JP2005294319A - 圧縮成型用金型、圧縮成型体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｕ字形状を有し、かつ、溝部が形成されている焼結体において、焼結体全体において高い寸法精度を有する焼結体を提供すること。
【解決手段】 棒状の成型体本体の両端部から略直角方向に２本の第１および第２柱脚が延びているＵ字形状を有し、前記成型体本体における柱脚形成面と反対方向の対向面に、一方の端部である第１端部から、他方の端部である第２端部の近傍に向けて、成型体本体の長手方向に沿って溝部が形成されている圧縮成型体であって、前記成型体本体における柱脚間に位置する中間部の幅が、他の部分と比較して小さくなっており、かつ、前記第１端部方向から前記中間部に向けて、前記成型体本体の幅が連続的に小さくなるテーパー部が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧縮成型体およびその製造方法に係り、さらに詳しくは、焼成により得られる焼結体の寸法精度が高くなるように、寸法および形状の制御された圧縮成型体およびその製造方法、並びに、該圧縮成型体を製造するための圧縮成型用金型、および該圧縮成型体を焼成することにより得られる寸法精度の高い焼結体に関する。

コイル用やトランス用の磁心として使用されるフェライトコア（フェライト焼結体）は、たとえば、粉末材料であるフェライト粉末を、金型に充填し、圧縮加圧（プレス）することにより圧縮成型体を形成し、この圧縮成型体を焼成することにより製造される。

上記フェライトコアとしては、たとえば、ＵＵ型のコア、ＥＥ型のコア、ＥＩ型のコア等の分割型のコアが挙げられる。このような分割型コアのうち、たとえばＵＵ型のコアを使用したコイルやトランスは、２つのＵ型のコアを組み合わせ、巻線を有するボビンに挿入することにより形成される。このように２つのＵ型のコアを、ボビンに挿入し、コイルやトランスを形成する際には、各コアをクリップ等の固定用の治具で固定する必要があり、そのため、このようなＵ型のコアには、固定を行うための固定用の溝部が形成される。

固定用の溝部を有するＵ型のコアにおいて、溝部は、たとえば、圧縮成型する際に、圧縮用の上型として溝部形成用の凸部を有する成型体用金型を使用して形成される。しかしながら、このような方法で圧縮成型体に溝部を形成すると、溝部が形成された部分の成型密度が、他の部分の成型密度と比較して高くなってしまい、成型体内に密度差が生じてしまう。そして、この密度差が原因となり、焼成時に収縮率の差が発生し、焼成後の焼結体の寸法精度が低下し、寸法不良が発生してしまうという問題がある。

上記問題を解決するために、たとえば、特許文献１には、溝部を有するＵ型の圧縮成型体を製造する際に、成型用金型の枠型にあらかじめ突出部を設定することで成型体本体の中間部に凹部を形成する方法が開示されている。この文献においては、溝部を形成することにより成型密度が高くなってしまう部分の成型幅を調節することにより、焼成時における収縮率の差の緩和を図っている。

しかしながら、この文献記載の発明は、溝部を形成することにより成型密度が高くなってしまう部分のうち、ボビンに挿入される部分についてのみ成型幅の調節を行っており、ボビンに挿入されない他の部分については、成型幅の調節を行っていない。そのため、この文献記載の発明により得られるフェライト焼結体は、ボビンに挿入される部分以外の寸法精度については、従来と同様に、低いままとなっている。

一方、近年、生産効率の向上を目的として、フェライトコアをボビンに挿入する工程の自動機化が進んでいる。フェライトコアのボビンへの挿入を自動機により行うためには、コア全体の寸法精度が高いこと、すなわちボビンに挿入される部分以外の寸法精度も高いことが要求される。ところが、上記特許文献１記載の発明では、ボビンに挿入される部分については寸法精度の制御を行っているが、ボビンに挿入される部分以外の寸法精度は低いままであるため、上記要求を満たすことはできなかった。そのため、このような焼結体においては、寸法精度を確保するために、別途、焼結体の全数検査を行い、検査の結果、規格外となった製品については、寸法を規格内に入れるために研削加工等の追加加工を行う必要があり、製造コストの増大を招く一因となっていた。

実公平７−３９５１０号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、Ｕ字形状を有し、かつ、固定用の溝部が形成されている焼結体において、焼結体全体に渡り高い寸法精度を有する焼結体を提供することを目的とする。また、本発明は、焼成することにより上記高い寸法精度を有する焼結体となる圧縮成型体、およびその製造方法、ならびにこのような圧縮成型体を製造するための圧縮成型用金型を提供することも目的とする。

