JP7347354B2

JP7347354B2 - 圧粉磁心の製造方法

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Publication number: JP7347354B2
Application number: JP2020122709A
Authority: JP
Inventors: 寛人永木; 和通中谷; 洪平石井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-07-17
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2023-09-20
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Description

本発明は、圧粉磁心の製造方法に関する。

特許文献１には、表面に絶縁被膜が形成された軟磁性粉末をダイス内において下パンチと上パンチとによって圧縮し、圧粉体を成形する磁心の製造方法が開示されている。ここで、絶縁被膜は鉄損を低減するために形成されている。

特開２０１３－０２７８９６号公報

発明者らは、例えば特許文献１に開示された圧粉磁心の製造方法に関し、以下の問題点を見出した。
特許文献１に開示されているように、圧粉体とダイスとを相対的にスライドさせて、ダイス内から圧粉体を抜き出す。その際、スプリングバックしようとする（膨張しようとする）圧粉体とダイスとが擦れ、軟磁性粉末に塑性流動が発生する。そのため、軟磁性粉末の表面に形成された絶縁被膜が破壊され、圧粉磁心の鉄損が上昇してしまう問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、鉄損を低減可能であると共に成形性に優れた圧粉磁心の製造方法を提供する。

本発明の一態様に係る圧粉磁心の製造方法は、
下パンチとダイスとに囲まれた空間内に、表面に絶縁被膜が形成された軟磁性粉末を投入し、軟磁性粉末層を形成するステップと、
前記軟磁性粉末層を前記ダイス内において前記下パンチと上パンチとによって圧縮し、圧粉体を成形するステップと、
前記圧粉体と前記ダイスとを相対的にスライドさせて、前記ダイス内から前記圧粉体を抜き出すステップと、を備えた圧粉磁心の製造方法であって、
前記軟磁性粉末層を形成するステップにおいて、
前記空間内に前記軟磁性粉末を投入する前後に、前記軟磁性粉末とは異なる異種粉末を投入し、前記軟磁性粉末層の上下に、前記軟磁性粉末層よりもスプリングバック率が０．６～１．１％高い異種粉末層を形成するものである。

本発明の一態様に係る圧粉磁心の製造方法では、軟磁性粉末層を形成するステップにおいて、空間内に軟磁性粉末を投入する前後に、軟磁性粉末とは異なる異種粉末を投入し、軟磁性粉末層の上下に、軟磁性粉末層よりもスプリングバック率が０．６～１．１％高い異種粉末層を形成する。異種粉末層のスプリングバック率が軟磁性粉末層よりも０．６％以上高いため、圧粉体を成形した後、ダイス内から圧粉体を抜き出す際、軟磁性粉末層とダイスとの擦れを抑制できる。その結果、軟磁性粉末の絶縁被膜の破壊が抑制され、圧粉体の鉄損を低減できる。
また、軟磁性粉末層と異種粉末層とのスプリングバック率の差が１．１％以下であるため、ダイス内から圧粉体を抜き出す際、軟磁性粉末層に発生する割れも抑制できる。
すなわち、鉄損を低減可能であると共に成形性に優れた圧粉磁心の製造方法を提供できる。

前記軟磁性粉末が、純鉄粉末であり、前記絶縁被膜が、リン酸系化成被膜又はケイ酸系化成被膜でもよい。このような構成が好適である。

前記異種粉末が、セラミック粉末でもよい。このような構成により、軟磁性粉末層と異種粉末層とのスプリングバック率の差を容易に大きくできる。

前記空間内に前記異種粉末を投入して前記異種粉末層を形成した後、前記軟磁性粉末を投入する前に、前記異種粉末層を前記ダイス内において前記下パンチと上パンチとによって予備圧縮し、前記空間内に前記軟磁性粉末を投入して前記異種粉末層上に前記軟磁性粉末層を形成した後、前記異種粉末を再投入する前に、前記軟磁性粉末層を前記ダイス内において前記下パンチと上パンチとによって予備圧縮してもよい。このような構成により、軟磁性粉末と異種粉末との混合を抑制できる。

