(57)【要約】【課題】透磁率を従来と同程度又はそれ以上に維持する一方で、絶縁耐圧性を従来よりも高めた圧粉磁芯を提供する。【解決手段】上記目的を達成するために、本発明は、磁性材料粉末及びバインダー樹脂を含有する圧粉磁芯であって、圧粉磁芯の見掛け密度Ｄと、圧粉磁芯の表面における磁性材料粉末の存在率Ｅと、圧粉磁芯に対する磁性材料粉末の質量比Ｒｍと、磁性材料粉末の真密度Ｄｍとが下記式（１）で表される条件を満足する圧粉磁芯を提供する。    Ｖｃ＞Ｅ−ａ×（Ｄ・Ｒｍ／Ｄｍ）２／３×１００    （１）ここで、式（１）中、Ｄ及びＤｍの単位はｇ／ｃｍ３、Ｅの単位は％であり、Ｒｍは無単位である。また、Ｖｃは所定の閾値を示し、ａは所定の係数を示す。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料粉末及びバインダー樹脂を含有する圧粉磁芯であって、
前記圧粉磁芯の見掛け密度Ｄと、前記圧粉磁芯の表面における前記磁性材料粉末の存在率Ｅと、前記圧粉磁芯に対する前記磁性材料粉末の質量比Ｒｍと、前記磁性材料粉末の真密度Ｄｍと、が下記式（１）で表される条件を満足する圧粉磁芯。
Ｖｃ＞Ｅ−ａ×（Ｄ・Ｒｍ／Ｄｍ）２／３×１００    （１）
（式（１）中、Ｄ及びＤｍの単位はｇ／ｃｍ３、Ｅの単位は％であり、Ｒｍは無単位である。また、Ｖｃは所定の閾値を示し、ａは所定の係数を示す。）
【請求項２】
磁性材料粉末及びバインダー樹脂を含有する圧粉磁芯であって、
前記圧粉磁芯の見掛け密度Ｄと、前記圧粉磁芯の表面における前記磁性材料粉末の存在率Ｅと、が下記式（２）で表される条件を満足する圧粉磁芯。
３９＞Ｅ−１２．５×（Ｄ２／３）    （２）
（式（２）中、Ｄの単位はｇ／ｃｍ３であり、Ｅの単位は％である。）
【請求項３】
前記圧粉磁芯の見掛け密度Ｄと、前記圧粉磁芯の表面における前記磁性材料粉末の存在率Ｅと、が下記式（２ａ）で表される条件を満足する、請求項２記載の圧粉磁芯。
３５≧Ｅ−１２．５×（Ｄ２／３）    （２ａ）
（式（２ａ）中、Ｄの単位はｇ／ｃｍ３であり、Ｅの単位は％である。）
【請求項４】
前記磁性材料粉末はＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系の磁性材料粉末であり、
前記圧粉磁芯の見掛け密度Ｄと、前記圧粉磁芯の表面における前記磁性材料粉末の存在率Ｅと、が下記式（３）で表される条件を満足する請求項２又は３に記載の圧粉磁芯。
−４０＞Ｅ−３７．４×（Ｄ２／３）    （３）
（式（３）中、Ｄの単位はｇ／ｃｍ３であり、Ｅの単位は％である。）
【請求項５】
前記圧粉磁芯の見掛け密度Ｄと、前記圧粉磁芯の表面における前記磁性材料粉末の存在率Ｅと、が下記式（３ａ）で表される条件を満足する、請求項４記載の圧粉磁芯。
−４６≧Ｅ−３７．４×（Ｄ２／３）    （３ａ）
（式（３ａ）中、Ｄの単位はｇ／ｃｍ３であり、Ｅの単位は％である。）
【請求項６】
前記磁性材料粉末はＦｅ−Ｎｉ系の磁性材料粉末であり、
前記圧粉磁芯の見掛け密度Ｄと、前記圧粉磁芯の表面における前記磁性材料粉末の存在率Ｅと、が下記式（４）で表される条件を満足する請求項２又は３に記載の圧粉磁芯。
−３９＞Ｅ−３４．４×（Ｄ２／３）    （４）
（式（４）中、Ｄの単位はｇ／ｃｍ３であり、Ｅの単位は％である。）
【請求項７】
前記圧粉磁芯の見掛け密度Ｄと、前記圧粉磁芯の表面における前記磁性材料粉末の存在率Ｅと、が下記式（４ａ）で表される条件を満足する、請求項４記載の圧粉磁芯。
−４７≧Ｅ−３４．４×（Ｄ２／３）    （４ａ）
（式（４ａ）中、Ｄの単位はｇ／ｃｍ３であり、Ｅの単位は％である。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧粉磁芯に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、インダクタンス素子等に備えられる磁芯の一種として、圧粉磁芯が一般に用いられている。この圧粉磁芯は、通常、磁性材料と絶縁性のバインダー樹脂とを含む混合物を所定の形状に成形した後、バインダー樹脂を硬化することにより作製される。かかる圧粉磁芯には、高い飽和磁化や透磁率、並びに低い磁芯損失等の特性が求められている。
【０００３】
特に近年、インダクタンス素子等の小型化の要求に伴い、これらの特性について更に高いレベルが要求されている。例えば、特許文献１〜３では、高い透磁率を得るための種々の検討がなされている。これらの文献には、圧粉磁芯において磁性材料粉末の充填率を高くすることで、高い透磁率が得られる旨記載されている
【特許文献１】特開平１１−５４３１４号公報
【特許文献２】特開平１１−２０４３５９号公報
【特許文献３】特開２００２−２１７０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、圧粉磁芯には上記各特性の他、高い絶縁耐圧性も求められている。しかしながら、従来の圧粉磁芯において透磁率を向上させる目的で磁性材料粉末の充填率を高くすると、絶縁耐圧性が低下するという問題点がある。
