(57)【要約】  ポッティングされずにコアが露出した状態で使用されるリアクトルに適用しても、電磁気的な性質が経時的に変化し難いリアクトル用圧粉磁心を提供する。リアクトル用圧粉磁心は、鉄基軟磁性粉末の表面に絶縁被膜が形成された絶縁被覆鉄基軟磁性粉末によって構成されると共に、１８０℃での５００時間の経時変化が実効透磁率の低下率について１％以下である圧粉体から実質的になる。圧粉体は、隣り合う２つの絶縁被覆鉄基軟磁性粉末粒子間の空隙量が２体積％以下である。
2014157517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポッティングされずにコアが露出した状態で使用されるリアクトルに適用されるリアクトル用圧粉磁心であって、鉄基軟磁性粉末の表面に絶縁被膜が形成された絶縁被覆鉄基軟磁性粉末によって構成されると共に、１８０℃での５００時間の経時変化が実効透磁率の低下率について１％以下である圧粉体から実質的になるリアクトル用圧粉磁心。
【請求項２】
ポッティングされずにコアが露出した状態で使用されるリアクトルに適用されるリアクトル用圧粉磁心であって、鉄基軟磁性粉末の表面に絶縁被膜が形成された絶縁被覆鉄基軟磁性粉末によって構成されると共に、隣り合う２つの絶縁被覆鉄基軟磁性粉末粒子間の空隙量が２体積％以下である圧粉体から実質的になるリアクトル用圧粉磁心。
【請求項３】
前記絶縁被膜は、内側のリン酸系化成被膜と、外側のシリコーン樹脂被膜とを有する複層膜であり、上記リン酸系化成被膜は、Ｃｏ、Ｎａ、Ｓ、Ｓｉ及びＷからなる群より選択される少なくとも１種の元素を含有する請求項１または２に記載のリアクトル用圧粉磁心。
【請求項４】
前記絶縁被膜は、粒子状金属酸化物及びリン酸カルシウムを含む絶縁層を有し、該絶縁層は、シリコーン樹脂によって被覆されている請求項１または２に記載のリアクトル用圧粉磁心。
【請求項５】
前記絶縁被覆の膜厚は、少なくとも５０ｎｍ以上である請求項１〜４のいずれかに記載のリアクトル用圧粉磁心。
【請求項６】
前記圧粉体は、潤滑剤粉末の含有量が０．０５質量％以下である前記絶縁被覆鉄基軟磁性粉末の圧縮成形体の熱処理物であり、前記潤滑剤粉末の分解によって前記絶縁被覆鉄基軟磁性粉末のみからなる請求項１〜５のいずれかに記載のリアクトル用圧粉磁心。
【請求項７】
前記圧粉体は、潤滑剤粉末を含まない前記絶縁被覆鉄基軟磁性粉末の圧縮成形体の熱処理物であり、前記絶縁被覆鉄基軟磁性粉末のみからなる請求項１〜５のいずれかに記載のリアクトル用圧粉磁心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給の制御・調整に使用されるリアクトルのコアに適したリアクトル用圧粉磁心に関し、特に、太陽光発電システム、風力発電システム、自然冷媒ヒートポンプ給湯機等においてポッティングされずに露出した状態で使用されるリアクトルのコアとして好適なリアクトル用圧粉磁心に関する。
【背景技術】
【０００２】
リアクトルは、コアにコイルを巻回して組み立てた受動素子であり、コアとして、均質な磁性素材で形成されたコア（鉄心）、又は、分割された複数の磁性素材を接着等によって一体化したコアが利用される。車載用リアクトル等においては、周囲からの影響（特に振動）を排除するために、組み立てられたリアクトルをケース内に収容して絶縁樹脂等で封止（いわゆるポッティング）して用いられる（例えば特許文献１参照）。他方、車載用途とは異なり、太陽光発電システム、風力発電システム、自然冷媒ヒートポンプ給湯機等に用いられるリアクトルのような定置用途においては、振動を受けないことから、屡々、ケースにポッティングせずにむき出しの状態でリアクトルを使用する（例えば特許文献２参照）。【０００３】
リアクトルのコアの素材としては、従来、Ｆｅ中にＳｉを３〜６．５％を含む珪素鋼板等の材料が用いられているが、珪素鋼板は硬く造形性に乏しい。このため、安価で造形性に優れている点から、表面に絶縁被膜を有する軟磁性粉末を圧粉成形した圧粉磁心の適用が広がりつつある（例えば特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−７２１９８号公報
【特許文献２】特開２０００−３１２４８４号公報
【特許文献３】特開平９−１０２４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ポッティングされたリアクトルは、ケースおよび絶縁性樹脂等によって雰囲気から遮断されており、外界の影響を受け難いが、ポッティングされないリアクトルは、雰囲気に曝され、組み立て後にワニス等で被覆しても、周囲の影響を比較的受け易い。特に、軟磁性粉末を圧粉成形した圧粉磁心をコアとして用いた場合には、素材の組織構造に起因して周囲の影響が内部に至る可能性があり、発熱や経時的な効率低下、耐熱寿命の縮小等が懸念される。このために、リアクトルを組み込む機器に追加的に冷却装置等の発熱体策を施す必要が生じると、機器の生産コストの面で不利となる。【０００６】
本発明は、ポッティングせずに使用しても、電磁気的な性質が経時的に変化し難い、リアクトルのコアとしての使用に適した圧粉磁心を提供することを目的とする。
又、本発明は、雰囲気に晒された状態で使用しても鉄損及びヒステリシス損の増加が抑制され、経時的に安定した特性を示すリアクトル用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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、圧粉磁心をコアとして用いた場合に生じる発熱や経時的効率低下は、鉄損の増加、特にヒステリシス損の増加に起因することを見出し、ヒステリシス損の経時増加を抑制可能である本発明を完成するに至った。【０００８】
本発明の一態様によれば、リアクトル用圧粉磁心は、ポッティングされずにコアが露出した状態で使用されるリアクトルに適用されるリアクトル用圧粉磁心であって、鉄基軟磁性粉末の表面に絶縁被膜が形成された絶縁被覆鉄基軟磁性粉末によって構成されると共に、１８０℃での５００時間の経時変化が、実効透磁率の低下率について１％以下である圧粉体から実質的になることを要旨とする。
