粒子10と上記の共晶系を有する酸化物との接合が強固になり、熱的な安定性や強度や靱性などの機械的特性が向上しやすくなる。 The oxide having the eutectic system preferably has a glass transition point. Further, the oxide having the eutectic system preferably has a thermal expansion coefficient of 0.5 × 10 −6 / ° C. or higher and 40 × 10 −6 / ° C. or lower. As a result, the bonding between the flat magnetic metal particles 10 and the oxide having the eutectic system is strengthened, and mechanical properties such as thermal stability, strength, and toughness are easily improved.

なお、粒径が10nm以上10μm以下の粒子状(好ましくは球状)の共晶粒子22を少なくとも1つ以上含む事がより好ましい。この共晶粒子22は、粒子状以外の上記の共晶系を有する酸化物と同じ材料を含む。圧粉材料中には空隙も部分的に存在している事があり、上記の共晶系を有する酸化物の一部が粒子状、好ましくは球状となって存在している事を容易に観察する事ができる。空隙がない場合も、粒子状又は球状の界面は容易に判別する事ができる。共晶粒子22の粒径は、より好ましくは10nm以上1μm、さらに好ましくは10nm以上100nm以下である。これによって、熱処理時に、扁平磁性金属粒子同士の密着性を保持しながらも、応力を適度に緩和させる事によって、扁平磁性金属粒子に印加される歪みを低減し、保磁力を低減させる事ができる。これによって、ヒステリシス損失も低減し、透磁率は向上する。なお、共晶粒子22の粒径は、TEM又はSEM観察により測定することができる。図9は、この時の圧粉材料110の模式図である。図9では介在相20が隙間なく空間を埋めているが、実際には、空隙が部分的に存在していても良い。   It is more preferable that at least one eutectic particle 22 having a particle size of 10 nm or more and 10 μm or less (preferably spherical) is included. The eutectic particles 22 include the same material as the oxide having the eutectic system other than the particulate form. There may be some voids in the powdered material, and it is easy to observe that some of the above eutectic oxides are in the form of particles, preferably spherical. I can do it. Even when there are no voids, the particulate or spherical interface can be easily discriminated. The particle diameter of the eutectic particles 22 is more preferably 10 nm to 1 μm, and still more preferably 10 nm to 100 nm. As a result, the strain applied to the flat magnetic metal particles can be reduced and the coercive force can be reduced by moderately relaxing the stress while maintaining the adhesion between the flat magnetic metal particles during the heat treatment. . Thereby, the hysteresis loss is also reduced and the magnetic permeability is improved. The particle diameter of the eutectic particles 22 can be measured by TEM or SEM observation. FIG. 9 is a schematic view of the green compact material 110 at this time. In FIG. 9, the intervening phase 20 fills the space without a gap, but actually, the gap may partially exist.

また、介在相20は、その軟化点が、上記の共晶系を有する酸化物の軟化点よりも高く、より好ましくは軟化点が600℃より高く、O(酸素)、C(炭素)、N(窒素)及びF(フッ素)からなる群のうちの少なくとも1つの元素を含む中間介在粒子24をさらに含む事が好ましい。中間介在粒子24が扁平磁性金属粒子10間に存在する事によって、圧粉材料150が高温に曝された時、扁平磁性金属粒子10同士が熱的に融合し特性が劣化する事を抑制する事ができる。すなわち、主に熱的な安定性のために中間介在粒子24が存在する事が望ましい。なお、中間介在粒子24の軟化点が上記の共晶系を有する酸化物の軟化点よりも高く、さらに好ましくは軟化点が600℃以上である事によって、熱的な安定性をより高める事ができる。   The intervening phase 20 has a softening point higher than that of the oxide having the eutectic system, more preferably higher than 600 ° C., and O (oxygen), C (carbon), N It is preferable to further include intermediate intervening particles 24 containing at least one element of the group consisting of (nitrogen) and F (fluorine). The presence of the intermediate intervening particles 24 between the flat magnetic metal particles 10 prevents the flat magnetic metal particles 10 from being thermally fused and deteriorated when the dust material 150 is exposed to a high temperature. Can do. That is, it is desirable for the intermediate intervening particles 24 to exist mainly for thermal stability. Note that the softening point of the intermediate intervening particles 24 is higher than the softening point of the oxide having the eutectic system, and more preferably, the softening point is 600 ° C. or higher, thereby further improving the thermal stability. it can.

中間介在粒子24は、Mg、Al、Si、Ca、Zr、Ti、Hf、Zn、Mn、Ba、Sr、Cr、Mo、Ag、Ga、Sc、V、Y、Nb、Pb、Cu、In、Sn、希土類元素からなる群から選ばれる少なくとも1つの非磁性金属を含み、かつ、O(酸素)、C(炭素)、N(窒素)及びF(フッ素)からなる群のうちの少なくとも1つの元素を含む事が好ましい。より好ましくは、高い耐酸化性、高い熱的安定性の観点から、酸素を含有する酸化物又は複合酸化物である事がより好ましい。特に、酸化アルミニウム(Al)、二酸化珪素(SiO)、酸化チタン(TiO)、酸化ジルコニウム(Zr)などの酸化物、やAl−Si−O等の複合酸化物などが高い耐酸化性、高い熱的安定性の観点から好ましい。 The intermediate intervening particles 24 are Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, Ba, Sr, Cr, Mo, Ag, Ga, Sc, V, Y, Nb, Pb, Cu, In, Sn, containing at least one nonmagnetic metal selected from the group consisting of rare earth elements, and at least one element selected from the group consisting of O (oxygen), C (carbon), N (nitrogen) and F (fluorine) It is preferable to contain. More preferably, from the viewpoint of high oxidation resistance and high thermal stability, an oxygen-containing oxide or composite oxide is more preferable. In particular, oxides such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon dioxide (SiO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), zirconium oxide (Zr 2 O 3 ), composite oxides such as Al—Si—O, etc. Is preferable from the viewpoint of high oxidation resistance and high thermal stability.

図10は、中間介在粒子24を含む圧粉材料120及び圧粉材料130の模式図である。図10においては、介在相20が共晶粒子22を含まない場合(図10(a))と含む場合(図10(b))を示している。図10(a)と図10(b)では介在相20が隙間なく空間を埋めているが、空隙は部分的に存在しても構わない。   FIG. 10 is a schematic diagram of the dust material 120 and the dust material 130 including the intermediate intervening particles 24. In FIG. 10, the case where the intervening phase 20 does not contain the eutectic particles 22 (FIG. 10A) and the case where it contains (FIG. 10B) are shown. In FIG. 10A and FIG. 10B, the intervening phase 20 fills the space without a gap, but the gap may partially exist.

中間介在粒子24を含む圧粉材料120及び圧粉材料130を製造する方法としては、例えば、扁平磁性金属粒子及び中間介在粒子(酸化アルミニウム(Al)粒子、二酸化珪素(SiO)粒子、酸化チタン(TiO)粒子、酸化ジルコニウム(Zr)粒子など)を、ボールミル等によって混合し、分散させた状態を作り、その後、プレス成型などで一体化させる方法などが挙げられる。分散させる方法は、適度に分散させる事ができる方法であれば、その方法は特に拘らない。 Examples of the method for producing the dust material 120 and the dust material 130 including the intermediate intervening particles 24 include flat magnetic metal particles and intermediate intervening particles (aluminum oxide (Al 2 O 3 ) particles, silicon dioxide (SiO 2 ) particles). , Titanium oxide (TiO 2 ) particles, zirconium oxide (Zr 2 O 3 ) particles, etc.) are mixed by a ball mill or the like to form a dispersed state, and then integrated by press molding or the like. The method of dispersing is not particularly limited as long as it can be appropriately dispersed.

次に、2つ目の「介在相20が樹脂を含有する場合」について説明する。この場合、樹脂は、特に限定されないが、ポリエステル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリブタジエン系樹脂、テフロン(登録商標)系樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース系樹脂、ABS樹脂、ニトリル−ブタジエン系ゴム、スチレン−ブタジエン系ゴム、シリコーン樹脂、その他の合成ゴム、天然ゴム、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アリル樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、アミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド樹脂、或いはそれらの共重合体が用いられる。特に、耐熱性の高いシリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、を含む事が好ましい。これによって、扁平磁性金属粒子と介在相との接合が強固になり、熱的な安定性や強度や靱性などの機械的特性が向上しやすくなる。   Next, the second “in the case where the intervening phase 20 contains a resin” will be described. In this case, the resin is not particularly limited, but polyester resin, polyethylene resin, polystyrene resin, polyvinyl chloride resin, polyvinyl butyral resin, polyvinyl alcohol resin, polybutadiene resin, Teflon (registered trademark) resin, polyurethane Resin, cellulose resin, ABS resin, nitrile-butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, silicone resin, other synthetic rubber, natural rubber, epoxy resin, phenol resin, allyl resin, polybenzimidazole resin, amide resin, A polyimide resin, a polyamideimide resin, or a copolymer thereof is used. In particular, it is preferable to include a silicone resin and a polyimide resin having high heat resistance. As a result, the bonding between the flat magnetic metal particles and the intervening phase becomes strong, and mechanical properties such as thermal stability, strength, and toughness are easily improved.

