JP7467329B2 - 磁性コアとその製造方法、およびコイル部品 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態にかかる磁性コア10およびコイル部品100の構成について説明する。図1の上側は、円筒状の磁性コア10の中心軸Cを延長した一方の側から見た、コイル部品100の平面図である。図1の下側は、中心軸Cを含む面Bで切断した場合のコイル部品100の断面図である。断面より奥側の部分の図示は、省略している。
図2は、図1に示す磁性コア10の断面のうち、破線で囲まれた領域Rに含まれる部分を拡大し、その具体的な構成を明示した図である。磁性コア10は、厚み方向に積層された複数の軟磁性薄帯M(10a~10j)と、隣り合う軟磁性薄帯間に挟まれた接着層S(2a~2i)と、で構成されている。磁性コア10は、その積層方向における一端側および他端側のそれぞれに、保護膜3a、3bを備えていてもよい。本発明の磁性コアは、通常の磁性コアと同様に、磁性コア用軟磁性薄帯と接着層とを主要な部材として有するが、本発明の効果を奏する範囲で他の構成要素を含んでもよい。
軟磁性薄帯10は、複数のクラックを有しており、それらによって複数の小片に分割されている。本明細書では、クラックによって分割、小片化された領域に線分を引いたときに、線分と交差するクラックの数を線分の長さで割ったものを、「平均クラック間隔」と定義する。
平均クラック間隔[mm]=(線分の総長さ)/(線分と交差するクラックの総数)
・・・(1)
図3に示す例を、計算式(1)に当てはめると、線分と交差するクラックの総数は46個、線分の総長さは40mmなので、平均クラック間隔は、40/46[mm]で約0.87mmとなる。
X1はCoおよびNiからなる群から選択される1種以上、
X2はAl,Mn,Ag,Zn,Sn,As,Sb,Cu,Cr,Bi,N,Oおよび希土類元素からなる群より選択される1種以上、
MはNb,Hf,Zr,Ta,Mo,VおよびWからなる群から選択される1種以上であり、
0≦a≦0.140
0.020<b≦0.200
0≦c≦0.150
0≦d≦0.180
0≦e<0.040
0≦f≦0.030
α≧0
β≧0
0≦α+β≦0.50
であり、
a,c,dのうち1種以上が0より大きいことが好ましい。
図4は、本実施形態の変形例1にかかるコイル部品110の構成を示している。磁性コア10は、矩形筒状をなしている。コイル部品110は、磁性コア10の貫通孔Hを囲む側壁のうち2箇所において、貫通孔Hの周方向に沿って、螺旋状等のコイル20が巻かれてなる。図4の上側は、矩形筒状の磁性コア10の中心軸Cを延長した一方の側から見た、コイル部品110の平面図である。図4の下側は、中心軸Cを含む面で切断した場合のコイル部品110の断面図である。断面より奥側の部分の図示は、省略している。本実施形態と同じ箇所は、形状の違いによらず、同じ符号で示している。変形例1の構成においても、上述した本実施形態と同様の効果を得ることができる。
図5は、本実施形態の変形例2にかかるコイル部品120の構成を示している。磁性コア10は、内部に仕切り部10Aを有する矩形筒状をなしている。仕切り部10Aは、矩形筒の内部を2分割している。コイル部品110は、仕切り部10Aに螺旋状等のコイル20が巻かれてなる。図5の上側は、矩形筒状の部分の中心軸Cを延長した一方の側から見た、コイル部品110の平面図である。図5の下側は、中心軸Cを含む面で切断した場合のコイル部品110の断面図である。断面より奥側の部分の図示は、省略している。本実施形態と同じ箇所は、形状の違いによらず、同じ符号で示している。変形例2の構成においても、上述した本実施形態と同様の効果を得ることができる。
