JP2021182591A - Powder magnetic core and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、圧粉磁心およびその製造方法に関する。 The present disclosure relates to a dust core and a method for producing the same.
近年、電動化車両の普及が急速に進んでいる。電動化車両としては、例えば、ハイブリッド自動車(HEV:Hybrid Electric Vehicle)、プラグインハイブリッド自動(PHEV:Plug-in Hybrid Electric Vehicle)、電気自動車(EV:Electric Vehicle)などが挙げられる。このような電動化車両では、更なる燃費(電費)向上のために、様々な電子部品やシステムの小型化および軽量化が求められている。 In recent years, the spread of electrified vehicles has been rapidly increasing. Examples of the electrified vehicle include a hybrid vehicle (HEV: Hybrid Electric Vehicle), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle), an electric vehicle (EV: Electric Vehicle), and the like. In such an electrified vehicle, in order to further improve fuel efficiency (electricity cost), it is required to reduce the size and weight of various electronic components and systems.
また、電動化車両の市場拡大に牽引されて、チョークコイル、リアクトル、トランスなどで使用される軟磁性体粒子およびそれを用いた圧粉磁心に対して、ますます高い性能が要求されている。 Further, driven by the expansion of the market for electrified vehicles, higher performance is required for soft magnetic particles used in choke coils, reactors, transformers, etc. and powder magnetic cores using them.
軟磁性体粒子を用いた圧粉磁心に対しては、雨風に長時間晒されて使用された場合でも、高い性能が維持されるようにするために、より一層の耐食性が求められる。 Further corrosion resistance is required for the dust core using soft magnetic particles in order to maintain high performance even when exposed to rain and wind for a long time.
例えば、特許文献1には、Fe(鉄)系軟磁性体粒子を用いた圧粉磁心が開示されている。この圧粉磁心の構成について、図2を用いて説明する。図2は、特許文献1の圧粉磁心の断面を模式的に示す図である。
For example,
図2に示すように、特許文献1の圧粉磁心は、複数のFe系軟磁性体粒子1と、Fe系軟磁性体粒子1それぞれの表面を被覆する樹脂製の絶縁層2と、絶縁層2の表面を被覆するとともに、複数の金属片3を含む樹脂製の防錆層4とを備えている。複数のFe系軟磁性体粒子1と絶縁層2とを合わせたものを、以下「成形体」という。
As shown in FIG. 2, the dust core of
上述した特許文献1の圧粉磁心は、複数の金属片3を含む防錆層4を備えることにより、優れた耐食性を実現している。
The dust core of
また、金属片3は防錆層4の厚み方向に延びるピンホールを分断するため、ピンホールが非常に少ないまたは全くない防錆層4を実現することができる。
Further, since the
また、金属片3自体は錆原因物質を浸透させないので、複数の金属片3を防錆層4中に分散させることにより、防錆層4における錆原因物質の侵入経路を非直線とすることができる。よって、錆原因物質の侵入経路が防錆層4の厚みよりも長くなるので、錆原因物質が成形体に到達し難くなる。その結果、錆原因物質は成形体に到達する前に金属片3に付着して金属片3が腐食するので、成形体における錆の発生を抑制できる。
Further, since the
また、図2に示すように、防錆層4は、角部4aおよび平坦部4bを有する。角部4aの厚みは、5μm以上である。平坦部4bの厚みは、角部4aの厚みの1〜100倍程度である。
Further, as shown in FIG. 2, the rust
また、金属片3の形状は、薄片状または粒子状である。金属片3が薄片状である場合、その厚みは1μm〜5μmであり、幅は5μm〜20μmであり、長さは5μm〜20μmである。金属片3が粒子状である場合、その平均粒径は0.1μm〜10μmである。
Further, the shape of the
しかしながら、特許文献1の圧粉磁心では、防錆層により優れた耐食性が実現されているものの、軟磁性体粒子の充填率が低いため、比透磁率が低下する。
However, in the dust core of
本開示の一態様の目的は、優れた耐食性と優れた磁気特性とを両立した圧粉磁心およびその製造方法を提供することである。 An object of one aspect of the present disclosure is to provide a dust core having both excellent corrosion resistance and excellent magnetic properties, and a method for producing the same.
