(57)【要約】【課題】従来の圧粉磁心は、強度および磁気特性において改良すべき点があった。【解決手段】Ｆｅ粉末を無機酸化物で被覆した後、所定の金型を用いてプレス成形した圧粉磁心１０を、高強度Ａｌ合金を芯材とし、圧粉磁心１０側にＡｌ−Ｓｉ系合金を含むケーシング２０に収容した後、Ａｌ−Ｓｉ系合金の融点以上に加熱することにより、圧粉磁心１０とＡｌ−Ｓｉ系合金とを有着させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機酸化物で被覆された強磁性金属粉の圧粉体が、高強度Ａｌ合金を芯材とし、前記圧粉体側にＡｌ−Ｓｉ系合金を含むケーシングに収容され、
前記圧粉体と前記Ａｌ−Ｓｉ系合金とが溶着していることを特徴とする圧粉磁心。
【請求項２】
前記ケーシングは、外部環境側にＡｌ−Ｚｎ系合金を含む、３層クラッド材であることを特徴とする請求項１に記載の圧粉磁心。
【請求項３】
強磁性金属粉を無機酸化物で被覆する被覆工程と、
無機酸化物が被覆された強磁性金属粉を所定の形状にプレス成形する成形工程と、
プレスされた強磁性金属圧粉体を、Ａｌ合金を芯材とし、前記強磁性金属圧粉体側にＡｌ−Ｓｉ系合金を含むケーシングに収容する収容工程と、
被膜付強磁性金属粉およびケーシングをＡｌ−Ｓｉ系合金の融点以上の温度に加熱する加熱工程と、
を含むことを特徴とする圧粉磁心の製造方法。
【請求項４】
前記ケーシングは、外部環境側にＡｌ−Ｚｎ系合金を含む３層クラッド材であることを特徴とする請求項３に記載の圧粉磁心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランス、モータ、発電機等の磁心に用いられる圧粉磁心および圧粉磁心の製造方法に関する。特に本発明は、強度および耐熱性に優れた圧粉磁心および圧粉磁心の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータ等の磁心に用いられる圧粉磁心は、鉄粉などの強磁性金属粉に樹脂（有機材料）などの絶縁物を混合した後、所定の金型を用いてプレス成形されるか、または、鉄粉などの強磁性金属粉を無機酸化物で被覆して絶縁し、樹脂（有機材料）によって接着した後、所定の金型を用いてプレス成形されている。
【０００３】
たとえば、特開平０５−２１７７７７号公報は、金属磁性粉末又は合金磁性粉末を、絶縁物で被覆処理した後、成形治具に充填しかつ加圧してリング状成形体としている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０５−２１７７７７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の圧粉磁心は強度が十分でないために、適用部品が制限され、たとえば、モータ等の強度を必要とする製品への適用が困難であった。
【０００６】
また、従来の圧粉磁心は、有機材料である樹脂が強磁性金属粉の絶縁または接着に用いられているため、耐熱温度が約２００℃と低く、加工歪みを取り除く熱処理温度約６００℃では炭化してしまう。このため、プレス成形時の加工歪みを熱処理によって除去することができず、圧粉磁心の磁気特性を向上させることが困難であった。
【０００７】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる圧粉磁心および圧粉磁心の製造方法を提供することを目的とする。より具体的には、本発明は、強度および磁気特性に優れた圧粉磁心および圧粉磁心の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、耐食性に優れた圧粉磁心および圧粉磁心の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の圧粉磁心の望ましい態様は、無機酸化物で被覆された強磁性金属粉の圧粉体が、高強度Ａｌ合金を芯材とし、前記圧粉体側にＡｌ−Ｓｉ系合金を含むケーシングに収容され、前記圧粉体と前記Ａｌ−Ｓｉ系合金とが溶着していることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の圧粉磁心の望ましい態様は、前記ケーシングが、外部環境側にＡｌ−Ｚｎ系合金を含む、３層クラッド材であることを特徴とする。
