JP6702830B2 - 圧粉磁心、及びコイル部品 - Google Patents

Description

本発明は、圧粉磁心、及びコイル部品に関する。

特許文献１には、絶縁被覆を備える被覆鉄粉を主体とし、極僅かな脂肪族系潤滑剤を含有する圧粉磁心が開示されている。この圧粉磁心は、被覆鉄粉と脂肪族系潤滑剤との混合粉末を加圧圧縮した後、脱型した圧縮成形体を熱処理することで得られる。

特開２０１５−７００７７号公報

コイル部品などに利用される圧粉磁心に対して、低コスト化が望まれている。圧粉磁心の低コスト化の観点から、圧粉磁心の構成材料である被覆鉄粉の使用量を削減し、被覆鉄粉の代わりに絶縁被覆を備えていない安価な裸鉄粉を用いることが望まれている。

従来の圧粉磁心は、特許文献１に記載のように、被覆鉄粉を用いることで、絶縁被覆によって圧粉磁心の電気抵抗を高めて、渦電流損失といったコアロスを低減している。被覆鉄粉の代わりに裸鉄粉を用いると、裸鉄粉を構成する各々の鉄粒子同士が結合して大きな導通部分が生じて渦電流の増大を招き易く、コアロスが増大する虞がある。特に、圧粉磁心は、構成する鉄粉の大きさが大きいほど透磁率が向上するが、裸鉄粉の大きさが大きいと更にコアロスの増大を招き易い。

そこで、高価な材料の使用量を削減でき、かつ必要な磁気特性を有する圧粉磁心を提供することを目的の一つとする。また、高価な材料の使用量を削減でき、かつ必要な磁気特性を有する圧粉磁心を備えるコイル部品を提供することを別の目的の一つとする。

本開示に係る圧粉磁心は、
軟磁性粉末を有する圧粉磁心であって、
絶縁被覆を備えていない裸鉄粉と、
融点が１２０℃以上である粉末状の潤滑剤と、を備え、
前記軟磁性粉末における前記裸鉄粉の含有量が４５質量％超であり、
前記圧粉磁心における前記潤滑剤の含有量が０．０５質量％以上０．５質量％以下である。

本開示に係るコイル部品は、
コイルと、磁性コアと、を備えるコイル部品であって、
前記磁性コアの少なくとも一部に上記本開示に係る圧粉磁心を備える。

上記の圧粉磁心及び上記のコイル部品は、高価な材料の使用量を削減でき、かつ必要な磁気特性を有する。

実施形態の圧粉磁心の組織を模式的に示す説明図である。 実施形態の圧粉磁心を模式的に示す説明図である。 実施形態１のコイル部品を示す概略構成図である。 実施形態２のコイル部品を示す概略構成図である。 実施形態３のコイル部品を示す概略構成図である。

［本発明の実施形態の説明］
本発明者らは、高価な材料の使用量を削減でき、かつ必要な磁気特性を有する圧粉磁心を製造するにあたり、絶縁被覆を備えていない裸鉄粉を用いて種々検討を行った。その結果、高融点の粉末状の潤滑剤を添加することで、裸鉄粉の含有量が多くても、裸鉄粉間に潤滑剤が介在されることになり、コアロスの増大が抑制され、かつ良好な磁気特性を有する圧粉磁心が得られる、との知見を得た。最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。

（１）本発明の実施形態に係る圧粉磁心は、
軟磁性粉末を有する圧粉磁心であって、
絶縁被覆を備えていない裸鉄粉と、
融点が１２０℃以上である粉末状の潤滑剤と、を備え、
前記軟磁性粉末における前記裸鉄粉の含有量が４５質量％超であり、
前記圧粉磁心における前記潤滑剤の含有量が０．０５質量％以上０．５質量％以下である。

上記の圧粉磁心は、裸鉄粉が軟磁性粉末中に４５質量％超も含有されており、この裸鉄粉の含有量の分だけ、絶縁被覆を備える被覆鉄粉の使用量を削減できる。裸鉄粉は被覆鉄粉に比較して安価であるため、裸鉄粉の含有量が４５質量％超である上記の圧粉磁心は、経済性に優れる。上記の圧粉磁心は、融点が１２０℃以上である粉末状の潤滑剤が特定の含有量で添加されていることで、この潤滑剤が裸鉄粉間で絶縁材の役割を果たし、裸鉄粉を構成する鉄粒子同士が結合して導通部分が生じることによる渦電流の増大を抑制でき、コアロスの増大を抑制できる。潤滑剤の融点が１２０℃以上の高融点であることで、圧粉磁心の製造条件や使用条件における高温においても、潤滑剤が溶解し液体化することを抑制でき、裸鉄粉間を安定して絶縁することができる。また、潤滑剤が粉末状であることで、鉄粒子同士の間に点状で絶縁材が存在することになり、被覆鉄粉のように鉄粒子同士の間に膜状で絶縁材が存在する場合に比較して磁束が通り易く、良好な透磁率を確保することができる。

（２）上記の圧粉磁心の一例として、
前記圧粉磁心は、長尺片を有し、
前記長尺片の横断面又は縦断面において、前記裸鉄粉は、短径及び長径を有する扁平形状であり、その短径方向を圧縮方向とするとき、
前記長尺片は、その長手方向及び前記圧縮方向の双方に直交する方向の長さが前記裸鉄粉の平均粒径の８０倍以下である細幅部を有する形態が挙げられる。

圧粉磁心の圧縮方向を判別する指標の一つとして、圧粉磁心の断面において、その断面に存在する裸鉄粉（鉄粒子）の伸び方向を見ること、が挙げられる。圧粉磁心は、原料粉末を加圧圧縮することから、原料粉末を構成する各鉄粒子は圧縮方向に押し潰されて（塑性変形して）、代表的には、圧縮方向と直交する方向に伸びた形状になる。つまり、裸鉄粉が短径及び長径を有する扁平形状である場合、短径方向が圧縮方向であると予想できる。そうすると、長尺片の長手方向及び圧縮方向の双方に直交する方向は、裸鉄粉が伸びた長径方向となる。上記の圧粉磁心は、長尺片が、その長手方向及び圧縮方向の双方に直交する方向の長さが裸鉄粉の平均粒径の８０倍以下の細幅部を有する。

上記の形状及び寸法の圧粉磁心は、以下の二つの理由により、コアロスの増大を更に抑制し易い。一つ目は、裸鉄粉の短径方向は、各鉄粒子同士の粒界が多くなる傾向にあり、この鉄粒子間に潤滑剤が介在されるため、渦電流が流れ難い。二つ目は、裸鉄粉の長径方向は、各鉄粒子同士の粒界が少なくなる傾向にあり、渦電流が流れ易いが、長尺片の長手方向を磁束方向とした場合には、長尺片の長手方向以外における裸鉄粉の長径方向に沿った長尺片（圧粉磁心）の長さが小さいため、渦電流が流れる長さが小さくなる。以上より、上記の圧粉磁心は、裸鉄粉の長径方向に沿った長さを調整することによって、コアロスの増大を抑制し易い。

（３）上記の圧粉磁心の一例として、
前記潤滑剤は、ステアリン酸金属塩を含む形態が挙げられる。

融点が１２０℃以上である潤滑剤として、ステアリン酸金属塩を好適に利用することができる。潤滑剤としてステアリン酸金属塩を含むことで、金型からの脱型時に、成形体と金型との擦れ合い（摩擦）などを低減することができ、脱型性に優れる。

（４）上記の圧粉磁心の一例として、
前記裸鉄粉は、平均粒径が４０μｍ以上１００μｍ以下であり、
前記裸鉄粉の構成粒子のうち粒径が２００μｍ以上の粒子の割合が１０質量％以下である形態が挙げられる。

裸鉄粉は、平均粒径が１００μｍ以下であり、かつ構成粒子（鉄粒子）の粒径が２００μｍ以上の粒子の割合が１０質量％以下であることで、鉄粒子同士が結合したとしても大きな導通部分が生じることによる渦電流の増大を抑制し易く、コアロスの増大を抑制し易い。一方、裸鉄粉の平均粒径が４０μｍ以上であることで、製造過程で裸鉄粉を取り扱い易く、圧縮性にも優れる。

