(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟磁性粉末と、フィラーと、前記軟磁性粉末及び前記フィラーを分散した状態で内包する樹脂部とを備え、
前記フィラーは、ゴムと、前記ゴムの表面を覆い、有機物を含む外周層とを有し、
前記樹脂部は、熱可塑性樹脂を含む複合材料。
【請求項２】
前記複合材料の断面１２００μｍ２当たりに存在する各フィラーは、前記樹脂部に密着している請求項１に記載の複合材料。
【請求項３】
前記複合材料における前記フィラーの含有量は、０超７体積％未満である請求項１又は請求項２に記載の複合材料。
【請求項４】
前記フィラーは、シリコーンゴム及びアクリルゴムの少なくとも一方を含む請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項５】
前記フィラーの平均粒径は、１０ｎｍ以上１０μｍ以下である請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項６】
前記軟磁性粉末は、Ｓｉを１．０質量％以上８．０質量％以下含むＦｅ基合金の合金粉末を含む請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項７】
前記複合材料における前記軟磁性粉末の含有量は、３０体積％以上８０体積％以下である請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項８】
前記軟磁性粉末の平均粒径は、５０μｍ以上３００μｍ以下である請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の複合材料を備える磁気部品用の磁性コア。
【請求項１０】
巻線を巻回してなるコイルと、
前記コイルが配置される磁性コアとを備え、
前記磁性コアは、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の複合材料を備えるリアクトル。
【請求項１１】
請求項１０に記載のリアクトルを備えるコンバータ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のコンバータを備える電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルと磁性コアとを備える磁気部品などに対して、磁性素材に利用される複合材料、複合材料を備える磁気部品用の磁性コア、磁気部品の一つであるリアクトル、リアクトルを備えるコンバータ、及びコンバータを備える電力変換装置に関する。特に、直流重畳特性に優れ、低鉄損で高強度な複合材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、電気機器、産業機械などの各種製品に備える部品として、巻線を巻回した巻回部を有するコイルと、コイルが配置される磁性コアとを備える磁気部品がある。磁性コアに利用される磁性素材には、特許文献１などに記載される圧粉成形体や、特許文献２，３などに記載される軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料などがある。
【０００３】
特許文献１は、磁気部品としてリアクトルを開示し、磁性コアとして圧粉成形体とアルミナといった非磁性材からなる板状のギャップ材（スペーサ）とを備えるものを開示している。この圧粉成形体は、絶縁被覆で覆った金属磁性粉末を圧縮成形した後、圧縮成形体に熱処理を施して、圧縮成形時に金属粒子に導入された歪を除去して製造されている。特許文献１は、上記熱処理によって圧粉成形体のヒステリシス損を低減できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０７０８８５号公報
【特許文献２】特開２００９−１７６９７４号公報
【特許文献３】特開２０１１−１８１７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
磁気部品などの磁性素材として、直流重畳特性に優れて、鉄損（ヒステリシス損と渦損との和）が低く、強度にも優れる複合材料の開発が望まれている。
【０００６】
ここで、磁気部品に備える磁性コアには、（Ａ）直流重畳特性に優れること、換言すれば低磁界から高磁界に亘って比透磁率の変化が小さいこと、（Ｂ）飽和磁化が大きいこと、換言すれば磁気飽和し難いこと、（Ｃ）高周波特性に優れること、換言すれば高周波数域での鉄損が低いこと、が望まれる。
【０００７】
軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料では、構成成分である樹脂が一般に非磁性材であるため、この樹脂を磁気ギャップとみなせる。従って、磁気部品の磁性コアを上記複合材料によって構成すれば、上述の圧粉成形体によって構成する場合と異なり、ギャップ材を省略できて、（Ａ）直流重畳特性に優れるという利点がある。また、上記複合材料では、軟磁性粉末の含有量を多くすれば、（Ｂ）飽和磁化を高められる。
【０００８】
しかし、軟磁性粉末の高充填化を図った場合、軟磁性粉末の不均一な分散、軟磁性粉末が金属粉末である場合には粉末粒子同士の接触などが生じ得る。この結果、直流重畳特性の低下、渦電流損の増大、軟磁性粉末の偏在に起因する強度の低下などを招き得る。
【０００９】
更に、後述する試験例に示すように複合材料では、製造過程で軟磁性粉末や樹脂に付与され得る応力などに起因して、鉄損が増大し得る、強度の低下を招き得る、との知見を得た。ここで上述の圧粉成形体では、圧縮成形後に特に高温で熱処理すれば、ヒステリシス損を効果的に低減できる。しかし、複合材料では、樹脂を含むため、高温での熱処理が困難である。そのため、熱処理を施さなくても、直流重畳特性に優れ、低鉄損で高強度な複合材料が得られることが望まれる。
