(57)【要約】強磁性粉末複合材料が形状異方性の粉末粒子と形状等方性の粉末粒子との合金粉末からなる合金粉末混合物と、注型用樹脂とを有し、少なくとも１つの巻線（１２、２２、３２）及び強磁性粉末複合材料から成る軟磁性鉄心（１１、２１、３１）を備えた誘導部品（１０、２０、３０）に関する。形状異方性の粉末粒子と形状等方性の粉末粒子との混合物を用いたことにより、優れた造形性と高い充填密度をもって、高い透磁率と飽和磁束密度の誘導部品を得ることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの巻線（１２、２２、３２）と、強磁性の粉末複合材料から成る軟磁性鉄心（１１、２１、３１）を有する誘導部品（１０、２０、３０）において、強磁性の粉末複合材料が、形状異方性並びに形状等方性の粉末粒子を含む合金粉末でできた合金粉末混合物及び注型用樹脂を有することを特徴とする誘導部品。
【請求項２】
前記合金粉末混合物が１５０ｍＡ／ｃｍ以下の抗磁力、約零の飽和磁気歪み及び結晶異方性、０．７Ｔ以上の飽和磁束密度及び０．４Ω・ｍｍ2／ｍ以上の比抵抗を有することを特徴とする請求項１記載の誘導部品。
【請求項３】
形状異方性の粉末粒子が非晶質、ナノ結晶又は結晶合金を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の誘導部品。
【請求項４】
形状異方性の粉末粒子が１．５以上のアスペクト比を有する楕円形であることを特徴とする請求項１又は２記載の誘導部品。
【請求項５】
形状異方性の粒子粉末が３０〜２００μmの粒径を有するこ とを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の誘導部品。
【請求項６】
形状等方性の粉末粒子が表面を絶縁されていることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の誘導部品。
【請求項７】
前記合金粉末混合物が異方性の合金粉末の他に、２つの形状等方性の合金粉末を含み、その中の一方は粒径３０〜２００μmの粗い粒子であ り、もう一方は粒径１０μm以下の微細な粒子であることを特徴とする請求項１ 乃至６の１つに記載の誘導部品。
【請求項８】
合金粉末混合物における形状異方性粒子の合金粉末分が５〜６５体積％であり、粗い形状等方性粒子の合金粉末分が５〜６５体積％であり、微細な形状等方性粒子の合金粉末分が２５〜３０体積％であることを特徴とする請求項７記載の誘導部品。
【請求項９】
形状等方性の粉末粒子が鉄カルボニルを含むことを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の誘導部品。
【請求項１０】
形状異方性の粉末粒子がＦｅＳｉ合金及び／又はＦｅＡｌＳｉ合金及び／又はＦｅＮｉ合金及び／又は非晶質又はナノ結晶のＦｅ又はＣｏベース合金を含むことを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の誘導部品。
【請求項１１】
注型用樹脂が未硬化状態で５０ｍＰａｓ以下の粘度と、硬化状態で１５０℃以上の長期使用温度を有することを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の誘導部品。
【請求項１２】
注型用樹脂として、エポキシド、エポキシ化ポリウレタン並びにメチルアクリレートエステルの群から成る少なくとも１つの樹脂を使用さることを特徴とする請求項１１記載の誘導部品。
【請求項１３】
粉末複合材料における合金粉末混合物分が７０〜７５体積％であり、注型用樹脂分が２５〜３０体積％であることを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記載の誘導部品。
【請求項１４】
粉末複合材料が、流動補助剤の添加物を含むことを特徴とする請求項１乃至１３の１つに記載の誘導部品。
【請求項１５】
誘導部品（３０）が容器（３４）有することを特徴とする請求項１乃至１４の１つに記載の誘導部品。
【請求項１６】
ａ）型（ｌａ、１ｂ、１ｃ）、合金粉末混合物及び注型用樹脂配合物を準備し、
ｂ）型（１ａ、１ｂ、１ｃ）を合金粉末混合物で満たし、
ｃ）型（１ａ、１ｂ、１ｃ）に注型用樹脂配合物を注型し、
ｄ）この注型用樹脂配合物を硬化させる
各工程を特徴とする請求項１乃至１５の１つに記載の誘導部品の製造方法。
【請求項１７】
ａ）型（１ａ、１ｂ、１ｃ）、合金粉末混合物及び注型用樹脂配合物を準備し、
