JP2019192880A - Soft magnetic material, powder magnetic core, and inductor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軟磁性材料、圧粉磁心、およびインダクタに関する。 The present invention relates to a soft magnetic material, a dust core, and an inductor.
軟磁性金属材料は、変圧器、リアクタおよびインダクタなど、各種電磁気部材に広く使用されている。 Soft magnetic metal materials are widely used in various electromagnetic members such as transformers, reactors and inductors.
特に最近では、電磁気部材における透磁率などの磁気的特性を高めるため、様々な種類の軟磁性金属材料が提案されている。 Recently, various types of soft magnetic metal materials have been proposed in order to enhance magnetic properties such as magnetic permeability in electromagnetic members.
例えば、特許文献１には、電磁遮蔽シートのようなシート状部材に、軟磁性金属の扁平粒子を使用することが提案されている。電磁遮蔽シートにそのような扁平粒子を使用することにより、良好な電磁波吸収特性が得られることが記載されている。 For example, Patent Document 1 proposes to use soft magnetic metal flat particles for a sheet-like member such as an electromagnetic shielding sheet. It is described that good electromagnetic wave absorption characteristics can be obtained by using such flat particles in an electromagnetic shielding sheet.
前述のように、電磁遮蔽シートのようないわゆる「二次元形状」の電磁気部材において、扁平粒子を使用することにより、特性が向上することが示されている。 As described above, in so-called “two-dimensional” electromagnetic members such as electromagnetic shielding sheets, it has been shown that the characteristics are improved by using flat particles.
これに対して、非シート状、すなわち三次元形状の電磁気部材に対しては、含まれる軟磁性金属材料の組成の見直しなどにより、磁気的特性の改善が図られてはいるものの、特に透磁率の向上については、いまだその効果は十分とは言い難い（例えば特許文献２）。 On the other hand, for non-sheet-like, ie, three-dimensional, electromagnetic members, the magnetic properties have been improved by reviewing the composition of the soft magnetic metal material included, but the magnetic permeability is particularly good. As for the improvement, it is still difficult to say that the effect is sufficient (for example, Patent Document 2).
このため、圧粉磁心のような「三次元部材」に対しても、磁気的特性、特に透磁率をより高めることが要望されている。 For this reason, it is desired to further increase the magnetic characteristics, particularly the magnetic permeability, of “three-dimensional members” such as dust cores.
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、圧粉磁心に適用した際に、磁気的特性、特に透磁率を有意に高めることが可能な軟磁性材料を提供することを目的とする。また、本発明では、そのような軟磁性材料を含む圧粉磁心、さらにはそのような圧粉磁心を含むインダクタを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and the present invention provides a soft magnetic material capable of significantly increasing magnetic characteristics, particularly magnetic permeability, when applied to a dust core. For the purpose. Another object of the present invention is to provide a dust core including such a soft magnetic material, and an inductor including such a dust core.
本発明では、複数の軟磁性粒子を含む軟磁性材料であって、
各軟磁性粒子は、該軟磁性粒子全体に対して４５〜５０質量％の範囲のニッケルと、鉄とを含み、
前記軟磁性粒子の厚さは０．１μｍ以上３０μｍ以下であり、
前記軟磁性粒子の平均アスペクト比Ａは、５以上であり、
前記軟磁性粒子の表面の少なくとも一部が絶縁処理されている、軟磁性材料
が提供される。
In the present invention, a soft magnetic material containing a plurality of soft magnetic particles,
Each soft magnetic particle includes nickel in a range of 45 to 50 mass% with respect to the entire soft magnetic particle, and iron,
The thickness of the soft magnetic particles is 0.1 μm or more and 30 μm or less,
The average aspect ratio A of the soft magnetic particles is 5 or more,
A soft magnetic material is provided in which at least a part of the surface of the soft magnetic particles is insulated.
また、本発明では、圧粉磁心であって、
軟磁性粒子とバインダとを含み、
各軟磁性粒子は、該軟磁性粒子全体に対して４５〜５０質量％の範囲のニッケルと、鉄とを含み、
前記軟磁性粒子の厚さは０．１μｍ以上３０μｍ以下であり、
前記軟磁性粒子の平均アスペクト比Ａは、５以上であり、
前記軟磁性粒子の表面の少なくとも一部が絶縁処理されている、圧粉磁心が提供される。
Further, in the present invention, a dust core,
Including soft magnetic particles and a binder,
Each soft magnetic particle includes nickel in a range of 45 to 50 mass% with respect to the entire soft magnetic particle, and iron,
The thickness of the soft magnetic particles is 0.1 μm or more and 30 μm or less,
The average aspect ratio A of the soft magnetic particles is 5 or more,
A dust core is provided in which at least a part of the surface of the soft magnetic particles is insulated.
さらに、本発明では、前述の特徴を有する圧粉磁心を有するインダクタが提供される。 Furthermore, the present invention provides an inductor having a dust core having the above-described characteristics.
本発明では、圧粉磁心に適用した際に、磁気的特性、特に透磁率を有意に高めることが可能な軟磁性材料を提供することができる。また、本発明では、そのような軟磁性材料を含む圧粉磁心、さらにはそのような圧粉磁心を含むインダクタを提供することができる。 In the present invention, it is possible to provide a soft magnetic material capable of significantly increasing magnetic characteristics, particularly magnetic permeability, when applied to a dust core. The present invention can also provide a dust core including such a soft magnetic material, and further an inductor including such a dust core.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
（本発明の一実施形態による軟磁性材料）
図１を参照して、本発明の一実施形態による軟磁性材料について説明する。
(Soft magnetic material according to an embodiment of the present invention)
A soft magnetic material according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本発明の一実施形態による軟磁性材料（以下、単に「本願材料」と称する）は、軟磁性粒子を含む。 A soft magnetic material according to an embodiment of the present invention (hereinafter simply referred to as “the present application material”) includes soft magnetic particles.
軟磁性粒子は、鉄とニッケルを含む合金で構成される。合金において、ニッケルは、４５質量％〜５０質量％の範囲で含まれても良い。また、軟磁性粒子は、鉄とニッケルの他に、ケイ素を含んでも良い。ケイ素の含有量は、例えば、０質量％〜１０質量％の範囲である。 The soft magnetic particles are made of an alloy containing iron and nickel. In the alloy, nickel may be contained in the range of 45% by mass to 50% by mass. The soft magnetic particles may contain silicon in addition to iron and nickel. The silicon content is, for example, in the range of 0% by mass to 10% by mass.
軟磁性粒子は、例えば、パーマロイＢ（ＪＩＳ）であっても良い。 The soft magnetic particles may be, for example, Permalloy B (JIS).
なお、軟磁性粒子は、略扁平な形状を有する。 The soft magnetic particles have a substantially flat shape.
図１には、本願材料に含まれ得る軟磁性粒子（以下、「扁平粒子」とも称する）の一形態を模式的に示す。 FIG. 1 schematically shows one form of soft magnetic particles (hereinafter also referred to as “flat particles”) that can be included in the material of the present application.
図１に示した例では、扁平粒子１０は、略円形の上面１２および下面１３と、一つの端面と１５を有する。このような形態を、以下、「円形ディスク形状」と称する。 In the example shown in FIG. 1, the flat particle 10 has a substantially circular upper surface 12 and lower surface 13, and one end surface 15. Such a form is hereinafter referred to as “circular disk shape”.
なお、図１に示した扁平粒子の形状は、単なる一例であって、本願材料に含まれる扁平粒子は、扁平形状である限り、いかなる形態を有しても良い。例えば、図１に示した扁平粒子１０において、上面１２および／または下面１３は、略楕円形であっても良い。 The shape of the flat particle shown in FIG. 1 is merely an example, and the flat particle included in the material of the present application may have any form as long as it is a flat shape. For example, in the flat particle 10 shown in FIG. 1, the upper surface 12 and / or the lower surface 13 may be substantially elliptical.
