(57)【要約】【課題】  厚みが異なる部分を有する磁心であっても、焼成時の変形が小さく、焼成後に研磨がほとんど不要であり、製造時のコスト（磁心材料コスト、研磨コストなど）を低減することができる磁心の製造方法を提供すること。【解決手段】  一部分１２の厚みが他の部分よりも薄く構成してある磁心２を、一体的にプレス加工して製造することができる方法である。この方法は、比較的に薄い部分１２を形成するための第１金型部分２６と、比較的に厚い部分を形成するための第２金型部分２８とを、プレス方向に相対移動自在に配置し、第１金型部分２６および第２金型部分２８で構成してある金型のキャビティに充填される粉体をプレス成形して圧縮成形体２ａを形成する工程と、圧縮成形体２ａを焼成する工程とを有する。圧縮成形体２ａにおける薄い部分１２と、厚い部分との密度の最大バラツキが小さくなるように、第１金型部分２６および第２金型部分２８にプレス力を別々に加える。【選択図】        図３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部分の厚みが他の部分よりも薄く構成してある磁心を、一体的にプレス加工して製造することができる方法であり、
比較的に薄い部分を形成するための第１金型部分と、比較的に厚い部分を形成するための第２金型部分とを、プレス方向に相対移動自在に配置し、前記第１金型部分および前記第２金型部分で構成してある金型のキャビティに充填される粉体をプレス成形して圧縮成形体を形成する工程と、
前記圧縮成形体を焼成する工程とを有し、
前記圧縮成形体における薄い部分と、前記厚い部分との密度の最大バラツキが小さくなるように、前記第１金型部分および前記第２金型部分にプレス力を別々に加えることを特徴とする
磁心の製造方法。
【請求項２】
前記磁心が、
断面矩形の棒状のＩ型コアと組み合わされて閉磁路コアを構成する細長い矩形リング形状の枠形コアであり、
長手方向に沿って平行に延在する一対の長辺部分と、
前記長辺部分の両端を各々一体的に連絡するように平行に配置してある一対の短辺部分と、を有し、
それぞれの前記短辺部分の上部には、前記Ｉ型コアの両端が着脱自在に嵌め込まれる取付溝が形成してあり、その取付溝が形成される前記短辺部分の厚みが前記長辺部分の厚みよりも薄く構成してあることを特徴とする請求項１に記載の磁心の製造方法。
【請求項３】
前記圧縮成形体における薄い部分と、前記厚い部分との密度の最大バラツキが０．１６Ｍｇ／ｍ３  以内となるように、前記第１金型部分および前記第２金型部分にプレス力を別々に加えることを特徴とする
請求項１または２に記載の磁心の製造方法。
【請求項４】
前記圧縮成形体における薄い部分と、前記厚い部分との密度の最大バラツキが０．０８Ｍｇ／ｍ３  以内となるように、前記第１金型部分および前記第２金型部分にプレス力を別々に加えることを特徴とする
請求項３に記載の磁心の製造方法。
【請求項５】
焼成後の磁心におけるいずれの表面に対しても、研磨処理を行わないことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁心の製造方法。
【請求項６】
焼成後の磁心における比較的に厚みが薄い部分のみ研磨処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁心の製造方法。
【請求項７】
前記金型のキャビティに充填される粉体が、ＭｎＺｎ系フェライト材料である請求項１〜６のいずれかに記載の磁心の製造方法。
【請求項８】
前記ＭｎＺｎ系フェライトが、
Ｆｅ２Ｏ３  ：  ５０．０  〜  ７０．０  ｍｏｌ％  および  ＺｎＯ  ：  ０  〜  ３０．０  ｍｏｌ％  を含み、残部が実質的に  ＭｎＯ  から成る請求項７に記載の磁心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスやチョークコイルなどに用いる磁心の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種電子機器には小型化、薄型化、高性能化などの要求が高まっており、スイッチング電源やトランスや磁心などの形状も小型化、薄型化、複雑化、高寸法精度化などが求められている。