JP4115612B2 - 複合磁性体とその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランスコア、チョークコイル、あるいは磁気ヘッド等に用いられる複合磁性体とその製造方法、および複合磁性体に用いられるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電気・電子機器の小型化が進み、小型で高効率の磁性材料が要求されており、高周波領域で用いられるチョークコイルとして、フェライト磁芯や圧粉磁芯が知られている。これらのうち、フェライト磁芯は飽和磁束密度が小さいという欠点を有しており、一方、金属磁性粉を成形して作製される圧粉磁芯は、フェライト磁芯に比べて著しく大きい飽和磁束密度を有しており小型化の面で有利であった。
【０００３】
しかし、圧粉磁芯は透磁率および電力損失についてはフェライト磁芯より優れているとはいえず、ぞのためチョークコイルやインダクターに使用すると、コア損失が大きいためにコアの温度上昇が大きくなって、小型化が難しくなるという一面があった。
【０００４】
一般に、圧粉磁芯のコア損失は通常ヒステリシス損失と渦電流損失よりなり、渦電流損失は、周波数の二乗と、渦電流が流れるサイズすなわち渦電流経路長の二乗にそれぞれ比例して増大する。これを抑制するために磁性粉末表面を電気絶縁性樹脂等で覆い、これにより渦電流の発生を抑制していた。
【０００５】
一方、ヒステリシス損失については、圧粉磁芯の成形が通常５ton／cm2以上の成形圧力で行われるために磁性材料として歪みが増大するとともに透磁率も劣化し、ヒステリシス損失が増大する傾向がある。この傾向を回避するために歪みを解放する手段として、例えば特開平６−３４２７１４号公報、特開平８−３７１０７号公報、特開平９−１２５１０８号公報に記載されているような成形後の熱処理が行われていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末を用いた圧粉磁芯は、温度とともにコア損失が増大するという欠点を有していた。すなわち、コア損失の温度係数が室温付近で正であると、実使用時にトランスあるいはチョークコイル等がコア損失により発熱する。そのために温度が上昇し、この温度上昇によるコア損失が増大して発熱が大きくなり、これを繰り返すことによって熱暴走を引き起こすという課題があった。このような現象を防止するため、実際に使用する場合には、圧粉磁芯が、８０℃〜１００℃付近の温度でコア損失が極小となるような温度特性を持つことが極めて重要なポイントであった。
【０００７】
一般にＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金は、図２および図３に示すように、結晶磁気異方性定数Ｋ≒０、磁歪定数λ≒０の特性を有する組成、すなわち９．６％Ｓｉ、５．５％Ａｌ、残りがＦｅである組成の近傍で急峻な透磁率のピークを示す。この範囲の組成を通常センダストと呼んでいる。従来からＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末を用いた複合磁性材料が各種提案されており、例えば前述の特開平６−３４２７１４号公報、特開平８−３７１０７号公報、特開平９−１２５１０８号公報にもこの種技術が提案されている。しかしながら、いずれの提案もコア損失と温度特性との記述については何等言及されていない。
【０００８】
コア損失の温度特性は、ヒステリシス損失の挙動、つまり透磁率の温度特性により決定される。従来のフェライトは透磁率がある温度において極大を示し、この温度において損失も極小になる。これは、結晶磁気異方性定数Ｋがこの温度において零になり、この温度において磁壁移動が最も容易になる。このため、ヒステリシス損失が減少すると考えられている。
【０００９】
一方、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用いた圧粉磁芯は、図１に示す従来例のように、室温以上でコア損失が単調に増加するため、特に大出力のトランス等に用いることが困難とされてきた。
【００１０】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、低コア損失で発熱が少なく、かつ高い透磁率を有する複合磁性体とその製造方法、およびこの複合磁性体に用いることができる磁性合金粉末を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の複合磁性体は、磁歪定数λの符号が室温で正であり、組成が重量％で５．０％≦Ａｌ≦６．５％、８．２％≦Ｓｉ≦９．２％、残りＦｅからなるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を、電気絶縁性結着剤と混合して圧縮成形後、５００℃以上９００℃以下の温度で熱処理することによって、磁歪定数λの符号が室温で正とし、室温でのコア損失の温度係数が負であり、コア損失が最小となる極小温度が８０℃以上である複合磁性体である。この構成により、高周波数領域において低コア損失である特性を有し、かつ高い透磁率を有する複合磁性体を得ることができる。
【００１３】
本発明者達は、研究の結果、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用いた複合磁性材料の場合、従来から言われているような結晶磁気異方性定数Ｋがコア損失の温度特性を支配する主要因ではなく、今まで注目されていなかった磁歪定数λが支配的であり、さらに磁歪定数λの符号が室温（約２０〜３０℃付近）で正の時にコア損失の温度係数が負の傾斜を持つことを見い出した。そして、特に重量％で４．５％≦Ａｌ≦８．５％、７．５％≦Ｓｉ≦９．５％、残りがＦｅを主成分とするＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用いた場合、透磁率が高くて低コア損失で、かつ優れた温度特性が得られ、より好ましくは重量％で５．０％≦Ａｌ≦６．５％、８．２％≦Ｓｉ≦９．２％、残りがＦｅを主成分とするＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用いることにより、さらに優れた効果が得られることを見い出した。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の複合磁性体は、磁歪定数λの符号が室温で正となるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用いることにより、室温におけるコア損失の温度係数を負にした複合磁性体である。本発明の複合磁性体は、コア損失の温度係数を負にすることができるため、高周波領域でも低コア損失で透磁率の高い優れた磁気特性を得ることができる。なお、本発明の複合磁性体は、コア損失が最小となる極小温度が、８０℃以上であることが好ましい。
【００１５】