本発明により、鉄損を低減可能であると共に成形性に優れた圧粉磁心の製造方法を提供できる。

第１の実施形態に係る圧粉磁心の製造方法を示すフローチャートである。ステップＳＴ１の詳細を示すフローチャートである。ステップＳＴ１の詳細を示す模式的な断面図である。ステップＳＴ２、ＳＴ３を示す模式的な断面図である。軟磁性粉末層３１及び異種粉末層３２のスプリングバック率を説明するための模式的な断面図である。スプリングバック率の差（横軸）と、比較例１とのインピーダンスの実部Ｒの比（縦軸）との関係を示すグラフである。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（第１の実施形態）
＜第１の実施形態に係る圧粉磁心の製造方法＞
まず、図１～図４を参照して、第１の実施形態に係る圧粉磁心の製造方法について説明する。図１は、第１の実施形態に係る圧粉磁心の製造方法を示すフローチャートである。図２は、ステップＳＴ１の詳細を示すフローチャートである。図３は、ステップＳＴ１の詳細を示す模式的な断面図である。図４は、ステップＳＴ２、ＳＴ３を示す模式的な断面図である。
製造される圧粉磁心の用途は、特に限定されないが、製造される圧粉磁心は、例えばリアクトル用コアとして用いられる。

まず、図１に示すように、下パンチとダイスとに囲まれた空間内に、表面に絶縁被膜が形成された軟磁性粉末を投入し、軟磁性粉末層を形成する（ステップＳＴ１）。
ここで、軟磁性粉末の表面に形成された絶縁被膜は、例えばリン酸系化成被膜又はケイ酸系化成被膜である。絶縁被膜の厚さは、例えば１０ｎｍ～１０００ｎｍ、好ましくは１００～５００ｎｍである。

また、軟磁性粉末は、特に限定されないが、例えば純鉄やＦｅ基合金等からなる。鉄損を低減するには、純鉄が好ましい。
また、軟磁性粉末は、例えば、球状粒子からなるアトマイズ粉である。アトマイズ粉は、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中へ溶解させた原料を噴霧して得られるガスアトマイズ粉でも、溶解させた原料の噴霧後に水冷して得られるガス水アトマイズ粉でもよい。

軟磁性粉末の粒径は、特に限定されないが、例えば１～５００μｍ程度、好ましくは１０～２５０μｍ程度である。粒径が大き過ぎると、比抵抗の低下又は渦電流損失の増加を招き、粒径が小さ過ぎると、ヒステリシス損失の増加等を招くため、好ましくない。なお、この粒径は、所定のメッシュサイズの篩いを用いて分級する篩い分法で定まる粒度である。

ここで、図２、図３を参照して、ステップＳＴ１の詳細について説明する。図２、図３に示すように、ステップＳＴ１は、サブステップＳＴ１１～ＳＴ１３を含む。
まず、図２、図３に示すように、下パンチ２１とダイス１０とに囲まれた空間内に、軟磁性粉末と異なる異種粉末を投入し、後から形成される軟磁性粉末層３１よりもスプリングバック率が０．６～１．１％高い異種粉末層３２を形成する（サブステップＳＴ１１）。

なお、スプリングバックとは、後述する圧粉体３０を圧縮成形した後（図４参照）、ダイス１０から取り出した際に圧粉体３０が膨張する現象である。スプリングバック率の定義及び測定方法の詳細については後述する。

異種粉末は、軟磁性粉末と異なる粉末である。異種粉末層３２のスプリングバック率が軟磁性粉末層３１よりも０．６～１．１％高くなれば、異種粉末は、特に限定されない。異種粉末は、例えば、銅などからなる金属粉末や、アルミナなどからなるセラミック粉末である。異種粉末の粒径は、特に限定されないが、例えば１～２００μｍ程度である。

異種粉末層３２と軟磁性粉末層３１とのスプリングバック率の差が０．６％以上であると、後述するステップＳＴ３において圧粉体３０をダイス１０から抜き出す際（図４参照）、軟磁性粉末層３１とダイス１０との擦れを抑制できる。そのため、軟磁性粉末の絶縁被膜の破壊が抑制され、鉄損を低減できる。この効果については、異種粉末層３２と軟磁性粉末層３１とのスプリングバック率の差を、０．７％以上とすることが好ましく、０．８％以上とすることがさらに好ましい。

他方、異種粉末層３２と軟磁性粉末層３１とのスプリングバック率の差が大き過ぎると、圧粉体３０をダイス１０から抜き出す際（図４参照）、軟磁性粉末層３１に割れが発生する。異種粉末層３２と軟磁性粉末層３１とのスプリングバック率の差を１．１％以下とすることによって、このような軟磁性粉末層３１の割れを抑制できる。

