JPH0151046B2 - - Google Patents
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- JPH0151046B2 JPH0151046B2 JP58124408A JP12440883A JPH0151046B2 JP H0151046 B2 JPH0151046 B2 JP H0151046B2 JP 58124408 A JP58124408 A JP 58124408A JP 12440883 A JP12440883 A JP 12440883A JP H0151046 B2 JPH0151046 B2 JP H0151046B2
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
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- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
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- H01F1/26—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together the particles being insulated by macromolecular organic substances
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
- C22C32/0094—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with organic materials as the main non-metallic constituent, e.g. resin
-
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- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
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- H01F27/255—Magnetic cores made from particles
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Description
〔発明の技術分野〕
本発明は、鉄粉または鉄基合金磁性粉を樹脂で
結着せしめて鉄心を製造する方法に係わり、特に
透磁率の周波数特性に優れ、且つ高い磁束密度を
得ることのできる鉄心の製造方法に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 たとえば電力変換装置や無接点しや断器等の電
気機器には、ターンオンストレス緩和用リアクト
ル、転流リアクトル、エネルギー蓄積用リアクト
ルまたはマツチング用変圧器等が使用される。 従来は、このようなリアクトルや変圧器を構成
する鉄心として、 (a) 層間絶縁を施した薄い電磁鋼板又はパーマロ
イ板等を積層して作製した積層鉄心、 (b) カーボニル鉄微粉、パーマロイ微粉等を、例
えば、フエノール樹脂等の樹脂を使用して結着
せしめた、所謂ダストコア、或いは (c) 酸化物系磁性材料を焼結して作製した、所謂
フエライトコア等が使用されていた。 しかしながら、積層鉄心は、商用周波数帯域に
おいては優れた電気特性を示すものの、高い周波
数帯域においては、鉄心の鉄損が著しく、殊に、
渦電流損失が周波数の２乗に比例して増加するう
え、鉄心を形成する板材の表面から内部へ入るに
つれ、鉄心材料の表皮効果によつて磁化力が変化
しにくくなるという不具合があつた。従つて、積
層鉄心は、高い周波数帯域においては、本来鉄心
材料自身が有している飽和磁束密度よりもはるか
に低い磁束密度でしか使用することができないと
いう問題があつた。更に、積層鉄心は、高い周波
数に対する実効透磁率が、商用周波数に対する実
効透磁率と比較して著しく低いため、半導体素子
のスイツチングに伴う100KHzから場合によつて
は500KHzを超える高い周波数の電流が流れる上
記リアクトルや変圧器等にこのような積層鉄心を
使用する場合には、実効透磁率および磁束密度を
補償するために、鉄心自体を大型にしなければな
らなかつた。 一方、ダストコアは、比較的高い抵抗率を有
し、周波数特性に優れている反面、たとえば、比
較的高い磁束密度を有するカーボニル鉄粉を使用
したダストコアにおいても、その、10000AT／
ｍの磁化力における磁束密度は0.1Tをやや上回
る程度であり、透磁率は1.25×10-5H／ｍ程度の
ものである。従つて、ダストコアを鉄心材料とし
て使用したリアクトル又は変圧器等においては、
磁束密度や透磁率の低さを補償するために、鉄心
の巨大化が避けられず、それに伴い、リアクトル
