JP2020095988A - 圧粉磁心 - Google Patents
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Abstract
【課題】軟磁性粉末と樹脂とから構成される圧粉磁心において、高い透磁率および優れた直流重畳特性を実現すること。【解決手段】 本発明に係る圧粉磁心は、軟磁性粉末及び樹脂を含み、圧粉磁心の断面を研磨して観察した場合に、軟磁性粉末の粒径分布が複数のピークを有し、粒径が最大のピークに属する粒子群を粒子群α、粒径が最小のピークに属する粒子群βとするとき、粒子群αの平均円形度が1〜0.8であり、粒子群βの平均円形度が0.8〜0.4であることを特徴とする。【選択図】図1
Description
本発明は圧粉磁心に関し、さらに詳しくは透磁率および直流重畳特性の良好な圧粉磁心に関する。
電気、電子機器の小型化が進んでおり、それにつれて小型で高効率の磁心が要求されている。大電流を印加する用途で使用されるリアクトルやインダクタ用の磁心材料として、積層電磁鋼板、フェライトコア、および軟磁性粉末を成形した圧粉磁心(金型成形、射出成形、シート成形などで作られたコア)などが用いられている。積層電磁鋼板は飽和磁束密度が高いものの、電源回路の駆動周波数が数十kHzを超えると鉄損が大きくなり、効率の低下を招くという問題があった。一方、フェライトコアは高周波損失の小さい磁心材料であるが、飽和磁束密度が低いことから、形状が大型化するという問題があった。
軟磁性粉末を成形した圧粉磁心は高周波の鉄損が積層電磁鋼板よりも小さく、飽和磁束密度がフェライトコアよりも大きいことから、広く用いられるようになっている。磁心の小型化のためには、特に直流を重畳した高磁界での透磁率に優れていること、すなわち直流重畳特性が優れることが必要とされる。優れた直流重畳特性を得るためには飽和磁束密度の高い軟磁性粉末を高充填で成形することが有効とされる。
ここで粉体粒度の相対密度への影響について考えると、比較的粗大な粉体と微細な粉体とを混合して加圧成形することで、圧粉磁心の相対密度を増加させるアイデアが、種々提案されている。粗大粉体と微細粉体との混合により、粉体の粒度分布はバイモーダルあるいはマルチモーダルとなり、複数のピークを有する構成となる。粗大粉体の隙間を微細粉体が充填することにより、単一モード分布の粒子に比べて相対密度が増加すると考えられる。一方で圧粉磁心の直流重畳特性には、相対密度の増加以外に、粉体の形状に由来する磁気的異方性も影響すると考えられている。
特許文献1(特開2016-12630)には、平均粒径が50μm以上120μm以下でかつアスペクト比が1以上6以下の非晶質軟磁性粉体である粗大粉体と、平均粒径が1μm以上30μm以下でかつアスペクト比が4以上15以下の非晶質軟磁性粉体である微細粉体とを混合した混合粉体で構成された圧粉磁心が開示されている。
特許文献1によれば、粗大粉体と微細粉体の混合により、圧粉磁心の相対密度は向上するとされている。しかし、アスペクト比の高い粒子では、充填率の向上に限界があり、また、形状に由来する磁気的異方性のため、高い透磁率と優れた直流重畳特性の両立が困難であった。
本発明は上記の従来技術に鑑みてなされたものであり、軟磁性粉末と樹脂とから構成される圧粉磁心において、高い透磁率および優れた直流重畳特性を実現することを目的としている。
本発明者らは、圧粉磁心の透磁率および直流重畳特性の向上を目指し鋭意検討を続けたところ、充填される磁性粉末を粗粒と細粒とで構成することで、充填率が向上し、透磁率が改善されるという従来の知見に加え、細粒の形状制御により直流重畳特性の改善も達成できることを見出した。すなわち、特許文献1のようにアスペクト比の高い棒状や針状の細粒を使用するのではなく、円形度が所定範囲にある粗粒と細粒とを用いることで直流重畳特性が改善されることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の要旨を含む。