本発明者等は、棒状の成型体本体の両端部から略直角方向に２本の柱脚が延びているＵ字形状を有し、この成型体本体の柱脚形成面と反対方向の対向面に、溝部が形成されている圧縮成型体において、成型体本体における柱脚間に位置する中間部の幅が、他の部分と比較して小さくなるように凹部を形成し、かつ、中間部に向けて、成型体本体の幅が連続的に小さくなるテーパー部を形成することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明の圧縮成型体は、
棒状の成型体本体の両端部から略直角方向に第１柱脚および第２柱脚が延びているＵ字形状を有し、
前記成型体本体における柱脚形成面と反対方向の対向面に、一方の端部である第１端部から、他方の端部である第２端部の近傍に向けて、成型体本体の長手方向に沿って溝部が形成されている圧縮成型体であって、
前記成型体本体における柱脚間に位置する中間部の幅が、他の部分と比較して小さくなっており、かつ、前記第１端部方向から前記中間部に向けて、前記成型体本体の幅が連続的に小さくなるテーパー部が形成されていることを特徴とする。

本発明の圧縮成型体は、成型体本体の中間部の幅が、他の部分と比較して小さくなっており、かつ、成型体本体の幅が連続的に小さくなるテーパー部が形成されている点に特徴がある。圧縮成型体をこのような形状とすることにより、焼成時における縮率の差に起因する寸法不良の発生を防止することが可能となり、したがって、寸法精度の高い焼結体を得ることが可能となる。

本発明に係る圧縮成型体において、好ましくは、
前記成型体本体の幅方向の両側にテーパー部が形成されている。

本発明に係る圧縮成型体において、好ましくは、
前記テーパー部が、前記第１端部から延びている第１柱脚にも形成されている。

前記第１柱脚に形成されるテーパー部は、第１柱脚の少なくとも一部に形成されていれば良いが、たとえば、第１柱脚全体に渡って形成することも可能である。また、前記第１柱脚に形成されるテーパー部は、前記成型体本体に形成されるテーパー部と連続的に形成されることが好ましい。

本発明に係る圧縮成型体において、好ましくは、
前記第１端部から延びている第１柱脚は、断面形状が四角形状である角柱脚であり、
前記第２端部から延びている第２柱脚は、断面形状が円形状である円柱脚である。

本発明に係る圧縮成型体において、好ましくは、
前記溝部の深さ（Ｄ）が、前記溝部の深さ方向における前記成型体本体の幅（Ｗ）の２５％以上の寸法で形成されており、かつ、
前記溝部の幅（Ｇ）が、前記成型体における第２柱脚が形成されている部分の幅（Ｃ）の２５％以上の寸法で形成されている。

本発明に係る圧縮成型体において、好ましくは、
前記溝部の成型体本体の長手方向に沿った溝部長さ（Ｌ_Ｇ）が、前記第１端部と第２端部との間の距離（Ｌ１）に対して５０％以上の長さで形成されている。

また、上記本発明の圧縮成型体としては、特に限定されないが、セラミックス成型体、フェライト成型体等が例示される。

本発明の圧縮成型体の製造方法は、
上記いずれかの圧縮成型体を製造する方法であって、
粉末材料充填部である粉末充填用凹部に粉末材料を充填する工程と、
前記粉末材料が充填された前記粉末充填用凹部に、成型用凸型を押し込み、前記粉末材料に圧縮力を加えて、圧縮成型する工程とを有する。

本発明の焼結体は、上記いずれかの圧縮成型体を焼成することにより得られる。
上記本発明の圧縮成型体は、焼成時における縮率の差に起因する寸法不良の発生を防止するために、成型体本体の中間部の幅が、他の部分と比較して小さくなっており、かつ、成型体本体の幅が連続的に小さくなるテーパー部が形成されている。したがって、本発明の焼結体は、このような圧縮成型体を焼成することにより得られる焼結体であるため、焼結体全体に渡り高い寸法精度を有することが可能となる。

また、本発明において、上記焼結体は、フェライト焼結体であることが好ましい。このフェライト焼結体は、たとえば、コイル用やトランス用等のフェライトコアとして使用することができる。

本発明の圧縮成型用金型は、
上記いずれかの圧縮成型体を製造するための圧縮成型用金型であって、
粉末材料を充填するための粉末充填用凹部を有する成型用凹型と、
粉末材料が充填された前記成型用凹型に押し込まれて、前記粉末材料に圧縮力を加える成型用凸型とを有し、
前記粉末充填用凹部が、前記成型体の中間部を形成することになる中間部形成用突起と、前記テーパー部を形成することになるテーパー部形成用突起とを有する。

本発明によると、溝部を有するＵ字形状の圧縮成型体において、成型体本体における柱脚間に位置する中間部の幅が、他の部分と比較して小さくなるように凹部を形成し、かつ、中間部に向けて、成型体本体の幅が連続的に小さくなるテーパー部を形成することにより、焼成時における縮率の差に起因する寸法不良の発生を防止することが可能となり、焼結体全体に渡り寸法精度の高い焼結体を得ることが可能となる。