ｂ）合金粉末混合物と注型用樹脂配合物を混合して注型用樹脂粉末配合物とし、
ｃ）この注型用樹脂粉末配合物を型（１ａ、１ｂ、１ｃ）に注型し、
ｄ）この注型用樹脂粉末配合物を硬化させる
各工程を特徴とする請求項１乃至１５の１つに記載の誘導部品の製造方法。
【請求項１８】
絶縁層を備えた丸線又は平形線でできた少なくとも１つの巻線（１２、２２、３２）を取付けた型（１ａ、１ｂ、１ｃ）を用意することを特徴とする請求項１６又は１７記載の方法。
【請求項１９】
前記型（１ｃ）を誘導部品（３０）の容器（３４）として使用することを特徴とする請求項１６乃至１８の１つに記載の方法。
【請求項２０】
ポリマー成分及び重合開始剤から成る注型用樹脂配合物を使用することを特徴とする請求項１６乃至１９の１つに記載の方法。
【請求項２１】
ポリマー成分としてメタクリル酸メチルエステルを使用することを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
重合開始剤として過酸化ジベンゾイルを使用することを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
重合開始剤として２、２′−アゾ−イソ酪酸ジニトリルを使用することを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２４】
型に合金粉末を充填中及び／又は充填後、粉末粒子に磁場を加えて整列させることを特徴とする請求項１６乃至２３の１つに記載の方法。
【請求項２５】
巻線（１２、２２、３２）に通電することにより磁場を印加することを特徴とする請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
１０Ａ／ｃｍ以上の磁界強度で磁場を印加することを特徴とする請求項２４又は２５記載の方法。
【請求項２７】
型を合金粉末混合物、注型用樹脂配合物もしくは注型用樹脂粉末配合物で満たした後、この合金粉末混合物を振動させることによりその圧縮又は沈積を行うことを特徴とする請求項１６乃至２６の１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの巻線と、強磁性粉末複合材料でできた軟磁性鉄心を有する誘導部品及びその製造方法に関する。
【０００２】
圧縮した磁心として、或いは鋳造又はダイカストした磁心としての軟磁性粉末材料は、かなり以前から公知である。特にＦｅＳｉ又はＦｅＡｌＳｉ合金並びに種々のＮｉＦｅ合金のような鉄粉、鉄合金粉末がこれらの用途に適した合金として考慮の対象となる。
【０００３】
これらの結晶合金の他に、Ｆｅ又はＣｏベースの非晶質又はナノ結晶の合金も、周知の通り使用されている。
【０００４】
例えば日本国特許第３２１９３４号、同第３２１９３５号、同第３２１９３６号、同第３２１９３３号、同第１３７４３１号又は同第００５９０５０１号明細書から、プレス部品、ダイカスト部品又は無加圧インゴットとして加工される、軟磁性材料及び熱可塑性もしくは熱硬化性プラスチック材料から成る合成樹脂と結合した複合材料が公知である。形状異方性の磁性粒子の使用及び圧力、調整された流れ並びに外部磁場を使用して粒子を整列させ、透磁率を高めたこれらの粒子から成る複合部品の製造は、例えば日本国特許第２４０６３５号、同第５５０６１７０６号、同第１８１１７７号、同第１１２４０６３５号、同第０６３０９０５９号又は同第１００９２５８５号明細書に記載されている。
【０００５】
磁性粉末を、ごく微細なセラミックス粒子と組合せて絶縁性間隔保持物として使用することは、日本国特許第２４１６５８号明細書に開示されている。無加圧で鋳込む場合の実装密度を最適化するため、明らかに粒子の大きさの異なる（２〜３分の１）磁性粉末を使用することは、日本国特許第１１１０１９０６号、同第２４２４００号又は同第１１２１８２５６号明細書から推知できる。独国特許第３３３４８２７号又は同第２４５２２５２号明細書から軟磁性材料を含むコンパウンドでコイルを注型することは公知である。最後に日本国特許第０５２２３９３号明細書は、圧縮密度を最適化するために延性の異なる合金粉末を使用することを明らかにしている。
【０００６】
チョークコイル材料に使用するため、高い透磁率（μ＞４０）と直流磁場負荷容量（Gleichstromvorbelastbarkait）（Ｂｏ＞０．２Ｔ）の磁心を製造することは好ましい。直流磁場負荷容量は、磁性材料中に蓄えられるエネルギーの単位である（その定義については、Ｒ．Ｂｏｌｌ著、「軟磁性材料」、Siemens  AG、１９９０年、１４４頁以降参照のこと）。
