KR20170131209A

KR20170131209A - 압분 코어, 당해 압분 코어의 제조 방법, 그 압분 코어를 구비하는 인덕터, 및 그 인덕터가 실장된 전자·전기 기기

Info

Publication number: KR20170131209A
Application number: KR1020170040092A
Authority: KR
Inventors: 료 나카바야시; 아키노리 고지마; 게이이치로 사토; 아키라 사토; 세이이치 아비코; 다카오 미즈시마
Original assignee: 알프스 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2017-11-29
Also published as: JP2017208462A; CN107403676A; TWI631223B; KR102104701B1; TW201741469A

Abstract

(과제) 결정질 자성 재료의 분말 및 비정질 자성 재료의 분말을 함유하는 압분 코어에 대해, 절연 내압 특성이 우수함과 함께, 철손이 저감된 양호한 인덕터를 부여하는 압분 코어를 제공하는 것.
(해결 수단) 결정질 자성 재료의 분말 및 비정질 자성 재료의 분말을 함유하는 압분 코어 (1) 로서, 상기 결정질 자성 재료의 분말의 함유량과 상기 비정질 자성 재료의 분말의 함유량의 총합에 대한 상기 결정질 자성 재료의 분말의 함유량의 질량 비율인 제 1 혼합 비율은, 40 질량％ 이상 90 질량％ 이하이다.

Description

압분 코어, 당해 압분 코어의 제조 방법, 그 압분 코어를 구비하는 인덕터, 및 그 인덕터가 실장된 전자·전기 기기{COMPRESSED POWDER CORE, METHOD OF MANUFACTURING THE COMPRESSED POWDER CORE, INDUCTOR COMPRISING THE COMPRESSED POWDER CORE AND ELECTRONIC-ELECTRIC DEVICE MOUNTED WITH THE INDUCTOR}

본 발명은 압분 코어, 당해 압분 코어의 제조 방법, 그 압분 코어를 구비하는 인덕터, 및 당해 인덕터가 실장된 전자·전기 기기에 관한 것이다. 본 명세서에 있어서, 「인덕터」란, 압분 코어를 포함하는 심재 및 코일을 구비하는 수동 소자로서, 리액터의 개념을 포함하는 것으로 한다.

하이브리드 자동차 등의 승압 회로나, 발전, 변전 설비에 사용되는 리액터, 트랜스나 초크 코일 등의 인덕터에 사용되는 압분 코어는, 연자성 분말을 압분 성형함으로써 얻을 수 있다. 이러한 압분 코어를 구비하는 인덕터는, 철손이 낮은 것과 절연 내압 특성이 우수한 것 (본 발명에 있어서, 인덕터에 직류 전압 또는 60 ㎐ 이하의 주파수의 교류 전압이 인가되었을 때 절연 파괴가 발생하는 전압 (절연 파괴 전압) 이 높은 것을 의미한다) 을 겸비할 것이 요구되고 있다.

특허문헌 1 에는, 고온 환경하에 있어서의 절연 저항의 저하를 개선하는 수단으로서, 철계의 결정질 합금 자성 분말과 철계의 비정질 합금 자성 분말을 혼합하여 이루어지는 혼합 자성 분말에 있어서, 결정질 합금 자성 분말과 비정질 합금 자성 분말의 배합비를 각각 60 ∼ 90 wt％, 40 ∼ 10 wt％ 로 한 복합 자성 재료가 개시되어 있다.

특허문헌 2 에는, 압분 자심의 절연성 및 내식성을 양호하게 하는 수단으로서, 비정질 자성 합금의 분말 및 결정질의 Fe-Cr 계 합금 분말을 혼합한 혼합 자성 재료 분말과, 절연성 결착제로 이루어지는 자심 재료에 있어서, 비정질 자성 합금의 분말과 Fe-Cr 합금 분말의 혼합 비율을, Fe-Cr 계 합금 분말의, 혼합 자성 재료 분말에서 차지하는 중량 비율을 10 ∼ 60 wt％ 로 한 복합 자성 재료가 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 2004-197218호 일본 공개특허공보 2007-134381호

특허문헌 1 및 특허문헌 2 는 모두 결정질 합금 분말의 배합량이 많아지면, 압분 코어의 절연 저항이 저하되는 것에 주목하여, 혼합 자성 분말에 있어서의 결정질 합금 자성 분말과 비정질 합금 자성 분말의 배합비를 조정함으로써, 절연 저항의 저하를 방지하고 있다. 그러나, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 는 모두 압분 코어의 절연 내압 특성의 평가는 이루어지지 않았다.

그래서, 본 발명은 결정질 자성 재료의 분말 및 비정질 자성 재료의 분말을 함유하는 압분 코어로서, 절연 내압 특성이 우수함과 함께, 철손이 저감된 양호한 인덕터를 부여하는 압분 코어를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 상기 압분 코어의 제조 방법, 당해 압분 코어를 구비하는 인덕터, 및 당해 인덕터가 실장된 전자·전기 기기를 제공하는 것도 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명자들이 검토한 결과, 상기 결정질 자성 재료의 분말의 함유량과 상기 비정질 자성 재료의 분말의 함유량의 총합에 대한 상기 결정질 자성 재료의 분말의 함유량의 질량 비율인 제 1 혼합 비율을 적절히 조정함으로써, 압분 코어의 절연 내압 특성을 향상시키는 것이 가능하고, 바람직한 일 형태에서는, 압분 코어가 함유하는 결정질 자성 재료의 분말과 비정질 자성 재료의 분말의 혼합 비율로부터 추측되는 범위를 초과하여, 비선형적으로 압분 코어의 절연 내압 특성을 향상시키는 것, 및 철손이 저감된 양호한 인덕터를 부여하는 압분 코어가 된다는 새로운 지견을 얻었다.

이러한 지견에 의해 완성된 발명은 다음과 같다.

본 발명의 일 양태는, 결정질 자성 재료의 분말 및 비정질 자성 재료의 분말을 함유하는 압분 코어로서, 상기 결정질 자성 재료의 분말의 함유량과 상기 비정질 자성 재료의 분말의 함유량의 총합에 대한 상기 결정질 자성 재료의 분말의 함유량의 질량 비율인 제 1 혼합 비율은, 40 질량％ 이상 90 질량％ 이하인 압분 코어이다.

상기 제 1 혼합 비율이 상기 관계를 만족하는 경우에는, 상기 결정질 자성 재료 또는 상기 비정질 자성 재료의 분말 단체로부터 추측되는 범위를 초과하여, 비선형적으로 압분 코어의 절연 내압 특성을 향상시키는 것, 및 인덕터의 철손을 저감시키는 압분 코어로 할 수 있다.

상기 압분 코어는, 제 1 혼합 비율이 50 질량％ 이상 70 질량％ 이하여도 된다.

상기 압분 코어는, 절연 내압값이, 자성 분말로서 상기 비정질 자성 재료의 분말만을 함유하는 압분 코어의 절연 내압값을 기준 (100 ％) 으로 하여, 120 ％ 이상이어도 된다.

상기 압분 코어는, 절연 내압값이, 자성 분말로서 상기 결정질 자성 재료의 분말만을 함유하는 압분 코어의 절연 내압값을 기준 (100 ％) 으로 하여 110 ％ 이상이어도 된다.

상기 결정질 자성 재료는, Fe-Si-Cr 계 합금, Fe-Ni 계 합금, Fe-Co 계 합금, Fe-V 계 합금, Fe-Al 계 합금, Fe-Si 계 합금, Fe-Si-Al 계 합금, 카르보닐철 및 순철로 이루어지는 군에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 재료를 함유하고 있어도 된다.

