JP5329069B2 - Composite material for magnetic core - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite material for magnetic core capable of forming a magnetic core whose insulating characteristics can be stably maintained over a long period of time. <P>SOLUTION: The composite material for magnetic core in a suitable embodiment contains: ferromagnetic powder; epoxy resin having a thermosetting property; a curing agent of epoxy resin whose molecular weight is 2,000 or more and/or a curing agent of epoxy resin which has at least one kind of structure selected from a group comprising a polyamidimide structure, a polyvinylphenol structure, a bismaleimide structure and a silicone structure. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、磁芯用複合材料に関する。   The present invention relates to a composite material for a magnetic core.

インダクタ等は、一般に、磁芯を含む構造を有している。この磁芯は、磁芯用複合材料を成形することによって製造されており、磁芯用複合材料としては、強磁性粉と熱硬化性樹脂とを含有するものが多く用いられている。例えば、常温において固体状を呈する熱硬化性樹脂を含む粉末結合剤、所定の溶剤及び磁性粉末を混合したものが知られている(特許文献1参照)。
特許第2700713号公報
Inductors and the like generally have a structure including a magnetic core. This magnetic core is manufactured by molding a magnetic core composite material. As the magnetic core composite material, a material containing ferromagnetic powder and a thermosetting resin is often used. For example, a mixture of a powder binder containing a thermosetting resin that is solid at room temperature, a predetermined solvent, and magnetic powder is known (see Patent Document 1).
Japanese Patent No. 2700713

しかしながら、上記従来の磁芯用複合材料を用いて磁芯を形成した場合、長期間高温下で放置すると、その絶縁特性が低下し易いという問題があった。磁芯の絶縁特性が低下すると、インダクタの損失が増大してしまい、また、場合によってはショートしてしまうこともある。   However, when the magnetic core is formed using the above conventional composite material for magnetic core, there is a problem that its insulating characteristics are liable to deteriorate if left at high temperature for a long time. When the insulation characteristics of the magnetic core deteriorate, the loss of the inductor increases, and in some cases, a short circuit may occur.

そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、高温下でも絶縁特性を安定に維持することができる磁芯を形成可能な磁芯用複合材料を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a composite material for a magnetic core capable of forming a magnetic core capable of stably maintaining an insulating property even at high temperatures. .

上記目的を達成するため、本発明の磁芯用複合材料は、強磁性粉末と、熱硬化性を有するエポキシ樹脂と、分子量が4000〜20000であり、ポリビニルフェノール、変性ポリアミドイミド樹脂及びアミノ変性シリコーンからなる群より選ばれる少なくとも1種のエポキシ樹脂の硬化剤とを含有し、硬化剤の配合量が、エポキシ樹脂の1/2当量を超え、2当量未満であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the composite material for magnetic core of the present invention has a ferromagnetic powder, a thermosetting epoxy resin, a molecular weight of 4000-20000, polyvinylphenol, modified polyamideimide resin, and amino-modified silicone. And a curing agent of at least one epoxy resin selected from the group consisting of: and a blending amount of the curing agent is more than 1/2 equivalent of the epoxy resin and less than 2 equivalents.

このような本発明の磁芯用複合材料は、硬化により磁芯を形成することができる。かかる硬化においては、エポキシ樹脂の硬化が生じるが、得られる硬化物は、硬化剤に由来する架橋構造を多く含むものとなる。ここで、上記本発明の磁芯用複合材料は、硬化剤として、分子量が4000〜20000である硬化剤を含んでいるため、これを硬化させて得られる磁芯は、分子量が大きい架橋構造を有しており、高温でも熱分解し難いエポキシ樹脂の硬化物を含むようになる。 Such a composite material for magnetic core of the present invention can form a magnetic core by curing. In such curing, curing of the epoxy resin occurs, but the obtained cured product contains a lot of cross-linked structures derived from the curing agent. Here, since the composite material for a magnetic core according to the present invention includes a curing agent having a molecular weight of 4000 to 20000 as a curing agent, the magnetic core obtained by curing this has a cross-linked structure having a large molecular weight. It contains a cured product of an epoxy resin that is difficult to thermally decompose even at high temperatures.

本発明者らの知見によると、上記従来の磁芯用複合材料を用いた磁芯では、高温下では熱硬化性樹脂の分解が生じ、これによって絶縁特性の低下が生じていると推測される。これに対して、本発明の磁芯用複合材料から得られる磁芯は、上記のように熱分解し難いエポキシ樹脂の硬化物を含むことから、高温下でも絶縁特性が低下し難くなると考えられる。   According to the knowledge of the present inventors, in the magnetic core using the conventional composite material for magnetic core, it is presumed that the thermosetting resin is decomposed at a high temperature, and this causes a decrease in insulation characteristics. . On the other hand, the magnetic core obtained from the composite material for magnetic core according to the present invention contains a cured product of an epoxy resin that is difficult to be thermally decomposed as described above. .