また、本発明によると、このように焼結体全体に渡り寸法精度の高い焼結体を得ることができるため、たとえば、フェライトから形成されるフェライト焼結体をボビンに挿入する際に、従来のように、寸法精度を確保するために、別途、焼結体の全数検査や追加加工等をすることなく、自動機を使用してボビンへの挿入を行うことができるため、製造コストの低減を図ることが可能となる。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１（Ａ）は本発明の一実施形態に係るフェライト成型体の正面図、図１（Ｂ）は上面図、図１（Ｃ）は底面図、図１（Ｄ）は図１（Ａ）のＩｄ−Ｉｄ線断面図、
図２（Ａ）は本発明の一実施形態に係るフェライト焼結体の正面図、図２（Ｂ）は上面図、図２（Ｃ）は底面図、図２（Ｄ）は図２（Ａ）のＩＩｄ−ＩＩｄ線断面図、
図３（Ａ）は本発明の一実施形態に係るフェライト成型体の上面図、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）は従来のフェライト成型体の上面図、
図４（Ａ）は本発明の一実施形態に係るフェライト焼結体の上面図、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）は従来のフェライト焼結体の上面図、
図５は本発明の一実施形態に係るコイルの上面図、
図６（Ａ）は本発明の一実施形態に係る圧縮成型用金型の断面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＶＩｂ−ＶＩｂ線断面図、図６（Ｃ）は成型用凹型の上面図、
図７は成型体密度と、焼成による焼結体の縮率との関係を示すグラフである。

フェライト成型体１
図１（Ａ）〜図１（Ｄ）に示すように、本発明の一実施形態に係るフェライト成型体１は、Ｕ字形状であり、棒状の成型体本体２と、角柱３と、円柱４とを有する。この成型体本体２の一方の端部である第１端部６ａから角柱３が、他方の端部である第２端部６ｂから円柱４が、それぞれ、略直角方向に延びている。フェライト成型体１の寸法は、特に制限はなく、用途に応じて適当な寸法とすれば良いが、通常、成型体本体２の長さ（Ｌ１）１５〜１００ｍｍ、柱脚長さ（Ｌ２）５〜６０ｍｍ、厚み（Ｃ）５〜３０ｍｍ程度である。

図１（Ｃ）に示すように、第１端部６ａから延びている角柱３は、四角形状の断面形状を有しており、第２端部６ｂから延びている円柱４は、円形状の断面形状を有している。

また、本実施形態のフェライト成型体１では、図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、成型体本体２の角柱３および円柱４が形成されている柱脚形成面６ｃと反対方向の対向面６ｄに、第１端部６ａから、第２端部６ｂの近傍に向けて、成型体本体２の長手方向に沿って溝部５が形成されている。溝部５は、フェライト成型体１が、焼成されフェライトコアとして使用されて、ボビンに挿入される際に、クリップ等の固定用の治具で固定するために用いられる。

本実施形態のフェライト成型体１には、図１（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、成型体本体２における柱脚間に位置する中間部２ｃの幅が、他の部分と比較して小さくなるように凹部２ｂが両側に形成されている。各凹部２ｂの深さΔｘは、特に限定されず、溝部５の深さ（Ｄ）および幅（Ｇ）の大きさや、成型時の密度等に応じて適宜選択すれば良いが、通常、Δｘは、０．１〜０．５ｍｍ程度である。

また、フェライト成型体１には、成型体本体２に、第１端部６ａから上記中間部２ｃに形成された凹部２ｂに向けて、テーパー部２ａが形成されている。なお、角柱３の断面形状が長方形状であるため、テーパー部２ａと長方形状の角柱３とを滑らかに結ぶために、角柱３にもテーパー部３ａが形成してある。

成型体本体２に形成されたテーパー部２ａは、図１（Ｂ）、図１（Ｄ）に示すように、第１端部６ａから、凹部２ｂまでの全面に形成されている。テーパー部２ａは、成型体本体２の幅が連続的に小さくなるように形成されている。

成型体本体２に形成されるテーパー部２ａの形成長さ（Ｔ）については、特に限定されず、溝部５の深さ（Ｄ）および幅（Ｇ）の大きさや、成型時の密度等に応じて適宜選択することが可能である。テーパー部２ａの形成長さ（Ｔ）は、角柱３の短手方向の幅（Ｍ）よりも長くすることが好ましく、角柱３の短手方向の幅（Ｍ）より１〜５ｍｍ程度長くすることが好ましく、特に、２ｍｍ程度長くすることが好ましい。

角柱３に形成されたテーパー部３ａは、図１（Ｄ）に示すように、角柱３の先端部方向から、成型体本体２に形成されたテーパー部２ａに向けて形成されており、さらに、このテーパー部３ａは、角柱３の先端部からではなく、先端部からテーパー部２ａに向かう途中の部分を開始点として形成されている。また、角柱３のテーパー部３ａは、角柱３の先端部からテーパー部２ａに向けて形成されている。

