JP2019026912A - 圧粉磁心用粉末および圧粉磁心 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧粉磁心用粉末は、粒径分布曲線Cにおいて、2つの極大値Rv1、Rv2を有する。このため、第2粒径Dv2および第2極大値Rv2が調整されることで、比較的大きい結晶粒径Dの個数比率Rvを大きくできる。これにより、粒界が大きくなり、磁区と磁区との境界である磁壁が移動しやすくなる。このため、ヒステリシス損が低減される。また、第1粒径Dv1および第1極大値Rv1が調整されることで、メジアン径D50を小さくできる。これにより、渦電流損が低減される。したがって、ヒステリシス損の低減および渦電流損の低減を両立し、低鉄損にできる。
【選択図】図3
Description
複数の結晶粒(2)を備え、結晶粒の各結晶粒径(D)および結晶粒径が測定された結晶粒の個数に対する各結晶粒径における結晶粒の個数の割合である個数比率(Rv)でプロットしたときに、少なくとも2つの極大値(Rv1、Rv2)を有する。
複数の結晶粒(2)を備え、測定された結晶粒の個数に対して、結晶粒径(D)が50μm以上である結晶粒の個数の割合が5−35%である。
さらに、本開示は、上記圧粉磁心用粉末により形成された圧粉磁心として提供される。
上記圧粉磁心用粉末と同様の効果を奏する。
本実施形態の圧粉磁心用粉末は、圧粉磁心の製造に用いられる。この圧粉磁心は、モータのロータもしくはステータ等のコア、リアクトルまたは点火コイルに用いられる。
図1に示すように、圧粉磁心用粉末1は、強磁性体または軟磁性体の金属粉末であり、複数の結晶粒2を備え、結晶粒2の集合体である。
圧粉磁心用粉末1は、例えば、純鉄粒子、鉄基合金粒子またはアモルファス粒子等である。鉄基合金粒子は、例えば、Fe−Al合金、Fe−Si合金、センダストまたはパーマロイ等である。結晶粒2の粒径を結晶粒径D[μm]とする。粒径が測定された結晶粒2の個数に対する各結晶粒径Dにおける結晶粒2の個数の割合を個数比率Rv[%]とする。
第1粒子21および第2粒子22は、アトマイズ法、機械的粉砕、還元法等により準備される。アトマイズ法としては、例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、ガス水アトマイズ法である。第1粒子21および第2粒子22は、篩を用いて、粒径が調整される粉末である。
第2粒子22は、目開き212μm以上、かつ、250μm以下である篩を通過可能である。圧粉磁心用粉末1の全重量に対する第2粒子22の重量の割合を第2粒子重量比W2とする。第2粒子重量比W2が20%以上50%以下となるように、第1粒子21と第2粒子22とが混合され、圧粉磁心用粉末1は調整される。
ステップ101において、目開き90μm以上、かつ、180μm以下である篩を用いて、第1粒子21が作製される。
ステップ102において、目開き212μm以上、かつ、250μm以下である篩を用いて、第2粒子22が作製される。
ステップ103において、第2粒子重量比W2が20%以上50%以下となるように、第1粒子21と第2粒子22とが混合され、圧粉磁心用粉末1は、調整される。
ステップ105において、プレス成形された圧粉磁心用粉末1は、焼鈍される。
ステップ106において、圧粉磁心用粉末1は、樹脂に埋め込められる。
ステップ107において、圧粉磁心用粉末1の断面が露出するように、圧粉磁心用粉末1を埋め込んだ樹脂が切断される。
ステップ109において、鏡面研磨した断面をエッチングする。
ステップ110において、光学顕微鏡を用いて、エッチングされた断面を倍率100−400倍で観察する。また、光学顕微鏡を用いて、エッチングされた断面の複数箇所を撮影する。第1実施形態では、5から10箇所が撮影されている。撮影された複数の画像の中に、樹脂に埋められている圧粉磁心用粉末1の結晶粒2が100個以上観察される。
ステップ111において、撮影した写真から対象となる結晶粒2を画像解析する。画像解析では、画像処理プログラムが用いられる。