【０００７】
一般的な製造方法は、例えばリング又はＥ字型の鉄心形状を有する相応しり工具内で鉄心を圧縮するものである。その際磁性粉末合金の圧縮には、約５〜１５ｔ／ｃｍ2の範囲の圧力が必要である。この成形に引続いて、大抵の合金の場合 ５００℃以上の温度範囲の熱処理が優れた軟磁性特性の回復に必要になる。これらの２つの処理工程、即ち高圧下の成形及びそれに次ぐこれらの熱処理手段は、磁性材料で被覆されたコイルを有する部品の製造を実際に不可能にする。
【０００８】
この種部品の製造には、実際には専ら鋳造法、即ちダイカスト法が適する。しかしこのような方法では、最高で７０体積％の範囲の比較的低い充填密度の磁性材料が得られるに過ぎない。従ってこの材料の典型的な透磁率は、約１０〜２０となる。この場合透磁率を高めるには、種々の直径の粉末粒子を含む粉末混合物によって充填密度の上昇と、従ってまた個々の粒子間の効果的な空隙の低下を達成できる。しかしこの措置では、約４０までの透磁率が得られるに過ぎない。
【０００９】
もう１つの実施可能性は、形状異方性の粒子の使用と、それに次ぐこの磁場内での整列であり、個々の粒子間の実効的な空隙を、粒子を大きく重複させることにより部分的に補うことができる。
【００１０】
しかしこの最後の変法も、一方で混合物の流動性を保証することを必要とし、他方で磁場内の形状異方性の粒子の整列をそれほど効果的に形成できないため、限界を持っている。外部磁場により粒子に加わる力の作用は、粒子の形状異方性の整列に使用できるに過ぎず、従って極端に制限される。
【００１１】
この整列は、例えば永久磁石の合金の場合に磁性粉末粒子の結晶異方性により可能な整列に比べると、ほど遠い効果を示すに過ぎない。これは結果として、形状異方性の粒子を磁場により高粘度のダイカストコンパウンド中で整列させることを実際に不可能にし、また比較的低粘度の注型用樹脂を含む鋳造コンパウンド中で、粉末粒子は全く僅かな整列を達成できるに過ぎない。従って部品の容積の大部分について形状異方性の粒子は、磁場による整列後も、ほぼ静的に配置されている。その際、磁化方向に平行にその面法線を有する磁性粉末粒子の大部分も部品内に位置することを回避できず、部品内の磁化に実際に寄与できない。
【００１２】
この磁化性材料における損失は、特に達成された飽和磁束密度即ち単方向磁場下での負荷容量（Gleichfeldvorbelastbarkeit）において磁性粉末混合物中に形状異方性の粒子を使用する場合に顕著に現れ、つまり数１００の範囲までの比較的高い透磁率を達成することはできるが、飽和磁束密度は著しく制限された儘である（典型的には０．２Ｔ以下）。
【００１３】
従って本発明の課題は、予め仕上げてあるコイルを、比較的高い透磁率（μ＞４０）又は飽和磁束密度（Ｂｏ＞０．３Ｔ）を許容する軟磁性材料で被覆することを可能にする誘導部品及びその製造方法を提供することにある。
【００１４】
この課題は、特許請求項１記載の誘導部品及び請求項１８及び１９に記載の製造方法により解決される。本発明の概念に基づく実施形態及び更なる改善は、従属請求項の対象である。
【００１５】
本発明の利点は、一般的な造型と高い充填密度を持つ誘導部品を、高い透磁率（μ＞４０）と飽和磁束密度（Ｂｏ＞０．３Ｔ）をもって提供できる点にある。
【００１６】
これは、冒頭に記載した形式の誘導部品の場合、強磁性粉末複合材料が、各々形状異方性の粉末粒子を有する合金粉末と、形状等方性の粉末粒子を有する合金粉末から成る合金粉末混合物及び注型用樹脂を含むことにより達成される。
【００１７】
その際この合金粉末混合物は、１５０ｍＡ／ｃｍ以下の抗磁力、ほぼ零の飽和磁気歪みと結晶異方性、０．７Ｔ以上の飽和磁束密度並びに０．４Ω・ｍｍ2／ ｍ以上の比抵抗を有すると有利である。その際、これらの形状異方性の粉末粒子は非晶質又はナノ結晶の合金から成るフレークであっても、１．５以上のアスペクト比を有する楕円形分を含んでいてもよい。その際形状異方性の粉末粒子に３０〜２００μmの粒径の有するものがよい。更に、形状異方性の粒子も、形状等 方性の粒子も、表面を絶縁されていてもよい。この表面の絶縁は、例えば酸化により及び／又はリン酸処理により生ずることができる。
【００１８】
