JPH11238613A - 複合磁性材料およびその製造方法 - Google Patents
複合磁性材料およびその製造方法Info
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- JPH11238613A JPH11238613A JP8568898A JP8568898A JPH11238613A JP H11238613 A JPH11238613 A JP H11238613A JP 8568898 A JP8568898 A JP 8568898A JP 8568898 A JP8568898 A JP 8568898A JP H11238613 A JPH11238613 A JP H11238613A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 チョークコイルなどに用いられる高性能な金
属系圧粉磁芯に関するもので、コア損失が低く透磁率が
高くかつ良好な直流重畳特性を有する複合磁性材料を提
供することを目的とする。 【解決手段】 磁性粉末とスペーシング材からなる混合
物を圧縮成形した際に得られる複合磁性材料であって、
スペーシング材により磁性粉末同士の隣り合う距離を制
御することで、コア損失が低く透磁率が高くかつ優れた
直流重畳特性を有する複合磁性材料を提供する。
属系圧粉磁芯に関するもので、コア損失が低く透磁率が
高くかつ良好な直流重畳特性を有する複合磁性材料を提
供することを目的とする。 【解決手段】 磁性粉末とスペーシング材からなる混合
物を圧縮成形した際に得られる複合磁性材料であって、
スペーシング材により磁性粉末同士の隣り合う距離を制
御することで、コア損失が低く透磁率が高くかつ優れた
直流重畳特性を有する複合磁性材料を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、チョークコイル等
に用いられる高性能な金属系複合磁性材料に関し、特に
磁芯用の軟磁性材料として用いられる複合磁性材料およ
びその製造方法に関するものである。
に用いられる高性能な金属系複合磁性材料に関し、特に
磁芯用の軟磁性材料として用いられる複合磁性材料およ
びその製造方法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は、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、金属磁性粉を成形して作製される圧粉磁芯
は、軟磁性フェライトに比べて著しく大きい飽和磁束密
度を有しているため小型化に有利であるが、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
るコアでは、コア損失が大きい分コアの温度上昇が大き
くなるため、小型化が図りにくいものであった。
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は、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、金属磁性粉を成形して作製される圧粉磁芯
は、軟磁性フェライトに比べて著しく大きい飽和磁束密
度を有しているため小型化に有利であるが、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
るコアでは、コア損失が大きい分コアの温度上昇が大き
くなるため、小型化が図りにくいものであった。
【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が、渦電流損失は、周波数の
二乗と渦電流が流れるサイズの二乗に比例して増大する
ので、磁性粉末表面に電気絶縁性樹脂等を覆うことによ
り渦電流の発生を抑制するようにしている。一方、ヒス
テリシス損失は、圧粉磁芯の成形密度をあげるために通
常５ｔｏｎ／ｃｍ2以上の成形圧力を加える必要があ
り、そのため磁性体として歪みが増大するとともに透磁
率が劣化して、ヒステリシス損失が増大してしまうもの
であった。これを回避するために、必要に応じて歪みを
解放するために成形後熱処理を施すことが行われるが、
高温の熱処理が必要な場合は、磁性粉末を絶縁し、しか
も粉体同士の結着を保つために絶縁性の結着剤が不可欠
であった。
損失と渦電流損失よりなるが、渦電流損失は、周波数の
二乗と渦電流が流れるサイズの二乗に比例して増大する
ので、磁性粉末表面に電気絶縁性樹脂等を覆うことによ
り渦電流の発生を抑制するようにしている。一方、ヒス
テリシス損失は、圧粉磁芯の成形密度をあげるために通
常５ｔｏｎ／ｃｍ2以上の成形圧力を加える必要があ
り、そのため磁性体として歪みが増大するとともに透磁
率が劣化して、ヒステリシス損失が増大してしまうもの
であった。これを回避するために、必要に応じて歪みを
解放するために成形後熱処理を施すことが行われるが、
高温の熱処理が必要な場合は、磁性粉末を絶縁し、しか
も粉体同士の結着を保つために絶縁性の結着剤が不可欠
であった。
【０００４】従来圧粉磁芯の結着剤として使用されるエ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、塩化ビニル樹脂等のほと
んど有機系樹脂は歪みを開放するために高温熱処理を施
すとその耐熱性が低く熱分解されるために使用が不可能
であり、無機系バインダー等を使用する必要がある。無
機バインダーとしては、珪酸塩系水ガラス、特開平１−
２１５９０２号公報に記載のアルミナセメント、特開平
６−２９９１１４号公報に記載のポロシロキサン樹脂、
特開平６−３４２７１４号公報に記載のシリコーン樹脂
および特開平８−４５７２４号公報に記載のシリコーン
樹脂と有機チタン混合等の提案がなされている。
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、塩化ビニル樹脂等のほと
んど有機系樹脂は歪みを開放するために高温熱処理を施
すとその耐熱性が低く熱分解されるために使用が不可能
であり、無機系バインダー等を使用する必要がある。無
機バインダーとしては、珪酸塩系水ガラス、特開平１−
２１５９０２号公報に記載のアルミナセメント、特開平
６−２９９１１４号公報に記載のポロシロキサン樹脂、
特開平６−３４２７１４号公報に記載のシリコーン樹脂
および特開平８−４５７２４号公報に記載のシリコーン
樹脂と有機チタン混合等の提案がなされている。
【０００５】また、直流重畳特性を確保するために従来
のフェライト等の磁芯は、磁路を妨げる垂直方向に数１
００μｍのギャップを設けることにより、直流重畳時の
インダクタンスＬ値の低下を低減している。しかし、こ
のような広いギャップは、うなり音の発生源となる他、
ギャップからの漏洩磁束が特に高周波数で巻線に銅損失
の著しい増加をもたらすものであった。一方、圧粉磁芯
は透磁率が低いためにギャップ無しで使用し、そのため
にうなり音また漏洩磁束による銅損失は小さい。
のフェライト等の磁芯は、磁路を妨げる垂直方向に数１
００μｍのギャップを設けることにより、直流重畳時の
インダクタンスＬ値の低下を低減している。しかし、こ
のような広いギャップは、うなり音の発生源となる他、
ギャップからの漏洩磁束が特に高周波数で巻線に銅損失
の著しい増加をもたらすものであった。一方、圧粉磁芯
は透磁率が低いためにギャップ無しで使用し、そのため
にうなり音また漏洩磁束による銅損失は小さい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来ギャップ入り磁芯
は、直流重畳電流に対してインダクタンスＬ値はあると
ころより急激に低下するのに対し、圧粉磁芯は直流重畳
電流に対してなだらかに低下するが、これは、圧粉磁芯
の内部に存在する磁気スペースに分布幅があるためと考
えられる。このため、優れた直流重畳特性を確実に確保
するためには必要最低限以上の大きさの磁気スペースが
必要となり、磁芯全体として透磁率の低下は避けられな
い。また、高周波数でコア損失が大きい場合、見掛け上
直流重畳時は良好であるが、これは損失が大きいほど見
掛けの透磁率が増加するためで、低コア損失で良好な直
流重畳特性を両立することは難しい。
は、直流重畳電流に対してインダクタンスＬ値はあると
