JP2000232014A - 複合磁性材料の製造方法 - Google Patents
複合磁性材料の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 チョークコイルなどに用いられる高性能な金
属系圧粉磁芯に関するもので、コア損失が低く透磁率が
高くかつ良好な直流重畳特性を有する複合磁性材料を提
供することを目的とする。 【解決手段】 本発明によれば、磁性粉末と絶縁材から
なる混合物を圧縮成形した後に熱処理を施して得られる
複合磁性材料であって、熱処理を２回以上施すことを特
徴とし、１回目の熱処理酸素雰囲気Ｐ１、２回目の熱処
理酸素雰囲気Ｐ２とすると、Ｐ１＞Ｐ２の関係を満足す
ることで、コア損失が低く透磁率が高くかつ優れた直流
重畳特性を有する複合磁性材料の製造方法を提供する。
属系圧粉磁芯に関するもので、コア損失が低く透磁率が
高くかつ良好な直流重畳特性を有する複合磁性材料を提
供することを目的とする。 【解決手段】 本発明によれば、磁性粉末と絶縁材から
なる混合物を圧縮成形した後に熱処理を施して得られる
複合磁性材料であって、熱処理を２回以上施すことを特
徴とし、１回目の熱処理酸素雰囲気Ｐ１、２回目の熱処
理酸素雰囲気Ｐ２とすると、Ｐ１＞Ｐ２の関係を満足す
ることで、コア損失が低く透磁率が高くかつ優れた直流
重畳特性を有する複合磁性材料の製造方法を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、チョークコイル等
に用いられる高性能な金属系複合磁性材料に関し、特に
磁芯用の軟磁性材料として用いられる複合磁性材料の製
造方法に関するものである。
に用いられる高性能な金属系複合磁性材料に関し、特に
磁芯用の軟磁性材料として用いられる複合磁性材料の製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電気・電子機器の小型化が進み、
小型で高効率の磁性材料が要求されており、高周波で用
いられるチョークコイルとしては、フェライト磁芯や圧
粉磁芯が使用されている。これらのうち、フェライト磁
芯は飽和磁束密度が小さいという欠点を有している。こ
れに対して、金属磁性粉を成形して作製される圧粉磁芯
は、軟磁性フェライトに比べて著しく大きい飽和磁束密
度を有しているため小型化に有利であるが、透磁率およ
び電力損失についてはフェライトより優れているとはい
えず、そのためチョークコイルやインダクターに使用す
るコアでは、コア損失が大きい分コアの温度上昇が大き
くなるため、小型化が図りにくいものであった。
小型で高効率の磁性材料が要求されており、高周波で用
いられるチョークコイルとしては、フェライト磁芯や圧
粉磁芯が使用されている。これらのうち、フェライト磁
芯は飽和磁束密度が小さいという欠点を有している。こ
れに対して、金属磁性粉を成形して作製される圧粉磁芯
は、軟磁性フェライトに比べて著しく大きい飽和磁束密
度を有しているため小型化に有利であるが、透磁率およ
び電力損失についてはフェライトより優れているとはい
えず、そのためチョークコイルやインダクターに使用す
るコアでは、コア損失が大きい分コアの温度上昇が大き
くなるため、小型化が図りにくいものであった。
【０００３】圧粉磁芯のコア損失は、通常ヒステリシス
損失と渦電流損失よりなるが、渦電流損失は、周波数の
二乗と渦電流が流れるサイズの二乗に比例して増大する
ので、磁性粉末表面に電気絶縁性樹脂等を覆うことによ
り渦電流の発生を抑制するようにしている。一方、ヒス
テリシス損失は、圧粉磁芯の成形密度をあげるために通
常５ｔｏｎ／cm2以上の成形圧力を加える必要があり、
そのため磁性体として歪みが増大するとともに透磁率が
劣化して、ヒステリシス損失が増大してしまうものであ
った。これを回避するために、必要に応じて歪みを解放
するために成形後熱処理を施すことが行われるが、高温
の熱処理が必要な場合は、磁性粉末を絶縁し、しかも粉
体同士の結着を保つために絶縁性の決着剤が不可欠であ
った。
損失と渦電流損失よりなるが、渦電流損失は、周波数の
二乗と渦電流が流れるサイズの二乗に比例して増大する
ので、磁性粉末表面に電気絶縁性樹脂等を覆うことによ
り渦電流の発生を抑制するようにしている。一方、ヒス
テリシス損失は、圧粉磁芯の成形密度をあげるために通
常５ｔｏｎ／cm2以上の成形圧力を加える必要があり、