【０００５】
そこで、本発明は上記事情にかんがみてなされたものであり、透磁率を従来と同程度又はそれ以上に維持する一方で、絶縁耐圧性を従来よりも高めた圧粉磁芯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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、磁性材料粉末及びバインダー樹脂を含有する圧粉磁芯であって、圧粉磁芯の見掛け密度Ｄと、圧粉磁芯の表面における磁性材料粉末の存在率Ｅと、圧粉磁芯に対する磁性材料粉末の質量比Ｒｍと、磁性材料粉末の真密度Ｄｍとが下記式（１）で表される条件を満足する圧粉磁芯を提供する。
Ｖｃ＞Ｅ−ａ×（Ｄ・Ｒｍ／Ｄｍ）２／３×１００    （１）
ここで、式（１）中、Ｄ及びＤｍの単位はｇ／ｃｍ３、Ｅの単位は％であり、Ｒｍは無単位である。また、Ｖｃは所定の閾値を示し、ａは所定の係数を示す。
【０００７】
圧粉磁芯の見掛け密度Ｄは、圧粉磁芯の質量（単位：ｇ）を圧粉磁芯の見掛け体積（単位：ｃｍ３）で除した値であり、上記見掛け体積はアルキメデス法により求められる。また、圧粉磁芯の表面における磁性材料粉末の存在率Ｅは、圧粉磁芯の表面を撮影した画像を解析して得られるものであり、その画像における圧粉磁芯表面の面積に対する磁性材料粉末が占める面積の割合を百分率で示している。さらに、圧粉磁芯に対する磁性材料粉末の質量比Ｒｍは、圧粉磁芯を作製する際の磁性材料粉末及びバインダー樹脂の質量比から求められる値である。
【０００８】
圧粉磁芯中の磁性材料粉末の割合（充填率）を高くして圧粉磁芯の見掛け密度Ｄを高くすると、上述のとおり透磁率は高くなる。これは、圧粉磁芯中の磁性材料粉末同士の距離が近くなるためである。しかしながら、磁性材料粉末同士の距離が近くなると、圧粉磁芯の絶縁耐圧性は当然低下してしまう。したがって、透磁率を高く維持しつつ圧粉磁芯の絶縁耐圧性を向上させることは非常に困難である。
【０００９】
ところが、本発明者らが従来の圧粉磁芯について詳細に検討したところ、圧粉磁芯の絶縁耐圧性に関しては、下記のとおりまだ改善の余地があることを見出した。すなわち、従来の圧粉磁芯は必ず金型を用いた成形工程を経て作製される。この成形工程の後に圧粉磁芯の成形体を取り出す際、金型の内壁と成形体の外表面とが擦れてしまうことを本発明者らは知見した。これは、成形体の弾性により、圧粉磁芯の体積が僅かに膨張しようとする、いわゆるスプリングバックという現象が発生するためである。
【００１０】
金型の内壁と成形体の外表面とが擦れると、成形体の外表面に存在していたバインダー樹脂が剥離したり、表面の磁性材料粉末が展延されたりする。その結果、圧粉磁芯の表面における磁性材料粉末同士の距離が近くなる。これにより、圧粉磁芯の表面に電流が流れやすくなるため、圧粉磁芯の絶縁耐圧性が十分に高くならない。
【００１１】
そこで、本発明者らは、金型の内壁と成形体の外表面との擦れを極力防止すれば、圧粉磁芯の透磁率を高く維持した状態で、絶縁耐圧性を向上することが可能であると予測した。そして、そのような手法について鋭意検討した結果、金型の内壁と成形体の外表面との擦れを従来よりも十分に低減することができ、それによって絶縁耐圧性の向上が可能になったことを初めて確認して本発明を完成するに到った。つまり、本発明の本質的な特徴は、圧粉磁芯の成形体を金型から取り出す際に、金型の内壁と圧粉磁芯の外表面との擦れを抑制することにある。このような観点で圧粉磁芯の透磁率を高く維持しつつ、絶縁耐圧性の向上を実現した発明はこれまで見当たらない。
【００１２】
上述の式（１）における（Ｄ・Ｒｍ／Ｄｍ）２／３×１００は、磁性材料粉末の二次元的な存在率の理論値との差を示すものである。すなわち、Ｄ・Ｒｍ／Ｄｍは圧粉磁芯の全体における磁性材料粉末の体積割合を示しており、これを２／３乗することで二次元的な存在比（無単位）の理論値となる。もし、圧粉磁芯の表面が全く擦れず、バインダー樹脂の剥離や磁性材料粉末の展延が発生しなければ、Ｅ−（Ｄ・Ｒｍ／Ｄｍ）２／３×１００は限りなく０に近似した数値になるはずである。ただし、測定誤差を考慮すると必ずしも０にはならず、また、磁性材料粉末及びバインダー樹脂の種類やそれらの組成比、成形方法によっては、圧粉磁芯の表面にバインダー樹脂や磁性材料粉末が多少偏在することもある。
【００１３】
そこで、本発明では、まず、（Ｄ・Ｒｍ／Ｄｍ）２／３×１００に係数ａを掛け合わせている。係数ａは、通常、磁芯の表面へのバインダー樹脂や磁性材料粉末の偏在を考慮した係数であり、バインダー樹脂が偏在する程小さくなり、磁性材料粉末が偏在する程大きくなると考えられる。更に本発明では、Ｅ−ａ×（Ｄ・Ｒｍ／Ｄｍ）２／３×１００が所定の閾値Ｖｃ未満となるようにしている。閾値Ｖｃは、通常、圧粉磁芯における磁性材料粉末及びバインダー樹脂の種類、それらの組成比、並びに成形時の成形圧によって決定される。この閾値Ｖｃは、従来のように圧粉磁芯を作製することで、金型の内壁と成形体の外表面とが擦れた場合のＥ−ａ×（Ｄ・Ｒｍ／Ｄｍ）２／３×１００の値である。これら係数ａ及び閾値Ｖｃは実験により導出される。