【００１０】
上述の事情を鑑みて、直流重畳特性に優れ、低鉄損で高強度な複合材料を提供する。
【００１１】
また、直流重畳特性に優れ、低損失で高強度な磁気部品用の磁性コア、直流重畳特性に優れ、低損失で高強度な磁性コアを備えるリアクトル、このリアクトルを備えるコンバータ及び電力変換装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様に係る複合材料は、軟磁性粉末と、フィラーと、前記軟磁性粉末及び前記フィラーを分散した状態で内包する樹脂部とを備える。前記フィラーは、ゴムと、前記ゴムの表面を覆い、有機物を含む外周層とを有する。前記樹脂部は、熱可塑性樹脂を含む。
【発明の効果】
【００１３】
上記の複合材料は、直流重畳特性に優れ、低鉄損で高強度である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】試験例１で作製した試料Ｎｏ．１−１の複合材料の断面を観察した走査型電子顕微鏡写真である。
【図２】試験例１で作製した試料Ｎｏ．１−１，１−２，１−１００の複合材料の断面を観察した走査型電子顕微鏡写真である。
【図３】磁性コアとして実施形態の複合材料を備える実施形態のリアクトルの概略斜視図である。
【図４】図３に示す実施形態のリアクトルの分解斜視図である。
【図５】ハイブリッド自動車の電源系統を模式的に示す概略構成図である。
【図６】コンバータを備える電力変換装置の一例を示す概略回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［本発明の実施形態の説明］
本発明者らは、軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料であって、直流重畳特性に優れ、鉄損が低く、強度が高いものを種々検討した結果、熱可塑性樹脂を含み、特定の成分及び構造の添加剤を添加して製造することが好ましいとの知見を得た。得られた複合材料は、添加剤が、熱可塑性樹脂を主体とする樹脂部に内包されてフィラーとして存在する。本発明は、上記知見に基づくものである。最初に本発明の実施態様の内容を列記して説明する。
【００１６】
（１）本発明の一態様に係る複合材料は、軟磁性粉末と、フィラーと、上記軟磁性粉末及び上記フィラーを分散した状態で内包する樹脂部とを備える。上記フィラーは、ゴムと、前記ゴムの表面を覆い、有機物を含む外周層とを有する。上記樹脂部は、熱可塑性樹脂を含む。
【００１７】
上記の複合材料は、以下の理由によって、直流重畳特性に優れ、低鉄損で高強度である。
【００１８】
（直流重畳特性）
（α）上記の複合材料中において、軟磁性粉末の粉末粒子間にフィラーが介在することで、軟磁性粉末を高充填した場合でも粉末粒子同士の接触を低減でき、軟磁性粉末を均一的に分散できる点。
【００１９】
フィラーを含むことで、軟磁性粉末の粉末粒子間にフィラーや樹脂部といった非磁性材が均一的に介在され易い。また、フィラーの原料としてゴムを含む特定の構造の添加剤を用いることで、樹脂の固化時の収縮を粉末粒子間に介在するゴム成分の弾性変形によって緩和でき、粉末粒子間に間隔をあけられる。この粉末粒子間にフィラーや樹脂部が介在できることからも、軟磁性粉末の粉末粒子間同士の接触を抑制できる。このような上記の複合材料は、その全体に亘って均一的に磁気ギャップを有すると考えられる。このような上記の複合材料を磁気部品の磁性コアに利用すると、アルミナなどのギャップ材を省略でき、低磁界から高磁界に亘って比透磁率の変化を小さくして、恒透磁率化できる。
【００２０】
（鉄損）
（β）上記の複合材料中にゴムを含むフィラーが分散して存在することで、製造過程で軟磁性粉末に付与され得る応力によって、軟磁性粉末の粉末粒子に導入され得る歪を低減でき、この歪に起因する鉄損（主としてヒステリシス損）を低減できる点。
【００２１】
上記の複合材料の製造過程では、混練時などに生じ得る機械的応力、射出成形などの成形時の圧力、樹脂の固化時の収縮に伴う応力などが軟磁性粉末の粉末粒子に付与され得ると考えられる。フィラーの原料にゴムを含む添加剤を用いて、ゴムを含むフィラーが分散して存在する複合材料を製造することで、上述の製造過程で軟磁性粉末に付与され得る応力などを緩和でき、軟磁性粉末に導入され得る歪を低減できると考えられる。
【００２２】
上述の（α）は、低鉄損の理由にもなる。軟磁性粉末の粉末粒子同士の接触が抑制されて、軟磁性粉末が金属粉末を含む場合でも渦電流損を低減できると考えられるからである。
【００２３】
（強度）
上述の（α）は、高強度の理由にもなる。複合材料中に軟磁性粉末が不均一に分散している場合、即ち複合材料中に軟磁性粉末の凝集部分が存在する場合、この凝集部分は強度に優れる反面、樹脂成分が固まって存在する樹脂偏在部分が生じ得る。樹脂偏在部分は相対的に強度に劣るため、結果として、複合材料全体として強度が低くなる。上記の複合材料は、軟磁性粉末が均一的に分散することで、全体に亘って一様な強度を有することができ、全体として強度に優れる。
【００２４】
（γ）上記の複合材料中にゴムを含むフィラーが分散して存在する点。
【００２５】
製造過程で固化時に樹脂が収縮すると、この収縮に起因して樹脂部内に微小な割れが生じ得る。上述のようにフィラーの原料にゴムを含む添加剤を用いれば、この収縮時の応力を緩和でき、樹脂部に微小な割れが生じることを低減できる。また、上記の複合材料は、ゴムを含むフィラーが分散していることで、振動や曲げ応力などが付与された場合に微小な割れから大きな割れに進展することなどを抑制できる。
【００２６】
（δ）フィラーのゴムと樹脂部とが外周層によって密着している点。
【００２７】