ころより急激に低下するのに対し、圧粉磁芯は直流重畳
電流に対してなだらかに低下するが、これは、圧粉磁芯
の内部に存在する磁気スペースに分布幅があるためと考
えられる。このため、優れた直流重畳特性を確実に確保
するためには必要最低限以上の大きさの磁気スペースが
必要となり、磁芯全体として透磁率の低下は避けられな
い。また、高周波数でコア損失が大きい場合、見掛け上
直流重畳時は良好であるが、これは損失が大きいほど見
掛けの透磁率が増加するためで、低コア損失で良好な直
流重畳特性を両立することは難しい。
【０００７】本発明は上記従来の欠点を除去し、低いコ
ア損失で透磁率が高くかつ良好な直流重畳特性を有する
複合磁性材料を提供することを目的とするものである。
ア損失で透磁率が高くかつ良好な直流重畳特性を有する
複合磁性材料を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、磁性粉末Ａとスペーシング材Ｂからなる混
合物を圧縮成形した際に得られる複合磁性材料であっ
て、スペーシング材Ｂにより磁性粉末Ａ同士の隣り合う
距離δが制御されていることを特徴とする複合磁性材料
である。
に本発明は、磁性粉末Ａとスペーシング材Ｂからなる混
合物を圧縮成形した際に得られる複合磁性材料であっ
て、スペーシング材Ｂにより磁性粉末Ａ同士の隣り合う
距離δが制御されていることを特徴とする複合磁性材料
である。
【０００９】ここで、磁性粉末Ａの透磁率がスペーシン
グ材Ｂより大きいことが好ましく、磁性粉末Ａ同士の隣
り合う距離δが、磁性粉末の平均粒径をｄとすると、１
０-3≦δ／ｄ≦１０-1である関係を全体の磁性粉末の７
０％以上で満足していることが好ましい。
グ材Ｂより大きいことが好ましく、磁性粉末Ａ同士の隣
り合う距離δが、磁性粉末の平均粒径をｄとすると、１
０-3≦δ／ｄ≦１０-1である関係を全体の磁性粉末の７
０％以上で満足していることが好ましい。
【００１０】本発明によれば、高い周波数でも低いコア
損失で透磁率が高くかつ良好な直流重畳特性を有する複
合磁性材料を得ることができる。
損失で透磁率が高くかつ良好な直流重畳特性を有する複
合磁性材料を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、
磁性粉末Ａとスペーシング材Ｂからなる混合物を圧縮成
形した際に得られる複合磁性材料であって、スペーシン
グ材Ｂにより磁性粉末Ａ同士の隣り合う距離δが制御さ
れていることを特徴とする複合磁性材料であり、スペー
シング材Ｂを用いることにより、磁性粉末Ａ同士に必要
最低限のスペース長を確保するとともに、全体としては
磁気スペース分布幅を狭めることで高透磁率を維持した
まま、優れた重畳特性を実現できる。また、磁性粉末を
確実に隔離することより渦電流損失も低減できる。
磁性粉末Ａとスペーシング材Ｂからなる混合物を圧縮成
形した際に得られる複合磁性材料であって、スペーシン
グ材Ｂにより磁性粉末Ａ同士の隣り合う距離δが制御さ
れていることを特徴とする複合磁性材料であり、スペー
シング材Ｂを用いることにより、磁性粉末Ａ同士に必要
最低限のスペース長を確保するとともに、全体としては
磁気スペース分布幅を狭めることで高透磁率を維持した
まま、優れた重畳特性を実現できる。また、磁性粉末を
確実に隔離することより渦電流損失も低減できる。
【００１２】請求項２に記載の発明は、磁性粉末Ａの透
磁率がスペーシング材Ｂより大きいことを特徴とする請
求項１記載の複合磁性材料であり、磁性粉末Ａより透磁
率が小さなスペーシング材Ｂを用いることで、スペーシ
ング材が磁気スペースとなり磁性粉末同士の距離δを変
化させ、複合磁性材料の透磁率、直流重畳特性を制御す
ることができる。
磁率がスペーシング材Ｂより大きいことを特徴とする請
求項１記載の複合磁性材料であり、磁性粉末Ａより透磁
率が小さなスペーシング材Ｂを用いることで、スペーシ
ング材が磁気スペースとなり磁性粉末同士の距離δを変
化させ、複合磁性材料の透磁率、直流重畳特性を制御す
ることができる。
【００１３】請求項３に記載の発明は、磁性粉末Ａ同士
の隣り合う距離δが、磁性粉末の平均粒径をｄとする
と、１０-3≦δ／ｄ≦１０-1である関係を全体の磁性粉
末の７０％以上で満足していることを特徴とする請求項
１記載の複合磁性材料であり、スペーシング材Ｂの種
類、粒径、粒度分布等でδを変化させ、複合磁性材料の
透磁率、直流重畳特性を制御することができる。
の隣り合う距離δが、磁性粉末の平均粒径をｄとする
と、１０-3≦δ／ｄ≦１０-1である関係を全体の磁性粉
末の７０％以上で満足していることを特徴とする請求項
１記載の複合磁性材料であり、スペーシング材Ｂの種
類、粒径、粒度分布等でδを変化させ、複合磁性材料の
透磁率、直流重畳特性を制御することができる。
【００１４】請求項４に記載の発明は、磁性粉末Ａとし
て、Ｆｅ系、ＦｅＳｉ系、ＦｅＡｌＳｉ系、ＦｅＮｉ
系、パーメンジュール、アモルファス、ナノ微結晶の強
磁性体のうちの少なくとも１種類以上を含んでいること
を特徴とする請求項１記載の複合磁性材料であり、これ
らの金属磁性体は、飽和磁束密度、透磁率ともに高く、
アトマイズ粉、粉砕粉等で安易に手に入り高性能な複合
磁性材料が得られる。
て、Ｆｅ系、ＦｅＳｉ系、ＦｅＡｌＳｉ系、ＦｅＮｉ
系、パーメンジュール、アモルファス、ナノ微結晶の強
磁性体のうちの少なくとも１種類以上を含んでいること
を特徴とする請求項１記載の複合磁性材料であり、これ
らの金属磁性体は、飽和磁束密度、透磁率ともに高く、
アトマイズ粉、粉砕粉等で安易に手に入り高性能な複合
磁性材料が得られる。
【００１５】請求項５に記載の発明は、磁性粉末Ａの平
均粒径が１００μｍ以下の請求項１記載の複合磁性材料
であり、渦電流の低減に効果的である。
均粒径が１００μｍ以下の請求項１記載の複合磁性材料
であり、渦電流の低減に効果的である。
【００１６】請求項６に記載の発明は、スペーシング材
Ｂとして、Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＴｉＯ2，ＺｒＯ，Ｓｉ
Ｏ2，ＣａＯの無機物のうち少なくとも１種類以上含む
ことを特徴とする請求項１記載の複合磁性材料であり、
これらの無機物は、熱処理でも磁性粉末と反応しにくく
スペーシング材として効果的である。
Ｂとして、Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＴｉＯ2，ＺｒＯ，Ｓｉ
Ｏ2，ＣａＯの無機物のうち少なくとも１種類以上含む
ことを特徴とする請求項１記載の複合磁性材料であり、
これらの無機物は、熱処理でも磁性粉末と反応しにくく
スペーシング材として効果的である。
【００１７】請求項７に記載の発明は、スペーシング材
Ｂとして用いる無機物の平均粒径が１０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１記載の複合磁性材料であり、
磁性粉末Ａ同士の隣り合う距離δの分布を小さくでき、
直流重畳特性が良化する。
Ｂとして用いる無機物の平均粒径が１０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１記載の複合磁性材料であり、
磁性粉末Ａ同士の隣り合う距離δの分布を小さくでき、
直流重畳特性が良化する。
【００１８】請求項８に記載の発明は、スペーシング材
Ｂが有機物である請求項１記載の複合磁性材料であり、
有機物により磁性粉末Ａ同士の隣り合う距離δを制御で
き、複合磁性材料の透磁率、直流重畳特性を制御するこ
とができる。
Ｂが有機物である請求項１記載の複合磁性材料であり、
有機物により磁性粉末Ａ同士の隣り合う距離δを制御で
き、複合磁性材料の透磁率、直流重畳特性を制御するこ
とができる。
【００１９】請求項９に記載の発明は、スペーシング材
Ｂとして用いる有機物がシリコン樹脂粉末、あるいはフ
ッソ樹脂粉末、あるいはベンゾクアナミン樹脂粉末のい
ずれかである請求項１記載の複合磁性材料であり、耐熱
性が高いために熱処理工程後もスペーシング材としての
効果を維持出来る。
Ｂとして用いる有機物がシリコン樹脂粉末、あるいはフ
ッソ樹脂粉末、あるいはベンゾクアナミン樹脂粉末のい
ずれかである請求項１記載の複合磁性材料であり、耐熱