又は変圧器等の銅損が大きくなるという問題点を
有している。 又、小型の電気機器に使用されているフエライ
トコアは、高い固有抵抗値及び比較的優れた高周
波特性を有している。しかしながら、フエライト
コアは、10000AT／ｍの磁化力における磁束密
度が0.4T程度と低いうえ、鉄心の使用温度範囲
である−40〜120℃において、透磁率並びに同一
磁化力における磁束密度の値がそれぞれ数十％も
変化してしまうという問題がある。しかも、フエ
ライトコアは焼結体であるため、大型鉄心の製造
が困難なことに加え、磁歪による騒音が大きいと
いう問題もあり、リアクトルや変圧器等には不向
きであつた。 〔発明の目的〕 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、優れた透磁率の周
波数特性および高い磁束密度を有する鉄心の製造
方法を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明は電気絶縁性を有する無機化合物粉末と
樹脂とを混合し、これを粉末状にしたものを粉体
結着剤として用い、この粉体結着剤と鉄粉または
鉄合金磁性粉とを混合させた後、圧縮成形し、必
要に応じて熱処理を施すことによつて鉄心を製造
するようにしたことを特徴としている。 さらに詳しく述べると、上記無機化合物粉末と
しては、シリカ、炭酸カルシウム等の粉末で、そ
の平均粒径が磁性粉末の粒径より小さく、望まし
くは20μｍ以下の粉末が用いられ、上記樹脂とし
ては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリアミ
ド樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。そして、
上記無機化合物粉末と上記樹脂とを混合および混
練し、また必要ならば硬化剤によつて硬化させた
後、粉砕し、または、液状のままでノズルから噴
射して粉体状にする。この粉体結着剤と純鉄また
はFe−Si合金、Fe−Al合金、Fe−Si−Al合金、
Fe−Ni合金、Fe−Co合金等の鉄合金磁性粉とを
混合撹拌し、圧縮成形する。 〔発明の効果〕 本発明によれば、粉体結着剤と鉄または鉄基合
金磁性体等の磁性粉とを混合させた際に粉体結着
剤が磁性粉粒子間に均一に入り込む。さらに、こ
れを圧縮成形すると、上記粉体結着剤に予め均等
配合された無機化合物粉体が樹脂を磁性粉粒子間
に流し込むための担体として作用するので、樹脂
が磁性粉粒子間へ極めて均一に流れ込む。この結
果、各磁性粉粒子間に確実に薄い絶縁層を形成さ
せることができ、もつて、抵抗率の大きい、つま
り鉄損が少なく、且つ透磁率の周波数特性に優れ
た鉄心を製造することができる。 また、各磁性粉粒子間に効率良く回り込んだ無
機化合物粉体と樹脂とによつて、磁性粉粒子相互
の摩擦抵抗が減少し、工業上容易に使用できる
1000MPa以下の成形圧力によつても、磁性粉粒
子の占積率を非常に高いものとすることができ
る。この結果、磁束密度の極めて高い鉄心を製造
することができる。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の詳細を実施例に基づき説明す
る。 実施例 １ 無機化合物である平均粒径3μｍのSiO2（シリ
カ）粉末と、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂の
液体とを混合させた後、アミン系硬化剤を加え、
加熱しながら混練し、SiO2粉末とエポキシ樹脂
との混合物からなる結着剤を製造した。この時、
上記結着剤中におけるシリカ粉末の含有量が体積
％にして５、20、30、48、65、80％となる６種の
結着剤を製造した。 そして、これら結着剤中のエポキシ樹脂が半硬
化状態となつた後、押し出し加工、粉砕の工程を
経て、粒径150μｍ以下の結着剤の粉体を製造し
た。 これら６種の結着剤粉体の各々と、平均粒径
44μｍ〜63μｍのFe−1.8％Si合金粉末とを体積比
にして25：75の割合に混合させた。そして、これ
らの混合粉体をそれぞれ金型に充填してそれぞれ
500MPaの圧力にて圧縮成形を行つた後、200℃、
１時間の熱処理を施して６種類の鉄心を製造し
た。 しかして、これら６種の鉄心の外部磁界
10000AT／ｍにおける磁束密度の値を調べたと
ころ、図に示す結果を得た。なお、図中△印は、
比較例として上記結着剤中にシリカ粉末を全く含
まない鉄心の結果を示している。 図から明らかなように、同一成形圧力において
も、結着剤中におけるシリカ粉末の含有率が高い
ほど磁束密度が向上している。これはシリカ粉末
のころ作用に加え、各磁性粉粒子間に介在する樹
脂によつて磁性粉粒子間の摩擦抵抗が減少し、鉄
心中でのFe−1.8％Si合金粉末の占積率が向上し
たことによる。また、上記のようにして製造され
たコアは、その実効電気抵抗率が500ｍΩ−cm以
上であり、従来の粉末鉄心の抵抗率（30ｍΩ−cm
以下）に比べ格段に向上していることが判明し、
高周波特性に優れた鉄心であることが確認され
