JPH06120046A - 圧粉磁芯 - Google Patents

圧粉磁芯

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JPH06120046A
JPH06120046A JP4256643A JP25664392A JPH06120046A JP H06120046 A JPH06120046 A JP H06120046A JP 4256643 A JP4256643 A JP 4256643A JP 25664392 A JP25664392 A JP 25664392A JP H06120046 A JPH06120046 A JP H06120046A
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JP
Japan
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powder
dust core
ingot
atomized
particles
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JP4256643A
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Inventor
Yoichi Mamiya
洋一 間宮
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Tokin Corp
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Tokin Corp
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Publication date
Application filed by Tokin Corp filed Critical Tokin Corp
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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
    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
    • H01F1/14766Fe-Si based alloys
    • H01F1/14791Fe-Si-Al based alloys, e.g. Sendust

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低成形圧力で製造でき、しかも高透磁率な圧
粉磁芯を提供すること。 【構成】 金属粉末を圧縮成形して成る圧粉磁芯におい
て、鉄、珪素、アルミニウムを主成分とし、機械的粉砕
方法によって得られた粒子径が50μm〜200μmの
範囲である合金粉末に対し、該合金粉末と同一成分系
で、アトマイズ法によって得られた粒子径が50μm以
下の合金粉末を5〜50wt%混合してある事を特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、チョークコイル等に用
いられる金属系圧粉磁芯に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高周波で用いられるチョークコイルとし
て、フェライト磁芯や圧粉磁芯が使用されている。これ
らのうち、フェライト磁芯は飽和磁束密度が小さいとい
う欠点を有している。これに対して、Fe−Si−Al
合金系金属粉末(以下、「Fe−Si−Al粉末」とい
う)を成形して作成される圧粉磁芯は、軟磁性フェライ
トに比べて著しく大きい飽和磁束密度を有し、且つ素材
コストが安価であるという長所を有している。
【0003】こうしたFe−Si−Al粉末を圧縮成形
して作成される圧粉磁芯の透磁率は、金属粉末の充填率
と相関関係にあり、充分な高透磁率を得るためには、金
属粉末の充填率を充分に高くする必要がある。
【0004】また、Fe−Si−Al系圧粉磁芯におけ
る周波数と透磁率の関係は、一般に周波数領域が高周波
側に行くに従い、渦電流損失の増大により透磁率が減少
して行く傾向にある。一般に、渦電流損失は、金属粉末
の粒子径の2乗に比例するため、上述の高周波側に行く
に従って透磁率が減少する傾向を防止する方法として
は、粉末粒子を微細にする方法が最も効果的である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしその一方で、F
e−Si−Al粉末は塑性変形能が低く、充分な高透過
率を得るためには、著しく高い成形圧力を必要とする。
とりわけ、高周波化にともない、微細粉末を使用した場
合には、粉末の比表面積が増大し、粉末粒子相互の摩擦
の増大による架橋現象などにより、粉末の充填性、流動
性が著しく低下する。そのため、このようなFe−Si
−Al系圧粉磁芯において、高透過率を得るためには、
更に高い成形圧力を必要とし、製造コストの増加や、金
型寿命の低下等の問題点が存在する。
【0006】現在、Fe−Si−Al系圧粉磁芯には、
低コストで原料供給が可能な、溶製材(以下、「インゴ
ット」という)の機械的方法による粉砕粉末(以下、
「インゴット粉砕粉末」という)が広く用いられてい
る。さらに、近年では、比較的微細で球形度の良好な、
アトマイズ粉末が使用され始めている。
【0007】これらのうち、インゴット粉砕粉末は、原
料コストが安価であり、安定した供給が可能であるとい
う長所を有するが、粉末粒子形状が塊状、或いは鱗片形
