JP2018137349A - 磁心およびコイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い初期の実効透磁率と小さい磁心損失が得られ、更には直流重畳特性に優れる磁心およびそれを用いるコイル部品を提供する。【解決手段】Ｆｅ基軟磁性合金の粒子が前記合金を構成する元素の酸化物層を介して結合した磁心であって、直流電流が重畳した交流電流で励磁され、占積率が８５％超で、周波数１００ｋＨｚにおける実効透磁率μｅの初期値が３４以上であり、実効透磁率μｅが前記初期値に対して８０％となる直流磁界Ｈｓａｔが５．６ｋＡ／ｍ以上で、且つ、前記直流磁界Ｈｓａｔにおける初磁化曲線上の磁束密度Ｂｓａｔが４００ｍＴ以上である直流重畳特性に優れた磁心。【選択図】 図１

Description

本発明は、Ｆｅ基軟磁性合金の粒子を主体とした組織を有する磁心、およびそれを用いたコイル部品に関する。

従来、家電機器、産業機器、車両など多種多様な用途において、インダクタ、トランス、チョーク、モータ等のコイル部品が用いられている。一般的なコイル部品は、磁心（磁性コア）と、その磁心の周囲に巻回されたコイルで構成される場合が多い。かかる磁心には、磁気特性、形状自由度、価格に優れるフェライトが広く用いられている。

近年、電子機器等の電源装置の小型化が進んだ結果、小型・低背で、かつ大電流に対しても使用可能なコイル部品の要求が強くなり、フェライトと比較して飽和磁束密度が高い金属系磁性粉末を使用した磁心の採用が進んでいる。
金属系磁性粉末としては、例えばＦｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系などのＦｅ基軟磁性合金の粉末が用いられている。かかるＦｅ基軟磁性合金の粉末の成形体から得られる磁心は、飽和磁束密度が高い反面、合金粉末であるため電気抵抗率が低く、予め水ガラスや熱硬化性樹脂等を用いて磁性合金粉末を絶縁被覆する場合が多い。

一方で、特許文献１にはＦｅとともにＡｌやＣｒを含有するＦｅ基軟磁性合金の粉末を成形した後、酸素を含む雰囲気で熱処理して、前記合金の粒子の表面に、該粒子の酸化により得られる酸化層を形成し、当該酸化層を介して軟磁性合金の粒子を結合するとともに、磁心に絶縁性を付与する技術も提案されている。

国際公開第２０１４／１１２４８３号

ところでコイル部品に用いる磁心は、磁心損失が小さくて、透磁率が大きく、かつ重畳特性に優れる、即ち、直流電流が重畳した交流電流で励磁された磁心のインダクタンスが、高い電流値まで初期値を維持し、その低下が抑えられることが求められる。

Ｆｅ基軟磁性合金の粒子を用いた磁心では、成形体密度を高めて粒子間の空隙を少なくすることで磁心の占積率を高めて、後述する初期の実効透磁率を高くし、且つ磁心損失を小さくすることが出来る。しかし、一方では直流重畳特性が劣化し、コイル部品として使用可能な最大電流値が低下する問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みたものであり、高い初期の実効透磁率と小さい磁心損失が得られると共に、更には直流重畳特性に優れる磁心およびそれを用いたコイル部品を提供することを目的とする。

第１の発明は、Ｆｅ基軟磁性合金の粒子が前記合金を構成する元素の酸化物層を介して結合した磁心であって、直流電流が重畳した交流電流で励磁され、占積率が８５％超で、周波数１００ｋＨｚにおける実効透磁率μｅの初期値が３４以上であり、実効透磁率μｅが前記初期値に対して８０％となる直流磁界Ｈｓａｔが５．６ｋＡ／ｍ以上で、且つ、前記直流磁界Ｈｓａｔにおける初磁化曲線上の磁束密度Ｂｓａｔが４００ｍＴ以上である直流重畳特性に優れた磁心。

本発明においては、前記Ｆｅ基軟磁性合金は、Ｆｅを主成分とし、Ｆｅよりも酸化しやすい元素Ｍ（Ｍは少なくともＳｉ，Ｃｒ，Ａｌの少なくとも１種）を含むのが好ましい。

本発明においては、前記Ｆｅ基軟磁性合金が、組成式：ａＦｅｂＡｌｃＣｒｄＳｉで表され、質量％で、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００、７５≦ａ＜１００、０≦ｂ＜１３．８、０≦ｃ≦７、０≦ｄ≦５であるのが好ましい。