次に、3つ目の「介在相20がFe、Co、Niから選ばれる少なくとも1つの磁性金属を含有し、磁性を有する場合」について説明する。この場合、介在相が磁性を有する事によって、扁平磁性金属粒子10同士が磁気的に結合し易くなり透磁率が向上するため好ましい。また、磁区構造が安定化するため、透磁率の周波数特性も向上し、好ましい。なお、ここで言う磁性とは、強磁性、フェリ磁性、弱磁性、反強磁性、等の事を示す。特に、強磁性、フェリ磁性の場合が、磁気的な結合力が高まり好ましい。介在相20が磁性を有する点については、VSM(Vibrating Sample Magetometer:振動試料型磁力計)等を用いて評価することができる。介在相20がFe、Co、Niから選ばれる少なくとも1つの磁性金属を含有し磁性を有する点については、EDX等を用いて簡単に調べる事ができる。   Next, the third “case where the intervening phase 20 contains at least one magnetic metal selected from Fe, Co, and Ni and has magnetism” will be described. In this case, it is preferable that the intervening phase has magnetism because the flat magnetic metal particles 10 are easily magnetically coupled to each other and the magnetic permeability is improved. Moreover, since the magnetic domain structure is stabilized, the frequency characteristic of the magnetic permeability is also improved, which is preferable. In addition, magnetism said here shows things, such as ferromagnetism, ferrimagnetism, weak magnetism, and antiferromagnetism. In particular, ferromagnetism and ferrimagnetism are preferred because the magnetic coupling force is increased. About the point in which the intervening phase 20 has magnetism, it can evaluate using VSM (Vibrating Sample Meterometer :). The point that the intervening phase 20 contains at least one magnetic metal selected from Fe, Co, and Ni and has magnetism can be easily examined using EDX or the like.

以上、介在相20の3つの形態を説明したが、これら3つのうち少なくとも1つを満たす事が好ましいが、2つ以上、さらには3つ全てを満たしても構わない。   Although three forms of the intervening phase 20 have been described above, it is preferable to satisfy at least one of these three, but two or more or even all three may be satisfied.

図11は、本実施の形態の圧粉材料において、扁平磁性金属粒子10の配向を説明する図である。ここでは、扁平磁性金属粒子10の扁平面に平行な面と、圧粉材料100が有する平面102とのなす角度が0度に近ければ近い程配向していると定義する。具体的には、10個以上の多数の扁平磁性金属粒子10に関して前述の角度を求めその平均値が、好ましくは0度以上45度以下、より好ましくは0度以上30度以下、さらに好ましくは0度以上10度以下である事が望ましい。   FIG. 11 is a diagram for explaining the orientation of the flat magnetic metal particles 10 in the dust material of the present embodiment. Here, it is defined that the closer the angle formed between the plane parallel to the flat plane of the flat magnetic metal particles 10 and the plane 102 of the dust material 100 is closer to 0 degrees, the more oriented it is. Specifically, the above-mentioned angle is obtained for a large number of flat magnetic metal particles 10 of 10 or more, and the average value thereof is preferably 0 degree or more and 45 degrees or less, more preferably 0 degree or more and 30 degrees or less, and further preferably 0. It is desirable that the angle is not less than 10 degrees and not more than 10 degrees.

以上、本実施形態の圧粉材料によれば、特に、熱的安定性や機械的特性、等の点で優れた特性を有する圧粉材料が実現可能となる。   As described above, according to the dust material of the present embodiment, a dust material having particularly excellent characteristics such as thermal stability and mechanical properties can be realized.

(第4の実施の形態)
本実施の形態のシステム及びデバイス装置は、第1ないし第3の実施の形態の圧粉材料を有するものである。したがって、第1ないし第3の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。このシステム、デバイス装置に含まれる圧粉材料の部品は、例えば、各種モータや発電機などの回転電機(例えば、モータ、発電機など)、変圧器、インダクタ、トランス、チョークコイル、フィルタ等のコアや、回転電機用の磁性楔(磁性くさび)等である。図12に、回転電機システムの一例としてモータシステム1000の概念図を示す。モータシステムとは、モータの回転数や電力(出力パワー)を制御する制御系を含めたシステムの事である。モータの回転数を制御する方式としては、ブリッジサーボ回路による制御、比例電流制御、電圧比較制御、周波数同期制御、PLL(Phase Locked Loop:位相同期ループ)制御、等による制御方法がある。一例として、PLLによる制御法について図12に示してある。PLLによるモータの回転数を制御するモータシステム1000は、モータと、モータの回転の機械的変位量を電気信号に変換してモータの回転数を検出するロータリーエンコーダと、ある命令により与えられたモータの回転数とロータリーエンコーダにより検出されたモータの回転数を比較しそれらの回転数差を出力する位相比較器と、当該回転数差を小さくするようにモータを制御するコントローラと、を備える。一方、モータの電力を制御する方法としては、PWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)制御、PAM(Pulse Amplitude Modulation:パルス電圧振幅波形)制御、ベクトル制御、パルス制御、バイポーラ駆動、ペデスタル制御、抵抗制御、等による制御方法がある。またその他の制御方法として、マイクロステップ駆動制御、多相駆動制御、インバータ制御、スイッチング制御、等の制御方法がある。一例として、インバータによる制御法について図12に示してある。インバータによるモータの電力を制御するモータシステム1000は、交流電源と、交流電源の出力を直流電流に変換する整流器と、当該直流電流を任意の周波数による交流に変換するインバータ回路と、当該交流により制御されるモータと、を備える。
(Fourth embodiment)
The system and device device of the present embodiment have the dust material of the first to third embodiments. Therefore, the description overlapping with the first to third embodiments is omitted. The components of the dust material included in this system and device device include, for example, rotating electric machines such as various motors and generators (for example, motors and generators), cores such as transformers, inductors, transformers, choke coils, and filters. And a magnetic wedge (magnetic wedge) for a rotating electrical machine. FIG. 12 shows a conceptual diagram of a motor system 1000 as an example of a rotating electrical machine system. The motor system is a system including a control system that controls the rotation speed and electric power (output power) of the motor. As a method for controlling the rotational speed of the motor, there are control methods such as control by a bridge servo circuit, proportional current control, voltage comparison control, frequency synchronization control, PLL (Phase Locked Loop) control, and the like. As an example, a control method using a PLL is shown in FIG. A motor system 1000 that controls the number of rotations of a motor using a PLL includes a motor, a rotary encoder that detects the number of rotations of the motor by converting a mechanical displacement amount of the rotation of the motor into an electric signal, and a motor given by a command A phase comparator that compares the rotational speed of the motor and the rotational speed of the motor detected by the rotary encoder and outputs a difference between the rotational speeds, and a controller that controls the motor to reduce the rotational speed difference. On the other hand, methods for controlling the motor power include PWM (Pulse Width Modulation) control, PAM (Pulse Amplitude Modulation) control, vector control, pulse control, bipolar drive, pedestal control, resistance There are control methods such as control. Other control methods include control methods such as microstep drive control, multiphase drive control, inverter control, and switching control. As an example, an inverter control method is shown in FIG. A motor system 1000 that controls electric power of a motor by an inverter is controlled by an AC power source, a rectifier that converts an output of the AC power source into a DC current, an inverter circuit that converts the DC current into an AC at an arbitrary frequency, and the AC A motor to be provided.

図13に回転電機の一例としてモータ200の概念図を示す。モータ200においては、第1のステータ(固定子)210と第2のロータ(回転子)220が配置されている。図では、ロータがステータの内側に配置されているインナーロータ型を示しているが、ロータがステータの外側に配置されるアウターロータ型でも構わない。   FIG. 13 shows a conceptual diagram of a motor 200 as an example of a rotating electrical machine. In the motor 200, a first stator (stator) 210 and a second rotor (rotor) 220 are disposed. In the figure, an inner rotor type in which the rotor is arranged inside the stator is shown, but an outer rotor type in which the rotor is arranged outside the stator may be used.

