JPH11233329A - 圧粉磁芯、およびその製造方法、それを用いた巻線部品 - Google Patents

圧粉磁芯、およびその製造方法、それを用いた巻線部品

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JPH11233329A
JPH11233329A JP10054467A JP5446798A JPH11233329A JP H11233329 A JPH11233329 A JP H11233329A JP 10054467 A JP10054467 A JP 10054467A JP 5446798 A JP5446798 A JP 5446798A JP H11233329 A JPH11233329 A JP H11233329A
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ferrite
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JP10054467A
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Masayoshi Ishii
政義 石井
Koichi Kondo
幸一 近藤
Teruhiko Fujiwara
照彦 藤原
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Tokin Corp
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Tokin Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets 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
    • H01F1/34Magnets 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 non-metallic substances, e.g. ferrites
    • H01F1/36Magnets 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 non-metallic substances, e.g. ferrites in the form of particles
    • H01F1/37Magnets 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 non-metallic substances, e.g. ferrites in the form of particles in a bonding agent

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 飽和磁束密度が高く、ヒステリシス損失また
は残留損失の少ない圧粉磁芯およびその製造方法と、直
流重畳性に優れ、低損失の巻線部品を提供する。 【解決手段】 Fe−Si−Alを主成分とする合金の
粉末と前記合金に対し、25wt%以下のNi−Znフ
ェライト粉末と、バインダとを混合した混合物を加圧成
形して得られる圧粉磁芯と、前記圧粉磁芯を有する巻線
部品。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器用の直流
電源等に用いられる巻線部品に関し、特に、トランス、
インダクタ等の巻線部品に用いて好適な圧粉磁芯と、そ
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電子機器用の直流電源等において、高周
波で用いられる巻線部品であるチョークコイルは、一般
に、フェライト磁芯や圧粉磁芯が使用されている。この
内、フェライト磁芯は、飽和磁束密度が低いという欠点
を有している。また、合金粉末を圧縮成形して作製され
る圧粉磁芯は、軟磁性フェライトに比べて、高い飽和磁
束密度を持つ。そのため、圧粉磁芯を用いた巻線部品は
直流重畳特性に優れている、という長所がある。
【0003】一方、近年の電子機器の小型化および高周
波化に伴い、巻線部品の低損失化と、直流重畳特性の向
上が要求されている。すなわち、圧粉磁芯の低損失化
と、飽和磁束密度の向上が要求されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】巻線部品の損失は、い
わゆるコアロス(磁芯による損失)とオーミックロス
(巻線の抵抗損)に分解される。一般に、高周波で稼働
する巻線部品の場合、抵抗損は比較的小さく、磁芯によ
る損失が大きい。そして、磁芯による損失は、ヒステリ
シス損失、渦電流損失および残留損失に分けられる。
【0005】このうち、渦電流損失の低減のために、合
金の粉末の表面に絶縁膜を形成する方法や絶縁性のバイ
ンダを混合する方法などが用いられているが、さらに損
失を低減するためには、ヒステリシス損失、あるいは残
留損失の低減が必要である。
【0006】そこで、本発明の課題は、飽和磁束密度は
高く、ヒステリシス損失または残留損失の少ない圧粉磁
芯およびその製造方法と、直流重畳性に優れ、低損失の
巻線部品を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで、我々は種々の検
討を行った結果、Fe−Si−Alを主成分とする合金
の粉末と前記合金に対し、25wt%以下のNi−Zn
フェライト粉末と、バインダとを混合した混合物を圧縮
成形して得られる圧粉磁芯を用いることにより、直流重
