JP2022060858A - Manufacturing method of composite magnetic body - Google Patents

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Abstract

To provide a manufacturing method of a composite magnetic body, the method enabling a composite magnetic body having excellent magnetic properties to be easily obtained.SOLUTION: There is provided a manufacturing method of a composite magnetic body in which a flat metal powder 10 is oriented and dispersed in a binder 11, the method includes the steps of: crushing a magnetic body to obtain a flat metal powder 10, charging the flat metal powder 10 into a molding die 20; applying vibrating force that vibrates in the horizontal direction orthogonal to the direction of gravity to the flat metal powder 10; and impregnating the binder 11 between the flat metal powders 10.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、複合磁性体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a composite magnetic material.

電子回路に用いられる磁性体部品には、磁性金属粉末を樹脂等の結合剤中に配向分散させた複合磁性体が磁芯として用いられる。このような複合磁性体では、透磁率特性を向上するために、金属粉末は扁平状に加工され、高密度に成形されることにより磁束密度の向上が図られる。また、電子機器の高機能化に伴い、磁性体部品の作動周波数は高周波化されている。例えば、リアクトル、チョークコイル、トランス等のインダクタ素子では、より作動周波数が高い領域で磁気特性に優れた磁芯材料が求められている。さらに、このような磁芯は、用途に応じて種々の厚さに形成される必要があるため、形状自由度の高い製造方法が求められている。 As a magnetic component used in an electronic circuit, a composite magnetic core in which a magnetic metal powder is oriented and dispersed in a binder such as a resin is used as a magnetic core. In such a composite magnetic material, in order to improve the magnetic permeability characteristic, the metal powder is processed into a flat shape and molded at a high density to improve the magnetic flux density. Further, with the increasing functionality of electronic devices, the operating frequency of magnetic parts has been increased. For example, in inductor elements such as reactors, choke coils, and transformers, there is a demand for a magnetic core material having excellent magnetic characteristics in a region where the operating frequency is higher. Further, since such a magnetic core needs to be formed to various thicknesses depending on the application, a manufacturing method having a high degree of freedom in shape is required.

特許文献1には、シート状インダクタ、積層基板内蔵型インダクタ及びそれらの製造方法が開示されている。特許文献1に記載のシート状インダクタは、磁芯と、コイルとを有し、前記磁芯の対向する2面を夫々前記積層方向に貫通する第1及び第2のビアホールが設けられる。前記コイルは、前記第1及び第2のビアホールから端部が外側に突出するように夫々形成した第1及び第2のビア導体と、前記第1及び第2のビア導体の両端にプラグ部を介して接合された第1及び第2の表面導体とを有する。磁芯は、軟磁性を有する扁平金属粉末と、バインダとを含む混合物を、前記軟磁性扁平金属粉末は、当該インダクタがなす平面内に配向され成型されたシートからなるか、もしくは、前記シートを複数枚積層して積層方向に加圧してなる。そして、積層基板内蔵型インダクタは、磁芯を積層基板内に内蔵してなる。 Patent Document 1 discloses a sheet-shaped inductor, an inductor with a built-in laminated substrate, and a method for manufacturing the same. The sheet-shaped inductor described in Patent Document 1 has a magnetic core and a coil, and is provided with first and second via holes that penetrate the two facing surfaces of the magnetic core in the stacking direction, respectively. The coil has first and second via conductors formed so that their ends project outward from the first and second via holes, and plug portions at both ends of the first and second via conductors. It has first and second surface conductors joined via. The magnetic core is a mixture containing a flat metal powder having soft magnetism and a binder, and the soft magnetic flat metal powder is made of a sheet oriented and molded in a plane formed by the inductor, or the sheet is formed. A plurality of sheets are laminated and pressed in the stacking direction. The inductor with a built-in laminated board has a magnetic core built in the laminated board.

特開2013-243330号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-243330

しかしながら、特許文献1に記載の製造方法によって、厚みのある複合磁性体を得るためには、シート状の磁芯を複数枚積層し、加圧しなければならない。そのため、このような方法により厚みを要する複合磁性体を製造する場合は、工程数や使用する製造設備が多くて煩雑であるという問題があった。 However, in order to obtain a thick composite magnetic material by the manufacturing method described in Patent Document 1, a plurality of sheet-shaped magnetic cores must be laminated and pressurized. Therefore, when a composite magnetic material requiring a thickness is manufactured by such a method, there is a problem that the number of steps and the manufacturing equipment used are large and complicated.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、磁気特性に優れた複合磁性体を簡便に得ることができる複合磁性体の製造方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a method for producing a composite magnetic material, which can easily obtain a composite magnetic material having excellent magnetic properties. be.