本発明の更なる改善例では、この合金粉末混合物が、異方性の合金粉末の他に２つの形状等方性の合金粉末を含み、その一方の合金粉末は粒径３０〜２００μmの粗い粒子、もう一方は粒径１０μm以下の微細な粒子である。即ち、合金粉末混合物の５〜６５体積％は形状異方性の粒子を含む合金粉末分であり、５〜６５体積％は粗い形状等方性の粒子を含む合金粉末であり、２５〜３０体積％は形状等方性の微細な粒子を含む合金粉末である。
【００１９】
これら形状等方性の粉末粒子は、鉄カルボニルを含んでも良い。形状異方性の粉末粒子は、ＦｅＳｉ合金及び／又はＦｅＡｌＳｉ合金及び／又はＦｅＮｉ合金及び／又は非晶質又はナノ結晶のＦｅ又はＣｏベース合金を含んでもよい。
【００２０】
注型用樹脂は未硬化状態で５０ｍＰａｓ以下の粘度と、硬化状態で１５０℃以上の長期使用温度を有する。注型用樹脂としては、例えばエポキシド、エポキシ化ポリウレタン、ポリアミド並びにメタクリル酸エステルの群から成る樹脂が考慮の対象となる。
【００２１】
合金粉末混合物分が７０〜７５体積％で、注型用樹脂分が２５〜３０体積％であると有利である。更にまた、この粉末複合材料は例えばケイ酸をベースとする流動補助剤の添加物を含んでいても良い。
【００２２】
最後にこの誘導部品は容器を有していてもよい。
【００２３】
少なくとも１つの巻線と、強磁性粉末複合材料でできた軟磁性鉄心を有する本発明による誘導部品の製造方法は、第１の実施形では、以下の特徴を有する。
ａ）型、合金粉末混合物及び注型用樹脂配合物を準備し、
ｂ）型を合金粉末混合物で満たし、
ｃ）型内に注型用樹脂配合物を注型し、
ｄ）この注型用樹脂配合物を硬化させる。
【００２４】
本発明の別の実施形では、少なくとも１つの巻線と強磁性粉末複合材料でできた軟磁性鉄心とを有する誘導部品の製造方法は、以下の特徴を有する。
ａ）型、合金粉末混合物及び注型用樹脂配合物を準備し、
ｂ）合金粉末混合物と注型用樹脂配合物を混合して注型用樹脂粉末配合物とし、
ｃ）注型用樹脂粉末配合物を型に注型し、
ｄ）注型用樹脂粉末配合物を硬化させる。
【００２５】
この処理法により、ダイカスト法とは異なり、粉末粒子を製造プロセス中に機械的応力に曝すことがない。更にまた、特に予め仕上げた巻線を取付けてある型を使用する場合も、巻線上に施された絶縁層を損傷しない。それが、できるだけ低粘度の注型用樹脂配合物又は注型用樹脂粉末配合物を型内に注ぎ込むことで、その配合物を滑らかに流入させ、それらを損傷させないからである。その際数ミリパスカル秒の低粘度の注型用樹脂配合物が特に有利である。
【００２６】
本発明のもう１つの実施形態では、特に型内に大きな充填高さを達成する際に、この合金粉末混合物が型に注ぎ込む前に既に注型用樹脂配合物と混合されていると特に有利であることが判明している。本発明のこの実施形態では、注型用樹脂を、若干余分に調製しても良く、これが製造される注型用樹脂配合物の流動性を促す。型に注ぎ込む際に、この型を例えば圧搾空気振動器のような適切な装置により振動させ、それにより注型用樹脂粉末配合物はよく混合される。同時にまた、この注型用樹脂粉末配合物はガス抜きされる。
【００２７】
合金粉末は注型用樹脂に比べて極めて密度が高く、型内の合金粉末は問題なく取外され、従って使用した注型用樹脂の過剰分を例えばノズル内に集めることができ、粉末複合材料の硬化後に除去できる。
【００２８】
前以て作り上げた巻線を既に取付けてある型を使用すると、１製造工程で、後から手間のかかる「巻回」や前以て作り上げた巻線を一部の鉄心上に取付け、引続きこの一部の鉄心を一体の鉄心にまとめる必要なく誘導部品を製造できる。
【００２９】
本発明の有利な１実施形態では、合金粉末と注型用樹脂配合物又は予め作成した注型用樹脂粉末配合物で満たされる型は、誘導部品の容器として更に使用される。即ち本発明のこの実施形態では、この型を「消耗シェル」として用いる。この方法により、ダイカスト法に比べて極めて簡略化され、特に効果的かつ価格上有利な方法が提供される。冒頭に述べたダイカスト用の型は、製造に極めて労力と費用を要し、決っして「消耗シェル」としては使用できない型である。
【００３０】
ダイカスト法では、常に粉末複合材料から製造した構造部品や軟磁性鉄心を、労力をかけて型から外さねばならず、この結果製造時間が長引くことになる。
【００３１】
注型用樹脂配合物としては、典型的には重合開始剤（starter）と混合してあるポリマー成分を使用する。特にポリマー成分としてはメタクリル酸メチルエステルが考慮に値する。しかし例えばラクタム等のポリマー成分も考えられる。メタクリル酸メチルエステルは硬化してポリアクリルに重合される。同様にラクタムは重付加反応によりポリアミドに重合される。
【００３２】