상기 결정질 자성 재료는 Fe-Si-Cr 계 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 비정질 자성 재료는, Fe-Si-B 계 합금, Fe-P-C 계 합금 및 Co-Fe-Si-B 계 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 재료를 함유하고 있어도 된다.

상기 비정질 자성 재료는 Fe-P-C 계 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 결정질 자성 재료의 분말은 절연 처리가 실시된 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 절연 처리가 실시됨으로써, 압분 코어의 절연 내압 특성이나 절연 저항의 향상이나 고주파 대역에서의 철손의 저감이 보다 안정적으로 실현된다.

상기 결정질 자성 재료의 분말 및 상기 비정질 자성 재료의 분말을, 상기 압분 코어에 함유되는 다른 재료에 대해 결착시키는 결착 성분을, 상기 압분 코어가 함유하고 있어도 된다. 이 경우에 있어서, 상기 결착 성분은, 수지 재료에 기초하는 성분을 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 일 양태는, 상기 압분 코어의 제조 방법으로서, 상기 결정질 자성 재료의 분말 및 상기 비정질 자성 재료의 분말 그리고 상기 수지 재료로 이루어지는 바인더 성분을 함유하는 혼합물의 가압 성형을 포함하는 성형 처리에 의해 성형 제조물을 얻는 성형 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 압분 코어의 제조 방법이다. 이러한 제조 방법에 의해, 상기 압분 코어를 보다 효율적으로 제조하는 것이 실현된다.

상기 제조 방법은, 상기 성형 공정에 의해 얻어진 상기 성형 제조물이 상기 압분 코어여도 된다. 혹은 상기 성형 공정에 의해 얻어진 상기 성형 제조물을 가열하는 열처리에 의해 상기 압분 코어를 얻는 열처리 공정을 구비하고 있어도 된다.

본 발명의 또 다른 일 양태는, 상기 압분 코어, 코일 및 상기 코일의 각각의 단부에 접속된 접속 단자를 구비하는 인덕터로서, 상기 압분 코어의 적어도 일부는, 상기 접속 단자를 통하여 상기 코일에 전류를 흘렸을 때 상기 전류에 의해 발생한 유도 자계 내에 위치하도록 배치되어 있는 인덕터이다. 이러한 인덕터는, 상기 압분 코어의 우수한 특성에 기초하여, 우수한 절연 내압 특성 및 저손실을 양립할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 양태는, 상기 인덕터가 실장된 전자·전기 기기로서, 상기 인덕터는 상기 접속 단자로 기판에 접속되어 있는 전자·전기 기기이다.

이러한 전자·전기 기기로서, 전원 스위칭 회로, 전압 승강 회로, 평활 회로 등을 구비한 전원 장치나 소형 휴대 통신 기기 등이 예시된다. 본 발명에 관련된 전자·전기 기기는, 상기 인덕터를 구비하기 때문에, 고전압화나 고주파화에 대응하기 쉽다.

상기 발명에 관련된 압분 코어는, 제 1 혼합 비율이 적절히 조정되어 있기 때문에, 이러한 압분 코어의 절연 내압 특성을 향상시킬 수 있다. 또, 본 발명에 의하면, 상기 압분 코어의 제조 방법, 당해 압분 코어를 구비하는 인덕터, 및 당해 인덕터가 실장된 전자·전기 기기가 제공된다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 압분 코어의 형상을 개념적으로 나타내는 사시도이다.
도 2 는 조립 (造粒) 분말을 제조하는 방법의 일례에 있어서 사용되는 스프레이 드라이어 장치 및 그 동작을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 압분 코어를 구비하는 인덕터의 일종인 트로이덜 코일의 형상을 개념적으로 나타내는 사시도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 압분 코어를 구비하는 인덕터의 일종인 코일 매설형 인덕터의 형상을 개념적으로 나타내는 사시도이다.
도 5 는 실시예 1 에 있어서의, 절연 내압의 제 1 혼합 비율에 대한 의존성을 나타낸 그래프이다.
도 6 은 실시예 2 에 있어서의, 절연 내압의 제 1 혼합 비율에 대한 의존성을 나타낸 그래프이다.
도 7 은 실시예 1 및 실시예 2 에 있어서의, 절연 내압의 제 1 혼합 비율에 대한 의존성을 나타낸 그래프이다.
도 8 은 실시예 1 및 실시예 2 에 있어서의, 비정질 자성 재료의 분말 단체를 기준으로 한 각 제 1 혼합 비율에 있어서의 절연 내압비를 나타낸 그래프이다.
도 9 는 실시예 1 및 실시예 2 에 있어서의, 결정질 자성 재료의 분말 단체를 기준으로 한 각 제 1 혼합 비율에 있어서의 절연 내압비를 나타낸 그래프이다.
도 10 은 실시예 1 에 있어서의, 절연 저항의 제 1 혼합 비율에 대한 의존성을 나타낸 그래프이다.
도 11 은 실시예 1 에 있어서의, 코어 밀도의 제 1 혼합 비율에 대한 의존성을 나타낸 그래프이다.
도 12 는 실시예 1 에 있어서의, 투자율의 제 1 혼합 비율에 대한 의존성을 나타낸 그래프이다.
도 13 은 실시예 2 에 있어서의, 절연 저항의 제 1 혼합 비율에 대한 의존성을 나타낸 그래프이다.
도 14 는 실시예 2 에 있어서의, 코어 밀도의 제 1 혼합 비율에 대한 의존성을 나타낸 그래프이다.
도 15 는 실시예 2 에 있어서의, 투자율의 제 1 혼합 비율에 대한 의존성을 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다.

1. 압분 코어

도 1 에 나타내는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 압분 코어 (1) 는, 그 외관이 링상의 트로이덜 코어로서, 결정질 자성 재료의 분말 및 비정질 자성 재료의 분말을 함유한다. 본 실시형태에 관련된 압분 코어 (1) 는, 이들 분말을 함유하는 혼합물을 가압 성형하는 것을 포함하는 성형 처리를 구비하는 제조 방법에 의해 제조된 것이다. 한정되지 않는 일례로서, 본 실시형태에 관련된 압분 코어 (1) 는, 결정질 자성 재료의 분말 및 비정질 자성 재료의 분말을, 압분 코어 (1) 에 함유되는 다른 재료 (동종의 재료인 경우도 있고, 이종의 재료인 경우도 있다) 에 대해 결착시키는 결착 성분을 함유한다.