図14にモータコアの概念図を示す。モータコアとしては、ステータ及びロータのコアが該当する。この点を、以下に図14を用いて説明する。図14(a)は第1のステータ210の断面概念図例である。第1のステータ210は、コアと、巻き線と、を有する。巻き線は、コア内側に設けられた、コアが有する突起の一部に巻き付けられている。このコア内に第1ないし第3の実施形態の圧粉材料を配置することができる。図14(b)は第1のロータ220の断面概念図例である。第1のロータ220は、コアと、巻き線と、を有する。巻き線は、コア外側に設けられた、コアが有する突起の一部に巻き付けられている。このコア内に第1ないし第3の実施形態の圧粉材料を配置することができる。   FIG. 14 shows a conceptual diagram of the motor core. As the motor core, a stator core and a rotor core are applicable. This point will be described below with reference to FIG. FIG. 14A is a conceptual cross-sectional view of the first stator 210. The first stator 210 has a core and a winding. The winding is wound around a part of the protrusion provided on the inner side of the core. The dust material of the first to third embodiments can be arranged in this core. FIG. 14B is a conceptual cross-sectional view of the first rotor 220. The first rotor 220 has a core and a winding. The winding is wound around a part of the protrusion provided on the outer side of the core. The dust material of the first to third embodiments can be arranged in this core.

なお、図13、図14はあくまでモータの一例を示したものであり、圧粉材料の適用先としてはこれに限定されるものではない。磁束を導きやすくするためのコアとして、あらゆる種類のモータに適用する事ができる。   13 and 14 merely show an example of the motor, and the application destination of the dust material is not limited to this. It can be applied to all types of motors as a core to make it easier to guide magnetic flux.

また、図15に変圧器・トランス300、図16にインダクタの概念図をそれぞれ記す。これらもあくまで一例として示したものである。変圧器・トランス、インダクタにおいてもモータコアと同様に、磁束を導きやすくするために、又は高い透磁率を利用するために、あらゆる種類の変圧器・トランス、インダクタに圧粉材料を適用する事ができる。   FIG. 15 shows a transformer / transformer 300, and FIG. 16 shows a conceptual diagram of an inductor. These are shown only as examples. In transformers, transformers, and inductors, in the same way as motor cores, powder materials can be applied to all types of transformers, transformers, and inductors to make it easier to guide magnetic flux or to use high permeability. .

図17に回転電機の一例として発電機500の概念図例を示す。発電機500は、第1及び第3の実施形態の圧粉材料を用いた第2のステータ(固定子)530と、第1ないし第3の実施形態の圧粉材料を用いた第2のロータ(回転子)540の、いずれか一方又はその両方を備えている。図では、第2のロータ(回転子)540は第2のステータ530の内側に配置されているが、外側に配置されていても構わない。第2のロータ540は、発電機500の一端に設けられたタービン510と、シャフト520を介して接続されている。タービン510は、例えば図示しない外部から供給される流体により回転する。なお、流体により回転するタービン510に代えて、自動車の回生エネルギー等の動的な回転を伝達することによって、シャフト520を回転することも可能である。第2のステータ530及び第2のロータ540には、各種公知の構成を採用することができる。   FIG. 17 shows a conceptual diagram of a generator 500 as an example of a rotating electrical machine. The generator 500 includes a second stator (stator) 530 that uses the dust material of the first and third embodiments, and a second rotor that uses the dust material of the first to third embodiments. One (or both) of (rotor) 540 is provided. In the figure, the second rotor (rotor) 540 is disposed inside the second stator 530, but may be disposed outside. The second rotor 540 is connected to a turbine 510 provided at one end of the generator 500 via a shaft 520. The turbine 510 is rotated by, for example, a fluid supplied from outside (not shown). Note that the shaft 520 can be rotated by transmitting dynamic rotation such as regenerative energy of an automobile in place of the turbine 510 rotated by a fluid. Various known configurations can be adopted for the second stator 530 and the second rotor 540.

シャフト520は、第2のロータ540に対してタービン510とは反対側に配置された、図示しない整流子と接触している。第2のロータ540の回転により発生した起電力は、発電機500の電力として、図示しない相分離母線及び図示しない主変圧器を介して、系統電圧に昇圧されて送電される。なお、第2のロータ540には、タービン510からの静電気や発電に伴う軸電流による帯電が発生する。このため、発電機500は、第2のロータ540の帯電を放電させるためのブラシ550を備えている。   The shaft 520 is in contact with a commutator (not shown) disposed on the side opposite to the turbine 510 with respect to the second rotor 540. The electromotive force generated by the rotation of the second rotor 540 is boosted to the system voltage and transmitted as electric power of the generator 500 via a phase separation bus (not shown) and a main transformer (not shown). The second rotor 540 is charged by static electricity from the turbine 510 or an axial current accompanying power generation. For this reason, the generator 500 includes a brush 550 for discharging the charge of the second rotor 540.

また、図18には、磁束の方向と圧粉材料の配置方向の関係について好ましい例を記す。なお、まず、磁壁移動型、回転磁化型のいずれにおいても、磁束の方向に対して、圧粉材料に含まれる扁平磁性金属粒子10の扁平面10aをできるだけ互いに平行に、かつ層状に揃える方向に配置する事が好ましい。これは磁束を貫く扁平磁性金属粒子10の断面積をできるだけ小さくする事によって渦電流損失を低減できるからである。その上で、なおかつ、磁壁移動型においては、扁平磁性金属粒子10の扁平面10a内における磁化容易軸(矢印方向)を磁束の方向と平行に配置する事が好ましい。これによって、保磁力がより低減する方向で使用する事ができるためヒステリシス損失を低減でき好ましい。また透磁率も高くできて好ましい。逆に、回転磁化型においては、扁平磁性金属粒子10の扁平面10a内における磁化容易軸(矢印方向)を磁束の方向と垂直に配置する事が好ましい。これによって、保磁力がより低減する方向で使用する事ができるためヒステリシス損失を低減でき好ましい。つまり、圧粉材料の磁化特性を把握し、磁壁移動型か回転磁化型か(判別方法は前述の通り)を見極めた上で、図18のように配置する事が好ましい。磁束の向きが複雑な場合は完全に図18の様に配置する事は難しいかもしれないが、できる限り図18のように配置する事が好ましい。以上の配置方法は、本実施の形態の全てのシステム及びデバイス装置(例えば、各種モータや発電機などの回転電機(例えば、モータ、発電機など)、変圧器、インダクタ、トランス、チョークコイル、フィルタ等のコアや、回転電機用の磁性楔(くさび)等)において適用される事が望ましい。   Moreover, in FIG. 18, a preferable example is described about the relationship between the direction of magnetic flux and the arrangement direction of the dust material. First, in both the domain wall motion type and the rotary magnetization type, the flat surfaces 10a of the flat magnetic metal particles 10 included in the dust material are aligned in parallel with each other as much as possible in a layered manner with respect to the direction of the magnetic flux. It is preferable to arrange. This is because eddy current loss can be reduced by making the cross-sectional area of the flat magnetic metal particles 10 penetrating the magnetic flux as small as possible. In addition, in the domain wall motion type, it is preferable to arrange the easy magnetization axis (arrow direction) in the flat surface 10a of the flat magnetic metal particle 10 in parallel with the magnetic flux direction. As a result, it can be used in a direction in which the coercive force is further reduced, which is preferable because hysteresis loss can be reduced. Moreover, the magnetic permeability can be increased, which is preferable. On the contrary, in the rotary magnetization type, it is preferable to arrange the easy magnetization axis (arrow direction) in the flat surface 10a of the flat magnetic metal particle 10 perpendicularly to the direction of the magnetic flux. As a result, it can be used in a direction in which the coercive force is further reduced, which is preferable because hysteresis loss can be reduced. That is, it is preferable to arrange as shown in FIG. 18 after grasping the magnetization characteristics of the dust material and determining whether it is a domain wall motion type or a rotary magnetization type (the determination method is as described above). If the direction of the magnetic flux is complicated, it may be difficult to completely arrange as shown in FIG. 18, but it is preferable to arrange as shown in FIG. 18 as much as possible. The arrangement method described above includes all the systems and device devices of the present embodiment (for example, rotating electric machines such as various motors and generators (for example, motors and generators)), transformers, inductors, transformers, choke coils, and filters. It is desirable to be applied to a core such as a magnetic wedge or a wedge for a rotating electrical machine.

このシステム及びデバイス装置に適用するために、圧粉材料は、種々の加工を施すことを許容する。例えば焼結体の場合は、研磨や切削等の機械加工が施され、粉末の場合はエポキシ樹脂、ポリブタジエンのような樹脂との混合が施される。必要に応じてさらに表面処理が施される。また、必要に応じて巻線処理がなされる。   In order to apply to this system and device apparatus, the compacted material allows various processing. For example, in the case of a sintered body, machining such as polishing or cutting is performed, and in the case of powder, mixing with an epoxy resin or a resin such as polybutadiene is performed. Further surface treatment is performed if necessary. Further, a winding process is performed as necessary.

本実施の形態のシステム及びデバイス装置によれば、優れた特性(高効率、低損失)を有するモータシステム、モータ、変圧器、トランス、インダクタ及び発電機が実現可能となる。   According to the system and device device of the present embodiment, a motor system, motor, transformer, transformer, inductor, and generator having excellent characteristics (high efficiency, low loss) can be realized.

