JPH1041119A

JPH1041119A - ボンド磁性体

Info

Publication number: JPH1041119A
Application number: JP8213016A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yashiro; 勉八代
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1996-07-24
Filing date: 1996-07-24
Publication date: 1998-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】ボンド磁性体において、磁性体の充填密度を
増大させると渦電流損失が発生する。【解決手段】鉄を主成分とする強磁性粉体を成形して
得られるボンド磁性体に、特定の構造のアミノキノン基
を構成単位として含む化合物を、前記強磁性粉体に対し
て所定の含有率となるように含有させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鉄を主成分とするボ
ンド磁性体に関し、特に、軟磁性体を成形して得られ
る、スイッチングレギュレータ、種々のトランスなどへ
応用することが可能なボンド磁性体に関する。

【０００２】

【従来の技術】軟磁性体は、一般に周波数変換用として
各種のトランスに応用されており、従来からケイ素鋼や
ある種のアモルファス磁性体などが用いられている。一
般に、周波数変換に伴って生じるエネルギー損Ｗは、Ｗ＝（ヒステリシス損）＋（渦電流損）＋（残留損）のように表すことができる。ヒステリシス損は磁性体の
保磁力が小さく、その結果としての透磁率が大きいほど
小さくすることが可能である。軟磁性体を使用する理由
は保磁力が小さいために、このヒステリシス損が小さい
という利点を利用したものである。透磁率は周波数依存
性を持っているために、ヒステリシス損は一般に周波数
に比例して増大する。一方、渦電流損は磁界が加えられ
た場合、磁性体を流れる渦電流に伴う発熱によるエネル
ギー損である。磁性体の電気抵抗が高いほど渦電流の発
生を抑えることができるので、渦電流損を小さくでき
る。また、これは周波数の２乗で大きくなるので、高周
波数ほど損失が大きくなる。ケイ素鋼やアモルファス鋼
は金属であるために、比抵抗が１０^-5Ω・ｃｍ程度と小
さく、渦電流損が最もおおきなエネルギー損の原因とな
っている。この渦電流損の影響を低減する手段として
は、薄板状で使用する方法が採用されている。アモルフ
ァス磁性体は高透磁率でかつ製法上、薄板にし易いとい
う利点を有するために、ケイ素鋼板に変わり得る材料と
して注目されている。しかし、このようなアモルファス
でも、薄板にするには限界がある上に、バルクでの使用
が不可能であるという問題は残る。これに対して、軟磁
性の粉体をエポキシ樹脂等で被覆し、成形して得られる
ボンド磁性体は、エポキシ樹脂等で被覆されることによ
って、磁性粒子を孤立させ、その結果電気抵抗を下げ、
渦電流損を低く抑えることができるという利点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このボ
ンド磁性体の場合、磁化を大きくするために、磁性体の
充填密度を上げると、エポキシ樹脂等による磁性粉体へ
の被覆むら等によって、磁性粉体同士が互いに接触する
割合が大きくなって電気抵抗が低下し、結果として、渦
電流損が増大するという問題が発生する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、磁性体の充
填密度を下げることなく（大きな磁化を保ったまま）、
高い電気抵抗を実現する手段として、種々検討を重ねた
結果、請求項に示すアミノキノン基を構成単位として有
する化合物を成形樹脂等と共にボンド磁性体中に含有さ
せることによって、成形樹脂が磁性粉体を格段に効率よ
く被覆する手段を見いだした。さらに、このようなボン
ド磁性体を製造するに際し、まず、上記化合物により磁
性粉体を表面処理し、その後にエポキシ樹脂等の成形樹
脂で被覆させるという方法をとれば、より効果的である
ことを確認した。

【０００５】すなわち、上記課題を解決するために、本
発明によれば、磁性体中に、下記式（１）：

【０００６】

【化３】

【０００７】（式中、Ｙは水素原子、直鎖状、環状若し
くは分枝鎖を有するＣ₁〜Ｃ₆アルキル基、アラルキル基
又はフェニル基であり、Ｚ₁はＣ₂〜Ｃ₁₆アルキレン基又
はフェニレン基、アラルキル基、アルカリレン基又は−
（ＣＨ₂ＣＨ₂−Ｏ）_n−ＣＨ₂−ＣＨ₂−（ｎは１〜５０
の整数である）である）及び、下記式（２）：