(1) 결정질 자성 재료의 분말

본 발명의 일 실시형태에 관련된 압분 코어 (1) 가 함유하는 결정질 자성 재료의 분말을 부여하는 결정질 자성 재료는, 결정질인 것 (일반적인 X 선 회절 측정에 의해, 재료 종류를 특정할 수 있을 정도로 명확한 피크를 갖는 회절 스펙트럼이 얻어지는 것), 및 강자성체, 특히 연자성체인 것을 만족하는 한, 구체적인 종류는 한정되지 않는다. 결정질 자성 재료의 구체예로서, Fe-Si-Cr 계 합금, Fe-Ni 계 합금, Fe-Co 계 합금, Fe-V 계 합금, Fe-Al 계 합금, Fe-Si 계 합금, Fe-Si-Al 계 합금, 카르보닐철 및 순철을 들 수 있다. 상기 결정질 자성 재료는 1 종류의 재료로 구성되어 있어도 되고 복수 종류의 재료로 구성되어 있어도 된다. 결정질 자성 재료의 분말을 부여하는 결정질 자성 재료는, 상기 재료로 이루어지는 군에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 재료인 것이 바람직하고, 이들 중에서도, Fe-Si-Cr 계 합금을 함유하는 것이 바람직하고, Fe-Si-Cr 계 합금으로 이루어지는 것이 보다 바람직하다. Fe-Si-Cr 계 합금은 결정질 자성 재료 중에서는 철손 (Pcv) 을 비교적 낮게 할 수 있는 재료이기 때문에, 압분 코어 (1) 에 있어서의 결정질 자성 재료의 분말의 함유량과 비정질 자성 재료의 분말의 함유량의 총합에 대한 결정질 자성 재료의 분말의 함유량의 질량 비율 (본 명세서에 있어서 「제 1 혼합 비율」이라고도 한다 ) 을 높여도, 압분 코어 (1) 를 구비하는 인덕터의 철손 (Pcv) 이 높아지기 어렵다. Fe-Si-Cr 계 합금에 있어서의 Si 의 함유량 및 Cr 의 함유량은 한정되지 않는다. 한정되지 않는 예시로서, Si 의 함유량을 2 ∼ 7 질량％ 정도로 하고, Cr 의 함유량을 2 ∼ 7 질량％ 정도로 하는 것을 들 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 관련된 압분 코어 (1) 가 함유하는 결정질 자성 재료의 분말의 형상은 한정되지 않는다. 분말의 형상은 구상이어도 되고 비구상이어도 된다. 비구상인 경우에는, 인편상, 타원구상, 액적상, 침상과 같은 형상 이방성을 갖는 형상이어도 되고, 특별한 형상 이방성을 갖지 않는 부정형이어도 된다. 부정형의 분체의 예로서, 구상의 분체의 복수가, 서로 접하여 결합되어 있거나, 다른 분체에 부분적으로 매몰되도록 결합되어 있거나 하는 경우를 들 수 있다. 이와 같은 부정형의 분체는 카르보닐철에서 관찰되기 쉽다.

분말의 형상은 분말을 제조하는 단계에서 얻어진 형상이어도 되고, 제조된 분말을 2 차 가공함으로써 얻어진 형상이어도 된다. 전자의 형상으로는, 구상, 타원구상, 액적상, 침상 등이 예시되고, 후자의 형상으로는, 인편상이 예시된다.

본 발명의 일 실시형태에 관련된 압분 코어 (1) 가 함유하는 결정질 자성 재료의 분말의 입경은 한정되지 않는다. 결정질 자성 재료의 분말에 있어서의, 체적 기준의 입도 분포에 있어서 소립경측으로부터의 적산 입경 분포가 50 ％ 가 되는 입경 (본 명세서에 있어서 「메디안경」이라고도 한다) (D₅₀C) 이 15 ㎛ 이하인 것이 바람직한 경우가 있다. 비정질 자성 재료의 분말에 비해 결정질 자성 재료의 분말은 연질이기 때문에, 압분 코어 (1) 의 내부에서 결정질 자성 재료의 분말은 변형되어 있을 가능성이 높다. 이 때문에, 입경의 대소가 압분 코어 (1) 의 특성에 미치는 영향은 비교적 낮다. 결정질 자성 재료의 분말의 메디안경 (D₅₀A) 은 10 ㎛ 이하인 것이 바람직한 경우가 있고, 5 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직한 경우가 있고, 2 ㎛ 이하인 것이 특히 바람직한 경우가 있다.

압분 코어 (1) 에 있어서의 결정질 자성 재료의 분말의 함유량은, 제 1 혼합 비율이 40 질량％ 이상 90 질량％ 이하가 되는 양이다. 제 1 혼합 비율이 40 질량％ 이상 90 질량％ 이하임으로써, 비정질 자성 재료만으로 이루어지는 경우에 비해 압분 코어 (1) 의 절연 내압 특성이 향상된다. 이 절연 내압 특성의 향상은, 압분 코어 (1) 가 결정질 자성 재료의 분말을 상기 범위로 함유함에 따라, 절연 파괴 에너지가 전체에 분산되었기 때문으로 생각된다. 압분 코어 (1) 의 절연 내압 특성을 안정적으로 향상시키는 관점에서, 제 1 혼합 비율은, 45 질량％ 이상 85 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 50 질량％ 이상 80 질량％ 이하인 것이 특히 바람직하다. 제 1 혼합 비율을 상기 범위 내로 함으로써, 예를 들어, D₅₀A 가 3 ㎛ 이상 20 ㎛ 정도인 비정질 자성 재료를 사용하여 절연 내압 특성이 양호한 압분 코어 (1) 를 제조할 수 있다.

압분 코어 (1) 의 절연 내압값이, 자성 분말로서 비정질 자성 재료의 분말만을 함유하는 압분 코어의 절연 내압값의 1.2 배 이상인 것이 바람직하고, 1.25 배 이상인 것이 보다 바람직하고, 1.3 배 이상인 것이 바람직하다. 여기서, 「자성 분말」이란, 압분 코어 (1) 에 함유되는 결정질 자성 재료의 분말 및 비정질 자성 재료의 분말을 말한다. 「자성 분말로서 상기 비정질 자성 재료의 분말만을 함유하는 압분 코어」란, 압분 코어 중의 결정질 자성 재료를 모두 비정질 자성 재료로 치환한 것 이외에는, 동일한 성분 및 조건으로 제조한 압분 코어를 말한다.

결정질 자성 재료의 분말의 적어도 일부는 표면 절연 처리가 실시된 재료로 이루어지는 것이 바람직하고, 결정질 자성 재료의 분말은 표면 절연 처리가 실시된 재료로 이루어지는 것이 보다 바람직하다. 결정질 자성 재료의 분말에 표면 절연 처리가 실시되어 있는 경우에는, 압분 코어 (1) 의 절연 저항이 향상되는 경향이 보여진다. 결정질 자성 재료의 분말에 실시하는 표면 절연 처리의 종류는 한정되지 않는다. 인산 처리, 인산염 처리, 산화 처리 등이 예시된다.

(2) 비정질 자성 재료의 분말

본 발명의 일 실시형태에 관련된 압분 코어 (1) 가 함유하는 비정질 자성 재료의 분말을 부여하는 비정질 자성 재료는, 비정질인 것 (일반적인 X 선 회절 측정에 의해, 재료 종류를 특정할 수 있을 정도로 명확한 피크를 갖는 회절 스펙트럼 이 얻어지지 않는 것), 및 강자성체, 특히 연자성체인 것을 만족하는 한, 구체적인 종류는 한정되지 않는다. 비정질 자성 재료의 구체예로서, Fe-Si-B 계 합금, Fe-P-C 계 합금 및 Co-Fe-Si-B 계 합금을 들 수 있다. 상기 비정질 자성 재료는 1 종류의 재료로 구성되어 있어도 되고 복수 종류의 재료로 구성되어 있어도 된다. 비정질 자성 재료의 분말을 구성하는 자성 재료는, 상기 재료로 이루어지는 군에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 재료인 것이 바람직하고, 이들 중에서도, Fe-P-C 계 합금을 함유하는 것이 바람직하고, Fe-P-C 계 합금으로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.

Fe-P-C 계 합금의 구체예로서, 조성식이 Fe_{100원자％-a-b-c-x-y-z-t}Ni_aSn_bCr_cP_xC_yB_zSi_t 로 나타내고, 0 원자％ ≤ a ≤ 10 원자％, 0 원자％ ≤ b ≤ 3 원자％, 0 원자％ ≤ c ≤ 6 원자％, 6.8 원자％ ≤ x ≤ 13 원자％, 2.2 원자％ ≤ y ≤ 13 원자％, 0 원자％ ≤ z ≤ 9 원자％, 0 원자％ ≤ t ≤ 7 원자％ 인 Fe 기 비정질 합금을 들 수 있다. 상기 조성식에 있어서, Ni, Sn, Cr, B 및 Si 는 임의 첨가 원소이다.

