JP2003068550A - 軟磁性ポットコア、その製造方法、およびこれを用いるリアクトル - Google Patents
軟磁性ポットコア、その製造方法、およびこれを用いるリアクトルInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高周波におけるインダクタンスに優れ、大電
流においては直流重畳特性に優れ、かつ巻線の自動化に
より大量生産が可能な大電流リアクトル用軟磁性ポット
コア、その製造方法、およびこれを用いたリアクトルを
提供する。 【解決手段】 Ｆｅ−Ｓｉ（Ｓｉ：１〜７重量％）、Ｆ
ｅ−Ｎｉ（Ｎｉ：４５〜５５重量％）、Ｆｅ−Ｎｉ（Ｎ
ｉ：１５〜２０重量％）−Ｍｏ（Ｍｏ：２〜５重量％）
から選ばれた１種以上の軟磁性粉末を１２０メッシュ以
下に分級し、その表面にカオリン−ベントナイト−水ガ
ラスからなるセラミックなどでコーティングし、これを
圧縮成型、次いで有機シーリング剤にて空隙を充填す
る。
流においては直流重畳特性に優れ、かつ巻線の自動化に
より大量生産が可能な大電流リアクトル用軟磁性ポット
コア、その製造方法、およびこれを用いたリアクトルを
提供する。 【解決手段】 Ｆｅ−Ｓｉ（Ｓｉ：１〜７重量％）、Ｆ
ｅ−Ｎｉ（Ｎｉ：４５〜５５重量％）、Ｆｅ−Ｎｉ（Ｎ
ｉ：１５〜２０重量％）−Ｍｏ（Ｍｏ：２〜５重量％）
から選ばれた１種以上の軟磁性粉末を１２０メッシュ以
下に分級し、その表面にカオリン−ベントナイト−水ガ
ラスからなるセラミックなどでコーティングし、これを
圧縮成型、次いで有機シーリング剤にて空隙を充填す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術】本発明は大電流を要する洗濯機、
冷蔵庫、空調機などの家庭電気製品や数値制御（ＮＣ制
御）により各種産業設備の電気回路に適用されるリアク
トル用ポットコア、その製造方法、およびこのポットコ
アを利用したリアクトルに関する。
冷蔵庫、空調機などの家庭電気製品や数値制御（ＮＣ制
御）により各種産業設備の電気回路に適用されるリアク
トル用ポットコア、その製造方法、およびこのポットコ
アを利用したリアクトルに関する。
【０００２】
【従来の技術】各種家庭用電気製品の普及が加速度的に
進み、これに付随して電気エネルギーの消費量も増加の
一途を辿っている。このような傾向に対し欧米諸国で
は、家庭用電気製品に対して電気エネルギー効率を法律
で規制するという現状にあるほどである。家庭用電気製
品の電気エネルギー効率を高める一つの方策に、構成さ
れている電気回路に電源力率効果を改善するためのリア
クトルを適用することがある。また、ＮＣ方式制御によ
り各種産業設備の構成電気回路による高性能化、高効率
化のために、インバータ方式が採用され、それに伴い必
要なリアクトルの需要が増加し続けている。
進み、これに付随して電気エネルギーの消費量も増加の
一途を辿っている。このような傾向に対し欧米諸国で
は、家庭用電気製品に対して電気エネルギー効率を法律
で規制するという現状にあるほどである。家庭用電気製
品の電気エネルギー効率を高める一つの方策に、構成さ
れている電気回路に電源力率効果を改善するためのリア
クトルを適用することがある。また、ＮＣ方式制御によ
り各種産業設備の構成電気回路による高性能化、高効率
化のために、インバータ方式が採用され、それに伴い必
要なリアクトルの需要が増加し続けている。
【０００３】リアクトルには各種磁性コアが装着されて
おり、電源力率効果改善、設備の高性能化および高効率
化のためには、リアクトルを構成する核心素材である磁
性コアの素材開発が重要である。リアクトル用磁性コア
を適用している製品を高性能化、高効率化していくに
は、インダクタンスと飽和磁束密度が高く、直流重畳特
性に優れ、コアロスができる限り低い、という３つの特
性を備えることが重要である。
おり、電源力率効果改善、設備の高性能化および高効率
化のためには、リアクトルを構成する核心素材である磁
性コアの素材開発が重要である。リアクトル用磁性コア
を適用している製品を高性能化、高効率化していくに
は、インダクタンスと飽和磁束密度が高く、直流重畳特
性に優れ、コアロスができる限り低い、という３つの特
性を備えることが重要である。
【０００４】また、リアクトル用コアを実回路に装着す
るには、大量生産が可能で、かつ製造費も安くすること
が必要となる。しかし、前述の要求特性を全て満たすコ
アはなく、それぞれの適用に応じて、要求特性と製造費
を考慮してコアが選ばれているのが実情である。
るには、大量生産が可能で、かつ製造費も安くすること
が必要となる。しかし、前述の要求特性を全て満たすコ
アはなく、それぞれの適用に応じて、要求特性と製造費
を考慮してコアが選ばれているのが実情である。
【０００５】リアクトル用コアには、代表的にトロイダ
ルコア（ｔｏｒｏｉｄａｌ ｃｏｒｅ）、ＥＩコア、ポ
ットコアの３種類がある。
ルコア（ｔｏｒｏｉｄａｌ ｃｏｒｅ）、ＥＩコア、ポ
ットコアの３種類がある。
【０００６】トロイダルコア（図１）は、磁路が閉回路
を構成しており、漏れ磁束が殆ど無いという特性を有し
ている。しかし大電流では、直流重畳特性が劣るためコ
ア形状の際、巻線を自動化できず手作業による巻線が不
可欠となるため、均一な巻線効果が得られず、生産性が
悪いという欠点がある。
を構成しており、漏れ磁束が殆ど無いという特性を有し
ている。しかし大電流では、直流重畳特性が劣るためコ
ア形状の際、巻線を自動化できず手作業による巻線が不
可欠となるため、均一な巻線効果が得られず、生産性が
悪いという欠点がある。
【０００７】リアクトル用トロイダルコアは単純な形状