そのため磁性体として歪みが増大するとともに透磁率が
劣化して、ヒステリシス損失が増大してしまうものであ
った。これを回避するために、必要に応じて歪みを解放
するために成形後熱処理を施すことが行われるが、高温
の熱処理が必要な場合は、磁性粉末を絶縁し、しかも粉
体同士の結着を保つために絶縁性の決着剤が不可欠であ
った。
【０００４】従来圧粉磁芯の結着剤として使用されるエ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、塩化ビニル樹脂等のほと
んど有機系樹脂あるいは無機系バインダーとして珪酸塩
系水ガラス、特開平１−２１５９０２号公報に記載のア
ルミナセメント、特開平６−２９９１１４号公報に記載
のポロシロキサン樹脂、特開平６−３４２７１４号公報
に記載のシリコーン樹脂および特開平８−４５７２４号
公報に記載のシリコーン樹脂と有機チタン混合等が提案
されている。
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、塩化ビニル樹脂等のほと
んど有機系樹脂あるいは無機系バインダーとして珪酸塩
系水ガラス、特開平１−２１５９０２号公報に記載のア
ルミナセメント、特開平６−２９９１１４号公報に記載
のポロシロキサン樹脂、特開平６−３４２７１４号公報
に記載のシリコーン樹脂および特開平８−４５７２４号
公報に記載のシリコーン樹脂と有機チタン混合等が提案
されている。
【０００５】また、直流重畳特性を確保するために従来
のフェライト等の磁芯は、磁路を妨げる垂直方向に数１
００μmのギャップを設けることにより、直流重畳時の
インダクタンスＬ値の低下を低減している。しかし、こ
のような広いギャップは、うなり音の発生源となる他、
ギャップからの漏洩磁束が特に高周波数で巻線に銅損失
の著しい増加をもたらすものであった。一方、圧粉磁芯
は透磁率が低いためにギャップ無しで使用し、そのため
にうなり音また漏洩磁束による銅損失は小さい。
のフェライト等の磁芯は、磁路を妨げる垂直方向に数１
００μmのギャップを設けることにより、直流重畳時の
インダクタンスＬ値の低下を低減している。しかし、こ
のような広いギャップは、うなり音の発生源となる他、
ギャップからの漏洩磁束が特に高周波数で巻線に銅損失
の著しい増加をもたらすものであった。一方、圧粉磁芯
は透磁率が低いためにギャップ無しで使用し、そのため
にうなり音また漏洩磁束による銅損失は小さい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、磁気特性向上
のためには圧粉磁芯のさらなる高密度化が不可欠である
が、磁性粉体表面の絶縁性が破れ易く渦電流損失の増大
を招く。
のためには圧粉磁芯のさらなる高密度化が不可欠である
が、磁性粉体表面の絶縁性が破れ易く渦電流損失の増大
を招く。
【０００７】本発明は上記従来の欠点を除去し、低いコ
ア損失で透磁率が高くかつ良好な直流重畳特性を有する
複合磁性材料を提供することを目的とするものである。
ア損失で透磁率が高くかつ良好な直流重畳特性を有する
複合磁性材料を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、磁性粉末と絶縁材からなる混合物を圧縮成
形した後に熱処理を施して得られる複合磁性材料であっ
て、熱処理を２回以上施すことを特徴とし、１回目の熱
処理酸素雰囲気Ｐ１、２回目の熱処理酸素雰囲気Ｐ２と
すると、Ｐ１＞Ｐ２の関係を満足する製造方法である。
ここで、１回目の熱処理温度Ｔ１、２回目の熱処理温度
Ｔ２とすると、Ｔ１＜Ｔ２の関係を満足する事が好まし
い。
に本発明は、磁性粉末と絶縁材からなる混合物を圧縮成
形した後に熱処理を施して得られる複合磁性材料であっ
て、熱処理を２回以上施すことを特徴とし、１回目の熱
処理酸素雰囲気Ｐ１、２回目の熱処理酸素雰囲気Ｐ２と
すると、Ｐ１＞Ｐ２の関係を満足する製造方法である。
ここで、１回目の熱処理温度Ｔ１、２回目の熱処理温度
Ｔ２とすると、Ｔ１＜Ｔ２の関係を満足する事が好まし
い。
【０００９】本発明によれば、高い周波数でも低いコア
損失で透磁率が高くかつ良好な直流重畳特性を有する複
合磁性材料を得ることができる。
損失で透磁率が高くかつ良好な直流重畳特性を有する複
合磁性材料を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、
