JPH11189803A - 軟磁性合金粉末 - Google Patents

軟磁性合金粉末

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JPH11189803A
JPH11189803A JP9356988A JP35698897A JPH11189803A JP H11189803 A JPH11189803 A JP H11189803A JP 9356988 A JP9356988 A JP 9356988A JP 35698897 A JP35698897 A JP 35698897A JP H11189803 A JPH11189803 A JP H11189803A
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JP
Japan
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alloy powder
soft magnetic
magnetic alloy
loss
core
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Pending
Application number
JP9356988A
Other languages
English (en)
Inventor
Sadamu Matsuda
定 松田
Masaru Yanagimoto
勝 柳本
Shinya Matsutani
伸哉 松谷
Yuji Mido
勇治 御堂
Kazuaki Onishi
一彰 大西
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.)
Sanyo Special Steel Co Ltd
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Sanyo Special Steel Co Ltd
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH11189803A publication Critical patent/JPH11189803A/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
    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
    • H01F1/14766Fe-Si based alloys
    • H01F1/14791Fe-Si-Al based alloys, e.g. Sendust

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、電源等のトランスコアあるいはチ
ョークコイル等、あるいは磁気ヘッド等に用いられる軟
磁性合金粉末に関し、低コア損失でかつコア損失の極小
温度が80℃以上となるコアを実現する、軟磁性合金粉
末を提供することを目的とするものである。 【解決手段】 磁歪定数のλの符号が、室温で正のFe
−Al−Si系軟磁性合金粉末または、重量で4.5%
≦Al≦8.5%、7.5%≦Si≦9.5%、残Fe
を主成分とするFe−Al−Si系軟磁性合金粉末を用
いている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電源等のトランス
コアあるいはチョークコイル等、あるいは磁気ヘッド等
に用いられる軟磁性合金粉末に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電気・電子機器の小型化が進み、
小型で高効率の磁性材料が要求されており、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おり、一方
これに対して、金属磁性粉を成形して作成される圧粉磁
芯は、フェライト磁芯に比べて著しく大きい飽和磁束密
度を有しており小型化の面で有利であったが、しかし圧
粉磁芯は透磁率および電力損失についてはフェライトよ
り優れているとはいえず、そのためチョークコイルやイ
ンダクターに使用すると、コア損失が大きいためにコア
の温度上昇が大きくなって、小型化が難しくなるという
一面があった。
【0003】圧粉磁芯のコア損失は、通常ヒステリシス
損失と渦電流損失よりなる。渦電流損失は、周波数の二
乗と渦電流が流れるサイズすなわち渦電流経路長の二乗
に比例して増大し、そのため磁性粉末表面を電気絶縁性
樹脂等で覆うことにより渦電流の発生を抑制していた。
一方、ヒステリシス損失は、圧粉磁芯の成形が通常5to
n/cm2以上の成形圧力で行われるために、磁性体として
歪みが増大するとともに透磁率も劣化するために、ヒス
テリシス損失が増大する。これを回避するために、歪み
を解放することが行われ例えば特開平6−342714
号公報、特開平8−37107号公報、特開平9−12
5108号公報に記載されているような成形後の熱処理
が行われていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
Fe−Al−Si系合金粉末を用いた圧粉磁芯は、温度
とともにコア損失が増大するという欠点を有していた。
すなわち、コア損失の温度係数が室温付近で正である
と、実使用時にトランスあるいはチョークコイル等がコ
ア損失により発熱し、そのために温度が上昇し、温度上
昇に伴いさらにコア損失が増大して発熱が大きくなり、
これを繰り返すことによって、熱暴走を引き起こしてし