本発明の複合磁性体は、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末である主成分と、絶縁性結着剤の熱処理後の残存物あるいは含浸用樹脂あるいは空孔等からなる絶縁物成分とから構成されるもので、磁気特性の観点から、軟磁性合金粉末の含有量は体積％で７０〜９９％の範囲にあることが好ましい。また、この軟磁性合金粉末の組成は、重量％で４．５％≦Ａｌ≦８．５％、７．５％≦Ｓｉ≦９．５％、残りがＦｅであることが好ましい。なお、この軟磁性合金粉末は、磁気特性に悪影響を及ぼさない程度の少量の不純物や添加物を含んでいてもよい。また、この複合磁性体は、主成分であるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末の上に、他の磁性粉末が混合されていてもよい。
【００１６】
この軟磁性合金粉末は、ガスアトマイズ法または水アトマイズ法または合金化後の粉砕により得られる粉末であることが好ましい。また粉末形状は、球状、偏平状、多角形状のいずれであってもよい。粉末の平均粒径は１〜１００μｍの範囲にあることが好ましく、特に１〜５０μｍの範囲にあることがより好ましい。平均粒径が１μｍ未満になると、成形密度が小さくなるため、透磁率が低下して望ましくない。この軟磁性合金粉末は、厚み５ｎｍ以上の酸化膜で被覆されていることが好ましい。この被膜により、絶縁性が向上し、渦電流損失がより低減される。
【００１７】
本発明の複合磁性体の製造方法は、磁歪定数λの符号が室温で正となるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を、電気絶縁性結着剤と混合し圧縮成形後、５００℃以上９００℃以下の温度で熱処理することを特徴とする。この複合磁性体の製造方法によれば、圧縮成形後の熱処理により渦電流損失の低減およびヒステリシス損失の低減を図ることができ、より安定した優れた磁気特性を有する複合磁性体を得ることができる。
【００１８】
本発明の製造方法における絶縁性結着剤は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、塩化ビニール樹脂、ブチラール樹脂、有機シリコーン樹脂のうちの少なくとも１つであることが好ましい。なお、５００℃以上９００℃以下の温度で熱処理するため、結着剤成分の磁性合金粉末への拡散が少ないものがより好ましい。熱処理雰囲気は、空気中でも可能であるが、金属の酸化を防ぐ意味から非酸化雰囲気で行うことが望ましい。
【００１９】
熱処理後、絶縁性含浸剤で含浸することが好ましい。これは、５００℃以上の温度で熱処理すると樹脂等の結着剤は分解するために複合磁性体の機械的強度は低下する。このため、熱処理後絶縁性含浸剤で含浸することでコア強度の向上、金属磁性体の防錆、表面高抵抗化等を図ることができる。また、真空含浸することにより内部に含浸剤が入り込むので、より好ましい。
【００２０】
本発明のＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末は、組成が重量％で、４．５％≦Ａｌ≦８．５％、７．５％≦Ｓｉ≦９．５％、残りをＦｅとするものであり、酸素量が１０００ｐｐｍ以上８０００ｐｐｍ以下であり、かつ磁歪定数λの符号が室温で正であるものが好ましい。この軟磁性合金粉末を用いることにより、コア損失の温度係数を負にすることができるため、高周波領域でも低コア損失でより透磁率の高い優れた磁気特性を得ることができる。なお、酸素量が１０００ｐｐｍ以上の場合、渦電流損失がより低減する。これは金属磁性粉末の抵抗値が、酸素含有量と共に上昇するために渦電流損失が低減したと考えられる。一方、酸素量が８０００ｐｐｍを超えると、ヒステリシス損失が増加するため、全体のコア損失が大きくなる。
【００２１】
以下に、本発明の具体例を説明する。
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における複合磁性体について説明する。
【００２２】
本実施の形態におけるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を、（表１）に示す最終組成になるように、水アトマイズ法により作製した。粉体の酸素量はすべて２０００ｐｐｍ〜３０００ｐｐｍであった。このＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を平均粒径５０μｍになるように、ふるいにより分級し、その金属磁性粉１００重量部に対し絶縁性結着剤としてブチラール樹脂２重量部を加え、混合した。その混合粉を一軸プレス機により、成形圧力１０ton／cm2で、外径２５ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚み約１０ｍｍのトロイダル形状の成形体を形成した。その後、Ｎ2中、６９０℃の温度で熱処理した後、シリコーン樹脂で含浸して試料を作成した。
【００２３】
透磁率の測定はＬＣＲメーターを用いて周波数１０ｋＨｚで、またコア損失の測定は交流Ｂ−Ｈカーブ測定機を用いて、測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔでそれぞれ２０℃〜１２０℃まで２０℃毎に温度特性も含めて行った。極小損失温度における特性を（表１）に示す。ただし、極小損失温度が１２０℃以上、あるいは２０℃以下の場合、それぞれ１２０℃、２０℃でのコア損失、透磁率を示している。本実施の形態における高調波歪み対策アクティブフィルタ用チョークコイルの場合、（表１）に示すように測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔにおいてコア損失１０００ｋＷ／ｍ3以下、透磁率５０以上および極小損失温度は８０℃以上という満足すべき特性を得ることができた。
【００２４】
（表１）に示す結果より明らかなように、重量で４．５％≦Ａｌ≦８．５％、７．５％≦Ｓｉ≦９．５％、残りがＦｅを主成分とするＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用いることにより、高透磁率でコア損失を低く、かつ優れた温度特性を備えることができる。より好ましくは、重量で５．０％≦Ａｌ≦６．５％、８．２％≦Ｓｉ≦９．２％、残りがＦｅを主成分とするＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用いることにより、さらに優れた効果を得ることができる。
【００２５】
【表１】
【００２６】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
【００２７】
最終組成においてＡｌが６．０ｗｔ％、Ｓｉが９．０ｗｔ％、残りの主成分をＦｅとする軟磁性合金粉末をインゴット粉砕法で作製した。粉体の酸素量はすべて１０００ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍであり、（表２）に示す平均粒径になるように、ふるいあるいは空気分級法により分級し、その金属磁性粉１００重量部に対し絶縁性結着剤として有機シリコーン樹脂５重量部を加え、混合した。その混合粉を一軸プレスにて、成形圧力７ton／cm2で、外径２５ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚み約１０ｍｍのトロイダル形状の成形体を形成した。その後、Ｎ2中において７２０℃で熱処理した後、エポキシ樹脂で含浸して試料を作成した。
