JPS6065509A - 鉄心の製造方法 - Google Patents
鉄心の製造方法Info
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- JPS6065509A JPS6065509A JP17308483A JP17308483A JPS6065509A JP S6065509 A JPS6065509 A JP S6065509A JP 17308483 A JP17308483 A JP 17308483A JP 17308483 A JP17308483 A JP 17308483A JP S6065509 A JPS6065509 A JP S6065509A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
- H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
- H01F41/0246—Manufacturing of magnetic circuits by moulding or by pressing powder
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は透磁率の周波数特性が優れ、かつ高い磁束密度
を有する鉄心の製造方法だ関する。
を有する鉄心の製造方法だ関する。
従来、交流を直流に変換する装置、直流を交流に変換す
る装置、成る周波数の交流を異なる周波数の交流に変換
する装置及び所謂チョッパ等の直流を直流に変換する装
置等のような電力変換装置、或いは無接点遮断器等の電
気機器には、その電気回路構成要素として、サイリスタ
又はトランジスタに代表される半導体スイッチング素子
並びにこれに接続されたターンオンストレス緩和用リア
クトル、転流リアクトル、エネルギー蓄積用リアクトル
或いはマツチング用変圧器等が使用されている。
る装置、成る周波数の交流を異なる周波数の交流に変換
する装置及び所謂チョッパ等の直流を直流に変換する装
置等のような電力変換装置、或いは無接点遮断器等の電
気機器には、その電気回路構成要素として、サイリスタ
又はトランジスタに代表される半導体スイッチング素子
並びにこれに接続されたターンオンストレス緩和用リア
クトル、転流リアクトル、エネルギー蓄積用リアクトル
或いはマツチング用変圧器等が使用されている。
このような電力変換装置の列として、第１図に直流を交
流に変換する装置の電気回路図を示す。
流に変換する装置の電気回路図を示す。
第１図の電力変換装置は、半導体スイッチング素子１、
ターンオンストレス緩和用リアクトル２及びマツチング
用変圧器３により構成されているものである。
ターンオンストレス緩和用リアクトル２及びマツチング
用変圧器３により構成されているものである。
これらのりアクドルや変圧器ては、半導体のスイッチン
グに伴い、１ＱＱＫＨｚから場合によっては５００ＫＨ
ｚを超える程度にまで達する高い周波数成分を含有する
電流が流れることがある。
グに伴い、１ＱＱＫＨｚから場合によっては５００ＫＨ
ｚを超える程度にまで達する高い周波数成分を含有する
電流が流れることがある。
このようなりアクドルや変圧器を構成してＡる鉄心には
、従来、次のようなものが使用されている。即ち、 ［ａｊ 層間絶縁を施した薄い電磁鋼板又はパーマロイ
板等を積層して作製した積層鉄心、（ｂｌ カーボニル
鉄微粉、パーマロイ微粉等を、例えば、フェノール樹脂
等の樹脂を使用して結着せしめた、所謂ダストコア、或
いは ＦＣ） 酸化物系磁性材料を焼結して作製した。所謂フ
ェライトコア 等が挙げられる。
、従来、次のようなものが使用されている。即ち、 ［ａｊ 層間絶縁を施した薄い電磁鋼板又はパーマロイ
板等を積層して作製した積層鉄心、（ｂｌ カーボニル
鉄微粉、パーマロイ微粉等を、例えば、フェノール樹脂
等の樹脂を使用して結着せしめた、所謂ダストコア、或
いは ＦＣ） 酸化物系磁性材料を焼結して作製した。所謂フ
ェライトコア 等が挙げられる。
これらの中で、積層鉄心は、商用周波数帯域におしては
優れた電気特性を示すものの、高い周波数帯域において
は、鉄心の鉄損が著しく、殊に、渦電流損失が周波数の
２乗に比例して増加し、又、鉄心を形成する板材の表面
から内部へ入るにつれ、鉄心材料の表皮効果によって磁