（５）上記の圧粉磁心の一例として、
更に、絶縁被覆を備える被覆鉄粉を備え、
前記軟磁性粉末における前記被覆鉄粉の含有量が３０質量％以上５５質量％未満である形態が挙げられる。

圧粉磁心が被覆鉄粉を備えることで、裸鉄粉間に被覆鉄粉が存在することになる。よって、裸鉄粉の構成粒子の周囲に被覆鉄粉の絶縁被覆が存在することで、裸鉄粉の構成粒子同士が接触することを抑制し易く、渦電流の増大を抑制でき、コアロスの増大を抑制し易い。軟磁性粉末中の被覆鉄粉の含有量が３０質量％以上であることで、絶縁被覆の介在によって絶縁性により優れて、コアロスの増大を抑制し易い。一方、軟磁性粉末中の被覆鉄粉の含有量が５５質量％以下であることで、裸鉄粉の含有量を相対的に多くでき、高価な被覆鉄粉の含有量を削減できる。

（６）上記の圧粉磁心の一例として、
前記裸鉄粉は、酸素の含有量が０．１質量％未満であり、リン、クロム、マンガン、ニッケル、及び銅の合計含有量が０．２質量％未満である形態が挙げられる。

裸鉄粉は、酸素の含有量が０．１質量％未満（０質量％を含む）であり、かつリン、クロム、マンガン、ニッケル、及び銅の合計含有量が０．２質量％未満（０質量％を含む）であると、裸鉄粉内部の不純物が少ないため、ヒステリシス損を低減できる。特に、圧粉磁心の製造過程で圧縮後に熱処理を行わない場合、不純物が少ない裸鉄粉を用いることで、効果的にヒステリシス損を低減できる。更に、不純物が少ない裸鉄粉は変形性に優れるため、裸鉄粉間を隙間なく埋めることで、優れた透磁率の圧粉磁心を得ることができる。

（７）本発明の実施形態に係るコイル部品は、
コイルと、磁性コアと、を備えるコイル部品であって、
前記磁性コアの少なくとも一部に上記（１）から（６）のいずれか１つに記載の圧粉磁心を備える。

上記のコイル部品は、高価な被覆鉄粉の使用量を削減でき、かつコアロスの増大を抑制でき、良好な透磁率を有する。

（８）上記のコイル部品の一例として、
前記圧粉磁心は、長尺片を有し、
前記長尺片の横断面において、前記裸鉄粉は、短径及び長径を有する扁平形状であり、
前記長尺片は、その長手方向が前記コイルの励磁に伴う磁束方向に沿った方向となるように配置されている形態が挙げられる。

圧粉磁心の圧縮方向によっては、圧粉磁心をその長手方向が磁束に沿った方向となるように配置することで、良好な透磁率を確保し易い。圧粉磁心の横断面において裸鉄粉が短径及び長径を有する扁平形状であるということは、圧粉磁心の長手方向に裸鉄粉の長径が沿うということになる。裸鉄粉の長径方向は、裸鉄粉の構成粒子（鉄粒子）同士の粒界が少なくなることで、磁束が通り易いため、圧粉磁心の長手方向に裸鉄粉の長径が沿うことで、良好な透磁率を確保できることになる。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態の詳細を、以下に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。図中の同一符号は、同一名称物を示す。

〔圧粉磁心〕
実施形態の圧粉磁心１は、軟磁性粉末を有する成形体であり、図１に示すように絶縁被覆を備えていない鉄粒子から構成される裸鉄粉２０を比較的多量に含有する。圧粉磁心１は、更に潤滑剤３０を備える。また、圧粉磁心１は、鉄粒子１２の外周が絶縁被覆１４で覆われた被覆鉄粒子から構成される被覆鉄粉１０を備える。圧粉磁心１は、代表的には、原料粉末Ｐが圧縮成形されて、各粉末１０，２０を構成する各粉末粒子が塑性変形して潤滑剤３０を介して相互に噛み合うなどして、形状が保持される。以下、各構成を詳細に説明する。

・裸鉄粉（鉄粒子）
・・組成
実施形態の圧粉磁心１は、磁性成分を純鉄とすることを特徴の一つとする。鉄粒子を純鉄とすることで、圧粉磁心１は、透磁率や飽和磁束密度が高い。また、鉄粒子を純鉄とすることで、圧粉磁心１は、原料粉末Ｐの塑性変形性に優れて成形し易く製造性にも優れる、緻密化し易く磁気特性（特に透磁率）を高め易い、粉末粒子同士が潤滑剤３０を介して十分に噛み合って機械的強度に優れる、という効果を奏する。更に、鉄粒子を純鉄とすることで、鉄合金と比較して安価であり、経済性にも優れる。実施形態の圧粉磁心１は、必須成分である裸鉄粉２０、及び任意成分である被覆鉄粉１０の鉄粒子１２のいずれも純鉄とする。

裸鉄粉２０は、不純物量が少ないことを特徴の一つとする。裸鉄粉２０の鉄粒子を構成する純鉄は、９９質量％以上がＦｅであり、残部は不可避不純物とする。純鉄中の不可避不純物が少ないほど、ヒステリシス損を低減できる。裸鉄粉２０は、酸素（Ｏ）の含有量が０．１質量％未満であり、かつリン（Ｐ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）の合計含有量が０．２質量％未満であることが好ましい。この範囲であれば、不純物の含有に起因するヒステリシス損を低減し易く、透磁率を向上し易い。上記元素の含有量は少ないほど好ましく、Ｏの含有量は、０．０８質量％以下、更に０．０７質量％以下、特に０．０６質量％以下であることが好ましい。Ｐ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｕの合計含有量は、０．１８質量％以下、更に０．１７質量％以下、特に０．１６質量％以下であることが好ましい。

不純物の含有量は、例えば、高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光分析の他、熱分析や赤外線分光分析などを行って、総合的に判断することが挙げられる。これらの分析は、裸鉄粉２０のみを対象として行う。圧粉磁心１に被覆鉄粉１０を含む場合でも、圧粉磁心の製造過程で成形工程の後に熱処理を行わないため、圧粉磁心１を粉砕して裸鉄粉２０と被覆鉄粉１０とを取り出すことは容易であり、例えば、電子顕微鏡を用いて取り出した粉末の表面にエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）を行い、被覆の有無を調べることで、裸鉄粉２０を判別することができる。

圧粉磁心１における裸鉄粉２０の組成、被覆鉄粉１０の組成、潤滑剤３０の組成は、製造過程で圧縮後に熱処理を行わないことで、原料粉末Ｐ（被覆鉄粉１００、裸鉄粉２００、潤滑剤３００）の組成を実質的に維持する。

・・含有量
軟磁性粉末における裸鉄粉２０の含有量は、４５質量％超であることを特徴の一つとする。裸鉄粉２０の含有量が４５質量％超であることで、相対的に後述する被覆鉄粉１０の使用量を削減できる。裸鉄粉２０の含有量が多いほど、相対的に被覆鉄粉１０の使用量をより削減でき、低コスト化を実現できる。軟磁性粉末における裸鉄粉２０の含有量は、５０質量％以上、更に６０質量％以上、６５質量％以上、７０質量％以上、８０質量％以上、特に１００質量％とすることができる。ただ、裸鉄粉２０の含有量が多くなるほど、裸鉄粉２０を構成する鉄粒子同士の結合による渦電流損（コアロス）が増加し易い。よって、鉄粒子同士の絶縁の確保が重要となる（詳細は後述する）。裸鉄粉２０の含有量が１００質量％未満の場合、軟磁性粉末の残部は、後述する被覆鉄粉１０である。圧粉磁心１の軟磁性粉末の質量は、圧粉磁心１の質量から後述する潤滑剤３０の質量（その他の添加材を含む場合には潤滑剤及び添加材の合計質量）を除した値とする。