本願材料に含まれる扁平粒子１０は、５以上の平均アスペクト比Ａを有するという特徴を有する。平均アスペクト比Ａは、９であることが好ましい。 The flat particles 10 included in the material of the present application have a feature of having an average aspect ratio A of 5 or more. The average aspect ratio A is preferably 9.
ここで、平均アスペクト比Ａは、以下のように算定される：
本願材料から、ランダムに５０個の扁平粒子を選択する。それぞれの扁平粒子について、長さをＬ、厚さをＴとし、以下の（１）式により、平均アスペクト比Ａを求める：
平均アスペクト比Ａ＝Ｌの平均値Ｌａｖｅ／Ｔの平均値Ｔａｖｅ （１）式
このような平均アスペクト比Ａが５以上の扁平粒子を含む本願材料では、以降に詳しく示すように、磁気的特性を有意に向上させることができる。
Here, the average aspect ratio A is calculated as follows:
50 flat particles are selected at random from the material of the present application. For each flat particle, the length is L and the thickness is T, and the average aspect ratio A is obtained by the following equation (1):
Average aspect ratio A = L average value L ave / T average value T ave (1) Formula
In the present application material including such flat particles having an average aspect ratio A of 5 or more, the magnetic characteristics can be significantly improved as will be described in detail later.
また、本願材料に含まれる軟磁性粒子は、表面の少なくとも一部が、リン酸塩、シリカ等で絶縁処理されているという特徴を有する。 The soft magnetic particles contained in the material of the present application have a feature that at least a part of the surface is insulated with phosphate, silica or the like.
例えば、図１に示した扁平粒子１０の場合、上面１２、下面１３、および端面１５のいずれかの一部に、リン酸塩が設置されている。リン酸塩は、実質的に上面１２の全体に設置されていても良く、実質的に下面１３の全体に設置されていても良く、および／または実質的に端面１５の全体に設置されていても良い。 For example, in the case of the flat particles 10 shown in FIG. 1, phosphate is installed on any one of the upper surface 12, the lower surface 13, and the end surface 15. The phosphate may be disposed substantially over the entire upper surface 12, may be disposed substantially over the entire lower surface 13, and / or may be disposed substantially over the entire end surface 15. Also good.
リン酸塩は、例えば、リン酸鉄であっても良い。 The phosphate may be, for example, iron phosphate.
本願材料は、表面がこのように絶縁処理されている軟磁性粒子を含む。従って、本願材料を成形して圧粉磁心のような三次元部材を構成した場合、三次元部材の内部で軟磁性粒子同士が接触して、粒子間に渦電流が発生するという問題を、有意に抑制することができる。 The material of the present application includes soft magnetic particles whose surface is thus insulated. Therefore, when a three-dimensional member such as a dust core is formed by molding the material of the present application, the problem that soft magnetic particles come into contact with each other inside the three-dimensional member and eddy currents are generated between the particles is significant. Can be suppressed.
以上のような効果により、本願材料を圧粉磁心のような三次元部材に適用した場合、三次元部材の磁気的特性を、有意に向上させることができる。特に、そのような三次元部材の透磁率を有意に高めることができ、コアロスを有意に低下させることが可能となる。 Due to the above effects, when the material of the present application is applied to a three-dimensional member such as a dust core, the magnetic characteristics of the three-dimensional member can be significantly improved. In particular, the magnetic permeability of such a three-dimensional member can be significantly increased, and the core loss can be significantly reduced.
（扁平粒子の寸法について）
軟磁性粒子が図１に示した形態の扁平粒子１０である場合、扁平粒子１０の長さは、例えば、１μｍ〜１０００μｍの範囲であり、２０μｍ〜３００μｍの範囲であることが好ましい。また、扁平粒子１０の厚さは、例えば、０．１μｍ〜３０μｍの範囲であり、０．１μｍ〜１０μｍの範囲であることが好ましい。
(About flat particle dimensions)
When the soft magnetic particles are the flat particles 10 having the form shown in FIG. 1, the length of the flat particles 10 is, for example, in the range of 1 μm to 1000 μm, and preferably in the range of 20 μm to 300 μm. Moreover, the thickness of the flat particle 10 is the range of 0.1 micrometer-30 micrometers, for example, and it is preferable that it is the range of 0.1 micrometer-10 micrometers.
（本発明の一実施形態による圧粉磁心）
次に、図２を参照して、本発明の一実施形態による圧粉磁心について説明する。
(Dust core according to one embodiment of the present invention)
Next, with reference to FIG. 2, the powder magnetic core by one Embodiment of this invention is demonstrated.
図２には、本発明の一実施形態による圧粉磁心の形態を模式的に示す。 In FIG. 2, the form of the powder magnetic core by one Embodiment of this invention is shown typically.
図２に示すように、本発明の一実施形態による圧粉磁心（以下、「第１の圧粉磁心」と称する）１００は、略リング状の形状を有する。 As shown in FIG. 2, a dust core (hereinafter referred to as “first dust core”) 100 according to an embodiment of the present invention has a substantially ring shape.
第１の圧粉磁心１００の寸法は、特に限られない。 The dimension of the first dust core 100 is not particularly limited.
第１の圧粉磁心１００は、軟磁性材料とバインダとを含む混合物を加圧成形した後、これを固化することにより形成される。従って、第１の圧粉磁心１００は、軟磁性材料と、バインダとを含む。 The first dust core 100 is formed by pressing a mixture containing a soft magnetic material and a binder and then solidifying the mixture. Therefore, the first dust core 100 includes a soft magnetic material and a binder.
ここで、第１の圧粉磁心１００は、軟磁性材料として、前述の本願材料を含む。すなわち、第１の圧粉磁心１００は、略扁平な形状を有する軟磁性粒子を含み、該軟磁性粒子は、５以上の平均アスペクト比Ａを有し、表面の少なくとも一部が、絶縁処理されている。 Here, the 1st powder magnetic core 100 contains the above-mentioned material of this application as a soft magnetic material. That is, the first dust core 100 includes soft magnetic particles having a substantially flat shape, the soft magnetic particles have an average aspect ratio A of 5 or more, and at least a part of the surface is insulated. ing.
一般に、扁平形状の軟磁性粒子で構成された電磁気部材の比透磁率μｒは、以下の（２）式で表される： In general, the relative permeability μ r of an electromagnetic member made of flat soft magnetic particles is expressed by the following equation (2):
前述のように、第１の圧粉磁心１００では、アスペクト比が有意に大きな軟磁性粒子が使用されている。すなわち、第１の圧粉磁心１００では、平均アスペクト比Ａが５以上の扁平粒子が使用されている。従って、第１の圧粉磁心１００では、反磁界係数Ｎを有意に低減することができ、これにより、第１の圧粉磁心１００の比透磁率μｒを有意に高めることができる。 As described above, in the first dust core 100, soft magnetic particles having a significantly large aspect ratio are used. That is, in the first dust core 100, flat particles having an average aspect ratio A of 5 or more are used. Therefore, the first dust core 100, it is possible to significantly reduce the demagnetizing factor N, which makes it possible to increase the relative permeability mu r of the first dust core 100 significantly.
また、第１の圧粉磁心１００においては、使用される軟磁性粒子の表面の少なくとも一部が絶縁処理されている。 Further, in the first dust core 100, at least a part of the surface of the soft magnetic particles used is insulated.
一般に、電磁気部材において、内部に含まれる軟磁性粒子同士が接触すると、粒子間で渦電流が発生し、これにより、コアロスが増加する。 Generally, in an electromagnetic member, when soft magnetic particles contained inside contact with each other, an eddy current is generated between the particles, thereby increasing core loss.
しかしながら、第１の圧粉磁心１００では、軟磁性材料として、前述のような軟磁性粒子が使用されている。従って、第１の圧粉磁心１００では、加圧成形によって軟磁性粒子同士が接触した場合であっても、粒子間で渦電流が形成される可能性を有意に抑制することができる。従って、第１の圧粉磁心１００では、コアロスを有意に抑制することができる。 However, in the first dust core 100, the soft magnetic particles as described above are used as the soft magnetic material. Therefore, in the first dust core 100, the possibility that eddy currents are formed between the particles can be significantly suppressed even when the soft magnetic particles are brought into contact with each other by pressure molding. Therefore, in the first dust core 100, the core loss can be significantly suppressed.