上記の複合材料は、例えば、上述のゴムを含む添加剤として、心部と、心部よりも樹脂との親和性に優れており、心部を覆う被覆部と備える二層構造のゴム粉末を用いることで製造できる。上記被覆部の少なくとも一部が、製造過程で溶融状態の樹脂（固化したら樹脂部となる成分）に溶け、上記の複合材料中ではゴム成分の周囲を覆うように被覆部の成分と樹脂部の成分とを含む領域が存在する。ゴムとゴム以外の有機物という二つの成分を含む領域が外周層となる。即ち、上記の複合材料中には、二層構造のゴム粉末の心部がフィラーのゴム粒子として残存し、このゴム粒子の周囲にゴムや樹脂といった有機物を含む外周層が存在する。外周層の少なくとも一部は、上記被覆部に由来するため、上記心部に由来するフィラーのゴム粒子に密着しており、外周層の他部は、樹脂部に由来するため、樹脂部に密着する。その結果、上記の複合材料中のフィラーのゴム粒子は、外周層を介して樹脂部と密着でき、上記の複合材料は強度に優れる。
【００２８】
その他、上記の複合材料は、以下の効果を奏する。
（ｉ）樹脂部が熱可塑性樹脂を含むため、エポキシ樹脂といった熱硬化性樹脂のみを用いる場合と比較して、軟磁性粉末を高充填し易く、飽和磁化を高め易い。
（ｉｉ）射出成形などの成形法が利用できるため、上述の圧粉成形体の製造に利用する一軸型プレス成形では困難な複雑形状であっても容易に製造でき、形状の自由度が高く、製造性にも優れる。
（ｉｉｉ）樹脂部が熱可塑性樹脂を含むため、製造過程で成形に供する溶融混合物が流動性に優れる点、溶融混合物の粘度が調整し易い点、ある程度加圧しながら成形できる点などから、複雑な形状の成形型であっても充填し易い。この点からも、製造性に優れる。
【００２９】
（２）上記の複合材料の一例として、上記複合材料の断面１２００μｍ２当たりに存在する各フィラーが上記樹脂部に密着している形態が挙げられる。
【００３０】
上記形態は、複合材料の任意の断面において、特定の断面積内に存在する全てのフィラーが樹脂部と密着しているため、強度により優れる。この形態の複合材料は、代表的には、上述のように、フィラーの原料とする添加剤として、樹脂との親和性に優れる二層構造のゴム粉末を用いることで製造できる。
【００３１】
（３）上記の複合材料の一例として、上記複合材料における上記フィラーの含有量が０超７体積％未満である形態が挙げられる。
【００３２】
上記形態は、フィラーの含有による上述の作用効果、即ち軟磁性粉末の粉末粒子同士の接触低減、軟磁性粉末の均一分散、軟磁性粉末及び樹脂部の応力緩和、樹脂部の収縮の緩和などに加えて、その含有量が特定の範囲内であることで成形性に優れる。製造過程で、上述の添加剤の含有に起因する溶融混合物の成形性（材料の流動性）の低下を抑制できるからである。
【００３３】
（４）上記の複合材料の一例として、上記フィラーがシリコーンゴム及びアクリルゴムの少なくとも一方を含む形態が挙げられる。
【００３４】
フィラーに含むゴムとして、シリコーンゴムやアクリルゴムが挙げられる。特にシリコーンゴムは耐熱性に優れるため、樹脂部に含む熱可塑性樹脂として溶融温度が高いものを利用できる。溶融温度が高い熱可塑性樹脂は、代表的には耐熱性に優れる。従って、上記形態においてシリコーンゴムを含む場合には、耐熱性に優れる熱可塑性樹脂を選択でき、耐熱性に優れる。
【００３５】
（５）上記の複合材料の一例として、上記フィラーの平均粒径が１０ｎｍ以上１０μｍ以下である形態が挙げられる。
【００３６】
上記形態は、フィラーの大きさが特定の範囲内であることで、フィラーが軟磁性粉末の粉末粒子間により確実に介在し易く、フィラーの含有による上述の作用効果、即ち軟磁性粉末の粉末粒子同士の接触低減、軟磁性粉末の均一分散、軟磁性粉末及び樹脂部の応力緩和、樹脂部の収縮の緩和などが良好に得られる。
【００３７】
（６）上記の複合材料の一例として、上記軟磁性粉末がＳｉを１．０質量％以上８．０質量％以下含むＦｅ基合金の合金粉末を含む形態が挙げられる。
【００３８】
Ｓｉを特定の範囲内で含む上記のＦｅ基合金は、例えば純鉄に比較して硬く、強度や剛性に優れる上に電気抵抗が高い。上記形態は、このような電気抵抗が高い合金粉末を含むため、渦電流損をより小さくし易い。上記形態は、このような高剛性の合金粉末を原料に用いることで、製造過程における歪の導入を抑制して、ヒステリシス損をより小さくし易いと期待される。即ち、上記形態は、鉄損をより低減できると期待される。
【００３９】
（７）上記の複合材料の一例として、上記複合材料における上記軟磁性粉末の含有量が３０体積％以上８０体積％以下である形態が挙げられる。
【００４０】
上記形態は、熱可塑性樹脂を含むため、上記範囲の上限値及びその近傍のような高充填が可能である上に、このような高充填によって飽和磁化を高められる。また、軟磁性粉末が高充填された場合でも、フィラーの含有によって、上述のように直流重畳特性に優れ、低鉄損で高強度である。軟磁性粉末の含有量が上記範囲の下限値以上であれば、飽和磁化を高くし易い。
【００４１】
（８）上記の複合材料の一例として、上記軟磁性粉末の平均粒径が５０μｍ以上３００μｍ以下である形態が挙げられる。
【００４２】
上記形態は、軟磁性粉末の大きさが特定の範囲内であることで、過大な粉末粒子に起因する渦電流損の増大を抑制できる上に充填率を高め易く、渦電流損をより低く、飽和磁化をより高くし易い。また、軟磁性粉末の大きさが特定の範囲内であれば、製造過程で軟磁性粉末の凝集を防止し易く、軟磁性粉末がより均一的に分散され易くなる。この点から、上記形態は、直流重畳特性をより良好にし易い、渦電流損をより低くし易い、強度を高め易い。
【００４３】
（９）本発明の一態様に係る磁気部品用の磁性コアは、上記（１）〜（８）のいずれか一つに記載の上記の複合材料を備える。
【００４４】
上記の磁気部品用の磁性コアは、直流重畳特性に優れ、低鉄損で高強度な上記の複合材料を備えるため、直流重畳特性に優れ、低損失で高強度である。
【００４５】