(実施例)
以下に、本発明の実施例1〜15を、比較例1〜11と対比しながらより詳細に説明する。以下に示す実施例及び比較例によって得られる扁平磁性金属粒子について、扁平磁性金属粒子の厚さ、アスペクト比、扁平面内の最小長さに対する最大長さの比、扁平磁性金属粒子の粒度分布の変動係数(CV値)、磁性金属小粒子の平均サイズ、磁性金属小粒子の平均個数(1個の扁平磁性金属粒子に一体化している磁性金属小粒子の数)、扁平磁性金属粒子の格子歪み、を表1に示す。なお、扁平磁性金属粒子の厚さ、アスペクト比、扁平面内の最小長さに対する最大長さの比、磁性金属小粒子の平均サイズ、磁性金属小粒子の平均個数の測定は、TEM観察・SEM観察に基づいて多数の粒子の平均値で算出する。扁平磁性金属粒子の粒度分布の変動係数(CV値)の測定は粒度分布計による測定値で算出する。格子歪みについてはXRD解析によって行う。
(Example)
Hereinafter, Examples 1 to 15 of the present invention will be described in more detail while comparing with Comparative Examples 1 to 11. About the flat magnetic metal particles obtained by the following examples and comparative examples, the thickness of the flat magnetic metal particles, the aspect ratio, the ratio of the maximum length to the minimum length in the flat plane, the particle size distribution of the flat magnetic metal particles Coefficient of variation (CV value), average size of small magnetic metal particles, average number of small magnetic metal particles (number of small magnetic metal particles integrated into one flat magnetic metal particle), lattice distortion of flat magnetic metal particles Are shown in Table 1. The thickness of the flat magnetic metal particles, the aspect ratio, the ratio of the maximum length to the minimum length in the flat plane, the average size of the magnetic metal small particles, and the average number of the magnetic metal small particles are measured by TEM observation / SEM. Based on the observation, the average value of many particles is calculated. The variation coefficient (CV value) of the particle size distribution of the flat magnetic metal particles is calculated by a measured value by a particle size distribution meter. Lattice distortion is performed by XRD analysis.

(実施例1)
まず、単ロール急冷装置を用いて、Fe−Co−Si−B(Fe:Co=70:30原子%)のリボンを作製する。次に、このリボンを、ミキサー装置を用いて適当な大きさに切断する。その後、切断したリボン片を回収し、ZrOボールとZrO容器を用いたビーズミルによってAr雰囲気下において約1000rpmの粉砕・圧延化を行い扁平粉末化する。次に得られた粉末をH雰囲気中300℃で熱処理を行う。その後、得られた粉末を、液体窒素を用いたビーズミルによって粉砕を行う。その後、H雰囲気中で400℃で熱処理を行い、扁平磁性金属粒子を得る。上記の、粉砕・圧延化、熱処理、液体窒素粉砕、熱処理、の作業を繰り返す事によって、所定のサイズ、構造になるように処理を行う。なお、扁平磁性金属粒子の磁性相の結晶構造は体心立方構造である。なお、得られた扁平磁性金属粒子の表面は、ゾルゲル法によって非磁性のSiO層を厚さ20nmで被覆させ、その後、無機酸化物バインダ相(B−Bi−ZnO:軟化点425℃)とともに混合、磁場中成型を行い(扁平粒子を配向化させる)、熱処理を施す事によって圧粉材料を得る。なお、熱処理は、軟化点よりやや高い温度で行う。
Example 1
First, a ribbon of Fe—Co—Si—B (Fe: Co = 70: 30 atomic%) is prepared using a single roll quenching apparatus. Next, the ribbon is cut into an appropriate size using a mixer device. Thereafter, the cut ribbon piece is collected and pulverized and rolled at about 1000 rpm in an Ar atmosphere by a bead mill using a ZrO 2 ball and a ZrO 2 container to form a flat powder. Next, the obtained powder is heat-treated at 300 ° C. in an H 2 atmosphere. Thereafter, the obtained powder is pulverized by a bead mill using liquid nitrogen. Thereafter, heat treatment is performed at 400 ° C. in an H 2 atmosphere to obtain flat magnetic metal particles. By repeating the above-described operations of pulverization / rolling, heat treatment, liquid nitrogen pulverization, and heat treatment, processing is performed so as to obtain a predetermined size and structure. The crystal structure of the magnetic phase of the flat magnetic metal particles is a body-centered cubic structure. The surface of the obtained flat magnetic metal particles was coated with a nonmagnetic SiO 2 layer with a thickness of 20 nm by a sol-gel method, and then an inorganic oxide binder phase (B 2 O 3 —Bi 2 O 3 —ZnO: The mixture is mixed with a softening point (425 ° C.), molded in a magnetic field (orienting the flat particles), and subjected to heat treatment to obtain a powdered material. The heat treatment is performed at a temperature slightly higher than the softening point.

(実施例2)
扁平磁性金属粒子の厚さが1μmであること以外は実施例1とほぼ同じである。
(Example 2)
Except for the thickness of the flat magnetic metal particles being 1 μm, it is almost the same as in Example 1.

(実施例3)
扁平磁性金属粒子の厚さが10μmであること以外は実施例1とほぼ同じである。
(Example 3)
Except for the thickness of the flat magnetic metal particles being 10 μm, it is almost the same as in Example 1.

(実施例4)
扁平磁性金属粒子の厚さが100μmであること以外は実施例1とほぼ同じである。
Example 4
Except for the thickness of the flat magnetic metal particles being 100 μm, it is almost the same as in Example 1.

(実施例5)
扁平磁性金属粒子のアスペクト比が100であること以外は実施例1とほぼ同じである。
(Example 5)
Except that the aspect ratio of the flat magnetic metal particles is 100, it is almost the same as Example 1.

(実施例6)
扁平磁性金属粒子のアスペクト比が10000であること以外は実施例1とほぼ同じである。
(Example 6)
Except that the aspect ratio of the flat magnetic metal particles is 10,000, it is almost the same as Example 1.

(実施例7)
扁平磁性金属粒子の扁平面内の最小長さに対する最大長さの比が5であること以外は実施例3とほぼ同じである。
(Example 7)
Example 3 is substantially the same as Example 3 except that the ratio of the maximum length to the minimum length in the flat plane of the flat magnetic metal particles is 5.

(実施例8)
扁平磁性金属粒子の粒度分布の変動係数(CV値)が60%であること以外は実施例3とほぼ同じである。
(Example 8)
Example 3 is substantially the same as Example 3 except that the coefficient of variation (CV value) in the particle size distribution of the flat magnetic metal particles is 60%.

(実施例9)
磁性金属小粒子の平均粒径が10nmであること以外は実施例3とほぼ同じである。
Example 9
It is almost the same as Example 3 except that the average particle diameter of the magnetic metal small particles is 10 nm.

(実施例10)
磁性金属小粒子の平均粒径が1μmであること以外は実施例3とほぼ同じである。
(Example 10)
Example 3 is substantially the same as Example 3 except that the average particle size of the magnetic metal small particles is 1 μm.

(実施例11)
磁性金属小粒子の平均個数が5個になっていること以外は実施例3とほぼ同じである。
(Example 11)
Example 3 is substantially the same as Example 3 except that the average number of small magnetic metal particles is 5.

(実施例12)
扁平磁性金属粒子の格子歪みが0.01%であること以外は実施例3とほぼ同じである。
(Example 12)
Except for the fact that the lattice strain of the flat magnetic metal particles is 0.01%, it is almost the same as Example 3.

(実施例13)
扁平磁性金属粒子の格子歪みが9.6%であること以外は実施例3とほぼ同じである。
(Example 13)
Except that the lattice strain of the flat magnetic metal particles is 9.6%, it is almost the same as in Example 3.

(実施例14)
扁平磁性金属粒子を(110)配向させる事以外は実施例3とほぼ同じである。
(Example 14)
The third embodiment is almost the same as the third embodiment except that the flat magnetic metal particles are (110) oriented.

(実施例15)
磁場中熱処理によって扁平磁性金属粒子の扁平面内に一軸異方性を付与、すなわち一方向に磁気異方性を付与させる事以外は実施例3とほぼ同じである。
(Example 15)
Except for imparting uniaxial anisotropy in the flat surface of the flat magnetic metal particles by heat treatment in a magnetic field, that is, providing magnetic anisotropy in one direction, it is almost the same as Example 3.

(比較例1)
磁性金属小粒子の平均個数が4個になっていること以外は実施例3とほぼ同じである。
(Comparative Example 1)
Example 3 is substantially the same as Example 3 except that the average number of magnetic metal small particles is four.