【００１０】
前記ケーシングは、前記圧粉体側にＡｌ−Ｓｉ系合金と、外部環境側にＡｌ−Ｚｎ系合金とを含む３層クラッド材であることを特徴とする。
【００１１】
強磁性金属粉を無機酸化物で被覆する被覆工程と、無機酸化物が被覆された強磁性金属粉を所定の形状にプレス成形する成形工程と、強磁性金属圧粉体を、Ａｌ合金を芯材とし、前記強磁性金属圧粉体側にＡｌ−Ｓｉ系合金を含むケーシングに収容する収容工程と、被膜付強磁性金属粉およびケーシングをＡｌ−Ｓｉ系合金の融点以上の温度に加熱する加熱工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
前記ケーシングは、外部環境側にＡｌ−Ｚｎ系合金を含む３層クラッド材であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。
【００１４】
〔圧粉磁心の製造方法〕
圧粉磁心の製造工程は以下の順に行われる。
（１）強磁性金属粉を無機酸化物で被覆する。
（２）無機酸化物で被覆された強磁性金属粉を所定の形状の金型に充填し、面圧６００〜１２００ＭＰａでプレス成形することにより所定の形状を得る。
（３）得られた圧粉磁心をＡｌ合金で形成されたケーシングに収容する。図１は、プレス成形された圧粉磁心１０をケーシング２０に収容する例を示す。ケーシング２０は、ケーシング２０ａ，ｂからなり、圧粉磁心１０はケーシング２０ａ，ｂの内部に形成された収容スペースに収められる。
（４）圧粉磁心を収容したケーシングをＡｌ−Ｓｉ系合金の融点以上の温度（たとえば、６６０℃）へ昇温し、所定時間（たとえば、３０分間）加熱することにより、圧粉磁心とケーシングとを溶着させる。
【００１５】
強磁性金属粉としては、たとえば、鉄、センダスト、ケイ化鉄、パーマロイ、スーパーマロイ、窒化鉄、鉄コバルト合金リン鉄、鉄アルミ合金などの金属粉が望ましい。
【００１６】
強磁性金属粉末の望ましい平均粒径は、磁心にかけられる磁界の周波数により異なり、たとえば、磁界の周波数が１０ｋＨｚまでは１０〜３００μｍが望ましく、磁界の周波数が数１０〜１００ｋＨｚまでは１０〜１５０μｍが望ましく、磁界の周波数が１００ｋＨｚを越える場合は、１０〜１００μｍが望ましい。
【００１７】
強磁性金属粉を被覆する無機酸化物としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｂａ、Ｎａ、Ｂ、Ａｌ、Ｚｒなどの酸化物が望ましい。また、上記強磁性金属粉をＰを主体とする塩と反応させることにより、強磁性金属粉表面にリン酸被膜を形成させてもよく、上記強磁性金属粉を大気中で高温酸化させることにより、強磁性金属粉の表面に酸化物を形成させてもよい。
【００１８】
無機酸化物の膜厚は１００〜５００ｎｍの範囲が望ましい。
【００１９】
ケーシングは、圧粉磁心側にＡｌ−Ｓｉ系合金（たとえば、Ａｌ−１０Ｓｉ合金）と、芯材として高強度Ａｌ合金（たとえば、Ａｌ−ＭＧ−Ｓｉ系の「６０００系」Ａｌ合金）とを含む２層クラッド材により形成されることが望ましい。より望ましくは、ケーシングは、圧粉磁心側にＡｌ−Ｓｉ系合金１００と、芯材として高強度Ａｌ合金１１０（たとえば、Ａｌ−ＭＧ−Ｓｉ系の「６０００系」Ａｌ合金）と、外部環境側にＡｌ−Ｚｎ系合金１２０（たとえば、Ａｌ−５Ｚｎ合金）とを含む３層クラッド材により形成される（図２参照）。外部環境側に、Ａｌ−Ｚｎ系合金層を備えることにより、ケーシングの耐食性、腐食性を向上させることができる。
【００２０】