【００１４】
例えば、本発明は、磁性材料粉末及びバインダー樹脂を含有する圧粉磁芯であって、圧粉磁芯の見掛け密度Ｄと、圧粉磁芯の表面における磁性材料粉末の存在率Ｅとが下記式（２）で表される条件を満足する圧粉磁芯を提供する。
３９＞Ｅ−１２．５×（Ｄ２／３）    （２）
ここで式（２）中、Ｄの単位はｇ／ｃｍ３であり、Ｅの単位は％である。なお、圧粉磁芯の見掛け密度Ｄ、磁性材料粉末の存在率Ｅは式（１）におけるものと同義である。
【００１５】
この本発明は、本発明者らが実験により見出したものである。式（２）の左辺は、従来のように圧粉磁芯を作製することで、金型の内壁と成形体の外表面とが擦れた場合のＥ−ａ×（Ｄ・Ｒｍ／Ｄｍ）２／３×１００の値であり、本発明者らが実験により求めたものである。
【００１６】
この本発明において、圧粉磁芯の見掛け密度Ｄと、圧粉磁芯の表面における磁性材料粉末の存在率Ｅとが下記式（２ａ）で表される条件を満足すると好適である。
３５≧Ｅ−１２．５×（Ｄ２／３）    （２ａ）
ここで式（２ａ）中、Ｄの単位はｇ／ｃｍ３であり、Ｅの単位は％である。なお、圧粉磁芯の見掛け密度Ｄ、磁性材料粉末の存在率Ｅは式（１）におけるものと同義である。また、式（２ａ）の左辺は、本発明に係る実施例において求められたＥ−ａ×（Ｄ・Ｒｍ／Ｄｍ）２／３×１００の値である。
【００１７】
また、この本発明において、磁性材料粉末はＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系の磁性材料粉末であり、圧粉磁芯の見掛け密度Ｄと、圧粉磁芯の表面における磁性材料粉末の存在率Ｅとが下記式（３）で表される条件を満足するとより好適である。
−４０＞Ｅ−３７．４×（Ｄ２／３）    （３）
ここで式（３）中、Ｄの単位はｇ／ｃｍ３であり、Ｅの単位は％である。式（３）の左辺は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系の磁性材料粉末を用いて従来のように圧粉磁芯を作製することで、金型の内壁と成形体の外表面とが擦れた場合のＥ−ａ×（Ｄ・Ｒｍ／Ｄｍ）２／３×１００の値であり、本発明者らが実験により求めたものである。
【００１８】
この圧粉磁芯において、圧粉磁芯の見掛け密度Ｄと、圧粉磁芯の表面における磁性材料粉末の存在率Ｅとが下記式（３ａ）で表される条件を満足すると更に好ましい。
−４６≧Ｅ−３７．４×（Ｄ２／３）    （３ａ）
ここで式（３ａ）中、Ｄの単位はｇ／ｃｍ３であり、Ｅの単位は％である。なお、圧粉磁芯の見掛け密度Ｄ、磁性材料粉末の存在率Ｅは式（１）におけるものと同義である。また、式（３ａ）の左辺は、本発明に係る実施例において求められたＥ−ａ×（Ｄ・Ｒｍ／Ｄｍ）２／３×１００の値である。
【００１９】
本発明において、磁性材料粉末はＦｅ−Ｎｉ系の磁性材料粉末であり、圧粉磁芯の見掛け密度Ｄと、圧粉磁芯の表面における磁性材料粉末の存在率Ｅとが下記式（４）で表される条件を満足するとより好適である。
−３９＞Ｅ−３４．４×（Ｄ２／３）    （４）
ここで式（４）中、Ｄの単位はｇ／ｃｍ３であり、Ｅの単位は％である。式（４）の左辺は、Ｆｅ−Ｎｉ系の磁性材料粉末を用いて従来のように圧粉磁芯を作製することで、金型の内壁と成形体の外表面とが擦れた場合のＥ−ａ×（Ｄ・Ｒｍ／Ｄｍ）２／３×１００の値であり、本発明者らが実験により求めたものである。
【００２０】
この圧粉磁芯において、圧粉磁芯の見掛け密度Ｄと、圧粉磁芯の表面における磁性材料粉末の存在率Ｅとが下記式（４ａ）で表される条件を満足すると更に好ましい。
−４７≧Ｅ−３４．４×（Ｄ２／３）    （４ａ）
ここで式（４ａ）中、Ｄの単位はｇ／ｃｍ３であり、Ｅの単位は％である。なお、圧粉磁芯の見掛け密度Ｄ、磁性材料粉末の存在率Ｅは式（１）におけるものと同義である。また、式（４ａ）の左辺は、本発明に係る実施例において求められたＥ−ａ×（Ｄ・Ｒｍ／Ｄｍ）２／３×１００の値である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、透磁率を従来と同程度又はそれ以上に維持する一方で、絶縁耐圧性を従来よりも高めた圧粉磁芯を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００２３】
図１は、本発明の好適な実施形態に係る圧粉磁芯を模式的に示す斜視図である。圧粉磁芯１は、楕円柱状のコア部（中脚）１０と、そのコア部の外周側に空間を隔てて設けられたポット部（外脚）１１と、コア部１０とポット部１１とを連接した連接部１２とを有している。この圧粉磁芯１は、コア部１０の外周にコイルが巻回されてインダクタンス素子等の素子を形成する。