(1)軟磁性粉末及び樹脂を含む圧粉磁心であって、
圧粉磁心の断面を研磨して観察した場合に、
軟磁性粉末の粒径分布が複数のピークを有し、粒径が最大のピークに属する粒子群を粒子群α、粒径が最小のピークに属する粒子群βとするとき、粒子群αの平均円形度が1〜0.8であり、粒子群βの平均円形度が0.8〜0.4であることを特徴とする圧粉磁心。
(2)前記圧粉磁心の断面における粒子群αの占める面積Aと、粒子群βの占める面積Bとの比、A/Bが9〜1.5である(1)に記載の圧粉磁心。
(3)前記圧粉磁心の断面における粒子群αの占める面積Aと、粒子群βの占める面積Bとの合計が、軟磁性粉末の合計面積の100〜50%である(1)または(2)に記載の圧粉磁心。
(4)前記圧粉磁心の断面における粒子群αの粒径が10μm以上50μm以下であり、粒子群βの粒径が0.5μm以上10μm未満である、(1)〜(3)のいずれかに記載の圧粉磁心。
(1)軟磁性粉末及び樹脂を含む圧粉磁心であって、
圧粉磁心の断面を研磨して観察した場合に、
軟磁性粉末の粒径分布が複数のピークを有し、粒径が最大のピークに属する粒子群を粒子群α、粒径が最小のピークに属する粒子群βとするとき、粒子群αの平均円形度が1〜0.8であり、粒子群βの平均円形度が0.8〜0.4であることを特徴とする圧粉磁心。
(2)前記圧粉磁心の断面における粒子群αの占める面積Aと、粒子群βの占める面積Bとの比、A/Bが9〜1.5である(1)に記載の圧粉磁心。
(3)前記圧粉磁心の断面における粒子群αの占める面積Aと、粒子群βの占める面積Bとの合計が、軟磁性粉末の合計面積の100〜50%である(1)または(2)に記載の圧粉磁心。
(4)前記圧粉磁心の断面における粒子群αの粒径が10μm以上50μm以下であり、粒子群βの粒径が0.5μm以上10μm未満である、(1)〜(3)のいずれかに記載の圧粉磁心。
本発明の圧粉磁心は、軟質磁性粉末と樹脂とを含む。軟磁性粉末は、粒径および形状が異なる複数の粒子群から構成される。すなわち、軟質磁性粉末は、略球形の粗粒と円形度の低い細粒とを含む。粗粒の平均円形度を1〜0.8、細粒の平均円形度を0.8〜0.4とすることで、軟磁性粉末の充填率が向上し、透磁率が改善される。また、細粒として、円形度が所定範囲にある磁性粉末を用いることで直流重畳特性が改善される。
以下、本発明を、具体的な実施形態に基づき説明するが、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変は許容される。
(圧粉磁心)
本実施形態に係る圧粉磁心を構成する軟磁性粉末は、粗粒と細粒とを含む。軟質磁性粉末には、絶縁被膜が形成されていてもよい。
本実施形態に係る圧粉磁心を構成する軟磁性粉末は、粗粒と細粒とを含む。軟質磁性粉末には、絶縁被膜が形成されていてもよい。
このような圧粉磁心は、コイル型電子部品の磁心として好適に用いられる。たとえば、所定形状の圧粉磁心内部に、ワイヤが巻回された空芯コイルが埋設されたコイル型電子部品であってもよいし、所定形状の圧粉磁心の表面にワイヤが所定の巻き数だけ巻回されてなるコイル型電子部品であってもよい。ワイヤが巻回される磁心の形状としては、FT型、ET型、EI型、UU型、EE型、EER型、UI型、ドラム型、トロイダル型、ポット型、カップ型等を例示することができる。
(軟質磁性粉末)
本実施形態における軟質磁性粉末は、少なくとも2つのピークを有する粒度分布を示す。具体的には、圧粉磁心の断面を研磨して観察した場合に、軟磁性粉末の粒径分布が複数のピークを有する。図1に2つのピークを示す軟磁性粉末の粒度分布を模式的に示す。