本発明の特徴点は、圧縮成型体において、成型体本体の中間部の幅が、他の部分と比較して小さくなるように凹部を形成すると共に、第１端部方向から中間部に向けて、成型体本体の幅が連続的に小さくなるテーパー部を形成する点にある。このような圧縮成型体を使用することにより、焼成時における縮率の差に起因する焼結体の寸法不良を低減することが可能となり、焼結体全体に渡り高い寸法精度を有する焼結体を得ることが可能となる。

なお、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、本実施形態のフェライト成型体１を焼成することにより得られるフェライト焼結体１０を示す図である。フェライト焼結体１０は、フェライト成型体１と同様に、焼結体本体１２、角柱１３および円柱１４から形成され、溝部１５を有している。

従来においては、図３（Ｂ）に示すように、成型体本体の中間部の幅を他の部分の幅と同じ長さとしていたか、あるいは、図３（Ｃ）に示すように、成型体本体の中間部の幅のみを他の部分と比較して小さくする試みがなされていた。これに対して、本発明は、図３（Ａ）に示すように、成型体本体２の中間部２ｃの幅を他の部分と比較して小さくし、かつ、第１端部方向６ａから中間部２ｃに向けて、成型体本体２の幅が連続的に小さくなるテーパー部２ａを形成することを特徴としている。

以下、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）を使用して、従来のフェライト成型体と、本発明のフェライト成型体との相違について説明する。
なお、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、図１（Ｂ）に示すフェライト成型体の上面図に対応し、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、図２（Ｂ）に示すフェライト焼結体の上面図に対応する。また、各図において、溝部については、図示を省略したが、各フェライト焼結体および各フェライト成型体には、焼結体本体および成型体本体の中間部および角柱形成部に溝部が形成されている。

従来においては、図３（Ｂ）に示すように、成型体本体２−１の中間部２ｃ−１の幅を他の部分の幅と略同一としていた。そして、この圧縮成型体を焼成することにより製造される焼結体は、図４（Ｂ）に示すように、溝部が形成されている中間部の幅Ｃ２および角柱形成部の幅Ｃ３が、溝部が形成されていない円柱形成部の幅Ｃ１と比較して、大きくなってしまい、寸法不良が発生するという問題があった。この寸法不良の問題は、溝部の深さ（Ｄ）や幅（Ｇ）が大きい場合に、特に顕著になる傾向にあった。

この原因としては、溝部が形成されている部分の成型密度が、溝部が形成されていない部分の成型密度と比較して高くなってしまい、焼成時における縮率に差が生じたことによると考えられる。なお、図７に示すように、焼成による縮率と成型体密度とは、一定の相関関係を有しており、成型体密度が大きくなると縮率は小さくなる傾向にあり、逆に、成型体密度を小さくなると縮率は大きくなる傾向にある。

あるいは、図３（Ｃ）に示すように、成型体本体２−２の中間部２ｃ−２に深さΔｘの凹部を設け、中間部の幅を他の部分と比較して小さくすることも提案されている。この方法により、焼成時における縮率の差が原因となり、焼成後の焼結体の中間部の幅Ｃ２が、他の部分と比較して大きくなってしまうことを防ぐことが期待される。しかしながら、この場合においては、成型体本体の中間部の幅を他の部分と比較して小さくするのみであるため、図４（Ｃ）に示すように、焼結体本体のうち中間部の幅Ｃ２と円柱形成部の幅Ｃ１とを同程度の寸法とすることは、可能であったが、角柱形成部の幅Ｃ３については、改善がなされていなかった。

これに対して、本発明では、図３（Ａ）に示すように、成型体本体の中間部に深さΔｘの凹部を設け、中間部の幅を他の部分と比較して小さくし、かつ、第１端部方向から中間部に向けて、成型体本体の幅が連続的に小さくなるテーパー部を形成している。したがって、図４（Ａ）に示すように、本発明のフェライト成型体を焼成することにより製造される焼結体は、焼結体本体の円柱形成部の幅Ｃ１、中間部の幅Ｃ２、および角柱形成部の幅Ｃ３を、ほぼ均一にすることが可能となり、結果として、焼結体全体に渡り高い寸法精度を有する焼結体を得ることが可能となる。

また、本実施形態においては、成型体本体２に形成される溝部５は、図１（Ａ）に示すように、第１端部６ａから第２端部の近傍に向けて、成型体本体の長手方向に沿って形成されている。溝部５は、成型体本体２における柱脚間に位置する中間部においては、略均一な深さ（Ｄ）を有しており、また、角柱３が形成されている第１端部６ａ付近では、溝部５は、深さが大きくなるような形状を有している。本実施形態において、溝部５の形状を、第１端部６ａ付近で深さが大きくなるような形状としたのは、ボビンに組み込まれる際に、固定用のクリップを差し込み易くするためである。

