JP2020053439A - Composite magnetic material, metal composite core, reactor, and method of manufacturing metal composite core - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁性粉末と樹脂からなる複合磁性材料、メタルコンポジットコア、リアクトル、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 material comprising a magnetic powder and a resin, a metal composite core, a reactor, and a method for manufacturing 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 OA equipment, solar power generation systems, automobiles, and uninterruptible power supplies. The reactor is used for, for example, a filter for preventing a harmonic current from flowing out to an output system, a converter for raising and lowering a 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。 Reactors are required to have magnetic properties such as magnetic permeability, inductance value, and iron loss according to the application. For example, a reactor used in a converter for raising and lowering a voltage is required to have improved energy conversion efficiency, and therefore 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。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。 There is also a demand for molding a core used in a reactor into an arbitrary shape in order to meet various uses. As a reactor that meets such a demand, there is a reactor provided with a type of core called a metal composite core. A metal composite core (hereinafter, also simply referred to as an MC core) is a core obtained by molding a material obtained by mixing a metal magnetic powder and a resin into a predetermined shape and solidifying the material.
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むことにより成型するので、所望の形状を容易に成型でき、形状の制約が少ないという成型性に利点がある。一方で、容器内での流動性を良くするために、樹脂を一定量以上添加する必要があり、当該材料中の磁性粉末の占める割合が少なくなり、コア密度の低下を招き、結果として磁気特性が低下していた。また、MCコアにおいてはコア密度の低下以外にも磁気特性を低下させる要因があり、それらの影響を抑制し磁気特性を向上させることが望まれている。 The conventional MC core is in the form of a slurry, and is molded by pouring the material into a container. Therefore, a desired shape can be easily molded, and there is an advantage in moldability that the shape is less restricted. On the other hand, in order to improve the fluidity in the container, it is necessary to add a certain amount or more of the resin. Had declined. In addition, in the MC core, there are factors other than a decrease in the core density, which cause a decrease in the magnetic properties, and it is desired to suppress the influence thereof and improve the magnetic properties.
本発明の目的は、磁気特性に優れたメタルコンポジットコアの材料となる複合磁性材料、メタルコンポジットコア、リアクトル、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 material, a metal composite core, a reactor, and a method for manufacturing a metal composite core, which are materials of a metal composite core having excellent magnetic properties.
発明者らは、鋭意検討した結果、軟磁性粉末として大小2種類の磁性粉末を使用するメタルコンポジットコアにおいて、平均粒径が大きい第1磁性粉末の円形度を高くしコア密度を向上させることで低透磁率を実現し、第1磁性粉末の保磁力を低く抑えることで低鉄損を実現し、これらの相乗効果によりメタルコンポジットコアの磁気特性を向上させることが可能であるとの知見を得た。 The present inventors have conducted intensive studies and have found that, in a metal composite core using two types of magnetic powders, large and small, as the soft magnetic powder, the first magnetic powder having a large average particle diameter is increased in circularity to improve the core density. It has been found that low magnetic permeability is achieved, low coercive force of the first magnetic powder is suppressed, low iron loss is realized, and the magnetic properties of the metal composite core can be improved by a synergistic effect of these. Was.
上記の目的を達成するため、本発明は、磁性粉末と樹脂を混合して得られる複合磁性材料であって、前記磁性粉末は、第1磁性粉末と、前記第1磁性粉末より平均粒径が小さい第2磁性粉末を含み、前記第1磁性粉末は、保磁力Hc=0.70A/cm以下、且つ円形度0.9以上であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a composite magnetic material obtained by mixing a magnetic powder and a resin, wherein the magnetic powder has a first magnetic powder and an average particle diameter larger than that of the first magnetic powder. A small second magnetic powder is included, and the first magnetic powder has a coercive force Hc = 0.70 A / cm or less and a circularity of 0.9 or more.
前記第1磁性粉末は、粉末硬度278Mpa以上であっても良い。 The first magnetic powder may have a powder hardness of 278 Mpa or more.
前記第1磁性粉末は、保磁力Hc=0.48A/cm以下、且つ円形度0.92以上であっても良い。 The first magnetic powder may have a coercive force Hc = 0.48 A / cm or less and a circularity of 0.92 or more.
前記第1磁性粉末は、粉末硬度403Mpa以上であっても良い。 The first magnetic powder may have a powder hardness of 403 Mpa or more.
前記第2磁性粉末は、保磁力Hc=0.93A/cm以下、且つ円形度0.98以上であっても良い。 The second magnetic powder may have a coercive force Hc = 0.93 A / cm or less and a circularity of 0.98 or more.
前記第2磁性粉末は、粉末硬度239Mpa以上であっても良い。 The second magnetic powder may have a powder hardness of 239 Mpa or more.
前記磁性粉末に対する前記第1磁性粉末の添加量が60〜80wt%であり、前記磁性粉末に対する前記第2磁性粉末の添加量が40〜20wt%であっても良い。 The amount of the first magnetic powder added to the magnetic powder may be 60 to 80 wt%, and the amount of the second magnetic powder added to the magnetic powder may be 40 to 20 wt%.
前記樹脂の混合量は、前記磁性粉末の3〜5wt%であっても良い。 The mixing amount of the resin may be 3 to 5 wt% of the magnetic powder.
前記複合磁性材料を形成して成るメタルコンポジットコアも本発明の一態様である。 A metal composite core formed from the composite magnetic material is also one embodiment of the present invention.
本発明のメタルコンポジットコアは、コアの全表面が非摺動面であっても良い。 In the metal composite core of the present invention, the entire surface of the core may be a non-sliding surface.
前記メタルコンポジットコアと、コイルとを備えたリアクトルも本発明の一態様である。 A reactor including the metal composite core and the coil is also one embodiment of the present invention.
また、本発明のコアの製造方法は、磁性粉末及び樹脂を含むコアの製造方法であって、前記磁性粉末は、保磁力Hc=0.70A/cm以下、且つ円形度0.9以上の第1磁性粉末と、前記第1磁性粉末より平均粒子径の小さい第2磁性粉末を含み、前記磁性粉末に対して、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、を有すること、を特徴とする。 The method of manufacturing a core according to the present invention is a method of manufacturing a core including a magnetic powder and a resin, wherein the magnetic powder has a coercive force Hc = 0.70 A / cm or less and a circularity of 0.9 or more. A mixing step of mixing a resin with the first magnetic powder, the second magnetic powder having a smaller average particle diameter than the first magnetic powder, and mixing 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.
本発明によれば、磁気特性に優れたメタルコンポジットコアの材料となる複合磁性材料、メタルコンポジットコア、リアクトル、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。 According to the present invention, it is possible to provide a composite magnetic material, a metal composite core, a reactor, and a method of manufacturing a metal composite core, which are materials of a metal composite core having excellent magnetic properties.
[1.実施形態]
[1−1.構成]
本実施形態のリアクトルは、コアと、コイルとを備える。コアは、磁性粉末と樹脂とを含み構成されたメタルコンポジットコア(以下、MCコアとも呼ぶ)である。磁性粉末と樹脂とを混合した粘土状の混合物を、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ことができる。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 reactor of the present embodiment includes a core and a coil. The core is a metal composite core (hereinafter, also referred to as MC core) configured to include a magnetic powder and a resin. A core can be formed into a predetermined shape by filling a predetermined container with a clay-like mixture obtained by mixing a magnetic powder and a resin and applying pressure. The shape of the core can be various shapes such as, for example, 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 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 two or more of these powders Etc. 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 size (D50) of the soft magnetic powder is preferably from 20 μm to 150 μm. In this specification, the “average particle diameter” refers to D50, that is, the median diameter, unless otherwise specified.