磁性粉末と絶縁材からなる混合物を圧縮成形した後に熱
処理を施して得られる複合磁性材料であって、熱処理を
２回以上施し１回目の熱処理酸素雰囲気Ｐ１、２回目の
熱処理酸素雰囲気Ｐ２とすると、Ｐ１＞Ｐ２の関係を満
足する事を特徴とする複合磁性材料の製造方法である。
そうすることによって、理由は必ずしも定かでないが高
密度成形でも成形体内の磁性粉金属表面が１回目の熱処
理時に酸化絶縁されるために渦電流損失を確実に低減し
ているものと思われる。
磁性粉末と絶縁材からなる混合物を圧縮成形した後に熱
処理を施して得られる複合磁性材料であって、熱処理を
２回以上施し１回目の熱処理酸素雰囲気Ｐ１、２回目の
熱処理酸素雰囲気Ｐ２とすると、Ｐ１＞Ｐ２の関係を満
足する事を特徴とする複合磁性材料の製造方法である。
そうすることによって、理由は必ずしも定かでないが高
密度成形でも成形体内の磁性粉金属表面が１回目の熱処
理時に酸化絶縁されるために渦電流損失を確実に低減し
ているものと思われる。
【００１１】請求項２に記載の発明は、１回目の熱処理
温度Ｔ１、２回目の熱処理温度Ｔ２とすると、Ｔ１＜Ｔ
２の関係を満足する事を特徴とする請求項１記載の複合
磁性材料の製造方法である。こうすることにより、酸素
分圧が高い時に低温で、酸素分圧が低い時に高温で熱処
理することにより、１回目に絶縁被膜を形成し２回目の
熱処理で歪み取り熱処理が確実となり、渦電流損失およ
びヒステリシス損失が確実に低減できるためと考える。
温度Ｔ１、２回目の熱処理温度Ｔ２とすると、Ｔ１＜Ｔ
２の関係を満足する事を特徴とする請求項１記載の複合
磁性材料の製造方法である。こうすることにより、酸素
分圧が高い時に低温で、酸素分圧が低い時に高温で熱処
理することにより、１回目に絶縁被膜を形成し２回目の
熱処理で歪み取り熱処理が確実となり、渦電流損失およ
びヒステリシス損失が確実に低減できるためと考える。
【００１２】請求項３に記載の発明は、１％≦Ｐ１≦３
０％、Ｐ２≦１％を特徴とする請求項１または２記載の
複合磁性材料の製造方法である。用いる磁性粉により異
なるが、１％≦Ｐ１≦３０％は金属表面に絶縁被膜を形
成するのに適した酸素分圧と考えられ、Ｐ２≦１％は２
回目の熱処理で歪み取り熱処理時に磁性特性の劣化しな
い好ましい酸素分圧と考える。
０％、Ｐ２≦１％を特徴とする請求項１または２記載の
複合磁性材料の製造方法である。用いる磁性粉により異
なるが、１％≦Ｐ１≦３０％は金属表面に絶縁被膜を形
成するのに適した酸素分圧と考えられ、Ｐ２≦１％は２
回目の熱処理で歪み取り熱処理時に磁性特性の劣化しな
い好ましい酸素分圧と考える。
【００１３】請求項４に記載の発明は、１５０℃≦Ｔ１
≦５００℃、５００℃≦Ｔ２≦９００℃を特徴とする請
求項１または２記載の複合磁性材料の製造方法である。
こうすることにより、有機結着剤、潤滑剤等に含まれる
Ｃ成分が１回目の熱処理時に確実に飛ぶことにより、成
形体内の絶縁が確実になり、渦電流損失をより低減でき
ていると考える。
≦５００℃、５００℃≦Ｔ２≦９００℃を特徴とする請
求項１または２記載の複合磁性材料の製造方法である。
こうすることにより、有機結着剤、潤滑剤等に含まれる
Ｃ成分が１回目の熱処理時に確実に飛ぶことにより、成
形体内の絶縁が確実になり、渦電流損失をより低減でき
ていると考える。
【００１４】請求項５に記載の発明は、磁性粉末Ａとス
ペーシング材Ｂからなる混合物を圧縮成形した際に得ら
れる複合磁性材料であって、スペーシング材Ｂにより磁
性粉末Ａ同士の隣り合う距離δが、磁性粉末の平均粒径
をｄとすると、１０-3≦δ／ｄ≦１０-1である関係を全
体の磁性粉末の７０％以上で満足していることを特徴と
する請求項１記載の複合磁性材料の製造方法である。磁
性粉末Ａ同士に必要最低限のスペース長を確保するため
にスペーシング材Ｂを用いて制御する事で、全体として
は磁気スペース分布幅を狭めることができ高透磁率を維
持したまま、優れた重畳特性を実現できる。
ペーシング材Ｂからなる混合物を圧縮成形した際に得ら
れる複合磁性材料であって、スペーシング材Ｂにより磁
性粉末Ａ同士の隣り合う距離δが、磁性粉末の平均粒径
をｄとすると、１０-3≦δ／ｄ≦１０-1である関係を全
体の磁性粉末の７０％以上で満足していることを特徴と
する請求項１記載の複合磁性材料の製造方法である。磁