【００２４】
コア部１０は、柱面である外周面１０１、その外周面１０１に直交した平面状の頂面１０４及び頂面１０４に対向し連接部１２と接している平面状の底面（図示せず）で囲まれてなる。
【００２５】
ポット部１１は、一組の壁状部材１１ａ、ｂから構成されており、これら壁状部材１１ａ、ｂは、コア部１０を中心にして互いに対向して配置されている。壁状部材１１ａ、ｂは、コア部１０に対向した内壁面１１１ａ、ｂ、その内壁面１１１ａ、ｂの反対側の面である平面状の外壁面１１２ａ、ｂ、外壁面１１２ａ、ｂと直交した一組の平面状の側壁面１１３ａ、ｂ、外壁面１１２ａ、ｂと側壁面１１３ａ、ｂとに直交した平面状の頂面１１４ａ、ｂ、並びに頂面１１４ａ、ｂと対向し連接部１２と接した平面状の底面（図示せず）で囲まれている。内壁面１１１ａ、ｂは、ポット部１０に対向する中央部分ではポット部１０に対して凹状の円柱面を有し、その両端部分では平面を有している。また、コア部１０の頂面１０４とポット部１１の頂面１１４ａ、ｂとは、互いに面一である。
【００２６】
連接部１２は長方形平板状であり、主面１２４ａ、ｂ及び４つの側面で包囲されている。コア部１０及びポット部１１は、それらの底面をこの連接部１２の主面１２４ａに接するようにして連接部１２上に配置されている。連接部１２の側面は、ポット部１１の外壁面１１２ａ、ｂ及び側壁面１１３ａ、ｂとそれぞれ面一をなしている。
【００２７】
圧粉磁芯１は、磁性材料粉末とバインダー樹脂とを含む混合物を所定の条件で加圧成形し、更に必要に応じて加熱処理を施すことにより得られる。また、バインダー樹脂を添加した磁性材料粉末を乾燥した後、さらに乾燥後の磁性材料粉末に潤滑剤を添加し混合してもよい。
【００２８】
磁性材料粉末は、圧粉磁芯に用いられる磁性材料の粉末で公知のものであれば特に限定されず、例えばＦｅ系強磁性金属の粒子からなる粉末が挙げられる。Ｆｅ系強磁性金属としては、Ｆｅ、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ（センダスト）系、Ｆｅ−Ｎｉ（パーマロイ）系、Ｆｅ−Ｃｏ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｐ系、Ｆｅ−Ｍｏ−Ｎｉ（スーパーマロイ）等が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。なお、本発明に係る上述の磁性材料粉末には不可避的不純物が含まれていてもよい。
【００２９】
磁性材料における各元素の組成比は、本発明の目的を達成できるものであれば特に限定されない。例えば、磁性材料がＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系強磁性金属である場合、Ｓｉが１〜７質量％、Ｃｒが１〜５質量％で、残部がＦｅであってもよい。また、磁性材料がＦｅ−Ｎｉ系強磁性金属である場合、Ｎｉが４０〜８５質量％で残部がＦｅであってもよい。
【００３０】
また、強磁性金属粉末の平均粒子径は透磁率の向上及び磁芯損失の低減の観点から、３〜１５０μｍであることが好ましく、５〜８０μｍであることがより好ましい。強磁性金属粉末の製造方法は特に限定されず、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法等のアトマイズ法や、冷却基体を用いた急冷凝固法、還元法などから適宜選択すればよい。水アトマイズ法では、ノズルから流下させた原料合金の溶湯に高圧水を噴射して冷却し、凝固・粉末化する。粉末化は、粉末の酸化を防ぐために非酸化性雰囲気中で行なうことが好ましい。
【００３１】
バインダー樹脂は、上述の磁性材料粉末を結合するための絶縁性の樹脂であり、磁性材料粉末はバインダー樹脂によってその表面の一部又は全部がコーティングされる。バインダー樹脂は、必要とされる磁芯の特性に応じて適宜選択される。バインダー樹脂としては、例えば各種有機高分子樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂及び水ガラス等が挙げられる。これらのバインダー樹脂の中では、耐溶剤性に優れる点でエポキシ樹脂が好ましい。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。また、これらの材料を成形助剤などの無機材料と組み合わせて使用してもよい。
【００３２】
バインダー樹脂の添加量は必要とされる磁芯の特性に応じて異なるが、例えば、圧粉磁芯１の全質量に対して０．５〜１０質量％程度添加することができる。バインダー樹脂の添加量が１０質量％を超えると透磁率が低下し、磁芯損失が大きくなる傾向にある。一方、バインダー樹脂の添加量が１質量％未満の場合には、絶縁性を確保し難くなる傾向にある。バインダー樹脂のより好ましい添加量は、圧粉磁芯１の全質量に対して１．０〜５．０質量％である。
【００３３】