磁性粉末は、異なる平均粒子径の磁性粉末から構成する。つまり、磁性粉末は、第1磁性粉末と、第1磁性粉末より平均粒子径の小さい第2磁性粉末を含む。第1磁性粉末及び第2磁性粉末は、低保磁力であることが望ましい。第1磁性粉末の保磁力は、0.70A/cm以下、望ましくは0.48A/cm以下であることが好ましい。保磁力の大きな磁性粉末を用いたMCコアでは、MCコアにおけるヒステリシスループも大きくなる。そのため、MCコアのヒステリシス損失が大きくなる。故に、第1磁性粉末の保磁力を低く抑えることで低鉄損のMCコアを実現することが可能となる。また、第2磁性粉末の保磁力は、0.93A/cm以下であることが望ましい。第2磁性粉末の保磁力は、第1磁性粉末の保磁力と比較し、MCコアのヒステリシスループに対する影響が少ない。しかしながら、第2磁性粉末の保磁力が0.93A/cm超となると、MCコアにおけるヒステリシスループも大きくなり、MCコアのヒステリシス損失が大きくなるからである。 The magnetic powder is composed of magnetic powders having different average particle diameters. That is, the magnetic powder includes the first magnetic powder and the second magnetic powder having a smaller average particle diameter than the first magnetic powder. It is desirable that the first magnetic powder and the second magnetic powder have a low coercive force. The coercive force of the first magnetic powder is preferably 0.70 A / cm or less, more preferably 0.48 A / cm or less. In an MC core using a magnetic powder having a large coercive force, the hysteresis loop in the MC core also becomes large. Therefore, the hysteresis loss of the MC core increases. Therefore, by suppressing the coercive force of the first magnetic powder to be low, it is possible to realize an MC core with low iron loss. The coercive force of the second magnetic powder is desirably 0.93 A / cm or less. The coercive force of the second magnetic powder has less influence on the hysteresis loop of the MC core than the coercive force of the first magnetic powder. However, when the coercive force of the second magnetic powder exceeds 0.93 A / cm, the hysteresis loop in the MC core also increases, and the hysteresis loss of the MC core increases.
第1磁性粉末及び第2磁性粉末は、球形であることが好ましい。第1磁性粉末の円形度は、0.90以上であり、第2磁性粉末の円形度は、0.98以上であることが好ましい。第1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。MCコアを加圧する場合、加圧工程において加わる圧力は、数kg/cm2〜数十kg/cm2であり、数t/cm2〜数十t/cm2を必要とする圧粉磁心(以下、ダストコアとも呼ぶ)に比べて、1000分の1程度と非常に小さいため、磁性粉末の円形度が維持できる。つまり、高い圧力で加圧する必要があるダストコアの場合、このような磁性粉末の円形度は得られない。 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 0.98 or more. This is because gaps between the first magnetic powders are reduced, and more second magnetic powders are more likely to enter the gaps, so that the density and the magnetic permeability can be improved. When pressurizing the MC core, the pressure applied in the pressurizing step is several kg / cm 2 to several tens kg / cm 2 , and a dust core requiring several t / cm 2 to several tens t / cm 2 ( (Hereinafter, also referred to as a dust core), which is extremely small, about 1/1000, so that the circularity of the magnetic powder can be maintained. That is, in the case of a dust core that needs to be pressurized with a high pressure, such circularity of the magnetic powder cannot be obtained.
また、磁性粉末に対する第1磁性粉末の添加量が60〜80wt%であることが好ましい。つまり、磁性粉末を、第1磁性粉末と第2磁性粉末により構成した場合、その重量比率は、第1磁性粉末:第2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コアの密度が向上し、鉄損Pcvを小さくすることができる。 Further, the amount of the first magnetic powder added to the magnetic powder is preferably 60 to 80 wt%. That is, when the magnetic powder is composed of the first magnetic powder and the second magnetic powder, it is preferable that the weight ratio of the first magnetic powder: the second magnetic powder = 80: 20 to 60:40. By setting the content in this range, the density of the core is improved, and the iron loss Pcv can be reduced.
第1磁性粉末の平均粒子径は50μm〜200μmとすることが好ましい。また、第2磁性粉末は、3μm〜25μmとすることが好ましい。第1磁性粉末同士の隙間に平均粒子径の小さい第2磁性粉末が入り込み、コアの密度の向上と低鉄損化を図ることができるからである。 The first magnetic powder preferably has an average particle size of 50 μm to 200 μm. The second magnetic powder preferably has a thickness of 3 μm to 25 μm. This is because the second magnetic powder having a small average particle diameter enters the gaps between the first magnetic powders, so that the core density can be improved and the iron loss can be reduced.
第1磁性粉末の粉末硬度は、278Mpa以上、望ましくは、粉末硬度403Mpa以上であることが望ましい。MCコアは、ダストコアと違い樹脂により磁性粉末同士を接着する。対してダストコアは、加圧工程において加わる高い圧力を加え、磁性粉末を歪ませた方が成型性が良くなる。ダストコアでは粉末硬度は、一定値以下が望ましいが、MCコアではその制約が無い。また、MCコアの場合には、ダストコアとは異なり加圧による磁性粉末の変形が生じないため、ヒステリシス損に対する悪影響はない。また、第1磁性粉末を球形とすると、粉末硬度は高くなる傾向にある。第1磁性粉末を球形とすることで、MCコアの透磁率を低く抑えることができると共に、密度を向上させることができる。また、第2磁性粉末の粉末硬度は、239Mpa以上であることが望ましい。第1磁性粉末と同様に高い粉末硬度により、MCコアの密度及び透磁率の向上を図ることができる。 The powder hardness of the first magnetic powder is preferably 278 Mpa or more, more preferably 403 Mpa or more. The MC core is different from the dust core in that magnetic powders are adhered to each other by a resin. On the other hand, when the dust core is applied with a high pressure applied in the pressing step to deform the magnetic powder, the moldability is improved. In the dust core, the powder hardness is desirably equal to or less than a certain value, but in the MC core, there is no limitation. Further, in the case of the MC core, unlike the dust core, the magnetic powder is not deformed by pressurization, so that there is no adverse effect on the hysteresis loss. When the first magnetic powder is spherical, the powder hardness tends to increase. By making the first magnetic powder spherical, the magnetic permeability of the MC core can be kept low and the density can be improved. The powder hardness of the second magnetic powder is desirably 239 Mpa or more. As with the first magnetic powder, the density and the magnetic permeability of the MC core can be improved by the high powder hardness.
なお、平均粒子径が最大の第1磁性粉末に対して、これよりも平均粒子径の小さい第2磁性粉末が含まれていればよいため、第2磁性粉末は、平均粒子径が異なる磁性粉末を含んでいてもよい。つまり、第2磁性粉末は、平均粒子径が1つに規定できる磁性粉末であってもよいし、平均粒子径が2以上で規定される磁性粉末であってもよい。また、第1磁性粉末と第2磁性粉末の材質、つまり種類は同じでも良いし、異なっていても良い。異なる場合は材質が3種以上であっても良い。3種類以上の粉末により磁性粉末を構成する場合、各種類で平均粒子径を異ならせても良い。 Since the second magnetic powder having an average particle diameter smaller than the first magnetic powder having the maximum average particle diameter may be included, the second magnetic powder is a magnetic powder having a different average particle diameter. May be included. That is, the second magnetic powder may be a magnetic powder whose average particle diameter can be defined as one, or a magnetic powder whose average particle diameter is defined as two or more. Further, the material, that is, the type of the first magnetic powder and the second magnetic powder may be the same or different. If different, the material may be three or more. When the magnetic powder is composed of three or more types of powder, the average particle size may be different for each type.
第1磁性粉末としては、Fe基アモルファスの粉砕粉、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粉末を使用することができる。特に、水アトマイズ法によるものが好ましい。理由は、水アトマイズ法はアトマイズ時に急冷するため、粉末が結晶化しにくいからである。第2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粉末を使用できる。 As the first magnetic powder, a pulverized Fe-based amorphous powder, a powder produced by a water atomization method, a gas atomization method, or a water / gas atomization method can be used. In particular, a water atomization method is preferable. The reason is that the water atomization method rapidly cools during the atomization, so that the powder is hardly crystallized. As the second magnetic powder, a powder produced by a water atomizing method, a gas atomizing method, or a water / gas atomizing method can be used.
樹脂は、磁性粉末と混合され、磁性粉末を保持する。磁性粉末が平均粒子径の異なる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。 The resin is mixed with the magnetic powder and holds the magnetic powder. When the magnetic powder is composed of powders having different average particle diameters, the respective powders are maintained in a state of being homogeneously mixed. As the resin, a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, or a thermoplastic resin can be used. As the thermosetting resin, a phenol resin, an epoxy resin, an unsaturated polyester resin, a polyurethane, a diallyl phthalate resin, a silicone resin and the like can be used. Urethane acrylate, epoxy acrylate, acrylate, and epoxy resins can be used as the ultraviolet curable resin. 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 and the like. 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磁性粉末が埋めることができなくなるなどの理由で、コアの密度が低下し、透磁率が低下する。 It is preferable that the resin is contained in an amount of 3 to 5% by weight based on the magnetic powder. If the content of the resin is less than 3 wt%, the bonding strength of the magnetic powder becomes insufficient, and the mechanical strength of the core decreases. On the other hand, if the content of the resin is more than 5% by weight, the resin formed between the first magnetic powders enters, and the gap between the first magnetic powders cannot be filled with the second magnetic powder. , The magnetic permeability 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、透磁率が低下する。 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 become 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. If the viscosity exceeds 5,000 mPa · s, the viscosity becomes too high, for example, the resin formed between the first magnetic powders enters, and the gaps cannot be filled with the second magnetic powder, and the density of the core decreases. As a result, the magnetic permeability decreases.