成型体本体２に形成される溝部５の深さ（Ｄ）および幅（Ｇ）は、用途や目的に応じて適宜選択すれば良いが、溝部５の深さ（Ｄ）は、溝部５の深さ方向における成型体本体２の幅（Ｗ）の２５％以上の長さであることが好ましく、また、溝部５の幅（Ｇ）は、成型体本体２における円柱４が形成されている部分の幅（Ｃ）の２５％以上の長さであることが好ましい。

溝部５の深さ（Ｄ）や幅（Ｇ）が、大きくなると、フェライト成型体における溝部５を形成した部分の成型密度が、他の部分の成型密度と比較して、より高くなる傾向にある。したがって、溝部５の深さ（Ｄ）や幅（Ｇ）を大きくした場合に、特に本発明の効果が発揮される。

また、溝部５の成型体本体２の長手方向に沿った長さである溝部長さ（Ｌ_Ｇ）についても、用途や目的に応じて適宜選択すれば良いが、溝部長さ（Ｌ_Ｇ）は、好ましくは、第１端部６ａと第２端部６ｂとの間の距離（Ｌ１）に対して５０％以上の長さで形成される。

フェライト成型体１の製造方法
本実施形態のフェライト成型体１は、まず、フェライト成型体１を構成することとなるフェライト粉末を準備し、次いで、フェライト粉末を圧縮成形することにより製造される。
以下、本実施形態のフェライト成型体１の製造方法について、説明する。

まず、フェライト成型体１を構成することとなるフェライト粉末を準備する。フェライト粉末は、フェライト原料を仮焼き、粉砕、造粒することにより得られる。

フェライト原料としては、特に限定されないが、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化マンガン、酸化銅、酸化ニッケル等が使用でき、また、必要に応じて、副成分として種々の化合物を添加することができる。

次いで、フェライト原料を仮焼する。仮焼きは、原料の熱分解、成分の均質化、フェライトの生成、焼結による超微粉の消失と適度の粒子サイズへの粒成長を起こさせ、原料混合物を後工程に適した形態に変換するために行われる。仮焼は酸化性雰囲気中、通常は空気中で行われる。仮焼温度は８００〜１０００℃、仮焼時間は１〜３時間とすることが好ましい。

次いで、上記にて得られた仮焼き材料を粉砕し、粉砕材料を得る。粉砕は、仮焼き材料の凝集をくずして適度の焼結性を有する粉体を製造するために行われる。仮焼き材料が大きい塊を形成しているときには、粗粉砕を行ってからボールミルやアトライターなどを用いて湿式粉砕を行う。

次いで、粉砕材料の造粒（顆粒）を行い、粉末材料（造粒物）を得る。造粒は、粉砕材料を適度な大きさの凝集粒子とし、成型に適した形態に変換するために行われる。こうした造粒法としては、たとえば、加圧造粒法やスプレードライ法などが挙げられる。スプレードライ法は、粉砕材料に、ポリビニルアルコールなどの通常用いられる結合剤を加えた後、スプレードライヤー中で霧化し、乾燥する方法である。

次いで、得られたフェライト粉末を、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示す圧縮成型用金型２０を使用して、圧縮成型し、フェライト成型体１を得る。
圧縮成型は、成型用凹型２２に形成されている粉末充填用凹部２６にフェライト粉末を充填し、成型用凹型２２と成型用凸型２４とで、圧縮成型することにより行われる。

図６（Ａ）に示すように、本実施形態の圧縮成型用金型２０は、粉末充填用凹部２６を有する成型用凹型２２と、成型用凹型２２に押し込まれて、フェライト粉末に圧縮力を加える成型用凸型２４とを有する。

成型用凹型２２は、粉末材料充填部である粉末充填用凹部２６を有しており、粉末充填用凹部２６は、枠型２８、中型３０、下パンチ３２より形成される成型用の凹部である。粉末充填用凹部２６を形成する枠型２８には、図６（Ｃ）に示すように、中間部形成用突起３８およびテーパー部形成用突起４０が、形成されている。この中間部形成用突起３８およびテーパー部形成用突起４０は、フェライト成型体１に凹部２ｂおよびテーパー部２ａ，３ａを形成するための成型用の突起である。したがって、中間部形成用突起３８およびテーパー部形成用突起４０を適宜調整することにより、製造されるフェライト成型体１の凹部２ｂおよびテーパー部２ａ，３ａの幅や形成位置等を制御することが可能となる。

成型用凸型２４は、先端部に溝部形成用突起３６を有する上パンチ３４を有している。この溝部形成用突起３６は、フェライト成型体１の溝部５を形成するための突起であり、したがって、溝部形成用突起３６の形状は、形成する溝部５の形状に合わせて適宜選択することが可能である。

