JPH0290601A

JPH0290601A - 圧粉コア

Info

Publication number: JPH0290601A
Application number: JP24296188A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Cho; 勤長; Masao Shigeta; 重田　政雄; Kazuhiko Shibata; 和彦柴田
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1988-09-28
Filing date: 1988-09-28
Publication date: 1990-03-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、チョークコイル等に用いられる圧粉コアに関
する。

〈従来の技術〉高周波で用いられるチョークコイルとして、カットコア
、フェライトコア、圧粉コア等が使用されている。

これらのうち、カットコアはギャップ部分で生じる磁歪
振動によりノイズを発生させるという欠点があり、フェ
ライトコアは飽和磁束密度が小さいという欠点がある。

これらに対し、センダスト、パーマロイ、アモルファス
合金、ケイ素鉄合金等の圧粉コアは、ギャップのために
生じるノイズをな（すことができるうえフェライトに比
べて飽和磁束密度を大きくできるという利点がある。

コアを形成する磁性粉末間には、渦電流損を減少させる
ために、通常、電気絶縁層が設けられる。

特公昭５８−４６０４４号公報には、強磁性粉末に層状
結晶構造を有する絶縁性粉末と電気絶縁性を有する結合
剤とを添加した混合物を圧粉成形して得られる圧粉鉄心
が開示されている。

この公報記載の圧粉鉄心は、層状結晶構造を有する絶縁
性粉末と結合剤層とを電気絶縁層とするものである。　
同公報では、このような組み合わせにより良好な絶縁性
が得られるとしている。

しかし、結合剤を用いた場合、圧粉密度が低下してしま
い、飽和磁束密度の低下を招く。

また、結合剤が均一に分散しにくく分離してしまう傾向
があるため、絶縁効果が小さく、磁気特性の低下を招く
という欠点がある。　さらに、特に樹脂系結合剤を用い
た場合、５００℃程度以上の熱に耐えられないため、成
形後に磁気特性改善のための熱処理ができないという問
題がある。

このような事情から、特に高いコア強度が必要でないと
きは、結合剤を使用せず圧粉成形体を得ることも考えら
れる。

ところで、同公報記載の圧粉鉄心では、同公報の第１図
に示されるように、扁平状ではな（はぼ球状の絶縁性粉
末を使用している。

このような絶縁性粉末を、同公報の実施例および第１図
に示されるような扁平状ではない磁性粉と混合して用い
た場合は、同図に示されるように絶縁性粉末が薄板状に
変形して磁性粉表面を覆うため、絶縁層としての機能を
もっと考えられる。

しかし、良好な磁気特性を得るために、磁性粉として扁
平状のアモルファス粉末あるいはセンダスト粉末を用い
た場合、同図に示されるような球状の絶縁性粉末では磁
性粉の表面を互選なく被覆することができず、特に磁性
粉のエツジ部分を良好に被覆することができない。

すなわち、扁平状の磁性粉、特に、アモルファス合金粉
あるいはセンダスト粉を用いた場合、圧粉時に磁性粉に
よる絶縁性粉末の圧縮・変形が十分に行なえないため、
磁性粉の被覆、特にエツジ部の被覆が不十分となり易い
。　このため絶縁破壊を起こし、高周波における磁気特
性を著しく劣化させてしまう。　そして、結合剤を用い
ていない場合、絶縁破壊はより一層生じ易（なる。

したがって、良好な絶縁性を保ちつつ飽和磁束密度を向
上させることは困難であった。

〈発明が解決しようとする課題〉本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、飽和
磁束密度が大きく、高周波において大きな透磁率を有し
、小型軽量化をはかることができる圧粉コアを提供する
ことを目的とする。

く課題を解決するための手段〉このような目的は、下記の本発明によって達成される。

すなわち、本発明は下記（１）〜（４）である。

（１）扁平状の強磁性粉末を圧粉して形成された圧粉コ
アであって、層状結晶構造を有する扁平状の絶縁性粉末を添加したこ
とを特徴とする圧粉コア。

（２）前記絶縁性粉末が、前記扁平状の強磁性粉末に対
し０．１〜１０ｗｔ％含有される上記（１）に記載の圧
粉コア。

（３）前記強磁性粉末が、アモルファス合金粉末である
上記（１）または（２）に記載の圧粉コア。

（４）圧粉後、キュリー温度以上で結晶化温度以下の温
度にて熱処理された上記（３）に記載の圧粉コア。

以下、本発明の具体的構成を、詳細に説明する。

本発明の圧粉コアは、扁平状の強磁性粉末を圧粉して形
成される。

本発明は、扁平状の強磁性粉末を用いた場合に高い効果
を発揮するものであり、扁平の度合いに特に制限はない
が、高い磁気特性を得るためには、本発明に用いる強磁
性粉末は下記のような形状を有することが好ましい。