なお、図示されていないが、異種粉末層３２を形成する際、異種粉末を投入した後、図４に示した上パンチ２２を用いて、異種粉末層３２の予備圧縮を実施してもよい。後から投入する軟磁性粉末と、異種粉末との混合を抑制できる。異種粉末層３２の予備圧縮の圧力は、例えばホールドダウン面圧程度の低い圧力でよい。具体的には、例えば１０ＭＰａ以下の圧力である。

次に、図２、図３に示すように、下パンチ２１とダイス１０とに囲まれた空間内に、軟磁性粉末を投入し、軟磁性粉末層３１を異種粉末層３２上に形成する（サブステップＳＴ１２）。
なお、図示されていないが、軟磁性粉末層３１を形成する際にも、軟磁性粉末を投入した後、図４に示した上パンチ２２を用いて軟磁性粉末層３１の予備圧縮を実施してもよい。後から投入する異種粉末と、軟磁性粉末との混合を抑制できる。軟磁性粉末層３１の予備圧縮の圧力も、異種粉末層３２の場合と同様である。

次に、図２、図３に示すように、下パンチ２１とダイス１０とに囲まれた空間内に、異種粉末を再投入し、異種粉末層３２を軟磁性粉末層３１上に再形成する（サブステップＳＴ１３）。

このように、ステップＳＴ１において、下パンチ２１とダイス１０とに囲まれた空間内に軟磁性粉末を投入する前後に、軟磁性粉末よりもスプリングバック率が０．６～１．１％高い異種粉末を投入する。すなわち、軟磁性粉末層３１の上下に、異種粉末層３２を形成する。

図１に戻って、説明を続ける。以下に説明するステップＳＴ２、ＳＴ３については、図１と共に図４も参照して説明する。
ステップＳＴ１の後、図１、図４に示すように、軟磁性粉末層３１をダイス１０内において下パンチ２１と上パンチ２２とによって圧縮し、圧粉体３０を成形する（ステップＳＴ２）。

具体的には、図４に示すように、上パンチ２２を降下させて、異種粉末層３２によって挟まれた軟磁性粉末層３１を圧縮する。これにより、軟磁性粉末層３１と、異種粉末層３２とを備えた圧粉体３０が成形される。成形面圧は、例えば１０００ＭＰａ程度である。
なお、軟磁性粉末層３１を圧縮する際、上パンチ２２を降下させる代わりに下パンチ２１を上昇させてもよいし、上パンチ２２の降下と下パンチ２１の上昇とを両方行ってもよい。

最後に、図１、図４に示すように、圧粉体３０とダイス１０とを相対的にスライドさせて、ダイス１０内から圧粉体３０を抜き出す（ステップＳＴ３）。
具体的には、図４に示すように、上パンチ２２によって圧粉体３０を押さえつつ、ダイス１０を降下させ、ダイス１０内から圧粉体３０を抜き出す。この際、上パンチ２２によって圧粉体３０に加える面圧は、ホールドダウン面圧と呼ばれる。ホールドダウン面圧は、例えば１０ＭＰａ以下の圧力である。

なお、圧粉体３０の形状は、例えば円柱状（円板状を含む）である。但し、圧粉体３０の形状は、ダイス１０内から抜き出し可能であれば、特に限定されない。例えば、圧粉体３０の形状は、多角柱状や円筒状等でもよい。

ここで、図４に示すように、圧粉体３０において、軟磁性粉末層３１の上下に、スプリングバック率が軟磁性粉末層３１よりも０．６％以上高い異種粉末層３２が形成されている。そのため、ダイス１０内から圧粉体３０を抜き出す際、軟磁性粉末層３１とダイス１０との擦れを抑制できる。その結果、軟磁性粉末の絶縁被膜の破壊が抑制され、圧粉体３０の鉄損を低減できる。

また、軟磁性粉末層３１と異種粉末層３２とのスプリングバック率の差が１．１％以下であるため、ダイス１０内から圧粉体３０を抜き出す際、軟磁性粉末層３１に発生する割れも抑制できる。
すなわち、鉄損を低減可能であると共に成形性に優れた圧粉磁心の製造方法を提供できる。

