JP7649142B2 - Magnetic cores, magnetic components and electronic devices - Google Patents
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Description
本発明は、磁気コア、磁性部品および電子機器に関する。 The present invention relates to a magnetic core, a magnetic component, and an electronic device.
特許文献1には、金属磁性粉末を圧粉して得られる圧粉コアとコイル部とを一体成形したインダクタが記載されている。しかし、金属磁性粉末を用いる場合にはコア損失が大きくなりやすい。ここで、金属磁性粉末として非晶質合金粉末を用いることでコア損失が改善される。しかし、この場合には成形時に圧粉コアの密度を向上させることが難しくなることが知られている。 Patent Document 1 describes an inductor in which a dust core obtained by compressing metal magnetic powder is integrally molded with a coil section. However, when metal magnetic powder is used, core loss tends to increase. Here, core loss can be improved by using amorphous alloy powder as the metal magnetic powder. However, in this case, it is known that it becomes difficult to improve the density of the dust core during molding.
特許文献2、3では、結晶質の合金磁性粉末と非晶質の合金磁性粉末とを混合して用いることが提案されている。 Patent documents 2 and 3 propose using a mixture of crystalline and amorphous magnetic alloy powders.
特許文献4では、実用球形度の平均値が高い非晶質軟磁性粉末を用いることで、従来よりも低損失なインダクタ等を提供できることが記載されている。 Patent document 4 describes how the use of amorphous soft magnetic powder with a high average practical sphericity makes it possible to provide inductors and the like with lower losses than conventional products.
本発明は、比透磁率が高い状態で、耐電圧特性を向上させた磁気コア等を得ることを目的とする。 The present invention aims to obtain a magnetic core etc. that has high relative permeability and improved voltage resistance characteristics.
上記の目的を達成するために、本発明に係る磁気コアは、
断面において、Heywood径が5μm以上25μm以下の軟磁性粒子として観察される大粒子と、Heywood径が0.5μm以上3μm以下の軟磁性粒子として観察される小粒子と、を含み、
前記大粒子の平均アスペクト比をA1、前記小粒子の平均アスペクト比をA2として、
1.00≦A1≦1.50
1.30≦A2≦2.50
A1<A2
を満たす。
In order to achieve the above object, the magnetic core according to the present invention comprises:
In a cross section, the large particles are observed as soft magnetic particles having a Heywood diameter of 5 μm or more and 25 μm or less, and the small particles are observed as soft magnetic particles having a Heywood diameter of 0.5 μm or more and 3 μm or less,
The average aspect ratio of the large particles is A1, and the average aspect ratio of the small particles is A2,
1.00≦A1≦1.50
1.30≦A2≦2.50
A1<A2
Meet the following.
本発明に係る磁気コアは、特定の平均アスペクト比を有する大粒子および小粒子を用い、かつ、小粒子の平均アスペクト比を大粒子の平均アスペクト比より大きくすることで、比透磁率を高い状態に維持したまま耐電圧特性を向上させられることを見出した。 It has been discovered that the magnetic core of the present invention uses large and small particles having a specific average aspect ratio, and by making the average aspect ratio of the small particles larger than the average aspect ratio of the large particles, it is possible to improve the voltage resistance characteristics while maintaining a high relative permeability.
前記断面において、前記大粒子および前記小粒子には該当しない軟磁性粒子のHeywood径の最大値が40μm以下であってもよい。 In the cross section, the maximum Heywood diameter of soft magnetic particles that do not fall into the large particles or small particles may be 40 μm or less.
前記断面における前記大粒子の平均楕円円形度が0.93以上であってもよい。 The average ellipticity of the large particles in the cross section may be 0.93 or more.
前記大粒子がナノ結晶を含んでもよい。 The large particles may include nanocrystals.
前記小粒子が主成分として、Feを含んでもよい。 The small particles may contain Fe as a main component.
前記小粒子が主成分として、Feと、SiおよびNiから選択される少なくとも1種と、を含んでもよい。 The small particles may contain Fe and at least one selected from Si and Ni as the main components.
本発明の磁性部品は上記の磁気コアを含む。 The magnetic component of the present invention includes the magnetic core described above.
本発明の電子機器は上記の磁気コアを含む。 The electronic device of the present invention includes the magnetic core described above.
以下、本発明の実施形態を説明する。 An embodiment of the present invention is described below.
本実施形態にかかる磁気コアは、断面において、Heywood径が5μm以上25μm以下の軟磁性粒子として観察される大粒子と、Heywood径が0.5μm以上3μm以下の軟磁性粒子として観察される小粒子と、を含む。 The magnetic core of this embodiment includes large particles that are observed in cross section as soft magnetic particles with a Heywood diameter of 5 μm or more and 25 μm or less, and small particles that are observed as soft magnetic particles with a Heywood diameter of 0.5 μm or more and 3 μm or less.
断面全体に対する大粒子の合計面積割合は、10%以上であってもよく、30%以上であってもよい。小粒子の合計面積割合は、10%以上であってもよく、15%以上であってもよい。また、大粒子の合計面積割合をS1、小粒子の合計面積割合をS2として、S1:S2=1:9~9:1であってもよい。 The total area ratio of the large particles to the entire cross section may be 10% or more, or may be 30% or more. The total area ratio of the small particles may be 10% or more, or may be 15% or more. In addition, the total area ratio of the large particles may be S1, and the total area ratio of the small particles may be S2, and S1:S2 may be 1:9 to 9:1.
Heywood径とは、投影面積円相当径のことである。本実施形態における軟磁性粒子のHeywood径は、断面における軟磁性粒子の面積をSとして、(4S/π)1/2である。 The Heywood diameter is the diameter of a circle equivalent to a projected area. The Heywood diameter of the soft magnetic particle in this embodiment is (4S/π) 1/2 , where S is the area of the soft magnetic particle in cross section.
そして、本実施形態に係る磁気コアは、大粒子の平均アスペクト比をA1、小粒子の平均アスペクト比をA2として、
1.00≦A1≦1.50
1.30≦A2≦2.50
A1<A2
を満たす磁気コアである。
In the magnetic core according to this embodiment, the average aspect ratio of the large particles is A1, the average aspect ratio of the small particles is A2, and
1.00≦A1≦1.50
1.30≦A2≦2.50
A1<A2
It is a magnetic core that satisfies the above.
また、本実施形態に係る大粒子および小粒子は、表面に被覆部を有していてもよい。被覆部は絶縁被膜であってもよい。被覆部の種類には特に制限はなく、本技術分野で通常用いられているコーティングにより形成される被覆部であればよい。例えば鉄系酸化物、リン酸塩、ケイ酸塩(水ガラス)、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウ酸塩ガラス、硫酸塩ガラスなどが挙げられる。リン酸塩としては、例えばリン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、リン酸カドミウムが挙げられる。ケイ酸塩としては、例えばケイ酸ナトリウムが挙げられる。また、被覆部の厚みにも特に制限はない。大粒子に形成される被覆部であれば平均で5nm以上100nm以下であってよい。小粒子に形成される被覆部であれば平均で5nm以上100nm以下であってよい。なお、上記の被覆部の厚みは各粒子の粒子径と比較して著しく小さいため、各粒子のHeywood径およびアスペクト比には実質的に影響を及ぼさない。 In addition, the large particles and small particles according to this embodiment may have a coating on the surface. The coating may be an insulating coating. There is no particular limitation on the type of coating, and the coating may be formed by a coating that is commonly used in this technical field. For example, iron oxides, phosphates, silicates (water glass), soda-lime glass, borosilicate glass, lead glass, aluminosilicate glass, borate glass, sulfate glass, etc. are included. Examples of phosphates include magnesium phosphate, calcium phosphate, zinc phosphate, manganese phosphate, and cadmium phosphate . Examples of silicates include sodium silicate. There is also no particular limitation on the thickness of the coating. If the coating is formed on a large particle, it may be 5 nm or more and 100 nm or less on average. If the coating is formed on a small particle, it may be 5 nm or more and 100 nm or less on average. Note that the thickness of the above coating is significantly smaller than the particle diameter of each particle, so it does not substantially affect the Heywood diameter and aspect ratio of each particle.
また、本実施形態に係る磁気コアは、バインダとして用いられる樹脂を有していてもよい。樹脂の種類には特に制限はない。例えば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂などが例示される。磁気コアにおける樹脂の含有量にも特に制限はない。例えば、軟磁性粒子100質量部に対して1.5質量部以上5.0質量部以下であってもよい。 The magnetic core according to this embodiment may also have a resin used as a binder. There are no particular limitations on the type of resin. Examples include silicone resin and epoxy resin. There are also no particular limitations on the amount of resin contained in the magnetic core. For example, it may be 1.5 parts by mass or more and 5.0 parts by mass or less per 100 parts by mass of soft magnetic particles.
以下、磁気コアの断面の観察方法について説明する。 Below, we explain how to observe the cross section of a magnetic core.
まず、磁気コアを切断して得られた断面を研磨して観察面を作製する。次に、観察面をSEMで観察し、SEM画像を撮影する。 First, the magnetic core is cut and the resulting cross section is polished to create an observation surface. Next, the observation surface is observed using an SEM and an SEM image is taken.
SEMによる観察範囲の大きさには特に制限はなく、任意の大粒子が100個以上、好ましくは1000個以上、観察できればよい。また、互いに異なる観察範囲を設定してそれぞれの観察範囲のSEM画像を撮影し、複数のSEM画像の合計で上記の個数の粒子を観察してもよい。 There is no particular limit to the size of the observation range using SEM, as long as 100 or more, preferably 1000 or more, of any large particles can be observed. Alternatively, different observation ranges may be set and SEM images of each observation range may be taken, and the above number of particles may be observed in the total of the multiple SEM images.
SEM画像の倍率には特に制限はなく、本実施形態に係る各種パラメータが測定できればよい。例えば、200倍以上5000倍以下であってもよい。 There is no particular limit to the magnification of the SEM image, as long as it allows the measurement of various parameters related to this embodiment. For example, it may be 200 times or more and 5000 times or less.