なお、本実施形態の圧縮成型用金型２０を使用して、圧縮成型する際には、上パンチ３４を押し込む際の圧縮力、および下パンチ３２の圧縮力を制御することにより、成型密度を調整することができる。本実施形態の圧縮成型用金型２０は、フェライト粉末に一定の圧縮力がかかるように、下パンチ３２は固定されており、上パンチ３４を粉末充填用凹部２６内に押し込み加圧する過程において、枠型２８を下方に移動させることで下パンチ３２から圧縮力を得る構造となっている。

上記の工程を経て本実施形態のフェライト成型体１は、製造される。
なお、本実施形態においては、このようにして得られるフェライト成型体１を焼成することにより、フェライト焼結体１０を得ることができる。

フェライト成型体１を焼成し、フェライト焼結体１０を製造する際の焼成条件としては、たとえば、安定温度（焼成温度）：１１００〜１２５０℃、昇温速度：５０〜３００℃／ｈｒ、焼成時間：２〜８時間程度、焼成雰囲気：酸素濃度を制御した雰囲気とすることができる。

本実施形態のフェライト成型体１を焼成することにより得られるフェライト焼結体１０は、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示すように、焼結体本体１２、角柱１３および円柱１４から形成され、溝部１５を有している。また、フェライト焼結体１０は、フェライト成型体１を焼成することにより得られる焼結体であるため、焼結体全体に渡り高い寸法精度を有する焼結体である。

また、フェライト焼結体１０は、図５に示すように、２つのフェライト焼結体１０を、巻線を有するボビンに挿入して、組み合わせることにより、コイル用やトランス用のコアとして使用される。このフェライト焼結体１０は、一方の焼結体の角柱１３と他方の焼結体の角柱１３、および一方の焼結体の円柱１４と他方の焼結体の円柱１４を対向させることにより、ボビン１７を介して、組み合わされている。

なお、従来においては、ボビン１７に挿入される部分である焼結体本体１２および円柱１４のみについて、寸法不良の低減が図られていたが、本発明のフェライト焼結体１０は、焼結体全体に渡り高い寸法精度を有している。したがって、本発明によると、たとえば、フェライト焼結体１０において、自動機によりボビンに挿入する際に要求される寸法精度を達成することが可能となるため、従来のように、寸法精度を確保するために、別途、焼結体の全数検査や追加加工をする必要がなくなるため、製造コストの低減を図ることが可能となる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば、上述した実施形態では、本発明に係る圧縮成型体および焼結体としてフェライトから構成されるフェライト成型体およびフェライト焼結体を例示したが、本発明に係る圧縮成型体および焼結体としては、これらに限定されず、圧縮成型により成型されるフェライト成型体および該フェライト成型体を焼成することにより得られる焼結体であれば何でも良い。

また、上述した実施形態では、圧縮成型用金型２０を構成する成型用凹型２２が、枠型２８、一対の中型３０、および下パンチ３２で形成される成型用凹型２２としたが、成型用凹型としては、一体化されたような構造を有する金型を使用することも可能である。また、上述した実施形態では、上パンチ３４を粉末充填用凹部２６内に押し込み加圧する過程において、下パンチ３２は固定されており、枠型２８を下方に移動させることで下パンチ３２からの圧縮力を得る構造を例示したが、上パンチ３４を押し込むことにより、下パンチ３２が、追随して下降する構造を有していても良いし、また、上パンチ３４を粉末充填用凹部１６内に押し込むと共に、下パンチ３２を上昇させる構造としても良い。

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。

［実施例の焼結体試料の作製］
まず、出発原料として、フェライト原料を用意し、次に、これらの原料について、配合、仮焼、粉砕および造粒を行いフェライト粉末を得た。

得られたフェライト粉末を、図６に示す圧縮成型用金型を使用して、圧縮成型することにより、図１に示すフェライト成型体を得た。
本実施例においては、図１中、成型体本体２における円柱４が形成されている部分の幅（Ｃ）、テーパー部２ａ，３ａの形成長さ（Ｔ）および凹部２ｂの深さ（Δｘ）を、焼成後のフェライト焼結体の幅が、１５．０ｍｍとなるように調整した。すなわち、図４（Ａ）における焼結体本体の円柱形成部の幅Ｃ１、中間部の幅Ｃ２および角柱形成部の幅Ｃ３が、１５．０ｍｍとなるようにフェライト成型体を作製した。
次いで、得られたフェライト成型体を焼成することにより、本発明の実施例の焼結体試料を作製した。

［比較例の焼結体試料の作製］
図３（Ｃ）に示すようなテーパー部２ａ，３ａを有しない形状とした以外は、本発明の実施例の焼結体試料と同様にして、フェライト成型体を作製し、作製した成型体を焼成することにより、比較例の焼結体試料を作製した。