状を呈しており、粉末の充填性、流動性が悪く、高充填
率を得ようとした場合、高い成形圧力を必要とする欠点
を有する。
【0008】一方、アトマイズ粉末は、比較的良好な球
形度を有しているため、粉末の流動性は優れているが、
一般にアトマイズ粉末は、微細粉末が多いため、粉末の
比表面積が大きく、粒子間摩擦が支配的であり、高充填
率を得ることが困難である。さらに、高充填率を得られ
た場合にも、粉末粒子が微細であるため、比較的粗大な
インゴット粉砕粉末で構成した圧粉磁芯と比較すると、
圧粉磁芯の透過率が低い値となる等の欠点を有する。ま
た、アトマイズ粉末の粒子径を大きくすると、冷却時間
が長くなり、粉末粒子の酸化が進行し、軟磁気特性が劣
化するため、一般には粗大なアトマイズ粉末は、軟磁性
材料としての使用は困難である。更に、原料コストが、
インゴット粉砕粉末に比較して著しく高いという欠点を
有する。
【0009】それ故に、本発明の課題は、低成形圧力で
製造でき、しかも高透磁率な圧粉磁芯を提供することに
ある。
【0010】
【課題を解決するための手段】一般に、金属系圧粉磁芯
は、数10〜数100kHzの周波数領域での使用が主
であるが、近年の電子装置の小型化にともない、圧粉磁
芯材料に対して、高周波領域への対応要求が強まってい
る。そこで、本発明では、高透磁率の圧粉磁芯を提供す
ることに加えて、少なくとも1MHzまで圧粉磁芯の透
過率が減衰しない特性を有することを条件として設定し
た。
【0011】本発明によれば、金属粉末を圧縮成形して
成る圧粉磁芯において、鉄、珪素、アルミニウムを主成
分とし、機械的粉砕方法によって得られた粒子径が50
μm〜200μmの範囲である合金粉末に対し、該合金
粉末と同一成分系で、アトマイズ法によって得られた粒
子径が50μm以下の合金粉末を5〜50wt%混合す
る事を特徴とする圧粉磁芯が得られる。
【0012】
【作用】機械的粉砕方法によって得られたFe−Si−
Al合金インゴット粉末に対して、適当に微細なアトマ
イズ粉末を混合して圧縮すると、アトマイズ粉末は、粒
子群を形成しながらインゴット粉末粒子間の空隙に配置
する。こうした、粉末粒子群は、圧縮に対して充分にフ
レキシブルであるため、インゴット粉末粒子に対して、
潤滑材的な効果を持つ。この結果、インゴット粉末単
体、或いは、アトマイズ粉末単体で成形した圧粉磁芯に
比較して、軟磁性合金粉末の充填率が著しく向上する。
このため、磁路の連続性が向上し、圧粉磁芯の透過率が
向上する。
【0013】本発明において、Fe−Si−Al合金イ
ンゴット粉末の粒子径を、50〜200μmとしたの
は、200μmを越える粒子が存在すると、渦電流損失
の増大により、1MHzまで透過率が減少しない特性を
満足することができないからであり、50μmを下回る
粒子では、粒子の殆どが鱗片形状を呈し、粉末の流動
性、充填性を阻害する傾向が強くなり、高透磁率の圧粉
磁芯を得ることが困難となるからである。
【0014】また、本発明において、インゴット粉末に
対して混合するアトマイズ粉末の最大粒子径を、50μ
mとしたのは、50μmを越えると、インゴット粉末粒
子間空隙に、アトマイズ粉末が効率良く配置せず、粉末
の充填率が向上しないからである。
【0015】同様に、本発明において、インゴット粉末
に対するアトマイズ粉末の混合比を、5〜50wt%と
したのは、50wt%を越えると、アトマイズ粉末粒子
間の摩擦が支配的となり、粉末の流動が阻害され、粉末
の充填性が向上しなくなるからである。
【0016】
【実施例】
実験1 真空溶解炉で、balFe−10wt%Si−5wt%
Al合金インゴットを作成し、ジョークラッシャー、デ
ィスクミルを使用して粉砕し、これを、300μm以
下、250μm以下、200μm以下、100μm以
下、50μm以下、22μm以下にそれぞれ分級し、イ
ンゴット粉砕粉末を得た。
【0017】次に、これらの粉末に対し、シリコーン樹
脂系バインダーを2.0wt%混合した後、成形圧力5
〜10ton/cm2 で、外径20mm、内径10mm
で、高さ5mmのリング状圧粉磁芯を得た。
【0018】次に、これらの圧粉磁芯の金属粉末の充填
率を測定し、充填率約60vol%となった圧粉磁芯に
巻線をし、YHP製インピーダンスアナライザーを用い
て、透磁率μと周波数の関係について測定した。
【0019】その結果を図1に示す。
【0020】図1から明らかなように、充填率が同等
で、透磁率がほぼ等しい圧粉磁芯でも、インゴット粉砕
粉末の最大粒子径が200μmを越えると、1MHz以
下の周波数領域で圧粉磁芯の透磁率が減衰し始めてい
る。これら、最大粒子径が200μmを越える粉末を使
用して、1MHzまで透磁率の減衰しない圧粉磁芯を得
ようとした場合、金属粉末の充填率を著しく下げ、低透
磁率とする必要が有り、これは工業的に有益なものでは
ないと判断することができる。
【0021】また、これらの圧粉磁芯の断面を光学顕微
鏡観察した結果、最大粒子径が50μm以下、及び22
μm以下の圧粉磁芯では、粉末粒子の殆どが鱗片形状を
呈していることが判明した。したがって、最大粒子径
が、50μm以下のインゴット粉砕粉末は、粉末の流動
性、充填性を著しく阻害するものと判断できる。
【0022】実験2 実験1で作成した、インゴット粉砕粉末を分級し、粒子
径範囲が、50μm〜200μmの粉末を得た。
【0023】次に、アトマイズ法にて、balFe−1
0wt%Si−5wt%Al合金組成からなる、150
μm、100μm、75μm、63μm、50μm、3
8μm、22μmそれぞれの粒子径以下の粒度分布を有
するアトマイズ粉末を作成し、混合用アトマイズ粉末と
