KR20110018901A - 압분자심 및 초크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 제1 자성체로서 Fe계 비정질 합금 리본의 분쇄분말과, 제2 자성체로서 Cr을 포함하는 Fe계 비정질 합금 애토마이즈 분말을 주성분으로 하는 압분자심으로서, 상기 분쇄분말은 박판상으로, 대향하는 2주면을 가지며, 상기 주면의 면방향의 최소치를 입경으로 했을 때, 입경이 분쇄분말 두께의 2배 초과 6배 이하인 분쇄분말이 전체 분쇄분말의 80질량％ 이상이고, 동시에 입경이 분쇄분말 두께의 2배 이하인 분쇄분말이 전체 분쇄분말의 20질량％ 이하이며, 동시에 상기 애토마이즈 분말의 입경이 상기 분쇄분말 두께의 1/2 이하, 3㎛ 이상인 압분자심을 제공한다.

Description

압분자심 및 초크{POWDER MAGNETIC CORE AND CHOKE}
본 발명은 TV나 에어 컨디셔너 등 가전기기에 적용되고 있는 PFC 회로에 사용되는 압분자심 및 초크에 관한 것으로, 특히 연자성 Fe계 비정질 합금 분말을 압밀화(壓密化)한 압분자심 및 초크에 관한 것이다.
가전기기 전원회로의 초단부(初段部)는, AC(교류)전압에서 DC(직류)전압으로 변환하는 AC/DC 컨버터 회로로 구성되어 있다. 이 컨버터 회로 내에서 입력 전류의 파형은 일반적으로 전압파형과 위상이 어긋나거나, 전류파형자체가 정현파가 되지 않는 현상이 발생된다고 알려져 있다. 이 때문에 소위 역률이 저하되어 무효전력이 커지고, 또한, 고조파(高調波) 노이즈를 발생시키게 된다. PFC 회로는 이러한 어긋난 AC 입력 전류의 파형을 AC 입력 전압과 동일한 위상이나 파형으로 정형하도록 제어 함으로써, 무효전력 및 고조파 노이즈를 저감시키기 위한 회로이다.
최근, 표준화 단체인 IEC(International Electro-technical Commission: 국제전기표준회의)의 주도로, 각종기기는 PFC 제어의 전원회로를 탑재하는 것이 법령에 의해 필수가 되고 있는 상황이다.
상기 PFC회로에 사용되는 초크에 대해서는 소형화·저배화(低背化) 를 위해 자심(磁心)의 재질로서 포화 자속밀도 Bs가 높은 것이 우수하고, 코어 로스 Pcv가 작은 것이 요구되며, 또한 직류중첩 특성이 우수한 것이 요구된다.
이들 요구를 고려하면, 센더스트나 Fe-Si계 등 금속자성분말의 압분자심이 밸런스가 우수하다고 생각되어 채용되고 있다.
특허문헌 1(일본 특허 공개 2005-57230호 공보)에는 코어 로스를 더욱 저감시키기 위해 Fe계 비정질 합금 리본을 분쇄한 금속분말을 이용한 코어가 제안되고 있다.
또한 특허문헌 2(일본 특허 공개 2002-249802호 공보)에는 성형체 밀도를 향상시키기 위해서 비정질 합금 리본을 분쇄한 판상 분말과 애토마이즈(Atomize)법에 의한 구상분말을 혼합한 것이 제안되고 있다.
일본 특허 공개 2005-57230호 공보 일본 특허 공개 2002-249802호 공보
발명자는 특허문헌 1을 참고하여 Fe계 비정질 합금 리본을 분쇄하는 조건을 검토하였다. 특허문헌 1에 기재된 바와 같이 리본을 열처리함으로써 취화(脆化)시킨 후 분쇄하는 것은 분쇄 효율이 높고 유효하나, 실제로 얻어진 코어에서는 기대되던 낮은 코어 로스를 얻을 수 없었고, 센더스트나 Fe-Si계의 더스트에 비해 뒤떨어지는 문제점이 있다.
특허문헌 2에는, 애토마이즈법으로 얻은 비정질의 구상분말과, 급랭 리본을 분쇄하여 얻어진 비정질의 편평 분말을 혼합함으로써, 압밀화가 용이하고, 압밀도를 향상시킨 압분자심이 제안되고 있다. 그러나, 발명자가 시험해 본 바 특허문헌 2에 나타나 있는 구상분말 및 편평 분말의 직경이 거의 동일할 경우, 압밀도의 향상은 거의 이루어지지 않는다는 문제점이 있다.
그래서, 발명자는 상기의 문제점에 비추어 Fe계 비정질 합금 리본의 분쇄분말을 이용한 압분자심이어도 낮은 코어 로스를 얻을 수 있고, 또한 우수한 직류중첩 특성을 구비하며 게다가 성형체 밀도가 높고 성형체 강도가 큰 압분자심 및 초크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 Fe계 비정질 합금 리본의 특징인 낮은 코어 로스, 우수한 직류중첩 특성을 분쇄분말에도 실현시키기 위하여 분쇄분말의 형태 및 입경에 대해서 검토하여 분쇄분말이 박판상이고, 대향하는 2주면(主面)을 가지며, 주면 방향의 입경의 최소치가 분쇄분말 두께의 2배 초과 6배 이하로 하고, 또한 성형 밀도의 높은 압분자심을 얻기 위하여 상기 분쇄분말 두께의 1/2이하, 3㎛이상의 입경의 Cr을 포함하는 Fe계 비정질 애토마이즈 구상분말을 혼합함으로써 낮은 코어 로스와 양호한 직류중첩 특성을 겸비한 우수한 압분자심 및 이에 도선을 복수회 감아 코일을 형성함으로써 제작할 수 있는 초크를 발견해 냈다.
요컨대, 본 발명은 제1 자성체로서 Fe계 비정질 합금 리본의 분쇄분말과 제2 자성체로서 Cr을 포함하는 Fe계 비정질 합금 애토마이즈 구상분말을 주성분으로 하는 압분자심으로서, 상기 분쇄분말은 박판상이고, 대향하는 2주면을 가지며, 상기 주면의 면방향의 최소치를 입경으로 했을 때, 입경이 분쇄분말 두께의 2배 초과 6배 이하인 분쇄분말이 전체 분쇄분말의 80질량％ 이상이고, 동시에 입경이 분쇄분말 두께의 2배 이하인 분쇄분말이 전체 분쇄분말의 20질량％ 이하이며, 동시에 상기 애토마이즈 구상분말의 입경이 상기 분쇄분말 두께의 1/2이하, 3㎛이상인 것을 특징으로 하는 압분자심이다.
또한, 상기 제1 자성체인 Fe계 비정질 합금 리본의 분쇄분말과 제2 자성체인 Cr을 포함하는 Fe계 비정질 애토마이즈 구상분말의 혼합비율이 질량비로 95:5에서 75:25 사이인 것을 특징으로 하는 압분자심이다.
또한, 주파수 50kHz, 자속밀도 50mT에서의 코어 로스가 70kW/m3이하이고, 자장(磁場) 10000A/m에서의 비투자율이 30 이상인 것을 특징으로 하는 압분자심이다.