（１０）本発明の一態様に係るリアクトルは、巻線を巻回してなるコイルと、上記コイルが配置される磁性コアとを備え、上記磁性コアは上記（１）〜（８）のいずれか一つに記載の複合材料を備える。
【００４６】
上記のリアクトルは、直流重畳特性に優れ、低鉄損で高強度な上記の複合材料を磁性コアに備えるため、直流重畳特性に優れ、低損失で高強度であり、優れた磁気特性を有しながらも、強度に対する信頼性が高い。
【００４７】
（１１）本発明の一態様に係るコンバータは、上記（１０）に記載のリアクトルを備える。
【００４８】
上記のコンバータは、直流重畳特性に優れ、低損失で高強度な上記のリアクトルを備えることで、優れた磁気特性を有しながらも、強度に対する信頼性が高い。
【００４９】
（１２）本発明の一態様に係る電力変換装置は、上記（１１）に記載のコンバータを備える。
【００５０】
上記の電力変換装置は、直流重畳特性に優れ、低損失で高強度な上記のリアクトルを構成要素とする上記のコンバータを備えることで、優れた磁気特性を有しながらも、強度に対する信頼性が高い。
【００５１】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態に係る複合材料、磁気部品用の磁性コア、磁気部品の一例であるリアクトル、コンバータ及び電力変換装置を具体的に説明する。図３において破線円内は、分かり易いように、複合材料１の組織を模式的に示し、実際の大きさ、形状、充填度合などは異なることがある。
【００５２】
［複合材料］
実施形態の複合材料１は、図１，図３の破線円内に示すように、軟磁性粉末１０と、フィラー３０と、軟磁性粉末１０及びフィラー３０を分散した状態で内包する樹脂部２０とを備える。実施形態の複合材料１は、フィラー３０が特定の成分を含むこと及び特定の構造であること、樹脂部２０が特定の樹脂を含むことを特徴の一つとする。具体的には、フィラー３０は、ゴム粒子３０Ｃと、ゴム粒子３０Ｃの周囲に存在する外周層３０Ｂとを備える。樹脂部２０は熱可塑性樹脂を含む。以下、要素ごとに説明する。
【００５３】
・軟磁性粉末
・・組成
軟磁性粉末１０の各粉末粒子１２，１４を構成する軟磁性材は、軟磁性金属、軟磁性非金属が挙げられる。
軟磁性金属は、鉄族金属、Ｆｅを主成分とするＦｅ基合金、アモルファス金属などが挙げられる。鉄族金属元素は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉである。
鉄族金属は、鉄族金属元素及び不可避不純物からなる純金属であり、例えばＦｅを９９．５質量％以上含む純鉄である。
Ｆｅ基合金は、例えば、添加元素としてＳｉ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｃｏ，及びＣｒから選択される１種以上の元素を合計で１．０質量％以上２０．０質量％以下含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる組成を有するものが挙げられる。このようなＦｅ基合金として、Ｆｅ−Ｓｉ系合金，Ｆｅ−Ｎｉ系合金，Ｆｅ−Ａｌ系合金，Ｆｅ−Ｃｏ系合金，Ｆｅ−Ｃｒ系合金，Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金（センダスト）などが挙げられる。
軟磁性非金属は、金属酸化物、例えばフェライトなどＦｅを含む酸化物などが挙げられる。
【００５４】
軟磁性非金属は、電気絶縁体や高抵抗材が多く、軟磁性金属に比較して渦電流が発生し難い。そのため、複合材料１は、軟磁性非金属の含有量が高いほど渦電流損を低減できる。一方、鉄族金属やＦｅ基合金は、飽和磁化が高く、組成によっては渦電流損が低い。そのため、複合材料１は、軟磁性粉末１０として、鉄族金属やＦｅ基合金といった軟磁性金属粉末を含むことが好ましい。
【００５５】
特に、軟磁性粉末１０が純鉄（Ｆｅ及び不可避不純物）の粉末を含む場合、Ｆｅは飽和磁化が高いため、複合材料１は、純鉄粉の含有量が高いほど、飽和磁化を高め易い。
特に、軟磁性粉末１０がＦｅ基合金粉末を含む場合、とりわけＦｅ−Ｓｉ系合金粉末を含む場合、Ｆｅ−Ｓｉ系合金は電気抵抗率が高く渦電流損を低減し易い上に、硬く製造過程で歪が導入され難いためヒステリシス損を低減し易いことから、複合材料１は、鉄損をより低減できる。Ｓｉを含有するＦｅ基合金はＳｉ量が多いほど電気抵抗率が高く、高硬度になり易いが、Ｓｉ量が多過ぎると飽和磁化の低下を招き得る。低鉄損と高飽和磁化とを考慮すると、Ｆｅ−Ｓｉ系合金のＳｉ量は１．０質量％以上８．０質量％以下、更に３．０質量％以上７．０質量％以下が好ましい。
【００５６】
軟磁性粉末１０は、単一組成の粉末のみである形態の他、複数種の組成の粉末を含む形態とすることができる。後者の具体例は、軟磁性粉末１０が軟磁性金属粉である場合、純鉄粉とＦｅ基合金粉末とを含む形態、Ｆｅ基合金粉末であって組成が異なる複数種の粉末を含む形態など、その他軟磁性金属粉と軟磁性非金属粉とを含む形態などが挙げられる。
【００５７】
・・含有量
軟磁性粉末１０の含有量がある程度少なく、樹脂部２０を十分に含むと、後述する磁性コア３Ａなどに複合材料１を利用する場合にギャップ材を省略できて直流重畳特性に優れる。また、この場合、粉末粒子間に樹脂部２０やフィラー３０が十分に介在できて粉末粒子同士の接触を抑制できる。その結果、軟磁性粉末１０の粉末粒子同士の接触に起因する渦電流損の増大の低減、軟磁性粉末１０の均一的分散による直流重畳特性の向上、渦電流損の低減、強度の向上を期待できる。また、複合材料１の全体に亘って均一的な磁気特性や機械的特性を有することができる。
【００５８】