個々の軟磁性粒子のアスペクト比は、長径の長さを短径の長さで割ることにより算出される。 The aspect ratio of an individual soft magnetic particle is calculated by dividing the length of the major axis by the length of the minor axis.
本実施形態に係る磁気コアは、大粒子の平均アスペクト比A1の大きさ、小粒子の平均アスペクト比A2の大きさ、およびA1とA2との大小関係が全て上記の通りであることにより、比透磁率を維持したまま耐電圧特性を向上させることが可能である。なお、A2-A1≧0.01であってもよい。 The magnetic core according to this embodiment is capable of improving the voltage resistance characteristics while maintaining the relative permeability because the average aspect ratio A1 of the large particles, the average aspect ratio A2 of the small particles, and the relationship between A1 and A2 are all as described above. Note that A2-A1 may be ≧ 0.01.
本実施形態に係る磁気コアの比透磁率および耐電圧特性が向上する理由を以下に示す。 The reasons why the magnetic core according to this embodiment has improved relative permeability and voltage resistance are as follows:
磁気コアの耐電圧特性は、磁気コアに含まれる軟磁性粒子同士の接触が面接触である場合と点接触である場合とを比較して面接触である場合に向上しやすい。軟磁性粒子同士の接触が点接触である場合と面接触である場合とでは、面接触である場合のほうが、軟磁性粒子同士の接触面積が大きい。ここで、軟磁性粒子同士の接触面積が大きいほど、電圧印加時に軟磁性粒子同士が接触している部分の単位面積当たりに印加される電圧が小さくなる。すなわち、軟磁性粒子同士の接触が面接触である場合には、電圧印加時に電界が集中する箇所が少なくなる。以上より、軟磁性粒子同士の接触が面接触である場合には、磁気コアの耐電圧特性が大きくなる。また、磁気コアに含まれる軟磁性粒子が球状から変形している程度が大きいほど、軟磁性粒子同士の接触が面接触になりやすい。すなわち、軟磁性粒子のアスペクト比が大きいほど、磁気コアの耐電圧特性が向上しやすいと考えられる。 The voltage endurance characteristic of the magnetic core is more likely to be improved when the soft magnetic particles contained in the magnetic core are in surface contact than when they are in point contact. When the soft magnetic particles are in point contact with each other and when they are in surface contact, the contact area between the soft magnetic particles is larger in the surface contact. Here, the larger the contact area between the soft magnetic particles is, the smaller the voltage applied per unit area of the part where the soft magnetic particles are in contact with each other when a voltage is applied . In other words, when the soft magnetic particles are in surface contact with each other, there are fewer places where the electric field is concentrated when a voltage is applied . From the above, when the soft magnetic particles are in surface contact with each other, the voltage endurance characteristic of the magnetic core is increased. In addition, the greater the degree to which the soft magnetic particles contained in the magnetic core are deformed from a spherical shape, the more likely the contact between the soft magnetic particles is in surface contact. In other words, it is considered that the greater the aspect ratio of the soft magnetic particles is, the more likely the voltage endurance characteristic of the magnetic core is improved.
しかし、同時に、軟磁性粒子のアスペクト比が大きすぎると、電圧印可時に軟磁性粒子の長軸方向に電界が集中しやすくなる。電界が集中することで磁気コアの耐電圧特性が低下する。したがって、単に全ての軟磁性粒子のアスペクト比を大きくしても磁気コアの耐電圧特性は向上しにくく、逆に低下する場合もある。 However, at the same time, if the aspect ratio of the soft magnetic particles is too large, the electric field tends to concentrate in the long axis direction of the soft magnetic particles when a voltage is applied. This concentration of the electric field reduces the voltage resistance characteristics of the magnetic core. Therefore, simply increasing the aspect ratio of all soft magnetic particles is unlikely to improve the voltage resistance characteristics of the magnetic core, and in some cases may even reduce them.
本発明者らは、軟磁性粒子のアスペクト比が大きいほど磁気コアの耐電圧特性が低下する現象は、粒子径が大きい軟磁性粒子に生じやすいことを見出した。そして、大粒子よりも小粒子をより大きく変形させて小粒子のアスペクト比を大きくすることで、耐電圧特性が向上することを見出した。小粒子のアスペクト比を大きくすることで耐電圧特性が向上する理由の詳細は不明である。しかし、小粒子のアスペクト比を大きくすることで面接触の割合を大きくする場合には、大粒子のアスペクト比を大きくすることで面接触の割合を大きくする場合と比較して、特に大粒子において電圧印可時に電界が集中する箇所が減少すると考えられる。そして、大粒子において電界が集中する箇所が減少することで耐電圧特性の低下が抑制されると考えられる。 The inventors have found that the phenomenon in which the larger the aspect ratio of the soft magnetic particles, the lower the voltage resistance of the magnetic core is, is more likely to occur in soft magnetic particles with a large particle diameter. They have also found that the voltage resistance is improved by deforming small particles more than large particles to increase the aspect ratio of the small particles. The details of why the voltage resistance is improved by increasing the aspect ratio of the small particles are unclear. However, when the aspect ratio of the small particles is increased to increase the proportion of surface contact, it is believed that the number of places where the electric field concentrates when a voltage is applied, especially in large particles, is reduced compared to when the aspect ratio of the large particles is increased to increase the proportion of surface contact. It is believed that the reduction in the number of places where the electric field concentrates in large particles suppresses the deterioration of the voltage resistance.
さらに、一般的には、軟磁性粒子の充填率を向上させると、比透磁率が上昇する傾向を示す。しかし、軟磁性粒子の充填率を向上させると、軟磁性粒子同士の間隔が狭まる。したがって、軟磁性粒子の充填率を向上させると、電圧印可時に電界が集中する箇所が増加する。以上より、一般的には、軟磁性粒子の充填率を向上させることで、耐電圧特性が悪化する。 Furthermore, generally, increasing the filling rate of soft magnetic particles tends to increase the relative permeability. However, increasing the filling rate of soft magnetic particles narrows the spacing between the soft magnetic particles. Therefore, increasing the filling rate of soft magnetic particles increases the number of locations where the electric field concentrates when a voltage is applied. For these reasons, generally, increasing the filling rate of soft magnetic particles deteriorates the voltage resistance characteristics.
つまり、従来は充填率を向上させることにより比透磁率を向上させていたが、充填率を向上させることで耐電圧特性が悪化するため、比透磁率が高い状態で耐電圧特性を向上させることが難しかった。本発明者らは、大粒子のアスペクト比と小粒子のアスペクト比との両方を特定の範囲内とし、さらに、小粒子のアスペクト比を大粒子のアスペクト比よりも大きくすることにより、比透磁率が高い状態で、耐電圧特性を向上させることに成功した。 In other words, in the past, the relative permeability was improved by increasing the filling rate, but increasing the filling rate deteriorates the voltage resistance characteristics, making it difficult to improve the voltage resistance characteristics when the relative permeability is high. The inventors have succeeded in improving the voltage resistance characteristics when the relative permeability is high by setting both the aspect ratio of the large particles and the aspect ratio of the small particles within a specific range and further making the aspect ratio of the small particles larger than the aspect ratio of the large particles.
磁気コアの充填率の算出方法には特に制限はない。例えば、上記の観察面に対してSEMを用いて観察する。そして、観察面全体の面積に対する粒子の面積割合を算出する。そして、本実施形態では当該面積割合と充填率とが等しいとみなし、当該面積割合を充填率とする。 There are no particular limitations on the method for calculating the filling rate of the magnetic core. For example, the above observation surface is observed using an SEM. Then, the area ratio of the particles to the entire area of the observation surface is calculated. In this embodiment, the area ratio is considered to be equal to the filling rate, and the area ratio is taken as the filling rate.
前記断面において、前記大粒子および前記小粒子には該当しない軟磁性粒子のHeywood径の最大値が40μm以下であってもよい。言いかえれば、前記断面において最もHeywood径が大きな軟磁性粒子のHeywood径は40μm以下であってもよい。 In the cross section, the maximum Heywood diameter of the soft magnetic particles that do not fall into the category of the large particles or the small particles may be 40 μm or less. In other words, the Heywood diameter of the soft magnetic particle with the largest Heywood diameter in the cross section may be 40 μm or less.
なお、前記断面において最もHeywood径が大きな軟磁性粒子のHeywood径が25μm以下であってもよい。すなわち、大粒子よりもHeywood径が大きな軟磁性粒子が前記断面において観察されなくてもよい。 The Heywood diameter of the soft magnetic particle with the largest Heywood diameter in the cross section may be 25 μm or less. In other words, soft magnetic particles with a Heywood diameter larger than that of the large particles may not be observed in the cross section.
前記大粒子および前記小粒子には該当しない軟磁性粒子のHeywood径の最大値が40μmを超える場合には、磁気コアの耐電圧特性を向上させにくくなる。Heywood径の大きな軟磁性粒子が磁気コアに含まれると電圧を印加する方向における単位長さ当たりの粒子間の個数が減少する部分が生じるためである。特に粒子間に樹脂が充填されている場合には、Heywood径の大きな軟磁性粒子が含まれているか否かによる耐電圧特性の差が大きくなりやすい。 When the maximum Heywood diameter of soft magnetic particles that do not fall into the category of large particles or small particles exceeds 40 μm, it becomes difficult to improve the voltage resistance characteristics of the magnetic core. This is because when soft magnetic particles with a large Heywood diameter are contained in a magnetic core, there are areas where the number of particles per unit length in the direction of voltage application decreases. In particular, when resin is filled between the particles, the difference in voltage resistance characteristics depending on whether or not soft magnetic particles with a large Heywood diameter are contained tends to be large.
前記断面における前記大粒子の平均楕円円形度が0.930以上であってもよい。さらに好ましくは0.950以上である。 The average ellipticity of the large particles in the cross section may be 0.930 or more. More preferably, it is 0.950 or more.