또한, 압분자심의 표면에 실리콘 고무를 코팅한 후, 에폭시 수지가 코팅된 것을 특징으로 하는 압분자심이다.
그리고 상술한 압분자심에 도선이 복수회 감겨 코일이 형성된 것을 특징으로 하는 초크이다.
또한, 압분자심은 수지 케이스 내에 격납되고, 상기 압분자심과 상기 수지 케이스 내측은 실리콘 고무로 고착되며, 상기 수지 케이스 외면에 도선이 복수회 감겨 코일이 형성되는 것을 특징으로 하는 초크이다.
본 발명에 따르면, Fe계 비정질 합금 리본이 가지는 저손실이며 직류중첩 특성이 우수한 특성으로, 분쇄에 의한 열화를 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 프레스 성형에 의해 자유 형상으로 성형 가능한 고강도의 압분자심 및 초크를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 입경 50㎛를 초과하는 Fe계 비정질 리본 분쇄분말의 SEM 이미지이다.
도 2는 비교예 1에서의 입경 50㎛ 이하의 Fe계 비정질 리본 분쇄분말의 SEM 이미지이다.
도 3은 분쇄분말의 입경과 코어 로스의 관계도이다.
도 4는 본 발명 및 비교예에서의 주파수와 코어 로스의 관계도이다.
도 5는 본 발명 및 비교예에서의 자장과 비투자율의 관계도이다.
도 6은 50㎛ 이하의 분쇄분말의 함유율과 코어 로스의 관계도이다.
도 7은 코어 압환강도의 평가 방법의 설명도이다.
도 8은 Fe계 비정질 리본 분쇄분말 입경의 설명도이다.
본 발명은 제1 자성체로서 Fe계 비정질 합금 리본의 분쇄분말과 제2 자성체로서 Cr을 포함하는 Fe계 비정질 합금 애토마이즈 구상분말을 주성분으로 하는 압분자심으로서, 상기 분쇄분말은 박판상이고, 대향하는 2주면을 가지며, 상기 주면의 면방향의 최소치를 입경으로 했을 때, 입경이 분쇄분말 두께의 2배 초과 6배 이하인 분쇄분말이 전체 분쇄분말의 80질량％ 이상이고, 동시에 입경이 분쇄분말 두께의 2배 이하인 분쇄분말이 전체 분쇄분말의 20질량％ 이하이며, 동시에 상기 애토마이즈 구상분말의 입경이 상기 분쇄분말 두께의 1/2이하, 3㎛이상인 것을 특징으로 하는 압분자심이다.
또한, 상기의 제1 자성체인 취화(脆化) 열처리된 Fe계 비정질 합금 리본의 분쇄분말과 제2 자성체인 Cr을 포함하는 Fe계 비정질 합금 애토마이즈 구상분말의 혼합비율이, 질량비로 95:5에서 75:25의 사이인 것을 특징으로 하는 압분자심이다.
또한, 주파수 50kHz, 자속밀도 50mT에서의 코어 로스가 70kW/m3이하이며, 동시에 자장 10000A/m에서의 비투자율이 30 이상인 것을 특징으로 하는 압분자심이다.
또한, 상기 압분자심에 도선이 복수회 감겨 코일이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초크이다.
또한, 압분자심의 표면에 실리콘 고무를 코팅한 후 에폭시 수지가 코팅된 것을 특징으로 하는 압분자심이다.
또한, 상기 압분자심에 도선이 복수회 감겨 코일이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초크이다.
또한, 압분자심은 수지 케이스 내에 격납되고, 상기 압분자심과 상기 수지 케이스 내측은 실리콘 고무로 고착되고, 상기 수지 케이스 외면에 도선이 복수회 감겨 코일이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초크이다.
본 발명자는, Fe계 비정질 합금 리본이 가지는 저손실이며 직류중첩 특성이 우수한 특징이 분쇄에 의해 자기특성이 열화되는 문제에 대하여 분쇄에 의한 열화를 최소한으로 억제하는 검토를 실시하였다. 또한, 비교적 자유 형상으로 성형할 수 있는 압분자심의 검토를 실시하였다.
(취화(脆化) 열처리)
Fe계 비정질 합금 리본은 300℃ 이상의 열처리에 의해 취화(脆化)가 일어나고 분쇄되기 쉬워지는 성질을 가지고 있다. 보다 고온에서의 처리로 더욱 취화(脆化) 하여 분쇄하기 쉬워진다. 그러나 380℃를 넘으면 코어 로스가 증가한다. 따라서, 바람직하게는 320℃ 이상 370℃ 이하이다.
(예비 검토)
우선, 360℃에서의 열처리에 의해 취화(脆化) 된 Fe계 비정질 합금 리본(두께 25㎛)을 임팩트 밀(impact mill)로 분쇄하고, 망목 크기(目開き) 106㎛의 체를 통과한 분쇄분말로 코어(압분자심)를 제작하였다. 분쇄분말에 아크릴계의 유기(有機) 바인더를 첨가하고, 무기(無機) 바인더로서 Sb계 저융점 유리를 더 첨가하여 37톤 프레스를 이용하여 2GPa의 압력으로 링 형상으로 성형하였다. 다음에, 분쇄분말의 분쇄에 의한 가공 변형을 제거하고, 동시에 상기 무기 바인더로 분쇄분말을 절연하고, 결착시키기 위한 열처리를 400℃에서 실시하였다. 이 열처리에 의해 상기 유기 바인더는 열분해에 의해 소실된다. 이 코어에 절연 필름을 개재하여 도선을 감아 코일을 형성하였다. 코어 로스를 측정한 바, 자속밀도 50mT, 주파수 50kHz에서 115kW/m3, 100kHz에서 249kW/m3으로 큰 값밖에 얻을 수 없었다(비교예3).
(Fe계 비정질 합금 리본 분쇄분말)
그래서, 상기 큰 코어 로스 값의 원인을 밝히기 위해서 상기 망목 크기(目開き) 106㎛의 체를 통과한 분쇄분말을, 망목 크기(目開き)가 보다 작은 체를 이용하여 더 분급하여 분쇄분말의 입경을 파라미터로 하여 코어 로스를 조사하였다. 결과를 도 3에 나타내었다. 여기서, 분쇄분말의 입경이란 체의 망목 크기(目開き)에 1.4배 곱한 수치로, 박판상으로 분쇄된 분말의, 주면의 면방향의 최소치와 대체로 동일하다.
도 8에 나타낸 예로 설명한다. Fe계 비정질 합금 리본 분쇄분말 1의 입경은 주면의 면방향의 최소치 d이다. t는 Fe계 비정질 합금 리본 두께이다.
분쇄분말의 입경은 체의 망목 크기(目開き)로 관리되는 수치이나, 주사형 전자현미경(이하, SEM이라 기재한다.) 에 의해 관찰, 측정한 수치와 대체로 일치하는 것이다.
도 3으로부터 입경이 50㎛ (리본 두께의 2배) 이하인 것은 급격하게 코어 로스가 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서, 입경이 50㎛ (리본 두께의 2배) 이하인 분쇄분말이 포함됨으로써, 코어 로스가 증대한다고 생각할 수 있다. 그리고 각각의 입경의 분쇄분말 형상을 SEM으로 관찰하였다. 그 결과, 코어 로스가 작은 값을 나타내고 있는 입경이 50㎛를 초과하는 분쇄분말에서는, 도 1에 나타난 바와 같이 분쇄 전의 비정질 리본의 2주면에 대응되는, 분쇄분말의 2주면에는 가공 흔적이 불명료하였다.