ステップＳＴ３において成形された圧粉体３０全体を製品として用いてもよい。あるいは、異種粉末層３２を圧粉体３０から除去して、軟磁性粉末層３１のみを製品として用いてもよい。異種粉末層３２は、例えば剥離や切断によって除去できる。

なお、サブステップＳＴ１２、ＳＴ１３を複数回繰り返し、軟磁性粉末層３１を複数備える圧粉体３０を成形してもよい。この場合、軟磁性粉末層３１と異種粉末層３２とが交互に形成されるため、各軟磁性粉末層３１の上下に異種粉末層３２が形成される。そのため、ダイス１０内から圧粉体３０を抜き出す際、軟磁性粉末層３１とダイス１０との擦れを抑制できる。その結果、軟磁性粉末の絶縁被膜の破壊が抑制され、圧粉体３０の鉄損を低減できる。

図示されていないが、ステップＳＴ３の後、圧粉体３０全体あるいは異種粉末層３２が除去された軟磁性粉末層３１のみからなる圧粉体３０を、不活性雰囲気下において焼鈍してもよい。焼鈍温度は、例えば６００～８００℃である。６００℃以上で焼鈍することによって、圧縮成形時に蓄積された歪が除去され、磁気性能が向上する。また、８００℃以下で焼鈍することによって、絶縁被膜の破壊を抑制できる。

以上に説明した通り、本実施形態に係る圧粉磁心の製造方法では、圧粉体３０を成形する前に、軟磁性粉末層３１の上下に、スプリングバック率が軟磁性粉末層３１よりも０．６％以上高い異種粉末層３２を形成しておく。そのため、圧粉体３０を成形した後、ダイス１０内から圧粉体３０を抜き出す際、軟磁性粉末層３１とダイス１０との擦れを抑制できる。その結果、軟磁性粉末の絶縁被膜の破壊が抑制され、圧粉体３０の鉄損を低減できる。

＜スプリングバック率について＞
次に、図５を参照して、軟磁性粉末層３１及び異種粉末層３２のスプリングバック率の定義及び測定方法について説明する。図５は、軟磁性粉末層３１及び異種粉末層３２のスプリングバック率を説明するための模式的な断面図である。

図５は、ダイス１０の内径Ｄ１と、ダイス１０から抜き出した軟磁性粉末層３１のみからなる円柱状の圧粉体の直径Ｄ２との関係を示している。すなわち、ダイス１０内から圧粉体（軟磁性粉末層３１）を抜き出した際のスプリングバックによって、圧粉体（軟磁性粉末層３１）の直径がＤ１からＤ２に増加する。

圧粉体（軟磁性粉末層３１）のスプリングバック率は次式で定義される。
スプリングバック率（％）＝（Ｄ２－Ｄ１）／Ｄ１×１００
ここで、圧粉体（軟磁性粉末層３１）の直径Ｄ２はばらつくため、例えば圧粉体（軟磁性粉末層３１）の上部、中央部、下部の３箇所における直径をそれぞれ３回ずつマクロメータによって測定し、その平均値を圧粉体（軟磁性粉末層３１）の直径Ｄ２とする。

なお、図５に示すように、軟磁性粉末層３１及び異種粉末層３２のスプリングバック率は、軟磁性粉末層３１又は異種粉末層３２のみからなる圧粉体を用いて、それぞれ別々に測定される。図５の例は、軟磁性粉末層３１のスプリングバック率の定義及び測定方法を示しているが、異種粉末層３２についても同様である。
スプリングバック率は、成形面圧やホールドダウン面圧等の製造条件によっても変化するため、製造条件毎にスプリングバック率を測定する。

以下、第１の実施形態に係る圧粉磁心の製造方法を実施例、比較例を挙げて詳細に説明する。しかしながら、第１の実施形態に係る圧粉磁心の製造方法は、以下の実施例のみに限定されるものではない。

［比較例１］
図１、図４を参照して、比較例１に係る圧粉磁心の製造方法について説明する。
表面に厚さ３００ｎｍのリン酸系化成被膜が絶縁被膜として形成された粒径１５０μｍの純鉄（Ｆｅ）粉末を軟磁性粉末として用いた。

まず、図１に示すように、この純鉄粉末４０ｇを下パンチ２１とダイス１０とに囲まれた空間内に投入した（ステップＳＴ１）。ダイス１０の内径Ｄ１は２９．７６ｍｍである。比較例１では、異種粉末は投入しなかった。すなわち、図２、図３に示したサブステップＳＴ１１～ＳＴ１３は行わなかった。