本発明の磁芯用複合材料は、強磁性粉末と、熱硬化性を有するエポキシ樹脂と、イミド構造、フェノール構造及びエポキシ樹脂と反応する官能基を有するシリコーン構造からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造を有するエポキシ樹脂の硬化剤とを含有し、硬化剤の分子量が4000〜20000である、及び、硬化剤の配合量が、エポキシ樹脂の1/2当量を超え、2当量未満であることを特徴としてもよい。 The composite material for a magnetic core of the present invention is at least one selected from the group consisting of a ferromagnetic powder, a thermosetting epoxy resin, an imide structure, a phenol structure, and a silicone structure having a functional group that reacts with the epoxy resin. An epoxy resin curing agent having a structure, the molecular weight of the curing agent is 4000 to 20000 , and the blending amount of the curing agent is more than 1/2 equivalent of the epoxy resin and less than 2 equivalents. It may be a feature.

かかる本発明の磁芯用複合材料によれば、硬化剤に由来するイミド構造、フェノール構造及びエポキシ樹脂を反応する官能基を有するシリコーン構造を含む架橋構造を有するエポキシ樹脂の硬化物を含有する磁芯が得られるようになる。そして、架橋構造におけるこれらの構造は、極めて高い耐熱性を有する構造であることから、上記本発明の磁芯用複合材料により得られる磁芯も、高温でも熱分解し難いエポキシ樹脂の硬化物を含むようになり、その結果、高温下でも絶縁特性を良好に維持することができる。   According to such a composite material for a magnetic core of the present invention, a magnetic material containing a cured product of an epoxy resin having a crosslinked structure including an imide structure derived from a curing agent, a phenol structure, and a silicone structure having a functional group that reacts with the epoxy resin. A core can be obtained. And since these structures in the crosslinked structure are structures having extremely high heat resistance, the magnetic core obtained from the composite material for magnetic cores of the present invention is also made of a cured epoxy resin that is difficult to thermally decompose even at high temperatures. As a result, the insulating properties can be maintained well even at high temperatures.

本発明によれば、長期にわたって絶縁特性を安定に維持することができる磁芯を形成可能な磁芯用複合材料を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the composite material for magnetic cores which can form the magnetic core which can maintain an insulation characteristic stably over a long period of time.

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、本発明の磁芯用複合材料を用いて得られた磁芯を有するインダクタの構成の例について説明する。図1は、インダクタを示す平面図であり、図2は、図1に示すインダクタの端面図である。   First, an example of the configuration of an inductor having a magnetic core obtained by using the magnetic core composite material of the present invention will be described. FIG. 1 is a plan view showing the inductor, and FIG. 2 is an end view of the inductor shown in FIG.

図示されるインダクタ1は、導線等が巻回されてなる空芯コイル4と、この空芯コイル4を封止するように形成された磁芯2とを有しており、空芯コイル4の両端部には、空芯コイル4の外部との接続を行うための導体箔等からなる電極端子6がそれぞれ設けられている。このインダクタ1は、言い換えると、磁芯2における芯部2aと、この芯部2aの周囲に導線が巻きつけられてなる空芯コイル4と、さらにこの空芯コイル4を封止するように外側に設けられた磁芯2とを備えている。   The illustrated inductor 1 includes an air core coil 4 around which a conducting wire or the like is wound, and a magnetic core 2 formed so as to seal the air core coil 4. Electrode terminals 6 made of a conductive foil or the like for connecting to the outside of the air-core coil 4 are provided at both ends. In other words, the inductor 1 includes a core portion 2a in the magnetic core 2, an air core coil 4 in which a conductive wire is wound around the core portion 2a, and an outer side so as to seal the air core coil 4. And a magnetic core 2 provided on the surface.

上記構成を有するインダクタ1において、磁芯2(芯部2aも含む)は、本発明の好適な実施形態に係る磁芯用複合材料から形成されたものであり、より詳しくは、この磁芯用複合材料を硬化させて形成されたものである。以下、好適な磁芯用複合材料及びこれにより得られる磁芯2について説明する。   In the inductor 1 having the above-described configuration, the magnetic core 2 (including the core portion 2a) is formed from the composite material for magnetic core according to the preferred embodiment of the present invention. It is formed by curing a composite material. Hereinafter, the suitable composite material for magnetic cores and the magnetic core 2 obtained thereby will be described.

磁芯2を構成する磁芯用複合材料は、強磁性粉末、熱硬化性を有するエポキシ樹脂及びこのエポキシ樹脂の硬化剤を含む。まず、強磁性粉末は、強磁性を有する材料から構成されるものであれば特に制限なく適用可能であり、例えば、Fe−Si−Cr、Fe−Ni、Fe−Si−Al、Fe−Cr、Fe−Si等の鉄を基本成分とする金属からなる鉄基粉末が挙げられる。   The composite material for the magnetic core constituting the magnetic core 2 includes ferromagnetic powder, a thermosetting epoxy resin, and a curing agent for this epoxy resin. First, the ferromagnetic powder can be applied without particular limitation as long as it is made of a material having ferromagnetism. For example, Fe-Si-Cr, Fe-Ni, Fe-Si-Al, Fe-Cr, An iron-based powder made of a metal having iron as a basic component, such as Fe-Si, may be mentioned.