本開示の一態様に係る圧粉磁心は、複数の軟磁性体粒子と、絶縁性および耐熱性を有し、前記軟磁性体粒子それぞれの表面を被覆する樹脂と、前記樹脂中に分散する複数の金属粒子と、を含み、前記金属粒子は、前記軟磁性体粒子の主成分よりもイオン化傾向が大きく、前記金属粒子、前記軟磁性体粒子および前記樹脂と混合される潤滑剤に含まれ、前記潤滑剤においてステアリン酸金属の占める割合は50%以上90%未満であり、前記ステアリン酸金属に含まれる前記金属粒子の含有量は、1.3wt%以上、2.3wt%未満である。 The dust core according to one aspect of the present disclosure includes a plurality of soft magnetic particles, a resin having insulating properties and heat resistance and covering the surface of each of the soft magnetic particles, and a plurality of particles dispersed in the resin. The metal particles have a greater tendency to ionize than the main component of the soft magnetic particles, and are contained in the metal particles, the soft magnetic particles, and a lubricant mixed with the resin. The proportion of the metal stearate in the lubricant is 50% or more and less than 90%, and the content of the metal particles contained in the metal stearate is 1.3 wt% or more and less than 2.3 wt%.
本開示の一態様に係る圧粉磁心の製造方法は、軟磁性体粒子を作製する工程と、前記軟磁性体粒子と、樹脂と、金属粒子を含む潤滑剤とを混合し、造粒粉を作製する工程と、前記造粒粉を、所定の金型に充填し、加圧成形して圧粉体を得る工程と、前記圧粉体を、前記バインダーが硬化する温度で加熱する工程と、を含み、前記金属粒子は、前記軟磁性体粒子の主成分よりもイオン化傾向が大きく、前記金属粒子は、前記軟磁性体粒子および前記樹脂と混合される潤滑剤に含まれ、前記潤滑剤においてステアリン酸金属の占める割合は50%以上90%未満であり、前記ステアリン酸金属に含まれる前記金属粒子の含有量は、1.3wt%以上、2.3wt%未満である。 In the method for producing a dust core according to one aspect of the present disclosure, a step of producing soft magnetic particles, the soft magnetic particles, a resin, and a lubricant containing metal particles are mixed to produce granulated powder. A step of producing, a step of filling the granulated powder in a predetermined mold and pressure-molding to obtain a green compact, and a step of heating the green compact at a temperature at which the binder hardens. The metal particles have a greater tendency to ionize than the main component of the soft magnetic particles, and the metal particles are contained in the soft magnetic particles and the lubricant mixed with the resin, and in the lubricant. The proportion of the metal stearate is 50% or more and less than 90%, and the content of the metal particles contained in the metal stearate is 1.3 wt% or more and less than 2.3 wt%.
本開示によれば、優れた耐食性と優れた磁気特性とを両立することができる。 According to the present disclosure, both excellent corrosion resistance and excellent magnetic properties can be achieved at the same time.
以下、本開示の実施の形態に係る圧粉磁心100について、図1を用いて説明する。図1は、圧粉磁心100の断面を模式的に示す図である。
Hereinafter, the
図1に示すように、圧粉磁心100は、軟磁性体粒子101、樹脂102、および金属粒子103を有する。
As shown in FIG. 1, the
<軟磁性体粒子101の製造方法>
軟磁性体粒子101は、例えば、アトマイズ法、粉砕、または、化学反応などを用いて製造することができる。
<Manufacturing method of soft
The soft
アトマイズ法では、軟磁性体粒子101の表面の凹凸を無くし、軟磁性体粒子101の形状をほぼ球形化することができる。よって、軟磁性体粒子101の充填率が高い圧粉磁心100を得ることができる。このような理由から、アトマイズ法により軟磁性体粒子101を製造することが好ましい。
In the atomizing method, the surface irregularities of the soft
<圧粉磁心100の製造方法>
まず、上述した方法により製造された複数の軟磁性体粒子101と、絶縁性が良好であり、耐熱性が高いバインダーである樹脂102と、金属石鹸を含む潤滑剤とを混合して、造粒粉を作製する。金属石鹸には、複数の金属粒子103が含まれている。
<Manufacturing method of
First, a plurality of soft
次に、造粒粉を所望の形状を有する耐熱金型に充填し、加圧成形することにより圧粉体を得る。その後、圧粉体を、樹脂102が硬化する温度で加熱する。
Next, the granulated powder is filled in a heat-resistant mold having a desired shape and pressure-molded to obtain a green compact. Then, the green compact is heated at a temperature at which the
以上の工程により、比透磁率が高い圧粉磁心100を得ることができる。この圧粉磁心100は、図1に示すように、絶縁層として機能する樹脂102中に複数の軟磁性体粒子101および複数の金属粒子103が分散した構成を有する。
Through the above steps, a
<軟磁性体粒子101>
軟磁性体粒子101としては、例えば、純鉄粉、Fe−Si(ケイ素)合金、センダスト、パーマロイ、パーメンジュール等の他、非晶質(アモルファス)粒子、ナノ結晶系粒子などを用いることができる。非晶質粒子またはナノ結晶系粒子としては、例えば、Fe、Si、B(ホウ素)、C(炭素)、P(リン)、Cu(銅)、Co(コバルト)、Ni(ニッケル)、Nb(ニオブ)、Al(アルミニウム)、Cr(クロム)、Ti(チタン)、Ta(タンタル)、Zr(ジルコニウム)等の元素をいずれか1つ以上含んだものであってもよい。
<Soft
As the soft
軟磁性体粒子101の粒径は、10μm以上30μm以下であることが好ましい。その理由は、充填率が高くすることができ、優れた磁気特性を実現できるからである。なお、軟磁性体粒子101の粒径が10μm未満である場合では、軟磁性体粒子101の凝集が生じ、軟磁性体粒子101それぞれの表面を樹脂102で覆うことができず、防錆性が劣化してしまう。
The particle size of the soft
<潤滑剤>
潤滑剤は、例えば、ステアリン酸金属などの金属石鹸と、脂肪族アミドや脂肪酸誘導体などの脂肪酸と、を含む。
<Lubricant>
Lubricants include, for example, metal soaps such as metal stearate and fatty acids such as aliphatic amides and fatty acid derivatives.