また、本発明のもう一つの態様によれば、リアクトル用圧粉磁心は、ポッティングされずにコアが露出した状態で使用されるリアクトルに適用されるリアクトル用圧粉磁心であって、鉄基軟磁性粉末の表面に絶縁被膜が形成された絶縁被覆鉄基軟磁性粉末によって構成されるとともに、隣り合う２つの絶縁被覆鉄基軟磁性粉末粒子間の空隙量が２体積％以下である圧粉体から実質的になることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、雰囲気に晒された状態で使用しても、経過時間の増加にともなう鉄損の増加が抑制された圧粉磁心が得られるので、ポッティングせずに使用しても発熱や経時的な効率低下が抑制されたリアクトル用圧粉磁心として好適であり、露出された状態で使用されるリアクトルのコアに適した圧粉磁心が提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ポッティングを行わないリアクトルのコアに圧粉磁心を適用した場合の経過時間による鉄損Ｗの変化を示すグラフである。
【図２】図１の圧粉磁心の鉄損Ｗの内訳（渦電流損Ｗｅ及びヒステリシス損Ｗｈ）を示すグラフである。
【図３】実施例における圧粉磁心Ａ〜Ｃの経過時間による実効透磁率μａの変化を示すグラフである。
【図４】圧粉磁心Ａ〜Ｃの経過時間によるヒステリシス損Ｗｈの変化を示すグラフである。
【図５】圧粉磁心Ａ〜Ｃの経過時間による渦電流損Ｗｅの変化を示すグラフである。
【図６】圧粉磁心Ａ〜Ｃの経過時間による鉄損Ｗの変化を示すグラフである。
【図７】圧粉磁心Ａ及びＣにおける粒子間の空隙の状態を示す、断面の走査型電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
各種発電システムにおいて用いられるリアクトルは、常温での使用は保証されず、リアクトル周囲の温度は、システムの設置環境や使用状況によって上昇する。本願発明者らは、鉄粉末の表面に絶縁性の被覆を施した絶縁被覆鉄粉末によって形成される圧粉磁心をリアクトルのコアとして用いた場合に生じる発熱や経時的効率低下の原因を調べるために、ポッティングされないリアクトルのコアについて加熱状態に置かれた場合の磁気特性の変化を調べたところ、図１に示すような結果を得た。図１は、ヘガネスＡＢ社製の鉄粉Ｓｏｍａｌｏｙ１１０ｉ（５Ｐ）を用いて作製した圧粉磁心をコアとしてリアクトルを構成し、ポッティングを行わない状態で１８０℃の大気中に所定時間静置し、その後、周波数：１０ｋＨｚ、磁束密度：１００ｍＴでの鉄損Ｗを測定して、経過時間による鉄損Ｗの変化を調べたものである。図１によれば、初期に１１５ｋＷ／ｍ３程度であった鉄損Ｗが、加熱時間の経過に従って、１３８ｋＷ／ｍ３程度、すなわち１．２倍まで増加していることを示している。つまり、時間が経過するに従って圧粉磁心の鉄損が増加することが判明した。図１のように鉄損が増加すると、素子としての効率が低下するのみならず、発熱が生じ、リアクトルの寿命が低下する。
【００１２】
電磁鋼板においては、鉄損Ｗは、下記の式（１）のように渦電流損Ｗｅとヒステリシス損Ｗｈの和で示すことができ、渦電流損Ｗｅ及びヒステリシス損Ｗｈは下記式（２）及び式（３）で示すことができる。式（２）及び式（３）中、ｆは周波数、Ｂｍは励磁磁束密度、ρは固有抵抗値、ｔは材料の厚み、ｋ１，ｋ２は係数である。
【００１３】
Ｗ＝Ｗｅ＋Ｗｈ                  （１）
Ｗｅ＝（ｋ１Ｂｍ２ｔ２ ／ρ）ｆ２   （２）
Ｗｈ＝ｋ２Ｂｍ１．６ｆ              （３）
【００１４】
式（２）によれば、渦電流損Ｗｅは、材料の厚みｔの二乗に比例して大きくなる。この渦電流損Ｗｅを低下させるには、渦電流を小領域に閉じこめる必要がある。これを圧粉磁心に適用することで、個々の軟磁性粉末粒子の表面に絶縁被膜を形成して渦電流を軟磁性粉末の内部に閉じ込めるとともに、これを高密度に圧粉成形することで、磁束密度の増強と鉄損の低減を図っている。このような圧粉磁心においては、絶縁が不十分であると渦電流損Ｗｅが大きくなることから、本発明者らは、経時変化により絶縁被膜が劣化することが図１の鉄損増大の原因と考え、圧粉磁心における鉄損の内訳を測定した。この結果を図２に示す。
【００１５】
しかし、図２よると、上記予想とは異なり、渦電流損Ｗｅは経過時間によらず安定であり、鉄損の経時増加はヒステリシス損Ｗｈの増加が原因であることが判明した。従って、鉄損Ｗの経時増加を抑制するには、ヒステリシス損Ｗｈの経時増加の抑制が必要である。
【００１６】
ところで、交流磁場における透磁率μは、磁界の強さＨと磁束密度Ｂとの関係である磁化曲線（Ｂ−Ｈカーブ）の傾きであり、ヒステリシス損Ｗｈは、磁化曲線の面積にあたる。このことから、本発明者らは、磁化曲線が直線に近いもの、すなわち、磁化曲線の接線の傾き（微分透磁率）の変化が少ないものは、ヒステリシス損Ｗｈが少ないと言うことができ、透磁率の経時変動が少ないものは、ヒステリシス損Ｗｈの経時増加が少ない。つまり、恒透磁率性の（微分透磁率が安定した）圧粉磁心は、ヒステリシス損の経時増加を抑制する上で有利であり、コアがポッティングされずに露出した状態でリアクトルを使用しても、コアの鉄損が経時増加せず、安定かつ良好な特性を発揮する。
【００１７】
具体的には、本願発明のリアクトル用圧粉磁心は、透磁率の経時変化が１％以下の圧粉磁心からなることを特徴とし、ケースにポッティングされずにコアが露出した状態で使用されるリアクトルのコアとして好適に使用できる。透磁率の経時変化が１％以下の圧粉磁心は、鉄基組成の軟磁性粉末表面に絶縁性被膜が形成された絶縁被覆軟磁性粉末を圧縮成形することによって製造され、成形後に熱処理を施したものが使用に供される。このとき、隣り合う２つの絶縁被覆鉄基軟磁性粉末粒子間の空隙の量を２体積％以下とすることにより達成される。すなわち、透磁率の径時変化は、軟磁性粉末の酸化に起因するものであるが、隣り合う２つの絶縁被覆鉄基軟磁性粉末粒子間の空隙は連通孔として作用するため、リアクトル用圧粉磁心の内部まで外部の大気に連通して曝されることとなり、軟磁性粉末の酸化が進行し易いものとなる。一方、隣り合う２つの絶縁被覆鉄基軟磁性粉末粒子間が密着して、この２粒子間の空隙の量が２体積％以下となる状態では、空隙が連通し難く、リアクトル用圧粉磁心の内部まで大気に曝されることが防止されて、軟磁性粉末の酸化が抑制される。なお、この状態においても、３つ以上の絶縁被覆鉄基軟磁性粉末粒子の間に空隙（いわゆる気孔）が形成され得るが、このような空隙（気孔）は閉鎖気孔となり易いので、リアクトル用圧粉磁心の外部との連通は実質的に無いと見なせる。
【００１８】