Ni 의 첨가량 a 는, 0 원자％ 이상 6 원자％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0 원자％ 이상 4 원자％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. Sn 의 첨가량 b 는, 0 원자％ 이상 2 원자％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 1 원자％ 이상 2 원자％ 이하의 범위로 첨가되어 있어도 된다. Cr 의 첨가량 c 는, 0 원자％ 이상 2 원자％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 1 원자％ 이상 2 원자％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. P 의 첨가량 x 는, 8.8 원자％ 이상으로 하는 것이 바람직한 경우도 있다. C 의 첨가량 y 는, 4 원자％ 이상 10 원자％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 5.8 원자％ 이상 8.8 원자％ 이하로 하는 것이 바람직한 경우도 있다. B 의 첨가량 z 는, 0 원자％ 이상 6 원자％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0 원자％ 이상 2 원자％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. Si 의 첨가량 t 는, 0 원자％ 이상 6 원자％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0 원자％ 이상 2 원자％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 일 실시형태에 관련된 압분 코어 (1) 가 함유하는 비정질 자성 재료의 분말의 형상은 한정되지 않는다. 분말의 형상의 종류에 대해서는 결정질 자성 재료의 분말의 경우와 동일하기 때문에 설명을 생략한다. 제조 방법의 관계에서 비정질 자성 재료는 구상 또는 타원구상으로 하는 것이 용이한 경우도 있다. 또, 일반론으로서 비정질 자성 재료는 결정질 자성 재료보다 경질이기 때문에, 결정질 자성 재료를 비구상으로 하여 가압 성형시에 변형되기 쉽게 하는 것이 바람직한 경우도 있다.

본 발명의 일 실시형태에 관련된 압분 코어 (1) 가 함유하는 비정질 자성 재료의 분말의 형상은, 분말을 제조하는 단계에서 얻어진 형상이어도 되고, 제조된 분말을 2 차 가공함으로써 얻어진 형상이어도 된다. 전자의 형상으로는, 구상, 타원구상, 침상 등이 예시되고, 후자의 형상으로는, 인편상이 예시된다.

본 발명의 일 실시형태에 관련된 압분 코어 (1) 가 함유하는 비정질 자성 재료의 분말의 입경은, 비정질 자성 재료의 분말의 메디안경 (D₅₀A) 이 50 ㎛ 이하인 것이 바람직한 경우가 있다. 비정질 자성 재료의 분말의 메디안경 (D₅₀A) 이 50 ㎛ 이하임으로써, 압분 코어 (1) 의 절연 저항을 향상시키면서 철손 (Pcv) 을 저감시키는 것이 용이해지는 경우가 있다. 압분 코어 (1) 의 절연 저항을 향상시키면서 철손 (Pcv) 을 저감시키는 것을 보다 안정적으로 실현시키는 관점에서, 비정질 자성 재료의 분말의 메디안경 (D₅₀A) 은, 20 ㎛ 이하인 것이 바람직한 경우가 있고, 10 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 7 ㎛ 이하인 것이 바람직한 경우가 있고, 5 ㎛ 이하인 것이 특히 바람직한 경우가 있다.

(3) 결착 성분

압분 코어 (1) 는, 결정질 자성 재료의 분말 및 비정질 자성 재료의 분말을 압분 코어 (1) 에 함유되는 다른 재료에 대해 결착시키는 결착 성분을 함유하고 있어도 된다. 결착 성분은, 본 실시형태에 관련된 압분 코어 (1) 에 함유되는 결정질 자성 재료의 분말 및 비정질 자성 재료의 분말 (본 명세서에 있어서, 이들 분말을 「자성 분말」이라고 총칭하는 경우도 있다) 을 고정시키는 것에 기여하는 재료인 한, 그 조성은 한정되지 않는다. 결착 성분을 구성하는 재료로서, 수지 재료 및 수지 재료의 열분해 잔류물 (본 명세서에 있어서, 이것들을 「수지 재료에 기초하는 성분」이라고 총칭한다) 등의 유기계의 재료, 무기계의 재료 등이 예시된다. 수지 재료로서, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지 등이 예시된다. 무기계의 재료로 이루어지는 결착 성분은 물 유리 등 유리계 재료가 예시된다. 결착 성분은 1 종류의 재료로 구성되어 있어도 되고, 복수의 재료로 구성되어 있어도 된다. 결착 성분은 유기계의 재료와 무기계의 재료의 혼합체여도 된다.

결착 성분으로서, 통상적으로 절연성의 재료가 사용된다. 이로써, 압분 코어 (1) 로서의 절연성을 높일 수 있게 된다.

2. 압분 코어의 제조 방법

상기 본 발명의 일 실시형태에 관련된 압분 코어 (1) 의 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 다음에 설명하는 제조 방법을 채용하면, 압분 코어 (1) 를 보다 효율적으로 제조하는 것이 실현된다.

본 발명의 일 실시형태에 관련된 압분 코어 (1) 의 제조 방법은, 다음에 설명하는 성형 공정을 구비하고, 또한 열처리 공정을 구비하고 있어도 된다.

(1) 성형 공정

먼저, 자성 분말, 및 압분 코어 (1) 에 있어서 결착 성분을 부여하는 성분을 함유하는 혼합물을 준비한다. 결착 성분을 부여하는 성분 (본 명세서에 있어서, 「바인더 성분」이라고도 한다) 은, 결착 성분 그 자체인 경우도 있고, 결착 성분과 상이한 재료인 경우도 있다. 후자의 구체예로서, 바인더 성분이 수지 재료이고, 결착 성분이 그 열분해 잔류물인 경우를 들 수 있다.

이 혼합물의 가압 성형을 포함하는 성형 처리에 의해 성형 제조물을 얻을 수 있다. 가압 조건은 한정되지 않고, 바인더 성분의 조성 등에 기초하여 적절히 결정된다. 예를 들어, 바인더 성분이 열경화성 수지로 이루어지는 경우에는, 가압과 함께 가열하여, 금형 내에서 수지의 경화 반응을 진행시키는 것이 바람직하다. 한편, 압축 성형의 경우에는, 가압력이 높기는 하지만, 가열은 필요 조건이 되지 않고, 단시간의 가압이 된다.

이하, 혼합물이 조립 분말이고, 압축 성형을 실시하는 경우에 대하여 약간 상세히 설명한다. 조립 분말은 취급성이 우수하기 때문에, 성형 시간이 짧고 생산성이 우수한 압축 성형 공정의 작업성을 향상시킬 수 있다.

(1-1) 조립 분말

조립 분말은, 자성 분말 및 바인더 성분을 함유한다. 조립 분말에 있어서의 바인더 성분의 함유량은 특별히 한정되지 않는다. 이러한 함유량이 과도하게 낮은 경우에는, 바인더 성분이 자성 분말을 유지하기 어려워진다. 또, 바인더 성분의 함유량이 과도하게 낮은 경우에는, 열처리 공정을 거쳐 얻어진 압분 코어 (1) 중에서, 바인더 성분의 열분해 잔류물로 이루어지는 결착 성분이, 복수의 자성 분말을 서로 다른 것으로부터 절연하기 어려워진다. 한편, 상기 바인더 성분의 함유량이 과도하게 높은 경우에는, 열처리 공정을 거쳐 얻어진 압분 코어 (1) 에 함유되는 결착 성분의 함유량이 높아지기 쉽다. 압분 코어 (1) 중의 결착 성분의 함유량이 높아지면, 압분 코어 (1) 의 자기 특성이 저하되기 쉬워진다. 그러므로, 조립 분말 중의 바인더 성분의 함유량은, 조립 분말 전체에 대해, 0.5 질량％ 이상 5.0 질량％ 이하가 되는 양으로 하는 것이 바람직하다. 압분 코어 (1) 의 자기 특성이 저하될 가능성을 보다 안정적으로 저감시키는 관점에서, 조립 분말 중의 바인더 성분의 함유량은, 조립 분말 전체에 대해 1.0 질량％ 이상 3.5 질량％ 이하가 되는 양으로 하는 것이 바람직하고, 1.2 질량％ 이상 3.0 질량％ 이하가 되는 양으로 하는 것이 보다 바람직하다.