第２の発明は、第１の発明の磁心と、前記磁心に巻かれたコイルを備えたコイル部品である。

本発明によれば、高い初期の実効透磁率と小さい磁心損失が得られると共に、更に直流重畳特性に優れる磁心およびそれを用いたコイル部品を提供することが出来る。

本発明の一実施形態を含む磁心を用いたコイル部品の直流重畳特性を示すグラフである。 実効透磁率μｅが初期値に対して８０％となる直流磁界Ｈｓａｔを説明するための図である。 直流磁界Ｈｓａｔにおける初磁化曲線上で求まる磁束密度Ｂｓａｔを説明するための図である。 本発明の一実施形態を含む磁心の直流磁界Ｈｓａｔと磁束密度Ｂｓａｔとの関係を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態に係る磁心およびそれを用いたコイル部品について具体的に説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明に係る磁心は、Ｆｅ基軟磁性合金の粒子が前記合金を構成する元素の酸化物層を介して結合した磁心である。即ち、Ｆｅ基軟磁性合金の粒子が粒界を介して繋がった組織を有し、隣り合うＦｅ基軟磁性合金の粒子の間を繋ぐ粒界には前記合金由来の酸化物層が形成されている。

本発明においてＦｅと共にＦｅ基軟磁性合金を構成する元素は、要求される磁気特性や酸化物層の形成能に応じて適宜選択可能だが、Ｆｅよりも酸化しやすい元素Ｍ（ＭはＳｉ，Ｃｒ，Ａｌの少なくとも１種）を含む、ＦｅＳｉ合金、ＦｅＳｉＣｒ合金、ＦｅＳｉＡｌ合金、ＦｅＡｌＣｒ合金、ＦｅＡｌＣｒＳｉ合金のいずれかが好ましい。非鉄金属であるＳｉ、Ａｌ及びＣｒは、ＦｅよりもＯとの親和力が大きい。そのためＦｅ基軟磁性合金の粒子を、酸素を含む雰囲気中や水蒸気を含む雰囲気中で高温酸化させると、その表面にＯに対して親和力の大きいこれらの非鉄金属の酸化物が形成される。酸化物層は熱処理によりＦｅ基軟磁性合金の粒子と酸素とを反応させ成長させたものであり、Ｆｅ基軟磁性合金の粒子の自然酸化を超える酸化反応により形成される。前記酸化物層はヘマタイト（Ｆｅ_２Ｏ_３）、ウスタイト（ＦｅＯ）、マグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_４）を含んでいても良い。

高温酸化前のＦｅ基軟磁性合金の粒子を所定の形状に成形し、所定の雰囲気にてその成形体を所定の温度で焼鈍すると、Ｏに対して親和力の大きいこれらの非鉄金属及びＦｅの酸化物が形成されてＦｅ基軟磁性合金の粒子の表面を覆い、さらに粒子間の空隙を充填し、形成された酸化物層は粒界を構成し合金粒子を結合する。

また、表面に予め酸化物層を形成したＦｅ基軟磁性合金の粒子を所定の形状に成形し、前記酸化物層が焼結する温度で、還元雰囲気中で熱処理しても良い。この場合も酸化物層は粒界を構成し合金粒子を結合する。

前記元素Ｍの内、Ａｌは他の非鉄金属と比較してＯとの親和力が大きく、高温酸化によって化学的に安定なＡｌ_２Ｏ_３や他の非鉄金属との複合酸化物等を合金粒子の表面に形成する。Ａｌを含む酸化物は耐食性や安定性に優れるため、Ｆｅ基軟磁性合金の粒子の表面にＡｌの酸化物の層が形成されることにより、粒子間の絶縁を高めて磁心の渦電流損失を低減できる。また結晶磁気異方性を低減させ磁心損失を改善する。

