WO2022186222A1 - 磁性材料、圧粉磁心、インダクタおよび圧粉磁心の製造方法 - Google Patents

磁性材料、圧粉磁心、インダクタおよび圧粉磁心の製造方法 Download PDF

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Abstract

磁性材料は、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末（１２）を含む。Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末（１２）は、Ｓｉ含有量をＡ重量％とし、Ａｌ含有量をＢ重量％としたときに、７．２重量％≦Ａ≦８．１重量％、６．０重量％≦Ｂ≦７．５重量％、および、２Ａ＋Ｂ≦２２．７重量％の関係を有する。

Description

磁性材料、圧粉磁心、インダクタおよび圧粉磁心の製造方法
　本開示は、磁性材料、この磁性材料を含む圧粉磁心、この圧粉磁心を備えるインダクタ、および、圧粉磁心の製造方法に関する。
　インダクタの圧粉磁心を形成する材料として、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系の金属粉末を含む磁性材料が知られている。磁性材料には、エネルギーの損失につながる磁気損失を低減することが求められる。
　従来のＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ系の合金粉末（いわゆるセンダスト合金粉末）を含む磁性材料では、磁気損失の１つであるヒステリシス損失を低減することができる。また、特許文献１に記載されたＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ系の軟磁性粉末を含む磁性材料では、インダクタが動作するときの温度である高温域における磁気損失を低減することができる。
特許第５３７４５３７号公報
　しかし、従来のセンダスト合金粉末を含む磁性材料では、常温においてヒステリシス損失を低減できるが、高温域においてヒステリシス損失が増大するという問題がある。また、特許文献１に記載された軟磁性粉末を含む磁性材料では、高温域における磁気損失を低減できるが、大電流が流れる状況下において透磁率が低下する、すなわち直流重畳特性が良くないという問題がある。
　本開示は、上述した課題に鑑み、高温域において磁気損失が増大することを抑制し、かつ、優れた直流重畳特性を有する磁性材料等を提供することを目的とする。
　本開示の一態様に係る磁性材料は、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末を含む磁性材料であって、前記Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末は、Ｓｉ含有量をＡ重量％とし、Ａｌ含有量をＢ重量％としたときに、７．２重量％≦Ａ≦８．１重量％、６．０重量％≦Ｂ≦７．５重量％、および、２Ａ＋Ｂ≦２２．７重量％の関係を有する。
　本開示の一態様に係る圧粉磁心は、上記磁性材料を含む。
　本開示の一態様に係るインダクタは、上記圧粉磁心によって構成される磁性コアと、前記磁性コアの内部に、少なくとも一部が設けられているコイル部と、を備える。
　本開示の一態様に係る圧粉磁心の製造方法は、上記圧粉磁心を製造する方法であって、上記磁性材料を加圧成形することで前記圧粉磁心を成形する工程と、成形後の前記圧粉磁心を６５０℃以上８００℃以下で熱処理する工程と、を含む。
　本開示によれば、高温域において磁気損失が増大することを抑制し、かつ、優れた直流重畳特性を有する磁性材料等を提供することができる。
図１は、実施の形態に係る磁性材料が用いられるインダクタの斜視図である。 図２は、図１に示すインダクタの分解斜視図である。 図３は、実施の形態に係る磁性材料の断面を模式的に示す図である。 図４は、実施の形態に係る磁性材料、圧粉磁心およびインダクタの製造工程を示すフローチャートである。 図５は、磁性材料に含まれるＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末の組成比を示す図である。 図６は、圧粉磁心の磁気損失の温度特性における最小値を示す図である。 図７は、圧粉磁心の磁気損失の温度特性における極小温度を示す図である。 図８は、圧粉磁心の初比透磁率の値を示す図である。 図９は、圧粉磁心の比透磁率と直流磁界との関係を示す図である。 図１０は、磁性材料に含まれるＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末の酸素含有量と初比透磁率との関係を示す図である。 図１１は、磁性材料に含まれるＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末の粒度分布と初比透磁率との関係を示す図である。 図１２は、圧粉磁心におけるＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末の充填率と比透磁率との関係を示す図である。 図１３は、圧粉磁心を熱処理する際の熱処理温度と磁気特性との関係を示す図である。