した。
【0024】次に、これらの合金粉末を、インゴット粉
砕粉末とアトマイズ粉末の重量比が、70:30となる
ように混合し、V型混合機を使用して約30分間それぞ
れを撹拌混合した。
【0025】次に、これらの各混合粉末を使用して、実
験1と同一の方法でリング状圧粉磁芯を得た。
【0026】次に、これら圧粉磁芯の金属粉末の充填率
を測定した後、巻線をし、実験1と同一のYHP製イン
ピーダンスアナライザーを用いて、周波数100kHz
での圧粉磁芯の透磁率μを測定した。
【0027】その結果を図2に示す。
【0028】図2から明らかなように、粒子径範囲が5
0μm〜200μmのインゴット粉砕粉末に、最大粒子
径が50μm以下のアトマイズ粉末を混合すると、圧粉
成形体中の金属粉末の充填率が向上し、同一成形圧力で
も高透磁率を有する圧粉磁芯を得ることが可能となるこ
とが分かる。
【0029】実験3 実験2で作成した、粒子径範囲が50〜200μmのイ
ンゴット粉砕粉末と、最大粒子径が22μm以下のアト
マイズ粉末とを、インゴット粉砕粉末とアトマイズ粉末
の重量比が、それぞれ、100:0、97:3、95:
5、90:10、80:20、70:30、60:4
0、50:50、40:60、30:70、20:8
0、10:90、0:100となるように混合し、V型
混合機を使用して約30分間それぞれを撹拌混合した。
【0030】次に、これら混合粉末を使用して、実験2
と同一の条件で圧粉磁芯を作成し、金属粉末の充填率、
及び圧粉磁芯の透過率μを測定した。その結果を図3に
示す。
【0031】図3より、アトマイズ粉末を5wt%以上
混合することにより、インゴット粉砕粉末単体、或いは
アトマイズ粉末単体で構成した圧粉磁芯と比較して、金
属粉末の充填率、透磁率μともに向上するが、アトマイ
ズ粉末の重量比が50wt%を越えると、圧粉磁芯の充
填率、透磁率μともに、インゴット粉砕粉末単体で作成
した圧粉磁芯よりも低くなることがわかる。
【0032】実験1〜3の結果より、インゴット粉砕粉
末の粒子径範囲を、50〜200μmとし、これに対
し、最大粒子径50μm以下のアトマイズ粉末を、5〜
50wt%混合することにより、金属粉末の充填率が高
く、高透磁率の圧粉磁芯を得る事が可能となることがわ
かる。
【0033】尚、上述の実施例においては、合金粉末と
して、balFe−10wt%Si−5wt%Al合金
粉末の結果について述べたが、本発明は、これのみに限
定されるものではなく、同様の主成分系合金や、それに
他元素を添加した合金組成系の金属粉末でも、本発明の
範囲に含まれることは、当業者であれば容易に理解でき
る。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、低成形圧力で金属粉末
の充填率を高くすることができる。この結果、本発明に
よれば、高透磁率で、しかも高周波側での透磁率の減衰
が少ない圧粉磁芯を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、実験1における粉末粒子径の異なるイ
ンゴット粉砕粉末で構成した各圧粉磁芯の周波数と透磁
率μの関係を示すグラフである。
【図2】図2は、粒子径範囲50μm〜200μmのイ
ンゴット粉砕粉末に、最大粒子径の異なるアトマイズ粉
末を30wt%混合して圧粉磁芯を構成した時の、アト
マイズ粉末の最大粒子径と、圧粉磁芯の金属粉末の充填
率、圧粉磁芯の100kHzに於ける透磁率μの値の関
係を示すグラフである。
【図3】図3は、粒子径範囲50μm〜200μmのイ
ンゴット粉砕粉末に、粒子径が22μm以下であるアト
マイズ粉末を混合して圧粉磁芯を構成した時の、アトマ
イズ粉末の重量混合比率と、圧粉磁芯の金属粉末の充填
率、圧粉磁芯の100kHzに於ける透磁率μの値の関
係を示すグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属粉末を圧縮成形して成る圧粉磁芯に
    おいて、鉄、珪素、アルミニウムを主成分とし、機械的
    粉砕方法によって得られた粒子径が50μm〜200μ
    mの範囲である合金粉末に対し、該合金粉末と同一成分
    系で、アトマイズ法によって得られた粒子径が50μm
    以下の合金粉末を5〜50wt%混合してある事を特徴
    とする圧粉磁芯。
JP4256643A 1992-09-25 1992-09-25 圧粉磁芯 Pending JPH06120046A (ja)

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JP4256643A JPH06120046A (ja) 1992-09-25 1992-09-25 圧粉磁芯

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014075596A (ja) * 2013-11-25 2014-04-24 Sumitomo Electric Ind Ltd リアクトル
TWI478184B (zh) * 2012-01-31 2015-03-21 Kobe Steel Ltd 壓粉磁心用混合粉末、壓粉磁心及壓粉磁心之製造方法
JP2015062245A (ja) * 2014-11-12 2015-04-02 住友電気工業株式会社 軟磁性複合材料
CN109979741A (zh) * 2018-12-24 2019-07-05 海安南京大学高新技术研究院 铁硅铝金属磁粉芯复合包覆方法

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030625