Ｃｒは、Ａｌに次いでＯとの親和力が大きく、Ａｌと同様に酸素と結合して、化学的に安定なＣｒ_２Ｏ_３や他の非鉄金属との複合酸化物等を生成する。Ｃｒを含む酸化物もまた耐食性や安定性に優れるため、粒子間の絶縁を高めて磁心の渦電流損失を低減できる。

Ｓｉは化学的に安定なＳｉＯ_２や他の非鉄金属との複合酸化物等を合金粒子の表面に形成する。ＳｉＯ_２によっても粒子間の絶縁を高めて磁心の渦電流損失を低減できる。また、透磁率を高める効果もある。またＳｉを多く含むと粒子が硬質となる。

元素Ｍの酸化物形成能や磁気特性への影響を考慮してＦｅ基軟磁性合金は、組成式：ａＦｅｂＡｌｃＣｒｄＳｉで表され、Ｓｉ，Ｃｒ，Ａｌの少なくとも１種を含み、質量％で、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００、７５≦ａ＜１００、０≦ｂ＜１３．８、０≦ｃ≦１０、０≦ｄ≦５とするのが好ましい。より好ましくは前記組成式において、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００、４≦ｂ＜１３．８、３≦ｃ≦７、０≦ｄ≦１である。ＡｌとともにＣｒを含む場合、ＣｒはＡｌの酸化を助けるようにも機能し、熱処理においてＦｅ基軟磁性合金の粒子が、Ａｌが濃化した酸化物層を介して結合されるように構成するのに役立つ。

不可避的不純物等として、例えばＭｎ≦１質量％、Ｃ≦０．０５質量％、Ｎｉ≦０．５質量％、Ｎ≦０．１質量％、Ｐ≦０．０２質量％、Ｓ≦０．０２質量％で含んでいても良い。また、合金中に含まれるＯは少なければ少ないほど良くＯ≦０．５質量％であるのが好ましい。何れの組成量も主成分１００質量％とした場合の外数の値である。

前記酸化物層は磁心の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ／ＥＤＸ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ／ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて観察し、各構成元素の分布を調べることで容易に確認することが出来る。２粒子間の粒界として形成される酸化物層は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて観察すると、例えば１０ｎｍ〜２００ｎｍの厚みで確認できる。

合金粒子の平均粒径（ここでは、累積粒度分布におけるメジアン径ｄ５０を用いる）は特に限定されるものではないが、平均粒径を小さくすることで磁心の強度、高周波特性が改善されるので、例えば、高周波特性が要求される用途では、２０μｍ以下の平均粒径を有する粒子を好適に用いることができる。メジアン径ｄ５０は、より好ましくは１８μｍ以下、さらに好ましくは１６μｍ以下である。一方、平均粒径が小さい場合は比表面積が大きく酸化し易くなるため、メジアン径ｄ５０はより好ましくは３μｍ以上である。また、篩等を用いて粒子から粗い粒子を除くことがより好ましい。この場合、少なくとも３２μｍアンダーの（すなわち、目開き３２μｍの篩を通過した）合金粒子を用いることが好ましい。
Ｆｅ基軟磁性合金の粒子の形態は、特に限定されるものではないが、流動性等の観点からアトマイズ粉に代表される粒状粉を原料粉末として用いることが好ましい。ガスアトマイズ、水アトマイズ等のアトマイズ法は、展性や延性が高く、粉砕しにくい合金の粉末作製に好適である。また、アトマイズ法は略球状の軟磁性合金粉を得る上でも好適である

以下磁心の製造方法について加圧成形を採用した製法を一例に説明する。
Ｆｅ基軟磁性合金の粒子を成形する際に、粒同士を結着させて成形後のハンドリングに耐える強度を成形体に付与するためにバインダーを添加することが好ましい。バインダーの種類は、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、アクリル樹脂等の各種有機バインダーを用いることができる。有機バインダーは成形後の熱処理により、熱分解する。熱処理後においても固化、残存し、あるいはＳｉ酸化物として合金のＭ元素の酸化物とともに粉末同士を結着する、シリコーン樹脂などの無機系バインダーを併用してもよい。

バインダーの添加量は、合金の粒子間に十分に行きわたり、十分な成形体強度を確保できる量にすればよい。一方、これが多すぎると密度や強度が低下するようになる。かかる観点から、バインダーの添加量は、例えば、平均粒径（ｄ５０）１０μｍの合金粒子１００質量部に対して、０．８〜３．０質量部にすることが好ましい。

