JP2018125502A - Composite magnetic powder material, metal composite core and method for manufacturing metal composite core - Google Patents

Composite magnetic powder material, metal composite core and method for manufacturing metal composite core Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide composite magnetic powder having a high magnetic property, a metal composite core and a method for manufacturing the metal composite core.SOLUTION: Magnetic powder is arranged by mixing first magnetic powder of 100-200 μm in average particle diameter and second magnetic powder of 5-10 μm in average particle diameter. A method for manufacturing a metal composite core comprises: a coating step of adding 0.25-1.0 wt.% of a titanium phosphate-based oligomer to the magnetic powder to form an insulative coating on the magnetic powder; a mixing step of mixing the magnetic powder with a resin; a molding step of putting the mixture obtained in the mixing step in a predetermined container to mold it; and a curing step of curing the resin in a mold obtained in the molding step.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、磁性粉末と樹脂からなる複合磁性粉末材料、メタルコンポジットコア及びメタルコンポジットコアの製造方法に関する。   The present invention relates to a composite magnetic powder material comprising a magnetic powder and a resin, a metal composite core, and a method for producing a metal composite core.

OA機器、太陽光発電システム、自動車、無停電電源など様々な用途にリアクトルが用いられている。リアクトルは、例えば、出力系への高調波電流の流出を防止するフィルタや、電圧を昇降させる電圧昇降用コンバータなどに用いられる。   Reactors are used in various applications such as office automation equipment, solar power generation systems, automobiles, and uninterruptible power supplies. The reactor is used, for example, in a filter that prevents the harmonic current from flowing out to the output system, a voltage raising / lowering converter that raises or lowers the voltage, and the like.

リアクトルには、用途に合わせて透磁率、インダクタンス値、鉄損などの磁気特性が求められる。例えば、電圧昇降用のコンバータに用いられるリアクトルは、エネルギー変換効率の向上が求められるため、エネルギー損失である鉄損が小さいことが求められる。   The reactor is required to have magnetic characteristics such as magnetic permeability, inductance value, and iron loss according to the application. For example, a reactor used for a voltage raising / lowering converter is required to improve energy conversion efficiency, and thus is required to have a small iron loss as an energy loss.

また、様々な用途に対応するため、リアクトルに用いられるコアを任意の形状に成型したいという要望もある。このような要望に応えるリアクトルとして、メタルコンポジットコアと呼ばれるタイプのコアを備えたものがある。   Moreover, in order to respond | correspond to various uses, there exists a request to shape | mold the core used for a reactor in arbitrary shapes. As a reactor that meets such a demand, there is a reactor equipped with a core type called a metal composite core.

メタルコンポジットコア(以下、単にMCコアともいう。)は、金属磁性粉末と樹脂とを混ぜた材料を所定形状に成型して固化させてなるコアである。従来のMCコアは、その材料がスラリー状であり、容器に当該材料を流し込みやすく、所定の形状を形成できる成型性に利点がある。   A metal composite core (hereinafter, also simply referred to as MC core) is a core formed by molding a material obtained by mixing metal magnetic powder and resin into a predetermined shape and solidifying it. The conventional MC core is in the form of a slurry, is easy to pour the material into a container, and has an advantage in moldability that can form a predetermined shape.

特開2012− 33727号公報JP 2012-33727 A

MCコアは、フラットな磁気特性を有している。すなわち、MCコアは、フェライトコアに比べて磁気飽和しにくく、コイルに流す電流を増大させても、透磁率が低下しにくい特性がある。つまり、言い換えると、MCコアは、初透磁率、すなわち、コイルに電流を流していない時の透磁率が低い傾向にあるという特性がある。このような優れた特性を有するMCコアであるが、近年更なる磁気特性の向上が期待されている。   The MC core has a flat magnetic characteristic. That is, the MC core is less likely to be magnetically saturated than the ferrite core, and has a characteristic that the permeability is less likely to decrease even when the current flowing through the coil is increased. That is, in other words, the MC core has a characteristic that the initial permeability, that is, the permeability when no current flows through the coil tends to be low. Although the MC core has such excellent characteristics, further improvement in magnetic characteristics is expected in recent years.

本発明の目的は、高い磁気特性を有する複合磁性粉末材料、メタルコンポジットコア及びメタルコンポジットコアの製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a composite magnetic powder material having high magnetic properties, a metal composite core, and a method for producing the metal composite core.

上記の目的を達成するため、本発明のメタルコンポジットコアの製造方法は、磁性粉末及び樹脂を含むメタルコンポジットコアの製造方法であって、前記磁性粉末は、所定の平均粒子径の第1の磁性粉末と、平均粒子径が前記第1の磁性粉末より小さい第2の磁性粉末と、を含み、前記磁性粉末に対して0.25〜1.0wt%のリン酸チタン系オリゴマーを添加し、前記磁性粉末に絶縁被膜を形成する被覆工程と、前記磁性粉末に対して前記樹脂を混合する混合工程と、前記混合工程で得た混合物を所定の容器に入れて成型する成型工程と、前記成型工程で得た成型体中の前記樹脂を硬化させる硬化工程と、を備えること、を特徴とする   In order to achieve the above object, a method for producing a metal composite core according to the present invention is a method for producing a metal composite core containing a magnetic powder and a resin, wherein the magnetic powder is a first magnetic material having a predetermined average particle diameter. A powder and a second magnetic powder having an average particle size smaller than the first magnetic powder, and adding 0.25 to 1.0 wt% of a titanium phosphate oligomer to the magnetic powder, A coating step of forming an insulating coating on the magnetic powder; a mixing step of mixing the resin with the magnetic powder; a molding step of molding the mixture obtained in the mixing step in a predetermined container; and the molding step And a curing step for curing the resin in the molded body obtained in (1).

また、本発明のメタルコンポジットコアは、磁性粉末及び樹脂を備えるメタルコンポジットコアであって、前記磁性粉末は、平均粒子径が100〜200μmの第1の磁性粉末と、平均粒子径が5〜10μmの第2の磁性粉末と、を含み、前記第1の磁性粉末は、リン酸チタン系オリゴマー由来の絶縁被膜で覆われていることを特徴とする。   The metal composite core of the present invention is a metal composite core comprising a magnetic powder and a resin, and the magnetic powder includes a first magnetic powder having an average particle diameter of 100 to 200 μm and an average particle diameter of 5 to 10 μm. Wherein the first magnetic powder is covered with an insulating coating derived from a titanium phosphate oligomer.

さらに、本発明の磁性粉末材料は、磁性粉末及び樹脂を備える複合磁性粉末材料であって、前記磁性粉末は、平均粒子径が100〜200μmの第1の磁性粉末と、平均粒子径が5〜10μmの第2の磁性粉末と、を含み、前記第1の磁性粉末は、酸化チタンとリン酸とを含む絶縁被膜で覆われていることを特徴とする。   Furthermore, the magnetic powder material of the present invention is a composite magnetic powder material comprising a magnetic powder and a resin, and the magnetic powder has a first magnetic powder having an average particle diameter of 100 to 200 μm and an average particle diameter of 5 to 5. 10 μm of second magnetic powder, wherein the first magnetic powder is covered with an insulating film containing titanium oxide and phosphoric acid.

本発明によれば、渦電流損失を低減した優れた磁気特性の磁性粉末材料、メタルコンポジットコア及びメタルコンポジットコアの製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the magnetic powder material of the outstanding magnetic characteristic which reduced the eddy current loss, the metal composite core, and the manufacturing method of a metal composite core can be provided.

実施形態に係るメタルコンポジットコアの製造方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the manufacturing method of the metal composite core which concerns on embodiment. 成型工程及び加圧工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a formation process and a pressurization process. 第1の特性比較におけるリン酸チタン系オリゴマーの添加量と鉄損Pcvの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the addition amount of the titanium phosphate oligomer in the 1st characteristic comparison, and the iron loss Pcv. 第1の特性比較におけるリン酸チタン系オリゴマーの添加量と、初透磁率μ0及び密度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the addition amount of the titanium phosphate oligomer in the first characteristic comparison, the initial permeability μ0, and the density. 第1の特性比較における比較例1のSEM像(×500)である。It is a SEM image (x500) of comparative example 1 in the 1st characteristic comparison.

[1.実施形態]
[1−1.構成]
本実施形態の磁性粉末材料は、磁性粉末と樹脂とを含み構成される。磁性粉末材料に含まれる磁性粉末として平均粒子径の異なる2種類の磁性粉末を使用する。磁性粉末のうち平均粒子径の大きいほうの粉末の周囲に、リン酸チタン系オリゴマー由来の絶縁被膜を形成しておく。そして、2種類の磁性粉末と樹脂とを混合すること粘土状の磁性粉末材料を得る。また、本実施形態のメタルコンポジットコアは、粘土状の磁性粉末材料を、所定の容器に充填し、加圧することでコアを所定の形状とする。コアの形状は、例えば、トロイダル状コア、I型コア、U型コア、θ型コア、E型コア、EER型コアなど、種々の形状とすることができる。
[1. Embodiment]
[1-1. Constitution]
The magnetic powder material of this embodiment includes magnetic powder and resin. Two types of magnetic powders having different average particle diameters are used as the magnetic powder contained in the magnetic powder material. An insulating coating derived from a titanium phosphate oligomer is formed around a powder having a larger average particle size among magnetic powders. Then, two kinds of magnetic powder and resin are mixed to obtain a clay-like magnetic powder material. In addition, the metal composite core of the present embodiment fills a predetermined container with a clay-like magnetic powder material and pressurizes the core into a predetermined shape. The shape of the core can be various shapes such as a toroidal core, an I-type core, a U-type core, a θ-type core, an E-type core, and an EER-type core.

(磁性粉末)
磁性粉末は、平均粒子径の異なる2種類の磁性粉末から構成する。磁性粉末は、第1の磁性粉末と、第1の磁性粉末より平均粒子径の小さい第2の磁性粉末とから構成される。第1の磁性粉末及び第2の磁性粉末の重量比率は、第1の磁性粉末:第2の磁性粉末=80:20〜60:40とすることが好ましい。この範囲とすることで密度が向上し、透磁率も向上するともに、鉄損を小さくすることができる。
(Magnetic powder)
The magnetic powder is composed of two types of magnetic powders having different average particle diameters. The magnetic powder is composed of a first magnetic powder and a second magnetic powder having an average particle diameter smaller than that of the first magnetic powder. The weight ratio of the first magnetic powder and the second magnetic powder is preferably set to the first magnetic powder: second magnetic powder = 80: 20 to 60:40. By setting it in this range, the density is improved, the magnetic permeability is improved, and the iron loss can be reduced.