【００２８】
透磁率の測定はＬＣＲメーターを用いて周波数１０ｋＨｚで、また、コア損失の測定は交流Ｂ−Ｈカーブ測定機を用いて測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔでそれぞれ２０℃〜１２０℃まで２０℃毎に温度特性も含めて行い、極小損失温度における特性を（表２）に示した。ただし、極小損失温度が≧１２０℃、あるいは≦２０℃の場合、それぞれ１２０℃、２０℃でのコア損失、透磁率を示している。本実施の形態における高調波歪み対策アクティブフィルタ用チョークコイルの場合、（表２）に示すように測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔにおいてコア損失１０００ｋＷ／ｍ3以下、透磁率５０以上および極小損失温度は８０℃以上という満足すべき特性を得ることができた。
【００２９】
（表２）に示す結果より明らかなように、磁性粉末の平均粒径を１μｍ以上１００μｍ以下とすることによりコア損失を低くすることができ、好ましくは平均粒径を１μｍ以上５０μｍ以下とすることによりさらにコア損失を低減することができる。
【００３０】
【表２】
【００３１】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
【００３２】
最終組成においてＡｌが５．８ｗｔ％、Ｓｉが８．６ｗｔ％、残りの主成分をＦｅとする軟磁性合金を用いて水アトマイズ法により平均粒径３０μｍの粉体を作成した。その金属磁性粉１００重量部に対し絶縁性結着剤としてブチラール樹脂１重量部とスペーシング制御材として平均粒径１μｍのＴｉＯ2を０．５重量部添加し、混合した。その混合粉を脱気混合し粉砕して得られた粒径５００μｍ以下の造粒粉を一軸プレス機により、成形圧力１２ton／cm2で外径２５ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚み約１０ｍｍのトロイダル形状の成形体を形成した。そして４５０℃の温度で空気中で脱バインダー後、Ｎ2中において７３０℃で熱処理し、さらに、エポキシ樹脂で含浸して試料を作成した。
【００３３】
透磁率の測定はＬＣＲメーターを用いて周波数１０ｋＨｚで、また、コア損失の測定は交流Ｂ−Ｈカーブ測定機を用いて測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔでそれぞれ２０℃〜１２０℃まで２０℃毎に温度特性も含めて行い、極小損失温度における特性を（表３）に示した。ただし、極小損失温度が≧１２０℃、あるいは≦２０℃の場合、それぞれ１２０℃、２０℃でのコア損失、透磁率を示している。本実施の形態における高調波歪み対策アクティブフィルタ用チョークコイルの場合、（表３）に示すように測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔにおいてコア損失１０００ｋＷ／ｍ3以下、透磁率５０以上および極小損失温度は８０℃以上という満足すべき特性を得ることができた。
【００３４】
【表３】
【００３５】
（表３）に示す結果より明らかなように、酸素量を１０００ｐｐｍ以上、８０００ｐｐｍ以下とすることにより、高い透磁率と低いコア損失を得ることができる。
【００３６】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。
【００３７】
本実施の形態におけるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を（表４）に示す最終組成になるように、ガスアトマイズ法により作製した。このＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を平均粒径６０μｍになるように、ふるいにより分級し、その金属磁性粉１００重量部に対し絶縁性結着剤としてブチラール樹脂２重量部を加えて混合した。その混合粉を一軸プレスにより、成形圧力７ton／cm2で外径２５ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚み約１０ｍｍのトロイダル形状の成形体を形成した。そして、Ｎ2中において７１０℃の温度で熱処理した後、シリコーン樹脂で含浸して試料を作成した。
【００３８】
透磁率の測定はＬＣＲメーターを用いて周波数１０ｋＨｚで、またコア損失の測定は交流Ｂ−Ｈカーブ測定機を用いて測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔでそれぞれ２０℃〜１２０℃まで２０℃毎に温度特性も含めて行い、極小損失温度における特性を（表４）に示した。ただし、極小損失温度が１２０℃以上、あるいは２０℃以下の場合、それぞれ１２０℃、２０℃でのコア損失、透磁率を示している。本実施の形態における高調波歪み対策アクティブフィルタ用チョークコイルの場合、（表４）に示すように測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔにおいてコア損失１０００ｋＷ／ｍ3以下、透磁率５０以上および極小損失温度は８０℃以上という満足すべき特性を得ることができた。
【００３９】
（表４）に示す結果より明らかなように、重量％で、４．５％≦Ａｌ≦８．５％、７．５％≦Ｓｉ≦９．５％、残りをＦｅを主成分とするＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用いた場合、高透磁率で低コア損失で、かつ優れた温度特性を有し、より好ましくは、重量で５．０％≦Ａｌ≦６．５％、８．２％≦Ｓｉ≦９．２％、残りがＦｅを主成分とするＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用いることによりさらに優れた効果を得ることができる。
【００４０】
【表４】
【００４１】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５について説明する。
【００４２】
最終組成においてＡｌが６．０ｗｔ％、Ｓｉが９．０ｗｔ％、残りの主成分をＦｅとする軟磁性合金粉末をガスアトマイズ法により作製し、（表５）に示す平均粒径になるように、ふるいにより分級し、その金属磁性粉１００重量部に対し絶縁性結着剤として有機シリコーン樹脂３重量部を加えて混合した。その混合粉を一軸プレスにより、成形圧力９ton／cm2で外径２５ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚み約１０ｍｍのトロイダル形状の成形体を形成した。そしてＮ2中において７３０℃の温度で熱処理した後、エポキシ樹脂で含浸して試料を作成した。
【００４３】
透磁率の測定はＬＣＲメーターを用いて周波数１０ｋＨｚで、またコア損失の測定は交流Ｂ−Ｈカーブ測定機を用いて測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔでそれぞれ２０℃〜１２０℃まで２０℃毎に温度特性も含めて行い、極小損失温度における特性を（表５）に示した。ただし、極小損失温度が≧１２０℃、あるいは≦２０℃の場合、それぞれ１２０℃、２０℃でのコア損失、透磁率を示している。本実施の形態における高調波歪み対策アクティブフィルタ用チョークコイルの場合、（表５）に示すように測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔにおいてコア損失１０００ｋＷ／ｍ3以下、透磁率５０以上および極小損失温度は８０℃以上という満足すべき特性を得ることができた。