次に、図１、図４に示すように、上パンチ２２を降下させて、９００ＭＰａの成形面圧で、軟磁性粉末層３１のみからなる円柱状の圧粉体３０を成形した（ステップＳＴ２）。

その後、図１、図４に示すように、上パンチ２２によって３．７ＭＰａのホールドダウン面圧で圧粉体３０を押さえつつ、ダイス１０を降下させ、ダイス１０内から圧粉体３０を抜き出した（ステップＳＴ３）。
圧粉体３０（すなわち軟磁性粉末層３１）をダイス１０内から抜き出した際、軟磁性粉末層３１に割れは発生しなかった。

圧粉体３０を窒素雰囲気下において７５０℃で３０分間焼鈍した後、ＬＣＲメータを用いて、圧粉体３０（すなわち軟磁性粉末層３１）のインピーダンスの実部Ｒを測定した。この際、周波数を２０ｋＨｚ、電圧を１Ｖとして測定した。得られた比較例１のインピーダンスの実部Ｒの値を用いて、比較例２、３及び実施例１～７のインピーダンスの実部Ｒの値との比を求めた。すなわち、比較例１のインピーダンスの実部Ｒの値を基準値とした。

［比較例２］
粒径５μｍの純銅（Ｃｕ）粉末を異種粉末として用いた。
まず、図２、図３に示すように、この純銅粉末３０ｇを下パンチ２１とダイス１０とに囲まれた空間内に投入した（サブステップＳＴ１１）。その後、上パンチ２２を用いて、３．７ＭＰａの面圧で異種粉末層３２の予備圧縮を実施した。

次に、図２、図３に示すように、比較例１と同じ純鉄粉末４０ｇを下パンチ２１とダイス１０とに囲まれた空間内に投入し、軟磁性粉末層３１を異種粉末層３２上に形成した（サブステップＳＴ１２）。その後、上パンチ２２を用いて、３．７ＭＰａの面圧で軟磁性粉末層３１の予備圧縮を実施した。

そして、図２、図３に示すように、下パンチ２１とダイス１０とに囲まれた空間内に、純銅粉末３０ｇを再投入し、異種粉末層３２を軟磁性粉末層３１上に再形成した（サブステップＳＴ１３）。

次に、図１、図４に示すように、上パンチ２２を降下させて、９００ＭＰａの成形面圧で、異種粉末層３２によって挟まれた軟磁性粉末層３１を備えた円柱状の圧粉体３０を成形した（ステップＳＴ２）。

その後、図１、図４に示すように、上パンチ２２によって２．８ＭＰａのホールドダウン面圧で圧粉体３０を押さえつつ、ダイス１０を降下させ、ダイス１０内から圧粉体３０を抜き出した（ステップＳＴ３）。
圧粉体３０をダイス１０内から抜き出した際、軟磁性粉末層３１に割れは発生しなかった。

軟磁性粉末層３１と異種粉末層３２とのスプリングバック率の差は、０．５０％であった。
スプリングバック率の定義及び測定方法は、上述の通りである。具体的には、圧粉体３０を製造するために用いた純鉄粉末４０ｇのみからなる圧粉体を上記と同一の成形面圧（９００ＭＰａ）及びホールドダウン面圧（２．８ＭＰａ）で成形し、抜き出した。この軟磁性粉末層３１のみからなる圧粉体を用いて、軟磁性粉末層３１のスプリングバック率を測定した。

同様に、圧粉体３０を製造するために用いた純銅粉末３０ｇのみからなる圧粉体を上記と同一の成形面圧（９００ＭＰａ）及びホールドダウン面圧（２．８ＭＰａ）で成形し、抜き出した。この異種粉末層３２のみからなる圧粉体を用いて、異種粉末層３２のスプリングバック率を測定した。

次に、圧粉体３０から異種粉末層３２を剥離した後、圧粉体３０（すなわち軟磁性粉末層３１）を窒素雰囲気下において７５０℃で３０分間焼鈍した。その後、ＬＣＲメータを用いて、比較例１と同一条件で、圧粉体３０（すなわち軟磁性粉末層３１）のインピーダンスの実部Ｒを測定した。比較例１とのインピーダンスの実部Ｒの比は、１．０５であり、鉄損は増大した。