ステアリン酸金属としては、例えば、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸亜鉛などが挙げられる。 Examples of the metal stearate include lithium stearate, potassium stearate, calcium stearate, aluminum stearate, zinc stearate and the like.
潤滑剤においてステアリン酸金属の占める割合が50%未満である場合、樹脂102中に存在する金属粒子103の割合が少なくなるため、防錆効果が低くなる。一方、潤滑剤においてステアリン酸金属の占める割合が90%以上である場合、圧粉体製造時の樹脂を硬化する工程(樹脂102が硬化する温度で圧粉体を加熱する工程)において、脂肪酸誘導体の割合が少なくなる。よって、金属粒子103を含むステアリン酸が軟磁性体粒子101および樹脂102に染み出てこないため、樹脂102中に金属粒子103を含ませることができない。
When the proportion of the metal stearate in the lubricant is less than 50%, the proportion of the
潤滑剤においてステアリン酸金属の占める割合が50%以上90%未満である場合では、圧粉体製造時の樹脂を硬化する工程において、脂肪酸誘導体が溶けて、ステアリン酸金属が樹脂102に染み出す。これにより、樹脂102中に金属粒子103が入り込み、防錆効果が大きくなる。
When the proportion of the metal stearate in the lubricant is 50% or more and less than 90%, the fatty acid derivative is melted in the step of curing the resin at the time of producing the green compact, and the metal stearate seeps into the
以上のことから、潤滑剤においてステアリン酸金属の占める割合は50%以上90%未満であることが好ましい。 From the above, the proportion of metal stearate in the lubricant is preferably 50% or more and less than 90%.
脂肪族アミドとしては、例えば、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、エルカ酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミドなどが挙げられる。 Examples of the aliphatic amide include oleic acid amide, stearic acid amide, erucic acid amide, methylene bisstearic acid amide, ethylene bisstearic acid amide and the like.
潤滑剤において脂肪族アミドの占める割合が5%未満である場合、圧粉体製造時の樹脂を硬化する工程において、脂肪族アミドの溶け出す量が少なくなる。そのため、樹脂102中において金属粒子103の拡散が生じにくい。その一方、潤滑剤において脂肪族アミドの占める割合が25%以上である場合、ステアリン酸金属に含まれる金属粒子103が少なくなるため、防錆効果が小さくなる。
When the proportion of the aliphatic amide in the lubricant is less than 5%, the amount of the aliphatic amide that dissolves out in the step of curing the resin at the time of producing the green compact is small. Therefore, diffusion of the
以上のことから、潤滑剤において脂肪族アミドの占める割合は5%以上25%未満であることが好ましい。 From the above, the proportion of the aliphatic amide in the lubricant is preferably 5% or more and less than 25%.
脂肪酸誘導体は、長鎖脂肪酸である。脂肪酸誘導体としては、例えば、脂肪酸アミド、脂肪酸エステル、脂肪酸アミン、脂肪酸クロライドなどが挙げられる。 The fatty acid derivative is a long-chain fatty acid. Examples of the fatty acid derivative include fatty acid amides, fatty acid esters, fatty acid amines, and fatty acid chlorides.
潤滑剤において脂肪酸誘導体の占める割合が5%未満である場合、圧粉体製造時の樹脂を硬化する工程において、脂肪酸誘導体の溶け出す量が少なくなる。そのため、樹脂102中において金属粒子103の拡散が生じにくい。その一方、潤滑剤において脂肪酸誘導体の占める割合が25%以上である場合、ステアリン酸金属に含まれる金属粒子103が少なくなるいため、防錆効果が小さくなる。
When the proportion of the fatty acid derivative in the lubricant is less than 5%, the amount of the fatty acid derivative that dissolves out in the step of curing the resin at the time of producing the green compact is small. Therefore, diffusion of the
以上のことから、潤滑剤において脂肪酸誘導体の占める割合は5%以上25%未満であることが好ましい。 From the above, the proportion of the fatty acid derivative in the lubricant is preferably 5% or more and less than 25%.