【００４４】
（表５）に示す結果より明らかなように、磁性粉末の平均粒径を１００μｍ以下とすることによりコア損失を低くすることができ、好ましくは平均粒径を５０μｍ以下とすることによりさらにコア損失を低減することができる。
【００４５】
【表５】
【００４６】
（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６について説明する。
【００４７】
最終組成においてＡｌが５．８ｗｔ％、Ｓｉが８．６ｗｔ％、残りの主成分をＦｅとする軟磁性合金を用いて、ガスアトマイズ法により平均粒径４０μｍの粉体を作成した。その金属磁性粉１００重量部に対して絶縁性結着剤としてブチラール樹脂１重量部とスペーシング制御材として平均粒径１μｍのＭｇＯを１重量部添加し、混合した。その混合粉を脱気混合し、粉砕して得られた粒径５００μｍ以下の造粒粉を一軸プレスにより、成形圧力１０ton／cm2で、外径２５ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚み約１０ｍｍのトロイダル形状の成形体を形成した。そして４５０℃の温度で空気中で脱バインダー後、Ｎ2中において（表６）に示す熱処理条件で熱処理した。その後エポキシ樹脂で含浸して試料を作成した。
【００４８】
透磁率の測定はＬＣＲメーターを用いて周波数１０ｋＨｚで、またコア損失の測定は交流Ｂ−Ｈカーブ測定機を用いて測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔでそれぞれ２０℃〜１２０℃まで２０℃毎に温度特性も含めて行い、極小損失温度における特性を（表６）に示した。ただし、極小損失温度が≧１２０℃、あるいは≦２０℃の場合、それぞれ１２０℃、２０℃でのコア損失、透磁率を示している。本実施の形態における高調波歪み対策アクティブフィルタ用チョークコイルの場合、（表６）に示すように測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔにおいてコア損失１０００ｋＷ／ｍ3以下、透磁率５０以上および極小損失温度は８０℃以上という満足すべき特性を得ることができた。
【００４９】
【表６】
【００５０】
（表６）に示す結果より明らかなように、熱処理温度を５００℃以上９００℃以下とすることによりコア損失を低くすることができ、好ましくは熱処理温度を６５０℃〜８００℃とすることによりさらにコア損失を低減することができる。
【００５１】
（実施の形態７）
次に、本発明の実施の形態７について説明する。
【００５２】
最終組成においてＡｌが７．５ｗｔ％、Ｓｉが８．５ｗｔ％、残りの主成分をＦｅとする軟磁性合金粉末と、比較例として従来のセンダスト組成であるＡｌが５．４ｗｔ％、Ｓｉが９．６ｗｔ％、残りの主成分をＦｅとする軟磁性合金粉末をそれぞれガスアトマイズ法により作製し、それぞれの合金粉末の平均粒径が４０μｍになるように、ふるいにより分級し、その金属磁性粉１００重量部に対し絶縁性結着剤として有機シリコーン樹脂４重量部を加えて混合した。その混合粉を一軸プレスにより、成形圧力１０ton／cm2で外径２５ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚み約１０ｍｍのトロイダル形状の成形体を形成した。そして、Ｎ2中において７２０℃の温度で熱処理した後、エポキシ樹脂で含浸して試料を作成した。
【００５３】
図１に測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔにおけるコア損失の温度特性を示す。この特性図より明らかなように、本実施の形態における軟磁性合金粉末は室温（２０〜３０℃付近）でコア損失が負の傾斜を持ち、極小損失温度が少なくとも８０℃以上であるのに対し、比較例はコア損失が室温で正の傾斜を持ち極小損失温度も少なくとも２５℃以下であるために高温で熱暴走する恐れがあることが分かる。
【００５４】
（実施の形態８）
次に、本発明の実施の形態８について説明する。
【００５５】
本実施の形態におけるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を（表７）に示す最終組成になるように、水アトマイズ法により作製した。このＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を平均粒径５０μｍになるように、ふるいにより分級し、その金属磁性粉１００重量部に対して絶縁性結着剤としてブチラール樹脂１．５重量部を加えて混合した。その混合粉を一軸プレスにより、成形圧力１０ton／cm2でＥ字型形状とＩ字型形状を有する成形体を形成した。その後、Ｎ2中において７００℃の温度で熱処理した後、エポキシ樹脂で含浸して試料を作成した。 この試料をノート型パソコンに使用されているＤＣ／ＤＣコンバータのチョークコイル・ＰＣＣ（Ｐower-Ｃhoke-Ｃoil）として用いて周波数２００ｋＨｚで評価した。そのときの温度上昇の結果を（表７）に示す。
【００５６】
（表７）より明らかなように、重量で４．５％≦Ａｌ≦８．５％、７．５％≦Ｓｉ≦９．５％、残りをＦｅを主成分とするＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用いた場合、温度上昇を３０℃以下に抑制することができる。
【００５７】
【表７】
【００５８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、高周波領域において低コア損失で透磁率の高い優れた磁気特性を有する複合磁性材料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコア損失の温度特性を、従来例と比較して示す図
【図２】Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金における最大透磁率μｍのＦｅ、ＳｉおよびＡｌ濃度依存性を示す特性図
【図３】センダスト中心組成域での初透磁率μiのＦｅ、ＳｉおよびＡｌ濃度依存性を示す特性図
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランスコア、チョークコイル、あるいは磁気ヘッド等に用いられる複合磁性体とその製造方法、および複合磁性体に用いられるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電気・電子機器の小型化が進み、小型で高効率の磁性材料が要求されており、高周波領域で用いられるチョークコイルとして、フェライト磁芯や圧粉磁芯が知られている。これらのうち、フェライト磁芯は飽和磁束密度が小さいという欠点を有しており、一方、金属磁性粉を成形して作製される圧粉磁芯は、フェライト磁芯に比べて著しく大きい飽和磁束密度を有しており小型化の面で有利であった。
