JP5032690B1 - 圧粉成形体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧粉成形体10は、絶縁被膜を具える被覆軟磁性粒子を圧縮成形してなり、対向配置された板状部111,112に挟まれた錘台部113を主体とする変形錘台体である。圧粉成形体10の縦断面は、台形状面113sと、台形状面113sの長辺に繋がる長辺側矩形状面111sと、台形状面113sの短辺に繋がる短辺側矩形状面112sとで構成される。成形用金型との摺接面が主として錘台部113の外周面113oで構成される。外周面113oが圧縮成形物の抜き出し方向に対して傾斜するため、圧縮成形物と上記金型との摩擦を低減して、圧粉成形体10は、絶縁被膜の損傷を低減できる。従って、圧粉成形体10は、後処理時間の短縮により生産性に優れる上に、低損失である。
【選択図】図1
Description
圧粉成形体10は、磁性粉末を成形用金型(代表的には、ダイ・上パンチ・下パンチを具えるもの)によって圧縮して成形され、磁心の素材に利用される磁性材料である。圧粉成形体10は、直方体に類似の立体であるが、直方体のように任意の外表面に平行な断面をとったときの断面積が一様ではなく、断面積が異なる部分を有する異形状の立体である点を最大の特徴とする。以下、より詳細に説明する。
圧粉成形体10は、対向配置された板状部111,112と、これら板状部111,112に挟まれた錘台部113とを具え、錘台部113を主体とする変形錘台体である。圧粉成形体10を、一方の板状部111から他方の板状部112に向かう方向に沿った平面(板状部111,112の厚さ方向に平行な平面)で切断したとき、その断面(以下、この断面を縦断面と呼ぶ)は、図1(B)に示すように、対向配置された二つの矩形状面111s,112sと、これら矩形状面111s,112sに挟まれる台形状面113sとで構成される。両矩形状面111s,112sと台形状面113sとは滑らかに繋がっており、各矩形状面111s,112sは、台形状面113sの長辺に繋がる長辺側矩形状面111s、台形状面113sの短辺に繋がる短辺側矩形状面112sである。長辺側矩形状面111sにおける対向する二辺の長さは、台形状面113sの長辺の長さに等しい。短辺側矩形状面112sにおける対向する二辺の長さは、台形状面113sの短辺の長さに等しい。また、短辺側矩形状面112sの長辺(=台形状面113sの短辺)の長さは、長辺側矩形状面111sの長辺よりも短い。そのため、台形状面113sは、長辺側矩形状面111sから短辺側矩形状面112sに向かって先細りしている。
{成形用金型}
上記特定の形状の圧粉成形体10は、例えば、図2に示す成形用金型100を用いて製造することができる。まず、成形用金型100を説明する。
次に、成形用金型100を用いて圧粉成形体10(図1)を製造する手順を説明する。ダイ103の貫通孔103hに下パンチ102を挿入して、ダイ103と下パンチ102とで所定の大きさの成形空間を形成する。上パンチ101は、上方に逃がしておく。
圧粉成形体10(図1)の原料粉末となる磁性粉末には、軟磁性材料からなる軟磁性粒子と、軟磁性粒子の表面に設けられた絶縁被膜とを具える被覆軟磁性粉末を用いる。
圧粉成形体10は、断面が台形状面113sで構成される錘台部113を主体とすることで、成形用金型(ダイの内周面)に摺接する面(外周面113o)が、圧縮成形物の抜き出し方向に対して傾斜するため、摺接時の摩擦を効果的に低減できる。従って、圧縮成形物を成形用金型から抜き出し易い上に、抜き出した圧縮成形物の外周面及びその近傍を構成する被覆軟磁性粒子は、上記摩擦の低減により、絶縁被膜の損傷が低減されていたり、隣り合う軟磁性粒子が塑性変形により導通した箇所:ブリッジ部の生成が抑制されていたりする。そのため、上記圧縮成形物にブリッジ部を除去するための後処理を施す場合、処理時間の短縮や、ブリッジ部の除去量の低減を図ることができる。これらのことから、圧粉成形体10は、生産性に優れる。