で、成形し易いため成形性に劣る材料においても適用可
能である。この材料としては、Ｆｅ−Ｓｉ（９％）−Ａ
ｌ（６％）センダスト粉末、Ｆｅ−Ｎｉ（５０％）ハイ
フラックス粉末、Ｎｉ−Ｆｅ（１８％）−Ｍｏ（２％）
モリブデンパーマロイ粉末、Ｆｅ−Ｓｉ（６％）の磁性
粉末などの軟磁性粉末、Ｆｅ系非晶質ストリップがあ
る。
で、成形し易いため成形性に劣る材料においても適用可
能である。この材料としては、Ｆｅ−Ｓｉ（９％）−Ａ
ｌ（６％）センダスト粉末、Ｆｅ−Ｎｉ（５０％）ハイ
フラックス粉末、Ｎｉ−Ｆｅ（１８％）−Ｍｏ（２％）
モリブデンパーマロイ粉末、Ｆｅ−Ｓｉ（６％）の磁性
粉末などの軟磁性粉末、Ｆｅ系非晶質ストリップがあ
る。
【０００８】軟磁性粉末を用いてリアクトル用トロイダ
ルコアを製造するには例えば、Ｎｉ４０〜６０重量％を
含み残部はＦｅであるパーマロイ合金粉末と、２〜８重
量％のＳｉを含み残部はＦｅであるケイ素鋼粉末とを混
合し、この混合粉末に混合セラミックで絶縁コーティン
グを施した後、潤滑剤を添加してトロイダルコアを成形
して熱処理する方法が韓国公開特許公報２００１−００
９１７号に開示されている。
ルコアを製造するには例えば、Ｎｉ４０〜６０重量％を
含み残部はＦｅであるパーマロイ合金粉末と、２〜８重
量％のＳｉを含み残部はＦｅであるケイ素鋼粉末とを混
合し、この混合粉末に混合セラミックで絶縁コーティン
グを施した後、潤滑剤を添加してトロイダルコアを成形
して熱処理する方法が韓国公開特許公報２００１−００
９１７号に開示されている。
【０００９】Ｅｌコア（図２）は、ケイ素鋼板（方向性
電気鋼板）を積層して製造する。このコアは、製造に係
わる費用が低いため汎用されている。しかし、大電流に
おける直流重畳特性と高周波でのインダクタンスが低
く、コアの重量が大きくなるという欠点がある。リアク
トル用Ｅｌコアに係る技術の一例が韓国公開特許公報１
９９６−２５８４２号に開示されている。
電気鋼板）を積層して製造する。このコアは、製造に係
わる費用が低いため汎用されている。しかし、大電流に
おける直流重畳特性と高周波でのインダクタンスが低
く、コアの重量が大きくなるという欠点がある。リアク
トル用Ｅｌコアに係る技術の一例が韓国公開特許公報１
９９６−２５８４２号に開示されている。
【００１０】ポットコア（ｐｏｔ ｃｏｒｅ）（図３）
は、複雑な形状に成形することが要求されるため、成形
性のよいＦｅ純鉄粉末が用いられてきた。しかしＦｅ純
鉄粉末ポットコアの場合、透磁率が低く、大電流におけ
る直流重畳特性と高周波でのインダクタンスがを得るこ
とは困難である。
は、複雑な形状に成形することが要求されるため、成形
性のよいＦｅ純鉄粉末が用いられてきた。しかしＦｅ純
鉄粉末ポットコアの場合、透磁率が低く、大電流におけ
る直流重畳特性と高周波でのインダクタンスがを得るこ
とは困難である。
【００１１】磁性粉末以外では、ＭｎあるいはＮｉ系フ
ェライト粉末を用いて製造することがあるが、飽和磁束
密度が低く、高周波において直流重畳特性が急減するた
め大電流リアクトル用には不適当である。ポットコアに
係る技術の一例が米国特許公報 ５、９１２、６０９号
に開示されている。
ェライト粉末を用いて製造することがあるが、飽和磁束
密度が低く、高周波において直流重畳特性が急減するた
め大電流リアクトル用には不適当である。ポットコアに
係る技術の一例が米国特許公報 ５、９１２、６０９号
に開示されている。
【００１２】１０Ａ以上の大電流リアクトル用コアの形
状としては、ポットコアが理想的と考えられている。し
かし、Ｆｅ系非晶質ストリップを用いる場合、粉末でな
くストリップであるためトロイダルコア以外のポットコ
アを製造するのは困難であり、また、非晶質粉末の場合
においても材料の特性として、１００μｍ以内の大変薄
い板状微細粉末であるため成形性が悪く、ポットコアの
製造は困難となる。
状としては、ポットコアが理想的と考えられている。し
かし、Ｆｅ系非晶質ストリップを用いる場合、粉末でな
くストリップであるためトロイダルコア以外のポットコ
アを製造するのは困難であり、また、非晶質粉末の場合
においても材料の特性として、１００μｍ以内の大変薄
い板状微細粉末であるため成形性が悪く、ポットコアの
製造は困難となる。
【００１３】Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍ
ｏの軟磁性粉末は直流重畳性に優れるが成形性に劣るた
め、単純な形状を有するトロイダルコアに適用されてい
るが、複雑な形状のポットコアには適用されていない。
すなわち、これら軟磁性粉末を通常の方法でポットコア
に成形すると、強度が充分でなく製品化することが難し
い。
ｏの軟磁性粉末は直流重畳性に優れるが成形性に劣るた
め、単純な形状を有するトロイダルコアに適用されてい
るが、複雑な形状のポットコアには適用されていない。
すなわち、これら軟磁性粉末を通常の方法でポットコア
に成形すると、強度が充分でなく製品化することが難し
い。
【００１４】実験的に大容量成形機を用いて高圧成形す
ると、ある程度の強度は得られているが、商業的に大量
生産するには不向きであり価格競争力も低い。
ると、ある程度の強度は得られているが、商業的に大量
生産するには不向きであり価格競争力も低い。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高周
波におけるインダクタンスに優れ、大電流において直流
重畳特性に優れ、強度が充分高く、かつ巻線の自動化に
より大量生産が可能な大電流リアクトル用軟磁性ポット