潤滑剤は、その添加量を圧粉磁芯１の全質量に対して０．１〜１質量％程度とすることができ、望ましい潤滑剤の添加量は圧粉磁芯１の質量に対して０．２〜０．８質量％、さらに望ましい潤滑剤の添加量は０．３〜０．８質量％である。潤滑剤の添加量が０．１質量％未満の場合には、成形クラックが生じやすい傾向にある。一方、潤滑剤の添加量が１質量％を超えると、成形密度の低下を招き、透磁率が減少してしまう。潤滑剤としては、例えば、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛及びステアリン酸ストロンチウム等が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。これらの中では、スプリングバックが小さいという観点から、潤滑剤としてステアリン酸アルミニウムを用いることが好ましい。
【００３４】
また、磁性材料粉末には更に架橋剤を添加してもよい。架橋剤を添加することにより、圧粉磁芯１の磁気特性を劣化させることなく、機械的強度を増大させることができる。架橋剤の好ましい添加量は、バインダー樹脂１００質量部に対して１０〜４０質量部である。架橋剤としては、有機チタン系のものを用いることができる。
【００３５】
圧粉磁芯１は、その見掛け密度Ｄと、圧粉磁芯１の表面における磁性材料粉末の存在率Ｅと、圧粉磁芯１に対する磁性材料粉末の質量比Ｒｍと、磁性材料粉末の真密度Ｄｍとが上記式（１）で表される条件を満足するものである。より具体的には、例えば、圧粉磁芯１が磁性材料粉末としてＦｅ−Ｎｉ系又はＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系の強磁性金属粉末であって、バインダー樹脂がエポキシ樹脂である場合、圧粉磁芯１の見掛け密度Ｄと、圧粉磁芯の表面における磁性材料粉末の存在率Ｅとが上記式（２）で表される条件を満足すると好適であり、上記式（２ａ）を満足するとより好ましい。
【００３６】
また、圧粉磁芯が磁性材料粉末としてＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系の強磁性金属粉末であって、バインダー樹脂がエポキシ樹脂である場合、圧粉磁芯１の見掛け密度Ｄと、圧粉磁芯の表面における磁性材料粉末の存在率Ｅとが上記式（３）で表される条件を満足すると好適であり、上記式（３ａ）を満足するとより好ましい。さらには、圧粉磁芯が磁性材料粉末としてＦｅ−Ｎｉ系の強磁性金属粉末であって、バインダー樹脂がエポキシ樹脂である場合、圧粉磁芯１の見掛け密度Ｄと、圧粉磁芯の表面における磁性材料粉末の存在率Ｅとが上記式（４）で表される条件を満足すると好適であり、上記式（４ａ）を満足するとより好ましい。
【００３７】
上述の条件を満足する本実施形態の圧粉磁芯１は、その表面の擦れが従来よりも抑制された状態にある。よって、圧粉磁芯１の側面に該当する外壁面１１２ａ、ｂ、側壁面１１３ａ、ｂ、及び連接部１２の側面における電気的導通を十分に防ぐことができる。その結果、圧粉磁芯１におけるコア部１０やポット部１１の頂面１０４及び１１４ａ、ｂと連接部１２の主面１２４ｂとの間の絶縁耐圧性が従来よりも高くなる。ただし、圧粉磁芯全体における磁性材料粉末間の距離はほとんど変化しないため、表面が擦れてしまう場合と比較して同等の透磁率を維持することが可能となる。
【００３８】
次に、本実施形態に係る圧粉磁芯１の製造方法の一例を詳細に説明する。この圧粉磁芯１の製造方法によると、上述の磁性材料粉末を準備する磁性材料粉末準備工程と、その磁性材料粉末にバインダー樹脂をコーティングする樹脂被覆工程と、それらの混合物を成形する成形工程と、成形工程により得られた成形体に対して加熱処理を施す熱処理工程とを有する。まず、磁性材料粉末準備工程においては、上述の磁性材料粉末を準備する。磁性材料粉末は市販のものを入手してもよく、公知の方法により合成してもよい。
【００３９】
次いで、樹脂被覆工程において、まず所定量の磁性材料粉末とバインダー樹脂を混合する。架橋剤を添加する場合には、磁性材料粉末とバインダー樹脂と架橋剤とを混合する。混合は加圧ニーダ等を用い、好ましくは室温で２０〜６０分間混合する。得られた混合物を、好ましくは１００〜３００℃程度で２０〜６０分間乾燥する。次いで、乾燥した混合物を解砕し、磁性材料粉末、その磁性材料粉末を被覆したバインダー樹脂、及び架橋剤を含む混合物を得る。なお、バインダー樹脂は一部が架橋剤により架橋されていてもよい。続いて、その混合物に、必要に応じて潤滑剤を添加する。潤滑剤を添加した後、１０〜４０分間混合することが望ましい。
【００４０】
