JP2014531748A - 軟磁性金属粉末が用いられたコア製造用エリプス状の単位ブロック及びこれを用いて製造された粉末磁性コア - Google Patents
軟磁性金属粉末が用いられたコア製造用エリプス状の単位ブロック及びこれを用いて製造された粉末磁性コア Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014531748A JP2014531748A JP2014528301A JP2014528301A JP2014531748A JP 2014531748 A JP2014531748 A JP 2014531748A JP 2014528301 A JP2014528301 A JP 2014528301A JP 2014528301 A JP2014528301 A JP 2014528301A JP 2014531748 A JP2014531748 A JP 2014531748A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- unit block
- powder
- core
- ellipsoidal
- soft magnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 21
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 18
- 229910000702 sendust Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 12
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 11
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 10
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 7
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 6
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- FVTWJXMFYOXOKK-UHFFFAOYSA-N 2-fluoroacetamide Chemical compound NC(=O)CF FVTWJXMFYOXOKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012254 magnesium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 229910052704 radon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 235000012222 talc Nutrition 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/02—Permanent magnets [PM]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/20—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
- H01F1/22—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/02—Compacting only
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
- H01F3/08—Cores, Yokes, or armatures made from powder
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
- H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
- H01F41/0246—Manufacturing of magnetic circuits by moulding or by pressing powder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C2202/00—Physical properties
- C22C2202/02—Magnetic
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