このような効果により、第１の圧粉磁心１００は、有意に高い磁気的特性を発揮することができる。特に、第１の圧粉磁心１００では、比透磁率を有意に高めることができ、コアロスを有意に低減させることが可能となる。 Due to such an effect, the first dust core 100 can exhibit significantly high magnetic characteristics. In particular, in the first dust core 100, the relative permeability can be significantly increased, and the core loss can be significantly reduced.
例えば、第１の圧粉磁心１００は、５ＭＨｚの周波数において、４０以上の比透磁率を有する。比透磁率は、５ＭＨｚの周波数において、４４以上であることが好ましく、５０以上であることがより好ましい。 For example, the first dust core 100 has a relative magnetic permeability of 40 or more at a frequency of 5 MHz. The relative magnetic permeability is preferably 44 or more and more preferably 50 or more at a frequency of 5 MHz.
また、第１の圧粉磁心１００は、３ＭＨｚの周波数、および１０ｍＴの磁束密度において、１５００ｋＷ／ｍ３以下のコアロスを有する。３ＭＨｚの周波数、および１０ｍＴの磁束密度において、コアロスは、１３００ｋＷ／ｍ３以下であることが好ましく、８００ｋＷ／ｍ３以下であることがより好ましい。 The first dust core 100 has a core loss of 1500 kW / m 3 or less at a frequency of 3 MHz and a magnetic flux density of 10 mT. 3MHz frequency, and the magnetic flux density of 10 mT, the core loss is preferably at 1300kW / m 3 or less, more preferably 800 kW / m 3 or less.
本願において、圧粉磁心の比透磁率は、ＬＣＲメータで測定することができる。一方、コアロスは、ＢＨアナライザーで測定することができる。 In the present application, the relative permeability of the dust core can be measured with an LCR meter. On the other hand, the core loss can be measured with a BH analyzer.
（構成成分）
次に、前述のような第１の圧粉磁心１００に含まれる構成成分について、より詳しく説明する。
(Structural component)
Next, the components included in the first powder magnetic core 100 as described above will be described in more detail.
（バインダ）
バインダは、例えば、有機樹脂で構成される。
(Binder)
The binder is made of, for example, an organic resin.
有機樹脂は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、イミド樹脂、およびビニル樹脂からなる群から選定されても良い。シリコーン樹脂としては、例えば、メチルシリコーン樹脂およびアルキッド変性シリコーン樹脂などが挙げられる。エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂およびビフェニル型エポキシ樹脂などが挙げられる。イミド樹脂としては、例えばポリアミドイミド樹脂およびポリアミック酸型ポリイミド樹脂などが挙げられる。ビニル樹脂としては、例えばポリビニルアルコール樹脂およびポリビニルブチラール樹脂などが挙げられる。 The organic resin may be selected from the group consisting of silicone resin, epoxy resin, imide resin, and vinyl resin, for example. Examples of the silicone resin include methyl silicone resin and alkyd-modified silicone resin. Examples of the epoxy resin include bisphenol A type epoxy resin and biphenyl type epoxy resin. Examples of the imide resin include a polyamideimide resin and a polyamic acid type polyimide resin. Examples of the vinyl resin include polyvinyl alcohol resin and polyvinyl butyral resin.
第１の圧粉磁心１００におけるバインダの含有量は、全体に対して、例えば１５体積％〜３０体積％の範囲である。 The binder content in the first dust core 100 is, for example, in the range of 15% by volume to 30% by volume with respect to the whole.
（軟磁性材料）
前述のように軟磁性材料は、軟磁性粒子を含み、該軟磁性粒子は、扁平粒子である。
(Soft magnetic material)
As described above, the soft magnetic material includes soft magnetic particles, and the soft magnetic particles are flat particles.
扁平粒子は、例えば、図１に示した扁平粒子１０のような、略円形状の上面１２および下面１３を有する形態、すなわち円形ディスク形状であることが好ましい。このような形状では、軟磁性粒子を加圧成形して成形体を形成した際に、磁気特性の異方性が生じ難くなる。 The flat particles are preferably in a form having a substantially circular upper surface 12 and lower surface 13, such as the flat particles 10 shown in FIG. With such a shape, anisotropy of magnetic properties is less likely to occur when a soft magnetic particle is pressure-molded to form a molded body.
軟磁性粒子が図１に示した形態の扁平粒子１０である場合、扁平粒子１０の長さは、例えば、１μｍ〜１０００μｍの範囲であり、２０μｍ〜３００μｍの範囲であることが好ましい。また、扁平粒子１０の厚さは、例えば、０．１μｍ〜２００μｍの範囲であり、０．１μｍ〜２０μｍの範囲であることが好ましい。 When the soft magnetic particles are the flat particles 10 having the form shown in FIG. 1, the length of the flat particles 10 is, for example, in the range of 1 μm to 1000 μm, and preferably in the range of 20 μm to 300 μm. The thickness of the flat particle 10 is, for example, in the range of 0.1 μm to 200 μm, and preferably in the range of 0.1 μm to 20 μm.
第１の圧粉磁心１００に含まれる軟磁性材料の割合は、全体に対して、例えば７０体積％〜８５体積％の範囲である。 The ratio of the soft magnetic material contained in the first dust core 100 is, for example, in the range of 70% by volume to 85% by volume with respect to the whole.
（その他）
第１の圧粉磁心１００は、さらに、成形助剤などを含んでも良い。
(Other)
The first dust core 100 may further contain a molding aid and the like.
成形助剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛などのステアリン酸塩が使用される。成形助剤の量は、特に限られないが、例えば、軟磁性材料に対して、１質量％以下である。 As the molding aid, for example, a stearate such as zinc stearate is used. The amount of the molding aid is not particularly limited, but is, for example, 1% by mass or less with respect to the soft magnetic material.
（第１の圧粉磁心１００の磁気的特性）
次に、第１の圧粉磁心１００の磁気的特性について、より詳しく説明する。
(Magnetic characteristics of the first dust core 100)
Next, the magnetic characteristics of the first dust core 100 will be described in more detail.
圧粉磁心におけるコアロスは、以下の（３）式で表される：
コアロスＰｃ＝Ｐｈ＋Ｐｅ （３）式
ここで、Ｐｈはヒステリシス損失であり、Ｐｅは渦電流損失である。
The core loss in the dust core is expressed by the following equation (3):
Core loss P c = P h + P e (3) formula
Here, Ph is a hysteresis loss, and Pe is an eddy current loss.
このうち、ヒステリシス損失Ｐｈは、ｋｈをヒステリシス損失係数、Ｂｍを磁束密度、ｆを周波数として、
ヒステリシス損失Ｐｈ＝ｋｈ・Ｂｍ １．６・ｆ （４）式
で表される。一方、渦電流損失Ｐｅは、ｋｅを渦電流損失係数として、
渦電流損失Ｐｅ＝ｋｅ・Ｂｍ２・ｆ２ （５）式
で表される。
Of these, the hysteresis loss Ph is represented by k h as a hysteresis loss coefficient, B m as a magnetic flux density, and f as a frequency.
Hysteresis loss P h = k h · B m 1.6 · f Equation (4)
It is represented by On the other hand, the eddy current loss Pe is obtained by using ke as an eddy current loss coefficient.
Eddy current loss P e = k e · Bm 2 · f 2 (5)
It is represented by
このように、コアロスＰｃは、ヒステリシスによる損失（Ｐｈ）と、渦電流による損失（Ｐｅ）との和で表される。 Thus, the core loss P c is expressed by the sum of the loss due to hysteresis (P h ) and the loss due to eddy current (P e ).