【０００８】

【化４】

【０００９】（式中、Ｚ₂は直鎖状若しくは分枝鎖を有
するＣ₁〜Ｃ₆アルキレン基である）で示されるアミノキ
ノン基のうち少なくとも一つを構成単位として含有する
化合物が、前記強磁性粉体１００重量部に対して１０重
量部以下含有されている、ボンド磁性体が提供される。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のボンド磁性体に含有され
る化合物は、上記式（１）又は／及び式（２）で示され
るアミノキノン基を含む化合物であり、具体的には、例
えば、これらのアミノキノン基を含むジオールとイソシ
アネートとの反応により得られるポリウレタンなどのポ
リマーであることが好ましい。式（１）において、Ｙと
しては、水素原子、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル
基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチ
ル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ベンジル基、フェニル基な
どがあげられ、特に、メチル基は好ましいものである。
Ｚ₁としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン
基、ｉｓｏ−プロピレン基などがあげられ、特に、エチ
レン基は好ましいものである。一方、式（２）におい
て、Ｚ₂としては、メチレン基、エチレン基、プロピレ
ン基、ｉｓｏ−プロピレン基、フェニレン基などがあげ
られ、特に、エチレン基は好ましいものである。

【００１１】アミノキノン基を含む化合物の強磁性粉体
１００重量部に対する含有率は、１０重量部以下とす
る。これについて説明すると、アミノキノン基を含む化
合物の含有率が上がると電気抵抗値が大きくなるが、５
重量部を超えた近辺から上昇率が鈍り、１０重量部付近
でほぼ飽和する。一方、磁化はアミノキノン基を含む化
合物の含有率がある程度以上上がると低下する。よっ
て、所定の磁化を維持しつつ（磁性体の充填密度を下げ
ることなく）、十分に大きな電気抵抗値を得るために
は、アミノキノン基を含む化合物の強磁性粉体１００重
量部に対する含有率は１０重量部以下とする。より好ま
しくは、０．１〜１０重量部、さらに好ましくは、０．
１〜５重量部である。式（１）及び式（２）で示される
アミノキノン基は、その一方のみを含んでいても、ある
いは、両者を含んでいてもよく、前記化合物中、その含
有率は、そのモノマーとして合計で５重量％以上である
ことが好ましく、さらに好ましくは、１０重量％以上で
ある。このアミノキノン基モノマーの含有率は多いほど
効果的であるが、多すぎるとポリマー化が困難になる。
このため含有率の上限は５０重量％程度である。したが
って、より好ましいアミノキノン基モノマーの含有率は
５〜４０重量％である。

【００１２】ボンド磁性体を製造する際の磁性粉体の表
面処理剤は、上記式（１）及び／又は式（２）で示され
るアミノキノン基を含む化合物を溶剤に溶かすことによ
り調製される。この化合物は、上述したように、例え
ば、ポリウレタンのようなポリマーであることが好まし
い。このポリウレタンは、次のようにして合成すること
ができる。すなわち、上記式（１）及び／又は式（２）
で示されるアミノキノン基の両末端に水酸基を導入して
得られたジオールモノマーを他の各種ジオール類と共
に、ジイソシアネートと反応させてポリウレタンを調製
する。このとき使用される他のジオール類としては、特
に限定されるものではないが、例えば、分子量５００〜
５，０００程度のものが好ましく、具体的には、ブタン
ジオール、ブチレンアジペート、カプロラクトン、ポリ
エステル、ポリエーテル、グリコール、ポリカプロラク
トン、ポリエステルアミド、ポリアルカンジオール、ポ
リブタジエンジオール、ポリアセタールなどがあげられ
る。また、ジイソシアネート類としては、メチレンジイ
ソシアネート（ＭＤＩ）、トルエンジイソシアネート
（ＴＤＩ）などを使用することができる。

【００１３】上記のポリウレタンを溶剤に溶解させるこ
とにより、磁性粉体の表面処理剤が得られる。このとき
使用される溶剤は、ポリウレタンが溶解するものであれ
ば、特に、限定されるものではないが、例えば、アノ
ン、ＴＨＦ、ＤＭＦ及びこれらの溶剤と他の溶剤（例え
ば、ケトン系溶剤）との混合溶剤などがあげられ、特
に、アノンは好ましいものである。なお、本発明の表面
処理剤は、上述したようにアミノキノン基を含む化合物
として上述したようなポリマーの形態ではなく、例え
ば、アミノキノン基を含むオリゴマーとイソシアネート
とを反応させずに、共に溶剤中に含有させたものであっ
てもよい。

【００１４】

【実施例】以下に示す実施例により、本発明を具体的に
説明する。＜表面処理剤の調製＞アミノキノン（ＡＱ）モノマーと
して、式（３）：

【００１５】

【化５】

【００１６】で示されるジオールモノマー（ＡＱ−０
１）、及び、式（４）：

【００１７】

【化６】

【００１８】で示されるジオールモノマー（ＡＱ−０
２）を使用し、これらに、表１に示した各種ジオール類
（分子量５００〜５，０００）、及びジイソシアネート
類を反応させて、ポリウレタンを合成した。使用したＡ
Ｑモノマーの比率（重量％）は表１に示したとおりであ
る。得られたポリウレタンの分子量は約５，０００〜５
０，０００の範囲であった。次に、このポリウレタンを
表１に示すように、磁性粉体１００重量部に対して、表
示の重量部含有するように溶剤濃度を調整し、表面処理
剤を得た。