コア、その製造方法、およびこれを用いたリアクトルを
提供することにある。
波におけるインダクタンスに優れ、大電流において直流
重畳特性に優れ、強度が充分高く、かつ巻線の自動化に
より大量生産が可能な大電流リアクトル用軟磁性ポット
コア、その製造方法、およびこれを用いたリアクトルを
提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべく
請求項１の発明は軟磁性ポットコアであり、Ｆｅ−Ｓｉ
（Ｓｉ：１〜７重量％）、Ｆｅ−Ｎｉ（Ｎｉ：４５〜５
５重量％）、Ｆｅ−Ｎｉ（Ｎｉ：１５〜２０重量％）−
Ｍｏ（Ｍｏ：２〜５重量％）から選ばれた１種以上の軟
磁性粉末の表面に絶縁コーティングし、これを圧縮成型
し、次いで空隙に有機シーリング剤を充填したことを特
徴としている。
請求項１の発明は軟磁性ポットコアであり、Ｆｅ−Ｓｉ
（Ｓｉ：１〜７重量％）、Ｆｅ−Ｎｉ（Ｎｉ：４５〜５
５重量％）、Ｆｅ−Ｎｉ（Ｎｉ：１５〜２０重量％）−
Ｍｏ（Ｍｏ：２〜５重量％）から選ばれた１種以上の軟
磁性粉末の表面に絶縁コーティングし、これを圧縮成型
し、次いで空隙に有機シーリング剤を充填したことを特
徴としている。
【００１７】請求項２の発明は請求項１記載の軟磁性ポ
ットコアであり、前記ポットコアの空隙率は２容量％以
下であることを特徴としている。
ットコアであり、前記ポットコアの空隙率は２容量％以
下であることを特徴としている。
【００１８】請求項３の発明は請求項１記載の軟磁性ポ
ットコアであり、前記有機シーリング剤はエポキシ１０
０重量％に対して硬化剤３０〜７０重量％が混合される
ことを特徴としている。
ットコアであり、前記有機シーリング剤はエポキシ１０
０重量％に対して硬化剤３０〜７０重量％が混合される
ことを特徴としている。
【００１９】請求項４の発明は請求項１記載の軟磁性ポ
ットコアであり、前記ポットコアは大電流（１０Ａ以
上）用として外径が３０〜１００ｍｍインダクタンス値
が０．５〜１０．０ｍＨであることを特徴としている。
ットコアであり、前記ポットコアは大電流（１０Ａ以
上）用として外径が３０〜１００ｍｍインダクタンス値
が０．５〜１０．０ｍＨであることを特徴としている。
【００２０】請求項５の発明は軟磁性ポットコアの製造
方法であり、Ｆｅ−Ｓｉ（Ｓｉ：１〜７重量％）、Ｆｅ
−Ｎｉ（Ｎｉ：４５〜５５重量％）、Ｆｅ−Ｎｉ（Ｎ
ｉ：１５〜２０重量％）−Ｍｏ（Ｍｏ：２〜５重量％）
から選ばれた１種以上の軟磁性粉末を１２０メッシュ以
下に分級する段階と、前記軟磁性粉末１００重量％に対
して混合セラミック０．５〜３．５重量％を混合して前
記軟磁性粉末をコーティングする段階と、前記コーティ
ングした軟磁性粉末をポットコアに成形する段階と、こ
のポットコア成形体を不活性あるいは還元性雰囲気下、
６００〜８００℃にて０．５〜３時間熱処理する段階
と、前記熱処理したポットコアを、減圧下において液状
有機シーリング剤に含浸してから硬化させる段階を経て
製造することを特徴としている。
方法であり、Ｆｅ−Ｓｉ（Ｓｉ：１〜７重量％）、Ｆｅ
−Ｎｉ（Ｎｉ：４５〜５５重量％）、Ｆｅ−Ｎｉ（Ｎ
ｉ：１５〜２０重量％）−Ｍｏ（Ｍｏ：２〜５重量％）
から選ばれた１種以上の軟磁性粉末を１２０メッシュ以
下に分級する段階と、前記軟磁性粉末１００重量％に対
して混合セラミック０．５〜３．５重量％を混合して前
記軟磁性粉末をコーティングする段階と、前記コーティ
ングした軟磁性粉末をポットコアに成形する段階と、こ
のポットコア成形体を不活性あるいは還元性雰囲気下、
６００〜８００℃にて０．５〜３時間熱処理する段階
と、前記熱処理したポットコアを、減圧下において液状
有機シーリング剤に含浸してから硬化させる段階を経て
製造することを特徴としている。
【００２１】請求項６の発明は請求項５記載の軟磁性ポ
ットコアの製造方法であり、前記成形体は、成形密度が
５．５ｇ／ｃｍ３以上になるように成形圧を加えること
を特徴としている。
ットコアの製造方法であり、前記成形体は、成形密度が
５．５ｇ／ｃｍ３以上になるように成形圧を加えること
を特徴としている。
【００２２】請求項７の発明は請求項５記載の軟磁性ポ
ットコアの製造方法であり、前記有機シーリング剤はエ
ポキシ１００重量％に対して硬化剤３０〜７０重量％混
合したものであることを特徴としている。
ットコアの製造方法であり、前記有機シーリング剤はエ
ポキシ１００重量％に対して硬化剤３０〜７０重量％混
合したものであることを特徴としている。
【００２３】請求項８の発明は請求項５記載の軟磁性ポ
ットコアの製造方法であり、前記減圧含浸は、１０−１
トル以下の圧力で行うことを特徴としている。
ットコアの製造方法であり、前記減圧含浸は、１０−１
トル以下の圧力で行うことを特徴としている。
【００２４】請求項９の発明はリアクトルであり、請求
項１〜４に記載したポットコアを有することを特徴とし
ている。
項１〜４に記載したポットコアを有することを特徴とし
ている。
【００２５】
【発明の実施の形態】本発明は、従来ポットコアには不
適用とされていたＦｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ
−Ｍｏの軟磁性粉末を、ポットコアへ適用したことにそ
の特徴がある。
適用とされていたＦｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ
−Ｍｏの軟磁性粉末を、ポットコアへ適用したことにそ
の特徴がある。
【００２６】［ポットコア］本発明のポットコアは、Ｆ
ｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏから選ばれた