・・大きさ
裸鉄粉２０は、比較的小さい鉄粒子を含むことを特徴の一つとする。具体的には、裸鉄粉２０の平均粒径は、４０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。裸鉄粉２０の平均粒径が１００μｍ以下であることで、鉄粒子同士が結合したとしても大きな導通部分が生じることによる渦電流の増大を抑制でき、コアロスの増大を抑制できる。また、裸鉄粉２０間に後述する潤滑剤３０が介在し易く、潤滑剤３０によって絶縁性を高めることができることからも、コアロスの増大を抑制できる。裸鉄粉２０の平均粒径は、９５μｍ以下、更に９０μｍ以下、特に８５μｍ以下とすることができる。

裸鉄粉２０の平均粒径は、４０μｍ以上であることで、製造過程で裸鉄粉２００を取り扱い易く、流動性に優れる上に変形性に優れる。そのため、変形によって強度を高め易い上に、製造性にも優れる。また、圧縮性に優れるため、圧粉磁心１の密度を高め易く、透磁率などの磁気特性にも優れる。裸鉄粉２０の平均粒径は、５０μｍ以上、更に６０μｍ以上、特に７０μｍ以上とすることができる。

裸鉄粉２０は、大き過ぎる粉末粒子が少ないことが好ましい。具体的には、裸鉄粉２０を１００質量％として、粒径が２００μｍ以上である裸鉄粉２０を構成する鉄粒子の割合が１０質量％以下であることが好ましい。更に、裸鉄粉２０のうち、粒径が１８０μｍ以上である鉄粒子の割合が１０質量％以下、特に、粒径が１５０μｍ以上である鉄粒子の割合が１０質量％以下であることが好ましい。上記の大き過ぎる鉄粒子が少ない圧粉磁心１は、粗大粒の存在に伴う渦電流の増大を抑制でき、コアロスの増大を抑制できる。この点から、圧粉磁心１における裸鉄粉２０のうち、粒径が２００μｍ以上（好ましくは１８０μｍ以上、１５０μｍ以上）である鉄粒子の割合は、５質量％以下、更に３質量％以下、２質量％以下、１質量％以下、特に実質的に存在しないことが好ましい。なお、上記の大き過ぎる粉末粒子が少ない圧粉磁心１は、代表的には、粒径が２００μｍ以上（好ましくは１８０μｍ以上、１５０μｍ以上）の鉄粒子が少ない裸鉄粉２００を原料粉末Ｐに用いることで製造できる。このような裸鉄粉２００は、粒度分布の幅が狭くなるため、製造過程で金型内における裸鉄粉２００の移動や原料粉末Ｐの圧縮を均一的に行い易い。

・潤滑剤
実施形態の圧粉磁心１は、高融点の粉末状の潤滑剤３０を含むことを特徴の一つとする。圧粉磁心１における潤滑剤３０は、主として、上述した裸鉄粉２０間に介在することで、裸鉄粉２０を構成する鉄粒子同士を絶縁する絶縁材（例えば、体積固有抵抗が１ｋΩ・ｃｍ以上）として機能する。また、製造過程における原料粉末Ｐを構成する粉末粒子同士の擦れ合い、脱型時の成形体と金型との擦れ合い（摩擦）などを低減する機能も有する。

・・組成
潤滑剤３０は、融点が１２０℃以上であることを特徴の一つとする。潤滑剤３０が、融点１２０℃以上と高融点であることで、圧粉磁心１の製造条件や使用条件における高温においても、潤滑剤３０が溶解し液体化することを抑制でき、裸鉄粉２０の鉄粒子間に粉末状で存在することができる。よって、安定して各鉄粒子間を絶縁することができる。潤滑剤３０が粉末状で各鉄粒子間に存在することで、鉄粒子同士の間に点状で絶縁材が存在することになり、後述する被覆鉄粉１０のように鉄粒子同士の間に膜状で絶縁材が存在する場合に比較して磁束が通り易く、良好な透磁率を確保することができる。

融点が１２０℃以上である潤滑剤３０として、例えば、ステアリン酸金属塩を利用することができる。具体的なステアリン酸金属塩は、ステアリン酸亜鉛（融点１２０℃〜１２５℃程度）、ステアリン酸リチウム（融点２１０℃〜２２０℃程度）などが挙げられる。潤滑剤３０としてステアリン酸金属塩を含有する場合、一種又は複数種含むことができる。

潤滑剤３０として、更に脂肪酸アミドを含むことができる。脂肪酸アミドは、代表的には融点が７０℃以上１５０℃以下程度、更に９０℃以上１２０℃以下程度である。潤滑剤３０として比較的融点が低い脂肪酸アミドを含むことで、溶解して液体化した脂肪酸アミドは粉末間に均一的に配置され易い。よって、圧縮性及び脱型性に優れる上に、上記粉末状の高融点の潤滑剤に加えて更に絶縁性を高めることができる。具体的な脂肪酸アミドは、ステアリン酸アミド（融点１００℃程度）、パルミチン酸アミドなどが挙げられる。

潤滑剤３０は、複数種の潤滑剤を含有する場合、ステアリン酸金属塩の含有割合が高い方が好ましい。ステアリン酸金属塩は、融点が高いため溶解し液体化することを抑制でき、裸鉄粉２０の鉄粒子間に粉末状で存在し易いからである。複数種の潤滑剤を含有する場合には、潤滑剤の合計含有量を１００質量％として、ステアリン酸金属塩の含有量を２５質量％以上１００質量％以下とすることが挙げられる。圧粉磁心１における潤滑剤３０が特定の成分となるように、原料粉末Ｐにおける潤滑剤３００の成分を調整するとよい。

・・含有量
圧粉磁心１における潤滑剤３０の含有量は、０．０５質量％以上０．５質量％以下であることを特徴の一つとする。潤滑剤３０の含有量が０．０５質量％以上であることで、裸鉄粉２０の鉄粒子間に十分に介在できる。よって、鉄粒子同士が結合して導通部分が生じることによる渦電流の増大を抑制でき、コアロスの増大を抑制できる。圧粉磁心１における潤滑剤３０の含有量は、０．１質量％以上、更に０．２質量％以上とすることができる。潤滑剤３０の含有量は、裸鉄粉２０の含有量と実質的に相関関係にある。例えば、裸鉄粉２０の含有量が多くなると、鉄粒子間の絶縁箇所が多くなるため、潤滑剤３０の含有量を多くすることで、コアロスの増大を抑制できる。一方、裸鉄粉２０の含有量が少ないと、鉄粒子間の絶縁箇所が少なくなるため、潤滑剤３０の含有量を少なくすることで、圧粉磁心１の軟磁性粉末の割合の低下を抑制できる。

圧粉磁心１における潤滑剤３０の含有量は、０．５質量％以下であることで、潤滑剤３０の過多による軟磁性粉末の割合の低下を抑制でき、磁気特性の低下を抑制できる。例えば、軟磁性粉末における裸鉄粉２０の含有割合が１００質量％（軟磁性粉末の全量が裸鉄粉２０）であった場合、圧粉磁心１における潤滑剤３０の含有量は上限の０．５質量％とすることが挙げられる。圧粉磁心１における潤滑剤３０の含有量は、０．４５質量％以下、更に０．４０質量％以下とすることができる。

・・大きさ
潤滑剤３０は、粉末状として存在する。原料粉末Ｐの潤滑剤３００として粉末状のものを利用すれば、圧縮成形後にも潤滑剤３０は粉末状で存在し得る。潤滑剤３０は、裸鉄粉２０よりも小さいことが好ましい。具体的には、潤滑剤３０の平均粒径は、１μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。潤滑剤３０の平均粒径が１μｍ以上であることで、裸鉄粉２０の各鉄粒子同士を十分に絶縁することができる。また、製造過程で潤滑剤３０を取り扱い易い。