樹脂には、粘度調整材料として、SiO2、Al2O3、Fe2O3、BN、AlN、ZnO、TiO2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磁性粉末の平均粒子径以下、好ましくは第2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、Al2O3、BN、AlNなどの高熱伝導率材料を添加することができる。 As 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 a viscosity adjusting material is preferably equal to or less than the average particle diameter of the second magnetic powder, and preferably equal to or less than 1/3 of the average particle diameter of the second magnetic powder. If the average particle diameter 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、76.6%以上、82%未満であることが好ましい。77%以上であると更に好ましい。当該割合が76.6%以上であると、高磁界においても透磁率を高く維持することができる。逆に、当該割合が76.6%未満であると、低密度により高磁界における透磁率が低下しやすい傾向がある。また、同じ透磁率の特性をダストコアで作製しようとすると、コアの見かけ密度の、磁性粉末の真密度に対する割合が82%〜88%程度まで達してしまう。ダストコアは粉末単体で樹脂をコーティングして、上記のように非常に高い圧力で押し固めた時点で外形が形成されるためである。MCコアは、磁性粉末は樹脂に分散されて混ぜ込まれていて、上記のように低い圧力で内部の空気を抜く程度に加圧するに過ぎないため、樹脂が押し固められずに硬化している。従って、本実施形態のMCコアの見かけ密度の、磁性粉末の真密度に対する割合は82%未満となる。 The ratio of the apparent density of the core to the true density of the magnetic powder is preferably 76.6% or more and less than 82%. More preferably, it is 77% or more. When the ratio is 76.6% or more, the magnetic permeability can be maintained high even in a high magnetic field. Conversely, if the ratio is less than 76.6%, the magnetic permeability in a high magnetic field tends to decrease due to the low density. Further, if the same magnetic permeability characteristics are to be manufactured using a dust core, the ratio of the apparent density of the core to the true density of the magnetic powder reaches about 82% to 88%. This is because the outer shape is formed when the dust core is coated with a resin with a single powder and compacted with a very high pressure as described above. In the MC core, the magnetic powder is dispersed and mixed with the resin, and since the pressure is only increased to the extent that the internal air is released at a low pressure as described above, the resin is hardened without being compacted. . Therefore, the ratio of the apparent density of the MC core of the present embodiment to the true density of the magnetic powder is less than 82%.
なお、本実施形態のMCコアの表面とダストコアの表面とは、以下のような相違がある。まず、ダストコアは、上記のように、絶縁樹脂で被覆した軟磁性粉末を金型に入れて、非常に高い圧力で加圧成型した成型体に、焼鈍などの熱処理を行うことにより製造される。このため、ダストコアの表面は、比較的円滑である。一方、MCコアは、上記のように絶縁樹脂を混合した複合磁性粉末を所定形状の容器に入れて、比較的低い圧力をかけることにより、所定の形状に成型する。このため、MCコアの表面は、ダストコアに比べて粗い。例えば、MCコアにはダストコアにはない微小な穴や凹凸が存在する、表面粗さがダストコアに比べて粗い等の相違がある。 The surface of the MC core and the surface of the dust core of the present embodiment have the following differences. First, as described above, the dust core is manufactured by placing a soft magnetic powder coated with an insulating resin in a mold and performing a heat treatment such as annealing on a molded body that is pressure-molded with a very high pressure. For this reason, the surface of the dust core is relatively smooth. On the other hand, the MC core is formed into a predetermined shape by placing the composite magnetic powder mixed with the insulating resin as described above in a container having a predetermined shape and applying a relatively low pressure. For this reason, the surface of the MC core is rougher than the dust core. For example, the MC core has differences such as minute holes and irregularities which are not present in the dust core, and the surface roughness is coarser than the dust core.
また、ダストコアは、絶縁樹脂で被覆した軟磁性粉末を、外型の成型孔の内周面と、下型の上面によって形成される領域に投入し、上型によって圧縮後、上型を抜くことにより成型する。このとき、絶縁樹脂で被覆した軟磁性粉末は型内で高圧で加圧されるため、形成されたダストコアを取り出す際に、型に対して押し付けられるような力が加わっている。従って、ダストコアの表面には、取り出しの際に金型の内周面に対して摺動する部分に、摺動痕が形成される。摺動痕とは、金型の表面を擦りながら移動することにより形成される複数の線状の痕である。本実施形態のMCコアは、型内で樹脂の硬化によりコアとなるため、コアが型に押し付けられることがなく、その表面は摺動痕を有しない。摺動痕を有しない面が非摺動面である。本実施形態のMCコアは、全ての表面が非摺動面である。 For the dust core, put the soft magnetic powder coated with the insulating resin into the area formed by the inner peripheral surface of the molding hole of the outer die and the upper surface of the lower die, compress the upper die, and then remove the upper die. Molding. At this time, since the soft magnetic powder coated with the insulating resin is pressurized at a high pressure in the mold, a force is applied to the mold when the formed dust core is taken out. Therefore, a sliding mark is formed on the surface of the dust core at a portion that slides on the inner peripheral surface of the mold at the time of removal. The sliding marks are a plurality of linear marks formed by moving while rubbing the surface of the mold. Since the MC core of this embodiment becomes a core by curing the resin in the mold, the core is not pressed against the mold, and its surface has no sliding marks. The surface having no sliding marks is the non-sliding surface. All surfaces of the MC core of the present embodiment are non-sliding surfaces.
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形状は特に限定されない。 The coil is a conductive wire coated with an insulating coating, and a copper wire or an aluminum wire can be used as the wire material. The coil is formed or mounted by winding a conductive wire around at least a part of the core, and is disposed around at least a part of the core. The method of winding the coil and the shape of the wire are not particularly limited.
[1−2.リアクトルの製造方法]
本実施形態に係るリアクトルの製造方法について、図面を参照しつつ説明する。本リアクトルの製造方法は、図1に示すように、(1)混合工程、(2)成型工程、(3)加圧工程、及び(4)硬化工程を備える。
[1-2. Reactor manufacturing method]
A method for manufacturing a reactor according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the reactor manufacturing method includes (1) a mixing step, (2) a molding step, (3) a pressing step, and (4) a curing step.
(1) 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磁性粉末と、第1磁性粉末より平均粒子径の小さい第2磁性粉末とを混合し、磁性粉末を構成する磁性粉末混合工程と、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。
(1) Mixing Step The mixing step is a step of mixing the magnetic powder and the resin. The mixing step includes mixing the first magnetic powder and the second magnetic powder having an average particle diameter smaller than that of the first magnetic powder to form a magnetic powder; and mixing the magnetic powder with 3 to 5 wt% of the magnetic powder. A resin mixing step of adding a 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 or manually using a predetermined mixer. The mixing time in each mixing step can be appropriately set and is not particularly limited, but is, for example, 2 minutes.
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 a magnetic powder and a 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 in a container for molding the composite magnetic material in the molding step and mixed. Thus, there is no need to transfer the composite magnetic material to the container, and the number of manufacturing steps can be reduced.
(2) 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。
(2) Molding Step The molding step is a step 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リアクトル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つの容器で複数のリアクトル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、複数のリアクトルを製造するようにしても良い。このようにすることで、複数のリアクトルに対し、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。 Containers of various shapes are used according to the shape of the core to be manufactured. When inserting a coil, a box-shaped or dish-shaped container with an open top is used so that the coil can be inserted from above. The container used in the molding step can be used as it is as an outer case of the reactor for accommodating the core and the coil. If the container is used as an outer 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 the outer case, a plurality of reactors may be manufactured in one container. That is, a plurality of reactors may be manufactured by forming a plurality of recesses in the bottom of the container and placing the composite magnetic material and the coil in the recesses. By doing so, a single molding step is required for a plurality of reactors, so that 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、比較的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。樹脂成型品の材料としては、例えば、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、BMC(バルクモールディングコンパウンド)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等を用いることができる。 The container used in the molding step may be entirely or partially made of 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 relatively inexpensive material, the cost of manufacturing the container can be reduced, and a core having an arbitrary shape can be formed by injection molding or the like. As the material of the resin molded product, for example, unsaturated polyester resin, urethane resin, epoxy resin, BMC (bulk molding compound), PPS (polyphenylene sulfide), PBT (polybutylene terephthalate) and the like can be used.