合金の粒子とバインダーとの混合方法は、特に限定されるものではなく、従来から知られている混合方法、混合機を用いることができる。バインダーが混合された状態では、その結着作用により、混合粉は広い粒度分布をもった凝集粉となっている。かかる混合粉を、例えば振動篩等を用いて篩に通すことによって、成形に適した所望の二次粒子径の造粒粉を得ることができる。また、加圧成形時の粉末と金型との摩擦を低減させるために、ステアリン酸、ステアリン酸塩等の潤滑材を添加することが好ましい。潤滑材の添加量は、合金の粒子１００質量部に対して０．１〜２．０質量部とすることが好ましい。潤滑剤は、金型に塗布することも可能である。潤滑材とバインダーの添加量の総量は３．５質量部以下であるのが好ましい。

次に、得られた混合粉を加圧成形して成形体を得る。上記手順で得られた混合粉は、好適には上述のように造粒されて、加圧成形工程に供される。造粒された混合粉は、成形金型を用いて、トロイダル形状、直方体形状、円柱形状、鼓形状、押しピン形状等の様々な形状に加圧成形される。加圧成形は、室温成形でもよいし、バインダーが消失しない程度に加熱して行う温間成形でもよい。加圧成形時の成形圧は０．８ＧＰａ以上が好ましい。加圧成形時の成形圧が高くなるほど金型の破損が生じやすくなるため１．８ＧＰａ以下に成形圧を抑えるのが好ましい。なお、成形方法は上記の加圧成形に限定されるものではなく、ドクターブレード法等の公知のシート成形方法によって得られたシート状の成形体を積み重ねて加熱し圧着するなどしても良く、混合粉の調製方法もまた成形方法に応じて公知の方法を採用することが出来る。

次に、前記成形工程を経て得られた成形体を熱処理する熱処理工程について説明する。合金の粒子間に合金由来の酸化物層を形成するため、成形体に対して熱処理（高温酸化）が施される。かかる熱処理によって、さらに、成形等で導入された応力歪を緩和することも出来る。この酸化物層は、熱処理により合金の粒子と酸素（Ｏ）とを反応させ成長させたものであり、合金の自然酸化を超える酸化反応により形成される。かかる熱処理は、大気中、酸素と不活性ガスの混合気体中など、酸素が存在する雰囲気中で行うことができる。また、水蒸気と不活性ガスの混合気体中など、水蒸気が存在する雰囲気中で熱処理を行うこともできる。これらのうち大気中の熱処理が簡便であり好ましい。

本工程の熱処理は上記酸化物層等が形成される温度で行えばよい。合金組成にも拠るが８５０℃を超える温度では合金の粒子同士が焼結を始め、磁心損失も増加するようになる。また、熱処理で形成される酸化物層は熱処理温度にも影響されるので、具体的な熱処理温度は、６５０〜８５０℃の範囲が好ましい。上記温度範囲での保持時間は、磁心の大きさ、処理量、特性ばらつきの許容範囲などによって適宜設定され、例えば０．５〜３時間に設定される。

熱処理を経た磁心における占積率は、８５％超であることが好ましい。これにより、設備的、コスト的な負荷を抑えながらも、占積率を高めて磁気特性を向上することが出来る。

合金組成、製造条件、あるいは合金の粒径を選択し、Ｆｅ基軟磁性合金の粒子が酸化物層を介して結合し、占積率が８５％超であり、周波数１００ｋＨｚにおける実効透磁率μｅの初期値（直流磁界０．４Ａ／ｍ）が３４以上で、実効透磁率μｅが前記初期値に対して８０％となる直流磁界Ｈｓａｔが５．６ｋＡ／ｍ以上で、前記直流磁界Ｈｓａｔにおける初磁化曲線上の磁束密度Ｂｓａｔが４００ｍＴ以上の磁心とする。このような磁心にコイルを設けたコイル部品は直流重畳特性に優れたものとなる。