た。 実施例 ２ 無機化合物である平均粒径2μｍのCaCO3粉末
を、熱可塑性樹脂であるポリアミド樹脂に対し体
積％にして25％混合し冷却および押し出し工程に
て得られた固体状の結着剤を粉砕し、粒径74μｍ
以下の結着剤の粉体を製造した。 次に、この粉体と平均粒径が63μｍのFe−1.5％
Si合金磁性粉末を混合した。この時、この混合体
における合金磁性粉末の含有量が体積％にして
55、65、98、99％となる４種の混合体を製造し
た。 さらに、これらの混合体をそれぞれ800MPaの
圧力で成形した後、樹脂の軟化温度で熱処理を施
して４種類の鉄心を得た。 しかして、これら鉄心の外部磁界10000AT／
ｍにおける磁束密度および実効抵抗率の値を調べ
たところ、表に示す結果を得た。
結着せしめて鉄心を製造する方法に係わり、特に
透磁率の周波数特性に優れ、且つ高い磁束密度を
得ることのできる鉄心の製造方法に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 たとえば電力変換装置や無接点しや断器等の電
気機器には、ターンオンストレス緩和用リアクト
ル、転流リアクトル、エネルギー蓄積用リアクト
ルまたはマツチング用変圧器等が使用される。 従来は、このようなリアクトルや変圧器を構成
する鉄心として、 (a) 層間絶縁を施した薄い電磁鋼板又はパーマロ
イ板等を積層して作製した積層鉄心、 (b) カーボニル鉄微粉、パーマロイ微粉等を、例
えば、フエノール樹脂等の樹脂を使用して結着
せしめた、所謂ダストコア、或いは (c) 酸化物系磁性材料を焼結して作製した、所謂
フエライトコア等が使用されていた。 しかしながら、積層鉄心は、商用周波数帯域に
おいては優れた電気特性を示すものの、高い周波
数帯域においては、鉄心の鉄損が著しく、殊に、
渦電流損失が周波数の２乗に比例して増加するう
え、鉄心を形成する板材の表面から内部へ入るに
つれ、鉄心材料の表皮効果によつて磁化力が変化
しにくくなるという不具合があつた。従つて、積
層鉄心は、高い周波数帯域においては、本来鉄心
材料自身が有している飽和磁束密度よりもはるか
に低い磁束密度でしか使用することができないと
いう問題があつた。更に、積層鉄心は、高い周波
数に対する実効透磁率が、商用周波数に対する実
効透磁率と比較して著しく低いため、半導体素子
のスイツチングに伴う100KHzから場合によつて
は500KHzを超える高い周波数の電流が流れる上
記リアクトルや変圧器等にこのような積層鉄心を
使用する場合には、実効透磁率および磁束密度を
補償するために、鉄心自体を大型にしなければな
らなかつた。 一方、ダストコアは、比較的高い抵抗率を有
し、周波数特性に優れている反面、たとえば、比
較的高い磁束密度を有するカーボニル鉄粉を使用
したダストコアにおいても、その、10000AT／
ｍの磁化力における磁束密度は0.1Tをやや上回
る程度であり、透磁率は1.25×10-5H／ｍ程度の
ものである。従つて、ダストコアを鉄心材料とし
て使用したリアクトル又は変圧器等においては、
磁束密度や透磁率の低さを補償するために、鉄心
の巨大化が避けられず、それに伴い、リアクトル
又は変圧器等の銅損が大きくなるという問題点を
有している。 又、小型の電気機器に使用されているフエライ
トコアは、高い固有抵抗値及び比較的優れた高周
波特性を有している。しかしながら、フエライト
コアは、10000AT／ｍの磁化力における磁束密
度が0.4T程度と低いうえ、鉄心の使用温度範囲
である−40〜120℃において、透磁率並びに同一
磁化力における磁束密度の値がそれぞれ数十％も
変化してしまうという問題がある。しかも、フエ
ライトコアは焼結体であるため、大型鉄心の製造
が困難なことに加え、磁歪による騒音が大きいと
いう問題もあり、リアクトルや変圧器等には不向
きであつた。 〔発明の目的〕 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、優れた透磁率の周
波数特性および高い磁束密度を有する鉄心の製造
方法を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明は電気絶縁性を有する無機化合物粉末と
樹脂とを混合し、これを粉末状にしたものを粉体
結着剤として用い、この粉体結着剤と鉄粉または
鉄合金磁性粉とを混合させた後、圧縮成形し、必
要に応じて熱処理を施すことによつて鉄心を製造
するようにしたことを特徴としている。 さらに詳しく述べると、上記無機化合物粉末と
しては、シリカ、炭酸カルシウム等の粉末で、そ
の平均粒径が磁性粉末の粒径より小さく、望まし
くは20μｍ以下の粉末が用いられ、上記樹脂とし
ては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリアミ
ド樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。そして、
上記無機化合物粉末と上記樹脂とを混合および混
練し、また必要ならば硬化剤によつて硬化させた