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。 Further, all or a part of the container may be made of a metal having high thermal conductivity such as aluminum or magnesium. This is because the composite magnetic material can be easily warmed in the pressing step, as 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、見かけ密度を向上させる。
(3) Pressing Step The pressing 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 placed in the container with a pressing member, the composite magnetic material is pushed out into the shape of the container and the voids contained in the composite magnetic material are reduced, increasing the apparent density Let it.
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 takes a shape inside the container by this step. That is, it is possible to obtain a molded body having a predetermined shape made of the composite magnetic material.
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、コイルをその内外周を含めて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 a coil is put in a container, as shown in FIG. 2, a composite magnetic material is put in a container, and the composite magnetic material is pushed and expanded in a container shape by a pressing member. Thereafter, the coil is inserted into the space created by pressing the composite magnetic material, the composite magnetic material is further filled, and the composite magnetic material is pressed together with the coil from above by a pressing member. Alternatively, the composite magnetic material may be put in a container, and then the coil may be embedded in the composite magnetic material including its inner and outer circumferences, and the composite magnetic material may be pressed together with the coil from above. As described above, by pressing the composite magnetic material together with the coil, voids contained in the composite magnetic material can be reduced, and the apparent density and the magnetic permeability can be improved. Note that the composite magnetic material alone may be pressed while avoiding the portion where the coil exists. As described above, a molded body of a composite magnetic material having a predetermined shape including a coil can be obtained by this step.
また、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。 In the pressing step, the composite magnetic material may be pressed by a pressing member to make the material into a container shape. In this case, the pressing step can be regarded as a pressing step and a molding step.
複合磁性材料を押圧する圧力は、1.6kg/cm2以上であるとよい。この圧力によって、見かけ密度を向上させることができる。但し、6.3kg/cm2以上であると、より好ましい。6.3kg/cm2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からである。また、当該値以上であっても、15.7kg/cm2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。また、この値を超えて押圧すると、樹脂のみが押圧されて、磁性粉末間の絶縁性が悪化するからである。 The pressure for pressing the composite magnetic material is preferably 1.6 kg / cm 2 or more. With this pressure, the apparent density can be improved. However, it is more preferable that it is 6.3 kg / cm 2 or more. If it is less than 6.3 kg / cm 2 , the pressing pressure is small and the effect of improving the apparent density is small. Further, even if the value is not less than the value, it is preferable that the value is not more than 15.7 kg / cm 2 . This is because, even if the pressing force exceeds this value, the effect of improving the apparent density is small. Also, if the pressure exceeds this value, only the resin is pressed, and the insulation between the magnetic powders is deteriorated.
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 content and viscosity of the resin. For example, it can be set to 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、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 at a temperature higher than the normal temperature (for example, 25 ° C.) of the pressing member for pressing the container or the composite magnetic material. 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. In addition, the material can easily flow into the voids in the composite magnetic material, and the density can be improved. The temperature of the container or the pressing member that presses 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 pressing step may be performed while maintaining the temperature of the container or the pressing member that presses 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 pressing step, in addition to increasing the temperature of the container or the pressing member, the composite magnetic material itself may be heated to press the composite magnetic material. The temperature of the container or the pressing member that presses the composite magnetic material may be maintained, and the composite magnetic material itself may be heated 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。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り、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り、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. When the resin in the molded body is cured by drying, the drying atmosphere may be an air atmosphere. The drying time can be appropriately changed according to the type, content, drying temperature, and the like of the resin, and can be, for example, 1 hour to 4 hours, but is not limited thereto. The drying temperature can be appropriately changed according to the type, content, drying time, and the like of the resin, and can be, for example, 85 ° C. to 150 ° C., but is not limited thereto. Note that the drying temperature is the temperature of the drying atmosphere.
また、樹脂の硬化は、乾燥に限らず、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硬化させ、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 differs depending on the type of the resin. For example, if the resin is a thermosetting resin, the resin is cured 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 at a predetermined temperature for a predetermined time 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 each time the resin is repeated a plurality of times.
[1−3.作用・効果]
(1)本実施形態のMCコアは、磁性粉末と樹脂とからなるコアであって、磁性粉末は、第1磁性粉末と、第1磁性粉末より平均粒径が小さい第2磁性粉末を含み、第1磁性粉末は、保磁力Hc=0.70A/cm以下、且つ円形度0.9以上である。
[1-3. Action / Effect]
(1) The MC core of the present embodiment is a core made of a magnetic powder and a resin, and the magnetic powder includes a first magnetic powder and a second magnetic powder having an average particle diameter smaller than that of the first magnetic powder, The first magnetic powder has a coercive force Hc = 0.70 A / cm or less and a circularity of 0.9 or more.
このため、MCコアを円形度が高く、且つ保磁力の高い軟磁性粉末を使用することで、高いコア密度を実現することが可能であるため、MCコアの磁気特性を優れたものとすることができる。また、第1磁性粉末の保磁力を保磁力Hc=0.70A/cm以下とすることで、MCコアにけるヒステリシスループを小さいものとすることができ、ヒステリシス損失の増加を抑え、磁気特性の低下を抑制することが可能となる。 Therefore, by using a soft magnetic powder having a high circularity and a high coercive force for the MC core, it is possible to realize a high core density, and thus to improve the magnetic characteristics of the MC core. Can be. In addition, by setting the coercive force of the first magnetic powder to be equal to or less than Hc = 0.70 A / cm, the hysteresis loop in the MC core can be reduced, the increase in hysteresis loss is suppressed, and the magnetic characteristics are reduced. It is possible to suppress the decrease.
絶縁樹脂で被覆した軟磁性粉末を金型に入れて、10〜20t/cm2の高圧で加圧成型することにより製造されるダストコアと呼ばれるタイプのコアも存在する。ダストコアは、MCコアと比較して1000倍の高圧で加圧成形するため、見かけ密度が高くなることが一般的である。見かけ密度が高いコアをしたリアクトルにおいては、高磁界における透磁率を維持するために、コアとコアとの間にギャップを設ける場合がある。磁性粉末同士の間隔もギャップの役割を果たすが、ダストコアは磁性粉末同士の間隔が密でありギャップとしての機能が弱いため、分割構成としてギャップを生じさせている。一方、MCコアは磁性粉末同士の間隔が、ダストコアと比べて疎であるため、この間隔がギャップの役割を果たすことにより、分割構成とすることなく、高磁界でも高い透磁率を得ることができる。 There is also a type of core called a dust core manufactured by putting a soft magnetic powder coated with an insulating resin into a mold and press-molding it at a high pressure of 10 to 20 t / cm 2 . Since the dust core is pressure-formed at a pressure 1000 times higher than that of the MC core, the apparent density is generally high. In a reactor having a core having a high apparent density, a gap may be provided between the cores in order to maintain the magnetic permeability in a high magnetic field. The gap between the magnetic powders also plays the role of a gap, but the dust core has a small gap between the magnetic powders and has a weak function as a gap. On the other hand, in the MC core, the interval between the magnetic powders is sparser than that in the dust core, so that this interval plays a role of a gap, so that a high magnetic permeability can be obtained even in a high magnetic field without a split configuration. .
また、第1磁性粉末として、円形度を0.9以上且つ粉末硬度278Mpa以上を用いても良い。このような第1磁性粉末としては、Fe−Si−Al合金粉末(センダスト)の粉砕粉などが挙げられる。円形度を0.9以上、且つ粉末硬度を278Mpa以上の軟磁性粉末を用いてMCコアを作製することで、見かけ密度を89.34以上とすることができる。これにより、ダストコアと比較しても遜色のない、見かけ密度に基づいた密度及び透磁率を有するMCコアを作製することが可能となる。 The first magnetic powder may have a circularity of 0.9 or more and a powder hardness of 278 Mpa or more. Examples of such first magnetic powder include pulverized powder of Fe—Si—Al alloy powder (Sendust). By producing the MC core using a soft magnetic powder having a circularity of 0.9 or more and a powder hardness of 278 Mpa or more, the apparent density can be 89.34 or more. Thereby, it becomes possible to manufacture an MC core having a density and a magnetic permeability based on the apparent density, which is comparable to that of the dust core.