得られた実施例および比較例の焼結体試料について、焼結体寸法の測定、飽和磁束密度の測定、およびコアロスの測定を行った。

焼結体寸法の測定は、得られた実施例の焼結体試料について、図４（Ａ）に示す焼結体本体の円柱形成部の幅Ｃ１、中間部の幅Ｃ２および角柱形成部の幅Ｃ３をそれぞれ測定することにより行った。測定は、１５個の焼結体試料について行った。
同様にして、比較例の焼結体試料についても、図４（Ｃ）に示す焼結体本体の円柱形成部の幅Ｃ１、中間部の幅Ｃ２および角柱形成部の幅Ｃ３をそれぞれ測定した。測定は、１５個の焼結体試料について行った。
表１に、実施例の焼結体試料の測定結果を、表２に、実施例および比較例の焼結体試料の測定結果を示す。なお、焼結体寸法は、設計値である１５．０ｍｍから±０．３ｍｍの範囲に入る試料を良好とした。

飽和磁束密度（単位：ｍＴ）の測定は、実施例の焼結体試料２個を図５に示すように組み合わせて、１次巻線および２次巻線を１次：１００／２次：１０回ずつ巻回してトランス試料を作製し、理研電子社製 Ｂ−Ｈカーブトレーサーを使用し、測定温度２３℃にて、１２００Ａ／ｍの磁場を印加することにより行った。測定は、５個のトランス試料について行い、測定結果の平均値を算出することで評価を行った。また、比較例の焼結体試料についても同様にして飽和磁束密度の測定を行った。表３に実施例および比較例の焼結体試料についての測定結果を示す。

コアロス（単位：Ｗ／ｋｇ）の測定は、実施例および比較例の焼結体試料について、飽和磁束密度の測定で使用したトランス試料と同様の試料を作製し、岩崎通信機（株）製 ＢＨ−アナライザ（ＳＹ−８２１７）を使用して行った。測定条件は、励磁磁束密度１５０ｍＴ、周波数１６ｋＨｚ、測定温度１００℃の条件で行った。測定は、５個のトランス試料について行い、測定結果の平均値を算出することで評価を行った。表３に実施例および比較例の焼結体試料についての測定結果を示す。

評価１
表１に、実施例の焼結体試料の図４（Ａ）に示す焼結体本体の円柱形成部の幅Ｃ１、中間部の幅Ｃ２、角柱形成部の幅Ｃ３、および角柱形成部の幅Ｃ３の最小幅および最大幅を示す。なお、表１には、測定を行った１５個の試料の各寸法と、それらの最大値、最小値および平均値も併せて示した。

表１より、円柱形成部の幅Ｃ１、中間部の幅Ｃ２、角柱形成部の幅Ｃ３は、いずれも、１５．０±０．３ｍｍの範囲に入り、寸法精度が高く、良好な結果となった。また、テーパー部を形成した角柱形成部の幅Ｃ３については、幅Ｃ３のうち最小幅であるＣ３（ｍｉｎ．）、および最大幅であるＣ３（ｍａｘ）のいずれも１５．０±０．３ｍｍの範囲に入り、さらに、Ｃ３（ｍｉｎ．）の平均値とＣ３（ｍａｘ）の平均値の差も０．１ｍｍとなり、高い寸法精度を有することが確認できた。

表２に、実施例および比較例の焼結体試料の図４（Ａ）または図４（Ｃ）に示す焼結体本体の円柱形成部の幅Ｃ１、中間部の幅Ｃ２および角柱形成部の幅Ｃ３の測定結果を示す。なお、表２には、実施例および比較例の各焼結体試料１５個について行った測定結果の平均値を示した。

表２より、実施例の焼結体試料は、円柱形成部の幅Ｃ１、中間部の幅Ｃ２および角柱形成部の幅Ｃ３のいずれも１５．０±０．３ｍｍの範囲内となったが、比較例の焼結体試料は、角柱形成部の幅Ｃ３が１５．４６ｍｍと厚くなり、１５．０±０．３ｍｍの範囲外となった。すなわち、比較例の焼結体試料は、角柱形成部の幅Ｃ３の寸法精度に劣る結果となった。

したがって、フェライト成型体として、成型体本体の中間部の幅が、他の部分と比較して小さくなっており、かつ、成型体本体の幅が連続的に小さくなるテーパー部が形成されているフェライト成型体を使用することにより、焼結体全体に渡り高い寸法精度を有する焼結体を得ることが可能となることが確認できた。

評価２
表３に、実施例および比較例の焼結体試料の飽和磁束密度およびコアロスの測定結果を示す。なお、表３には、実施例および比較例の各焼結体試料５個について行った測定結果の平均値を示した。

表３より、実施例の焼結体試料は、従来例である比較例の焼結体試料と、飽和磁束密度およびコアロスの値がほぼ同等であることが確認できた。

したがって、上記結果より、本発明によれば、飽和磁束密度、コアロス等の電磁気特性を劣化することなく、焼結体全体に渡り高い寸法精度を有する焼結体を得ることが可能となることが確認できた。