　以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
　なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置、接続形態、ステップ及びステップの順序等は一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　（実施の形態）
　［磁性材料およびインダクタの構成］
　実施の形態に係る磁性材料およびインダクタの構成について、図１～図３を参照しながら説明する。
　図１は、実施の形態に係る磁性材料が用いられるインダクタ１の斜視図である。図２は、図１に示すインダクタ１の分解斜視図である。図３は、磁性材料の断面を模式的に示す図である。
　図１および図２に示すように、インダクタ１は、磁性コア１０と、磁性コア１０の内部に設けられているコイル部２０と、を備える。
　コイル部２０は、コイル導体２１および２つのコイル支持体２２によって構成されている。コイル部２０は、一部が磁性コア１０の内部に設けられ、残りの部分が磁性コア１０の外部に突出している。磁性コア１０は、２つの圧粉磁心１１によって構成されるダストコアである。圧粉磁心１１は、磁性材料が所定の形状に加圧成形されることで形成される。磁性コア１０は、コイル支持体２２を介してコイル導体２１に組み付けられている。
　圧粉磁心１１を構成する磁性材料は、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末１２を含む材料である（図３参照）。以下において、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末１２を、金属磁性粉末１２と呼ぶ場合がある。
　圧粉磁心１１は、複数の金属磁性粉末１２および絶縁材１３が加圧成形されることで形成されている。図３に示すように、各金属磁性粉末１２の間には絶縁材１３が設けられ、各金属磁性粉末１２は互いに絶縁されている。
　本実施の形態の金属磁性粉末１２は、Ｆｅを主成分とする磁性粉末である。金属磁性粉末１２の組成比は、Ｓｉ含有量をＡ重量％とし、Ａｌ含有量をＢ重量％としたときに、
（ａ）７．２重量％≦Ａ≦８．１重量％、
（ｂ）６．０重量％≦Ｂ≦７．５重量％、
（ｃ）２Ａ＋Ｂ≦２２．７重量％、
という関係を有し、残りの重量％をＦｅで占めている。なお、金属磁性粉末１２は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ａｌ以外に不可避な不純物を含んでいてもよい。
　金属磁性粉末１２の組成比が上記（ａ）～（ｃ）の関係を有することで、高温域において磁気損失が増大することを抑制し、かつ、優れた直流重畳特性を有する磁性材料等を提供することができる。金属磁性粉末１２の組成比を上記の範囲とした理由については、後で説明する。
　［磁性材料、圧粉磁心およびインダクタの製造方法］
　上記にて示した磁性材料、圧粉磁心およびインダクタの製造方法について説明する。
　図４は、実施の形態に係る磁性材料、圧粉磁心１１およびインダクタ１の製造工程を示すフローチャートである。
　インダクタ１の製造工程は、磁性材料を生成する造粒粉製造工程Ｓ１０と、圧粉磁心１１を形成するコア製造工程Ｓ２０と、圧粉磁心１１、コイル導体２１およびコイル支持体２２を組み立ててインダクタ１を作製するコイル組み立て工程Ｓ３０と、によって構成されている。以下、各工程について説明する。
　造粒粉製造工程Ｓ１０では、まず、磁性材料を生成するための原材料を準備する（ステップＳ１１）。磁性材料を生成するための原材料は、金属磁性粉末１２、絶縁性樹脂材料、結着性樹脂材料、および、有機溶剤である。金属磁性粉末１２の粒度分布は、例えば、（Ｄ９０－Ｄ１０）／Ｄ５０≧１．０である。金属磁性粉末１２には微量な酸素が含まれている。金属磁性粉末１２の酸素含有量は、例えば５００ｐｐｍ以下である。粒度分布および酸素含有量については後述する。