(2)さらに、第1磁性粉末は、保磁力Hc=0.48A/cm以下、且つ円形度0.92以上としても良い。円形度0.92以上とすることで、更に高いコア密度を実現することが可能であるため、MCコアの密度及び透磁率を優れたものとすることができる。また、保磁力をHc=0.48A/cm以下とすることで、ヒステリシス損失の増加を抑え、磁気特性の低下を抑制することが可能となる。 (2) Further, the first magnetic powder may have a coercive force Hc = 0.48 A / cm or less and a circularity of 0.92 or more. By setting the degree of circularity to 0.92 or more, a higher core density can be realized, so that the density and the magnetic permeability of the MC core can be improved. Further, by setting the coercive force to Hc = 0.48 A / cm or less, it is possible to suppress an increase in hysteresis loss and to suppress a decrease in magnetic characteristics.
また、第1磁性粉末として、円形度を0.92以上且つ粉末硬度278Mpa以上を用いても良い。このような第1磁性粉末としては、Fe−Si−Al合金粉末(センダスト)のガスアトマイズ粉が挙げられる。円形度を0.9以上、且つ粉末硬度を403Mpa以上の軟磁性粉末を用いてMCコアを作製することで、見かけ密度を91.67以上とすることができる。これにより、ダストコアと比較しても遜色のない、見かけ密度に基づいた密度及び透磁率を有するMCコアを作製することが可能となる。 The first magnetic powder may have a circularity of 0.92 or more and a powder hardness of 278 Mpa or more. Examples of such a first magnetic powder include a gas atomized powder of an Fe—Si—Al alloy powder (Sendust). By manufacturing the MC core using a soft magnetic powder having a circularity of 0.9 or more and a powder hardness of 403 Mpa or more, the apparent density can be 91.67 or more. Thereby, it becomes possible to manufacture an MC core having a density and a magnetic permeability based on the apparent density, which is comparable to that of the dust core.
また、本実施形態のコアは、MCコアであるため、ダストコアと比べて形状の自由度が高く、分割構成としなくても所望の形状のコアを容易に作製できる。分割構成としないことにより、ギャップを無くすことができるので、本実施形態のコアをリアクトルとして構成した場合に、コイルへの漏れ磁束が低減でき、銅損が低下することによって、コイルの発熱を抑えることができる。 In addition, since the core of the present embodiment is an MC core, the degree of freedom in shape is higher than that of a dust core, and a core having a desired shape can be easily manufactured without using a divided configuration. Since the gap can be eliminated by not using the split configuration, when the core of the present embodiment is configured as a reactor, the magnetic flux leakage to the coil can be reduced, and the copper loss is reduced, thereby suppressing the heat generation of the coil. be able to.
(3)磁性粉末は、第1磁性粉末と、第1磁性粉末より平均粒径が小さい第2磁性粉末を含み、軟磁性粉末に対する第1磁性粉末の添加量が60〜80wt%であり、磁性粉末に対する第2磁性粉末の添加量が40〜20wt%である。第1磁性粉末と第2磁性粉末を上記の割合で含むことにより、第1磁性粉末同士の隙間に平均粒子径の小さい第2磁性粉末が入り込み、コアの密度の向上と低鉄損化を図ることができる。 (3) The magnetic powder includes a first magnetic powder and a second magnetic powder having an average particle diameter smaller than that of the first magnetic powder, wherein the amount of the first magnetic powder added to the soft magnetic powder is 60 to 80 wt%, The amount of the second magnetic powder added to the powder is 40 to 20 wt%. By including the first magnetic powder and the second magnetic powder in the above ratio, the second magnetic powder having a small average particle diameter enters the gap between the first magnetic powders, thereby improving the density of the core and reducing iron loss. be able to.
(4)本実施形態のコアは、磁性粉末に対して、樹脂が3〜5wt%である。これにより、成型性の利点を得つつも、生産性及び密度を向上させたコアを得ることができる。すなわち、樹脂量を3〜5wt%としたので、複合磁性材料が粘土状となって扱い易くなり、生産性を向上させることができる。 (4) In the core of the present embodiment, the resin is 3 to 5% by weight based on the magnetic powder. Thereby, it is possible to obtain a core with improved productivity and density while obtaining the advantage of moldability. That is, since the amount of the resin is set to 3 to 5 wt%, the composite magnetic material becomes clay-like and easy to handle, so that the productivity can be improved.
(5)本実施形態のコアは、全表面が非摺動面である。このため、ダストコアではないにもかかわらず、上記のような優れた磁気特性を得ることができる。つまり、ダストコアは摺動痕により、磁性粉末を覆っている絶縁被膜が剥がれてしまうことから、渦電流損が悪化する。一方、本実施形態のコアは、摺動痕が生じないため、ダストコアよりも低損失になる。 (5) The entire surface of the core of the present embodiment is a non-sliding surface. For this reason, excellent magnetic properties as described above can be obtained despite the fact that it is not a dust core. In other words, the dust core causes the insulating coating covering the magnetic powder to be peeled off due to the sliding marks, so that the eddy current loss worsens. On the other hand, in the core of the present embodiment, since no sliding trace is generated, the loss is lower than that of the dust core.
(6)本実施形態のコアの製造方法は、磁性粉末及び樹脂を含むコアの製造方法であって、前記磁性粉末は、保磁力Hc=0.70A/cm以下、且つ粉末硬度278Mpa以上の第1磁性粉末と、前記第1磁性粉末より平均粒子径の小さい第2磁性粉末を含み、前記磁性粉末に対して、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、を有する。 (6) The method of manufacturing a core according to the present embodiment is a method of manufacturing a core including a magnetic powder and a resin, wherein the magnetic powder has a coercive force Hc = 0.70 A / cm or less and a powder hardness of 278 Mpa or more. A mixing step of mixing a resin with the first magnetic powder, the second magnetic powder having a smaller average particle diameter than the first magnetic powder, and mixing 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.
これにより、密度及び透磁率を向上させたコアを得ることができる。さらに、加圧工程を有することで、複合磁性材料の形状を所定の形状に成型することができるというMCコアの利点である成型性の利点を確保することができるとともに、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る空隙に当該材料が入り込みやすくなり、コアの見かけ密度及び磁気特性を向上させることができる。 Thereby, a core with improved density and magnetic permeability can be obtained. Furthermore, by having the pressing step, the advantage of the moldability, which is the advantage of the MC core, that the shape of the composite magnetic material can be molded into a predetermined shape, can be secured, and the composite magnetic material is pressed. This makes it easier for the material to enter the voids contained in the composite magnetic material, thereby improving the apparent density and magnetic properties of the core.
[1−4.実施例]
本発明の実施例を、表1〜表4及び図3を参照して、以下に説明する。
(測定項目)
測定項目は、密度、透磁率及び鉄損Pcvである。作製された各コアのサンプルに対して、φ2.6mmの銅線で40ターンの巻線を施してリアクトルを作製した。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Pcv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 4 and FIG.
(Measurement item)
The measurement items are density, magnetic permeability, and iron loss Pcv. A reactor was manufactured by applying 40 turns of a copper wire having a diameter of 2.6 mm to the manufactured sample of each 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. The magnetic permeability and iron loss Pcv of the produced reactor were calculated under the following conditions.
<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(cm3)を、π×(外径2−内径2)×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Pcv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Pcv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−8219)を用いて算出した。この算出は、鉄損Pcv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 of the magnetic permeability and the iron loss Pcv were a frequency of 20 kHz and a maximum magnetic flux density Bm = 30 mT. The magnetic permeability was defined as the amplitude magnetic permeability when the maximum magnetic flux density Bm was set at the time of measuring the iron loss Pcv. The iron loss Pcv was calculated by using a BH analyzer (Iwatsu Keisoku Co., Ltd .: SY-8219) which is a magnetic measurement device. This calculation was performed by calculating a hysteresis loss coefficient and an eddy current loss coefficient from the frequency curve of the iron loss Pcv by the least square method using the following equations (1) to (3).
Pcv=Kh×f+Ke×f2…(1)
Phv=Kh×f…(2)
Pev=Ke×f2…(3)
Pcv:鉄損
Kh :ヒステリシス損係数
Ke :渦電流損係数
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
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 circularity of each powder were obtained by taking the average value of 3000 particles using the following apparatus. The powder was dispersed on a glass substrate, and a powder photograph was taken with a microscope. It was measured automatically from the image every time.
Company name: Malvern
Apparatus name: morphology G3S
The specific surface area was measured by the BET method.