光回折法を利用した粒度分布測定によって定義される平
均粒径は４０〜２０００μｍ、好ましくは６０〜６００
μｍ程度である。　また、その平均厚さは５〜４５μｍ
、好ましくは１５〜２５μｍ程度である。

また、主面の平均長径を平均短径で除した値は、好まし
くは３以下、さらに好ましくは１〜１．６である。　こ
の値が上記範囲外となると充填ムラを生じ、磁束方向に
対する粉末の主面の傾きが太き（なるため、磁気特性が
著しく劣化する。

また、主面の平均短径を粉末の平均厚さで除した値、す
なわち、アスペクト比は、３〜５００１好ましくは５〜
１００．さらに好ましくは１０〜５０であることが好ま
しい。　この値が上記範囲未満であると反磁場が大きく
なるため、透磁率が著しく低下する。

また、上記範囲を超えると粉末の寸法が大きくなりすぎ
、充填が困難となる。

なお、主面の決定、長径、短径および厚さの測定は、走
査型電子顕微鏡により行なうことが好ましい。

強磁性粉末の組成に特に制限はないが、磁気特性が良好
なことから、アモルファス合金、センダスト、ケイ素鉄
合金の粉末であることが好ましく、さらにこれらのうち
アモルファス合金またはセンダストを用いることが好ま
しく、特に、アモルファス合金を用いることが好ましい
。

用いるアモルファス合金に特に制限はないが、飽和磁束
密度が大きく、原料価格の安価な鉄基アモルファス合金
が好ましい。　鉄基アモルファス合金は、下記式にて表
わされるものを用いることが好ましい。

Ｅ式］　　　ＦｅａＭｂＸｃただし、上記式において、Ｍは、Ｃ０１Ｎｉ％Ｍｎ、Ｖ
、Ｎｂ、Ｔａ％Ｃｒ％Ｍｏ。

Ｗ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＨｆおよびＲｕのうちの１種ま
たは２種以上であり、Ｘは、Ｂ、Ｓｉ、Ｐ、Ｃ，Ｇｅ、
ＡＱおよびＳｎのうちの１種または２種以上である。

また、ａ、ｂおよびＣは、原子比で、ａ＝１０ｏ−ｂ　　Ｃ（原子％）０≦ｂ≦５０１０≦Ｃ≦３０であることが好ましい。

アモルファス合金からなる粉末は、例えば以下のように
して製造される。

所定の組成の母合金を製造し、これを溶融して公知の液
体急冷法等の高速急冷法により薄帯化する。

母合金の組成としては、上記式で表わされるものが好ま
しい。

薄帯の厚さはｌＯ〜５０μｍ程度とする。

得られた薄帯を、好ましくは脆化のための熱処理を行な
った後、粉砕する。

脆化のための熱処理は、温度３００〜５００℃程度にて
０．５〜５時間時間和熱することにより行なうことが好
ましい。

粉砕には、スタンプミル、ボールミル、振動ボールミル
、カッターミル等を用いることが好ましい。

この粉砕により、上記の寸法程度の扁平状のアモルファ
ス合金粉末とする。

なお、このように薄帯化する方法に限らず、水アトマイ
ズ法等を用いてもよい。

なお、センダストの扁平粉末を製造するには、上記した
アモルファス合金に準じて高速急冷を行なえばよい。　
また、ケイ素鉄合金の扁平粉末は、Ｓｉ添加量が２ｗｔ
％以下、好ましくは１ｗｔ％以下の綱板な、例えば振動
ミルにて粉砕して得ればよい。

本発明の圧粉コアは、上記のような強磁性粉末に加え、
層状結晶構造を有する扁平状の絶縁性粉末を含有する。

層状結晶構造を有する絶縁性粉末に特に制限はないが、
耐熱性が良好であることから、雲母、二硫化モリブデン
、窒化ホウ素、二硫化タングステンの一種以上が好まし
く、これらのうち、雲母、二硫化モリブデン、二硫化タ
ングステンの一種以上がさらに好ましく、特に二硫化モ
リブデンが好ましい。