　次に、金属磁性粉末１２、絶縁性樹脂材料、結着性樹脂材料および有機溶剤を混錬および分散させる（ステップＳ１２）。これにより、金属磁性粉末１２、絶縁性樹脂材料、結着性樹脂材料および有機溶剤を含む混合物を生成する。混錬および分散は、例えば、秤量した金属磁性粉末１２、絶縁性樹脂材料、結着性樹脂材料および有機溶剤を容器に入れ、回転ボールミルで混合して分散させることにより行われる。
　金属磁性粉末１２、絶縁性樹脂材料、結着性樹脂材料および有機溶剤を混錬および分散させた後、造粒および乾燥を行う（ステップＳ１３）。具体的には、ステップＳ１２にて生成された混合物を、所定の温度で熱処理する。この熱処理によって、混合物から有機溶剤が除去され、金属磁性粉末１２、絶縁性樹脂材料および結着性樹脂材料によって構成された造粒粉が得られる。
　次に、ステップＳ１３にて造粒された造粒粉をさらに粉砕して粉末を形成し、粉末化された造粒粉を所定の粒径ごとに分級する（ステップＳ１４）。これにより、造粒粉からなる磁性材料が得られる。
　次に、コア製造工程Ｓ２０について説明する。コア製造工程Ｓ２０では、まず、磁性材料を所定の形状に加圧成形する（ステップＳ２１）。具体的には、磁性材料を成形用金型に入れて圧縮し、圧粉磁心１１を作製する。このとき、例えば、８ｔｏｎ／ｃｍ２以上１２ｔｏｎ／ｃｍ２以下の成形圧で一軸成形を行う。圧粉磁心１１における金属磁性粉末１２の充填率は、例えば８１％以上８５％以下である。
　次に、Ｎ２ガス等の不活性ガス雰囲気中または大気中において、圧粉磁心１１を２００℃～４５０℃の温度で加熱し、脱脂を行う（ステップＳ２２）。この脱脂により、圧粉磁心１１から結着性樹脂材料が除去される。
　次に、脱脂後の圧粉磁心１１をアニール（熱処理）する（ステップＳ２３）。アニールは、所定の酸素分圧において、例えば６５０℃以上８００℃以下の温度の範囲で行われる。アニールには、例えば雰囲気制御電気炉が用いられる。
　次に、アニールが行われた圧粉磁心１１に、樹脂材料を含浸させる（ステップＳ２４）。以上のステップにより、金属磁性粉末１２および絶縁材１３によって構成される圧粉磁心１１が形成される。
　次にコイル組み立て工程Ｓ３０について説明する。コイル組み立て工程Ｓ３０では、コイル部２０に磁性コア１０を組み付ける（ステップＳ３１）。そして、組み付け後の磁性コア１０およびコイル部２０を樹脂材料によりモールドする（ステップＳ３２）。この組み立て工程Ｓ３０により、インダクタ１が完成する。
　［金属磁性粉末の組成比］
　上記にて示した金属磁性粉末１２の組成比について、図５～図９を参照しながら説明する。
　図５は、磁性材料に含まれるＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末１２の組成比を示す図である。図５の（ａ）には、金属磁性粉末１２の組成比、磁気損失、比透磁率等が示され、また、金属磁性粉末１２の組成比を変えた場合の試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．１８が示されている。図５の（ｂ）には、金属磁性粉末１２の組成比の範囲がグラフで示されている。図５の（ｂ）の図中の番号は、試料Ｎｏ．である。
　金属磁性粉末１２は、主成分であるＦｅの他に、ＳｉおよびＡｌを含んでいる。Ｓｉの重量％およびＡｌの重量％は、高温域において磁気損失が増大することを抑制するための条件、および、優れた直流重畳特性を得るための条件のそれぞれに当てはめ、望ましい範囲に決定される。
　まず、高温域において磁気損失が増大することを抑制する条件について説明する。
　図６は、圧粉磁心の磁気損失の温度特性における最小値を示す図である。図７は、圧粉磁心の磁気損失の温度特性における極小温度を示す図である。
　図６および図７に示すように、圧粉磁心の磁気損失は温度によって変化する。例えば、所定の温度における磁気損失が大き過ぎると、磁性材料によって形成された圧粉磁心が異常発熱し、インダクタに不具合が起きることがある。そこで本実施の形態では、インダクタを動作させるときの所定の温度において磁気損失が所定の閾値以下となるように、金属磁性粉末１２の組成比を決定している。
　図６には、磁気損失の所定の閾値を６００ｋＷ／ｍ３とした例が示されている（ただし周波数１００ｋＨｚ、磁束密度１００ｍＴ）。また、図７には、所定の温度を１００℃とした例が示されている。所定の温度である１００℃は、インダクタの耐熱温度に基づいて設定された値である。磁気損失の所定の閾値である６００ｋＷ／ｍ３は、インダクタ動作時にインダクタを耐熱温度以下に維持するために設定された値である。例えば、図６のサンプルＡは、磁気損失の最小値が所定の閾値よりも大きいので、圧粉磁心が異常発熱しやすい。それに対し図６のサンプルＢは、磁気損失の最小値が所定の閾値以下であり、圧粉磁心が異常発熱しにくい。例えば、図７のサンプルＣは、磁気損失が最小となるときの温度が１００℃よりも小さいので、インダクタの耐熱温度を充足していない。それに対し図７のサンプルＤは、磁気損失が最小となるときの温度が１００℃以上であり、インダクタの耐熱温度を充足している。