なお、３次元構造における空隙の体積比は、２次元構造における空隙の面積比として近似的に測定できるので、上記圧粉磁心の２粒子間の空隙の量（体積比）は、圧粉磁心の断面における空隙の面積比として決定することができる。具体的には、圧粉磁心の断面を鏡面研磨し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）又は同機能を備える電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ：Electron Probe MicroAnalyser）等を用いて、３０００倍の倍率で断面を観察し、視野中に２粒子の界面が収まり、且つ、３つ以上の粒子に囲まれる隙間（気孔）が入らないように調整して撮影した画像の解析によって、空隙の面積比を求め、空隙の体積比と見なすことができる。画像の解析には、三谷商事株式会社製WinROOFや、株式会社イノテック製QuickGrain Standard等の画像解析ソフトウェアを用い、モード法で閾値を８５程度に設定して空隙の面積比を測定することができる。
【００１９】
絶縁被覆軟磁性粉末としては、以下のものを好適に使用可能である。
１）軟磁性粉末の表面に、リン酸系化成被膜と、シリコーン樹脂被膜とをこの順で形成し、上記リン酸系化成被膜に、Ｃｏ，Ｎａ，Ｓ，Ｓｉ及びＷよりなる群から選択される１種以上の元素が含まれるもの、あるいは、
２）軟磁性粉末の表面に、粒子状金属酸化物及びリン酸カルシウムを含む絶縁層を形成し、該絶縁層にシリコーン樹脂を接触させたもの。
【００２０】
上記１）の絶縁被覆軟磁性粉末は、特許４０４４５９１号公報の記載に従って得られ、上記２）の絶縁被覆軟磁性粉末は、特許４９２７９８３号公報の記載に従って得ることができる。上記１）の粉末では、Ｃｏ，Ｎａ等の元素の導入によってリン酸系化成被膜の耐熱性が向上し、上記２）の粉末の絶縁層は、リン酸系化成被膜に属し、金属酸化物粒子の導入によって絶縁層の強度等が向上し、高磁場での透磁率が安定した圧粉体が得られる。シリコーン樹脂の接触によって、２）の絶縁層の表面（及び内部）にシリコーン樹脂被膜が形成される。これらの粉末の共通点は、軟磁性粉末を被覆する絶縁性被膜が、内側に無機質のリン酸系被膜を、外側に有機質のシリコーン樹脂被膜を有する複層膜である点であり、リン酸系被膜はＣｏやＣａ等の成分を含有する。外側のシリコーン樹脂は潤滑性を示すので、これらの粉末は良好な流動性及び圧縮性を示し、高級脂肪酸、高級脂肪酸の金属塩又は炭化水素系ワックス等のいわゆる成形潤滑剤を使用しなくても圧粉体に成形することができる。この点は、成形した圧粉体における粉末粒子間の隙間に起因する変質や加熱状態での経時変化を抑制する上で有利である。一般的な圧粉成形では、高級脂肪酸、高級脂肪酸の金属塩、炭化水素系ワックス等の成形潤滑剤を配合した原料粉末を使用するので、これを圧縮成形して熱処理すると、熱処理過程において圧粉体中の成形潤滑剤粉末が分解して気化する。つまり、絶縁被覆鉄基軟磁性粉末粒子間に位置する成形潤滑剤粉末が消失して、隣り合う２つの絶縁被覆鉄基軟磁性粉末粒子間に空隙が形成されると共に、気化した成形潤滑剤粉末が膨張して空隙を押し広げて圧粉体外部に抜け出ることにより、圧粉体内部から外部へ通じる連通孔が形成される。成形潤滑剤を粉末の形態で添加せずに縁被覆鉄基軟磁性粉末の表面に被覆して与える場合も、同様に、成形潤滑剤の分解気化によって空隙及び連通孔が形成される。これに比べて、上述のような熱分解性の成形潤滑剤を用いずに絶縁被覆鉄基軟磁性粉末のみで圧粉磁心を形成すると、空隙及び連通孔の形成は回避されるので、加熱状態での内部の酸化又は変質に伴う磁気特性の経時変化を抑制することができる。
このような理由から、磁気特性の経時変化が少ない圧粉磁心を得るには、成形潤滑剤を含有せず、縁被覆鉄基軟磁性粉末のみからなる原料粉末を用い、これを圧縮成形して熱処理することが最も好ましく、原料粉末に上述のような熱分解性の成形潤滑剤を配合する場合には、成形潤滑剤の含有量を０．０５質量％以下とする必要がある。
【００２１】
尚、上記の原料粉末を用いて圧縮成形する際に型カジリが発生する場合には、原料粉末を圧縮成形する金型の内壁に成形潤滑剤を塗布して塗膜を形成する、いわゆる金型潤滑法を用いて成形することで型カジリを防止することができる。この場合、圧縮成形された圧粉体表面には潤滑剤が付着するが、圧粉体中には成形潤滑剤が存在しないので、熱処理後の圧粉磁心の内部に成形潤滑剤の気化に起因する連通孔は形成されず、鉄基軟磁性粉末の酸化が生じ難いものとなる。
【００２２】
軟磁性粉末は、圧粉磁心の製造に従来から用いられる鉄を主成分とする材料組成の粉末、つまり、純鉄又は鉄合金の粉末である。例えば、鉄粉、Ｆｅ−Ａｌ合金粉、珪素鋼粉、センダスト粉、アモルファス粉、パーメンジュール粉、ソフトフェライト粉、パーマロイ粉、アモルファス磁性合金粉、ナノクリスタル磁性合金粉等の軟磁性粉末が挙げられ、Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｏ等の改質元素及び不可避量の不純物（Ｃ，Ｓ，Ｃｒ，Ｐ，Ｍｎ等）を含んでも良い。軟磁性粉末の製法は特に限定されず、粉砕粉、水アトマイズ粉、ガスアトマイズ粉、ガス水アトマイズ粉等の何れでも良く、球形に近い粉末が得られ易いガスアトマイズ粉は、圧粉体成形時の粒子損壊を抑制し易い点において好ましい。圧粉磁心の渦電流を抑制する点から、軟磁性粉末の粒径は、１〜３００μｍの範囲であり、好ましくは平均粒径（レーザー回折・散乱法による）が５０〜１５０μｍ程度のものが用いられる。粒径が小さいものは保持力が高く、熱処理によるヒステリシス損の低減効果が限定されるが、渦電流損は小さいので、これらをバランスさせて、粒度分布において４５〜７５μｍの範囲の粒子が主であり、好ましくは５０％以上を占めるような軟磁性粉末を使用すると、渦電流損及びヒステリシス損の低減に有利である。
【００２３】