次に、図3,図4を参照して、本発明磁気回路部品の一例としてリアクトルを説明する。リアクトル1は、一対の筒状のコイル素子2a,2bを有するコイル2と、コイル2を励磁したときに閉磁路を形成する磁心3とを具える。磁心3は、コイル素子2a,2b内にそれぞれ挿入配置される一対の柱状の内側コア部31と、コイル2から露出され、一対の内側コア部31を連結して環状体を構成する露出コア部32とを具える。磁心3は、主として、圧粉成形体からなる複数のコア片により構成されている。リアクトル1の特徴とするところは、内側コア部31を構成する各コア片が実施形態1の圧粉成形体10から構成されているところにある。内側コア部31を構成するコア片以外の構成は、公知のリアクトルの構成を利用することができ、図3,図4に示す構成や後述する構成は一例である。
コイル2は、接合部の無い1本の連続する巻線2wを螺旋状に巻回してなる一対のコイル素子2a,2bと、両コイル素子2a,2bを連結する連結部2rとを具える。各コイル素子2a,2bは、互いに同一の巻数の中空の筒状体であり、各軸方向が平行するように並列(横並び)され、コイル2の他端側(図3では右側)において巻線2wの一部がU字状に屈曲されて連結部2rが形成されている。この構成により、両コイル素子2a,2bの巻回方向は同一となっている。
磁心3の説明は、図4を参照して行う。磁心3は、各コイル素子2a,2b(図3)に覆われる一対の柱状の内側コア部31と、コイル2(図3)が配置されず、コイル2から露出される一対の露出コア部32とを有する。各内側コア部31はそれぞれ、各コイル素子2a,2bの内周形状に沿った外形を有する柱状体(ここでは、実質的に直方体)であり、各露出コア部32はそれぞれ、一対の台形状面を有する柱状体である。磁心3は、離間して配置される内側コア部31を挟むように露出コア部32が配置され、各内側コア部31の端面と露出コア部32の内端面とを接触させて環状に形成される。
その他、コイル2と磁心3との間の絶縁性を高めるために、絶縁性樹脂から構成されるインシュレータを具えたり、コイル2と磁心3との組合体の外周を絶縁性樹脂で覆った一体化物としたり、組合体を金属材料などからなるケースに収納したり、ケースに収納した組合体を封止樹脂により覆ったりすることができる。
リアクトル1は、磁心3において、特に、コイル2内に収納される箇所(内側コア部31)の素材に圧粉成形体10を用いていることで、当該素材が生産性に優れることから、リアクトル1自体の生産性にも優れる。また、後述する試験例に示すようにリアクトル1は、磁心3において、特に、コイル2内に収納される箇所(内側コア部31)、つまり渦電流損が生じ易い箇所の素材に低損失な圧粉成形体10を用いていることで、低損失である。
実施形態2では、一対のコイル素子を具えるリアクトルを説明した。その他、一つの筒状のコイルを具え、磁心として、筒状のコイルが配置される柱状の内側コア部と、筒状のコイルの外周に配置される外周コア部と、筒状のコイルの端面に対向して配置され、内側コア部と外周コア部とを連結する端面コア部とを具える形態が挙げられる。この形態では、外周コア部及び端面コア部が露出コア部となる。代表的には、ER型コア、E型コア、I型コアを組み合せて構成されるE-I形態、E-E形態、ポット形態などと呼ばれる形態が挙げられる。
特定の錘台体部分を有し、かつ加圧成形面を具える立体をこの錘台体に隣接して具える圧粉成形体は、板状部111を構成する長辺側矩形状面の面積S1+板状部112を構成する短辺側矩形状面の面積S2≧錘台部113を構成する台形状面の面積S3となる場合でも、上述の実施形態1の圧粉成形体10などと同様に低損失で生産性に優れる。この圧粉成形体は、絶縁被膜を具える被覆軟磁性粒子を圧縮成形してなり、
筒状のコイル内に配置される内側部分と、
前記内側部分に隣接され、前記圧縮成形体の外表面を構成する第一面を有する第一部分と、
前記内側部分に隣接され、前記圧縮成形体の外表面を構成し、前記第一面に対向配置される第二面を有する第二部分とを具え、
前記内側部分について前記コイルの軸方向の断面をとったとき、前記内側部分と前記第一部分との境界線が前記内側部分と前記第二部分との境界線よりも長く、
前記内側部分と前記第一部分との境界面の面積に対する前記第二部分との境界面の面積の比が80%以上99.8%以下であり、