(比較例2)
扁平磁性金属粒子の厚さが8nmであること以外は実施例1とほぼ同じである。
(Comparative Example 2)
Except for the thickness of the flat magnetic metal particles being 8 nm, it is almost the same as in Example 1.

(比較例3)
扁平磁性金属粒子の厚さが120μmであること以外は実施例4とほぼ同じである。
(Comparative Example 3)
Example 4 is substantially the same as Example 4 except that the thickness of the flat magnetic metal particles is 120 μm.

(比較例4)
扁平磁性金属粒子のアスペクト比が4であること以外は実施例1とほぼ同じである。
(Comparative Example 4)
Except that the aspect ratio of the flat magnetic metal particles is 4, it is almost the same as Example 1.

(比較例5)
扁平磁性金属粒子のアスペクト比が12000であること以外は実施例1とほぼ同じである。
(Comparative Example 5)
Except for the aspect ratio of the flat magnetic metal particles being 12000, it is almost the same as in Example 1.

(比較例6)
扁平磁性金属粒子扁平面内の最小長さに対する最大長さの比が6であること以外は実施例3とほぼ同じである。
(Comparative Example 6)
Except that the ratio of the maximum length to the minimum length in the flat surface of the flat magnetic metal particle is 6, it is almost the same as Example 3.

(比較例7)
扁平磁性金属粒子の粒度分布の変動係数(CV値)が65%であること以外は実施例3とほぼ同じである。
(Comparative Example 7)
Example 3 is substantially the same as Example 3 except that the coefficient of variation (CV value) in the particle size distribution of the flat magnetic metal particles is 65%.

(比較例8)
磁性金属小粒子の平均サイズが8nmであること以外は実施例3とほぼ同じである。
(Comparative Example 8)
It is almost the same as Example 3 except that the average size of the magnetic metal small particles is 8 nm.

(比較例9)
磁性金属小粒子の平均サイズが2μmであること以外は実施例3とほぼ同じである。
(Comparative Example 9)
It is almost the same as Example 3 except that the average size of the magnetic metal small particles is 2 μm.

(比較例10)
扁平磁性金属粒子の格子歪みが0.008%であること以外は実施例3とほぼ同じである。
(Comparative Example 10)
Except for the fact that the lattice distortion of the flat magnetic metal particles is 0.008%, it is almost the same as Example 3.

(比較例11)
扁平磁性金属粒子の格子歪みが10.5%であること以外は実施例3とほぼ同じである。
(Comparative Example 11)
Except for the fact that the lattice strain of the flat magnetic metal particles is 10.5%, it is almost the same as Example 3.

次に、実施例1〜15及び比較例1〜11の評価用材料に関して、以下の方法で、飽和磁化、透磁率実部(μ’)、透磁率損失(tanδ)、100時間後の透磁率実部(μ’)の経時変化、鉄損、強度比を評価する。評価結果を表2に示す。   Next, with respect to the evaluation materials of Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 11, saturation magnetization, magnetic permeability real part (μ ′), magnetic permeability loss (tan δ), and magnetic permeability after 100 hours are as follows. The change with time of the real part (μ ′), iron loss, and strength ratio are evaluated. The evaluation results are shown in Table 2.

(1)飽和磁化:VSMを用いて室温での飽和磁化を測定する。   (1) Saturation magnetization: Measure saturation magnetization at room temperature using VSM.

(2)透磁率実部μ’、透磁率損失(tanδ=μ”/μ’×100(%)):インピーダンスアナライザーを用いて、リング状の試料の透磁率を測定する。1kHzの周波数での透磁率実部μ’、透磁率虚部μ”を測定する。また、透磁率損失又は損失係数tanδは、μ”/μ’×100(%)で算出する。   (2) Permeability real part μ ′, permeability loss (tan δ = μ ″ / μ ′ × 100 (%)): The permeability of the ring-shaped sample is measured using an impedance analyzer at a frequency of 1 kHz. The magnetic permeability real part μ ′ and the magnetic permeability imaginary part μ ″ are measured. Further, the permeability loss or loss coefficient tan δ is calculated by μ ″ / μ ′ × 100 (%).

(3)100時間後の透磁率実部μ’の経時変化:評価用試料を温度60℃、大気中で100時間加熱した後、再度、透磁率実部μ’を測定し、経時変化(100時間放置後の透磁率実部μ’/放置前の透磁率実部μ’)を求める。   (3) Temporal change in permeability real part μ ′ after 100 hours: The sample for evaluation was heated in the atmosphere at 60 ° C. for 100 hours, and then measured again for real part μ ′. Permeability real part μ ′ after standing / permeability real part μ ′ before standing) is obtained.

(4)鉄損:B−Hアナライザーを用いて1kHz、1Tの動作条件での鉄損を測定する。   (4) Iron loss: Measure iron loss under operating conditions of 1 kHz and 1 T using a BH analyzer.

(5)強度比:評価用試料の抗折強度を測定し、比較試料の抗折強度との比(=評価用試料の抗折強度/比較試料の抗折強度)で示した。なお、実施例は比較例1との比で示した。   (5) Strength ratio: The bending strength of the evaluation sample was measured, and the ratio to the bending strength of the comparative sample (= the bending strength of the evaluation sample / the bending strength of the comparative sample) was indicated. In addition, an Example was shown by the ratio with the comparative example 1.

表1から明らかなように、実施例1〜15に係る扁平磁性金属粒子は、厚さが10nm以上100μm以下、アスペクト比が5以上10000以下、扁平面内の最小長さに対する最大長さの比が平均して1以上5以下、磁性金属小粒子の平均サイズが10nm以上1μm以下、磁性金属小粒子の平均個数が5個以上、格子歪みが0.01%以上10%以下である。また、実施例14は、扁平磁性金属粒子の扁平面が(110)配向している。実施例15は、扁平磁性金属粒子の扁平面内において一軸異方性を有している。   As is apparent from Table 1, the flat magnetic metal particles according to Examples 1 to 15 have a thickness of 10 nm to 100 μm, an aspect ratio of 5 to 10,000, and a ratio of the maximum length to the minimum length in the flat plane. The average size of the magnetic metal small particles is 10 nm or more and 1 μm or less, the average number of the magnetic metal small particles is 5 or more, and the lattice strain is 0.01% or more and 10% or less. In Example 14, the flat surfaces of the flat magnetic metal particles are (110) oriented. Example 15 has uniaxial anisotropy in the flat plane of the flat magnetic metal particles.

表2から明らかなように、実施例1〜15の扁平磁性金属粒子を用いた圧粉材料は、比較例の圧粉材料と比べて、特に、透磁率の経時変化割合、強度比、において優れている事が分かる。つまり、熱的安定性と機械強度において優れている事が分かる。また、実施例1〜15の圧粉材料は、高い飽和磁化、高い透磁率、低損失、の優れた磁気特性も有している事が分かる。かつ、圧粉材料であるため、複雑な形状への適用が可能である。   As is apparent from Table 2, the dust material using the flat magnetic metal particles of Examples 1 to 15 is excellent in the temporal change ratio and strength ratio of the magnetic permeability as compared with the dust material of the comparative example. I understand that That is, it is understood that the thermal stability and mechanical strength are excellent. Moreover, it turns out that the dust material of Examples 1-15 also has the outstanding magnetic characteristic of high saturation magnetization, high magnetic permeability, and low loss. And since it is a compacting material, application to a complicated shape is possible.