畳性に優れ、かつ、透磁率、飽和磁束密度をほとんど低
下させることなく、低損失な軟磁性材料が得られること
を見いだした。
【0008】ヒステリシス損失は、磁壁の非可逆的運動
により発生する損失である。一般に、結晶粒を均質にす
ることにより、ヒステリシス損失は低減できるとされて
いる。これは、不純物、粒内のポアなどの磁壁の運動を
妨げる要因が存在すると磁壁エネルギーが増大し、ヒス
テリシス損失が増大することによる。
【0009】しかしながら、均質な材料ほど磁壁の数が
少なくなる。これら少数の磁壁に一定の磁化変化を行わ
せるためには、磁壁は長い距離を移動しなければならな
い。これは、一定の周波数で交番的に磁化変化を行わせ
る時には、磁壁の移動速度が速くなることを示してい
る。ヒステリシス損失は、磁壁の移動速度が速いほど増
大するので、均質すぎると、逆にヒステリシス損失は高
くなる。すなわち、圧粉磁芯の結晶粒を不均質にするこ
とによって、磁芯の低損失化を図ることができる。
【0010】そこで、本発明は、Fe−Si−Alを主
成分とする合金の粉末と、Ni−Znフェライトの粉末
と、バインダとの混合物を圧縮成型して得られる圧粉磁
芯であって、前記合金中にNi−Znフェライトが分散
している圧粉磁芯である。
【0011】さらに、本発明は、Ni−Znフェライト
の混在比が、前記合金に対し25wt%以下である上記
の圧粉磁芯である。
【0012】また、本発明は、前記Ni−Znフェライ
トが、20〜40(mol%)NiO、10〜30(m
ol%)ZnO、balFe23の組成範囲にある上記
の圧粉磁芯である。
【0013】また、本発明は、アトマイズ法により得ら
れたFe−Si−Alを主成分とする合金の粉末に、N
i−Znフェライトの粉末を混合し、前記合金中にNi
−Znフェライトを分散させる上記の低損失圧粉磁芯の
製造方法である。
【0014】また、本発明は、Fe−Si−Alを主成
分とする塊状の合金を粗粉砕して得られた前記合金の粉
末中に、Ni−Znフェライトの粉末を混合し、前記合
金中にNi−Znフェライトを分散させる上記の低損失
圧粉磁芯の製造方法である。
【0015】また、本発明は、上記の圧粉磁芯を有する
巻線部品である。
【0016】本発明により得られる圧粉磁芯は、合金の
粉末中にNi−Znフェライト粉末を分散させることに
より磁区を分断し、多磁区構造となる。多磁区化して、
磁壁の数が多くなることにより、一つあたりの磁壁の移
動距離は短くなり、ヒステリシス損失は低くなる。
【0017】また、本発明品の圧粉磁芯は、合金中にN
i−Znフェライト粉末が分散しているので、比抵抗が
高くなり、渦電流損失も低減される。
【0018】また、合金中に分散させる粉末が、軟磁性
材料であるNi−Znフェライト粉末であるためμ、飽
和磁束密度も、ほとんど低下させることはない。
【0019】本発明において、Ni−Znフェライト粉
末の混在比を、合金の粉末量に対し25wt%以下とし
たのは、25wt%を越えるとと、合金粉末の占める割
合が相対的に低くなることより、飽和磁束密度の低下、
透磁率の低下によるヒステリシス損失が増大するためで
ある。
【0020】また、本発明において、Ni−Znフェラ
イトの組成範囲を、20〜40(mol%)NiO、1
0〜30(mol%)ZnO、balFe23としたの
は、この組成範囲外では、Ni−Znフェライトの磁気
特性が低く、本発明の効果が半減するからである。
【0021】すなわち、NiOが多ければ、透磁率が低
下して損失が増え、少なければ、飽和磁束密度が下がっ
て巻線部品の直流重畳特性を低下させる。また、ZnO
が多ければ、NiOが少ないときと同じように、飽和磁
束密度が下がって、巻線部品の直流重畳特性を低下さ
せ、ZnOが少なければ、NiOが多いときと同じよう
に、透磁率が低下して損失が増えてしまい、本発明の効
果は得られない。
【0022】
【発明の実施の形態】以下に、実施例によって、本発明
の実施の形態を説明する。
【0023】
【実施例】(実施例1)アトマイズ法によって得られた
balFe−10wt%Si−5wt%Al合金の粉末
中に、焼結体を解砕して粉末にした、表1に示す組成の
Ni−Znフェライトの粉末を4wt%混合し、ボール
ミルを用いて分散させ、合金とフェライトとの混合粉末
の試料を得た。
【0024】
【0025】次に、前記混合粉末に、シリコーン樹脂
(バインダ)を3wt%混合して、混合物を得、前記混
合物を外径20mm、内径10mmの金型を用い、室温
で圧縮成形し(5ton/cm2)、主成分がFe−S
i−Alで、Ni−Znのフェライトの混在比が4%の
トロイダル形状の圧粉磁芯を得た。
【0026】次に、前記圧粉磁芯を170℃で2時間大
気中で熱処理を行い、バインダ硬化を行った。次に、酸
化性雰囲気である大気中で、700℃×2時間の熱処理
を行った。
【0027】次に、上記のようにして得られた圧粉磁芯
(試料No.1〜4)に巻線を施し、B−Hトレーサを
用いて、損失、飽和磁束密度、透磁率を求めた。
【0028】また、比較例として、アトマイズ法によっ
て得たbalFe−10wt%Si−5wt%Al合金
の粉末を、試料と同様に、圧縮成形、熱処理、巻線を施
し、B−Hトレーサを用いて、損失、飽和磁束密度、透
磁率を求めた。
【0029】表2に、Ni−Znフェライトの組成を変
化させたときの本実施例の圧粉磁芯と、比較例の圧粉磁
芯の、100kHz−100mTにおける、常温時のト
ータル損失(Pcv)、ヒステリシス損失(Ph)、及
びその他の損失(Pcv−Ph)、飽和磁束密度(B
s)、透磁率(μ)を示す。
【0030】
【0031】表2に示すように、比較例の圧粉磁芯と比
較し、本実施例の圧粉磁芯(試料No.1〜4)は、飽