化力が変化しにくくなるという性質を有して贋る。従っ
て、積層鉄心は、高い周波数帯域においては、本来鉄心
材料自身が有して込る飽和磁束密度よシもはるかに低い
磁束密度でしか使用することができず、渦電流損失も極
めて大きいという問題点を有している。
優れた電気特性を示すものの、高い周波数帯域において
は、鉄心の鉄損が著しく、殊に、渦電流損失が周波数の
２乗に比例して増加し、又、鉄心を形成する板材の表面
から内部へ入るにつれ、鉄心材料の表皮効果によって磁
化力が変化しにくくなるという性質を有して贋る。従っ
て、積層鉄心は、高い周波数帯域においては、本来鉄心
材料自身が有して込る飽和磁束密度よシもはるかに低い
磁束密度でしか使用することができず、渦電流損失も極
めて大きいという問題点を有している。
更に、積層鉄心は、高い周波数に対する実効透磁率が、
商用周波数に対する実効透磁率と比較して著しく低いと
いう問題点を有している。これらの問題点を有している
積層鉄心を、高い周波数成分を有する電流が流れる。半
導体スイッチング素子に接続されたりアクドル又は変圧
器等に使用する場合には、実効透磁率及び磁束密度を補
償するために、鉄心自身を大型なものにしなければなら
ず、それに痒い、実効透磁率が低いことと相俟って、鉄
損が大きくなるという問題点をも有している。
商用周波数に対する実効透磁率と比較して著しく低いと
いう問題点を有している。これらの問題点を有している
積層鉄心を、高い周波数成分を有する電流が流れる。半
導体スイッチング素子に接続されたりアクドル又は変圧
器等に使用する場合には、実効透磁率及び磁束密度を補
償するために、鉄心自身を大型なものにしなければなら
ず、それに痒い、実効透磁率が低いことと相俟って、鉄
損が大きくなるという問題点をも有している。
一方、ダストコアと呼ばれる圧粉磁性体が鉄心材料とし
て使用されており１例えば、特許第１１２２３５号等に
詳細に説明されている。しかしながら、このようなダス
トコアは、一般だ、その磁束密度及び透磁率がかなυ低
い値を有するものである。これらの中でも比較的高い磁
束密度を有するカーボニル鉄粉を部用したダストコアに
おいても、その、１００００Ａ／ｍの磁化力における磁
束密度は０． Ｉ Ｔをやや上回る程度であ）、透磁率
は１．２５Ｘ Ｉ Ｑ’−’ Ｈ／ｍ程度のものである
。従って、ダストコアを鉄心材料として使用したりアク
ドル又は変圧器等においては、磁束密度や透磁率の低さ
を補償するために、鉄心の巨大化が避けられず、それに
伴い、リアクトル又は変圧器等の鉄損が大きくなるとい
う問題点を有して−る。
て使用されており１例えば、特許第１１２２３５号等に
詳細に説明されている。しかしながら、このようなダス
トコアは、一般だ、その磁束密度及び透磁率がかなυ低
い値を有するものである。これらの中でも比較的高い磁
束密度を有するカーボニル鉄粉を部用したダストコアに
おいても、その、１００００Ａ／ｍの磁化力における磁
束密度は０． Ｉ Ｔをやや上回る程度であ）、透磁率
は１．２５Ｘ Ｉ Ｑ’−’ Ｈ／ｍ程度のものである
。従って、ダストコアを鉄心材料として使用したりアク
ドル又は変圧器等においては、磁束密度や透磁率の低さ
を補償するために、鉄心の巨大化が避けられず、それに
伴い、リアクトル又は変圧器等の鉄損が大きくなるとい
う問題点を有して−る。
又、小型の゛心気機器に使用されているフェライトコア
は、高い固有抵抗値及び比較的優れた高周波特性を有し
ている。しかしながら、フェライトコアは、１１００Ｏ
Ｏ−Ｖの磁化力における磁束密度が０、４ Ｔ程度と低
く、鉄心の使用温度範囲である一４０〜１２０℃におい
て、透磁率並びに同一磁化力における磁束密度の値がそ
れぞれ数士係も変化するという問題点を有している。こ
のため、フェライトコアを、半導体スイッチング素子に
接続されたりアクドル又は変圧器等の鉄心材料として使
用する場合には、磁束密度が低いために、鉄心を大型に
する必要がある。しかし、フェライトコアは、焼結体で
あるために、大型鉄心の製造が困難であシ、鉄心として
は適さないものである。又、フェライトコアは、その低
磁束密度に起因する鉄損が大きいこと、透磁率及び磁束
密度が温度で大きな影響を受けるだめに、リアクトルや
変圧器に使用した場合にその特性変化が大きいこと、更
には、電磁鋼板等と比較した場合【磁歪が大きいので鉄
心から発せられる騒音が大きくなること等の問題点を有
している。