[1.第1の特性比較(軟磁性粉末の種類によるの比較)]
第1の特性比較では、軟磁性粉末に含まれる第1磁性粉末と第2磁性粉末の種類を変化させ特性の比較を行う。
[1. First characteristic comparison (comparison by type of soft magnetic powder)]
In the first characteristic comparison, the types of the first magnetic powder and the second magnetic powder included in the soft magnetic powder are changed to compare the characteristics.
(サンプルの作製方法)
本特性比較においては、第1磁性粉末と第2磁性粉末の種類を変えて実施例1〜5、及び比較例1のコアを作製した。コアの作製においては、第1磁性粉末として表1に記載の粉末を、第2磁性粉末として表2に記載の粉末を使用した。
(Sample preparation method)
In this characteristic comparison, the cores of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 were produced by changing the types of the first magnetic powder and the second magnetic powder. In the production of the core, the powder shown in Table 1 was used as the first magnetic powder, and the powder shown in Table 2 was used as the second magnetic powder.
[表1]
[Table 1]
[表2]
[Table 2]
以下、コアのサンプルの作製方法について下記に順に示す。 Hereinafter, a method for manufacturing a core sample will be described in order.
実施例1〜5、及び比較例1のコアのサンプルは、表3に示す第1磁性粉末と第2磁性粉末の組み合わせ、磁性粉末の添加割合、エポキシ樹脂の添加量、プレス圧により作製した。 Samples of the cores of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 were prepared by combining the first magnetic powder and the second magnetic powder shown in Table 3, the addition ratio of the magnetic powder, the amount of the epoxy resin added, and the pressing pressure.
[表3]
[Table 3]
(作製手順)
混合工程として、実施例1〜5、及び比較例1に対応する種類の第1磁性粉末と第2磁性粉末を、重量比率70:30でV型混合機にて30分混合して磁性粉末を構成した。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、4.0wt%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。
(Production procedure)
In the mixing step, the first magnetic powder and the second magnetic powder of the types corresponding to Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 were mixed at a weight ratio of 70:30 by a V-type mixer for 30 minutes to obtain a magnetic powder. Configured. Then, the magnetic powder was put in an aluminum cup, 4.0 wt% of an epoxy resin was added to the magnetic powder, and the mixture was manually mixed with a spatula for 2 minutes. Thus, a composite magnetic material which was a mixture of a magnetic powder and a resin was obtained.
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6.3kg/cm3のプレス圧で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 in a resin container having a toroidal space, and the composite magnetic material in the container is pressed using a hydraulic press at a press pressure of 6.3 kg / cm 3. Pressing for 10 seconds produced a toroidal shaped molded body. During this pressing, the temperature of the container was kept at 25 ° C.
このように加圧工程及び成型工程で得られた成型体を大気中にて、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、サンプルとなるトロイダルコアを作製した。 The molded body obtained in the pressing step and the molding step is dried in the air at 85 ° C. for 2 hours, then at 120 ° C. for 1 hour, and further dried at 150 ° C. for 4 hours. A toroidal core was prepared.
[表4]
[Table 4]
表4は、作製した実施例1〜5、及び比較例1のMCコアの見かけ密度、初透磁率μ0、透磁率μ12k、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4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「μ12k」は、磁界の強さが12kH(kA/m)の時の透磁率を示す。 Table 4 shows the apparent densities, initial magnetic permeability μ 0 , magnetic permeability μ 12k , iron loss Pcv (iron loss Pcv, hysteresis loss Phv, and eddy current loss Pev) of the fabricated MC cores of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1. FIG. The magnetic permeability in Table 4 is the amplitude magnetic permeability, and was calculated from the inductance of the strength of each magnetic field at 20 kHz and 1.0 V by using the above-described impedance analyzer. “Μ 0 ” in Table 1 indicates the initial magnetic permeability when no DC is superimposed, that is, when the magnetic field strength is 0 H (A / m). “Μ 12k ” in Table 1 indicates the magnetic permeability when the strength of the magnetic field is 12 kHz (kA / m).
表1に基づいて図3のグラフを作製した。図3は、鉄損Pcvに対する透磁率μ12kを示すグラフである。 The graph of FIG. 3 was prepared based on Table 1. Figure 3 is a graph showing the permeability mu 12k for core loss Pcv.
(第1磁性粉末の保磁力及び粉末硬度と、MCコアの磁気特性との相関)
表4及び図4に示すように、保磁力1.83A/cmの第1磁性粉末を用いた比較例1のMCコアは、鉄損Pcvが22.9となる。これに対して、保磁力Hc=0.70A/cm以下の第1磁性粉末を用いた実施例1〜5のMCコアにおいては、鉄損Pcvは16.7以下となる。これは、第1磁性粉末の保磁力が1.83A/cm以上であると保磁力の影響によりヒステリシス損失Phvが増加するためである。また、表4からは、比較例1では、ヒステリシス損失Phvだけでなく渦電流損失Pevも増大しており、ヒステリシス損失と電流損失Pevが共に増加することで鉄損Pcvが増加していることがわかる。
(Correlation between the coercive force and powder hardness of the first magnetic powder and the magnetic properties of the MC core)
As shown in Table 4 and FIG. 4, the MC core of Comparative Example 1 using the first magnetic powder having a coercive force of 1.83 A / cm has an iron loss Pcv of 22.9. On the other hand, in the MC cores of Examples 1 to 5 using the first magnetic powder having the coercive force Hc = 0.70 A / cm or less, the iron loss Pcv is 16.7 or less. This is because when the coercive force of the first magnetic powder is 1.83 A / cm or more, the hysteresis loss Phv increases due to the influence of the coercive force. Also, from Table 4, in Comparative Example 1, not only the hysteresis loss Phv but also the eddy current loss Pev is increased, and the iron loss Pcv is increased by increasing both the hysteresis loss and the current loss Pev. Recognize.
前述の通り、第1磁性粉末の円形度は重畳時の透磁率(μ12k)に大きな影響を与える。表4に示す通り、円形度0.90の第1磁性粉末を使用した実施例2においても、透磁率(μ12k)が15.2となった。この値は十分に高い透磁率である。さらに、円形度を0.92以上とした実施例1、3〜5においては、透磁率(μ12k)が20.3以上となる。円形度の0.02の相違で、透磁率(μ12k)が5以上異なる。一方、円形度の0.02が異なる実施例1(円形度0.92)と実施例3(円形度0.94)とでは、透磁率(μ12k)の違いは、0.02である。すなわち、重畳時の透磁率(μ12k)を向上させるためには、第1磁性粉末の円形度を0.90以上とすることが良く、円形度を0.92以上とすることで一層、重畳時の透磁率(μ12k)を向上させることが可能である。 As described above, the circularity of the first magnetic powder has a great influence on the magnetic permeability (μ 12k ) at the time of superposition. As shown in Table 4, also in Example 2 using the first magnetic powder having a circularity of 0.90, the magnetic permeability (μ 12k ) was 15.2. This value is a sufficiently high magnetic permeability. Further, in Examples 1 and 3 to 5 in which the circularity is 0.92 or more, the magnetic permeability (μ 12k ) is 20.3 or more. Due to the difference in circularity of 0.02, the magnetic permeability (μ 12k ) differs by 5 or more. On the other hand, the difference in magnetic permeability (μ 12k ) between Example 1 (circularity 0.92) and Example 3 (circularity 0.94) having different circularities of 0.02 is 0.02. That is, in order to improve the magnetic permeability (μ 12k ) at the time of superimposition, the circularity of the first magnetic powder is preferably set to 0.90 or more, and by setting the circularity to 0.92 or more, the superposition is further improved. It is possible to improve the magnetic permeability (μ 12k ) at the time.
以上より、実施例2に示すように、保磁力0.70A/cm以下、且つ円形度0.90以上の第1磁性粉末を使用することで、優れた重畳時の透磁率(μ12k)と低鉄損を両立したMCコアを実現することができる。さらに、実施例1、3〜5に示すように、第1磁性粉末を保磁力0.48A/cm以下、且つ円形度0.92以上とすることで、優れた重畳時の透磁率(μ12k)と低鉄損を両立しつつも、より一層の優れた重畳時の透磁率(μ12k)を実現したMCコアの実現が可能となる。 As described above, as shown in Example 2, by using the first magnetic powder having a coercive force of 0.70 A / cm or less and a circularity of 0.90 or more, excellent magnetic permeability (μ 12k ) at the time of superposition is obtained. An MC core having both low iron loss can be realized. Further, as shown in Examples 1 and 3 to 5, by setting the first magnetic powder to a coercive force of 0.48 A / cm or less and a circularity of 0.92 or more, excellent magnetic permeability during superposition (μ 12 k ) And low iron loss, and an MC core that realizes a further superior magnetic permeability (μ 12k ) during superposition can be realized.
