JP7194098B2 - 圧粉磁心の製造方法 - Google Patents
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Description
本実施形態により製造される圧粉磁心は、インダクタ及びリアクトルとも呼ばれるコイルのコアに用いられる磁性体である。この圧粉磁心は、軟磁性粉末を加圧成形及び焼鈍して成る。典型的には、この軟磁性粉末としては、鉄を主成分とするパーマロイ(FeNi合金)、Si含有鉄合金(FeSi合金)、センダスト合金(FeSiAl合金)、アモルファス合金、純鉄粉等が挙げられる。
本発明の圧粉磁心の製造方法は、図1に示すような次のような各工程を有する。
(1)軟磁性粉末に対して、潤滑剤を混合する第1混合工程(ステップS01)。
(2)第1混合工程を経た軟磁性粉末を含む混合物を、絶縁材料で被覆する被覆工程(ステップS02)。
(3)絶縁材料で被覆した混合物に対して、潤滑剤を混合する第2混合工程(ステップS03)。
(4)第2混合工程を経た混合物を、加圧成形処理して成形体を作製する成形工程(ステップS04)。
(5)成形工程を経た成形体を大気中で熱処理する焼鈍工程(ステップS05)。
以下、各工程を具体的に説明する。なお、本実施形態では、絶縁材料による軟磁性粉末の被覆の前後に、潤滑剤を混合する工程を経る。但し、本発明はこれには限定されない。絶縁材料による軟磁性粉末の被覆の前のみ、又は軟磁性粉末の被覆の後にのみ潤滑剤を混合する工程を経るようにしてもよい。また、上記のように、本発明の圧粉磁心に適用可能な材料は多岐に亘り、以下の各工程で示す材料は一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。
第1混合工程では、鉄、珪素及びアルミニウムを主成分とする軟磁性粉末(FeSiAl合金粉末)と、この軟磁性粉末に対して0.2~0.7wt%の潤滑剤とを混合する。このような混合工程を、絶縁材料の被覆前の混合という意味で、前混合工程とも呼ぶ。潤滑剤を添加することにより、軟磁性粉末同士の滑りがよくなり、軟磁性粉末の密度が向上する。これにより、ヒステリシス損失を低下させることができる。混合する潤滑剤の量は、この軟磁性粉末に対して0.2~0.7wt%とする。これより少なければ、十分な効果を得ることができず、これより多いと、密度低下による最大磁束密度の低下、ヒステリシス損失の増加による磁気特性の低下する問題が発生する。
混合工程を経た混合物を絶縁材料で被覆する被覆工程は、混合工程を経た混合物と、軟磁性粉末に対して絶縁材料として、1.0~3.0wt%のシリコーンレジンを混合し、加熱乾燥を行う。すなわち、第1混合工程を経た混合物に対して、絶縁材料により、軟磁性粉末の表面に耐熱性絶縁皮膜を形成するためである。1.0~3.0wt%を適量としたのは、この適量よりも少なければ、成形体の強度が不足して、割れが発生するためである。また、適量より多いと、密度低下による最大磁束密度の低下、ヒステリシス損失の増加による磁気特性が低下する問題が発生するためである。
被覆工程を経た混合物に潤滑剤を混合する第2混合工程では、絶縁材料を被覆した混合物と、軟磁性粉末に対して0.1~0.7wt%の潤滑剤とを混合する。このような混合工程を、被覆後の混合という意味で、後混合工程とも呼ぶ。ここで潤滑剤としては、第1混合工程で使用したものと同様のものを使用できるが、必ずしも第1混合工程と第2混合工程で同一の潤滑剤を使用する必要はない。これらを添加することにより、混合物同士の滑りを良くすることができるので、混合時の密度を向上することができ、成形密度を高くすることができる。さらに、粉末が金型への焼き付くことも防止することが可能である。混合する潤滑樹脂の量は、第1及び第2混合工程あわせて、軟磁性粉末に対して0.1~0.8wt%とする。これよりも少なければ、十分な効果を得ることができず、これより多いと、密度低下による最大磁束密度の低下、ヒステリシス損失の増加による磁気特性が低下する問題が発生する。
成形工程では、前記のようにして絶縁材料により被覆することにより絶縁層が形成された軟磁性粉末を加圧成形することにより、成形体を形成する。この時、加圧乾燥された絶縁材料は、成形時のバインダーとして作用する。成形時の圧力は従来の発明と同様で良く、本発明においては1600MPa程度が好ましい。
焼鈍工程では、成形工程を経た成形体を熱処理することにより焼鈍する。より具体的には、大気雰囲気などの酸素雰囲気において、熱処理を行うことで圧粉磁心が作製される。熱処理温度は、650~850℃とすることが好ましい。この温度範囲で加熱処理を行うのは、成形工程での歪みを除去すると共に、加熱処理時の熱により軟磁性粉末の周囲に被覆した絶縁層が破れることを防止するためである。一方、加熱温度がこの温度範囲よりも低いと、歪み除去効果が限定的となり、加熱温度がこの温度範囲よりも高いと、軟磁性粉末に被覆した絶縁層が破れることにより、絶縁性能の劣化から渦電流損失が大きく増加してしまう可能性がある。なお、以下に述べる温度上昇により到達させる温度は例示であり、上記の650~850℃の温度範囲であれば好ましい。
(表1)
Ph =Kh×f・・・(2)
Pe =Ke×f2・・(3)
Pcv:鉄損
Kh :ヒステリシス損失係数
Ke :渦電流損失係数
f :周波数
Ph :ヒステリシス損失
Pe :渦電流損失
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
Claims (3)
- 軟磁性粉末を絶縁材料で被覆する被覆工程と、
前記被覆工程を経た軟磁性粉末を、加圧成形処理して成形体を作製する成形工程と、
前記成形工程を経た成形体を大気雰囲気で熱処理する焼鈍工程と、
を有する圧粉磁心の製造方法において、
前記焼鈍工程における350℃未満の昇温速度が7.8℃ /分未満であり、350℃に達した時点で、350℃以上の昇温速度が、7.8℃ /分以上であることを特徴とする圧粉磁心の製造方法。 - 前記軟磁性粉末に対して、潤滑剤を混合する混合工程を有することを特徴とする請求項1記載の圧粉磁心の製造方法。
- 前記軟磁性粉末は、FeSiAl合金粉末であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の圧粉磁心の製造方法。
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