は、高い固有抵抗値及び比較的優れた高周波特性を有し
ている。しかしながら、フェライトコアは、１１００Ｏ
Ｏ−Ｖの磁化力における磁束密度が０、４ Ｔ程度と低
く、鉄心の使用温度範囲である一４０〜１２０℃におい
て、透磁率並びに同一磁化力における磁束密度の値がそ
れぞれ数士係も変化するという問題点を有している。こ
のため、フェライトコアを、半導体スイッチング素子に
接続されたりアクドル又は変圧器等の鉄心材料として使
用する場合には、磁束密度が低いために、鉄心を大型に
する必要がある。しかし、フェライトコアは、焼結体で
あるために、大型鉄心の製造が困難であシ、鉄心として
は適さないものである。又、フェライトコアは、その低
磁束密度に起因する鉄損が大きいこと、透磁率及び磁束
密度が温度で大きな影響を受けるだめに、リアクトルや
変圧器に使用した場合にその特性変化が大きいこと、更
には、電磁鋼板等と比較した場合【磁歪が大きいので鉄
心から発せられる騒音が大きくなること等の問題点を有
している。
本発明の目的は、上記した問題点を解消し、半導体素子
に接続されたりアクドル或いは変圧器等に使用される鉄
心として、優れた透磁率の周波数特性及び高い磁束密度
を有する鉄心の製造方法を提供することにある。
に接続されたりアクドル或いは変圧器等に使用される鉄
心として、優れた透磁率の周波数特性及び高い磁束密度
を有する鉄心の製造方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は雰囲気の酸素分圧と温度を調整して熱処理を施
し、表面に酸化物を生成させた鉄または鉄基合金の磁性
粉末を製造する工程と、この磁性粉末と電気絶縁性の結
着樹脂を混合し圧縮成形する工程とを具備した事を特徴
とする鉄心の製造方法である。
し、表面に酸化物を生成させた鉄または鉄基合金の磁性
粉末を製造する工程と、この磁性粉末と電気絶縁性の結
着樹脂を混合し圧縮成形する工程とを具備した事を特徴
とする鉄心の製造方法である。
さらに詳しくこれらの工程を説明する。
純鉄、Ｆｅ−８ｉ合金、 Ｆｅ−人１合金、Ｆｅ−８ｉ
−１７７合金、 Ｆｅ−Ｎｉ合金、 Ｆｅ−Ｃｏ合金等
の磁性粉末に対して十分な酸化物が得られるような酸素
分圧および温度の条件下で熱処理を施すことにより磁性
粉末表面を酸化させる。純鉄粉を例にとって説明すると
、鉄の表面は高酸素分圧、高温の条件下では著しく酸化
される。５７０°Ｃ穆度以上ではＦｅＯとＦｅ、Ｏ，の
みが生成され、これ以下の温度ではＦｅＯは生成せずＦ
ｅ、Ｏ，層上にＦｅ２Ｏ，層が生成されるという性質を
もつ。また酸素分圧が生成量に大きく依存するのは４５
０°Ｃよシ低い温度においてであって、純酸素ならばｌ
Ｔｏｒｒ以下の酸素圧力でも酸化し得る。本発明にお
いては、はく離し易くＦｅ２Ｏ，を大量に生成する条件
を選択して熱処理を施す。
−１７７合金、 Ｆｅ−Ｎｉ合金、 Ｆｅ−Ｃｏ合金等
の磁性粉末に対して十分な酸化物が得られるような酸素
分圧および温度の条件下で熱処理を施すことにより磁性
粉末表面を酸化させる。純鉄粉を例にとって説明すると
、鉄の表面は高酸素分圧、高温の条件下では著しく酸化
される。５７０°Ｃ穆度以上ではＦｅＯとＦｅ、Ｏ，の
みが生成され、これ以下の温度ではＦｅＯは生成せずＦ
ｅ、Ｏ，層上にＦｅ２Ｏ，層が生成されるという性質を
もつ。また酸素分圧が生成量に大きく依存するのは４５
０°Ｃよシ低い温度においてであって、純酸素ならばｌ
Ｔｏｒｒ以下の酸素圧力でも酸化し得る。本発明にお
いては、はく離し易くＦｅ２Ｏ，を大量に生成する条件
を選択して熱処理を施す。
また、Ｆｅ−Ａ１合金などの場合はＡｌ２Ｏ３等の酸化
膜の生成により Ｆｅ、Ｏ，生成が妨げられる場合があ
るが、これらの酸化膜ははく離し易い性質を持つている
ため、ロータリーｆ等で回転させながら熱処理を行なえ
ば、十分な酸化物が得られる。
膜の生成により Ｆｅ、Ｏ，生成が妨げられる場合があ
るが、これらの酸化膜ははく離し易い性質を持つている
ため、ロータリーｆ等で回転させながら熱処理を行なえ
ば、十分な酸化物が得られる。
これらの熱処理によって生成される酸化物の量は、通常
磁性合金粉末を空気中に長時間放置してできた酸化皮膜
（０，１μ以下）に比べ、はるかに多量となる。
磁性合金粉末を空気中に長時間放置してできた酸化皮膜
（０，１μ以下）に比べ、はるかに多量となる。
これらの酸化物を生成させた磁性粉末と、電気絶縁性の