エポキシ樹脂は、熱硬化性樹脂の主剤となる成分であり、エポキシ基を複数有するエポキシ化合物が挙げられる。例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、脂環型エポキシ樹脂、特殊エポキシ樹脂やこれらの変性樹脂等が挙げられる。エポキシ樹脂としては、これらの1種又は2種以上を用いることができる。   The epoxy resin is a component that is a main component of the thermosetting resin, and examples thereof include an epoxy compound having a plurality of epoxy groups. Examples thereof include bisphenol A type epoxy resins, phenol novolac type epoxy resins, cresol novolac type epoxy resins, brominated bisphenol A type epoxy resins, alicyclic epoxy resins, special epoxy resins, and modified resins thereof. As an epoxy resin, these 1 type (s) or 2 or more types can be used.

エポキシ樹脂は、軟化点が60℃以上ものであると好ましく、80℃以上のものであるとより好ましい。軟化点が60℃以上のものであると、エポキシ樹脂の流動性が十分に高められ、これにより磁芯用複合材料において後述するような被覆構造が形成され易くなり、一層優れた絶縁特性が得られるようになる。   The epoxy resin preferably has a softening point of 60 ° C. or higher, and more preferably 80 ° C. or higher. When the softening point is 60 ° C. or higher, the fluidity of the epoxy resin is sufficiently enhanced, which makes it easier to form a coating structure as will be described later in the composite material for the magnetic core, thereby obtaining even better insulating properties. Be able to.

硬化剤は、上記のエポキシ樹脂の硬化剤であり、具体的には、硬化において、エポキシ樹脂から構成される重合構造同士を架橋する構造(架橋構造)を形成することができる化合物である。このような硬化剤としては、エポキシ樹脂からなる重合構造中に含まれるヒドロキシル基等と反応可能な官能基、例えばアミノ基やヒドロキシル基を2つ以上有する化合物が挙げられる。   A hardening | curing agent is a hardening | curing agent of said epoxy resin, and is specifically a compound which can form the structure (crosslinked structure) which bridge | crosslinks the polymer structure comprised from an epoxy resin in hardening. Examples of such a curing agent include compounds having two or more functional groups capable of reacting with hydroxyl groups and the like contained in a polymerized structure made of an epoxy resin, such as amino groups and hydroxyl groups.

本実施形態における硬化剤は、4000〜20000の分子量を有する化合物である。硬化剤の分子量が2000未満であると、磁芯2に含まれるエポキシ樹脂の硬化物の熱分解速度が不都合に大きくなり、高温で十分に絶縁特性を維持することが困難となる。一方、硬化剤の分子量が、上記範囲より大きすぎる場合は、エポキシ樹脂の硬化が不十分となる傾向にある。 Curing agent in the present embodiment, Ru compound der having a molecular weight of from 4,000 to 20,000. If the molecular weight of the curing agent is less than 2000, the thermal decomposition rate of the cured epoxy resin contained in the magnetic core 2 becomes undesirably large, and it becomes difficult to maintain sufficient insulation properties at high temperatures. On the other hand, when the molecular weight of the curing agent is too larger than the above range, curing of the epoxy resin tends to be insufficient.

また、硬化剤としては、イミド構造、フェノール構造及びエポキシ樹脂と反応する官能基を有するシリコーン構造(例えば、変性シリコーン構造)からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造を有する化合物が好適である。磁芯2の高温での絶縁特性をより十分に維持できるようにする観点からは、硬化剤は、これらの構造を有し、且つ、分子量が4000〜20000のものである。 Moreover, as a hardening | curing agent, the compound which has at least 1 type of structure chosen from the group which consists of a silicone structure (for example, modified silicone structure) which has an imide structure, a phenol structure, and a functional group which reacts with an epoxy resin is suitable . From the viewpoint of such insulating properties at high temperatures of magnetic core 2 can be more fully maintained, the curing agent, have these structures, and the molecular weight of Ru der those 4000-20000.

上記のような硬化剤としては、具体的には、ポリアミドイミド構造、ポリビニルフェノール構造、ビスマレイミド構造、シリコーン構造、ノボラック型フェノール構造を有する化合物等が挙げられる。なかでも、ポリアミドイミド構造、ポリビニルフェノール構造、ノボラック型フェノール構造を有する化合物が好適である。   Specific examples of the curing agent as described above include compounds having a polyamideimide structure, a polyvinylphenol structure, a bismaleimide structure, a silicone structure, and a novolac type phenol structure. Among these, a compound having a polyamideimide structure, a polyvinylphenol structure, or a novolac type phenol structure is preferable.