第1の磁性粉末の平均粒子径は100μm〜200μm、第2の磁性粉末は、5μm〜10μmが好ましい。平均粒子径の異なる2種類の磁性粉末を混合することで、第1の磁性粉末同士の隙間に平均粒子径の小さい第2の磁性粉末が入り込むことになる。これにより、密度及び透磁率の向上と低鉄損化を図ることができる。   The average particle diameter of the first magnetic powder is preferably 100 μm to 200 μm, and the second magnetic powder is preferably 5 μm to 10 μm. By mixing two kinds of magnetic powders having different average particle diameters, the second magnetic powder having a small average particle diameter enters the gap between the first magnetic powders. Thereby, improvement of density and magnetic permeability and reduction of iron loss can be achieved.

第1の磁性粉末及び第2の磁性粉末としては、軟磁性粉末が使用でき、特に、Fe粉末、Fe−Si合金粉末、Fe−Al合金粉末、Fe−Si−Al合金粉末(センダスト)、又はこれら2種以上の粉末の混合粉などが使用できる。Fe−Si合金粉末としては、例えば、Fe−6.5%Si合金粉末、Fe−3.5%Si合金粉末を使用できる。軟磁性粉末の平均粒子径(D50)は20μm〜150μmが好ましい。なお、本明細書において「平均粒子径」とは、特に断りがない限り、D50、すなわちメジアン径を指すものとする。   As the first magnetic powder and the second magnetic powder, soft magnetic powder can be used, and in particular, Fe powder, Fe-Si alloy powder, Fe-Al alloy powder, Fe-Si-Al alloy powder (Sendust), or A mixed powder of these two or more powders can be used. As the Fe—Si alloy powder, for example, Fe-6.5% Si alloy powder and Fe-3.5% Si alloy powder can be used. The average particle diameter (D50) of the soft magnetic powder is preferably 20 μm to 150 μm. In the present specification, the “average particle diameter” refers to D50, that is, the median diameter unless otherwise specified.

第1の磁性粉末及び第2の磁性粉末は、球形であることが好ましい。第1の磁性粉末の円形度は、0.90以上であり、第2の磁性粉末の円形度は、0.94以上であることが好ましい。第1の磁性粉末同士の隙間が少なくなり、かつ、当該隙間により多くの第2の磁性粉末が入り込み易くなり、密度及び透磁率の向上を図ることができるからである   The first magnetic powder and the second magnetic powder are preferably spherical. The circularity of the first magnetic powder is preferably 0.90 or more, and the circularity of the second magnetic powder is preferably 0.94 or more. This is because the gap between the first magnetic powders is reduced and more second magnetic powder can easily enter the gap, and the density and permeability can be improved.

なお、第1の磁性粉末と第2の磁性粉末の種類は同じでも良いし、異なっていても良い。異なる場合は3種以上であっても良い。   Note that the types of the first magnetic powder and the second magnetic powder may be the same or different. If different, three or more may be used.

第1の磁性粉末は、粉砕粉や、ガスアトマイズ法により製造された粉末を用いることが好ましい。また、加工により平坦化処理を施すことにより、球形に近づけても良い。また、第2の磁性粉末は、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、水・ガスアトマイズ法により製造されるものが好ましい。   The first magnetic powder is preferably a pulverized powder or a powder produced by a gas atomizing method. Moreover, you may approximate to a spherical shape by performing the planarization process by a process. The second magnetic powder is preferably produced by a water atomizing method, a gas atomizing method, or a water / gas atomizing method.

(絶縁被膜)
コアを成型する第1の磁性粉末は、絶縁性を有する絶縁被膜で覆われる。絶縁被膜は、リン酸チタン系オリゴマー由来の被膜である。絶縁被膜の厚さは、10nm〜100nmであることが好ましい。リン酸チタン系オリゴマーを磁性粉末に対して被覆させることで、10nm〜100nmの絶縁被膜を形成することが可能となる。絶縁被膜は、リン酸チタン系オリゴマーが固化することで形成され、酸化チタンとリン酸とが含まれる。使用するリン酸チタン系オリゴマーとしては、チタン含有量が10.0wt%のリン酸チタン系オリゴマーを使用する。また、リン酸チタン系オリゴマーの添加量は、第1の磁性粉末に対して025〜1.0wt%の範囲が好ましい。所定のチタン含有量のリン酸チタン系オリゴマーを所定量添加することで、第1の磁性粉末の周囲に10nm〜100nmの絶縁被膜を形成することが可能となる。一方、リン酸チタン系オリゴマーの添加量が0.25wt%未満になると、絶縁被膜の厚さが10nmより薄くなるため渦電流損失(Pe)の低減効果が低い。リン酸チタン系オリゴマーの添加量が、1.0wt%超になると絶縁被膜の厚さが100nmより厚くなり、渦電流損失(Pe)を低減することは可能であるが、MCコアの密度が低下し、MCコアの磁気特性に悪影響を与える。磁気特性の悪化とは、例えば、Phの増加、初透磁率μ0の低下である。
(Insulation coating)
The first magnetic powder that molds the core is covered with an insulating coating having insulating properties. The insulating coating is a coating derived from a titanium phosphate oligomer. The thickness of the insulating coating is preferably 10 nm to 100 nm. By coating the titanium phosphate oligomer on the magnetic powder, it becomes possible to form an insulating film of 10 nm to 100 nm. The insulating coating is formed by solidification of the titanium phosphate oligomer and includes titanium oxide and phosphoric acid. As the titanium phosphate oligomer used, a titanium phosphate oligomer having a titanium content of 10.0 wt% is used. Moreover, the addition amount of the titanium phosphate oligomer is preferably in the range of 025 to 1.0 wt% with respect to the first magnetic powder. By adding a predetermined amount of a titanium phosphate oligomer having a predetermined titanium content, an insulating film having a thickness of 10 nm to 100 nm can be formed around the first magnetic powder. On the other hand, when the addition amount of the titanium phosphate oligomer is less than 0.25 wt%, the thickness of the insulating coating becomes thinner than 10 nm, and thus the effect of reducing eddy current loss (Pe) is low. When the added amount of titanium phosphate oligomer exceeds 1.0 wt%, the thickness of the insulating coating becomes thicker than 100 nm, and it is possible to reduce eddy current loss (Pe), but the density of the MC core decreases. This adversely affects the magnetic properties of the MC core. The deterioration of magnetic characteristics is, for example, an increase in Ph and a decrease in initial permeability μ0.

(樹脂)
樹脂は、磁性粉末と混合し、混合した磁性粉末を保持する。磁性粉末が平均粒子径の異なる種類の粉末で構成される場合、各粉末を均質に混合した状態で保持する。樹脂としては、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、又は熱可塑性樹脂が使用できる。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂などが使用できる。紫外線硬化性樹脂としては、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系、アクリレート系、エポキシ系の樹脂を使用できる。熱可塑性樹脂としては、ポリイミドやフッ素樹脂などの耐熱性に優れた樹脂を使用することが好ましい。硬化剤を添加することにより硬化するエポキシ樹脂は、硬化剤の添加量などによってその粘度を調整できることから、本発明に適している。熱可塑性のアクリル樹脂やシリコーン樹脂も使用可能である。
(resin)
The resin is mixed with the magnetic powder and holds the mixed magnetic powder. When the magnetic powder is composed of different types of powders having different average particle sizes, each powder is held in a homogeneously mixed state. As the resin, a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, or a thermoplastic resin can be used. As the thermosetting resin, phenol resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, polyurethane, diallyl phthalate resin, silicone resin and the like can be used. As the ultraviolet curable resin, urethane acrylate, epoxy acrylate, acrylate, and epoxy resins can be used. As the thermoplastic resin, it is preferable to use a resin having excellent heat resistance such as polyimide or fluororesin. An epoxy resin that is cured by adding a curing agent is suitable for the present invention because its viscosity can be adjusted by the amount of the curing agent added. Thermoplastic acrylic resins and silicone resins can also be used.

樹脂は、磁性粉末に対して3〜5wt%含有されていることが好ましい。樹脂の含有量が3wt%より少ないと、磁性粉末の接合力が不足し、コアの機械的強度が低下する。また、樹脂の含有量が5wt%より多いと、第1の磁性粉末間に形成された樹脂が入り込み、その隙間を第2の磁性粉末が埋めることができなくなるなど、コアの密度が低下し、初透磁率μ0が低下する。   It is preferable that 3-5 wt% of resin is contained with respect to the magnetic powder. When the resin content is less than 3 wt%, the bonding strength of the magnetic powder is insufficient and the mechanical strength of the core is lowered. Also, if the resin content is more than 5 wt%, the resin formed between the first magnetic powder enters, the second magnetic powder cannot fill the gap, and the core density decreases, The initial permeability μ0 decreases.

樹脂の粘度は、磁性粉末との混合時において50〜5000mPa・sであることが好ましい。粘度が50mPa・s未満であると、混合時において樹脂が磁性粉末に絡みつくことがなく、容器内で磁性粉末と樹脂とが分離しやすくなり、コアの密度又は強度にバラツキが生じる。粘度が5000mPa・sを超えると、粘度が高くなりすぎ、例えば、第1の磁性粉末間に形成された樹脂が入り込み、その隙間を第2の磁性粉末が埋めることができなくなるなど、コアの密度が低下し、初透磁率μ0が低下する。   The viscosity of the resin is preferably 50 to 5000 mPa · s when mixed with the magnetic powder. When the viscosity is less than 50 mPa · s, the resin does not get entangled with the magnetic powder during mixing, the magnetic powder and the resin are easily separated in the container, and the density or strength of the core varies. When the viscosity exceeds 5000 mPa · s, the viscosity becomes too high. For example, the resin formed between the first magnetic powders enters, and the gap cannot be filled with the second magnetic powder. Decreases, and the initial permeability μ0 decreases.

樹脂には、粘度調整材料として、SiO、Al、Fe、BN、AlN、ZnO、TiOなどを使用することができる。粘度調整材料としてのフィラーの平均粒子径は、第2の磁性粉末の平均粒子径以下、好ましくは第2の磁性粉末の平均粒子径の1/3以下が良い。フィラーの平均粒子径が大きいと、得られたコアの密度が低下するからである。また、樹脂には、Al、BN、AlNなどの高熱伝導率材料を添加することができる。 For the resin, SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , BN, AlN, ZnO, TiO 2 or the like can be used as a viscosity adjusting material. The average particle diameter of the filler as the viscosity adjusting material is not more than the average particle diameter of the second magnetic powder, preferably not more than 1/3 of the average particle diameter of the second magnetic powder. This is because when the average particle size of the filler is large, the density of the obtained core decreases. Further, a high thermal conductivity material such as Al 2 O 3 , BN, or AlN can be added to the resin.