１種以上の軟磁性粉末から構成される。Ｆｅ−Ｓｉ軟磁
性粉末はＳｉを１〜７重量％と残部がＦｅとから構成さ
れ、Ｆｅ−Ｎｉ軟磁性粉末はＮｉが４５〜５５重量％と
残部がＦｅとから構成され、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏの軟磁性
粉末はＮｉが１５〜２０重量％、Ｍｏが２〜５重量％、
および残部がＦｅから構成される。前記構成比は、最適
の磁気特性を有するための構成範囲として選ばれたもの
である。
ｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏから選ばれた
１種以上の軟磁性粉末から構成される。Ｆｅ−Ｓｉ軟磁
性粉末はＳｉを１〜７重量％と残部がＦｅとから構成さ
れ、Ｆｅ−Ｎｉ軟磁性粉末はＮｉが４５〜５５重量％と
残部がＦｅとから構成され、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏの軟磁性
粉末はＮｉが１５〜２０重量％、Ｍｏが２〜５重量％、
および残部がＦｅから構成される。前記構成比は、最適
の磁気特性を有するための構成範囲として選ばれたもの
である。
【００２７】Ｆｅ−Ｓｉ軟磁性粉末においてＳｉ含有率
が１％未満であると、飽和磁束密度が非常に低く、７％
を超えると、得られる粉末の脆性が高くなり成形性が急
落するばかりでなく飽和磁束密度の増加が期待できなく
なる。軟磁性粉末にはその他不可避な不純物が含有され
得るが、Ｆｅ中の炭素の含量率は０．１％未満のものを
用いることが好ましい。
が１％未満であると、飽和磁束密度が非常に低く、７％
を超えると、得られる粉末の脆性が高くなり成形性が急
落するばかりでなく飽和磁束密度の増加が期待できなく
なる。軟磁性粉末にはその他不可避な不純物が含有され
得るが、Ｆｅ中の炭素の含量率は０．１％未満のものを
用いることが好ましい。
【００２８】本発明は、軟磁性粉末表面に絶縁コーティ
ング層を形成させる。絶縁コーティング層は一般的に用
いられているセラミックであり、代表的なものとしてカ
オリン−ベントナイト−水ガラスから構成される混合セ
ラミックである。
ング層を形成させる。絶縁コーティング層は一般的に用
いられているセラミックであり、代表的なものとしてカ
オリン−ベントナイト−水ガラスから構成される混合セ
ラミックである。
【００２９】本発明は、更にポットコアの強度を上げる
ために、空隙に有機シーリング剤を充填して空隙率を下
げる。有機シーリング剤としては、エポキシ、フェノー
ル、メラニン、アクリル樹脂などの液状品に、樹脂１０
０重量％に対して硬化剤を３０〜７０重量％混合したも
のが好ましく選ばれる。有機シーリング剤を充填して空
隙率を２容量％以下に抑えることによりポットコアの強
度が満足するほどに確保できる。
ために、空隙に有機シーリング剤を充填して空隙率を下
げる。有機シーリング剤としては、エポキシ、フェノー
ル、メラニン、アクリル樹脂などの液状品に、樹脂１０
０重量％に対して硬化剤を３０〜７０重量％混合したも
のが好ましく選ばれる。有機シーリング剤を充填して空
隙率を２容量％以下に抑えることによりポットコアの強
度が満足するほどに確保できる。
【００３０】このように構成された本発明のポットコア
は、外径が３０〜１００ｍｍ、インダクタンス値が０．
５〜１０．０ｍＨで、１０Ａ以上の大電流に適用可能な
特性を有するものとすることができる。
は、外径が３０〜１００ｍｍ、インダクタンス値が０．
５〜１０．０ｍＨで、１０Ａ以上の大電流に適用可能な
特性を有するものとすることができる。
【００３１】［ポットコアの製造方法］本発明ポットコ
アは、Ｆｅ−Ｓｉ（Ｓｉ：１〜７重量％）、Ｆｅ−Ｎｉ
（Ｎｉ：４５〜５５重量％）、Ｆｅ−Ｎｉ（Ｎｉ：１５
〜２０重量％）−Ｍｏ（Ｍｏ：２〜５重量％）から選ば
れた１種以上の軟磁性粉末を用いる。
アは、Ｆｅ−Ｓｉ（Ｓｉ：１〜７重量％）、Ｆｅ−Ｎｉ
（Ｎｉ：４５〜５５重量％）、Ｆｅ−Ｎｉ（Ｎｉ：１５
〜２０重量％）−Ｍｏ（Ｍｏ：２〜５重量％）から選ば
れた１種以上の軟磁性粉末を用いる。
【００３２】軟磁性粉末の製造には、一般に金属粉末を
大量生産するのに広く用いられている高圧の水噴射によ
るアトマイジング法が好ましい。さらに製造された磁性
粉末を１２０メッシュ以下に分級して、流動性がよい粉
末とする。
大量生産するのに広く用いられている高圧の水噴射によ
るアトマイジング法が好ましい。さらに製造された磁性
粉末を１２０メッシュ以下に分級して、流動性がよい粉
末とする。
【００３３】［絶縁コーティング］次いで、軟磁性粉末
に絶縁コーティングを行う。絶縁コーティングは、微粉
の混合セラミック粉末、例えば１０μｍ以下のカオリン
−ベントナイト−水ガラスなどから構成される混合セラ
ミックを軟磁性粉末と混合して、軟磁性粉末表面に混合
セラミックをコーティングすることにより達成される。
に絶縁コーティングを行う。絶縁コーティングは、微粉
の混合セラミック粉末、例えば１０μｍ以下のカオリン
−ベントナイト−水ガラスなどから構成される混合セラ
ミックを軟磁性粉末と混合して、軟磁性粉末表面に混合
セラミックをコーティングすることにより達成される。
【００３４】絶縁コーティングの量は、軟磁性粉末１０
０重量％に対して前記混合セラミック量０．５〜３．５
重量％程度が一般的である。０．５重量％未満では軟磁
性粉末表面を均一にコーティングすることが難しく、熱
処理後のコアにおいて優れた直流重畳特性は期待できな
いことがあり、３．５重量％より多いと、絶縁コーティ
ングされた粉末の成形性が劣るばかりでなく、熱処理後