軟磁性粉末は、オルトリン酸を主成分とする水性処理液によって化成処理することにより、リン酸系被膜によって被覆される。具体的には、軟磁性粉末の表面へのリン酸系化成被膜とシリコーン樹脂被膜の形成について参照する文献に従って行うことができ、或いは、金属粉末のリン酸処理に関する公知の手法（例えば、特許２７１０１５２号公報、特開２００５−２１３６２１号公報等）を参照しても良い。Ｃｏ，Ｎａ，Ｓ，Ｓｉ，Ｗ等の元素は、リン酸化合物の形態で水性処理液に配合することによって被膜に導入することができる。上記２）のようにリン酸カルシウムを含む絶縁層として被膜を形成するには、カルシウムイオンを含む水溶液、リン酸水溶液及び軟磁性粉末を合わせて混合状態で塩基性にｐＨ調整し、これによって、軟磁性粉末の表面にリン酸カルシウムが析出する。この処理を、金属酸化物粉末の共存下で行うことによって、金属酸化物粒子及びリン酸カルシウムを含む絶縁層が軟磁性粉末上に形成される。金属酸化物は、粒径が１０〜３５０ｎｍ程度、好ましくは１０〜１００ｎｍ程度、より好ましくは１０〜５０ｎｍ程度のものを使用する。リン酸系被膜の膜厚が１〜２５０ｎｍ程度となるように、処理液の配合及び使用量によって調整するとよい。
【００２４】
リン酸系被膜は、軟磁性粉末の酸化を抑制する機能を有する良好な絶縁被膜であるが、更に、シリコーン樹脂と軟磁性粉末とを結合させる役割を果たす。シリコーン樹脂は、金属に対する親和性が低いため、軟磁性粉末と直接には結合し難いが、リン酸化合物や金属酸化物等の極性の物質に対しては親和性・結合性を有するので、リン酸系被膜を介して軟磁性粉末を被覆することができる。
【００２５】
上述のリン酸系被膜で被覆した絶縁被覆軟磁性粉末に、硬化性シリコーン樹脂の有機溶剤溶液を塗布して乾燥することによって、粉末表面にシリコーン樹脂塗膜が形成される。更に、樹脂塗膜中の水酸基を縮合させて硬化させることによって、溶剤に不溶のシリコーン樹脂被膜となる。上記２）の粉末に関しては、リン酸系被膜の状態によってシリコーン樹脂がリン酸系被膜中に侵入し得る。シリコーン樹脂溶液の有機溶剤は、シリコーン樹脂を溶解可能なものであれば良く、シリコーン樹脂溶液の調製に通常使用されるものから必要に応じて選択可能である。樹脂溶液を塗布した粉末の乾燥は、有機溶剤が揮発する温度に加熱することによって進行し、アルコール類や石油系有機溶剤の場合は概して６０〜８０℃程度の温度が適用できる。風乾や減圧によって乾燥を促進できる。シリコーン樹脂塗膜の硬化は、１００〜２５０℃程度に加熱することによって進行するので、乾燥時の温度をこの硬化温度の範囲に設定すると、乾燥及び硬化を一工程で同時又は連続して行える。
【００２６】
絶縁被覆軟磁性粉末に塗布する硬化性シリコーン樹脂は、加水分解性シラン化合物（クロロシラン類等）の加水分解によって生成するシラノール（３官能性又は４官能性シラノールを含有する）の縮合体、つまり、ポリシロキサンであり、シラノールの珪素に結合する置換基によって、ポリジメチルシロキサン型、ポリメチルフェニルシロキサン型、ポリジフェニルシロキサン型などの構造単位を有する。４官能性シラノールは反応性が非常に高いことから、本発明におけるシリコーン樹脂は、３官能性シラノールの割合が６０モル％程度以上、好ましくは８０モル％程度以上であるシラノール（残部は２官能性シラノール）の縮合体を用いるとよい。メチル基が多いと、シリコーン樹脂の圧縮による体積減少率が大きく、又、樹脂の耐熱性等を考慮すると、珪素に結合する置換基におけるメチル基数とフェニル基数との割合が４：６〜８：２程度であると好ましい。分子量Ｍｗは２０００〜２０００００程度、水酸基価が１〜５質量％程度であるとよい。
【００２７】
シリコーン樹脂の硬化は、珪素に結合する水酸基が縮合してシロキシ結合による架橋が形成されるものであり、１００〜２５０℃程度で５〜１００分間程度加熱することによって好適に樹脂が硬化する。シリコーン樹脂における分子間距離は炭素系樹脂に比べて長く、硬化によって容積収縮し易いので、この点を考慮して、硬化後のシリコーン樹脂被膜の膜厚が１０〜５００ｎｍ程度、好ましくは２０〜２００ｎｍとなるように塗布する樹脂溶液量を調整すると良い。
【００２８】
軟磁性粉末表面に形成するリン酸系被膜及びシリコーン樹脂被膜の膜厚が薄いと、電気的絶縁性が確保されなくなると共に、酸素がこれらの被膜を通過して軟磁性粉末を酸化し易くなるので、これらの被膜の膜厚の合計が５０ｎｍ以上となるように設定することが好ましい。この点に関し、リン酸系被膜及びシリコーン樹脂被膜は均一な膜厚であることが理想的であるが、軟磁性粉末は不規則な形状であるため、軟磁性粉末表面を均一に被覆することは難しいので、膜厚が少なくとも５０ｎｍとなるように絶縁性被膜を軟磁性粉末の表面に形成すれば、最も薄い箇所でも絶縁性が確保される。また、リン酸系被膜の膜厚とシリコーン樹脂被膜の膜厚との合計が１５００ｎｍ程度以下となるように設定することが好ましい。尚、シリコーン樹脂中の水酸基は、熱硬化において完全に縮合せずに未反応の水酸基が残存する傾向があり、特に、硬化した樹脂の外側表面においては水酸基が残存し得る。この理由としては、上述のリン酸系被膜の構成成分がシリコーン樹脂に対して触媒的に作用し得るため、シリコーン樹脂の熱硬化がリン酸系被膜との接触界面側から外周面へ向かって進行し易いことが考えられる。この傾向が顕著である場合、硬化したシリコーン樹脂被膜において、内側の方が外周側より硬度が高くなる。
【００２９】
シリコーン樹脂被膜を形成した絶縁被覆軟磁性粉末は、金型内に収容し、４００〜２０００ＭＰａ程度の面圧で加圧圧縮して、軟磁性粉末の占積率（真密度に対する密度比として換算）が９０％程度以上の圧粉体となるように成形する。軟磁性粉末が鉄粉の場合、圧粉体の密度は７．０ｇ／ｃｍ３程度以上とすれば、軟磁性粉末の占積率を９０％以上にすることができる。圧粉体の密度が７．２ｇ／ｃｍ3以上となるように設定すると、軟磁性粉末の占積率が９２％以上となるので好ましい。シリコーン樹脂被膜の潤滑性によって粉末の圧縮性は良好であるので、成形は、室温成形及び温間成形の何れであっても良いが、１００〜２５０℃程度に加熱して温間成形を行うと、加圧時の圧縮歪みを緩和できるので、上記温度での温間成形は、ヒステリシス損が少ない圧粉体を得る上で有効である。シリコーン樹脂被膜で被覆された粉末は流動性が良いので、成形の際にワックス等の脂肪酸化合物や金属石鹸等の成形潤滑剤を必要としない。尚、軟磁性粉末の表面をリン酸系被膜及びシリコーン樹脂被膜で被覆した絶縁被覆軟磁性粉末は、市販品として提供されるものを使用しても良く、例えば、神戸製鋼社製粉末ＭＨ２０Ｄ、ＭＨ２３Ｄ、ＭＨ４５Ｄ等の粉末が挙げられる。
【００３０】