本発明は、軟磁性金属粉末が用いられたコア製造用エリプス状の単位ブロック及びこれを用いて製造された大電流直流重畳特性に優れるコアに関するもので、より詳細には、PFC(Power Factor Correction)向けの大電流降圧用インダクタもしくは大電流昇圧用インダクタ、3相ラインリアクトル、または燃料電池システムが適用された自動車電装用インダクタに使用される軟磁性金属粉末が用いられたコア製造用エリプス状の単位ブロック及びこれを用いた粉末磁性コアに関する。
Description
本発明は、太陽光産業や風力、自動車などの大電流の応用に用いられることができるエリプス状の単位ブロックで製造された粉末磁性コアに関する。
本発明は、軟磁性金属粉末が用いられたコア製造用エリプス状の単位ブロック及びこれを用いて製造された大電流直流重畳特性に優れるコアに関するもので、より詳細には、PFC(Power Factor Correction)向けの大電流降圧用インダクタもしくは大電流昇圧用インダクタ、3相ラインリアクトル、または燃料電池システムが適用された自動車電装用インダクタに使用される軟磁性金属粉末が用いられたコア製造用エリプス状の単位ブロック及びこれを用いた粉末磁性コアに関する。
従来のPFC(Power Factor Correction)向けの大電流降圧用インダクタもしくは大電流昇圧用インダクタ(Active Filter)、3相ラインリアクトル、または燃料電池システムが適用された自動車電装用として用いられる軟磁性コアは、純鉄や珪素鋼板、アモルファス(非晶質)などを素材にしてトロイダル、積層型ブロックコア、EE及びEIの形状を有するように製造された。
しかし、積層型珪素鋼板及びアモルファスは、打抜工程によってEE及びEIの形状に製造かつ積層され、コアの断面形状が四角形であるため制約があり、高いコア損失及び磁歪定数のため熱と騒音が激しいという短所があった。また、これを解決すべく、バルク・エアギャップを挿入し、体積を大きくしなければならないため、経済的に大きな問題があった。
また、上記用途で製造される軟磁性トロイダルコア(Toroidal core)は、高圧プレスの加圧能力に限界があり、最も大きいサイズが外径100mm程度にすぎず、さらに大きいサイズを必要とする製品への適用が不可能であった。また、これを克服すべく、単位ブロック形状を有するように製造して容量の限界を超える製品も開発されたが、コアの断面が四角形であるため巻線部の長さが長くなって相対的に銅損が増加するという短所があった。
なお、純鉄粉末で製造されたコアには価格が安価であるという利点はあるものの、相対的にコア損失が非常に大きいため、作動時に過熱し、高い直流電流が重畳すると透磁率が大幅に低下するという短所があった。
これに対し、MPP(Molybdenum permalloy powder)コアは、1〜100KHzの周波数範囲において良好な周波数特性を有し、金属粉末コアの中ではコア損失が最も小さく、高い直流電流の重畳時に透磁率の減少が少ないという長所がある一方で価格が高いという短所がある。また、High Fluxコアは、1〜100KHzの周波数範囲において良好な周波数特性を有し、コア損失が低く、金属粉末コアの中で高い直流電流が加えられたときに透磁率の減少が最も小さいという長所がある。
また、センダストコアは、純鉄に比べて非常に低いコア損失値を示し、周波数特性はMPPまたはHigh Fluxコアと同一水準を有し、価格はMPPまたはHigh Fluxコアに比べて約1/2水準と安価であるという長所があるが、大電流における直流重畳特性がMPPまたはHigh Fluxコアに比べて相対的に低く、Si5〜8wt%、残余量がFeである組成からなる珪素鋼粉末はMPP、High Flux、センダストに比べてコア損失は高いが、大電流における直流重畳特性がMPPまたはセンダストに比べて優れ、安価であるという長所がある。
本発明の目的は、上述した従来の積層型珪素鋼板またはアモルファスにおいてコア断面が四角形に制限されるという形状自由度の問題を解決することにある。また、本発明の目的は、用途、インダクタのサイズ及び価格に応じてMPP、High Flux、センダストまたはMega Flux(珪素鋼粉末)を選択的に使用し、高密度成形を促すとともに銅損を減らすことができるエリプス状の単位ブロックに製造してPFC(Power Factor Correction)向けの大電流リアクトル、太陽光や風力発電などのインバータ用インダクタフィルタ、太陽光及び電気自動車のような大容量のDC−DC Converter用インダクタ、または燃料電池システムが適用された電気自動車電装用インダクタに使用される軟磁性金属粉末が用いられたコア製造用エリプス状の単位ブロック及びこれを用いて製造された粉末磁性コアを提供することにある。
本発明は、上記目的を達成すべく、最大粒径180μm以下のセンダスト合金粉末、High Flux粉末、MPP粉末及びMega flux(珪素鋼粉末)のうち1種以上を選択して直方体の形状を有するように成形した後、熱処理及び前記直方体の角を丸め処理することを特徴とする軟磁性金属粉末が用いられたコア製造用エリプス状の単位ブロックを提供する。