まうというものであった。従って、これを防止するため
に、圧粉磁芯は実際に使用する場合80℃〜100℃付
近の温度で、コア損失が極小となるような温度特性を持
つ事が極めて重要なポイントであった。
【0005】本発明は、上記問題を解消するためになさ
れたもので、低コア損失でかつコア損失の極小温度が8
0℃以上となるコアを実現する、軟磁性合金粉末を提供
することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は磁歪定数のλの符号が、室温で正のFe−
Al−Si系軟磁性合金粉末または、重量で4.5%≦
Al≦8.5%、7.5%≦Si≦9.5%、残Feを
主成分とするFe−Al−Si系軟磁性合金粉末を用い
ることにより、高周波数でも低コア損失で、損失の温度
係数が負の優れた温度特性を有するコアを実現できる。
【0007】
【発明の実施の形態】一般にFe−Al−Si合金は、
結晶磁気異方性定数K〜0、磁歪定数λ〜0の組成Fe
−9.6%Si−5.4%Al近傍で急峻な透磁率のピ
ークを示し、この範囲の組成を通常センダストと呼んで
いる。そのため、従来からFe−Al−Si合金粉末を
用いた複合磁性材料が各種提案されており、例えば特開
平6−342714号公報、特開平8−37107号公
報、特開平9−125108号公報に提案されている。
しかしながら、いずれの提案もコア損失と温度特性との
記述については何等言及されていないものであった。
【0008】コア損失の温度特性は、ヒステリシス損失
の挙動、つまり透磁率の温度特性により決定され、従来
フェライト等は透磁率がある温度により極大を示し、こ
の点で損失も極小になるものであった。これは結晶磁気
異方性定数Kが、この温度において零になることから生
じ、この点で磁壁移動が最も容易になりヒステリシス損
失が減少するためと考えられている。従来、Fe−Al
−Si系軟磁性合金粉末を用いたセンダスト圧粉磁芯は
室温以上でコア損失が単調増加し、特に大出力のトラン
ス等に用いることが困難とされてきた。
【0009】しかし、本発明者の研究の結果、Fe−A
l−Si軟磁性合金粉末を用いた複合磁性体の場合は、
従来言われているような結晶磁気異方性定数Kがコア損
失の温度特性の支配主要因ではなく、今まであまり注目
されてなかった磁歪定数λが支配的であり、磁歪定数λ
の符号が室温で正の時にコア損失の温度係数は負の傾斜
を持つことを見出した。
【0010】特に重量で4.5%≦Al≦8.5%、
7.5%≦Si≦9.5%、残Feを主成分とするFe
−Al−Si系軟磁性合金粉末を用いた場合、透磁率が
高く低コア損失で優れた温度特性を有する。より好まし
くは、重量で5.0%≦Al≦6.5%、8.2%≦S
i≦9.2%、残Feを主成分とするFe−Al−Si
系軟磁性合金粉末を用いるとさらに優れた効果が得られ
る事を見出した。
【0011】本発明の請求項1記載の発明は、磁歪定数
λの符号が室温で正のFe−Al−Si系軟磁性合金粉
末であり、これによりコア損失の温度係数を負にするこ
とが出来るという作用を有する。
【0012】本発明の請求項2記載の発明は、重量で
4.5%≦Al≦8.5%、7.5%≦Si≦9.5
%、残Feを主成分とするFe−Al−Si系軟磁性合
金粉末であり、これにより比較的高い透磁率でコア損失
の温度係数を負にすることができるという作用を有す
る。また、不純物あるいは添加剤量が少量であれば問題
なく、不純物あるいは添加剤を除いたFe−Al−Si
組成が上記比率で有れば、同様な作用を及ぼすことは言
うまでもない。また、他の磁性粉末との混合粉でも同様
な作用を及ぼすことは言うまでもない。
【0013】本発明の請求項3記載の発明は、平均粒径
100μm以下の請求項1または2記載の軟磁性合金粉
末を用いることにより、渦電流が生ずるエリアが制限さ
れて、渦電流損失が低減し、低コア損失を実現すること
ができるという作用を有する。
【0014】本発明の請求項4記載の発明は、粉のHc
が400A/m以下の請求項1または2記載の軟磁性合
金粉末を用いることにより、ヒステリシス損失の低減
で、さらに低コア損失を実現することができるという作
用を有する。
【0015】なお、高調歪み対策アクティブフィルタ用
チョークコイルでは、測定周波数50kHz、測定磁束
密度0.1Tでコア損失1000kW/m3以下、透磁
率は50以上が選定の基準となり、極小損失温度は80
℃以上が好ましい。
【0016】次に、本発明の具体例を説明する。 (実施の形態1)(表1)に示す最終組成になるように
Fe−Al−Si軟磁性合金粉末を、ガスアトマイズ法
により作製した。粉体のHcはすべて240A/m以下
であった。平均粒径80μmになるように、ふるいによ
り分級し、その金属磁性粉100重量部に対し絶縁性結
着剤としてブチラール樹脂3重量部をライカイ機にて配
合混合した。その混合粉を一軸プレスにて、成形圧力8
ton/cm2で外径25mm、内径15mm、厚み約10mmのト
ロイダル形状の成形体を得た。その後、N2中で700
℃熱処理を施した後、シリコーン樹脂で含浸して試料を
得た。
【0017】透磁率の測定は、LCRメーターで周波数
10kHzで、コア損失の測定は交流B−Hカーブ測定
機を用いて測定周波数50kHz、測定磁束密度0.1
Tでそれぞれ20℃〜120℃まで20℃刻みで温度特
性も含め測定を行い、極小損失温度での特性を(表1)
に示した。ただし、極小損失温度が120℃以上、ある
いは20℃以下の場合、それぞれ120℃、20℃での
コア損失、透磁率を示している。高調歪み対策アクティ
ブフィルタ用チョークコイルでは、測定周波数50kH
z、測定磁束密度0.1Tでコア損失1000kW/m