これらの構造を有する硬化剤としては、具体的には、下記一般式(1)で表されるノボラック型フェノール樹脂、下記一般式(2)で表されるポリビニルフェノール、下記一般式(3)で表されるエポキシ変性シリコーンオイル、下記一般式(4)で表されるアミン変性シリコーンオイル、下記一般式(5)で表されるポリビスマレイミド、下記一般式(6)で表されるアミノトリアジンノボラックが挙げられる。下記式中、Rは1価の有機基を示し、Arは2価の芳香族基を示す。また、n及びkは、それぞれ独立に、括弧内の構造単位の繰り返し単位を示す数であり、各単位に好適な数を制限無く適用できるが、分子量が上述した好適範囲内となるような数であると好ましい。

Figure 0005329069
Specific examples of the curing agent having these structures include novolak-type phenol resins represented by the following general formula (1), polyvinylphenols represented by the following general formula (2), and the following general formula (3). An epoxy-modified silicone oil represented by the following general formula (4), an amine-modified silicone oil represented by the following general formula (4), a polybismaleimide represented by the following general formula (5), and an aminotriazine novolak represented by the following general formula (6) Is mentioned. In the following formula, R represents a monovalent organic group, and Ar represents a divalent aromatic group. N and k are each independently a number indicating a repeating unit of a structural unit in parentheses, and a suitable number can be applied to each unit without limitation, but a number such that the molecular weight falls within the above-mentioned preferred range. Is preferable.
Figure 0005329069

上記の各成分を含む磁芯用複合材料は、例えば、以下に示すような構造を有していると好ましい。図3は、好適な実施形態の磁芯用複合材料の構造を示す図である。   For example, the composite material for a magnetic core containing the above components preferably has a structure as shown below. FIG. 3 is a view showing the structure of the composite material for magnetic core according to a preferred embodiment.

図示のように、本実施形態の磁芯用複合材料は、複数の粒子20の凝集体によって構成されると好ましい。ここで、各粒子20は、強磁性粒子20aと、この強磁性粒子20aを被覆する被覆膜20bから構成されている。この粒子20において、上述した強磁性粒子20aが、上述した強磁性粉末の構成材料によって形成されている一方、被覆膜20bに、エポキシ樹脂とその硬化剤が含まれる。   As shown in the drawing, the composite material for a magnetic core according to the present embodiment is preferably composed of an aggregate of a plurality of particles 20. Here, each particle 20 includes a ferromagnetic particle 20a and a coating film 20b that covers the ferromagnetic particle 20a. In this particle 20, the above-described ferromagnetic particle 20 a is formed of the above-described ferromagnetic powder constituent material, while the coating film 20 b contains an epoxy resin and its curing agent.

磁芯用複合材料がこのような構造を有することによって、強磁性粒子20a間の絶縁性が高く保たれ、その結果、この磁芯用複合材料から得られる磁芯2は、高い絶縁特性を有することができる。   Since the composite material for magnetic core has such a structure, the insulating property between the ferromagnetic particles 20a is kept high. As a result, the magnetic core 2 obtained from the composite material for magnetic core has high insulating properties. be able to.

磁芯用複合材料は、上記の各成分を次に示すような含有割合で含有していると好ましい。すなわち、まず、エポキシ樹脂は、強磁性粉末100質量部に対して、0.5〜5質量部含まれると好ましく、1〜4質量部含まれるとより好ましい。エポキシ樹脂の含有量が上記範囲よりも少なすぎると、磁芯2の絶縁特性や強度が不十分となるおそれがある。一方、多すぎると、磁気特性が十分に得られなくなるおそれがある。   The composite material for a magnetic core preferably contains the above components in the following proportions. That is, first, the epoxy resin is preferably contained in an amount of 0.5 to 5 parts by mass and more preferably 1 to 4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ferromagnetic powder. If the content of the epoxy resin is too smaller than the above range, the insulating properties and strength of the magnetic core 2 may be insufficient. On the other hand, if the amount is too large, sufficient magnetic properties may not be obtained.

また、硬化剤は、エポキシ樹脂の当量配合されることが好ましい。なお、硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂の当量から若干増減してもよいが、この当量から大幅に少ない(例えば、1/2当量以下)と、エポキシ樹脂の硬化物に架橋構造が十分に導入されず、硬化物が熱分解し易くなり、結果として、磁芯が高温において絶縁特性を良好に維持し難くなるおそれがある。一方、硬化剤が多すぎても(例えば、2当量以上)同様に、硬化物の架橋している箇所が少なくなるため、強度、絶縁特性等が不十分となるおそれがある。   Moreover, it is preferable that the hardening | curing agent is mix | blended equivalent of an epoxy resin. The blending amount of the curing agent may be slightly increased or decreased from the equivalent of the epoxy resin, but if the amount is significantly less than this equivalent (for example, ½ equivalent or less), the epoxy resin cured product has a sufficient crosslinked structure. It is not introduced, and the cured product is likely to be thermally decomposed, and as a result, the magnetic core may not be able to maintain good insulation characteristics at high temperatures. On the other hand, if the amount of the curing agent is too large (for example, 2 equivalents or more), the number of cross-linked portions of the cured product is reduced, which may result in insufficient strength, insulating properties, and the like.