重合開始剤としては過酸化ジベンゾイル又は例えば２、２′−アゾ−イソ酪酸ジニトリルが適する。
【００３３】
しかし、例えば光又はＵＶ線の照射により反応を惹起する、即ち全く重合開始剤なしで済ます、他の公知の注型用樹脂の重合プロセスも可能である。
【００３４】
特に有利な実施形態では、粉末粒子を、型に合金粉末混合物を満たす間及び／又は満たした後に磁場の印加で整列させる。これは特に既に巻線を取付けてある型を使用する場合、電流を巻線に通し、それに伴い磁場を形成する。１０Ａ／ｃｍ以上の磁界強度で磁場を印加することにより粉末粒子を整列させるとよい。
【００３５】
形状異方性の粉末粒子を、後に作動する誘導部品中に生ずる磁力線に沿って配列させると特に有利である。磁力線に平行にその「長手」軸を有する粉末粒子の整列により、誘導部品の軟磁性鉄心の損失の大幅な低下及び前記鉄心の透磁率の上昇と、同時にまたインダクタンスの上昇を達成できる。
【００３６】
注型用樹脂配合物を使用する場合は、軟磁性鉄心により高度な透磁率を達成するため、注型用樹脂粉末配合物を満たす際に形状異方性の粉末粒子を磁束の方向に整列させる磁場を、型内にあるコイルを使って形成すると有利である。まず型を完全に満たした後、例えば上述した圧搾空気振動器により金型を振動させ、次いで磁化電流を遮断する。この注型用樹脂配合物の最終硬化後に、結果として生じた誘導部品を離型する。
【００３７】
最後に、型を合金粉末混合物、注型用樹脂配合物又は注型用樹脂粉末配合物で充填中及び／又は後に振動させ、合金粉末混合物の圧縮又は沈積を行う。
【００３８】
本発明による個々の措置が、冒頭に記載した誘導部品の特性を明らかに改善するが、種々の措置を組合せると特に有利である。こうして等方性分と異方性分との間で選択した混合比により達成可能な透磁率又は飽和磁束密度を制御できる。形状異方性の粉末粒子としては、例えば非晶質、ナノ結晶又は結晶性合金から成るフレークを用い、また例えばそれに適合したガス噴射法により形成可能なアスペクト比１．５以上の楕円形の粒子を使用できる。等方性の混合物の成分としては、例えば鉄カルボニル粉末が適する。これら粉末は、特に表面を絶縁してあるので、微細な磁性粉末粒子を経た磁束の通流の他に、付加的に粉末混合物中に絶縁効果を生ずる。これらの微細な粉末粒子は、混合物中でより大きな形状異方性の粉末粒子間の電気絶縁性間隔保持物の役目をする。
【００３９】
この２成分の金属粉末混合物を使用する場合よりも優れた特性は、３成分の磁性粉末混合物の使用により達成される。それには、一方では横の寸法が３０〜２００μmの範囲、特に５０〜２００μmで、１．５以上のアスペクト比を持つ、より粗い形状異方性の粉末粒子と、他方では球状の粒子の形を有する３０〜２００μmの範囲の粒径を有する第２の等方性の粉末成分、また１０μm以下の範囲の粒径を有する第３の等方性の粉末成分を組合せて使用すると有利である。最後の粉末成分は、表面を絶縁した鉄カルボニル粉末でできていると有利である。
【００４０】
更に、比較的粗い球状粉末粒子を含む３成分の混合物は、鋳造コンパウンドの流動性が明らかに改善される故、前記のフレーク状及び微粉末の２成分の粉末混合物より優れている。その他に磁場内の粉末粒子の移動は、比較的粗い球状粒子分を高めることで著しく容易になる。比較的粗い粒子に対し、形状等方性の粉末粒子も、形状異方性の粉末粒子も、極めて広幅な合金を使用できる。この粉末混合物中で使用する際の基本的前提条件は、飽和磁気歪み及び結晶異方性がごく僅かでありながら、できるだけ抗磁力が低く、比抵抗が高い合金である。これらの前提条件は、例えばＦｅＳｉ合金、ＦｅＡｌＳｉ合金粉末、ＦｅＮｉ合金粉末並びに非晶質及びナノ結晶のＦｅ又はＣｏベース合金粉末により満たされる。更に注型鉄心を製造する前に、必要な全ての熱処理工程を終了できることが重要である。これは、これまで言及した合金にも該当する。
【００４１】
本発明による部品の製造には、例えば１．５以上のアスペクト比と３０μm以 上の粒径を有し、５〜６５体積％の形状異方性の粉末粒子を第１の成分、また３０μm以上の粒径を有し、５〜６５体積％の比較的粗い等方性粒子成分を第２の成分、そして２５〜３０体積％の鉄カルボニル粉末を第３の成分として組合せたものから成る磁性粉末混合物を使用できる。上記の個々の成分から、適したミキサー内で均質な粉末混合物を製造する。微粉末成分の凝集を阻止するため、ケイ酸をベースとする流動補助剤の添加がこの粉末混合物に有効であることを確認した。引続き、例えばこうして用意した磁性粉末混合物を、鋳込み用に備えた樹脂混合物と混合する。その際使用可能な樹脂の選択は、硬化状態での特性にも、未硬化状態での特性にも準ずるものである。未硬化状態で５０ｍＰａｓ以下の粘度と硬化状態で１５０℃以上の長期使用温度を有する樹脂を使用できる。これらの特性は、例えばエポキシド、エポキシ化ポリウレタン並びに種々のメタクリレートエステルの群から成る樹脂により満たされる。