磁心の小型化、薄型化、高寸法精度化などに伴い、磁心を製造する際に課題が生じてくる。例えば一部分の厚みが他の部分よりも薄く構成される磁心では、焼成時に変形などが発生しやすくなり充分な寸法精度が得られなくなる。これを防止する手段として、芯心全体の厚みが同じになるように成形しておいて焼成時の変形を低減させることなどが考えられる。しかしながら、このような手段の場合、焼成後の磁心に他の部分よりも薄く構成される部分を形成するための研磨を施さなければならず、製造する際のコスト（磁心材料コスト、研磨コストなど）が増大することになる。
【０００３】
具体的には、下記の特許文献１に示す磁心の形状が知られており、この文献に示す枠形の磁心は縦横対称形状のため焼成時の変形が発生しにくいと述べられているが、取付溝も含めて一体的に成形しようとすると、焼成時の変形が問題となってくる。
【特許文献１】特開平７−２３０９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、厚みが異なる部分を有する磁心であっても、焼成時の変形が小さく、焼成後に研磨がほとんど不要であり、製造時のコスト（磁心材料コスト、研磨コストなど）を低減することができる磁心の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明に係る磁心の製造方法は、
一部分の厚みが他の部分よりも薄く構成してある磁心を、一体的にプレス加工して製造することができる方法であり、
比較的に薄い部分を形成するための第１金型部分と、比較的に厚い部分を形成するための第２金型部分とを、プレス方向に相対移動自在に配置し、前記第１金型部分および前記第２金型部分で構成してある金型のキャビティに充填される粉体をプレス成形して圧縮成形体を形成する工程と、
前記圧縮成形体を焼成する工程とを有し、
前記圧縮成形体における薄い部分と、前記厚い部分との密度の最大バラツキが小さくなるように、前記第１金型部分および前記第２金型部分にプレス力を別々に加えることを特徴とする。
なお、本発明において、相対移動自在とは、いずれか一方を固定して、他方を移動させても良いし、他方を固定して一方を移動させても良いし、あるいは、これらの双方を移動させても良いという意味である。
【０００６】
好ましくは、前記磁心が、
断面矩形の棒状のＩ型コアと組み合わされて閉磁路コアを構成する細長い矩形リング形状の枠形コアであり、
長手方向に沿って平行に延在する一対の長辺部分と、
前記長辺部分の両端を各々一体的に連絡するように平行に配置してある一対の短辺部分と、を有し、
それぞれの前記短辺部分の上部には、前記Ｉ型コアの両端が着脱自在に嵌め込まれる取付溝が形成してあり、その取付溝が形成される前記短辺部分の厚みが前記長辺部分の厚みよりも薄く構成してある。
【０００７】
好ましくは、前記圧縮成形体における薄い部分と、前記厚い部分との密度の最大バラツキが０．１６Ｍｇ／ｍ３  以内、さらに好ましくは０．０８Ｍｇ／ｍ３  以内、特に好ましくは０．０２Ｍｇ／ｍ３  以内となるように、前記第１金型部分および前記第２金型部分にプレス力を別々に加える。
【０００８】
好ましくは、焼成後の成形体におけるいずれの表面に対しても、研磨処理を行わないが、焼成後の成形体における比較的に厚みが薄い部分のみ研磨処理を行っても良い。
【０００９】
好ましくは、前記金型のキャビティに充填される粉体が、ＭｎＺｎ系フェライト材料であり、
さらに好ましくは、前記ＭｎＺｎ系フェライトが、
Ｆｅ２Ｏ３  ：  ５０．０  〜  ７０．０  ｍｏｌ％  および  ＺｎＯ  ：  ０  〜  ３０．０  ｍｏｌ％  を含み、残部が実質的に  ＭｎＯ  から成る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明者等は、上記目的を達成するために、焼成後の磁心において、研磨を施さなくても変形を少なくするように鋭意検討した結果、焼成する前の粉体の圧縮成形体において、各部分の密度を均一となるように成型することにより、焼成後でも変形量が小さく高寸法精度の磁心を製造することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１１】