本発明において、層状結晶構造を有する絶縁性粉末は、
扁平状であり、好ましくは層面な主面とする扁平状であ
る。

絶縁性粉末は、強磁性粉末と混合されることにより強磁
性粉末間の間隙に充填される。　次いで、圧粉により圧
縮・変形し、強磁性粉末の表面を覆い、強磁性粉末に絶
縁性を付与する。

層状結晶構造を有する粉末は、圧粉時に変形し易いため
、扁平状の強磁性粉末表面を被覆し易いが、強磁性粉末
の主面と側面との境界、すなわちエツジ部では、圧粉に
よる絶縁性粉末の圧縮・変形が十分に行なえないため、
強磁性粉末の被覆が不十分となり、絶縁性が低下し易い
。

本発明では、層状結晶構造を有する絶縁性粉末を扁平状
にて用いるため、強磁性粉末のエツジ部も良好に被覆す
ることができ、強磁性粉末は絶縁性粉末に互選な（被覆
される。　このため、本発明の圧粉コアは、きわめて良
好な絶縁性を有する。

しかも、扁平状の絶縁性粉末は、扁平状の強磁性粉末と
混合し易（、さらに、圧縮・変形も容易である。

本発明において絶縁性粉末は扁平状であればよく、扁平
の度合いに特に制限はないが、良好な絶縁性を得るため
に、絶縁性粉末は下記の形状を有することが好ましい。

光回折法を利用した粒度分布測定によって定義される平
均粒径は０．１〜３μｍ、好ましくは０．３〜１μｍ程
度である。　また、その平均厚さは０．０３〜０．３μ
ｍ１好ましくは０．０５〜０．１８μｍ程度である。　
この値が上記範囲未満であると、アスペクト比の十分に
大きな粉が得られないので、絶縁性が著しく劣化する。

　また上記範囲を超えると、偏平粉が凝集した不定形状
となり、絶縁性が劣化する。

また、主面の平均径を粉末の平均厚さで除した値、すな
わち、アスペクト比は、好ましくは３〜５０、より好ま
しくは５〜２０である。　この値が上記範囲未満である
と絶縁効果が小さく、上記範囲を超えると、粉末が凝集
する傾向を示し、絶縁性を劣化させる。

なお、主面決定およびその平均径の測定、平均厚さの測
定は、走査型電子顕微鏡により行なうことが好ましい。

また、強磁性粉末と絶縁性粉末とは、形状において、下
記のような関係を有することが好ましい。

すなわち、平均粒径の比が、強磁性粉末：絶縁性粉末＝
２０：１〜５０００　：　１、好ましくは１００：１〜
１０００：１である。

また、平均厚さの比は、強磁性粉末：絶縁性粉末＝５０
：ｌ〜５０００　：　１、好ましくは１００：１〜１０
００：１である。

さらに、主面の平均短径を粉末の平均厚さで除した値の
比、すなわち、アスペクト比の比は、強磁性粉末：絶縁
性粉末＝１００：１〜１：５０．好ましくは１０：１〜
１：３０、より好ましくは、５：１〜１：１０である。

上記のような関係を有する強磁性粉末および絶縁性粉末
を含有することにより、強磁性粉末間の間隙に絶縁性粉
末がムラな（均一に充填され、しかも、圧粉時に絶縁性
粉末が変形し易（強磁性粉末表面を互選な（被覆するこ
とができる。　このため、本発明の圧粉コアは、強磁性
粉末同士の絶縁を良好に保ちつつ圧粉密度を向上させる
ことができる。

このような扁平状の絶縁性粉末は、圧粉後のコア中にお
いて下記のような形状を示す。

平均厚さは０．０３〜０．２μｍ程度、アスペクト比は
４〜１００程度である。　コア中におけるこのような粉
末の性状は、圧粉後のコアを切断し、説断面中央部付近
からマイクロスパチラ等により強磁性粉末を採取して、
その表面に存在する絶縁性粉末を走査型電子顕微鏡等に
より観察することにより測定することができる。

コア中における絶縁性粉末の含有量は、強磁性粉末に対
し、好ましくは０．１〜１０ｗｔ％、より好ましくは１
〜５ｗｔ％である。　含有量が上記範囲未満となると絶
縁効果が不十分となり渦電流損が大きくなる。　また、
上記範囲を超えると、圧粉コアの密度が低下し、飽和磁
束密度や透磁率が低下してしまう。