【００４２】
その際可鋳性の混合物の製造は、７０〜７５体積％の磁性粉末混合物と、２５〜３０体積％の選択した樹脂を混合することで行う。この混合物を真空中で攪拌下にガス抜きし、次いで用意した型内に満たす。この型内で、機械的な振動により磁性粉末の圧縮又は沈積を行い、同時に外部磁場又は銅製コイルの通電により、磁性粉末の形状異方性分の整列を行う。この形状異方性の粉末分の整列に引続いて、樹脂の硬化を温度を高めて行う。
【００４３】
上記の技術により、約２０〜１００範囲の透磁率の注型鉄心の製造は問題なく可能である。この場合に達成可能な透磁率は、形状異方性の粒子の寸法及び全粉末混合物中におけるそれらの体積比により決定される。飽和磁束密度に関しては０．３〜０．３５Ｔ前後の値が得られる。このようにして製造した部品のヒステリシス損は、ＦｅＡｌＳｉもしくはニッケル含有量の高いＮｉＦｅ合金から成る透磁率の等しいリング状鉄心とほぼ同水準で変動する。
【００４４】
本発明を図示の実施形態の図面に基づき以下に詳述する。
【００４５】
図１は、軟磁性鉄心１１と、比較的太い銅線でできた、ターン数の少ない巻線１２から成る誘導部品１０を示す。巻線１２は丸線でも、単層又は複数層の平形線でもよい。特に銅製の平形線を使用すると、体積の一定した部品では比較的コンパクトな巻線構造により、この銅製線の断面積を高めることができ、巻線の抵抗損が少なくなる。巻線の抵抗が一定の場合、この構造により、逆に適切に部品の体積を低減できる。図１は製造中の部品１０を示している。この部品１０は、ここではアルミニウム製の型１ａ内に収容されている。
【００４６】
図２は同様に、粉末複合材料でできた軟磁性鉄心２１から成り、その中に層状巻コイル体２２が入っている誘導部品２０を示す。この層状巻コイル体２２はその巻端の側でピン２３と（接続）しており、それらのピンは軟磁性鉄心２１から突出し、例えば配線板の役目をする底板に接続している。図２における誘導部品２０は図１と同様にその製造中のものを示している。即ちこの誘導部品２０は、この場合型１ｂ内に粉末複合材料で鋳込まれている。
【００４７】
図３は図１及び２と同様に１つの誘導部品を示する。ここに示す誘導部品３０は、やはり層状の巻コイル体３２が装入された、粉末複合材料でできた軟磁性鉄心３１から成る。層状巻コイル体３２は、その巻端の側で接続ピン３３と接続しており、このピンは同時に容器３４の役目をする型１ｃから突出している。
【００４８】
粉末複合材料の出発材料として、３つの実施例において以下に記載する粉末混合物を用意する。
【００４９】
配合例  １：透磁率の低い注型鉄心
約３５〜４０前後の範囲の透磁率及び１００ｇ前後の部品重量の注型鉄心を製造するため、例えば次の配合を使用することができる。
・予め赤熱し、表面を絶縁した、平均粒径約５０μmの球状の形のＦｅ84Ａｌ6  Ｓｉ10又はＮｉ78Ｆｅ18から成る粉末                    ７２ｇ
・リン酸で処理した鉄カルボニル                       ２１ｇ
・注型用樹脂混合物                                     ９ｇ
上記混合物から、約４０程度の透磁率、約０．３５Ｔの飽和磁束密度１００ｋＨｚで約９０〜１１０Ｗ／ｋｇのヒステリシス損の０．１Ｔの交番磁場下での制御（Wechselaussteuerrungen）を有する注型鉄心を製造できる。
【００５０】
配合例  ２：平均的透磁率を有する注型鉄心
約６０の範囲の透磁率と１００ｇ前後の部品重量の注型鉄心を製造するため、例えば次の配合を使用する。
・予め赤熱し、表面を絶縁した、平均粒径４０〜２００μm及び１．５以上のア スペクト比を有するＦｅ84Ａｌ6Ｓｉ10、Ｎｉ78Ｆｅ18か又はＦｅ73.5Ｃｕ1Ｎｂ3Ｓｉ15.5Ｂ7から成る粉末                                    １６ｇ
・予め赤熱し、表面を絶縁した、平均粒径約５０μm及び球状の形を有するＦｅ84Ａｌ6Ｓｉ10又はＮｉ78Ｆｅ18から成る粉末                 ４８ｇ
・リン酸で処理した鉄カルボニル                          ２１ｇ