또한, 상기 2주면 단부는 엣지를 명료하게 관찰할 수 있었다.
한편, 50㎛이하의 분쇄분말에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이 2주면에도 분쇄에 의해 분명하게 가공에 의해 깎여져 있는 형태가 관찰되어 2주면 단부의 엣지도 명료하지 않았다.
다음으로, 특히 코어 로스를 열화시키는 입경 50㎛ (리본 두께의 2배) 이하의 분쇄분말의 함유량에 대하여 검토하였다. 망목 크기(目開き) 35㎛ (입경 49㎛)의 체를 통과한 분쇄분말을, 입경 50㎛ 초과 150㎛ 이하의 분쇄분말에 혼합시키고 입경 50㎛이하의 분쇄분말의 코어 로스에의 영향을 조사하였다. 결과를 도 6에 나타내었다. 입경 50㎛ 이하의 분쇄분말의 함유량이 20질량％ 이하이면 코어 로스의 열화는 거의 일어나지 않음을 알 수 있다.
결국, 입경 50㎛ 이하의 분쇄분말이 20질량％ 이하이면 코어 로스를 증가시킬 우려는 없다.
이상의 측정 결과와 SEM 관찰 결과에 따라, Fe계 비정질 합금 리본(두께25㎛)의 분쇄에 있어서, 분쇄 전의 Fe계 비정질 합금 리본의 2주면에의 가공 흔적이 불명료한 분쇄(입경 50㎛ 초과)라면 낮은 코어 로스의 특징을 유지할 수 있으나, 2주면의 단부 엣지를 포함하는 적어도 2주면으로의 분쇄가 분명할 경우(입경 50㎛ 이하)에는 코어 로스가 현저하게 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 상기 코어 로스가 현저하게 증가하는 원인으로는, 2주면에 미치는 가공 변형이 분쇄분말에 잔류하기 때문이라고 생각할 수 있다.
취화(脆化)된 Fe계 비정질 합금 리본 분쇄의 경우, 리본 두께의 2배를 초과하는 입경(입경 50㎛ 초과)이라면, 주면에의 분쇄는 거의 이루어지지 않는다고 추정할 수 있다.
그러나, 2주면으로의 분쇄가 분명한 분쇄분말(입경 50㎛ 이하)이 포함되는 경우라 하더라도 전체 분쇄분말 함유량의 20 질량％ 이하일 경우에는 코어 로스의 열화는 거의 일어나지 않는다.
프레스 성형 시에는 성형 금형 내에서 분말이 유동함으로써, 성형 밀도가 향상되어 치밀한 성형체를 얻을 수 있으나, 박판상의 분말은 유동성이 뒤떨어진다. 따라서 입경이 150㎛ (리본 두께의 6배)를 초과하면 치밀한 성형체를 얻을 수 없다. 따라서, 분쇄분말의 입경은 보다 바람직하게는 50㎛(리본 두께의 2배) 초과 150㎛(리본 두께의 6배) 이하이다.
그리고, 분쇄분말에는 체에 의한 분급 후에도 분급범위를 초과하는 조대 분쇄분말이 미량 혼합될 수 있다. 본 발명에서 상기 분급범위를 초과하는 조대 분쇄분말이 존재하는 경우라도 미량이라면 문제없다.
(Fe 비정질 합금 구상분말)
다음으로, 성형체 밀도의 향상에 대하여 검토하였다. 상술한 바와 같이 특허문헌 2에 기재된 구상분말의 입경에서는, 혼합해도 밀도향상은 불가능하였다. 발명자는 물 애토마이즈법으로 얻은 Fe계 비정질 합금 구상분말의 입경을 파라미터로 하여 검토하였다. 그 결과, 분쇄분말 두께보다 입경이 작을 경우에 성형체의 밀도가 향상되는 것을 알았다. 원인으로는 박판상의 분쇄분말의 분쇄면 근방의 공극은, 분쇄분말만 있는 경우에는 프레스에 의해서도 충전되기 어려운데 대하여, 분쇄분말 두께 미만의 구상분말이 상기 분쇄면 근방의 공극으로 들어감으로써 충전 밀도가 향상된다고 생각된다. 또한, 구상분말에 의해 프레스 성형시의 분체의 유동성이 향상된다고 생각된다.
밀도향상에는 구상분말의 입경이 박판상 분쇄분말 두께의 50% 이하가 바람직하다. 리본 두께가 25㎛일 경우, 12.5㎛ 이하가 바람직하다. 보다 작은 입경은 상술한 공극을 더 효과적으로 채울 수 있으나, 입경이 작아지면 구상분말끼리의 응집력이 커져 분산이 어려워진다. 따라서, 입경으로는 3㎛ 이상이 바람직하다.
구상분말의 입경은, 레이저 회절 산란법에 의해 측정된 메디안 경 D50(누적 50질량％에 상당하는 입자경)이며, Fe계 비정질 합금 리본 분쇄분말과 동일하게 SEM에 의해 관찰, 측정한 수치와 대체로 일치하는 것이다. 그리고, Fe계의 구상분말에서는 입경이 작아짐에 따라 표면적이 커지기 때문에, 코어 제작시의 수증기 등의 분위기에 의한 산화 문제가 발생한다. 이 대책으로는, 구상분말의 조성에서 Cr을 함유하는 Fe계 비정질 합금 애토마이즈 구상분말을 사용함으로써 해결할 수 있다.
(분쇄분말과 구상분말의 혼합비율)
분쇄분말과 구상분말의 혼합 비율은, 질량비로 95:5 이상의 구상분말이 존재하면, 성형체 밀도 향상 효과가 명확해지고, 질량비 75:25까지 밀도는 향상된다. 이를 넘어서 구상분말을 증가시켜도 성형체 밀도는 향상되지 않는다. 원인으로는 상기 공극을 채우는 효과가 없어지기 때문이라고 생각된다. 따라서, 구상분말의 혼합율은 5질량％ 이상, 25질량％ 이하가 바람직하다.(실시예 9, 10, 11, 비교예 5, 6)
(유기 바인더, 무기 바인더)
분쇄분말과 구상분말의 혼합 분말을 프레스로 성형할 때, 실온에서 분체끼리를 결착시키기 위한 유기 바인더가 필요하다.
또한, 분쇄의 가공 변형을 제거하기 위하여 성형 후에 400℃, 1시간의 열처리가 필요하다. 상기 열처리에 의해 유기 바인더는 열분해에 의해 소실되어 버린다. 따라서, 유기 바인더뿐인 경우에는, 열처리 후에 분쇄분말 및 구상분말의 각 분말끼리의 결착력은 거의 없어지고, 성형체 강도도 없어져 버린다.