後、粉砕し、または、液状のままでノズルから噴
射して粉体状にする。この粉体結着剤と純鉄また
はFe−Si合金、Fe−Al合金、Fe−Si−Al合金、
Fe−Ni合金、Fe−Co合金等の鉄合金磁性粉とを
混合撹拌し、圧縮成形する。 〔発明の効果〕 本発明によれば、粉体結着剤と鉄または鉄基合
金磁性体等の磁性粉とを混合させた際に粉体結着
剤が磁性粉粒子間に均一に入り込む。さらに、こ
れを圧縮成形すると、上記粉体結着剤に予め均等
配合された無機化合物粉体が樹脂を磁性粉粒子間
に流し込むための担体として作用するので、樹脂
が磁性粉粒子間へ極めて均一に流れ込む。この結
果、各磁性粉粒子間に確実に薄い絶縁層を形成さ
せることができ、もつて、抵抗率の大きい、つま
り鉄損が少なく、且つ透磁率の周波数特性に優れ
た鉄心を製造することができる。 また、各磁性粉粒子間に効率良く回り込んだ無
機化合物粉体と樹脂とによつて、磁性粉粒子相互
の摩擦抵抗が減少し、工業上容易に使用できる
1000MPa以下の成形圧力によつても、磁性粉粒
子の占積率を非常に高いものとすることができ
る。この結果、磁束密度の極めて高い鉄心を製造
することができる。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の詳細を実施例に基づき説明す
る。 実施例 １ 無機化合物である平均粒径3μｍのSiO2（シリ
カ）粉末と、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂の
液体とを混合させた後、アミン系硬化剤を加え、
加熱しながら混練し、SiO2粉末とエポキシ樹脂
との混合物からなる結着剤を製造した。この時、
上記結着剤中におけるシリカ粉末の含有量が体積
％にして５、20、30、48、65、80％となる６種の
結着剤を製造した。 そして、これら結着剤中のエポキシ樹脂が半硬
化状態となつた後、押し出し加工、粉砕の工程を
経て、粒径150μｍ以下の結着剤の粉体を製造し
た。 これら６種の結着剤粉体の各々と、平均粒径
44μｍ〜63μｍのFe−1.8％Si合金粉末とを体積比
にして25：75の割合に混合させた。そして、これ
らの混合粉体をそれぞれ金型に充填してそれぞれ
500MPaの圧力にて圧縮成形を行つた後、200℃、
１時間の熱処理を施して６種類の鉄心を製造し
た。 しかして、これら６種の鉄心の外部磁界
10000AT／ｍにおける磁束密度の値を調べたと
ころ、図に示す結果を得た。なお、図中△印は、
比較例として上記結着剤中にシリカ粉末を全く含
まない鉄心の結果を示している。 図から明らかなように、同一成形圧力において
も、結着剤中におけるシリカ粉末の含有率が高い
ほど磁束密度が向上している。これはシリカ粉末
のころ作用に加え、各磁性粉粒子間に介在する樹
脂によつて磁性粉粒子間の摩擦抵抗が減少し、鉄
心中でのFe−1.8％Si合金粉末の占積率が向上し
たことによる。また、上記のようにして製造され
たコアは、その実効電気抵抗率が500ｍΩ−cm以
上であり、従来の粉末鉄心の抵抗率（30ｍΩ−cm
以下）に比べ格段に向上していることが判明し、
高周波特性に優れた鉄心であることが確認され
た。 実施例 ２ 無機化合物である平均粒径2μｍのCaCO3粉末
を、熱可塑性樹脂であるポリアミド樹脂に対し体
積％にして25％混合し冷却および押し出し工程に
て得られた固体状の結着剤を粉砕し、粒径74μｍ
以下の結着剤の粉体を製造した。 次に、この粉体と平均粒径が63μｍのFe−1.5％
Si合金磁性粉末を混合した。この時、この混合体
における合金磁性粉末の含有量が体積％にして
55、65、98、99％となる４種の混合体を製造し
た。 さらに、これらの混合体をそれぞれ800MPaの
圧力で成形した後、樹脂の軟化温度で熱処理を施
して４種類の鉄心を得た。 しかして、これら鉄心の外部磁界10000AT／
ｍにおける磁束密度および実効抵抗率の値を調べ
たところ、表に示す結果を得た。
【表】
この表から明らかなように、コア中における結
着剤の含有率が40％を超えると、その磁束密度は
フエライトコア以下となつてしまうが、上記含有
率が40％以下であれば極めて高い磁束密度が得ら
れる。また、上記含有率が1.5％未満では鉄心の
実効抵抗率が極端に低下し、現状の粉末磁心以下
となつてしまうが、上記含有率が1.5％以上であ
れば極めて高い値が得られることが確認された。 このように、鉄心中の結着剤含有率が適当に設
定することによつて、用途に応じた鉄心を得るこ
とができる。 なお、上記した無機化合物、結着樹脂および磁
性粉は上記２つの実施例に用いたものに限定され
るものではなく、たとえば無機化合物としてマイ
カ、アルミナ等を用いてもよい。
着剤の含有率が40％を超えると、その磁束密度は
フエライトコア以下となつてしまうが、上記含有
率が40％以下であれば極めて高い磁束密度が得ら
れる。また、上記含有率が1.5％未満では鉄心の
実効抵抗率が極端に低下し、現状の粉末磁心以下
となつてしまうが、上記含有率が1.5％以上であ
