KR20010042585A

KR20010042585A - 복합 자성체

Info

Publication number: KR20010042585A
Application number: KR1020007011255A
Authority: KR
Inventors: 마츠타니노부야; 미도유지; 후지이히로시
Original assignee: 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date: 1999-02-10
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2001-05-25
Also published as: CN1249736C; EP1077454A4; EP1077454B1; KR100494250B1; US6558565B1; WO2000048211A1; EP1077454A1; TW543050B; JP3580253B2; CN1294746A

Abstract

쵸크 코일 등에 사용되는 본 발명에 따른 복합 자성체는, 철(Fe) 및 니켈(Ni)을 주성분으로 하는 자성 합금 분말, 절연재, 및 이들을 결합시키기 위한 실리콘 수지 또는 아크릴 수지로 이루어진 결합제를 혼합하고 압축성형하여 이루어진다. 이러한 복합 자성체는, 높은 자성 합금 분말 충진율과 절연성이 양립하여 낮은 코어 손실과 높은 자기투과율이 실현되고, 또한 복잡형상의 코어형성이 가능하다.

Description

복합 자성체{COMPOSITE MAGNETIC MATERIAL}

최근, 전기·전자기구의 소형화가 진행되고 소형화를 꾀함에 따라 고효율의 자성체가 요구되고 있다. 예를 들면, 고주파회로에 사용되는 쵸크 코일에는, 연자성 페라이트를 사용한 페라이트 자심 및 연자성 금속분말의 성형체인 압분자심(dust core)이 사용되고 있다.

그 가운데, 페라이트 자심은 포화자속밀도가 작다고 하는 결점을 갖고 있다. 이 때문에, 직류 중첩 특성을 확보하기 위해서 종래의 페라이트 자심은 자로(magnetic path)에 대해 수직인 방향으로 수 100 ㎛의 갭을 마련함으로써, 직류중첩시의 인덕탄스 L값의 저하를 감소시킨다. 그러나, 이와 같은 넓은 갭은 웅웅거리는 소리의 발생 원인이 될 뿐만 아니라, 갭으로부터 발생하는 누설자속이 특히 고주파 영역에서 권선에 동 손실의 현저한 증가를 가져온다.

이와 반대로, 금속자성분말을 형성하여 제조한 압분자심은 페라이트 자심에 비해 현저하게 큰 포화자속밀도를 갖고 있다. 이 때문에, 소형화에 유리하고, 또한 갭 없이 사용할 수 있기 때문에 웅웅거리는 소리나 누설자속에 의한 동 손실이 작다고 하는 특징을 기대할 수 있다.

그러나, 압분자심은 자기투과율 및 코어 손실에 있어서는 페라이트 자심보다 우월하다고 말할 수 없으며, 이 때문에, 쵸크 코일이나 인덕터에 사용하는 코어에서는 코어 손실이 큰 만큼 코어의 온도상승이 크게 되어 소형화가 도모되기 어렵다. 또한, 압분자심은 그의 자기 특성을 향상시키기 위해 성형 밀도를 올릴 필요가 있어서, 그의 제조시에 통상 5 ton/㎠ 이상의 형성압력을, 제품에 따라서는 10 ton/㎠ 이상의 성형압력을 필요로 한다. 때문에, 복잡한 형상의 제품, 예를 들면 컴퓨터용 DC-DC 컨버터 등에 탑재되고 저배(低背)를 필요로 하는 쵸크 코일에 사용되는 소형자기 코어를 제조하는 것은 극히 곤란하다. 이 때문에, 압분자심은 페라이트 코어에 비해 코어 형상으로서의 제약이 크고, 제품의 소형화가 도모되기 어렵다.

압분자심의 코어 손실은 통상, 히스테리시스 손실과 과전류손실로 이루어진다. 그 가운데 과전류손실은 주파수의 2배 및 과전류가 흐르는 사이즈의 2배에 비례하여 증대하기 때문에, 자성분말표면을 전기절연성 수지 등으로 피복함으로써 과전류의 발생을 억제할 수 있다.

한편, 히스테리시스 손실에 있어서는, 압분자심은 높은 압력에서 성형되기 때문에, 자성체로서의 왜곡이 증가하는 동시에 자기투과율도 열화하고, 히스테리시스 손실이 증대한다. 이를 회피하기 위해, 성형 후, 필요에 따라 왜곡을 방지하기 위한 고온 열처리를 수행한다. 다만, 고온 열처리가 필요한 경우는, 자성분말간을 절연하고 또한 분말 끼리의 결합을 유지하기 위해, 절연성의 결합제가 불가결하다.

종래의 압분자심으로서는, 예를 들면 일본특허공개공보 제 89-215902 호에 Fe-Al-Si 합금(센더스트; Sendust) 또는 Fe-Ni 합금(퍼말로이; Permalloy)로 이루어진 자성 합금 분말과 알루미나 시멘트 분말과의 혼합물을 700 내지 1200℃에서 소둔한 후, 이러한 소둔 후의 분말을 가압성형함으로써 제조된 압분자심이 개시되어 있다. 또한, 일본특허공개공보 제 94-342714 호에 있어서는, Fe-Al-Si 합금자성분말과 실리콘 수지의 혼합물을 압축성형한 후, 700 내지 1200℃에서 비산화성 분위기중에서 열처리함으로써 수득된 압분자심이 개시되어 있다. 게다가, 일본특허공개공보 제 96-45724 호에는, Fe-P 합금자성분말과 실리콘 수지와 유기 티탄의 혼합물을 성형한 후, 450 내지 800℃에서 소둔처리함으로써 수득된 압분자심이 개시되어 있다.

갭을 갖는 페라이트 자심의 경우는, 직류중첩전류에 대하여 인덕탄스 L값이 임의의 곳으로부터 급격하게 저하한다. 한편, 압분자심의 경우는 직류중첩전류에 대하여 완만하게 저하하지만, 포화자속밀도가 크기 때문에 큰 전류에 대응할 수 있다고 하는 특징을 갖는다. 그러나, 압분자심에 있어서 높은 자기투과율을 실현하기 위해서는, 코어중의 합금분말의 충진율을 크게하고, 또한 분말 입자 끼리의 거리를 작게 하는 것이 유효하다.

그러나, 충진율을 높게 하면, 입자간의 절연성과 양립시키는 것이 곤란하고, 따라서, 높은 자기투과율과 낮은 코어 손실을 양립시키는 것은 곤란하다. 게다가, 압분자심은 코어 형상을 복잡하게 형성하는 것이 곤란하고, 코어형상으로서의 제약도 크다.

발명의 요약

본 발명은 종래의 과제를 해결하기 위한 것으로, 높은 자기투과율과 낮은 코어 손실을 양립시킬 뿐만 아니라, 복잡형상의 코어 형성을 가능하게 하는 복합 자성체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 쵸크 코일 등에 사용되는 고성능의 금속계 복합 자성체에 관한 것이고, 특히 자심용의 연자성체로서 사용되는 복합 자성체에 관한 것이다.