그래서, 400℃ 정도의 열처리 후, 실온까지 냉각한 후에도 각 분말끼리를 결착시키기 위해서 무기 바인더가 유기 바인더와 함께 첨가된다. 무기 바인더는, 유기 바인더가 열분해 되는 온도영역에서 유동성이 발현되기 시작하여, 분말표면으로 넓게 젖어 들어가 분말끼리를 결착시킨다. 또한, 동시에 분말표면의 무기 바인더는 분말간의 모관현상에 의해 절연을 더 확실하게 한다. 상기 결착력이나 절연성은 실온으로 냉각한 후에도 유지된다.
유기 바인더는 성형 공정 및 열처리 전 단계에서, 성형체에 변형이나 크랙을 발생시키지 않도록 분체간의 결착력을 유지시키고, 동시에 성형 후의 열처리에서 용이하게 열분해 되는 것이 바람직하다. 온도 400℃에서 열분해가 대체로 종료되는 바인더로서는 아크릴계 수지가 적합하다.
무기 바인더로서는, 비교적 저온에서 유동성을 얻을 수 있는 저융점 유리나, 내열성, 절연성이 우수한 실리콘 레진이 바람직하다. 실리콘 레진은 메틸 실리콘 레진이나 페닐 메틸 실리콘 레진이 보다 바람직하다.
첨가하는 양은, 무기 바인더의 유동성이나 분말 표면과의 흡습성이나 접착력, 금속분말의 표면적과 열처리 후의 코어에 요구되는 기계적 강도, 그리고 요구되는 코어 로스에 의해 결정된다. 무기 바인더의 첨가량을 늘리면 코어의 기계적 강도는 증가하나, 분쇄분말이나 구상분말에의 응력도 동시에 증가한다. 이 때문에，코어 로스도 증가한다. 따라서 낮은 코어 로스 및 높은 기계적 강도는 트레이드오프의 관계에 있다. 요구되는 코어 로스와 기계적 강도를 고려하여 첨가량은 적정화된다.
(분쇄분말과 구상분말 등의 혼합)
분쇄분말과 구상분말 및 유기 바인더, 그리고 무기 바인더의 혼합에는 건식 교반 혼합기를 이용한다. 또한, 프레스 성형시의 분말과 금형과의 마찰을 저감시키기 위해서 스테아린산 또는 스테아린산 아연 등 스테아린산염을 1질량％ 이하 첨가하는 것이 바람직하다.
(조립(造粒))
상기 혼합 공정에서, 유기 바인더에 함유되어 있는 유기 용제에 의해 혼합 분말은 넓은 입도 분포를 가진 응집분말이 된다. 진동 체(sieve)로서 망목 크기(目開き) 425㎛의 체를 통과시킴으로써 조립분말을 얻을 수 있다.
(성형)
성형으로는 성형 금형을 이용하여 프레스 성형을 실시한다. 1GPa 이상 3GPa 이하의 압력에서, 수초 정도의 유지시간으로 성형할 수 있다. 상기 유기 바인더의 함유량이나 필요한 성형체 강도에 의해 압력 및 유지시간은 적정화된다.
(성형 후 열처리)
높은 연자성 특성을 얻기 위해서는 상술한 분쇄 공정 및 성형 공정에서의 응력 변형을 완화시킬 필요가 있다. 코어 로스와 열처리 온도의 관계를 조사하면, 350℃ 이상 420℃ 이하에서 응력 변형의 완화 효과가 크고, 낮은 코어 로스를 얻을 수 있다.
350℃ 미만에서는 응력 완화가 불충분하고, 420℃를 초과하면 분쇄분말의 일부 결정화가 시작되기 때문에 코어 로스가 현저하게 증가한다. 따라서, 바람직하게는 350℃ 이상 420℃ 이하이다. 또한 안정적으로 낮은 코어 로스 특성을 얻기 위해서는 380℃ 이상 410℃ 이하가 보다 바람직하다.
여기서, 결정화 온도에 대하여 기술한다. 결정화 온도는 시차주사 열량계(DSC)로 발열 거동을 측정함으로써 결정할 수 있다. 후술하는 실시예에서는 Fe계 비정질 합금 리본으로서 Metglas사 제조의 2605SA1을 사용하였다. 합금 리본의 결정화 온도는 510℃이며, 상기 분쇄분말의 결정화 온도 420℃에 비해 높다.
이 원인으로서, 분쇄분말에서는 분쇄 시의 응력에 의해 합금 리본 본래의 결정화 온도보다 낮은 온도에서 결정화가 개시된다고 추정할 수 있다.
(코어의 절연 코팅)
일반적으로 도전성이 있는 금속제 코어에는 표면에 수지 코팅 등의 절연 처리를 함으로써, 감는 도선과의 사이에 충분한 절연을 확보시켜 사용시의 코어를 통한 단락을 방지한다. 다른 절연 방법으로서 코어를 수지 케이스 내에 격납하고, 케이스 외면 상에 도선을 감는 방법이 있다. 소형화에는 수지 코팅에 의한 절연 처리하는 것이 바람직하고, 높은 절연 신뢰성을 확보하기 위해서는 수지 케이스 내 격납하는 것이 바람직하다.
발명자는 당초 유동층에 의한 에폭시 수지 코팅을 시험해 본 바, 코팅 후에는 코팅 전(없음)에 비해 특성이 열화하는 현상이 관찰되었다. 이 원인으로서, 에폭시 수지가 고화됨으로써 코어에 응력이 걸려 자기특성이 열화한다고 추측하였다. 그래서 코어에의 응력이 작은 수지 등에 의해 자기특성의 열화를 회피할 수 있는 가능성을 검토하였다. 그 결과, 실리콘 고무 코팅에 의하면 자기특성이 거의 열화하지 않음을 알 수 있었다.
그러나, 실리콘 고무 코팅상에 직접 도선을 감을 경우, 실리콘 고무가 탄성 변형되어 균일하게 감는 것이 어려워지기 때문에, 실리콘 고무 코팅 상에 에폭시 수지 등의 코팅을 더 실시함으로써 자기특성의 열화를 회피하면서 에폭시 수지 코팅 상에 도선을 균일하게 감을 수 있게 된다.
그리고, 상기 에폭시 수지 코팅에 의한 특성의 열화는 코어가 대형화됨에 따라서 인지할 수 없게 된다. 코어 체적에 대한 코어 표면적의 비율이 작아짐으로써 코어 전체에 대한 응력이 걸리는 코어 표면 근방의 체적율이 저하되어 실질적으로 열화를 인지할 수 없게 되는 것이라고 추정할 수 있다. 코어 표면적 및 코어 체적의 비율로서, 코어표면적/코어체적의 값이 0.7 이상이면 실리콘 코팅에 의한 열화 방지에 유효하고, 더욱이 0.9 이상이면 현저한 효과를 낼 수 있다.
(코어의 수지 케이스에 의한 절연)
상술한 바와 같이, 높은 절연 신뢰성을 확보하기 위해서는 코어를 수지 케이스 내에 격납하도록 한다. 수지 케이스에 격납할 때에는 코어에 응력이 걸리지 않도록 하기 위해서, 코어의 외형 치수보다, 수지 케이스의 내부 치수를 조금 크게 제작한다. 또한, 코어가 케이스 내부에서 움직이면 사용 시에 노이즈 발생의 우려가 있으므로 케이스 내측과 코어는 접착에 의해 고착될 필요가 있다. 고착 방법은, 상술한 바와 같이 수지로부터 코어에의 응력이 작은 실리콘 고무에 의한 접착이 바람직하다. 또한, 상정되는 충격 범위에서, 코어가 케이스 내에 고정되어 있으면 되므로, 케이스 내면과 코어 표면의 전체면이 고착될 필요는 없고, 예상되는 내충격성을 고려하여 접착 면적 및 접착 개소를 결정할 수 있다.