粒子の形状を評価するために、2×(π×断面積)1/2/(断面の周囲長)で算出される円形度が用いられることが多いが、本実施形態では、楕円円形度で粒子の形状を評価する。楕円円形度は4×断面積/(長軸×短軸×π)である。 Although the circularity calculated by 2×(π×cross-sectional area) 1/2 /(perimeter of cross section) is often used to evaluate the shape of a particle, in this embodiment, the particle shape is evaluated by the elliptical circularity, which is 4×cross-sectional area/(major axis×minor axis×π).
一般的に、粒子が偏平している場合には円形度が低い。しかし、粒子が偏平している場合でも楕円円形度が高い。一方、粒子が窪んだ形状や歪んだ形状をしている場合でも円形度が低くない場合がある。しかし、粒子が窪んだ形状や歪んだ形状をしている場合には楕円円形度が低い。なお、粒子が大きな凹凸を有する形状をしている場合には、円形度、楕円円形度ともに低い。すなわち、粒子が真円から見て偏平以外の変形をしているか否か、例えば、粒子が窪みや歪みや凹凸を有するか否かを評価するためには、楕円円形度を用いるほうが好ましい場合がある。 In general, when a particle is flat, the circularity is low. However, even when the particle is flat, the elliptical circularity is high. On the other hand, even when a particle has a concave or distorted shape, the circularity may not be low. However, when a particle has a concave or distorted shape, the elliptical circularity is low. Note that when a particle has a shape with significant irregularities, both the circularity and the elliptical circularity are low. In other words, to evaluate whether a particle has a deformation other than flattening when viewed from a perfect circle, for example, whether a particle has a depression, distortion, or unevenness, it may be preferable to use the elliptical circularity.
ここで、磁気コアに含まれる大粒子が偏平しているか否かは耐電圧特性に影響しにくい。これに対し、大粒子が偏平以外の変形をしているか否か、例えば、磁気コアに含まれる大粒子が窪んだ形状をしているか否か、歪んだ形状をしているか否か、大きな凹凸を有するか否かは耐電圧特性に影響しやすい。これは、磁気コアの耐電圧特性は電圧印可時に電界が集中する箇所が少ないほど向上するところ、電界が集中する箇所の数は大粒子が偏平しているか否かに依存しにくく、大粒子が偏平以外の変形をしているか否かに依存しやすいためである。 Here, whether or not the large particles contained in the magnetic core are flattened does not affect the voltage resistance characteristics. In contrast, whether or not the large particles are deformed in a way other than being flattened, for example, whether or not the large particles contained in the magnetic core are concave, distorted, or have large irregularities, is likely to affect the voltage resistance characteristics. This is because the voltage resistance characteristics of a magnetic core improve the fewer the points at which the electric field concentrates when a voltage is applied, and the number of points at which the electric field concentrates is less dependent on whether or not the large particles are flattened and more dependent on whether or not the large particles are deformed in a way other than being flattened.
軟磁性粒子内部の微細構造には特に制限はない。例えば、軟磁性粒子が非晶質を含む構造を有していてもよく、結晶からなる構造を有していてもよい。大粒子が、平均結晶粒径が0.3nm以上10nm以下である初期微結晶を非晶質中に含むナノヘテロ構造を有することが好ましい。なお、軟磁性粒子が非晶質のみからなる構造またはナノヘテロ構造を有する場合には、後述する非晶質化率Xが85%以上である。軟磁性粒子が結晶からなる構造を有する場合には、後述する非晶質化率Xが85%未満である。充填率が略同一である場合において、大粒子がナノヘテロ構造を有する場合には、大粒子が非晶質のみからなる構造を有する場合と比較して比透磁率が向上する。さら、大粒子が、結晶からなる構造であって平均結晶粒径が1nm以上30nm以下であり、結晶粒径が最大で100nm以下である構造(ナノ結晶構造)を有することが好ましい。充填率が略同一である場合において、大粒子がナノ結晶構造を有する場合には、さらに磁気コアの比透磁率が向上する。なお、結晶、特にナノ結晶を含む軟磁性粒子においては、一粒子に多数の結晶が含まれていることが通常である。すなわち、軟磁性粒子の粒子径と結晶粒径とは異なる。なお、結晶粒径の算出方法には特に制限はない。例えば、XRD測定による半価幅を解析し結晶子サイズの評価することで結晶粒径を算出する方法およびTEMを用いて結晶を観察することで結晶粒径を算出する方法が挙げられる。 There is no particular restriction on the microstructure inside the soft magnetic particles. For example, the soft magnetic particles may have a structure including amorphous matter, or may have a structure made of crystals. It is preferable that the large particles have a nanoheterostructure containing initial microcrystals with an average crystal grain size of 0.3 nm to 10 nm in the amorphous matter. In addition, when the soft magnetic particles have a structure made only of amorphous matter or a nanoheterostructure, the amorphization rate X described later is 85% or more. When the soft magnetic particles have a structure made of crystals, the amorphization rate X described later is less than 85%. When the filling rate is approximately the same, when the large particles have a nanoheterostructure, the relative permeability is improved compared to when the large particles have a structure made only of amorphous matter. Furthermore, it is preferable that the large particles have a structure made of crystals, an average crystal grain size is 1 nm to 30 nm, and a maximum crystal grain size is 100 nm or less (nanocrystalline structure). When the filling rate is approximately the same, when the large particles have a nanocrystalline structure, the relative permeability of the magnetic core is further improved. In addition, soft magnetic particles containing crystals, especially nanocrystals, usually contain many crystals in one particle. In other words, the particle size of the soft magnetic particles is different from the crystal grain size. There are no particular limitations on the method for calculating the crystal grain size. For example, there is a method of calculating the crystal grain size by analyzing the half-width by XRD measurement and evaluating the crystallite size, and a method of calculating the crystal grain size by observing the crystals using a TEM.
軟磁性粒子が非晶質からなる構造を有する場合には、軟磁性粒子は例えば組成式(Fe(1-(α+β))X1αX2β)(1-(a+b+c+d+e+f))MaBbPcSidCeSfからなる主成分を有していてもよく、
X1はCoおよびNiからなる群から選択される1つ以上、
X2はAl,Mn,Ag,Zn,Sn,As,Sb,Cu,Cr,Bi,N,Oおよび希土類元素からなる群より選択される1つ以上、
MはNb,Hf,Zr,Ta,Mo,W,TiおよびVからなる群から選択される1つ以上であり、
0≦a≦0.14
0≦b≦0.20
0≦c≦0.20
0≦d≦0.14
0≦e≦0.20
0≦f≦0.02
0.70≦1-(a+b+c+d+e+f)≦0.93
α≧0
β≧0
0≦α+β≦0.50
であってもよい。なお、上記の組成式は原子数比であらわしたものである。
When the soft magnetic particles have an amorphous structure, the soft magnetic particles may have a main component represented by the composition formula (Fe (1-(α+β)) X1αX2β ) (1-(a+b+c+d+e+f)) M aB bP cSi dC eS f ,
X1 is one or more selected from the group consisting of Co and Ni;
X2 is one or more selected from the group consisting of Al, Mn, Ag, Zn, Sn, As, Sb, Cu, Cr, Bi, N, O and rare earth elements;
M is one or more selected from the group consisting of Nb, Hf, Zr, Ta, Mo, W, Ti and V;
0≦a≦0.14
0≦b≦0.20
0≦c≦0.20
0≦d≦0.14
0≦e≦0.20
0≦f≦0.02
0.70≦1-(a+b+c+d+e+f)≦0.93
α≧0
β≧0
0≦α+β≦0.50
The above composition formula is expressed by the atomic ratio.
さらに、軟磁性粒子(特に大粒子)に含まれるナノ結晶は、Fe基ナノ結晶であってもよい。Fe基ナノ結晶とは、平均結晶粒径がナノオーダー(具体的には、0.1nm以上100nm以下)であり、Feの結晶構造がbcc(体心立方格子構造)である結晶のことである。Fe基ナノ結晶の平均結晶粒径の算出方法には特に制限はない。例えば、XRD測定による半価幅を解析し結晶子サイズの評価することで結晶粒径を算出すること方法およびTEMを用いて観察することで結晶粒径を算出する方法が挙げられる。また、結晶構造がbccであることを確認する方法にも特に制限はない。例えばXRDを用いて確認する方法およびTEMを用いて得られた電子線回折パターンを解析することで確認する方法が挙げられる。 Furthermore, the nanocrystals contained in the soft magnetic particles (especially large particles) may be Fe-based nanocrystals. Fe-based nanocrystals are crystals with an average crystal grain size of the nano order (specifically, 0.1 nm or more and 100 nm or less) and a Fe crystal structure of bcc (body-centered cubic lattice structure). There are no particular limitations on the method of calculating the average crystal grain size of Fe-based nanocrystals. For example, there are a method of calculating the crystal grain size by analyzing the half-width by XRD measurement and evaluating the crystallite size, and a method of calculating the crystal grain size by observation using a TEM. There are also no particular limitations on the method of confirming that the crystal structure is bcc. For example, there are a method of confirming using XRD and a method of confirming by analyzing the electron beam diffraction pattern obtained using a TEM.
本実施形態においては、Fe基ナノ結晶は平均結晶粒径が1~30nmであってもよい。このようなFe基ナノ結晶からなる構造を有する軟磁性粒子は、飽和磁束密度が高くなりやすく、保磁力が低くなりやすい。すなわち、軟磁気特性が向上しやすい。すなわち、当該軟磁性粒子を含むことで磁気コアを低保磁力かつ高比透磁率としやすくなる。さらに、当該軟磁性粒子を含む磁気コアの飽和磁束密度が上昇するため、磁気コアの直流重畳特性が向上する。以上より、Fe基ナノ結晶からなる構造を有する軟磁性粒子を用いることで磁気コアの特性を向上しやすくなる。 In this embodiment, the Fe-based nanocrystals may have an average crystal grain size of 1 to 30 nm. Soft magnetic particles having a structure made of such Fe-based nanocrystals tend to have a high saturation magnetic flux density and a low coercive force. In other words, the soft magnetic properties are likely to be improved. In other words, the inclusion of these soft magnetic particles makes it easier to achieve a magnetic core with low coercive force and high relative permeability. Furthermore, the saturation magnetic flux density of the magnetic core containing these soft magnetic particles increases, improving the DC superposition properties of the magnetic core. As described above, the use of soft magnetic particles having a structure made of Fe-based nanocrystals makes it easier to improve the properties of the magnetic core.