조립 분말은, 상기 자성 분말 및 바인더 성분 이외의 재료를 함유해도 된다. 그와 같은 재료로서, 윤활제, 실란 커플링제, 절연성 필러 등이 예시된다. 윤활제를 함유시키는 경우에 있어서, 그 종류는 특별히 한정되지 않는다. 유기계의 윤활제여도 되고, 무기계의 윤활제여도 된다. 유기계의 윤활제의 구체예로서, 스테아르산아연, 스테아르산알루미늄 등의 금속 비누를 들 수 있다. 이러한 유기계의 윤활제는, 열처리 공정에서 기화되어, 압분 코어 (1) 에는 거의 잔류하고 있지 않는 것으로 생각된다.

조립 분말의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 상기 조립 분말을 부여하는 성분을 그대로 혼련하여, 얻어진 혼련물을 공지된 방법으로 분쇄하거나 하여 조립 분말을 얻어도 되고, 상기 성분에 분산매 (물을 일례로서 들 수 있다) 를 첨가하여 이루어지는 슬러리를 조제하고, 이 슬러리를 건조시켜 분쇄함으로써 조립 분말을 얻어도 된다. 분쇄 후에 체가름이나 분급을 실시하여, 조립 분말의 입도 분포를 제어해도 된다.

상기 슬러리로부터 조립 분말을 얻는 방법의 일례로서, 스프레이 드라이어를 사용하는 방법을 들 수 있다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 스프레이 드라이어 장치 (200) 내에는 회전자 (201) 가 형성되고, 스프레이 드라이어 장치 (200) 의 상부로부터 슬러리 (S) 를 회전자 (201) 를 향하여 주입한다. 회전자 (201) 는 소정의 회전수에 따라 회전하고 있으며, 스프레이 드라이어 장치 (200) 내부의 챔버에서 슬러리 (S) 를 원심력에 의해 소적상으로 하여 분무한다. 또한 스프레이 드라이어 장치 (200) 내부의 챔버에 열풍을 도입하고, 이로써 소적상의 슬러리 (S) 에 함유되는 분산매 (물) 를, 소적 형상을 유지한 상태로 휘발시킨다. 그 결과, 슬러리 (S) 로부터 조립 분말 (P) 이 형성된다. 이 조립 분말 (P) 을 스프레이 드라이어 장치 (200) 의 하부로부터 회수한다. 회전자 (201) 의 회전수, 스프레이 드라이어 장치 (200) 내에 도입하는 열풍 온도, 챔버 하부의 온도 등 각 파라미터는 적절히 설정하면 된다. 이들 파라미터의 설정 범위의 구체예로서, 회전자 (201) 의 회전수로서 4000 ∼ 8000 rpm, 스프레이 드라이어 장치 (200) 내에 도입하는 열풍 온도로서 130 ∼ 170 ℃, 챔버 하부의 온도로서 80 ∼ 90 ℃ 를 들 수 있다. 또 챔버 내의 분위기 및 그 압력도 적절히 설정하면 된다. 일례로서, 챔버 내를 에어 (공기) 분위기로 하여, 그 압력을 대기압과의 차압으로 2 ㎜H₂O (약 0.02 ㎪) 로 하는 것을 들 수 있다. 얻어진 조립 분말 (P) 의 입도 분포를 체가름 등에 의해 추가로 제어해도 된다.

(1-2) 가압 조건

압축 성형에 있어서의 가압 조건은 특별히 한정되지 않는다. 조립 분말의 조성, 성형품의 형상 등을 고려하여 적절히 설정하면 된다. 조립 분말을 압축 성형할 때의 가압력이 과도하게 낮은 경우에는, 성형품의 기계적 강도가 저하된다. 이 때문에, 성형품의 취급성이 저하되는, 성형품으로부터 얻어진 압분 코어 (1) 의 기계적 강도가 저하되거나 하는 문제가 발생하기 쉬워진다. 또, 압분 코어 (1) 의 자기 특성이 저하되거나 절연성이 저하되거나 하는 경우도 있다. 한편, 조립 분말을 압축 성형할 때의 가압력이 과도하게 높은 경우에는, 그 압력에 견딜수 있는 성형 금형을 제조하는 것이 곤란해진다. 압축 가압 공정이 압분 코어 (1) 의 기계 특성이나 자기 특성에 악영향을 미칠 가능성을 보다 안정적으로 저감시켜, 공업적으로 대량 생산을 용이하게 실시하는 관점에서, 조립 분말을 압축 성형할 때의 가압력은, 0.3 ㎬ 이상 2 ㎬ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.5 ㎬ 이상 2 ㎬ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.8 ㎬ 이상 2 ㎬ 이하로 하는 것이 특히 바람직하다.

압축 성형에서는 가열하면서 가압을 실시해도 되고, 상온에서 가압을 실시해도 된다.

(2) 열처리 공정

성형 공정에 의해 얻어진 성형 제조물이 본 실시형태에 관련된 압분 코어 (1) 여도 되고, 다음에 설명하는 바와 같이 성형 제조물에 대해 열처리 공정을 실시하여 압분 코어 (1) 를 얻어도 된다.

열처리 공정에서는, 상기 성형 공정에 의해 얻어진 성형 제조물을 가열함으로써, 자성 분말간의 거리를 수정하는 것에 의한 자기 특성의 조정 및 성형 공정에 서 자성 분말에 부여된 변형을 완화시켜 자기 특성의 조정을 실시하여, 압분 코어 (1) 를 얻는다.

열처리 공정은 상기와 같이 압분 코어 (1) 의 자기 특성의 조정이 목적이기 때문에, 열처리 온도 등의 열처리 조건은, 압분 코어 (1) 의 자기 특성이 가장 양호해지도록 설정된다. 열처리 조건을 설정하는 방법의 일례로서, 성형 제조물의 가열 온도를 변화시켜, 승온 속도 및 가열 온도에서의 유지 시간 등 다른 조건은 일정하게 하는 것을 들 수 있다.

열처리 조건을 설정할 때의 압분 코어 (1) 의 자기 특성의 평가 기준은 특별히 한정되지 않는다. 평가 항목의 구체예로서 압분 코어 (1) 의 철손 (Pcv) 을 들 수 있다. 이 경우에는, 압분 코어 (1) 의 철손 (Pcv) 이 최저가 되도록 성형 제조물의 가열 온도를 설정하면 된다. 철손 (Pcv) 의 측정 조건은 적절히 설정되며, 일례로서, 주파수를 100 ㎑, 실효 최대 자속밀도 (Bm) 를 100 mT 로 하는 조건을 들 수 있다.

열처리시의 분위기는 특별히 한정되지 않는다. 산화성 분위기인 경우에는, 바인더 성분의 열분해가 과도하게 진행될 가능성이나, 자성 분말의 산화가 진행될 가능성이 높아지기 때문에, 질소, 아르곤 등의 불활성 분위기나, 수소 등의 환원성 분위기에서 열처리를 실시하는 것이 바람직하다.

3. 인덕터, 전자·전기 기기

본 발명의 일 실시형태에 관련된 인덕터는, 상기 본 발명의 일 실시형태에 관련된 압분 코어 (1), 코일 및 이 코일의 각각의 단부에 접속된 접속 단자를 구비한다. 여기서, 압분 코어 (1) 의 적어도 일부는, 접속 단자를 통하여 코일에 전류를 흘렸을 때 이 전류에 의해 발생한 유도 자계 내에 위치하도록 배치되어 있다. 본 발명의 일 실시형태에 관련된 인덕터는, 상기 본 발명의 일 실시형태에 관련된 압분 코어 (1) 를 구비하기 때문에, 절연 내압 특성이 우수함과 함께, 고주파여도 철손이 증대되기 어렵다. 따라서, 종래 기술에 관련된 인덕터에 비해 소형화할 수도 있다.