潤滑剤３０の平均粒径が５０μｍ以下であることで、各鉄粒子間に介在され易く、各鉄粒子の周囲に実質的に均一に配され易い。潤滑剤３０は、各鉄粒子の周囲に実質的に均一に配されていることで、コアロスの増加を抑制し易い。潤滑剤３０の平均粒径は、４０μｍ以下、更に３０μｍ以下とすることができる。

潤滑剤３０は、圧縮成形時に変形して、裸鉄粉２０の鉄粒子や後述する被覆鉄粉１０の被覆鉄粒子に沿った任意の形状で存在したり、分割されてより小さな粉末状になったり、潤滑剤の他の粒子と結合してより大きな粉末状になって存在したりする。

・被覆鉄粉
被覆鉄粉１０は、上述した裸鉄粉２０の鉄粒子と同様の鉄粒子１２の外周が絶縁被覆１４で覆われた被覆鉄粒子から構成される。絶縁被覆１４は、主として、鉄粒子１２同士の直接接触を妨げて、圧粉磁心１の電気抵抗を高める絶縁材として機能する。絶縁被覆１４は、鉄粒子１２間や鉄粒子１２と裸鉄粉２０の鉄粒子との間を絶縁できれば、鉄粒子１２の全表面を覆っていなくてもよく、鉄粒子１２の一部が露出されるような存在状態を許容する。

絶縁被覆１４の構成材料は、種々の絶縁材料をとり得る。例えば、金属元素を含む化合物や非金属元素を含む化合物が挙げられる。前者は、Ｆｅ，Ａｌ，Ｃａ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｍｇ，Ｖ，Ｃｒ，Ｙ，Ｂａ，Ｓｒ，及び希土類元素（Ｙを除く）などから選択された１種以上の金属元素と、酸素、窒素、及び炭素から選択された１種以上の化合物（例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物）、ジルコニウム化合物、アルミニウム化合物などが挙げられる。後者は、燐化合物、珪素化合物などが挙げられる。その他、燐酸金属塩化合物（代表的には、燐酸鉄や燐酸マンガン、燐酸亜鉛、燐酸カルシウムなど）、硼酸金属塩化合物、珪酸金属塩化合物、チタン酸金属塩化合物などの金属塩化合物が挙げられる。燐酸金属塩化合物を絶縁被覆１４として備える圧粉磁心１は、絶縁被覆１４を良好に備えて絶縁性に優れ、渦電流損が低く、ひいてはコアロスが低い。燐酸金属塩化合物は変形性に優れるため、燐酸金属塩化合物の絶縁被覆１４０を備える被覆鉄粉１００を原料粉末Ｐに用いた場合、燐酸金属塩化合物は、成形時に鉄粒子１２０の変形に追従して容易に変形して損傷し難い上に、鉄に対する密着性が高いため、成形時などで鉄粒子１２０の表面から脱落し難いからである。一方、燐酸金属塩化合物に含まれるリンが鉄粒子１２に拡散することで、コアロスが増大する恐れがある。そのため、圧粉磁心１全体に含まれるリンの含有量は１０００質量ｐｐｍ以下、更に６００質量ｐｐｍ以下が好ましいと考えられる。リン量が所望の値となるように鉄粒子１２０の成分や、絶縁被覆１４０の成分、厚さを調整するとよい。

その他の絶縁被覆１４の構成材料として、例えば、種々の樹脂や、高級脂肪酸塩などが挙げられる。具体的な樹脂は、ポリアミド系樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。ポリアミド系樹脂は、ナイロン６、ナイロン６６などが挙げられる。

絶縁被覆１４の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上１μｍ以下が挙げられる。上記厚さが１０ｎｍ以上であれば、鉄粒子間（被覆鉄粉１０の鉄粒子１２間や、鉄粒子１２と裸鉄粉２０の鉄粒子との間）の絶縁を良好に確保できる。上記厚さが１μｍ以下であれば、絶縁被覆１４が少なく、圧粉磁心１中の磁性成分の割合の低下を抑制でき、透磁率を高め易い。より好ましい厚さは２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。圧粉磁心１中の絶縁被覆１４の厚さは、組成分析（透過型電子顕微鏡及びエネルギー分散型Ｘ線分光法を利用した分析装置（ＴＥＭ−ＥＤＸ））により得られる膜組成と、誘導結合プラズマ質量分析装置（ＩＣＰ−ＭＳ）により得られる元素量とを鑑みて相当厚さを導出し、更に、ＴＥＭ写真によって絶縁被覆１４を直接観察して、先に導出された相当厚さのオーダーが適正な値であることを確認して決定される平均的な厚さとする。絶縁被覆１４の厚さは、原料粉末Ｐの絶縁被覆１４０の厚さを概ね維持する。

・・含有量
軟磁性粉末における被覆鉄粉１０の含有量は、３０質量％以上５５質量％未満とすることが挙げられる。軟磁性粉末中の被覆鉄粉の含有量が３０質量％以上であることで、絶縁被覆１４の介在によって絶縁性により優れて、コアロスの増大を抑制し易い。軟磁性粉末における被覆鉄粉１０の含有量は、３５質量％以上、更に４０質量％以上とすることができる。一方、軟磁性粉末中の被覆鉄粉の含有量が５５質量％未満であることで、裸鉄粉の含有量を相対的に多くでき、被覆鉄粉の含有量を削減できる。よって、軟磁性粉末における被覆鉄粉１０の含有量は、５０質量％以下、更に４５質量％以下とすることができる。

・・大きさ
被覆鉄粉１０は、比較的大きい粉末粒子を含む。被覆鉄粉１０が大きいことで、圧粉磁心１は、磁路を十分に確保できて高い透磁率を有することができる。具体的には、被覆鉄粉１０の平均粒径は１５０μｍ以上４００μｍ以下が好ましい。被覆鉄粉１０の平均粒径が１５０μｍ以上であることで、高透磁率に加えて、コアロスを低くし易い。被覆鉄粉１０の平均粒径は、１８０μｍ以上、更に２００μｍ以上とすることができる。

被覆鉄粉１０の平均粒径は、４００μｍ以下であることで、鉄粒子１２の大径化による鉄粒子１２内に生じる渦電流損の増大を招き難く、コアロスを低くできる。被覆鉄粉１０の平均粒径は、３５０μｍ以下、更に３００μｍ以下とすることができる。

・その他の含有物
圧粉磁心１は、その他の添加材として、樹脂などを含有することができる。具体的には、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）などのエンジニアリングプラスチックが挙げられる。添加材の含有量は、圧粉磁心１を１００質量％として、０超０．５質量％以下が好ましい。この範囲で樹脂などを含むことで、成形性や保形性を高められ、かつ樹脂の含有による磁性成分の割合の低下を防止できる。特に、ポリアミド系樹脂は、裸鉄粉２０の鉄粒子同士を絶縁する絶縁材として機能することができる。ポリアミド系樹脂は、潤滑剤３０と同様に各粉末粒子間に粉末状に存在する形態や、被覆鉄粉１０の絶縁被覆１４として存在する形態などが挙げられる。粉末の場合には、原料粉末Ｐに樹脂粉末を混合するとよい。

・形状
実施形態の圧粉磁心１は、種々の形状の金型を用いることで、種々の形状をとり得る。代表的には、対向する二面を端面とする柱状体、両端面を貫通する貫通孔を有する筒状体が挙げられる。より具体的には、円柱、円筒、円環（厚さが薄いもの）、直方体などの角柱、端面が枠状の角筒などが挙げられる。その他、一つ又は複数の段差を有する形状や、端部に一つ又は複数のフランジ部を備える形状といった外形が凹凸形状の異形の柱状体や筒状体などとすることができる。