　このように本実施の形態では、高温域において磁気損失が増大することを抑制する条件として、「磁気損失の最小値≦６００ｋＷ／ｍ３」かつ「磁気損失が最小となるときの温度≧１００℃」という条件が設定される。以下において、図５に示す試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．１８が上記の条件を満たしているか否かを説明する。
　図５に示すように、試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．５およびＮｏ．１０～Ｎｏ．１８は、「磁気損失の最小値≦６００ｋＷ／ｍ３」という条件を満たしているが、試料Ｎｏ．６～Ｎｏ．９は、「磁気損失の最小値≦６００ｋＷ／ｍ３」という条件を満たしていない。また、試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．１３は、「磁気損失が最小となるときの温度≧１００℃」という条件を満たしているが、試料Ｎｏ．１４～Ｎｏ．１８は、「磁気損失が最小となるときの温度≧１００℃」という条件を満たしていない。
　次に、優れた直流重畳特性を得るための条件について説明する。
　図８は、圧粉磁心の初比透磁率の値を示す図である。図９は、圧粉磁心の比透磁率と直流磁界との関係を示す図である。なお、初比透磁率とは、磁界が０（Ａ／ｍ）近傍での比透磁率である。
　図８および図９に示すように、圧粉磁心の比透磁率は直流磁界によって変化する。例えば、直流磁界をかけたときの比透磁率の低下が大き過ぎると、すなわち直流重畳特性が良くないと磁気飽和が起きやすくなり、インダクタとしての機能を発揮することが難しくなる。また、圧粉磁心の初比透磁率が低すぎるとインダクタンス値が低くなり、インダクタとしての基本性能を発揮することができない。そこで本実施の形態では、初比透磁率が所定の閾値以上となるように、かつ、初比透磁率が半減するときの直流磁界（半減値）が所定の閾値以上となるように、金属磁性粉末１２の組成比を決定している。
　図８では、初比透磁率の所定の閾値を８０とした例が示されている（ただし周波数１００ｋＨｚ）。所定の閾値である８０は、インダクタの耐熱温度に基づいて設定された値である。例えば、初比透磁率が低ければ、必要なインダクタンス値を得るためにコイルの巻数を増やす必要があり、それが圧粉磁心の発熱につながる。そこで、インダクタの耐熱温度を超えないようにするため、初比透磁率に対して所定の閾値を設定している。
　図９では、直流磁界の所定の閾値を２．８ｋＡ／ｍとした例が示されている（ただし周波数１００ｋＨｚ）。所定の閾値である２．８ｋＡ／ｍも、インダクタの耐熱温度に基づいて設定された値である。例えば、初比透磁率が半減するときの直流磁界（半減値）が小さければ、必要なインダクタンス値を得るためにコイルの巻数を増やす必要があり、それが圧粉磁心の発熱につながる。そこで、インダクタの耐熱温度を超えないようにするため、初比透磁率が半減するときの直流磁界（半減値）に対して所定の閾値を設定している。
　例えば、図８のサンプルＥは、初比透磁率が所定の閾値よりも小さいので、インダクタの耐熱温度を充足できない可能性がある。それに対し図８のサンプルＦは、初比透磁率が所定の閾値以上であり、インダクタの耐熱温度を充足できる。例えば、図９のサンプルＧは、直流磁界（半減値）が所定の閾値よりも小さいので、インダクタの耐熱温度を充足できない可能性がある。それに対し図９のサンプルＨは、直流磁界（半減値）が所定の閾値以上であり、インダクタの耐熱温度を充足できる。
　このように本実施の形態では、優れた直流重畳特性をえるための条件として、「初比透磁率≧８０」かつ「初比透磁率が半減するときの直流磁界≧２．８ｋＡ／ｍ」という条件が設定される。以下において、図５に示す試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．１８が上記の条件を満たしているか否かを説明する。
　図５に示すように、試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．１８の全ては、「初比透磁率≧８０」という条件を満たしている。また、試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．９は、「初比透磁率が半減するときの直流磁界≧２．８ｋＡ／ｍ」という条件を満たしているが、試料Ｎｏ．１０～Ｎｏ．１５は、「初比透磁率が半減するときの直流磁界≧２．８ｋＡ／ｍ」という条件を満たしていない。