이와 같은 인덕터의 일례로서, 도 3 에 나타내는 트로이덜 코일 (10) 을 들 수 있다. 트로이덜 코일 (10) 은, 링상의 압분 코어 (트로이덜 코어) (1) 에, 피복 도전선 (2) 을 권회함으로써 형성된 코일 (2a) 을 구비한다. 권회된 피복 도전선 (2) 으로 이루어지는 코일 (2a) 과 피복 도전선 (2) 의 단부 (2b, 2c) 사이에 위치하는 도전선의 부분에 있어서, 코일 (2a) 의 단부 (2d, 2e) 를 정의할 수 있다. 이와 같이, 본 실시형태에 관련된 인덕터는, 코일을 구성하는 부재와 접속 단자를 구성하는 부재가 동일한 부재로 구성되어 있어도 된다.

본 발명의 일 실시형태에 관련된 인덕터의 다른 일례로서, 도 4 에 나타내는 코일 매설형 인덕터 (20) 를 들 수 있다. 코일 매설형 인덕터 (20) 는, 가로 세로 수 ㎜ 의 소형의 칩상으로 형성할 수 있고, 상자형의 형상을 갖는 압분 코어 (21) 를 구비하고, 그 내부에 피복 도전선 (22) 에 있어서의 코일부 (22c) 가 매설되어 있다. 피복 도전선 (22) 의 단부 (22a, 22b) 는, 압분 코어 (21) 의 표면에 위치하여, 노출되어 있다. 압분 코어 (21) 의 표면의 일부는, 서로 전기적으로 독립된 접속 단부 (23a, 23b) 에 의해 덮여 있다. 접속 단부 (23a) 는 피복 도전선 (22) 의 단부 (22a) 와 전기적으로 접속되고, 접속 단부 (23b) 는 피복 도전선 (22) 의 단부 (22b) 와 전기적으로 접속되어 있다. 도 4 에 나타내는 코일 매설형 인덕터 (20) 에서는, 피복도전선 (22) 의 단부 (22a) 는 접속 단부 (23a) 에 의해 덮이고, 피복도전선 (22) 의 단부 (22b) 는 접속 단부 (23b) 에 의해 덮여 있다.

피복 도전선 (22) 의 코일부 (22c) 의 압분 코어 (21) 내로의 매설 방법은 한정되지 않는다. 피복 도전선 (22) 을 권회한 부재를 금형 내에 배치하고, 또한 자성 분말을 함유하는 혼합물 (조립 분말) 을 금형 내에 공급하여, 가압 성형을 실시해도 된다. 혹은 자성 분말을 함유하는 혼합물 (조립 분말) 을 미리 예비 성형하여 이루어지는 복수의 부재를 준비하고, 이들 부재를 조합하고, 그 때 획성되는 공극부 내에 피복 도전선 (22) 을 배치하여 조립체를 얻고, 이 조립체를 가압 성형해도 된다. 코일부 (22c) 를 포함하는 피복 도전선 (22) 의 재질은 한정되지 않는다. 예를 들어, 구리 합금으로 하는 것을 들 수 있다. 코일부 (22c) 는 에지 와이즈 코일이어도 된다. 접속 단부 (23a, 23b) 의 재질도 한정되지 않는다. 생산성이 우수한 관점에서, 은 페이스트 등의 도전 페이스트로부터 형성된 메탈라이즈층과 이 메탈라이즈층 상에 형성된 도금층을 구비하는 것이 바람직한 경우가 있다. 이 도금층을 형성하는 재료는 한정되지 않는다. 당해 재료가 함유하는 금속 원소로서, 구리, 알루미늄, 아연, 니켈, 철, 주석 등이 예시된다.

본 발명의 일 실시형태에 관련된 전자·전기 기기는, 상기 본 발명의 일 실시형태에 관련된 인덕터가 실장된 전자·전기 기기로서, 상기 접속 단자로 기판에 접속되어 있는 것이다. 본 발명의 일 실시형태에 관련된 전자·전기 기기는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 인덕터가 실장되어 있기 때문에, 기기 내에 고전압이 인가되거나, 고주파 신호가 인가되거나 하는 경우가 있어도, 인덕터의 기능 저하나 발열에서 기인하는 문제가 발생하기 어렵고, 기기의 소형화도 용이하다.

이상 설명한 실시형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 기재된 것 으로, 본 발명을 한정하기 위해 기재된 것은 아니다. 따라서, 상기 실시형태에 개시된 각 요소는, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 모든 설계 변경이나 균등물도 포함하는 취지이다.

실시예

이하, 실시예 등에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위는 이들 실시예 등에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

(1) Fe 기 비정질 합금 분말의 제조

Fe_잔부N_{5∼7원자％}Cr_{2∼4원자％}P_{10∼13원자％}C_{5∼6원자％}B_{2∼4원자％} 의 조성이 되도록 원료를 칭량하여, 물 아토마이즈법을 사용하여 비정질 자성 재료의 분말 (아모르퍼스 분말) 을 제조하였다. 얻어진 비정질 자성 재료의 분말의 입도 분포를 닛키소사 제조 「마이크로 트랙 입도 분포 측정 장치 MT3300EX」를 사용하여 체적 분포로 측정하였다. 체적 기준의 입도 분포에 있어서 소립경측으로부터의 적산 입경 분포가 50 ％ 가 되는 입경 (메디안경) (D₅₀A) 은 5 ㎛ 였다.

또, 결정질 자성 재료의 분말로서, Fe-Si-Cr 계 합금, 구체적으로는 Si 의 함유량이 6 ∼ 7 질량％, Cr 의 함유량이 3 ∼ 4 질량％ 이고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 합금으로 이루어지고, 메디안경 (D₅₀C) 이 2 ㎛ 인 분말을 준비하였다.

(2) 조립 분말의 제조

상기 비정질 자성 재료의 분말 및 결정질 자성 재료의 분말을 표 1 에 나타내는 제 1 혼합 비율이 되도록 혼합하여 자성 분말을 얻었다. 자성 분말을 97.2 질량부, 아크릴 수지 또는 페놀 수지로 이루어지는 절연성 결착재를 2 ∼ 3 질량부, 및 스테아르산아연으로 이루어지는 윤활제 0 ∼ 0.5 질량부를, 용매로서의 물에 혼합하여 슬러리를 얻었다.

얻어진 슬러리를, 도 2 에 나타내는 스프레이 드라이어 장치 (200) 를 사용하여, 상기 서술한 조건으로 조립하여, 조립 분말을 얻었다.

(3) 압축 성형

얻어진 조립 분말을 금형에 충전하고, 면압 0.5 ∼ 1.5 ㎬ 로 가압 성형하여, 외경 20 ㎜ × 내경 12 ㎜ × 두께 3 ㎜ 의 링상을 갖는 성형체를 얻었다.

(4) 열처리

얻어진 성형체를, 질소 기류 분위기의 노 내에 재치 (載置) 하고, 노 내 온도를 실온 (23 ℃) 으로부터 승온 속도 10 ℃/분으로 최적 코어 열처리 온도인 200 ∼ 400 ℃ 까지 가열하여, 이 온도에서 1 시간 유지하고, 그 후, 노 내에서 실온까지 냉각시키는 열처리를 실시하여, 압분 코어로 이루어지는 트로이덜 코어를 얻었다.

하기 표 1 에 나타내는, 제 1 혼합 비율이 상이한 트로이덜 코어를 제조하고, 하기 측정 방법에 의해, 코어 밀도, 절연 저항, 절연 내압, 투자율 및 철손 (Pcv) 을 측정하였다.