また、渦電流損失係数ｋｅは、ｔを軟磁性粒子の厚さ、Ｃを形状因子係数、ρを比抵抗として、
渦電流損失係数ｋｅ＝π２・ｔ２／（Ｃ・ρ） （６）式
で表される。
Further, the eddy current loss coefficient k e is expressed as follows: t is the thickness of the soft magnetic particle, C is the shape factor coefficient, and ρ is the specific resistance.
Eddy current loss coefficient k e = π 2 · t 2 / (C · ρ) (6)
It is represented by
前述のように、第１の圧粉磁心１００では、扁平形状の軟磁性粒子が使用される。 As described above, in the first dust core 100, flat soft magnetic particles are used.
この場合、前述の扁平粒子１０の端面１５の厚さが、（６）式における軟磁性粒子の厚さｔに対応する。従って、扁平粒子１０を使用することにより、渦電流損失係数ｋｅを小さくすることができる。 In this case, the thickness of the end surface 15 of the flat particle 10 described above corresponds to the thickness t of the soft magnetic particle in the equation (6). Thus, the use of flat particles 10, it is possible to reduce the eddy current loss coefficient k e.
また、第１の圧粉磁心１００では、軟磁性粒子の表面が絶縁処理されている。第１の圧粉磁心１００では、この絶縁処理により、軟磁性粒子同士が接触しても、渦電流の発生が有意に抑制される。 In the first dust core 100, the surface of the soft magnetic particles is insulated. In the first dust core 100, the generation of eddy current is significantly suppressed by this insulation treatment even if the soft magnetic particles are in contact with each other.
これらの効果により、第１の圧粉磁心１００では、特に渦電流損失Ｐｅを抑制することができ、これにより全体のコアロスＰｃを有意に低減することができる。 These effects, in the first dust core 100, it is possible to particularly suppress the eddy current loss P e, thereby significantly reducing the overall core loss P c.
第１の圧粉磁心１００において、渦電流損失Ｐｅは、磁束密度Ｂｍ＝１０ｍＴおよび周波数ｆ＝３ＭＨｚにおいて、例えば、１２００ｋＷ／ｍ３以下である。渦電流損失Ｐｅは、磁束密度Ｂｍ＝１０ｍＴおよび周波数ｆ＝３ＭＨｚにおいて、１０００ｋＷ／ｍ３以下であることが好ましく、５００ｋＷ／ｍ３以下であることがより好ましい。 In the first dust core 100, an eddy current loss P e is the magnetic flux density B m = 10 mT and a frequency f = 3 MHz, for example, is 1200 kW / m 3 or less. Eddy current loss P e is the magnetic flux density B m = 10 mT and a frequency f = 3 MHz, is preferably 1000 kW / m 3 or less, and more preferably 500kW / m 3 or less.
一方、第１の圧粉磁心１００において、ヒステリシス損失Ｐｈは、磁束密度Ｂｍ＝１０ｍＴおよび周波数ｆ＝３ＭＨｚにおいて、例えば、５００ｋＷ／ｍ３以下である。ヒステリシス損失Ｐｈは、磁束密度Ｂｍ＝１０ｍＴおよび周波数ｆ＝３ＭＨｚにおいて、４００ｋＷ／ｍ３以下であることが好ましく、３００ｋＷ／ｍ３以下であることがより好ましい。 On the other hand, in the first dust core 100, the hysteresis loss P h is the magnetic flux density B m = 10 mT and a frequency f = 3 MHz, for example, a 500kW / m 3 or less. Hysteresis losses P h is the magnetic flux density B m = 10 mT and a frequency f = 3 MHz, is preferably 400 kW / m 3 or less, more preferably 300 kW / m 3 or less.
（圧粉磁心の適用例）
図２には、本発明の一実施形態による圧粉磁心の一形態として、リング状の圧粉磁心１００が記載されている。しかしながら、本発明において、圧粉磁心の形状は、特に限られないことに留意する必要がある。例えば、圧粉磁心は、略棒状の形状を有しても良い。
(Application example of dust core)
FIG. 2 shows a ring-shaped dust core 100 as an embodiment of the dust core according to an embodiment of the present invention. However, in the present invention, it should be noted that the shape of the dust core is not particularly limited. For example, the dust core may have a substantially rod shape.
このような本発明の一実施形態による圧粉磁心は、例えば、インダクタ（リアクトルを含む）等に適用することができる。 Such a dust core according to an embodiment of the present invention can be applied to, for example, an inductor (including a reactor).
図３には、インダクタの一構成例を模式的に示す。 FIG. 3 schematically shows a configuration example of the inductor.
図３に示すように、インダクタ２００は、圧粉磁心２１０と、該圧粉磁心２１０に巻き回された巻線２２０とを有する。巻線２２０は、例えば、銅または銅合金で構成される。 As shown in FIG. 3, the inductor 200 includes a dust core 210 and a winding 220 wound around the dust core 210. The winding 220 is made of, for example, copper or a copper alloy.
ここで、圧粉磁心２１０は、本発明の一実施形態による圧粉磁心、例えば、前述のような第１の圧粉磁心１００で構成される。 Here, the dust core 210 is composed of a dust core according to an embodiment of the present invention, for example, the first dust core 100 as described above.
このような圧粉磁心２１０では、高い比透磁率が得られるとともに、コアロスＰｃ、特に渦電流損失Ｐｅを有意に抑制することができる。 In such a dust core 210, together with a high relative permeability are obtained, the core loss P c, can be particularly significantly suppressed eddy current loss P e.
（本発明の一実施形態による圧粉磁心の製造方法）
次に、図４を参照して、本発明の一実施形態による圧粉磁心の製造方法について説明する。
(Method of manufacturing a dust core according to one embodiment of the present invention)
Next, with reference to FIG. 4, the manufacturing method of the powder magnetic core by one Embodiment of this invention is demonstrated.
図４には、本発明の一実施形態による圧粉磁心の製造方法のフローを概略的に示す。図４に示すように、本発明の一実施形態による圧粉磁心の製造方法は、
扁平形状の軟磁性粒子を調製する工程（工程Ｓ１１０）と、
前記軟磁性粒子に対して絶縁処理を行う工程（工程Ｓ１２０）と、
前記軟磁性粒子を用いて成形体を形成する工程（工程Ｓ１３０）と、
を有する。
In FIG. 4, the flow of the manufacturing method of the powder magnetic core by one Embodiment of this invention is shown roughly. As shown in FIG. 4, the method for manufacturing a dust core according to an embodiment of the present invention includes:
A step of preparing flat-shaped soft magnetic particles (step S110);
Performing an insulation treatment on the soft magnetic particles (step S120);
A step of forming a molded body using the soft magnetic particles (step S130);
Have
以下、各工程について説明する。 Hereinafter, each step will be described.
なお、ここでは、一例として、図２に示したような第１の圧粉磁心１００を製造する方法について説明する。また、圧粉磁心は、軟磁性粒子として、図１に示したような形態の扁平粒子１０を含むものと仮定する。 Here, as an example, a method for manufacturing the first dust core 100 as shown in FIG. 2 will be described. Further, it is assumed that the dust core includes flat particles 10 having a form as shown in FIG. 1 as soft magnetic particles.
（工程Ｓ１１０）
工程Ｓ１１０では、扁平形状の軟磁性粒子（すなわち「扁平粒子」）が調製される。扁平粒子の製造方法は特に限られないが、例えば以下の方法で、扁平粒子を製造しても良い。
(Process S110)
In step S110, flat-shaped soft magnetic particles (that is, “flat particles”) are prepared. The method for producing the flat particles is not particularly limited. For example, the flat particles may be produced by the following method.
まず、所望の組成を有する軟磁性材料の原料粒子が製造される。 First, raw material particles of a soft magnetic material having a desired composition are manufactured.
原料粒子は、例えば、４５質量％〜５０質量％のニッケルを含む、鉄ニッケル合金（例えばパーマロイＢ）であっても良い。原料粒子は、さらに、全体に対して０質量％〜１０質量％のケイ素を含んでも良い。 The raw material particles may be, for example, an iron nickel alloy (for example, Permalloy B) containing 45 mass% to 50 mass% of nickel. The raw material particles may further contain 0% by mass to 10% by mass of silicon with respect to the whole.
