JPH04225204A - 圧粉磁芯 - Google Patents

圧粉磁芯

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JPH04225204A
JPH04225204A JP2406986A JP40698690A JPH04225204A JP H04225204 A JPH04225204 A JP H04225204A JP 2406986 A JP2406986 A JP 2406986A JP 40698690 A JP40698690 A JP 40698690A JP H04225204 A JPH04225204 A JP H04225204A
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JP
Japan
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powder
magnetic
resin
iron
fe16n2
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Application number
JP2406986A
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English (en)
Inventor
Hoshiaki Terao
星明 寺尾
Naoki Yamamoto
直樹 山本
Noboru Sakamoto
登 坂本
Koichiro Nakano
中野 皓一朗
Jun Ota
潤 太田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04225204A publication Critical patent/JPH04225204A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets 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
    • H01F1/14Magnets 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
    • H01F1/20Magnets 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
    • H01F1/22Magnets 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
    • H01F1/24Magnets 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
    • H01F1/26Magnets 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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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、樹脂と磁性材料との
複合体からなる圧粉磁芯に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】圧粉磁
芯は金属磁性粉末と樹脂とを主成分とし、圧縮成形を経
て製造される。この圧粉磁芯は、高周波特性と磁束密度
との組合わせにおいて、電磁鋼板及びフェライトがカバ
ーできない範囲を補った鉄心材料でパワーエレクトロニ
クスによる電力変換装置に適した磁気特性を持つ材料で
ある。そして、このような圧粉磁芯は、金属磁性粉末の
絶縁抵抗を高くし、かつその粒子径を適切に制御し、さ
らに樹脂により磁性粉末粒子の直接接触をなくして全体
の渦電流を減少させることによって、周波数特性を比較
的良好なものとしている。
【0003】このような圧粉磁芯としては、樹脂とFe
−Si合金とを圧粉成形してなるものが開発されている
(東芝レビュー,40巻6号,昭和60年)。このよう
な圧粉磁芯は、Fe−Si合金の高飽和磁束密度(高飽
和磁化)と高電気抵抗とにより、良好な特性を示す。
【0004】しかしながら、このような圧粉磁芯は磁性
粉が金属であるため耐候性が悪いという欠点がある。さ
らに、磁性粉としてのFe−Si合金の飽和磁束密度が
未だ十分とはいえず、応用範囲が限定されてしまう。ま
た、Fe−Si合金が電気抵抗が高いといっても金属材
料中での相対的なものであり、金属磁性粉は本質的に電
気抵抗が低いため、損失を低減するのにも限界がある。 この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
磁気特性が優れ、応用範囲が広く、しかも耐候性が良好
な圧粉磁芯を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用】この発明に係る
圧粉磁芯は、樹脂とFe16N2 を主体とする粉末と
の混合体を圧粉成形してなることを特徴とする。
【0006】圧粉磁芯は、前述したように、樹脂と磁性
粉末との複合体であるが、この発明においては、磁性粉
末としてFe16N2 を主体とするものを用いる。図
1の鉄−窒素系の状態図に示すように、窒化鉄には種々
の相が存在し、その中で磁性材料として優れた特性を有
しているのがγ′相のFe4 Nおよびα″相のFe1
6N2である。Fe4 Nは、鉄のfcc相の体心位置
に窒素原子が入ったペロブスカイト型結晶格子を有して
いる。この相は常温でも安定であり、Tc=488℃の
強磁性体であり、磁気特性が良好であるが、常温での飽
和磁化は195emu/gと純鉄より若干低い。これに
対し、Fe16N2 は準安定相であり、bcc格子を
母体としたbct結晶格子を有する。このbct構造は
bcc構造の鉄の体心位置に規則的に窒素原子が入り込
んだ型となっている。この相の常温での飽和磁化は26