コアの見かけ密度の、磁性粉末の真密度に対する割合は、76.47%超であることが好ましく、77.5%以上であると更に好ましい。当該割合が76.47%超であると、透磁率を高くすることができる。逆に、当該割合が76.47%以下であると、低密度により低透磁率となる。   The ratio of the apparent density of the core to the true density of the magnetic powder is preferably more than 76.47%, and more preferably 77.5% or more. When the ratio is more than 76.47%, the magnetic permeability can be increased. On the other hand, when the ratio is 76.47% or less, low permeability results in low magnetic permeability.

(コイル)
コイルは、絶縁被覆が施された導線であり、線材として銅線やアルミニウム線を用いることができる。コイルは、コアの少なくとも一部に導線が巻き回されて形成され或いは装着されており、コアの少なくとも一部の周囲に配置される。コイルの巻き方や線材の材料、形状は特に限定されない。
(coil)
The coil is a conducting wire with an insulating coating, and a copper wire or an aluminum wire can be used as the wire. The coil is formed or mounted by winding a conductive wire around at least a part of the core, and is arranged around at least a part of the core. There are no particular limitations on the method of winding the coil and the material and shape of the wire.

[1−2.メタルコンポジットコアの製造方法]
本実施形態に係るメタルコンポジットコアの製造方法について、図面を参照しつつ説明する。本メタルコンポジットコアの製造方法は、図1に示すように、(1)被覆工程、(2)混合工程、(3)成型工程、(4)加圧工程、及び(5)硬化工程を備える。
[1-2. Manufacturing method of metal composite core]
The manufacturing method of the metal composite core which concerns on this embodiment is demonstrated referring drawings. As shown in FIG. 1, the manufacturing method of the present metal composite core includes (1) a coating process, (2) a mixing process, (3) a molding process, (4) a pressing process, and (5) a curing process.

(1) 被覆工程
被覆工程は、磁性粉末を被覆する被覆工程である。被覆工程では、リン酸チタン系オリゴマー由来の絶縁被膜により、少なくとも第1の磁性粉末を被覆する。被覆工程では、第1の磁性粉末とリン酸チタン系オリゴマーとを混合し、乾燥することで、第1の磁性粉末の周囲に酸化チタンとリン酸を含む被膜を形成する。被覆工程においては、所定の混合器を用いて自動で、又は手動で行うことができる。各被覆工程の混合時間は、適宜設定することができ、特に限定されるものではないが、例えば2分間とする。また、被覆工程における乾燥温度及び時間は、酸化チタンとリン酸を含む被覆が形成するに必要な温度及び時間であれば、適宜設定することができる。被覆工程を経ることで、第1の磁性粉末の周囲にリン酸チタン系オリゴマー由来の酸化チタンとリン酸を含む絶縁被膜が形成される。
(1) Coating process The coating process is a coating process for coating magnetic powder. In the coating step, at least the first magnetic powder is coated with an insulating coating derived from a titanium phosphate oligomer. In the coating step, the first magnetic powder and the titanium phosphate oligomer are mixed and dried to form a film containing titanium oxide and phosphoric acid around the first magnetic powder. The coating step can be performed automatically using a predetermined mixer or manually. The mixing time of each coating step can be set as appropriate and is not particularly limited, but is, for example, 2 minutes. The drying temperature and time in the coating step can be appropriately set as long as the temperature and time are necessary for forming a coating containing titanium oxide and phosphoric acid. By passing through the coating step, an insulating coating containing titanium oxide derived from a titanium phosphate oligomer and phosphoric acid is formed around the first magnetic powder.

(2) 混合工程
混合工程は、磁性粉末と樹脂とを混合する工程である。混合工程は、第1の磁性粉末と、第1の磁性粉末より平均粒子径の小さい第2の磁性粉末とを混合し、磁性粉末を構成する磁性粉混合工程と、磁性粉末に対して3〜5wt%の樹脂を添加し、磁性粉末と樹脂とを混合する樹脂混合工程とを有する。
(2) Mixing step The mixing step is a step of mixing magnetic powder and resin. In the mixing step, the first magnetic powder and the second magnetic powder having an average particle diameter smaller than that of the first magnetic powder are mixed, and the magnetic powder mixing step for forming the magnetic powder, A resin mixing step of adding 5 wt% resin and mixing the magnetic powder and the resin.

各混合工程の混合は、所定の混合器を用いて自動で、又は手動で行うことができる。各混合工程の混合時間は、適宜設定することができ、特に限定されるものではないが、例えば2分間とする。   The mixing in each mixing step can be performed automatically using a predetermined mixer or manually. The mixing time of each mixing step can be set as appropriate, and is not particularly limited.

このような混合工程により、磁性粉末と樹脂との混合物(以下、複合磁性材料ともいう)を得ることができる。なお、混合工程は、成型工程において複合磁性材料を成型するための容器に、磁性粉末と樹脂とを充填して混合しても良い。これにより、複合磁性材料を容器に移し替える必要がなく、製造工数を削減することができる。   By such a mixing step, a mixture of magnetic powder and resin (hereinafter also referred to as a composite magnetic material) can be obtained. In the mixing step, the magnetic powder and the resin may be filled and mixed in a container for molding the composite magnetic material in the molding step. Thereby, it is not necessary to transfer a composite magnetic material to a container, and a manufacturing man-hour can be reduced.

(3) 成型工程
成型工程は、複合磁性粉末を所定形状の容器に入れて所定の形状に成型する工程である。成型工程では、複合磁性粉末とともにコイルを入れて成型しても良い。
(3) Molding process The molding process is a process in which the composite magnetic powder is put into a container having a predetermined shape and molded into a predetermined shape. In the molding step, a coil may be put together with the composite magnetic powder and molded.

容器としては、製造するコアの形状に合わせて各種の形状のものを使用する。コイルを入れる場合には、容器は、上方からコイルを挿入できるよう、上面開口型の箱型や皿形の容器を使用する。成型工程で使用する容器は、そのままコアとコイルとを収容するメタルコンポジットコアの外装ケースとして使用することもできる。当該容器を外装ケースとして使用すれば、複合磁性粉末の硬化後に容器を取り出す必要がない利点がある。容器を外装ケースとして使用しない場合には、1つの容器で複数のメタルコンポジットコアを製造するようにしても良い。すなわち、容器の底部に複数の凹部を形成しておき、当該凹部に複合磁性材料及びコイルを入れることにより、複数のメタルコンポジットコアを製造するようにしても良い。このようにすることで、複数のメタルコンポジットコアに対し、一度の成型工程で済むので、製造効率を向上させることができる。   As a container, the thing of various shapes is used according to the shape of the core to manufacture. When inserting a coil, the container uses a box-type container or a dish-shaped container with an open top so that the coil can be inserted from above. The container used in the molding process can also be used as an outer case of a metal composite core that accommodates the core and the coil as it is. If the container is used as an exterior case, there is an advantage that it is not necessary to take out the container after the composite magnetic powder is cured. When the container is not used as an exterior case, a plurality of metal composite cores may be manufactured with one container. That is, a plurality of recesses may be formed at the bottom of the container, and a plurality of metal composite cores may be manufactured by placing a composite magnetic material and a coil in the recesses. By doing in this way, since a single shaping | molding process may be sufficient with respect to a some metal composite core, manufacturing efficiency can be improved.

成型工程に使用する容器としては、その全部又は一部を樹脂成型品によって構成することができる。容器を樹脂製にすることにより、製造コストを削減することができ、かつ、MCコアの任意の形状とできる利点を活かすことができる。すなわち、樹脂は、比較安価な材料であるため、容器を製造するコストを抑えることができるとともに、射出成型等により、任意の形状のコアを形成することができる。   As a container used for a molding process, all or a part thereof can be constituted by a resin molded product. By making the container made of resin, the manufacturing cost can be reduced, and the advantage that the MC core can have any shape can be utilized. That is, since the resin is a comparatively inexpensive material, the cost of manufacturing the container can be suppressed, and a core having an arbitrary shape can be formed by injection molding or the like.

また、容器の全部又は一部を、アルミニウム、マグネシウムなどの熱伝導性の高い金属で構成しても良い。後述するように、加圧工程において複合磁性材料を温めやすくなるからである。   Moreover, you may comprise all or one part of a container with metals with high heat conductivity, such as aluminum and magnesium. This is because the composite magnetic material can be easily warmed in the pressurizing step, as will be described later.

(3) 加圧工程
加圧工程は、成型工程時に、複合磁性材料を押圧部材で押圧する工程である。容器に入れられた粘土状の複合磁性材料を、押圧部材で押圧することにより、容器の形状に複合磁性材料を押し広げるとともに、複合磁性材料に含まれていた空隙を減少させ、見かけ密度、及び初透磁率を向上させる。
(3) Pressurization step The pressurization step is a step of pressing the composite magnetic material with a pressing member during the molding step. By pressing the clay-like composite magnetic material contained in the container with the pressing member, the composite magnetic material is expanded to the shape of the container, and the voids contained in the composite magnetic material are reduced, the apparent density, and Improve initial permeability.

容器にコイルを入れない場合は、当該工程により、複合磁性材料が容器内部の形状となる。すなわち、複合磁性材料から構成された所定の形状の成型体を得ることができる。   When the coil is not put in the container, the composite magnetic material becomes a shape inside the container by the process. That is, a molded body having a predetermined shape made of a composite magnetic material can be obtained.

容器にコイルを入れる場合は、図2に示すように、容器内に複合磁性材料を入れて、押圧部材により容器の形状に複合磁性材料を押し広げる。その後、複合磁性材料を押圧したことによりできたスペースにコイルを挿入し、さらに複合磁性材料を充填し、コイルとともに複合磁性材料を押圧部材により上から押圧する。或いは、容器内に複合磁性材料を入れ、その後、コイルを当該複合磁性材料に埋設し、コイルとともに複合磁性材料を上から押圧するようにしても良い。このように、コイルとともに複合磁性材料を押圧することにより、複合磁性材料に含まれていた空隙を減少させ、見かけ密度及び透磁率を向上させることができる。なお、コイルが存在する部分は避けて、複合磁性材料のみを押圧するようにしても良い。このように、当該工程により、コイルを含んだ所定形状の複合磁性材料の成型体を得ることができる。   When putting a coil in a container, as shown in FIG. 2, a composite magnetic material is put in a container, and a composite magnetic material is spread in the shape of a container by a pressing member. Thereafter, the coil is inserted into the space formed by pressing the composite magnetic material, and further filled with the composite magnetic material, and the composite magnetic material is pressed together with the coil from above by the pressing member. Alternatively, the composite magnetic material may be placed in a container, and then the coil may be embedded in the composite magnetic material, and the composite magnetic material may be pressed together with the coil from above. Thus, by pressing a composite magnetic material with a coil, the space | gap contained in the composite magnetic material can be reduced and an apparent density and a magnetic permeability can be improved. In addition, you may make it press only a composite magnetic material, avoiding the part in which a coil exists. In this way, a molded body of a composite magnetic material having a predetermined shape including a coil can be obtained by this process.