のコア内部に過多なエアーギャップが形成されされるた
め所望するインダクタンス値を得られないことがある。
また、混合量が３．５重量％超過の場合には、絶縁コー
ティングされた粉末の成形性が劣るばかりでなく、熱処
理後のコア内部に過多なエアーギャップが形成されされ
るため所望するインダクタンス値を得られない。
０重量％に対して前記混合セラミック量０．５〜３．５
重量％程度が一般的である。０．５重量％未満では軟磁
性粉末表面を均一にコーティングすることが難しく、熱
処理後のコアにおいて優れた直流重畳特性は期待できな
いことがあり、３．５重量％より多いと、絶縁コーティ
ングされた粉末の成形性が劣るばかりでなく、熱処理後
のコア内部に過多なエアーギャップが形成されされるた
め所望するインダクタンス値を得られないことがある。
また、混合量が３．５重量％超過の場合には、絶縁コー
ティングされた粉末の成形性が劣るばかりでなく、熱処
理後のコア内部に過多なエアーギャップが形成されされ
るため所望するインダクタンス値を得られない。
【００３５】［成形］上記絶縁コーティングした軟磁性
粉末を所望形状の金型に装入し、圧力を加えて成形体と
する。成形圧は５〜１０トン／ｃｍ２が好ましく、これ
は後続工程である熱処理工程への移動等時の破損を防ぐ
のに充分な値である。成形密度を５．５ｇ／ｃｍ３以上
にすれば、後続工程である熱処理工程への移動等時の破
損を防ぐのに充分である。
粉末を所望形状の金型に装入し、圧力を加えて成形体と
する。成形圧は５〜１０トン／ｃｍ２が好ましく、これ
は後続工程である熱処理工程への移動等時の破損を防ぐ
のに充分な値である。成形密度を５．５ｇ／ｃｍ３以上
にすれば、後続工程である熱処理工程への移動等時の破
損を防ぐのに充分である。
【００３６】ポットコア成形体は、自動巻線機により、
コイルを所望の巻線数のスプリング形状に巻線し、ポッ
トコア内部に位置する円柱に挿入することにより巻線過
程を完了することができる。
コイルを所望の巻線数のスプリング形状に巻線し、ポッ
トコア内部に位置する円柱に挿入することにより巻線過
程を完了することができる。
【００３７】図３に示したポットコア外壁面の一部に、
垂直方向にポットコア底面まで溝を形成したのは、巻線
コイルの挿入を容易にするためであり、溝幅は漏れ磁束
を防止するため約１０ｍｍ以内にするのが好ましい。ポ
ットコアは巻線コイルにより形成される磁束の通路であ
るコア断面積が内部円柱で形成されるため同一外径のト
ロイダルコアと比較すると、より大きなコア断面積を有
するよう製造できる長所がある。
垂直方向にポットコア底面まで溝を形成したのは、巻線
コイルの挿入を容易にするためであり、溝幅は漏れ磁束
を防止するため約１０ｍｍ以内にするのが好ましい。ポ
ットコアは巻線コイルにより形成される磁束の通路であ
るコア断面積が内部円柱で形成されるため同一外径のト
ロイダルコアと比較すると、より大きなコア断面積を有
するよう製造できる長所がある。
【００３８】一般にコアのインダクタンスは、下記の式
により計算される。コアの巻線数が多いほど、コアの断
面積が大きく、より大きなインダクタンス値が得られ
る。
により計算される。コアの巻線数が多いほど、コアの断
面積が大きく、より大きなインダクタンス値が得られ
る。
【数１】
【００３９】［熱処理］次いでポットコアを熱処理す
る。これにより、成形体内部にある残留応力が除かれ、
絶縁コーティング層の強度を高め、さらにコアの磁性特
性を向上させることができる。
る。これにより、成形体内部にある残留応力が除かれ、
絶縁コーティング層の強度を高め、さらにコアの磁性特
性を向上させることができる。
【００４０】熱処理は、ポットコアを不活性あるいは還
元性条件下で、６００〜８００℃のの炉内で０．５〜３
時間施すのが好ましい。熱処理温度を８００℃より高く
する、あるいは３時間以上行うと、絶縁コーティング層
の被膜が破壊され、軟磁性特性の低下を招くことがある
ので好ましくない。一方熱処理温度が６００℃未満で
は、熱処理に長時間を費やすため経済性が劣ることがあ
る。熱処理時間が０．５時間未満では、所期の熱処理目
標を達成できないことがある。熱処理温度が６００℃未
満では、目的を達するのに熱処理に長時間を要すること
になり、経済性が劣ることがある。
元性条件下で、６００〜８００℃のの炉内で０．５〜３
時間施すのが好ましい。熱処理温度を８００℃より高く
する、あるいは３時間以上行うと、絶縁コーティング層
の被膜が破壊され、軟磁性特性の低下を招くことがある
ので好ましくない。一方熱処理温度が６００℃未満で
は、熱処理に長時間を費やすため経済性が劣ることがあ
る。熱処理時間が０．５時間未満では、所期の熱処理目
標を達成できないことがある。熱処理温度が６００℃未
満では、目的を達するのに熱処理に長時間を要すること
になり、経済性が劣ることがある。
【００４１】［シーリング］熱処理したポットコアは、
その空隙に有機シーリング剤を充填して機械的強度を向
上させる。有機シーリング剤としてはエポキシ、フェノ
ール、メラニン、アクリル樹脂が挙げられる。充填方法
は液状の有機シーリング剤に含浸し１０−１トル（ｔｏ
ｒｒ）以下の減圧にして空隙中に浸透させた後、迅速に
硬化させる。
その空隙に有機シーリング剤を充填して機械的強度を向
上させる。有機シーリング剤としてはエポキシ、フェノ
ール、メラニン、アクリル樹脂が挙げられる。充填方法
は液状の有機シーリング剤に含浸し１０−１トル（ｔｏ
ｒｒ）以下の減圧にして空隙中に浸透させた後、迅速に
硬化させる。
【００４２】有機シーリング剤により空隙を満たし、最
終的にポットコアの空隙率を２容量％以内にするのが好