上記エリプス状の単位ブロックは、横x、縦y、高さz、角の丸め半径Rc(1)のエリプス状の単位ブロックであって30mm≦x≦150mm、10mm≦y≦100mm、5mm≦z≦50mm、3mm≦Rc(1)≦1/2yの単位ブロックであることを特徴とするコア製造用エリプス状の第1単位ブロック、及び横B、縦A、高さC、角の丸め半径Rc(2)のエリプス状の単位ブロックにおいてA≦y、B≦x/2、5mm≦C≦60mm、3mm≦Rc(2)≦B/2の単位ブロックであることを特徴とするコア製造用エリプス状の第2単位ブロックとして提供される。
上記単位ブロックにおいて、上記センダスト粉末は9〜10%のSi、4〜8%のAl及び残部がFeからなる組成、上記MPP粉末は80〜81%のNi、16〜18%のFe及び1.5〜2.5%のMoからなる組成、上記珪素鋼粉末は5〜8wt%のSi及び残部がFeからなる組成を有することを特徴とする。また、上記エリプス状の単位ブロックを、耐熱性及び耐火性のエポキシまたはポリウレタン接着剤を用いて接着して製造された粉末磁性コアも提供する。
本発明の単位ブロックは、両面に丸め処理を施すことで、従来の直方体のブロック状のコアに比べて巻線長さを画期的に減少させ、平均磁路長さ(Mean Magnetic Path Length)を従来のブロック状のコアと同一に維持しながら、効率はさらに高める大きい利点を提供する。
また、丸め処理によって成形圧力を高めることができるため、高い直流重畳特性を得ることができる。なお、本発明のエリプス状の単位ブロックは、従来の直方体のブロック状のコアと同一の有効断面積を維持して周長を減少させ、高密度であり高い直流重畳特性を得ることができるため、効率を高めることができる。
本発明のエリプス状の単位ブロックコアは、大電流において優れた直流重畳特性、低いコア損失特性及び高密度による低騒音特性を有するため、熱及び騒音を減らし、低騒音によってインダクタの特性を高める。
本発明によると、従来の形状自由度がない軟磁性コアまたは四角形のコア断面を有するコアを代替することで、容量及び応用方法に応じて多様なサイズ及び形状で広く活用されることができるという効果がある。
また、本発明のコアは、銅損(Copper loss:ジュール熱(I2R)、巻線部に流れる電流によって生じる損失)を画期的に減らすことができるように形状及び特性を改善させ、従来の直方体のブロック型のコアより高い直流重畳特性(DC bias)を示し、全体の巻線長さを大幅に減少させることができるため、システムの全体効率及び電力密度(Power Density)を高めることができる。
本発明は、最大粒径180μm以下のセンダスト合金粉末、High Flux粉末、MPP粉末及びMega Flux(珪素鋼粉末)のうち1種以上を選択して成形した後、熱処理を施すと図1及び図2のようなサイズ及び形状を有することを特徴とする軟磁性金属粉末が用いられたコア製造用エリプス状の単位ブロックを提供する。
また、本発明は、上記センダスト合金粉末の組成が9〜10wt%のSi、4〜8wt%のAl及び残部がFeからなる組成、上記High Flux粉末の組成が45〜55wt%のNi及び残部がFeからなる組成、上記MPP粉末の組成が80〜81wt%のNi、16〜18wt%のFe及び1.5〜2.5wtのMoからなる組成、上記Mega Flux(珪素鋼粉末)の組成が3〜8wt%のSi及び残部がFeからなる組成を有することを特徴とする軟磁性金属粉末が用いられたコア製造用エリプス状の単位ブロックを提供する。
なお、本発明のコアは、センダスト合金粉末、High Flux粉末、MPP粉末及びMega Flux(珪素鋼粉末)のうち1種以上を選択して製造されたコア製造用エリプス状の単位ブロックを、耐熱性及び耐火性のエポキシまたはポリウレタン接着剤を用いて単相リアクトル及び3相リアクトルの形状を有するように接着して製造され、軟磁性金属粉末が用いられたコア製造用エリプス状の単位ブロックを用いるため大電流直流重畳特性に優れる。
さらに、本発明の製造方法は、最大粒径180μm以下のセンダスト合金粉末、High Flux粉末、MPP粉末及びMega Flux(珪素鋼粉末)のうち1種以上を選択して固体潤滑剤を添加してから混合する段階と、最終的に製造されるエリプス状の単位ブロックのサイズが横3〜10cm、縦1〜5cm及び高さ1〜5cmになるように上記混合された粉末を単位面積当たりに10〜20トンの圧力で成形する段階と、上記成形された成形体を不活性雰囲気において600〜800℃の温度範囲で1〜2時間熱処理して横3〜15cm、縦1〜10cm及び高さ1〜5cmのエリプス状の単位ブロックに製造する段階と、上記製造されたエリプス状の単位ブロックを耐熱性及び耐火性のエポキシまたはポリウレタン接着剤を用いてコア状に接着してコアを製造する段階と、で構成される。
