JP6961359B2 - 圧粉磁心 - Google Patents
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Description
(1) NIT値が10%以上30%以下の第1金属磁性粉と、NIT値が30%を超え90%以下の第2金属磁性粉とを含む圧粉磁心。
(2) 第1金属磁性粉と第2金属磁性粉との合計100質量部当り、第1金属磁性粉を30〜50質量部、第2金属磁性粉を70〜50質量部の割合で含む(1)に記載の圧粉磁心。
(3) 圧粉磁心の全質量に対する樹脂成分の含有量が2質量%以下である(1)または(2)に記載の圧粉磁心。
(4) 第1金属磁性粉のNIT値と第2金属磁性粉のNIT値との差が60%以下である(1)〜(3)のいずれかに記載の圧粉磁心。
(5) 第1金属磁性粉のNIT値と第2金属磁性粉のNIT値との差が50%以下である(4)に記載の圧粉磁心。
(6) 第1金属磁性粉および第2金属磁性粉がともにFe系軟磁性粉である(1)〜(5)のいずれかに記載の圧粉磁心。
(7) 第1金属磁性粉および第2金属磁性粉のいずれか一方または両方が絶縁被膜を有する(1)〜(6)のいずれかに記載の圧粉磁心。
本実施形態に係る圧粉磁心は、2種の金属磁性粉を含む。圧粉磁心には、有機バインダー成分は含まれていても良いが、本発明によれば樹脂系バインダーの使用量を削減でき、究極的には樹脂系のバインダーを用いることなく圧粉磁心を得ることもできる。金属磁性粉の一方または両方には、絶縁被膜が形成されていてもよい。
本実施形態における金属磁性粉は、NIT値が10%以上30%以下の第1金属磁性粉と、NIT値が30%を超え90%以下の第2金属磁性粉とを含む。NIT値は、Nano-IndenTation(ナノインデンテーション)法により評価される特性値であり、塑性変形性と形状保持性とを反映するパラメータ値である。
NIT値=100β/(α+β)
圧粉磁心の製造方法としては、特に制限されず、公知の方法を採用することができる。まず、第1金属磁性粉と第2金属磁性粉と、必要に応じバインダーとを混合し、混合粉を得る。また、必要に応じて、得られた混合粉を造粒粉としてもよい。そして、混合粉または造粒粉を金型内に充填して圧縮成形し、作製すべき磁性体(圧粉磁心)の形状を有する成形体を得る。得られた成形体に対して、熱処理を行うことにより、金属磁性粉が固定された所定形状の圧粉磁心が得られる。熱硬化処理の条件に特に制限はなく、例えば150〜220℃で1〜10時間、熱処理を行う。また、熱処理時の雰囲気にも特に制限はなく、大気中で熱処理をしてもよい。得られた圧粉磁心に、ワイヤを所定回数だけ巻回することにより、インダクタ等のコイル型電子部品が得られる。
下記において、NIT値は以下のように測定した。
ナノインデンテーション測定装置として、超微小押し込み硬さ試験機(ENT−1100a、株式会社エリオニクス製)を使用して、金属磁性粉のNIT値を測定した。金属磁性粉の表面が平面になるように研磨した。研磨は、研磨紙で研磨した後、バフ研磨(6μm)を行い、さらにバフ研磨(1μm)を行った。なお、粉体が小さすぎると正確な測定が行えないため、各金属磁性粉の中から、比較的大粒の粉体を使用する。測定する磁性粉の種類にもよるが、50〜100μm程度の粉体を使用することで、信頼性の高い測定値が得られる。
NIT(%)=100β/(α+β)
使用した各金属磁性粉のNIT値、円相当径、形状を下表にまとめる。下表で、Exは実施例を表し、CExは比較例を表す。
第1金属磁性粉として、NIT値16%、円相当径20μmのFe系磁性粉を準備した(磁性粉1A)。また、第2金属磁性粉として、NIT値59%、円相当径45μmの楕円形状のアモルファス系磁性粉を準備した(磁性粉2A)。
第1金属磁性粉として、NIT値25%、円相当径23μmのFeNiSiCo系磁性粉を準備した(磁性粉1B)。また、第2金属磁性粉として、NIT値65%、円相当径47μmの球状のアモルファス系磁性粉を準備した(磁性粉2B)。
第1金属磁性粉として、磁性粉1Bを準備した。また、第2金属磁性粉として、NIT値65%、円相当径40μmの破片状のアモルファス系磁性粉を準備した(磁性粉2C)。
第1金属磁性粉として、磁性粉1Aを準備した。また、第2金属磁性粉として、NIT値70%、円相当径42μmの楕円形状のアモルファス系磁性粉を準備した(磁性粉2D)。
第1金属磁性粉として、磁性粉1Bを準備した。また、第2金属磁性粉として、磁性粉2Aを準備した。また、バインダーとして、熱硬化樹脂であるエポキシ樹脂および硬化剤であるイミド樹脂を準備した(以下「バインダー」と記載)。