具体的な形状として、圧粉磁心１は、長尺片１Ｌ（図２）を有するものが挙げられる。この長尺片１Ｌは、長さＬと幅Ｗとの比Ｌ／Ｗが１０以上であるものが挙げられる。つまり、圧粉磁心１は細長い形状である。長尺片１Ｌは、その横断面又は縦断面において、裸鉄粉２０を構成する鉄粒子が短径及び長径を有する扁平形状である。この鉄粒子を観察することによって、長尺片１Ｌ（圧粉磁心１）の圧縮方向を判別することができる。圧粉磁心１は、原料粉末Ｐを加圧圧縮することから、原料粉末Ｐを構成する各粉末粒子は圧縮方向に押し潰されて（塑性変形して）、代表的には、圧縮方向と直交方向に伸びた形状になる。よって、鉄粒子が短径及び長径を有する扁平形状である場合、短径方向（伸びた方向と直交する方向）が圧縮方向であると予想できる。

図２に示す長尺片１Ｌでは、横断面及び縦断面において、裸鉄粉２０は、各鉄粒子が短径及び長径を有する横方向に延びた形状（図２の下側に示す拡大図）となった例を示す。つまり、図２に示す長尺片１Ｌは、上下方向に圧縮された圧縮成形体である。よって、長尺片１Ｌは、上下面に沿った切断面（水平断面）においては、各鉄粒子は上記長径を有するほぼ円形（図２の上側に示す拡大図）となっている。つまり、裸鉄粉２０の各鉄粒子は、長尺片１Ｌの長さＬ方向及び幅Ｗ方向に長径を有し、高さＨ方向に短径を有する。

圧粉磁心１は、長尺片１Ｌの長手方向が圧縮方向と直交する方向となる細長い形状であることが好ましい。この圧粉磁心１を後述するコイル部品とするとき、長尺片１Ｌの長手方向がコイルの励磁に伴う磁束方向に沿った方向となるように配置することが好ましい。裸鉄粉２０を構成する鉄粒子の長径方向は、鉄粒子同士の粒界が少ないために磁束が通り易い。よって、上記磁束方向が長いことで、より良好な透磁率を確保できる。

また、圧粉磁心１は、長尺片１Ｌの長手方向と圧縮方向の双方に直交する方向の長さＷが短い細幅部を有することが好ましい。この細幅部の長さＷは、裸鉄粉２０の平均粒径の８０倍以下である。裸鉄粉２０を構成する鉄粒子は扁平形状であるため、この裸鉄粉２０の平均粒径は、各面積の円相当径とする。鉄粒子の長径方向は、鉄粒子同士の粒界が少ないために渦電流が流れ易いという問題があるが、渦電流が流れる長さ自体が小さいことで、コアロスの増大を抑制できる。鉄粒子の短径方向は、鉄粒子同士の粒界が多くなる傾向にあり、この鉄粒子間に潤滑剤３０が介在されるため、渦電流は流れ難い。

その他に、長尺片１Ｌ（圧粉磁心１）の圧縮方向は、長手方向に沿った方向（図２の長さＬの方向）であってもよい。この場合、裸鉄粉２０を構成する鉄粒子は、長尺片１Ｌの長手方向に短径を有し、長手方向に直交する方向に長径を有する。よって、圧粉磁心１は、圧縮方向と直交する方向の長さ（例えば、図２の幅Ｗや高さＨ、横断面の対角線の少なくとも一つ）が裸鉄粉２０の平均粒径の８０倍以下であることが好ましい。

圧粉磁心１の圧縮方向を判別する指標の一つとして、裸鉄粉２０（鉄粒子）の伸び方向以外に、外形が挙げられる。圧粉磁心１は、代表的には一軸型の金型を用いた成形体であることから、その外形は、上記金型から抜出可能な形状に限られる。例えば、貫通孔を有する圧粉磁心（図３のコア片１０ｆなど）であれば、貫通孔の軸方向が圧縮方向であると予想できる。更に、圧粉磁心１の圧縮方向を判別する指標の一つとして、例えば、摺接痕の有無が挙げられる。圧粉磁心１の外周面を形成するダイとの接触面や、貫通孔を有する場合には圧粉磁心の内周面を形成するロッドとの接触面に、ダイからの成形体の抜き取り時やロッドの抜き取り時に成形体とダイやロッドとが摺接して、摺接痕が残存し得る。つまり、摺接痕がある面は、ダイやロッドによって形成された面、摺接痕が無い面がパンチによって形成された端面、と予想できる。そして、対向配置される一対の端面に直交する方向が圧縮方向であると予想できる。

・密度
実施形態の圧粉磁心１の一例として、密度が７．３ｇ／ｃｍ^３以上７．７ｇ／ｃｍ^３以下を満たすものが挙げられる。密度が７．３ｇ／ｃｍ^３以上であれば、相対密度（（見掛け密度／真密度）×１００。真密度＝純鉄粉の密度）が９２％以上と緻密であり、透磁率が高く、強度に優れる。密度が高いほど、透磁率や強度が高まることから、圧粉磁心１の密度は、７．３５ｇ／ｃｍ^３以上、更に７．４ｇ／ｃｍ^３以上を満たすことが好ましい。一方、圧粉磁心１の密度が７．７ｇ／ｃｍ^３以下であれば、比較的低い成形圧力で製造されて、被覆鉄粉を含有する場合には成形時の絶縁被覆の損傷が低減されているといえ、コアロスを低くできる。従って、圧粉磁心１の密度は、７．６５ｇ／ｃｍ^３以下、更に７．６ｇ／ｃｍ^３以下とすることができる。

・特性
実施形態の圧粉磁心１は、コイルに組み付けてコイル部品としたとき、そのコイル部品として必要な磁気特性を有する。例えば、圧粉磁心１の交流透磁率は、測定条件を１．０Ｔ／１ｋＨｚとするとき、３５０以上、更に４００以上、特に４２０以上が挙げられる。また、コアロスは、３００Ｗ／ｋｇ以下、更に２８０Ｗ／ｋｇ以下、特に２５０Ｗ／ｋｇ以下が挙げられる。

〔コイル部品〕
実施形態の圧粉磁心１は、磁路の構成部材として利用できる。例えば、巻線を螺旋状に巻回してなるコイルと、このコイルが配置されて磁路を構成する磁性コアと、を備えるコイル部品において、磁性コアの少なくとも一部に圧粉磁心１を利用できる。図３〜図５は、コイル部品の一例を示す。図中、同一符号は同一名称物を示す。

図３に示す実施形態１のコイル部品１Ａは、磁性コア１０Ａとして、貫通孔１０ｈを有する枠状のコア片１０ｆと、このコア片１０ｆの内側に配置されるＩ字状のコア片１０ｉと、を備える。枠状は、正方形の枠状であってもよいし、長方形の枠状であってもよい。磁性コア１０Ａは、Ｉ字状のコア片１０ｉの各端面が、枠状のコア片１０ｆの対向する二つの内面に対向するように組み合わせて、図３の左図に二点鎖線で示すような閉磁路を構成する。ここでは、Ｉ字状のコア片１０ｉの一方の端面と、枠状のコア片１０ｆと、の間にギャップＧを備えると共に、Ｉ字状のコア片１０ｉの外周にコイルＣが嵌め込まれる例を示す。

磁性コア１０Ａの一部、例えばコイルＣが配置されない枠状のコア片１０ｆを実施形態の圧粉磁心１とすることができる。つまり、枠状のコア片１０ｆは、４つの角棒片を有することになる。４つの角棒片の各々が圧粉磁心１の長尺片１Ｌに対応する。枠状のコア片１０ｆは、貫通孔１０ｈの軸方向が圧縮方向となるため、裸鉄粉２０を構成する鉄粒子の長径方向が磁束方向に沿って配置されることになる。よって、枠状のコア片１０ｆには磁束が通り易いため、良好な透磁率を確保できる。また、枠状のコア片１０ｆは、長手方向及び圧縮方向の双方に直交する方向の長さ（枠状のコア片１０ｆの内面から外面に亘る長さ）が、比較的小さい（裸鉄粉２０の平均粒径の８０倍以下である）ことが好ましい。そうすることで、コアロスの増大を抑制することもできる。Ｉ字状のコア片１０ｉは、従来のように被覆鉄粉で構成される（裸鉄粉を０質量％超４５質量％以下の範囲で含有していてもよい）圧粉磁心とすることが好ましい。もちろんＩ字状のコア片１０ｉを実施形態の圧粉磁心１としてもよい。