圧粉磁心用粉末1は、第2粒径Dv2が50μm以上であり、第2極大値Rv2が5−35%となるように、調整されている。
圧粉磁心用粉末1は、メジアン径D50[μm]が30μm以下となるように、調整されている。なお、メジアン径D50は、個数比率Rvが50%であるときの結晶粒径Dである。
[1]図5に示すように、圧粉磁心用粉末1は、比較例と比較して鉄損が約48%低減されている。このうち、ヒステリシス損は、約43%低減されており、渦電流損は、5%低減されている。
図6に示すように、第2粒径Dv2の逆数が小さくなるに伴い、すなわち、第2粒径Dv2が大きくなるに伴い、ヒステリシス損が低減する。本実施形態に用いられる圧粉磁心用粉末1に関する特性に基づいて検討すると、第2粒径Dv2の逆数が0.02以下、すなわち、第2粒径Dv2が50μm以上であるとき、ヒステリシス損が許容値以下となる。
図7に示すように、第2極大値Rv2が大きくなるに伴い、すなわち、比較的大きい結晶粒径Dの個数比率Rvが大きくなるに伴い、ヒステリシス損が低減する。このため、鉄損が低減する。第2極大値Rv2が20%のときに、鉄損が最小となる。さらに、第2極大値Rv2が大きくなると、メジアン径D50が大きくなり、渦電流損が増大する。このため、鉄損が増大する。本実施形態に用いられる圧粉磁心用粉末1に関する特性に基づいて検討すると、第2極大値Rv2が5−35%であるとき、鉄損が許容値以下となる。
図8に示すように、圧粉磁心用粉末1のメジアン径D50を小さくするに伴い、渦電流損が小さくなる。本実施形態に用いられる圧粉磁心用粉末1に関する特性に基づいて検討すると、圧粉磁心用粉末1のメジアン径D50が30μm以下であるとき、渦電流損が許容値以下となる。
第2実施形態では、結晶粒径の測定が異なる点を除いて、第1実施形態と同様である。
粒径測定は、測定方法により、バラツキが生じることがある。第2実施形態では、光を用いて、圧粉磁心用粉末1が測定されている。
圧粉磁心用粉末1の各結晶粒径Dは、JIS_Z_8825に基づいて、測定される。
ステップ201−203は、第1実施形態のステップ101−103と同様である。
ステップ204において、レーザ等の光を用いた回折法により、圧粉磁心用粉末1における結晶粒2の結晶粒径Dが測定される。結晶粒2に光が通過したとき、光が散乱する。散乱した光の角度が大きいほど、結晶粒径Dは小さくなる。散乱した光の角度を測定および解析することで、結晶粒径Dが測定される。第2実施形態では、光により測定された結晶粒径Dを用いて、粒径分布曲線Cが描かれる。
第2実施形態においても、第1実施形態の[1]と同様の効果を奏する。
図10に示すように、第2粒径Dv2の逆数が小さくなるに伴い、すなわち、第2粒径Dv2が大きくなるに伴い、ヒステリシス損が低減する。本実施形態に用いられる圧粉磁心用粉末1に関する特性に基づいて検討すると、第2粒径Dv2の逆数が0.0047以下、すなわち、第2粒径Dv2が212μm以上であるとき、ヒステリシス損が許容値以下となる。また、第2実施形態においても、第2極大値Rv2が5−35%であるとき、鉄損が許容値以下となる。
図11に示すように、圧粉磁心用粉末1のメジアン径D50を小さくするに伴い、渦電流損が低減する。本実施形態に用いられる圧粉磁心用粉末1に関する特性に基づいて検討すると、圧粉磁心用粉末1のメジアン径D50が180μm以下であるとき、渦電流損が許容値以下となる。
第3実施形態では、圧粉磁心用粉末の粒径分布曲線が異なる点を除いて、第1実施形態と同様である。
第3実施形態においても、第1実施形態の[1]と同様の効果を奏する。
図13に示すように、交点値Diの逆数が小さくなるに伴い、すなわち、交点値Diが大きくなるに伴い、ヒステリシス損が低減する。本実施形態に用いられる圧粉磁心用粉末1に関する特性に基づいて、検討すると、交点値Diの逆数が0.02以下、すなわち、交点値Diが50μm以上であるとき、ヒステリシス損が許容値以下となる。