【０００３】
しかし、圧粉磁芯は透磁率および電力損失についてはフェライト磁芯より優れているとはいえず、ぞのためチョークコイルやインダクターに使用すると、コア損失が大きいためにコアの温度上昇が大きくなって、小型化が難しくなるという一面があった。
【０００４】
一般に、圧粉磁芯のコア損失は通常ヒステリシス損失と渦電流損失よりなり、渦電流損失は、周波数の二乗と、渦電流が流れるサイズすなわち渦電流経路長の二乗にそれぞれ比例して増大する。これを抑制するために磁性粉末表面を電気絶縁性樹脂等で覆い、これにより渦電流の発生を抑制していた。
【０００５】
一方、ヒステリシス損失については、圧粉磁芯の成形が通常５ton／cm2以上の成形圧力で行われるために磁性材料として歪みが増大するとともに透磁率も劣化し、ヒステリシス損失が増大する傾向がある。この傾向を回避するために歪みを解放する手段として、例えば特開平６−３４２７１４号公報、特開平８−３７１０７号公報、特開平９−１２５１０８号公報に記載されているような成形後の熱処理が行われていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末を用いた圧粉磁芯は、温度とともにコア損失が増大するという欠点を有していた。すなわち、コア損失の温度係数が室温付近で正であると、実使用時にトランスあるいはチョークコイル等がコア損失により発熱する。そのために温度が上昇し、この温度上昇によるコア損失が増大して発熱が大きくなり、これを繰り返すことによって熱暴走を引き起こすという課題があった。このような現象を防止するため、実際に使用する場合には、圧粉磁芯が、８０℃〜１００℃付近の温度でコア損失が極小となるような温度特性を持つことが極めて重要なポイントであった。
【０００７】
一般にＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金は、図２および図３に示すように、結晶磁気異方性定数Ｋ≒０、磁歪定数λ≒０の特性を有する組成、すなわち９．６％Ｓｉ、５．５％Ａｌ、残りがＦｅである組成の近傍で急峻な透磁率のピークを示す。この範囲の組成を通常センダストと呼んでいる。従来からＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末を用いた複合磁性材料が各種提案されており、例えば前述の特開平６−３４２７１４号公報、特開平８−３７１０７号公報、特開平９−１２５１０８号公報にもこの種技術が提案されている。しかしながら、いずれの提案もコア損失と温度特性との記述については何等言及されていない。
【０００８】
コア損失の温度特性は、ヒステリシス損失の挙動、つまり透磁率の温度特性により決定される。従来のフェライトは透磁率がある温度において極大を示し、この温度において損失も極小になる。これは、結晶磁気異方性定数Ｋがこの温度において零になり、この温度において磁壁移動が最も容易になる。このため、ヒステリシス損失が減少すると考えられている。
【０００９】
一方、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用いた圧粉磁芯は、図１に示す従来例のように、室温以上でコア損失が単調に増加するため、特に大出力のトランス等に用いることが困難とされてきた。
【００１０】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、低コア損失で発熱が少なく、かつ高い透磁率を有する複合磁性体とその製造方法、およびこの複合磁性体に用いることができる磁性合金粉末を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の複合磁性体は、磁歪定数λの符号が室温で正であり、組成が重量％で５．０％≦Ａｌ≦６．５％、８．２％≦Ｓｉ≦９．２％、残りＦｅからなるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を、電気絶縁性結着剤と混合して圧縮成形後、５００℃以上９００℃以下の温度で熱処理することによって、磁歪定数λの符号が室温で正とし、室温でのコア損失の温度係数が負であり、コア損失が最小となる極小温度が８０℃以上である複合磁性体である。この構成により、高周波数領域において低コア損失である特性を有し、かつ高い透磁率を有する複合磁性体を得ることができる。
【００１３】
本発明者達は、研究の結果、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用いた複合磁性材料の場合、従来から言われているような結晶磁気異方性定数Ｋがコア損失の温度特性を支配する主要因ではなく、今まで注目されていなかった磁歪定数λが支配的であり、さらに磁歪定数λの符号が室温（約２０〜３０℃付近）で正の時にコア損失の温度係数が負の傾斜を持つことを見い出した。そして、特に重量％で４．５％≦Ａｌ≦８．５％、７．５％≦Ｓｉ≦９．５％、残りがＦｅを主成分とするＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用いた場合、透磁率が高くて低コア損失で、かつ優れた温度特性が得られ、より好ましくは重量％で５．０％≦Ａｌ≦６．５％、８．２％≦Ｓｉ≦９．２％、残りがＦｅを主成分とするＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用いることにより、さらに優れた効果が得られることを見い出した。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の複合磁性体は、磁歪定数λの符号が室温で正となるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用いることにより、室温におけるコア損失の温度係数を負にした複合磁性体である。本発明の複合磁性体は、コア損失の温度係数を負にすることができるため、高周波領域でも低コア損失で透磁率の高い優れた磁気特性を得ることができる。なお、本発明の複合磁性体は、コア損失が最小となる極小温度が、８０℃以上であることが好ましい。
【００１５】
本発明の複合磁性体は、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末である主成分と、絶縁性結着剤の熱処理後の残存物あるいは含浸用樹脂あるいは空孔等からなる絶縁物成分とから構成されるもので、磁気特性の観点から、軟磁性合金粉末の含有量は体積％で７０〜９９％の範囲にあることが好ましい。また、この軟磁性合金粉末の組成は、重量％で４．５％≦Ａｌ≦８．５％、７．５％≦Ｓｉ≦９．５％、残りがＦｅであることが好ましい。なお、この軟磁性合金粉末は、磁気特性に悪影響を及ぼさない程度の少量の不純物や添加物を含んでいてもよい。また、この複合磁性体は、主成分であるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末の上に、他の磁性粉末が混合されていてもよい。
【００１６】