<金属粒子103>
樹脂102に含まれる金属粒子103は、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属で構成される。そのため、軟磁性体粒子101よりも先に、金属粒子103が腐食することになる。したがって、本実施の形態の圧粉磁心100は、優れた耐食性、防錆効果を実現することができる。
<
The
金属粒子103としては、例えば、リチウム、カリウム、カルシウム、アルミニウム、亜鉛などで構成された粒子が挙げられる。
Examples of the
潤滑剤において金属粒子の占める割合は10%以上50%未満であることが好ましい。 The proportion of metal particles in the lubricant is preferably 10% or more and less than 50%.
上述したとおり、圧粉磁心100の製造工程では、樹脂102と、金属粒子103を含む潤滑剤とを混合して造粒粉を作製する。よって、図1に示すように、金属粒子103は、樹脂102中に偏りなく分散する。
As described above, in the manufacturing process of the
<樹脂102>
樹脂102としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は、絶縁性が良好であり、耐熱性が高いという性質を備えるため、成形強度が優れた圧粉磁心100を製造することができる。
<
Examples of the
以上、本実施の形態の圧粉磁心100の構成および製造方法について説明した。
The configuration and manufacturing method of the
以下、圧粉磁心100の実施例および比較例について説明する。
Hereinafter, examples and comparative examples of the
まず、実施例1、2、比較例1について説明する。 First, Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 will be described.
(実施例1、2)
軟磁性体粒子101としては、TIZ Advanced Alloy社製であって、粒径が30μmであるFe−6.5Siの水アトマイズ粉を用いた。樹脂102としては、シリコーン樹脂を用いた。
(Examples 1 and 2)
As the soft
水アトマイズ粉と、シリコーン樹脂と、亜鉛石鹸を含む潤滑剤とを混ぜて、造粒を行い、造粒粉を作製した。なお、造粒前に、絶縁膜を形成してもよい。 A water atomizing powder, a silicone resin, and a lubricant containing zinc soap were mixed and granulated to prepare a granulated powder. An insulating film may be formed before granulation.
潤滑剤としては、ステアリン酸亜鉛を含む潤滑剤を用いた。ステアリン酸亜鉛の含有量は、実施例1では1.5wt%であり、実施例2では2.5wt%であった。また、亜鉛粒子(金属粒子103の一例)の占める割合が10%である亜鉛石鹸を用いた。ステアリン酸亜鉛に含まれる亜鉛粒子の含有量は、実施例1では1.3wt%であり、実施例2では2.3wt%であった。 As the lubricant, a lubricant containing zinc stearate was used. The content of zinc stearate was 1.5 wt% in Example 1 and 2.5 wt% in Example 2. Further, zinc soap having a ratio of zinc particles (an example of metal particles 103) of 10% was used. The content of zinc particles contained in zinc stearate was 1.3 wt% in Example 1 and 2.3 wt% in Example 2.
次に、実施例1、2それぞれの造粒粉を金型に投入し、プレス機を用いて、成形圧4トン/cm2の圧力で加圧成形を行った。これにより、実施例1の圧粉体および実施例2の圧粉体を作製した。 Next, the granulated powders of Examples 1 and 2 were put into a mold, and pressure molding was performed at a pressure of 4 tons / cm 2 using a press machine. As a result, the green compact of Example 1 and the green compact of Example 2 were produced.
そして、実施例1、2それぞれの圧粉体に対して、インピーダンスアナライザーを用いて、周波数100kHzにおける比透磁率を測定した。 Then, the relative magnetic permeability at a frequency of 100 kHz was measured for each of the green compacts of Examples 1 and 2 using an impedance analyzer.
(比較例1)
上述した水アトマイズ粉と、シリコーン樹脂とを混ぜて、造粒を行い、造粒粉を作製した。すなわち、この造粒粉には、上述した潤滑剤は添加されていない。
(Comparative Example 1)
The above-mentioned water atomizing powder and a silicone resin were mixed and granulated to prepare a granulated powder. That is, the above-mentioned lubricant is not added to this granulated powder.
次に、造粒粉を金型に投入し、プレス機を用いて、成形圧4トン/cm2の圧力で加圧成形を行って圧粉体を作製した。 Next, the granulated powder was put into a mold and pressure-molded at a pressure of 4 tons / cm 2 using a press machine to prepare a green compact.
その圧粉体に対して、インピーダンスアナライザーを用いて、周波数100kHzにおける比透磁率を測定した。 The relative magnetic permeability of the green compact was measured at a frequency of 100 kHz using an impedance analyzer.