性が高いために熱処理工程後もスペーシング材としての
効果を維持出来る。
【００２０】請求項１０記載の発明は、スペーシング材
Ｂが、一般式
Ｂが、一般式
【００２１】
【化３】
【００２２】但し、上記一般式においてＸはアルコキシ
シリル基、Ｙは有機官能基、Ｚは有機ユニットである。
で示される請求項１記載の複合磁性材料であり、スペー
シング材として磁性粉末Ａを覆うとともに結合剤の弾性
を低下させ粉末性成形性を向上する。
シリル基、Ｙは有機官能基、Ｚは有機ユニットである。
で示される請求項１記載の複合磁性材料であり、スペー
シング材として磁性粉末Ａを覆うとともに結合剤の弾性
を低下させ粉末性成形性を向上する。
【００２３】請求項１１記載の発明は、スペーシング材
Ｂが金属粉末である請求項１記載の複合磁性材料であ
り、金属粉末により磁性粉末Ａ同士の隣り合う距離δを
制御でき、複合磁性材料の透磁率、直流重畳特性を制御
することができる。また、金属材料は圧縮成形時に変形
しやすく磁性粉末Ａ同士を結着する効果も期待できるた
めに圧縮成形物の強度が高い。
Ｂが金属粉末である請求項１記載の複合磁性材料であ
り、金属粉末により磁性粉末Ａ同士の隣り合う距離δを
制御でき、複合磁性材料の透磁率、直流重畳特性を制御
することができる。また、金属材料は圧縮成形時に変形
しやすく磁性粉末Ａ同士を結着する効果も期待できるた
めに圧縮成形物の強度が高い。
【００２４】請求項１２記載の発明は、スペーシング材
Ｂとして用いる金属粉末の平均粒径が２０μｍ以下であ
ることを特徴とする請求項１記載の複合磁性材料であ
り、磁性粉末Ａ同士の隣り合う距離δの分布を小さくで
き、直流重畳特性が良化する。
Ｂとして用いる金属粉末の平均粒径が２０μｍ以下であ
ることを特徴とする請求項１記載の複合磁性材料であ
り、磁性粉末Ａ同士の隣り合う距離δの分布を小さくで
き、直流重畳特性が良化する。
【００２５】請求項１３記載の発明は、スペーシング材
Ｂとして、次のａ，ｂ，ｃのうち少なくとも２種類以上
含むことを特徴とする請求項１記載の複合磁性材料であ
る。
Ｂとして、次のａ，ｂ，ｃのうち少なくとも２種類以上
含むことを特徴とする請求項１記載の複合磁性材料であ
る。
【００２６】ａはＡｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＴｉＯ2，Ｚｒ
Ｏ，ＳｉＯ2，ＣａＯのうち少なくとも１種類以上の無
機物。
Ｏ，ＳｉＯ2，ＣａＯのうち少なくとも１種類以上の無
機物。
【００２７】ｂはシリコン樹脂粉末、あるいはフッソ樹
脂粉末、あるいはベンゾクアナミン樹脂粉末、あるいは
以下の一般式で示される化合物のうち少なくとも１種類
以上の有機物。
脂粉末、あるいはベンゾクアナミン樹脂粉末、あるいは
以下の一般式で示される化合物のうち少なくとも１種類
以上の有機物。
【００２８】
【化４】
【００２９】但し、上記一般式においてＸはアルコキシ
シリル基、Ｙは有機官能基、Ｚは有機ユニットである。
シリル基、Ｙは有機官能基、Ｚは有機ユニットである。
【００３０】ｃは金属粉末。スペーシング材Ｂにより磁
性粉末Ａ同士の隣り合う距離δを制御するため、スペー
シング材の種類の組合わせにより複合磁性材料の透磁
率、直流重畳特性を制御することができる。
性粉末Ａ同士の隣り合う距離δを制御するため、スペー
シング材の種類の組合わせにより複合磁性材料の透磁
率、直流重畳特性を制御することができる。
【００３１】請求項１４記載の発明は、請求項１記載の
複合磁性材料を絶縁性含浸剤で含浸したことを特徴とす
る複合磁性材料であり、強度の向上、金属磁性体の防
錆、表面高抵抗化などに有効である。
複合磁性材料を絶縁性含浸剤で含浸したことを特徴とす
る複合磁性材料であり、強度の向上、金属磁性体の防
錆、表面高抵抗化などに有効である。
【００３２】請求項１５記載の発明は、空孔率が全体の
５ｖｏｌ％以上５０ｖｏｌ％以下である複合磁性材料を
絶縁性含浸剤で含浸したことを特徴とする請求項１４記
載の複合磁性材料であり、コア内部まで含浸剤が入り込
み機械的強度、信頼性ともに向上する。
５ｖｏｌ％以上５０ｖｏｌ％以下である複合磁性材料を
絶縁性含浸剤で含浸したことを特徴とする請求項１４記
載の複合磁性材料であり、コア内部まで含浸剤が入り込
み機械的強度、信頼性ともに向上する。
【００３３】請求項１６記載の発明は、磁性粉末Ａとス
ペーシング材Ｂからなる混合物を圧縮成形後、熱処理す
る複合磁性材料の製造方法であって、スペーシング材Ｂ
により磁性粉末Ａ同士の隣り合う距離δが制御されてい
ることを特徴とする複合磁性材料の製造方法であり、成
形時に受けた歪みを除去し、ヒステリシス損失を低減で
きる。
ペーシング材Ｂからなる混合物を圧縮成形後、熱処理す
る複合磁性材料の製造方法であって、スペーシング材Ｂ
により磁性粉末Ａ同士の隣り合う距離δが制御されてい
ることを特徴とする複合磁性材料の製造方法であり、成
形時に受けた歪みを除去し、ヒステリシス損失を低減で
きる。
【００３４】請求項１７記載の発明は、スペーシング材
Ｂが熱処理温度よりその融点が高い金属粉末である請求
項１６記載の複合磁性材料の製造方法であり、熱処理時
に溶融も起こらないためにスペーシング材として有効で
あり、磁性粉末Ａ同士の隣り合う距離が制御できる。
Ｂが熱処理温度よりその融点が高い金属粉末である請求
項１６記載の複合磁性材料の製造方法であり、熱処理時
に溶融も起こらないためにスペーシング材として有効で
あり、磁性粉末Ａ同士の隣り合う距離が制御できる。
【００３５】請求項１８記載の発明は、熱処理を３５０
℃以上の温度で行うことを特徴とする請求項１６記載の
複合磁性材料の製造方法であり、圧縮成形後の成形物を
３５０℃以上の温度で熱処理することで、ヒステリシス
損失を低減する。
℃以上の温度で行うことを特徴とする請求項１６記載の
複合磁性材料の製造方法であり、圧縮成形後の成形物を
３５０℃以上の温度で熱処理することで、ヒステリシス
損失を低減する。
【００３６】以下、本発明の一実施の形態について説明
する。 （実施の形態１）使用した金属磁性粉の純鉄は純度９
９．６％、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉはセンダスト組成であるＳ
ｉ−９％、Ａｌ−５％、残部Ｆｅ、Ｆｅ−ＳｉはＳｉ−
３．５％、残部Ｆｅ、Ｆｅ−ＮｉはＮｉ−７８．５％、
残部Ｆｅ、パーメンジュールはＣｏ−５０％、残部Ｆｅ
であり、それぞれ平均粒径１００μｍ以下のアトマイズ
粉であり、Ｆｅ基アモルファス粉はＦｅ−Ｓｉ−Ｂ合
金、ナノ微結晶磁性粉はＦｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｕ合金を液
体急冷法でリボンを作製後、粉砕してそれぞれ平均粒径
１００μｍ以下の粉体を得た。スペーシング材に用いた
無機物は５μｍ以下の粒径を用いた。
する。 （実施の形態１）使用した金属磁性粉の純鉄は純度９
９．６％、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉはセンダスト組成であるＳ
ｉ−９％、Ａｌ−５％、残部Ｆｅ、Ｆｅ−ＳｉはＳｉ−
３．５％、残部Ｆｅ、Ｆｅ−ＮｉはＮｉ−７８．５％、
残部Ｆｅ、パーメンジュールはＣｏ−５０％、残部Ｆｅ
であり、それぞれ平均粒径１００μｍ以下のアトマイズ
粉であり、Ｆｅ基アモルファス粉はＦｅ−Ｓｉ−Ｂ合
金、ナノ微結晶磁性粉はＦｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｕ合金を液
体急冷法でリボンを作製後、粉砕してそれぞれ平均粒径
１００μｍ以下の粉体を得た。スペーシング材に用いた
無機物は５μｍ以下の粒径を用いた。
【００３７】混合工程 金属磁性粉末１００重量部に対しスペーシング材１重量
部と結着剤としてブチラール樹脂３重量部と結着剤溶解
用溶剤としてエタノール１重量部を混合攪拌機にて混合
した。なお、酸化性の高い金属粉末を用いる場合は窒素
など非酸化性雰囲気に制御しながら混合工程を行うこと
が好ましい。
部と結着剤としてブチラール樹脂３重量部と結着剤溶解
用溶剤としてエタノール１重量部を混合攪拌機にて混合
した。なお、酸化性の高い金属粉末を用いる場合は窒素
など非酸化性雰囲気に制御しながら混合工程を行うこと