ましい。
終的にポットコアの空隙率を２容量％以内にするのが好
ましい。
【００４３】以下に本発明実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明はこれら実施例に制限されるものでは
ない。
明するが、本発明はこれら実施例に制限されるものでは
ない。
【００４４】［実施例１］母原料である金属を坩堝に入
れ、高周波誘導で加熱して溶融し、通常の水噴射による
アトマイジング法により、ＦｅにＳｉが６．２％が含ま
れたＦｅ−Ｓｉ磁性粉末を製造した。このとき粒子表面
の形状が滑らかになるように粉末製造時の噴射圧、熔融
金属の温度、出湯量等を調整した。また、原料Ｆｅは、
炭素含量が０．１％未満のものを使用した。
れ、高周波誘導で加熱して溶融し、通常の水噴射による
アトマイジング法により、ＦｅにＳｉが６．２％が含ま
れたＦｅ−Ｓｉ磁性粉末を製造した。このとき粒子表面
の形状が滑らかになるように粉末製造時の噴射圧、熔融
金属の温度、出湯量等を調整した。また、原料Ｆｅは、
炭素含量が０．１％未満のものを使用した。
【００４５】製造した粉末を１２０メッシュ以下に分級
した後、カオリン（４０％）−ベントナイト（４０％）
−水ガラス（２０％）から構成される混合セラミック
を、磁性粉末１００重量％に対して混合セラミック０．
８重量％加えコーティングした。コーティング後の磁性
粉末は滑らかな成形のため、亜鉛ステアリン酸固体潤滑
剤０．８重量％を均一に混合した後金型に入れ、粉末成
形プレスを用いて７トン／ｃｍ２の圧力により外径７５
ｍｍ、外壁厚さ５ｍｍ、高さ３５ｍｍ、内部円柱直径３
５ｍｍである図３に示すポットコアを製造した。
した後、カオリン（４０％）−ベントナイト（４０％）
−水ガラス（２０％）から構成される混合セラミック
を、磁性粉末１００重量％に対して混合セラミック０．
８重量％加えコーティングした。コーティング後の磁性
粉末は滑らかな成形のため、亜鉛ステアリン酸固体潤滑
剤０．８重量％を均一に混合した後金型に入れ、粉末成
形プレスを用いて７トン／ｃｍ２の圧力により外径７５
ｍｍ、外壁厚さ５ｍｍ、高さ３５ｍｍ、内部円柱直径３
５ｍｍである図３に示すポットコアを製造した。
【００４６】成形後のポットコアを、窒素雰囲気下の連
続式ベルト炉を用いて７３０℃で５０分間熱処理を行っ
た。熱処理後のポットコアを酸無水物硬化剤が６０重量
％含む液状エポキシに浸漬し、圧力を１０−１トルにし
て液状エポキシを空隙に浸透させ、次いで１２０℃のオ
ーブン内において１時間硬化処理した。エポキシ硬化後
のポットコアの密度は５．９ｇ／ｃｍ３、空隙率は１．
３容量％であった。
続式ベルト炉を用いて７３０℃で５０分間熱処理を行っ
た。熱処理後のポットコアを酸無水物硬化剤が６０重量
％含む液状エポキシに浸漬し、圧力を１０−１トルにし
て液状エポキシを空隙に浸透させ、次いで１２０℃のオ
ーブン内において１時間硬化処理した。エポキシ硬化後
のポットコアの密度は５．９ｇ／ｃｍ３、空隙率は１．
３容量％であった。
【００４７】高さ３５ｍｍのポットコアを用い、直径
２．０５ｍｍのエナメル銅線で６０回巻線してスプリン
グをポットコアの内部円柱に挿入し、図３に示したよう
に蓋を閉じて、前記により製造されたポットコアの軟磁
性特性を評価した。
２．０５ｍｍのエナメル銅線で６０回巻線してスプリン
グをポットコアの内部円柱に挿入し、図３に示したよう
に蓋を閉じて、前記により製造されたポットコアの軟磁
性特性を評価した。
【００４８】一方、本発明のポットコアと従来材料のポ
ットコアの磁性特性を比較するために、本発明と同一寸
法のＦｅ純鉄ポットコアに直径２．０５ｍｍのエナメル
銅線を前記と同数の６０回巻線した後、同一方法により
組み立て、磁性特性を測定した。磁性特性インダクタン
ス値は、無負荷（Ａ＝０）、１ボルトにおける周波数変
化値を比較した。直流重畳特性は１ボルトで、１ＫＨｚ
における直流電流変化値を比較した。結果を図５と図６
に示した。
ットコアの磁性特性を比較するために、本発明と同一寸
法のＦｅ純鉄ポットコアに直径２．０５ｍｍのエナメル
銅線を前記と同数の６０回巻線した後、同一方法により
組み立て、磁性特性を測定した。磁性特性インダクタン
ス値は、無負荷（Ａ＝０）、１ボルトにおける周波数変
化値を比較した。直流重畳特性は１ボルトで、１ＫＨｚ
における直流電流変化値を比較した。結果を図５と図６
に示した。
【００４９】図５に示すように、本発明のＦｅ−Ｓｉポ
ットコアは、従来のＦｅ純鉄ポットコアと比較して優れ
たインダクタンス値を示した。また、本発明品は６００
ＫＨｚまでインダクタンス値を保っており、Ｆｅ純鉄ポ
ットコアは３００ＫＨｚまでであり、本発明品は周波数
における特性も大変優れていることが示された。図６は
直流重畳特性の測定結果を示したもので、本発明のＦｅ
−Ｓｉポットコアが、従来のＦｅ純鉄ポットコアと比較
して、その特性がより優れていることが示された。
ットコアは、従来のＦｅ純鉄ポットコアと比較して優れ
たインダクタンス値を示した。また、本発明品は６００
ＫＨｚまでインダクタンス値を保っており、Ｆｅ純鉄ポ
ットコアは３００ＫＨｚまでであり、本発明品は周波数
における特性も大変優れていることが示された。図６は
直流重畳特性の測定結果を示したもので、本発明のＦｅ
−Ｓｉポットコアが、従来のＦｅ純鉄ポットコアと比較
して、その特性がより優れていることが示された。
【００５０】［実施例２］実施例１と同一方法により図
４に示した形状のポットコア２個を一対として製造した
後、２．０５ｍｍのエナメル銅線を、スプリング形状で
ポットコアの内部円柱に挿入するため１２０回巻線した