れば極めて高い値が得られることが確認された。 このように、鉄心中の結着剤含有率が適当に設
定することによつて、用途に応じた鉄心を得るこ
とができる。 なお、上記した無機化合物、結着樹脂および磁
性粉は上記２つの実施例に用いたものに限定され
るものではなく、たとえば無機化合物としてマイ
カ、アルミナ等を用いてもよい。
図は本発明の第１実施例にて得られた鉄心の磁
束密度を示した特性図である。
束密度を示した特性図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電気絶縁性を有する無機化合物粉末と樹脂と
を混合させて結着剤を製造する工程と、上記結着
剤を粉体にして粉体結着剤を製造する工程と、上
記粉体結着剤と鉄粉または鉄合金磁性粉とを混合
させて圧縮成形する工程とを具備したことを特徴
とする鉄心の製造方法。 ２ 鉄心中の上記粉体結着剤の含有率は体積比で
1.5〜40％であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の鉄心の製造方法。 ３ 粉体結着剤中の無機化合物の含有量は、体積
比で５〜80％であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項ないしは第２項記載の鉄心の製造方
法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58124408A JPS6016406A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | 鉄心の製造方法 |
| US06/564,847 US4543208A (en) | 1982-12-27 | 1983-12-23 | Magnetic core and method of producing the same |
| EP83113121A EP0112577B2 (en) | 1982-12-27 | 1983-12-27 | Magnetic core and method of producing the same |
| DE8383113121T DE3365486D1 (en) | 1982-12-27 | 1983-12-27 | Magnetic core and method of producing the same |
| CA000444324A CA1218283A (en) | 1982-12-27 | 1983-12-28 | Magnetic core and method of producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58124408A JPS6016406A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | 鉄心の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6016406A JPS6016406A (ja) | 1985-01-28 |
| JPH0151046B2 true JPH0151046B2 (ja) | 1989-11-01 |
Family
ID=14884722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58124408A Granted JPS6016406A (ja) | 1982-12-27 | 1983-07-08 | 鉄心の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6016406A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102306525A (zh) * | 2011-05-19 | 2012-01-04 | 浙江科达磁电有限公司 | 磁导率μ=26的铁硅合金软磁材料及其制造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5128356A (en) * | 1974-09-04 | 1976-03-10 | Taketoshi Iwano | Yudemenhaisui no jokahoho |
-
1983
- 1983-07-08 JP JP58124408A patent/JPS6016406A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5128356A (en) * | 1974-09-04 | 1976-03-10 | Taketoshi Iwano | Yudemenhaisui no jokahoho |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6016406A (ja) | 1985-01-28 |
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