成形した圧粉体は、圧縮歪みによるヒステリシス損を低減するために、熱処理（焼鈍）を施す。熱処理を経た圧粉体は、リアクトルのコアとして使用可能な圧粉磁心となる。この熱処理において、軟磁性粉末の結晶粒が粗大化するが、温度が８００℃を超えると、軟磁性粉末の再結晶による結晶粒の細粒化によってヒステリシス損が却って増加するので、熱処理の温度は、４００〜８００℃程度、好ましくは６００〜７００℃程度であり、処理時間は、１〜３００分間程度、好ましくは１０〜６０分間程度がよい。熱処理は、非酸化性環境下で行うことが好ましく、例えば、真空下、又は、水素、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中で処理するとよい。熱処理後の冷却速度は、結晶粒の細粒化を生じないように、２〜２０℃／分程度であることが望ましい。この熱処理において、シリコーン樹脂被膜に残存する水酸基が反応し得る。特に、圧縮成形によって密接した粉末粒子同士の接触界面、つまり、シリコーン樹脂被膜の接触面付近で縮合反応が進行し易く、シリコーン樹脂被膜間に架橋結合が形成され、圧粉体の強度の向上に寄与する。この際、シリコーン樹脂被膜の界面部分において縮合反応に伴う収縮が起こり得るが、これは、密着する粉末粒子間に隙間を生じるような大きな収縮ではなく、むしろ、圧粉成形時に絶縁被覆軟磁性粉末に生じた圧縮歪みを軽減するのに都合がよい程度であり、粉末粒子間の空隙も縮小し得る。
【００３１】
上述の圧粉体の熱処理を行う温度範囲において、脂肪酸や炭化水素等の有機炭素化合物は容易に熱分解するので、ワックスや金属石鹸等の潤滑剤を使用した場合は分解・焼失し、圧粉体中には殆ど残存しない。シリコーン樹脂被膜間の縮合反応も阻害されない。従って、熱処理を経た圧粉体をリアクトルのコアとして使用する際に、温度が１５０℃程度に上昇しても、潤滑剤に起因する変化は生じず、ヒステリシス損の増加要因とはならない。熱処理後の圧粉体における軟磁性粉末の占積率は、熱処理前の値が維持され、９０％程度以上となる。
【００３２】
リアクトルのコアとして使用する際の鉄損の経時増加に渦電流損は関与しないことから、ヒステリシス損の増加は、絶縁被膜の電気抵抗が低下するような変化によるものではなく、軟磁性粉末粒子に影響を与え得る因子に関連するものであり、本発明の効果は、このような因子を抑制することによる効果であると考えられる。軟磁性粉末に影響を与える因子としては、酸化による軟磁性粉末（鉄）の変質、不純物の侵入及び結晶粒界の変化（細粒化）がある。絶縁被覆軟磁性粉末を用いて形成される圧粉磁心においては、酸化の酸素供給源として、圧粉成形時に絶縁被膜に生じ得る亀裂等を介して接触する雰囲気中の酸素、及び、リン酸系被膜を構成する酸素が考えられ、軟磁性粉末の酸化を抑制する因子の一つとして、リン酸系被膜に含まれる被酸化性成分が考えられる。Ｃｏ，Ｎａ，Ｓ，Ｗ，Ｓｉ，Ｃａ等の成分は、リン酸系被膜中のリン酸を安定化させると共に、被酸化性であるので、リン酸を構成する酸素が温度上昇によって軟磁性粉末へ移行するのを抑制し、又、外部からの酸素を捕捉することによって直接的に軟磁性粉末の酸化を抑制可能である。また、シリコーン樹脂は、有機炭素化合物系の樹脂に比べて概して耐熱性が高く、使用時の温度上昇にも十分耐久性を有し、絶縁性を維持するが、金属酸化物はシリコーン樹脂に対して触媒的に作用し得ることから、熱処理時の高温においては樹脂界面付近で二酸化珪素を生成し易くなる。この反応によって、リン酸系被膜は被還元的傾向になり、隣接する軟磁性粉末の酸化を間接的に抑制することが考えられる。この作用が有効であるには、外界からの酸素供給が遮断されることが必要であり、シリコーン樹脂被膜が十分な厚さを有することが肝要であると考えられる。この点において、１０ｎｍ程度以上の厚さのシリコーン樹脂被膜は好適である。
【００３３】
又、粉末粒子間の空隙が大きいと、雰囲気中の酸素の侵入による供給が容易になり、経時的な反応の促進が可能である。従って、粉末粒子間の空隙を減少可能であることは、圧粉体の耐熱性を維持する上で重要である。この点に関し、シリコーン樹脂同士の接触は潤滑性が非常に良く、絶縁被覆軟磁性粉末を高密に圧縮し易いので、上述に従って得られる圧粉体中の粉末粒子同士は密着して隙間が少なく、シリコーン樹脂被膜間の接着も形成される。従って、圧粉体をリアクトルのコアとして使用する間に温度が１５０℃程度に上昇しても、圧粉体中の軟磁性粉末の粒子間において隙間の拡大や雰囲気との反応による劣化・変質が極めて起こり難い。従って、加熱状態で長時間使用しても圧粉体の透磁率は安定し、鉄損の増加は起こり難い。
【００３４】
このように軟磁性粉末の経時熱変化が抑制される構成によって、１８０℃における実効透磁率の経時変化（５００時間）が３％程度以下、特に１％程度以下となるような、透磁率が安定した圧粉体が提供され、リアクトル用圧粉磁心として好適な電磁気的特性を示す。つまり、リアクトルのコアとして使用した圧粉磁心は、温度が上昇した状態でも保磁力が変動し難く、ヒステリシス損及び鉄損の経時増加が抑制される。
【実施例】
【００３５】
［第１実施例］
（圧粉磁心Ａ）
絶縁被覆された鉄基軟磁性粉末として、市販の粉末ＭＨ２０Ｄ（株式会社神戸製鋼所製）を用意した。この粉末ＭＨ２０Ｄは、特許第４０４４５９１号公報に係る粉末であり、鉄基軟磁性粉末表面に、リン酸系化成被膜と、シリコーン樹脂被膜とが、この順で形成されており（粒度分布における主たる粒分：４５〜７５μｍ）、上記リン酸系化成被膜には、Ｃｏ、Ｎａ、Ｓ、Ｓｉ及びＷからなる群より選択される１種以上の元素が含まれる。この粉末は、成形潤滑剤の類は含有していない。また、上記のリン酸系化成被膜とシリコーン樹脂被膜とからなる絶縁被覆層は、鉄基軟磁性粉末の表面に比較的均一に形成され、絶縁被覆層の膜厚が最も薄い部分で５０ｎｍ程度である。この粉末ＭＨ２０Ｄを、１２００ＭＰａの成形圧で圧粉成形して、外径３０ｍｍ、内径２０ｍｍ、高さ５ｍｍのリング形状の圧粉体（密度：７．４ｇ／ｃｍ３）を作製した後、６００℃に加熱して熱処理を行い、圧粉磁心Ａを得た。【００３６】
（圧粉磁心Ｂ）
絶縁被覆された鉄基軟磁性粉末として、鉄基軟磁性粉末表面に、粒子状金属酸化物及びリン酸カルシウムを含む絶縁層を備え、該絶縁層がシリコーン樹脂で被覆された、特許第４９２７９８３号の範疇の粉末を用意した。この粉末も成形潤滑剤の類は含有していない。また、上記の粒子状金属酸化物及びリン酸カルシウムを含む絶縁層とシリコーン樹脂被膜とからなる絶縁被覆層は、鉄基軟磁性粉末の表面に不均一に形成され、絶縁被覆層の膜厚は最も薄い部分で７０ｎｍ程度であった。この粉末を、成形圧力１４８０ＭＰａで圧粉成形して、外径３０ｍｍ、内径２０ｍｍ、高さ５ｍｍのリング形状の圧粉体（密度：７．４ｇ／ｃｍ３）を作製した後、６００℃に加熱して熱処理を行い、圧粉磁心Ｂを得た。【００３７】
（圧粉磁心Ｃ）