が好ましい。
【００３８】造粒工程 混合工程終了後、その混合物から溶剤を脱気乾燥する。
乾燥後の混合物を粉砕し成形機に導入出来る流動性を確
保するために造粒し、造粒粉を作製した。
乾燥後の混合物を粉砕し成形機に導入出来る流動性を確
保するために造粒し、造粒粉を作製した。
【００３９】成形工程 この造粒粉を一軸プレスにて、１０ｔ／ｃｍ2の加圧力
で３秒間加圧成型し、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。
で３秒間加圧成型し、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。
【００４０】熱処理工程 その後、窒素雰囲気中で熱処理を施した。なお、温度保
持時間は０．５時間とした。
持時間は０．５時間とした。
【００４１】（表１）に示すような金属磁性粉、スペー
シング材の種類、および熱処理温度でサンプル１〜１８
（実施例）とサンプル１９〜２２（比較例）を作製し
た。このようにして得られたサンプルについて透磁率、
コア損失、直流重畳を測定した。透磁率は、ＬＣＲメー
ターで周波数１０ｋＨｚで測定し、コア損失は交流Ｂ−
Ｈカーブ測定機を用いて測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁
束密度０．１Ｔで測定を行い、直流重畳特性は測定周波
数５０ｋＨｚで直流磁界が１６００Ａ／ｍの時のＬ値の
変化率で示している。
シング材の種類、および熱処理温度でサンプル１〜１８
（実施例）とサンプル１９〜２２（比較例）を作製し
た。このようにして得られたサンプルについて透磁率、
コア損失、直流重畳を測定した。透磁率は、ＬＣＲメー
ターで周波数１０ｋＨｚで測定し、コア損失は交流Ｂ−
Ｈカーブ測定機を用いて測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁
束密度０．１Ｔで測定を行い、直流重畳特性は測定周波
数５０ｋＨｚで直流磁界が１６００Ａ／ｍの時のＬ値の
変化率で示している。
【００４２】評価結果を（表１）に示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】ここで高調波歪み対策用チョークコイル
は、電流測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔ
でコア損失１０００ｋＷ／ｍ3以下、透磁率は６０以
上、直流重畳は７０％以上が選定の基準となる。
は、電流測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔ
でコア損失１０００ｋＷ／ｍ3以下、透磁率は６０以
上、直流重畳は７０％以上が選定の基準となる。
【００４５】なお、δ／ｄはＳＩＭＳとＸＭＡを用いて
測定した。サンプル１９は、δ／ｄの測定値が１０-3よ
り小さかったが、それ以外のサンプルは、１０-3≦δ／
ｄ≦１０-1である関係を全体の磁性粉末の７０％以上で
満足していた。
測定した。サンプル１９は、δ／ｄの測定値が１０-3よ
り小さかったが、それ以外のサンプルは、１０-3≦δ／
ｄ≦１０-1である関係を全体の磁性粉末の７０％以上で
満足していた。
【００４６】（表１）の結果より明らかなように、磁性
粉末として、Ｆｅ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ
系、Ｆｅ−Ｎｉ系、パーメンジュール、アモルファス、
ナノ微結晶、またスペーシング材として、Ａｌ2Ｏ3，Ｍ
ｇＯ，ＴｉＯ2，ＺｒＯ，ＳｉＯ2，ＣａＯの無機物が効
果があることがわかる。
粉末として、Ｆｅ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ
系、Ｆｅ−Ｎｉ系、パーメンジュール、アモルファス、
ナノ微結晶、またスペーシング材として、Ａｌ2Ｏ3，Ｍ
ｇＯ，ＴｉＯ2，ＺｒＯ，ＳｉＯ2，ＣａＯの無機物が効
果があることがわかる。
【００４７】また、磁性粉末とスペーシング材からなる
混合物を圧縮成形後、３５０℃以上の温度で熱処理する
ことによって、透磁率、コア損失、直流重畳特性ともに
効果があることがわかる。
混合物を圧縮成形後、３５０℃以上の温度で熱処理する
ことによって、透磁率、コア損失、直流重畳特性ともに
効果があることがわかる。
【００４８】また、特定の磁性粉末においては圧縮成形
後の熱処理が無く特性を確保できるが、さらに特性を向
上するためには３５０℃以上の温度で熱処理することが
好ましい。
後の熱処理が無く特性を確保できるが、さらに特性を向
上するためには３５０℃以上の温度で熱処理することが
好ましい。
【００４９】本発明は、磁性粉末Ａとスペーシング材Ｂ
からなる混合物を圧縮成形した際に得られる複合磁性材
料であって、スペーシング材Ｂにより磁性粉末Ａ同士の
隣り合う距離δが制御されていることを特徴とする複合
磁性材料である。一般に、圧粉磁芯のインダクタンスＬ
値は、直流重畳電流に対してなだらかに低下している。
これは、圧粉磁芯の内部に存在する磁気スペースに分布
幅があるためと考えられる。圧粉磁芯は樹脂等の結着剤
で磁性粉同士を隔離しているが成形時のプレス等によ
り、その隔離距離、磁気スペース長に分布幅ができ、磁
気スペース長が短い、あるいは接している所より磁束が
短絡し飽和を始めるために、このような直流重畳特性を
示す。このため、従来の圧粉磁芯は優れた直流重畳特性
を確保するためには結着剤量を増加する等の手法で必要
最低限以上の磁気スペース長を確実に設けたが、そのた
め磁芯全体としては透磁率の低下は避けられなかった。
からなる混合物を圧縮成形した際に得られる複合磁性材
料であって、スペーシング材Ｂにより磁性粉末Ａ同士の
隣り合う距離δが制御されていることを特徴とする複合
磁性材料である。一般に、圧粉磁芯のインダクタンスＬ
値は、直流重畳電流に対してなだらかに低下している。
これは、圧粉磁芯の内部に存在する磁気スペースに分布
幅があるためと考えられる。圧粉磁芯は樹脂等の結着剤
で磁性粉同士を隔離しているが成形時のプレス等によ
り、その隔離距離、磁気スペース長に分布幅ができ、磁
気スペース長が短い、あるいは接している所より磁束が
短絡し飽和を始めるために、このような直流重畳特性を
示す。このため、従来の圧粉磁芯は優れた直流重畳特性
を確保するためには結着剤量を増加する等の手法で必要
最低限以上の磁気スペース長を確実に設けたが、そのた
め磁芯全体としては透磁率の低下は避けられなかった。
【００５０】本発明は、スペーシング材Ｂを用いること
により、必要最低限のスペース長を確保するとともに、
全体としては磁気スペース分布幅を狭めることで高透磁
率を維持したまま、優れた直流重畳特性を実現できる。
また、磁性粉末を確実に隔離することより渦電流損失も
低減できる。
により、必要最低限のスペース長を確保するとともに、
全体としては磁気スペース分布幅を狭めることで高透磁
率を維持したまま、優れた直流重畳特性を実現できる。
また、磁性粉末を確実に隔離することより渦電流損失も
低減できる。
【００５１】なお、実施の形態以外の磁性粉末あるいは
組成比であっても、磁性粉末ＡとしてＦｅ系、Ｆｅ−Ｓ
ｉ系、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｎｉ系、パーメンジ
ュール、アモルファス、ナノ微結晶の強磁性体のうち少
なくとも１種類以上を含有する混合粉末、あるいは合
金、固溶体でも同様の効果があることは言うまでもな
い。これらの金属磁性体は、飽和磁束密度、透磁率とも
に高く、また製造方法たとえばアトマイズ粉法、粉砕粉
法、超急冷法等の製造方法にはよらず同様な効果があ
る。またこれ以外の磁性材料でも、また、球状、扁平状
等の粉体形状によらず同様な効果があることは言うまで
もない。
組成比であっても、磁性粉末ＡとしてＦｅ系、Ｆｅ−Ｓ
ｉ系、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｎｉ系、パーメンジ
ュール、アモルファス、ナノ微結晶の強磁性体のうち少
なくとも１種類以上を含有する混合粉末、あるいは合
金、固溶体でも同様の効果があることは言うまでもな
い。これらの金属磁性体は、飽和磁束密度、透磁率とも