一実施の形態にかかる複合磁性体の製造方法は、扁平金属粉末を結合剤中に配向分散させた複合磁性体の製造方法であって、磁性材料を粉砕して扁平金属粉末を得るステップと、扁平金属粉末を成形型に投入するステップと、扁平金属粉末に重力方向と直交する水平方向に振動する振動力を加えるステップと、扁平金属粉末間に結合剤を含浸させるステップと、を有する。 The method for producing a composite magnetic material according to one embodiment is a method for producing a composite magnetic material in which a flat metal powder is oriented and dispersed in a binder, and includes a step of crushing the magnetic material to obtain a flat metal powder. It has a step of charging the flat metal powder into a molding die, a step of applying a vibrating force vibrating in the horizontal direction orthogonal to the direction of gravity to the flat metal powder, and a step of impregnating the flat metal powder with a binder.

本発明により、磁気特性に優れた複合磁性体を簡便に得ることができる複合磁性体の製造方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a method for producing a composite magnetic material, which can easily obtain a composite magnetic material having excellent magnetic properties.

実施の形態1にかかる複合磁性体の製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the composite magnetic material which concerns on Embodiment 1. 実施の形態1にかかる複合磁性体の製造方法における粉砕工程により得られる扁平金属粉末を示す写真である。It is a photograph which shows the flat metal powder obtained by the pulverization step in the manufacturing method of the composite magnetic material which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1にかかる複合磁性体の製造方法における投入工程を示す図である。It is a figure which shows the charging process in the manufacturing method of the composite magnetic material which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1にかかる複合磁性体の製造方法における振動工程を示す図である。It is a figure which shows the vibration process in the manufacturing method of the composite magnetic material which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1にかかる複合磁性体の製造方法における含浸工程を示す図である。It is a figure which shows the impregnation process in the manufacturing method of the composite magnetic material which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施例にかかる複合磁性体を示す写真である。It is a photograph which shows the composite magnetic material which concerns on Example. 比較例1にかかる複合磁性体を示す写真である。It is a photograph which shows the composite magnetic material which concerns on Comparative Example 1. 比較例2にかかる複合磁性体を示す写真である。It is a photograph which shows the composite magnetic material which concerns on Comparative Example 2. 実施の形態1にかかる複合磁性体の製造方法における振動工程の振動条件を示すグラフである。It is a graph which shows the vibration condition of the vibration process in the manufacturing method of the composite magnetic material which concerns on Embodiment 1. FIG.

実施の形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。本実施形態にかかる複合磁性体は、結合剤中に磁性金属粉末が配向分散され、例えば、リアクトルを構成する磁芯のように厚みのあるバルク状に成形された複合磁性体である。
Embodiment 1
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Further, in order to clarify the explanation, the following description and drawings are appropriately simplified. The composite magnetic material according to the present embodiment is a composite magnetic material in which magnetic metal powder is oriented and dispersed in a binder and is formed into a thick bulk like a magnetic core constituting a reactor, for example.

まず、図1~図5を参照して、本実施形態にかかる複合磁性体の製造方法について説明する。図1は、実施の形態1にかかる複合磁性体の製造方法を示すフローチャートである。図1に示すように、実施の形態1にかかる複合磁性体の製造方法は、ステップS1~S4の4つの工程を有する。 First, a method for manufacturing a composite magnetic material according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. 1 is a flowchart showing a method for manufacturing a composite magnetic material according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the method for producing a composite magnetic material according to the first embodiment includes four steps S1 to S4.

ステップS1の粉砕工程では、磁性材料を粉砕して扁平金属粉末を得る。ステップS2の投入工程では、得られた扁平金属粉末を成形型に投入する。ステップS3の振動工程では、扁平金属粉末に重力方向と直交する水平方向に振動する振動力を加える。ステップS4の含浸工程では、成形型中の扁平金属粉末間に結合剤を含浸させる。 In the pulverization step of step S1, the magnetic material is pulverized to obtain a flat metal powder. In the charging step of step S2, the obtained flat metal powder is charged into the molding die. In the vibration step of step S3, a vibration force vibrating in the horizontal direction orthogonal to the direction of gravity is applied to the flat metal powder. In the impregnation step of step S4, the binder is impregnated between the flat metal powders in the molding die.

続いて、図1で説明した各工程について詳細に説明する。まず、ステップS1の粉砕工程で用いられる磁性材料について説明する。磁芯用の磁性材料としては、例えば、純鉄、Fe-Ni系合金、Fe-Si系合金、Fe-Si-Al系合金、Fe-Cr-Si系合金等の各種公知の組成からなる合金、アモルファス合金、ナノ結晶合金等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Subsequently, each step described with reference to FIG. 1 will be described in detail. First, the magnetic material used in the pulverization step of step S1 will be described. Examples of the magnetic material for the magnetic core include alloys having various known compositions such as pure iron, Fe—Ni alloys, Fe—Si alloys, Fe—Si—Al alloys, and Fe—Cr—Si alloys. , Amorphous alloys, nanocrystalline alloys, etc., but are not limited thereto.