実効透磁率μｅが前記初期値に対して８０％となる直流磁界Ｈｓａｔついて図２を用いて説明する。図２においてμｅ８０は直流電流が重畳した交流電流で励磁された磁心の実効透磁率μｅがその初期値に対して８０％となる点の値であり、直流磁界Ｈｓａｔはその点における直流磁界の値を表す。重畳特性を評価する上で重畳する直流磁界に対する実効透磁率μｅの低下が重要である。一般的に実効透磁率μｅがその初期値に対して７０〜８０％となる直流磁界Ｈｓａｔをコイル部品として利用可能と判断する閾値として評価することがあり、本発明では実効透磁率μｅがその初期値に対して８０％に低下する直流磁界を閾値とした。ここで実効透磁率μｅの初期値とは、直流磁界が直流磁界Ｈｓａｔに較べて十分小さい直流磁界における値であり、直流磁界の増加に対して実効透磁率μｅの変化が実質的に生じていない直流磁界における値であれば良い。本発明では直流磁界が０．４ Ａ／ｍである場合を実効透磁率μｅの初期値とした。磁心が同一形状である場合、μｅ８０となる直流磁界Ｈｓａｔが大きければコイル部品に流せる最大電流も大きいので好ましい。更に実効透磁率μｅの初期値が大きいほど巻線も減じられ、磁心の形状も小型化できるので好ましい。

次に、直流磁界Ｈｓａｔにおける初磁化曲線上の磁束密度Ｂｓａｔについて図３を基に説明する。
磁心の初磁化状態から飽和磁化までの初磁化曲線のメジャーループにおいて、直流磁界Ｈｓａｔに対応する磁束密度をＢｓａｔとする。

磁心は、上述のようにバインダー等を混合した軟磁性合金粉末だけを加圧成形した磁心単体の形態で製造し、それに巻線を行なってコイル部品としてもよいし、内部にコイルが配置された形態で製造してコイル部品としてもよい。後者の構成は、特に限定されるものではなく、例えば軟磁性合金粉末とコイルとを一体で加圧成形する手法や、あるいはシート積層法や印刷法といった積層プロセスを用いたコイル封入構造の磁心の形態で製造することができる。磁心とコイルとを有するコイル部品は、例えばチョーク、インダクタ、リアクトル、トランス等として用いられる。

以下に、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。また説明においては、Ｆｅ基軟磁性合金としてＦｅＡｌＣｒ系合金を用いる。ただし、この実施例に記載されている材料や配合量等は、特に限定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（１）原料粉末の準備
アトマイズ法によりＡｌ ５質量％、Ｃｒ ４質量％、残部が実質的にＦｅの原料粉末を作製した。

レーザー回折散乱式粒度分布測定装置（堀場製作所製ＬＡ−９２０）によって、原料粉末の平均粒径（メジアン径ｄ５０）を得た。得られた各原料粉末の飽和磁化Ｍｓと保磁力Ｈｃ、飽和磁束密度ＢｓをＶＳＭ磁気特性測定装置（東英工業製ＶＳＭ−５−２０）によって得た。その結果、飽和磁化Ｍｓは１８０ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃは１２００Ａ／ｍであった。

（２）磁心の作製
以下のようにして、磁心を作製した。まず前記原料粉末と、更にそれを篩にて分級し平均粒径ｄ５０が異なる２種の原料粉末を準備した。原料粉末それぞれに対して、ＰＶＡ（株式会社クラレ製ポバールＰＶＡ−２０５；固形分１０％）をバインダーとし、溶媒としてイオン交換水を投入し、攪拌混合して泥漿（スラリー）とした。スラリー濃度は８０質量％である。前記原料粉末１００重量部に対してバインダーの添加量を異ならせて０．７５〜１．６６重量部とし、た。それを１２０℃で１０時間乾燥し、乾燥後の混合粉を篩に通して平均粒径とバインダー量の異なる造粒粉を得た。この造粒粉に、原料粉末１００重量部に対して０．４重量部の割合でステアリン酸亜鉛を添加、混合した。

得られた造粒粉を用いてプレス機を使用して、室温にて加圧成形し、トロイダル（円環）形状と円板形状の成形体を得た。成形時の圧力は４９０ＭＰａ（５ｔｏｎ／ｃｍ^２）〜１４５３ＭＰａ（１４．８ｔｏｎ／ｃｍ^２）とした。この成形体を熱処理炉に投入し、大気中７４０℃の熱処理温度で２分保持して熱処理を施し、試料Ｎｏ．１〜９の磁心を得た。磁心の外形寸法は、外径φ１３．４ｍｍ、内径φ７．７ｍｍ、高さ２．０ｍｍと外径φ１３．５ｍｍ、高さ２．０ｍｍであった。