本実施形態における軟質磁性粉末は、少なくとも2つのピークを有する粒度分布を示す。具体的には、圧粉磁心の断面を研磨して観察した場合に、軟磁性粉末の粒径分布が複数のピークを有する。図1に2つのピークを示す軟磁性粉末の粒度分布を模式的に示す。
粒径が最大のピークPαに属する粗粒を粒子群αとする。「ピークPαに属する」とは、粒度分布を小粒径側からみて、ピークが立ち上がる裾部からピークトップを経由し、大粒径側において分布曲線がほぼ水平に戻るまでの領域に含まれる粒子群を意味する。また、粗粒の粒度分布にもよるが、ピークPαの粒径の±50%以内に含まれる粒子を粒子群αと定義することもできる。この場合、ピーク粒径が10μmの場合には、粒径が5〜15μmの粒子を意味している。同様に、粒径が最小のピークPβに属する粗粒を粒子群βとする。
本実施形態では、粒子群αの平均円形度が1〜0.8であり、粒子群βの平均円形度が0.8〜0.4であることを特徴とする。本実施形態における円形度は、Wadellの円形度を意味する。Wadellの円形度は、粒子断面に外接する円の直径に対する粒子断面の投影面積に等しい円の直径(円相当径)の比(円相当径/外接円の径)で定義される。真円の場合にはWadellの円形度は1となり、1に近いほど真円度が高い。一方、形状がいびつになると円形度は小さくなる。観察には光学顕微鏡やSEMを用い、円形度の算出には画像解析を用いることができる。本実施形態では、各粒子群に属する粒子から任意に選択した20個以上の粒子について円形度を算出し、その平均値を粒子群の平均円形度とする。
粗粒(粒子群α)の円形度が高いことで、圧粉成形時に細粒(粒子群β)が粗粒近傍で流動しやすくなり、粗粒間の間隙に細粒が充填されやすくなる。一方、細粒(粒子群β)の円形度が上記範囲にあることで、直流重畳特性が向上する。すなわち、本実施形態では、圧粉磁心に充填される軟磁性粉末を粗粒と細粒とで構成することで、充填率が向上し、透磁率が改善される。また、細粒として、円形度が所定範囲にある磁性粉末を用いることで直流重畳特性が改善される。
本実施形態において、圧粉磁心の断面における粒子群αの占める面積Aと、粒子群βの占める面積Bとの比(A/B)は、好ましくは9〜1.5、さらに好ましくは5.7〜2.3の範囲にある。また、面積Aと面積Bとの比(A:B)で表すと、好ましくは9:1〜6:4、さらに好ましくは8.5:1.5〜7:3の範囲にある。すなわち、粗粒(粒子群α)が比較的多量であり、粗粒の間隙に細粒(粒子群β)が充填されることで、軟磁性粉末の充填率が向上し、優れた透磁率が実現される。
圧粉磁心の断面における粒子群αの占める面積Aと、粒子群βの占める面積Bは、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、各粒子群に属する粒子の面積の合計から算出できる。
また、本実施形態において、圧粉磁心の断面における粒子群αの占める面積Aと、粒子群βの占める面積Bとの合計が、軟磁性粉末の合計面積に対し、好ましくは100%〜50%、さらに好ましくは100%〜65%の範囲にある。すなわち、本実施形態に係る圧粉磁心は、実質的に粒子群αと粒子群βとにより構成され、これ以外の軟磁性粉末の面積率は50%以下であることが好ましく、35%以下であることがより好ましい。言い換えると、円形度および粒径が粒子群αおよび粒子群βの範囲を外れる磁性粉末は実質的に含まれないことが好ましい。したがって、本実施形態の圧粉磁心では、その断面における軟磁性粉末の粒度分布は、二山(バイモーダル)であることが好ましい。
圧粉磁心を実質的に粒子群αおよび粒子群βに属する軟磁性粉末のみによって構成することで、粗粒(粒子群α)の間隙に細粒(粒子群β)が充填され、軟磁性粉末の充填率が向上し、優れた透磁率が実現される。また、アスペクトの高い粒子を実質的に含まないため、直流重畳特性も向上する。