(Fe계 비정질 합금 리본)
Fe계 비정질 합금 리본에 대하여 이하에 설명한다.
Fe계 비정질 합금 리본으로서, 합금 조성이 FeaSibBcCdMe (단, M은 Cr, Mo, Mn, Zr, Hf의 1종 이상의 원소이며, 원자％로 50=a=90, 5=b=30, 2=c=15, 0=d=3, 0=e=10, a+b+c+d+e=100)로 표시되는 것이 바람직하다.
Fe량 a는, 원자％로 60% 이상 80% 이하가 바람직하다. 또한, 50원자％（이하 、％로 기재되는 것은 원자％를 나타낸다)보다 적으면 내식성이 저하되어 장기간의 안정성이 우수한 안테나용 자심을 얻을 수 없다. 그리고 90%를 초과하면 후술하는 Si, B 등이 부족해져서 비정질 합금 리본을 얻는 것이 공업적으로 어려워진다. Fe량 a가 50원자％ 이상이 되는 범위에서, Fe량의 10% 이하를 Co, Ni의 1종 또는 2종으로 치환할 수 있다. Co, Ni는 Fe량의 5% 이하이면 더욱 바람직하다.
Si는 비정질 형성능에 기여하는 원소로서 필수이며, Si량 b로서는 5% 이상 첨가한다. 단, 포화 자속밀도를 향상시키기 위해서는 30% 이하로 할 필요가 있다.
B는 비정질 형성능에 가장 기여하는 원소로서 필수이다. B량 c로서는 2% 미만이면 열안정성이 저하되고, 15%보다 많으면 첨가하더라도 비정질 형성능 등의 개선 효과를 볼 수 없다.
M은 연자기(軟磁氣) 특성의 개선에 유효한 원소이다. M량 e로서는 바람직하게는 8% 이하이며, 10%를 초과하면 포화 자속밀도가 저하된다.
C는 각(角)형성 및 포화 자속밀도의 향상에 효과가 있으므로 C량 d로서는 전체에서 3% 이하로 포함할 수 있다. 3%보다 많으면 취화(脆化)와 열안정성이 저하된다.
또한, 상기 합금 조성을 100%로 하여, 불가피한 불순물로 S, P, Sn, Cu, Al, Ti에서 적어도 1종 이상의 원소가 0.5% 이하 존재할 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 상세하게 기술한다.
(실시예 1)
Fe계 비정질 합금 리본으로서 평균 두께 25㎛, 폭 213mm의 Metglas사 제조의 2605SA1재를 이용하였다. 이 Fe계 비정질 합금 리본을 공심으로 감아 10kg으로 만들었다. 상기의 감은 것을 건조된 대기분위기의 오븐에서 360℃, 2시간 가열하여 취화(脆化)시켰다. 오븐에서 꺼낸 상기 감은 것을 냉각한 후, 주식회사 달톤 제조의 임팩트 밀(처리 능력 20kg/시간, 회전수 18000rpm)로 분쇄하였다. 분쇄분말을 망목 크기(目開き) 106㎛ (입경 149㎛)의 체에 통과시켰다. 약 70 질량％가 통과되었다. 그리고 망목 크기(目開き) 35㎛ (입경 49㎛)의 체에 의해 통과되는 분쇄분말을 제거하였다. 망목 크기(目開き) 106㎛의 체에 통과되고, 망목 크기(目開き) 35㎛의 체에 통과되지 못한 분쇄분말을 SEM으로 관찰하였다. 체를 통과한 분말은 분쇄 전의 합금 리본의 2주면에의 가공의 흔적은 거의 인지되지 않았다. 2주면 단부의 엣지는 분명하였다. 2주면의 형상은 부정형으로 최소 입경이 상기 체의 망목 크기(目開き)에 약 1.4배 곱한 숫자인 50㎛~ 150㎛였다.
상기 분쇄분말 80g에 대하여, Cr 함유의 Fe계 비정질 합금 애토마이즈 구상분말로서 엡손 엣믹스(Epson Atmix)주식회사 제조의 Fe74B11Si11C2Cr2(입경 5㎛)를 20g(20질량％ 첨가) 가한 합계 100g에 대하여, 무기 바인더로서 Sb계 저융점 유리:일본 프릿(Frit) 주식회사 제조의 VY0007M1을 2.0g (2질량％ 첨가), 유기 바인더로서 아크릴계의 쇼와고분자주식회사 제조의 폴리졸 AP-604를 1.5g (1.5질량％ 첨가), 스테아린산 아연을 0.5g (0.5질량％ 첨가) 각각 측정하여 주식회사 달톤 제조의 만능혼합 교반기에서 혼합하였다.
혼합 분말을 망목 크기(目開き) 425㎛의 체를 통과시켜 조립분말을 얻었다. 37톤 프레스기를 사용하여 외형 치수가 외경 14mm, 내경 7.5mm, 높이 5.5mm의 토로이달 형상이 되도록 압력 2GPa, 유지시간 2초로 프레스 성형하였다.
얻어진 성형체에 대하여, 오븐에서 대기 분위기 중, 400℃, 1시간의 열처리를 실시한 후, 신에츠(信越) 실리콘 주식회사 제조의 실리콘 고무 코팅재 KE-4895를 딥법으로 도포하고, 120℃, 1시간의 조건으로 고착화시켜 실리콘 고무 코팅품을 얻었다. 도포 두께는 도포 전후를 마이크로미터로 측정하여 약 50㎛였다. 소마르 주식회사 제조의 에폭시 수지 에피폼을 분체 유동법으로 도포하고, 170℃로 고화시켜 에폭시 수지 코팅품을 얻었다. 두께를 상기와 동일한 방법으로 측정한 결과 100㎛~300㎛였다.
이상의 공정에 의해 제작된 토로이달 코어에 직경 0.25mm의 절연 피복 도선을 20회 감는 것을 2회 실시하여 코일을 2조 제작하였다. 이와쯔(岩通)계측 주식회사 제조의 B-H 분석기 SY-8232를 사용하여 자속밀도 50mT, 주파수 50kHz 및 100kHz의 조건으로 코어 로스를 측정한 결과, 각각 49kW/m3, 119kW/m3이었다.
또한, 직류중첩 특성은 토로이달 코어에 직경 0.6mm의 절연 피복 도선을 30회 감고, 휴렛 펙커드사 제조의 HP-4284A를 사용하여, 100kHz, 1V의 조건으로 자장 H=0, 5000및 10000A/m에서의 비투자율μ을 측정한 결과, 각각 65, 50, 31이었다.
표 １의 No.1(실시예1)에 결과를 정리하였다.