図14に示すように、割合Sp/Sが大きくなるに伴い、比較的大きい結晶粒径Dの個数比率Rvが大きくなる。これにより、ヒステリシス損が低減する。このため、鉄損が低減する。さらに、割合Sp/Sが大きくなると、メジアン径D50が大きくなり、渦電流損が増大する。このため、鉄損が増大する。本実施形態に用いられる圧粉磁心用粉末1に関する特性に基づいて検討すると、割合Sp/Sが5−35%であるとき、鉄損が許容値以下となる。
[i]結晶粒径Dは、以下のように、画像解析で測定してもよい。画像解析では、結晶粒の断面の重心が求められる。この重心を通るように、結晶粒2の断面上に直線が引かれる。この直線と結晶粒2の断面の外縁との交点間距離Liが測定される。これを2度刻みに180点測定し、測定結果を平均したものを結晶粒径Dとする。
[iii]圧粉磁心用粉末に、フェライト等を用いて絶縁性を有する膜が成膜されてもよい。圧粉磁心用粉末に、絶縁被膜が成膜されることによって、渦電流損がさらに低減されやすくなる。
[iv]極大値の数は、2つに限定されず、2つ以上あればよい。極大値の数が多いほど、ヒステリシス損および渦電流損が両立しやすくなる。
以上、本開示はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
2 ・・・結晶粒、
D ・・・結晶粒径、
Rv ・・・個数比率、
Rv1 ・・・第1極大値、
Rv2 ・・・第2極大値。
Claims (8)
- 圧粉磁心に用いられる圧粉磁心用粉末(1)であって、
複数の結晶粒(2)を備え、
前記結晶粒の各結晶粒径(D)および前記結晶粒径が測定された前記結晶粒の個数に対する各結晶粒径における前記結晶粒の個数の割合である個数比率(Rv)でプロットしたときに、少なくとも2つの極大値(Rv1、Rv2)を有する圧粉磁心用粉末。 - 前記圧粉磁心用粉末の断面を用いて測定された前記結晶粒の各結晶粒径および前記個数比率をプロットしたときに、2つの極大値(Rv1、Rv2)を有し、
一方の極大値を第1極大値(Rv1)とし、他方の極大値を第2極大値(Rv2)とすると、
前記第1極大値に対応する結晶粒径(Dv1)は、前記第2極大値に対応する結晶粒径(Dv2)よりも小さく、
前記第2極大値に対応する結晶粒径が50μm以上であり、前記第2極大値が5−35%である請求項1に記載の圧粉磁心用粉末。 - 前記圧粉磁心用粉末の断面を用いて測定されたメジアン径(D50)が30μm以下である請求項1または2に記載の圧粉磁心用粉末。
- 光を用いて測定された前記結晶粒の各結晶粒径および前記個数比率をプロットしたときに、2つの極大値(Rv1、Rv2)を有し、
一方の極大値を第1極大値(Rv1)とし、他方の極大値を第2極大値(Rv2)とすると、
前記第1極大値に対応する結晶粒径(Dv1)は、前記第2極大値に対応する結晶粒径(Dv2)よりも小さく、
前記第2極大値に対応する結晶粒径が212μm以上であり、前記第2極大値が5−35%である請求項1に記載の圧粉磁心用粉末。 - 光を用いて測定されたメジアン径(D50)が180μm以下である請求項1または4に記載の圧粉磁心用粉末。
- 目開き90μm以上、かつ、180μm以下である篩を通過可能な第1粒子(21)と、
目開き212μm以上、かつ、250μm以下である篩を通過可能な第2粒子(22)と、
を備え、
前記圧粉磁心用粉末の重量に対する前記第2粒子の重量比は、20%以上、50%以下である請求項1から5のいずれか一項に記載の圧粉磁心用粉末。 - 圧粉磁心に用いられる圧粉磁心用粉末(1)であって、
複数の結晶粒(2)を備え、
測定された結晶粒の個数に対して、結晶粒径(D)が50μm以上である前記結晶粒の個数の割合が5−35%である圧粉磁心用粉末。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の圧粉磁心用粉末で形成されている圧粉磁心。
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