性粉末Ａ同士に必要最低限のスペース長を確保するため
にスペーシング材Ｂを用いて制御する事で、全体として
は磁気スペース分布幅を狭めることができ高透磁率を維
持したまま、優れた重畳特性を実現できる。
【００１５】請求項６に記載の発明は、磁性粉末Ａとし
て、Ｆｅ系、ＦｅＳｉ系、ＦｅＡｌＳｉ系、ＦｅＮｉ
系、パーメンジュール、アモルファス、ナノ微結晶の強
磁性体のうち少なくとも１種類以上を含み、磁性粉末Ａ
の平均粒径が１００μｍ以下の請求項１記載の複合磁性
材料の製造方法である。これらの金属磁性体は、飽和磁
束密度、透磁率ともに高く、アトマイズ粉、粉砕粉等で
安易に手に入り高性能な複合磁性材料が得られる。ま
た、磁性粉末Ａの平均粒径が１００μｍ以下とすること
で、渦電流の低減に効果的である。
て、Ｆｅ系、ＦｅＳｉ系、ＦｅＡｌＳｉ系、ＦｅＮｉ
系、パーメンジュール、アモルファス、ナノ微結晶の強
磁性体のうち少なくとも１種類以上を含み、磁性粉末Ａ
の平均粒径が１００μｍ以下の請求項１記載の複合磁性
材料の製造方法である。これらの金属磁性体は、飽和磁
束密度、透磁率ともに高く、アトマイズ粉、粉砕粉等で
安易に手に入り高性能な複合磁性材料が得られる。ま
た、磁性粉末Ａの平均粒径が１００μｍ以下とすること
で、渦電流の低減に効果的である。
【００１６】以下、本発明の一実施の形態について説明
する。
する。
【００１７】（実施の形態１）金属磁性粉はＦｅＡｌＳ
ｉ系合金、Ｓｉ−９％、Ａｌ−５％、残部Ｆｅの平均粒
径５０μｍのアトマイズ粉を用いた。
ｉ系合金、Ｓｉ−９％、Ａｌ−５％、残部Ｆｅの平均粒
径５０μｍのアトマイズ粉を用いた。
【００１８】混合工程 金属磁性粉末１００重量部に対し結着剤としてブチラー
ル樹脂２重量部と結着剤溶解用溶剤としてエタノール１
重量部を混合攪拌機にて混合した。
ル樹脂２重量部と結着剤溶解用溶剤としてエタノール１
重量部を混合攪拌機にて混合した。
【００１９】造粒工程 混合工程終了後、その混合物から溶剤を脱気乾燥する。
乾燥後の混合物を粉砕し成形機に導入出来る流動性を確
保するために造粒し、造粒粉を作製した。また、造粒粉
の流動性を向上させるために潤滑剤として、ステアリン
酸０．１重量部を添加した。
乾燥後の混合物を粉砕し成形機に導入出来る流動性を確
保するために造粒し、造粒粉を作製した。また、造粒粉
の流動性を向上させるために潤滑剤として、ステアリン
酸０．１重量部を添加した。
【００２０】成形工程 この造粒粉を一軸プレスにて、１２ｔ／cm2の加圧力で
３秒間加圧成形し、外径２５mm、内径１５mm、厚み約１
０mmのトロイダル形状の成形体を得た。
３秒間加圧成形し、外径２５mm、内径１５mm、厚み約１
０mmのトロイダル形状の成形体を得た。
【００２１】熱処理工程 その後、（表１）に示すような熱処理条件でサンプルを
作製した。なお、温度保持時間はどの熱処理も０．５時
間とした。
作製した。なお、温度保持時間はどの熱処理も０．５時
間とした。
【００２２】このようにして得られたサンプルについて
透磁率、コア損失、直流重畳を測定した。透磁率は、Ｌ
ＣＲメーターで周波数１０ｋHzで測定し、コア損失は交
流Ｂ−Ｈカーブ測定機を用いて測定周波数５０ｋHz、測
定磁束密度０．１Ｔで測定を行い、直流重畳特性は測定
周波数５０ｋHzで直流磁界が１６００Ａ／ｍの時の透磁
率を示している。
透磁率、コア損失、直流重畳を測定した。透磁率は、Ｌ
ＣＲメーターで周波数１０ｋHzで測定し、コア損失は交
流Ｂ−Ｈカーブ測定機を用いて測定周波数５０ｋHz、測
定磁束密度０．１Ｔで測定を行い、直流重畳特性は測定
周波数５０ｋHzで直流磁界が１６００Ａ／ｍの時の透磁
率を示している。
【００２３】評価結果を（表１）に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】ここで高調波歪み対策用チョークコイル
は、電流測定周波数５０ｋHz、測定磁束密度０．１Ｔで
コア損失１０００ｋＷ／ｍ3以下、透磁率は６０以上、
直流重畳は７０％以上が選定の基準となる。
は、電流測定周波数５０ｋHz、測定磁束密度０．１Ｔで
コア損失１０００ｋＷ／ｍ3以下、透磁率は６０以上、
直流重畳は７０％以上が選定の基準となる。
【００２６】（表１）より、熱処理を２回実施し、さら
に１回目の熱処理酸素濃度Ｐ１、２回目の熱処理酸素濃
度Ｐ２とすると、Ｐ１＞Ｐ２の関係を満足しているもの