比較のために、市販のリン酸系化成被膜により絶縁被覆された鉄基軟磁性粉末として、ヘガネスＡＢ社製の粉末Ｓｏｍａｌｏｙ１１０ｉ（５Ｐ）を用意した（粒度分布における主たる粒分：１０６〜１５０μｍ）。尚、この粉末は、成形潤滑剤（エチレンビスステアリン酸アミド）を含有しており、リン酸系化成被膜の表面を成形潤滑剤成分が被覆していた。また、上記のリン酸系化成被膜と成形潤滑剤成分とからなる絶縁被覆層は、鉄基軟磁性粉末の表面に不均一に形成され、絶縁被覆層の膜厚は最も薄い部分で２０ｎｍ程度であった。この粉末を成形圧力１２００ＭＰａで圧粉成形して、外径３０ｍｍ、内径２０ｍｍ、高さ５ｍｍのリング形状の圧粉体（密度：７．４ｇ／ｃｍ３）を作製した後、６００℃に加熱して熱処理を行い、圧粉磁心Ｃを得た。【００３８】
上記で作製した圧粉磁心Ａ、ＢおよびＣについて、圧粉磁心の断面を鏡面研磨した。各圧粉磁心の断面を、ＥＰＭＡにより３０００倍の倍率で観察して、粉末粒子間の空隙の状態を撮影し、三谷商事株式会社製WinROOFを用いて、モード法で閾値を８５に設定して、各圧粉磁心における空隙の面積比を測定した。この結果、２粉末粒子間の空隙の量は、面積比で、各々、圧粉磁心Ａ：０．７％、圧粉磁心Ｂ：１．０％、圧粉磁心Ｃ：８．５％であった。【００３９】
上記で作製した圧粉磁心Ａ、ＢおよびＣをコアとして、コイルを巻回し、そのままポッティングを行わずに、１８０℃に加熱した雰囲気（大気）中に静置した。この後、周波数：１０ｋＨｚ、磁束密度：１００ｍＴでの実効透磁率μａ、渦電流損Ｗｅ、ヒステリシス損Ｗｈを経時的に測定して、鉄損Ｗを計算した。得られた値から、加熱雰囲気中での経過時間と各値との関係を調べた。結果を、図３〜６に示す。【００４０】
図３より、圧粉磁心Ｃは、初期の実効透磁率μａが２１７と高いが、経過時間とともに実効透磁率μａが低下して２０６程度まで低下し、つまり、低下率（初期値に対する低下量の割合）は５％程度となる。一方、圧粉磁心Ａは、初期の実効透磁率μａが１５４程度であり、時間が経過しても実効透磁率μａの低下が少なく、低下率は１％程度となる。同様に、圧粉磁心Ｂも、初期の実効透磁率μａが１４４程度であるが、時間が経過しても実効透磁率μａの低下が少なく、低下率は１％程度となる。【００４１】
図３のような実効透磁率μａを示す圧粉磁心Ａ〜Ｃについて、ヒステリシス損Ｗｈを測定した結果が図４である。実効透磁率μａの変化が大きい圧粉磁心Ｃでは、初期に１００ｋＷ／ｍ３程度であったヒステリシス損Ｗｈが、時間経過とともに１２８ｋＷ／ｍ３程度まで増加し、つまり、約１．３倍になっている。一方、実効透磁率μａの変化が１％程度の圧粉磁心ＡおよびＢでは、初期のヒステリシス損Ｗｈは、それぞれ、１１９ｋＷ／ｍ３、１１０ｋＷ／ｍ３で、圧粉磁心Ｃより高いものの、時間が経過してもヒステリシス損Ｗｈは増加せず、最終的には圧粉磁心Ｃよりも低い値となっている。【００４２】
圧粉磁心Ａ〜Ｃの渦電流損Ｗｅは、図５に示すように、いずれも時間経過によらず安定した値を示している。【００４３】
上記のヒステリシス損Ｗｈおよび渦電流損Ｗｅの結果から、鉄損Ｗについて、以下のようなことが解る。即ち、図６に示すように、実効透磁率μａの変化が大きい圧粉磁心Ｃは、時間の経過とともに鉄損Ｗが増加しているが、実効透磁率μａの変化が１％程度の圧粉磁心ＡおよびＢは、初期の鉄損Ｗは圧粉磁心Ｃより高いものの、時間が経過しても鉄損Ｗが増加せず、最終的には圧粉磁心Ｃよりも低い値となっている。以上より、ポッティングを行わないリアクトルのコアに圧粉磁心を適用する場合、加熱による透磁率の経時変化の割合が１％程度の圧粉磁心を適用することで、時間の経過による鉄損Ｗの増加を抑制することができることが明らかである。【００４４】
圧粉磁心Ａ及び圧粉磁心Ｃの断面を走査型電子顕微鏡により観察した結果を図７に示す。成形潤滑剤を含まない圧粉磁心Ａは、隣り合う２つの絶縁被覆鉄基軟磁性粉末間に空隙が殆ど認められず、３つ以上の絶縁被覆鉄基軟磁性粉末により形成される空隙（気孔）が閉気孔となっている。このため圧粉磁心Ａの内部は、外気と遮断され、鉄基軟磁性粉末の酸化が進行し難いものとなっている。一方、表面を成形潤滑剤で被覆した絶縁被覆鉄基軟磁性粉末を用いた圧粉磁心Ｃは、隣り合う２つの絶縁被覆鉄基軟磁性粉末間に明らかに空隙が形成され、３つ以上の絶縁被覆鉄基軟磁性粉末により形成される空隙（気孔）が開気孔となっている。このため、圧粉磁心Ｃは、隣り合う２つの絶縁被覆鉄基軟磁性粉末間に形成された空隙が連通孔となり、外気が圧粉磁心の内部まで至り、鉄基軟磁性粉末の酸化が進行し易い状態にある。このことから、鉄基軟磁性粉末の酸化の進行が上記の実効透磁率μａの径時変化をもたらしたものと考えられる。【００４５】
［第２実施例］
原料粉末として、第１実施例の圧粉磁心Ａの作製で用いた市販の粉末ＭＨ２０Ｄ（株式会社神戸製鋼所製）を用意し、成形潤滑剤として用意したステアリン酸亜鉛粉末をエタノールに溶解して成形潤滑剤溶液を調製した。原料粉末に対する成形潤滑剤の割合が表１に記載の割合となるように成形潤滑剤溶液に原料粉末を浸漬し、撹拌しながらエタノールを揮発させて、原料粉末の表面を成形潤滑剤で被覆した。得られた原料粉末を用いて、第１実施例の圧粉磁心Ａと同様にして圧粉成形して試料番号Ａ１〜Ａ７の圧粉磁心を作製し、２粉末粒子間の空隙の量を測定した。更に、作製した圧粉磁心をコアとして、第１実施例と同じ条件で、実効透磁率μａ、渦電流損Ｗｅ及びヒステリシス損Ｗｈを経時的に測定して鉄損Ｗを計算し、加熱雰囲気中での経過時間と各値との関係を調べた。試料番号Ａ１〜Ａ７の圧粉磁心の各々について、空隙量、初期及び５２８時間経過後の実効透磁率μａ及びこの間の実効透磁率μａの変化率［＝１００×（５２８時間後の値−初期値）／初期値、（％）］を表１に示し、渦電流損Ｗｅ、ヒステリシス損Ｗｈ及び鉄損Ｗの初期及び５２８時間経過後の値を表２に示す。尚、表１及び表２に、第１実施例で作製した圧粉磁心Ａ、圧粉磁心Ｂ及び圧粉磁心Ｃにおける測定値も、試料番号Ａ、試料番号Ｂ及び試料番号Ｃとして併せて記載する。【００４６】
【表１】
2014157517.tif 000003
【００４７】
【表２】
2014157517.tif 000004
【００４８】