また、本実施形態では、圧粉磁心の断面における粒子群αの粒径(円相当径)は、好ましくは10μm以上50μm以下であり、さらに好ましくは15〜40μmであり、粒子群βの粒径(円相当径)は、好ましくは0.5μm以上10μm未満であり、さらに好ましくは1〜5μmである。粗粒と細粒の粒径を上記範囲とすることで、軟磁性粉末の充填性がさらに改善される。
また、本実施形態では、磁心断面における軟磁性粉末の粒度分布について、ピークPαの粒径が好ましくは15〜40μm、さらに好ましくは20〜30μmの範囲にあり、ピークPβの粒径が好ましくは0.8〜8μm、さらに好ましくは1.2〜4μmの範囲にある。粗粒と細粒の粒径を上記範囲に制御することで、軟磁性粉末の充填性がさらに向上する。
さらに、本実施形態では、細粒(粒子群β)のアスペクト比が4未満であることが好ましく、1〜3であることがさらに好ましい。細粒のアスペクト比が高すぎると、直流重畳特性が低下することがある。
本実施形態では、粗粒(粒子群α)および細粒(粒子群β)は、軟磁性粉末であり、Fe系軟磁性粒子が好ましい。Fe系磁性粒子は、具体的には、純鉄、Fe系合金、Fe−Si系合金、Fe−Al系合金、Fe−Ni系合金、Fe−Si−Al系合金、Fe−Co系合金、Fe−Ni−Si−Co系合金、Fe−Si−Cr系合金、Fe系アモルファス合金、Fe系ナノ結晶合金等が例示され、純鉄、Fe−Si系合金、Fe−Si−Cr系合金であることがより好ましい。
好ましい軟磁性粉末であるFe−Si−Cr系合金は、(100−m−n)Fe−mSi−nCrで組成を表した場合、mは2〜7であり、nは3〜8の範囲にあれば、透磁率、飽和磁荷が高くなり好ましい。
本実施形態では、軟磁性粉末は、材質が同じ磁性粒子から構成されていてもよいし、材質が異なる複数種の磁性粒子が混在して構成されていてもよい。また、粗粒(粒子群α)と細粒(粒子群β)とは、同一の材質であってもよく、異なっていてもよい。
軟磁性粉末の作製方法には特に制限はないが、例えば、アトマイズ法(例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法等)、還元法、カルボニル法、粉砕法等の各種粉末化法により製造される。ガスアトマイズ法を用いることで円形度の高い粒子が得られやすい。したがって、粗粒(粒子群α)を製造する場合には、ガスアトマイズ法が好ましく用いられる。また、水アトマイズ法を用いることで円形度の低い粒子が得られやすい。したがって、細粒(粒子群β)を製造する場合には、水アトマイズ法が好ましく用いられる。
原料として用いる粗粒の平均円形度は、1〜0.8にあればよい。また粗粒の平均粒子径(円相当径)は好ましくは10μm以上50μm以下であることが好ましい。さらに粗粒は、粒径分布が狭いことが好ましい。
原料として用いる細粒の平均円形度は、0.8〜0.4にあればよい。また細粒の平均粒子径は好ましくは0.5μm以上10μm未満であることが好ましい。さらに細粒は、粒径分布が狭いことが好ましい。また、粗粒と細粒の粒度分布が実質的に重複しないことが好ましい。
原料として用いる軟磁性粉末の円形度は、上記したように適切な製造法を選択することで所望の範囲に制御できる。たとえば、アトマイズ法は、高温で溶融させた状態の合金を細流として垂らし,これに低温の流体を吹き付けることで溶融合金を飛散,急冷凝固させて粉末とする製造法であり、流体の噴霧条件により急冷凝固の程度を変えることにより円形度を制御できる。また、磁性粉の作成後に分級などの手段により、粒径を所定範囲に制御できる。
原料として用いる粗粒および細粒の形状は、混合時、成形時にもほぼ維持される。このことは、最終的に得られる圧粉磁心において、粒子群αと原料粗粒の平均円形度がほぼ同じであり、また粒子群βと原料細粒の平均円形度がほぼ同じであり、かつ面積比(A/B)が、粗粒および細粒の仕込比にほぼ等しいことからも確認できる。