(비교예 1)
실시예 1의 조건에서 Fe계 비정질 합금 리본 분쇄분말 대신에 센더스트(입경 D50=60㎛)를 사용하고, 다른 조건에 대해서는 실시예 1과 동일한 조건으로 하여 토로이달 코어를 제작하여 코어 로스 및 직류중첩 특성을 조사하였다. 표 １의 No. 10(비교예 1)에 결과를 정리하였다. 주파수 50kHz, 자속밀도 50mT에서의 코어 로스가 85kW/m3이고, 자장 10000A/m에서의 비투자율이 22였다.
(비교예 2)
실시예 1의 조건에서 Fe계 비정질 합금 리본 분쇄분말 대신에 Fe-Si 6.5% 분말로서 주식회사 다이도토쿠슈코우(大同特殊鋼) 제조의 DAPMS7(입경 D50=75㎛)을 사용하고, 다른 조건에 대해서는 실시예 1과 동일한 조건으로 하여 토로이달 코어를 제작하여 코어 로스 및 직류중첩 특성을 조사하였다. 표 １의 No. 11(비교예 2)에 결과를 정리하였다. 주파수 50kHz, 자속밀도 50mT에서의 코어 로스가 161kW/m3이고, 자장 10000A/m에서의 비투자율이 38이었다.
도 4에, 표 １의 No. 1(실시예 1)과, 분말의 재료를 센더스트(Fe-Si계)로 변경한 No．10(비교예 1), 및 Fe-Si계로 변경한 No．11(비교예 2)의 코어 로스 주파수 특성의 평가 결과를 나타내었다. No.1(실시예 1)의 코어 로스는 50kHz 및 100kHz에서 가장 낮은 값을 나타내고 있다.
또한, 도 5에, 상기와 동일한 시료로 투자율μ의 자장 H의 의존성의 평가 결과를 나타내었다. H=0A/m에 대하여, H=5000A/m, 10000A/m에서의 저하율이 작을 수록 양호한 직류중첩 특성을 나타내는데, No．1(실시예 1)은 No．11(비교예 2) (Fe-Si계)에 뒤떨어지나, No．10(비교예 1)(센더스트)에 비하면 매우 양호하다.
이상에서, 실시예 1은 비교예 1, 비교예 2에 비해 낮은 코어 로스를 가지며, 직류중첩 특성도 비교예 1보다 우수함을 알 수 있다.
(실시예 2)
실시예 1의 조건에서 Cr 함유의 Fe계 비정질 합금 애토마이즈 구상분말 Fe74B11Si11C2Cr2의 입경을 10㎛로 하고, 또한 외형 치수를 외경 30mm, 내경 20mm, 높이 8.5mm의 토로이달 형상으로 하고, 다른 조건은 실시예 1과 동일하게 하여 토로이달 코어를 제작, 평가하였다. 표 １의 No.2(실시예 2)에 결과를 정리하였다. 주파수 50kHz, 자속밀도 50mT에서의 코어 로스가 53kW/m3이고, 또한 자장 10000A/m에서의 비투자율이 31이라는 우수한 특성을 얻었다.
(실시예 3, 4)
실시예 1의 조건에서 외형 치수를 외경 40mm, 내경 23.5mm, 높이 12.5mm의 토로이달 형상으로 하고, 다른 조건은 실시예 1과 동일하게 하여 토로이달 코어를 제작, 평가하였다. 실시예 3에서는, 실리콘 고무 코팅 후 에폭시 수지 코팅을 실시하고, 실시예 4에서는 실리콘 고무 코팅은 실시하지 않고, 에폭시 수지 코팅만 하여 비교 평가하였다. 코어표면적/코어체적=4137/10281= 약 0.40로 작기 때문에 실리콘 고무 코팅 유무에서의 유의차는 인지할 수 없었다.
표 １의 No.3(실시예3), No．4(실시예4)에 결과를 정리하였다. 주파수 50kHz, 자속밀도 50mT에서의 코어 로스가, 각각 44kW/m3, 45kW/m3이고, 또한 자장 10000A/m에서의 비투자율이 모두 30이라는 우수한 특성을 얻었다.
(실시예 5)
실시예 1의 조건에서 무기 바인더의 Sb 저융점 유리를 일본전기유리주식회사 제조의 Glass 60/200로 하고, 다른 조건은 실시예 1과 동일하게 하여 토로이달 코어를 제작, 평가하였다. 표１의 No. 5(실시예 5)에 결과를 정리하였다. 주파수 50kHz, 자속밀도 50mT에서의 코어 로스가 55kW/m3이고, 또한, 자장 10000A/m에서의 비투자율이 31이라는 우수한 특성을 얻었다.
(실시예 6)
실시예 1에서는 무기 바인더의 Sb 저융점 유리의 첨가량이 2질량％이었으나, 실시예 6에서 상기 Sb 저융점 유리의 첨가량을 5질량％로 하고 다른 조건은 실시예 1과 동일하게 하여 토로이달 코어를 제작, 평가하였다. 표１의 No. 6(실시예6)에 결과를 정리하였다. 주파수 50kHz, 자속밀도 50mT에서의 코어 로스가 66kW/m3로, 실시예 1의 49kW/m3에 비해서 크다. 또한, 자장 10000A/m에서의 비투자율은 30으로 실시예 1의 31과 거의 동일하였다.
코어의 기계적 강도를 비교하였다. 도 7에 나타내는 평가 방법으로, 코어 파괴시의 최대가중 P(N）을 이용하여 압환강도σr(MPa)를 다음 식에서 구하였다.
σr=P(D-d)/Id2
여기서, D는 코어의 외경(mm), d는 코어의 두께(mm), I는 코어의 높이(mm)이다.
그 결과, 실시예 1의 코어는 12MPa이고 실시예 6의 코어는 25MPa였다.
무기 바인더의 첨가량을 늘리면, 코어의 기계적 강도는 증가하는데, 분쇄분말이나 구상분말에의 응력도 동시에 증가하고, 코어 로스도 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 낮은 코어 로스 및 높은 기계적 강도는 트레이드오프의 관계에 있다.
(실시예 7)
실시예 1의 조건에서, 무기 바인더의 Sb 저융점 유리 대신에 페닐 메틸 실리콘 레진으로서 아사히카세이왁커실리콘주식회사 제조의 SILRES H44를 1.0g (1질량％ 첨가) 이용하고, 다른 조건은 실시예 1과 동일하게 하여 토로이달 코어를 제작, 평가하였다. 표１의 No. 7(실시예7)에 결과를 정리하였다. 주파수 50kHz, 자속밀도 50mT에서의 코어 로스가 55kW/m3이고, 또한, 자장 10000A/m에서의 비투자율이 30이라는 우수한 특성을 얻었다.
(실시예 8)
실시예 1의 조건에서, Sb 저융점 유리 대신에 메틸 실리콘 레진으로서 아사히카세이왁커실리콘 주식회사 제품 SILRES MK를 0.8g (0.8질량％ 첨가) 이용하고, 다른 조건은 실시예 1과 동일하게 하여 토로이달 코어를 제작, 평가하였다. 표１의 No. 8(실시예 8)에 결과를 정리하였다. 주파수 50kHz, 자속밀도 50mT에서의 코어 로스가 70kW/m3이고, 또한, 자장 10000A/m에서의 비투자율이 30이라는 우수한 특성을 얻었다.