本発明の圧粉コアは、上記のような強磁性粉末と絶縁性
粉末とを混合し、圧粉して得られる。

混合方法に特に制限はなく、水平回転円筒型混合機、正
立方体型混合機、縦形二重円錐型混合機、Ｖ型混合機、
鋤板混合機、らせん混合機、リボン混合機、衝撃回転混
合機等のいずれを用いてもよい。

圧粉には冷間ブレス、温間ブレスのいずれも用いること
ができるが、アモルファス合金粉末を用いる場合は常温
での塑性変形が困難であるので、温間ブレスにより圧粉
することが好ましい。　温間ブレスの温度は、用いるア
モルファス合金組成のガラス化温度より高く結晶化温度
より低いものとする。　また、温間ブレスの圧力保持時
間は、１秒間〜１時間程度、圧力は１〜２０　ｔ　／　
ｃ　ｍ　”程度であることが好ましい。

圧粉により、トロイダル等の所望のコア形状に成形する
ことができる。　なお、本発明は、トロイダル状のコア
に限らず、Ｕ型、Ｕ型、Ｌ型、Ｅ型コア等にも好適に適
用できる。　　トロイダル状以外の形状でギャップ部を
有する圧粉コアを作製する場合は、付は合わせギャップ
近傍で配向の乱れている部分を取り除くことが好ましい
。

圧粉後、歪取りのために熱処理を施すことが好ましい。

　アモルファス合金を用いる場合、熱処理温度は、用い
る合金組成のキュリー点より高く結晶化温度より低い温
度であることが好ましい。　熱処理時間は、１０分〜２
時間とすることが好ましい。　また、熱処理時の雰囲気
は、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気であることが好まし
い。　また、センダストを用いた場合、７５０〜９５０
℃、にて１０分〜１０時間程度の熱処理を施すことが好
ましい。

この後、通常、エポキシ樹脂等により塗装し、チョーク
コイル等用のコアとして用いる。

く作用〉本発明の圧粉コアは、チョークコイル、トランス等用の
コアとして好適に用いられるが、特に、ノーマルモード
チョークとして用いられる場合の通常使用域である直流
バイアス磁界強度１６００〜４０００Ａ／ｍにおいて、
振幅０．２〜２ｋＧ、周波数１００　ｋＨｚ〜５００ｋ
Ｈｚ程度のマイナーループで、特に高い透磁率を示す。

〈実施例〉以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明をさらに詳
細に説明する。

［実施例１］Ｆ　ｅｔｙＷｔ　Ｓ　ｆ　９　Ｂ＋ｓ　（数字は原子比
を表わす）の組成の合金な溶湯とし、液体急冷法により
幅１３ｍｍ、厚さ２２μｍのアモルファス合金薄帯を作
製した。

この薄帯に３５０℃、１時間の脆化処理を施し、次いで
振動ミル（ビーズ径５／８インチ）により１０分間粉砕
した。

得られたアモルファス合金粉末は扁平状であり、光回折
を用いた粒度分布測定器による測定の結果、平均粒径８
２μｍであった。

また、走査型電子顕微鏡により粉末５０個について測定
した結果、平均厚さ２１μｍ、平均径を平均厚さで除し
た値（アスペクト比）は１８であった。

このアモルファス合金粉末と層状結晶構造を有する扁平
状の絶縁性粉末（二硫化モリブデン）とを混合し、次い
で温間プレスにより圧扮し、トロイダル状の圧粉コアを
作製した。　なお、温間ブレスの温度は４７０℃、保持
圧力は９　ｔ　／　ｃ　ｍ　”　　圧力保持時間は３０
秒間とした。

二硫化モリブデン粉末は、光回折を用いた粒度分布測定
器による測定の結果、平均粒径０．４μｍであった。　
また、走査型電子顕微鏡により粉末５０個について測定
した結果、平均厚さ０．１７μｍであった。　平均短径
を平均厚さで除した値（アスペクト比）は５．９であっ
た。　第１図に、この二硫化モリブデン粉末の粒子構造
を示す走査型電子顕微鏡写真を示す。