軟磁性粉末には、絶縁被膜が形成されていてもよい。 絶縁被膜の構成材料としては、例えば、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、リン酸カドミウムのようなリン酸塩、ケイ酸ナトリウムのようなケイ酸塩(水ガラス)、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウ酸塩ガラス、硫酸塩ガラス等の無機被膜が好ましく用いられる。無機被膜は、特に絶縁性に優れていることから、誘導電流によるジュール損失を特に小さく抑えることができる。また、絶縁被膜を設けることにより、磁性粉末間の絶縁性を特に高めることができる。
絶縁被膜の厚みは、好ましくは5〜160nm、さらに好ましくは30〜100nm、特に好ましくは50〜95nmの範囲にある。絶縁被膜の厚みが薄過ぎると十分な耐食性が得られず、また厚過ぎると磁性粉末間の間隔が広がってしまい、圧粉磁心としての透磁率μが低下することがある。また、絶縁被膜は、磁性粉末の表面全体を覆っていなくてもよく、一部のみを覆っていてもよい。
(樹脂)
圧粉磁心を構成する樹脂としては、公知の樹脂を用いることができる。具体的には、各種有機高分子樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂および水ガラス等が例示される。軟磁性粉末および樹脂の含有量には特に制限はない。圧粉磁心全体に占める軟磁性粉末の含有量は90質量%〜98質量%であることが好ましく、樹脂の含有量は2質量%〜10質量%であることが好ましい。
圧粉磁心を構成する樹脂としては、公知の樹脂を用いることができる。具体的には、各種有機高分子樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂および水ガラス等が例示される。軟磁性粉末および樹脂の含有量には特に制限はない。圧粉磁心全体に占める軟磁性粉末の含有量は90質量%〜98質量%であることが好ましく、樹脂の含有量は2質量%〜10質量%であることが好ましい。
(圧粉磁心の製造方法)
圧粉磁心の製造方法としては、特に制限されず、公知の方法を採用することができる。まず、軟磁性粉末と、樹脂バインダーとを混合し、混合粉を得る。また、必要に応じて、得られた混合粉を造粒粉としてもよい。そして、混合粉または造粒粉を金型内に充填して圧縮成形し、作製すべき磁性体(圧粉磁心)の形状を有する成形体を得る。得られた成形体に対して、熱処理を行うことにより、金属磁性粉が固定された所定形状の圧粉磁心が得られる。熱硬化処理の条件に特に制限はなく、例えば150〜220℃で1〜10時間、熱処理を行う。また、熱処理時の雰囲気にも特に制限はなく、大気中で熱処理をしてもよい。得られた圧粉磁心に、ワイヤを所定回数だけ巻回することにより、インダクタ等のコイル型電子部品が得られる。
圧粉磁心の製造方法としては、特に制限されず、公知の方法を採用することができる。まず、軟磁性粉末と、樹脂バインダーとを混合し、混合粉を得る。また、必要に応じて、得られた混合粉を造粒粉としてもよい。そして、混合粉または造粒粉を金型内に充填して圧縮成形し、作製すべき磁性体(圧粉磁心)の形状を有する成形体を得る。得られた成形体に対して、熱処理を行うことにより、金属磁性粉が固定された所定形状の圧粉磁心が得られる。熱硬化処理の条件に特に制限はなく、例えば150〜220℃で1〜10時間、熱処理を行う。また、熱処理時の雰囲気にも特に制限はなく、大気中で熱処理をしてもよい。得られた圧粉磁心に、ワイヤを所定回数だけ巻回することにより、インダクタ等のコイル型電子部品が得られる。