このように、加圧工程は、複合磁性材料を押圧部材で押圧して、当該材料を容器の形状としても良く、この場合は、加圧工程を、加圧工程及び成型工程と捉えることができる。   Thus, the pressurizing step may press the composite magnetic material with the pressing member to make the material into the shape of the container. In this case, the pressurizing step can be regarded as the pressurizing step and the molding step. .

複合磁性材料を押圧する圧力は、2.0kg/cm以上であることが好ましい。この値未満であれば、押圧する圧力が小さく、見かけ密度を向上させる効果が小さい。また、当該値以上であっても、10.0kg/cm以下であることが好ましい。この値を超えて押圧しても、見かけ密度を向上させる効果が小さいからである。 The pressure for pressing the composite magnetic material is preferably 2.0 kg / cm 2 or more. If it is less than this value, the pressure to press is small and the effect of improving the apparent density is small. Moreover, even if it is more than the said value, it is preferable that it is 10.0 kg / cm < 2 > or less. This is because even if pressing exceeds this value, the effect of improving the apparent density is small.

複合磁性材料を押圧する時間は、樹脂の含有量や粘性によって適宜変更することができる。例えば、10秒とすることができる。   The time for pressing the composite magnetic material can be appropriately changed depending on the resin content and viscosity. For example, it can be 10 seconds.

加圧工程は、容器又は複合磁性材料を押圧する押圧部材を常温(例えば25℃)よりも高い温度にして行っても良い。容器又は押圧部材の温度を上げることにより、樹脂が温められ、柔らかくなる。そのため、容器内の隙間に複合磁性材料が流れ込み易くなり、成型性を向上させることができるとともに、複合磁性材料中の空隙に当該材料が流れ込み易くなり、見かけ密度を向上させることができる。容器又は複合磁性材料を押圧する押圧部材の温度は、複合磁性材料に含まれる樹脂の軟化点より高くすると良い。効果的に樹脂を柔らかくすることができるからである。加圧工程は、容器又は複合磁性材料を押圧する押圧部材の温度を保持したまま行っても良い。   The pressing step may be performed by setting the pressing member that presses the container or the composite magnetic material to a temperature higher than normal temperature (for example, 25 ° C.). By raising the temperature of the container or the pressing member, the resin is warmed and softened. Therefore, the composite magnetic material can easily flow into the gap in the container, and the moldability can be improved, and the material can easily flow into the voids in the composite magnetic material, and the apparent density can be improved. The temperature of the pressing member that presses the container or the composite magnetic material is preferably higher than the softening point of the resin contained in the composite magnetic material. This is because the resin can be effectively softened. The pressurizing step may be performed while maintaining the temperature of the pressing member that presses the container or the composite magnetic material.

また、加圧工程は、容器又は押圧部材の温度を上げておく他、複合磁性材料自体を温めておいて当該複合磁性材料を押圧するようにしても良い。容器又は複合磁性材料を押圧する押圧部材の温度を保持し、かつ、複合磁性材料自体を温めておいて押圧するようにしても良い。   In the pressurizing step, the temperature of the container or the pressing member may be raised, or the composite magnetic material itself may be heated to press the composite magnetic material. The temperature of the pressing member that presses the container or the composite magnetic material may be maintained, and the composite magnetic material itself may be warmed and pressed.

(4) 硬化工程
硬化工程は、成型工程で得た成型体中の樹脂を硬化させる工程である。成型体中の樹脂の乾燥により硬化させる場合、乾燥雰囲気は、大気雰囲気とすることができる。硬化工程では、樹脂の乾燥状態に基づいて乾燥温度及び時間を制御する乾燥プロファイルにより、樹脂を硬化させる。乾燥時間は、樹脂の種類、含有量、乾燥温度等に応じて適宜変更可能であるが、例えば、1時間〜4時間とすることができるが、これに限定されない。乾燥温度は、樹脂の種類、含有量、乾燥時間等に応じて適宜変更可能であるが、例えば、85℃〜150℃とすることができるが、これに限定されない。なお、乾燥温度は、乾燥雰囲気の温度である。
(4) Curing step The curing step is a step of curing the resin in the molded body obtained in the molding step. In the case of curing by drying the resin in the molded body, the drying atmosphere can be an air atmosphere. In the curing step, the resin is cured by a drying profile that controls the drying temperature and time based on the dry state of the resin. Although drying time can be suitably changed according to the kind of resin, content, drying temperature, etc., for example, although it can be made into 1 hour-4 hours, it is not limited to this. Although drying temperature can be suitably changed according to the kind of resin, content, drying time, etc., for example, although it can be set as 85 to 150 degreeC, it is not limited to this. The drying temperature is the temperature of the drying atmosphere.

また、樹脂の硬化は、乾燥に限られず、樹脂の種類によって硬化方法は異なる。例えば、樹脂が熱硬化性樹脂であれば、熱を加えることにより樹脂を交差させ、樹脂が紫外線硬化性樹脂であれば、成型体に紫外線を照射させることで樹脂を硬化させる。   The curing of the resin is not limited to drying, and the curing method varies depending on the type of resin. For example, if the resin is a thermosetting resin, the resin is crossed by applying heat, and if the resin is an ultraviolet curable resin, the resin is cured by irradiating the molded body with ultraviolet rays.

硬化工程は、所定の温度で所定時間成型体を硬化させる工程を複数回繰り返しても良い。また、例えば、樹脂の乾燥により硬化させる場合、複数回繰り返す毎に、乾燥温度又は乾燥時間を異ならせても良い。   In the curing step, the step of curing the molded body for a predetermined time at a predetermined temperature may be repeated a plurality of times. Further, for example, when the resin is cured by drying, the drying temperature or the drying time may be changed every time the resin is repeated a plurality of times.

[1−3.作用・効果]
(1)本実施形態のメタルコンポジットコアの製造方法は、磁性粉末及び樹脂を含むコアと、コアに装着されたコイルとを備えたメタルコンポジットコアの製造方法であって磁性粉末は、所定の平均粒子径の第1の磁性粉末と、平均粒子径が第1の磁性粉末より小さい第2の磁性粉末と、からなる。この磁性粉末に対して0.25〜1.0wt%のリン酸チタン系オリゴマーを添加し、磁性粉末に酸化チタンとリン酸を含む絶縁被膜を形成する被覆工程と、前記磁性粉末に対して前記樹脂を混合する混合工程と、前記混合工程で得た混合物を所定の容器に入れて成型する成型工程と、前記成型工程で得た成型体中の前記樹脂を硬化させる硬化工程と、を備えるようにした。
[1-3. Action / Effect]
(1) The method for producing a metal composite core of the present embodiment is a method for producing a metal composite core comprising a core containing magnetic powder and resin, and a coil attached to the core. It consists of the 1st magnetic powder of a particle diameter, and the 2nd magnetic powder whose average particle diameter is smaller than the 1st magnetic powder. A coating step of adding 0.25 to 1.0 wt% of a titanium phosphate oligomer to the magnetic powder to form an insulating coating containing titanium oxide and phosphoric acid on the magnetic powder; A mixing step of mixing the resin, a molding step of molding the mixture obtained in the mixing step in a predetermined container, and a curing step of curing the resin in the molded body obtained in the molding step. I made it.

(粉末同士の接触の抑制)
これにより、渦電流損失を低減した優れた磁気特性のメタルコンポジットコアを得ることができる。MCコアにおいては、成型工程や加圧工程で、磁性粉末に対して応力が加えられる。この応力により、磁性粉末同士が接触する可能性がある。軟磁性粉末の表面をリン酸チタン系オリゴマー由来の酸化チタンのリン酸を含む絶縁被膜で被覆することにより、軟磁性粉末同士の接触を抑制することができる。軟磁性粉末の大きさに応じた渦電流が発生するため、軟磁性粉末同士が接触することで、より大きな渦電流が発生する。これは、軟磁性粉末の種類は問われない。また、接触する磁性粉末の数も限らない。つまり、複数の磁性粉末が接触することで、より大きな渦電流が発生する可能性がある。本実施形態のメタルコンポジットコアにおいては、絶縁被膜により磁性粉末同士の接触を抑制することで大きな渦電流の発生を抑制することが可能となる。この絶縁被膜による渦電流損失抑制の効果は、第1の磁性粉末のみを絶縁被膜で覆った場合に限られない。すなわち、第1の磁性粉末と第2の磁性粉末共に絶縁被膜で覆った場合も渦電流損失抑制される。また、効果は限定的ではあるが、第2の磁性粉末のみを絶縁被膜で覆った場合にも渦電流損失の抑制効果は期待することができる。一方、MCコアの製造においては、リン酸チタン系オリゴマーや、樹脂の割合が増えるに従って、その密度が低下する。
(Suppression of contact between powders)
Thereby, the metal composite core of the outstanding magnetic characteristic which reduced the eddy current loss can be obtained. In the MC core, stress is applied to the magnetic powder in the molding process and the pressing process. This stress may cause the magnetic powders to contact each other. By covering the surface of the soft magnetic powder with an insulating film containing phosphoric acid of titanium oxide derived from a titanium phosphate oligomer, contact between the soft magnetic powders can be suppressed. Since an eddy current corresponding to the size of the soft magnetic powder is generated, a larger eddy current is generated when the soft magnetic powders are in contact with each other. This does not matter the type of soft magnetic powder. Further, the number of magnetic powders in contact is not limited. That is, a larger eddy current may be generated when a plurality of magnetic powders come into contact with each other. In the metal composite core of this embodiment, it becomes possible to suppress generation | occurrence | production of a big eddy current by suppressing the contact of magnetic powder with an insulating film. The effect of suppressing the eddy current loss by the insulating coating is not limited to the case where only the first magnetic powder is covered with the insulating coating. That is, eddy current loss is also suppressed when both the first magnetic powder and the second magnetic powder are covered with an insulating coating. Further, although the effect is limited, the effect of suppressing eddy current loss can be expected even when only the second magnetic powder is covered with an insulating film. On the other hand, in the manufacture of the MC core, the density decreases as the proportion of the titanium phosphate oligomer and the resin increases.