軟磁性粉末１０の具体的な含有量は、複合材料１を１００体積％として、３０体積％以上８０体積％以下が挙げられる。軟磁性粉末１０をこの範囲で含有することで、複合材料１は、上述の高い飽和磁化、高強度、優れた直流重畳特性、渦電流損の増大の抑制、均一的な磁気特性などといった優れた効果を奏する。また、軟磁性粉末１０をこの範囲で含有することで、製造過程で溶融混合物が流動性に優れて成形型に充填し易く、成形性に優れる。この点から、複合材料１は製造性にも優れる。飽和磁化、強度などを考慮すると、軟磁性粉末１０の含有量は、５０体積％以上、更に６０体積％以上、６５体積％以上、７０体積％以上が好ましい。直流重畳特性、渦電流損などを考慮すると、軟磁性粉末１０の含有量は、７５体積％以下、更に７３体積％以下が好ましい。軟磁性粉末１０の含有量は、６５体積％以上７５体積％以下であるとより好ましい。例えば、複合材料１の構成成分が、軟磁性粉末１０：Ｆｅ−６．５％Ｓｉ、樹脂部２０：ポリフェニレンスルフィド、フィラー３０：シリコーン系ゴムフィラーである場合（以下、この構成成分を配合αと呼ぶことがある）、軟磁性粉末１０の含有量が３０体積％以上８０体積％以下は、７４．５質量％程度以上９６．５質量％程度以下の質量割合に相当する。
【００５９】
・・大きさ
複合材料１中の軟磁性粉末１０の大きさが小さいほど、渦電流損が低くなり易く、充填率を高め易いため高充填によって飽和磁化が高くなり易い。軟磁性粉末１０の大きさがある程度大きければ、凝集を防止できる上に、粉末粒子間に樹脂部２０やフィラー３０が容易にかつ十分に介在できて、軟磁性粉末１０が均一的に分散し易い。軟磁性粉末１０の均一分散によって、上述のように良好な直流重畳特性、渦電流損の低減、高強度、均一的な磁気特性を期待できる。
【００６０】
軟磁性粉末１０の具体的な大きさは、平均粒径が５０μｍ以上３００μｍ以下が挙げられる。軟磁性粉末１０の平均粒径がこの範囲を満たすことで、複合材料１は、上述の渦電流損の低減、高い飽和磁化、優れた直流重畳特性、高強度、均一的な磁気特性などといった優れた効果を奏する。また、溶融混合物が流動性に優れて成形型に充填し易く、成形性に優れる。この点から、複合材料１は製造性にも優れる。上記平均粒径は、５０μｍ以上１００μｍ以下がより好ましい。
【００６１】
軟磁性粉末１０は、均一的な大きさの粉末粒子から実質的に構成される形態よりも、図１，図３に示すように比較的大きい粉末粒子１２と比較的小さい粉末粒子１４とを含むと、大きい粉末粒子１２がつくる隙間に小さい粉末粒子１４が介在できて高充填化し易く、飽和磁化を高め易い。また、粉末粒子間に隙間が生じ易く、この隙間にフィラー３０が介在できて、軟磁性粉末１０が均一分散し易くなり、上述の軟磁性粉末１０の均一分散に基づく効果を得易い。
【００６２】
・樹脂部
樹脂部２０は、軟磁性粉末１０を保持すると共に、粉末粒子間に介在されて磁気ギャップとして機能する。更に、実施形態の複合材料１では、樹脂部２０は、フィラー３０を分散した状態で保持すると共に、フィラー３０のゴム粒子３０Ｃ（図３）の周囲に存在する外周層３０Ｂを保持する。外周層３０Ｂによって樹脂部２０は、ゴム粒子３０Ｃと密着している。かつ、実施形態の複合材料１では、樹脂部２０に微小な割れが非常に少なく、好ましくは図１に示すように実質的に存在しない。
【００６３】
・・組成
実施形態の複合材料１では、樹脂部２０は、熱可塑性樹脂を含み、好ましくは熱可塑性樹脂で実質的に構成される。樹脂部２０の構成成分を主として熱可塑性樹脂とすると、製造過程で成形性に優れるため、軟磁性粉末１０の高充填化が可能である。例えば軟磁性粉末１０の含有量を６５体積％以上（上述の配合αでは９２．７質量％程度以上）に容易にできる。樹脂部２０の構成成分を主として熱可塑性樹脂とすると注形成形だけでなく射出成形などを利用できるため、複雑な形状であっても容易にかつ精度よく成形でき、複合材料１は製造性に優れる。
【００６４】
具体的な熱可塑性樹脂は、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。ＰＡ樹脂は、例えば、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン９Ｔ、ナイロン１０Ｔなどが挙げられる。特に、ナイロン９ＴなどのＰＡ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＬＣＰ、フッ素樹脂などは、エンジニアリング・プラスチックと呼ばれて耐熱性に優れる。そのため、樹脂部２０にナイロン９Ｔなどを含むと、複合材料１は、耐熱性に優れる。
【００６５】
樹脂部２０に含む熱可塑性樹脂は、単一種であれば、製造過程で混練条件や成形条件などが調整し易く製造性に優れる。樹脂部２０が複数種の熱可塑性樹脂を含む場合、所望の特性を有するものを組み合わせることで、特性を向上できる。例えば、流動性により優れる熱可塑性樹脂を配合すれば、各樹脂が元来有する特性を確保しつつ、流動性を向上でき、複合材料１の製造性に優れる。その他、樹脂部２０は、熱可塑性樹脂に加えて、例えば、常温硬化性樹脂などを含むことができる。この場合、材料や金型の加熱を軽減又は省略できるため射出成形設備を簡素化することや、射出成型以外の成形法、例えば金型に材料を流し込む注型成形などを利用でき、成形法の選択の自由度を高めることなどができる。
【００６６】
・・含有量
複合材料１中の樹脂部２０の含有量は、直流重畳特性、軟磁性粉末１０の粉末粒子同士の接触防止、均一分散などを考慮すると、複合材料１を１００体積％として、１５体積％以上、更に２０体積％以上、２５体積％以上が挙げられる。飽和磁化などを考慮すると、樹脂部２０の含有量は、５０体積％以下、更に４５体積％以下、４０体積％以下、３５体積％以下が挙げられる。
【００６７】
・フィラー