以下では、本発明の構成を添付の図面を参照して詳細に説明する。
図1及び図2は本発明の軟磁性金属粉末が用いられたエリプス状の単位ブロックを示す概略図であり、図3は本発明による軟磁性金属粉末が用いられたコア製造用エリプス状の単位ブロックを用いて製造された単相コアの斜視図である。
図1及び図2には直方体の角を丸め処理したエリプス状の単位ブロックが示されている。
図1において、第1単位ブロックは、エリプス状の単位ブロックのうちコア上下板を形成することができる。図1の第1単位ブロックは、横x、縦y、高さz及び角の丸め半径Rc(1)のエリプス状の単位ブロックであり、30mm≦x≦150mm、10mm≦y≦100mm、5mm≦z≦50mm、3mm≦Rc(1)≦y/2となるように形成される。
ここで、丸め半径Rc(1)は、3mm未満であると丸めの効果がなく、また、y/2を超過することができない。
また、図2において、第2単位ブロックは、エリプス状の単位ブロックのうちコアの柱を形成することができる。図2の第2単位ブロックは、横A、縦B、高さC及び角の丸め半径Rc(2)のエリプス状の単位ブロックで、A≦y、B≦x/2、5mm≦C≦60、3mm≦Rc(2)≦B/2となるように形成される。
ここで、丸め半径Rc(2)は、3mm未満であると丸めの効果がなく、また、B/2を超過することができない。
上記の通り、横x、縦y、高さzのサイズを制限した理由は、下限に関連し、第1単位ブロックのサイズが横x30mm、縦y10mm及び高さz5mm未満の場合には単位ブロックの組立に時間及び経費が多くかかり、上限に関連し、第1単位ブロックのサイズが横x150mm、縦y100mm及び高さz50mmを超過すると単位ブロックの製造に必要なプレスの設置が現実的に不可能になるためである。また、第2単位ブロックは第1単位ブロックに従属されるため、上記のような理由から数値を制限した。
また、本発明に用いられる軟磁性金属粉末の最大粒径を180μm以下に制限した理由は、単位ブロックの成形強度及びプレスの破損を防止するためである。
なお、本発明では、単位ブロック成形時の成形圧力を単位面積(cm2)当たり10〜20トンにしたが、これは10トン以下の圧力では単位ブロックの形状を維持することが困難であり、20トン以上の圧力では設備に限界があるためである。
一方、上記のような条件で製造された単位ブロックの成形体を不活性雰囲気において600〜800℃の温度範囲で1〜2時間熱処理してエリプス状の単位ブロックに製造したが、このように温度及び維持時間を制限した理由は、非酸化性雰囲気に維持しながら成形時にエリプス状の単位ブロックに残る残留応力を除去するためである。
また、本発明は、上記のように製造されたエリプス状の単位ブロックを、耐熱性及び耐火性の接着剤を用いてコア状に接着する。上記耐熱性及び耐火性接着剤としては、エポキシまたはポリウレタン接着剤が用いられた。
上記耐熱性及び耐火性接着剤であるエポキシまたはポリウレタン接着剤を用いた理由は、コアの実際使用温度である100℃以上の高温においても接着力を失わない性質を有するためである。
以下では、本発明に用いられる軟磁性金属粉末の製造過程について説明する。
本発明で用いられるセンダスト合金粉末は、本出願人の韓国特許出願第1998−62927号の方法と同一に製造されており、簡単に記述すると以下の通りである。
まず、高透磁率及び低損失特性を有する組成の9.6wt%のSi、5.4wt%のAl及び残余量のFeからなるセンダストインゴット(Sendust Ingot)またはショット(Shot)をジョークラッシャ(Jaw Crusher)やロータリークラッシャ(Rotary Crusher)、ハンマーミル(Hammer Mill)などで粉砕した後、ボールミル(Ball Mill)を1〜3時間行い、800〜900℃の温度下で水素と窒素の混合ガス雰囲気において8時間熱処理した。また、1.0〜2.0wt%の絶縁セラミックを湿式絶縁コーティングまたは低融点セラミックバインダーによる乾式絶縁コーティングしてセンダスト粉末を得た。
また、Ni及びFeまたはNi、Fe及びMoからなるHigh Flux及びMPP粉末は、本出願人の韓国特許出願第2001−61455号及び第1997−9412号に開示されている方法と同一に製造されており、製造方法は以下の通りである。
High FluxまたはMPP粉末は、噴霧法により製造し、800〜900℃の温度下で水素と窒素の混合ガス雰囲気において8時間熱処理した後、0.5〜3.0wt%の混合セラミックを加えて絶縁コーティングを行った。このとき、混合セラミックは、水酸化マグネシウム、カオリン、滑石及び水ガラス(Sodium Silicate)を混合したものである。