軟磁性粒子がFe基ナノ結晶からなる構造を有する場合には、軟磁性粒子は例えば組成式(Fe(1-(α+β))X1αX2β)(1-(a+b+c+d+e+f))MaBbPcSidCeSfからなる主成分を有していてもよく、
X1はCoおよびNiからなる群から選択される1つ以上、
X2はAl,Mn,Ag,Zn,Sn,As,Sb,Cu,Cr,Bi,N,Oおよび希土類元素からなる群より選択される1つ以上、
MはNb,Hf,Zr,Ta,Mo,W,TiおよびVからなる群から選択される1つ以上であり、
0≦a≦0.14
0≦b≦0.20
0≦c≦0.20
0≦d≦0.14
0≦e≦0.20
0≦f≦0.02
0.70≦1-(a+b+c+d+e+f)≦0.93
α≧0
β≧0
0≦α+β≦0.50
であってもよい。なお、上記の組成式は原子数比であらわしたものである。
When the soft magnetic particles have a structure made of Fe-based nanocrystals, the soft magnetic particles may have a main component made of, for example, the composition formula (Fe (1-(α+β)) X1 α X2 β ) (1-(a+b+c+d+e+f)) M a B b P c Si d C e S f ;
X1 is one or more selected from the group consisting of Co and Ni;
X2 is one or more selected from the group consisting of Al, Mn, Ag, Zn, Sn, As, Sb, Cu, Cr, Bi, N, O and rare earth elements;
M is one or more selected from the group consisting of Nb, Hf, Zr, Ta, Mo, W, Ti and V;
0≦a≦0.14
0≦b≦0.20
0≦c≦0.20
0≦d≦0.14
0≦e≦0.20
0≦f≦0.02
0.70≦1-(a+b+c+d+e+f)≦0.93
α≧0
β≧0
0≦α+β≦0.50
The above composition formula is expressed by the atomic ratio.
後述する磁気コアの製造方法において、上記の組成を有する軟磁性粒子を含む軟磁性金属粉末を熱処理する場合には、軟磁性粒子にFe基ナノ結晶を析出しやすい。いいかえれば、上記の組成を有する軟磁性粒子は、Fe基ナノ結晶を析出させた軟磁性粒子を有する軟磁性金属粉末の出発原料としやすい。 In the manufacturing method of the magnetic core described later, when the soft magnetic metal powder containing the soft magnetic particles having the above composition is heat treated, Fe-based nanocrystals are easily precipitated in the soft magnetic particles. In other words, the soft magnetic particles having the above composition are easily used as the starting material for the soft magnetic metal powder containing the soft magnetic particles having the precipitated Fe-based nanocrystals.
熱処理により軟磁性粒子にFe基ナノ結晶を析出させる場合には、熱処理前の軟磁性粒子は非晶質のみからなる構造を有していてもよく、初期微結晶が非晶質中に存在するナノヘテロ構造を有していてもよい。なお、初期微結晶は平均結晶粒径が0.3nm以上10nm以下であってもよい。また、軟磁性粒子が非晶質のみからなる構造やナノヘテロ構造を有する場合には、後述する非晶質化率Xが85%以上である。 When Fe-based nanocrystals are precipitated in soft magnetic particles by heat treatment, the soft magnetic particles before heat treatment may have a structure consisting of only amorphous material, or may have a nanoheterostructure in which initial microcrystals exist in the amorphous material. The initial microcrystals may have an average crystal grain size of 0.3 nm or more and 10 nm or less. In addition, when the soft magnetic particles have a structure consisting of only amorphous material or a nanoheterostructure, the amorphization rate X described below is 85% or more.
また、小粒子については、主成分としてFeを含むことが好ましい。また、主成分としてFeと、SiおよびNiから選択される少なくとも1種と、を含むことが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the small particles contain Fe as the main component. It is also preferable that the small particles contain Fe and at least one selected from Si and Ni as the main components.
なお、主成分としてFeを含むとは、軟磁性粒子全体におけるFeの含有量が85at%以上100at%以下であるという意味である。 Incidentally, containing Fe as the main component means that the Fe content in the entire soft magnetic particle is 85 at% or more and 100 at% or less.
主成分としてFeと、SiおよびNiから選択される少なくとも1種と、を含むとは、軟磁性粒子が少なくともFeと、SiおよびNiから選択される少なくとも1種と、を含み、かつ、軟磁性粒子全体におけるFe、SiおよびNiの合計含有量が85at%以上100at%以下であるという意味である。なお、この場合のFeの含有量は15at%以上95at%以下であってもよい。SiおよびNiの合計含有量は3at%以上90at%以下であってもよい。なお、主成分以外の元素の種類については特に制限はない。例えば、Co、Cr、Alなどが挙げられる The phrase "containing Fe and at least one selected from Si and Ni as the main components" means that the soft magnetic particles contain at least Fe and at least one selected from Si and Ni, and the total content of Fe, Si and Ni in the entire soft magnetic particle is 85 at% or more and 100 at% or less. In this case, the Fe content may be 15 at% or more and 95 at% or less. The total content of Si and Ni may be 3 at% or more and 90 at% or less. There are no particular restrictions on the type of elements other than the main components. Examples include Co, Cr, Al, etc.
小粒子が上記の組成を有することにより、高磁気特性を有する磁気コアを作製することが可能となる。すなわち、磁気コアが主成分としてFeを含む小粒子を有する場合には、小粒子の飽和磁束密度を高くすることが可能である。そのため、磁気コア全体の飽和磁束密度を向上させることが可能であり、磁気コアの直流重畳特性を良好にすることが可能である。また、磁気コアが主成分としてFeと、SiおよびNiから選択される少なくとも1種と、を含む小粒子を有する場合には、小粒子の比透磁率を高くすることが可能である。そのため、磁気コア全体の比透磁率を向上させることが可能である。 When the small particles have the above composition, it is possible to produce a magnetic core with high magnetic properties. That is, when the magnetic core has small particles containing Fe as the main component, it is possible to increase the saturation magnetic flux density of the small particles. Therefore, it is possible to improve the saturation magnetic flux density of the entire magnetic core, and it is possible to improve the DC superposition characteristics of the magnetic core. Also, when the magnetic core has small particles containing Fe and at least one selected from Si and Ni as the main components, it is possible to increase the relative magnetic permeability of the small particles. Therefore, it is possible to improve the relative magnetic permeability of the entire magnetic core.
本実施形態に係る磁気コアの製造方法を以下に示すが、磁気コアの製造方法は下記の方法に限定されない。 The manufacturing method of the magnetic core according to this embodiment is described below, but the manufacturing method of the magnetic core is not limited to the method described below.
まず、上記の本実施形態に係る軟磁性粒子を含む軟磁性金属粉末を作製する。本実施形態に係る軟磁性金属粉末は、最終的に大部分が大粒子となる軟磁性金属粉末と、最終的に大部分が小粒子となる軟磁性金属粉末と、を混合して得ることができる。 First, a soft magnetic metal powder containing the soft magnetic particles according to the present embodiment is prepared. The soft magnetic metal powder according to the present embodiment can be obtained by mixing a soft magnetic metal powder that will ultimately be mostly large particles with a soft magnetic metal powder that will ultimately be mostly small particles.
最終的に大部分が大粒子となる軟磁性金属粉末は、例えばガスアトマイズ法により作製することができる。 Soft magnetic metal powder, which ultimately consists mostly of large particles, can be produced, for example, by gas atomization.
ガスアトマイズ法では、原料金属を溶融させた溶融金属をガスアトマイズ法により粉末化して軟磁性金属粉末を作製する。溶融金属の組成は最終的に得ようとする大粒子の組成と同一の組成とする。このときに、溶融金属は吐出口が形成してある容器から冷却部へ向けて滴下される。溶融金属の温度が噴射温度となる。噴射温度には特に制限はない。例えば1200℃以上1600℃以下である。噴射温度が高いほど平均アスペクト比が1に近づきやすくなり、平均粒子径が小さくなりやすくなる。 In the gas atomization method, raw metal is melted and the molten metal is powdered by gas atomization to produce soft magnetic metal powder. The composition of the molten metal is the same as that of the large particles to be ultimately obtained. At this time, the molten metal is dripped from a container with an outlet toward a cooling section. The temperature of the molten metal is the spray temperature. There is no particular limit to the spray temperature. For example, it is between 1200°C and 1600°C. The higher the spray temperature, the easier it is for the average aspect ratio to approach 1, and the easier it is for the average particle size to become smaller.
また、前記吐出口を囲むように、ガス噴射口が具備されたガス噴射ノズルが配置されている。ガス噴射口からは、吐出口から滴下された溶融金属に向けて高圧ガス(噴射圧(ガス圧力)が2.0MPa以上10MPa以下のガス)が噴射される。その結果、溶融金属は多数の溶滴となる。この際の高圧ガスの圧力を制御することで最終的に得られる軟磁性金属粉末の粒子径および軟磁性金属粉末の形状を変化させることができる。具体的には、溶融金属の噴射量が同じ場合、高圧ガスの圧力が高いほど、最終的に得られる軟磁性金属粉末の粒子径が小さくなる。つまり、溶融金属の噴射量に対する高圧ガスの圧力の比率により、軟磁性金属粉末の粒子径や軟磁性金属粉末の形状を変化させることができる。 A gas injection nozzle equipped with a gas injection port is arranged so as to surround the discharge port. From the gas injection port, high-pressure gas (gas with an injection pressure (gas pressure) of 2.0 MPa or more and 10 MPa or less) is injected toward the molten metal dropped from the discharge port. As a result, the molten metal becomes a large number of droplets. By controlling the pressure of the high-pressure gas at this time, the particle size and shape of the soft magnetic metal powder finally obtained can be changed. Specifically, when the amount of molten metal injected is the same, the higher the pressure of the high-pressure gas, the smaller the particle size of the soft magnetic metal powder finally obtained. In other words, the particle size and shape of the soft magnetic metal powder can be changed by the ratio of the pressure of the high-pressure gas to the amount of molten metal injected.
