(57)【要約】【課題】高い充填率を実現できる鉄基磁性粉体を用いた低損失の圧粉磁心を提供する。【解決手段】圧粉磁心は、鉄を主成分とする鉄基磁性粉体の圧縮成形体で構成された圧粉磁心であって、鉄基磁性粉体は、第一鉄基磁性粉体と第二鉄基磁性粉体とを含む複合磁性粉体からなり、複合磁性粉体は、第一鉄基磁性粉体の一つの第一鉄基磁性粒子に、第二鉄基磁性粉体の複数の第二鉄基磁性粒子が溶着している複合磁性粒子が含まれている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄を主成分とする鉄基磁性粉体の圧縮成形体で構成された圧粉磁心であって、
前記鉄基磁性粉体は、第一鉄基磁性粉体と第二鉄基磁性粉体とを含む複合磁性粉体からなり、
前記複合磁性粉体は、前記第一鉄基磁性粉体の一つの第一鉄基磁性粒子に、前記第二鉄基磁性粉体の複数の第二鉄基磁性粒子が溶着している複合磁性粒子が含まれている、圧粉磁心。
【請求項２】
前記圧粉磁心において、前記第一鉄基磁性粉体は、前記第二鉄基磁性粉体より平均粒子径が大きい、請求項１に記載の圧粉磁心。
【請求項３】
前記複合磁性粒子は、前記第二鉄基磁性粒子の少なくとも１粒子の体積１％以上、５０％以下が第一鉄基磁性粒子と一体化している、請求項２に記載の圧粉磁心。
【請求項４】
前記複合磁性粒子は、前記第一鉄基磁性粒子の表面積の１０％以上、５０％以下に第二鉄基磁性粒子が溶着している、請求項３に記載の圧粉磁心。
【請求項５】
前記第一鉄基磁性粉体の平均粒子径は、１０μｍ以上、６０μｍ以下である、請求項３又は４に記載の圧粉磁心。
【請求項６】
前記第二鉄基磁性粉体の平均粒子径は、０．１μｍ以上、５μｍ以下である、請求項３から５のいずれか一項に記載の圧粉磁心。
【請求項７】
第一鉄基磁性粉体と第二鉄基磁性粉体とを含む複合磁性粉体であって、
前記第一鉄基磁性粉体の一つの第一鉄基磁性粒子に、前記第二鉄基磁性粉体の複数の第二鉄基磁性粒子が溶着している複合磁性粒子が含まれている、複合磁性粉体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複合磁性粉体と、この複合磁性粉体を用いた、チョークコイル、リアクトル、トランス等のインダクタに用いられる圧粉磁心に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の自動運転支援システムでの高い市場成長が期待されており、人や物をセンシングするためのカメラおよびセンサ類に対する要求が厳しさを増している。その自動運転システム市場に牽引されて、様々な電子部品に対して小型化および軽量化が求められている。特に、チョークコイル、リアクトル、トランスなどに使われる軟磁性磁心に対してますます高い磁気特性が要求されている。
【０００３】
これらの軟磁性磁心の高い磁気特性の実現には、磁性体の粉体および粉末を出発原料として圧粉磁心等の軟磁性磁心を作製する際に、できるだけ高い充填率で磁性粉体および磁性粉末を圧縮成形する必要がある。
【０００４】
例えば、特許文献１には、異なる粒子径の磁性粉体を混合することで充填率を向上できることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０５１３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、第１の従来例で示した方法によると大きな粒子径の磁性粉による隙間を埋めるために相対的に小さな粒子径の磁性粉が必要となる。ここで小さな粒子径としては、少なくとも５μｍ以下である。このような粒子径となると粒子同士の凝集力が非常に強くなるため流動性が極めて低く、大きな粒子径の磁性粉と混合した際の分散性が非常に悪くなり、現実的には充填率の向上効果は限定される。さらに、小さな粒子径の磁性粉は保磁力が高くなるため、圧粉磁心のコア損失が大きくなるという課題がある。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高い充填率を実現できる複合磁性粉体と、その複合磁性粉体を用いたコア損失の小さい圧粉磁心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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る圧粉磁心は、鉄を主成分とする鉄基磁性粉体の圧縮成形体で構成された圧粉磁心であって、