図４に示す実施形態２のコイル部品１Ｂは、磁性コア１０Ｂとして、Ｉ字状のコア片１０ｉと、Ｕ状のコア片１０ｐと、を備える。この磁性コア１０Ｂは、両コア片１０ｉ，１０ｐを組み合わせて枠状の閉磁路を構成するＯ字型の磁性コアである（図４の左図）。ここでは、両コア片１０ｉ，１０ｐ間にギャップＧを備えると共に、Ｉ字状のコア片１０ｉにコイルＣが配置される例を示す。この例では、Ｕ状のコア片１０ｐを実施形態の圧粉磁心１とすることが好ましい。もちろんＩ字状のコア片１０ｉを実施形態の圧粉磁心１としてもよい。

図５に示す実施形態３のコイル部品１Ｃは、磁性コア１０Ｃとして、四つのＩ字状のコア片１０ｉ〜１０ｉを備える。磁性コア１０Ｃは、これら四つのコア片１０ｉ〜１０ｉを組み合わせて枠状の閉磁路を構成するＯ字型の磁性コアである（図５の左図）。ここでは、図５の左右方向に並列される二つのコア片１０ｉ，１０ｉと、これら二つのコア片１０ｉ，１０ｉの端部同士を連結する別の一つのコア片１０ｉとの間にギャップＧを備えると共に、上述の並列される二つのコア片１０ｉ，１０ｉにコイルＣ，Ｃがそれぞれ配置される例を示す。実施形態２のコイル部品１Ｂのように、いずれか一つのコア片１０ｉにのみコイルＣを備えることもできる。この例では、コイルＣが配置されないＩ字状のコア片１０ｉを実施形態の圧粉磁心１とすることが好ましい。もちろん全てのＩ字状のコア片１０ｉを実施形態の圧粉磁心１としてもよい。

図３〜図５に示す磁性コア１０Ａ〜１０Ｃ、コア片１０ｉ，１０ｆ，１０ｐの形状は例示であり、公知の形状に適宜変更できる。例えば、角部を丸めた湾曲面を有する形状などが挙げられる。また、図３〜図５に示すような単純な形状ではなく、一つ又は複数の段差を有する形状や、端部に一つ又は複数のフランジ部を備える形状、などのように凹凸のある外形を有する異形の立体とすることができる。コイル部品に備えるコア片数は適宜変更でき、図３〜図５は例示である。

コイルＣを構成する巻線は、導体の外周に絶縁層を備える被覆線が挙げられる。導体は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの導電性材料から構成される線材が挙げられる。線材は、断面円形状の丸線や断面矩形状の平角線などが挙げられる。絶縁層の構成材料は、エナメルや、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、シリコーンゴムなどが挙げられる。公知の巻線を利用できる。コイル部品に備えるコイルＣの数は適宜変更でき、図３〜図５は例示である。

ギャップＧは、所望の磁気特性が得られるように、適宜設けることができる。例えば、ギャップＧを備えていない形態とすることができる。また、ギャップＧは、非磁性材料からなるギャップ材を用いた形態の他、エアギャップとすることができる。

〔圧粉磁心の製造方法〕
実施形態の圧粉磁心１は、例えば、以下の準備工程と、成形工程と、を備え、成形工程後に熱処理を行わない製造方法によって製造できる(図１)。

・準備工程
準備工程では、裸鉄粉２００と、潤滑剤３００と、を準備する。裸鉄粉２００は、平均粒径が４０μｍ以上１００μｍ以下であり、粒径が２００μｍ以上の鉄粒子の割合が１０質量％以下である粉末とする。潤滑剤３００は、平均粒径が１μｍ以上５０μｍ以下である融点が１２０℃以上（例えば、ステアリン酸金属塩）の粉末とする。被覆鉄粉１０を含む圧粉磁心１を製造する場合には、平均粒径が１５０μｍ以上４００μｍ以下であり、粒径が７５μｍ以下の粉末粒子の割合が１０質量％以下である被覆鉄粉１００を準備する。

上記の製造方法では成形後に熱処理を行わないため、得られた成形体（圧粉磁心１）の構成成分は、上述のように原料粉末Ｐの構成成分を実質的に維持する。また、原料粉末Ｐは成形によって若干変形するものの、圧粉磁心１を構成する粉末粒子の大きさ及び配合割合は、原料粉末Ｐに含まれる粉末粒子の大きさ及び配合割合に依存し、概ね維持する傾向にある。そのため、原料粉末Ｐの成分、大きさ、配合割合などの詳細な説明は省略する。圧粉磁心１に含む被覆鉄粉１０、潤滑剤３０、裸鉄粉２０について述べた各事項は、原料粉末Ｐに含む被覆鉄粉１００、潤滑剤３００、裸鉄粉２００にそれぞれ適用できる。その他の事項を以下に述べる。

裸鉄粉２００及び被覆鉄粉１００に用いる純鉄粉は、ガスアトマイズ法や水アトマイズ法といったアトマイズ法などの公知の方法によって製造できる。被覆鉄粉１００の絶縁被覆１４０の形成には、例えば、燐酸塩化成処理といった化成処理、溶剤の吹きつけ、前駆体を用いたゾルゲル処理などが利用できる。シリコーン系有機化合物の被覆を形成する場合、有機溶剤を用いた湿式被覆処理や、ミキサーによる直接被覆処理などを利用できる。被覆鉄粉１００として、市販の被覆鉄粉を利用できる。裸鉄粉２００の大きさや被覆鉄粉１００の大きさは、純鉄粉を粉砕するなどしてその大きさを調整したり、裸鉄粉２００や被覆鉄粉１００を篩法などによって分級したりすることで調整できる。

原料粉末Ｐにおける裸鉄粉２００及び被覆鉄粉１００について、大きさや特定の粒径の質量割合は、市販の粒度測定装置を用いることで測定できる。簡易的な測定として、特定の粒径の質量割合は、篩を用いて分級すると共に、選別した特定の粒径の粉末粒子の質量を測定することが挙げられる。

原料粉末Ｐの混合には、Ｖ型ミキサーやダブルコーンミキサーといった適宜な混合機を利用できる。この混合は、被覆鉄粉１００の絶縁被覆１４０を損傷しない程度に行うことが好ましい。

・成形工程
成形工程では、準備工程で準備した原料粉末Ｐを金型に充填して加圧圧縮し、圧粉磁心１を製造する。

金型は、代表的には、貫通孔を有するダイと、原料粉末Ｐを加圧圧縮する一対のパンチと、を備えるものが挙げられる。詳しくは、ダイの内周面の一部と、一方のパンチの一面（他方のパンチとの対向面）とで有底筒状を形成し、この有底筒状内の空間に原料粉末Ｐを充填して両パンチによって加圧圧縮して、所望の形状に成形する。そして、ダイから抜き出した成形体が圧粉磁心１である。貫通孔を有する筒状や環状の圧粉磁心（図３のコア片１０ｆなど）を製造する場合には、金型として、ダイの貫通孔に挿通配置されて、成形体の貫通孔を形成するロッドを備えるものを利用するとよい。段差を有する形状の成形体を成形する場合には、一対のパンチをそれぞれ、複数に分割した組物を利用することができる。金型の構成は、公知の構成を利用できる。

成形圧力は、例えば、１２００ＭＰａ未満、更に１０００ＭＰａ以下、更には８００ＭＰａ以下とすることができる。上述のように原料粉末Ｐが圧縮変形性に優れるため、成形圧力を５００ＭＰａ以上、更に５５０ＭＰａ以上、更には６００ＭＰａ以上とすることで、緻密化、高密度化を図れる。