次に、成形工程において潤滑剤を添加した上記混合物を成形して成形体を得る。図２、３は、この成形工程において好ましく用いられる成形装置の動作を模式的に示す図である。図２、３において（ａ）は断面図を示し、（ｂ）は（ａ）を上側から見た平面図を示す。この成形装置２０は、Ｙ軸方向に互いに対向する上パンチ２１及び下パンチ２２と、上パンチ２１及び下パンチ２２に一部分を挟まれ、Ｘ軸方向に互いに対向する一対のダイ２３、２４と、それら一対のダイ２３、２４が互いに離れる方向に弾性力を働かせる一対のバネ部２６、２７と、一対のダイ２３、２４を互いに接近させるためのカギ状部２５と、Ｚ軸方向に互いに対向する一対のダイ２８、２９とを備える。上パンチ２１及び下パンチ２２の互いに対向する面、一対のダイ２３、２４の互いに対向する面、及び一対のダイ２８、２９の互いに対向する面が成形体を形成するための金型を構成する。
【００４１】
上パンチ２１及び下パンチ２２は少なくともＹ軸方向に互いに独立して移動することが可能であり、上パンチ２１は完全に取り外すことができる。上パンチ２１の下パンチに対向する側の面は平面である。一方、下パンチ２２の上パンチ２１に対向する側の表面形状は、圧粉磁芯１におけるコア部１０の外周面１０１及び頂面１０４、ポット部１１の内壁面１１１ａ、ｂ及び頂面１１４ａ、ｂ、並びに連接部１２の主面１２４ａにより形成された形状と同じ形状を少なくとも有している。
【００４２】
一対のダイ２３、２４は少なくともＸ軸方向に互いに独立して移動可能である。一対のダイ２３、２４の互いに対向する面は平面形状を有している。また、一対のダイ２３、２４はＹ軸方向に貫通する貫通孔２３ａ、２４ａをそれぞれ備えている。一対のバネ部２６、２７はダイ２３、２４に接合されている。またカギ状部２５は、ダイ２３、２４の貫通孔２３ａ、２４ａに挿入可能な突起２５ａ、ｂを備えている。貫通孔２３ａ、２４ａ、突起２５ａ、ｂはＸＺ断面形状が矩形になっている。貫通孔２３ａ、２４ａに突起２５ａ、ｂを挿入することにより、ダイ２３、２４が固定される。
【００４３】
また、同様に一対のダイ２８、２９は少なくともＺ軸方向に互いに独立して移動可能である。この一対のダイ２８、２９の互いに対向する面は平面形状を有している。ダイ２８、２９の移動及び固定は、上記ダイ２３、２４と同様に、それ自体が有する貫通孔、バネ部、並びにカギ状部及びその突起（以上、図示せず。）によって行われる。
【００４４】
成形工程では、まず、成形装置２０において、カギ状部２５の突起２５ａ、ｂをダイ２３、２４の貫通孔２３ａ、２４ａに挿入してダイ２３、２４を固定し、同様にしてダイ２８、２９も固定し、かつ、下パンチ２２をダイ２３、２４に接触させた状態で固定し、上パンチ２１を取り外した状態にセットされる。これにより、下パンチ２２、ダイ２３、２４及びダイ２８、２９により包囲された空間が形成される。次に、この空間内に上記混合物を所定量充填する。次いで、上パンチ２１を下パンチ２２と対向するように配置した後、上パンチ２１及び下パンチ２２を互いに接近する方向に押圧する。こうして、混合物が圧縮成形された成形体３０が得られる。図２は、混合物を圧縮成形した際の状態を示している。成形体３０は、圧粉磁芯１とほぼ同一の形状を有している。
【００４５】
このときの成形条件は、特に限定されず、磁性材料粉末の形状及び寸法や、圧粉磁芯の寸法及び必要とする密度などに応じて適宜決定すればよい。例えば、通常、最大圧力は１００〜１０００ＭＰａ程度、好ましくは２００〜８００ＭＰａ程度とし、最大圧力に保持する時間は０．１秒間〜１分間程度とする。成形圧が低すぎると、十分な特性及び機械的強度が得られにくい。
【００４６】
次に、この成形装置２０から、成形体３０を取り出す。この際、まず上パンチ２１及び下パンチ２２間の押圧を停止する。次いで、カギ状部２５の突起２５ａ、ｂをダイ２３、２４の貫通孔２３ａ、２４ａから抜く。これによって、ダイ２３、２４はバネ部２６、２７の弾性力により互いに離れる方向に移動する。同様にして、ダイ２８、２９も互いに離れる方向に移動させる。最後に、上パンチ２１を取り外すことで成形体３０を取り出すことができる（以上、図３参照）。
【００４７】
次いで、熱処理工程において、上述のようにして得られた成形体３０を、例えば１５０〜３００℃の下で１５〜４５分間保持する。これにより、成形体３０中に含まれる絶縁体としてのバインダー樹脂が硬化し、圧粉磁芯１が得られる。
【００４８】
以上説明した本実施形態によると、成形体３０が上述のようにして成形装置２０から取り出される。これにより、圧粉磁芯１のコア部１０における頂面１０４、ポット部１１における外壁面１１２ａ、ｂ、側壁面１１３ａ、ｂ、並びに連接部１２における側面及び主面１２４ｂは上記成形装置２０の金型との擦れが十分に抑制されている。よってこの圧粉磁芯１は、それらの表面にバインダー樹脂が剥離することなく残存し、及び／又は、それらの表面における磁性材料粉末の展延が十分に防止されている。この圧粉磁芯１は、上記式（１）を満足するものであり、磁性材料粉末及びバインダー樹脂の種類によっては、上記式（２）、（２ａ）、（３）、（３ａ）、（４）及び（４ａ）を満足する。その結果、圧粉磁芯１は透磁率を高く維持すると同時に、絶縁耐圧性を従来よりも飛躍的に高くすることができる。
【００４９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００５０】