前記鉄基磁性粉体は、第一鉄基磁性粉体と第二鉄基磁性粉体とを含む複合磁性粉体からなり、
前記複合磁性粉体は、前記第一鉄基磁性粉体の一つの第一鉄基磁性粒子に、前記第二鉄基磁性粉末の複数の第二鉄基磁性粒子が溶着している複合磁性粒子が含まれている。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明で開示する複合磁性粉体によれば、高い充填率と低い保磁力を両立できる。また、この複合磁性粉体を用いることで、コア損失が低くかつ比透磁率も高い圧粉磁心を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る圧粉磁心の断面構造を示す模式断面図である。
【図２】実施の形態１に係る複合磁性粒子のＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の態様に係る圧粉磁心は、鉄を主成分とする鉄基磁性粉体の圧縮成形体で構成された圧粉磁心であって、
前記鉄基磁性粉体は、第一鉄基磁性粉体と第二鉄基磁性粉体とを含む複合磁性粉体からなり、
前記複合磁性粉体は、前記第一鉄基磁性粉体の一つの第一鉄基磁性粒子に、前記第二鉄基磁性粉体の複数の第二鉄基磁性粒子が溶着している複合磁性粒子が含まれている。
【００１２】
第２の態様に係る圧粉磁心は、上記第１の態様において、前記圧粉磁心において、前記第一鉄基磁性粉体は、前記第二鉄基磁性粉体より平均粒子径が大きくてもよい。
【００１３】
第３の態様に係る圧粉磁心は、上記第２の態様において、前記複合磁性粒子は、前記第二鉄基磁性粒子の少なくとも１粒子の体積１％以上、５０％以下が第一鉄基磁性粒子と一体化していてもよい。
【００１４】
第４の態様に係る圧粉磁心は、上記第３の態様において、前記複合磁性粒子は、前記第一鉄基磁性粒子の表面積の１０％以上、５０％以下に第二鉄基磁性粒子が溶着していてもよい。
【００１５】
第５の態様に係る圧粉磁心は、上記第３又は第４の態様において、前記第一鉄基磁性粉体の平均粒子径は、１０μｍ以上、６０μｍ以下であってもよい。
【００１６】
第６の態様に係る圧粉磁心は、上記第３から第５のいずれかの態様において、前記第二鉄基磁性粉体の平均粒子径は、０．１μｍ以上、５μｍ以下であってもよい。
【００１７】
第７の態様に係る複合磁性粉体は、第一鉄基磁性粉体と第二鉄基磁性粉体とを含む複合磁性粉体であって、
前記第一鉄基磁性粉体の一つの第一鉄基磁性粒子に、前記第二鉄基磁性粉体の複数の第二鉄基磁性粒子が溶着している複合磁性粒子が含まれている。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態に係る複合磁性粉体及び該複合磁性粉体を用いた圧粉磁心について、添付図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
＜複合磁性粉体＞
図１は、実施の形態１に係る圧粉磁心の断面構造を示す模式断面図である。図２は、実施の形態１に係る複合磁性粒子のＳＥＭ写真である。実施の形態１に係る複合磁性粉体１０は、第一鉄基磁性粉体と第二鉄基磁性粉体とを含む。この複合磁性粉体１０は、第一鉄基磁性粉体の一つの第一鉄基磁性粒子２に、第二鉄基磁性粉体の複数の第二鉄基磁性粒子１が溶着している複合磁性粒子３を含んでいる。また、複合磁性粉体１０には、図１の断面図に示すように、複合磁性粒子３だけでなく、単体の第一鉄基磁性粒子２を含んでもよい。なお、複合磁性粒子３において、第一鉄基磁性粒子２及び第二鉄基磁性粒子１は、それぞれの外形を保ちつつ一部が互いに溶着している。つまり、複合磁性粒子３は、第一鉄基磁性粒子２の外形と、第一鉄基磁性粒子２の外形から突出している複数の第二鉄基磁性粒子１の外形の一部と、を有する。
【００２０】