［実施例１］
ダイス１０内から圧粉体３０を抜き出す際のホールドダウン面圧を３．７ＭＰａに変更した以外は比較例２と同様に圧粉体３０を製造した。軟磁性粉末層３１と異種粉末層３２とのスプリングバック率の差は、０．６０％であった。

ここで、比較例２と実施例１とでは、軟磁性粉末層３１と異種粉末層３２とは共通の材料からなるが、実施例１においてホールドダウン面圧を２．８ＭＰａから３．７ＭＰａに上昇させた。そのため、スプリングバック率の差も０．５０％から０．６０％に上昇したものと考えられる。
圧粉体３０をダイス１０内から抜き出した際、軟磁性粉末層３１に割れは発生しなかった。

次に、圧粉体３０から異種粉末層３２を剥離した後、圧粉体３０（すなわち軟磁性粉末層３１）を窒素雰囲気下において７５０℃で３０分間焼鈍した。その後、ＬＣＲメータを用いて、比較例１と同一条件で、圧粉体３０（すなわち軟磁性粉末層３１）のインピーダンスの実部Ｒを測定した。比較例１とのインピーダンスの実部Ｒの比は、０．９５であり、鉄損は比較例１から低減できた。

［実施例２］
ダイス１０内から圧粉体３０を抜き出す際のホールドダウン面圧を７．４ＭＰａに変更した以外は実施例１と同様に圧粉体３０を製造した。軟磁性粉末層３１と異種粉末層３２とのスプリングバック率の差は、０．７０％であった。

ここで、実施例１と実施例２とでは、軟磁性粉末層３１と異種粉末層３２とは共通の材料からなるが、実施例２においてホールドダウン面圧を３．７ＭＰａから７．４ＭＰａに上昇させた。そのため、スプリングバック率の差も０．６０％から０．７０％に上昇したものと考えられる。
圧粉体３０をダイス１０内から抜き出した際、軟磁性粉末層３１に割れは発生しなかった。

次に、圧粉体３０から異種粉末層３２を剥離した後、圧粉体３０（すなわち軟磁性粉末層３１）を窒素雰囲気下において７５０℃で３０分間焼鈍した。その後、ＬＣＲメータを用いて、比較例１と同一条件で、圧粉体３０（すなわち軟磁性粉末層３１）のインピーダンスの実部Ｒを測定した。比較例１とのインピーダンスの実部Ｒの比は、０．９４であり、鉄損は比較例１から低減できた。

［実施例３］
成形面圧を１０００ＭＰａに変更した以外は実施例２と同様に圧粉体３０を製造した。軟磁性粉末層３１と異種粉末層３２とのスプリングバック率の差は、０．７５％であった。

ここで、実施例２と実施例３とでは、軟磁性粉末層３１と異種粉末層３２とは共通の材料からなるが、実施例３において成形面圧を９００ＭＰａから１０００ＭＰａに上昇させた。そのため、スプリングバック率の差も０．７０％から０．７５％に上昇したものと考えられる。
圧粉体３０をダイス１０内から抜き出した際、軟磁性粉末層３１に割れは発生しなかった。

次に、圧粉体３０から異種粉末層３２を剥離した後、圧粉体３０（すなわち軟磁性粉末層３１）を窒素雰囲気下において７５０℃で３０分間焼鈍した。その後、ＬＣＲメータを用いて、比較例１と同一条件で、圧粉体３０（すなわち軟磁性粉末層３１）のインピーダンスの実部Ｒを測定した。比較例１とのインピーダンスの実部Ｒの比は、０．８０であり、鉄損は比較例１から低減できた。

［実施例４］
粒径５０μｍのアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）粉末３０ｇを異種粉末として用いた以外は、比較例２と同様に圧粉体３０を製造した。軟磁性粉末層３１と異種粉末層３２とのスプリングバック率の差は、０．８３％であった。

ここで、比較例２と実施例４とを比較すると、異種粉末を純銅粉末からアルミナ粉末に変更したため、スプリングバック率の差が０．５０％から０．８３％に上昇したものと考えられる。このように、異種粉末にセラミック粉末を用いると、軟磁性粉末層と異種粉末層とのスプリングバック率の差を容易に大きくできる。
圧粉体３０をダイス１０内から抜き出した際、軟磁性粉末層３１に割れは発生しなかった。