なお、磁芯用複合材料は、上記の各成分のほか、必要に応じて、本発明による効果を阻害し過ぎない範囲で成形助剤、カップリング剤、難燃剤等を更に含んでいてもよい。成型助剤としては、例えばステアリン酸Al、ステアリン酸Zn、ステアリン酸Sr、ステアリン酸Ba、ステアリン酸Ca等の金属石鹸、ステアリン酸アミド、ベヘン酸等の高級脂肪酸、メラミンシアヌレート、窒化ホウ素、二硫化モリブデンなどが挙げられる。   The composite material for the magnetic core may further contain a molding aid, a coupling agent, a flame retardant, and the like as necessary in addition to the above-described components as long as the effects of the present invention are not hindered. . Examples of the molding aid include metal soaps such as Al stearate, Zn stearate, Sr stearate Ba, stearic acid Ba and Ca stearate, higher fatty acids such as stearamide and behenic acid, melamine cyanurate, boron nitride, Examples include molybdenum sulfide.

インダクタ1における磁芯2は、上述した磁芯用複合材料の硬化物によって形成されるものである。例えば、磁芯2としては、図3に示したような磁芯用複合材料から形成される場合、これと同様に多数の粒子20が凝集した構造を有しており、この粒子20において強磁性粒子20aを覆う被覆膜20bが、エポキシ樹脂の硬化物から形成されている構造を有するものが好適である。このエポキシ樹脂の硬化物は、硬化剤に由来する架橋構造を多く含んでおり、耐熱性に優れ、熱分解を生じ難いものとなる。   The magnetic core 2 in the inductor 1 is formed by a cured product of the above-described composite material for magnetic core. For example, when the magnetic core 2 is formed of a composite material for a magnetic core as shown in FIG. 3, the magnetic core 2 has a structure in which a large number of particles 20 are aggregated. What has the structure in which the coating film 20b which covers the particle | grains 20a is formed from the hardened | cured material of an epoxy resin is suitable. The cured product of the epoxy resin contains many cross-linked structures derived from a curing agent, has excellent heat resistance, and hardly causes thermal decomposition.

上述した磁芯用複合材料及び磁芯2は、例えば、次に示すような製造方法によって製造することができる。   The above-described composite material for magnetic core and magnetic core 2 can be manufactured, for example, by the following manufacturing method.

まず、磁芯用複合材料の製造においては、強磁性粉末、エポキシ樹脂及び硬化剤を準備し、これらを混合する。混合は、樹脂を溶剤で溶解したものを用いて行うことが、作業性や均一性を向上させる観点から好ましい。そして、強磁性粉末に均一に樹脂を被覆させるため、樹脂を溶解した溶液にて強磁性粉末をコーティングするようにして行うことが好ましい。   First, in the manufacture of the composite material for the magnetic core, a ferromagnetic powder, an epoxy resin and a curing agent are prepared and mixed. Mixing is preferably performed using a resin dissolved in a solvent from the viewpoint of improving workability and uniformity. In order to coat the ferromagnetic powder uniformly with the resin, it is preferable to coat the ferromagnetic powder with a solution in which the resin is dissolved.

また、硬化剤の種類によっては、エポキシ樹脂及び硬化剤を溶融混合した後、これに強磁性粉末を更に混合することもできる。その場合、溶融温度は、硬化剤の融点よりも低い温度とすることが好ましい。これにより、混合の段階でのエポキシ樹脂の硬化を十分に抑制でき、上述したような被覆構造を形成し易くなる。   Further, depending on the type of the curing agent, after the epoxy resin and the curing agent are melt mixed, the ferromagnetic powder can be further mixed therewith. In that case, the melting temperature is preferably lower than the melting point of the curing agent. Thereby, hardening of the epoxy resin in the mixing stage can be sufficiently suppressed, and the above-described covering structure can be easily formed.

その後、上記の混合やコーティングにより、強磁性粉末と樹脂成分(エポキシ樹脂及び硬化剤)を含む磁芯用複合材料が得られる。このような磁芯用複合材料は、必要に応じて解砕、整粒することができる。   Then, the composite material for magnetic cores containing a ferromagnetic powder and a resin component (an epoxy resin and a hardening | curing agent) is obtained by said mixing and coating. Such a composite material for a magnetic core can be crushed and sized as necessary.

整粒は、磁芯用複合材料の平均粒径が50〜180μmとなるように行うことが好ましく、70〜120μmとなるように行うことがより好ましい。磁芯用複合材料の平均粒径が上記の範囲内にあると、上記範囲を外れた場合に比べて、磁芯用複合材料の流動性がより高くなるという利点がある。なお、整粒は、1回でもよいが、必要に応じて2回以上行ってもよい。また、解砕手段としては、例えばカッターミル、フェザーミル、フレーククラッシャー、ゴーズグレンダーなどを用いることができる。   The sizing is preferably performed so that the average particle diameter of the composite material for magnetic core is 50 to 180 μm, and more preferably 70 to 120 μm. When the average particle size of the composite material for magnetic core is within the above range, there is an advantage that the fluidity of the composite material for magnetic core is higher than when the average particle size is out of the above range. In addition, although sizing may be performed once, you may perform it twice or more as needed. Moreover, as a crushing means, a cutter mill, a feather mill, a flake crusher, a goose grinder, etc. can be used, for example.