<防錆評価試験>
実施例1、2、比較例1それぞれの圧粉体を元に製造された各圧粉磁心に対して、一般的な防錆試験である環境試験(炉内温度85℃、湿度85%RH)を行い、防錆評価を行った。その結果を表1に示す。
Environmental test (inner temperature 85 ° C., humidity 85% RH), which is a general rust prevention test, for each powder magnetic core manufactured based on the powders of Examples 1, 2 and Comparative Example 1. Was performed, and rust prevention evaluation was performed. The results are shown in Table 1.
表1に示すように、実施例1および実施例2では、環境試験開始後1000h(時間)を超えても、圧粉磁心に錆が生じなかった。その一方で、比較例1では、環境試験開始後24hで圧粉磁心に錆が生じた。 As shown in Table 1, in Example 1 and Example 2, rust did not occur in the dust core even after 1000 hours (hours) after the start of the environmental test. On the other hand, in Comparative Example 1, rust occurred on the dust core 24 hours after the start of the environmental test.
したがって、実施例1および実施例2の圧粉磁心は、比較例1の圧粉磁心よりも、耐食性に優れていることが実証された。 Therefore, it was demonstrated that the dust cores of Examples 1 and 2 are superior in corrosion resistance to the powder cores of Comparative Example 1.
また、表1に示すように、比較例1の比透磁率を基準とした場合、実施例1の比透磁率は+6%であり、実施例2の比透磁率は−17%であった。 Further, as shown in Table 1, when the relative magnetic permeability of Comparative Example 1 was used as a reference, the relative magnetic permeability of Example 1 was + 6%, and the relative magnetic permeability of Example 2 was −17%.
したがって、実施例1の圧粉磁心の比透磁率は、比較例1の圧粉磁心の比透磁率よりも向上することが実証された。また、実施例2の圧粉磁心の比透磁率は、比較例1の比透磁率よりも低下することが実証された。 Therefore, it was demonstrated that the specific magnetic permeability of the powder magnetic core of Example 1 is higher than the specific magnetic permeability of the powder magnetic core of Comparative Example 1. Further, it was demonstrated that the relative magnetic permeability of the dust core of Example 2 was lower than that of Comparative Example 1.
実施例1において、比透磁率が向上した理由は、潤滑剤の添加により軟磁性体粒子が圧粉磁心(成型体)内で密に充填され、充填率が向上したためである。 In Example 1, the reason why the specific magnetic permeability is improved is that the soft magnetic particles are densely filled in the dust core (molded body) by the addition of the lubricant, and the filling rate is improved.
また、実施例2において、比透磁率が低下した理由は、以下の通りである。圧粉体を加熱する工程において、溶けた潤滑剤が圧粉磁心内部から流れ出すことにより、圧粉磁心内部には潤滑剤の抜けた空洞が発生する。 Further, in Example 2, the reason why the relative magnetic permeability is lowered is as follows. In the step of heating the powder compact, the melted lubricant flows out from the inside of the powder magnetic core, so that a cavity from which the lubricant has escaped is generated inside the powder magnetic core.
造粒時の潤滑剤の添加量が多くなるほど、圧粉磁心内部の空洞の数が増加して、圧粉磁心における軟磁性体粒子の充填率は低下する。つまり、潤滑剤の添加量がある水準以上に増えた場合、潤滑剤の添加による充填率の向上よりも、上述した空洞の増加による充填率の低下の方が勝ってしまい、比透磁率が低下したと考えられる。 As the amount of the lubricant added during granulation increases, the number of cavities inside the dust core increases, and the filling rate of the soft magnetic particles in the dust core decreases. In other words, when the amount of lubricant added increases above a certain level, the decrease in filling rate due to the increase in cavities described above outweighs the improvement in filling rate due to the addition of lubricant, and the relative magnetic permeability decreases. It is probable that it was done.
以上のことから、ステアリン酸亜鉛に含まれる亜鉛粒子の含有量が1.3wt%である実施例1の圧粉磁心が、優れた耐食性と優れた磁気特性との両立を実現できると言える。 From the above, it can be said that the dust core of Example 1 in which the content of zinc particles contained in zinc stearate is 1.3 wt% can realize both excellent corrosion resistance and excellent magnetic properties.
以上、実施例1、2、比較例1の比較結果について説明した。 The comparison results of Examples 1, 2 and Comparative Example 1 have been described above.
次に、実施例3、比較例2について説明する。 Next, Example 3 and Comparative Example 2 will be described.
(実施例3)
軟磁性体粒子101として、Fe系合金組成物を、高周波加熱などによって融解し、液体急冷法でアモルファス層の薄帯(薄片でもよい)を作製し、その薄帯を粉砕することで得られた粉砕粉を用いた。この粉砕粉の粒径は、15μmであった。樹脂102としては、シリコーン樹脂を用いた。
(Example 3)
The soft
粉砕粉と、シリコーン樹脂と、亜鉛石鹸を含む潤滑剤とを混ぜて、造粒を行い、造粒粉を作製した。なお、造粒前に、絶縁膜を形成してもよい。 The pulverized powder, the silicone resin, and the lubricant containing zinc soap were mixed and granulated to prepare a granulated powder. An insulating film may be formed before granulation.