（３）評価方法および結果
以上の工程により作製した磁心について以下のＡ〜Ｇの評価を行った。評価結果を表１に示す。表１において、比較例の試料には試料Ｎｏ．に＊を付与して区別している。また、図４に本発明の磁心を含む直流磁界Ｈｓａｔと磁束密度Ｂｓａｔとの関係を示すグラフを示す。

Ａ．占積率Ｐｆ（相対密度）
円環状の磁心に対し、その寸法と質量から体積重量法により密度（ｋｇ／ｍ^３）を算出し、密度ｄｓとした。密度ｄｓをＦｅ基軟磁性合金の真密度で除して磁心の占積率（相対密度）［％］を算出した。

Ｂ．比抵抗ρｖ
円板状の磁心を被測定物とし、その対向する二平面に導電性接着剤を塗り、乾燥し固化した後、被測定物を電極の間にセットする。電気抵抗測定装置（株式会社エーディーシー製５４５１）を用いて、１００Ｖの直流電圧を印加し、抵抗値Ｒ（Ω）を測定する。被測定物の平面の面積Ａ（ｍ２）と厚みｔ（ｍ）とを測定し、次式により比抵抗ρｖ（Ωｍ）を算出した。
比抵抗ρｖ（Ωｍ）＝Ｒ×（Ａ／ｔ）

Ｃ．磁心損失Ｐｃｖ
環状体の磁心を被測定物とし、一次側巻線と二次側巻線とをそれぞれ１５ターン巻回し、岩通計測株式会社製Ｂ−ＨアナライザＳＹ−８２１８により、最大磁束密度３０ｍＴ、周波数３００ｋＨｚの条件で磁心損失Ｐｃｖ（ｋＷ／ｍ^３）を室温で測定した。

Ｄ．実効透磁率μｅ
環状体の磁心を被測定物とし、導線を３０ターン巻回し、ＬＣＲメータ（アジレント・テクノロジー株式会社性４２８４Ａ）により、室温にて周波数１００ｋＨｚで測定したインダクタンスから次式により求めた。直流磁界を０．４Ａ／ｍとした条件で得られた値を実効透磁率μｅの初期値とした。
初透磁率μｅ＝（ｌｅ×Ｌ）／（μ_０×Ａｅ×Ｎ^２）
（ｌｅ：磁路長、Ｌ：試料のインダクタンス（Ｈ）、μ_０：真空の透磁率＝４π×１０^−７（Ｈ／ｍ）、Ａｅ：磁心の断面積、Ｎ：コイルの巻数）

Ｅ．直流重畳特性
環状体の磁心を被測定物とし、導線を３０ターン巻回してコイル部品とし、直流印加装置（４２８４１Ａ：ヒューレットパッカード社製）で２０ｋＡ／ｍまで、１ｋＡ／ｍステップで直流磁界を印加した状態にて、ＬＣＲメータ（アジレント・テクノロジー株式会社社製４２８４Ａ）によりインダクタンスＬを周波数１００ｋＨｚで室温にて測定した。得られたインダクタンスから得られた直流磁界での実効透磁率μｅから直流重畳特性を得た。

前述の図２は表１中の試料Ｎｏ．＊２の直流重畳特性を示していて、各試料についても同様に直流重畳特性を得た。各試料の実効透磁率μｅの初期値からμｅ８０を算出し、前記直流重畳特性から実効透磁率μｅが初期値から８０％に低下する直流磁界Ｈｓａｔを求めた。具体的には、μｅ８０となる前後の測定ステップにおける直流磁界とμｅとの関係から一次近似により算出することが出来る。

Ｆ． 初磁化曲線
消磁状態の環状体の磁心を被測定物とし、一次巻線を３０ターン、二次巻線を１０ターン巻回し、メトロン技研株式会社製直流磁化特性試験装置（ＳＫ１１０）により、印加磁界１０ｋＡ／ｍの条件で初磁化曲線を室温で測定した。巻数はトロイドダルコアの透磁率及び寸法に応じて適宜増減することができる。