本実施形態では、アモルファス合金を用いた場合の複合磁性体の製造方法について説明する。アモルファス合金は、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性元素に、ケイ素、クロム、銅、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ニオブ等の元素を添加してなる軟磁性材料である。例えば、鉄基アモルファス合金は、特に高飽和磁束密度を有し、低損失であるため、インダクタ素子の磁芯に好適である。 In this embodiment, a method for producing a composite magnetic material when an amorphous alloy is used will be described. Amorphous alloys are soft magnetic materials made by adding elements such as silicon, chromium, copper, aluminum, titanium, zirconium, and niob to ferromagnetic elements such as iron, cobalt, and nickel. For example, an iron-based amorphous alloy is particularly suitable for a magnetic core of an inductor element because it has a high saturation magnetic flux density and low loss.

アモルファス合金は、粉砕法かアトマイズ法により扁平状に粉末化することができる。しかしながら、アトマイズ法により得られるアトマイズ粉は高価であるという問題がある。一方、粉砕法により得られるアモルファス合金の粉砕粉は、以下の手段をとることにより安価に作製することができ、良好な磁気特性が得られやすい。そのため、アモルファス合金を粉砕法によって粉末化することが好ましい。 The amorphous alloy can be pulverized into a flat shape by a pulverization method or an atomization method. However, there is a problem that the atomized powder obtained by the atomizing method is expensive. On the other hand, the pulverized powder of an amorphous alloy obtained by the pulverization method can be inexpensively produced by taking the following means, and good magnetic properties can be easily obtained. Therefore, it is preferable to pulverize the amorphous alloy by a pulverization method.

アモルファス合金からなる磁性材料として、アモルファスリボンは、単ロール式の製造装置や双ロール式の製造装置を用いて、各種公知の組成からなる溶融合金を高速急冷法により薄帯化して得られるものである。アモルファスリボンの粉砕粉は、磁気特性に優れ、アモルファス合金のアトマイズ粉と比べて安価に作製可能である。例えば、アモルファスリボンを別の製造工程で用いた場合、本実施形態にかかる複合磁性体の製造方法の磁性材料として別の製造工程で発生したアモルファスリボンの端材を適用すれば、さらに材料コストを低減することが可能である。 As a magnetic material made of an amorphous alloy, an amorphous ribbon is obtained by thinning a molten alloy having various known compositions by a high-speed quenching method using a single-roll type manufacturing device or a double-roll type manufacturing device. be. Amorphous ribbon crushed powder has excellent magnetic properties and can be produced at a lower cost than amorphous alloy atomized powder. For example, when the amorphous ribbon is used in another manufacturing process, if the scrap material of the amorphous ribbon generated in another manufacturing process is applied as the magnetic material of the composite magnetic material manufacturing method according to the present embodiment, the material cost is further increased. It is possible to reduce it.

図2は、実施の形態1にかかる複合磁性体の製造方法における粉砕工程により得られる扁平金属粉末を示す写真である。図2は、アモルファスリボンを粉砕機により粉砕した粉砕粉を示している。アモルファス合金からなる磁性材料を用いる場合は、粉砕前に脆化のための熱処理が施されることが好ましい。そして、磁性材料は、カッターミル等により粗粉砕した後、サンプルミル等の衝撃式粉砕機を用いて微粉砕されることにより、図2に示す扁平金属粉末10が作製される。 FIG. 2 is a photograph showing a flat metal powder obtained by a pulverization step in the method for producing a composite magnetic material according to the first embodiment. FIG. 2 shows crushed powder obtained by crushing an amorphous ribbon with a crusher. When a magnetic material made of an amorphous alloy is used, it is preferable that a heat treatment for embrittlement is performed before pulverization. Then, the magnetic material is roughly pulverized by a cutter mill or the like and then finely pulverized by using an impact type pulverizer such as a sample mill to produce the flat metal powder 10 shown in FIG. 2.

微粉砕された粉砕粉は、例えば篩を用いて分級し、所望の粒径の扁平金属粉末10を得ることもできる。このようにして作製された扁平金属粉末10は、少なくとも1つの主面を有し、長軸及び短軸からなる扁平状の粉末として形成される。また、粉砕により得られた扁平金属粉末10に対して、必要に応じて、磁気特性の向上や絶縁被膜の形成を目的とした熱処理等を施してもよい。 The finely pulverized pulverized powder can also be classified using, for example, a sieve to obtain a flat metal powder 10 having a desired particle size. The flat metal powder 10 thus produced has at least one main surface and is formed as a flat powder having a major axis and a minor axis. Further, the flat metal powder 10 obtained by pulverization may be subjected to heat treatment or the like for the purpose of improving magnetic properties and forming an insulating film, if necessary.