この複合磁性粉体１０によれば、一つの第一鉄基磁性粒子２に複数の第二鉄基磁性粒子１が溶着している複合磁性粒子３を含んでいる。そこで、この複合磁性粉体１０を圧縮成形した際に、第一鉄基磁性粒子２の間隙を複合磁性粒子３中の第二鉄基磁性粒子１の部分で埋めることができ、高充填率を得ることができる。この場合に、第二鉄基磁性粒子１は、第一鉄基磁性粒子２に溶着しており、第一鉄基磁性粒子２と第二鉄基磁性粒子１とが一体となった複合磁性粒子３として振る舞う。そこで、この複合磁性粉体１０によれば、単体の第二鉄基磁性粒子１の存在による従来の流動性低下の問題を解消できる。
【００２１】
この複合磁性粉体において、第一鉄基磁性粉体は、第二鉄基磁性粉体より平均粒子径が大きくてもよい。なお、上記第一鉄基磁性粉体と第二鉄基磁性粉体とは、便宜上、「第一」又は「第二」と付しているので、互いに逆であってもよい。
また、複合磁性粒子３は、第二鉄基磁性粒子１の少なくとも１粒子の体積１％以上、５０％以下が第一鉄基磁性粒子２と一体化していることが好ましい。粒子径の小さな第二鉄基磁性粒子１の体積１％未満が粒子径の大きな第一鉄基磁性粒子と一体化したとしても、溶着部分の接着強度が弱く、各工程において、輸送する際に分離してしまうため、現実的に存在できない。また、粒子径の小さな第二鉄基磁性粒子の体積５０％以上が粒子径の大きな第一鉄基磁性粒子と一体化すると、充填率の向上効果が限定されてしまう。
複合磁性粒子３は、第一鉄基磁性粒子２の表面積の１０％以上、５０％以下に第二鉄基磁性粒子１が溶着していることが好ましい。粒子径の大きな第一鉄基磁性粒子の表面積１０％未満、又は、５０％を超えて粒子径の小さな第二鉄基磁性粒子が溶着していると充填率の向上効果が限定されてしまう。
第一鉄基磁性粉体の平均粒子径は、１０μｍ以上、６０μｍ以下であることが好ましい。
第二鉄基磁性粉体の平均粒子径は、０．１μｍ以上、５μｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
＜複合磁性粉体の製造方法＞
実施の形態１に係る複合磁性粉体の製造方法について、以下に説明する。
（１）まず、組成として８０ｗｔ％以上の鉄を含有する、鉄を主成分とする鉄基磁性体原料を加熱して液体の鉄基金属溶湯とする。この鉄基金属溶湯を、概ね１０００Ｋ／秒以上の冷却速度で液体から急速冷却することにより、アモルファス相からなる鉄基磁性体の薄帯を作製する。その後、薄帯をロールクラッシャーに投入し粗粉砕した後、ジェットミル法によって機械的に砕くことで磁性粉体を形成させる。この磁性粉体は、第一鉄基磁性粉体と第二鉄基磁性粉体とのそれぞれの母体となるものである。
【００２３】
ここで粉砕方法としては、上記ジェットミル法に限定されるわけではない。例えば、ロールクラッシャーに加えて、ジョークラッシャー、ハンマークラッシャー、ピンミル、ビーズミル、ボールミル、スタンプミル、遊星ボールミル、高速ミキサ、摩砕機およびサイクロンミル等の粉砕方法を単独、あるいは、複数を組み合わせて用いることができる。
【００２４】
また、磁性粉体を得る方法として、ここでは鉄基金属溶湯を急速冷却して得られる薄帯を粉砕する方法を記載したが、この方法に限定されるものではない。例えば、アトマイズ法等を用いて、直接に磁性粉体を得ることもできる。
【００２５】
さらに磁性体の組成としても限定されるものではなく、純鉄、珪素鋼、電磁鋼板、パーマロイ、センダスト、パーメンジュール、ソフトフェライト、アモルファス合金、ナノ結晶合金等を用いることができる。
【００２６】
（２）次に、得られた磁性粉体を、振動篩によって分級し、粒度分布Ｄ５０のピークが大きい粒子と小さい粒子各々で分級を実施する。粒子径が大きい方の粒子を含む粉体は、Ｄ５０のピークが概ね１０μｍ以上乃至６０μｍ以下のものを第一鉄基磁性粉体とする。粒子径が小さい方の粒子を含む粉体は、Ｄ５０のピークが概ね０．１μｍ以上乃至５μｍ以下のものを第二鉄基磁性粉体とする。なお、ここでは同じ磁性粉体を分級して、粒子径の大きい粉体を第一鉄基磁性粉体とし、粒子径の小さい粉体を第二鉄基磁性粉体としたが、これに限られない。例えば、別々の磁性粉体をそれぞれ第一鉄基磁性粉体及び第二鉄基磁性粉体としてもよい。
【００２７】
（３）次いで、第一鉄基磁性粉体（粒子径が大きい粒子）と第二鉄基磁性粉体（粒子径が小さい粒子）とを同時に熱プラズマ中に制御した流速で投入する。ここで言う熱プラズマとは、熱的平衡状態に近く、ガス温度が数千℃以上乃至１万℃以下に達するプラズマである。プラズマ中に投入する粉体の流速が小さいと数μｍレベルの粉体粒子では気化し、流速が大きいと粉体粒子の表面のみ加熱あるいは溶融させることができる。