・注型用樹脂混合物                                        ９ｇ
上記混合物から、約４０程度の透磁率、約０．３５Ｔの飽和磁束密度、１００ｋＨｚで約９０〜１１０Ｗ／ｋｇのヒステリシス損及び０．１Ｔの交番磁場下での制御を有する注型鉄心を製造できる。
【００５１】
配合例  ３：より高い透磁率を有する注型鉄心
・予め赤熱し、表面を絶縁した、平均粒径４０〜２００μm及び１．５以上のア スペクト比を有するＦｅ84Ａｌ6Ｓｉ10、Ｎｉ78Ｆｅ18又はＦｅ73.5Ｃｕ1Ｎｂ3Ｓｉ15.5Ｂ7から成る粉末                                       ４８ｇ
・予め赤熱し、表面を絶縁した、平均粒径約５０μm及び球状の形を有するＦｅ  84Ａｌ6Ｓｉ10又はＮｉ78Ｆｅ18から成る粉末                １６ｇ
・リン酸で処理した鉄カルボニル                           ２１ｇ
・注型用樹脂混合物                                         ９ｇ
の配合を使用できる。上記混合物から、約６５前後の透磁率、約０．２７Ｔの飽和磁束密度及び１００ｋＨｚで約９０〜１１０Ｗ／ｋｇのヒステリシス損及び０．１Ｔの交番磁場下での制御を有する注型用鉄心を製造できる。
【００５２】
上述した合金粉末混合物は単に例示的特性を有するものであることを付言しておく。上に挙げた配合物として他の合金粉末混合物も十分に充填できる。
【００５３】
推知できるように、形状異方性の粉末粒子は、その形状からフレークとも呼ばれ、その動力学的磁気特性を改善するため熱処理及び表面処理を施されている。更にまた絶縁目的で形状等方性の粉末粒子にリン酸処理を行い、その表面に電気絶縁性のリン酸鉄を形成されている。
【００５４】
このように用意し、混合した合金粉末混合物を、次いで図１及び２に示した実施形態における型１ａもしくは１ｂに満たした。アルミニウム製の型１ａもしくは１ｂはそれらに内部壁面に、適当な分離用被覆を有し、それにより誘導部品１０もしくは２０の離型を困難なものとすることなく外すことができた。その後巻線１２もしくは２２に電流を通し、こうして粉末粒子はその際生じる磁場  （約１２Ａ／ｃｍであった）と平列するその「長手軸」に整列した。
【００５５】
引続き、図１及び２に示した実施例では、合金粉末で満たした型内にそれぞれ注型用樹脂配合物を注型した。
【００５６】
図１に示した実施形態では、熱可塑性のメタクリレート配合物を満たした。この熱可塑性のメタクリレート配合物は、次の組成を有していた。
・メタクリル酸メチルエステル                      １００ｇ
・メタクリルトリメトキシシラン                        ２ｇ
・過酸化ジベンゾイル                                  ６ｇ及び
・Ｎ、Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジン                ４．５ｇ
【００５７】
図２に示した実施形でも、同様に熱可塑性のメタクリレート配合物を満たし、その際このメタクリレート配合物は、次の組成を有していた。
・メタクリル酸メチルエステル                    １００ｇ
・メタクリルトリメトキシシラン                      ２ｇ
・ジグリコールジメタクリレート                    １０ｇ
・過酸化ジベンゾイル                                ６ｇ及び
・Ｎ、Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジン              ４．５ｇ
【００５８】
この２つの実施形態において、上述の化学成分を順次メタクリルエステル中で溶解させた。この完成混合物は両方とも無色透明であり、次いでこれを型１ａ及び１ｂ内に注いだ。この注型用樹脂配合物は、両者の場合室温で約６０分以内に硬化した。引続き約１５０℃で、更に１時間、後硬化を行った。
【００５９】
型１ａもしくは１ｂを合金粉末混合物で満たす際に、型１ａもしくは１ｂを、合金粉末混合物を緊密化するため、充填中に振動させると有利であることが判明している。この処置により両者の場合、問題なく粉末複合材料中に合金粉末混合物の７０体積％迄を得ることができた。
【００６０】