は、低損失な事が分かる。また、１回目の熱処理温度Ｔ
１、２回目の熱処理温度Ｔ２とするとＴ１＜Ｔ２の関係
を満足する事がより好ましく。また、１％≦Ｐ１≦３０
％、Ｐ２≦１％を満たす事がより好ましく。１５０℃≦
Ｔ１≦５００℃、５００℃≦Ｔ２≦９００℃を満たす事
がより好ましいことが分かる。
に１回目の熱処理酸素濃度Ｐ１、２回目の熱処理酸素濃
度Ｐ２とすると、Ｐ１＞Ｐ２の関係を満足しているもの
は、低損失な事が分かる。また、１回目の熱処理温度Ｔ
１、２回目の熱処理温度Ｔ２とするとＴ１＜Ｔ２の関係
を満足する事がより好ましく。また、１％≦Ｐ１≦３０
％、Ｐ２≦１％を満たす事がより好ましく。１５０℃≦
Ｔ１≦５００℃、５００℃≦Ｔ２≦９００℃を満たす事
がより好ましいことが分かる。
【００２７】従来圧粉磁芯は、成形前まで金属粉表面に
結着剤や酸化被膜等で絶縁されていても、高密度成形す
る過程において絶縁性が破壊されるため渦電流損失が増
大し必ずしも低損失化できなかったと考えられる。本発
明は、高密度成形体の状態で１回目の熱処理時に金属粉
表面に酸化被膜を形成し、２回目の熱処理で歪み取り熱
処理が確実となり、渦電流損失およびヒステリシス損失
が確実に低減できるため低損失化していると考える。用
いる磁性粉により異なるが、１％≦Ｐ１≦３０％は金属
表面に絶縁被膜を形成するのに適した酸素分圧と考えら
れ、またＰ２≦１％は２回目の熱処理で歪み取り熱処理
時に磁気特性が劣化しない好ましい酸素分圧と考える。
また、こうすることにより、有機結着剤、潤滑剤等に含
まれるＣ成分等が１回目の酸化雰囲気での熱処理時に飛
ぶことにより、磁気特性の劣化を妨げることができる効
果もあると考える。また、２回目の熱処理後に３回目以
降の熱処理を施しても、熱処理温度がＴ２以上の高温で
ない限り、この効果を妨げるものでないことは言うまで
もない。
結着剤や酸化被膜等で絶縁されていても、高密度成形す
る過程において絶縁性が破壊されるため渦電流損失が増
大し必ずしも低損失化できなかったと考えられる。本発
明は、高密度成形体の状態で１回目の熱処理時に金属粉
表面に酸化被膜を形成し、２回目の熱処理で歪み取り熱
処理が確実となり、渦電流損失およびヒステリシス損失
が確実に低減できるため低損失化していると考える。用
いる磁性粉により異なるが、１％≦Ｐ１≦３０％は金属
表面に絶縁被膜を形成するのに適した酸素分圧と考えら
れ、またＰ２≦１％は２回目の熱処理で歪み取り熱処理
時に磁気特性が劣化しない好ましい酸素分圧と考える。
また、こうすることにより、有機結着剤、潤滑剤等に含
まれるＣ成分等が１回目の酸化雰囲気での熱処理時に飛
ぶことにより、磁気特性の劣化を妨げることができる効
果もあると考える。また、２回目の熱処理後に３回目以
降の熱処理を施しても、熱処理温度がＴ２以上の高温で
ない限り、この効果を妨げるものでないことは言うまで
もない。
【００２８】（実施の形態２）金属磁性粉はＦｅＡｌＳ
ｉ系合金、Ｓｉ−９％、Ａｌ−５％、残部Ｆｅの平均粒
径７０μｍのアトマイズ粉を用い、スペーシング材とし
て粒径５μmのＡｌ2Ｏ 3を用いた。
ｉ系合金、Ｓｉ−９％、Ａｌ−５％、残部Ｆｅの平均粒
径７０μｍのアトマイズ粉を用い、スペーシング材とし
て粒径５μmのＡｌ2Ｏ 3を用いた。
【００２９】混合工程 金属磁性粉末１００重量部に対し結着剤としてブチラー
ル樹脂２重量部と、スペーシング材１重量部になるよう
に混合攪拌機にて混合した。
ル樹脂２重量部と、スペーシング材１重量部になるよう
に混合攪拌機にて混合した。
【００３０】造粒工程 混合工程終了後、その混合物から溶剤を脱気乾燥する。
乾燥後の混合物を粉砕し成形機に導入出来る流動性を確
保するために造粒し、造粒粉を作製した。また、造粒粉
の流動性を向上させるために潤滑剤として、ステアリン
酸０．１重量部を添加した。
乾燥後の混合物を粉砕し成形機に導入出来る流動性を確
保するために造粒し、造粒粉を作製した。また、造粒粉
の流動性を向上させるために潤滑剤として、ステアリン
酸０．１重量部を添加した。
【００３１】成形工程 この造粒粉を一軸プレスにて、成形圧力を調整してδ／
ｄを変更し、外径２５mm、内径１５mm、厚み約１０mmの
トロイダル形状の成形体を得た。
ｄを変更し、外径２５mm、内径１５mm、厚み約１０mmの
トロイダル形状の成形体を得た。