原料粒子は、例えば、略球状であっても良い。球状の原料粒子は、例えば、真空下または低酸素分圧下でのガスアトマイズ法により製造することができる。製造後に得られる原料粒子の粒径（平均粒径）は、特に限られないが、例えば、１μｍ〜１０００μｍの範囲である。 The raw material particles may be substantially spherical, for example. Spherical raw material particles can be produced, for example, by a gas atomization method under vacuum or low oxygen partial pressure. The particle size (average particle size) of the raw material particles obtained after production is not particularly limited, but is, for example, in the range of 1 μm to 1000 μm.
製造された原料粒子は、所定の寸法範囲に含まれるように、ふるい分けされても良い。例えば、粒径が１μｍ〜１００μｍの原料粒子のみが回収されても良い。 The produced raw material particles may be sieved so as to be included in a predetermined size range. For example, only raw material particles having a particle size of 1 μm to 100 μm may be collected.
次に、得られた原料粒子を用いて、扁平粒子が形成される。 Next, flat particles are formed using the obtained raw material particles.
扁平化の方法は、特に限られない。例えば、ビーズミル装置を用いて、原料粒子を扁平化しても良い。 The flattening method is not particularly limited. For example, the raw material particles may be flattened using a bead mill apparatus.
一般に、ビーズミル装置は、回転供給部と、圧縮加工部と、被処理体の回収部と、を備える。回転供給部は、回転機構を備え、受容した被処理体、すなわち原料粒子を、遠心力により圧縮加工部の方に移動させる役割を有する。 In general, a bead mill device includes a rotation supply unit, a compression processing unit, and a collection unit for a target object. The rotation supply unit includes a rotation mechanism and has a role of moving the received object to be processed, that is, raw material particles, toward the compression processing unit by centrifugal force.
圧縮加工部は、所定の寸法のビーズが充填された領域を有し、原料粒子は、この領域を通過する際に押しつぶされる。従って、圧縮加工部により、原料粒子を扁平化することができる。 The compression processing portion has a region filled with beads of a predetermined size, and the raw material particles are crushed when passing through this region. Therefore, the raw material particles can be flattened by the compression processing part.
圧縮加工部から排出された扁平粒子は、その後回収される。さらに、必要に応じて、扁平粒子に対して、同じ加工を繰り返しても良い。原料粒子が圧縮加工部を通過する回数を変化させることにより、原料粒子の圧縮度合い、すなわち扁平化率を変化させることができる。 The flat particles discharged from the compression processing part are then collected. Furthermore, you may repeat the same process with respect to a flat particle as needed. By changing the number of times the raw material particles pass through the compression processing section, the degree of compression of the raw material particles, that is, the flattening rate can be changed.
なお、前記一連の工程は、連続的に実施される。従って、原料粒子の扁平化率は、通常、処理時間で制御される。 The series of steps is continuously performed. Therefore, the flattening rate of the raw material particles is usually controlled by the processing time.
このような工程により、例えば、図１に示したような、略ディスク形状の扁平粒子１０を得ることができる。 Through such a process, for example, a substantially disk-shaped flat particle 10 as shown in FIG. 1 can be obtained.
なお、その後、扁平粒子に対して、歪み除去処理を実施しても良い。歪み除去処理は、扁平粒子を、例えば、６００℃〜８００℃に保持することにより実施される。保持時間は、例えば、１時間〜５時間の範囲である。 After that, distortion removal processing may be performed on the flat particles. The strain removal treatment is performed by holding the flat particles at, for example, 600 ° C to 800 ° C. The holding time is, for example, in the range of 1 hour to 5 hours.
（工程Ｓ１２０）
次に、工程Ｓ１１０で得られた軟磁性粒子に対して、絶縁処理が実施される。
(Process S120)
Next, insulation treatment is performed on the soft magnetic particles obtained in step S110.
絶縁処理は、前述のように、軟磁性粒子同士の間における渦電流の発生を抑制するために実施される。すなわち、絶縁処理を実施することにより、成形後に軟磁性粒子同士が接触しても、渦電流の発生が有意に抑制される。 As described above, the insulation treatment is performed in order to suppress the generation of eddy currents between the soft magnetic particles. That is, by performing the insulating treatment, even if the soft magnetic particles come into contact with each other after molding, the generation of eddy current is significantly suppressed.
絶縁処理の方法は、特に限られない。例えば、軟磁性粒子をリン酸水溶液中に浸漬させることにより、粒子表面にリン酸塩を形成させて絶縁処理を実施しても良い。 The method of insulation treatment is not particularly limited. For example, the insulating treatment may be performed by immersing soft magnetic particles in an aqueous phosphoric acid solution to form phosphate on the particle surface.
リン酸水溶液の濃度は、例えば、０．１質量％〜１質量％の範囲である。なお、絶縁処理は、通常、５０℃〜１００℃の範囲で実施される。 The density | concentration of phosphoric acid aqueous solution is the range of 0.1 mass%-1 mass%, for example. Insulating treatment is usually performed in the range of 50 ° C to 100 ° C.
リン酸水溶液が揮発し、溶液成分が完全に消失した後、軟磁性粒子が回収される。 After the phosphoric acid aqueous solution is volatilized and the solution components are completely lost, the soft magnetic particles are recovered.
これにより、表面にリン酸塩が設置された扁平粒子を得ることができる。 Thereby, the flat particle by which the phosphate was installed in the surface can be obtained.
表面に設置されるリン酸塩の量は、リン酸水溶液中に含まれるリン酸濃度を調整することにより、制御することができる。例えば、各扁平粒子におけるリン酸塩の設置量は、全重量に対して０．３％〜１５％の範囲である。 The amount of phosphate installed on the surface can be controlled by adjusting the concentration of phosphoric acid contained in the phosphoric acid aqueous solution. For example, the installation amount of phosphate in each flat particle is in the range of 0.3% to 15% with respect to the total weight.
リン酸塩は、実質的に、各扁平粒子の表面全体に設置されることが好ましい。 It is preferable that the phosphate is disposed substantially over the entire surface of each flat particle.
また、リン酸の代わりに、ケイ素を含む絶縁処理剤を用いて、扁平粒子の表面にシリカを形成させて絶縁処理を実施しても良い。 Further, in place of phosphoric acid, an insulating treatment may be performed by forming silica on the surface of the flat particles using an insulating treatment agent containing silicon.
（工程Ｓ１３０）
次に、工程Ｓ１２０における絶縁処理が実施された軟磁性粒子を用いて、成形体が形成される。そのため、まず、成形用の混合物が調製される。
(Step S130)
Next, a molded body is formed using the soft magnetic particles that have been subjected to the insulation treatment in step S120. Therefore, first, a molding mixture is prepared.
混合物は、軟磁性粒子とバインダとを含む。バインダは、例えば、シリコーン樹脂のような樹脂バインダであっても良い。また、軟磁性粒子の含有量は、バインダと軟磁性粒子の合計に対して、例えば、７０体積％〜８５体積％の範囲である。 The mixture includes soft magnetic particles and a binder. For example, the binder may be a resin binder such as a silicone resin. Moreover, content of a soft magnetic particle is the range of 70 volume%-85 volume% with respect to the sum total of a binder and a soft magnetic particle, for example.
なお、混合物は、トルエンのような有機溶媒を含んでも良い。また、混合物には、さらに、成形助剤を添加しても良い。成形助剤の軟磁性粒子に対する添加量は、例えば、０．１質量％〜１質量％の範囲である。また、成形助剤は、ステアリン酸亜鉛のような、ステアリン酸塩等であっても良い。 The mixture may contain an organic solvent such as toluene. Further, a molding aid may be further added to the mixture. The amount of the molding aid added to the soft magnetic particles is, for example, in the range of 0.1% by mass to 1% by mass. The molding aid may be a stearate salt such as zinc stearate.