(実施例16)
扁平磁性金属粒子の表面にゾルゲル法によって、非磁性のSiO層を厚さ約1nmで被覆させる事以外は実施例3とほぼ同じである。
(実施例17)
扁平磁性金属粒子の表面にゾルゲル法によって、非磁性のSiO層を厚さ約10nmで被覆させる事以外は実施例3とほぼ同じである。
(実施例18)
扁平磁性金属粒子の表面にゾルゲル法によって、非磁性のSiO層を厚さ約100nmで被覆させる事以外は実施例3とほぼ同じである。
(実施例19)
扁平磁性金属粒子の表面にゾルゲル法によって、非磁性のSiO層を厚さ約900nmで被覆させる事以外は実施例3とほぼ同じである。
(実施例20)
本実施例の圧粉材料は、軟化点200℃の共晶系を有する点以外は実施例1とほぼ同じである。共晶系の組成は、P−V−Ag−Oである。
(実施例21)
本実施例の圧粉材料は、軟化点約300℃のバインダ相を有する点以外は実施例3とほぼ同じである。バインダ相の組成は、Pb−B−Oである。
(実施例22)
本実施例の圧粉材料は、軟化点約400℃のバインダ相を有する点以外は実施例3とほぼ同じである。バインダ相の組成は、Bi−B−Oである。
(実施例23)
本実施例の圧粉材料は、軟化点約500℃のバインダ相を有する点以外は実施例3とほぼ同じである。バインダ相の組成は、B−Bi−Zn−Oである。
(実施例24)
本実施例の圧粉材料は、軟化点約600℃のバインダ相を有する点以外は実施例3とほぼ同じである。バインダ相の組成は、B−Bi−Si−Oである。
(実施例25)
本実施例の圧粉材料は、磁場中成型後の熱処理において、熱処理時間を2倍にすることによって、扁平磁性金属粒子の表面に球形で粒径50nmのバインダ相を生成させる事以外は実施例3とほぼ同じである。バインダ相の組成は、B−Bi−Zn−Oである。
(比較例12)
扁平磁性金属粒子の表面に非磁性のSiO層の被覆を行わない事以外は実施例3とほぼ同じである。
(比較例13)
扁平磁性金属粒子の表面にゾルゲル法によって、非磁性のSiO層を厚さ約2μmで被覆させる事以外は実施例3とほぼ同じである。
(比較例14)
軟化点約100℃のバインダ相を有する点以外は実施例3とほぼ同じである。バインダ相としては、有機系のエポキシ樹脂を使用する。
(比較例15)
軟化点約700℃のバインダ相を有する点以外は実施例3とほぼ同じである。バインダ相の組成は、Si−B−Al−Oである。
(Example 16)
Example 3 is substantially the same as Example 3 except that the surface of the flat magnetic metal particles is coated with a nonmagnetic SiO 2 layer with a thickness of about 1 nm by a sol-gel method.
(Example 17)
Example 3 is substantially the same as Example 3 except that the surface of the flat magnetic metal particles is coated with a nonmagnetic SiO 2 layer with a thickness of about 10 nm by a sol-gel method.
(Example 18)
Example 3 is substantially the same as Example 3 except that the surface of the flat magnetic metal particles is coated with a nonmagnetic SiO 2 layer with a thickness of about 100 nm by a sol-gel method.
(Example 19)
Example 3 is substantially the same as Example 3 except that the surface of the flat magnetic metal particle is coated with a nonmagnetic SiO 2 layer with a thickness of about 900 nm by a sol-gel method.
(Example 20)
The dust material of the present example is substantially the same as Example 1 except that it has a eutectic system with a softening point of 200 ° C. The eutectic composition is PV-Ag-O.
(Example 21)
The dust material of this example is substantially the same as Example 3 except that it has a binder phase with a softening point of about 300 ° C. The composition of the binder phase is Pb—B—O.
(Example 22)
The dust material of the present example is substantially the same as Example 3 except that it has a binder phase with a softening point of about 400 ° C. The composition of the binder phase is Bi—B—O.
(Example 23)
The dust material of this example is substantially the same as Example 3 except that it has a binder phase with a softening point of about 500 ° C. The composition of the binder phase is B-Bi-Zn-O.
(Example 24)
The dust material of this example is substantially the same as Example 3 except that it has a binder phase with a softening point of about 600 ° C. The composition of the binder phase is B-Bi-Si-O.
(Example 25)
The powdered material of the present example is the same as that of Example 1 except that the heat treatment time after molding in a magnetic field is doubled so that a binder phase having a spherical shape and a particle size of 50 nm is generated on the surface of the flat magnetic metal particles. 3 is almost the same. The composition of the binder phase is B-Bi-Zn-O.
(Comparative Example 12)
Example 3 is substantially the same as Example 3 except that the surface of the flat magnetic metal particle is not coated with a nonmagnetic SiO 2 layer.
(Comparative Example 13)
Example 3 is substantially the same as Example 3 except that the surface of the flat magnetic metal particles is coated with a nonmagnetic SiO 2 layer with a thickness of about 2 μm by a sol-gel method.
(Comparative Example 14)
Except for having a binder phase with a softening point of about 100 ° C., it is almost the same as Example 3. As the binder phase, an organic epoxy resin is used.
(Comparative Example 15)
Except for having a binder phase with a softening point of about 700 ° C., it is almost the same as Example 3. The composition of the binder phase is Si—B—Al—O.

表3から明らかなように、実施例16〜25に係る扁平磁性金属粒子は、厚さが10nm以上100μm以下、アスペクト比が5以上10000以下、扁平面内の最小長さに対する最大長さの比が平均して1以上5以下、磁性金属小粒子の平均サイズが10nm以上1μm以下、磁性金属小粒子の平均個数が5個以上、格子歪みが0.01%以上10%以下である。また、扁平磁性金属粒子の表面は厚さ0.1nm以上1μm以下の非磁性酸化物層で被覆されている。また、バインダ相の軟化点は200℃以上600℃以下である。
一方で、比較例12は被覆層がなし、比較例13は被覆層の厚さが約2μmと大きい。また、比較例14は、バインダ相の軟化点が約100℃、比較例15はバインダ相の軟化点が約700℃である。すなわち比較例12〜15は、請求項の範囲から外れたものである。
As is clear from Table 3, the flat magnetic metal particles according to Examples 16 to 25 have a thickness of 10 nm to 100 μm, an aspect ratio of 5 to 10,000, and a ratio of the maximum length to the minimum length in the flat plane. The average size of the magnetic metal small particles is 10 nm or more and 1 μm or less, the average number of the magnetic metal small particles is 5 or more, and the lattice strain is 0.01% or more and 10% or less. The surfaces of the flat magnetic metal particles are covered with a nonmagnetic oxide layer having a thickness of 0.1 nm to 1 μm. The softening point of the binder phase is 200 ° C. or more and 600 ° C. or less.
On the other hand, Comparative Example 12 has no coating layer, and Comparative Example 13 has a coating layer thickness as large as about 2 μm. In Comparative Example 14, the softening point of the binder phase is about 100 ° C., and in Comparative Example 15, the softening point of the binder phase is about 700 ° C. That is, Comparative Examples 12 to 15 are outside the scope of the claims.

表4から明らかなように、実施例16〜25の扁平磁性金属粒子を用いた圧粉材料は、比較例の圧粉材料と比べて、特に、透磁率の経時変化割合、強度比、において優れている事が分かる。つまり、熱的安定性と機械強度において優れている事が分かる。また、実施例16〜25の圧粉材料は、高い飽和磁化、高い透磁率、低損失、の優れた磁気特性も有している事が分かる。かつ、圧粉材料であるため、複雑な形状への適用が可能である。   As is apparent from Table 4, the dust material using the flat magnetic metal particles of Examples 16 to 25 is superior in the temporal change rate and strength ratio of the magnetic permeability, in particular, as compared with the dust material of the comparative example. I understand that That is, it is understood that the thermal stability and mechanical strength are excellent. Moreover, it turns out that the dust material of Examples 16-25 has the outstanding magnetic characteristic of high saturation magnetization, high magnetic permeability, and low loss. And since it is a compacting material, application to a complicated shape is possible.

すなわち、実施例16〜実施例25に係る圧粉材料は、高い飽和磁化、高い透磁率、低損失、高い熱的安定性、高い耐酸化性、高強度、を満たしつつ、複雑な形状への適用が可能な軟磁性圧粉材料である事が分かる。   That is, the dust material according to Example 16 to Example 25 satisfies high saturation magnetization, high magnetic permeability, low loss, high thermal stability, high oxidation resistance, and high strength, and has a complicated shape. It can be seen that this is a soft magnetic powder material that can be applied.

本発明のいくつかの実施形態及び実施例を説明したが、これらの実施形態及び実施例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments and examples of the present invention have been described, these embodiments and examples are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

2 磁性金属粒子
4 磁性金属小粒子
6 扁平面
10 扁平磁性金属粒子
14 被覆層
20 介在相
22 共晶粒子
24 中間介在粒子
80 扁平磁性金属粒子
100 圧粉材料
110 圧粉材料
120 圧粉材料
130 圧粉材料
102 平面
200 モータ
210 第1のステータ
220 第1のロータ
300 変圧器・トランス
400 インダクタ
500 発電機
510 タービン
520 シャフト
530 第2のステータ
540 第2のロータ
1000 モータシステム
2 Magnetic metal particle 4 Magnetic metal small particle 6 Flat surface 10 Flat magnetic metal particle 14 Covering layer 20 Intervening phase 22 Eutectic particle 24 Intermediate intervening particle 80 Flat magnetic metal particle 100 Powder material 110 Powder material 120 Powder material 130 Pressure Powder material 102 Plane 200 Motor 210 First stator 220 First rotor 300 Transformer / transformer 400 Inductor 500 Generator 510 Turbine 520 Shaft 530 Second stator 540 Second rotor 1000 Motor system