試料番号Ａ１〜Ａ７の圧粉磁心は、成形潤滑剤を含む。表１及び表２の結果によれば、成形潤滑剤量が０．０５質量％の微量である試料番号Ａ３の圧粉磁心では、実効透磁率μaの変化率が−１％の小さい値であり、このため、ヒステリシス損Ｗhの増加はごく僅かであり、鉄損Ｗの増加も極僅かとなっている。一方、成形潤滑剤量が０．０５質量％を超える試料番号Ａ４〜Ａ７の圧粉磁心では、成形潤滑剤量の増加に従って実効透磁率μaの低下率［＝変化率／−１］は、１％を超えて急激に増大して、ヒステリシス損Ｗh及び鉄損Ｗが増加している。つまり、２粉末粒子間の空隙の量が２面積％と少ない試料番号Ａ３では、実効透磁率μaの低下が小さく、２粉末粒子間の空隙の量が多い試料番号Ａ４〜Ａ７では実効透磁率μaの低下が大きい。これらの結果から、成形潤滑剤の配合量と２粉末粒子間の空隙量とは相関性があること、及び、２粉末粒子間の空隙量の増加によって実効透磁率μaの低下が大きくなること、の２点が明らかであり、２粉末間の空隙量の増加によって圧粉磁心内部での鉄基軟磁性粉末の変質（酸化）が進行し易くなることが、実効透磁率μaの低下の要因であると言える。【００４９】
表１において、成形潤滑剤量と２粉末粒子間の空隙量との関係を見ると、ほぼ線形関係になる。これに対し、２粉末粒子間の空隙量と実効透磁率μaの変化率との関係を見ると、空隙量が２面積％以下の範囲においては、実効透磁率μaの変化率は約−１％で一定であり、空隙の量が２面積％を超えると、実効透磁率μaの低下は急激に大きくなる。このことから、空隙量が２面積％を超えると、空隙の連通が顕著になると理解される。この点は、成形潤滑剤量と実効透磁率μaとの関係からも見ることができ、成形潤滑剤量が０．０５質量％を超えると、実効透磁率μaの低下が特に著しくなる。つまり、成形潤滑剤量が０．０５質量％を超えると、成形潤滑剤に起因する空隙の連通が顕著になり、内部酸化による実効透磁率の低下が進行すると理解される。従って、成形潤滑剤を使用する場合は、２粉末粒子間の空隙量を２面積％以下とするために、添加量を０．０５質量％以下に制限するとよい。【００５０】
以上のように、ポッティングせずに、雰囲気に晒された状態でリアクトルのコアとして好適に圧粉磁心を使用するには、使用時間の経過にともなう鉄損の増加を抑制するために、実効透磁率μaの低下率が１％以下となるように圧粉磁心を構成することが肝要であることが確認された。また、実効透磁率μaの低下率を１％以下とするには、圧粉体中の隣り合う２つの絶縁被覆鉄基軟磁性粉末粒子間の空隙量を２体積％以下とすることが有効であり、これは、断面における２粉末粒子間の空隙量を２面積％以下とすることに近似することができる。原料粉末中に成形潤滑剤を含有すると、圧粉磁心中に連通孔を形成し易いことから、原料粉末中に成形潤滑剤を含有しないものを使用することが好ましく、成形潤滑剤を用いる場合は、成形潤滑剤の量を０．０５質量％以下とする。このように構成した圧粉磁心は、ポッティングせずにそのまま使用可能なリアクトル用圧粉磁心であり、雰囲気に晒された状態で好適にリアクトルのコアとして機能する。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
高周波域において良好な磁気特性を示す圧粉磁心が提供され、リアクトル、イグニッションコイル等の昇圧回路や、チョークコイル、ノイズフィルタなどの高磁場、高周波領域で使用される回路の鉄心として使用した時に、優れた性能を発揮し、高周波用各種製品の性能向上に貢献すると共に、電装部品や自動車用又は一般産業用モーターコア等のような商用周波数〜中周波数域での使用にも対応し、汎用性の高い製品の供給を可能とする。
【図１】
2014157517.tif 000005
【図２】
2014157517.tif 000006
【図３】
2014157517.tif 000007
【図４】
2014157517.tif 000008
【図５】
2014157517.tif 000009
【図６】
2014157517.tif 000010
【図７】
2014157517.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月28日(2015.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
具体的には、本願発明のリアクトル用圧粉磁心は、透磁率の経時変化が１％以下の圧粉磁心からなることを特徴とし、ケースにポッティングされずにコアが露出した状態で使用されるリアクトルのコアとして好適に使用できる。透磁率の経時変化が１％以下の圧粉磁心は、鉄基組成の軟磁性粉末表面に絶縁性被膜が形成された絶縁被覆軟磁性粉末を圧縮成形することによって製造され、成形後に熱処理を施したものが使用に供される。このとき、隣り合う２つの絶縁被覆鉄基軟磁性粉末粒子間の空隙の量を２体積％以下とすることにより達成される。すなわち、透磁率の経時変化は、軟磁性粉末の酸化に起因するものであるが、隣り合う２つの絶縁被覆鉄基軟磁性粉末粒子間の空隙は連通孔として作用するため、リアクトル用圧粉磁心の内部まで外部の大気に連通して曝されることとなり、軟磁性粉末の酸化が進行し易いものとなる。一方、隣り合う２つの絶縁被覆鉄基軟磁性粉末粒子間が密着して、この２粒子間の空隙の量が２体積％以下となる状態では、空隙が連通し難く、リアクトル用圧粉磁心の内部まで大気に曝されることが防止されて、軟磁性粉末の酸化が抑制される。なお、この状態においても、３つ以上の絶縁被覆鉄基軟磁性粉末粒子の間に空隙（いわゆる気孔）が形成され得るが、このような空隙（気孔）は閉鎖気孔となり易いので、リアクトル用圧粉磁心の外部との連通は実質的に無いと見なせる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