前述の図３は表１中の試料Ｎｏ．＊２の初磁化曲線を示していて、各試料についても同様に初磁化曲線を得た。各試料の前記直流磁界Ｈｓａｔに対応する磁束密度Ｂｓａｔを初磁化曲線から得た。具体的には、直流磁界Ｈｓａｔの前後の測定ステップにおける直流磁界と磁束密度との関係から一次近似により算出することが出来る。

Ｇ（組織観察、組成分布）
トロイダル形状の磁心を切断し、切断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ／ＥＤＸ）により観察した。

得られた試料の磁心について、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた断面観察による評価の結果、何れの試料でも合金粒子間は粒界により結合していた。また組成マッピング（ＳＥＭ／ＥＤＸ）による評価では粒子内部の合金相よりもＡｌの比率が高い酸化物が粒界に形成されていることが確認された。また、この磁心の比抵抗ρｖは何れも１×１０^５Ωｍ以上の高い値が得られた。

また、実施例である試料Ｎｏ．５〜７，９では、周波数１００ｋＨｚにおける実効透磁率μｅの初期値（直流磁界０．４Ａ／ｍ）が３４以上で、実効透磁率μｅが前記初期値に対して８０％となる直流磁界Ｈｓａｔが５．６ｋＡ／ｍ以上で、前記直流磁界Ｈｓａｔにおける初磁化曲線上の磁束密度Ｂｓａｔが４００ｍＴ以上であった。表１に示すように、試料Ｎｏ．６，７，９では合金粒子の平均粒径が小さくて、成形時のバインダー量が多いほうが磁心損失Ｐｃｖは小さく、図４に示すように、実効透磁率μｅ８０での直流磁界Ｈｓａｔ、及び直流磁界Ｈｓａｔに対する磁束密度Ｂｓａｔを大きく出来た。但し、試料Ｎｏ．８ではバインダー量（ＰＶＡ量）が多く、かつ合金の平均粒径が小さいため、設定された成形圧力では磁心の占積率８５％を超えず、実効透磁率μｅの初期値も３４以上とならなかった。また平均粒径が同じ原料粉末で、バインダー量を同じとして得られた試料では、占積率が高くなるに従い直流磁界Ｈｓａｔは低下するものの、初期の実効透磁率μｅを高く出来て磁束密度Ｂｓａｔを大きく出来た。また、実施例（試料Ｎｏ．５，７，９）の磁心では、図１に示すように比較例（試料Ｎｏ．２）に対して実効透磁率μｅの初期値、直流磁界Ｈｓａｔが大きく、また比較例（試料Ｎｏ．３）に対して直流磁界Ｈｓａｔが大きく優れた直流重畳特性が得られ、本発明により得られた磁心はコイル部品として優れた直流重畳特性を得る上で有利であることが分かった。

Claims (4)

1. Ｆｅ基軟磁性合金の粒子が前記合金を構成する元素の酸化物層を介して結合した磁心であって、
   直流電流が重畳した交流電流で励磁され、
   占積率が８５％超で、周波数１００ｋＨｚにおける実効透磁率μｅの初期値が３４以上であり、
   実効透磁率μｅが前記初期値に対して８０％となる直流磁界Ｈｓａｔが５．６ｋＡ／ｍ以上で、
   且つ、前記直流磁界Ｈｓａｔにおける初磁化曲線上の磁束密度Ｂｓａｔが４００ｍＴ以上である直流重畳特性に優れた磁心。
2. 請求項１に記載の磁心であって、
   前記Ｆｅ基軟磁性合金は、Ｆｅを主成分とし、Ｆｅよりも酸化しやすい元素Ｍ（ＭはＳｉ，Ｃｒ，Ａｌの少なくとも１種）を含む磁心。
3. 請求項２に記載の磁心であって、
   前記Ｆｅ基軟磁性合金が、組成式：ａＦｅｂＡｌｃＣｒｄＳｉで表され、質量％で、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００、７５≦ａ＜１００、０≦ｂ＜１３．８、０≦ｃ≦７、０≦ｄ≦５である磁心。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁心と、前記磁心に巻かれたコイルを備えたコイル部品。
   
   

Images