例えば、本発明の別の実施形態において、成形装置は上記成形装置２０に限定されず、圧粉磁芯１の表面及び金型間の擦れを従来よりも抑制できるものであればよい。同様に成形装置から成形体を取り出す方法は、圧粉磁芯１の表面及び金型間の擦れを従来よりも抑制できる方法であれば、特に限定されない。
【００５１】
また、上記式（１）における圧粉磁芯１に対する磁性材料粉末の質量比Ｒｍ、及び磁性材料粉末の真密度Ｄｍはもちろんのこと、係数ａや閾値Ｖｃは、磁性材料粉末等の材料の種類や組成比によって異なるものである。係数ａ及び閾値Ｖｃは実験により求めることができる。
【００５２】
より具体的には、まず、磁性材料粉末及びバインダー樹脂等の各材料の種類並びに組成比を固定して、金型と成形体とを擦らせた従来の方法により圧粉磁芯を複数作製する。ただし、成形体を作製する際の成形圧のみを変化させる。次いで、得られたそれぞれの圧粉磁芯の見掛け密度Ｄ、並びに所定の表面における磁性材料粉末の存在率Ｅを導出する。そして、横軸に圧粉磁芯の見掛け密度Ｄを２／３乗した数値、縦軸に磁性材料粉末の存在率Ｅをプロットしたグラフを作成する。磁性材料粉末の存在比Ｒｍ及び真密度Ｄｍは既知なので、最小二乗法によりこのプロットを一次関数に近似させれば、係数ａを求めることができる。閾値Ｖｃは、上記一次関数直線の傾きを固定した状態で上記プロットと一次関数直線が重なる最小の値であってもよい。あるいは、標準偏差から測定誤差を導出して、上記一時間数直線から測定誤差分を差し引くことにより導出される値であってもよい。
【００５３】
また、別の実施形態では、圧粉磁芯が下記式（１ａ）で表される条件を満足すると好ましい。
Ｖｃ≧Ｅ−ａ×（Ｄ・Ｒｍ／Ｄｍ）２／３×１００    （１ａ）
ここで、式（１ａ）において、Ｖｃ、Ｅ、ａ、Ｄ、Ｒｍ及びＤｍは式（１）におけるものと同義である。
【００５４】
この場合、係数ａ及び閾値Ｖｃは例えば下記のようにして導出される。まず、磁性材料粉末及びバインダー樹脂等の各材料の種類並びに組成比を固定して、金型と成形体との擦れを抑制した上記方法により圧粉磁芯を複数作製する。ただし、成形体を作製する際の成形圧のみを変化させる。次いで、得られたそれぞれの圧粉磁芯の見掛け密度Ｄ、並びに所定の表面における磁性材料粉末の存在率Ｅを導出する。そして、横軸に圧粉磁芯の見掛け密度Ｄを２／３乗した数値、縦軸に磁性材料粉末の存在率Ｅをプロットしたグラフを作成する。磁性材料粉末の存在比Ｒｍ及び真密度Ｄｍは既知なので、最小二乗法によりこのプロットを一次関数に近似させれば、係数ａを求めることができる。閾値Ｖｃは、上記一次関数直線の傾きを固定した状態で上記プロットと一次関数直線が重なる最大の値であってもよい。あるいは、標準偏差から測定誤差を導出して、上記一時間数直線から測定誤差分を加算することにより導出される値であってもよい。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５６】
（実施例１〜６）
まず、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系の磁性材料粉末及びＦｅ−Ｎｉ系の磁性材料粉末を準備した。Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系の磁性材料粉末は、Ｆｅ９３．５質量％、Ｓｉ５．０質量％、Ｃｒ１．５質量％であり、その平均粒径は１５μｍであった。Ｆｅ−Ｎｉ系の磁性材料粉末は、Ｆｅ５０質量％、Ｎｉ５０質量％であり、その平均粒径は２５μｍであった。なお、平均粒径はレーザー回折式粒度測定装置・ＨＥＬＯＳシステム（ＪＥＯＬ社製）により測定した数値である。
【００５７】
上述の磁性材料粉末に対し、バインダー樹脂としてエポキシ樹脂（丸善石油化学社製、商品名「Ｎ６９５」）を全体量に対して３質量％添加し、これらを加圧ニーダにより室温で３０分間混合した。次に、乾燥後の上記磁性材料粉末に、潤滑剤としてステアリン酸アルミニウム（堺化学製：ＳＡ−１０００）をそれらの全体量に対して０．３質量％添加し、Ｖミキサーにより１５分間混合した。
【００５８】
続いて、上述の成形装置２０と同様の成形装置を用いて、混合物の成形を行い成形体を得た。この際の成形圧を変化させることで、最終的に得られる圧粉磁芯の見掛け密度Ｄ、並びに圧粉磁芯の表面における磁性材料粉末の存在率Ｅを変化させた。なお、成形圧は６００ＭＰａ、７５０ＭＰａ、９００ＭＰａの３点とした。加圧後の成形体を１８０℃で３０分間加熱処理することにより、バインダー樹脂のエポキシ樹脂を硬化させて、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系及びＦｅ−Ｎｉ系の圧粉磁芯をそれぞれ３種類ずつ得た。圧粉磁芯の寸法は高さ２．５ｍｍ、ポット部の外壁面間及び側壁面間の距離が６．５ｍｍ、コア部の楕円柱の短径が２．０ｍｍであった。
【００５９】
