JPH0273612A - 大型フェライトコアの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は大型フェライトコアの製造方法に関し、特に焼
結中に割れやそりが入らない大型フェライトコアの製造
方法に関する。

〔従来の技術〕

フェライトはＦｅ、０．に各種の金属酸化物を添加して
なるものであり、永久磁石や軟磁性材料として広く使用
されている。特に、磁心として用いる場合、良好な軟磁
性を有するという理由でＮｉ−Ｚｎ系やＭｎ−Ｚｎ系の
フェライトが使用されている。フェライトは一般に、Ｆ
ｅ２Ｌ粉末に各種金属酸化物あるいは金属炭酸塩等の粉
末を配合し、金型プレス、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）
等により成形した後、焼結することにより製造すること
ができる。

最近、自由電子レーザーやシンクロトロン放射光装置の
加速器等にソフトフェライトの大型コアを使用すること
が試みられている。この場合、扇形状のフェライトコア
片を作成し、それらを一体的に接合すれば、簡単に大型
コアとすることができる。ところが、コア片を接合すれ
ばギャップが形成されることになり、そこから磁束が漏
洩したりして、加速器用のコアとしては好ましくない。

そこで大型コアを一体的に形成することが望まれている
。

〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、フェライトは焼結により約２０％近く収
縮するので、大型フェライトコアの場合、平坦な土台と
成形体の間にすべりが生じ、割れやそりの原因となるこ
とがわかった。

従って本発明の目的は焼結中に割れやそりを生ずること
なく大型フェライトコアを製造する方法を提供すること
である。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的に汲み鋭意研究の結果、本発明者は焼結中に成
形体と土台との間に直接すべりが生じないようにその間
に回転体を配置し、かつ成形体の収縮に応じて回転体が
回転したときに近隣の回転体が妨害し合わないように、
回転体間に十分な間隔を設けておくことにより、割れや
そりのない大型フェライトコアを製造することができる
ことを発見し、また厚手の大型フェライトコアの場合、
フェライト成形体と球面接触する媒体を介在させること
により、フェライト成形体がその媒体上をスムーズにす
べることができることを発見し、本発明に想到した。

すなわち、本発明の大型フェライトコアの第一の製造方
法は、平坦な土台上に多数の耐熱性回転体を介してフェ
ライト成形体を静置し、前記フェライト成形体を焼結す
るものであって、焼結による前記フェライト成形体の収
縮に応じて前記耐熱性回転体が自由に回転できるように
、前記回転体間に十分な間隔を存在させることを特徴と
する。

本発明の第二の製造方法は、平坦な土台上に多数の耐熱
性球体を介してフェライト成形体を静置し、前記フェラ
イト成形体を焼結することにより厚手の大型フェライト
コアを製造する方法であって、焼結による前記フェライ
ト成形体の収縮に応じて前記耐熱性球体上を前記フェラ
イト成形体がすべることを特徴とする。

本発明の第三の製造方法は、多数の球面状突起を有する
平坦な耐熱性土台上にフェライト成形体を静置し、前記
フェライト成形体を焼結することにより厚手の大型フェ
ライトコアを製造する方法であって、焼結による前記フ
ェライト成形体の収縮に応じて前記球面状突起上を前記
フェライト成形体がすべることを特徴とする。

〔作　用〕

第１図に示すように、フェライトコア用の成形体Ｉは回
転体２を介して土台３上に静置されるが、各回転体２の
間隔は十分にとられている。このような状態で焼結を行
うと成形体１は収縮するが、それに応じて回転体２は成
形体１と土台３との間で回転しながら、内側に移動する
。すなわち回転体２はころの作用をする。これにより成
形体１と土台３との間のすべりは完全に防止され、それ
に基づく割れやそりの問題がなくなる。

ところが、回転体２の密度が高すぎると、回転体２が内
側に移動中前方の回転体２により進路を妨げられ、結局
第３図に示すように乗り上げる格構となる。こうなると
成形体ｌは変形し、そのまま焼結するので局部的に曲が
ったりそったりした形状となる。またこれにより焼結割
れが生ずることもある。

一方厚手の大型フェライトコアの場合、フェライト成形
体に接触する球体又は球面状突起の密度が高くないと、
点接触により成形体にへこみができるので、密度を高く
する。この場合、成形体と球体又は球面状突起とは球面
接触であるので、成形体の重みにもかかわらずスムーズ
にすべることができる。