そして、このようにして得られた磁芯用複合材料は、例えば、所望の形状に成形された後、硬化させることによって磁芯2を形成することができる。成形は、公知の方法によって行うことができる。なお、成形は、必ずしも磁芯2の最終的な形状まで一度に行う必要はない。例えば、図1に示すようなインダクタ1の磁芯2を形成する場合、まず、磁芯2における芯部2aを形成し、これに空芯コイル4を巻きつけた後、これを磁芯用複合材料で封止することにより磁芯2を完成させるようにしてもよい。また、磁芯用複合材料の硬化は、これに含まれるエポキシ樹脂の硬化が生じるような温度に加熱することによって行うことができる。   And the composite material for magnetic cores obtained in this way can form the magnetic core 2 by making it harden | cure, for example after shape | molding in a desired shape. Molding can be performed by a known method. In addition, it is not always necessary to perform the molding to the final shape of the magnetic core 2 at a time. For example, when the magnetic core 2 of the inductor 1 as shown in FIG. 1 is formed, first, the core portion 2a of the magnetic core 2 is formed, and the air core coil 4 is wound around the core 2a. The magnetic core 2 may be completed by sealing with a material. Moreover, the composite material for magnetic cores can be cured by heating to a temperature at which the epoxy resin contained therein is cured.

以上、説明したようなインダクタ1における磁芯2は、上述した本発明の磁芯用複合材料によって形成されたものであることから、以下のような特徴を有するものとなる。すなわち、磁芯2は、エポキシ樹脂の硬化物を含み、好ましくはエポキシ樹脂の硬化物により強磁性粒子が覆われたような構成を有している。そして、このエポキシ樹脂の硬化物は、高い分子量を有するか又は耐熱性に優れる構造を含む硬化剤に由来する架橋構造を多く有しており、高温でも熱分解を生じ難いものである。したがって、かかる構成を有している磁芯2は、エポキシ樹脂の硬化物の熱分解に起因する絶縁特性の低下が生じ難く、高温に長期間さらされた場合であっても、絶縁特性を良好に維持することができる。   Since the magnetic core 2 in the inductor 1 as described above is formed of the above-described composite material for magnetic core of the present invention, it has the following characteristics. That is, the magnetic core 2 includes a cured product of epoxy resin, and preferably has a configuration in which ferromagnetic particles are covered with a cured product of epoxy resin. And the hardened | cured material of this epoxy resin has many crosslinked structures derived from the hardening | curing agent containing the structure which has high molecular weight or is excellent in heat resistance, and does not produce thermal decomposition easily also at high temperature. Therefore, the magnetic core 2 having such a configuration hardly deteriorates in insulation characteristics due to thermal decomposition of the cured epoxy resin, and has good insulation characteristics even when exposed to high temperatures for a long time. Can be maintained.

ここで、分子量の観点からは、硬化剤ではなくエポキシ樹脂そのものの分子量を大きくすることも考えられる。しかしながら、この場合は、エポキシ樹脂の硬化物において、エポキシ樹脂からなる重合構造が長くなるため、硬化剤に由来する架橋構造の割合はむしろ少なくなる。その結果、硬化物はTgのほか、耐溶剤性が低いものとなり易くなり、磁芯に対して高温下で十分な絶縁特性を付与することができなくなると考えられる。これに対し、本発明では、上記実施形態のように、熱分解性の低い硬化剤からなる架橋構造を導入することができるため、エポキシ樹脂の分子量を大きくするよりも絶縁特性を良好に維持できる磁芯2を得ることができる。   Here, from the viewpoint of molecular weight, it is conceivable to increase the molecular weight of the epoxy resin itself rather than the curing agent. However, in this case, in the cured product of the epoxy resin, the polymerized structure made of the epoxy resin becomes longer, so the proportion of the crosslinked structure derived from the curing agent is rather reduced. As a result, the cured product is likely to have low solvent resistance in addition to Tg, and it is considered that sufficient insulating properties cannot be imparted to the magnetic core at high temperatures. On the other hand, in the present invention, as in the above-described embodiment, since a cross-linked structure made of a curing agent having low thermal decomposability can be introduced, the insulating properties can be maintained better than increasing the molecular weight of the epoxy resin. The magnetic core 2 can be obtained.

本発明の磁芯用複合材料及び磁芯並びにこれらの製造方法は、必ずしも上述の実施形態に制限されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、磁芯は、上記実施形態のインダクタ1における磁芯2の形状に限られず、円柱状、トロイダル状その他の種々の形状であってもよい。   The composite material for magnetic core and magnetic core of the present invention and the production method thereof are not necessarily limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. For example, the magnetic core is not limited to the shape of the magnetic core 2 in the inductor 1 of the above embodiment, and may be a cylindrical shape, a toroidal shape, or other various shapes.

また、磁芯用複合材料は、必ずしも上記のような被覆構造を有している必要はなく、例えば、エポキシ樹脂及び硬化剤中に強磁性粉末が分散したような構造を有していてもよい。さらに、磁芯用複合材料の製造においては、強磁性粉末、エポキシ樹脂及び硬化剤を一度に混合させずに、これらを順に混合するようにしてもよい。   Further, the composite material for magnetic core does not necessarily have the above-described coating structure, and may have a structure in which ferromagnetic powder is dispersed in, for example, an epoxy resin and a curing agent. . Furthermore, in the manufacture of the composite material for the magnetic core, the ferromagnetic powder, the epoxy resin, and the curing agent may be mixed in order without being mixed at once.