に高く、また製造方法たとえばアトマイズ粉法、粉砕粉
法、超急冷法等の製造方法にはよらず同様な効果があ
る。またこれ以外の磁性材料でも、また、球状、扁平状
等の粉体形状によらず同様な効果があることは言うまで
もない。
【００５２】スペーシング材Ｂとして、Ａｌ2Ｏ3，Ｍｇ
Ｏ，ＴｉＯ2，ＺｒＯ，ＳｉＯ2，ＣａＯの無機物の粉体
は熱処理でも磁性粉末と反応しにくく、これ以外の無機
物たとえばガラス等の粉末であっても、また扁平状の粉
体であっても同様な効果があることは言うまでもない。
Ｏ，ＴｉＯ2，ＺｒＯ，ＳｉＯ2，ＣａＯの無機物の粉体
は熱処理でも磁性粉末と反応しにくく、これ以外の無機
物たとえばガラス等の粉末であっても、また扁平状の粉
体であっても同様な効果があることは言うまでもない。
【００５３】さらに、上記のスペーシング材Ｂを少なく
とも１種類以上を含んだ混合粉末あるいは複合酸化物、
窒化物等でも同様の効果があることも言うまでもない。
とも１種類以上を含んだ混合粉末あるいは複合酸化物、
窒化物等でも同様の効果があることも言うまでもない。
【００５４】磁性粉末Ａとスペーシング材Ｂからなる混
合物を圧縮成形後、熱処理することで成形時に生じる歪
みを開放することができる。圧縮成形では５ｔ／ｃｍ2
以上の成形圧力がかかると、磁性体に歪みが生じ透磁率
が劣化し、ヒステリシス損失が増大する。そこで、必要
に応じ歪みを解放するために成形後に熱処理を施し、ヒ
ステリシス損失を低減することが好ましい。
合物を圧縮成形後、熱処理することで成形時に生じる歪
みを開放することができる。圧縮成形では５ｔ／ｃｍ2
以上の成形圧力がかかると、磁性体に歪みが生じ透磁率
が劣化し、ヒステリシス損失が増大する。そこで、必要
に応じ歪みを解放するために成形後に熱処理を施し、ヒ
ステリシス損失を低減することが好ましい。
【００５５】ここでの熱処理においては、金属磁性体の
材質により歪取り温度は異なりＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系では
６００℃以上、Ｆｅ系では７００℃以上、アモルファ
ス、ナノ微結晶等では高温では結晶化してしまうために
３５０℃以上６００℃以下の熱処理が好ましい。また、
非酸化性雰囲気で熱処理することがさらに望ましい。
材質により歪取り温度は異なりＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系では
６００℃以上、Ｆｅ系では７００℃以上、アモルファ
ス、ナノ微結晶等では高温では結晶化してしまうために
３５０℃以上６００℃以下の熱処理が好ましい。また、
非酸化性雰囲気で熱処理することがさらに望ましい。
【００５６】（実施の形態２）（表２）に示すような金
属磁性粉とスペーシング材とし、一軸プレスの成形圧力
１０ｔ／ｃｍ2、熱処理温度を７２０℃とする他は実施
の形態１と同様にサンプル２３〜２７（実施例）とサン
プル２８，２９（比較例）を作成し、評価を行った。
属磁性粉とスペーシング材とし、一軸プレスの成形圧力
１０ｔ／ｃｍ2、熱処理温度を７２０℃とする他は実施
の形態１と同様にサンプル２３〜２７（実施例）とサン
プル２８，２９（比較例）を作成し、評価を行った。
【００５７】評価結果を（表２）に示す。
【００５８】
【表２】
【００５９】（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以下で効果があることがわ
かる。また、スペーシング材の平均粒径が１０μｍ以下
で効果があることがわかる。
粉末の平均粒径が１００μｍ以下で効果があることがわ
かる。また、スペーシング材の平均粒径が１０μｍ以下
で効果があることがわかる。
【００６０】ここで渦電流損失は、周波数の二乗と渦電
流が流れるサイズの二乗に比例して増大するために、磁
性粉末の表面を絶縁体で覆えば、渦電流は金属磁性粉体
の粒径に依存するため、微細な方が渦電流損失は低減す
る。たとえば、高調波歪み対策用チョークコイルは、電
流測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔでコア
損失１０００ｋＷ／ｍ3以下、またより好ましくは５０
０ｋＷ／ｍ3以下が望まれている。そのためには、５０
ｋＨｚ以上の渦電流損失を低減するためには、理論計算
より少なくとも平均粒径１００μｍ以下であることが必
要で、より好ましくは５０μｍ以下である。また、金属
磁性粉体の表面に５ｎｍ以上の酸化皮膜が形成されてい
れば、さらに絶縁性は確実となりより渦電流損失の低減
に効果的である。
流が流れるサイズの二乗に比例して増大するために、磁
性粉末の表面を絶縁体で覆えば、渦電流は金属磁性粉体
の粒径に依存するため、微細な方が渦電流損失は低減す
る。たとえば、高調波歪み対策用チョークコイルは、電
流測定周波数５０ｋＨｚ、測定磁束密度０．１Ｔでコア
損失１０００ｋＷ／ｍ3以下、またより好ましくは５０
０ｋＷ／ｍ3以下が望まれている。そのためには、５０
ｋＨｚ以上の渦電流損失を低減するためには、理論計算
より少なくとも平均粒径１００μｍ以下であることが必
要で、より好ましくは５０μｍ以下である。また、金属
磁性粉体の表面に５ｎｍ以上の酸化皮膜が形成されてい
れば、さらに絶縁性は確実となりより渦電流損失の低減
に効果的である。
【００６１】本実施の形態では、磁性粉末Ａの隣り合う
距離δをスペーシング材Ｂにより制御するが、圧縮成形
するためスペーシング材Ｂが混合前の粒径を保っている
のではなく成形後粉砕される可能性がある。しかしなが
ら、スペーシング材Ｂの平均粒径が１０μｍ以上になる
とたとえ圧縮成形時に粉砕されて細かくなるもののその
バラツキは大きく磁気スペースδの分布幅が大きくなる
ので好ましくない。
距離δをスペーシング材Ｂにより制御するが、圧縮成形
するためスペーシング材Ｂが混合前の粒径を保っている
のではなく成形後粉砕される可能性がある。しかしなが
ら、スペーシング材Ｂの平均粒径が１０μｍ以上になる
とたとえ圧縮成形時に粉砕されて細かくなるもののその
バラツキは大きく磁気スペースδの分布幅が大きくなる
ので好ましくない。
【００６２】（実施の形態３）金属磁性粉末（Ｆｅ−Ａ
ｌ−Ｓｉ）はセンダスト組成であるＳｉ−９％、Ａｌ−
５％、残部Ｆｅで平均粒径１００μｍ以下のアトマイズ
粉を用いた。スペーシング材として有機物は平均粒径３
μｍ以下のシリコン樹脂粉末、フッ素樹脂粉末、ベンゾ
クアナミン樹脂粉末および以下に示すような有機化合物
Ｃを用いた。
ｌ−Ｓｉ）はセンダスト組成であるＳｉ−９％、Ａｌ−
５％、残部Ｆｅで平均粒径１００μｍ以下のアトマイズ
粉を用いた。スペーシング材として有機物は平均粒径３
μｍ以下のシリコン樹脂粉末、フッ素樹脂粉末、ベンゾ
クアナミン樹脂粉末および以下に示すような有機化合物
Ｃを用いた。
【００６３】
【化５】
【００６４】但し、上記一般式において、Ｘはアルコキ
シシリル基、Ｙは有機官能基、Ｚは有機ユニットであ
る。
シシリル基、Ｙは有機官能基、Ｚは有機ユニットであ
る。
【００６５】さらに、混合工程で用いる結着剤を１重量
部とし、熱処理温度を７５０℃とする他は実施の形態１
と同様にサンプル３０〜３３（実施例）とサンプル３４
（比較例）を作製し、評価を行った。
部とし、熱処理温度を７５０℃とする他は実施の形態１
と同様にサンプル３０〜３３（実施例）とサンプル３４
（比較例）を作製し、評価を行った。
【００６６】評価結果を（表３）に示す。
【００６７】
【表３】
【００６８】なお、サンプル３４は、δ／ｄの測定値が
１０-3より小さかったが、それ以外のサンプルは１０-3
≦δ／ｄ≦１０-1である関係を全体の磁性粉末の７０％
以上で満足していた。
１０-3より小さかったが、それ以外のサンプルは１０-3
≦δ／ｄ≦１０-1である関係を全体の磁性粉末の７０％
以上で満足していた。
【００６９】（表３）の結果より明らかなように、スペ
ーシング材として有機物の添加による効果がわかる。
ーシング材として有機物の添加による効果がわかる。
【００７０】有機物により磁性粉末Ａ同士の隣り合う距
離δを制御でき、複合磁性材料の透磁率、直流重畳特性
を制御することができる。
離δを制御でき、複合磁性材料の透磁率、直流重畳特性
を制御することができる。
【００７１】ここで、磁性粉末Ａ同士の隣り合う距離δ