본 발명의 복합 자성체에 있어서 한가지 태양은, 철(Fe) 및 니켈(Ni)을 주성분으로서 하는 합금의 자성분말과, 이들을 결합시키기 위한 실리콘 수지로 이루어진 결합제를 혼합하고 압축성형하여 이루어진 복합 자성체이다. 철 및 니켈을 주성분으로 하는 합금 분말은 자속밀도가 크고 또한 압축성형시에 소성 변형량이 커서 피성형물중의 합금분말의 충진율이 높아지기 때문에, 높은 자기투과율이 수득된다. 또한, 이러한 자성분말에 결합제로서 실리콘 수지를 조합함으로써, 압축성형 후의 합금 분말의 절연을 확보할 수 있어 과전류손실이 감소되기 때문에, 낮은 코어 손실이 실현될 수 있다.

본 발명의 복합 자성체의 또 다른 태양은, 철 및 니켈을 주성분으로 하는 합금의 자성분말, 절연재, 이들을 결합시키기 위한 아크릴 수지로 이루어진 결합제를 혼합하고 압축성형하여 이루어진 복합 자성체이다. 본 태양에 있어서, 상기와 동일한 태양으로 높은 자기투과율이 수득되고, 또한 절연재에 압축성형 후의 합금분말의 절연이 확보될 수 있어서 과전류손실이 감소하기 때문에 낮은 코어 손실이 수득됨과 동시에, 결합제로서 아크릴 수지를 사용함으로써 압축성형성이 향상되어 복잡형상의 코어가 실현될 수 있다.

본 발명의 복합 자성체의 또 다른 태양은, 철분말 또는 7.5중량% 이하(단 0%는 제외됨)의 규소와 나머지 철로 이루어진 합금의 자성분말, 절연재, 이들을 결합시키기 위한 아크릴 수지로 이루어진 결합제를 혼합하고 압축성형하여 이루어진 복합 자성체이다. 본 태양에 있어서도, 높은 자기투과율 및 낮은 코어 손실이 수득됨과 동시에, 결합제로서 아크릴 수지를 사용함으로써, 압축성형성이 향상되어 복잡형상의 코어가 실현될 수 있다.

실시예 1

우선, 자성합금분말로서, Ni 45중량% 및 나머지의 Fe의 조성을 갖는 Fe-Ni 합금의 원자화 분말을 준비하였다. 이러한 분말의 평균 입경은 50 ㎛이다. 다음에, 결합제로서 실리콘 수지(가열 잔량 약 70 내지 80%의 메틸계 실리콘 수지), PVB(폴리비닐부티랄 수지), 물유리를 준비하고, 열확산방지재로서 실란 단량체, 지방산으로서 스테아린산을 각각 준비하였다. 이어서, 이들의 재료를 사용하여 하기 표 1에 나타낸 샘플번호 1 내지 13의 샘플을 제조하였다.

열확산방지재를 사용한 샘플에 있어서는, 자성분말 100중량부에 대해 열확산방지재 0.5중량부를 배합하고, 또한 용매로서 에탄올 3중량부를 첨가한 후, 혼합교반기를 사용하여 혼합하였다. 이어서, 이러한 혼합물을 150℃에서 1시간 건조시킨 후, 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 임의의 결합제를 1중량부 배합하고, 또한 용매로서 크실렌 3중량부를 첨가하고, 혼합교반기를 사용하여 한번 더 혼합하였다. 혼합종료 후, 그의 혼합물로부터 용매를 탈기건조하고, 건조 후의 혼합물을 분쇄하였다. 이어서, 성형기에 도입가능한 유동성을 확보하기 위해서 과립화를 수행하고, 과립화분말을 제조하였다. 또한, 지방산을 배합하는 샘플에 있어서는, 그의 과립화 분말에 지방산을 0.1중량부 가하고, 크로스-로터리 혼합기를 사용하여 혼합하고, 과립화 분말을 조정하였다.

한편, 열 확산방지재를 사용하지 않은 샘플은, 자성분말 100 중량부에 대해 상기 임의의 결합제 1 중량부를 배합하고, 용매로서 크실렌 3중량부를 가한 후, 혼합교반기를 사용하여 혼합하였다. 혼합종료 후, 그의 혼합물로부터 용매를 탈기건조하고, 건조 후의 혼합물을 분쇄하였다. 이어서, 성형기에 도입가능한 유동성을 확보하기 위해서 과립화하고, 과립화분말을 제조하였다. 또한, 지방산을 배합한 샘플은, 그의 과립화분말에 지방산을 0.1중량부 가하고, 크로스-로터리 혼합기를 사용하여 혼합하고 과립화분말을 조정하였다.

이어서, 과립화분말을 1축 프레스를 사용하여, 10t/㎠의 가압력에서 3초간 가압성형하고, 외경 25 mm, 내경 15 mm, 두께 약 10 mm의 토로이달(toroidal) 형상의 성형체를 수득하였다.

이어서, 성형체에 질소분위기중에 열처리를 수행하였다. 다만, 각각의 샘플에 있어서의 열처리 조건은, 열처리 온도는 하기 표 1에 나타낸 바와 같고, 이러한 온도에서의 보유시간은 0.5 시간이었다.

이와 같이 하여 수득된 샘플에 있어서, 자기투과율, 코어 손실, 코어중에서의 합금분말의 충진율을 측정하였다. 표 1에 그의 측정결과를 나타낸다. 그러나, 자기투과율의 측정은, LCR 미터를 사용하여 주파수 10 kHz의 조건으로 수행하고, 코어 손실의 측정은 교류 B-H 캡 측정기를 사용하여 측정 주파수 50 kHz, 측정 자속 밀도 0.1 T의 조건에서 수행하였다. 또한, 충진율은 하기 수학식 1에 따라 값을 나타낸다:

또한, 샘플번호 1 내지 8의 샘플은 본 발명의 실시예이고, 번호 9 내지 13의 샘플은 비교예이다.

고주파 왜곡 대책용 쵸크 코일에 있어서 선정기준은, 전류측정 주파수 50 kHz, 측정자속밀도 0.1 T의 조건하에서 코어 손실은 1000 kW/㎥이하이다. 또한, 자기투과율은 60 이상이다.