この軟磁性合金粉末は、ガスアトマイズ法または水アトマイズ法または合金化後の粉砕により得られる粉末であることが好ましい。また粉末形状は、球状、偏平状、多角形状のいずれであってもよい。粉末の平均粒径は１〜１００μｍの範囲にあることが好ましく、特に１〜５０μｍの範囲にあることがより好ましい。平均粒径が１μｍ未満になると、成形密度が小さくなるため、透磁率が低下して望ましくない。この軟磁性合金粉末は、厚み５ｎｍ以上の酸化膜で被覆されていることが好ましい。この被膜により、絶縁性が向上し、渦電流損失がより低減される。
【００１７】
本発明の複合磁性体の製造方法は、磁歪定数λの符号が室温で正となるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を、電気絶縁性結着剤と混合し圧縮成形後、５００℃以上９００℃以下の温度で熱処理することを特徴とする。この複合磁性体の製造方法によれば、圧縮成形後の熱処理により渦電流損失の低減およびヒステリシス損失の低減を図ることができ、より安定した優れた磁気特性を有する複合磁性体を得ることができる。
【００１８】
本発明の製造方法における絶縁性結着剤は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、塩化ビニール樹脂、ブチラール樹脂、有機シリコーン樹脂のうちの少なくとも１つであることが好ましい。なお、５００℃以上９００℃以下の温度で熱処理するため、結着剤成分の磁性合金粉末への拡散が少ないものがより好ましい。熱処理雰囲気は、空気中でも可能であるが、金属の酸化を防ぐ意味から非酸化雰囲気で行うことが望ましい。
【００１９】
熱処理後、絶縁性含浸剤で含浸することが好ましい。これは、５００℃以上の温度で熱処理すると樹脂等の結着剤は分解するために複合磁性体の機械的強度は低下する。このため、熱処理後絶縁性含浸剤で含浸することでコア強度の向上、金属磁性体の防錆、表面高抵抗化等を図ることができる。また、真空含浸することにより内部に含浸剤が入り込むので、より好ましい。
【００２０】
本発明のＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末は、組成が重量％で、４．５％≦Ａｌ≦８．５％、７．５％≦Ｓｉ≦９．５％、残りをＦｅとするものであり、酸素量が１０００ｐｐｍ以上８０００ｐｐｍ以下であり、かつ磁歪定数λの符号が室温で正であるものが好ましい。この軟磁性合金粉末を用いることにより、コア損失の温度係数を負にすることができるため、高周波領域でも低コア損失でより透磁率の高い優れた磁気特性を得ることができる。なお、酸素量が１０００ｐｐｍ以上の場合、渦電流損失がより低減する。これは金属磁性粉末の抵抗値が、酸素含有量と共に上昇するために渦電流損失が低減したと考えられる。一方、酸素量が８０００ｐｐｍを超えると、ヒステリシス損失が増加するため、全体のコア損失が大きくなる。
【００２１】
以下に、本発明の具体例を説明する。
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における複合磁性体について説明する。
【００２２】
本実施の形態におけるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を、（表１）に示す最終組成になるように、水アトマイズ法により作製した。粉体の酸素量はすべて２０００ｐｐｍ〜３０００ｐｐｍであった。このＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を平均粒径５０μｍになるように、ふるいにより分級し、その金属磁性粉１００重量部に対し絶縁性結着剤としてブチラール樹脂２重量部を加え、混合した。その混合粉を一軸プレス機により、成形圧力１０ton／cm2で、外径２５ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚み約１０ｍｍのトロイダル形状の成形体を形成した。その後、Ｎ2中、６９０℃の温度で熱処理した後、シリコーン樹脂で含浸して試料を作成した。
【００２３】
透磁率の測定はＬＣＲメーターを用いて周波数１０ｋＨｚで、またコア損失の測定は交流Ｂ−Ｈカーブ測定機を用いて、測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔでそれぞれ２０℃〜１２０℃まで２０℃毎に温度特性も含めて行った。極小損失温度における特性を（表１）に示す。ただし、極小損失温度が１２０℃以上、あるいは２０℃以下の場合、それぞれ１２０℃、２０℃でのコア損失、透磁率を示している。本実施の形態における高調波歪み対策アクティブフィルタ用チョークコイルの場合、（表１）に示すように測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔにおいてコア損失１０００ｋＷ／ｍ3以下、透磁率５０以上および極小損失温度は８０℃以上という満足すべき特性を得ることができた。
【００２４】
（表１）に示す結果より明らかなように、重量で４．５％≦Ａｌ≦８．５％、７．５％≦Ｓｉ≦９．５％、残りがＦｅを主成分とするＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用いることにより、高透磁率でコア損失を低く、かつ優れた温度特性を備えることができる。より好ましくは、重量で５．０％≦Ａｌ≦６．５％、８．２％≦Ｓｉ≦９．２％、残りがＦｅを主成分とするＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用いることにより、さらに優れた効果を得ることができる。
【００２５】
【表１】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
【００２７】
最終組成においてＡｌが６．０ｗｔ％、Ｓｉが９．０ｗｔ％、残りの主成分をＦｅとする軟磁性合金粉末をインゴット粉砕法で作製した。粉体の酸素量はすべて１０００ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍであり、（表２）に示す平均粒径になるように、ふるいあるいは空気分級法により分級し、その金属磁性粉１００重量部に対し絶縁性結着剤として有機シリコーン樹脂５重量部を加え、混合した。その混合粉を一軸プレスにて、成形圧力７ton／cm2で、外径２５ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚み約１０ｍｍのトロイダル形状の成形体を形成した。その後、Ｎ2中において７２０℃で熱処理した後、エポキシ樹脂で含浸して試料を作成した。
【００２８】
透磁率の測定はＬＣＲメーターを用いて周波数１０ｋＨｚで、また、コア損失の測定は交流Ｂ−Ｈカーブ測定機を用いて測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔでそれぞれ２０℃〜１２０℃まで２０℃毎に温度特性も含めて行い、極小損失温度における特性を（表２）に示した。ただし、極小損失温度が≧１２０℃、あるいは≦２０℃の場合、それぞれ１２０℃、２０℃でのコア損失、透磁率を示している。本実施の形態における高調波歪み対策アクティブフィルタ用チョークコイルの場合、（表２）に示すように測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔにおいてコア損失１０００ｋＷ／ｍ3以下、透磁率５０以上および極小損失温度は８０℃以上という満足すべき特性を得ることができた。