なお、直流重畳特性に優れたMega Flux(珪素鋼粉末)は、本出願人の韓国特許出願第2000−4180号に開示されているように、6.5wt%のSi及び残余量のFeの組成を有するようにFe、Siを溶融した後、N2、He、Ne、Ar、Xe及びRnガスのうち一つまたは二つ以上を混合したガスで噴射して得られた粉末を800〜900℃の水素、窒素または水素と窒素の混合ガス雰囲気下において8時間熱処理した。その後、選別して−80mesh(180μm以下)サイズの粒径を有する粉末を用意した後、0.5〜2.0wt%の混合セラミックを用いて湿式絶縁コーティングしたり、ガラスフリットで乾式絶縁コーティングしてブロック製造用Mega Flux(珪素鋼粉末)を得た。
さらに、使用用途によっては本出願人の韓国特許出願第2000−46247号に開示されている技術を用いて複合粉末を用意する。
次に、用意された粉末(MPP、High Flux、センダスト複合粉末)をZn、ZnSまたはステアリン酸(Stearate)のような固体潤滑剤を適量添加して混合した後、ブロック状のコアに成形する。
成形は、成形ダイ(Die)においてパワープレス(Power Press)を用いて行われる。ここで、潤滑剤は、成形ダイと密集した成形体との摩擦力、及び粉末粒子間の摩擦を減少させるためのものである。
このとき、成形圧力は、100〜500トン(単位面積[cm2]当たり10〜20トン)の圧力で横6.0cm、縦3.5cm及び高さ2.0cmであるエリプス状の単位ブロックになるように高圧成形した。
次いで、残留応力(Residual Stress)及び変形(Strain)を除去するために成形されたエリプス状の単位ブロックを600〜800℃の温度及び窒素雰囲気下において1時間熱処理してコア製造用エリプス状の単位ブロックを完成させた。
このような過程で完成されたエリプス状の単位ブロックをコアの容量及び応用に応じたサイズと形状に設計し、耐熱性及び耐火性に優れた接着剤を用いて組立てた後、支持台(Bracket)の外部に設置すると、表面実装を有利にし、振動及び衝撃に耐えられるコアが完成する。
一方、表1に示されているように、発明例1はMega Flux(珪素鋼粉末)を用いて16Ton/cm2の圧力で成形して製造したエリプス状の単位ブロックであり、比較例1は上記と同一の粉末及び同一の製造方法で成形した直方体の単位ブロックである。
即ち、エリプス状の単位ブロックにより、従来の直方体状の単位ブロックに比べて有効断面積が6%増加する一方で、巻線時の1ターン(turn)当たりの長さを3.2%減らすことができるため、高い直流重畳特性(DC Bias)を維持しながらもワイヤー(wire)の長さを小さく設計することができる。
また、表2に示されているように、エリプス状の単位ブロックは、従来の直方体状の単位ブロックに比べて有効断面積が8.7%増加する一方で、巻線時の1ターン(turn)当たりの長さを2.9%小さくすることができるため、高い直流重畳特性(DC Bias)を維持しながらもワイヤー(wire)の長さを小さく設計することができる。
表3は、本発明のエリプス状の単位ブロックが用いられた粉末磁性コア(第1単位ブロック2個、第2単位ブロック6個の組み合わせ)である発明例3と従来の直方体状の単位ブロックが用いられた粉末磁性コアである比較例3との直流重畳特性(DC Bias)を比較するためのものである。
図4は、表3の結果をグラフとして示したもので、本発明のエリプス状の単位ブロックは従来の直方体状の単位ブロックに比べて直流重畳特性(DC Bias)に優れることが分かる。
また、表4は、本発明のエリプス状の単位ブロックが用いられた粉末磁性コア(第1単位ブロック2個、第2単位ブロック6個の組み合わせ)である発明例3と従来の直方体状の単位ブロックが用いられた粉末磁性コアである比較例3との直流抵抗(DCR、Direct Current Resistance)を比較するためのものである。
表4に示されているように、本発明のエリプス状の単位ブロックが用いられた粉末磁性コアは従来の直方体状の単位ブロックが用いられた粉末磁性コアに比べて直流抵抗(DCR)が17%減少することが分かる。
本発明によると、上記の通り、従来の積層型珪素鋼板またはアモルファスにおいてコア断面が四角形に制限されるという形状自由度の問題 を解決することができる。また、本発明によると、用途、インダクタのサイズ及び価格に応じてMPP、High Flux、センダストまたはMega Flux(珪素鋼粉末)を選択的に使用し、高密度成形を促すとともに銅損を減らすことができるエリプス状の単位ブロックに製造してPFC(Power Factor Correction)向けの大電流リアクトル、太陽光や風力発電などのインバータ用インダクタフィルタ、太陽光及び電気自動車のような大容量DC−DC Converter用インダクタ、燃料電池システムが適用された電気自動車電装用インダクタに使用される軟磁性金属粉末が用いられたコア製造用エリプス状の単位ブロック及びこれを用いて製造された粉末磁性コアを提供することができる。
Claims (5)