図6A、図6Bは、本実施形態の変形例3にかかるコイル部品130の構成を示している。本例の磁性コア10は、変形例2と同様に、内部に仕切り部10Aを有する矩形筒状をなしており、さらに、2つの部分10B、10Cに分割可能な構造を有している。図6Bが、分割されていない状態の磁性コア10平面図を示し、図6Aが、分割した片方の部分10Bの平面図および断面図を示している。分割した各部分の形状については、ここで示すものに限定されることはない。本実施形態と同じ箇所は、形状の違いによらず、同じ符号で示している。変形例3の構成においても、上述した本実施形態と同様の効果を得ることができる。
本実施形態にかかる磁性コアの製造方法は、主に、熱処理工程、接着層形成工程、小片化工程、打ち抜き工程、積層工程を有する。各工程の概要について説明する。
上述した複数の軟磁性薄帯を準備し、熱処理を行う。処理温度は、概ね400℃以上700℃以下の範囲で、軟磁性薄帯の材料に応じて決める。この熱処理によって、軟磁性薄帯が脆化し、小片化処理を行える状態となる。軟磁性薄帯の材料がFe基ナノ結晶系材料である場合、この熱処理によって、軟磁性薄帯にナノ結晶が析出される。また、軟磁性薄帯の材料がFe基アモルファス系材料である場合、この熱処理によって、軟磁性薄帯中の残留歪が除去される。
熱処理された軟磁性薄帯のそれぞれに、上述した接着層を形成する。接着層の形成は、公知の方法を用いて行うことができる。例えば、軟磁性薄帯に対し、樹脂を含んだ溶液を薄く塗布し、溶剤を乾燥させることにより、接着層を形成する方法がある。また、両面テープを軟磁性薄帯に貼り付け、これを接着層とする方法もある。この場合の両面テープとしては、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムの両面に、接着剤が塗布されたものを用いることができる。
接着層が形成された複数の軟磁性薄帯を、平均クラック間隔が上述した範囲となるように、それぞれ複数の小片に分割(小片化処理)する。接着層が形成されていることにより、分割された小片が散らばるのを防ぐことができる。すなわち、小片化処理後の軟磁性薄帯は、複数の小片に分割されてはいるが、いずれの小片の位置も接着層を介して固定されており、全体として、小片化処理前の形状がほぼ維持されている。
小片化された複数の軟磁性薄帯を、接着層とともに、それぞれ所定の形状に打ち抜く。本実施形態では、中央を円形状に打ち抜いた場合について例示している。打ち抜きは、例えば、所望の形状を有する抜型と面板との間に軟磁性薄帯を挟み、面板側から抜型側、あるいは抜型側から面板側に向けて加圧して行うことができる。
打ち抜かれた複数の軟磁性薄帯同士を、接着層を介して厚み方向に重ねて積層することにより、本実施形態の磁性コアを得ることができる。なお、打ち抜き工程と積層工程の順序は逆転していてもよい。
1. 磁性コアの作製
(1)まず、あらかじめ570℃で熱処理した厚み約20μmのFe基ナノ結晶軟磁性薄帯に、樹脂溶液を塗布した。その後、溶剤を乾燥させ、軟磁性薄帯の両面に各々1~2μm程度の接着層を形成し、接着層を具備した磁性シートを作製した。
(2)次いで、作製した磁性シートに対し、平均クラック間隔が0.17mmとなるように、小片化サイズを調整した小片化処理を行い、小片化磁性シートを作製した。
(3)次いで、この小片化磁性シートをリング形状(外径18mm、内径10mm)に打ち抜きを行った。この打ち抜きは、抜型と面板との間に小片化磁性シートを挟み、面板側から抜型側に向けて加圧して行った。
(4)次いで、打ち抜いた小片化磁性シートを、高さ約5mmとなるように複数枚貼り合わせて積層したものを磁性コアとした。得られた磁性コアの占積率は約85%であった。同様の手順により、同じ構成の磁性コアをさらに30個作製した。
(1)コイルのインダクタンスLs
得られたそれぞれの磁性コアに対し、図1に示すように、周方向に沿ってコイルを巻いて30個のコイル部品を形成し、LCRメーターを用いて、それぞれの100kHzにおけるコイルのインダクタンスを測定した。
(2)cv値(標準偏差/平均値)