まず、1つ目の「介在相20が共晶系を有する酸化物の場合」について説明する。この場合、介在相20は、B(ホウ素)、Si(シリコン)、Cr(クロム)、Mo(モリブデン)、Nb(ニオブ)、Li(リチウム)、Ba(バリウム)、Zn(亜鉛)、La(ランタン)、P(リン)、Al(アルミニウム)、Ge(ゲルマニウム)、W(タングステン)、Na(ナトリウム)、Ti(チタン)、As(ヒ素)、V(バナジウム)、Ca(カルシウム)、Bi(ビスマス)、Pb(鉛)、Te(テルル)、Sn(スズ)からなる群のうちの少なくとも2つの第3の元素を含む共晶系を有する酸化物を含む。特に、B、Bi、Si、Zn、Pbのうちの少なくとも2つの第4の元素を含む共晶系を含むことが好ましい。これによって、扁平磁性金属粒子と介在相20との密着性が強固になり(接合強度が高まり)、熱的な安定性や強度や靱性などの機械的特性が向上しやすくなる。 First, the case where the intervening phase 20 is an oxide having a eutectic system will be described. In this case, the intervening phase 20 includes B (boron), Si (silicon), Cr (chromium), Mo (molybdenum), Nb (niobium), Li (lithium), Ba (barium), Zn (zinc), La ( Lanthanum), P (phosphorus), Al (aluminum), Ge (germanium), W (tungsten), Na (sodium), Ti (titanium), As (arsenic), V (vanadium), Ca (calcium), Bi ( It includes an oxide having a eutectic system including at least two third elements from the group consisting of bismuth), Pb (lead), Te (tellurium), and Sn (tin). In particular, it is preferable to include a eutectic system including at least two fourth elements of B, Bi, Si, Zn, and Pb. As a result, the adhesion between the flat magnetic metal particles and the intervening phase 20 is strengthened (bonding strength is increased), and mechanical properties such as thermal stability, strength, and toughness are easily improved.

また上記の共晶系を有する酸化物は、軟化点が200℃以上600℃以下である事が好ましく、さらに好ましくは、400℃以上500℃以下である。さらに好ましくは、B、Bi、Si、Zn、Pbのうちの少なくとも2つの第4の元素を含む共晶系を有する酸化物であり、かつ軟化点が400℃以上500℃以下である事が好ましい。これによって、扁平磁性金属粒子10と上記の共晶系を有する酸化物との接合が強固になり、熱的な安定性や強度や靱性などの機械的特性が向上しやすくなる。扁平磁性金属粒子10を上記の共晶系を有する酸化物とともに一体化させる際は、上記の共晶系を有する酸化物の軟化点付近の温度、好ましくは軟化点よりやや高い温度で熱処理しながら一体化させる事によって、扁平磁性金属粒子10と上記の共晶系を有する酸化物との密着性を向上させ、機械的特性を向上させる事ができる。一般に、熱処理の温度がある程度高い程、扁平磁性金属粒子10と上記の共晶系を有する酸化物との密着性は向上し、機械的特性は向上する。ただし熱処理の温度が高くなりすぎると、熱膨張係数が大きくなるため扁平磁性金属粒子10と上記の共晶系を有する酸化物との密着性が逆に低下してしまう事もある(扁平磁性金属粒子10の熱膨張係数と上記の共晶系を有する酸化物の熱膨張係数の差が大きくなると、密着性がさらに低下してしまう事もある)。また、扁平磁性金属粒子10の結晶性が非晶質又は非晶質的な場合は、熱処理の温度が高いと結晶化が進行し保磁力が増加してしまい好ましくない。このため、機械的特性と保磁力特性を両立させるために、上記の共晶系を有する酸化物の軟化点を200℃以上600℃以下、さらに好ましくは400℃以上500℃以下にして、上記の共晶系を有する酸化物の軟化点付近の温度、好ましくは軟化点よりやや高い温度で熱処理しながら一体化させる事が好ましい。また、一体化した材料を実際にデバイスやシステムの中で使用する際の温度は軟化点より低い温度で使用する事が好ましい。 The oxide having the eutectic system preferably has a softening point of 200 ° C. or higher and 600 ° C. or lower, more preferably 400 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. More preferably, it is an oxide having a eutectic system containing at least two fourth elements of B, Bi, Si, Zn, and Pb and has a softening point of 400 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. . As a result, the bonding between the flat magnetic metal particles 10 and the oxide having the eutectic system is strengthened, and mechanical properties such as thermal stability, strength, and toughness are easily improved. When integrating the flat magnetic metal particles 10 with the oxide having the eutectic system, heat treatment is performed at a temperature near the softening point of the oxide having the eutectic system, preferably at a temperature slightly higher than the softening point. By integrating, the adhesion between the flat magnetic metal particles 10 and the oxide having the eutectic system can be improved, and the mechanical characteristics can be improved. In general, the higher the temperature of the heat treatment, the better the adhesion between the flat magnetic metal particles 10 and the oxide having the eutectic system and the mechanical properties. However, if the temperature of the heat treatment becomes too high, the coefficient of thermal expansion becomes large, so that the adhesion between the flat magnetic metal particles 10 and the oxide having the eutectic system may be reduced (flat magnetic metal). If the difference between the thermal expansion coefficient of the particles 10 and the thermal expansion coefficient of the oxide having the eutectic system is increased, the adhesion may be further reduced). Moreover, when the crystallinity of the flat magnetic metal particles 10 is amorphous or amorphous, if the temperature of the heat treatment is high, crystallization proceeds and the coercive force increases, which is not preferable. Therefore, in order to achieve both mechanical properties and coercive force properties, the softening point of the oxide having the eutectic system is set to 200 ° C. or higher and 600 ° C. or lower, more preferably 400 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. It is preferable that the oxides having the eutectic system be integrated with heat treatment at a temperature near the softening point, preferably slightly higher than the softening point. Moreover, it is preferable to use the integrated material at a temperature lower than the softening point when it is actually used in a device or system.

また、介在相20は、その軟化点が、上記の共晶系を有する酸化物の軟化点よりも高く、より好ましくは軟化点が600℃より高く、O(酸素)、C(炭素)、N(窒素)及びF(フッ素)からなる群のうちの少なくとも1つの第2の元素を含む中間介在粒子24をさらに含む事が好ましい。中間介在粒子24が扁平磁性金属粒子10間に存在する事によって、圧粉材料150が高温に曝された時、扁平磁性金属粒子10同士が熱的に融合し特性が劣化する事を抑制する事ができる。すなわち、主に熱的な安定性のために中間介在粒子24が存在する事が望ましい。なお、中間介在粒子24の軟化点が上記の共晶系を有する酸化物の軟化点よりも高く、さらに好ましくは軟化点が600℃以上である事によって、熱的な安定性をより高める事ができる。 The intervening phase 20 has a softening point higher than that of the oxide having the eutectic system, more preferably higher than 600 ° C., and O (oxygen), C (carbon), N It is preferable to further include intermediate intervening particles 24 containing at least one second element in the group consisting of (nitrogen) and F (fluorine). The presence of the intermediate intervening particles 24 between the flat magnetic metal particles 10 prevents the flat magnetic metal particles 10 from being thermally fused and deteriorated when the dust material 150 is exposed to a high temperature. Can do. That is, it is desirable for the intermediate intervening particles 24 to exist mainly for thermal stability. Note that the softening point of the intermediate intervening particles 24 is higher than the softening point of the oxide having the eutectic system, and more preferably, the softening point is 600 ° C. or higher, thereby further improving the thermal stability. it can.

中間介在粒子24は、Mg、Al、Si、Ca、Zr、Ti、Hf、Zn、Mn、Ba、Sr、Cr、Mo、Ag、Ga、Sc、V、Y、Nb、Pb、Cu、In、Sn、希土類元素からなる群から選ばれる少なくとも1つの非磁性金属を含み、かつ、O(酸素)、C(炭素)、N(窒素)及びF(フッ素)からなる群のうちの少なくとも1つの第2の元素を含む事が好ましい。より好ましくは、高い耐酸化性、高い熱的安定性の観点から、酸素を含有する酸化物又は複合酸化物である事がより好ましい。特に、酸化アルミニウム(Al)、二酸化珪素(SiO)、酸化チタン(TiO)、酸化ジルコニウム(ZrO )などの酸化物、やAl−Si−O等の複合酸化物などが高い耐酸化性、高い熱的安定性の観点から好ましい。 The intermediate intervening particles 24 are Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, Ba, Sr, Cr, Mo, Ag, Ga, Sc, V, Y, Nb, Pb, Cu, In, sn, it includes at least one non-magnetic metal selected from the group consisting of rare earth elements, and, O (oxygen), the C (carbon), N (nitrogen) and F of at least one of the group consisting of (fluorine) It is preferable to contain 2 elements. More preferably, from the viewpoint of high oxidation resistance and high thermal stability, an oxygen-containing oxide or composite oxide is more preferable. In particular, oxides such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon dioxide (SiO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), and zirconium oxide ( ZrO 2 ), and complex oxides such as Al—Si—O are high. It is preferable from the viewpoint of oxidation resistance and high thermal stability.