【００１９】

【表１】

【００２０】＜ボンド磁性体の作製及びその評価＞磁性
粉体１ｋｇと表１に示した各表面処理剤２５０ｇとを混
合分散させ、しかるのち、表面処理剤中の溶剤を蒸発さ
せることによって磁性粉体の前処理を行った。ついで、
前処理された磁性粉体をエポキシ樹脂と混練し、金型で
成形、硬化を行い、所定の形状のボンド磁性体（実施例
１〜１８、比較例１）を作製した。なお、比較例２で
は、表面処理剤を使用せずに磁性体を作製した。このよ
うにして得られた磁性体について、渦電流損失の評価と
して、材料の抵抗値を測定し、各々の磁化と共に表２に
示した。

【００２１】

【表２】

【００２２】表２に示した結果からも明らかなように、
本発明の化合物により表面処理された磁性粉体から得ら
れたボンド磁性体は、高い抵抗値を示し（抵抗値の一番
小さい実施例３でも、比較例１の３倍の抵抗値があ
る）、しかも、磁化も高いことが確認された。さらに、
同じ組成の処理剤を使用した場合、アミノキノン基の含
有量の多いものほど（実施例１５）、またアミノキノン
基を含む化合物の濃度が高いものほど（実施例１８）優
れた効果を示すことがわかった。一方、表面処理されて
いない磁性粉体から得られたもの（比較例２）及びアミ
ンノキノン基を含まない化合物により表面処理された磁
性粉体から得られたもの（比較例１）は、いずれも、抵
抗値が低く、渦電流損失が大きく生じていることが確認
された。ここで、表２中のＡＱＭ重量％が２０重量％の
実施例２〜８、１３、１７、１８のデータを基に、図１
に電気抵抗・磁化とアミノキノン基を有するポリウレタ
ンの磁性粉体に対する含有率（磁性粉体１００重量部に
対するポリウレタンの重量部）との関係を示す。この図
からわかるように、アミノキノン基を含むポリウレタン
の含有率が上がると、電気抵抗値が大きくなる。５重量
部を超えた近辺から上昇率が鈍り、１０重量部付近でほ
ぼ飽和する。一方、磁化はアミノキノン基を含む化合物
の含有率が上がると低下する傾向にある。よって、所定
の磁化を維持しつつ（磁性体の充填密度を下げることな
く）、十分に大きな電気抵抗値を得るためには、アミノ
キノン基を含む化合物の強磁性粉体１００重量部に対す
る含有量を１０重量部以下とする。より好ましくは０．
１〜１０重量部、さらに好ましくは、０．１〜５重量部
である。

【００２３】

【発明の効果】以上詳細に説明した通り、本発明によれ
ば、特定構造のアミノキノン基を含む化合物を磁性粉体
に対して所定の含有率で添加することにより、所定の磁
化を維持しつつ（磁性体の充填密度を下げることな
く）、十分に大きな電気抵抗値を有するボンド磁性体を
得ることができ、よって、渦電流損失の少ない、優れた
特性のボンド磁性体を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例において、電気抵抗・磁化とア
ミノキノン基を有するポリウレタンの磁性粉体に対する
含有率（磁性粉体１００重量部に対するポリウレタン重
量部）との関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄を主成分とする強磁性粉体を成形樹脂
により成形して得られるボンド磁性体において、この磁
性体中に、下記式（１）：【化１】（式中、Ｙは水素原子、直鎖状、環状若しくは分枝鎖を
有するＣ₁〜Ｃ₆アルキル基、アラルキル基又はフェニル
基であり、Ｚ₁はＣ₂〜Ｃ₁₆アルキレン基又はフェニレン
基、アラルキル基、アルカリレン基又は−（ＣＨ₂ＣＨ₂
−Ｏ）_n−ＣＨ₂−ＣＨ₂−（ｎは１〜５０の整数であ
る）である）及び、下記式（２）：【化２】（式中、Ｚ₂は直鎖状若しくは分枝鎖を有するＣ₁〜Ｃ₆
アルキレン基である）で示されるアミノキノン基のうち
少なくとも一つを構成単位として含有する化合物が、前
記強磁性粉体１００重量部に対して１０重量部以下含有
されていることを特徴とするボンド磁性体。