표 1에 나타낸 결과로부터 밝혀진 바와 같이, 샘플번호 1 내지 8의 샘플은, 모두 상기 선정기준을 만족시키고 있다. 특히, Fe-Ni 합금분말에 결합체로서 실리콘 수지를 조합한 샘플(번호 1 내지 6)은, 자기투과율이 커서 수득된 코어 손실이 작고, 우수한 효과가 수득된다. 또한, 열확산 방지재의 첨가도 효과가 있는 것으로 밝혀졌다. 예를 들면, 번호 7과 번호 10의 양 샘플의 비교로부터 밝혀진 바와 같이, 열 확산 방지재 없이는 코어 손실 특성의 선정기준을 만족시키지 않는 결합제도, 열확산 방지재를 가함으로써 사용할 수 있게 된다. 지방산의 첨가는, 코어중의 합금분말의 충진율을 향상시키고, 자기투과율을 향상시킨다. 또한, 피성형물을 500 내지 900℃의 온도에서 열처리함으로써, 자기투과율 및 코어 손실의 개선 효과가 있다. 또한, 열처리는 비산화성 분위기에서 500 내지 900℃의 범위가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 700 내지 900℃이다. 열처리 온도가, 합금 분말이 소결을 개시하지 않는 범위에서, 높으면 높을수록 히스테리시스 손실은 감소한다.

	샘플 번호	결합제	열확산방지재	지방산	열처리온도(℃)	자기투과율	코어손실(kW/㎥)	분말충진율(체적%)
실시예	1	실리콘 수지	없음	없음	700	88	480	90
	2		있음	없음		90	515	89
	3		없음	있음		98	470	91
	4		있음	있음		95	450	90
	5				500	82	620
	6				900	111	920
	7	PVB	있음	없음	700	82	660	88
	8	PVB	있음	있음	700	90	710	90
비교예	9	물유리	없음	없음	700	60	2500	88
	10	PVB	없음	없음	700	50	3200	89
	11	실리콘 수지	있음	있음	없음	45	2400	90
	12				450	61	1500
	13				950	83	3000

충진율이 88%을 초과하는 높은 충진율의 피성형물에 있어서, 기공은 작고, 특히 피성형물 내부로부터 외부까지 연결된 기공(개구)은 거의 없다. 이와 같은 피성형물을 열처리할 때, 결합제의 휘발성분이 많은 경우는 기공이 작기 때문에 휘발성분이 충분히 휘발하지 못해 코어 내부에 잔류한다. 때문에, 특성이 열화한다. 그러나, 특히 충진율이 높은 피성형물에 있어서는, 고온까지 절연성을 유지하고, 또한 휘발성분이 적은 실리콘 수지가 적당하다.

또한, 자성 합금분말의 절연성을 높이기 위해, 열확산방지재를 합금분말의 표면에 배치하는 것이 유효하다. 열 확산방지재로서는, 고온 절연성을 갖는 저분자량 재료가 바람직하고, 구체적으로는 합금표면에 실록산 층을 형성할 수 있는 실란 단량체 등이 적당하다. 이와 같이 형성한 층은, 피성형물의 열처리의 과정에서 일부 실리카로 변화하고, 견고한 절연층을 형성할 수 있다. 이러한 열 확산방지재를 사용하면, 소량 사용하면 일반적인 유기 결합제, 예를 들면 에폭시, 폴리비닐아세탈 등을 사용하는 것도 가능해지고, 수지 선택의 폭이 넓다. 그러나, 종래에는 곤란하였던 복잡한 형상의 피성형물을 압분성형으로 제조하는 것도 가능해진다.

함유된 지방산은 윤활제 효과가 발휘되기 때문에, 금형에서의 이형성이 향상되는 동시에 혼합물에 있어서의 가소성도 향상되고, 피성형물중의 합금분말의 충진율을 향상시킨다. 자성합금분말의 충진율의 향상에는, 지방산중에서도 지방산 금속이, 예를 들면 스테아린산아연, 스테아린산 마그네슘, 스테아린산 칼슘이, 특히 과립화분말의 유동성 향상 또는 성형 압력의 전달성 향상에 유효하다. 지방산 금속을 함유함으로써, 피성형물의 균일한 충진이 가능해지므로, 소형으로 복잡형상의 피성형물을 제조하는 것이 바람직하다. 또한, 비교적 저온에서 휘발하는 스테이란산 또는 미리스틴산 등의 지방산은, 열처리 후의 성형체중에 잔류하기 어렵기 때문에, 특히 합금분말의 충진율이 높은 피성형물에 적당하다.

본 실시예에서는, 45중량% Ni의 조성의 Fe-Ni 합금을 사용하지만, 용도에 따라 Ni이 약 90중량% 이하인 조성범위에 있어서, 여러가지 조성의 Fe-Ni 합금을 사용할 수 있다. 또한, Cr 또는 Mo 등의 첨가원소를 첨가한 Fe-Ni 합금을 사용하는 것이 바람직하다.

실시예 2

실시예 1에서 사용한 자성합금분말 100중량부에 대해 실리콘 수지 0.5중량부를 배합하고, 용매로서 크실렌 3중량부를 가한 후, 혼합교반기를 사용하여 혼합하였다. 혼합종료 후, 그의 혼합물로부터 용매를 탈기건조하고, 건조 후의 혼합물을 분쇄하였다. 이어서, 성형기에 도입가능한 유동성을 확보하기 위해서 과립화를 수행하고, 과립화분말을 제조하였다. 그리고, 1축 프레스의 성형압력을 변화시킴으로써 피성형물중의 합금분말의 충진율을 변경하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방식으로 번호 14 내지 18의 샘플을 제조하였다. 다만, 번호 14 내지 16의 샘플은 본 발명의 실시예이고, 번호 17의 샘플 및 실리콘 수지를 0.3중량부로 변경한 번호 18의 샘플은 비교예이다.

표 2에서, 이들의 샘플의 충진율, 자기투과율, 코어 손실을 나타낸다. 다만, 이들의 측정방법은 실시예 1의 경우와 동일하므로, 그 설명을 생략한다.

	샘플 번호	분말충진율(체적%)	자기투과율	코어 손실(kW/㎥)
실시예	14	88	65	590
	15	92	103	450
	16	95	125	420
비교예	17	87	58	610
비교예	18	96	130	1200

상기 표 2의 결과로부터 밝혀진 바와 같이, 충진율이 88 내지 95 체적%인 범위내에서는, 상술한 선정기준을 충분히 만족시키고, 충진율이 높은 만큼 자기투과율 및 코어 손실의 양쪽 특성이 향상한다. 그러나, 충진율이 87체적% 이하가 되면, 선정기준을 만족하는 것이 가능하지 않다. 또한, 실리콘 수지를 0.5중량부 배합한 샘플에는, 고압에서 성형하여도 96% 이상의 충진율을 달성하는 것이 가능하지 않았기 때문에, 실리콘 수지를 감소시킨 샘플 18을 제조하였다. 그러나, 이러한 샘플은 충진율이 크지 않은 것이기 때문에, 합금분말 끼리의 절연을 확보하는 것이 가능하지 않고, 코어 손실이 크게 되었다.

이와 같이, 복합 자성재료 성형체로서 양호한 특성을 갖기 때문에, 피성형물중의 합금분말의 충진율이 체적환산으로 88 내지 95%의 범위내에서 갖는 것이 바람직하고, 이의 범위내에서 충진율이 높으면 높을수록 좋다.