- 最大粒径180μm以下のセンダスト合金粉末、High Flux粉末、MPP粉末及びMega flux(珪素鋼粉末)のうち1種以上を選択して直方体の形状を有するように成形した後、熱処理及び前記直方体の角を丸め処理する、軟磁性金属粉末が用いられたコア製造用エリプス状の単位ブロック。
- 横x、縦y、高さz及び角の丸め半径Rc(1)のエリプス状の単位ブロックであって、30mm≦x≦150mm、10mm≦y≦100mm、5mm≦z≦50mm、3mm≦Rc(1)≦1/2yの第1単位ブロックであることを特徴とする、請求項1に記載のコア製造用エリプス状の単位ブロック。
- 横(B)、縦(A)、高さ(C)及び角の丸め半径Rc(2)のエリプス状の単位ブロックであって、A≦y、B≦x/2、5mm≦C≦60mm、3mm≦Rc(2)≦B/2の第2単位ブロックであることを特徴とする、請求項1に記載のコア製造用エリプス状の単位ブロック。
- 前記センダスト粉末は9〜10%のSi、4〜8%のAl及び残部がFeからなる組成、前記MPP粉末は80〜81%のNi、16〜18%のFe及び1.5〜2.5%のMoからなる組成、前記珪素鋼粉末は5〜8wt%のSi及び残部がFeからなる組成を有する、請求項1に記載の軟磁性金属粉末が用いられたコア製造用エリプス状の単位ブロック。
- 請求項1から請求項4のいずれか一項によるエリプス状の単位ブロックを、耐熱性及び耐火性のエポキシまたはポリウレタン接着剤を用いて接着して製造される、粉末磁性コア。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110090935A KR101287355B1 (ko) | 2011-09-07 | 2011-09-07 | 연자성 금속 분말을 이용한 코어 제조용 엘립스 형태의 단위블록 및 이를 이용하여 제조된 분말 자성코어 |
KR10-2011-0090935 | 2011-09-07 | ||
PCT/KR2012/007095 WO2013036025A1 (ko) | 2011-09-07 | 2012-09-05 | 연자성 금속 분말을 이용한 코어 제조용 엘립스 형태의 단위블록 및 이를 이용하여 제조된 분말 자성코어 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014531748A true JP2014531748A (ja) | 2014-11-27 |
Family
ID=47832399
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014528301A Pending JP2014531748A (ja) | 2011-09-07 | 2012-09-05 | 軟磁性金属粉末が用いられたコア製造用エリプス状の単位ブロック及びこれを用いて製造された粉末磁性コア |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20140218144A1 (ja) |
EP (1) | EP2755215A4 (ja) |
JP (1) | JP2014531748A (ja) |
KR (1) | KR101287355B1 (ja) |
CN (1) | CN103797550A (ja) |
WO (1) | WO2013036025A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
USD742037S1 (en) * | 2013-06-11 | 2015-10-27 | Clarence E. Harris | Masonry block |
CN107979276A (zh) * | 2016-10-21 | 2018-05-01 | 南京理工大学 | 一种改进型的单相功率因数校正装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11144971A (ja) * | 1997-11-14 | 1999-05-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | コイル部品およびそれを用いた電源装置 |
JP2005347626A (ja) * | 2004-06-04 | 2005-12-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | リアクトルコア及びリアクトル |
JP2007509497A (ja) * | 2003-10-24 | 2007-04-12 | チャン・スン・コーポレーション | 軟磁性金属粉末を用いたコア製造用単位ブロック、及び、該単位ブロックを用いた大電流直流重畳特性を有するコアの製造方法 |