中間介在粒子24を含む圧粉材料120及び圧粉材料130を製造する方法としては、例えば、扁平磁性金属粒子及び中間介在粒子(酸化アルミニウム(Al)粒子、二酸化珪素(SiO)粒子、酸化チタン(TiO)粒子、酸化ジルコニウム(ZrO )粒子など)を、ボールミル等によって混合し、分散させた状態を作り、その後、プレス成型などで一体化させる方法などが挙げられる。分散させる方法は、適度に分散させる事ができる方法であれば、その方法は特に拘らない。 Examples of the method for producing the dust material 120 and the dust material 130 including the intermediate intervening particles 24 include flat magnetic metal particles and intermediate intervening particles (aluminum oxide (Al 2 O 3 ) particles, silicon dioxide (SiO 2 ) particles). , Titanium oxide (TiO 2 ) particles, zirconium oxide ( ZrO 2 ) particles, etc.) are mixed by a ball mill or the like to form a dispersed state, and then integrated by press molding or the like. The method of dispersing is not particularly limited as long as it can be appropriately dispersed.

Claims (20)

扁平面と、Fe、Co及びNiからなる群のうちの少なくとも1つの第1の元素と、を含み、前記扁平面内の最小長さに対する最大長さの比は平均して1以上5以下であり、平均厚さは10nm以上100μm以下であり、平均アスペクト比は5以上10000以下である複数の磁性金属粒子と、
前記扁平面に平均して5個以上配置され、Fe、Co及びNiからなる群のうちの少なくとも1つの前記第1の元素を含み、平均粒径は10nm以上1μm以下の複数の磁性金属小粒子と、
を備える複数の扁平磁性金属粒子。
A flat plane and at least one first element selected from the group consisting of Fe, Co, and Ni, and a ratio of a maximum length to a minimum length in the flat plane is 1 or more and 5 or less on average A plurality of magnetic metal particles having an average thickness of 10 nm to 100 μm and an average aspect ratio of 5 to 10,000;
A plurality of small magnetic metal particles that are arranged on the flat surface in an average of 5 or more and contain at least one of the first elements of the group consisting of Fe, Co, and Ni, and have an average particle size of 10 nm to 1 μm When,
A plurality of flat magnetic metal particles.
前記複数の扁平磁性金属粒子のCV値が0.1%以上60%以下である請求項1に記載の複数の扁平磁性金属粒子。   The plurality of flat magnetic metal particles according to claim 1, wherein a CV value of the plurality of flat magnetic metal particles is 0.1% or more and 60% or less. 前記扁平磁性金属粒子は体心立方構造の結晶構造を有する部分を有し、FeとCoを含み、Coの量はFeとCoの合計量に対して10原子%以上60原子%以下である請求項1又は請求項2に記載の複数の扁平磁性金属粒子。   The flat magnetic metal particle has a portion having a body-centered cubic crystal structure, contains Fe and Co, and the amount of Co is 10 atomic percent or more and 60 atomic percent or less with respect to the total amount of Fe and Co. A plurality of flat magnetic metal particles according to claim 1 or 2. 前記扁平磁性金属粒子の格子歪みは0.01%以上10%以下である請求項1ないし請求項3いずれか一項に記載の複数の扁平磁性金属粒子。   The plurality of flat magnetic metal particles according to any one of claims 1 to 3, wherein the flat magnetic metal particles have a lattice strain of 0.01% or more and 10% or less. 前記扁平面は(110)面配向している請求項1ないし請求項4いずれか一項に記載の複数の扁平磁性金属粒子。   5. The plurality of flat magnetic metal particles according to claim 1, wherein the flat surface is oriented in a (110) plane. 前記扁平磁性金属粒子は前記扁平面内において一方向に磁気異方性を有する請求項1ないし請求項5いずれか一項に記載の複数の扁平磁性金属粒子。   The plurality of flat magnetic metal particles according to any one of claims 1 to 5, wherein the flat magnetic metal particles have magnetic anisotropy in one direction within the flat surface. 前記扁平磁性金属粒子の磁化挙動が磁壁移動によって進行する請求項1ないし請求項6いずれか一項に記載の複数の扁平磁性金属粒子。   The plurality of flat magnetic metal particles according to claim 1, wherein the magnetization behavior of the flat magnetic metal particles proceeds by domain wall movement. 前記扁平磁性金属粒子の磁化挙動が回転磁化によって進行する請求項1ないし請求項6いずれか一項に記載の複数の扁平磁性金属粒子。   The plurality of flat magnetic metal particles according to any one of claims 1 to 6, wherein the magnetization behavior of the flat magnetic metal particles proceeds by rotational magnetization. 前記扁平磁性金属粒子の表面の少なくとも一部が、厚さ0.1nm以上1μm以下で、酸素(O)、炭素(C)、窒素(N)及びフッ素(F)のうちの少なくとも1つの第2の元素を含む被覆層で覆われている請求項1ないし請求項8いずれか一項に記載の複数の扁平磁性金属粒子。   At least a part of the surface of the flat magnetic metal particle has a thickness of 0.1 nm or more and 1 μm or less, and at least one second of oxygen (O), carbon (C), nitrogen (N), and fluorine (F). The plurality of flat magnetic metal particles according to any one of claims 1 to 8, which are covered with a coating layer containing any element. 請求項1ないし請求項9いずれか一項に記載の前記複数の扁平磁性金属粒子と、
前記扁平磁性金属粒子間に存在し、少なくとも1つの前記第2の元素を含む介在相と、
を備える圧粉材料。
The plurality of flat magnetic metal particles according to any one of claims 1 to 9,
An intervening phase present between the flat magnetic metal particles and containing at least one second element;
A compacted material comprising.
前記複数の扁平磁性金属粒子の前記扁平面は互いに平行になるように層状に配向されている請求項10記載の圧粉材料。   The dusting material according to claim 10, wherein the flat surfaces of the plurality of flat magnetic metal particles are oriented in layers so as to be parallel to each other. 前記介在相は、B、Si、Cr、Mo、Nb、Li、Ba、Zn、La、P、Al、Ge、W、Na、Ti、As、V、Ca、Bi、Pb、Te及びSnからなる群のうちの少なくとも2つの第3の元素を含む共晶系を有し、200℃以上600℃以下である軟化点を有し、熱膨張係数が0.5×10-/℃以上40×10-/℃以下である酸化物を含む請求項10又は請求項11記載の圧粉材料。 The intervening phase is composed of B, Si, Cr, Mo, Nb, Li, Ba, Zn, La, P, Al, Ge, W, Na, Ti, As, V, Ca, Bi, Pb, Te, and Sn. has a eutectic system comprising at least two third elements of the group, it has a softening point at 200 ° C. or higher 600 ° C. or less, the thermal expansion coefficient of 0.5 × 10- 6 / ℃ than 40 × powder material according to claim 10 or claim 11 wherein comprises an oxide is 10- 6 / ° C. or less. 前記介在相は、B、Bi、Si、Zn、Pbのうちの少なくとも2つの第4の元素を含む前記共晶系を有し、400℃以上500℃以下である軟化点を有する前記酸化物を含む請求項12記載の圧粉材料。   The intervening phase includes the oxide having the eutectic system containing at least two fourth elements of B, Bi, Si, Zn, and Pb and having a softening point of 400 ° C. or more and 500 ° C. or less. The green compact material according to claim 12 comprising. 前記共晶系は粒径が10nm以上10μm以下である共晶粒子を有する請求項12又は請求項13記載の圧粉材料。   The dust material according to claim 12 or 13, wherein the eutectic system has eutectic particles having a particle size of 10 nm or more and 10 µm or less. 前記介在相は、軟化点が前記共晶系より高く、少なくとも1つの前記第2の元素を含む中間介在粒子をさらに含む請求項12ないし請求項14いずれか一項に記載の圧粉材料。   The powder material according to any one of claims 12 to 14, wherein the intervening phase further includes intermediate intervening particles having a softening point higher than that of the eutectic system and including at least one of the second elements. 前記介在相は樹脂を含む請求項10ないし請求項15いずれか一項に記載の圧粉材料。   The green compact material according to any one of claims 10 to 15, wherein the intervening phase includes a resin. 前記介在相は、Fe、Co、Niから選ばれる少なくとも1つの磁性金属を含有する請求項10ないし請求項16いずれか一項に記載の圧粉材料。   The powdered material according to any one of claims 10 to 16, wherein the intervening phase contains at least one magnetic metal selected from Fe, Co, and Ni. 請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載の複数の扁平磁性金属粒子を有する回転電機。   A rotating electrical machine having a plurality of flat magnetic metal particles according to any one of claims 1 to 9. 請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載の複数の扁平磁性金属粒子を有するモータ。   A motor having a plurality of flat magnetic metal particles according to any one of claims 1 to 9. 請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載の複数の扁平磁性金属粒子を有する発電機。
The generator which has the some flat magnetic metal particle as described in any one of Claims 1 thru | or 9.
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