실시예 3

자성 합금분말의 평균 입자 직경을 변경하는 이외에는, 실시예 1에 있어서 번호 4의 샘플과 동일하게 하여, 번호 19 내지 24의 샘플을 제조하고, 또한 특성측정을 행하였다. 다만, 번호 19 내지 22은 본 발명의 실시예이고, 번호 23, 24의 샘플은 비교예이다. 또한, 전체적인 샘플의 피성형물중의 합금분말의 충진율은 88 내지 95%의 범위내에 있다.

표 3에, 이들의 샘플의 측정결과를 나타낸다.

	샘플 번호	합금분말평균입경(㎛)	자기투과율	코어 손실(kW/㎥)
실시예	19	1	60	680
	20	10	63	280
	21	50	95	450
	22	100	125	880
비교예	23	110	135	1350
비교예	24	0.8	56	1430

상기 표 3의 결과로부터 밝혀진 바와 같이, 자성합금분말의 평균입경이 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 범위에서, 상술한 선정기준을 만족시킨 결과가 수득되었다.

과전류손실은, 주파수의 2배 및 과전류가 흐르는 사이즈의 2배에 비례하여 증대하기 때문에, 자성분말표면을 절연성 수지 등으로 피복함으로써 감소한다. 그리고, 과전류는 자성분말의 입경에 의존하기 때문에, 미세한 쪽이 과전류 손실이 감소한다. 그러나, 자성분말의 입경이 작게 되면, 분말의 비표면적이 통상 크게 되기 때문에, 자성분말의 표면을 충분한 절연체로 피복하지 않으면 과전류 사이즈가 크게되고, 과전류 손실은 증대해 버린다.

예를 들면, 고주파 왜곡 대책용 쵸크 코일에 있어서는, 전류측정주파수 50 kHz, 측정자속밀도 0.1 T의 조건하에서, 코어 손실 1000 kW/㎥ 이하, 더욱 바람직하게는 500 kW/㎥ 이하가 바람직하다. 이를 만족시켜서 50 kHz 이상의 주파수 영역에 있어서 과전류손실을 감소시키기 위해서는, 평균직경 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하이다.

실시예 4

자성 합금분말로서, Ni 45 중량%, 나머지 Fe의 조성의 Fe-Ni 합금으로 이루어진 평균 입경 20 ㎛의 원자화 분말을 준비하였다. 절연재로서, 무기분말인 알루미나(입경 0.3 ㎛), 유기규소화합물인 실리콘 수지(가열잔량 약 70 내지 80%의 메틸계 실리콘 수지), 실란 단량체, 실리콘오일을 준비하였다. 또한, 결합제로서, 아크릴수지(폴리메타크릴산 에스테르), 실리콘 수지(가열잔량 약 70 내지 80%의 메틸계 실리콘 수지), 에폭시 수지, 물유리를 준비하고, 지방산으로서 스테아린산을 준비하였다. 그리고, 이들의 재료를 사용하여, 표 4에 나타낸 샘플 번호 25 내지 43의 샘플을 제조하였다.

우선, 자성 합금 분말 100 중량부에 대해서 절연재 0.5 중량부를 배합하고, 또한 용매로서 크실렌 3중량부를 가한 후, 혼합교반기를 사용하여 혼합하였다. 그리고, 이러한 혼합물을 건조시킨 후, 표 4에 나타낸 바와 같이, 임의의 결합제를 1중량부 배합하고, 또한 용매로서 크실렌 3중량부를 가하여 혼합교반기를 사용하여 다시 혼합하였다. 혼합종료 후, 이러한 혼합물로부터 용매를 탈기건조하고, 건조 후의 혼합물을 분쇄하였다. 그리고, 성형기에 도입가능한 유동성을 확보하기 위해 과립화를 수행하고, 과립화분말을 제조하였다. 또한, 지방산을 배합한 샘플에 있어서는, 이러한 과립화분말에 지방산을 0.1중량부에 가하고, 크로스-로터리 혼합기를 사용하여 혼합하고, 과립화분말을 조정하였다.

이어서, 과립화분말을 1축 프레스를 사용하여, 10t/㎠의 가압력에서 3초간 가압성형하고, 외경 25 mm, 내경 15 mm, 두께 약 10 mm의 토로이달 형상의 성형체를 수득하였다.

이어서, 표 4에 나타낸 조건에서 성형체에 열처리를 수행하였다. 다만, 산화성 분위기중에서의 열처리는, 승온 속도 1℃/분, 열처리 온도에 있어서 보유 시간 0.5 시간의 조건하에서 수행하였다. 또한, 비산화성 분위기중에서의 열처리는, 승온 속도 5℃/분, 열처리온도에 있어서 보유시간 0.5 시간의 조건하에서 수행하였다. 이와 같이 하여 토로이달 형상의 샘플을 제조하였다.

	샘플번호	절연재	결합제	지방산	산화성 분위기 열처리 온도(℃)	비산화 분위기 열처리 온도(℃)	자기투과율	코어손실(kW/㎥)	분말충진율(%)	성형성
실시예	25	실리콘수지	아크릴 수지	있음	없음	700	58	2900	89	O
	26					500	52	3100	89	O
	27					900	60	4300	89	O
	28				250	700	57	3000	89	O
	29				350		58	3000	89	O
	30			없음	없음		53	3500	87	O
	31	실란 단량체		있음			59	4200	91	O
	32	실리콘 오일					58	4200	90	O
	33	알루미나					50	4400	86	O
비교예	34	실리콘 수지	아크릴수지	있음	없음	없음	30	9000	89	O
	35					450	42	7200	89	O
	36					950	58	10300	89	O
	37				400	700	40	9500	89	O
	38		실리콘수지		없음		51	3500	87	×
	39		에폭시수지				48	5500	84	×
	40		물유리				45	12500	85	×
	41	물유리	물유리				39	13100	84	×
	42	알루미나	실리콘 수지				50	3800	85	×
	43	없음	아크릴수지				35	20000	88	O

또한, 복잡한 형상의 것이 형성할 수 있는지 아닌지, 즉 성형성을 평가하기 위해, 표 4에 표시한 샘플에 대해서, 1축 프레스를 사용하여 10t/㎠에서 3초간 가압한 성형조건하에서 E형 코어를 제조하였다. 다만, E형 코어는 두께 5 mm에서, 1변의 길이 12 mm의 정방형상을 갖고, 이의 중족(中足)은 직경 4 mm의 원형단면을 갖고, 외족(外足)의 폭은 1 mm, 배(背)의 두께는 1 mm이다.