図３に示した実施例の場合、
・メタクリル酸メチルエステル                    １００ｇ
・２．２′−アゾ−イソ酪酸ジニトリル            ０．１ｇ
の組成の熱硬化する熱可塑性のメタクリレート配合物を使用した。
【００６１】
この注型用樹脂配合物を、図３に示す如く型１ｃ内に満たし、１５時間以内に約５０℃の温度で硬化させた。図３の型１ｃは「消耗シェル」として、即ち引続き製造工程後に誘導部品用容器３４として使用でき、熱硬化性の注型用樹脂配合物を使用すると、それにより合成物質製製型１ｃと粉末複合材料との間に特に緊密で良好な接触が達成されるので特に有利である。
【００６２】
引続きこの注型樹脂配合物も約１５０℃の温度で約１時間、後硬化させた。
【００６３】
上述した注型用樹脂配合物は単に例示的特性を有するものであることを付言しておく。上述した配合物がそうであるとすれば、化学的に異なって網状化する他の注型用樹脂配合物を十分に充填できる。
【００６４】
念のために述べれば、上に挙げた配合物は、開始剤の物質として過酸化ジベンゾイルもしくは２、２′−アゾ−イソ酪酸ジニトリルを使用して重合させた。しかし特殊な開始剤の材料を使用せず、モノマー成分、即ちここではメタクリル酸メチルエステルのような化学試薬をＵＶ光により重合させることも可能である。メタクリルメトキシシランもしくはジグリコールジメチルアクリレート及び他の化学物質の混和により生じる粉末複合材料の粘着力もしくは衝撃強度を調整し、特に高めることができる。
【００６５】
熱可塑性のポリアミドを使用する場合、特にε−カプロラクタム及びフェニルイソシアネートから成る融解物を使用してもよく、従って更なる研究で１３０℃で互いに混合したε−カプロラクタム１００ｇとフェニルイソシアネート０．４ｇの融解物が適していることが判った。次いでこの融解物を、１５０℃に予熱した型に満たした。カプロラクタムのポリアミドへの硬化は約２０分以内で行われた。高めた温度での後硬化は、この措置の場合通常必要としなかった。
【００６６】
カプロラクタムの代わりに、もちろん例えばラウリンラクタムのような他のラクタムも相応しいバインダ相と共に使用できる。しかしラウリンラクタムを加工する場合は、１７０℃以上の処理温度が必要になる。
【００６７】
上述の熱可塑性バインダ樹脂配合物の他に、勿論熱硬化性プラスチック成形材を生産する反応樹脂も使用可能である。特にこの場合２成分の熱硬化性エポキシ樹脂を使用しても良い。この種の注型用樹脂は、例えば次の組成を有する。
・分子量７００ｇ／モル以下、５．７〜６．５当量／ｋｇのエポキシ含有量と８００ｍＰａｓ以下の粘度を有する環状脂肪族のエポキシ樹脂        １００ｇ
・分子量７００ｇ／モル以下、１４５〜１６５の水素当量及び１００ｍＰａｓ以下の粘度を有する酸無水物硬化剤                                  １００ｇ
・（アミンベースの）促進剤                                      ２．５ｇ
【００６８】
上に挙げた個々の成分から室温で混合して注型用樹脂を製造する。加工のため、この混合物を８０±１０℃の温度に加熱する。その結果この混合物の粘度は２０ｍＰａｓ以下に低下される。この混合物から製造した部品を約１５０℃の温度に約３０分間加熱して硬化させる。
【００６９】
上述した注型用樹脂配合物を使って、ＦｅＡｌＳｉ又はニッケル含有量の多いＮｉＦｅ合金から成り、透磁率の等しいリング鉄心のヒステリシス損を示す強磁性粉末複合材料から成る軟磁性鉄心を有する誘導部品を製造した。その際達成可能な約２０〜１００の透磁率は、形状異方性の粒子の大きさ及び全粉末混合物中のその体積％により定まる。飽和磁束密度に関しては０．３〜０．３５Ｔ前後の値が達成された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の実施形に基づく誘導部品の断面図。
【図２】本発明による第２の実施形に基づく誘導部品の断面図。
【図３】本発明による第３の実施形に基づく誘導部品の断面図。
【符号の説明】
１０、２０、３０  誘導部品、１１、２１、３１  軟磁性鉄心、１２、巻線、
２２、３２  層状巻コイル体、２３、３３  接続ピン、１ａ、１ｂ、１ｃ  型、３４  容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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