また、上記の混合粉または造粒粉と、ワイヤを所定回数だけ巻回して形成された空心コイルとを、金型内に充填して圧縮成形しコイルが内部に埋設された成形体を得てもよい。得られた成形体に対して、熱処理を行うことにより、コイルが埋設された所定形状の圧粉磁心が得られる。このような圧粉磁心は、その内部にコイルが埋設されているので、インダクタ等のコイル型電子部品として機能する。
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の態様で改変しても良い。
以下、実施例を用いて、発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
粒度分布、面積比、平均円形度および直流重畳特性は以下のように測定した。
粒度分布、面積比、平均円形度および直流重畳特性は以下のように測定した。
<粒度分布および面積比>
圧粉磁心を冷間埋め込み樹脂で固定し、断面を切り出し、鏡面研磨してSEMで観察を行った。SEM画像中の軟磁性粉末の円相当径を算出し、粒径と頻度とから粒度分布図を得た。粒径が最大のピークPαについて、ピークの両方の裾部までの領域に含まれる粒子を粒子群α(粗粒)とした。粒径が最小のピークPβについても、ピークの両方の裾部までの領域に含まれる粒子を粒子群β(細粒)とした。粒子群αの占める面積Aと、粒子群βの占める面積Bとの比(A/B)を求めた。
圧粉磁心を冷間埋め込み樹脂で固定し、断面を切り出し、鏡面研磨してSEMで観察を行った。SEM画像中の軟磁性粉末の円相当径を算出し、粒径と頻度とから粒度分布図を得た。粒径が最大のピークPαについて、ピークの両方の裾部までの領域に含まれる粒子を粒子群α(粗粒)とした。粒径が最小のピークPβについても、ピークの両方の裾部までの領域に含まれる粒子を粒子群β(細粒)とした。粒子群αの占める面積Aと、粒子群βの占める面積Bとの比(A/B)を求めた。
<平均円形度>
粒子群αに属する粒子から任意に100個、粒子群βに属する粒子から任意に100個を選び、各粒子のWadellの円形度を測定し、円形度を算出し、それぞれの平均値を求めた。
粒子群αに属する粒子から任意に100個、粒子群βに属する粒子から任意に100個を選び、各粒子のWadellの円形度を測定し、円形度を算出し、それぞれの平均値を求めた。
<直流重畳特性>
LCRメータ(アジレント・テクノロジー社製4284A)と直流バイアス電源(アジレント・テクノロジー社製42841A)を用いて、周波数100kHzにおける圧粉磁心のインダクタンスを測定し、インダクタンスから圧粉磁心の透磁率を算出した。直流重畳磁界が0A/mの場合と8000A/mの場合について測定し、それぞれの透磁率をμ(0A/m)、μ(8kA/m)として表1に示した。
LCRメータ(アジレント・テクノロジー社製4284A)と直流バイアス電源(アジレント・テクノロジー社製42841A)を用いて、周波数100kHzにおける圧粉磁心のインダクタンスを測定し、インダクタンスから圧粉磁心の透磁率を算出した。直流重畳磁界が0A/mの場合と8000A/mの場合について測定し、それぞれの透磁率をμ(0A/m)、μ(8kA/m)として表1に示した。
(製造例:粗大軟磁性粉末の調製)
(1)粗粒1(実施例1〜8および比較例1〜8)
ガスアトマイズ法にて90.5Fe−4.5Si−5Crの合金粉末の作成後、適宜分級し、平均円形度0.9であり、平均粒子径31μmの粗粒1を得た。
(1)粗粒1(実施例1〜8および比較例1〜8)
ガスアトマイズ法にて90.5Fe−4.5Si−5Crの合金粉末の作成後、適宜分級し、平均円形度0.9であり、平均粒子径31μmの粗粒1を得た。
(2)粗粒2(実施例9)
ガスアトマイズ法にて90.5Fe−4.5Si−5Crの合金粉末の作成後、適宜分級し、平均円形度1.0であり、平均粒子径30μmの粗粒2を得た。
ガスアトマイズ法にて90.5Fe−4.5Si−5Crの合金粉末の作成後、適宜分級し、平均円形度1.0であり、平均粒子径30μmの粗粒2を得た。