次に、混合物が成形型に導入される。また、成形型に対して所定の圧力が印加され、成形処理が実施される。 Next, the mixture is introduced into a mold. In addition, a predetermined pressure is applied to the mold and a molding process is performed.
成形処理の圧力は、例えば、０．１ＭＰａ〜３０００ＭＰａの範囲である。また、成形処理は、常温で実施されても、あるいは例えば、５０℃〜４００℃で実施されても良い。 The pressure of the molding process is, for example, in the range of 0.1 MPa to 3000 MPa. Further, the molding process may be performed at room temperature or, for example, at 50 ° C. to 400 ° C.
成形は、例えば、一軸プレス法、ホットプレス法、冷間等方圧加圧（ＣＩＰ）法、または熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）法等により、実施されても良い。 The molding may be performed by, for example, a uniaxial pressing method, a hot pressing method, a cold isostatic pressing (CIP) method, or a hot isostatic pressing (HIP) method.
以上のような加圧成形処理により、成形体が形成される。 A compact is formed by the pressure molding process as described above.
その後、得られた成形体に対して、バインダの硬化処理が実施されても良い。硬化処理の温度は、例えば１００℃〜２００℃の範囲であり、硬化処理の時間は、例えば１０分〜２時間の範囲である。 Thereafter, a binder curing process may be performed on the obtained molded body. The temperature of the curing process is, for example, in the range of 100 ° C. to 200 ° C., and the time of the curing process is, for example, in the range of 10 minutes to 2 hours.
以上の工程により、本発明の一実施形態による圧粉磁心が製造される。 The dust core according to the embodiment of the present invention is manufactured through the above steps.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
（例１）
前述の図４に示した方法により、圧粉磁心を製造した。
(Example 1)
A dust core was manufactured by the method shown in FIG.
まず、軟磁性材料の原料粒子を準備した。 First, raw material particles of a soft magnetic material were prepared.
原料粒子は、パーマロイＢ（ＪＩＳ）とした。また、原料粒子は球状とし、ガスアトマイズ法により製造した。得られた球状粒子を目開き１００μｍのふるいにかけ、粒径が１００μｍ以下の球状粒子を回収した。 The raw material particles were Permalloy B (JIS). The raw material particles were spherical and manufactured by a gas atomization method. The obtained spherical particles were passed through a sieve having an opening of 100 μm, and spherical particles having a particle size of 100 μm or less were collected.
図５には、球状粒子の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真の一例を示した。 FIG. 5 shows an example of a scanning electron microscope (SEM) photograph of spherical particles.
次に、ビーズミル装置により、球状粒子を扁平化させた。ビーズミル装置において、圧縮加工部に充填されたビーズは、ＳＵＪ２とし、ビーズの粒径は、１．６ｍｍφとした。処理時間は、１時間とした。 Next, the spherical particles were flattened by a bead mill apparatus. In the bead mill apparatus, the beads filled in the compression processing part were SUJ2, and the bead particle size was 1.6 mmφ. The processing time was 1 hour.
次に、得られた扁平粒子に対して、歪み除去処理を行った。歪み除去処理は、扁平粒子を、アルゴン雰囲気下、７００℃で３時間保持することにより実施した。 Next, distortion removal processing was performed on the obtained flat particles. The strain removal treatment was performed by holding the flat particles at 700 ° C. for 3 hours under an argon atmosphere.
次に、扁平粒子に対して、絶縁処理を行った。絶縁処理は、扁平粒子をリン酸水溶液中に浸漬させることにより実施した。リン酸水溶液を撹拌しながら１００℃に加熱し、水溶液を全て気化させた。 Next, insulation treatment was performed on the flat particles. The insulation treatment was performed by immersing the flat particles in a phosphoric acid aqueous solution. The aqueous phosphoric acid solution was heated to 100 ° C. with stirring to vaporize the entire aqueous solution.
水溶液が全て気化した後、扁平粒子を回収した。これにより、扁平粒子の表面にリン酸塩が設置された。 After all the aqueous solution was vaporized, the flat particles were collected. Thereby, the phosphate was installed on the surface of the flat particles.
図６には、得られた扁平粒子のＳＥＭ写真の一例を示す。また、図７には、得られた扁平粒子のエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）の結果を示す。図８には、比較のため、絶縁処理を実施する前の扁平粒子のＥＤＳ結果を示す。さらに、図９には、絶縁処理後の扁平粒子におけるリン（Ｐ）の元素マッピング結果を示す。 In FIG. 6, an example of the SEM photograph of the obtained flat particle is shown. FIG. 7 shows the results of energy dispersive X-ray analysis (EDS) of the obtained flat particles. In FIG. 8, the EDS result of the flat particle before implementing an insulation process is shown for a comparison. Furthermore, FIG. 9 shows the element mapping result of phosphorus (P) in the flat particles after the insulation treatment.
図６から、得られた扁平粒子は、略円形ディスク状の形態であることがわかる。また、図７と図８の比較から、絶縁処理によって、扁平粒子の表面にリンが付着していることが確認された。さらに、図９から、リンは、扁平粒子の全面に付着していることがわかった。 It can be seen from FIG. 6 that the obtained flat particles have a substantially circular disk shape. Moreover, it was confirmed from the comparison of FIG. 7 and FIG. 8 that the phosphorus has adhered to the surface of the flat particle by the insulation process. Furthermore, it was found from FIG. 9 that phosphorus was attached to the entire surface of the flat particles.
次に、５０個の扁平粒子を選定して、それぞれの形状を測定した。また、測定結果から、扁平粒子の平均アスペクト比Ａを求めたところ、平均アスペクト比Ａは、１１．０であった。 Next, 50 flat particles were selected and their shapes were measured. Moreover, when the average aspect-ratio A of the flat particle was calculated | required from the measurement result, the average aspect-ratio A was 11.0.
次に、トルエン中に、扁平粒子と、バインダとを添加し、混合物を調製した。バインダは、シリコーン樹脂とし、扁平粒子に対して３質量％となるように添加した。また、混合物中には、さらに、成形助剤としてステアリン酸亜鉛を添加した。ステアリン酸亜鉛の添加量は、扁平粒子に対して０．５質量％とした。 Next, flat particles and a binder were added to toluene to prepare a mixture. The binder was a silicone resin and added so as to be 3% by mass with respect to the flat particles. Further, zinc stearate was further added to the mixture as a molding aid. The amount of zinc stearate added was 0.5 mass% with respect to the flat particles.
混合物を十分に撹拌混合した後、該混合物を所定の形状の型内に流し入れた。さらに、一方向から１４７０ＭＰａの圧力を加えて、混合物を加圧成形した。 After thoroughly stirring and mixing the mixture, the mixture was poured into a mold having a predetermined shape. Further, a pressure of 1470 MPa was applied from one direction to press the mixture.
その後、圧力を解除した状態で、１５０℃で１時間保持することにより、成形体を硬化させた。 Thereafter, with the pressure released, the molded body was cured by holding at 150 ° C. for 1 hour.
以上の工程により、図２に示したようなリング状の圧粉磁心が得られた。圧粉磁心の内径Ｄ１は、１３．５ｍｍであり、外径Ｄ２は、２１ｍｍであり、厚さは約３ｍｍであった。また、圧粉磁心における扁平粒子の充填率は、８１．４ｖｏｌ％であった。 Through the above steps, a ring-shaped dust core as shown in FIG. 2 was obtained. The inner diameter D 1 of the dust core is 13.5 mm, the outer diameter D 2 is 21 mm, a thickness of about 3 mm. Moreover, the filling rate of the flat particles in the dust core was 81.4 vol%.
（例２）
例１と同様の方法により、リング状の圧粉磁心を製造した。
(Example 2)
A ring-shaped dust core was produced in the same manner as in Example 1.
ただしこの例２では、ビーズミル装置により球状粒子を扁平化させる時間を、２時間とした。その他の条件は、例１と同様である。 However, in Example 2, the time for flattening the spherical particles by the bead mill apparatus was set to 2 hours. Other conditions are the same as in Example 1.