実施形態の複合材料１は、フィラー３０を含む。フィラー３０は、代表的には粒状であり、樹脂部２０に分散した状態で保持される。フィラー３０の機能の一つは、製造過程で軟磁性粉末１０や樹脂部２０に付与され得る応力などを緩和する機能が挙げられる。この応力緩和機能を奏するためにフィラー３０は、弾性変形能が高い材料であるゴム（ゴム粒子３０Ｃ）を含む。また、フィラー３０となる原料としてゴムを含む添加剤を用いる。こうすることで、製造過程の各工程、具体的には混練工程や、射出工程、樹脂の固化工程などで軟磁性粉末１０に導入され得る歪や樹脂部２０に付与され得る熱収縮時の応力、樹脂部２０の収縮自体を低減できる。
【００６８】
・・ゴム
具体的なゴムは、シリコーンゴム、アクリルゴム、ブタジエン系ゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴムなどが挙げられる。フィラー３０がゴムを含むことで、フィラー３０の粒径にもよるが、耐衝撃性に優れたり（例えば微粒）、応力緩和性に優れたりする（例えば粗粒）。応力緩和性に優れることで、上述の歪や応力を低減し易く、複合材料１は、渦電流損やヒステリシス損を低くしたり、樹脂部２０に微小な割れを生じ難くしたりできる。特に、シリコーンゴムは耐熱性に優れるため、エンジニアリング・プラスチックのように溶融温度が高い熱可塑性樹脂を樹脂部２０に含む場合でも、製造過程で分解せずに樹脂部２０中に良好に残存できる。
【００６９】
フィラー３０は、単一組成のゴムを含む粉末のみである形態の他、複数種の組成のゴムを含む粉末を含む形態とすることができる。特に、シリコーンゴム及びアクリルゴムの少なくとも一方を含むと、複合材料１は耐熱性に優れたり、樹脂部２０に微小な割れが非常に少なかったりして好ましい。複合材料１は、特にシリコーンゴムを含むフィラー３０が存在することが好ましい。
【００７０】
・・外周層
実施形態の複合材料１は、ゴム粒子３０Ｃの外周を覆うように存在する外周層３０Ｂを備える。外周層３０Ｂは、樹脂部２０の成分とゴム粒子３０Ｃの成分との双方を含んだ領域であり、樹脂部２０とゴム粒子３０Ｃとの間に備える。外周層３０Ｂが存在することで、ゴム粒子３０Ｃの周囲は隙間なく樹脂部２０の成分（外周層３０Ｂを含む）が存在して、密着している。特に、複合材料１は、任意の断面をとり、断面における１２００μｍ２当たりに存在するフィラー３０がいずれも、樹脂部２０に密着していることが好ましい。フィラー３０がいずれも、樹脂部２０との間に空隙などを介することなく樹脂部２０に密着していることで、フィラー３０の含有による上述の作用効果を良好に奏することができる。外周層３０は、代表的には、原料に上述の二層構造の添加剤を用いて複合材料１を製造した場合に、被覆部の少なくとも一部が溶融状態の樹脂に溶けて、被覆部の成分と樹脂部２０の成分とが混合して形成されると考えられる。そのため、外周層３０Ｂの形状や厚さなどは被覆部の形状や厚さに近似すると考えられる。
【００７１】
外周層３０Ｂは、例えば、以下のように抽出する。複合材料１の断面をとり、断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察して、又は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）であれば高倍率で観察して、フィラー３０のゴム粒子３０Ｃの近傍について成分分析を行う。成分分析は、例えばライン分析を行う。成分分析によって、実質的にゴム成分である領域をゴム粒子３０Ｃとして抽出し、ゴム粒子３０Ｃから十分に離れた領域、例えばゴム粒子３０Ｃの周縁から１００ｎｍ以上離れた領域であって別のゴム粒子３０Ｃからも同様に離れた領域であり、かつ実質的に熱可塑性樹脂から構成される領域を樹脂部２０部分として抽出する。抽出したゴム粒子３０Ｃの周縁から、上記ゴム成分と熱可塑性樹脂との双方を含む環状の領域を抽出し、この環状の領域を外周層３０Ｂとして判別する。複合材料１中において、ゴム粒子３０Ｃを囲む上記の環状の領域（外周層３０Ｂ）が存在する場合、この複合材料１は、原料に上述の二層構造の添加剤を用いて製造されたものと推定できる。
【００７２】
・・含有量
フィラー３０の別の機能として、軟磁性粉末１０の粉末粒子間に介在して、樹脂部２０中に均一的に分散させるための間隔保持機能（スペーサ機能）が挙げられる。フィラー３０を多く含むと、上述の応力緩和効果及び分散効果をより得られ易いと考えられるものの、多過ぎると、軟磁性粉末１０及び樹脂部２０の含有割合の低下、製造過程での溶融混合物の成形性（材料の流動性）の低下などを招き得る。応力緩和効果、樹脂固化時の収縮の抑制効果、分散効果、成形性などを考慮すると、フィラー３０の含有量は、複合材料１を１００体積％として、０超７体積％未満が好ましい。上述の配合αでは、０％超１．４７質量％程度未満の質量割合に相当する。応力緩和効果、分散効果などの点から、フィラー３０の含有量は、１体積％以上、更に１．５体積％以上、２体積％以上がより好ましく、成形性などの点から、６体積％以下、更に５体積％以下がより好ましい。
【００７３】
・・大きさ
フィラー３０の大きさが小さければ、軟磁性粉末１０の粉末粒子間に介在して軟磁性粉末１０が均一分散し易い上に、軟磁性粉末１０の高充填化を阻害し難く、軟磁性粉末１０を十分に多く含みながらも粉末粒子が均一分散している複合材料１とすることができる。フィラー３０自体が均一分散した複合材料１は、製造過程で添加剤が均一的に存在して応力緩和を良好に行えたと考えられる。そのため、複合材料１は、軟磁性粉末１０の歪の導入低減によるヒステリシス損や、樹脂部２０における微小な割れの発生などを効果的に低減できる。また、フィラー３０の大きさが小さければ、複合材料１に振動や曲げ応力などが加わって仮に微小な割れが生じても割れの進展を抑制でき、大きな割れが発生し難い。このような分散効果や割れの進展抑制効果などを考慮すると、フィラー３０の平均粒径は１０μｍ以下が好ましく、更に８μｍ以下、５μｍ以下がより好ましい。一方、フィラー３０の平均粒径が１０ｎｍ以上であれば、応力緩和効果及び分散効果などが得られ、更に２０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、５０ｎｍ以上であれば応力緩和効果などを十分に得られると期待される。