ガス噴射口から噴射されるガスとしては、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性ガス、あるいはアンモニア分解ガス等の還元性ガスが好ましい。また、溶融金属が酸化しにくい場合は空気でもよい。
The gas to be injected from the gas injection port is preferably an inert gas such as nitrogen gas, argon gas, or helium gas, or a reducing gas such as an ammonia decomposition gas, etc. If the molten metal is not easily oxidized, air may be used.
溶融金属が滴下される冷却部の形状には特に制限はないが、例えば内部に溶融金属と衝突させる冷却液流れが形成された筒体としてもよい。この場合には、上で述べた高圧ガス圧力に加えて、溶融金属の噴射量および冷却液流れの水圧を制御することで、最終的に得られる磁気コアにおける大粒子の粒子径および大粒子の平均アスペクト比を変化させることができる。つまり、溶融金属の噴射量、高圧ガス圧力および冷却液流れの水圧のバランスを制御することで大粒子の粒子径や平均アスペクト比を制御する。溶融金属の噴射量は0.5kg/min以上4.0kg/min以下であってもよく、水圧は5.0MPa以上20.0MPa以下であってもよい。具体的には、噴射量が大きいほど大粒子の粒子径が大きくなりやすい。また、水圧が小さいほど大粒子の平均アスペクト比が1に近づきやすい。つまり、粒子径を変化させずに粒子のアスペクト比を変化させる際には、噴射量、高圧ガスおよび冷却液流れの水圧を適正に調整する必要がある。 There is no particular restriction on the shape of the cooling section onto which the molten metal is dripped, but it may be, for example, a cylinder formed with a cooling liquid flow inside to collide with the molten metal. In this case, by controlling the amount of molten metal sprayed and the water pressure of the cooling liquid flow in addition to the high-pressure gas pressure described above, the particle diameter and average aspect ratio of the large particles in the final magnetic core can be changed. In other words, the particle diameter and average aspect ratio of the large particles are controlled by controlling the balance between the amount of molten metal sprayed, the high-pressure gas pressure, and the water pressure of the cooling liquid flow. The amount of molten metal sprayed may be 0.5 kg/min or more and 4.0 kg/min or less, and the water pressure may be 5.0 MPa or more and 20.0 MPa or less. Specifically, the larger the amount of sprayed, the larger the particle diameter of the large particles is likely to be. Also, the smaller the water pressure, the more likely the average aspect ratio of the large particles is to approach 1. In other words, when changing the aspect ratio of the particles without changing the particle diameter, it is necessary to appropriately adjust the amount of sprayed, the water pressure of the high-pressure gas, and the water pressure of the cooling liquid flow.
冷却液流れに吐出された溶融金属は、冷却液流れに衝突し、さらに分断され微細化される。溶融金属が微細化されるとともに、微細化された溶融金属の形状が変化しながら冷却固化され、固体状の軟磁性金属粉末となる。冷却液と共に排出された軟磁性金属粉末は、外部の貯留槽などで、冷却液と分離されて取り出される。なお、冷却液の種類には特に限定はない。例えば、冷却水が用いられる。なお、冷却液を用いない場合には最終的に大部分が大粒子となる軟磁性金属粉末が結晶粒径100nmを上回る粗大な結晶を含みやすくなる。 The molten metal discharged into the cooling liquid flow collides with the cooling liquid flow and is further divided and refined. As the molten metal is refined, the refined molten metal changes shape as it is cooled and solidified, becoming solid soft magnetic metal powder. The soft magnetic metal powder discharged together with the cooling liquid is separated from the cooling liquid in an external storage tank or the like and taken out. There are no particular limitations on the type of cooling liquid. For example, cooling water can be used. If no cooling liquid is used, the soft magnetic metal powder, which will ultimately consist mostly of large particles, is more likely to contain coarse crystals with a crystal grain size exceeding 100 nm.
また、溶融金属が滴下されてから冷却液流れに衝突するまでの時間が短縮されるほど、溶融金属が酸化されにくくなる。そして、急冷効果が促進され、非晶質になりやすくなる。 In addition, the shorter the time between when the molten metal is dropped and when it collides with the cooling liquid flow, the less likely the molten metal will be oxidized. This will promote the rapid cooling effect and make it more likely to become amorphous.
得られた軟磁性金属粉末に対して、熱処理を施してもよい。熱処理の条件には特に制限はない。例えば、400~700℃で0.1~10時間、熱処理を行っても良い。熱処理を行うことで、粒子の微細構造が非晶質のみを有する構造または初期微結晶が非晶質中に存在するナノヘテロ構造である場合に、粒子の微細構造がナノ結晶を含む構造になりやすくなる。そして、軟磁性金属粉末の保磁力が減少する傾向にある。なお、熱処理の温度が高すぎる場合には、軟磁性金属粉末の保磁力が増加する傾向にある。 The obtained soft magnetic metal powder may be subjected to a heat treatment. There are no particular restrictions on the conditions of the heat treatment. For example, the heat treatment may be performed at 400 to 700°C for 0.1 to 10 hours. By performing the heat treatment, when the microstructure of the particles is a structure having only amorphous matter or a nanoheterostructure in which primary crystallites exist in the amorphous matter, the microstructure of the particles is more likely to become a structure containing nanocrystals. As a result, the coercive force of the soft magnetic metal powder tends to decrease. Note that if the temperature of the heat treatment is too high, the coercive force of the soft magnetic metal powder tends to increase.
軟磁性金属粉末の微細構造を確認する方法には特に制限はない。例えば、XRDにより確認することができる。また、圧粉前の軟磁性金属粉末の微細構造と圧粉後の磁気コアに含まれる粒子の微細構造とは通常、同一である。 There are no particular limitations on the method for confirming the microstructure of soft magnetic metal powder. For example, it can be confirmed by XRD. Furthermore, the microstructure of the soft magnetic metal powder before compaction and the microstructure of the particles contained in the magnetic core after compaction are usually the same.
本実施形態において、下記式(1)に示す非晶質化率Xが85%以上である軟磁性金属粉末は非晶質のみからなる構造またはナノヘテロ構造を有し、非晶質化率Xが85%未満である軟磁性金属粉末は結晶からなる構造を有するとする。
X=100-(Ic/(Ic+Ia)×100)…(1)
Ic:結晶性散乱積分強度
Ia:非晶性散乱積分強度
In this embodiment, a soft magnetic metal powder having an amorphization rate X of 85% or more as shown in the following formula (1) has a structure consisting only of amorphous matter or a nanoheterostructure, and a soft magnetic metal powder having an amorphization rate X of less than 85% has a structure consisting of crystals.
X=100-(Ic/(Ic+Ia)×100)…(1)
Ic: Crystalline scattering integrated intensity Ia: Amorphous scattering integrated intensity
非晶質化率Xは、軟磁性金属粉末に対してXRDによりX線結晶構造解析を実施し、相の同定を行い、結晶化したFe又は化合物のピーク(Ic:結晶性散乱積分強度、Ia:非晶性散乱積分強度)を読み取り、そのピーク強度から結晶化率を割り出し、上記式(1)により算出する。以下、算出方法をさらに具体的に説明する。 The amorphous ratio X is calculated by performing X-ray crystal structure analysis on the soft magnetic metal powder by XRD, identifying the phase, reading the peaks of the crystallized Fe or compound (Ic: crystalline scattering integrated intensity, Ia: amorphous scattering integrated intensity), determining the crystallization ratio from the peak intensity, and calculating it using the above formula (1). The calculation method will be explained in more detail below.
本実施形態に係る軟磁性金属粉末についてXRDによりX線結晶構造解析を行い、図1に示すようなチャートを得る。これを、下記式(2)のローレンツ関数を用いて、プロファイルフィッティングを行い、図2に示すような結晶性散乱積分強度を示す結晶成分パターンαc、非晶性散乱積分強度を示す非晶成分パターンαa、およびそれらを合わせたパターンαc+aを得る。得られたパターンの結晶性散乱積分強度および非晶性散乱積分強度から、上記式(1)により非晶質化率Xを求める。なお、測定範囲は、非晶質由来のハローが確認できる回析角2θ=30°~60°の範囲とする。この範囲で、XRDによる実測の積分強度とローレンツ関数を用いて算出した積分強度との誤差が1%以内になるようにした。 The soft magnetic metal powder according to this embodiment is subjected to X-ray crystal structure analysis by XRD to obtain a chart as shown in FIG. 1. This is subjected to profile fitting using the Lorentz function of the following formula (2), and a crystalline component pattern α c showing crystalline scattering integral intensity, an amorphous component pattern α a showing amorphous scattering integral intensity, and a combined pattern α c + a are obtained as shown in FIG. 2. From the crystalline scattering integral intensity and amorphous scattering integral intensity of the obtained pattern, the amorphization rate X is obtained by the above formula (1). The measurement range is the range of diffraction angle 2θ = 30 ° to 60 ° where an amorphous-derived halo can be confirmed. In this range, the error between the integrated intensity actually measured by XRD and the integrated intensity calculated using the Lorentz function is set to within 1%.
最終的に大部分が小粒子となる軟磁性金属粉末は、例えば液相法、噴霧熱分解法、溶融法等の各種粉末化法により製造される。 Soft magnetic metal powder, which ultimately consists mostly of small particles, is produced by various powdering methods, such as the liquid phase method, spray pyrolysis method, and melting method.