(3)粗粒3(実施例10)
ガスアトマイズ法にて90.5Fe−4.5Si−5Crの合金粉末の作成後、適宜分級し、平均円形度0.8であり、平均粒子径31μmの粗粒3を得た。
ガスアトマイズ法にて90.5Fe−4.5Si−5Crの合金粉末の作成後、適宜分級し、平均円形度0.8であり、平均粒子径31μmの粗粒3を得た。
(4)粗粒4(比較例9)
水アトマイズ法にて90.5Fe−4.5Si−5Crの合金粉末の作成後、適宜分級し、平均円形度0.7であり、平均粒子径30μmの粗粒4を得た。
水アトマイズ法にて90.5Fe−4.5Si−5Crの合金粉末の作成後、適宜分級し、平均円形度0.7であり、平均粒子径30μmの粗粒4を得た。
(製造例:微細軟磁性粉末の調製)
(5)細粒1(実施例1)
水アトマイズ法にて90.5Fe−4.5Si−5Crの合金粉末の作成後、適宜分級し、平均円形度0.8であり、平均粒子径3μmの細粒1を得た。
(5)細粒1(実施例1)
水アトマイズ法にて90.5Fe−4.5Si−5Crの合金粉末の作成後、適宜分級し、平均円形度0.8であり、平均粒子径3μmの細粒1を得た。
(6)細粒2(実施例2)
水アトマイズ法にて90.5Fe−4.5Si−5Crの合金粉末の作成後、適宜分級し、平均円形度0.7であり、平均粒子径3μmの細粒2を得た。
水アトマイズ法にて90.5Fe−4.5Si−5Crの合金粉末の作成後、適宜分級し、平均円形度0.7であり、平均粒子径3μmの細粒2を得た。
(7)細粒3(実施例3、5〜10、比較例9)
水アトマイズ法にて90.5Fe−4.5Si−5Crの合金粉末の作成後、適宜分級し、平均円形度0.5であり、平均粒子径4μmの細粒3を得た。
水アトマイズ法にて90.5Fe−4.5Si−5Crの合金粉末の作成後、適宜分級し、平均円形度0.5であり、平均粒子径4μmの細粒3を得た。
(8)細粒4(実施例4)
水アトマイズ法にて90.5Fe−4.5Si−5Crの合金粉末の作成後、適宜分級し、平均円形度0.4であり、平均粒子径4μmの細粒4を得た。
水アトマイズ法にて90.5Fe−4.5Si−5Crの合金粉末の作成後、適宜分級し、平均円形度0.4であり、平均粒子径4μmの細粒4を得た。
(9)細粒5(比較例1、5〜8)
水アトマイズ法にて90.5Fe−4.5Si−5Crの合金粉末の作成後、適宜分級し、平均円形度0.9であり、平均粒子径3μmの細粒5を得た。
水アトマイズ法にて90.5Fe−4.5Si−5Crの合金粉末の作成後、適宜分級し、平均円形度0.9であり、平均粒子径3μmの細粒5を得た。
(9)細粒6(比較例2)
水アトマイズ法にて90.5Fe−4.5Si−5Crの合金粉末の作成後、適宜分級し、平均円形度0.3であり、平均粒子径4μmの細粒6を得た。
水アトマイズ法にて90.5Fe−4.5Si−5Crの合金粉末の作成後、適宜分級し、平均円形度0.3であり、平均粒子径4μmの細粒6を得た。
(実施例1)
軟磁性粉末として、粗粒1を70体積部、細粒1を30体積部準備し、軟磁性粉末の合計100質量%に対して、シリコーン樹脂が3質量%となるようにキシレンにて希釈して添加し、ニーダーで混練し、乾燥して得られた凝集物を355μm以下となるように整粒して、顆粒を得た。これを外径17.5mm、内径11.0mmのトロイダル形状の金型に充填し、成形圧2t/cm2で加圧し成形体を得た。コア重量は5gとした。得られた成形体をベルト炉にて750℃で30min、窒素雰囲気中で熱処理して圧粉磁心とした
軟磁性粉末として、粗粒1を70体積部、細粒1を30体積部準備し、軟磁性粉末の合計100質量%に対して、シリコーン樹脂が3質量%となるようにキシレンにて希釈して添加し、ニーダーで混練し、乾燥して得られた凝集物を355μm以下となるように整粒して、顆粒を得た。これを外径17.5mm、内径11.0mmのトロイダル形状の金型に充填し、成形圧2t/cm2で加圧し成形体を得た。コア重量は5gとした。得られた成形体をベルト炉にて750℃で30min、窒素雰囲気中で熱処理して圧粉磁心とした