【００７４】
外周層３０Ｂの含有量は、用いた二層構造の添加剤の添加量、大きさ、被覆部の厚さ、製造条件などに依存し、厳密に制御することが難しいと考えられる。上記添加剤の添加量、大きさ、製造条件などによってフィラー３０のゴム粒子３０Ｃの含有量、大きさなどを概ね制御できるため、フィラー３０の含有量や大きさが上述の特定の範囲を満たせば、外周層３０Ｂも適切に存在し得ると考えられる。
【００７５】
・その他
実施形態の複合材料１は、軟磁性粉末１０、樹脂部２０、フィラー３０に加えて、アルミナやシリカなどのセラミックスといった非磁性無機材料からなる無機材フィラー（図示せず）を含有することができる。無機材フィラーは、放熱性の向上、軟磁性粉末１０の偏在の抑制による均一的な分散などに寄与する。無機材フィラーが微粒であれば、フィラー３０と同様に軟磁性粉末１０の粉末粒子がつくる隙間に介在できる。即ち、無機材フィラーの含有による軟磁性粉末１０の含有割合の低下を抑制でき、高い飽和磁化を有する複合材料１とすることができる。上記隙間に介在する程度の微粒の無機材フィラーであれば、硬質であっても割れ難い上に、複合材料１は応力緩和機能を有するフィラー３０を含むため、割れなどを効果的に抑制できる。無機材フィラーの含有量は、複合材料を１００質量％として、０．２質量％以上２０質量％以下が好ましく、更に０．３質量％以上１５質量％以下、０．５質量％以上１０質量％以下がより好ましい。
【００７６】
・各種の物理量などの測定方法
複合材料１における各要素の組成、軟磁性粉末１０の含有量及び平均粒径、樹脂部２０の含有量、フィラーの含有量及び平均粒径といった各種の物理量の測定は、複合材料１の断面をとり、この断面をＳＥＭやＴＥＭによって観察することで行う。複合材料１の断面は、適宜な工具で切断した後、研磨加工を施すことで得られる。この断面をＳＥＭやＴＥＭで観察して観察画像を取得する。ＳＥＭの倍率は例えば２００倍以上が挙げられる。観察する断面数（観察画像の取得数）は１０個以上とし、一画面につき一視野をとり、総断面積は０．１ｃｍ２以上とする。取得した各観察画像を二値化処理などの画像処理を施して、軟磁性粉末１０の粉末粒子１２，１４やフィラー３０などの輪郭を抽出し、各輪郭がつくる面積を求める。
【００７７】
・・含有量の測定
複合材料１全体に対する軟磁性粉末１０の含有量（体積％）は、複合材料１の断面における軟磁性粉末１０の面積割合と等価とみなす。複合材料１の断面における軟磁性粉末１０の面積割合とは、観察画像ごとに軟磁性粉末１０の粉末粒子の面積割合を算出し、１０個以上の観察画像における面積割合の平均値とする。複合材料１全体に対するフィラー３０の含有量（体積％）は、軟磁性粉末１０の場合と同様に、複合材料１の断面におけるフィラー３０の面積割合と等価とみなす。フィラー３０の面積割合も、軟磁性粉末１０の場合と同様に、１０個以上の観察画像における面積割合の平均値とする。
【００７８】
・・平均粒径の測定
軟磁性粉末１０の平均粒径は、観察画像ごとに存在する全ての粉末粒子について抽出した輪郭の等価面積円の直径を粒径とし、粒度分布を求める。観察画像ごとに粒度分布のピーク値を求め、１０個以上の観察画像におけるピーク値の平均値を平均粒径とする。フィラー３０の平均粒径は、軟磁性粉末１０の場合と同様に、抽出した外周層３０Ｂの輪郭の等価面積円の直径を粒径として粒度分布を求め、１０個以上の観察画像における粒度分布のピーク値の平均値とする。
【００７９】
・・成分分析
軟磁性粉末１０の成分分析には、Ｘ線回折、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）などを利用できる。樹脂部２０やフィラー３０の成分分析は、ＥＤＸなどを利用できる。
【００８０】
・形状
実施形態の複合材料１は、射出成形や注型成形などの種々の成形法を用いて製造されることで、種々の形状をとり得る。図４では、直方体状のもの（コア片３１），端面がドーム状の異形柱状のもの（コア片３２）を示すが一例であり、複合材料１の形状は限定されない。所望の形状となるように成形型を選択するとよい。図４に示す柱状体だけでなく、貫通孔を有する筒体、例えば円環体などのような単純な立体は勿論、その他の複雑な立体形状もとり得る。その他の具体的な形状は、磁性部品用の磁性コアの項で述べる。
【００８１】
・用途
実施形態の複合材料１は、磁気部品用の磁性コアに好適に利用できる。磁気部品は、巻線を螺旋状に巻回してなる筒状の巻回部を有するコイルと、巻回部が配置される部分を有する磁性コアとを備える。磁気部品は、例えば、リアクトル、チョークコイル、トランス、モータなどが挙げられる。図３，図４は、磁気部品の一例として、リアクトル１Ａを示す。
【００８２】
［複合材料の製造方法］
実施形態の複合材料１は、上述のように射出成形や注型成形などの種々の成形法を利用して製造できる。特に、複合材料１は、樹脂部２０に熱可塑性樹脂を含むことから、射出成形を好適に利用できる。
【００８３】
・原料
複合材料１の原料は、例えば、軟磁性粉末１０と、最終的に樹脂部２０となるものとして熱可塑性樹脂の樹脂粉末や樹脂溶融物などの原料樹脂と、最終的にフィラー３０のゴム粒子３０Ｃと外周層３０Ｂとを形成する二層構造の添加剤とが挙げられる。
【００８４】