JP2007243131A (ja) * | 2006-02-10 | 2007-09-20 | Tamura Seisakusho Co Ltd | リアクトル部品 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0401835B1 (en) * | 1989-06-09 | 1997-08-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | A magnetic material |
GB2284102A (en) * | 1993-11-18 | 1995-05-24 | Anthony James Doyle | Inductors |
KR970009412B1 (en) | 1994-06-30 | 1997-06-13 | Samsung Electro Mech | Moly permalloy power core processing method |
KR19980062927A (ko) | 1996-12-30 | 1998-10-07 | 김영귀 | 회전식 밸브 |
KR20000004180A (ko) | 1998-06-30 | 2000-01-25 | 전주범 | 어큐뮤레이터부가 일체로 구비된 고압형 스크롤 압축기 |
KR100284854B1 (ko) | 1998-12-31 | 2001-04-02 | 배창환 | 직류중첩특성이 우수한 복합금속분말 연자성 코아의 제조방법 |
KR100345723B1 (ko) | 1999-12-28 | 2002-07-27 | 주식회사 포스코 | 저자왜 방향성 전기강판의 제조방법과 이에 사용되는제조장치 |
US6501362B1 (en) * | 2000-11-28 | 2002-12-31 | Umec Usa, Inc. | Ferrite core |
EP1473377B1 (en) * | 2002-01-16 | 2009-04-22 | Nakagawa Special Steel Co., Ltd. | Magnetic base material, laminate from magnetic base material and method for production thereof |
KR20040042214A (ko) * | 2002-11-13 | 2004-05-20 | 휴먼일렉스(주) | Fe-Si 합금분말을 이용한 SMD 코아 제조방법 |
KR100517922B1 (ko) * | 2003-02-27 | 2005-09-30 | 엘지전자 주식회사 | 전동기의 고정자 조립체 및 제조 방법 |
JP4750471B2 (ja) * | 2005-05-26 | 2011-08-17 | 株式会社豊田中央研究所 | 低磁歪体及びこれを用いた圧粉磁芯 |
WO2007133399A2 (en) * | 2006-05-09 | 2007-11-22 | Spang & Company | Electromagnetic assemblies, core segments that form the same, and their methods of manufacture |
US9208937B2 (en) * | 2009-02-27 | 2015-12-08 | Cyntec Co., Ltd. | Choke having a core with a pillar having a non-circular and non-rectangular cross section |
KR101029085B1 (ko) | 2009-05-15 | 2011-04-19 | (주)창성 | 권선 국부 발열을 방지하는 대전류 인덕터 및 그 권선 방법 |
-
2011
- 2011-09-07 KR KR1020110090935A patent/KR101287355B1/ko active IP Right Grant
-
2012
- 2012-09-05 CN CN201280043667.9A patent/CN103797550A/zh active Pending
- 2012-09-05 EP EP12830141.3A patent/EP2755215A4/en not_active Withdrawn
- 2012-09-05 WO PCT/KR2012/007095 patent/WO2013036025A1/ko active Application Filing
- 2012-09-05 JP JP2014528301A patent/JP2014531748A/ja active Pending
- 2012-09-05 US US14/343,063 patent/US20140218144A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11144971A (ja) * | 1997-11-14 | 1999-05-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | コイル部品およびそれを用いた電源装置 |