토로이달 형상의 샘플에 있어서, 자기투과율, 코어 손실, 코어중에서의 자성 합금 분말의 충진율을 측정하고, E형 코어의 샘플에서 성형상태의 평가를 수행하였다. 표 4에 그의 결과를 나타낸다. 다만, 자기투과율의 측정은, LCR 메터를 사용하여 주파수 100 kHz, 직류자계 5000A/m에서의 조건에서 수행하고, 코어 손실의 측정은 교류 B-H 갭 측정기를 사용하여 측정 주파수 300 kHz, 측정자속밀도 0.1 T의 조건에서 수행하였다. 또한, 충진율은 하기 수학식 1과 같이 나타낸다:

수학식 1

성형성은, 외관상 완전히 문제가 없는 샘플을 O로 나타내고, 균열 등이 발생하여 문제가 있는 것을 X표하여 각각 표시한다. 또한, 샘플 번호 25 내지 33의 샘플은 본 발명의 실시예이고, 번호 34 내지 43의 샘플은 비교예이다.

고주파 왜곡 대책용 쵸크 코일의 선정기준은, 코어 손실은 전류측정 주파수 300 kHz, 측정자속밀도 0.1T에서 4500 kW/㎥ 이하, 자기투과율은 측정주파수 100 kHz, 직류자계 5000A/m에서 50 이상이다.

표 4의 결과로부터 밝혀진 바와 같이, 샘플번호 25 내지 33의 샘플에 있어서는, 자기투과율, 코어 손실의 양방 모두 상기 선정기준을 만족시킨다. 결합제에 아크릴 수지를 사용한 것은, 복잡형상의 코어 성형에 극히 우월하게 효과가 있다. 절연재의 사용은 코어 손실의 개선에 효과가 있고, 특히 유기규소 화합물의 사용은 그의 효과가 높다. 지방산의 첨가에 관하여, 코어중의 합금분말의 충진율 향상에 효과가 있고, 자기투과율이 향상한다.

아크릴 수지는, 가소성이 높기 때문에 압축성형체의 형상 유지 능력이 높고 복잡형상의 형성에 바람직하다. 또한, 산화, 비산화 분위기에서의 열분해특성이 양호하고, 회분이 거의 없다고 하는 특징이 있다.

피성형물을 산화성 분위기중에서 250 내지 350℃의 온도에서 열처리하는 것은, 코어 특성을 악화시키지 않는다. 또한, 피성형물을 비산화성 분위기중에서 500 내지 900℃의 온도에서 열처리함으로써, 자기투과율, 코어 손실의 향상에 효과가 있다. 이러한 열처리 온도는 700 내지 900℃의 범위가 더욱 바람직하고, 열처리 온도는 합금분말이 소결을 시작하지 않는 범위에서, 높으면 높을수록 히스테리시스 손실의 감소에 유효하다.

이러한 열처리후에 결합제 수지가 잔류 탄소로서 코어 내에 잔류하면, 자기특성이 열화하기 때문에 바람직하지 않다. 아크릴 수지는, 열분해성이 양호하기 때문에 비산화성 분위기에서의 열처리에 있어서 잔류탄소가 거의 남지 않는다. 때문에, 양호한 특성이 실현될 수 있다. 또한, 산화성 분위기중에서는, 아크릴 수지는 350℃까지의 온도범위에서 분해하기 때문에, 합금분말을 그다지 산화시키는 일없이 결합제 수지를 탈지(脫脂)할 수 있다. 따라서, 복잡형상의 성형물에 있어서도, 비산화성 분위기에서의 열처리 전에 250 내지 350℃의 온도의 산화성 분위기에서 탈지함으로써, 열처리시의 변형 또는 균열 등을 발생시키지 않도록 코어를 제조할 수 있다.

또한, 합금분말의 졀연성을 높이기 위한 절연재로서는, 상술한 히스테리시스 손실을 감소시키기 위한 열처리 온도에서 절연성을 확보할 수 있는 내열성을 갖지 않으면 안된다. 일례로서, 무기절연재로서 산화물 미립자((알루미나, 마그네시아, 실리카, 티타니아 등) 또는 무기 고분자를 들 수 있다. 또한, 유기 고분자로서는 열처리시에 합금분말과의 반응성이 작고, 열처리온도에서 절연성을 갖는 절연재면 좋지만, 특히 유기 규소 화합물에서 합금입자의 표면을 피복하여 입자 표면을 실록산 층으로 하는 것이 바람직하다. 유기 규소 화합물로서는, 실리콘 수지, 실란 단량체, 실리콘 오일이 바람직하다. 또한 유기규소 화합물로서는, 합금입자의 표면을 피복하기 쉬운 물성을 갖고, 열처리시의 가열감량이 작은 것이 바람직하다. 이와 같이 형성한 층은, 피성형물의 열처리 과정에서 일부가 실리카로 변화하고, 견고한 절연층이 형성될 수 있다.

피성형물에 지방산을 함유시킴으로써, 윤활제로서의 효과가 발휘되고, 금형에서의 이형성이 향상되는 동시에 혼합물에 있어서 가소성도 향상되고, 피성형물중의 합금 분말의 충진율이 향상한다. 자성 합금 분말의 충진율의 향상에는, 지방산중에서도 지방산 금속이, 예를 들면 스테아린산, 아연, 스테아린산 마그네슘, 스테아린산 칼슘이, 특히 과립화 분말의 유동성 향상 또는 성형압력의 전달성 향상에 유효하다. 지방산 금속의 함유에 의해, 피성형물의 균일한 충진이 가능하므로, 소형으로 복잡형상의 피성형물을 제조하는 것이 바람직하다. 또한, 비교적 저온에서 휘발하는 스테아린산 또는 미리스틴 산 등의 지방산은, 열처리 후의 성형체중에 잔류하기 어렵기 때문에, 특히 합금 분말의 충진율이 높은 피성형물에는 적합하다.

실시예 5

1축 프레스의 성형압력을 변경시켜 피성형물중의 자성합금분말의 충진율을 변경하는 외에는, 실시예 4에 나타낸 샘플 25와 동일한 제조방법에 따라 샘플 번호 44 내지 48의 샘플을 제조하였다. 다만, 번호 44 내지 46의 샘플은 본 발명의 실시예이고, 번호 47의 샘플 및 실리콘 수지를 0.3 중량부로 변경한 번호 48의 샘플은 비교예이다.

	샘플 번호	분말충진율(체적%)	자기투과율	코어 손실(kW/㎥)
실시예	44	85	51	3300
	45	89	58	2900
	46	95	62	3300
비교예	47	84	49	3400
비교예	48	96	62	4700

상기 표 5에, 이들의 샘플의 충진율, 자기투과율, 코어 손실을 나타낸다. 다만, 이들의 측정방법은 실시예 4의 경우와 동일하므로 이의 설명을 생략한다.