【００３２】熱処理工程 熱処理温度はＴ１＝４００℃、Ｐ１＝２０％、Ｔ２＝７
００、Ｐ２≦０．０１％になるように、それぞれの保持
時間は０．５時間とした。
００、Ｐ２≦０．０１％になるように、それぞれの保持
時間は０．５時間とした。
【００３３】このようにして得られたサンプルについて
透磁率、コア損失、直流重畳を測定した。透磁率は、Ｌ
ＣＲメーターで周波数１０ｋHzで測定し、コア損失は交
流Ｂ−Ｈカーブ測定機を用いて測定周波数５０ｋHz、測
定磁束密度０．１Ｔで測定を行い、直流重畳特性は測定
周波数５０ｋHzで直流磁界が１６００Ａ／ｍの時の透磁
率を示している。
透磁率、コア損失、直流重畳を測定した。透磁率は、Ｌ
ＣＲメーターで周波数１０ｋHzで測定し、コア損失は交
流Ｂ−Ｈカーブ測定機を用いて測定周波数５０ｋHz、測
定磁束密度０．１Ｔで測定を行い、直流重畳特性は測定
周波数５０ｋHzで直流磁界が１６００Ａ／ｍの時の透磁
率を示している。
【００３４】評価結果を（表２）に示す。
【００３５】
【表２】
【００３６】ここで高調波歪み対策用チョークコイル
は、電流測定周波数５０ｋHz、測定磁束密度０．１Ｔで
コア損失１０００ｋＷ／ｍ3以下、透磁率は６０以上、
直流重畳は７０％以上が選定の基準となる。なお、δ／
ｄはＳＩＭＳとＸＭＡを用い、いずれも７０％以上満足
しその値を示している。
は、電流測定周波数５０ｋHz、測定磁束密度０．１Ｔで
コア損失１０００ｋＷ／ｍ3以下、透磁率は６０以上、
直流重畳は７０％以上が選定の基準となる。なお、δ／
ｄはＳＩＭＳとＸＭＡを用い、いずれも７０％以上満足
しその値を示している。
【００３７】（表２）の結果より明らかなように、良好
な直流重畳特性と透磁率を両立するためには、１０-3≦
δ／ｄ≦１０-1である関係を満足していることがより好
ましい事が分かる。
な直流重畳特性と透磁率を両立するためには、１０-3≦
δ／ｄ≦１０-1である関係を満足していることがより好
ましい事が分かる。
【００３８】ここで、一般に磁性粉末の真の透磁率をμ
ｒ、磁芯の実効透磁率をμｅとすると、次の式のような
関係が示される。
ｒ、磁芯の実効透磁率をμｅとすると、次の式のような
関係が示される。
【００３９】μｅ≒μｒ／（１＋μｒ・δ／ｄ） δ／ｄの下限は、最低限必要な直流重畳特性より決ま
り、δ／ｄ上限は必要な透磁率で決まってくる。良好な
特性を実現するためには１０-3≦δ／ｄ≦１０-1であ
る。
り、δ／ｄ上限は必要な透磁率で決まってくる。良好な
特性を実現するためには１０-3≦δ／ｄ≦１０-1であ
る。
【００４０】本発明は、スペーシング材の種類、粒径、
粒度分布等を変化させることで、δを制御し複合磁性材
料の透磁率、直流重畳特性を制御することができる。ス
ペーシング材として無機物に限らず、有機物、金属でも
可能であり、またその組合わせによっても複合磁性材料
の透磁率、直流重畳特性を制御することができることは
言うまでもない。
粒度分布等を変化させることで、δを制御し複合磁性材
料の透磁率、直流重畳特性を制御することができる。ス
ペーシング材として無機物に限らず、有機物、金属でも
可能であり、またその組合わせによっても複合磁性材料
の透磁率、直流重畳特性を制御することができることは
言うまでもない。
【００４１】（実施の形態３）使用した金属磁性粉の純
鉄は純度９９．６％、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉはセンダスト組
成であるＳｉ−９％、Ａｌ−５％、残部Ｆｅ、Ｆｅ−Ｓ
ｉはＳｉ−３．５％、残部Ｆｅ、Ｆｅ−ＮｉはＮｉ−７
８．５％、残部Ｆｅ、パーメンジュールはＣｏ−５０
％、残部Ｆｅのアトマイズ粉であり、Ｆｅ基アモルファ
ス粉はＦｅ−Ｓｉ−Ｂ合金、ナノ微結晶磁性粉はＦｅ−
Ｓｉ−Ｂ−Ｃｕ合金を液体急冷法でリボンを作製後、粉
砕して粉体を得た。
鉄は純度９９．６％、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉはセンダスト組
成であるＳｉ−９％、Ａｌ−５％、残部Ｆｅ、Ｆｅ−Ｓ
ｉはＳｉ−３．５％、残部Ｆｅ、Ｆｅ−ＮｉはＮｉ−７
８．５％、残部Ｆｅ、パーメンジュールはＣｏ−５０
％、残部Ｆｅのアトマイズ粉であり、Ｆｅ基アモルファ
ス粉はＦｅ−Ｓｉ−Ｂ合金、ナノ微結晶磁性粉はＦｅ−
Ｓｉ−Ｂ−Ｃｕ合金を液体急冷法でリボンを作製後、粉
砕して粉体を得た。