(リン酸チタン系オリゴマー)
本実施形態の磁性粉末の周囲に形成される絶縁被膜は、リン酸チタン系オリゴマー由来の酸化チタンとリン酸とを含む。MCコアにおける被覆工程では、リン酸チタン系オリゴマーを使用することにより、磁性粉末の周囲に10〜100nmの絶縁被膜を形成することができる。これにより、密度の低下を抑制しつつMCコアの渦電流損失の抑制することが可能となる。リン酸チタン系オリゴマーは、成膜性が良い。そのため、被覆工程において、磁性粉末の表面をリン酸チタン系オリゴマーで覆う際のボイドの発生を抑制することができる。また、リン酸チタン系オリゴマーは、分解しにくいため、リン酸チタン系オリゴマーが分解することによるボイドの発生も抑制することができる。さらに、形成した絶縁被膜は、安定した金属であるチタンの酸化物被膜で形成される。それ故に、強度と耐性のある絶縁被膜となる。また、絶縁被膜には、リン酸が含まれているため防錆効果が得られる。
(Titanium phosphate oligomer)
The insulating coating formed around the magnetic powder of this embodiment contains titanium oxide derived from a titanium phosphate oligomer and phosphoric acid. In the coating step in the MC core, an insulating film having a thickness of 10 to 100 nm can be formed around the magnetic powder by using a titanium phosphate oligomer. Thereby, it becomes possible to suppress the eddy current loss of the MC core while suppressing the decrease in density. Titanium phosphate oligomers have good film formability. Therefore, generation | occurrence | production of the void at the time of coating | covering the surface of a magnetic powder with a titanium phosphate type oligomer can be suppressed in a coating process. Moreover, since the titanium phosphate oligomer is difficult to decompose, generation of voids due to decomposition of the titanium phosphate oligomer can also be suppressed. Further, the formed insulating film is formed of an oxide film of titanium which is a stable metal. Therefore, it becomes an insulating film having strength and resistance. Moreover, since the insulating coating contains phosphoric acid, a rust prevention effect is obtained.

(2)本実施形態の被覆工程では、第1の磁性粉末とリン酸チタン系オリゴマーとを混合し、第1の磁性粉末に酸化チタンとリン酸を含む絶縁被膜を形成する。MCコアでは、磁性粉末の大きさに応じた渦電流が発生する。平均粒子径の大きな第1の磁性粉末では、大きな渦電流が発生し、MCコアにおける渦電流損失に対して優位的な影響をあたえる。この第1の磁性粉末同士が接触すると、より大きな渦電流が発生し、MCコアにおける渦電流損失に対して悪影響を与える。本実施形態によれば、第1の磁性粉末の周囲を絶縁被膜で覆う。これにより、第1の磁性粉末同士が接触することを抑制することができ、接触した第1の磁性粉末による大きな渦電流の発生を抑制することが可能となり、低渦電流損失のMCコアを実現することができる。 (2) In the coating step of the present embodiment, the first magnetic powder and the titanium phosphate oligomer are mixed to form an insulating film containing titanium oxide and phosphoric acid on the first magnetic powder. In the MC core, an eddy current corresponding to the size of the magnetic powder is generated. In the first magnetic powder having a large average particle size, a large eddy current is generated, which has an advantageous effect on the eddy current loss in the MC core. When the first magnetic powders come into contact with each other, a larger eddy current is generated, which adversely affects eddy current loss in the MC core. According to this embodiment, the periphery of the first magnetic powder is covered with the insulating coating. As a result, the contact between the first magnetic powders can be suppressed, and the generation of a large eddy current due to the contacted first magnetic powder can be suppressed, thereby realizing an MC core with low eddy current loss. can do.

(3)磁性粉末は、第1の磁性粉末と、第1の磁性粉末より平均粒子径の小さい第2の磁性粉末とが混合されてなり、磁性粉末における第1の磁性粉末の添加量が70wt%、第2の磁性粉末が30wt%とした。これにより、第1の磁性粉末同士の隙間に第2の磁性粉末が入り込み、密度及び透磁率の向上と低鉄損化を図ることができる。 (3) The magnetic powder is a mixture of the first magnetic powder and the second magnetic powder having an average particle diameter smaller than that of the first magnetic powder, and the added amount of the first magnetic powder in the magnetic powder is 70 wt. %, And the second magnetic powder was 30 wt%. Thereby, the second magnetic powder enters the gap between the first magnetic powders, and the density and magnetic permeability can be improved and the iron loss can be reduced.

(4)樹脂は、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、又は熱可塑性樹脂を利用することが可能であるが、特に耐熱性の良い樹脂を利用することが好ましい。エポキシ樹脂などの耐熱性の高い樹脂を利用することで、耐熱性の良いMCコアを作製することが可能となる。 (4) As the resin, a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, or a thermoplastic resin can be used, but it is particularly preferable to use a resin having good heat resistance. By using a resin having high heat resistance such as an epoxy resin, an MC core having good heat resistance can be manufactured.

(5)成型工程時に、前記混合物を押圧する加圧工程を備えるようにした。これにより、コアの密度を向上させることができる。また、加圧工程における加圧圧力は、2.0〜10.0kg/cmであることが望ましい。これにより、見かけ密度を向上させることが可能となる。加圧圧力2.0〜10.0kg/cmで加圧した結果、MCコアの見かけ密度が76.47%超となる。 (5) A pressing step of pressing the mixture is provided during the molding step. Thereby, the density of a core can be improved. Moreover, it is desirable that the pressurizing pressure in the pressurizing step is 2.0 to 10.0 kg / cm 2 . Thereby, the apparent density can be improved. As a result of pressurization at a pressurization pressure of 2.0 to 10.0 kg / cm 2 , the apparent density of the MC core becomes more than 76.47%.

(6)加圧工程は、容器又は前記混合物を押圧する部材を常温よりも高い温度にして行うようにした。これにより、当該混合物である複合磁性材料中の樹脂が温められ、柔らかくなる。そのため、容器内の隅々までに複合磁性材料が流れ込み易くなり、成型性を向上させることができるとともに、複合磁性材料中の空隙に当該材料が流れ込み易くなり、密度を向上させることができる。 (6) The pressurizing step was performed by setting the member that presses the container or the mixture to a temperature higher than room temperature. Thereby, the resin in the composite magnetic material which is the mixture is warmed and softened. For this reason, the composite magnetic material can easily flow into every corner of the container and the moldability can be improved, and the material can easily flow into the voids in the composite magnetic material, and the density can be improved.

(7)加圧工程は、常温よりも高い温度に温めた前記混合物を前記容器に入れて行うようにした。これにより、上記(6)と同様の作用効果を得ることができる。 (7) The pressurizing step was performed by putting the mixture warmed to a temperature higher than normal temperature into the container. Thereby, the same effect as said (6) can be acquired.

[1−4.実施例]
本発明の実施例を、表1〜表3及び図3〜図5を参照して、以下に説明する。
(1)測定項目
測定項目は、密度、透磁率、鉄損、及びインダクタンス値(L値)である。作製された各コアのサンプルに対して、φ1.2mmの銅線で40ターンの巻線を施してメタルコンポジットコアを作製した。各コアのサンプルの形状は、外径35mm、内径20mm、高さ11mmのトロイダル形状とした。また、作製したリアクトルの透磁率、及び鉄損を下記の条件で算出した。
[1-4. Example]
Examples of the present invention will be described below with reference to Tables 1 to 3 and FIGS. 3 to 5.
(1) Measurement items Measurement items are density, magnetic permeability, iron loss, and inductance value (L value). A 40-turn winding was applied to each of the prepared core samples with a copper wire of φ1.2 mm to prepare a metal composite core. The shape of each core sample was a toroidal shape having an outer diameter of 35 mm, an inner diameter of 20 mm, and a height of 11 mm. Moreover, the magnetic permeability of the produced reactor and the iron loss were computed on condition of the following.

<密度>
コアの密度は、見かけ密度である。すなわち、各コアのサンプルの外径、内径、及び高さを測り、これらの値からサンプルの体積(cm)を、π×(外径−内径)×高さに基づき算出した。そして、サンプルの質量を測定し、測定した質量を算出した体積で除してコアの密度を算出した。
<Density>
The density of the core is the apparent density. That is, the outer diameter, inner diameter, and height of the sample of each core were measured, and the volume (cm 3 ) of the sample was calculated from these values based on π × (outer diameter 2 −inner diameter 2 ) × height. Then, the mass of the sample was measured, and the density of the core was calculated by dividing the measured mass by the calculated volume.

<透磁率及び鉄損>
透磁率及び鉄損の測定条件は、周波数20kHz、最大磁束密度Bm=30mTとした。透磁率は、鉄損Pcv測定時に最大磁束密度Bmを設定したときの振幅透磁率とした。鉄損については、磁気計測機器であるBHアナライザ(岩通計測株式会社:SY−8232)を用いて算出した。この算出は、鉄損の周波数曲線を次の(1)〜(3)式で最小2乗法により、ヒステリシス損係数、渦電流損失係数を算出することで行った。
<Permeability and iron loss>
The measurement conditions for magnetic permeability and iron loss were a frequency of 20 kHz and a maximum magnetic flux density Bm = 30 mT. The magnetic permeability was the amplitude magnetic permeability when the maximum magnetic flux density Bm was set when measuring the iron loss Pcv. The iron loss was calculated using a BH analyzer (Iwatori Measurement Co., Ltd .: SY-8232), which is a magnetic measurement device. This calculation was performed by calculating the hysteresis loss coefficient and the eddy current loss coefficient of the iron loss frequency curve by the following method (1) to (3) by the least square method.

Pcv=Kh×f+Ke×f…(1)
Phv =Kh×f…(2)
Pev =Ke×f…(3)
Pcv:鉄損
Kh :ヒステリシス損失係数
Ke :渦電流損失係数
f :周波数
Phv:ヒステリシス損失
Pev:渦電流損失
Pcv = Kh × f + Ke × f 2 (1)
Phv = Kh × f (2)
Pev = Ke × f 2 (3)
Pcv: Iron loss Kh: Hysteresis loss coefficient Ke: Eddy current loss coefficient f: Frequency Phv: Hysteresis loss Pev: Eddy current loss

なお、本実施例において、各粉末の平均粒子径と円形度は、下記装置を用いて3000個の平均値をとったものであり、ガラス基板上に粉末を分散して、顕微鏡で粉末写真を撮り一個毎自動で画像から測定した。
会社名:Malvern
装置名:morphologi G3S
比表面積は、BET法により測定した。
In this example, the average particle diameter and the circularity of each powder are the average values of 3000 pieces using the following apparatus. The powder is dispersed on a glass substrate, and a powder photograph is taken with a microscope. Each shot was automatically measured from the image.
Company name: Malvern
Device name: morphologic G3S
The specific surface area was measured by the BET method.