次に、圧粉体３０から異種粉末層３２を剥離した後、圧粉体３０（すなわち軟磁性粉末層３１）を窒素雰囲気下において７５０℃で３０分間焼鈍した。その後、ＬＣＲメータを用いて、比較例１と同一条件で、圧粉体３０（すなわち軟磁性粉末層３１）のインピーダンスの実部Ｒを測定した。比較例１とのインピーダンスの実部Ｒの比は、０．２５であり、鉄損は比較例１から大幅に低減できた。

［実施例５］
ダイス１０内から圧粉体３０を抜き出す際のホールドダウン面圧を３．７ＭＰａに変更した以外は実施例４と同様に圧粉体３０を製造した。軟磁性粉末層３１と異種粉末層３２とのスプリングバック率の差は、０．９５％であった。

ここで、実施例４と実施例５とでは、軟磁性粉末層３１と異種粉末層３２とは共通の材料からなるが、実施例５においてホールドダウン面圧を２．８ＭＰａから３．７ＭＰａに上昇させた。そのため、スプリングバック率の差も０．８３％から０．９５％に上昇したものと考えられる。
圧粉体３０をダイス１０内から抜き出した際、軟磁性粉末層３１に割れは発生しなかった。

次に、圧粉体３０から異種粉末層３２を剥離した後、圧粉体３０（すなわち軟磁性粉末層３１）を窒素雰囲気下において７５０℃で３０分間焼鈍した。その後、ＬＣＲメータを用いて、比較例１と同一条件で、圧粉体３０（すなわち軟磁性粉末層３１）のインピーダンスの実部Ｒを測定した。比較例１とのインピーダンスの実部Ｒの比は、０．２０であり、実施例４と同様に、鉄損は比較例１から大幅に低減できた。

［実施例６］
ダイス１０内から圧粉体３０を抜き出す際のホールドダウン面圧を５．６ＭＰａに変更した以外は実施例５と同様に圧粉体３０を製造した。軟磁性粉末層３１と異種粉末層３２とのスプリングバック率の差は、１．０％であった。

ここで、実施例５と実施例６とでは、軟磁性粉末層３１と異種粉末層３２とは共通の材料からなるが、実施例６においてホールドダウン面圧を３．７ＭＰａから５．６ＭＰａに上昇させた。そのため、スプリングバック率の差も０．９５％から１．０％に上昇したものと考えられる。
圧粉体３０をダイス１０内から抜き出した際、軟磁性粉末層３１に割れは発生しなかった。

次に、圧粉体３０から異種粉末層３２を剥離した後、圧粉体３０（すなわち軟磁性粉末層３１）を窒素雰囲気下において７５０℃で３０分間焼鈍した。その後、ＬＣＲメータを用いて、比較例１と同一条件で、圧粉体３０（すなわち軟磁性粉末層３１）のインピーダンスの実部Ｒを測定した。比較例１とのインピーダンスの実部Ｒの比は、０．１８であり、実施例５と同様に、鉄損は比較例１から大幅に低減できた。

［実施例７］
ダイス１０内から圧粉体３０を抜き出す際のホールドダウン面圧を７．４ＭＰａに変更した以外は実施例６と同様に圧粉体３０を製造した。軟磁性粉末層３１と異種粉末層３２とのスプリングバック率の差は、１．１％であった。

ここで、実施例６と実施例７とでは、軟磁性粉末層３１と異種粉末層３２とは共通の材料からなるが、実施例７においてホールドダウン面圧を５．６ＭＰａから７．４ＭＰａに上昇させた。そのため、スプリングバック率の差も１．０％から１．１％に上昇したものと考えられる。
圧粉体３０をダイス１０内から抜き出した際、軟磁性粉末層３１に割れは発生しなかった。

次に、圧粉体３０から異種粉末層３２を剥離した後、圧粉体３０（すなわち軟磁性粉末層３１）を窒素雰囲気下において７５０℃で３０分間焼鈍した。その後、ＬＣＲメータを用いて、比較例１と同一条件で、圧粉体３０（すなわち軟磁性粉末層３１）のインピーダンスの実部Ｒを測定した。比較例１とのインピーダンスの実部Ｒの比は、０．２１であり、実施例６と同様に、鉄損は比較例１から大幅に低減できた。

［比較例３］
成形面圧を１０００ＭＰａに変更した以外は実施例７と同様に圧粉体３０を製造した。軟磁性粉末層３１と異種粉末層３２とのスプリングバック率の差は、１．２％であった。