〔実施例〕

本発明の大型フェライトコアは、各種のフェライト材料
により形成することができるが、良好な軟磁性を有する
という意味でＮ１Ｊｎ系フエライトにより形成するのが
好ましい。特に酸化第二鉄（Ｆｅ、０３）に酸化ニッケ
ル（ＮｉＯ）　１２〜３０モル％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）
　１５〜３５モル％、酸化銅（Ｃｕｂ）　　２〜１０モ
ル％を配合してなるものが好ましい。

成形体は、上記成分の粉末を混合、仮焼し、粉砕後造粒
し、１５０〜３５０μｍ程度の粒度に分級したものを用
いて形成する。成形は金型プレスにより行うことができ
るが、大型コア成形体全体を均一な密度にするという観
点から冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）により行うのが好ま
しい。金型プレスの場合、０，５ｔ／ｃｆｆ１以上の圧
力で行い、ＣＩＰの場合も０．５ｔ／ｃｆｆ１以上の圧
力で行う。

第１図に示すように、成形体ｌを、回転体２を介して土
台３上に静置する。回転体２は焼結中度性しないように
十分な耐熱性を有する必要があり、かつ焼結中成形体と
反応しないものである必要がある。この意味でセラミッ
ク製とするのが好ましく、特にアルミナ（ＡＩＪ：＋）
ＩＪとするのが好ましい。

回転体２はまた、任意の方向へ自由に回転できるという
意味で球体であるのが好ましい。球体の直径は成形体の
重量により異なるが、一般に焼結後の厚さが１７２イン
チ（１２，７ｍｍ）以下の場合１〜１０ｍ１Ｔｌφ程度
であればよく、焼結後の厚さが１７２インチ（１２，７
ｍｍ）　〜１インチ（２５，４ｍｍ）の場合１５〜２０
ｍｍφ程度であればよい。球体はまた同じ大きさである
必要はなく、大直径の球体と小直径の球体とを組合せて
用いることにより、ころがりを−層良好にすることがで
きる。この場合大直径の球体だけが成形体と接触する。

例えば１０ｍｍφの球体と５ｍｍφの球体を組み合わせ
て使用することができる。焼結により成形体は約２０％
近く収縮し、第２図に示すように、回転体（球体）２間
の間隔は狭くなる。成形体の収縮率から考えて、理論的
には回転体２の平面占有率（平面上を回転体２が占める
割合で最密充填の場合を１００％とする）は約８０％と
すればよいわけであるが、実用的には回転体２の配置の
局所的不均一さや回転の不均一さの可能性等を考慮して
、平面占有率は２０〜８０％程度とする。２０％未満で
あると、個々の回転体２にかかる成形体１の重量が大き
くなりすぎ、成形体１に凹みが生じる。また８０％を超
えると隣接する回転体２が回転を妨害し合って、第３図
に示すように回転体２が乗り上げる現象が生ずるおそれ
がある。

この平面占有率の選定は、成形体の厚みによっである程
度決まるものであり、成形体が厚い場合には平面占有率
を大きくし、成形体が薄い場合には平面占有率を小さく
することができる。

なお回転体２は均一に配置する必要があり、そのために
は土台３上に焼結温度により焼失する粘着剤や結合剤等
を塗布する等して、固定しておけばよい。

一方厚手の大型フェライトコアの場合、成形体と球面接
触する媒体を用い、成形体をスムーズにすべらせるのが
好ましい。例えば球体を用いる場合、成形体の重みによ
り前の球体に乗り上げるおそれはない。また球面状突起
を多数有する平面体を用いる場合も同様に、球面接触に
よりスムーズなすべりが保証される。いずれの場合も、
平面占有率としては１００％まで可能である。

焼結は大型熱処理炉中で１０５０〜１２００℃で２〜１
０時間行う。焼結後は焼結体を研削加工し、所定のサイ
ズにそろえる。

このようにして外径５００　ｍｍ以上、特に６５０　ｍ
ｍ以上で、厚さ４〜６０ｍｍの大型フェライトコアを製
造することができる。なお厚さが４ｍｍ未満となると割
れやそりが発生しやすくなり、製造歩留まりが低下する
。大型フェライトコアの内径はとくに制限ないが、例え
ば外径が６５０　ｍｍの場合３５０　ｍｍ程度であれば
よい。