をスペーシング材Ｂにより制御するために、その粒子径
は重要であり、より微粒子なものが好ましい。また、有
機粉末は圧縮成形時に変形しやすく磁性粉Ａ同士を結着
する効果も期待できるために圧縮成形物の強度が高い。
をスペーシング材Ｂにより制御するために、その粒子径
は重要であり、より微粒子なものが好ましい。また、有
機粉末は圧縮成形時に変形しやすく磁性粉Ａ同士を結着
する効果も期待できるために圧縮成形物の強度が高い。
【００７２】ここで本実施の形態に有機物として用いた
粉末は、シリコン樹脂粉末、あるいはフッソ樹脂粉末、
あるいはベンゾクアナミン樹脂粉末のいずれかであり、
耐熱性が高いために熱処理工程後もスペーシング材とし
ての効果を維持出来る。本実施の形態に用いた他にも微
粒子で耐熱性が高いものであれば使用可能で同様の効果
があることは言うまでもない。
粉末は、シリコン樹脂粉末、あるいはフッソ樹脂粉末、
あるいはベンゾクアナミン樹脂粉末のいずれかであり、
耐熱性が高いために熱処理工程後もスペーシング材とし
ての効果を維持出来る。本実施の形態に用いた他にも微
粒子で耐熱性が高いものであれば使用可能で同様の効果
があることは言うまでもない。
【００７３】また、有機化合物Ｃはスペーシング材とし
て磁性粉末Ａを覆うとともに結合剤の弾性を低下させ粉
末性成形性を向上するとともに粉末成形後の成形体のス
プリングバックも抑制出来る。また、耐熱性も高いので
熱処理後もスペーシング材としての効果を保持する。こ
こで、この有機化合物Ｃの分子量は数万以下さらに、よ
り好ましくは５０００程度である。
て磁性粉末Ａを覆うとともに結合剤の弾性を低下させ粉
末性成形性を向上するとともに粉末成形後の成形体のス
プリングバックも抑制出来る。また、耐熱性も高いので
熱処理後もスペーシング材としての効果を保持する。こ
こで、この有機化合物Ｃの分子量は数万以下さらに、よ
り好ましくは５０００程度である。
【００７４】ここで、有機物は有機化合物Ｃと基本構成
が同様であれば末端の官能基を変更するなどしても同じ
ような効果を示すことは言うまでもない。
が同様であれば末端の官能基を変更するなどしても同じ
ような効果を示すことは言うまでもない。
【００７５】また、これらの有機物の添加量は磁性粉末
１００重量部に対して０．１〜５重量部がスペーシング
材として有効であり磁性粉末Ａ同士の隣り合う距離が制
御できる。有機化合物が０．１重量部より少ないとスペ
ーシング材として有効で無く、また、５重量部より多い
と磁性粉末の充填率が低下するために磁気特性が低下す
る。
１００重量部に対して０．１〜５重量部がスペーシング
材として有効であり磁性粉末Ａ同士の隣り合う距離が制
御できる。有機化合物が０．１重量部より少ないとスペ
ーシング材として有効で無く、また、５重量部より多い
と磁性粉末の充填率が低下するために磁気特性が低下す
る。
【００７６】（実施の形態４）スペーシング材を有機化
合物Ｃとし一軸プレスの成形圧力を調整しσ／ｄを変更
する他は実施の形態３と同様にサンプル３５〜３７（実
施例）とサンプル３８，３９（比較例）を作製し、評価
を行った。
合物Ｃとし一軸プレスの成形圧力を調整しσ／ｄを変更
する他は実施の形態３と同様にサンプル３５〜３７（実
施例）とサンプル３８，３９（比較例）を作製し、評価
を行った。
【００７７】評価結果を（表４）に示す。
【００７８】
【表４】
【００７９】（表４）の結果より明らかなように、良好
な直流重畳特性と透磁率を両立するためには、１０-3≦
δ／ｄ≦１０-1である関係を満足していることが必要で
ある。
な直流重畳特性と透磁率を両立するためには、１０-3≦
δ／ｄ≦１０-1である関係を満足していることが必要で
ある。
【００８０】ここで、一般に磁性粉末の真の透磁率をμ
ｒ、磁芯の実効透磁率をμｅとすると、次の式のような
関係が示される。
ｒ、磁芯の実効透磁率をμｅとすると、次の式のような
関係が示される。
【００８１】μｅ≒μｒ／（１＋μｒ・δ／ｄ） δ／ｄの下限は、最低限必要な直流重畳特性より決ま
り、δ／ｄ上限は必要な透磁率で決まってくる。良好な
特性を実現するためには１０-3≦δ／ｄ≦１０-1である
関係を全体の磁性粉末の７０％以上で満足していること
が必要であり、より好ましくは、１０-3≦δ／ｄ≦１０
-2である。
り、δ／ｄ上限は必要な透磁率で決まってくる。良好な
特性を実現するためには１０-3≦δ／ｄ≦１０-1である
関係を全体の磁性粉末の７０％以上で満足していること
が必要であり、より好ましくは、１０-3≦δ／ｄ≦１０
-2である。
【００８２】本発明は、スペーシング材Ｂの種類、粒
径、粒度分布等を変化させることで、δを制御し複合磁
性材料の透磁率、直流重畳特性を制御することができ
る。
径、粒度分布等を変化させることで、δを制御し複合磁
性材料の透磁率、直流重畳特性を制御することができ
る。
【００８３】（実施の形態５）スペーシング材を平均粒
径１０μｍ以下のＴｉ，Ｓｉとし、熱処理温度を７５０
℃とする他は実施の形態１と同様に（表５）に示すよう
な金属粉末の組成、スペーシング材の種類でサンプル４
０〜４５（実施例）とサンプル４６（比較例）を作製
し、評価を行った。
径１０μｍ以下のＴｉ，Ｓｉとし、熱処理温度を７５０
℃とする他は実施の形態１と同様に（表５）に示すよう
な金属粉末の組成、スペーシング材の種類でサンプル４
０〜４５（実施例）とサンプル４６（比較例）を作製
し、評価を行った。
【００８４】評価結果を（表５）に示す。
【００８５】
【表５】
【００８６】サンプル４６は、δ／ｄの測定値が１０-3
より小さかったが、それ以外のサンプルは、１０-3≦δ
／ｄ≦１０-1である関係を全体の磁性粉末の７０％以上
で満足していた。
より小さかったが、それ以外のサンプルは、１０-3≦δ
／ｄ≦１０-1である関係を全体の磁性粉末の７０％以上
で満足していた。
【００８７】（表５）の結果より明らかなように、磁性
粉末として、Ｆｅ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ
系、Ｆｅ−Ｎｉ系、パーメンジュールにスペーシング材
として、金属Ｔｉ，Ｓｉの添加による効果がわかる。
粉末として、Ｆｅ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ
系、Ｆｅ−Ｎｉ系、パーメンジュールにスペーシング材
として、金属Ｔｉ，Ｓｉの添加による効果がわかる。
【００８８】なお、上記のスペーシング材以外の金属材
料でも磁性粉末と熱処理中に反応しにくいものであれば
同様の効果があり金属粉末を混合して用いても同様の効
果があることは言うまでもない。
料でも磁性粉末と熱処理中に反応しにくいものであれば
同様の効果があり金属粉末を混合して用いても同様の効
果があることは言うまでもない。
【００８９】本発明では、金属により磁性粉末Ａ同士の
隣り合う距離δを制御でき、複合磁性材料の透磁率、直
流重畳特性を制御することができる。例えば、Ｔｉ，Ｓ
ｉ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｍｇ，Ｚｒなどの金属が挙げられる。
隣り合う距離δを制御でき、複合磁性材料の透磁率、直
流重畳特性を制御することができる。例えば、Ｔｉ，Ｓ
ｉ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｍｇ，Ｚｒなどの金属が挙げられる。
【００９０】金属は圧縮成形時に変形しやすく磁性粉末
Ａ同士を結着する効果も期待できるために圧縮成形物の
強度が高く、磁性粉末Ａ同士の隣り合う距離δを制御で
き、複合磁性材料の透磁率、直流重畳特性を制御するこ
とができる。
Ａ同士を結着する効果も期待できるために圧縮成形物の
強度が高く、磁性粉末Ａ同士の隣り合う距離δを制御で
き、複合磁性材料の透磁率、直流重畳特性を制御するこ
とができる。
【００９１】（実施の形態６）金属磁性粉末はＦｅ−Ａ
ｌ−Ｓｉはセンダスト組成であるＳｉ−９％、Ａｌ−５
％、残部Ｆｅの平均粒径１００μｍ以下のアトマイズ
粉、スペーシング材はＡｌを用い、一軸プレスの成形圧
力８ｔ／ｃｍ2とし、（表６）に示すように熱処理温度
を変更する他は実施の形態５と同様に４７，４８（実施
例）とサンプル４９（比較例）を作製し、評価を行っ
た。