なお、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系の圧粉磁芯を成形圧が低い順に実施例１、２、３の圧粉磁芯とし、Ｆｅ−Ｎｉ系の圧粉磁芯を成形圧が低い順に実施例４、５、６とした。
【００６０】
（比較例１〜６）
上述の成形装置２０と同様の成形装置に代えて、従来の成形装置を用いた以外は実施例１〜６と同様にして、比較例１〜６の圧粉磁芯を得た。なお、成形装置における金型は、上パンチ及び下パンチは可動であるが、それ以外の部分は固定されたものを用いた。成形圧は上記実施例と同様の見掛け密度Ｄが得られるような成形圧とした。得られた成形体は下パンチを上方に押し上げることにより取り出された。成形体の側面は全体的に金型との擦れにより生じたバインダー樹脂の剥離や磁性材料粉末の展延が認められた。なお、圧粉磁芯の寸法は高さ２．５ｍｍ、ポット部の外壁面間及び側壁面間の距離が６．０ｍｍ、コア部の楕円柱の短径が２．０ｍｍであった。
【００６１】
なお、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系の圧粉磁芯を成形圧が低い順に比較例１、２、３の圧粉磁芯とし、Ｆｅ−Ｎｉ系の圧粉磁芯を成形圧が低い順に比較例４、５、６とした。
【００６２】
［見掛け密度Ｄの測定］
得られた圧粉磁芯の質量を測定した。また、アルキメデス法により、圧粉磁芯の見掛け体積を測定した。これらから、圧粉磁芯の見掛け密度Ｄを導出した。結果を表１に示す。
【００６３】
［存在率Ｅの測定］
得られた圧粉磁芯の所定の表面（上記圧粉磁芯１におけるポット部１１の外壁面１１２ａ、ｂに相当する表面の３００μｍ×３００μｍの矩形部分）をＳＥＭで撮影してＳＥＭ写真を得た。得られたＳＥＭ写真の一例を図５の（ａ）、（ｂ）に示す。（ａ）は比較例１の圧粉磁芯のＳＥＭ写真であり、（ｂ）は実施例１の圧粉磁芯のＳＥＭ写真である。写真中、濃い部分が磁性材料粉末を示している。このＳＥＭ写真を画像解析することにより、磁性材料粉末の存在率Ｅを導出した。結果を表１に示す。
【００６４】
【表１】
2008243967.tif 000003
【００６５】
［透磁率の測定］
得られた圧粉磁芯について、常法により０．３ＭＨｚでの透磁率を測定した。結果を表１に示す。
【００６６】
［絶縁耐圧性の評価］
得られた圧粉磁芯１を測定用の角銅板電極２で図４に示すように挟んだ。図４において（ａ）はポット部１１ｂの外壁面１１２ｂ側から見た正面図であり、（ｂ）はポット部１１の側壁面１１３ａ、ｂ側から見た側面図である。次いで、角銅板電極２間に徐々に電圧を印加し、その間に流れる電流が０．５ｍＡに達した際の電圧を測定して、絶縁耐圧性を評価した。結果を表１に示す。この電圧の値が高い程、圧粉磁芯は絶縁耐圧性に優れている。
【００６７】
また、得られた圧粉磁芯の見掛け密度Ｄを２／３乗した値と磁性材料粉末の存在率Ｅとをプロットしたグラフを図６に示す。図中、「□」で表したプロットは、実施例に係るＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系の圧粉磁芯、「○」で表したプロットは、実施例に係るＦｅ−Ｎｉ系の圧粉磁芯、「◇」で表したプロットは、比較例に係るＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系の圧粉磁芯、「△」で表したプロットは、比較例に係るＦｅ−Ｎｉ系の圧粉磁芯についての結果を示している。この図６から、測定誤差を考慮して、上記式（２）、（２ａ）、（３）、（３ａ）で表される条件が導き出された。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態に係る圧粉磁芯を示す模式斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る成形工程で用いられる成形装置を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る成形工程で用いられる成形装置を示す模式図である。
【図４】本発明の実施例において圧粉磁芯の絶縁耐圧性の測定方法を示す模式図である。
【図５】本発明の実施例及び比較例に係る圧粉磁芯の表面を撮影したＳＥＭ写真である。
【図６】見掛け密度Ｄを２／３乗した値と存在率Ｅとの関係をプロットしたグラフである。
【符号の説明】
【００６９】
１…圧粉磁芯、１０…コア部、１１…ポット部、１２…連接部、２０…成形装置、２１…上パンチ、２２…下パンチ、２３、２４、２８、２９…ダイ、２５…カギ状部、２６、２７…バネ部、３０…成形体。
【図１】
2008243967.tif 000004
【図２】
2008243967.tif 000005
【図３】
2008243967.tif 000006
【図４】
2008243967.tif 000007
【図６】
2008243967.tif 000008
【図５】
2008243967.tif 000009