【００４２】混合工程 金属磁性粉末１００重量部に対し結着剤としてシリコン
樹脂１．５重量部を混合攪拌機にて混合した。
樹脂１．５重量部を混合攪拌機にて混合した。
【００４３】造粒工程 混合工程終了後、その混合物から溶剤を脱気乾燥する。
乾燥後の混合物を粉砕し成形機に導入出来る流動性を確
保するために造粒し、造粒粉を作製した。また、造粒粉
の流動性を向上させるために潤滑剤として、ステアリン
酸亜鉛０．１重量部を添加した。
乾燥後の混合物を粉砕し成形機に導入出来る流動性を確
保するために造粒し、造粒粉を作製した。また、造粒粉
の流動性を向上させるために潤滑剤として、ステアリン
酸亜鉛０．１重量部を添加した。
【００４４】成形工程 この造粒粉を一軸プレスにて、１５ｔ／cm2の加圧力で
３秒間加圧成形し、外径２５mm、内径１５mm、厚み約１
０mmのトロイダル形状の成形体を得た。
３秒間加圧成形し、外径２５mm、内径１５mm、厚み約１
０mmのトロイダル形状の成形体を得た。
【００４５】熱処理工程 熱処理温度はＴ１＝３５０℃、Ｐ１＝２０％、Ｔ２＝６
００、Ｐ２≦０．００５％になるように、それぞれの保
持時間は０．５時間とした。
００、Ｐ２≦０．００５％になるように、それぞれの保
持時間は０．５時間とした。
【００４６】（表３）に示すような平均粒径の軟磁性粉
を用いてサンプルを作製した。このようにして得られた
サンプルについて透磁率、コア損失、直流重畳を測定し
た。透磁率は、ＬＣＲメーターで周波数１０ｋHzで測定
し、コア損失は交流Ｂ−Ｈカーブ測定機を用いて測定周
波数５０ｋHz、測定磁束密度０．１Ｔで測定を行い、直
流重畳特性は測定周波数５０ｋHzで直流磁界が１６００
Ａ／ｍの時の透磁率を示している。
を用いてサンプルを作製した。このようにして得られた
サンプルについて透磁率、コア損失、直流重畳を測定し
た。透磁率は、ＬＣＲメーターで周波数１０ｋHzで測定
し、コア損失は交流Ｂ−Ｈカーブ測定機を用いて測定周
波数５０ｋHz、測定磁束密度０．１Ｔで測定を行い、直
流重畳特性は測定周波数５０ｋHzで直流磁界が１６００
Ａ／ｍの時の透磁率を示している。
【００４７】評価結果を（表３）に示す。
【００４８】
【表３】
【００４９】ここで高調波歪み対策用チョークコイル
は、電流測定周波数５０ｋHz、測定磁束密度０．１Ｔで
コア損失１０００ｋＷ／ｍ3以下、透磁率は６０以上、
直流重畳は７０％以上が選定の基準となる。
は、電流測定周波数５０ｋHz、測定磁束密度０．１Ｔで
コア損失１０００ｋＷ／ｍ3以下、透磁率は６０以上、
直流重畳は７０％以上が選定の基準となる。
【００５０】（表３）の結果よりどの軟磁性材料も、良
好な特性を示していることが分かる。なお実施例以外の
磁性粉末あるいは組成比であっても、磁性粉末Ａとして
Ｆｅ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｎ
ｉ系、パーメンジュール、アモルファス、ナノ微結晶の
強磁性体のうち少なくとも一種類以上を含有する混合粉
末、あるいは合金、固溶体でも同様の効果があることは
言うまでもない。これらの金属磁性体は、飽和磁束密
度、透磁率ともに高く、また製造方法たとえばアトマイ
ズ粉法、粉砕粉法、超急冷法等の製造方法にはよらず同
様な効果がある。またこれ以外の磁性材料でも、また、
球状、偏平状等の粉体形状によらず同様な効果があるこ
とは言うまでもない。また、渦電流損失は、周波数の二
乗と渦電流が流れるサイズの二乗に比例して増大するた
めに、磁性粉末の表面を絶縁体で覆えば、渦電流は金属
磁性粉体の粒径に依存するため、平均粒径１００μｍ以
下であることが好ましい。
好な特性を示していることが分かる。なお実施例以外の
磁性粉末あるいは組成比であっても、磁性粉末Ａとして
Ｆｅ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｎ
ｉ系、パーメンジュール、アモルファス、ナノ微結晶の
強磁性体のうち少なくとも一種類以上を含有する混合粉
末、あるいは合金、固溶体でも同様の効果があることは
言うまでもない。これらの金属磁性体は、飽和磁束密
度、透磁率ともに高く、また製造方法たとえばアトマイ
ズ粉法、粉砕粉法、超急冷法等の製造方法にはよらず同
様な効果がある。またこれ以外の磁性材料でも、また、
球状、偏平状等の粉体形状によらず同様な効果があるこ