また、得られた軟磁性金属粉末に対して、さらにボールミルによる処理を行うことで、アスペクト比を変化させることができる。具体的には、ボールミルによる処理により、軟磁性金属粉末を異形化することができ、最終的に得られる磁気コアに含まれる小粒子の平均アスペクト比を大きくすることができる。ボールミルによる処理時間が長いほど、軟磁性金属粉末が異形化する。また、ボールミルによる処理を行う小粒子と行わない小粒子とを混合することで最終的に得られる磁気コアに含まれる小粒子の平均アスペクト比を制御してもよい。 The aspect ratio can be changed by further treating the obtained soft magnetic metal powder with a ball mill. Specifically, the soft magnetic metal powder can be deformed by treatment with a ball mill, and the average aspect ratio of the small particles contained in the final magnetic core can be increased. The longer the treatment time with the ball mill, the more deformed the soft magnetic metal powder becomes. The average aspect ratio of the small particles contained in the final magnetic core can also be controlled by mixing small particles that have been treated with a ball mill with small particles that have not been treated with the ball mill.
最終的に大部分が小粒子となる軟磁性金属粉末の平均粒子径は、気流分級機を用いて粗粉および/または微粉を適宜除去することで制御することができる。 The average particle size of the soft magnetic metal powder, which ultimately consists mostly of small particles, can be controlled by appropriately removing coarse and/or fine powder using an air classifier.
本実施形態に係る軟磁性金属粉末から磁気コアを作製する場合には、まず、最終的に大部分が大粒子となる軟磁性金属粉末と、最終的に大部分が小粒子となる軟磁性金属粉末と、を混合する。混合方法には特に制限はない。また、混合割合は、例えば最終的に大部分が大粒子となる軟磁性金属粉末:最終的に大部分が小粒子となる軟磁性金属粉末が質量比で9:1~1:9となるようにしてもよい。 When making a magnetic core from the soft magnetic metal powder according to this embodiment, first mix the soft magnetic metal powder that will eventually become mostly large particles with the soft magnetic metal powder that will eventually become mostly small particles. There are no particular limitations on the mixing method. The mixing ratio may be, for example, 9:1 to 1:9 by mass of the soft magnetic metal powder that will eventually become mostly large particles: the soft magnetic metal powder that will eventually become mostly small particles.
次に、混合した軟磁性金属粉末にさらに必要に応じて樹脂を添加してもよい。磁気コア全体に対する樹脂の割合が1.5質量%以上5.0質量%以下になるようにしてもよい。さらに、樹脂を添加して混合した粉末を造粒してもよい。 Next, resin may be added to the mixed soft magnetic metal powder as necessary. The ratio of resin to the entire magnetic core may be set to 1.5% by mass or more and 5.0% by mass or less. Furthermore, the powder mixed with the resin may be granulated.
そして、得られた粉末を金型内に充填して圧縮成形して磁気コアが得られる。圧縮成形の条件には特に制限はない。圧縮成形は例えば1t/cm2以上8t/cm2以下の成形圧で行ってもよい。成形圧を変化させることで充填率を制御することができる。 The obtained powder is then filled into a mold and compression molded to obtain a magnetic core. There are no particular limitations on the conditions for compression molding. Compression molding may be performed at a molding pressure of, for example, 1 t/cm2 or more and 8 t/cm2 or less . The filling rate can be controlled by changing the molding pressure.
以上、本実施形態に係る磁気コアについて説明したが、本発明の磁気コアは上記の実施形態に限定されない。 The magnetic core according to this embodiment has been described above, but the magnetic core of the present invention is not limited to the above embodiment.
また、本発明の磁気コアの用途にも特に制限はない。例えば、インダクタ、チョークコイル、トランス等のコイル部品(磁性部品)が挙げられる。さらに、本発明の磁気コアを用いた電子機器、例えばDC-DCコンバータなどが挙げられる。 The magnetic core of the present invention can be used in any application, including coil components (magnetic components) such as inductors, choke coils, and transformers. Furthermore, electronic devices using the magnetic core of the present invention, such as DC-DC converters, can also be used.
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。 The present invention will be described below in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
実験例1
試料No.1~28では、最終的に大部分が大粒子となる軟磁性金属粉末をガスアトマイズ法により作製した。組成はFe0.800Nb0.070B0.098P0.030S0.002とした。
Experimental Example 1
In Samples No. 1 to 28, soft magnetic metal powders that ultimately consisted mostly of large particles were prepared by gas atomization and had a composition of Fe0.800Nb0.070B0.098P0.030S0.002 .
この際に溶融金属の噴射量、溶融金属の温度(噴射温度)、噴射ガス圧力および冷却液流れの水圧を表2に示す値として、最終的に得られる磁気コアにおける大粒子の平均アスペクト比A1が1.01、1.30、1.50、2.00となる軟磁性金属粉末をそれぞれ作製した。使用ガス種はArとした。また、得られる軟磁性金属粉末の個数基準での平均粒子径(D50)が10.3μmとなるようにその他の条件も適宜制御した。 At this time, the amount of molten metal sprayed, the temperature of the molten metal (spray temperature), the spray gas pressure, and the water pressure of the cooling liquid flow were set to the values shown in Table 2, and soft magnetic metal powders were produced in which the average aspect ratios A1 of the large particles in the final magnetic core were 1.01, 1.30, 1.50, and 2.00. The gas type used was Ar. Other conditions were also appropriately controlled so that the average particle diameter (D50) of the resulting soft magnetic metal powder on a number basis was 10.3 μm.
そして、得られた軟磁性金属粉末に熱処理を行った。熱処理条件は、600℃で1時間とし、熱処理時の雰囲気はAr雰囲気とした。 The resulting soft magnetic metal powder was then subjected to heat treatment. The heat treatment conditions were 600°C for 1 hour, and the heat treatment was performed in an Ar atmosphere.
得られた軟磁性金属粉末の個数基準での平均粒子径(D50)が10.3μmであることを確認した。個数基準での平均粒子径は、モフォロギG3を用いて測定した。また、各軟磁性金属粉末がナノ結晶構造であることをXRDおよびSTEMを用いて確認した。また、得られた軟磁性金属粉末を用いて後述する方法で磁気コアを作製したのちに、磁気コアの断面についてSEMを用いて少なくとも10個以上の軟磁性粒子が観察される大きさで観察した。軟磁性粒子が合計で100個以上、観察されるようにSEMによる観察を繰り返した。そして、100個以上の軟磁性粒子のHeywood径を測定した。その結果、軟磁性粒子のHeywood径における平均粒子径(D50)が7.5μmとなった。磁気コアの断面を観察して測定される軟磁性粒子の平均粒子径が実際の軟磁性金属粉末の平均粒子径よりも小さくなるのは、磁気コアの断面を切断する際に軟磁性金属粉末の任意の場所を切断しているためである。 The average particle size (D50) of the obtained soft magnetic metal powder based on the number was confirmed to be 10.3 μm. The average particle size based on the number was measured using Morphologi G3. In addition, it was confirmed using XRD and STEM that each soft magnetic metal powder had a nanocrystalline structure. In addition, after producing a magnetic core using the obtained soft magnetic metal powder by the method described below, the cross section of the magnetic core was observed using SEM at a size where at least 10 soft magnetic particles were observed. The observation using SEM was repeated so that a total of 100 or more soft magnetic particles were observed. Then, the Heywood diameter of 100 or more soft magnetic particles was measured. As a result, the average particle size (D50) of the soft magnetic particles in the Heywood diameter was 7.5 μm. The reason why the average particle size of the soft magnetic particles measured by observing the cross section of the magnetic core is smaller than the average particle size of the actual soft magnetic metal powder is because the soft magnetic metal powder is cut at an arbitrary location when the cross section of the magnetic core is cut.
試料No.1~28では、最終的に大部分が小粒子となる軟磁性金属粉末を噴霧熱分解法により作製した。組成はFe100at%とした。また、気流分級機を用いて粗粉および/または微粉を適宜除去することで小粒子粉末の平均粒子径(D50)が1.5μmとなるように制御した。また、この時点では軟磁性金属粉末は真球に近い形状をしており、この軟磁性金属粉末を用いて磁気コアを作製する場合の軟磁性粒子の平均アスペクト比は1.00である。また、得られた軟磁性金属粉末を用いて後述する方法で磁気コアを作製したのちに、磁気コアの断面についてSEMを用いて少なくとも10個以上の軟磁性粒子が観察される大きさで観察した。軟磁性粒子が合計で100個以上、観察されるようにSEMによる観察を繰り返した。そして、100個以上の軟磁性粒子のHeywood径を測定した。その結果、軟磁性粒子のHeywood径における平均粒子径(D50)が1.1μmとなった。 In samples No. 1 to 28, soft magnetic metal powders that ultimately consisted mostly of small particles were prepared by spray pyrolysis. The composition was 100 at% Fe. In addition, the average particle diameter (D50) of the small particle powder was controlled to be 1.5 μm by appropriately removing coarse and/or fine powders using an air classifier. In addition, at this point, the soft magnetic metal powder had a shape close to a perfect sphere, and the average aspect ratio of the soft magnetic particles when a magnetic core was prepared using this soft magnetic metal powder was 1.00. In addition, after preparing a magnetic core using the obtained soft magnetic metal powder by the method described below, the cross section of the magnetic core was observed using an SEM at a size where at least 10 or more soft magnetic particles were observed. The observation using the SEM was repeated so that a total of 100 or more soft magnetic particles were observed. Then, the Heywood diameter of 100 or more soft magnetic particles was measured. As a result, the average particle size (D50) of the soft magnetic particles in Heywood diameter was 1.1 μm.
次に、ボールミルによる処理を行うことで、最終的に得られる磁気コアにおける小粒子の平均アスペクト比A2が1.00、1.30、1.50、1.70、2.00、2.50、3.00となる軟磁性金属粉末をそれぞれ作製した。処理時間を表3に示す。 Next, by processing using a ball mill, soft magnetic metal powders were produced in which the average aspect ratios A2 of the small particles in the final magnetic core were 1.00, 1.30, 1.50, 1.70, 2.00, 2.50, and 3.00. The processing times are shown in Table 3.