上記１）の絶縁被覆軟磁性粉末は、特許４０４４５９１号公報の記載に従って得られ、上記２）の絶縁被覆軟磁性粉末は、特許４９２７９８３号公報の記載に従って得ることができる。上記１）の粉末では、Ｃｏ，Ｎａ等の元素の導入によってリン酸系化成被膜の耐熱性が向上し、上記２）の粉末の絶縁層は、リン酸系化成被膜に属し、金属酸化物粒子の導入によって絶縁層の強度等が向上し、高磁場での透磁率が安定した圧粉体が得られる。シリコーン樹脂の接触によって、２）の絶縁層の表面（及び内部）にシリコーン樹脂被膜が形成される。これらの粉末の共通点は、軟磁性粉末を被覆する絶縁性被膜が、内側に無機質のリン酸系被膜を、外側に有機質のシリコーン樹脂被膜を有する複層膜である点であり、リン酸系被膜はＣｏやＣａ等の成分を含有する。外側のシリコーン樹脂は潤滑性を示すので、これらの粉末は良好な流動性及び圧縮性を示し、高級脂肪酸、高級脂肪酸の金属塩又は炭化水素系ワックス等のいわゆる成形潤滑剤を使用しなくても圧粉体に成形することができる。この点は、成形した圧粉体における粉末粒子間の隙間に起因する変質や加熱状態での経時変化を抑制する上で有利である。一般的な圧粉成形では、高級脂肪酸、高級脂肪酸の金属塩、炭化水素系ワックス等の成形潤滑剤を配合した原料粉末を使用するので、これを圧縮成形して熱処理すると、熱処理過程において圧粉体中の成形潤滑剤粉末が分解して気化する。つまり、絶縁被覆鉄基軟磁性粉末粒子間に位置する成形潤滑剤粉末が消失して、隣り合う２つの絶縁被覆鉄基軟磁性粉末粒子間に空隙が形成されると共に、気化した成形潤滑剤粉末が膨張して空隙を押し広げて圧粉体外部に抜け出ることにより、圧粉体内部から外部へ通じる連通孔が形成される。成形潤滑剤を粉末の形態で添加せずに絶縁被覆鉄基軟磁性粉末の表面に被覆して与える場合も、同様に、成形潤滑剤の分解気化によって空隙及び連通孔が形成される。これに比べて、上述のような熱分解性の成形潤滑剤を用いずに絶縁被覆鉄基軟磁性粉末のみで圧粉磁心を形成すると、空隙及び連通孔の形成は回避されるので、加熱状態での内部の酸化又は変質に伴う磁気特性の経時変化を抑制することができる。
このような理由から、磁気特性の経時変化が少ない圧粉磁心を得るには、成形潤滑剤を含有せず、絶縁被覆鉄基軟磁性粉末のみからなる原料粉末を用い、これを圧縮成形して熱処理することが最も好ましく、原料粉末に上述のような熱分解性の成形潤滑剤を配合する場合には、成形潤滑剤の含有量を０．０５質量％以下とする必要がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
軟磁性粉末は、圧粉磁心の製造に従来から用いられる鉄を主成分とする材料組成の粉末、つまり、純鉄又は鉄合金の粉末である。例えば、鉄粉、Ｆｅ−Ａｌ合金粉、珪素鋼粉、センダスト粉、アモルファス粉、パーメンジュール粉、ソフトフェライト粉、パーマロイ粉、アモルファス磁性合金粉、ナノクリスタル磁性合金粉等の軟磁性粉末が挙げられ、Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｏ等の改質元素及び不可避量の不純物（Ｃ，Ｓ，Ｃｒ，Ｐ，Ｍｎ等）を含んでも良い。軟磁性粉末の製法は特に限定されず、粉砕粉、水アトマイズ粉、ガスアトマイズ粉、ガス水アトマイズ粉等の何れでも良く、球形に近い粉末が得られ易いガスアトマイズ粉は、圧粉体成形時の粒子損壊を抑制し易い点において好ましい。圧粉磁心の渦電流を抑制する点から、軟磁性粉末の粒径は、１〜３００μｍの範囲であり、好ましくは平均粒径（レーザー回折・散乱法による）が５０〜１５０μｍ程度のものが用いられる。粒径が小さいものは保磁力が高く、熱処理によるヒステリシス損の低減効果が限定されるが、渦電流損は小さいので、これらをバランスさせて、粒度分布において４５〜７５μｍの範囲の粒子が主であり、好ましくは５０％以上を占めるような軟磁性粉末を使用すると、渦電流損及びヒステリシス損の低減に有利である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
圧粉磁心Ａ及び圧粉磁心Ｃの断面を走査型電子顕微鏡により観察した結果を図７に示す。成形潤滑剤を含まない圧粉磁心Ａは、隣り合う２つの絶縁被覆鉄基軟磁性粉末間に空隙が殆ど認められず、３つ以上の絶縁被覆鉄基軟磁性粉末により形成される空隙（気孔）が閉気孔となっている。このため圧粉磁心Ａの内部は、外気と遮断され、鉄基軟磁性粉末の酸化が進行し難いものとなっている。一方、表面を成形潤滑剤で被覆した絶縁被覆鉄基軟磁性粉末を用いた圧粉磁心Ｃは、隣り合う２つの絶縁被覆鉄基軟磁性粉末間に明らかに空隙が形成され、３つ以上の絶縁被覆鉄基軟磁性粉末により形成される空隙（気孔）が開気孔となっている。このため、圧粉磁心Ｃは、隣り合う２つの絶縁被覆鉄基軟磁性粉末間に形成された空隙が連通孔となり、外気が圧粉磁心の内部まで至り、鉄基軟磁性粉末の酸化が進行し易い状態にある。このことから、鉄基軟磁性粉末の酸化の進行が上記の実効透磁率μａの経時変化をもたらしたものと考えられる。
【手続補正書】
【提出日】平成28年7月28日(2016.7.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄基軟磁性粉末の表面に絶縁被膜が形成された絶縁被覆鉄基軟磁性粉末によって構成されると共に、隣り合う２つの絶縁被覆鉄基軟磁性粉末粒子間の空隙量が２体積％以下である圧粉体から実質的になるリアクトル用圧粉磁心。
【請求項２】
前記絶縁被膜は、内側のリン酸系化成被膜と、外側のシリコーン樹脂被膜とを有する複層膜であり、上記リン酸系化成被膜は、Ｃｏ、Ｎａ、Ｓ、Ｓｉ及びＷからなる群より選択される少なくとも１種の元素を含有する請求項１に記載のリアクトル用圧粉磁心。
【請求項３】
前記絶縁被膜は、粒子状金属酸化物及びリン酸カルシウムを含む絶縁層を有し、該絶縁層は、シリコーン樹脂によって被覆されている請求項１に記載のリアクトル用圧粉磁心。
【請求項４】
前記絶縁被覆の膜厚は、少なくとも５０ｎｍ以上である請求項１〜３のいずれかに記載のリアクトル用圧粉磁心。
【請求項５】
前記圧粉体は、潤滑剤粉末の含有量が０．０５質量％以下である前記絶縁被覆鉄基軟磁性粉末の圧縮成形体の熱処理物であり、前記潤滑剤粉末の分解によって前記絶縁被覆鉄基軟磁性粉末のみからなる請求項１〜４のいずれかに記載のリアクトル用圧粉磁心。
【請求項６】
前記圧粉体は、潤滑剤粉末を含まない前記絶縁被覆鉄基軟磁性粉末の圧縮成形体の熱処理物であり、前記絶縁被覆鉄基軟磁性粉末のみからなる請求項１〜４のいずれかに記載のリアクトル用圧粉磁心。
【請求項７】
ポッティングされずに露出した状態で、請求項１〜６のいずれかに記載のリアクトル用圧粉磁心を有するリアクトル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の一態様によれば、リアクトル用圧粉磁心は、鉄基軟磁性粉末の表面に絶縁被膜が形成された絶縁被覆鉄基軟磁性粉末によって構成されると共に、隣り合う２つの絶縁被覆鉄基軟磁性粉末粒子間の空隙量が２体積％以下である圧粉体から実質的になることを要旨とする。
又、本発明の一態様によれば、リアクトルは、ポッティングされずに露出した状態で、上記のリアクトル用圧粉磁心を有することを要旨とする。
【国際調査報告】
2014157517.tif 000012
2014157517.tif 000013
2014157517.tif 000014