(第2磁性粉末の保磁力及び粉末硬度と、MCコアの磁気特性との相関)
表3に示すように、実施例1と実施例5の組み合わせと、実施例3と実施例4の組み合わせでは、それぞれの組において第1磁性粉末の種類は同一であるが、第2磁性粉末の種類が異なる。実施例4と実施例5に用いられる第2磁性粉末は、保磁力Hc=0.61A/cm以下であり、実施例1と実施例3とに用いられる第2磁性粉末は、保磁力Hc=0.93A/cm以下である。第2磁性粉末として、保磁力Hc=0.93A/cm以下の磁性粉末を使用した場合でも、鉄損Pcvを16.7以下とすることができることがわかる。
(Correlation between the coercive force and powder hardness of the second magnetic powder and the magnetic properties of the MC core)
As shown in Table 3, in the combination of Example 1 and Example 5 and the combination of Example 3 and Example 4, the type of the first magnetic powder was the same in each set, but the type of the second magnetic powder was Different types. The second magnetic powder used in Example 4 and Example 5 had a coercive force Hc = 0.61 A / cm or less, and the second magnetic powder used in Example 1 and Example 3 had a coercive force Hc = 0.93 A / cm or less. It can be seen that even when a magnetic powder having a coercive force Hc = 0.93 A / cm or less is used as the second magnetic powder, the iron loss Pcv can be reduced to 16.7 or less.
つまり、実施例1と実施例3に示すように、MCコアに用いる第2磁性粉末を保磁力Hc=0.93A/cm以下、且つ円形度0.98以上とすることで、優れた重畳時の透磁率(μ12k)と低鉄損を両立したMCコアを実現することができる。さらに、実施例4と実施例5に示すように、第2磁性粉末の保磁力を0.61A/cm以下とすることで、ヒステリシス損失を更に低減することができ、優れた重畳時の透磁率(μ12k)を実現しつつも、より低鉄損のMCコアの実現が可能となる。 That is, as shown in Example 1 and Example 3, when the coercive force Hc is 0.93 A / cm or less and the circularity is 0.98 or more, the second magnetic powder used for the MC core has excellent superposition during superposition. MC core having both a low magnetic permeability (μ 12k ) and a low core loss can be realized. Further, as shown in Example 4 and Example 5, by setting the coercive force of the second magnetic powder to 0.61 A / cm or less, the hysteresis loss can be further reduced, and excellent magnetic permeability during superposition is obtained. While realizing (μ 12k ), an MC core with lower iron loss can be realized.
[2.第2の特性比較(MCコアの見かけ密度とダストコアの見かけ密度との密度比)]
本特性比較は、実施例4、実施例5、比較例1で使用した第1磁性粉末と同じ種類の磁性粉末を用いて、見かけ密度が高くなるような条件に基づいてダストコアを作製し、作製したダストコアと比較例1、実施例4、実施例5のMCコアの見かけ密度を比較した。
[2. Second characteristic comparison (density ratio between apparent density of MC core and apparent density of dust core)]
This characteristic comparison was performed by using a magnetic powder of the same type as the first magnetic powder used in Example 4, Example 5, and Comparative Example 1 to fabricate a dust core based on conditions that increase the apparent density. The apparent densities of the dust cores and the MC cores of Comparative Example 1, Example 4, and Example 5 were compared.
MCコアの見かけ密度とダストコアの見かけ密度の比較の際には、MCコアと比較するダストコアの磁性粉末の条件を、実施例4、実施例5、比較例1で使用した第1磁性粉末から一部変更した。すなわち、単に実施例4、実施例5、比較例1で使用した第1磁性粉末と同一の平均粒子径を有する第1磁性粉末を用いるのではなく、最適な見かけ密度を有するダストコアが得られる第1磁性粉末の平均粒子径とした。また、最適な見かけ密度を有するダストコアに作製条件には、第2磁性粉末の添加の有無も重要な要素であるため、最適な見かけ密度を有するダストコアの作製の観点から、第2磁性粉末の添加の有無を適宜判断した。 When comparing the apparent density of the MC core and the apparent density of the dust core, the condition of the magnetic powder of the dust core to be compared with the MC core was one of the conditions of the first magnetic powder used in Example 4, Example 5, and Comparative Example 1. Changed department. That is, instead of simply using the first magnetic powder having the same average particle diameter as the first magnetic powder used in Example 4, Example 5, and Comparative Example 1, a dust core having an optimum apparent density can be obtained. The average particle diameter of one magnetic powder was taken as the average particle diameter. In addition, the presence or absence of the second magnetic powder is an important factor in the production conditions of the dust core having the optimum apparent density, and therefore, from the viewpoint of producing the dust core having the optimum apparent density, Was appropriately determined.
比較例1、実施例4、実施例5の比較対象となるダストコアは、以下の条件により作製した。 Dust cores to be compared with Comparative Example 1, Example 4, and Example 5 were produced under the following conditions.
・比較例1の対比対象となるダストコアの製造方法
(1)ガスアトマイズ法で作成した平均粒子径(D50)が35μmのFe−6.5Si合金粉末に対してアルミナ粉末を0.5wt%混合した。
(2)アルミナ粉末が混合されたFe−6.5Si合金粉末に対して、シリコーンオリゴマーを0.5wt%添加して混合し、200℃で2時間の加熱乾燥を行った。
(3)乾燥させた粉末に対してシリコーンレジンを1.5wt%混合して、150℃で2時間の加熱乾燥を行った。
(4)加熱乾燥後に生じた塊を解砕する目的で目開き250μmの篩通しを行った。その後、潤滑剤としてエチレンビスステアラマイドを0.5wt%混合した。
(5)上記工程により絶縁被膜が形成されたFe−6.5Si合金粉末を、成形圧力15ton/cm2で成形体を作製した。
(6)最後に、成形体850℃の熱処理温度で窒素雰囲気中にて2時間熱処理を行い、圧粉磁心を作製した。
Manufacturing method of dust core to be compared with Comparative Example 1 (1) 0.5 wt% of alumina powder was mixed with Fe-6.5Si alloy powder having an average particle diameter (D50) of 35 μm prepared by gas atomization method.
(2) To the Fe-6.5Si alloy powder in which the alumina powder was mixed, 0.5 wt% of a silicone oligomer was added and mixed, followed by heating and drying at 200 ° C. for 2 hours.
(3) 1.5 wt% of silicone resin was mixed with the dried powder, and heated and dried at 150 ° C. for 2 hours.
(4) A sieve with a mesh size of 250 μm was used for the purpose of breaking up the lump formed after heating and drying. Thereafter, 0.5 wt% of ethylene bis stearamide was mixed as a lubricant.
(5) A compact was produced from the Fe-6.5Si alloy powder on which the insulating film was formed by the above-described process, at a compaction pressure of 15 ton / cm 2 .
(6) Finally, heat treatment was performed at a heat treatment temperature of 850 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere to produce a dust core.
・実施例4の対比対象となるダストコアの製造方法
(1)水ガスアトマイズ法で作成した平均粒子径(D50)が35μmの第1の非晶質粉末と、水アトマイズで作成した平均粒子径(D50)が5.0μmの第2の非晶質粉末とを70:30の割合で混合した。混合した粉末に対して低融点ガラスを1.3wt%、潤滑剤としてステアリン酸リチウムを0.3wt%混合した。混合はV型混合機を使用して1時間混合する。
(2)混合した粉末に対して、シランカップリング剤0.1wt%、シリコーンレジンを1.5wt%混合して、150℃で2時間の加熱乾燥を行った。
(3)加熱乾燥後に生じた塊を解砕する目的で、目開き250μmの篩通しを行った。その後、潤滑剤としてステアリン酸リチウムを0.3wt%混合した。
(4)上記工程により絶縁被膜が形成された混合粉末を、成形圧力15ton/cm2で成形体を作製した。
(5)最後に、成形体420℃の熱処理温度で大気中にて2時間熱処理を行い、圧粉磁心を作製した。
-Method for manufacturing dust core to be compared with Example 4 (1) First amorphous powder having an average particle diameter (D50) of 35 μm prepared by a water gas atomizing method and an average particle diameter (D50) formed by a water atomizing method ) Was mixed with a second amorphous powder having a thickness of 5.0 μm at a ratio of 70:30. 1.3 wt% of low melting point glass and 0.3 wt% of lithium stearate as a lubricant were mixed with the mixed powder. Mixing is performed using a V-type mixer for 1 hour.