　これらの結果により、「磁気損失の最小値≦６００ｋＷ／ｍ３」、「磁気損失が最小となるときの温度≧１００℃」、「初比透磁率≧８０」および「初比透磁率が半減するときの直流磁界≧２．８ｋＡ／ｍ」を全て満たすのは、試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．５である。
　図５の（ｂ）には、試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．１８のＳｉの重量％およびＡｌの重量％をプロットしたデータが示されている。同図の実線で囲まれた領域は、試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．５のデータを含み、かつ、試料Ｎｏ．６～Ｎｏ．１８のデータを含まない領域である。同図の実線で囲まれた領域は、Ｓｉ含有量をＡ重量％とし、Ａｌ含有量をＢ重量％としたときに、（ａ）７．２重量％≦Ａ≦８．１重量％、（ｂ）６．０重量％≦Ｂ≦７．５重量％、（ｃ）２Ａ＋Ｂ≦２２．７重量％という関係式で表される。
　金属磁性粉末１２の組成比が上記（ａ）～（ｃ）の関係を有することで、高温域において磁気損失が増大することを抑制し、かつ、優れた直流重畳特性を有する磁性材料等を提供することができる。
　（実施の形態のさらに望ましい例）
　次に、実施の形態のさらに望ましい例について説明する。
　［金属磁性粉末の酸素含有量］
　図１０は、圧粉磁心に含まれるＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末１２の酸素含有量と初比透磁率との関係を示す図である。
　金属磁性粉末１２に含まれる酸素は、例えば金属磁性粉末１２を生成するときに含まれる。図１０に示すように、金属磁性粉末１２の酸素含有量が少なくなるほど、初比透磁率は高くなる傾向にある。ここで初比透磁率の所定の閾値を８０に設定した場合（図８での説明参照）、初比透磁率が所定の閾値以上となるのは、酸素含有量が５００ｐｐｍ以下のときである。したがって、金属磁性粉末１２の酸素含有量は、５００ｐｐｍ以下であることが望ましい。
　このように、金属磁性粉末１２の酸素含有量を５００ｐｐｍ以下とすることで、磁性材料によって形成された圧粉磁心の初比透磁率を高くすることができる。これにより、インダクタンス値を高くすることが可能な磁性材料を提供できる。
　［金属磁性粉末の粒度分布］
　図１１は、磁性材料に含まれるＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末１２の粒度分布と初比透磁率との関係を示す図である。図１１の（ａ）には、金属磁性粉末１２の粒度分布を変えた場合の試料Ｎｏ．２１～Ｎｏ．３１が示されている。図１１の（ｂ）には、粒度分布および初比透磁率の関係がグラフで示されている。図１１の（ｂ）の図中の番号は、試料Ｎｏ．である。
　粒度分布は、「（Ｄ９０－Ｄ１０）／Ｄ５０」という式で与えられる。なお、Ｄ１０、Ｄ５０、Ｄ９０は、頻度の累積がそれぞれ１０％、５０％、９０％となるときの粒子径である。粒子径は、例えば、レーザ回折式粒度分布測定法によって求められる。
　図１１に示すように、粒度分布が大きくなるほど、初比透磁率は高くなる傾向にある。ここで初比透磁率の所定の閾値を８０に設定した場合（図８での説明参照）、試料Ｎｏ．２１～Ｎｏ．２９では、初比透磁率が所定の閾値以上となっているが、試料Ｎｏ．３０および３１では、初比透磁率が所定の閾値よりも小さくなっている。したがって、金属磁性粉末１２の粒度分布は、（Ｄ９０－Ｄ１０）／Ｄ５０≧１．０であることが望ましい。
　このように、金属磁性粉末１２の粒度分布を（Ｄ９０－Ｄ１０）／Ｄ５０≧１．０とすることで、磁性材料によって形成された圧粉磁心の初比透磁率を高くすることができる。これにより、インダクタンス値を高くすることが可能な磁性材料を提供できる。
　［圧粉磁心における金属磁性粉末の充填率］
　図１２は、圧粉磁心１１におけるＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末１２の充填率と比透磁率との関係を示す図である。なおこの例では、金属磁性粉末１２の組成比を、Ｆｅ－７．６重量％Ｓｉ－６．６重量％Ａｌとした。
　図１２の（ａ）には、金属磁性粉末１２の充填率を変えた場合の試料Ｎｏ．４１～Ｎｏ．４９が示されている。充填率は、磁性材料を加圧成形（ステップＳ２１）するときの成形圧を変えることで変化させた。図１２の（ｂ）には、充填率によって変化する初比透磁率と半減値との関係がグラフで示されている。図１２の（ｂ）の図中の番号は、試料Ｎｏ．である。