【００２８】
ここで、熱プラズマとしては、大気圧ＤＣプラズマ溶射装置を用い、作動ガスとしてアルゴンガスを流し、プラズマジェットを発生させる。熱プラズマとしては、上記に限定されるものではなく、ＲＦプラズマや減圧プラズマ等を用いることもできる。、第一鉄基磁性粉体（粒子径が大きい粒子）と第二鉄基磁性粉体（粒子径が小さい粒子）の流速をそれぞれ調整し、プラズマジェット中に投入する。第一鉄基磁性粉体の各粒子及び第二鉄基磁性粉体の各粒子について、表面溶融状態で熱プラズマ中での衝突を起こさせることで、第一鉄基磁性粉体の一つの第一鉄基磁性粒子に、第二鉄基磁性粉体の複数の第二鉄基磁性粒子が溶着している複合磁性粒子が含まれる複合磁性粉体を得ることができる。
【００２９】
＜圧粉磁心＞
この圧粉磁心は、鉄を主成分とする鉄基磁性粉体の圧縮成形体で構成されている。この鉄基磁性粉体は、第一鉄基磁性粉体と第二鉄基磁性粉体とを含む複合磁性粉体からなる。複合磁性粉体は、上記のものを用いることができる。つまり、複合磁性粉体１０は、第一鉄基磁性粉体の一つの第一鉄基磁性粒子２に、第二鉄基磁性粉体の複数の第二鉄基磁性粒子１が溶着している複合磁性粒子３が含まれている。
この圧粉磁心によれば、上記複合磁性粉体を用いているので、高い充填率を実現できる。しかも、上記複合磁性粉体を用いることで相対的に粒子径の小さい第二鉄基磁性粉体の粒子径の大きい第一鉄基磁性粉体に対する比率を低減できる。これによって、小さな粒子径の第二鉄基磁性粉体による保磁力の上昇を抑制でき、コア損失の小さな圧粉磁心を実現できる。
【００３０】
＜圧粉磁心の製造方法＞
以下に圧粉磁心の製造方法の一例を説明する。
（１）まず、上記複合磁性粉体を用意する。
（２）次に、複合磁性粉体が含まれた磁性粉体を型に充填し、１００℃以上乃至４００℃以下の温度で加熱をしつつ、プレス機にて概ね１００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下の圧力で圧縮し、磁性粉体同士の表面を焼結させることにより所望の磁心形状に成型する。
以上によって、複合磁性粉体の圧縮成形体で構成された圧粉磁心を得ることができる。このように作製された磁性粉体からなる圧粉磁心の断面構造を示す模式断面図を図１に示す。
【００３１】
以上のように、上記複合磁性粉体を用いることで、第一鉄基磁性粒子２間の隙間を埋めるための相対的に粒子径の小さな第二鉄基磁性粒子１の分散性の低さを改善することができ、第一鉄基磁性粒子２間の隙間を確実に埋めることができる。したがって、充填率の高い圧粉磁心を実現できる。また同時に、複合磁性粉体を用いることで、粒子径の小さな第二鉄基磁性粉体の粒子径の大きな第一鉄基磁性粉体に対する比率を低減できる。これによって、小さな粒子径の第二鉄基磁性粉体による保磁力の上昇を抑制でき、コア損失の小さな圧粉磁心を実現できる。
【００３２】
なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態及び／又は実施例のうちの任意の実施の形態及び／又は実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態及び／又は実施例が有する効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明に係る複合磁性粉体によれば、高い充填率と低い保磁力を両立できる。また、この複合磁性粉体を用いることで、コア損失が低くかつ比透磁率も高い圧粉磁心を提供することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  第二鉄基磁性粒子（粒子径の小さい方の粒子）
２  第一鉄基磁性粒子（粒子径の大きい方の粒子）
３  複合磁性粒子
１０  複合磁性粉体
２０  圧粉磁心
【図１】
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【図２】
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