JPWO2020179534A1 - 磁心コアとその製造方法、及びコイル部品 - Google Patents
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Abstract
Description
上述したように磁性体粉末1が球形状に近くなると、いびつで尖鋭なエッジ部が形成された磁性体粉末とは異なり、磁束は球面上を拡散しながら流れることから磁束集中を抑制することができ、直流重畳特性を改善することができる。そのためにはアスペクト比a/bを6.8以下とする必要がある。すなわち、アスペクト比a/bが6.8を超えると、径方向の平均長さaが相対的に大きくなり、厚み方向の平均厚みbが相対的に小さくなることから、磁性体粉末1は極端な扁平形状となり、角部1aの半径Rも小さくなって角部1aの曲面性が損なわれる。したがって、コイル部品に直流バイアス電流を通電した場合、磁束が角部1aに集中し、インダクタンスが低下して直流重畳特性の劣化を招くおそれがある。さらに、角部1aが尖鋭な形状を有することから、後述するように磁性体粉末1を結合剤で被覆しようとしても、磁性体粉末1を結合剤で均一に被覆するのが困難となり、絶縁不足が生じて磁気損失の増加を招くおそれがある。
低磁気損失を確保しつつ磁束集中が生じるのを避けるためには角部1aの半径Rも重要な因子となる。すなわち、角部1aの半径Rが0.8μm未満になると、角部1aの曲面性が損なわれることから、磁束が角部1aに集中し易くなってインダクタンスの低下を招き、直流重畳特性が劣化するおそれがある。さらに、角部1aが尖鋭な形状となることから、上述したように、磁性体粉末1を結合剤で被覆した場合に被覆膜の均一性が損なわれ、絶縁性が低下して磁気損失の増大を招くおそれがある。
図4は、金属薄帯作製工程の一実施の形態を模式的に示す図であり、本実施の形態では、単ロール液体急冷法で金属薄帯を作製している。
金属薄帯10に400℃程度の温度で熱処理を施し、非晶質相にナノ結晶相を析出させ、ナノ結晶化薄帯を得る。そして、このナノ結晶化薄帯を粉砕することにより、高品質の磁性体粉末1を高効率で作製することができる。すなわち、コイル部品では直流重畳特性が良好で低磁気損失が要請される。このようなコイル部品に適した磁性体粉末として、非晶質相にナノ結晶相を析出させたナノ結晶合金粉末が知られている。そして、従来、この種のナノ結晶合金粉末は、アトマイズ法で作製された非晶質のアトマイズ粉を熱処理し、このアトマイズ粉にナノ結晶相を析出させていた。しかしながら、このような方法ではアトマイズ粉の熱処理温度を個別に高精度に制御しなければならず、品質にバラツキが生じ易く、生産性にも劣っていた。
シリコーン樹脂、好ましくはメチルフェニル系のシリコーン樹脂を主成分とする第1の結合剤3を用意する。次いで複合材料(磁性体粉末1、第1及び第2の結合剤3、4)中の第1の結合剤3の含有量が、好ましくは0.25〜1.0wt%、より好ましくは0.5〜1.0wt%となるように該第1の結合剤3を上述した磁性体粉末1に添加し、さらにアセトン等の溶剤を所定量添加し混合する。そして、溶剤を蒸発除去し、磁性体粉末1の表面を第1の結合剤3で被覆する。
素原料としてFe、Si、B、Fe3Pを用意し、所定の組成となるように調合し、高周波誘導加熱炉で融点以上に加熱し溶解させ、次いで、この溶解物を銅製の鋳込み型に流し込んで冷却し、これにより母合金を作製した。
(粉体抵抗の測定)
シリコーン樹脂とフェノール樹脂の配合比率が、表1となるようにシリコーン樹脂とフェノール樹脂とを混合させた混合物10gをそれぞれ作製した。そして、粉体抵抗測定システム(三菱ケミカルアナリテック社製、MCP−PD51)を使用し、これら混合物の粉体抵抗を測定した。
試料番号1〜9の各試料3個について、第1のコイル導体となる一次巻線を8ターン、第2のコイル導体となる二次巻線を8ターン巻回し、B−Hアナライザ (岩崎通信機社製、SY-8218)を使用し、測定周波数100kHzで100mTの磁界を印加してコア損失を測定し、各試料3個の平均値を求めた。
試料番号1〜9の各試料3個について、精密万能試験機(島津製作所社製 オートグラフAGS-5kNX)を使用して圧環強度を測定し、各試料3個の平均値を求めた。
表1は、試料番号1〜9の各試料のシリコーン樹脂、フェノール樹脂、その総計の各含有量、粉体抵抗、コア損失、及び圧環強度の各測定結果を示している。