상기 표 5의 결과로부터 밝혀진 바와 같이, 샘플 번호 44 내지 46의 샘플은 자기투과율, 코어 손실의 양쪽 특성 모두 실시예 4에 설명한 쵸크 코일의 선정기준을 만족한다. 자기투과율은 합금분말의 충진율이 높은 만큼 향상한다. 다만, 충진율이 84% 이하로 되면 자기투과율의 선정기준을 만족시킬 수 없다. 한편, 충진율 96%의 번호 48의 샘플은, 아크릴 수지를 1중량부 배합하면 고압에서 성형을 하여도 충진율 96%를 달성할 수 없기 때문에 실리콘 수지를 감소시켜 제조한 것이지만, 합금 분말 끼리의 절연을 확보할 수 없으므로, 코어 손실이 커지고, 코어 손실의 선정기준을 만족시킬 수 없다.

이와 같이, 복합 자성재료로 이루어진 성형체로서 양호한 특성을 갖기 위해서는, 피성형물중의 합금분말의 충진율이 체적환산으로 85 내지 95%의 범위에 있는 것이 바람직하고, 이러한 범위내에서 충진율이 높으면 높을수록 바람직하다.

실시예 6

자성 합금 분말의 평균 입자 직경을 변경하는 이외는, 실시예 4의 번호 25의 샘플과 동일하게, 번호 49 내지 54의 샘플을 제조하고, 또한, 특성측정을 수행하였다. 다만, 번호 49 내지 52는 본 발명의 실시예이고, 번호 53, 54의 샘플은 비교예이다. 또한, 모든 샘플의 피성형물중의 합금분말의 충진율은, 85 내지 95%의 범위내에 있다.

하기 표 6에, 이들의 샘플의 측정결과를 나타낸다.

	샘플 번호	합금분말평균입경(㎛)	자기투과율	코어 손실(kW/㎥)
실시예	49	1	50	3800
	50	10	55	2600
	51	20	95	2900
	52	50	125	4300
비교예	53	60	135	5000
비교예	54	0.7	43	6500

상기 표 6의 결과로부터 밝혀진 바와 같이, 자성합금분말의 평균 입경이 1 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하인 범위에 있어서, 실시예 4에서 설명한 쵸크 코일의 선정기준을 만족시킨 결과가 수득되었다.

과전류손실은, 주파수의 2배와 과전류가 흐르는 사이즈의 2배에 비례하여 증대하기 때문에, 자성분말의 표면을 절연체로 피복함으로써 감소된다. 따라서, 과전류는 자성분말의 입경에 의존하기 때문에, 미세한 쪽이 과전류손실이 감소한다.

한편, 자성합금분말의 입경이 작게 되면 분말의 비표면적은 통상 커지므로, 자성분말의 표면을 충분한 절연체로 피복하지 않으면 과전류 사이즈는 커지고, 과전류 손실은 증대해버린다. 예를 들면, 고주파 왜곡 대책용 쵸크 코일에 있어서는, 전류 측정 주파수 300 kHz, 측정 자속 밀도 0.1 T로 코어 손실 4500 kW/㎥ 이하, 더욱 바람직하게는 3500 kW/㎥ 이하가 바람직하다. 따라서, 주파수 300 kHz 이하에서의 과전류 손실을 감소시키기 위해서는, 자성 합금 분말의 평균 입경이 1 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하이다.

실시예 7

자성 합금 분말로서, 순수한 철, 및 규소(Si) 함유량이 3.5중량%, 6.8중량%, 7.5중량%, 7.7중량%이고 나머지 Fe의 조성을 갖는 Fe-Si 합금의 원자화 분말을 준비하였다. 이러한 분말의 평균입경은 30 ㎛이다. 또한, 절연재로서 실리콘 수지(가열잔량 약 70 내지 80%의 메틸계 실리콘 수지)를, 결합제로서 아크릴 수지(폴리메타크릴산 에스테르), 실리콘 수지(가열잔량 약 70 내지 80%의 메틸계 실리콘 수지), 에폭시 수지, 물유리를 지방산으로서 스테아린산을 각각 준비하였다. 이어서, 이들의 재료를 사용하여 표 7에 나타낸 샘플 번호 55 내지 86의 샘플을 제조하였다.

우선, 자성 합금분말 100중량부에 대해 절연재 0.45 중량부를 배합하고, 또한 용매로서 크실렌 4 중량부를 가한 후, 혼합 교반기를 사용하여 혼합하였다. 이어서, 이러한 혼합물을 건조시킨 후, 표 7에 나타낸 바와 같이, 임의의 결합제를 0.9중량부 배합하고, 또한 용매로서 크실렌 4중량부를 가하여, 혼합교반기를 사용하여 다시 혼합하였다. 혼합 종료 후, 이의 혼합물로부터 용매를 탈기건조하고, 건조 후의 혼합물을 분쇄하였다. 이어서, 성형기에 도입가능한 유동성을 확보하기 위해서 과립화를 수행하고, 과립화분말을 제조하였다. 또한, 지방산을 배합하는 샘플에 있어서는, 그의 과립화 분말에 지방산을 0.15중량부 가하고, 크로스-로터리 혼합기를 사용하여 혼합하고, 과립화 분말을 조정하였다.

이어서, 과립화분말을 1축 프레스를 사용하여, 12t/㎠의 가압력에서 3초간 가압성형하고, 외경 25 mm, 내경 15 mm, 두께 약 10 mm의 토로이달 형상의 성형체를 수득하였다.

그런 후, 표 7에 나타낸 조건에서 성형체에 열처리를 수행하였다. 다만, 산화성 분위기중에서의 열처리는, 승온 속도 1℃/분, 열처리 온도에 있어서 보유 시간 0.5 시간의 조건하에서 수행하였다. 또한, 비산화성 분위기중에서의 열처리는, 승온 속도 5℃/분, 열처리온도에 있어서 보유시간 0.5 시간의 조건하에서 수행하였다. 이와 같이 하여 토로이달 형상의 샘플을 제조하였다.

또한, 복잡한 형상의 것이 형성할 수 있는지 아닌지, 즉 성형성을 평가하기 위해, 표 7에 나타낸 샘플에 있어서, 1축 프레스를 사용하여 12t/㎠에서 3초간 가압한 성형조건하에서 E형 코어를 제조하였다. 다만, E형 코어는 두께 5 mm에서, 1변의 길이 12 mm의 정방형상을 갖고, 이의 중족은 직경 4 mm의 원형단면을 갖고, 외족의 폭은 1 mm, 배의 두께는 1 mm이다.

토로이달 형상의 샘플에 있어서, 자기투과율, 코어 손실, 코어중에서의 자성 합금 분말의 충진율을 측정하고, E형 코어의 샘플에서 성형상태의 평가를 수행하였다. 표 7에 그의 결과를 나타낸다. 다만, 자기투과율의 측정은, LCR 미터를 사용하여 주파수 10 kHz, 직류자계 5000A/m에서의 조건에서 수행하고, 코어 손실의 측정은 교류 B-H 갭 측정기를 사용하여 측정 주파수 50 kHz, 측정자속밀도 0.1 T의 조건에서 수행하였다. 또한, 충진율은 하기 수학식 1과 같이 나타낸다:

수학식 1

성형성은, 외관상 완전히 문제가 없는 샘플을 O로 나타내고, 균열 등이 발생하여 문제가 있는 것을 X표하여 각각 표시한다. 또한, 샘플 번호 55 내지 68의 샘플은 본 발명의 실시예에서, 번호 69 내지 86의 샘플은 비교예이다.