測定した30個のコイルのインダクタンスについて、cv値を算出した。
磁性シートに対し、平均クラック間隔が0.5mmとなるように小片化処理を行った以外は、実施例1と同様にして、実施例2の磁性コアを作製して評価を行った。
磁性シートに対し、平均クラック間隔が0.015mmとなるように小片化処理を行った以外は、実施例1と同様にして、実施例3の磁性コアを作製して評価を行った。
磁性シートに対し、平均クラック間隔が0.01mmとなるように小片化処理を行った以外は、実施例1と同様にして、実施例4の磁性コアを作製して評価を行った。
磁性シートに対し、平均クラック間隔が0.75mmとなるように小片化処理を行った以外は、実施例1と同様にして、実施例5の磁性コアを作製して評価を行った。
軟磁性薄帯として、Fe基アモルファス軟磁性材料からなる軟磁性薄帯を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例6の磁性コアを作製して評価を行った。
磁性シートに対し、平均クラック間隔が1mmとなるように小片化処理を行った以外は、実施例1と同様にして、実施例7の磁性コアを作製して評価を行った。
磁性シートに対し、平均クラック間隔が2mmとなるように小片化処理を行った以外は、実施例1と同様にして、実施例8の磁性コアを作製して評価を行った。
上記熱処理および小片化処理を行っていない磁性シートに対し、実施例1と同様の評価を行った。熱処理および小片化処理以外については、実施例1と同様に行った。
上記小片化処理を行っていない磁性シートに対し、実施例1と同様の評価を行った。小片化処理以外については、実施例1と同様に行った。
軟磁性薄帯として、接着層の厚みを調整し、占積率を98%とした以外は、実施例1と同様にして、実施例9の磁性コアを作製して評価を行った。
実施例1の磁性コアと同じ材料、同じサイズからなる円筒状の磁性コアを、比較例3として作製した。この磁性コアは、複数の軟磁性薄帯が積層されたものではなく、軟磁性薄帯を巻回して作製されたコアである。これについて、実施例1と同様の評価を行った。
10・・・磁性コア
20・・・コイル
3a、3b・・・保護膜
A・・・中央線
C・・・中心軸
H・・・貫通孔
M(10a~10j)・・・軟磁性薄帯
R・・・領域
S(2a~2i)・・・接着層
T・・・積層方向
Claims (3)
- 導体を含むコイル部品用の磁性コアであって、
小片に分割された複数の軟磁性薄帯が積層されてなり、
前記軟磁性薄帯が、平均クラック間隔が0.015mm以上1mm以下となるように、小片に分割されており、
前記軟磁性薄帯が、Fe基ナノ結晶軟磁性薄帯であることを特徴とする磁性コアにコイルが巻かれてなることを特徴とするコイル部品。 - 磁性材料の占積率が、70%以上であり、かつ99.5%以下であることを特徴とする請求項1に記載の磁性コアにコイルが巻かれてなることを特徴とするコイル部品。
- 導体を含むコイル部品用の磁性コアであって、
小片に分割された複数の軟磁性薄帯が積層されてなり、
前記軟磁性薄帯が、平均クラック間隔が0.015mm以上1mm以下となるように、小片に分割されており、
前記軟磁性薄帯が、Fe基ナノ結晶軟磁性薄帯であることを特徴とする磁性コアの製造方法であって、
複数の軟磁性薄帯を熱処理する熱処理工程と、
熱処理された複数の前記軟磁性薄帯のそれぞれの主面に、接着層を形成する接着層形成工程と、
前記接着層が形成された複数の前記軟磁性薄帯を、それぞれ小片化処理する小片化処理工程と、
小片化処理された複数の前記軟磁性薄帯を、それぞれ所定の形状に打ち抜く打ち抜き工程と、
小片化処理された複数の前記軟磁性薄帯同士を、厚み方向に、前記接着層を介して積層する積層工程と、を有することを特徴とする磁性コアの製造方法。
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