ｌ−Ｓｉはセンダスト組成であるＳｉ−９％、Ａｌ−５
％、残部Ｆｅの平均粒径１００μｍ以下のアトマイズ
粉、スペーシング材はＡｌを用い、一軸プレスの成形圧
力８ｔ／ｃｍ2とし、（表６）に示すように熱処理温度
を変更する他は実施の形態５と同様に４７，４８（実施
例）とサンプル４９（比較例）を作製し、評価を行っ
た。
【００９２】評価結果を（表６）に示す。
【００９３】
【表６】
【００９４】（表６）の結果より明らかなように、Ａｌ
の融点６６０℃を越える温度で熱処理を行うと金属の溶
融が起こりスペーシング材効果がなくなり特性が大幅に
劣化する。融点より低い熱処理温度であると良好な特性
を示す。
の融点６６０℃を越える温度で熱処理を行うと金属の溶
融が起こりスペーシング材効果がなくなり特性が大幅に
劣化する。融点より低い熱処理温度であると良好な特性
を示す。
【００９５】スペーシング材として融点が熱処理温度よ
り高い金属粉末を用いることにより、実施の形態５にお
ける効果と同時に、熱処理時に溶融も起こらないために
スペーシング材として有効であり、磁性粉末Ａ同士の隣
り合う距離を精密に制御でき、必要最低限の磁気スペー
ス長を確保するとともに、全体としては磁気スペース分
布幅を狭めることで高透磁率を維持したまま、良好な直
流重畳特性を実現でき、磁性粉末同士を確実に隔離する
ことにより渦電流損失も低減できる。
り高い金属粉末を用いることにより、実施の形態５にお
ける効果と同時に、熱処理時に溶融も起こらないために
スペーシング材として有効であり、磁性粉末Ａ同士の隣
り合う距離を精密に制御でき、必要最低限の磁気スペー
ス長を確保するとともに、全体としては磁気スペース分
布幅を狭めることで高透磁率を維持したまま、良好な直
流重畳特性を実現でき、磁性粉末同士を確実に隔離する
ことにより渦電流損失も低減できる。
【００９６】（実施の形態７）スペーシング材はＴｉを
用い、スペーシング材の平均粒径を（表７）のようにま
た、熱処理温度を７５０℃にする他は実施の形態６と同
様にサンプル５０〜５２（実施例）とサンプル５３（比
較例）を作製し、評価を行った。
用い、スペーシング材の平均粒径を（表７）のようにま
た、熱処理温度を７５０℃にする他は実施の形態６と同
様にサンプル５０〜５２（実施例）とサンプル５３（比
較例）を作製し、評価を行った。
【００９７】評価結果を（表７）に示す。
【００９８】
【表７】
【００９９】（表７）の結果より明らかなように、スペ
ーシング材の平均粒子径が２０μｍ以下で効果があるこ
とが分かる。
ーシング材の平均粒子径が２０μｍ以下で効果があるこ
とが分かる。
【０１００】本発明では、圧縮成形の工程を経て複合磁
性材料を得るためにスペーシング材Ｂが混合前の粒径を
保っているのではなく成形後金属粒子が変形し圧延され
磁気スペースが小さくなる可能性がある。しかしなが
ら、スペーシング材Ｂの平均粒径が２０μｍ以上になる
とたとえ圧縮成形時に変形し磁気スペースが小さくなる
としてもそのバラツキは大きく磁気スペースδの分布幅
が大きくなるので好ましくない。
性材料を得るためにスペーシング材Ｂが混合前の粒径を
保っているのではなく成形後金属粒子が変形し圧延され
磁気スペースが小さくなる可能性がある。しかしなが
ら、スペーシング材Ｂの平均粒径が２０μｍ以上になる
とたとえ圧縮成形時に変形し磁気スペースが小さくなる
としてもそのバラツキは大きく磁気スペースδの分布幅
が大きくなるので好ましくない。
【０１０１】（実施の形態８）スペーシング材として粒
径５μｍのＡｌ2Ｏ3、粒径１０μｍのＴｉ、粒径１μｍ
のシリコン樹脂粉末、有機化合物Ｃを（表８）に示すよ
うな組み合わせでスペーシング材総量として１重量部に
なるように等量ずつ配合し、一軸プレスの成形圧力１０
ｔ／ｃｍ2、熱処理温度を７００℃とする他は実施の形
態７と同様にサンプル５４〜５９（実施例）とサンプル
６０（比較例）を作製し、評価を行った。
径５μｍのＡｌ2Ｏ3、粒径１０μｍのＴｉ、粒径１μｍ
のシリコン樹脂粉末、有機化合物Ｃを（表８）に示すよ
うな組み合わせでスペーシング材総量として１重量部に
なるように等量ずつ配合し、一軸プレスの成形圧力１０
ｔ／ｃｍ2、熱処理温度を７００℃とする他は実施の形
態７と同様にサンプル５４〜５９（実施例）とサンプル
６０（比較例）を作製し、評価を行った。
【０１０２】評価結果を（表８）に示す。
【０１０３】
【表８】
【０１０４】サンプル６０は、δ／ｄの測定値が１０-3
より小さかったが、それ以外のサンプルは、１０-3≦δ
／ｄ≦１０-1である関係を全体の磁性粉末の７０％以上
で満足していた。
より小さかったが、それ以外のサンプルは、１０-3≦δ
／ｄ≦１０-1である関係を全体の磁性粉末の７０％以上
で満足していた。
【０１０５】（表８）の結果から明らかなように、各ス
ペーシング材の組み合わせにおいて効果があることが分
かる。
ペーシング材の組み合わせにおいて効果があることが分
かる。
【０１０６】本実施の形態では２種類の組み合わせを示
したが、これ以外にさらに多くの種類を組み合わせても
有効であり、他のどのような組み合わせでも同様の効果
を得られることは言うまでもない。
したが、これ以外にさらに多くの種類を組み合わせても
有効であり、他のどのような組み合わせでも同様の効果
を得られることは言うまでもない。
【０１０７】スペーシング材として無機物、有機物、金
属のうち少なくとも２種類以上含み、スペーシング材の
種類の組み合わせにより複合磁性材料の透磁率、直流重
畳特性を制御することができる。
属のうち少なくとも２種類以上含み、スペーシング材の
種類の組み合わせにより複合磁性材料の透磁率、直流重
畳特性を制御することができる。
【０１０８】（実施の形態９）スペーシング材として粒
径５μｍで組成がＮｉ−７８．５％、残部ＦｅのＦｅ−
Ｎｉを用い、粉体の熱処理条件を変更することで透磁率
を１５００，１０００，９００，１００，１０に調整し
たものを用い、一軸プレスの成形圧力７ｔ／ｃｍ2とし
た他は実施の形態８と同様にサンプル６１〜６３（実施
例）とサンプル６４，６５（比較例）を作製し、評価を
行った。
径５μｍで組成がＮｉ−７８．５％、残部ＦｅのＦｅ−
Ｎｉを用い、粉体の熱処理条件を変更することで透磁率
を１５００，１０００，９００，１００，１０に調整し
たものを用い、一軸プレスの成形圧力７ｔ／ｃｍ2とし
た他は実施の形態８と同様にサンプル６１〜６３（実施
例）とサンプル６４，６５（比較例）を作製し、評価を
行った。
【０１０９】なお、金属磁性体として用いたＦｅ−Ａｌ
−Ｓｉの透磁率は１０００であった。
−Ｓｉの透磁率は１０００であった。
【０１１０】評価結果を（表９）に示す。
【０１１１】
【表９】
【０１１２】（表９）の結果から明らかなように、スペ
ーシング材が必ずしも非磁性でなくてもスペーシング材
の透磁率が金属磁性粉の透磁率より小さいことで、スペ
ーシング材が結果として磁気スペースとなり磁性粉末Ａ
同士の距離δを変化させることで、複合磁性材料の透磁
率、直流重畳特性を制御することができる。
ーシング材が必ずしも非磁性でなくてもスペーシング材
の透磁率が金属磁性粉の透磁率より小さいことで、スペ
ーシング材が結果として磁気スペースとなり磁性粉末Ａ
同士の距離δを変化させることで、複合磁性材料の透磁
率、直流重畳特性を制御することができる。
【０１１３】（実施の形態１０）金属磁性粉末としてＦ
ｅ−Ｎｉ（Ｎｉ−７８．５％、残部Ｆｅ）の平均粒子径
１００μｍ以下の粒度分布の異なる粉砕粉、スペーシン
グ材は平均粒径１０μｍ以下のＴｉを用い、熱処理温度
を６８０℃とし含浸材を（表１０）に示すようにし、一
軸プレスの成形圧力と金属磁性粉の粒度分布により空孔
率を変更する他は実施の形態１と同様にサンプル６６〜
６９（実施例）とサンプル７０〜７２（比較例）を作製
し、評価を行った。
ｅ−Ｎｉ（Ｎｉ−７８．５％、残部Ｆｅ）の平均粒子径
１００μｍ以下の粒度分布の異なる粉砕粉、スペーシン
グ材は平均粒径１０μｍ以下のＴｉを用い、熱処理温度
を６８０℃とし含浸材を（表１０）に示すようにし、一
軸プレスの成形圧力と金属磁性粉の粒度分布により空孔
率を変更する他は実施の形態１と同様にサンプル６６〜
６９（実施例）とサンプル７０〜７２（比較例）を作製
し、評価を行った。
【０１１４】破断強度はヘッドスピード０．５ｍｍ／ｍ