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[磁芯用複合材料の作製]
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to these Examples.
[Production of composite material for magnetic core]

(実施例1〜6、参考例7、比較例1〜6)
まず、Fe−Ni−Si−Co系軟磁性粉末を準備するとともに、主剤及びその硬化剤を、溶剤であるアセトン、エタノール又はトルエンに添加した。次いで、軟磁性粉末と樹脂溶液とを混合し、攪拌した後に、溶剤を除去し、さらに得られた混合物を解砕することにより、顆粒状の磁芯用複合材料を得た。この際、主剤及び硬化剤の合計含有量は2重量%となるようにし、硬化剤は、主剤の当量を添加した。
(Examples 1-6 , Reference Example 7, Comparative Examples 1-6)
First, while preparing a Fe-Ni-Si-Co-based soft magnetic powder, the main agent and its curing agent were added to acetone, ethanol, or toluene as a solvent. Next, after the soft magnetic powder and the resin solution were mixed and stirred, the solvent was removed, and the resulting mixture was pulverized to obtain a granular composite material for a magnetic core. At this time, the total content of the main agent and the curing agent was set to 2% by weight, and the equivalent of the main agent was added to the curing agent.

なお、実施例1〜6、参考例7及び比較例1〜6では、下記表1に示すように主剤(エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂)及び硬化剤の組み合わせを変化させた。

Figure 0005329069

[特性評価] In Examples 1 to 6, Reference Example 7 and Comparative Examples 1 to 6, the combination of the main agent (epoxy resin or silicone resin) and the curing agent was changed as shown in Table 1 below.
Figure 0005329069

[Characteristic evaluation]

上記で作製した実施例1〜6、参考例7及び比較例1〜6の磁芯用複合材料から作製した磁芯をそれぞれ用いて磁気特性、耐電圧性及び耐溶剤性を評価するとともに、これらの圧環強度の測定を行った。また、これらの磁芯用複合材料の粉体流動度もあわせて測定した。得られた結果をまとめて表2に示す。 While evaluating the magnetic properties, voltage resistance and solvent resistance using the magnetic cores prepared from the composite materials for magnetic cores of Examples 1 to 6, Reference Example 7 and Comparative Examples 1 to 6 prepared above, these The crushing strength was measured. Moreover, the powder fluidity of these composite materials for magnetic cores was also measured. The results obtained are summarized in Table 2.

(磁芯の作製)
得られた磁芯用複合材料に、St−Znを添加し、混合した後、7ton/cmで成型をおこない、得られた成形体を、180℃、1時間の条件で加熱し、硬化させた。これにより、トロイダル状の形状を有する磁芯を得た。
(Production of magnetic core)
St-Zn was added to the obtained composite material for the magnetic core, mixed, and then molded at 7 ton / cm 2 , and the resulting molded body was heated and cured at 180 ° C. for 1 hour. It was. As a result, a magnetic core having a toroidal shape was obtained.

(磁気特性)
まず、作成後の磁芯の透磁率(μi(初期))をLCRメータにより測定した。その後、磁芯を125℃で1000時間放置する処理を行った後、処理後の磁芯の透磁率(μi(1000hr))を再度測定した。この処理前後の透磁率の変化が小さいほど、高温下でも優れた磁気特性を維持できることを示している。
(Magnetic properties)
First, the permeability (μi (initial)) of the magnetic core after preparation was measured with an LCR meter. Thereafter, after the magnetic core was left to stand at 125 ° C. for 1000 hours, the magnetic permeability (μi (1000 hr)) of the magnetic core after the treatment was measured again. This indicates that the smaller the change in permeability before and after the treatment, the better the magnetic properties can be maintained even at high temperatures.

(耐電圧性)
作成後の磁芯に電圧を印加し、この電圧を徐々に増大させて、磁芯の絶縁破壊が生じるまでの電圧(耐電圧)を測定した。また、別に作製した磁芯に対し、125℃で1000時間放置する処理を行った後、処理後の磁芯について同様に耐電圧を測定した。上記処理を行わなかった磁芯の耐電圧(初期)と、上記処理を行った磁芯の耐電圧(1000hr)との差が小さい方が、高温下でより絶縁特性を維持する特性に優れることを示している。
(Withstand voltage)
A voltage was applied to the magnetic core after preparation, and this voltage was gradually increased to measure the voltage (withstand voltage) until dielectric breakdown of the magnetic core occurred. Further, the separately produced magnetic core was subjected to the treatment of leaving at 125 ° C. for 1000 hours, and then the withstand voltage was measured in the same manner for the magnetic core after the treatment. The smaller the difference between the withstand voltage (initial) of the magnetic core that has not been subjected to the above treatment and the withstand voltage (1000 hr) of the magnetic core that has undergone the above treatment, the better the characteristics of maintaining the insulation characteristics at higher temperatures. Is shown.