図１０には、例２において得られた扁平粒子のＳＥＭ写真の一例を示す。図１０から、得られた扁平粒子は、略円形ディスク状の形態であることがわかる。 In FIG. 10, an example of the SEM photograph of the flat particle obtained in Example 2 is shown. FIG. 10 shows that the obtained flat particles have a substantially circular disk shape.
扁平粒子の平均アスペクト比Ａを求めたところ、平均アスペクト比Ａは、２７．７であった。 When the average aspect ratio A of the flat particles was determined, the average aspect ratio A was 27.7.
また、圧粉磁心における扁平粒子の充填率は、７６．４ｖｏｌ％であった。
（例３）
例１と同様の方法により、リング状の圧粉磁心を製造した。
Moreover, the filling rate of the flat particles in the dust core was 76.4 vol%.
(Example 3)
A ring-shaped dust core was produced in the same manner as in Example 1.
ただしこの例３では、ビーズミル装置による扁平化処理、および絶縁処理を実施しなかった。すなわち、例３では、球状粒子をそのまま使用して、圧粉磁心を製造した。なお、その他の条件は、例１と同様である。 However, in Example 3, the flattening process and the insulating process by the bead mill apparatus were not performed. That is, in Example 3, a dust core was manufactured using spherical particles as they were. Other conditions are the same as in Example 1.
球状粒子の平均アスペクト比Ａを求めたところ、平均アスペクト比Ａは、１．１であった。 When the average aspect ratio A of the spherical particles was determined, the average aspect ratio A was 1.1.
また、圧粉磁心における扁平粒子の充填率は、７７．５ｖｏｌ％であった。 The filling rate of flat particles in the dust core was 77.5 vol%.
（例４）
例１と同様の方法により、リング状の圧粉磁心を製造した。
(Example 4)
A ring-shaped dust core was produced in the same manner as in Example 1.
ただしこの例４では、ビーズミル装置により、球状粒子を扁平化させる時間を、０．２５時間とした。また、扁平粒子に対して、絶縁処理を実施しなかった。その他の条件は、例１と同様である。 However, in Example 4, the time for flattening the spherical particles by the bead mill apparatus was set to 0.25 hours. Moreover, the insulation process was not implemented with respect to the flat particle. Other conditions are the same as in Example 1.
図１１には、例４において得られた扁平粒子のＳＥＭ写真の一例を示す。図１１から、得られた扁平粒子は、略円形ディスク状の形態であることがわかる。 In FIG. 11, an example of the SEM photograph of the flat particle obtained in Example 4 is shown. From FIG. 11, it can be seen that the obtained flat particles have a substantially circular disk shape.
扁平粒子の平均アスペクト比Ａを求めたところ、平均アスペクト比Ａは、１．７であった。 When the average aspect ratio A of the flat particles was determined, the average aspect ratio A was 1.7.
また、圧粉磁心における扁平粒子の充填率は、７７．２ｖｏｌ％であった。 The filling rate of flat particles in the dust core was 77.2 vol%.
（例５）
例１と同様の方法により、リング状の圧粉磁心を製造した。
(Example 5)
A ring-shaped dust core was produced in the same manner as in Example 1.
ただしこの例５では、ビーズミル装置により、球状粒子を扁平化させる時間を、０．５０時間とした。また、扁平粒子に対して、絶縁処理を実施しなかった。その他の条件は、例１と同様である。 However, in Example 5, the time for flattening the spherical particles by the bead mill apparatus was set to 0.50 hours. Moreover, the insulation process was not implemented with respect to the flat particle. Other conditions are the same as in Example 1.
図１２には、例５において得られた扁平粒子のＳＥＭ写真の一例を示す。図１２から、得られた扁平粒子は、略円形ディスク状の形態であることがわかる。 In FIG. 12, an example of the SEM photograph of the flat particle obtained in Example 5 is shown. From FIG. 12, it can be seen that the obtained flat particles have a substantially circular disk shape.
扁平粒子の平均アスペクト比Ａを求めたところ、平均アスペクト比Ａは、４．０であった。 When the average aspect ratio A of the flat particles was determined, the average aspect ratio A was 4.0.
また、圧粉磁心における扁平粒子の充填率は、７７．５ｖｏｌ％であった。 The filling rate of flat particles in the dust core was 77.5 vol%.
以下の表１には、例１〜例５において使用した原料粒子の組成をまとめて示した。 Table 1 below collectively shows the composition of the raw material particles used in Examples 1 to 5.
例１〜例５において製造された圧粉磁心を用いて、以下の評価を行った。
The following evaluation was performed using the powder magnetic core manufactured in Examples 1 to 5.
（比透磁率の評価）
圧粉磁心に、直径０．５ｍｍφの銅ワイヤ（一次巻線）を巻き付けて試験体を構成した。一次巻線の巻き数は１０とした。
(Evaluation of relative permeability)
A test specimen was constructed by winding a copper wire (primary winding) having a diameter of 0.5 mmφ around a dust core. The number of turns of the primary winding was 10.
ＬＣＲメータ（４２８７Ａ：Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．）および試験フィクスチャ（１６０９３Ａ：Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．）を用いて、この試験体のインダクタンスを測定した。周波数範囲は、１ＭＨｚ〜１０ＭＨｚとした。 The inductance of this specimen was measured using an LCR meter (4287A: Agilent Technologies, Inc.) and a test fixture (16093A: Agilent Technologies, Inc.). The frequency range was 1 MHz to 10 MHz.
また、得られた結果から、以下の（７）式を用いて、圧粉磁心の比透磁率μｒを評価した。 From the results obtained, using the following equation (7) was evaluated relative permeability mu r of the dust core.
図１３には、例１〜例５に係る圧粉磁心において得られた比透磁率μｒの周波数依存性をまとめて示す。 13 shows collectively the frequency dependence of the permeability mu r obtained in the powder magnetic core according to Examples 1 to 5.
また、図１４には、各圧粉磁心において得られた、周波数ｆ＝５ＭＨｚにおける比透磁率μｒを示す。 Further, in FIG. 14, resulting in the powder magnetic core, showing the relative magnetic permeability mu r at a frequency f = 5 MHz.
図１３から、例１および例２に係る圧粉磁心では、比透磁率μｒの周波数変化が小さく、安定的に高い比透磁率μｒが得られることがわかる。また、図１４から、例１および例２に係る圧粉磁心では、５ＭＨｚの周波数において、４０以上の高い比透磁率が得られることがわかった。特に、例２に係る圧粉磁心では、５０を超える高い比透磁率が得られることがわかった。 From Figure 13, the dust core according to Examples 1 and 2, the frequency change of the relative magnetic permeability mu r is small, it can be seen that stable high relative magnetic permeability mu r is obtained. Further, FIG. 14 shows that the powder cores according to Example 1 and Example 2 can obtain a high relative magnetic permeability of 40 or more at a frequency of 5 MHz. In particular, it was found that the powder core according to Example 2 can obtain a high relative permeability exceeding 50.
このように、例１および例２に係る圧粉磁心では、周波数ｆに関わらず、例３〜例５に係る圧粉磁心に比べて、有意に高い比透磁率が得られることがわかった。 Thus, in the dust cores according to Examples 1 and 2, it was found that significantly higher relative permeability was obtained compared to the dust cores according to Examples 3 to 5 regardless of the frequency f.
（コアロスの評価）
例１〜例５に係る圧粉磁心に、直径０．５ｍｍφの銅ワイヤ（一次巻線）および直径０．３ｍｍφの銅ワイヤ（二次巻線）を巻き付けて、試験体を構成した。
(Evaluation of core loss)
A test body was configured by winding a copper wire (primary winding) having a diameter of 0.5 mmφ and a copper wire (secondary winding) having a diameter of 0.3 mmφ around the dust core according to Examples 1 to 5.