磁性材料の粉砕には、アトライター、スタンプミル、ボールミル、振動ボールミル、サイクロンミル、ジェットミル等の各種粉砕機を用いることができる。磁性材料を所望の形状、粒径、及びアスペクト比を有する粉体に成形加工できれば粉砕方法は特に限定されない。扁平金属粉末10の形状、粒径、及びアスペクト比は、特に限定されず、得られる複合磁性体Mの密度や磁気損失等を考慮して適宜設計されればよい。 For crushing the magnetic material, various crushers such as an attritor, a stamp mill, a ball mill, a vibrating ball mill, a cyclone mill, and a jet mill can be used. The pulverization method is not particularly limited as long as the magnetic material can be formed into a powder having a desired shape, particle size, and aspect ratio. The shape, particle size, and aspect ratio of the flat metal powder 10 are not particularly limited, and may be appropriately designed in consideration of the density, magnetic loss, and the like of the obtained composite magnetic material M.

ステップS2の投入工程では、成形型を用意する。図3は、実施の形態1にかかる複合磁性体の製造方法における投入工程を示す図である。ステップS2に用いる成形型20は、製造する磁性体部品の外装ケースとして使用することもできるため、少なくとも一部が熱伝導性の高い金属により構成されることが好ましい。また、少なくとも一部が樹脂により構成されてもよい。成形型20の形状は、製造する磁性体部品に求められる形状に合わせて種々の形状のものを用いることができる。成形型20には、扁平金属粉末10や結合剤11を投入及び注入するための開口部21が形成される。用意した成形型20の開口部21からステップS1で得られた扁平金属粉末10を投入し、扁平金属粉末10を成形型20内に充填する。 In the charging step of step S2, a molding die is prepared. FIG. 3 is a diagram showing a charging step in the method for manufacturing a composite magnetic material according to the first embodiment. Since the molding die 20 used in step S2 can also be used as an outer case for the magnetic component to be manufactured, it is preferable that at least a part thereof is made of a metal having high thermal conductivity. Further, at least a part thereof may be made of resin. As the shape of the molding die 20, various shapes can be used according to the shape required for the magnetic component to be manufactured. The mold 20 is formed with an opening 21 for charging and injecting the flat metal powder 10 and the binder 11. The flat metal powder 10 obtained in step S1 is charged from the opening 21 of the prepared molding die 20, and the flat metal powder 10 is filled in the molding die 20.

ステップS3の振動工程では、ステップS2で扁平金属粉末10が投入された成形型20に対して振動力を加える。図4は、実施の形態1にかかる複合磁性体の製造方法における振動工程を示す図である。図4に示すように、ステップS3では、例えば、成形型20の開口部21を蓋材22で閉塞することが好ましく、必要に応じて蓋材22の上に重り等を置いて荷重を調節してもよい。成形型20内の扁平金属粉末10に作用する面圧は、振動力を付与された扁平金属粉末10が成形型20内において自由に向きを変えることができるように比較的小さな面圧である。本実施形態では、例えば、蓋材22の自重程度の加圧により複合磁性体Mを製造することができる。そのため、加圧装置等を用いた高面圧な加圧を必要としない。 In the vibration step of step S3, a vibration force is applied to the molding die 20 into which the flat metal powder 10 is charged in step S2. FIG. 4 is a diagram showing a vibration process in the method for manufacturing a composite magnetic material according to the first embodiment. As shown in FIG. 4, in step S3, for example, it is preferable to close the opening 21 of the molding die 20 with the lid material 22, and if necessary, a weight or the like is placed on the lid material 22 to adjust the load. You may. The surface pressure acting on the flat metal powder 10 in the mold 20 is a relatively small surface pressure so that the flat metal powder 10 to which the vibration force is applied can freely change its direction in the mold 20. In the present embodiment, for example, the composite magnetic material M can be manufactured by pressurizing the lid material 22 to the extent of its own weight. Therefore, high surface pressure pressurization using a pressurizing device or the like is not required.

また、振動工程において、成形型20を振動させる振動方向は、重力方向と直交する水平方向であって、特定方向に沿って往復するように振動させる。成形型20に振動を加える方法は、成形型20に対して高周波の振動を付与できる振動装置を用いることが好ましい。振動装置にセットされた成形型20は、振動装置が発生した振動により、図4に白抜き矢印で示す左右方向に振動する。 Further, in the vibration step, the vibration direction for vibrating the molding die 20 is a horizontal direction orthogonal to the gravity direction, and the mold 20 is vibrated so as to reciprocate along a specific direction. As a method of applying vibration to the mold 20, it is preferable to use a vibration device capable of applying high frequency vibration to the mold 20. The molding die 20 set in the vibrating device vibrates in the left-right direction indicated by the white arrow in FIG. 4 due to the vibration generated by the vibrating device.