ｉｎで３点曲げ試験で測定した。評価結果を（表１０）
に示す。たとえば、高調波歪み対策用チョークコイルは
破断強度が２０Ｎ／ｍｍ2以上が好ましい。
ｉｎで３点曲げ試験で測定した。評価結果を（表１０）
に示す。たとえば、高調波歪み対策用チョークコイルは
破断強度が２０Ｎ／ｍｍ2以上が好ましい。
【０１１５】
【表１０】
【０１１６】（表１０）の結果より明らかなように、熱
処理後の空孔率が全体の５ｖｏｌ％以上５０ｖｏｌ％以
下である複合磁性材料を、絶縁性含浸剤で含浸すること
により機械的強度が向上していることがわかる。また、
信頼性試験に於いても問題がなかった。
処理後の空孔率が全体の５ｖｏｌ％以上５０ｖｏｌ％以
下である複合磁性材料を、絶縁性含浸剤で含浸すること
により機械的強度が向上していることがわかる。また、
信頼性試験に於いても問題がなかった。
【０１１７】絶縁性含浸剤で含浸することでコア強度を
向上することができる。さらに、絶縁性含浸剤で含浸す
ることは金属磁性体の防錆、表面高抵抗化等にも有効で
ある。含浸の方法としては、通常の浸漬のほかに真空含
浸や加圧含浸を行うことでコア内部に含浸剤が入り込む
ことでさらに効果を高めることができる。
向上することができる。さらに、絶縁性含浸剤で含浸す
ることは金属磁性体の防錆、表面高抵抗化等にも有効で
ある。含浸の方法としては、通常の浸漬のほかに真空含
浸や加圧含浸を行うことでコア内部に含浸剤が入り込む
ことでさらに効果を高めることができる。
【０１１８】含浸の効果を高めるには、熱処理後の空孔
率が全体の５ｖｏｌ％以上５０ｖｏｌ％以下であること
が重要である。一般に空孔率が全体の５ｖｏｌ％以上に
なるとオープンボアになるため、コア内部まで含浸剤が
入り込み機械的強度、信頼性ともに向上する。また、空
孔率が５０ｖｏｌ％以上になると磁気特性が劣化するた
めに好ましくない。
率が全体の５ｖｏｌ％以上５０ｖｏｌ％以下であること
が重要である。一般に空孔率が全体の５ｖｏｌ％以上に
なるとオープンボアになるため、コア内部まで含浸剤が
入り込み機械的強度、信頼性ともに向上する。また、空
孔率が５０ｖｏｌ％以上になると磁気特性が劣化するた
めに好ましくない。
【０１１９】絶縁性含浸剤として、エポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂、塩化ビニル樹脂、ブチラール樹脂、有機シ
リコン樹脂、無機シリコン樹脂などの汎用の樹脂を使用
目的に応じて用いることができる。材料選定の基準とし
ては、対半田耐熱、ヒートサイクル等の熱衝撃に強いこ
と、抵抗値などが挙げられる。
ノール樹脂、塩化ビニル樹脂、ブチラール樹脂、有機シ
リコン樹脂、無機シリコン樹脂などの汎用の樹脂を使用
目的に応じて用いることができる。材料選定の基準とし
ては、対半田耐熱、ヒートサイクル等の熱衝撃に強いこ
と、抵抗値などが挙げられる。
【０１２０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、コア損失が低く透磁率が高くかつ良好な直流重畳特
性を有する複合磁性材料を提供することができる。
は、コア損失が低く透磁率が高くかつ良好な直流重畳特
性を有する複合磁性材料を提供することができる。
【図１】本発明の複合磁性材料の製造方法を示すフロー
チャート
チャート
Claims (18)
- 【請求項１】 磁性粉末Ａとスペーシング材Ｂからなる
混合物を圧縮成形した際に得られる複合磁性材料であっ
て、スペーシング材Ｂにより磁性粉末Ａ同士の隣り合う
距離δが制御されていることを特徴とする複合磁性材
料。 - 【請求項２】 磁性粉末Ａの透磁率がスペーシング材Ｂ
より大きいことを特徴とする請求項１記載の複合磁性材
料。 - 【請求項３】 磁性粉末Ａ同士の隣り合う距離δが、磁
性粉末の平均粒径をｄとすると、１０-3≦δ／ｄ≦１０
-1である関係を全体の磁性粉末の７０％以上で満足して
いることを特徴とする請求項１記載の複合磁性材料。 - 【請求項４】 磁性粉末Ａとして、Ｆｅ系、ＦｅＳｉ
系、ＦｅＡｌＳｉ系、ＦｅＮｉ系、パーメンジュール、
アモルファス、ナノ微結晶の強磁性体のうちの少なくと
も１種類以上を含んでいることを特徴とする請求項１記
載の複合磁性材料。 - 【請求項５】 磁性粉末Ａの平均粒径が１００μｍ以下
の請求項１記載の複合磁性材料。 - 【請求項６】 スペーシング材Ｂとして、Ａｌ2Ｏ3，Ｍ
ｇＯ，ＴｉＯ2，ＺｒＯ，ＳｉＯ2，ＣａＯの無機物のう
ち少なくとも１種類以上含むことを特徴とする請求項１
記載の複合磁性材料。 - 【請求項７】 スペーシング材Ｂとして用いる無機物の
平均粒径が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項
１記載の複合磁性材料。 - 【請求項８】 スペーシング材Ｂが有機物である請求項
１記載の複合磁性材料。 - 【請求項９】 スペーシング材Ｂとして用いる有機物が
シリコン樹脂粉末、あるいはフッソ樹脂粉末、あるいは
ベンゾクアナミン樹脂粉末のいずれかである請求項１記
載の複合磁性材料。 - 【請求項１０】 スペーシング材Ｂが、一般式 【化１】 で示される請求項１記載の複合磁性材料。但し、上記一
般式においてＸはアルコキシシリル基、Ｙは有機官能
基、Ｚは有機ユニットである。 - 【請求項１１】 スペーシング材Ｂが金属粉末である請
求項１記載の複合磁性材料。 - 【請求項１２】 スペーシング材Ｂとして用いる金属粉
末の平均粒径が２０μｍ以下であることを特徴とする請
求項１記載の複合磁性材料。 - 【請求項１３】 スペーシング材Ｂとして、次のａ，
ｂ，ｃのうち少なくとも２種類以上含むことを特徴とす
る請求項１記載の複合磁性材料。ａはＡｌ2Ｏ3，Ｍｇ
Ｏ，ＴｉＯ2，ＺｒＯ，ＳｉＯ2，ＣａＯのうち少なくと
も１種類以上の無機物。ｂはシリコン樹脂粉末、あるい
はフッソ樹脂粉末、あるいはベンゾクアナミン樹脂粉
末、あるいは以下の一般式で示される化合物のうち少な
くとも１種類以上の有機物。 【化２】 但し、上記一般式においてＸはアルコキシシリル基、Ｙ
は有機官能基、Ｚは有機ユニットである。ｃは金属粉
末。 - 【請求項１４】 請求項１記載の複合磁性材料を絶縁性
含浸剤で含浸したことを特徴とする複合磁性材料。 - 【請求項１５】 空孔率が全体の５ｖｏｌ％以上５０ｖ
ｏｌ％以下である複合磁性材料を絶縁性含浸剤で含浸し
たことを特徴とする請求項１４記載の複合磁性材料。 - 【請求項１６】 磁性粉末Ａとスペーシング材Ｂからな
る混合物を圧縮成形後、熱処理する複合磁性材料の製造
方法であって、スペーシング材Ｂにより磁性粉末Ａ同士
の隣り合う距離δが制御されていることを特徴とする複
合磁性材料の製造方法。 - 【請求項１７】 スペーシング材Ｂが熱処理温度よりそ
の融点が高い金属粉末である請求項１６記載の複合磁性
材料の製造方法。 - 【請求項１８】 熱処理を３５０℃以上の温度で行うこ
とを特徴とする請求項１６記載の複合磁性材料の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08568898A JP3624681B2 (ja) | 1997-04-18 | 1998-03-31 | 複合磁性材料およびその製造方法 |
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| JP10700997 | 1997-04-24 | ||
| JP34747097 | 1997-12-17 | ||
| JP9-101415 | 1997-12-17 | ||
| JP9-347470 | 1997-12-17 | ||
| JP9-107009 | 1997-12-17 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11238613A true JPH11238613A (ja) | 1999-08-31 |
| JP3624681B2 JP3624681B2 (ja) | 2005-03-02 |
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-
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