(2) 0.1 wt% of a silane coupling agent and 1.5 wt% of a silicone resin were mixed with the mixed powder, and heated and dried at 150 ° C. for 2 hours.
(3) For the purpose of crushing the lump formed after the heating and drying, the mixture was sieved through an opening of 250 μm. Thereafter, 0.3 wt% of lithium stearate was mixed as a lubricant.
(4) A molded body was produced from the mixed powder on which the insulating film was formed by the above process, at a molding pressure of 15 ton / cm 2 .
(5) Finally, heat treatment was performed in the air at a heat treatment temperature of 420 ° C. for 2 hours to produce a dust core.
・実施例5の対比対象となるダストコアの製造方法
(1)ガスアトマイズ法で作成した平均粒子径(D50)が35μmのFe−Si−Al合金粉末に対して、シランカップリング剤0.3wt%、シリコーンオリゴマーを1.0wt%添加して混合し、200℃で2時間の加熱乾燥を行った。
(2)乾燥させた粉末に対してシリコーンレジンを1.5wt%混合して、更に150℃で2時間の加熱乾燥を行った。
(3)加熱乾燥後に生じた塊を解砕する目的で、目開き250μmの篩通しを行った。その後、潤滑剤としてエチレンビスステアラマイドを0.5wt%混合した。
(4)上記工程により絶縁被膜が形成されたFe−Si−Al合金粉末を、成形圧力15ton/cm2で成形体を作製した。
(5)最後に、成形体700℃の熱処理温度で大気中にて2時間熱処理を行い、圧粉磁心を作製した。
Production method of dust core to be compared with Example 5 (1) 0.3 wt% of a silane coupling agent with respect to an Fe-Si-Al alloy powder having an average particle diameter (D50) of 35 μm prepared by a gas atomization method, 1.0 wt% of a silicone oligomer was added and mixed, followed by heating and drying at 200 ° C. for 2 hours.
(2) 1.5 wt% of silicone resin was mixed with the dried powder, and further heated and dried at 150 ° C. for 2 hours.
(3) For the purpose of crushing the lump formed after the heating and drying, the mixture was sieved through an opening of 250 μm. Thereafter, 0.5 wt% of ethylene bis stearamide was mixed as a lubricant.
(4) A compact was produced from the Fe-Si-Al alloy powder on which the insulating coating was formed by the above-described process at a compaction pressure of 15 ton / cm 2 .
(5) Finally, heat treatment was performed in the air at a heat treatment temperature of 700 ° C. for 2 hours to produce a dust core.
[表5]
[Table 5]
表5は、比較例1、実施例4、実施例5のMCコアの見かけ密度、密度比(見かけ密度/理論密度)、比較例1、実施例4、実施例5の比較対象となるダストコアの見かけ密度に対するMCコアの見かけ密度の割合を示す。また、表5に基づいて図4のグラフを作製した。図4は、第1粉末硬度に対するダストコアの見かけ密度に対するMCコアの見かけ密度の割合を示すグラフである。 Table 5 shows the apparent density and the density ratio (apparent density / theoretical density) of the MC cores of Comparative Example 1, Example 4, and Example 5, and the dust cores to be compared with Comparative Example 1, Example 4, and Example 5. The ratio of the apparent density of the MC core to the apparent density is shown. Further, the graph of FIG. 4 was prepared based on Table 5. FIG. 4 is a graph showing the ratio of the apparent density of the MC core to the apparent density of the dust core with respect to the first powder hardness.
表5に示す通り、粉末硬度が255Mpaの比較例1のMCコアの見かけ密度は、5.91g/cm3である。また、比較例1の比較対象となるダストコアの見かけ密度は、6.65g/cm3である。これらの値から、比較例1において、ダストコアの見かけ密度に対するMCコアの見かけ密度の割合を算出すると、88.87%(5.91÷6.65×100)となる。同様に、粉末硬度が700Mpaの実施例4において、ダストコアの見かけ密度に対するMCコアの見かけ密度の割合は、91.67%であり、粉末硬度が403Mpaの実施例5において、ダストコアの見かけ密度に対するMCコアの見かけ密度の割合は、89.34%である。 As shown in Table 5, the apparent density of the MC core of Comparative Example 1 having a powder hardness of 255 MPa was 5.91 g / cm 3 . The apparent density of the dust core to be compared in Comparative Example 1 is 6.65 g / cm 3 . When the ratio of the apparent density of the MC core to the apparent density of the dust core in Comparative Example 1 is calculated from these values, it is 88.87% (5.91 ÷ 6.65 × 100). Similarly, in Example 4 in which the powder hardness is 700 MPa, the ratio of the apparent density of the MC core to the apparent density of the dust core is 91.67%, and in Example 5 in which the powder hardness is 403 Mpa, The percentage of apparent density of the core is 89.34%.
図4に示すように、第1磁性粉末の粉末硬度とダストコアの見かけ密度に対するMCコアの見かけ密度の割合とには相関関係があり、第1磁性粉末の粉末硬度を上昇させるとダストコアの見かけ密度に対するMCコアの見かけ密度の割合が上昇する。つまり、粉末硬度を向上させるとMCコアの見かけ密度は、見かけ密度が高くなるように条件に基づいて作製したダストコアの見かけ密度に近づく。特に、粉末硬度403Mpa以上であると顕著である。以上より、粉末硬度403Mpa以上の第1磁性粉末を使用することで、MCコアの見かけ密度をダストコアの見かけ密度に近づけることが可能となる。 As shown in FIG. 4, there is a correlation between the powder hardness of the first magnetic powder and the ratio of the apparent density of the MC core to the apparent density of the dust core. When the powder hardness of the first magnetic powder increases, the apparent density of the dust core increases. The ratio of the apparent density of the MC core to the ratio increases. That is, when the powder hardness is improved, the apparent density of the MC core approaches the apparent density of the dust core manufactured based on the conditions so that the apparent density is increased. In particular, it is remarkable when the powder hardness is 403 Mpa or more. As described above, by using the first magnetic powder having a powder hardness of 403 Mpa or more, the apparent density of the MC core can be made closer to the apparent density of the dust core.
[3.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。
[3. Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying constituent elements in an implementation stage without departing from the scope of the invention. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Further, components of different embodiments may be appropriately combined.
本発明では、MCコアの作製工程として、加圧工程を含めたが省略しても良い。MCコアが目指す密度や透磁率や鉄損Pcvによっては、混合工程、成型工程、硬化工程によりMCコアを作製しても良い。 In the present invention, the step of manufacturing the MC core includes the pressing step, but may be omitted. Depending on the density, magnetic permeability, and iron loss Pcv that the MC core aims at, the MC core may be manufactured by a mixing step, a molding step, and a curing step.
Claims (12)
前記磁性粉末は、第1磁性粉末と、前記第1磁性粉末より平均粒径が小さい第2磁性粉末を含み、
前記第1磁性粉末は、保磁力Hc=0.70A/cm以下、且つ円形度0.9以上であることを特徴とする複合磁性材料。 A composite magnetic material obtained by mixing a magnetic powder and a resin,
The magnetic powder includes a first magnetic powder and a second magnetic powder having a smaller average particle size than the first magnetic powder,
The composite magnetic material, wherein the first magnetic powder has a coercive force Hc of 0.70 A / cm or less and a circularity of 0.9 or more.
前記磁性粉末に対する前記第2磁性粉末の添加量が40〜20wt%であること、
を特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の複合磁性材料。 An amount of the first magnetic powder added to the magnetic powder is 60 to 80 wt%,
The amount of the second magnetic powder to be added to the magnetic powder is 40 to 20 wt%;
The composite magnetic material according to any one of claims 1 to 6, wherein:
前記磁性粉末は、保磁力Hc=0.70A/cm以下、且つ円形度0.9以上の第1磁性粉末と、前記第1磁性粉末より平均粒子径の小さい第2磁性粉末を含み、
前記磁性粉末に対して、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、
を有すること、
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 core containing a magnetic powder and a resin,
The magnetic powder includes a first magnetic powder having a coercive force Hc = 0.70 A / cm or less and a circularity of 0.9 or more, and a second magnetic powder having a smaller average particle diameter than the first magnetic powder,
A mixing step of mixing a resin with the magnetic powder,
A molding step of molding the mixture obtained in the mixing step into a predetermined container,
A curing step of curing the resin in the molded body obtained in the molding step,
Having
A method for producing a metal composite core.
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