2 磁心コア
3 第1の結合剤
4 第2の結合剤
5 複合材料
6 金属溶融物(溶融物)
10 金属薄帯
14 コイル導体
21 磁性体粉末
22 第1の結合剤
23 第2の結合剤
24 複合材料
31 磁性体粉末
32 第1の結合剤
33 第2の結合剤
34 複合材料
Claims (17)
- 磁性体粉末と結合剤とを含有した複合材料で形成された磁心コアであって、
前記結合剤が、シリコーン樹脂を主成分とする第1の結合剤と、該第1の結合剤に比べて高硬度の少なくとも1種以上の樹脂からなる第2の結合剤とを含み、
前記磁性体粉末が前記第1の結合剤で被覆されると共に、前記第1の結合剤同士が、前記第2の結合剤を介して接合されていることを特徴とする磁心コア。 - 前記第2の結合剤は、フェノール樹脂及びポリイミド樹脂のうちの少なくとも一方を含んでいることを特徴とする請求項1記載の磁心コア。
- 前記シリコーン樹脂は、メチルフェニル系であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の磁心コア。
- 前記第1の結合剤は、含有量が0.25〜1wt%であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の磁心コア。
- 前記第1の結合剤は、含有量が0.5wt%以上であることを特徴とする請求項4記載の磁心コア。
- 前記第2の結合剤は、含有量が0.25〜1wt%であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の磁心コア。
- 前記第2の結合剤は、含有量が0.5wt%以上であることを特徴とする請求項6記載の磁心コア。
- 前記第1及び第2の結合剤は、含有量が総計で1〜1.75wt%であることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の磁心コア
- 絶縁性材料からなる皮膜が前記磁性体粉末の表面に形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の磁心コア。
- 前記磁性体粉末は、Feを主成分とすると共に、非晶質相とナノ結晶相とが混在していることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の磁心コア。
- 前記磁性体粉末は、平均粒径が円相当径に換算して30〜80μmであることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれかに記載の磁心コア。
- 磁性体粉末を作製する工程と、
シリコーン樹脂を主成分とする第1の結合剤と前記磁性体粉末とを混合し、前記磁性体粉末を前記第1の結合剤で被覆する工程と、
前記第1の結合剤で被覆された前記磁性体粉末と該第1の結合剤よりも高硬度の少なくとも1種類以上の樹脂からなる第2の結合剤とを混合し、前記第1の結合剤同士を前記第2の結合剤を介して接合し、前記磁性体粉末と前記第1及び第2の結合剤とを含有した複合材料を作製する工程と、
前記複合材料を加圧成形して磁心コアを作製する工程とを含むことを特徴とする磁心コアの製造方法。 - 前記第2の結合剤は、フェノール樹脂及びポリイミド樹脂のうちの少なくとも一方を含んでいることを特徴とする請求項12記載の磁心コアの製造方法。
- 前記磁性体粉末の表面に絶縁性材料を塗布し、絶縁性皮膜を作製する工程を含むことを特徴とする請求項12又は請求項13のいずれかに記載の磁心コアの製造方法。
- 前記磁性体粉末を作製する工程は、少なくともFe成分を含む所定の素原料を秤量し、調合する工程と、前記調合された調合物を加熱して溶融物を作製する工程と、前記溶融物を回転体上に噴出させて急冷凝固し、金属薄帯を作製する工程と、前記金属薄帯を熱処理し、非晶質相にナノ結晶が析出したFeを主成分とするナノ結晶化薄帯を作製する工程と、前記ナノ結晶化薄帯を粉砕して前記磁性体粉末を作製する工程とを含むことを特徴とする請求項12乃至請求項14のいずれかに記載の磁心コアの製造方法。
- 請求項1乃至請求項11のいずれかに記載の磁心コアとコイル導体とを備えていることを特徴とするコイル部品。
- 前記コイル導体が前記磁心コアに巻回されていることを特徴とする請求項16記載のコイル部品。
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