本発明によれば、厚みが異なる部分を有する磁心であっても、焼成後に研磨を施さなくても変形の少ない高寸法精度の磁心を製造することができるため、研磨代の不要による磁心材料量の削減、研磨に要するエネルギー・設備・部材などの削減、研磨により発生する材料の削減などを図ることが可能になる。
【００１２】
本発明では、圧縮成形体における薄い部分と、厚い部分との密度の最大バラツキが０．１６Ｍｇ／ｍ３  以内となるように、第１金型部分および前記第２金型部分にプレス力を別々に加えることで、焼成後の変形は、最大で、０．２０ｍｍ以内となる。また、厚い部分との密度の最大バラツキが０．０８Ｍｇ／ｍ３  以内となるように、第１金型部分および前記第２金型部分にプレス力を別々に加えることで、焼成後の変形は、最大で、０．０８ｍｍ以内となる。さらに、厚い部分との密度の最大バラツキが０．０２Ｍｇ／ｍ３  以内となるように、第１金型部分および前記第２金型部分にプレス力を別々に加えることで、焼成後の変形は、最大で、０．０１ｍｍ以内となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る磁心の斜視図、
図２は図１に示す磁心と組み合わせて用いられるＩ形磁心の斜視図、
図３Ａは図１に示す磁心における焼成前の圧縮成形体を形成するための金型の要部断面図、
図３Ｂは図３Ａに示す金型の部分斜視図、
図４は圧縮成形体の平面図、
図５は焼成後の焼結体の変形量を示す概略図である。
【００１４】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る磁心２は、図２に示す断面矩形の棒状のＩ型コア（磁心）４と組み合わされて閉磁路コアを構成する。具体的には、Ｉ型コア（磁心）４の周囲に導線が巻回され、このコア４の両端部が磁心２の取付溝に嵌合される。
【００１５】
図１に示す磁心２は、中央部に矩形状の貫通孔６が形成してあり、全体として、細長い矩形リング形状の枠形コアであり、長手方向Ｘに沿って平行に延在する一対の長辺部分８を有する。また、この磁心２は、長辺部分８、８の両端を各々一体的に連絡するように、幅方向Ｙに沿って平行に配置してある一対の短辺部分１０，１０を有する。
【００１６】
それぞれの短辺部分１０の中央上部には、図２に示すＩ型コアの両端が着脱自在に嵌め込まれる取付溝１２、１２が形成してあり、その取付溝１２，１２が形成される短辺部分１０の厚みが長辺部分８の厚みよりも薄く構成してある。取付溝１２の幅ｗ１は、Ｉ型コア４の幅ｗ２と略同じか、それよりも広い幅である。また、取付溝１２の深さｄ１は、Ｉ型コア４の厚みｄ２と略同じか、それよりも深い幅である。
【００１７】
このため、取付溝１２が形成してある短辺部分１０の厚み（上下方向Ｚ）は、その他の部分（残りの短辺部分１０および長辺部分８）に比較して、１０〜９０％程度に薄くなる。
【００１８】
図１に示す磁心２を製造するために、本実施形態では、図３Ａおよび図３Ｂに示す金型装置２０が用いられる。この金型装置２０は、枠金型２２を有し、この枠金型２２の中空部２４の中心部に、図３Ｂに示す中棒金型６ａが配置してある。この中棒金型６ａは、図３Ａに示す枠金型２２と一体に上下方向Ｚに同時に移動可能に配置してある。なお、図３Ｂでは、枠金型２２の図示を省略している。
中棒金型６ａと枠金型２２との間の空間には、下パンチ２８と、取付溝形成金型２６が配置してある。下パンチ２８は、金型装置２０に対して固定して配置されている。取付溝形成金型２６は、下パンチ２８に対して、上下方向Ｚに移動可能に配置してある。
これらの取付溝形成金型２６および下パンチ２８の上方には、四角リング形状の上パンチ３０が中空部２４の内面を上下方向Ｚに移動自在に配置してある。本実施形態では、中棒金型６ａと枠金型２２との間の空間が、圧縮成形体２ａを成形するためのキャビティ３２であり、中棒金型６ａは、圧縮成形体２ａの貫通孔６を形成する部分である。
【００１９】