そして、最終的に大部分が大粒子となる軟磁性金属粉末に対してはリン酸亜鉛を用いて平均厚み20nmの被覆部を形成した。また、最終的に大部分が小粒子となる軟磁性金属粉末に対してはリン酸亜鉛を用いて平均厚み10nmの被覆部を形成した。 For the soft magnetic metal powder that will eventually become mostly large particles, a coating with an average thickness of 20 nm was formed using zinc phosphate. For the soft magnetic metal powder that will eventually become mostly small particles, a coating with an average thickness of 10 nm was formed using zinc phosphate.
そして、最終的に大部分が大粒子となる軟磁性金属粉末と最終的に大部分が小粒子となる軟磁性金属粉末とを質量比で8:2の割合になるように混合した。粉末の密度が同一であれば、上記の質量比と面積比(S1:S2)とはおおよそ一致する。また、大粒子と小粒子の面積比および各粒子の密度より大粒子と小粒子の質量比を算出することも可能であるさらに、混合して得られた軟磁性金属粉末100質量部に対して、エポキシ樹脂が3質量部となるようにアセトンにて希釈して添加した。そして、ニーダーで混錬し、乾燥して得られた凝集物を体積粒度分布で平均粒子径が355μm以下となるように整粒して顆粒を得た。これを金型に充填した。金型の形状は最終的に得られる磁気コアの形状がトロイダルとなるようにした。 Then, the soft magnetic metal powder that will eventually become mostly large particles and the soft magnetic metal powder that will eventually become mostly small particles were mixed in a mass ratio of 8:2. If the powder densities are the same, the above mass ratio and area ratio (S1:S2) will roughly match. It is also possible to calculate the mass ratio of the large particles to the small particles from the area ratio of the large particles to the small particles and the density of each particle. Furthermore, epoxy resin was diluted with acetone and added to 100 parts by mass of the soft magnetic metal powder obtained by mixing to make 3 parts by mass. The mixture was then kneaded in a kneader, dried, and the resulting aggregate was sized to have an average particle diameter of 355 μm or less in the volume particle size distribution to obtain granules. This was filled into a mold. The shape of the mold was such that the shape of the magnetic core finally obtained was toroidal.
次に軟磁性金属粉末を加圧成形した。この際に得られる磁気コアの充填率が表1に示す値となるように成形圧を制御した。具体的には、成形圧は1~8ton/cm2の範囲内で制御した。 Next, the soft magnetic metal powder was pressure-molded. The molding pressure was controlled so that the packing rate of the resulting magnetic core would be the value shown in Table 1. Specifically, the molding pressure was controlled within the range of 1 to 8 ton/ cm2 .
各実験例について成形方向(高さ方向)に平行に切断した断面を観察した。具体的には、SEMを用いて大粒子が10個以上見えるように観察範囲を設定して観察した。倍率は1000倍とした。また、各実験例について磁気コアに含まれる全軟磁性粒子に対する大粒子の面積割合が10%以上であり、小粒子の面積割合が10%以上であることを確認した。 For each experimental example, a cross section cut parallel to the molding direction (height direction) was observed. Specifically, an SEM was used to set the observation range so that 10 or more large particles were visible. The magnification was 1000x. It was also confirmed that for each experimental example, the area ratio of large particles to the total soft magnetic particles contained in the magnetic core was 10% or more, and the area ratio of small particles was 10% or more.
そして、各実験例の磁気コアにおける大粒子の平均アスペクト比A1、大粒子の平均楕円円形度、小粒子の平均アスペクト比A2、軟磁性粒子のHeywood径の最大値、充填率、比透磁率および耐電圧特性を測定した。各磁気コアのA1、A2、大粒子の平均楕円円形度、Heywood径の最大値および充填率はSEM画像より算出した。比透磁率はインピーダンス/GAIN-PHASE ANALYZER(横河ヒューレットパッカード株式会社製、4194A)を用いて測定した。比透磁率は40より高い場合を良好とした。 The average aspect ratio A1 of the large particles, the average ellipticity of the large particles, the average aspect ratio A2 of the small particles, the maximum Heywood diameter of the soft magnetic particles, the filling rate, the relative magnetic permeability, and the voltage resistance characteristics of the magnetic cores of each experimental example were measured. A1, A2, the average ellipticity of the large particles, the maximum Heywood diameter, and the filling rate of each magnetic core were calculated from SEM images. The relative magnetic permeability was measured using an impedance/gain-phase analyzer (4194A, manufactured by Yokogawa Hewlett-Packard Co., Ltd.). A relative magnetic permeability higher than 40 was considered good.
各磁気コアの耐電圧特性は、磁気コアに対し一対のIn-Ga電極を形成し、一対のIn-Ga電極を一対の銅板で挟み、一対の銅板に電圧を印加して1mAの電流が流れた時の電圧を評価した。本実験例では50V/mm以上である場合を良好とした。結果を表1に示す。 The withstand voltage characteristics of each magnetic core were evaluated by forming a pair of In-Ga electrodes on the magnetic core, sandwiching the pair of In-Ga electrodes between a pair of copper plates, and applying a voltage to the pair of copper plates to evaluate the voltage when a current of 1 mA flows. In this experimental example, a value of 50 V/mm or more was considered good. The results are shown in Table 1.
表1より、1.00≦A1≦1.50、1.30≦A2≦2.50、A1<A2をすべて満たす各実施例は、1.00≦A1≦1.50、1.30≦A2≦2.50、A1<A2のいずれかを満たさない各比較例と比較して耐電圧特性が著しく向上した。また、充填率は各実施例および各比較例でいずれも同等であり、比透磁率は各実施例でいずれも良好であった。 From Table 1, the examples that satisfied all of 1.00≦A1≦1.50, 1.30≦A2≦2.50, and A1<A2 had significantly improved voltage resistance characteristics compared to the comparative examples that did not satisfy any of 1.00≦A1≦1.50, 1.30≦A2≦2.50, and A1<A2. In addition, the filling factor was the same in each example and each comparative example, and the relative permeability was good in each example.
実験例2
実験例2では、以下に記載する点以外は実験例1と同条件で実施した。実験例2では、最終的に大部分が大粒子となる軟磁性金属粉末を作製する際のガス圧力を変化させた。そして、当該軟磁性金属粉末の平均粒子径、および、最終的に得られる磁気コアにおける大粒子の平均アスペクト比A1が、それぞれ表5に示す値となるようにした。また、気流分級機を用いて粗粉および/または微粉を適宜除去することで、最終的に大部分が小粒子となる軟磁性金属粉末の平均粒子径が表4に示す値になるように制御した。また、各実施例について実験例1と同様に磁気コアに含まれる全軟磁性粒子に対する大粒子の面積割合が10%以上であり、小粒子の面積割合が10%以上であること、大粒子の平均楕円円形度が0.95以上であること、および、最終的に大部分が大粒子となる軟磁性金属粉末がナノ結晶構造であることを確認した。
Experimental Example 2
In Experimental Example 2, the experiment was carried out under the same conditions as in Experimental Example 1, except for the points described below. In Experimental Example 2, the gas pressure was changed when preparing the soft magnetic metal powder that would eventually become mostly large particles. The average particle size of the soft magnetic metal powder and the average aspect ratio A1 of the large particles in the finally obtained magnetic core were set to the values shown in Table 5. In addition, the average particle size of the soft magnetic metal powder that would eventually become mostly small particles was controlled to the values shown in Table 4 by appropriately removing coarse powder and/or fine powder using an air classifier. In addition, for each example, it was confirmed that the area ratio of the large particles to the total soft magnetic particles contained in the magnetic core was 10% or more, the area ratio of the small particles was 10% or more, the average ellipticity of the large particles was 0.95 or more, and the soft magnetic metal powder that would eventually become mostly large particles had a nanocrystalline structure.
表4より、軟磁性金属粉末の平均粒子径を変化させても、1.00≦A1≦1.50、1.30≦A2≦2.50、A1<A2をすべて満たす各実施例は、高い比透磁率を有しているにもかかわらず耐電圧特性も良好であった。なお、軟磁性粒子のHeywood径の最大値が40μmを超えている試料No.31と比較して、他の実施例は耐電圧特性がさらに良好であった。 As can be seen from Table 4, even when the average particle size of the soft magnetic metal powder was changed, each of the examples that satisfied all of the conditions 1.00≦A1≦1.50, 1.30≦A2≦2.50, and A1<A2 had good voltage resistance characteristics despite having a high relative magnetic permeability. In addition, compared to sample No. 31, in which the maximum Heywood diameter of the soft magnetic particles exceeded 40 μm, the other examples had even better voltage resistance characteristics.
実験例3
実験例3では、大粒子の平均アスペクト比A1および平均楕円円形度についてアトマイズ条件を実験例1から変化させることにより制御した。アトマイズ条件を表7に示す。試料No.38~42のアトマイズ条件は試料No.9と同条件である。
Experimental Example 3
In Experimental Example 3, the average aspect ratio A1 and average ellipticity of the large particles were controlled by changing the atomization conditions from those in Experimental Example 1. The atomization conditions are shown in Table 7. The atomization conditions for Samples No. 38 to 42 were the same as those for Sample No. 9.
また、実験例3では、最終的に大部分が大粒子となる軟磁性金属粉末について、実験例1、2と同様に熱処理を行って各軟磁性金属粉末がナノ結晶構造を有する場合と、熱処理を行わずに各軟磁性金属粉末が非晶質のみからなる構造またはナノヘテロ構造を有する場合と、を作製した。なお、熱処理を行わない場合には、モフォロギG3で評価した最終的に大部分が大粒子となる軟磁性金属粉末の個数基準での平均粒子径(D50)は10.4μmとなっていた。 In Experimental Example 3, the soft magnetic metal powders that would eventually become mostly large particles were heat-treated in the same manner as in Experimental Examples 1 and 2 to produce soft magnetic metal powders with a nanocrystalline structure, and soft magnetic metal powders without heat treatment to produce soft magnetic metal powders with an amorphous structure or nanoheterostructure. When heat treatment was not performed, the average particle size (D50) of the soft magnetic metal powders that would eventually become mostly large particles was 10.4 μm based on the number of particles.