(비교예 3)
실시예 1의 조건에서, 망목 크기(目開き) 32㎛ (입경 45㎛)의 체를 통과한 분쇄분말을 제거하지 않고, 다른 조건은 실시예 1과 동일하게 하여 토로이달 코어를 제작, 평가하였다. 상기 체를 통과하지 않은 분쇄분말을 진동 체로 분급한 결과, 입경은 20㎛ 이상 150㎛ 이하였다. 또한, 분쇄분말 중의 50㎛이하의 함유율은 40질량％였다. 표１의 No. 12(비교예 3)에 결과를 정리하였다. 주파수 50kHz의 조건에서의 코어 로스는 115kW/m3로 크다.(도 6)
(비교예 4)
실시예 1의 조건에서, 실리콘 고무 코팅을 실시하지 않고 에폭시 코팅만을 실시하고, 다른 조건은 실시예 1과 동일하게 하여 토로이달 코어를 제작, 평가하였다. 표１의 No.13(비교예 4)에 결과를 정리하였다. 주파수 50kHz에서의 코어 로스가 90kW/m3로 크다. 코어표면적/코어체적=590/603= 약 0.98로 크기 때문에 에폭시 수지의 응력에 의한 코어 로스의 열화가 현저한 것을 알 수 있다.
(실시예 9, 10, 11, 비교예 5, 6)
실시예 1의 조건에서, 분쇄분말과 구상분말의 혼합비율을 100:0, 95:5, 85:15, 75:25, 70:30로 변경하고, 다른 조건은 실시예 1과 동일한 조건으로 토로이달 코어를 제작하여 성형체 밀도를 평가하였다. 표 ２에, 실시예 1의 결과도 포함시켜 정리하였다. 구상분말의 비율이 5% 이상, 15%, 25%에서 밀도는 향상되었다. 그러나, 30%에서는 25%와 동일하였다.
(실시예 12)
실시예 1의 조건에서, 400℃, 1시간의 열처리 후의 성형체를 코어를 이용하여, 외형 치수가 외경 15mm, 내경 6.5mm, 높이 6.5mm, 두께 0.6mm인 듀퐁 주식회사 제조의 유리 강화 PET수지 케이스에 격납하고, 코어 외주면과 대면하는 수지 케이스 외주내면 내의 동일한 간격의 6개소에, 실리콘 고무를 각각 주입하고, 또한, 상기 6개소에 대응되는 코어 내주면과 대면하는 수지 케이스 내주 내면의 6개소에도 동일하게 실리콘 고무를 주입하였다. 링 모양의 뚜껑을 수지 케이스에 에폭시계 접착제로 접착하여 토로이달 코어를 제작하였다. 얻어진 코어에 실시예 1과 동일하게 도선을 감고, 평가하였다. 표１의 No. 9(실시예 12)에 결과를 정리하였다. 주파수 50kHz, 자속밀도 50mT에서의 코어 로스가 48kW/m3이고, 또한, 자장 10000A/m에서의 비투자율이 31이라는 우수한 특성을 얻었다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
1 ：　Fe계 비정질 합금 리본 분쇄분말

Claims (6)

  1. 제1 자성체로서 Fe계 비정질 합금 리본의 분쇄분말과, 제2 자성체로서 Cr을 포함하는 Fe계 비정질 합금 애토마이즈 구상분말을 주성분으로 하는 압분자심으로서, 상기 분쇄분말은 박판상으로, 대향하는 2주면을 가지며, 상기 주면의 면방향의 최소치를 입경으로 했을 때, 입경이 분쇄분말 두께의 2배를 초과하고 6배 이하인 분쇄분말이 전체 분쇄분말의 80질량％ 이상이고，동시에 입경이 분쇄분말 두께의 2배 이하인 분쇄분말이 전체 분쇄분말의 20질량％ 이하이며，동시에 상기 애토마이즈 구상분말의 입경이 상기 분쇄분말 두께의 1/2 이하, 3㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 압분자심.
  2. 제１항에　있어서，
    상기 제1 자성체인 Fe계 비정질 합금 리본의 분쇄분말과, 제2 자성체인 Cr을 포함하는 Fe계 비정질 합금 애토마이즈 구상분말의 혼합　비율이, 질량비로 95:5에서 75:25 사이인 것을 특징으로 하는 압분자심.
  3. 제１항　또는　제２항에　있어서,
    주파수 50kHz, 자속밀도 50mT에서의 코어 로스가 70kW/m3　이하이고,　자장 10000A/m에서의　비투자율이 30 이상인 것을 특징으로 하는 압분자심.
  4. 제１항　내지　제３항에 따른 압분자심의 표면에 실리콘 고무를 코팅한　후, 에폭시 수지가 코팅 되는 것을 특징으로 하는 압분자심.
  5. 제4항에 따른 압분자심에 도선이 복수회 감겨 코일이 형성되는 것을 특징으로 하는 초크.
  6. 제1항 내지 제3항에　따른 압분자심은 수지 케이스 내에 격납되고, 상기 압분자심과 상기 수지 케이스 내측은 실리콘 고무로 고착되고, 상기 수지 케이스 외면에 도선이 복수회 감겨 코일이 형성되는 것을 특징으로 하는 초크.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170093954A (ko) * 2015-01-22 2017-08-16 알프스 덴키 가부시키가이샤 압분 코어, 그 압분 코어의 제조 방법, 그 압분 코어를 구비하는 전기·전자 부품, 및 그 전기·전자 부품이 실장된 전기·전자 기기
USD834569S1 (en) 2017-08-08 2018-11-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Router
USD843359S1 (en) 2017-08-08 2019-03-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Router
KR20240080661A (ko) * 2022-11-30 2024-06-07 한국생산기술연구원 연자성 코어의 제조 방법

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI407462B (zh) 2009-05-15 2013-09-01 Cyntec Co Ltd 電感器及其製作方法
CN101908796B (zh) * 2010-06-22 2012-12-26 李振 一种高频电机的非晶合金定子铁芯的制备方法
JP2012099739A (ja) * 2010-11-04 2012-05-24 Toho Zinc Co Ltd コアセグメント、環状コイルコア及び環状コイル
CN103250215B (zh) * 2010-12-13 2017-02-15 阿莫泰克有限公司 非晶质磁性部件以及利用该部件的电动马达及其制造方法
US20180138760A1 (en) * 2010-12-13 2018-05-17 Amotech Co., Ltd. Amorphous magnetic component, electric motor using same and method for manufacturing same
KR101317892B1 (ko) * 2011-01-24 2013-10-16 주식회사 아모텍 비정질 스테이터 및 그의 제조방법
CN103370753B (zh) * 2011-02-18 2016-01-20 丰田自动车株式会社 电抗器
JP5867674B2 (ja) * 2011-04-25 2016-02-24 日立化成株式会社 圧粉磁心およびその製造方法
JP2013038202A (ja) * 2011-08-08 2013-02-21 Kobe Steel Ltd 巻線素子用圧粉コア部材、その製造方法、巻線素子用圧粉コア及び巻線素子
KR20140123066A (ko) 2012-01-18 2014-10-21 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 압분자심, 코일 부품 및 압분자심의 제조 방법
JP6026293B2 (ja) * 2013-01-18 2016-11-16 株式会社タムラ製作所 圧粉磁心とその製造方法
KR101385756B1 (ko) * 2013-01-24 2014-04-21 주식회사 아모그린텍 Ｆｅ계 비정질 금속분말의 제조방법 및 이를 이용한 비정질 연자성 코어의 제조방법
JP6339776B2 (ja) * 2013-08-02 2018-06-06 株式会社タムラ製作所 軟磁性粉末、コア及びその製造方法
CN104217834B (zh) * 2013-06-03 2018-01-23 株式会社田村制作所 软磁性粉末组合物、芯、电抗器