고주파 왜곡 대책용 쵸크 코일의 선정기준은, 코어 손실은 전류측정 주파수 50 kHz, 측정자속밀도 0.1T에서 1000 kW/㎥ 이하, 자기투과율은 60이다.

상기 표 7의 결과로부터 밝혀진 바와 같이, 샘플 번호 55 내지 68의 샘플에 있어서는, 자기투과율, 코어 손실의 양 특성 모두 상기 선정기준을 만족한다. 결합제에 아크릴 수지를 사용한 것은, 복잡형상의 코어 성형에 극히 우수한 효과가 있다. 절연재로서의 유기 규소화합물의 사용은, 코어 손실의 개선에 유효하다. 지방산의 첨가에 관하여는, 코어 중의 합금분말의 충진율 향상에 효과가 있고, 자기투과율이 향상한다.

또한, 피성형물을 산화성 분위기중에 250 내지 350도의 온도에서 열처리하는 것은, 코어 특성을 악화시키지 않는 것으로 밝혀졌다. 또한 피성형물을 비산화성 분위기중에서 500 내지 900℃의 온도에서 열처리함으로써, 자기투과율, 코어 손실의 특성개선에 효과가 있는 것으로 밝혀졌다.

또한, 자성 합금 분말로서, 순수한 철, 또는 중량%로 7.5중량% 이하(단 0%는 제외)의 규소와 나머지 철로 이루어진 조성의 Fe-Si 합금분말을 사용한 경우, 자기투과율이 높고, 코어 손실이 낮은 극히 우수한 특성을 갖는 것으로 밝혀졌다.

아크릴 수지는, 가소성이 높기 때문에 압축성형체의 형상 유지 능력이 높고 복잡형상의 형성에 바람직하다. 또한, 산화분위기, 비산화 분위기에서의 열분해특성이 양호하고, 회분이 거의 없다고 하는 특징이 있다.

열처리로서는 비산화성 분위기에서 500 내지 900℃의 범위가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 700 내지 900℃이다. 열처리온도는 자성합금분말이 소결을 시작하지 않는 온도범위내에서, 높으면 높은수록 히스테리시스 손실을 감소시킬 수 있다. 이러한 열처리시에 결합제 수지가 잔류탄소로서 코어내에 잔류하면 자기성을 열화시키기 때문에 바람직하지 않다. 아크릴 수지는 열분해성이 좋기 때문에 비산화성 분위기에서의 열처리에 있어서 잔류 탄소가 거의 남지 않으므로 양호한 특성을 실현할 수 있다. 또한, 산화성 분위기중에서 350℃까지의 범위에서 분해하기 때문에 합금분말을 그다지 산화시키지 않고 결합제 수지를 탈지시킬 수 있기 때문에, 복잡형상의 성형물에도 비산화성 분위기에서의 열처리 전에, 250 내지 350℃의 온도에서 산화성 분위기에서 탈지하는 것이 바람직하다. 이로써, 열처리시의 변형 및 균열 등을 발생시키는 것이 없이 코어를 제조할 수 있다.

또한, 합금분말의 절연성을 높이기 위한 절연재로서는, 상술한 히스테리시스 손실을 감소시키기 위한 열처리온도에서 절연성을 확보할 수 있는 내열성을 갖는 것이 아니면 안된다. 예를 들면, 무기 절연재로서 산화물 미립자(알루미나, 마그네시아, 실리카, 티타니아 등) 또는 무기 고분자가, 유기 고분자로서 유기 규소 화합물을 사용할 수 있다. 그 밖에, 열처리시에 합금분말과의 반응성이 작고, 열처리 온도에서 절연성을 갖는 절연재이면 사용가능하다. 이들중, 유기 규소화합물을 사용하고, 여기서 합금입자의 표면을 피복하고, 입자 표면을 실록산 층으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 유기 규소화합물로서는, 실리콘 수지, 실란단량체, 실리콘 오일 등이 적당하고, 입자 표면을 피복하기 쉬운 물성을 갖고, 열처리시의 가열 감량이 작은 것이 좋다. 이러한 층은 피성형물의 열처리의 과정에서 일부 실리카로 변화하고, 견고한 절연층을 형성한다.

피성형물에 지방산을 함유시킴으로써, 윤활제로서의 효과가 발휘되고, 금형에의 이형성이 향상하는 동시에 혼합물에 있어서 가소성도 향상하고, 피성형물중의 합금분말의 충진율이 향상한다. 자성 합금분말의 충진율의 향상에는, 지방산 중에도 지방산 금속이, 예를 들면, 스테아린산 아연, 스테아린산마그네슘, 스테아린산칼슘이, 특히 과립화분말의 유동성 향상 또는 성형압력의 전달성 향상에 유효하다. 지방산 금속을 함유함으로써, 피성형물의 균일한 충진이 가능하기 때문에, 소형으로 복잡형상의 피성형물을 제조하는 것이 바람직하다. 또한, 비교적 저온에서 휘발하는 스테아린산 또는 미리스틴산 등의 지방산은, 열처리 후의 성형체중에 잔류하기 어려우므로, 특히 합금 분말의 충진율이 높은 피성형물에는 바람직하다.

실시예 8

1축 프레스의 성형압력을 변경시켜 피성형물중의 자성합금분말의 충진율을 변경하는 외에는, 실시예 7에 나타낸 샘플 55와 동일한 제조방법에 따라 샘플 번호 87 내지 91의 샘플을 제조하였다. 다만, 번호 87 내지 89의 샘플은 본 발명의 실시예이고, 번호 90의 샘플 및 실리콘 수지를 0.3 중량부로 변경한 번호 91의 샘플은 비교예이다.

하기 표 8에서 이들의 샘플의 충진율, 자기투과율, 코어 손실을 나타낸다. 다만 이들의 측정방법은 실시예 7의 경우와 동일하므로 그 설명을 생략한다.

	샘플 번호	조성계	분말 충진율(%)	자기투과율	코어 손실(kW/㎥)
실시예	87	Fe	85	61	850
	88		88	66	800
	89		95	68	870
비교예	90		84	58	920
비교예	91		96	68	1400

상기 표 8의 결과로부터 알 수 있듯이, 샘플 번호 87 내지 89의 샘플은 자기투과율, 코어 손실 모두 실시예 7에 설명한 쵸크 코일의 선정기준을 만족한다. 자기투과율은 합금분말의 충진율이 높은 만큼 향상한다. 다만, 충진율이 84% 이하로 되면 자기투과율의 선정기준을 만족시킬 수 없다. 한편, 충진율 96%의 샘플번호 91의 샘플은, 이러한 샘플은 아크릴 수지를 0.9중량부 배합하면 고압에서 성형을 하여도 충진율 96%를 달성할 수 없기 때문에 실리콘 수지를 감소시켜 제조한 것이지만, 합금 분말 끼리의 절연을 확보할 수 없으므로, 코어 손실이 커지고, 코어 손실의 선정기준을 만족시킬 수 없다.