JP2007509497A (ja) * | 2003-10-24 | 2007-04-12 | チャン・スン・コーポレーション | 軟磁性金属粉末を用いたコア製造用単位ブロック、及び、該単位ブロックを用いた大電流直流重畳特性を有するコアの製造方法 |
JP2005347626A (ja) * | 2004-06-04 | 2005-12-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | リアクトルコア及びリアクトル |
JP2007243131A (ja) * | 2006-02-10 | 2007-09-20 | Tamura Seisakusho Co Ltd | リアクトル部品 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013036025A1 (ko) | 2013-03-14 |
EP2755215A1 (en) | 2014-07-16 |
CN103797550A (zh) | 2014-05-14 |
EP2755215A4 (en) | 2015-09-09 |
KR101287355B1 (ko) | 2013-07-18 |
US20140218144A1 (en) | 2014-08-07 |
KR20130027385A (ko) | 2013-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6443523B2 (ja) | 圧粉磁心の製造方法および圧粉磁心 | |
JP6662436B2 (ja) | 圧粉磁心の製造方法 | |
CN100486738C (zh) | Fe-6.5Si合金粉末的制造方法及磁粉芯的制造方法 | |
JPWO2009128425A1 (ja) | 複合磁性材料およびその製造方法 | |
CN102007550A (zh) | 复合磁性材料的制造方法及复合磁性材料 | |
US9859044B2 (en) | Powder magnetic core and reactor using the same | |
CN111739730A (zh) | 一种使用有机包覆的高性能金属磁粉芯制备方法 | |
JP2009164401A (ja) | 圧粉磁心の製造方法 | |
JPWO2010038441A1 (ja) | 複合磁性材料及びその製造方法 | |
JP2007509497A (ja) | 軟磁性金属粉末を用いたコア製造用単位ブロック、及び、該単位ブロックを用いた大電流直流重畳特性を有するコアの製造方法 | |
JP2014531748A (ja) | 軟磁性金属粉末が用いられたコア製造用エリプス状の単位ブロック及びこれを用いて製造された粉末磁性コア | |
CN102176367A (zh) | 金属磁粉心罐型磁芯及高直流叠加特性磁芯的制作方法 | |
JP6168382B2 (ja) | 圧粉磁心の製造方法 | |
JP2006100292A (ja) | 粉末磁性体コアの製造方法及びそれを用いてなる粉末磁性体コア | |
JP2014199884A (ja) | 高強度低損失複合軟磁性材、ジオポリマー被覆金属粉末、電磁気回路部品及び高強度低損失複合軟磁性材の製造方法 | |
JPS61222207A (ja) | 鉄心の製造方法 | |
JP4833045B2 (ja) | アモルファス圧粉磁心 | |
JP2001250709A (ja) | 圧粉磁芯用磁性粉末 | |
CN202025594U (zh) | 新型金属磁粉心罐型磁芯 | |
JP2004103778A (ja) | 高周波リアクトル用圧粉磁心およびその製造方法および高周波リアクトル | |
JP2004103779A (ja) | 高周波リアクトル用圧粉磁心およびその製造方法および高周波リアクトル | |
JP2003249410A (ja) | 圧粉磁芯及びこれを用いたリアクトル | |
JP2014199883A (ja) | 高強度低損失複合軟磁性材、ジオポリマー被覆金属粉末、電磁気回路部品及び高強度低損失複合軟磁性材の製造方法 | |
JP2003347112A (ja) | 高周波リアクトル用圧粉磁心及びこれを用いた高周波リアクトル |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150311 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150331 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20150901 |