CN105408967B (zh) * 2013-07-17 2018-08-28 日立金属株式会社 压粉磁芯、使用该压粉磁芯的线圈部件和压粉磁芯的制造方法
JP6227516B2 (ja) * 2014-01-29 2017-11-08 アルプス電気株式会社 電子部品および電子機器
CN106104727B (zh) * 2014-03-13 2019-03-29 日立金属株式会社 压粉磁芯的制造方法以及压粉磁芯
JP6427991B2 (ja) * 2014-06-27 2018-11-28 日立金属株式会社 圧粉磁心
WO2016204008A1 (ja) * 2015-06-19 2016-12-22 株式会社村田製作所 磁性体粉末とその製造方法、磁心コアとその製造方法、及びコイル部品
JP6506658B2 (ja) * 2015-08-18 2019-04-24 アルプスアルパイン株式会社 圧粉コア、当該圧粉コアを備える電子・電気部品、および当該電子・電気部品が実装された電子・電気機器
JP6080115B2 (ja) * 2015-09-03 2017-02-15 日立金属株式会社 圧粉磁心の製造方法
WO2018150807A1 (ja) * 2017-02-14 2018-08-23 パナソニック株式会社 薄帯部品とその製造方法、および、薄帯部品を用いたモータ
JP2020068532A (ja) * 2017-02-27 2020-04-30 住友電気工業株式会社 降圧回路、及び降圧コンバータ
CN107689280B (zh) * 2017-06-30 2019-11-12 安泰科技股份有限公司 磁粉芯、模压电感及其制造方法
CN107424711B (zh) * 2017-06-30 2019-12-10 安泰科技股份有限公司 用于制造磁粉芯和模压电感的铁基复合粉末及其制备方法
US11270821B2 (en) 2017-07-05 2022-03-08 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Soft magnetic powder, method for producing same, and dust core using soft magnetic powder
JP6931775B2 (ja) 2018-02-15 2021-09-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 軟磁性合金粉末、その製造方法、および、それを用いた圧粉磁心
JP7087539B2 (ja) * 2018-03-26 2022-06-21 Tdk株式会社 軟磁性材料および圧粉磁心
CN112912976B (zh) * 2018-10-30 2024-01-12 阿尔卑斯阿尔派株式会社 压粉成形芯、该压粉成形芯的制造方法、具备该压粉成形芯的电感器以及安装有该电感器的电子电气设备
KR102118955B1 (ko) * 2018-11-26 2020-06-04 엘지전자 주식회사 자성 분말, 압축 분말 코어 및 이의 제조 방법
CN110571010A (zh) * 2019-09-18 2019-12-13 佛山市中研非晶科技股份有限公司 复合非晶成品粉末及其制备方法
CN110600219A (zh) * 2019-09-18 2019-12-20 佛山市中研非晶科技股份有限公司 复合非晶合金粉末及其制备方法
CN110828093B (zh) * 2019-11-25 2022-07-12 佛山市中研非晶科技股份有限公司 非晶磁芯及其制备方法
CN110808139B (zh) * 2019-11-25 2022-07-12 佛山市中研非晶科技股份有限公司 非晶磁粉芯及其制备方法
CN110699616B (zh) * 2019-11-25 2022-09-16 佛山市中研非晶科技股份有限公司 非晶带材及其制备方法
CN110834091B (zh) * 2019-11-25 2022-06-21 佛山市中研非晶科技股份有限公司 非晶成品粉末及其制备方法
CN110808138B (zh) * 2019-11-25 2022-07-12 佛山市中研非晶科技股份有限公司 非晶混合粉末、成品粉末、磁粉芯及其制备方法
JP2021005734A (ja) * 2020-10-12 2021-01-14 日立金属株式会社 樹脂被膜付き磁心

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07201610A (ja) * 1993-11-25 1995-08-04 Mitsui Petrochem Ind Ltd インダクタンス素子およびこれを用いた集合素子
JPH07153628A (ja) * 1993-11-26 1995-06-16 Hitachi Metals Ltd アクティブフィルタ用チョークコイルおよびアクティブフィルタ回路ならびにこれを用いた電源装置
JPH08250358A (ja) * 1995-03-08 1996-09-27 Mitsui Petrochem Ind Ltd 磁性コアおよびその製造方法
JPH09102409A (ja) * 1995-10-02 1997-04-15 Hitachi Ltd 圧粉磁心用樹脂組成物、圧粉磁心、リアクトル及びそれを用いた電気機器
EP0858667B1 (en) * 1996-08-01 2004-01-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Choke
US5976274A (en) * 1997-01-23 1999-11-02 Akihisa Inoue Soft magnetic amorphous alloy and high hardness amorphous alloy and high hardness tool using the same
JP2002249802A (ja) * 2001-02-26 2002-09-06 Alps Electric Co Ltd 非晶質軟磁性合金圧密体及びそれを用いた圧粉磁心
KR100545849B1 (ko) 2003-08-06 2006-01-24 주식회사 아모텍 철계 비정질 금속 분말의 제조방법 및 이를 이용한 연자성코어의 제조방법
JP4828229B2 (ja) * 2003-08-22 2011-11-30 Ｎｅｃトーキン株式会社 高周波用磁心及びそれを用いたインダクタンス部品
JP2006179621A (ja) * 2004-12-21 2006-07-06 Seiko Epson Corp 成形体の製造方法および成形体
US8048191B2 (en) * 2005-12-28 2011-11-01 Advanced Technology & Material Co., Ltd. Compound magnetic powder and magnetic powder cores, and methods for making them thereof
CN1822253A (zh) * 2006-03-31 2006-08-23 北京工业大学 抑制宽频电磁干扰的软磁复合材料
CN101536121B (zh) * 2006-10-31 2012-02-22 索尼化学&信息部件株式会社 片状软磁性材料及其制备方法
JP5315636B2 (ja) * 2007-07-13 2013-10-16 大同特殊鋼株式会社 非晶質軟磁性金属粉末および圧粉磁芯

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170093954A (ko) * 2015-01-22 2017-08-16 알프스 덴키 가부시키가이샤 압분 코어, 그 압분 코어의 제조 방법, 그 압분 코어를 구비하는 전기·전자 부품, 및 그 전기·전자 부품이 실장된 전기·전자 기기
USD834569S1 (en) 2017-08-08 2018-11-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Router
USD843359S1 (en) 2017-08-08 2019-03-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Router
KR20240080661A (ko) * 2022-11-30 2024-06-07 한국생산기술연구원 연자성 코어의 제조 방법

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