和磁束密度Bs、透磁率μは、ほとんど変わらずに、損
失は10〜50%程低くなった。
【0032】また、本実施例では、表1の組成のNi−
Znフェライトを用いて説明したが、20〜40(mo
l%)NiO、10〜30(mol%)ZnO、bal
Fe23の組成範囲のNi−Znフェライトを用いて、
同様の効果が得られた。
【0033】(実施例2)塊状の合金を粗粉砕して得ら
れたbalFe−10wt%Si−5wt%Alの合金
の粉末中に、実施例1と同様の方法で得られた、組成が
26NiO−25ZnO−49Fe23(mol%)の
Ni−Znフェライトの粉末を0.8wt%、3.8wt
%、7.8wt%、16.0wt%、25.0wt%、2
6.3wt%混合し、ボールミルを用いて分散させ、合
金とフェライトとの混在比の異なる混合粉末を得た。
【0034】次に、前記混合粉末に、シリコーン樹脂
(バインダ)を3wt%混合して、混合物を得、前記混
合物を外径20mm、内径10mmの金型を用い、室温
で圧縮成形し(5ton/cm2)、Ni−Znフェラ
イトの混在比の異なるトロイダル形状の圧粉磁芯を得
た。
【0035】次に、前記圧粉磁芯を170℃で2時間大
気中で熱処理を行い、バインダ硬化を行った。次に、酸
化性雰囲気である大気中で、700℃×2時間の熱処理
を行った。
【0036】次に、上記のようにして得られた圧粉磁芯
に巻線を施し、B−Hトレーサを用いて、トータル損失
(Pcv)、飽和磁束密度、透磁率を求めた。
【0037】表3に、Ni−Znフェライト粉末の混在
比を変化させた時の100kHz−100mT、常温に
おけるトータル損失(Pcv)、ヒステリシス損失(P
h)、その他の損失(Pcv−Ph)、飽和磁束密度
(Bs)、透磁率(μ)を示す。
【0038】
【0039】表3に示すように、Ni−Znフェライト
粉末の混在比が、25wt%以下の範囲で、従来の圧粉
磁芯(表2の比較例)に比べ、損失が少なく、飽和磁束
密度(Bs)、透磁率(μ)には、ほとんど低下がみら
れない。また、Ni−Znフェライト粉末の混在比が2
5wt%を越えると(表3の範囲外)、損失は、むしろ
増加し、飽和磁束密度は低くなる。
【0040】上記のようにして得られた圧粉磁芯に巻線
を施して得たインダクタの特性を評価したところ、本発
明の圧粉磁芯を有するインダクタは、優れた直流重畳特
性を示すとともに、その損失も少なかった。
【0041】
【発明の効果】本発明によれば、Fe−Si−Alを主
成分とする合金と、前記合金量に対し、25wt%以下
のNi−Znフェライト粉末、及び、バインダとを混合
した混合物を圧縮成型して得られる圧粉磁芯を用いるこ
とにより、直流重畳特性に優れ、かつ、低損失な圧粉磁
芯が得られる。本発明により得られた圧粉磁芯は、ほと
んど飽和磁束密度、透磁率を低下させることはなく、合
金粉末中にNi−Znフェライト粉末が混合、分散され
ているため、多磁区構造となり、ヒステリシス損失が低
減でき、比抵抗が高くなることにより渦電流損失が低減
できる。
【0042】すなわち、本発明によれば、飽和磁束密度
が高く、ヒステリシス損失または残留損失の少ない圧粉
磁芯およびその製造方法と、直流重畳性に優れ、低損失
の巻線部品が得られる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Fe−Si−Alを主成分とする合金の
    粉末と、Ni−Znフェライトの粉末と、バインダとの
    混合物を圧縮成型して得られる圧粉磁芯であって、前記
    合金中にNi−Znフェライトが分散していることを特
    徴とする圧粉磁芯。
  2. 【請求項2】 Ni−Znフェライトの混在比は、前記
    合金に対し25wt%以下であることを特徴とする請求
    項1記載の圧粉磁芯。
  3. 【請求項3】 前記Ni−Znフェライトは、20〜4
    0(mol%)NiO、10〜30(mol%)Zn
    O、balFe23の組成範囲にあることを特徴とする
    請求項1または2記載の圧粉磁芯。
  4. 【請求項4】 アトマイズ法により得られたFe−Si
    −Alを主成分とする合金の粉末に、Ni−Znフェラ
    イトの粉末を混合し、前記合金中にNi−Znフェライ
    トを分散させることを特徴とする請求項1ないし3のい
    ずれかに記載の低損失圧粉磁芯の製造方法。
  5. 【請求項5】 Fe−Si−Alを主成分とする塊状の
    合金を粗粉砕して得られた前記合金の粉末中に、Ni−
    Znフェライトの粉末を混合し、前記合金中にNi−Z
    nフェライトを分散させることを特徴とする請求項1な
    いし3のいずれかに記載の低損失圧粉磁芯の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし3のいずれかに記載の圧
    粉磁芯を有することを特徴とする巻線部品。
JP10054467A 1998-02-18 1998-02-18 圧粉磁芯、およびその製造方法、それを用いた巻線部品 Pending JPH11233329A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101342140B1 (ko) * 2006-12-20 2014-01-07 재단법인 포항산업과학연구원 롤연마칩을 이용한 센더스트계 소결코아와 그 제조방법
CN104992806A (zh) * 2015-07-20 2015-10-21 深圳顺络电子股份有限公司 一种磁导率75的复合FeSiAl材料及其制造方法

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