さらに、試料No.39、41では、最終的に大部分が小粒子となる軟磁性金属粉末について、FeおよびNiを主成分とする組成、すなわち、原子数比でNi80Fe20とした点以外は実験例1、2と同様にして軟磁性金属粉末を作製した。さらに、試料No.40、42では、最終的に大部分が小粒子となる軟磁性金属粉末について、FeおよびSiを主成分とし、さらにCrを含む組成、すなわち、原子数比でFe57.1Si28.6Cr14.3とした点以外は実験例1、2と同様にして軟磁性金属粉末を作製した。 Furthermore, in samples No. 39 and 41, the soft magnetic metal powder that will eventually become mostly small particles has a composition mainly composed of Fe and Ni, that is, the atomic ratio is Ni 80 Fe 20. The soft magnetic metal powder was produced in the same manner as in Experimental Examples 1 and 2. Furthermore, in samples No. 40 and 42, the soft magnetic metal powder that will eventually become mostly small particles has a composition mainly composed of Fe and Si and further contains Cr, that is, the atomic ratio is Fe 57.1 Si 28.6 Cr 14.3. The soft magnetic metal powder was produced in the same manner as in Experimental Examples 1 and 2.
上記の軟磁性金属粉末を適宜、組み合わせて磁気コアを作製した。結果を表6に示す。 The above soft magnetic metal powders were appropriately combined to produce magnetic cores. The results are shown in Table 6.
表6、表7より、大粒子の平均楕円円形度が低くなるほど耐電圧が低下する。さらに、小粒子の組成を変化させても耐電圧特性は大きく変化しないが、大粒子の微細構造が非晶質のみからなる構造やナノヘテロ構造である場合には、ナノ結晶構造である場合と比較して比透磁率が低くなった。 As can be seen from Tables 6 and 7, the lower the average ellipticity of the large particles, the lower the withstand voltage. Furthermore, changing the composition of the small particles does not significantly change the withstand voltage characteristics, but when the microstructure of the large particles is an amorphous structure or a nanoheterostructure, the relative permeability is lower than when it is a nanocrystalline structure.
実験例4
実験例4では、試料No.9について、リン酸亜鉛の添加量を変化させて各粒子のコーティング厚みを変化させた点以外は同条件で実施した。結果を表8に示す。
Experimental Example 4
In Experimental Example 4, the same conditions were used as for Sample No. 9, except that the amount of zinc phosphate added was changed to change the coating thickness of each particle. The results are shown in Table 8.
表8より、コーティング厚みが変化しても同様の傾向となった。また、コーティング厚みが大きいほど耐電圧特性は向上するが、比透磁率が低下する傾向となった。 As can be seen from Table 8, the same trend was observed even when the coating thickness was changed. In addition, the greater the coating thickness, the better the voltage resistance characteristics were, but the relative permeability tended to decrease.
実験例5
実験例5では、最終的に大部分が大粒子となる軟磁性金属粉末について、組成およびアトマイズ条件を制御することで結晶構造を変化させた。組成および結晶構造を表9に示す。具体的には、試料No.51~56のアトマイズ条件は表2に示した試料No.1のアトマイズ条件と同一とした。試料No.57~62のアトマイズ条件は冷却水を噴射しなかった点以外は試料No.1のアトマイズ条件と同一とした。試料No.51~62では熱処理を行わなかった。その他の点については実験例1と同様とした。また、大粒子の組成は原子数比で記載した。結果を表9に示す。
Experimental Example 5
In Experimental Example 5, the crystal structure of the soft magnetic metal powder, the majority of which eventually became large particles, was changed by controlling the composition and atomization conditions. The composition and crystal structure are shown in Table 9. Specifically, the atomization conditions for Samples No. 51 to 56 were the same as those for Sample No. 1 shown in Table 2. The atomization conditions for Samples No. 57 to 62 were the same as those for Sample No. 1, except that cooling water was not sprayed. No heat treatment was performed on Samples No. 51 to 62. The other points were the same as those in Experimental Example 1. The composition of the large particles was described in terms of atomic ratio. The results are shown in Table 9.
表9より、1.00≦A1≦1.50、1.30≦A2≦2.50、A1<A2をすべて満たす各実施例は、1.00≦A1≦1.50、1.30≦A2≦2.50、A1<A2のいずれかを満たさない各比較例と比較して耐電圧特性が著しく向上した。また、充填率は各実施例および各比較例でいずれも同等であり、比透磁率は各実施例でいずれも良好であった。なお、大粒子の微細構造が非晶質のみからなる構造である実施例(試料No.52~55)、および、大粒子の微細構造が結晶からなる構造であって結晶粒径が100nmを上回る粗大な結晶が含まれる構造である実施例(試料No.58~61)である場合には、大粒子の微細構造がナノ結晶からなる構造である実施例(試料No.5、13、17、21)と比較して比透磁率が低くなった。 From Table 9, the examples that satisfied all of 1.00≦A1≦1.50, 1.30≦A2≦2.50, and A1<A2 had significantly improved voltage resistance characteristics compared to the comparative examples that did not satisfy any of 1.00≦A1≦1.50, 1.30≦A2≦2.50, and A1<A2. In addition, the filling factor was the same in each example and each comparative example, and the relative permeability was good in each example. In addition, in the examples (samples No. 52 to 55) in which the microstructure of the large particles was made only of amorphous matter, and in the examples (samples No. 58 to 61) in which the microstructure of the large particles was made of crystals and contained coarse crystals with a crystal grain size exceeding 100 nm, the relative permeability was lower than in the examples (samples No. 5, 13, 17, and 21) in which the microstructure of the large particles was made of nanocrystals.
実験例6
実験例6では、試料No.1、5について、最終的に大部分が大粒子となる軟磁性金属粉末と、最終的に大部分が小粒子となる軟磁性金属粉末と、の混合割合を変化させて表10に示すS1:S2となるようにした。また、実験例1~5とは異なり、成形圧を4t/cm2に統一した。S1:S2を変化させた場合における充填率の変化について評価するためである。その他の点については同条件で実施した。結果を表10に示す。
Experimental Example 6
In Experimental Example 6, for Samples No. 1 and 5, the mixing ratio of the soft magnetic metal powder that will eventually become mostly large particles and the soft magnetic metal powder that will eventually become mostly small particles was changed to obtain S1:S2 as shown in Table 10. Also, unlike Experimental Examples 1 to 5, the molding pressure was unified to 4 t/ cm2 . This is to evaluate the change in the filling rate when S1:S2 is changed. The other points were carried out under the same conditions. The results are shown in Table 10.
表10より、S1:S2が互いに同一である実施例と比較例を比較する。1.00≦A1≦1.50、1.30≦A2≦2.50、A1<A2をすべて満たす各実施例は、1.00≦A1≦1.50、1.30≦A2≦2.50、A1<A2のいずれかを満たさない各比較例と比較して耐電圧特性が向上した。 Table 10 compares the examples and comparative examples in which S1:S2 are the same. The examples that satisfy all of 1.00≦A1≦1.50, 1.30≦A2≦2.50, and A1<A2 have improved voltage resistance characteristics compared to the comparative examples that do not satisfy any of 1.00≦A1≦1.50, 1.30≦A2≦2.50, and A1<A2.
表10より、成形圧が同一であれば、S1:S2が8:2である場合に充填率が高くなった。S1:S2が8:2である場合に比透磁率が最も高くなった。S1に対するS2の割合が大きいほど耐電圧特性が向上する傾向にあった。しかし、S1に対するS2の割合が大きいほど充填率が低下し、比透磁率が低下する傾向にあった。 From Table 10, if the molding pressure was the same, the filling rate was higher when S1:S2 was 8:2. The relative permeability was highest when S1:S2 was 8:2. The higher the ratio of S2 to S1, the more the voltage resistance characteristics tended to improve. However, the higher the ratio of S2 to S1, the lower the filling rate and the lower the relative permeability.
表10の各実施例について、成形圧を1~8t/cm2の間で変化させて充填率の変化を確認した。同一な成形圧で作製した実施例を比較する場合には、いずれの成形圧であっても、S1:S2が8:2である場合に充填率および比透磁率が高くなった。S1に対するS2の割合が大きいほど耐電圧特性が向上する傾向にあった。しかし、S1に対するS2の割合が大きいほど充填率が低下し、比透磁率が低下する傾向にあった。したがって、S1:S2が8:2である場合に充填性が最も良好になることが確認できた。 For each example in Table 10, the molding pressure was changed between 1 and 8 t/ cm2 to confirm the change in the filling rate. When comparing examples made at the same molding pressure, the filling rate and relative permeability were higher when S1:S2 was 8:2 regardless of the molding pressure. The higher the ratio of S2 to S1, the more the withstand voltage characteristics tended to improve. However, the higher the ratio of S2 to S1, the more the filling rate and the relative permeability tended to decrease. Therefore, it was confirmed that the filling property was best when S1:S2 was 8:2.
Claims (8)
前記大粒子の平均アスペクト比をA1、前記小粒子の平均アスペクト比をA2として、
1.00≦A1≦1.50
1.30≦A2≦2.50
A1<A2
を満たす磁気コア。 In a cross section, the large particles are observed as soft magnetic particles having a Heywood diameter of 5 μm or more and 25 μm or less, and the small particles are observed as soft magnetic particles having a Heywood diameter of 0.5 μm or more and 3 μm or less,
The average aspect ratio of the large particles is A1, and the average aspect ratio of the small particles is A2,
1.00≦A1≦1.50
1.30≦A2≦2.50
A1<A2
Meet the magnetic core.
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