JP6606162B2 - 圧粉磁心とその製造方法、およびそれを用いた磁性部品 - Google Patents
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Description
実施形態の圧粉磁心は、Fe系軟磁性粉末とガラスとを含む圧粉体からなる。実施形態の圧粉磁心において、圧粉体中の気孔径は20μm以下(ゼロ含む)であり、圧粉体中におけるFe系軟磁性粉末の占有率は面積比で88%以上である。
FexM100−x
(式中、Mはケイ素(Si)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、アンチモン(Sb)、および錫(Sn)からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素であり、xは90≦x≦100(質量%)を満足する。)
で表される組成を有することが好ましい。M元素を含有させることによって、Fe系軟磁性粉末の比抵抗を高くすることができる。軟磁性粉末の比抵抗を高くすることで、渦電流損を低減することができる。このため、x値は90≦x≦99の範囲がより好ましい。
実施形態の圧粉磁心1は、様々な磁性部品に好適に用いられる。磁性部品としては、変圧器、リアクトル、サイリスタバルブ、ノイズフィルタ、チョークコイル等が挙げられる。これら磁性部品は、圧粉磁心を具備するものである。圧粉磁心には、必要に応じて巻線処理等が施される。磁性部品は、周波数30kHz以上の高周波領域で使用される磁性部品に好適である。実施形態の磁性部品は、圧粉磁心1の磁束密度向上と低損失とを両立しているため、優れた磁気特性を示す。特に、100kHz以上の周波数で用いるスイッチング電源用トランス、インダクタ、リアクタンス等に有効である。
次に、実施形態の圧粉磁心の製造方法について説明する。実施形態の圧粉磁心は、上記した構成を有していれば、その製造方法は特に限定されるものではない。実施形態の圧粉磁心を効率よく得るための方法として、次の方法が挙げられる。圧粉磁心の製造方法は、例えばFe系軟磁性粉末にガラスを被覆してガラス被覆軟磁性粉末を調製する工程と、ガラス被覆軟磁性粉末を堆積して堆積体を調製する工程と、堆積体をガラスの軟化点以上融点以下の温度で加熱しつつ加圧する工程とを具備する。
FexM100−x
(MはSi,Cr、Al、Ti、Sb、およびSnからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素であり、xは90≦x≦100(質量%)を満足する。)
で表される組成を有することが好ましい。Fe系軟磁性粉末の平均粒径は3μm以上100μm以下であることが好ましい。原料粉末の平均粒径はD50にて求めた値である。
Fe系軟磁性粉末としてFeSi合金粉末(Si含有量:3.5質量%)を用意した。ガラスとして酸化珪素系ガラス(Va系ガラス、軟化点600℃)を用意した。Fe系軟磁性粉末にガラスを被覆してガラス被覆軟磁性粉末を調製した。軟磁性粉末の平均粒径D50、ガラスの被覆厚さは表1に示した通りである。Fe系軟磁性粉末の平均粒径の測定には、前述したSEM像を用いた。
Fe系軟磁性粉末として、FeSi合金粉末(Si含有量:3.5質量%)とFeSiAl合金粉末(Si含有量:9.5質量%、Al含有量:5.5質量%)を用意した。ガラスとして、ナトリウム系ガラス(軟化点600℃)とソーダ石灰ガラス(軟化点730℃)を用意した。軟磁性粉末にガラスを被覆してガラス被覆軟磁性粉末を調製した。軟磁性粉末のSEM像で測定する平均粒径D50、ガラスの被覆厚さは表4に示した通りである。なお、表4において、ナトリウム系ガラスはNa系、ソーダ石灰ガラスはソーダ石灰と表記した。
Claims (17)
- Fe系軟磁性粉末とガラスとを含む圧粉体からなる圧粉磁心であって、
前記ガラスは、前記Fe系軟磁性粉末の周囲を被覆し、かつ隣り合う前記Fe系軟磁性粉末間に絶縁層として存在しており、
前記圧粉体中の気孔径が20μm以下(ゼロ含む)であり、前記圧粉体におけるFe系軟磁性粉末の占有率が面積比で88%以上である圧粉磁心。 - 前記圧粉体の気孔率が10%以下(ゼロ含む)である、請求項1に記載の圧粉磁心。
- 前記Fe系軟磁性粉末の平均粒径が3μm以上100μm以下である、請求項1または請求項2に記載の圧粉磁心。
- 前記Fe系軟磁性粉末は、
FexM100−x
(式中、MはSi、Cr、Al、Ti、Sb、およびSnからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素であり、xは90≦x≦100(質量%)を満足する。)
で表される組成を有する、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の圧粉磁心。 - 前記圧粉体の任意の断面において、隣り合う前記Fe系軟磁性粉末間の最短距離が3nm以上1000nm以下である、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の圧粉磁心。
- 前記Fe系軟磁性粉末はへん平形状を有する、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の圧粉磁心。
- 前記ガラスの軟化点が500℃以上800℃以下である、請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の圧粉磁心。
- 前記ガラスは、酸化珪素、酸化鉛、酸化ビスマス、酸化亜鉛、酸化バナジウム、酸化スズ、酸化テルル、アルカリ金属酸化物、およびフッ素から選ばれる1つを主成分とする、請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の圧粉磁心。
- 請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の圧粉磁心を具備する磁性部品。
- 前記磁性部品は、変圧器、リアクトル、サイリスタバルブ、ノイズフィルタ、またはチョークコイルである、請求項9記載の磁性部品。
- 前記磁性部品は、周波数30kHz以上の高周波領域で使用されるように構成される、請求項9または請求項10に記載の磁性部品。
- 請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の圧粉磁心の製造方法であって、
Fe系軟磁性粉末にガラスを被覆してガラス被覆軟磁性粉末を調製する工程と、
前記ガラス被覆軟磁性粉末を堆積して堆積体を調製する工程と、
前記堆積体を前記ガラスの軟化点以上融点以下の温度で加熱しつつ加圧し、圧粉磁心を得る工程と
を具備する圧粉磁心の製造方法。 - 前記堆積体の調製工程は、金型成型法またはコールドスプレー法により実施される、請求項12記載の圧粉磁心の製造方法。
- 前記堆積体の加熱温度は、前記Fe系軟磁性粉末の応力緩和が可能な温度以上である、請求項12または請求項13に記載の圧粉磁心の製造方法。
- 前記ガラスの軟化点は500℃以上800℃以下である、請求項12ないし請求項14のいずれか1項に記載の圧粉磁心の製造方法。
- 前記ガラスの被覆厚さが5nm以上80nm以下である、請求項12ないし請求項15のいずれか1項に記載の圧粉磁心の製造方法。
- 前記ガラスによる前記Fe系軟磁性粉末の被覆は、金属アルコキシドの加水分解を利用して被膜を形成する方法により実施される、請求項12ないし請求項16のいずれか1項に記載の圧粉磁心の製造方法。
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