金型をある程度加熱した状態（連続成形に起因する加工熱でもよい）で成形することができる。この場合、被覆鉄粉１００や裸鉄粉２００の成形性を高めたり、潤滑剤３００をある程度軟化して流動し易くしたりして、圧縮成形性を高められる。そのため、成形圧力をより低くできる。金型を加熱する場合には、金型温度は、潤滑剤の融点をＴ_Ｍとするとき、例えば、（Ｔ_Ｍ／２）℃以上Ｔ_Ｍ℃未満が挙げられる。例えば、融点Ｔ_Ｍが１２０℃〜２００℃であれば、６０℃〜１００℃程度が挙げられる。この範囲であれば、成形性に優れる上に、潤滑剤３００が溶解し液体化することを抑制でき、圧粉磁心１の潤滑剤３０が裸鉄粉２０間に粉末状で介在することができる。

水冷装置などを用いて金型をより低い温度（例えば、室温以下）に保持することができる。この場合、寸法精度に優れる成形体を得易い。

成形時の雰囲気は、例えば、大気雰囲気が挙げられる。裸鉄粉２００は潤滑剤３００に接することで、酸素を含む雰囲気としても、鉄成分の酸化を相当程度防止できる。大気雰囲気は、制御が容易であるため、作業性に優れる。

金型において、原料粉末Ｐや成形体と接触する領域に離型コーティングを施すことができる。離型コーティングは、例えば、ＤＬＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮ、及びＴｉ−Ｘ−Ｎ（但しＸは、Ｃ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｏ，及びＷから選択される少なくとも１種の元素）から選択される少なくとも１種が挙げられる。離型コーティングの形成には、公知の物理蒸着法、化学蒸着法、アーク法などを利用でき、特にスパッタリング法を好適に利用できる。離型コーティングを行うことで、脱型性をより向上できる。

〔用途〕
実施形態の圧粉磁心１は、各種のコイル部品（例えば、リアクトル、トランス、モータ、チョークコイル、アンテナ、燃料インジェクタ、点火コイルなど）の磁性コアに利用することができる。実施形態のコイル部品１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、リアクトル、トランス、モータ、チョークコイル、アンテナ、燃料インジェクタ、点火コイルなどに利用することができる。

［試験例１］
裸鉄粉を含む混合粉末を圧縮成形してなる圧粉磁心を作製し、得られた各圧粉磁心の透磁率及びコアロスを調べた。

・試料Ｎｏ．１−１〜１−６
各試料の原料粉末として、裸鉄粉と潤滑剤とを含む混合粉末を用いる。試料Ｎｏ．１−４以外の試料は、原料粉末として、更に被覆鉄粉を含む。裸鉄粉は、純鉄から構成される鉄粒子（Ｆｅが９９質量％以上、残部が不可避不純物）の集まりである。この裸鉄粉は、分級した。裸鉄粉の平均粒径（μｍ）と、裸鉄粉を構成する鉄粒子が２００μｍ以上の粒子の割合（質量％）を測定した。特定の粒径の鉄粒子の割合は、分級前の鉄粒子の総重量を１００質量％とした場合の各粒度の割合を示す。粒度分布は、市販のレーザ回折・散乱式粒子径・粒度分布測定装置を用いて測定した。裸鉄粉の平均粒径は、上記粒度分布測定装置で測定し、積算重量（質量）が５０％となる粒径、すなわち５０％粒径（質量）とする。その結果、裸鉄粉の平均粒径は、７３μｍであり、鉄粒子が２００μｍ以上の粒子の割合は１質量％以下であった。

被覆鉄粉は、純鉄から構成される鉄粒子（Ｆｅが９９質量％以上、残部が不可避不純物）の周囲に、燐酸鉄から構成される絶縁被覆（平均厚さ約２０ｎｍ〜１００ｎｍ）を備える被覆鉄粒子の集まりである。被覆鉄粉も、上述の裸鉄粉と同様に分級すると共に、平均粒径（μｍ）と、被覆鉄粉を構成する粒子の粒径が７５μｍ以下の粒子の割合（質量％）を測定した。その結果、被覆鉄粉の平均粒径は、２４０μｍであり、粒子が７５μｍ以下の粒子の割合は７質量％以下であった。

裸鉄粉と被覆鉄粉との配合割合は、両粉末の合計量（軟磁性粉末の全量）を１００質量％とした場合に、裸鉄粉及び被覆鉄粉を表１に示す含有量とした。

潤滑剤は、ステアリン酸亜鉛（融点１２０℃〜１２５℃）の粉末を用いた。ステアリン酸亜鉛は、原料粉末（軟磁性粉末と潤滑剤との合計）を１００質量％とするとき、表１に示す含有量とした。試料Ｎｏ．４以外の試料は、ステアリン酸亜鉛に加えて、更にステアリン酸アミド（融点：約１００℃）の粉末を含有した。ステアリン酸アミドは、原料粉末（軟磁性粉末と潤滑剤との合計）を１００質量％とするとき、表１に示す含有量とした。各潤滑剤の平均粒径は、上述の裸鉄粉と同様に粒度分布測定装置で測定した。その結果、ステアリン酸亜鉛（市販品）は、平均粒径が３０μｍであり、ステアリン酸アミド（市販品）は、平均粒径が４５μｍであった。

金型に混合粉末を充填して加圧圧縮し、角柱状の成形体（図２を参照）を成形した。試料Ｎｏ．１−１〜１−４は、長さＬ：３０ｍｍ、幅Ｗ：３ｍｍ、高さＨ：５ｍｍの成形体となるように、高さＨ方向に沿って圧縮した。試料Ｎｏ．１−５は、長さＬ：３０ｍｍ、幅Ｗ：３ｍｍ、高さＨ：５ｍｍの成形体となるように、長さＬ方向に沿って圧縮した。試料Ｎｏ．１−６は、長さＬ：３０ｍｍ、幅Ｗ：７．３ｍｍ、高さＨ：５ｍｍの成形体となるように、高さＨ方向に沿って圧縮した。成形条件は、雰囲気を大気雰囲気とし、成形圧力は６８６ＭＰａ〜８８２ＭＰａ（７ｔｏｎ／ｃｍ^２〜９ｔｏｎ／ｃｍ^２）から選択し、金型温度は５０℃〜６０℃から選択した。得られた成形体には、熱処理を施していない。

・試料Ｎｏ．１−１１
原料粉末として、被覆鉄粉と潤滑剤とを含み、裸鉄粉を含まない混合粉末を用いた試料である。つまり、全軟磁性粉末が被覆鉄粉である。潤滑剤は、ステアリン酸アミドを０．３質量％含有し、高融点の潤滑剤は含有していない。その他の条件については、試料Ｎｏ．１−１と同様である。

・試料Ｎｏ．１−１２，１−１３
原料粉末として、裸鉄粉と被覆鉄粉と潤滑剤とを含む混合粉末を用いた試料である。裸鉄粉と被覆鉄粉との配合割合は、両粉末の合計量（軟磁性粉末の全量）を１００質量％とした場合に、裸鉄粉を表１に示す含有量とした。潤滑剤は、ステアリン酸アミドを０．３質量％含有し、高融点の潤滑剤は含有していない。その他の条件については、試料Ｎｏ．１−１と同様である。

作製した試料Ｎｏ．１−１〜１−６，１−１１〜１−１３の成形体（圧粉磁心）について、潤滑剤量を以下のようにして測定した。成形体をそれぞれ、粉砕機によって粉砕し（大気雰囲気）、原料に用いた粉末程度の大きさにした粉末を１ｇ秤量する。秤量した１ｇの粉末にアセトンを添加した混合液を得る。この混合液から、超音波抽出によって潤滑剤（ここではステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アミド）を溶解して回収する。回収した潤滑剤をガスクロマトグラフによって、定性・定量を行った。即ち、粉砕粉末１ｇあたりの潤滑剤量ｘ（ｇ）を求め、成形体の質量ｙ（ｇ）を用いて、成形体の質量に占める潤滑剤の質量割合（（ｘ×ｙ）／ｙ）×１００を求めた。この潤滑剤量は、成形体を１００質量％とする割合である。その結果、いずれの成形体も、原料粉末と同等の含有量の潤滑剤（ステアリン酸亜鉛やステアリン酸アミド）を含んでいた。