このように、扁平金属粉末10が投入された成形型20に対して振動を加えることにより、扁平金属粉末10の長軸方向が振動方向に配向する。さらに、振動によって扁平金属粉末10間の空隙が低減されることにより、成形型20内の扁平金属粉末10の充填密度が向上する。その結果、本実施形態にかかる複合磁性体の製造方法により製造された複合磁性体Mにおける飽和磁束密度及び透磁率が向上する。 In this way, by applying vibration to the molding die 20 into which the flat metal powder 10 is charged, the long axis direction of the flat metal powder 10 is oriented in the vibration direction. Further, the gap between the flat metal powders 10 is reduced by the vibration, so that the packing density of the flat metal powders 10 in the mold 20 is improved. As a result, the saturation magnetic flux density and the magnetic permeability of the composite magnetic body M manufactured by the method for manufacturing the composite magnetic body according to the present embodiment are improved.

ステップS4の含浸工程では、成形型20内に充填された扁平金属粉末10に向かって液状の結合剤11を注入する。図5は、実施の形態1にかかる複合磁性体の製造方法における含浸工程を示す図である。図5に示すように、注入された結合剤11は、成形型20と扁平金属粉末10との間、並びに、扁平金属粉末10間に含浸される。その後、結合剤11を硬化させることにより、複合磁性体Mが製造される。 In the impregnation step of step S4, the liquid binder 11 is injected into the flat metal powder 10 filled in the molding die 20. FIG. 5 is a diagram showing an impregnation step in the method for producing a composite magnetic material according to the first embodiment. As shown in FIG. 5, the injected binder 11 is impregnated between the mold 20 and the flat metal powder 10 and between the flat metal powder 10. Then, by curing the binder 11, the composite magnetic material M is produced.

この際に用いられる結合剤11は、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等、複合磁性体の製造に用いられる公知の絶縁材料を用いることができる。用いる結合剤11は、高周波振動により充填密度が向上した扁平金属粉末10間にもスムーズに含浸されるように、粘度を適宜調整して含浸させることが好ましい。また、結合剤11の硬化方法は、用いる結合剤11の硬化特性に応じて適切な温度や硬化条件を選択する。また、結合剤11の注入量は、得られる複合磁性体Mの密度、強度、及び絶縁性等を考慮して、適切な量を注入する。 As the binder 11 used at this time, a known insulating material used for producing a composite magnetic material such as a thermosetting resin or a thermoplastic resin can be used. It is preferable that the binder 11 to be used is impregnated by appropriately adjusting the viscosity so that it can be smoothly impregnated between the flat metal powders 10 whose packing density has been improved by high-frequency vibration. Further, as the curing method of the binder 11, an appropriate temperature and curing conditions are selected according to the curing characteristics of the binder 11 to be used. Further, the injection amount of the binder 11 is an appropriate amount in consideration of the density, strength, insulating property and the like of the obtained composite magnetic material M.

以上のステップS1~S4の工程により、扁平金属粉末10を結合剤11中に配向分散させた複合磁性体Mが製造される。さらに、複合磁性体Mの周囲にコイルを巻装することにより、インダクタ、リアクトル、チョークコイル、トランス等の磁性体部品を製造することができる。複合磁性体Mは、成形型20から取り出して利用することもできる。 By the above steps S1 to S4, the composite magnetic material M in which the flat metal powder 10 is oriented and dispersed in the binder 11 is produced. Further, by winding a coil around the composite magnetic material M, magnetic material parts such as an inductor, a reactor, a choke coil, and a transformer can be manufactured. The composite magnetic material M can also be taken out from the molding die 20 and used.

次に、実施例及び比較例に基づき、ステップS1~S4のうち、扁平金属粉末の配向及び複合磁性体の密度に影響する振動方向及び振動条件に関する検証を行った結果を説明する。 Next, the results of verification of the vibration direction and vibration conditions that affect the orientation of the flat metal powder and the density of the composite magnetic material in steps S1 to S4 will be described based on Examples and Comparative Examples.