[第1の特性比較(リン酸チタン系オリゴマーの添加量の比較)]
第1の特性比較では、第1の磁性粉末と混合するリン酸チタン系オリゴマーの量を変化させ特性の比較を行う。
[First characteristic comparison (comparison of added amount of titanium phosphate oligomer)]
In the first characteristic comparison, the characteristics are compared by changing the amount of the titanium phosphate oligomer mixed with the first magnetic powder.

(2)サンプルの作製方法
コアのサンプルは、下記のように、リン酸チタン系オリゴマーの添加量を変化させ複数のサンプルを作製した。これらの作製方法と、その結果について下記に順に示す。
(2) Sample preparation method As the core sample, a plurality of samples were prepared by changing the addition amount of the titanium phosphate oligomer as described below. These production methods and the results are shown below in order.

第1の磁性粉末として平均粒子径が123μmのFe6.5Siを使用する。第1の磁性粉末に対して0.00〜1.25%のリン酸チタン系オリゴマーを混合し、その後150℃で2時間乾燥させることで、周囲に絶縁被膜を形成した第1の磁性粉末を生成する。   As the first magnetic powder, Fe6.5Si having an average particle diameter of 123 μm is used. 0.001 to 1.25% of a titanium phosphate oligomer is mixed with the first magnetic powder, and then dried at 150 ° C. for 2 hours. Generate.

次に、第2の磁性粉末として平均粒子径が5.1μmのFe6.5Siを用意する。そして、周囲に絶縁被膜を形成した第1の磁性粉末と第2の磁性粉末とを、重量比率70:30の割合で混合し、平均粒子径が異なる2つの磁性粉末の混合物を得る。そして、アルミカップに当該磁性粉末を入れ、当該磁性粉末に対して、3.5%のエポキシ樹脂を添加し、2分間ヘラを用いて手動で混合した。これにより、磁性粉末と樹脂との混合物である複合磁性材料を得た。   Next, Fe6.5Si having an average particle diameter of 5.1 μm is prepared as the second magnetic powder. Then, the first magnetic powder and the second magnetic powder having an insulating coating formed around them are mixed at a weight ratio of 70:30 to obtain a mixture of two magnetic powders having different average particle diameters. And the said magnetic powder was put into the aluminum cup, 3.5% of epoxy resin was added with respect to the said magnetic powder, and it mixed manually using the spatula for 2 minutes. This obtained the composite magnetic material which is a mixture of magnetic powder and resin.

次に、混合工程で得た複合磁性材料を、トロイダル形状の空間を有する樹脂製の容器に充填し、油圧プレス機を用いて容器内の複合磁性材料を600Nのプレス圧(面圧9.4kg/cm)で10秒間押圧し、トロイダル形状の成型体を作製した。この押圧の間、容器の温度は25℃に保った。 Next, the composite magnetic material obtained in the mixing step is filled into a resin container having a toroidal space, and the composite magnetic material in the container is pressed with a 600 N press pressure (surface pressure 9.4 kg) using a hydraulic press. / Cm 2 ) for 10 seconds to produce a toroidal shaped molded body. During this pressing, the temperature of the container was kept at 25 ° C.

その後、得られた成型体に対し、上記の銅線を30ターン巻回してコイルを形成し、元となるリアクトルを作製した。   Thereafter, the copper wire was wound for 30 turns on the obtained molded body to form a coil, and a reactor as a base was produced.

そして、当該リアクトルを大気中にて、85℃で2時間乾燥させ、その後120℃で1時間乾燥させ、さらに150℃で4時間乾燥させて樹脂を硬化し、サンプルとなるトロイダルコアを作製し、実施例1〜5、及び比較例1〜3のサンプルを得た。実施例1〜5、及び比較例の違いはリン酸チタン系オリゴマーの添加量であり、それぞれ0.0〜1.25wt%である。   Then, the reactor is dried in the atmosphere at 85 ° C. for 2 hours, then dried at 120 ° C. for 1 hour, further dried at 150 ° C. for 4 hours to cure the resin, and a toroidal core as a sample is produced. Samples of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 were obtained. The difference between Examples 1 to 5 and the comparative example is the addition amount of the titanium phosphate oligomer, and is 0.0 to 1.25 wt%, respectively.

表1は、リン酸チタン系オリゴマーの添加量、密度、初透磁率、透磁率μ12000、鉄損Pcv(鉄損Pcv、ヒステリシス損失Phv、渦電流損失Pev)を示す表である。表1における透磁率は、振幅透磁率であり、前述のインピーダンスアナライザーを使用することで、20kHz、1.0Vにおける各磁界の強さのインダクタンスから算出した。表1中の「μ0」は、直流を重畳させていない状態、すなわち磁界の強さが0H(A/m)の時の初透磁率を示す。表1中の「μ12000」は、磁界の強さが12kH(kA/m)の時の透磁率を示す。 Table 1 is a table showing the addition amount, density, initial magnetic permeability, magnetic permeability μ12000, iron loss Pcv (iron loss Pcv, hysteresis loss Phv, eddy current loss Pev) of the titanium phosphate oligomer. The permeability in Table 1 is the amplitude permeability, and was calculated from the inductance of the strength of each magnetic field at 20 kHz and 1.0 V by using the impedance analyzer described above. “Μ0” in Table 1 indicates the initial permeability when DC is not superimposed, that is, when the magnetic field strength is 0 H (A / m). “Μ12000” in Table 1 indicates the magnetic permeability when the magnetic field strength is 12 kH (kA / m).

表1に基づいて図3及び図4のグラフを作成した。図3は、リン酸チタン系オリゴマーの添加量に対する鉄損Pcv(鉄損Pcv、ヒステリシス損失Phv、渦電流損失Pev)を示すグラフであり、図4はリン酸チタン系オリゴマーの添加量に対する初透磁率、密度を示すグラフである。   Based on Table 1, the graphs of FIGS. 3 and 4 were prepared. FIG. 3 is a graph showing the iron loss Pcv (iron loss Pcv, hysteresis loss Phv, eddy current loss Pev) with respect to the addition amount of the titanium phosphate oligomer, and FIG. 4 shows the initial transparency with respect to the addition amount of the titanium phosphate oligomer. It is a graph which shows a magnetic permeability and a density.

(リン酸チタン系オリゴマーの添加量と渦電流損失との関係)
図5は、比較例1のコア断面のSEM写真(500倍)である。図5において、符号1は、平均粒子径が大きい第1の磁性粉末を示し、符号2は平均粒子径が小さい第2の磁性粉末を示す。図5に示すように、比較例1のサンプルにおいては、大きい粉末である第1の磁性粉末と第1の磁性粉末とが部分的に直接接触(領域A)している。このため、2つの第1の磁性粉末は、電気的に接続されることとなる。そのため、2つの第1の磁性粉末の大きさに起因する渦電流が発生することとなる。
(Relationship between added amount of titanium phosphate oligomer and eddy current loss)
FIG. 5 is an SEM photograph (500 times) of the core cross section of Comparative Example 1. In FIG. 5, the code | symbol 1 shows the 1st magnetic powder with a large average particle diameter, and the code | symbol 2 shows the 2nd magnetic powder with a small average particle diameter. As shown in FIG. 5, in the sample of Comparative Example 1, the first magnetic powder, which is a large powder, and the first magnetic powder are partially in direct contact (region A). For this reason, the two first magnetic powders are electrically connected. Therefore, an eddy current due to the size of the two first magnetic powders is generated.

表1及び図3に示すように、第1の磁性粉末の接触を抑制するための絶縁被膜の効果は、添加しない場合(比較例1)の渦電流損失Pevが6.0に対して、リン酸チタン系オリゴマーの添加量が0.10%の場合(比較例2)の渦電流損失が5.8であり効果が少ない。一方、リン酸チタン系オリゴマーの添加量が0.25%以上となると、渦電流損失Pevが5.4以下となり渦電流損失の抑制の効果が発揮され、リン酸チタン系オリゴマーの添加量が0.75%で飽和する。   As shown in Table 1 and FIG. 3, the effect of the insulating coating for suppressing the contact of the first magnetic powder is that the eddy current loss Pev in the case of not adding (Comparative Example 1) is 6.0 vs. When the addition amount of the titanium acid oligomer is 0.10% (Comparative Example 2), the eddy current loss is 5.8, and the effect is small. On the other hand, when the addition amount of the titanium phosphate oligomer is 0.25% or more, the eddy current loss Pev is 5.4 or less and the effect of suppressing the eddy current loss is exhibited, and the addition amount of the titanium phosphate oligomer is 0. Saturates at 75%.

これは、第1の磁性粉末を被覆した絶縁被膜により、第1の磁性粉末同士が接触することを抑制した結果であると考察する。磁性粉末に発生する渦電流の大きさは、粉末の大きさに比例する。例えば、複数の第1の磁性粉末同士が接触した場合には、大きな磁性粉末に由来する渦電流が発生することになる。これに対して、第1の磁性粉末に対して0.25%以上のリン酸チタン系オリゴマーを添加し、酸化チタンとリン酸を含む絶縁被膜を形成することで、磁性粉末同士の接触を抑制することで、低渦電流損失を実現することが可能となる。   This is considered to be the result of suppressing the contact between the first magnetic powders by the insulating coating coated with the first magnetic powder. The magnitude of the eddy current generated in the magnetic powder is proportional to the size of the powder. For example, when a plurality of first magnetic powders come into contact with each other, an eddy current derived from a large magnetic powder is generated. In contrast, the addition of 0.25% or more of the titanium phosphate oligomer to the first magnetic powder to form an insulating film containing titanium oxide and phosphoric acid suppresses contact between the magnetic powders. As a result, low eddy current loss can be realized.

(リン酸チタン系オリゴマーの添加量と密度との関係)
第1の磁性粉末の周囲に形成する被膜を厚さとサンプルの密度とは、相関関係がある。すなわち、リン酸チタン系オリゴマーの添加量を多くし絶縁被膜の厚さを厚くするに従って、MCコアの密度が徐々に低下する。MCコアの密度の低下は、ヒステリシス損失Phv、初透磁率、及び透磁率(12kH/m)に対して影響を与える。
(Relationship between added amount of titanium phosphate oligomer and density)
There is a correlation between the thickness of the coating film formed around the first magnetic powder and the density of the sample. That is, as the amount of the titanium phosphate oligomer is increased and the thickness of the insulating coating is increased, the MC core density gradually decreases. The decrease in the density of the MC core affects the hysteresis loss Phv, the initial permeability, and the permeability (12 kH / m).