第1金属磁性粉として、磁性粉1Aを準備した。また、第2金属磁性粉として、NIT値63%、円相当径50μmの不定形状のアモルファス系磁性粉を準備した(磁性粉2E)。
第1金属磁性粉として、磁性粉1Bを準備した。また、第2金属磁性粉として、NIT値86%、円相当径36μmの楕円形状のアモルファス系磁性粉を準備した(磁性粉2F)。
第1金属磁性粉として、磁性粉1Aを準備した。また、第2金属磁性粉として、磁性粉2Aを準備した。
第1金属磁性粉として、磁性粉1Aを準備した。また、第2金属磁性粉として、磁性粉2Aを準備した。
第1金属磁性粉として、磁性粉1Aを準備した。また、第2金属磁性粉として、磁性粉2Aを準備した。また、これらとは別にNIT値63%、円相当径40μmの不定形状のアモルファス系磁性粉を準備した(磁性粉3A)。
比較例1では、NIT値が30%を超える第2金属磁性粉を2種用いた。
第2金属磁性粉として、磁性粉2Aを準備した。また、これらとは別にNIT値33%、円相当径20μmの不定形状のFe−2Si系磁性粉を準備した(磁性粉2G)。
第2金属磁性粉として、磁性粉2Bおよび2Gを準備した。
磁性粉2Aのみを使用して、実施例1と同様に圧粉成形を行なったが、保型性が悪く、磁心形状を維持できなかった。
磁性粉2Cのみを使用して、実施例1と同様に圧粉成形を行なったが、保型性が悪く、磁心形状を維持できなかった。
比較例5では、NIT値が30%を超える第2金属磁性粉を2種用いた。
第2金属磁性粉として、磁性粉2Aを準備した。また、これとは別にNIT値65%、円相当径40μmの楕円形状のアモルファス系磁性粉を準備した(磁性粉2H)。
磁性粉2Hにバインダー3質量%混合し、実施例1と同様にして圧粉磁心を得た。
比較例7では、実施例1の第1金属磁性粉(磁性粉1A)に代えて、NIT値5%、円相当径15μmの純Fe系磁性粉(磁性粉3B)を使用した以外は、実施例1と同様に圧粉成形を行なったが、保型性が悪く、磁心形状を維持できなかった。
比較例8では、実施例1の第2金属磁性粉(磁性粉2A)に代えて、NIT値95%、円相当径45μmの破片状のアモルファス系磁性粉(磁性粉3C)を使用した以外は、実施例1と同様に圧粉成形を行なったが、保型性が悪く、磁心形状を維持できなかった。
磁性粉1Aのみを使用して、実施例1と同様にして圧粉磁心を得た。
<保型性>
作成した圧粉磁心を、目視及び拡大鏡で観察する。コアの崩れ、割れ、クラックの有無を観察し全てにおいて異常が無いかどうかを確認する。異常が無い場合を「良好」とし、僅かに異常はあるが、コア形状を維持できる場合には「可」として、コア形状が維持できなかった場合を「不良」とした。なお、保型性が不良の場合には、以下の相対密度、透磁率、コアロスの測定は行っていない。
得られた圧粉磁心の密度を、その寸法および質量から算出し、算出された圧粉磁心の密度を、磁性粉の質量比率から計算した真密度で除して、占積率(相対密度)を算出した。
得られた圧粉磁心について、初透磁率を測定した。初透磁率は、圧粉磁心にワイヤを巻きつけ巻き数を12turnとして、LCRメーター(HP社LCR428A)によって測定した。
得られたトロイダルコアサンプルに、1次巻線および2次巻線を1次20回2次14回ずつ巻回し、2MHz、10mT、23℃での電力損失Pcvを測定した(単位:kW/m3)。測定は、B−Hアナライザー(岩崎通信機株式会社製SY−8232)を用いて行った。
以上の結果を下表にまとめる。
Claims (6)
- NIT値が10%以上30%以下の第1金属磁性粉と、NIT値が30%を超え90%以下の第2金属磁性粉とを含み、
圧粉磁心の全質量に対する樹脂成分の含有量が1質量%以下である圧粉磁心。 - 第1金属磁性粉と第2金属磁性粉との合計100質量部当り、第1金属磁性粉を30〜50質量部、第2金属磁性粉を70〜50質量部の割合で含む請求項1に記載の圧粉磁心。
- 第1金属磁性粉のNIT値と第2金属磁性粉のNIT値との差が60%以下である請求項1または2に記載の圧粉磁心。
- 第1金属磁性粉のNIT値と第2金属磁性粉のNIT値との差が50%以下である請求項3に記載の圧粉磁心。
- 第1金属磁性粉および第2金属磁性粉がともにFe系軟磁性粉である請求項1〜4のいずれかに記載の圧粉磁心。
- 第1金属磁性粉および第2金属磁性粉のいずれか一方または両方が絶縁被膜を有する請求項1〜5のいずれかに記載の圧粉磁心。
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