図１（Ａ）は本発明の一実施形態に係るフェライト成型体の正面図、図１（Ｂ）は上面図、図１（Ｃ）は底面図、図１（Ｄ）は図１（Ａ）のＩｄ−Ｉｄ線断面図である。 図２（Ａ）は本発明の一実施形態に係るフェライト焼結体の正面図、図２（Ｂ）は上面図、図２（Ｃ）は底面図、図２（Ｄ）は図２（Ａ）のＩＩｄ−ＩＩｄ線断面図である。 図３（Ａ）は本発明の一実施形態に係るフェライト成型体の上面図、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）は従来のフェライト成型体の上面図である。 図４（Ａ）は本発明の一実施形態に係るフェライト焼結体の上面図、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）は従来のフェライト焼結体の上面図である。 図５は本発明の一実施形態に係るコイルの上面図である。 図６（Ａ）は本発明の一実施形態に係る圧縮成型用金型の断面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＶＩｂ−ＶＩｂ線断面図、図６（Ｃ）は成型用凹型の上面図である。 図７は成型体密度と、焼成による焼結体の縮率との関係を示すグラフである。

符号の説明

１… フェライト成型体
２… 成型体本体
２ａ… テーパー部
２ｂ… 凹部
３… 角柱
３ａ… テーパー部
４… 円柱
５… 溝部
６ａ… 第１端部
６ｂ… 第２端部
６ｃ… 柱脚形成面
６ｄ… 対向面
１０… フェライト焼結体
１２… 焼結体本体
１３… 角柱
１４… 円柱
１５… 溝部
１７… ボビン
１８… 巻線
１９… 絶縁樹脂
２０… 圧縮成型用金型
２２… 成型用凹型
２４… 成型用凸型
２６… 粉末充填用凹部
２８… 枠型
３０… 中型
３２… 下パンチ
３４… 上パンチ
３６… 溝部形成用突起
３８… 中間部形成用突起
４０… テーパー部形成用突起

Claims (9)

1. 棒状の成型体本体の両端部から略直角方向に第１柱脚および第２柱脚が延びているＵ字形状を有し、
   前記成型体本体における柱脚形成面と反対方向の対向面に、一方の端部である第１端部から、他方の端部である第２端部の近傍に向けて、成型体本体の長手方向に沿って溝部が形成されている圧縮成型体であって、
   前記成型体本体における柱脚間に位置する中間部の幅が、他の部分と比較して小さくなっており、かつ、前記第１端部方向から前記中間部に向けて、前記成型体本体の幅が連続的に小さくなるテーパー部が形成されていることを特徴とする圧縮成型体。
2. 前記成型体本体の幅方向の両側にテーパー部が形成されている請求項１に記載の圧縮成型体。
3. 前記テーパー部が、前記第１端部から延びている第１柱脚にも形成されている請求項１または２に記載の圧縮成型体。
4. 前記第１端部から延びている第１柱脚は、断面形状が四角形状である角柱脚であり、
   前記第２端部から延びている第２柱脚は、断面形状が円形状である円柱脚である請求項１〜３のいずれかに記載の圧縮成型体。
5. 前記溝部の深さ（Ｄ）が、前記溝部の深さ方向における前記成型体本体の幅（Ｗ）の２５％以上の寸法で形成されており、かつ、
   前記溝部の幅（Ｇ）が、前記成型体本体における第２柱脚が形成されている部分の幅（Ｃ）の２５％以上の寸法で形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮成型体。
6. 前記溝部の成型体本体の長手方向に沿った溝部長さ（Ｌ_Ｇ）が、前記第１端部と第２端部との間の距離（Ｌ１）に対して５０％以上の長さで形成されている請求項１〜５のいずれかに記載の圧縮成型体。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の圧縮成型体を製造する方法であって、
   粉末材料充填部である粉末充填用凹部に粉末材料を充填する工程と、
   前記粉末材料が充填された前記粉末充填用凹部に、成型用凸型を押し込み、前記粉末材料に圧縮力を加えて、圧縮成型する工程とを有する圧縮成型体の製造方法。
8. 請求項１〜６のいずれかに記載の圧縮成型体を、焼成することにより得られる焼結体。
9. 請求項１〜６のいずれかに記載の圧縮成型体を製造するための圧縮成型用金型であって、
   粉末材料を充填するための粉末充填用凹部を有する成型用凹型と、
   粉末材料が充填された前記成型用凹型に押し込まれて、前記粉末材料に圧縮力を加える成型用凸型とを有し、
   前記粉末充填用凹部が、前記成型体の中間部を形成することになる中間部形成用突起と、前記テーパー部を形成することになるテーパー部形成用突起とを有する圧縮成型用金型。
   
   
   
   
   

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