　図１２に示すように、金属磁性粉末１２の充填率が高くなるほど、圧粉磁心の初比透磁率は高くなる傾向にある。ここで初比透磁率の所定の閾値を８０に設定した場合（図８での説明参照）、試料Ｎｏ．４３～Ｎｏ．４９では、初比透磁率が所定の閾値以上となっているが、試料Ｎｏ．４１および４２は、初比透磁率が所定の閾値よりも小さくなっている。すなわち充填率が低いと初比透磁率が低下している。
　また、初比透磁率が半減するときの直流磁界（半減値）の所定の閾値を２．８ｋＡ／ｍに設定した場合（図９での説明参照）、試料Ｎｏ．４１～Ｎｏ．４７では、半減値が所定の閾値以上となっているが、試料Ｎｏ．４８および４９では、半減値が所定の閾値よりも小さくなっている。すなわち充填率が高すぎると、半減値が小さくなっている。これらの結果により、圧粉磁心１１における金属磁性粉末１２の充填率は、８１％以上８５％以下であることが望ましい。
　このように、金属磁性粉末１２の充填率を８１％以上８５％以下とすることで、圧粉磁心の初比透磁率を高くすることができ、かつ、初比透磁率が半減するときの直流磁界（半減値）を大きくすることができる。これにより、優れた直流重畳特性を有する磁性材料等を提供することができる。
　［圧粉磁心の熱処理温度］
　図１３は、圧粉磁心１１を熱処理する際の熱処理温度を示す図である。
　図１３に示すように、熱処理温度が高くかつ充填率が高くなるほど、圧粉磁心の初比透磁率は高くなる傾向にある。ここで、初比透磁率の所定の閾値を８０に設定した場合（図８での説明参照）、試料Ｎｏ．５１～Ｎｏ．５７では、初比透磁率が所定の閾値以上となっている。
　また、磁気損失の所定の閾値を６００ｋＷ／ｍ３に設定した場合（図６での説明参照）、試料Ｎｏ．５２～Ｎｏ．５５では、磁気損失が所定の閾値以下となっているが、試料Ｎｏ．５１、５６および５７では、磁気損失が所定の閾値よりも大きくなっている。熱処理温度が低い場合に磁気損失が大きくなるのは、熱処理温度が低すぎると歪を取り除く効果が小さくなってヒステリシス損失が大きくなるからであると考えられる。熱処理温度が高い場合に磁気損失が大きくなるのは、熱処理温度が高すぎると粉末粒子間の絶縁が破壊され、磁気損失の１つである渦電流損失が大きくなるからであると考えられる。これらの結果により、圧粉磁心１１の熱処理温度は、６５０℃以上８００℃以下であることが望ましい。
　このように、圧粉磁心１１の熱処理温度を６５０℃以上８００℃以下とすることで、圧粉磁心１１の初比透磁率を高くすることができ、また、磁気損失を低くすることができる。これにより、高温域において磁気損失が増大することを抑制する圧粉磁心１１を提供することができる。
　（まとめ）
　本実施の形態に係る磁性材料は、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末１２を含む磁性材料であって、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末１２は、Ｓｉ含有量をＡ重量％とし、Ａｌ含有量をＢ重量％としたときに、７．２重量％≦Ａ≦８．１重量％、６．０重量％≦Ｂ≦７．５重量％、および、２Ａ＋Ｂ≦２２．７重量％の関係を有する。
　Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末１２に含まれるＳｉおよびＡｌが上記の関係を有することで、高温域において磁気損失が増大することを抑制し、かつ、優れた直流重畳特性を有する磁性材料を提供することができる。
　また、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末１２の酸素含有量は、５００ｐｐｍ以下であってもよい。
　このように、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末１２の酸素含有量を５００ｐｐｍ以下とすることで、磁性材料によって形成された圧粉磁心の初比透磁率を高くすることができる。これにより、インダクタンス値の高くすることが可能な磁性材料を提供できる。
　また、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末１２の粒度分布は、（Ｄ９０－Ｄ１０）／Ｄ５０≧１．０であってもよい。
　このように、金属磁性粉末１２の粒度分布を（Ｄ９０－Ｄ１０）／Ｄ５０≧１．０とすることで、磁性材料によって形成された圧粉磁心の初比透磁率を高くすることができる。これにより、インダクタンス値を高くすることが可能な磁性材料を提供できる。
　本実施の形態に係る圧粉磁心１１は、上記磁性材料を含む。