後、ポットコアを組み立てた。
４に示した形状のポットコア２個を一対として製造した
後、２．０５ｍｍのエナメル銅線を、スプリング形状で
ポットコアの内部円柱に挿入するため１２０回巻線した
後、ポットコアを組み立てた。
【００５１】実施例１と同一方法でインダクタンスを測
定した結果を、図５に示した。また直流重畳特性を表１
に示した。４０アンペアの大電流においても１ｍＨ以上
の高いインダクタンス値を示している。
定した結果を、図５に示した。また直流重畳特性を表１
に示した。４０アンペアの大電流においても１ｍＨ以上
の高いインダクタンス値を示している。
【表１】
【００５２】［実施例３］実施例１と同一方法でＦｅに
Ｓｉを各々０．５重量％、２．５重量％、５．４重量
％、８．８重量％含むようなＦｅ−Ｓｉ磁性粉末を製造
した後、成形、熱処理、真空含浸、コイル巻線を行い実
施例１と同様の処理を行い、無負荷（Ａ＝０）、１ボル
ト、１００ＫＨｚ周波数におけるインダクタンス値の測
定を行った。その結果を下記表２に示した。
Ｓｉを各々０．５重量％、２．５重量％、５．４重量
％、８．８重量％含むようなＦｅ−Ｓｉ磁性粉末を製造
した後、成形、熱処理、真空含浸、コイル巻線を行い実
施例１と同様の処理を行い、無負荷（Ａ＝０）、１ボル
ト、１００ＫＨｚ周波数におけるインダクタンス値の測
定を行った。その結果を下記表２に示した。
【表２】
【００５３】表２に示したように、Ｓｉ含量が少ないＦ
ｅ−Ｓｉ（０．５％）ポットコアではインダクタンス値
が０．３４ｍＨと低く、Ｓｉ含量が多いＦｅ−Ｓｉ
（８．８％）ポットコアでは０．８２ｍＨであった。一
方、Ｓｉ含量が中間のＦｅ−Ｓｉ（５．４％）ポットコ
アのインダクタンス値は、Ｓｉ含量が多い場合（８．８
％）よりも高い値を示した。
ｅ−Ｓｉ（０．５％）ポットコアではインダクタンス値
が０．３４ｍＨと低く、Ｓｉ含量が多いＦｅ−Ｓｉ
（８．８％）ポットコアでは０．８２ｍＨであった。一
方、Ｓｉ含量が中間のＦｅ−Ｓｉ（５．４％）ポットコ
アのインダクタンス値は、Ｓｉ含量が多い場合（８．８
％）よりも高い値を示した。
【００５４】前述における実施例では、Ｆｅ−Ｓｉ軟磁
性粉末を用いてポットコアを製造したが、本発明はＦｅ
−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏの軟磁性粉末か
ら１種以上を混合してポットコアを製造することもでき
る。
性粉末を用いてポットコアを製造したが、本発明はＦｅ
−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏの軟磁性粉末か
ら１種以上を混合してポットコアを製造することもでき
る。
【００５５】
【発明の効果】本発明によりＦｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、
Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏの軟磁性粉末を用いて製造するポット
コアは、従来のＦｅ純鉄ポットコアと比較して、優れた
インダクタンス特性と大電流における直流重畳特性効果
を提供するため、リアクトルに用いる際、適用製品の高
性能化、高効率化および電源力率改善による大幅な省エ
ネルギー効果を奏する。さらに同一材質のトロイダルコ
アと比較しても、直流重畳特性が優れ、巻線の自動化も
容易であるため生産性を向上させ、製造コストの低減す
ることができる。
Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏの軟磁性粉末を用いて製造するポット
コアは、従来のＦｅ純鉄ポットコアと比較して、優れた
インダクタンス特性と大電流における直流重畳特性効果
を提供するため、リアクトルに用いる際、適用製品の高
性能化、高効率化および電源力率改善による大幅な省エ
ネルギー効果を奏する。さらに同一材質のトロイダルコ
アと比較しても、直流重畳特性が優れ、巻線の自動化も
容易であるため生産性を向上させ、製造コストの低減す
ることができる。
【図１】コアの一例図としてのトロイダルコアである。
【図２】コアの一例図としてのＥ１コアである。
【図３】本発明の一実施の形態のポットコアである。
【図４】本発明の一実施の形態のポットコアである。
【図５】本発明のポットコアと従来のポットコアのイン
ダクタンス特性を示したグラフである。
ダクタンス特性を示したグラフである。
【図６】本発明のポットコアと従来のポットコアの直流
重畳特性を示したグラフである。
重畳特性を示したグラフである。
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０３ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０３Ｓ
38/02 38/02
38/08 38/08
38/12 38/12
Ｈ０１Ｆ 1/147 Ｈ０１Ｆ 1/24
1/24 1/14 Ｂ
27/24 27/24 Ｄ
27/255 Ｋ
Ｆターム(参考） 4K018 AA25 BA14 BC28 BD01 CA02
FA47 GA04 KA44
5E041 AA02 AA07 AA19 BC01 CA01
HB05 HB11 NN01 NN04 NN15
NN18
5E062 AC06
Claims (9)
- 【請求項１】 Ｆｅ−Ｓｉ（Ｓｉ：１〜７重量％）、Ｆ
ｅ−Ｎｉ（Ｎｉ：４５〜５５重量％）、Ｆｅ−Ｎｉ（Ｎ
ｉ：１５〜２０重量％）−Ｍｏ（Ｍｏ：２〜５重量％）
から選ばれた１種以上の軟磁性粉末の表面に絶縁コーテ
ィングし、これを圧縮成型し、次いで空隙に有機シーリ