圧粉磁心側に他の層より融点が低いＡｌ−Ｓｉ系合金を用いることにより、ケーシングをＡｌ−Ｓｉ系合金の融点以上の温度へ昇温（通常６００℃以上）することにより、圧粉磁心とケーシングと溶着させるとともに、プレス成形時に生じた圧粉磁心の加工歪みを焼鈍により除去することができる。
【００２１】
〔実施例〕
平均粒径１００μｍのＦｅ粉に、Ｆｅ粉に対し０．５重量％のシリコ−ン樹脂を常温で添加し、約１時間混練した。この後、混練物を焼鈍温度（６００℃）で処理することにより、シリコ−ン樹脂中のカ−ボンを大気中の酸素と反応させてガスとして取り除き、シリコンと酸素の反応物であるＳｉ酸化物からなる約１００ｎｍの均一な被膜によりＦｅ粉の表面を被覆した。
【００２２】
Ｓｉ酸化物で被覆されたＦｅ粉を、所定の形状の金型に充填し、面圧１２００ＭＰａでプレス成形した。プレス成形されたＳｉ酸化物被覆Ｆｅ粉をケーシングに収容した。ケーシングは、圧粉磁心側に厚さ０．５ｍｍのＡｌ−１０Ｓｉ合金層と、芯材として厚さ１ｍｍのＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金層と、外部環境側に厚さ０．５ｍｍのＡｌ−５Ｚｎ合金層とを含む３層クラッド材により形成されたものを用いた。Ｓｉ酸化物被覆Ｆｅ粉を収容したケーシングを６６０℃に昇温し、そのまま３０分間加熱した後、自然冷却させた。
【００２３】
〔比較例〕
平均粒径１００μｍのＦｅ（３％Ｓｉ）粉にシリコーン樹脂を添加し、約１時間混練することにより、Ｆｅ粉をシリコーン樹脂で被覆し、絶縁処理を施した。シリコーン樹脂で被覆されたＦｅ（３％Ｓｉ）粉を面圧１２００ＭＰａでプレス成形し、圧粉磁心を作製した。
【００２４】
〔評価結果〕
実施例および比較例についての各種評価結果を示す。
【００２５】
（大気暴露試験）
実施例および比較例の圧粉磁心を屋外に１ヶ月放置した後、腐食による重量の減少量を測定した。
−測定結果−
実施例：０．０５ｇ／ｍ２
比較例：０．２ｇ／ｍ２
【００２６】
このように、実施例における腐食による重量の減少量は、比較例に比べてより少なく、クラッド材の犠牲防食作用により腐食速度が減少することが確認された。
【００２７】
（鉄損測定）
実施例および比較例は、鉄損測定用の形状（外径φ３９ｍｍ、内径φ３０ｍｍ、厚さ５ｍｍのリング状）に成形した試料を用いた。実施例用試料、比較例用試料に、それぞれ１次巻線を１２０ターン巻回し、２次巻線を２０ターン巻回した。
【００２８】
ＢＨアナライザ（岩崎通信機製：ＳＹ−８２３２）を用いて、磁束密度０．２Ｔ、周波数１０ＫＨｚにおけるヒステリシス損失を測定した。
−測定結果−
実施例：４０Ｗ／Ｋｇ
比較例：６０Ｗ／Ｋｇ
【００２９】
実施例は、焼鈍により加工歪みを除去した結果、ヒステリシス損失が低減することが確認された。
【００３０】
（強度測定）
鉄損測定用の試料について島津製作所製オートグラフを用いてリング圧環試験を行った。試験スピードは、０．５ｍｍ／ｍｉｎとした。
−測定結果−
実施例：３００ＭＰａ
比較例：８０ＭＰａ
【００３１】
実施例は、ケーシングの芯材に高強度Ａｌ合金（Ａｌ−ＭＧ−Ｓｉ系合金）を用いているため、比較例に比べて強度が著しく増加した。
【００３２】
以上のように、実施例は耐食性、磁気特性、強度の点で比較例よりも優れた特性を示すことがわかる。
【００３３】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば、強度および磁気特性に優れた圧粉磁心が得られる。また、本発明によれば、耐食性に優れた圧粉磁心が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プレス成形された圧粉磁心１０をケーシング２０に収容する例を示す図である。
【図２】３層クラッド材で形成されたケーシングの断面図である。
【符号の説明】
１０  圧粉磁心、２０  ケーシング２０。
【図１】
2004273728.tif 000003
【図２】
2004273728.tif 000004