樹脂、たとえばエポキシ樹脂、ポリアミド樹脂などとを
、機械的な混合機で混合する。これらの磁性粉末は、水
アトマイズ等の技術で製造した場合、酸化前の形状は複
雑で表面の凹凸が多いが、この混合工程で磁性粉末表面
に生成していた酸化物の一部がはく離し、磁性粉末、樹
脂、およびはく離した酸化物の混合物ができると同時に
、磁性粉末の形状が単純化し表面の凹凸が減少する。
樹脂、たとえばエポキシ樹脂、ポリアミド樹脂などとを
、機械的な混合機で混合する。これらの磁性粉末は、水
アトマイズ等の技術で製造した場合、酸化前の形状は複
雑で表面の凹凸が多いが、この混合工程で磁性粉末表面
に生成していた酸化物の一部がはく離し、磁性粉末、樹
脂、およびはく離した酸化物の混合物ができると同時に
、磁性粉末の形状が単純化し表面の凹凸が減少する。
以上の工程で得られた混合物を成型用の型に充填し、工
業的に容易な１０００ＭＰａ以下の圧力で圧縮成形し鉄
心を製造する。成形後、樹脂の硬化等で必要ならば熱処
理を施す。
業的に容易な１０００ＭＰａ以下の圧力で圧縮成形し鉄
心を製造する。成形後、樹脂の硬化等で必要ならば熱処
理を施す。
本発明によれば磁性粉が表面を酸化させられ、その酸化
物をはく離させられることにょシ、複雑な形状で表面の
凹凸が多いために成形性の良くなかった磁性粉でも形状
の単純化と表面の凹凸の減少により磁性粉末相互の摩擦
が減少し成形性が向上する。また、はく離した酸化物は
微粉となって存在するため、磁性粉末相互の摩擦抵抗を
減少させると同時【、樹脂の磁性粉末間への流動性も向
上させるため、結果として鉄心成形体の磁性粉末占積率
が向上し、鉄心の透磁率、換言すれば成る励磁状態での
磁束密度が高くなる。
物をはく離させられることにょシ、複雑な形状で表面の
凹凸が多いために成形性の良くなかった磁性粉でも形状
の単純化と表面の凹凸の減少により磁性粉末相互の摩擦
が減少し成形性が向上する。また、はく離した酸化物は
微粉となって存在するため、磁性粉末相互の摩擦抵抗を
減少させると同時【、樹脂の磁性粉末間への流動性も向
上させるため、結果として鉄心成形体の磁性粉末占積率
が向上し、鉄心の透磁率、換言すれば成る励磁状態での
磁束密度が高くなる。
なお本発明において磁性粉末を酸化させて生成させる酸
化物の量は、磁性粉末と酸化物のｆＭｆｆｉに対して体
積比で１チ以上あるときこの効果を生ずる。
化物の量は、磁性粉末と酸化物のｆＭｆｆｉに対して体
積比で１チ以上あるときこの効果を生ずる。
またこれらの磁性粉はＦｅ、Ｏｓ等がはく離した後も、
磁性粉を空気中で放置した場合よシも数倍以上の厚さの
酸化膜におおわれている為、鉄心とした場合実効磁気抵
抗率が酸化物を生成しない場合に比べて高くなシ、高周
波での透磁率変化が少なく、また渦電流損失の減少をも
たらす。
磁性粉を空気中で放置した場合よシも数倍以上の厚さの
酸化膜におおわれている為、鉄心とした場合実効磁気抵
抗率が酸化物を生成しない場合に比べて高くなシ、高周
波での透磁率変化が少なく、また渦電流損失の減少をも
たらす。
また本発明の製造方法では磁性粉末が酸化工程で焼鈍さ
れるため、磁気特性が改善されるという効果もある。
れるため、磁気特性が改善されるという効果もある。
以下実施例を用いて説明する。
実施例１，２，３、比較例１
平均粒径５４μｍの純鉄粉を酸素分圧と温度を調整して
熱処理を施した。その条件を第１表に示す。
熱処理を施した。その条件を第１表に示す。
熱処理後に生成した酸化膜の厚さおよび磁性粉と酸化膜
の合計体積に対する比もあわせて第１表に示す。
の合計体積に対する比もあわせて第１表に示す。
この３種類の磁性粉末を酸化物と粉末状のエポキシ樹脂
との合計体積との比で各々８０係と２０係混合し、金型
にて５００ＭＰ ａの成形圧力で成形し、その後１８０
℃３０分の熱処理をＡｆｌｊ してエポキシ樹脂を硬化
して鉄心を製造した。これらの鉄心の緒特性を第１表に
示す。但し第１表中に示した実効電気抵抗率は交流励磁
に対する渦電流損失から算出したものである。また実施
例１〜３の鉄心はすべてｌ（ｍ ＝ Ｉ Ｘ １０’
Ａ／ｍの磁界を加えると０．８ Ｔ以上の磁束督度をも
ちフェライトの約２倍の磁束密度となる。
との合計体積との比で各々８０係と２０係混合し、金型
にて５００ＭＰ ａの成形圧力で成形し、その後１８０
℃３０分の熱処理をＡｆｌｊ してエポキシ樹脂を硬化