ング剤を充填したことを特徴とする軟磁性ポットコア。 - 【請求項２】 前記ポットコアは、空隙率が２容量％以
下であることを特徴とする請求項１記載の軟磁性ポット
コア。 - 【請求項３】 前記有機シーリング剤はエポキシ１００
重量％に対して硬化剤３０〜７０重量％が混合されるこ
とを特徴とする請求項１記載の軟磁性ポットコア。 - 【請求項４】 前記ポットコアは大電流（１０Ａ以上）
用として外径が３０〜１００ｍｍ、インダクタンス値が
０．５〜１０．０ｍＨであることを特徴とする請求項１
記載の軟磁性ポットコア。 - 【請求項５】 Ｆｅ−Ｓｉ（Ｓｉ：１〜７重量％）、Ｆ
ｅ−Ｎｉ（Ｎｉ：４５〜５５重量％）、Ｆｅ−Ｎｉ（Ｎ
ｉ：１５〜２０重量％）−Ｍｏ（Ｍｏ：２〜５重量％）
から選ばれた１種以上の軟磁性粉末を１２０メッシュ以
下に分級する段階と、 前記軟磁性粉末１００重量％に対して混合セラミック
０．５〜３．５重量％を混合して前記軟磁性粉末をコー
ティングする段階と、 前記コーティングした軟磁性粉末をポットコアに成形す
る段階と、 このポットコア成形体を不活性あるいは還元性雰囲気
下、６００〜８００℃にて０．５〜３時間熱処理する段
階と、 前記熱処理したポットコアを、減圧下において液状有機
シーリング剤に含浸してから硬化させる段階を経て製造
することを特徴とする軟磁性ポットコアの製造方法。 - 【請求項６】 前記成形体は、成形密度が５．５ｇ／ｃ
ｍ３以上になるように成形圧を加えることを特徴とする
請求項５記載の軟磁性ポットコアの製造方法。 - 【請求項７】 前記有機シーリング剤はエポキシ１００
重量％に対して硬化剤３０〜７０重量％混合したもので
あることを特徴とする請求項５記載の軟磁性ポットコア
の製造方法。 - 【請求項８】 前記減圧含浸は、１０−１トル以下の圧
力で行うことを特徴とする請求項５記載の軟磁性ポット
コアの製造方法。 - 【請求項９】 請求項１〜４記載のポットコアを有する
ことを特徴とするリアクトル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0047496A KR100441062B1 (ko) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | Ｆｅ-Ｓｉ 연자성 포트코아, 그 제조방법 및 이를 이용한 리액터 |
| KR2001/P47496 | 2001-08-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003068550A true JP2003068550A (ja) | 2003-03-07 |
Family
ID=19712949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001272633A Pending JP2003068550A (ja) | 2001-08-07 | 2001-09-07 | 軟磁性ポットコア、その製造方法、およびこれを用いるリアクトル |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003068550A (ja) |
| KR (1) | KR100441062B1 (ja) |
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| JP7480614B2 (ja) | 2020-07-20 | 2024-05-10 | 株式会社村田製作所 | コイル部品の製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100499013B1 (ko) * | 2002-07-02 | 2005-07-01 | 휴먼일렉스(주) | Ｆｅ-Ｓｉ계 합금 분말 코아 및 그 제조방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61198708A (ja) * | 1985-02-28 | 1986-09-03 | Toshiba Corp | チヨ−クコイル |
| KR100262488B1 (ko) * | 1995-12-05 | 2000-08-01 | 이구택 | 소결철-규소연자성합금의제조방법 |
| JPH1154314A (ja) * | 1997-07-29 | 1999-02-26 | Tokin Corp | 圧粉磁芯，その製造方法，及びそれを用いたコイル部品 |
| JPH1197229A (ja) * | 1997-09-18 | 1999-04-09 | Tokin Corp | 圧粉磁芯及びその製造方法 |
| JPH11273926A (ja) * | 1998-03-19 | 1999-10-08 | Tokin Corp | 圧粉磁芯の製造方法、および、壺型圧粉磁芯 |
| JP2000030924A (ja) * | 1998-07-10 | 2000-01-28 | Daido Steel Co Ltd | 軟磁性合金粉末および圧粉磁芯 |
| JP2000030925A (ja) * | 1998-07-14 | 2000-01-28 | Daido Steel Co Ltd | 圧粉磁芯およびその製造方法 |
-
2001
- 2001-08-07 KR KR10-2001-0047496A patent/KR100441062B1/ko not_active IP Right Cessation
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