0emu/gと純鉄の1.2倍の極めて高い値である。 従って、圧粉磁芯の磁性粉末としてはFe4 Nよりも
Fe16N2 の方が磁気特性が優れているといえる。 また、Fe16N2 はセラミック材料であるから、電
気抵抗がFeよりも高い。 従って、特に高周波領域での損失を少なくすることがで
きる。しかも、大気中において、Fe16N2 の表面
には緻密なα−Fe2 O3 が形成されるので、表面
にFe3 O4 が形成されるFeよりも耐候性に優れ
ている。
【0007】このような圧粉磁芯のもう一つの構成要素
である樹脂は、磁性粉末粒子を相互に絶縁して粒子の直
接接触をなくすために用いられる。このように磁性粉末
粒子の直接接触を抑制することにより、磁芯全体の渦電
流を減少させることができる。ここで用いられる樹脂と
しては、エポキシ樹脂が好ましい。
【0008】この樹脂は磁性粉末粒子を薄くコートする
ように混合されることが好ましい。すなわち、磁性粉末
粒子間の空間を可能な限り小さくして磁性粉末粒子の占
積率を高める。このようにすることにより、磁束密度を
一層高めることができ、しかも高透磁率化を達成するこ
とができる。この場合に、樹脂と磁性粉末粒子との比率
は、10:90〜1:99程度が好ましい。
【0009】樹脂と磁性粉末とを混合させる方法として
は、樹脂のスラリー中に磁性粉末を浸漬させ、その後引
き上げて乾燥させる方法が望ましい。このような方法に
より、粉末粒子を薄い樹脂でコートすることができる。
【0010】磁性粉末としてのFe16N2 を主体と
する粉末は、鉄粉末又は鉄合金粉末を適宜の方法で窒化
することにより形成することができる。窒化処理時間が
十分に長ければ粒子を完全にFe16N2にすることが
できるが、窒化処理時間が短ければ内部にFe若しくは
Fe合金が残存する。内部にFe等が残存した場合でも
、この発明の効果が損なわれることはない。なお、前述
したように、Fe16N2 は準安定相であるので、処
理後急冷することにより得られる。
【0011】窒化処理の方法としては、ガス窒化法及び
イオン窒化法が好適である。ガス窒化方においては、反
応容器内に鉄品末を装入し、外部ヒータにて容器内を5
00℃程度に加熱しながら、容器内にNH3 、H2 
ガス等を導入して鉄粉末を窒化する。また、イオン窒化
法においては、反応容器内を高真空に保持し、この容器
内に反応ガスとしてのN2 ガス等を導入してグロー放
電により鉄粉末を窒化する。
【0012】また、出発原料としての鉄粉としては、粒
子径が0.01〜200μmのものが好ましく、カーボ
ニル鉄粉、水アトマイズ鉄粉、ガスアトマイズ粉を用い
ることができる。また、これらの鉄粉としては純鉄のみ
ならず、Fe−Co合金等を用いることもできる。
【0013】このように形成されたFe16N2 を主
体とする磁性粉末を樹脂と混合し、この混合体を圧粉成
形して製造された圧粉磁芯は、上述したように、圧粉磁
芯としての磁気特性に優れ、しかも耐候性が良好である
。また、Fe16N2 の飽和磁束密度が大きいことか
ら不飽和領域が大きくなり、応用範囲が広い圧粉磁芯を
得ることができる。
【0014】
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
【0015】この実施例においては、出発原料として粒
径が1〜40μmのカーボニル鉄粉を用いた。このカー
ボニル鉄粉をガス窒化法により窒化処理して窒化粉とし
た。この窒化処理は、反応ガスとしてH2 ガス及びN
H3ガスを用い、H2 /NH3を0/100〜90/
10まで変化させ、室温〜750℃の範囲で5分間〜2
時間の窒化処理を行った。その結果、Fe16N2 を
主体とする粒子が得られた。
【0016】この窒化粉末とエポキシ樹脂とを有機溶剤
中で混合してスラリー化した。次いで、スプレードライ
ヤーで乾燥し、窒化鉄粒子の表面を樹脂で覆った。この
樹脂コート粉を型中に装入し、100ton /cm2
 でプレス成形した。その後、これを120℃程度の温
間で熱処理し、圧粉磁芯を作製した。この圧粉磁芯の特
性を以下に示す。 初透磁率μi         200実効透磁率μe
ff     25 比抵抗ρ            100  μΩ・c
m飽和時速密度BS    15000  Gauss
保磁力HC          15  Oeまた、損
失係数も小さいものであった。このように、圧粉磁芯と
して優れた特性を有していることが確認された。
【0017】
【発明の効果】この発明によれば、磁性粉末をFe16
N2 を主体とするものとしたので、高飽和磁束密度を
有し、また、高抵抗であるから高周波における損失が少
なく、さらに耐候性の優れた圧粉磁芯を提供することが
できる。また、高飽和磁束密度を有していることから不
飽和領域が大きく、適用範囲が広い圧粉磁芯を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】鉄−窒素系の状態図。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  樹脂とFe16N2 を主体とする粉
    末との混合体を圧粉成形してなることを特徴とする圧粉
    磁芯。
JP2406986A 1990-12-26 1990-12-26 圧粉磁芯 Pending JPH04225204A (ja)

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JP2406986A JPH04225204A (ja) 1990-12-26 1990-12-26 圧粉磁芯

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014033001A (ja) * 2012-08-01 2014-02-20 Alps Green Devices Co Ltd 複合磁性粉末及び前記複合磁性粉末を用いた圧粉磁心

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