(耐溶剤性)
耐溶剤性は、磁芯を、アセトン、トルエンに浸漬して超音波洗浄器にて10分処理した後の外観を観察することにより評価した。この評価では、磁芯の外観に変化がなく、粉落ちが無かったものを良好と判断した。
(Solvent resistance)
The solvent resistance was evaluated by observing the appearance after the magnetic core was immersed in acetone and toluene and treated with an ultrasonic cleaner for 10 minutes. In this evaluation, it was judged that the magnetic core had no change in appearance and had no powder fall off.

(圧環強度)
圧環強度は、JIS−Z−2507に準拠して測定した。
(Crushing strength)
The crushing strength was measured according to JIS-Z-2507.

(粉体流動度)
粉体流動度は、磁芯用複合材料を用い、JIS−Z−2504に準拠して測定した。

Figure 0005329069
(Powder fluidity)
The powder fluidity was measured according to JIS-Z-2504 using a composite material for magnetic core.
Figure 0005329069

耐溶剤性は、実施例1〜6、参考例7及び比較例1〜3、5〜6の磁芯用複合材料を用いた場合はいずれも良好であったが、比較例4の磁芯用複合材料を用いると不十分であった。 The solvent resistance was good when the composite materials for magnetic cores of Examples 1 to 6, Reference Example 7 and Comparative Examples 1 to 3 and 5 to 6 were used, but for the magnetic core of Comparative Example 4 The use of composite materials was insufficient.

上記の結果から分かるように、本発明の磁芯用複合材料に該当する実施例1〜6、参考例7によれば、高温条件でも磁気特性及び絶縁特性を十分に維持できる磁芯が得られることが判明した。また、耐溶剤性、粉体流動性及び圧環強度においても良好な結果が得られた。これに対し、比較例1〜6の磁芯用複合材料を用いると、高温下で絶縁特性が著しく低下するか、耐溶剤性が不十分となり、また、磁気特性、粉体流動性及び圧環強度も不十分となる場合があることが判明した。 As can be seen from the above results, according to Examples 1 to 6 and Reference Example 7 corresponding to the composite material for magnetic core of the present invention, a magnetic core capable of sufficiently maintaining magnetic properties and insulating properties even under high temperature conditions can be obtained. It has been found. Good results were also obtained in terms of solvent resistance, powder flowability and crushing strength. On the other hand, when the composite materials for magnetic cores of Comparative Examples 1 to 6 are used, the insulation characteristics are remarkably lowered at a high temperature or the solvent resistance is insufficient, and the magnetic characteristics, powder flowability and crushing strength Was found to be insufficient.

インダクタを示す平面図である。It is a top view which shows an inductor. 図1に示すインダクタの端面図である。FIG. 2 is an end view of the inductor shown in FIG. 1. 好適な実施形態の磁芯用複合材料の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the composite material for magnetic cores of suitable embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…インダクタ、2…磁芯、2a…芯部、4…空芯コイル、6…電極端子、20…粒子、20a…強磁性粒子、20b…被覆膜。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inductor, 2 ... Magnetic core, 2a ... Core part, 4 ... Air core coil, 6 ... Electrode terminal, 20 ... Particle | grains, 20a ... Ferromagnetic particle | grains, 20b ... Coating film.

Claims (2)

強磁性粉末と、
熱硬化性を有するエポキシ樹脂と、
分子量が4000〜20000であり、ポリビニルフェノール、変性ポリアミドイミド樹脂及びアミノ変性シリコーンからなる群より選ばれる少なくとも1種の前記エポキシ樹脂の硬化剤と、
を含有し、
前記硬化剤の配合量が、前記エポキシ樹脂の1/2当量を超え、2当量未満である、ことを特徴とする磁芯用複合材料。
Ferromagnetic powder,
An epoxy resin having thermosetting properties;
A molecular weight of 4000 to 20000, and at least one curing agent for the epoxy resin selected from the group consisting of polyvinylphenol, modified polyamideimide resin and amino-modified silicone;
Containing
The composite material for magnetic cores, wherein the compounding amount of the curing agent is more than 1/2 equivalent of the epoxy resin and less than 2 equivalents.
強磁性粉末と、
熱硬化性を有するエポキシ樹脂と、
イミド構造、フェノール構造及びエポキシ樹脂と反応する官能基を有するシリコーン構造からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造を有する前記エポキシ樹脂の硬化剤と、
を含有し、
前記硬化剤の分子量が4000〜20000である、及び、前記硬化剤の配合量が、前記エポキシ樹脂の1/2当量を超え、2当量未満である、ことを特徴とする磁芯用複合材料。
Ferromagnetic powder,
An epoxy resin having thermosetting properties;
A curing agent for the epoxy resin having at least one structure selected from the group consisting of an imide structure, a phenol structure, and a silicone structure having a functional group that reacts with the epoxy resin;
Containing
A magnetic core composite material, wherein the molecular weight of the curing agent is 4000 to 20000, and the blending amount of the curing agent is more than 1/2 equivalent of the epoxy resin and less than 2 equivalents.
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