　これによれば、高温域において磁気損失が増大することを抑制し、かつ、優れた直流重畳特性を有する磁性材料によって形成された圧粉磁心１１を提供することができる。
　また、圧粉磁心１１におけるＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末１２の充填率は、８１％以上８５％以下であってもよい。
　このように、金属磁性粉末１２の充填率を８１％以上８５％以下とすることで、初比透磁率を高くすることができ、かつ、初比透磁率が半減するときの直流磁界を大きくすることができる。これにより、優れた直流重畳特性を有する磁性材料によって形成された圧粉磁心１１を提供することができる。
　本実施の形態に係るインダクタ１は、圧粉磁心１１によって構成される磁性コア１０と、磁性コア１０の内部に、少なくとも一部が設けられているコイル部２０と、を備える。
　この構成によれば、高温域において磁気損失が増大することを抑制し、かつ、優れた直流重畳特性を有する圧粉磁心１１によって形成されたインダクタ１を提供することができる。
　本実施の形態に係る圧粉磁心の製造方法は、上記磁性材料を加圧成形することで圧粉磁心１１を成形する工程と、成形後の圧粉磁心１１を６５０℃以上８００℃以下で熱処理する工程と、を含む。
　このように、圧粉磁心１１の熱処理温度を６５０℃以上８００℃以下とすることで、初比透磁率を高くすることができ、かつ、磁気損失を低くすることができる。これにより、高温域において磁気損失が増大することを抑制する圧粉磁心１１を作製することができる。
　（その他の実施の形態等）
　以上、本開示の実施の形態に係る磁性材料等について説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。
　例えば、上述した磁性材料を用いたインダクタとしては、例えば、高周波用のリアクトル、インダクタ、トランス等のインダクタンス部品等が挙げられる。また、上述したインダクタを備えた電源装置についても、本開示に含まれる。
　また、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
　本開示の磁性材料は、高周波用のインダクタ、トランスの磁心の材料等に適用できる。
　１　　インダクタ
　１０　磁性コア
　１１　圧粉磁心
　１２　金属磁性粉末
　１３　絶縁材
　２０　コイル部
　２１　コイル導体
　２２　コイル支持体

Claims (7)

  1. 　Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末を含む磁性材料であって、
    　前記Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末は、
    　Ｓｉ含有量をＡ重量％とし、Ａｌ含有量をＢ重量％としたときに、
    　７．２重量％≦Ａ≦８．１重量％、６．０重量％≦Ｂ≦７．５重量％、および、２Ａ＋Ｂ≦２２．７重量％の関係を有する
    　磁性材料。
  2. 　前記Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末の酸素含有量は、５００ｐｐｍ以下である
    　請求項１に記載の磁性材料。
  3. 　前記Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末の粒度分布は、（Ｄ９０－Ｄ１０）／Ｄ５０≧１．０である
    　請求項１に記載の磁性材料。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の磁性材料を含む圧粉磁心。
  5. 　前記圧粉磁心における前記Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系金属磁性粉末の充填率は、８１％以上８５％以下である
    　請求項４に記載の圧粉磁心。
  6. 　請求項４または５に記載の圧粉磁心によって構成される磁性コアと、
    　前記磁性コアの内部に、少なくとも一部が設けられているコイル部と、
    　を備えるインダクタ。
  7. 　請求項４または５に記載の圧粉磁心を製造する方法であって、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の磁性材料を加圧成形することで前記圧粉磁心を成形する工程と、
    　成形後の前記圧粉磁心を６５０℃以上８００℃以下で熱処理する工程と、
    　を含む圧粉磁心の製造方法。
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