金型装置２０のキャビティ３２には、磁心２を形成するためのフェライト材料が予め充填される。フェライト材料としては、特に限定されないが、たとえばＭｎＺｎ系フェライト材料が用いられる。ＭｎＺｎ系フェライトは、一般に、Ｆｅ２Ｏ３  ：  ５０．０  〜  ７０．０  ｍｏｌ％  および  ＺｎＯ  ：  ０  〜  ３０．０  ｍｏｌ％  を含み、残部が実質的に  ＭｎＯ  から成る。圧縮成形される前のフェライト材料（顆粒）の平均粒径は、たとえば５０〜２００μｍ程度である。
【００２０】
図３Ａおよび図３Ｂにおいて、上パンチ３０を下側に移動して、上パンチ３０と下パンチ２８との間、および上パンチ３０と取付溝形成金型２６との間で、フェライト材料が圧縮成形され、図１に示す磁心２の上下を逆にした形状の圧縮成形体２ａが得られる。図３Ａに示す取付溝形成金型２６の上部には、図１に示す取付溝１２を形成するための金型上面１２ｂが形成してある。
なお、上パンチ３０が下方に移動すると、下パンチ２８は移動しないが、取付溝形成金型２６は、上パンチ３０の下方移動に応じて移動する。ただし、取付溝形成金型２６の下方移動は、上パンチ３０の下方移動とは同じではなく、取付溝形成金型２６の上に位置するフェライト材料に印加される圧力と、下パンチ２８の上に位置するフェライト材料に印加される圧力とが同じになるように制御される。
【００２１】
取付溝形成金型２６の金型上面１２ｂの上に位置する材料が圧縮成形されて、焼成前取付溝１２ａが形成されている部分の焼成前短辺部分１０ａとなり、下パンチ２８の上部に位置する材料が圧縮成形されて、焼成前取付溝１２ａが形成されていない焼成前長辺部分８ａ（焼成前取付溝１２ａが形成されていない部分の焼成前短辺部分１０ａも含む）となる。下パンチ２８は、装置２０に固定して配置されており、取付溝形成金型２６が下方向に移動可能に配置されている部分（溝部）のみが、他部と別々に加圧制御され、その他の部分とで、圧縮成形時の加圧力を別々に制御することが可能となる。
【００２２】
本実施形態では、金型装置２０により成形される圧縮成形体における薄い部分（図１に示す取付溝１２が形成される部分）と、厚い部分（図１に示す長辺部分８）との密度の最大バラツキが０．１６Ｍｇ／ｍ３  以内となるように、上パンチ３０を移動させ、下パンチ２８を固定し、取付溝形成金型２６を下パンチ２８に対して移動させることで、その部分のプレス力を別々に制御することができる。そして、取付溝形成金型２６の上に位置するフェライト材料に印加される圧力と、下パンチ２８の上に位置するフェライト材料に印加される圧力とが同じになるように上パンチ３０および取付溝形成金型２６の移動を制御する。その結果、圧縮成形体における各部において、圧力が均等に印加される。
【００２３】
このようにして得られた圧縮成形体２ａは、次に、必要に応じて脱バインダ処理され、その後に焼成される。脱バインダ条件および焼成条件は、圧縮成形体２ａを構成するフェライトの材質などにより決定される。焼成の際には、焼成用治具の上に、平均粒径が１００〜２００μｍ程度の酸化ジルコニウムなどを散布して収縮過程での滑りを促進させ（焼成用治具との摩擦を緩和させ）、その上に、複数の圧縮成形体を置いて焼成する。
【００２４】
この実施形態では、密度の最大バラツキが０．１６Ｍｇ／ｍ３  以内となるように、上パンチ３０に対して下パンチ２８および取付溝形成金型２６にプレス力を別々に加える（下パンチ２８は固定してある）ことで、焼成後の成形体の変形は、最大で、０．２０ｍｍ以内となる。
【００２５】
また、厚い部分との密度の最大バラツキが０．０８Ｍｇ／ｍ３  以内となるように、プレス力を加えることで、焼成後の変形は、最大で、０．０８ｍｍ以内となる。さらに、厚い部分との密度の最大バラツキが０．０２Ｍｇ／ｍ３  以内となるように、プレス力を加えることで、焼成後の変形は、最大で、０．０１ｍｍ以内となる。
【００２６】
したがって、本実施形態の方法では、焼成後に研磨を施さなくても変形の少ない高寸法精度の磁心２を製造することができるため、研磨代の不要による磁心材料量の削減、研磨に要するエネルギー・設備・部材などの削減、研磨により発生する材料の削減などを図ることが可能になる。
【００２７】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