この二硫化モリブデン粉末を含有する圧粉コアを、サン
プルＮｏ、１とした。　また、サンプルＮｏ、１とは異
なる組成および性状を有するアモルファス合金粉末を用
い、その他はサンプルＮｏ、ｌと同様にして圧粉コアサ
ンプルを作製した（サンプルＮｏ、２〜７）。

さらに、比較のために、二硫化モリブデンを平均粒径５
μｍのほぼ球状のものに替えて圧粉コアを作製した（サ
ンプルＮｏ、８〜１０）サンプルＮｏ、８〜ｌＯに用い
た二硫化モリブデンの粒子構造を示す走査型電子顕微鏡
写真を、第２図に示す。

また、二硫化モリブデンを含有しない圧粉コアも作製し
た（サンプルＮｏ、１１〜１３）。

各圧粉コアに含有される二硫化モリブデン粉末の平均粒
径、平均厚さおよびアスペクト比を表１に示す。　また
、アモルファス合金粉末の平均粒径、平均厚さおよびア
スペクト比も表１に併記する。　なお、二硫化モリブデ
ン粉末の形状は上記と同様にして測定したものであり、
含有量は、強磁性粉末に対し３ｗｔ％とした。

また、各圧粉コアサンプルを切断して断面中央部付近の
アモルファス合金粉末をマイクロスパチラでサンプリン
グし、アモルファス合金粉末表面に存在する二硫化モリ
ブデン粉末の平均厚さおよびアスペクト比を走査型電子
顕微鏡により測定した。　測定粉末数は５０とした。

結果を表１に示す。

これらのサンプルに対し、直流ＢＨ測定器を用いて８０
００Ａ／ｍの磁場をかけたときの磁束密度を測定した。

　この値を各サンプルの最大磁束密度とし、表１に示す
。

［実施例２］強磁性粉末としてセンダスト扁平粉末を用いて圧粉コア
を作製しくサンプルＮｏ、１４．１５）、上記と同様な
測定を行なった。

センダスト扁平粉末は液体急冷法により合金溶湯を薄帯
化し、振動ミル（ビーズ径１／８インチ）にて７分間粉
砕して作製した。　得られたセンダスト粉末の平均粒径
、平均厚さおよびアスペクト比を表１に示す。

このセンダスト扁平粉末と二硫化モリブデン扁平粉末と
を混合し、圧粉を行なった。　二硫化モリブデン扁平粉
末は、センダスト扁平粉末に対し３ｗｔ％含有させた。

　また、比較のために、二硫化モリブデン扁平粉末を含
有しないサンプルも作製した（サンプルＮｏ、１６．１
７）。

なお、圧粉は、室温にて保持圧力１７ｔ／ｃｍ”　、圧
力保持時間１分間で行ない、圧粉後に、Ａｒガス雰囲気
中にて８５０℃、１００分間の熱処理を行った。

このサンプルに含有される二硫化モリブデン粉末の平均
厚さおよびアスペクト比を表１に示す。

結果を表１に示す。

［実施例３］層状結晶構造を有する扁平状の絶縁性粉末として、雲母
、二酸化タングステン、窒化ホウ素のいずれかを用いた
他は実施例１と同様にして圧粉コアを作製し、実施例１
と同様な測定を行った。

この結果、二硫化モリブデンを用いた場合と同等の効果
が実現した。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、図面代用写真であって、二硫化
モリブデンの粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真であ
る。〈発明の効果〉本発明の圧粉コアは、扁平状の強磁性粉末と、層状結晶
構造を有する扁平状の絶縁性粉末とを含有する。このため、絶縁性が良好であり、渦電流損が少なく、高
い透磁率を有する。しかも、このような良好な絶縁性が結合剤を用いずに実
現できるため、強磁性粉末の充填率を高くすることがで
き、高い透磁率を有すると共に飽和磁束密度の高い圧粉
コアが実現する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）扁平状の強磁性粉末を圧粉して形成された圧粉コ
アであって、層状結晶構造を有する扁平状の絶縁性粉末を添加したこ
とを特徴とする圧粉コア。
（２）前記絶縁性粉末が、前記扁平状の強磁性粉末に対
し０．１〜１０ｗｔ％含有される請求項１に記載の圧粉
コア。
（３）前記強磁性粉末が、アモルファス合金粉末である
請求項１または２に記載の圧粉コア。
（４）圧粉後、キュリー温度以上で結晶化温度以下の温
度にて熱処理された請求項３に記載の圧粉コア。