試料Ｎｏ．１−１〜１−６，１−１１〜１−１３の成形体（圧粉磁心）４個を四角枠状（図３に示す枠状のコア片１０ｆと同等の形状）に組み合わせ、この四角枠状部材の内側にＩ字状のコア片を配置し、Ｉ字状のコア片に同一の巻線を巻回して測定用部材（コイル部品）を作製する（図３のコイル部品１Ａを参照）。作製した測定用部材及びＡＣ−ＢＨカーブトレーサを用いて、励起磁束密度Ｂｍを１Ｔ、測定周波数を１ｋＨｚとしたときについて、ＡＣ−ＢＨカーブの傾きから試料の交流透磁率を求めると共に、試料の渦電流損（渦損）とヒステリシス損（ヒス損）とを求めた。渦損とヒス損との合計である鉄損をコアロスとする。測定結果を表１に併せて示す。

表１における「圧縮方向・磁束方向」とは、圧縮方向と磁束方向との関係を示しており、圧縮方向と磁束方向とが直交している場合には「直交」、圧縮方向と磁束方向とが同方向である場合には「平行」としている。表１における「幅／粒径」とは、圧粉磁心の幅Ｗ（図２を参照）を裸鉄粉の平均粒径で除した値である。裸鉄粉の平均粒径は、圧粉磁心の横断面又は縦断面に存在する裸鉄粉を構成する鉄粒子の短径及び長径を測定し、この鉄粒子の面積の円相当径とする。

表１に示すように、裸鉄粉を比較的多量に含む試料Ｎｏ．１−１〜１−６の圧粉磁心は、いずれも透磁率が３５０以上、かつコアロスが３００Ｗ／ｋｇ以下であり、全軟磁性粉末が被覆鉄粉で構成された試料Ｎｏ．１−１１と同等程度であることがわかった。つまり、軟磁性粉末として、被覆鉄粉の代わりに絶縁被覆を備えていない裸鉄粉を用いたとしても、潤滑剤として高融点の潤滑剤を含有することで必要な磁気特性を有する圧粉磁心とできることがわかった。これは、高融点の潤滑剤を含有することで、圧粉磁心の製造条件や使用条件における高温においても、潤滑剤が溶解し液体化することなく、裸鉄粉間に介在することで、裸鉄粉間を絶縁しているからと考えられる。例えば、高融点の潤滑剤を含有した試料Ｎｏ．１−２は、高融点の潤滑剤を含有していない試料Ｎｏ．１−１３と比較して、透磁率も高く、コアロスも低減している。試料Ｎｏ．１−１３では、裸鉄粉間に絶縁材として潤滑剤が介在していないため、裸鉄粉を構成する鉄粒子同士が結合して導通部分が生じてしまい、渦電流が増大したと考えられる。

特に、圧粉磁心の圧縮方向と、コイルの励磁に伴う磁束方向とが直交方向である試料Ｎｏ．１−１〜１−４，１−６は、透磁率が高い傾向にあることがわかる。これは、裸鉄粉を構成する鉄粒子の長径方向は鉄粒子同士の粒界が少ないが、この長径方向が上記磁束方向と平行であることで、磁束が通り易くなったためと考えられる。

［試験例２］
裸鉄粉に含有される不純物の含有量の違いによる透磁率及びコアロスを調べた。

・試料Ｎｏ．２−１〜２−４
表２に示す不純物を含む裸鉄粉を準備した。この不純物は、Ｏ，Ｐ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｕである。裸鉄粉と被覆鉄粉との配合割合は、両粉末の合計量（軟磁性粉末の全量）を１００質量％とした場合に、裸鉄粉：５０質量％、被覆鉄粉：５０質量％とした。潤滑剤の含有量は、原料粉末（軟磁性粉末と潤滑剤との合計）を１００質量％とした場合に、ステアリン酸亜鉛：０．２質量％、ステアリン酸アミド：０．１質量％とした。その他の条件（粉末の粒径、被覆鉄粉の絶縁被覆の厚さ、成形条件など）は、試料Ｎｏ．１−１と同様とした。

試料Ｎｏ．２−１〜２−４の成形体（圧粉磁心）を試料Ｎｏ．１−１と同様の形状に組み合わせ、測定用部材（コイル部品）を作製し、試料Ｎｏ．１−１と同様に透磁率及びコアロスを測定した。その結果を表２に併せて示す。

表２に示すように、裸鉄粉の不純物が少ない圧粉磁心ほど、透磁率が高く、コアロスが小さいことがわかる。特に、Ｏの含有量が０．１０質量％以下で、かつＰ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｕの合計含有量が０．２０質量％以下である試料Ｎｏ．２−３，２−４は、透磁率が４５０以上、かつコアロスが２１５Ｗ／ｋｇ以下と、非常に高透磁率で、かつ低コアロスであることがわかる。これは、裸鉄粉の不純物の含有量が少ないことで、裸鉄粉が変形し易くなり、充填性が向上し、かつヒステリシス損が低減されたからと考えられる。

１ 圧粉磁心 １Ｌ 長尺片
１０ 被覆鉄粉 １２ 鉄粒子 １４ 絶縁被覆
２０ 裸鉄粉 ３０ 潤滑剤
Ｐ 原料粉末
１００ 被覆鉄粉 １２０ 鉄粒子 １４０ 絶縁被覆
２００ 裸鉄粉 ３００ 潤滑剤
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ コイル部品
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 磁性コア
１０ｉ Ｉ字状のコア片 １０ｆ 枠状のコア片
１０ｐ Ｕ状のコア片
１０ｈ 貫通孔
Ｇ ギャップ Ｃ コイル

Claims (8)

1. 軟磁性粉末を有する圧粉磁心であって、
   絶縁被覆を備えていない純鉄からなる裸鉄粉と、
   絶縁性を有し、かつ融点が１２０℃以上である粉末状の潤滑剤と、を備え、
   前記軟磁性粉末における前記裸鉄粉の含有量が４５質量％超であり、
   前記圧粉磁心における前記潤滑剤の含有量が０．０５質量％以上０．５質量％以下であり、
   前記潤滑剤の平均粒径が１μｍ以上５０μｍ以下であり、
   前記潤滑剤は、前記裸鉄粉を構成する鉄粒子同士の間に点状で存在する圧粉磁心。
2. 前記圧粉磁心は、長尺片を有し、
   前記長尺片の横断面又は縦断面において、前記裸鉄粉は、短径及び長径を有する扁平形状であり、その短径方向を圧縮方向とするとき、
   前記長尺片は、その長手方向及び前記圧縮方向の双方に直交する方向の長さが前記裸鉄粉の平均粒径の８０倍以下である細幅部を有する請求項１に記載の圧粉磁心。
3. 前記潤滑剤は、ステアリン酸金属塩を含む請求項１又は請求項２に記載の圧粉磁心。
4. 前記裸鉄粉は、
   平均粒径が４０μｍ以上１００μｍ以下であり、
   前記裸鉄粉を構成する鉄粒子のうち粒径が２００μｍ以上の粒子の割合が１０質量％以下である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の圧粉磁心。
5. 更に、絶縁被覆を備える被覆鉄粉を備え、
   前記軟磁性粉末における前記被覆鉄粉の含有量が３０質量％以上５５質量％未満である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の圧粉磁心。
6. 前記裸鉄粉は、酸素の含有量が０．１質量％未満であり、リン、クロム、マンガン、ニッケル、及び銅の合計含有量が０．２質量％未満である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の圧粉磁心。
7. コイルと、磁性コアと、を備えるコイル部品であって、
   前記磁性コアの少なくとも一部に請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の圧粉磁心を備えるコイル部品。
8. 前記圧粉磁心は、長尺片を有し、
   前記長尺片の横断面において、前記裸鉄粉は、短径及び長径を有する扁平形状であり、
   前記長尺片は、その長手方向が前記コイルの励磁に伴う磁束方向に沿った方向となるように配置されている請求項７に記載のコイル部品。

Images