たとえば、トランスなどで使用される状態によっては、図１に示す取付溝１２の表面は面精度が必要となり研磨を施さなければならない場合もある。ただし、この場合の研磨の目的は、取付溝を形成するための研磨とは異なる。
【実施例】
【００２８】
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。
【００２９】
実施例１
【００３０】
本発明において、磁心としてはＭｎＺｎ系フェライトを用いた。主成分の出発原料として、Ｆｅ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４、ＺｎＯを使用し、その他副成分を含有させた。
【００３１】
出発原料を秤量し、湿式混合した後に乾燥させ、大気中で２時間９００°Ｃで仮焼成した。これにより得られた仮焼成体に副成分を添加し、粉砕することにより混合した。混合後、適当なバインダー、例えばポリビニルアルコールを加え、スプレードライヤー等にて造粒し、平均粒径が５０〜２００μｍの顆粒を得た。次に、この顆粒を、図３Ａに示す金型装置２０のキャビティに充填し、図１に示す形状に圧縮成形した。
【００３２】
さらに、得られた圧縮成形体２ａを、酸素濃度を制御した雰囲気下において  約１２５０〜１４００°Ｃで焼成して、図１に示す焼結体の磁心２を得た。焼成の際は、焼成用治具の上に、平均粒径が約１００〜２００μｍの酸化ジルコニウムなどの粉を散布し、その上に圧縮成形した磁心を置いた。
【００３３】
表１に、磁心各部の成形体密度と、焼結体の変形量を示す。焼結体の変形量は、図５に示すように、磁心における長手方向Ｘの端部の幅方向Ｙの端部寸法Ａ１とＡ２とを測定し、そのうちの小さい方の値をＡｍｉｎ．とし、このＡｍｉｎ．とと中央部寸法Ｂとの差Ｂ−Ａｍｉｎ．を表している。
【００３４】
なお、表１において、成形体密度の差（密度の最大バラツキ）は、図３Ａに示す金型装置２０を用いてプレス成形した後の圧縮成形２ａの各部の密度を、図４に示すように、磁心を８分割して、各部において測定した密度の最大値と最小値との差を表している。
【００３５】
表１に示すように、磁心各部の成形体密度の差を小さくすることにより、焼結体の変形量を小さくすることができ、焼成後に研磨を施さなくても変形の少ない高寸法精度の磁心を製造することができることが確認された。磁心各部の成形体密度の差としては、表１の結果から、好ましくは、０．１６Ｍｇ／ｍ３  以内、さらに好ましくは、０．０８Ｍｇ／ｍ３  以内、特に好ましくは、０．０２Ｍｇ／ｍ３  以内とすることで、焼成後の変形は、０．２０ｍｍ以内、０．０８ｍｍ以内、特に０．０１ｍｍ以内となることが確認された。
【００３６】
【表１】
2006278533.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係る磁心の斜視図である。
【図２】図２は図１に示す磁心と組み合わせて用いられるＩ形磁心の斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは図１に示す磁心における焼成前の圧縮成形体を形成するための金型の要部断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは図３Ａに示す金型の部分斜視図である。
【図４】図４は圧縮成形体の平面図である。
【図５】図５は焼成後の焼結体の変形量を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３８】
２…  磁心
２ａ…  圧縮成形体
４…  Ｉ形磁心
８…  長辺部分
８ａ…  焼成前長辺部分
１０…  短辺部分
１０ａ…  焼成前短辺部分
１２…  取付溝
１２ａ…  焼成前取付溝
２０…  金型装置
２２…  枠金型
２４…  中空部
２６…  取付溝形成金型
２８…  下パンチ
３０…  上パンチ
３２…  キャビティ
【図１】
2006278533.tif 000004
【図２】
2006278533.tif 000005
【図３Ａ】
2006278533.tif 000006
【図３Ｂ】
2006278533.tif 000007
【図４】
2006278533.tif 000008
【図５】
2006278533.tif 000009