ここで、実施例７と比較例３とでは、軟磁性粉末層３１と異種粉末層３２とは共通の材料からなるが、比較例３において成形面圧を９００ＭＰａから１０００ＭＰａに上昇させた。そのため、スプリングバック率の差も１．１％から１．２％に上昇したものと考えられる。
圧粉体３０をダイス１０内から抜き出した際、軟磁性粉末層３１に割れが発生した。スプリングバック率の差が大き過ぎることが原因であると考えられる。

次に、圧粉体３０から異種粉末層３２を剥離した後、圧粉体３０（すなわち軟磁性粉末層３１）を窒素雰囲気下において７５０℃で３０分間焼鈍した。その後、ＬＣＲメータを用いて、比較例１と同一条件で、圧粉体３０（すなわち軟磁性粉末層３１）のインピーダンスの実部Ｒを測定した。比較例１とのインピーダンスの実部Ｒの比は、０．１７であり、実施例７と同様に、鉄損は比較例１から大幅に低減できた。

表１に比較例１～３及び実施例１～７の実験条件及び結果をまとめて示す。

表１には、軟磁性粉末、異種粉末、成形面圧［ＭＰａ］、ホールドダウン（ＨＤ）面圧［ＭＰａ］、スプリングバック（ＳＢ）率の差［％］、比較例１とのインピーダンスの実部Ｒの比、割れの有無について示されている。

また、図６は、スプリングバック率の差（横軸）と、比較例１とのインピーダンスの実部Ｒの比（縦軸）との関係を示すグラフである。
図６において、比較例１～３のデータ点は、それぞれＣ１～Ｃ３と表示した。実施例１～７のデータ点は、それぞれＥ１～Ｅ７と表示した。

表１及び図６に示すように、スプリングバック率の差を０．６％以上にすることによって、比較例１とのインピーダンスの実部Ｒの比が１を下回り、鉄損を低減できた。特に、スプリングバック率の差を０．８％以上にすることによって、比較例１とのインピーダンスの実部Ｒの比が０．３を下回り、鉄損を劇的に低減できた。

他方、表１に示すように、比較例３では、スプリングバック率の差が１．２％で大き過ぎ、ダイス１０内から圧粉体３０を抜き出す際、軟磁性粉末層３１に割れが発生した。換言すると、スプリングバック率の差を１．１％以下にすることによって、軟磁性粉末層３１に発生する割れを抑制できた。

すなわち、図６に示すように、軟磁性粉末層３１と異種粉末層３２とのスプリングバック率の差を０．６～１．１％とすることによって、鉄損を低減可能であると共に成形性に優れた圧粉磁心の製造方法を提供できることが分かった。

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１０ダイス
２１下パンチ
２２上パンチ
３０圧粉体
３１軟磁性粉末層
３２異種粉末層

Claims

下パンチとダイスとに囲まれた空間内に、表面に絶縁性を有するリン酸系化成被膜又はケイ酸系化成被膜が形成されると共に、粒径が３０μｍより大きく２５０μｍ以下の軟磁性の純鉄粉末を投入し、純鉄粉末層を形成するステップと、
前記純鉄粉末層を前記ダイス内において前記下パンチと上パンチとによって圧縮し、圧粉体を成形するステップと、
前記圧粉体と前記ダイスとを相対的にスライドさせて、前記ダイス内から前記圧粉体を抜き出すステップと、を備えた圧粉磁心の製造方法であって、
前記純鉄粉末層を形成するステップにおいて、
前記空間内に前記純鉄粉末を投入する前後に、粒径が１μｍ以上２００μｍ以下の純銅粉末を投入し、前記純鉄粉末層の上下に、前記純鉄粉末層よりもスプリングバック率が０．６～１．１％高い純銅粉末層を形成する、
圧粉磁心の製造方法。
前記空間内に前記純銅粉末を投入して前記純銅粉末層を形成した後、前記純鉄粉末を投入する前に、前記純銅粉末層を前記ダイス内において前記下パンチと上パンチとによって予備圧縮し、
前記空間内に前記純鉄粉末を投入して前記純銅粉末層上に前記純鉄粉末層を形成した後、前記純銅粉末を再投入する前に、前記純鉄粉末層を前記ダイス内において前記下パンチと上パンチとによって予備圧縮する、
請求項１に記載の圧粉磁心の製造方法。