一次および二次巻線の巻き数は、測定する磁束密度によって変化させた。一次巻線の巻き数は、磁束密度が１０ｍＴおよび２０ｍＴの場合、２０とした。磁束密度が５０ｍＴおよび１００ｍＴの場合、４０とした。また、二次巻線の巻き数は、磁束密度が１０ｍＴおよび２０ｍＴの場合、１０とした。磁束密度が５０ｍＴおよび１００ｍＴの場合、二次巻線の巻き数は、２０とした。 The number of turns of the primary and secondary windings was changed depending on the magnetic flux density to be measured. The number of turns of the primary winding was 20 when the magnetic flux density was 10 mT and 20 mT. When the magnetic flux density was 50 mT and 100 mT, it was set to 40. The number of turns of the secondary winding was 10 when the magnetic flux density was 10 mT and 20 mT. When the magnetic flux density was 50 mT and 100 mT, the number of turns of the secondary winding was 20.
この試験体を用いて、各周波数におけるコアロスＰｃを評価した。コアロスＰｃの評価には、ＢＨアナライザー（ＳＹ−８２１８：岩通計測株式会社製）を使用した。周波数範囲は、０．１ＭＨｚ〜３ＭＨｚとした。 Using this specimen, the core loss Pc at each frequency was evaluated. For the evaluation of the core loss Pc , a BH analyzer (SY-8218: manufactured by Iwatatsu Measurement Co., Ltd.) was used. The frequency range was 0.1 MHz to 3 MHz.
図１５には、各圧粉磁心において得られたコアロスＰｃの周波数依存性をまとめて示す。 FIG. 15 collectively shows the frequency dependence of the core loss Pc obtained in each dust core.
また得られたコアロスＰｃの周波数依存性から、カーブフィッチングによる最小二乗法により、各周波数におけるヒステリシス損失Ｐｈおよび渦電流損失Ｐｅのそれぞれの影響を算出した。 Also from the frequency dependence of the core loss P c obtained by the least squares method by curve Fitch ring was calculated respective effects of hysteresis losses P h and eddy current loss P e at each frequency.
図１６〜図１９には、それぞれ、周波数３ＭＨｚ（磁束密度Ｂｍ＝１０ｍＴ）、１ＭＨｚ（磁束密度Ｂｍ＝２０ｍＴ）、３００ｋＨｚ（磁束密度Ｂｍ＝５０ｍＴ）、および１００ｋＨｚ（磁束密度Ｂｍ＝１００ｍＴ）において算定された、ヒステリシス損失Ｐｈおよび渦電流損失Ｐｅを示す。なお、これらの図において、横軸は、平均アスペクト比Ａである。 16 to 19, the frequency is 3 MHz (magnetic flux density B m = 10 mT), 1 MHz (magnetic flux density B m = 20 mT), 300 kHz (magnetic flux density B m = 50 mT), and 100 kHz (magnetic flux density B m = 100 mT), respectively. was estimated in), it shows a hysteresis loss P h and eddy current loss P e. In these drawings, the horizontal axis represents the average aspect ratio A.
また、図２０には、各例における圧粉磁心において得られた、周波数３ＭＨｚ（磁束密度Ｂｍ＝１０ｍＴ）でのコアロスの２成分の内訳を、まとめて示す。 FIG. 20 collectively shows the breakdown of the two components of the core loss at a frequency of 3 MHz (magnetic flux density B m = 10 mT) obtained in the dust core in each example.
図１５および図２０から、例１および例２に係る圧粉磁心では、周波数ｆにかかわらず、例３〜例５に係る圧粉磁心に比べて、コアロスＰｃが有意に抑制されていることがわかる。例えば、例１に係る圧粉磁心では、周波数ｆ＝３ＭＨｚにおいて、コアロスＰｃは、１４００ｋＷ／ｍ３以下となり、例２に係る圧粉磁心では、８００ｋＷ／ｍ３以下となった。 From FIG. 15 and FIG. 20, in the dust cores according to Examples 1 and 2, the core loss P c is significantly suppressed as compared with the dust cores according to Examples 3 to 5 regardless of the frequency f. I understand. For example, in the dust core according to Example 1, the core loss Pc is 1400 kW / m 3 or less at the frequency f = 3 MHz, and is 800 kW / m 3 or less in the dust core according to Example 2.
また、図１６〜図２０から、例１および例２に係る圧粉磁心では、コアロスＰｃの成分のうち、特に渦電流損失Ｐｅが大きく抑制されることがわかった。例えば、例１に係る圧粉磁心では、３ＭＨｚにおける渦電流損失Ｐｅは、１０００ｋＷ／ｍ３まで低減されることがわかった。また、例２に係る圧粉磁心では、３ＭＨｚにおける渦電流損失Ｐｅは、約５００ｋＷ／ｍ３まで低減されることがわかった。 Further, from FIGS. 16 to 20, it was found that in the dust cores according to Examples 1 and 2, particularly the eddy current loss Pe was significantly suppressed among the components of the core loss Pc . For example, in a dust core according to Example 1, the eddy current loss P e at 3MHz was found to be reduced to 1000 kW / m 3. Further, in the dust core according to Example 2, the eddy current loss P e at 3MHz was found to be reduced to about 500kW / m 3.
一方、図１６〜図２０から、例１および例２に係る圧粉磁心では、渦電流損失Ｐｅに比べて抑制効果は小さいものの、ヒステリシス損失Ｐｈも有意に抑制されていることがわかる。例えば、例１および例２に係る圧粉磁心では、３ＭＨｚにおけるヒステリシス損失Ｐｈは、いずれも３００ｋＷ／ｍ３以下であった。 On the other hand, FIGS. 16 to 20, in the dust core according to Examples 1 and 2, although the inhibitory effect as compared to the eddy current loss P e is small, the hysteresis loss P h it can be seen that is significantly suppressed. For example, in a dust core according to Example 1 and Example 2, the hysteresis loss P h at 3MHz were both 300 kW / m 3 or less.
このように、本発明の一実施形態による圧粉磁心では、磁気的特性が有意に向上することが確認された。 As described above, it was confirmed that the magnetic properties were significantly improved in the dust core according to the embodiment of the present invention.
１０ 扁平粒子
１２ 上面
１３ 下面
１５ 端面
１００ 第１の圧粉磁心
２００ インダクタ
２１０ 圧粉磁心
２２０ 巻線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Flat particle 12 Upper surface 13 Lower surface 15 End surface 100 1st powder magnetic core 200 Inductor 210 Powder magnetic core 220 Winding
Claims (11)
各軟磁性粒子は、該軟磁性粒子全体に対して４５〜５０質量％の範囲のニッケルと、鉄とを含み、
前記軟磁性粒子の厚さは０．１μｍ以上３０μｍ以下であり、
前記軟磁性粒子の平均アスペクト比Ａは、５以上であり、
前記軟磁性粒子の表面の少なくとも一部が絶縁処理されている、軟磁性材料。 A soft magnetic material comprising a plurality of soft magnetic particles,
Each soft magnetic particle includes nickel in a range of 45 to 50 mass% with respect to the entire soft magnetic particle, and iron,
The thickness of the soft magnetic particles is 0.1 μm or more and 30 μm or less,
The average aspect ratio A of the soft magnetic particles is 5 or more,
A soft magnetic material in which at least a part of the surface of the soft magnetic particles is insulated.
軟磁性粒子とバインダとを含み、
各軟磁性粒子は、該軟磁性粒子全体に対して４５〜５０質量％の範囲のニッケルと、鉄とを含み、
前記軟磁性粒子の厚さは０．１μｍ以上３０μｍ以下であり、
前記軟磁性粒子の平均アスペクト比Ａは、５以上であり、
前記軟磁性粒子の表面の少なくとも一部が絶縁処理されている、圧粉磁心。 A dust core,
Including soft magnetic particles and a binder,
Each soft magnetic particle includes nickel in a range of 45 to 50 mass% with respect to the entire soft magnetic particle, and iron,
The thickness of the soft magnetic particles is 0.1 μm or more and 30 μm or less,
The average aspect ratio A of the soft magnetic particles is 5 or more,
A dust core in which at least a part of the surface of the soft magnetic particles is insulated.
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