して鉄心を製造した。これらの鉄心の緒特性を第１表に
示す。但し第１表中に示した実効電気抵抗率は交流励磁
に対する渦電流損失から算出したものである。また実施
例１〜３の鉄心はすべてｌ（ｍ ＝ Ｉ Ｘ １０’
Ａ／ｍの磁界を加えると０．８ Ｔ以上の磁束督度をも
ちフェライトの約２倍の磁束密度となる。
なお比較のために酸化工程をとらない他は実施例とおな
し純鉄粉ｓｏｂ （体積比）とエポキシ樹脂２０多を混
合して実施例１と同じ成形、熱処理を施した鉄心の特性
を比較例１として第１表にあわせて示す。
し純鉄粉ｓｏｂ （体積比）とエポキシ樹脂２０多を混
合して実施例１と同じ成形、熱処理を施した鉄心の特性
を比較例１として第１表にあわせて示す。
この実施例、比較例よシ明白な如く、酸化物を生成する
工程を用いた鉄心の方が透磁率が向上し実効電気抵抗率
も高くなる。
工程を用いた鉄心の方が透磁率が向上し実効電気抵抗率
も高くなる。
以下余白
実施例４、比較例２
平均粒径４８μｍのＦｅ−４，５％ Ｓ ｉ合金表面を
熱処理により酸化させ体積比で３．５係の酸化物を得た
。
熱処理により酸化させ体積比で３．５係の酸化物を得た
。
酸化物と粉末エポキシ樹脂の体積合計が２５係、磁性合
金粉末体積が７５係になるようにエポキシ樹脂を加えた
後混合し、成形圧力８ＱＱＭＰａで成形、１８０°０３
０分の熱処理を施して実施例４の鉄心としだ。
金粉末体積が７５係になるようにエポキシ樹脂を加えた
後混合し、成形圧力８ＱＱＭＰａで成形、１８０°０３
０分の熱処理を施して実施例４の鉄心としだ。
一方、実施例４のＦｅ−８ｉ合金粉で酸化工程をとらな
いものを用いて他は実施例４と同一方法で鉄心を製造し
、比較例２とした。
いものを用いて他は実施例４と同一方法で鉄心を製造し
、比較例２とした。
この結果実施例４では最大透磁率が比較例２の最大透磁
率の１．１７倍に向上した。
率の１．１７倍に向上した。
第１図は直流を交流に変換する装置の電気回路の一例を
示す図である。 １・・半導体スイッチング素子 ２・ターンオンストレス緩和用リアクトル３ ・マツチ
ング用変圧器 ４ 負荷 ５ ・直流電源 第１図
示す図である。 １・・半導体スイッチング素子 ２・ターンオンストレス緩和用リアクトル３ ・マツチ
ング用変圧器 ４ 負荷 ５ ・直流電源 第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ■ 酸素を含む算囲気中で熱処理を施して表面を酸化さ
せて酸化物を生成させた鉄または鉄合金の磁性粉末を製
造する工程と、その磁性粉末と電気絶縁性の結着樹脂を
混合する工程と、その混合体と圧縮成形する工程とを具
備する事を特徴とする鉄心の製造方法。 ■ 磁性粉末の表面だ生成した酸化物の体積が、この酸
化物を含む磁性粉末の体積の１％以上であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の鉄心の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17308483A JPS6065509A (ja) | 1983-09-21 | 1983-09-21 | 鉄心の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17308483A JPS6065509A (ja) | 1983-09-21 | 1983-09-21 | 鉄心の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6065509A true JPS6065509A (ja) | 1985-04-15 |
Family
ID=15953908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17308483A Pending JPS6065509A (ja) | 1983-09-21 | 1983-09-21 | 鉄心の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6065509A (ja) |
-
1983
- 1983-09-21 JP JP17308483A patent/JPS6065509A/ja active Pending
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