前記コイルの軸方向を成形時の加圧方向として成形され、
前記第一面が成形用金型からの抜き出し方向の先端側に配置された形態が挙げられる。上記形態は、コイルの軸方向が成形時の加圧方向であるため、上記第一面及び上記第二面はいずれも、加圧成形面となる。上記形態は、代表的には、上記内側部分が錘台体であり、上記第一部分及び上記第二部分が上述した板状部と同様に、直方体や円柱などの柱状体である立体である。より具体的な形態としては、上述したE型コアやER型コア、T型コアなどであって、長辺側矩形状面が台形状面よりも大きな形態が挙げられる。
圧粉成形体を作製し、得られた圧粉成形体を用いてリアクトルを作製し、このリアクトルの渦電流損を調べた。また、後処理の処理時間、成形用金型の摩耗量を調べた。
3 磁心 31 内側コア部 31m コア片 31g ギャップ材 32 露出コア部
10,11,12 圧粉成形体 111,112 板状部 111f,112f 加圧成形面
111s 長辺側矩形状面 112s 短辺側矩形状面 111o,112o,113o 外周面
113 錘台部 113s 台形状面
1111,1112 長方形状の面 1113 台形状の面
100,110,120,130,140 成形用金型
101 上パンチ 101p,102p 押圧面
102,102A,102B,102C,102α,102β 下パンチ 103 ダイ 103h 貫通孔
103i 内周面 1011,1012,1212,1411,1412 直線部
1013,1213,1413 テーパ部 104 コアロッド
P 原料粉末
Claims (8)
- 絶縁被膜を具える被覆軟磁性粒子を圧縮成形してなる圧粉成形体であって、
この圧粉成形体の少なくとも一部の断面として、
対向配置された長辺と短辺とを具える台形状面と、
前記台形状面の長辺に繋がる長辺側矩形状面と、
前記台形状面の短辺に繋がる短辺側矩形状面とから構成される面を有し、
前記台形状面の面積が前記長辺側矩形状面及び前記短辺側矩形状面の合計面積よりも大きく、
前記長辺側矩形状面の厚み及び短辺側矩形状面の厚みの各々が0.3mm以上であることを特徴とする圧粉成形体。 - 前記台形状面と前記長辺側矩形状面との境界面を第一面、前記台形状面と前記短辺側矩形状面との境界面を第二面とするとき、第一面及び第二面の少なくとも一方の面に垂直な方向が加圧方向となるように成形されていることを特徴とする請求項1に記載の圧粉成形体。
- 前記第一面に平行な面及び前記第二面に平行な面はいずれも、加圧成形面であることを特徴とする請求項2に記載の圧粉成形体。
- 前記台形状面と前記長辺側矩形状面との境界面を第一面、前記台形状面と前記短辺側矩形状面との境界面を第二面とするとき、第一面の面積に対する第二面の面積の比が80%以上99.8%以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の圧粉成形体。
- 前記台形状面を有する部分は、筒状のコイルが配置される箇所に利用され、
前記台形状面の斜辺を構成する面が、前記コイルの内周面に対向するように配置されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の圧粉成形体。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の圧粉成形体を具えることを特徴とするリアクトル用コア。
- 磁心と、磁心の一部に配置される筒状のコイルとを具える磁気回路部品であって、
前記磁心は、前記コイル内に配置される内側コア部と、前記コイルから露出されて、前記内側コア部と共に閉磁路を形成する露出コア部とを具え、
前記内側コア部は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の圧粉成形体を具えることを特徴とする磁気回路部品。 - 前記磁気回路部品は、リアクトルであることを特徴とする請求項7に記載の磁気回路部品。
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