亜鉛石鹸に含まれるステアリン酸亜鉛の含有量は、1.5wt%であった。また、ステアリン酸亜鉛に含まれる亜鉛粒子の占める割合が10%である亜鉛石鹸を用いた。また、ステアリン酸亜鉛に含まれる亜鉛粒子の含有量は、1.3wt%であった。 The content of zinc stearate contained in the zinc soap was 1.5 wt%. In addition, zinc soap was used in which the proportion of zinc particles contained in zinc stearate was 10%. The content of zinc particles contained in zinc stearate was 1.3 wt%.
次に、造粒粉を金型に投入し、プレス機を用いて、成形圧4トン/cm2の圧力で加圧成形を行って圧粉体を作製した。 Next, the granulated powder was put into a mold and pressure-molded at a pressure of 4 tons / cm 2 using a press machine to prepare a green compact.
その圧粉体に対して、インピーダンスアナライザーを用いて、周波数100kHzにおける比透磁率を測定した。 The relative magnetic permeability of the green compact was measured at a frequency of 100 kHz using an impedance analyzer.
(比較例2)
上述した粉砕粉と、シリコーン樹脂とを混ぜて、造粒を行い、造粒粉を作製した。すなわち、この造粒粉には、上述した潤滑剤は添加されていない。
(Comparative Example 2)
The above-mentioned pulverized powder and a silicone resin were mixed and granulated to prepare a granulated powder. That is, the above-mentioned lubricant is not added to this granulated powder.
次に、造粒粉を金型に投入し、プレス機を用いて、成形圧4トン/cm2の圧力で加圧成形を行って圧粉体を作製した。 Next, the granulated powder was put into a mold and pressure-molded at a pressure of 4 tons / cm 2 using a press machine to prepare a green compact.
その圧粉体に対して、インピーダンスアナライザーを用いて、周波数100kHzにおける比透磁率を測定した。 The relative magnetic permeability of the green compact was measured at a frequency of 100 kHz using an impedance analyzer.
<防錆評価試験>
実施例3、比較例2それぞれの圧粉体を元に製造された各圧粉磁心に対して、一般的な防錆試験である環境試験(炉内温度85℃、湿度85%RH)を行い、防錆評価を行った。その結果を表2に示す。
An environmental test (inner temperature 85 ° C., humidity 85% RH), which is a general rust prevention test, was performed on each of the powder magnetic cores manufactured based on the powders of Example 3 and Comparative Example 2. , Rust prevention evaluation was performed. The results are shown in Table 2.
表2に示すように、実施例3では、環境試験開始後1000h(時間)を超えても、圧粉磁心に錆が生じなかった。その一方で、比較例2では、環境試験開始後24hで圧粉磁心に錆が生じた。 As shown in Table 2, in Example 3, rust did not occur in the dust core even after 1000 hours (hours) after the start of the environmental test. On the other hand, in Comparative Example 2, rust occurred on the dust core 24 hours after the start of the environmental test.
したがって、実施例3の圧粉磁心は、比較例2の圧粉磁心よりも、耐食性に優れていることが実証された。 Therefore, it was demonstrated that the dust core of Example 3 is superior in corrosion resistance to the powder core of Comparative Example 2.
また、表2に示すように、比較例2の比透磁率を基準とした場合、実施例3の比透磁率は+8%であった。 Further, as shown in Table 2, the relative magnetic permeability of Example 3 was + 8% when the relative magnetic permeability of Comparative Example 2 was used as a reference.
したがって、実施例3の圧粉磁心の比透磁率は、比較例2の圧粉磁心の比透磁率よりも向上することが実証された。 Therefore, it was demonstrated that the specific magnetic permeability of the powder magnetic core of Example 3 is higher than the specific magnetic permeability of the powder magnetic core of Comparative Example 2.
よって、軟磁性体粒子101として上記粉砕粉を用いた場合でも、軟磁性体粒子101として水アトマイズ粉を用いた実施例1と同様に、ステアリン酸亜鉛に含まれる亜鉛粒子の含有量が1.3wt%であれば、優れた耐食性と優れた磁気特性とを両立した圧粉磁心を実現できると言える。
Therefore, even when the above-mentioned pulverized powder is used as the soft
また、実施例3の圧粉磁心の断面において、TOF-SIMS(Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry)分析を行ったところ、ステアリン酸亜鉛の含有量が微量でも、圧粉磁心内部に亜鉛元素が検出された。 Further, when TOF-SIMS (Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry) analysis was performed on the cross section of the dust core of Example 3, even if the content of zinc stearate was very small, the zinc element inside the dust core was found. Was detected.