まず、図6~図8を参照して、ステップS3の振動工程における振動方向が扁平金属粉末10の配向に対して与える影響について説明する。図6は、実施例にかかる複合磁性体を示す写真である。図7は、比較例1にかかる複合磁性体を示す写真である。図8は、比較例2にかかる複合磁性体を示す写真である。振動方向が扁平金属粉末10の配向に対して与える影響を検証するために、それぞれ異なる振動方向に加振することにより、実施例、比較例1、及び比較例2の3種類の複合磁性体M1、M2、M3を製造した。 First, with reference to FIGS. 6 to 8, the influence of the vibration direction in the vibration step of step S3 on the orientation of the flat metal powder 10 will be described. FIG. 6 is a photograph showing the composite magnetic material according to the embodiment. FIG. 7 is a photograph showing the composite magnetic material according to Comparative Example 1. FIG. 8 is a photograph showing the composite magnetic material according to Comparative Example 2. In order to verify the influence of the vibration direction on the orientation of the flat metal powder 10, by vibrating in different vibration directions, the three types of composite magnetic materials M1 of Example, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 are applied. , M2, M3 were manufactured.

実施例にかかる複合磁性体M1は、本実施形態にかかる複合磁性体の製造方法に従って製造した複合磁性体M1であって、振動工程(ステップS3)における振動方向は、重力方向と直交する水平方向(図面において左右方向)である。図6に示すように、扁平金属粉末10が投入された成形型20に対して水平方向の加振を行った場合、得られた複合磁性体M1において、多くの扁平金属粉末10は、その長軸方向が振動方向である左右方向に配向した状態である。また、実施例にかかる複合磁性体M1は、比較例1及び比較例2にかかる複合磁性体M2、M3と比較して、扁平金属粉末10間に形成される空隙が少なく、高密度に形成されていることがわかる。 The composite magnetic body M1 according to the embodiment is a composite magnetic body M1 manufactured according to the method for manufacturing the composite magnetic body according to the present embodiment, and the vibration direction in the vibration step (step S3) is a horizontal direction orthogonal to the gravity direction. (Left and right in the drawing). As shown in FIG. 6, when the molding die 20 into which the flat metal powder 10 is charged is subjected to horizontal vibration, in the obtained composite magnetic material M1, many flat metal powders 10 have a length thereof. It is in a state of being oriented in the left-right direction in which the axial direction is the vibration direction. Further, the composite magnetic material M1 according to the examples has fewer voids formed between the flat metal powders 10 and is formed at a higher density than the composite magnetic materials M2 and M3 according to Comparative Examples 1 and 2. You can see that it is.

比較例1にかかる複合磁性体M2は、粉砕工程(ステップS1)により得られた扁平金属粉末10と結合剤11とを成形型20内で混合攪拌後、扁平金属粉末10が沈殿してから結合剤11を硬化させることにより製造した複合磁性体M2である。比較例1の製造工程では、振動工程を省略したため、扁平金属粉末10が入った成形型20に対して加振を行っていない。図7に示すように、扁平金属粉末10が入った成形型20に対して加振を行わなかった場合、得られた複合磁性体M2において、扁平金属粉末10はバラバラな方向を向いた状態であり、特定方向に配向されていない。 In the composite magnetic material M2 according to Comparative Example 1, the flat metal powder 10 obtained in the pulverization step (step S1) and the binder 11 are mixed and stirred in the mold 20 and then bonded after the flat metal powder 10 is precipitated. It is a composite magnetic material M2 produced by curing the agent 11. In the manufacturing process of Comparative Example 1, since the vibration step was omitted, the molding die 20 containing the flat metal powder 10 was not vibrated. As shown in FIG. 7, when the molding die 20 containing the flat metal powder 10 is not vibrated, the flat metal powder 10 faces in different directions in the obtained composite magnetic material M2. Yes, not oriented in a particular direction.

比較例2にかかる複合磁性体M3は、粉砕工程(ステップS1)及び投入工程(ステップS2)により得られた扁平金属粉末10が投入された成形型20に対して、振動方向を重力方向(図面において上下方向)として高周波振動を加えた。その後、扁平金属粉末10間に結合剤11を含浸及び硬化させて製造された複合磁性体M3である。複合磁性体M3は、振動方向を除いて、複合磁性体M1と同様の方法で製造されたものである。図8に示すように、扁平金属粉末10が投入された成形型20に対して重力方向の加振を行った場合、得られた複合磁性体M3において、扁平金属粉末10は対流するように不均一な方向を向いた状態であり、特定方向に配向されていない。扁平金属粉末10に対して重力方向の振動力を加えると、成形型20内で扁平金属粉末10が自由に動いて様々に方向を変えてしまうものと考えられる。 The composite magnetic material M3 according to Comparative Example 2 has a vibration direction in the gravity direction (drawing) with respect to the molding die 20 into which the flat metal powder 10 obtained in the crushing step (step S1) and the charging step (step S2) is charged. In the vertical direction), high-frequency vibration was applied. After that, it is a composite magnetic material M3 produced by impregnating and curing the binder 11 between the flat metal powders 10. The composite magnetic material M3 is manufactured by the same method as the composite magnetic material M1 except for the vibration direction. As shown in FIG. 8, when the molding die 20 into which the flat metal powder 10 is charged is vibrated in the direction of gravity, the flat metal powder 10 is not convected in the obtained composite magnetic material M3. It is in a uniform direction and is not oriented in a specific direction. It is considered that when a vibration force in the direction of gravity is applied to the flat metal powder 10, the flat metal powder 10 freely moves in the mold 20 and changes its direction in various directions.