・ヒステリシス損失Phvについて
表1及び図4に示すように、第1の磁性粉末の周囲に絶縁被膜を形成しない場合(比較例1)のヒステリシス損失Phvは18.7である。これに対して、リン酸チタン系オリゴマーを0.25〜1.00%添加し、第1の磁性粉末の周囲に絶縁被膜を形成することで、密度は低下するがヒステリシス損失Phvは17.6〜18.3と低下する。しかしながら、リン酸チタン系オリゴマーの添加量が1.00%超となることで、ヒステリシス損失Phvは19.8となる。これは、絶縁被膜によるヒステリシス損失Phvの低減の効果以上に、密度が低下することによるヒステリシス損失Phvが増加するためである。
Hysteresis loss Phv As shown in Table 1 and FIG. 4, the hysteresis loss Phv when the insulating film is not formed around the first magnetic powder (Comparative Example 1) is 18.7. On the other hand, by adding 0.25 to 1.00% of the titanium phosphate oligomer and forming an insulating film around the first magnetic powder, the density is reduced but the hysteresis loss Phv is 17.6. It decreases to ˜18.3. However, when the addition amount of the titanium phosphate oligomer exceeds 1.00%, the hysteresis loss Phv becomes 19.8. This is because the hysteresis loss Phv due to the decrease in density increases more than the effect of reducing the hysteresis loss Phv by the insulating coating.

・初透磁率、及び透磁率(12kH/m)について
表1及び図4に示すように、リン酸チタン系オリゴマーを添加しMCコアの密度の低下することにより、初透磁率、及び透磁率(12kH/m)は低下する。リン酸チタン系オリゴマーの添加量が1.00%超となることで、密度が5.81未満となる。このため、初透磁率、及び透磁率(12kH/m)に対して悪影響を与えることがわかる。
-Initial permeability and permeability (12 kH / m) As shown in Table 1 and FIG. 4, by adding a titanium phosphate oligomer and reducing the density of the MC core, the initial permeability and permeability ( 12 kH / m) decreases. When the added amount of the titanium phosphate oligomer exceeds 1.00%, the density becomes less than 5.81. For this reason, it turns out that it has a bad influence with respect to initial permeability and permeability (12 kH / m).

以上のように、本特性比較からは、低渦電流損失の観点より第1の磁性粉末に対して0.25%以上のリン酸チタン系オリゴマーを添加することが好ましく、また、密度、初透磁率、及び透磁率の観点よりリン酸チタン系オリゴマーの添加量は1.00%以下であることが好ましい結果を導き出すことができる。   As described above, from this characteristic comparison, it is preferable to add 0.25% or more of the titanium phosphate oligomer to the first magnetic powder from the viewpoint of low eddy current loss. From the viewpoint of magnetic permeability and magnetic permeability, it is possible to derive a result that the addition amount of the titanium phosphate oligomer is preferably 1.00% or less.

[第2の特性比較(絶縁被膜を形成する磁性粉末の違いによる特性比較)]
第2の特性比較では、絶縁被膜を形成する磁性粉末を変化させて特性の比較を行う。
[Second characteristic comparison (characteristic comparison by the difference in magnetic powder forming the insulating coating)]
In the second characteristic comparison, the characteristics are compared by changing the magnetic powder forming the insulating coating.

(2)サンプルの作製方法
第2の特性比較では、第1の特性比較で使用した比較例1及び実施例2、4のコアのサンプルに加えて、下記のように、リン酸チタン系オリゴマーの添加量を変化させ複数のサンプルを作製した。これらの作製方法と、その結果について下記に順に示す。
(2) Sample preparation method In the second characteristic comparison, in addition to the core samples of Comparative Example 1 and Examples 2 and 4 used in the first characteristic comparison, A plurality of samples were prepared by changing the addition amount. These production methods and the results are shown below in order.

実施例7、8のサンプルとしては、第1の磁性粉末として平均粒子径が123μmのFe6.5Si、第2の磁性粉末として平均粒子径が5.1μmのFe6.5Siを用意する。そして、第1及び第2の磁性粉末に対して0.50%、1.0%のリン酸チタン系オリゴマーを混合し、その後150℃で2時間乾燥させることで、周囲に絶縁被膜を形成した第1の磁性粉末を生成する。その後、他の実施例と同様の処理を施すことで、サンプルとなるトロイダルコアを作製した。   As samples of Examples 7 and 8, Fe6.5Si having an average particle diameter of 123 μm is prepared as the first magnetic powder, and Fe6.5Si having an average particle diameter of 5.1 μm is prepared as the second magnetic powder. Then, 0.50% and 1.0% titanium phosphate oligomers were mixed with the first and second magnetic powders, and then dried at 150 ° C. for 2 hours to form an insulating film around the periphery. A first magnetic powder is produced. Then, the toroidal core used as a sample was produced by performing the same processing as other examples.

比較例8、9のサンプルとしては、第1の磁性粉末として平均粒子径が123μmのFe6.5Siを用意する。第2の磁性粉末として平均粒子径が5.1μmのFe6.5Siを用意する。そして、第2の磁性粉末に対して0.50%、1.0%のリン酸チタン系オリゴマーを混合し、その後150℃で2時間乾燥させることで、周囲に絶縁被膜を形成した第2の磁性粉末を生成する。その後、他の実施例と同様の処理を施すことで、サンプルとなるトロイダルコアを作製した。   As samples of Comparative Examples 8 and 9, Fe6.5Si having an average particle diameter of 123 μm is prepared as the first magnetic powder. As the second magnetic powder, Fe6.5Si having an average particle diameter of 5.1 μm is prepared. Then, 0.50% and 1.0% titanium phosphate oligomers were mixed with the second magnetic powder, and then dried at 150 ° C. for 2 hours, thereby forming an insulating coating around the second magnetic powder. Produces magnetic powder. Then, the toroidal core used as a sample was produced by performing the same processing as other examples.

表2は、リン酸チタン系オリゴマーの添加量、密度、初透磁率、透磁率μ12000、鉄損PcPcv(鉄損Pcv、ヒステリシス損失Phv、渦電流損失Pev)を示す表である。 Table 2 is a table showing the added amount, density, initial permeability, permeability μ12000, iron loss PcPcv (iron loss Pcv, hysteresis loss Phv, eddy current loss Pev) of the titanium phosphate oligomer.

(絶縁被膜を形成する磁性粉末と渦電流損失との関係)
渦電流損失の低減の効果は、第1の磁性粉末の絶縁被膜が大きな影響を与える。すなわち、表2に示すように、リン酸チタン系オリゴマーを添加しない場合(比較例1)の渦電流損失が6.0に対して、第1の磁性粉末に対してリン酸チタン系オリゴマーを0.5%〜1.0%添加した場合(実施例2、4)には、渦電流損失Pevが5.3〜5.4となる。また、第1及び第2の磁性粉末に対してリン酸チタン系オリゴマーを0.5%〜1.0%添加した場合(実施例7、8)には、渦電流損失Pevが5.3となる。さらに、第2の磁性粉末に対してリン酸チタン系オリゴマーを0.5%〜1.0%添加した場合には、渦電流損失Pevが5.4〜5.8となる。
(Relationship between magnetic powder forming insulating film and eddy current loss)
The effect of reducing eddy current loss is greatly influenced by the insulating film of the first magnetic powder. That is, as shown in Table 2, when the titanium phosphate oligomer is not added (Comparative Example 1), the eddy current loss is 6.0, while the titanium phosphate oligomer is 0 with respect to the first magnetic powder. When 0.5% to 1.0% is added (Examples 2 and 4), the eddy current loss Pev is 5.3 to 5.4. When 0.5% to 1.0% of the titanium phosphate oligomer was added to the first and second magnetic powders (Examples 7 and 8), the eddy current loss Pev was 5.3. Become. Furthermore, when 0.5% to 1.0% of the titanium phosphate oligomer is added to the second magnetic powder, the eddy current loss Pev is 5.4 to 5.8.

以上より、実施例2、4、7、及び8共に、絶縁被膜を形成することで渦電流損失Pevは、低減する。一方、比較例8、及び9においては、第2の磁性粉末に対してのみ被膜を形成することで、第2の磁性粉末の接触を抑制することは可能となるが、第2の磁性粉末に発生する渦電流は大きくないため、渦電流損失Pevの低下の効果は限定的になる。   As described above, in all of Examples 2, 4, 7, and 8, the eddy current loss Pev is reduced by forming the insulating film. On the other hand, in Comparative Examples 8 and 9, it is possible to suppress the contact of the second magnetic powder by forming a film only on the second magnetic powder. Since the generated eddy current is not large, the effect of reducing the eddy current loss Pev is limited.

(絶縁被膜を形成する磁性粉末と密度との関係)
絶縁被膜を形成する磁性粉末の違いは、密度に対して影響を与える。すなわち、表2に示すように、リン酸チタン系オリゴマーを添加しない場合(比較例1)の密度が6.06に対して、第1の磁性粉末に対してリン酸チタン系オリゴマーを0.5%〜1.0%添加した実施例2、4では密度が5.71〜5.90となる。また、第1及び第2の磁性粉末に対してリン酸チタン系オリゴマーを0.5%〜1.0%添加した実施例7、8では、密度が5.56〜5.61となる。
(Relationship between magnetic powder and density forming insulating film)
Differences in the magnetic powder forming the insulating coating affect the density. That is, as shown in Table 2, when the titanium phosphate oligomer was not added (Comparative Example 1), the density was 6.06, and the titanium phosphate oligomer was 0.5 with respect to the first magnetic powder. In Examples 2 and 4 where% to 1.0% is added, the density is 5.71 to 5.90. In Examples 7 and 8, in which 0.5% to 1.0% of the titanium phosphate oligomer was added to the first and second magnetic powders, the density was 5.56 to 5.61.

実施例2、4、7、8、及び比較例8、9共に、いずれかの絶縁被膜を形成することで密度は、低減する。低減率は、第1の磁性粉末のみに対して被膜を形成した実施例2、4が小さく、第1の磁性粉末と第2の磁性粉末に対して被膜を形成した実施例7、8が小さい。さらに、第2の磁性粉末に対してのみ被膜を形成した比較例8、9では、低減率が大きく成る。   In each of Examples 2, 4, 7, and 8 and Comparative Examples 8 and 9, the density is reduced by forming any insulating film. The reduction rate is small in Examples 2 and 4 in which the film is formed only on the first magnetic powder, and small in Examples 7 and 8 in which the film is formed on the first magnetic powder and the second magnetic powder. . Furthermore, in Comparative Examples 8 and 9 in which a film is formed only on the second magnetic powder, the reduction rate is large.