一方、比較例2の圧粉磁心の断面において、TOF-SIMS分析を行ったところ、圧粉磁心内部に亜鉛元素は検出されなかった。 On the other hand, when TOF-SIMS analysis was performed on the cross section of the dust core of Comparative Example 2, no zinc element was detected inside the powder core.
よって、実施例3では、環境試験開始後1000hを超えても、圧粉磁心に錆が発生しなかった原因として、TOF-SIMSで検出された亜鉛が寄与していると考えられる。 Therefore, in Example 3, it is considered that zinc detected by TOF-SIMS contributes to the reason why the dust core does not rust even after 1000 hours after the start of the environmental test.
潤滑剤の金属石鹸中に含まれている亜鉛粒子は、造粒工程を経て、圧粉磁心の中に広く分散する。さらに、その後の成型プレス工程の圧力や硬化熱処理工程により、金属石鹸は溶けて液状になる。 The zinc particles contained in the metal soap of the lubricant are widely dispersed in the dust core through the granulation process. Further, the metal soap is melted and becomes liquid by the pressure of the subsequent molding press process and the curing heat treatment process.
したがって、溶け出した金属石鹸中の亜鉛粒子は、圧粉磁心の内部から表面にまで染み出して拡散する。圧粉磁心の内部および表面に広がった亜鉛は、軟磁性体粒子の主成分となる鉄よりもイオン化傾向が大きいため、高い防錆作用を発現する。 Therefore, the zinc particles in the melted metal soap seep out from the inside of the dust core to the surface and diffuse. Zinc spread inside and on the surface of the dust core has a higher ionization tendency than iron, which is the main component of soft magnetic particles, and thus exhibits a high rust preventive effect.
この防錆作用は具体的には、以下の2種類の作用である。
(1)亜鉛が酸素と反応して酸化亜鉛の被膜を形成することで、酸素や水分を通りにくくして鉄の腐食を防ぐ保護被膜形成作用
(2)水分に対して鉄よりも亜鉛が先に溶解して、イオン化されることで鉄の腐食を防ぐ犠牲防食作用
Specifically, this rust preventive action is the following two types of actions.
(1) Zinc reacts with oxygen to form a film of zinc oxide, which makes it difficult for oxygen and water to pass through and prevents iron from corroding. (2) Zinc precedes iron to water. Sacrificial anticorrosion action to prevent iron corrosion by dissolving in and ionizing
ステアリン酸亜鉛に含まれる亜鉛粒子の含有量を、1.3wt%以上2.0wt%未満とすることで、耐食性を向上できるとともに、樹脂中に分散する亜鉛粒子が多くなり、比透磁率を向上できる。 By setting the content of zinc particles contained in zinc stearate to 1.3 wt% or more and less than 2.0 wt%, corrosion resistance can be improved, zinc particles dispersed in the resin increase, and relative magnetic permeability is improved. can.
ステアリン酸亜鉛に含まれる亜鉛粒子の含有量が1.3wt%未満である場合、樹脂中に分散する亜鉛粒子の割合が少なくなるため、防錆効果が小さくなる。一方、ステアリン酸亜鉛に含まれる亜鉛粒子の含有量が2.0wt%以上である場合、圧粉磁心において亜鉛粒子の占める割合が多くなるため、軟磁性体粒子の充填率が低下し、軟磁性体粒子本来の磁気特性を維持することができない。 When the content of zinc particles contained in zinc stearate is less than 1.3 wt%, the proportion of zinc particles dispersed in the resin is small, so that the rust preventive effect is small. On the other hand, when the content of zinc particles contained in zinc stearate is 2.0 wt% or more, the proportion of zinc particles in the dust core increases, so that the filling rate of the soft magnetic particles decreases and the soft magnetism occurs. The original magnetic properties of body particles cannot be maintained.
<効果>
本実施の形態の圧粉磁心100は、複数の軟磁性体粒子101と、絶縁性および耐熱性を有し、軟磁性体粒子101それぞれの表面を被覆する樹脂102と、樹脂102中に分散する複数の金属粒子103と、を含み、金属粒子103は、軟磁性体粒子101の主成分よりもイオン化傾向が大きく、金属粒子103は、軟磁性体粒子101および樹脂102と混合される潤滑剤に含まれ、その潤滑剤においてステアリン酸金属の占める割合は50%以上90%未満であり、ステアリン酸金属に含まれる金属粒子103の含有量は、1.3wt%以上、2.3wt%未満であることを特徴とする。
<Effect>
The
よって、圧粉磁心100では、金属粒子103が軟磁性体粒子101よりも先に腐食するので、軟磁性体粒子101は腐食しない。よって、圧粉磁心100は、優れた耐食性を備える。その結果、圧粉磁心100を用いた磁性部品は、高温、高湿の環境下や雨風などに晒された環境下においても、長期的に使用することができる。
Therefore, in the
また、圧粉磁心100では、金属粒子103が潤滑剤としての役割を担うため、軟磁性体粒子101の充填率が向上する。よって、圧粉磁心100は、高い比透磁率を備える。
Further, in the
以上のことから、本実施の形態の圧粉磁心100は、優れた耐食性と優れた磁気特性とを両立することができる。
From the above, the
なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。 It should be noted that the present disclosure is not limited to the description of the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present embodiment.