このように、複合磁性体M1においては、扁平金属粉末10の磁化容易方向が振動方向に揃って配向される。また、扁平金属粉末10の充填密度が向上し、複合磁性体M1が高密度化する。これらにより、実施例にかかる複合磁性体M1では、高飽和磁束密度及び高透磁率が得られる。 As described above, in the composite magnetic material M1, the easy magnetization directions of the flat metal powder 10 are aligned with the vibration direction. Further, the packing density of the flat metal powder 10 is improved, and the density of the composite magnetic material M1 is increased. As a result, in the composite magnetic material M1 according to the embodiment, a high saturation magnetic flux density and a high magnetic permeability can be obtained.

一方、複合磁性体M2、M3においては、扁平金属粉末10の磁化容易方向が不均一な方向に向くため、互いに磁束が打ち消し合うことにより磁束密度が低下する。また、複合磁性体M2、M3では、空隙の占める割合が高くなるため、扁平金属粉末10の充填密度が低下する。したがって、比較例1及び比較例2にかかる複合磁性体M2、M3は、実施例1にかかる複合磁性体M1に比べて飽和磁束密度及び透磁率が低下する。 On the other hand, in the composite magnetic materials M2 and M3, the easy magnetization direction of the flat metal powder 10 tends to be a non-uniform direction, so that the magnetic fluxes cancel each other out and the magnetic flux density decreases. Further, in the composite magnetic materials M2 and M3, the proportion of the voids is high, so that the packing density of the flat metal powder 10 is lowered. Therefore, the composite magnetic flux densities and magnetic permeability of the composite magnetic materials M2 and M3 according to Comparative Example 1 and Comparative Example 2 are lower than those of the composite magnetic material M1 according to Example 1.

続いて、図9を参照して、本実施形態にかかる複合磁性体の製造方法により製造される複合磁性体Mの密度に対して、ステップS3の振動工程における振動条件が与える影響について説明する。図9は、実施の形態1にかかる複合磁性体の製造方法における振動工程の振動条件を示すグラフである。 Subsequently, with reference to FIG. 9, the influence of the vibration conditions in the vibration step of step S3 on the density of the composite magnetic material M manufactured by the method for manufacturing the composite magnetic material according to the present embodiment will be described. FIG. 9 is a graph showing the vibration conditions of the vibration process in the method for manufacturing the composite magnetic material according to the first embodiment.

図9に示すように、510μm付近、300μm付近、及び90μm付近の振幅において異なる複数の周波数の振動条件と、振幅34μmに対して周波数15000Hzの振動条件と、を用いて、扁平金属粉末10が投入された成形型20に振動力を加えることにより複合磁性体Mを製造した。そして、得られた各複合磁性体Mについて、密度を比較したところ、周波数が高くなるにしたがって、複合磁性体Mの密度が向上することがわかった。 As shown in FIG. 9, the flat metal powder 10 is charged using vibration conditions of a plurality of frequencies having different amplitudes of around 510 μm, around 300 μm, and around 90 μm, and vibration conditions of a frequency of 15,000 Hz for an amplitude of 34 μm. The composite magnetic body M was manufactured by applying a vibration force to the molded mold 20. Then, when the densities of each of the obtained composite magnetic materials M were compared, it was found that the density of the composite magnetic material M increased as the frequency increased.

例えば、振幅90.9μm及び周波数211Hzの振動条件で加振した場合、得られた複合磁性体Mの密度は3.6g/cmであった。さらに、振幅34.0μm及び周波数15000Hzの振動条件で加振した場合、得られた複合磁性体Mの密度は4.4g/cmであり、検証した振動条件の中では最も高密度な複合磁性体Mを得ることができた。 For example, when vibrated under vibration conditions having an amplitude of 90.9 μm and a frequency of 211 Hz, the density of the obtained composite magnetic material M was 3.6 g / cm 3 . Further, when vibrated under vibration conditions having an amplitude of 34.0 μm and a frequency of 15,000 Hz, the density of the obtained composite magnetic material M is 4.4 g / cm 3 , which is the highest density of the composite magnetism among the verified vibration conditions. I was able to get a body M.