このようにして得られた大型フェライトコアは、特にＮ
ｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトからなる場合、３０００〜
４３００ＫＧと高い飽和磁束密度（ＢＳ）と、０．１〜
１．５０ｅと低い保磁力（Ｈａ）と、８０Ｊ／ｍ’ｋＧ
以下のコアロス（エネルギー損失）とを有する。

一般に、コアロスはコアにかかるパルスの周波数ととも
に増大し、また厚さとともに増大する。

従って、コアロスによる熱を放冷するとともに、コアロ
ス自身を低下させるために、大型フェライトコアはでき
るだけ薄い方が好ましい。しかし製造歩留まりの観点か
ら、５００　ｍｍφ以上の外径の場合、１７４インチ（
６，４ｍｍ）以下とすることは困難である。

実施例Ｉ Ｎ＋Ｑ粉末２５．０モル％、ＸｎＯ粉末２１．０モル％
、ＣｕＯ粉末４．５モル％、残部Ｆｅ２Ｏ：＋粉末を混
合し、８００℃で仮焼し、粉砕後スプレードライ法で造
粒し、１５０〜３５０μｍの粒度に分級した。

得られた厚料粉末にポリビニルアルコールバインダー１
％を添加し、金型ブレスにより０．７５ｔ／ｃ＋＋１の
成形圧で外径８２５　ｍｍ、内径４１０　ｍｍ、厚さ３
８ｍｍの環状成形体を作成した。この成形体を、直径１
０ｍｍのｈｌ　、０．球体を介してムライト製土台板上
にほぼ均一に配置した。

次に大型熱処理炉中で１１００℃で５時間焼結を行い、
外径６６０　ｍｍ、内径３２８　ｍｍ、厚さ３０．４ｍ
ｍの焼結体を得た。得られた焼結体には割れやそりは全
くなかった。このようにして得られた焼結体を研削加工
することにより、外径６５０　ｍｍ、内径３５０　ｍｍ
、厚さ１２．８ｍｍの環状大型フェライトコアを得るこ
とができた。

〔発明の効果］ 以上説明した通り、本発明の方法は、耐熱回転体を介し
て成形体を土台上に静置し焼結するので、焼結により成
形体が収縮しても土台との間にずりが起こることはなく
、従って割れやそりを防止することができる。また厚手
の大型フェライトコアの場合は球面接触する媒体を用い
て成形体をすべらせるので、同様に割れやそりのおそれ
がなく、さらに接触によるへこみも最小におさえること
ができる。このため、本発明の方法によれば大型フェラ
イトコアを歩留まりよく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はフェライト成形体が耐熱回転体を介して土台上
に静置されている状態を示す断面図であり、 第２図は焼結によりフェライト成形体が収縮している状
態を示す断面図であり、 第３図は耐熱回転体が乗り上げることにより成形体（焼
結体）が変形したことを示す断面図である。 １・・・フェライト成形体 ２・・・耐熱回転体 ３・・・土台 第１図 嘉２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）平坦な土台上に多数の耐熱性回転体を介してフェ
   ライト成形体を静置し、前記フェライト成形体を焼結す
   ることにより大型フェライトコアを製造する方法であっ
   て、焼結による前記フェライト成形体の収縮に応じて前
   記耐熱性回転体が自由に回転できるように、前記回転体
   間に十分な間隔を存在させることを特徴とする方法。
2. （２）請求項１に記載の方法において、前記耐熱性回転
   体がＡｌ＿２Ｏ＿３製球体であり、かつ前記球体の平面
   占有率が２０〜８０％であることを特徴とする方法。
3. （３）平坦な土台上に多数の耐熱性球体を介してフェラ
   イト成形体を静置し、前記フェライト成形体を焼結する
   ことにより厚手の大型フェライトコアを製造する方法で
   あって、焼結による前記フェライト成形体の収縮に応じ
   て前記耐熱性球体上を前記フェライト成形体がすべるこ
   とを特徴とする方法。
4. （４）請求項３に記載の方法において、前記耐熱性回転
   体がＡｌ＿２Ｏ＿３製球体であることを特徴とする方法
   。
5. （５）多数の球面状突起を有する平坦な耐熱性土台上に
   フェライト成形体を静置し、前記フェライト成形体を焼
   結することにより厚手の大型フェライトコアを製造する
   方法であって、焼結による前記フェライト成形体の収縮
   に応じて前記球面状突起上を前記フェライト成形体がす
   べることを特徴とする方法。