・ヒステリシス損失Phvについて
表2に示すように、第1の磁性粉末の周囲に絶縁被膜を形成しない場合(比較例1)のヒステリシス損失Phvは18.7である。これに対して、実施例2及び実施例4のヒステリシス損失は17.1〜18.3である。また、第1及び第2の磁性粉末に対してリン酸チタン系オリゴマーを0.5%〜1.0%添加した実施例7、8では、ヒステリシス損失は20.3〜25.1となる。これは、絶縁被膜によるヒステリシス損失Phvの低減の効果以上に、密度が低下することによるヒステリシス損失Phvが増加するためである。
Hysteresis loss Phv As shown in Table 2, the hysteresis loss Phv when the insulating film is not formed around the first magnetic powder (Comparative Example 1) is 18.7. On the other hand, the hysteresis loss of Example 2 and Example 4 is 17.1 to 18.3. In Examples 7 and 8 in which 0.5% to 1.0% of a titanium phosphate oligomer was added to the first and second magnetic powders, the hysteresis loss was 20.3% to 25.1. This is because the hysteresis loss Phv due to the decrease in density increases more than the effect of reducing the hysteresis loss Phv by the insulating coating.

以上のように、本特性比較からは、第2の磁性粉末の絶縁被膜の有無に関わらず、第1の磁性粉末に対して絶縁被膜を形成することで、渦電流を効果的に抑制することが可能なことがわかる。実施例2と実施例5とを比較すると、渦電流の抑制効果はほとんど変わらない。一方、密度に着目すると、第1の磁性粉末のみに被膜を形成した実施例2の方が、高密度となる。そのため、第1の粉末のみに被膜を形成することがより望ましい。   As described above, this characteristic comparison effectively suppresses eddy currents by forming an insulating film on the first magnetic powder regardless of the presence or absence of the insulating film of the second magnetic powder. It is understood that is possible. When Example 2 and Example 5 are compared, the effect of suppressing eddy currents hardly changes. On the other hand, when paying attention to the density, Example 2 in which a film is formed only on the first magnetic powder has a higher density. Therefore, it is more desirable to form a film only on the first powder.

[2.他の実施形態]
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
[2. Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

例えば、各実施形態では、磁気特性の悪化を抑制しつつ渦電流損失(Pe)を低減するために、第1の磁性粉末の周囲に10nm〜100nmの絶縁被膜を形成するために、磁性粉末に対してリン酸チタン系オリゴマーを添加したが、これに限らない。すなわち、第1の磁性粉末の周囲に10nm〜100nmの絶縁被膜を形成することが可能であれば、リン酸チタン系モノマーでも代用することが可能である。   For example, in each embodiment, in order to reduce eddy current loss (Pe) while suppressing deterioration of magnetic characteristics, in order to form an insulating film of 10 nm to 100 nm around the first magnetic powder, On the other hand, although the titanium phosphate oligomer was added, it is not limited thereto. That is, if it is possible to form an insulating film having a thickness of 10 nm to 100 nm around the first magnetic powder, it is possible to substitute a titanium phosphate monomer.

例えば、実施形態では、リアクトルにコイルを設ける方法として、成型工程においてコイルを容器に入れ、複合磁性材料に埋設する方法を説明したが、予め複合磁性材料からなる所定形状の成型体を成型しておき、当該成型体にコイルを構成する導線を巻回する巻回工程を備える方法を採用しても良い。   For example, in the embodiment, as a method of providing a coil in a reactor, a method of placing a coil in a container and embedding it in a composite magnetic material in a molding process has been described. However, a molded body of a predetermined shape made of a composite magnetic material is molded in advance. Alternatively, a method including a winding step of winding a conducting wire constituting the coil around the molded body may be adopted.

1…第1の磁性粉末
2…第2の磁性粉末
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st magnetic powder 2 ... 2nd magnetic powder

Claims (16)

磁性粉末及び樹脂を含むメタルコンポジットコアの製造方法であって、
前記磁性粉末は、
所定の平均粒子径の第1の磁性粉末と、
平均粒子径が前記第1の磁性粉末より小さい第2の磁性粉末と、
を含み、
前記磁性粉末に対して0.25〜1.0wt%のリン酸チタン系オリゴマーを添加し、前記磁性粉末に絶縁被膜を形成する被覆工程と、
前記磁性粉末に対して前記樹脂を混合する混合工程と、
前記混合工程で得た混合物を所定の容器に入れて成型する成型工程と、
前記成型工程で得た成型体中の前記樹脂を硬化させる硬化工程と、
を備えること、
を特徴とするメタルコンポジットコアの製造方法。
A method for producing a metal composite core containing magnetic powder and resin,
The magnetic powder is
A first magnetic powder having a predetermined average particle size;
A second magnetic powder having an average particle size smaller than the first magnetic powder;
Including
A coating step of adding 0.25 to 1.0 wt% of a titanium phosphate oligomer to the magnetic powder and forming an insulating coating on the magnetic powder;
A mixing step of mixing the resin with the magnetic powder;
A molding step of molding the mixture obtained in the mixing step into a predetermined container; and
A curing step of curing the resin in the molded body obtained in the molding step;
Providing
A method for producing a metal composite core characterized by
前記被覆工程では、
前記第1の磁性粉末と前記リン酸チタン系オリゴマーとを混合し、第1の磁性粉末に絶縁被膜を形成することを特徴とする請求項1に記載のメタルコンポジットコアの製造方法。
In the coating step,
The method for producing a metal composite core according to claim 1, wherein the first magnetic powder and the titanium phosphate oligomer are mixed to form an insulating film on the first magnetic powder.
前記第1の磁性粉末の平均粒子径は100〜200μmであり、
前記第2の磁性粉末の平均粒子径は5〜10μmであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のメタルコンポジットコアの製造方法。
The average particle diameter of the first magnetic powder is 100 to 200 μm,
3. The method for producing a metal composite core according to claim 1, wherein an average particle diameter of the second magnetic powder is 5 to 10 μm.
前記磁性粉末における前記第1の磁性粉末の添加量が60〜80wt%、前記第2の磁性粉末が20〜40wt%であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のメタルコンポジットコアの製造方法。   The addition amount of the first magnetic powder in the magnetic powder is 60 to 80 wt%, and the second magnetic powder is 20 to 40 wt%. Manufacturing method of metal composite core. 前記樹脂は、エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のメタルコンポジットコアの製造方法。   The method for producing a metal composite core according to any one of claims 1 to 4, wherein the resin is an epoxy resin. 前記成型工程時に、前記混合物を押圧する加圧工程を備えること、
を特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載のメタルコンポジットコアの製造方法。
Including a pressing step of pressing the mixture during the molding step;
The method for producing a metal composite core according to any one of claims 1 to 5, wherein:
前記加圧工程における加圧圧力が2.0〜10.0kg/cmであることを特徴とする請求項6に記載のメタルコンポジットコアの製造方法。 The method for producing a metal composite core according to claim 6, wherein the pressurizing pressure in the pressurizing step is 2.0 to 10.0 kg / cm 2 . 前記加圧工程は、前記混合物を押圧する部材又は前記容器を常温よりも高い温度に保って行うこと、
を特徴とする請求項6または請求項7に記載のメタルコンポジットコアの製造方法。
The pressurizing step is performed by maintaining the member or the container for pressing the mixture at a temperature higher than room temperature;
The method for producing a metal composite core according to claim 6 or 7, wherein:
前記加圧工程は、常温よりも高い温度に温めた前記混合物を前記容器に入れて行うこと、
を特徴とする請求項6乃至8の何れか1項に記載のメタルコンポジットコアの製造方法。
The pressurizing step is performed by putting the mixture heated to a temperature higher than room temperature into the container,
The method for producing a metal composite core according to any one of claims 6 to 8.
磁性粉末及び樹脂を備えるメタルコンポジットコアであって、
前記磁性粉末は、
所定の平均粒子径の第1の磁性粉末と、
平均粒子径が前記第1の磁性粉末より小さい第2の磁性粉末と、
を含み、
前記第1の磁性粉末は、リン酸チタン系オリゴマー由来の絶縁被膜で覆われていることを特徴とするメタルコンポジットコア。
A metal composite core comprising magnetic powder and resin,
The magnetic powder is
A first magnetic powder having a predetermined average particle size;
A second magnetic powder having an average particle size smaller than the first magnetic powder;
Including
The metal composite core, wherein the first magnetic powder is covered with an insulating film derived from a titanium phosphate oligomer.
前記絶縁被膜は、前記リン酸チタン系オリゴマーが固化したものであることを特徴とする請求項10に記載のメタルコンポジットコア。   The metal composite core according to claim 10, wherein the insulating coating is a solidified product of the titanium phosphate oligomer. 前記絶縁被膜の厚さが10〜100nmであることを特徴とする請求項10または請求項11に記載のメタルコンポジットコア。   The thickness of the said insulating film is 10-100 nm, The metal composite core of Claim 10 or Claim 11 characterized by the above-mentioned. 前記第1の磁性粉末の平均粒子径は100〜200μmであり、
前記第2の磁性粉末の平均粒子径は5〜10μmであることを特徴とする請求項10乃至12の何れか1項に記載のメタルコンポジットコア。
The average particle diameter of the first magnetic powder is 100 to 200 μm,
13. The metal composite core according to claim 10, wherein an average particle diameter of the second magnetic powder is 5 to 10 μm.
前記磁性粉末における前記第1の磁性粉末の添加量が60〜80wt%、前記第2の磁性粉末が20〜40wt%であることを特徴とする請求項10乃至13の何れか1項に記載のメタルコンポジットコア。   The addition amount of the first magnetic powder in the magnetic powder is 60 to 80 wt%, and the second magnetic powder is 20 to 40 wt%. Metal composite core. コアの見かけ密度が76.47%超であることを特徴とする請求項10乃至14の何れか1項に記載のメタルコンポジットコア。   The metal composite core according to any one of claims 10 to 14, wherein an apparent density of the core is more than 76.47%. 磁性粉末及び樹脂を備える複合磁性粉末材料であって、
前記磁性粉末は、
所定の平均粒子径の第1の磁性粉末と、
平均粒子径が前記第1の磁性粉末より小さい第2の磁性粉末と、
を含み、
前記第1の磁性粉末は、酸化チタンとリン酸とを含む絶縁被膜で覆われていることを特徴とする複合磁性粉末材料。
A composite magnetic powder material comprising magnetic powder and resin,
The magnetic powder is
A first magnetic powder having a predetermined average particle size;
A second magnetic powder having an average particle size smaller than the first magnetic powder;
Including
The composite magnetic powder material, wherein the first magnetic powder is covered with an insulating film containing titanium oxide and phosphoric acid.
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