例えば、特許文献1に記載の方法により高密度な磁芯(複合磁性体)を製造する場合、扁平金属粉末を作製した上で、スラリー成形装置、加熱装置、積層装置、及び加圧装置等の製造設備を用いて加工する必要がある。したがって、特許文献1に記載の方法では、工程数や製造設備が煩雑であり、高コストとなる虞がある。また、加圧により扁平金属粉末には過大な応力がかかり、歪が導入されるため、扁平金属粉末の保磁力が増大して透磁率が低下し、複合磁性体の性能低下を招く場合がある。 For example, in the case of producing a high-density magnetic core (composite magnetic material) by the method described in Patent Document 1, a flat metal powder is produced, and then a slurry forming device, a heating device, a laminating device, a pressurizing device, or the like is used. It needs to be processed using manufacturing equipment. Therefore, in the method described in Patent Document 1, the number of processes and manufacturing equipment are complicated, and there is a risk of high cost. In addition, excessive stress is applied to the flat metal powder due to pressurization, and strain is introduced, so that the coercive force of the flat metal powder increases and the magnetic permeability decreases, which may lead to deterioration of the performance of the composite magnetic material. ..

一方、本実施形態にかかる複合磁性体の製造方法は、磁気特性に優れるアモルファス合金を粉砕した扁平金属粉末に対して水平方向の振動力を加えることにより、扁平金属粉末の配向性を向上し、複合磁性体を高密度化するものである。このような方法によれば、高飽和磁束密度かつ高透磁率を有し、低損失な複合磁性体を製造することができる。そして、煩雑な工程及び製造設備を必要とせず、簡便な製造方法により磁気特性に優れた複合磁性体を製造することができる。さらに、磁性材料として、安価で入手性に優れたアモルファスリボンやその端材を用いることができる。よって、製造コストを低減できる。 On the other hand, in the method for producing a composite magnetic material according to the present embodiment, the orientation of the flat metal powder is improved by applying a horizontal vibration force to the flat metal powder obtained by crushing an amorphous alloy having excellent magnetic properties. It increases the density of the composite magnetic material. According to such a method, a composite magnetic material having a high saturation magnetic flux density and a high magnetic permeability and a low loss can be manufactured. Further, it is possible to manufacture a composite magnetic material having excellent magnetic properties by a simple manufacturing method without requiring complicated processes and manufacturing equipment. Further, as the magnetic material, an inexpensive and highly available amorphous ribbon and its scraps can be used. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.

また、本実施形態にかかる複合磁性体の製造方法によれば、用途に応じて種々の成形型を適用可能であるため、複合磁性体を容易に所要の形状に形成することができる。したがって、厚みのある複合磁性体も簡便に製造することができ、形状自由度が高い。 Further, according to the method for producing a composite magnetic material according to the present embodiment, various molding dies can be applied depending on the application, so that the composite magnetic material can be easily formed into a required shape. Therefore, a thick composite magnetic material can be easily manufactured, and the degree of freedom in shape is high.

また、本実施形態にかかる複合磁性体の製造方法により製造される複合磁性体は、高磁束密度、高透磁率、低損失であり、高周波領域に対応することができる。したがって、大電流を要するリアクトル、チョークコイル、トランス等のインダクタ素子に好適な磁芯として利用することができる。 Further, the composite magnetic material manufactured by the method for manufacturing a composite magnetic material according to the present embodiment has high magnetic flux density, high magnetic permeability, and low loss, and can cope with a high frequency region. Therefore, it can be used as a magnetic core suitable for inductor elements such as reactors, choke coils, and transformers that require a large current.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified without departing from the spirit.

10 扁平金属粉末
11 結合剤
20 成形型
21 開口部
22 蓋材
M、M1、M2、M3 複合磁性体
10 Flat metal powder 11 Binder 20 Molding mold 21 Opening 22 Lid material M, M1, M2, M3 Composite magnetic material

Claims (1)

扁平金属粉末を結合剤中に配向分散させた複合磁性体の製造方法であって、
磁性材料を粉砕して前記扁平金属粉末を得るステップと、
前記扁平金属粉末を成形型に投入するステップと、
前記扁平金属粉末に重力方向と直交する水平方向に振動する振動力を加えるステップと、
前記扁平金属粉末間に前記結合剤を含浸させるステップと、
を有する複合磁性体の製造方法。
A method for producing a composite magnetic material in which flat metal powder is oriented and dispersed in a binder.
The step of crushing the magnetic material to obtain the flat metal powder, and
The step of putting the flat metal powder into the molding mold and
A step of applying a vibrating force that vibrates in the horizontal direction orthogonal to the direction of gravity to the flat metal powder,
The step of impregnating the binder between the flat metal powders,
A method for producing a composite magnetic material having.
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