(시험예 1) 절연 내압의 측정

측정 장치로서 Kikusui 사 제조 「TOS5051A」내압 측정기를 사용하여, 평행 평판 전극으로 샘플로서의 트로이덜 코어를 끼우고, AC (50 Hz) 로 인가 전압을 가하였다. 절연 파괴하는 전압을 절연 내압으로서 구하였다.

상기와 같이 하여 측정한, 실시예 1-2 ∼ 실시예 1-8 의 절연 내압값을, 자성 분말로서 비정질 자성 재료의 분말만을 함유하는 실시예 1-1 의 트로이덜 코어의 절연 내압값을 기준 (100 ％) 으로 한 경우의 절연 내압비 (비정질 100 ％ 기준) 및 자성 분말로서 결정질 자성 재료의 분말만을 함유하는 실시예 1-8 의 트로이덜 코어의 절연 내압값을 기준 (100 ％) 으로 한 경우의 절연 내압비 (결정질 100 ％ 기준) 를 구하였다.

(시험예 2) 절연 저항의 측정

측정 장치로서 구 Agilent (현 Keysight) 사 「4339B」고저항 측정기를 사용하여, 인가 전압 20 V 로 2 단자법으로 측정하였다.

(시험예 3) 코어 밀도 (ρ) 의 측정

실시예 1 에서 제조한 트로이덜 코어의 치수 및 중량을 측정하여, 이들 수치로부터 각 트로이덜 코어의 밀도 (ρ) (단위 : g/cc) 를 산출하였다.

(시험예 4) 투자율의 측정

실시예 1 에서 제조한 트로이덜 코어에 피복 구리선을 각각 1 차측 40 회, 2 차측 10 회 권회하여 얻어진 트로이덜 코일에 대하여, 임피던스 애널라이저 (HP 사 제조「4192A」) 를 사용하여, 100 ㎑ 의 조건으로 초투자율 (μ 0) 을 측정하였다.

(시험예 5) 철손 (Pcv) 의 측정

실시예 1 에서 제조한 트로이덜 코어에 피복 구리선을 각각 1 차측 15 회, 2 차측 10 회 권회하여 얻어진 트로이덜 코일에 대하여, BH 애널라이저 (이와사키 통신기사 제조 「SY-8217」) 를 사용하여, 실효 최대 자속 밀도 (Bm) 를 15 mT 로 하는 조건으로, 측정 주파수 2 ㎒ 로 철손 (Pcv) (단위 : kW/㎥) 을 측정하였다.

상기 서술한 시험예 1 ∼ 5 의 방법을 사용하여 측정한 결과를 표 1 에 나타낸다.

도 5 는, 실시예 1 에 대한 절연 내압의 제 1 혼합 비율에 대한 의존성을 나타낸 그래프이다. 동도면의 절연 내압의 그래프로 나타내는 바와 같이, 실시예 1 에서는, 비정질 자성 재료의 분말에 결정질 자성 재료의 분말을 혼합함으로써, 각 자성 분말을 단독으로 사용한 경우와 비교하여, 절연 내압 특성이 향상되었다. 즉, 상기 상이한 자성 분말을 혼합함으로써, 상승적으로 압분 코어의 절연 내압값을 증가시키는 효과가 얻어졌다. 실시예 1 에서는, 제 1 혼합 비율이 30 질량％ ∼ 40 질량％ 부근부터 절연 내압값이 급격하게 높아져, 40 질량％ ∼ 70 질량％의 범위에서는 절연 내압비가 120 ％ 이상이 되고, 50 질량％ ∼ 70 질량％ 의 범위에서는 절연 내압비가 130 ％ 이상이 되어, 실시예 1-1 의 비정질 자성 재료의 분말 단체를 기준 (100 ％) 으로 하는 절연 내압비의 값이 30 ％ 이상 향상되었다.

(실시예 2)

실시예 1 에서 사용한 자성 분말이란, 비정질 자성 재료의 분말의 입경, 결정질 자성 재료의 분말의 표면 처리 및 입경이 상이한 자성 분말을 사용하여, 실시예 1 과 동일하게 하여 압분 코어로 이루어지는 트로이덜 코어를 얻었다.

구체적으로는 비정질 자성 재료의 분말로서, 조성이 실시예 1 과 동일하고, 메디안경 (D50A) 이 15 ㎛ 인 Fe 기 비정질 합금 분말을 제조하였다. 또한, 실시예 2 에서 사용한 비정질 자성 재료의 분말은, 가스 아토마이즈와 물 아토마이즈를 연속적으로 실시하는 아토마이즈법에 의해 제조하였다.

결정질 자성 재료의 분말로서, Fe-Si-Cr 계 합금, 구체적으로는 Si 의 함유량이 6 ∼ 7 질량％, Cr 의 함유량이 3 ∼ 4 질량％ 이고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 합금으로 이루어지고, 메디안경 (D50C) 이 4 ㎛ 인 분말을 준비하였다. 결정질 자성 재료의 분말은, 인산염계의 표면 절연 처리가 실시된 것을 사용하였다.

가압 성형의 가압력은 0.5 ∼ 1.5 ㎬ 이고, 열처리에서는, 질소 분위기 내에서 200 ∼ 400 ℃ 에서 1 시간 가열하였다.

하기 표 2 에 나타내는, 제 1 혼합 비율이 상이한 트로이덜 코어를 제조하고, 절연 내압, 절연 저항, 코어 밀도, 투자율 및 철손 (Pcv) 을 측정하였다.

(시험예 1 ∼ 5)

절연 내압의 측정, 절연 저항의 측정, 코어 밀도 (ρ) 의 측정, 투자율의 측정 및 철손 (Pcv) 의 측정을 실시예 1 과 동일하게 하여 실시하였다.

비정질 자성 재료의 분말만을 함유하는 실시예 2-1 의 트로이덜 코어의 절연 내압값을 기준 (100 ％) 으로 한 경우의 절연 내압비 (비정질 100 ％ 기준) 및 자성 분말로서 결정질 자성 재료의 분말만을 함유하는 실시예 2-7 의 트로이덜 코어의 절연 내압값을 기준 (100 ％) 으로 한 경우의 절연 내압비 (결정질 100 ％ 기준) 를 구하였다.

투자율은 초투자율 (μ 0) 에 더하여, 트로이덜 코일에, 100 ㎑ 의 조건으로 직류 전류를 중첩하고, 그에 따른 직류 인가 자장이 5500 A/m 일 때의 비투자율 (μ5500) 도 측정하였다. 측정 결과를 표 2 에 나타낸다.

도 6 은, 실시예 2 에 대한 절연 내압의 제 1 혼합 비율에 대한 의존성을 나타낸 그래프이다. 도 6 의 절연 내압의 그래프에 나타내는 바와 같이, 실시예 2 에서도 실시예 1 과 동일하게, 비정질 자성 재료의 분말에 결정질 자성 재료의 분말을 혼합함으로써, 각 분말을 단독으로 사용한 경우와 비교하여 절연 내압 특성이 향상되어, 상승적인 효과가 인정되었다. 실시예 2 에서는, 제 1 혼합 비율이 40 질량％ 부근부터 비정질 자성 재료의 분말보다 절연 내압값이 높아져, 70 질량％ ∼ 90 질량％ 의 범위에서 절연 내압비가 180 ％ 이상이 되어, 실시예 2-6 의 비정질 자성 재료의 분말 단체를 기준 (100 ％) 으로 하는 절연 내압비의 값이 80 ％ 이상이나 향상되었다.