本開示の圧粉磁心およびその製造方法は、耐食性(防錆性)および磁気特性(比透磁率)を向上させた圧粉磁心を提供することができる。その結果、高性能なチョークコイルやリアクトル、トランスなどのインダクタで使用される軟磁性体粒子を備える圧粉磁心を提供することができる。 The dust core of the present disclosure and the method for producing the same can provide a dust core having improved corrosion resistance (rust resistance) and magnetic properties (specific magnetic permeability). As a result, it is possible to provide a dust core provided with soft magnetic particles used in inductors such as high-performance choke coils, reactors, and transformers.
1 Fe系軟磁性体粒子
2 絶縁層
3 金属片
4 防錆層
4a 角部
4b 平坦部
100 圧粉磁心
101 軟磁性体粒子
102 樹脂
103 金属粒子
1 Fe-based soft
Claims (5)
絶縁性および耐熱性を有し、前記軟磁性体粒子それぞれの表面を被覆する樹脂と、
前記樹脂中に分散する複数の金属粒子と、を含み、
前記金属粒子は、前記軟磁性体粒子の主成分よりもイオン化傾向が大きく、
前記金属粒子は、前記軟磁性体粒子および前記樹脂と混合される潤滑剤に含まれ、
前記潤滑剤においてステアリン酸金属の占める割合は50%以上90%未満であり、
前記ステアリン酸金属に含まれる前記金属粒子の含有量は、1.3wt%以上、2.3wt%未満である、
圧粉磁心。 With multiple soft magnetic particles,
A resin that has insulating properties and heat resistance and covers the surface of each of the soft magnetic particles,
Containing a plurality of metal particles dispersed in the resin,
The metal particles have a higher ionization tendency than the main component of the soft magnetic particles.
The metal particles are contained in the soft magnetic particles and the lubricant mixed with the resin.
The proportion of metal stearate in the lubricant is 50% or more and less than 90%.
The content of the metal particles contained in the metal stearate is 1.3 wt% or more and less than 2.3 wt%.
Powder magnetic core.
請求項1に記載の圧粉磁心。 The average particle size of the soft magnetic particles is 10 μm or more and 30 μm or less.
The dust core according to claim 1.
請求項1または2に記載の圧粉磁心。 The metal particles are particles composed of lithium, potassium, calcium, aluminum, or zinc.
The dust core according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか1項に記載の圧粉磁心。 The resin is an epoxy resin, a phenol resin, a silicone resin, a polyamide resin, a polyimide resin, or a polyamide-imide resin.
The dust core according to any one of claims 1 to 3.
前記軟磁性体粒子と、樹脂と、金属粒子を含む潤滑剤とを混合し、造粒粉を作製する工程と、
前記造粒粉を、所定の金型に充填し、加圧成形して圧粉体を得る工程と、
前記圧粉体を、前記バインダーが硬化する温度で加熱する工程と、を含み、
前記金属粒子は、前記軟磁性体粒子の主成分よりもイオン化傾向が大きく、
前記金属粒子は、前記軟磁性体粒子および前記樹脂と混合される潤滑剤に含まれ、
前記潤滑剤においてステアリン酸金属の占める割合は50%以上90%未満であり、
前記ステアリン酸金属に含まれる前記金属粒子の含有量は、1.3wt%以上、2.3wt%未満である、
圧粉磁心の製造方法。 The process of producing soft magnetic particles and
A step of mixing the soft magnetic particles, a resin, and a lubricant containing metal particles to prepare a granulated powder.
A step of filling a predetermined mold with the granulated powder and pressure molding to obtain a green compact.
Including a step of heating the green compact at a temperature at which the binder hardens.
The metal particles have a higher ionization tendency than the main component of the soft magnetic particles.
The metal particles are contained in the soft magnetic particles and the lubricant mixed with the resin.
The proportion of metal stearate in the lubricant is 50% or more and less than 90%.
The content of the metal particles contained in the metal stearate is 1.3 wt% or more and less than 2.3 wt%.
A method for manufacturing a dust core.
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WO2024004507A1 (en) * | 2022-06-28 | 2024-01-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Dust core and method for manufacturing dust core |
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