【００２９】
（表２）に示す結果より明らかなように、磁性粉末の平均粒径を１μｍ以上１００μｍ以下とすることによりコア損失を低くすることができ、好ましくは平均粒径を１μｍ以上５０μｍ以下とすることによりさらにコア損失を低減することができる。
【００３０】
【表２】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
【００３２】
最終組成においてＡｌが５．８ｗｔ％、Ｓｉが８．６ｗｔ％、残りの主成分をＦｅとする軟磁性合金を用いて水アトマイズ法により平均粒径３０μｍの粉体を作成した。その金属磁性粉１００重量部に対し絶縁性結着剤としてブチラール樹脂１重量部とスペーシング制御材として平均粒径１μｍのＴｉＯ2を０．５重量部添加し、混合した。その混合粉を脱気混合し粉砕して得られた粒径５００μｍ以下の造粒粉を一軸プレス機により、成形圧力１２ton／cm2で外径２５ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚み約１０ｍｍのトロイダル形状の成形体を形成した。そして４５０℃の温度で空気中で脱バインダー後、Ｎ2中において７３０℃で熱処理し、さらに、エポキシ樹脂で含浸して試料を作成した。
【００３３】
透磁率の測定はＬＣＲメーターを用いて周波数１０ｋＨｚで、また、コア損失の測定は交流Ｂ−Ｈカーブ測定機を用いて測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔでそれぞれ２０℃〜１２０℃まで２０℃毎に温度特性も含めて行い、極小損失温度における特性を（表３）に示した。ただし、極小損失温度が≧１２０℃、あるいは≦２０℃の場合、それぞれ１２０℃、２０℃でのコア損失、透磁率を示している。本実施の形態における高調波歪み対策アクティブフィルタ用チョークコイルの場合、（表３）に示すように測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔにおいてコア損失１０００ｋＷ／ｍ3以下、透磁率５０以上および極小損失温度は８０℃以上という満足すべき特性を得ることができた。
【００３４】
【表３】
（表３）に示す結果より明らかなように、酸素量を１０００ｐｐｍ以上、８０００ｐｐｍ以下とすることにより、高い透磁率と低いコア損失を得ることができる。
【００３６】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。
【００３７】
本実施の形態におけるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を（表４）に示す最終組成になるように、ガスアトマイズ法により作製した。このＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を平均粒径６０μｍになるように、ふるいにより分級し、その金属磁性粉１００重量部に対し絶縁性結着剤としてブチラール樹脂２重量部を加えて混合した。その混合粉を一軸プレスにより、成形圧力７ton／cm2で外径２５ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚み約１０ｍｍのトロイダル形状の成形体を形成した。そして、Ｎ2中において７１０℃の温度で熱処理した後、シリコーン樹脂で含浸して試料を作成した。
【００３８】
透磁率の測定はＬＣＲメーターを用いて周波数１０ｋＨｚで、またコア損失の測定は交流Ｂ−Ｈカーブ測定機を用いて測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔでそれぞれ２０℃〜１２０℃まで２０℃毎に温度特性も含めて行い、極小損失温度における特性を（表４）に示した。ただし、極小損失温度が１２０℃以上、あるいは２０℃以下の場合、それぞれ１２０℃、２０℃でのコア損失、透磁率を示している。本実施の形態における高調波歪み対策アクティブフィルタ用チョークコイルの場合、（表４）に示すように測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔにおいてコア損失１０００ｋＷ／ｍ3以下、透磁率５０以上および極小損失温度は８０℃以上という満足すべき特性を得ることができた。
【００３９】
（表４）に示す結果より明らかなように、重量％で、４．５％≦Ａｌ≦８．５％、７．５％≦Ｓｉ≦９．５％、残りをＦｅを主成分とするＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用いた場合、高透磁率で低コア損失で、かつ優れた温度特性を有し、より好ましくは、重量で５．０％≦Ａｌ≦６．５％、８．２％≦Ｓｉ≦９．２％、残りがＦｅを主成分とするＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用いることによりさらに優れた効果を得ることができる。
【００４０】
【表４】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５について説明する。
【００４２】
最終組成においてＡｌが６．０ｗｔ％、Ｓｉが９．０ｗｔ％、残りの主成分をＦｅとする軟磁性合金粉末をガスアトマイズ法により作製し、（表５）に示す平均粒径になるように、ふるいにより分級し、その金属磁性粉１００重量部に対し絶縁性結着剤として有機シリコーン樹脂３重量部を加えて混合した。その混合粉を一軸プレスにより、成形圧力９ton／cm2で外径２５ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚み約１０ｍｍのトロイダル形状の成形体を形成した。そしてＮ2中において７３０℃の温度で熱処理した後、エポキシ樹脂で含浸して試料を作成した。
【００４３】
透磁率の測定はＬＣＲメーターを用いて周波数１０ｋＨｚで、またコア損失の測定は交流Ｂ−Ｈカーブ測定機を用いて測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔでそれぞれ２０℃〜１２０℃まで２０℃毎に温度特性も含めて行い、極小損失温度における特性を（表５）に示した。ただし、極小損失温度が≧１２０℃、あるいは≦２０℃の場合、それぞれ１２０℃、２０℃でのコア損失、透磁率を示している。本実施の形態における高調波歪み対策アクティブフィルタ用チョークコイルの場合、（表５）に示すように測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔにおいてコア損失１０００ｋＷ／ｍ3以下、透磁率５０以上および極小損失温度は８０℃以上という満足すべき特性を得ることができた。
【００４４】
（表５）に示す結果より明らかなように、磁性粉末の平均粒径を１００μｍ以下とすることによりコア損失を低くすることができ、好ましくは平均粒径を５０μｍ以下とすることによりさらにコア損失を低減することができる。
【００４５】
【表５】
（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６について説明する。
【００４７】