도 7 은, 실시예 1 및 실시예 2 에 있어서의, 절연 내압의 제 1 혼합 비율에 대한 의존성을 나타낸 그래프이다. 동도면의 결과로부터, 비정질 자성 재료의 분말에 결정질 자성 재료의 분말을 혼합함으로써, 각 분말을 단독으로 사용한 경우보다, 절연 내압이 높은 압분 코어가 얻어지는 것을 알 수 있었다. 즉, 도 7 은, 압분 코어에 함유되는 결정질 자성 재료의 분말과 비정질 자성 재료의 분말의 혼합 비율에 기초하여 기대되는 것 이상으로, 즉, 단순한 가성성을 초과한 상승적인 효과에 의해, 절연 내압 특성이 우수한 압분 코어가 얻어진 것을 나타내고 있다.

도 8 은, 실시예 1 및 실시예 2 에 있어서의, 비정질 자성 재료의 분말 단체를 기준으로 했을 때의 각 제 1 혼합 비율에 있어서의 절연 내압비를 나타낸 그래프이고, 도 9 는, 실시예 1 및 실시예 2 에 있어서의, 결정질 재료의 분말 단체를 기준으로 했을 때의 각 제 1 혼합 비율에 있어서의 절연 내압비를 나타낸 그래프이다.

도 5 ∼ 도 9 의 결과로부터, 이 절연 내압의 값을 향상시키는 효과는, 비정질 자성 재료의 메디안경 (D₅₀A) 을 적절히 조정함과 함께, 제 1 혼합 비율을 40 질량％ 이상 90 질량％ 이하의 범위 내로 함으로써, 안정적으로 나타난다. 또, 제 1 혼합 비율을 50 ∼ 70 질량％ 로 함으로써, 비정질 자성 재료의 메디안경 (D₅₀A) 이 큰 경우에도 작은 경우에도, 압전 코어의 절연 내압 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 도 9 로부터 상기와 같은 제 1 혼합 비율 (50 ∼ 70 질량％) 이면, 자성 분말로서 결정질 재료 분말만을 함유하는 압분 코어를 기준 (100 ％) 으로 한 경우의 절연 내압비의 값이 110 ％ 이상, 혹은 125 ％ 이상인 압분 코어가 얻어지는 것을 알 수 있다.

도 10 ∼ 도 12 는, 이 순서로 실시예 1 에 대한 절연 저항, 코어 밀도, 및 투자율의 제 1 혼합 비율에 대한 의존성을 나타낸 그래프이다.

도 13 ∼ 도 15 는, 이 순서로 실시예 2 에 대한 절연 내압, 절연 저항, 코어 밀도 및 투자율의 제 1 혼합 비율에 대한 의존성을 나타낸 그래프이다.

표 1 및 표 2 그리고 도 5 ∼ 도 15 에 나타내는 바와 같이, 비정질 자성 재료의 분말에 결정질 자성 재료의 분말을 혼합함으로써 얻어지는 우수한 압분 코어는, 절연 내압 특성의 향상에 더하여, 철손 (Pcv) 을 거의 증가시키지 않고 절연 내압을 증가시킬 수 있게 되어, 양호한 인덕터를 부여하는 것이었다.

본 발명에 의하면, 절연 내압 특성이 우수함과 함께 철손이 저감된 양호한 인덕터를 부여하는 압분 코어가 얻어지고, 그 양호함의 정도는, 압분 코어에 함유되는 결정질 자성 재료의 분말과 비정질 자성 재료의 분말의 혼합 비율에 기초하는 기대를 초과하는 정도인 것이 본 실시예에 의해 확인되었다.

본 발명의 압분 코어를 구비하는 인덕터는, 하이브리드 자동차 등의 승압 회로의 구성 부품, 발전·변전 설비의 구성 부품, 트랜스나 초크 코일 등의 구성 부품 등으로서 바람직하게 사용될 수 있다.

1 : 압분 코어 (트로이덜 코어)
10 : 트로이덜 코일
2 : 피복 도전선
2a : 코일
2b, 2c : 피복 도전선 (2) 의 단부
2d, 2e : 코일 (2a) 의 단부
20 : 코일 매설형 인덕터
21 : 압분 코어
22 : 피복 도전선
22a, 22b : 단부
23a, 23b : 접속 단부
22c : 코일부
200 : 스프레이 드라이어 장치
201 : 회전자
S : 슬러리
P : 조립 분말

Claims

결정질 자성 재료의 분말 및 비정질 자성 재료의 분말을 함유하는 압분 코어로서,
상기 결정질 자성 재료의 분말의 함유량과 상기 비정질 자성 재료의 분말의 함유량의 총합에 대한 상기 결정질 자성 재료의 분말의 함유량의 질량 비율인 제 1 혼합 비율은, 40 질량％ 이상 90 질량％ 이하인, 압분 코어.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 혼합 비율은, 50 질량％ 이상 70 질량％ 이하인, 압분 코어.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 압분 코어는, 절연 내압값이, 자성 분말로서 상기 비정질 자성 재료의 분말만을 함유하는 압분 코어의 절연 내압값을 기준 (100 ％) 으로 하여, 120 ％ 이상인, 압분 코어.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 압분 코어는, 절연 내압값이, 자성 분말로서 상기 결정질 자성 재료의 분말만을 함유하는 압분 코어의 절연 내압값을 기준 (100 ％) 으로 하여, 110 ％ 이상인, 압분 코어.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 결정질 자성 재료는, Fe-Si-Cr 계 합금, Fe-Ni 계 합금, Fe-Co 계 합금, Fe-V 계 합금, Fe-Al 계 합금, Fe-Si 계 합금, Fe-Si-Al 계 합금, 카르보닐철 및 순철로 이루어지는 군에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 재료를 함유하는, 압분 코어.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 결정질 자성 재료는 Fe-Si-Cr 계 합금으로 이루어지는, 압분 코어.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 비정질 자성 재료는, Fe-Si-B 계 합금, Fe-P-C 계 합금 및 Co-Fe-Si-B 계 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 재료를 함유하는, 압분 코어.
제 7 항에 있어서,
상기 비정질 자성 재료는 Fe-P-C 계 합금으로 이루어지는, 압분 코어.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 결정질 자성 재료의 분말은 절연 처리가 실시된 재료로 이루어지는, 압분 코어.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 결정질 자성 재료의 분말 및 상기 비정질 자성 재료의 분말을, 상기 압분 코어에 함유되는 다른 재료에 대해 결착시키는 결착 성분을 함유하는, 압분 코어.
제 10 항에 있어서,
상기 결착 성분은, 수지 재료에 기초하는 성분을 함유하는, 압분 코어.
제 11 항에 기재된 압분 코어의 제조 방법으로서, 상기 결정질 자성 재료의 분말 및 상기 비정질 자성 재료의 분말 그리고 상기 수지 재료로 이루어지는 바인더 성분을 함유하는 혼합물의 가압 성형을 포함하는 성형 처리에 의해 성형 제조물을 얻는 성형 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 압분 코어의 제조 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 성형 공정에 의해 얻어진 상기 성형 제조물이 상기 압분 코어인, 압분 코어의 제조 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 성형 공정에 의해 얻어진 상기 성형 제조물을 가열하는 열처리에 의해 상기 압분 코어를 얻는 열처리 공정을 구비하는, 압분 코어의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 압분 코어, 코일 및 상기 코일의 각각의 단부에 접속된 접속 단자를 구비하는 인덕터로서, 상기 압분 코어의 적어도 일부는, 상기 접속 단자를 통하여 상기 코일에 전류를 흘렸을 때 상기 전류에 의해 발생한 유도 자계 내에 위치하도록 배치되어 있는, 인덕터.
제 15 항에 기재된 인덕터가 실장된 전자·전기 기기로서, 상기 인덕터는 상기 접속 단자로 기판에 접속되어 있는, 전자·전기 기기.