3以下、透磁率は50以上が選定の基準となり、極小損
失温度は80℃以上が好ましい。
【0018】
【表1】
【0019】(表1)の結果より明らかなように、重量
で4.5%≦Al≦8.5%、7.5%≦Si≦9.5
%、残Feを主成分とするFe−Al−Si系軟磁性合
金粉末を用いた場合、高透磁率で低コア損失で優れた温
度特性を有し、より好ましくは、重量で5.0%≦Al
≦6.5%、8.2%≦Si≦9.2%、残Feを主成
分とするFe−Al−Si系軟磁性合金粉末を用いると
さらに優れた効果が得られることが分かる。
【0020】(実施の形態2)最終組成がAlは6.0
wt%、Siは9.0wt%、残主組成はFeの軟磁性
合金粉末をガスアトマイズ法により作製した。粉体のH
cはすべて240A/m以下であり、(表2)に示す平
均粒径になるように、ふるいにより分級し、その金属磁
性粉100重量部に対し絶縁性結着剤として有機シリコ
ーン樹脂4重量部をライカイ機にて配合混合した。その
混合粉を一軸プレスにて、成形圧力10ton/cm2で外径
25mm、内径15mm、厚み約10mmのトロイダル形状の
成形体を得た。その後、N2中で750℃熱処理を施し
た後、エポキシ樹脂で含浸して試料を得た。
【0021】透磁率の測定は、LCRメーターで周波数
10kHzで、コア損失の測定は交流B−Hカーブ測定
機を用いて測定周波数50kHz、測定磁束密度0.1
Tでそれぞれ20℃〜120℃まで20℃刻みで温度特
性も含め測定を行い、極小損失温度での特性を(表2)
に示した。ただし、極小損失温度が≧120℃、あるい
は≦20℃の場合、それぞれ120℃、20℃でのコア
損失、透磁率を示している。高調歪み対策アクティブフ
ィルタ用チョークコイルでは、測定周波数50kHz、
測定磁束密度0.1Tでコア損失1000kW/m3
下、透磁率は50以上が選定の基準となり、極小損失温
度は80℃以上が好ましい。
【0022】
【表2】
【0023】(表2)の結果より明らかなように、磁性
粉末の平均粒径が100μm以下でコア損失が低く、さ
らに好ましくは平均粒径が50μm以下で低コア損失で
あることが分かる。
【0024】(実施の形態3)最終組成がAlは5.8
wt%、Siは8.6wt%、残主組成はFeの軟磁性
合金を、ガスアトマイズ法により平均粒径40μmの粉
体を製造した。(表3)のHcになる金属磁性粉100
重量部に対し絶縁性結着剤としてブチラール樹脂1重量
部と平均粒径1μmのスペーシング制御材TiO2
0.5重量部をライカイ機にて配合混合した。その混合
粉を脱気混合し粉砕し粒径500μm以下の造粒粉を一
軸プレスにて、成形圧力10ton/cm2で外径25mm、内
径15mm、厚み約10mmのトロイダル形状の成形体を得
た。450℃空気中で脱脂後、N2中725℃で熱処理
を施した後、エポキシ樹脂で含浸して試料を得た。
【0025】透磁率の測定は、LCRメーターで周波数
10kHzで、コア損失の測定は交流B−Hカーブ測定
機を用いて測定周波数50kHz、測定磁束密度0.1
Tでそれぞれ20℃〜120℃まで20℃刻みで温度特
性も含め測定を行い、極小損失温度での特性を(表3)
に示した。ただし、極小損失温度が≧120℃、あるい
は≦20℃の場合、それぞれ120℃、20℃でのコア
損失、透磁率を示している。高調歪み対策アクティブフ
ィルタ用チョークコイルでは、測定周波数50kHz、
測定磁束密度0.1Tでコア損失1000kW/m3
下、透磁率は50以上が選定の基準となり、極小損失温
度は80℃以上が好ましい。
【0026】
【表3】
【0027】(表3)の結果より明らかなように、Hc
が400A/m以下の時、低コア損失を実現している。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、低
コア損失でかつコア損失の極小温度が80℃以上となり
透磁率が高い優れた磁気特性を有するコアを実現する、
軟磁性合金粉末を提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松谷 伸哉 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 御堂 勇治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 大西 一彰 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスアトマイズ法により製造された磁歪
    定数λの符号が室温で正のFe−Al−Si系軟磁性合
    金粉末。
  2. 【請求項2】 ガスアトマイズ法により製造された重量
    で4.5%≦Al≦8.5%、7.5%≦Si≦9.5
    %、残Feを主成分とするFe−Al−Si系軟磁性合
    金粉末。
  3. 【請求項3】 平均粒径100μm以下の請求項1また
    は2記載の軟磁性合金粉末。
  4. 【請求項4】 粉のHcが400A/m以下の請求項1
    または2記載の軟磁性合金粉末。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011016207A1 (ja) * 2009-08-04 2011-02-10 パナソニック株式会社 複合磁性体及びその製造方法
CN111745152A (zh) * 2019-03-28 2020-10-09 新东工业株式会社 软磁性合金粉末、电子部件以及其制造方法

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