圧粉磁心を冷間埋め込み樹脂で固定し、断面を切り出し、鏡面研磨してSEMで観察を行った。SEM画像中の軟磁性粉末の円相当径を算出し、粒径と頻度とから粒度分布図を得た。粒径が最大のピークPαは33μmであり、粒径が最小のピークPβは4μmであった。最大ピークの両方の裾部までの領域に含まれる粒子を粒子群α(粗粒)とした。粒径が最小のピークPβについても、ピークの両方の裾部までの領域に含まれる粒子を粒子群β(細粒)とした。粒子群αの占める面積Aと、粒子群βの占める面積Bとの比(A/B)を求めたところ70/30=2.3であり、粗粒1と細粒1の仕込み比に一致した。
粒子群α、粒子群βの平均円形度を求めた。粒子群αの平均円形度は0.9であり、粗粒1の平均円形度と一致した。また粒子群βの平均円形度は0.8であり、細粒1の平均円形度と一致した。
得られた圧粉磁心について、直流重畳特性の評価を行った。結果を表1に示す。
得られた圧粉磁心について、直流重畳特性の評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例2〜10および比較例1〜9)
表に記載の粗粒および細粒を、表に記載の面積比となる量で使用した以外は実施例1と同様にして圧粉磁心を得た。なお、圧粉磁心における粒子の面積比は、各粒子の仕込比とほぼ等しい。圧粉磁心断面における粒子の平均円形度、面積比は、実施例1と同様に仕込み材料とほぼ一致していた。得られた圧粉磁心について、直流重畳特性の評価を行った。結果を表1に示す。
表に記載の粗粒および細粒を、表に記載の面積比となる量で使用した以外は実施例1と同様にして圧粉磁心を得た。なお、圧粉磁心における粒子の面積比は、各粒子の仕込比とほぼ等しい。圧粉磁心断面における粒子の平均円形度、面積比は、実施例1と同様に仕込み材料とほぼ一致していた。得られた圧粉磁心について、直流重畳特性の評価を行った。結果を表1に示す。
上記より、ほぼ球形で大径の軟磁性粉末(粗粒)と、円形度が低く小径の軟磁性粉末(細粒)とを用いることで、圧粉磁心の透磁率および直流重畳特性が改善されることがわかる。一方、細粒の円形度が高いと、初透磁率は高いが、直流重畳特性が低下する(比較例1、4〜7)。また、細粒の円形度が0.4未満になると、透磁率、直流重畳特性ともに低下する(比較例2)。粗粒のみで磁心を構成しても同様に透磁率、直流重畳特性ともに不十分であった(比較例3)。粗粒の円形度が低下すると、透磁率、直流重畳特性ともに不十分であった(比較例8)。
Claims (4)
- 軟磁性粉末及び樹脂を含む圧粉磁心であって、
圧粉磁心の断面を研磨して観察した場合に、
軟磁性粉末の粒径分布が複数のピークを有し、粒径が最大のピークに属する粒子群を粒子群α、粒径が最小のピークに属する粒子群βとするとき、粒子群αの平均円形度が1〜0.8であり、粒子群βの平均円形度が0.8〜0.4であることを特徴とする圧粉磁心。 - 前記圧粉磁心の断面における粒子群αの占める面積Aと、粒子群βの占める面積Bとの比、A/Bが9〜1.5である請求項1に記載の圧粉磁心。
- 前記圧粉磁心の断面における粒子群αの占める面積Aと、粒子群βの占める面積Bとの合計が、軟磁性粉末の合計面積の100〜50%である請求項1または2に記載の圧粉磁心。
- 前記圧粉磁心の断面における粒子群αの粒径が10μm以上50μm以下であり、粒子群βの粒径が0.5μm以上10μm未満である、請求項1〜3のいずれかに記載の圧粉磁心。
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