또한, Fe-Si 합금의 조성에서는, 중량%로 7.5중량% 이하의 규소와 나머지 Fe을 주성분으로 하는 Fe-Si계 합금분말을 사용한 경우, 피성형물중의 합금분말의 충진율이 체적환산으로 85 내지 95%의 범위내로 있을 때, 자기투과율이 높고 코어 손실이 낮은 우수한 특성이 수득된다.

실시예 9

자성합금분말인 Fe 분말 및 Fe-Si 합금분말의 평균입자직경을 변경한 이외는, 실시예 7에 있어서 번호 55의 샘플과 동일한 방법에 따라 번호 92 내지 97의 샘플을, 번호 61의 샘플과 동일한 방식에 따라 번호 98 내지 103의 샘플을, 각각 제조하였다. 이어서, 이들의 샘플에 대해서 특성측정을 수행하였다. 다만, 샘플 번호 92 내지 95 및 98 내지 101의 것은 본 발명의 실시예이고, 샘플 번호 96, 97, 102, 103의 샘플은 비교예이다. 또한, 모든 샘플의 피성형물중의 자성합금분말의 충진율은 85 내지 95%의 범위 안에 있다.

표 9에 이들의 샘플의 측정결과를 나타낸다.

표 9의 결과로부터 알 수 있듯이, 자성합금분말의 평균입경이 1 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하의 범위에 있고, 실시예 7에 설명한 쵸크 코일의 선정기준을 만족시키는 결과가 수득되었다.

과전류손실은, 주파수의 2배와 과전류이 흐르는 사이즈의 2배에 비례하여 증가하기 때문에, 자성분말의 표면을 절연체에 피복함으로써 감소된다. 따라서, 과전류는 자성분말의 입경에 의존하기 때문에, 미세한 쪽이 과전류 손실이 감소한다. 예를 들면, 고주파 왜곡 대책용 쵸크 코일에서는, 전류측정 주파수 50 kHz, 측정자속밀도 0.1 T의 측정조건하에서, 코어 손실 1000 kW/㎥ 이하가 바람직하다. 주파수 50 kHz 이상의 과전류손실을 감소시키기 위해서는, 자성합금분말의 평균입경이 1 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.

	샘플 번호	조성계	합금분말 평균입경(㎛)	자기투과율	코어 손실(kW/㎥)
실시예	92	Fe	1	61	880
	93		10	63	790
	94		30	66	820
	95		50	69	980
비교예	96		0.9	58	1300
비교예	97		65	70	2000
실시예	98	Fe-3.5Si	1	60	850
	99		10	61	740
	100		30	64	770
	101		50	67	930
비교예	102		0.8	67	1150
비교예	103		60	58	1700

또한, Fe-Si합금의 조성에 있어서, 7.5중량% 이하의 규소와 나머지 철을 주성분으로 하는 Fe-Si계 합금분말을 사용한 경우에도, 평균입경이 1 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하의 범위내에 들면, 자기투과율이 높고, 코어 손실이 낮은 우월한 특성을 가질 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 높은 주파수 영역에서 사용하여도 코어 손실이 작아서 자기투과율이 크고, 또한 복잡한 형상을 갖는 복합 자성체를 제공할 수 있다.

Claims

철 및 니켈을 주성분으로 하는 자성합금분말, 및 이들을 결합시키기 위한 실리콘 수지로 이루어진 결합제를 혼합하고 압축성형하여 이루어진 것을 특징으로 하는 복합 자성체.
제 1 항에 있어서,

혼합물에 열 확산방지재가 추가로 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 자성체.
제 1 항에 있어서,

피성형물에 지방산이 함유되여 있는 것을 특징으로 하는 복합 자성체.
제 1 항에 있어서,

피성형물중의 자성합금분말의 충진율이 88 내지 95체적%인 것을 특징으로 하는 복합 자성체.
제 1 항에 있어서,

자성합금분말의 평균 입경이 1 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 복합 자성체.
제 1 항에 있어서,

피성형물이 비산화성 분위기중에서 500 내지 900℃의 온도에서 열처리된 것을 특징으로 하는 복합 자성체.
철 및 니켈을 주성분으로 하는 자성합금분말, 절연재, 및 이들을 결합시키기 위한 아크릴 수지로 이루어진 결합제를 혼합하고 압축성형하여 이루어진 것을 특징으로 하는 복합 자성체.
제 7 항에 있어서,

절연재가 유기규소화합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 복합 자성체.
제 7 항에 있어서,

피성형물에 지방산이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 자성체.
제 7 항에 있어서,

피성형물중의 자성합금분말의 충진율이 85 내지 95체적%인 것을 특징으로 하는 복합 자성체.
제 7 항에 있어서,

자성합금분말의 평균 입경이 1 내지 50 ㎛인 것을 특징으로 하는 복합 자성체.
제 7 항에 있어서,

피성형물이 비산화성 분위기중에서 500 내지 900℃의 온도에서 열처리된 것인 것을 특징으로 하는 복합 자성체.
제 7 항에 있어서,

피성형물이 산화성 분위기중에서 250 내지 350℃의 온도에서 열처리된 후, 비산화성 분위기중에서 500 내지 900℃의 온도에서 추가로 열처리된 것인 것을 특징으로 하는 복합 자성체.
철로 이루어진 자성분말 또는 7.5중량% 이하(다만, 0%는 제외됨)의 규소와 나머지 철로 이루어진 합금의 자성분말, 절연재, 및 이들을 결합시키기 위한 아크릴 수지로 이루어진 결합제를 혼합하고 압축성형하여 이루어진 것을 특징으로 하는 복합 자성체.
제 14 항에 있어서,

절연재가 유기규소화합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 복합 자성체.
제 14 항에 있어서,

피성형물에 지방산이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 자성체.
제 14 항에 있어서,

피성형물중의 자성분말의 충진율이 85 내지 95체적%인 것을 특징으로 하는 복합 자성체.
제 14 항에 있어서,

자성분말의 평균입경이 1 내지 50㎛인 것을 특징으로 하는 복합 자성체.
제 14 항에 있어서,

피성형물이 비산화성 분위기중에서 500 내지 900℃의 온도에서 열처리된 것인 것을 특징으로 하는 복합 자성체.
제 14 항에 있어서,

피성형물이 산화성 분위기중에서 250 내지 350℃의 온도에서 열처리된 후, 비산화성 분위기중에서 500 내지 900℃의 온도에서 추가로 열처리된 것인 것을 특징으로 하는 복합 자성체.