最終組成においてＡｌが５．８ｗｔ％、Ｓｉが８．６ｗｔ％、残りの主成分をＦｅとする軟磁性合金を用いて、ガスアトマイズ法により平均粒径４０μｍの粉体を作成した。その金属磁性粉１００重量部に対して絶縁性結着剤としてブチラール樹脂１重量部とスペーシング制御材として平均粒径１μｍのＭｇＯを１重量部添加し、混合した。その混合粉を脱気混合し、粉砕して得られた粒径５００μｍ以下の造粒粉を一軸プレスにより、成形圧力１０ton／cm2で、外径２５ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚み約１０ｍｍのトロイダル形状の成形体を形成した。そして４５０℃の温度で空気中で脱バインダー後、Ｎ2中において（表６）に示す熱処理条件で熱処理した。その後エポキシ樹脂で含浸して試料を作成した。
【００４８】
透磁率の測定はＬＣＲメーターを用いて周波数１０ｋＨｚで、またコア損失の測定は交流Ｂ−Ｈカーブ測定機を用いて測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔでそれぞれ２０℃〜１２０℃まで２０℃毎に温度特性も含めて行い、極小損失温度における特性を（表６）に示した。ただし、極小損失温度が≧１２０℃、あるいは≦２０℃の場合、それぞれ１２０℃、２０℃でのコア損失、透磁率を示している。本実施の形態における高調波歪み対策アクティブフィルタ用チョークコイルの場合、（表６）に示すように測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔにおいてコア損失１０００ｋＷ／ｍ3以下、透磁率５０以上および極小損失温度は８０℃以上という満足すべき特性を得ることができた。
【００４９】
【表６】
（表６）に示す結果より明らかなように、熱処理温度を５００℃以上９００℃以下とすることによりコア損失を低くすることができ、好ましくは熱処理温度を６５０℃〜８００℃とすることによりさらにコア損失を低減することができる。
【００５１】
（実施の形態７）
次に、本発明の実施の形態７について説明する。
【００５２】
最終組成においてＡｌが７．５ｗｔ％、Ｓｉが８．５ｗｔ％、残りの主成分をＦｅとする軟磁性合金粉末と、比較例として従来のセンダスト組成であるＡｌが５．４ｗｔ％、Ｓｉが９．６ｗｔ％、残りの主成分をＦｅとする軟磁性合金粉末をそれぞれガスアトマイズ法により作製し、それぞれの合金粉末の平均粒径が４０μｍになるように、ふるいにより分級し、その金属磁性粉１００重量部に対し絶縁性結着剤として有機シリコーン樹脂４重量部を加えて混合した。その混合粉を一軸プレスにより、成形圧力１０ton／cm2で外径２５ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚み約１０ｍｍのトロイダル形状の成形体を形成した。そして、Ｎ2中において７２０℃の温度で熱処理した後、エポキシ樹脂で含浸して試料を作成した。
【００５３】
図１に測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔにおけるコア損失の温度特性を示す。この特性図より明らかなように、本実施の形態における軟磁性合金粉末は室温（２０〜３０℃付近）でコア損失が負の傾斜を持ち、極小損失温度が少なくとも８０℃以上であるのに対し、比較例はコア損失が室温で正の傾斜を持ち極小損失温度も少なくとも２５℃以下であるために高温で熱暴走する恐れがあることが分かる。
【００５４】
（実施の形態８）
次に、本発明の実施の形態８について説明する。
【００５５】
本実施の形態におけるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を（表７）に示す最終組成になるように、水アトマイズ法により作製した。このＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を平均粒径５０μｍになるように、ふるいにより分級し、その金属磁性粉１００重量部に対して絶縁性結着剤としてブチラール樹脂１．５重量部を加えて混合した。その混合粉を一軸プレスにより、成形圧力１０ton／cm2でＥ字型形状とＩ字型形状を有する成形体を形成した。その後、Ｎ2中において７００℃の温度で熱処理した後、エポキシ樹脂で含浸して試料を作成した。 この試料をノート型パソコンに使用されているＤＣ／ＤＣコンバータのチョークコイル・ＰＣＣ（Ｐower-Ｃhoke-Ｃoil）として用いて周波数２００ｋＨｚで評価した。そのときの温度上昇の結果を（表７）に示す。
【００５６】
（表７）より明らかなように、重量で４．５％≦Ａｌ≦８．５％、７．５％≦Ｓｉ≦９．５％、残りをＦｅを主成分とするＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用いた場合、温度上昇を３０℃以下に抑制することができる。
【００５７】
【表７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、高周波領域において低コア損失で透磁率の高い優れた磁気特性を有する複合磁性材料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコア損失の温度特性を、従来例と比較して示す図
【図２】Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金における最大透磁率μｍのＦｅ、ＳｉおよびＡｌ濃度依存性を示す特性図
【図３】センダスト中心組成域での初透磁率μiのＦｅ、ＳｉおよびＡｌ濃度依存性を示す特性図
Claims (4)
- 磁歪定数λの符号が室温で正であり、組成が重量％で５．０％≦Ａｌ≦６．５％、８．２％≦Ｓｉ≦９．２％、残りＦｅからなるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を、
電気絶縁性結着剤と混合して圧縮成形後、
５００℃以上９００℃以下の温度で熱処理することによって、
磁歪定数λの符号が室温で正とし、室温でのコア損失の温度係数が負であり、コア損失が最小となる極小温度が８０℃以上であることを特徴とする複合磁性体。 - 磁歪定数λの符号が室温で正であり、組成が重量％で５．０％≦Ａｌ≦６．５％、８．２％≦Ｓｉ≦９．２％、残りＦｅからなるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を、
電気絶縁性結着剤と混合して圧縮成形後、
５００℃以上９００℃以下の温度で熱処理することによって、
磁歪定数λの符号を室温で正とし、室温でのコア損失の温度係数を負とし、コア損失が最小となる極小温度を８０℃以上とすることを特徴とする複合磁性体の製造方法。 - 前記軟磁性合金粉末の平均粒径が１μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の複合磁性体の製造方法。
- 前記電気絶縁性結着剤が、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、塩化ビニール樹脂、ブチラール樹脂、有機シリコーン樹脂のうち少なくとも１つからなることを特徴とする請求項２記載の複合磁性体の製造方法。
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