とは言うまでもない。また、渦電流損失は、周波数の二
乗と渦電流が流れるサイズの二乗に比例して増大するた
めに、磁性粉末の表面を絶縁体で覆えば、渦電流は金属
磁性粉体の粒径に依存するため、平均粒径１００μｍ以
下であることが好ましい。
【００５１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、コア損失が低く透磁率が高くかつ良好な直流重畳特
性を有する複合磁性材料を提供することができる。
は、コア損失が低く透磁率が高くかつ良好な直流重畳特
性を有する複合磁性材料を提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 浩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4K018 AA24 AA26 AA30 BB04 CA12 DA21 DA35 FA08 KA43 KA61 5E041 AA02 AA04 AA07 AA11 BD03 CA02 HB05 HB11 NN06 NN17 NN18
Claims (6)
- 【請求項１】 磁性粉末と絶縁材からなる混合物を圧縮
成形した後に熱処理を施して得られる複合磁性材料であ
って、熱処理を２回以上施すことを特徴とし、１回目の
熱処理酸素濃度Ｐ１、２回目の熱処理酸素濃度Ｐ２とす
ると、Ｐ１＞Ｐ２の関係を満足する事を特徴とする複合
磁性材料の製造方法。 - 【請求項２】 １回目の熱処理温度Ｔ１、２回目の熱処
理温度Ｔ２とすると、Ｔ１＜Ｔ２の関係を満足する事を
特徴とする請求項１記載の複合磁性材料の製造方法。 - 【請求項３】 １％≦Ｐ１≦３０％、Ｐ２≦１％を特徴
とする請求項１または２記載の複合磁性材料の製造方
法。 - 【請求項４】 １５０℃≦Ｔ１≦５００℃、５００℃≦
Ｔ２≦９００℃を特徴とする請求項１または２記載の複
合磁性材料の製造方法。 - 【請求項５】 磁性粉末Ａとスペーシング材Ｂからなる
混合物を圧縮成形した際に得られる複合磁性材料であっ
て、スペーシング材Ｂにより磁性粉末Ａ同士の隣り合う
距離δが、磁性粉末の平均粒径をｄとすると、１０-3≦
δ／ｄ≦１０-1である関係を全体の磁性粉末の７０％以
上で満足していることを特徴とする請求項１記載の複合
磁性材料の製造方法。 - 【請求項６】 磁性粉末Ａとして、Ｆｅ系、ＦｅＳｉ
系、ＦｅＡｌＳｉ系、ＦｅＮｉ系、パーメンジュール、
アモルファス、ナノ微結晶の強磁性体のうち少なくとも
１種類以上を含み、磁性粉末Ａの平均粒径が１００μｍ
以下の請求項１記載の複合磁性材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11034044A JP2000232014A (ja) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | 複合磁性材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11034044A JP2000232014A (ja) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | 複合磁性材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000232014A true JP2000232014A (ja) | 2000-08-22 |
Family
ID=12403328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11034044A Pending JP2000232014A (ja) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | 複合磁性材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000232014A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1999
- 1999-02-12 JP JP11034044A patent/JP2000232014A/ja active Pending
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