原料に用いる軟磁性粉末１０は、固化後の複合材料１において、その組成、大きさ、含有量を実質的に維持する。即ち、軟磁性粉末１０は製造前後で組成、大きさ、含有量が実質的に変化しない。そのため、複合材料１中の軟磁性粉末１０の組成、平均粒径、含有量などが所望のものとなるように原料を選択、調整するとよい。但し、上述の「各種の物理量などの測定方法」で説明したように、複合材料１における軟磁性粉末１０の含有量は、原料段階の測定方法とは異なる測定方法で求められる値であるため、原料の値に対してずれが生じ得る。原料の軟磁性粉末１０の添加量に対して、複合材料１における軟磁性粉末１０の含有量の測定結果の差が±５％以内であれば、原料の値を実質的に維持している（原料に実質的に等しい）とみなす。
【００８５】
原料樹脂は、その一部が固化後の複合材料１において外周層３０Ｂを構成する。
原料に用いる二層構造の添加剤は、上述のようにゴムからなる心部と、心部を構成するゴムと主成分が同じゴムからなり、心部を覆う被覆部とを備えるゴム材の粉末である。被覆部を構成するゴムは、心部を構成するゴムよりも原料樹脂との親和性に優れるように調整されている。このような二層構造の添加剤は、市販品や公知のものを利用できる。二層構造の添加剤の心部は、主として固化後の複合材料１においてフィラー３０のゴム粒子３０Ｃを構成し、被覆部は主として外周層３０Ｂを構成すると考えられる。そのため、外周層３０Ｂの生成状態によって、二層構造の添加剤に対して複合材料１中のフィラー３０の平均粒径が小さかったり、フィラー３０の含有量が少なかったりする場合がある。複合材料１中のフィラー３０の組成、平均粒径、含有量などが所望のものとなるように添加剤及び原料樹脂の含有量、製造条件などを調整するとよい。原料に用いる二層構造の添加剤の添加量に対して、複合材料１におけるフィラー３０の含有量の測定結果の差が±１％以内であれば、原料の値を実質的に維持している（原料の添加剤に実質的に等しい）とみなす。
【００８６】
原料に用いる各粉末の平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置によって体積基準の粒度分布を測定し、粒径が小さい方からの累積が５０％となる粒径値とする（以下、Ｄ５０粒径と呼ぶ）。Ｄ５０粒径に対して、上述の軟磁性粉末１０の平均粒径及びフィラー３０の平均粒径の測定結果は、ずれが生じ得る。特に、原料に用いる二層構造の添加剤の平均粒径に比較して、フィラー３０の平均粒径は小さいと考えられる。Ｄ５０粒径に対して上記平均粒径の測定結果の差、即ち［（Ｄ５０粒径−測定結果）／Ｄ５０粒径］×１００が、軟磁性粉末１０では±５％以内、フィラー３０では±１％以内であれば、原料粉末の大きさを実質的に維持している（原料粉末に実質的に等しい）とみなす。
【００８７】
・射出成形
射出成形によって複合材料１を製造する場合には、例えば、以下のように行う。以下の粉末混合工程及び混練工程のうち、粉末混合工程を省略して混練工程のみとしてもよい。
（準備工程）  原料として、軟磁性粉末１０と、熱可塑性樹脂の樹脂粉末と、上述の二層構造の添加剤とを用意する。
（粉末混合工程）  用意した原料の粉末を混合して混合粉末とする。
（混練工程）  混合粉末を加熱して樹脂粉末を溶融状態として混練する。
（固化工程）  混練物（例えばペレット）を射出成形装置に供給して可塑化して、溶融混合物を成形型に射出、充填した後、冷却して固化する。
【００８８】
・注型成形
注型成形では、軟磁性粉末と熱可塑性樹脂の溶融物とを混合、混練した溶融混合物を必要に応じて圧力を加えて、成形型に充填した後、固化する。
【００８９】
・製造方法による効果
実施形態の複合材料１の製造にあたり、上述のゴムを心部とする二層構造の添加剤を利用することで、以下の効果を奏する。その結果、上述のように直流重畳特性に優れ、低鉄損で、高強度な複合材料１、更に飽和磁化も高い複合材料１を製造できる。
【００９０】
（Ｉ）粉末混合工程や、溶融状態での混練工程、射出工程、固化工程において、混合機や成形型への充填時の圧力、樹脂の熱収縮などによって軟磁性粉末１０に付与され得る応力などを緩和して、これらの応力などに起因する軟磁性粉末１０への歪の導入を効果的に低減できる。
（ＩＩ）固化工程での樹脂の熱収縮によって、固化後の樹脂部２０に付与され得る応力などを緩和して、この応力などに起因する微小な割れなどの発生を効果的に低減できる。
（ＩＩＩ）二層構造の添加剤が軟磁性粉末１０の粉末粒子間のスペーサとして機能して、軟磁性粉末１０を高充填した場合でも、粉末粒子の凝集を防止して樹脂部２０中に軟磁性粉末１０が均一分散することに寄与できる。上記添加剤の介在による樹脂の固化時の収縮抑制からも、粉末粒子間にフィラー３０が介在できて軟磁性粉末が均一的に分散できる。
（ＩＶ）二層構造の添加剤のうち、親和性に優れる被覆部の成分と溶融状態にある樹脂部２０の成分とが混ざり合うことで、固化後に樹脂部２０とフィラー３０のゴム粒子３０Ｃとが外周層３０Ｂを介して密着できる。
【００９１】
［試験例１］
軟磁性粉末と樹脂部とを含有する複合材料を作製し、得られた複合材料の磁気特性と強度とを調べた。
【００９２】
・原料と製造過程
この試験では、いずれの試料も射出成形を利用して複合材料を作製した。試料の作製は、原料の準備⇒混合・混練⇒射出⇒冷却、という工程で行った。
試料Ｎｏ．１−１〜１−４では、原料として、軟磁性粉末と、樹脂粉末と、二層構造の添加剤とを用意した。
試料Ｎｏ．１−１００，１−１１０，１−１２０では、原料として、軟磁性粉末と、樹脂粉末とを用意し、二層構造の添加剤を用いてない。添加剤の不使用の点を除いて、試料Ｎｏ．１−１００は、試料Ｎｏ．１−１，１−２と同様の原料を用いて、試料Ｎｏ．１−１１０は、試料Ｎｏ．１−３と同様の原料を用いて、試料Ｎｏ．１−１２０は、試料Ｎｏ．１−４と同様の原料を用いて、同様の条件で製造している。
【００９３】
・原料の仕様
軟磁性粉末は、Ｓｉを３．０質量％又はＳｉを６．５質量％含み、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる組成を有するＦｅ−Ｓｉ合金の粉末であり（Ｆｅ−３Ｓｉ，Ｆｅ−６．５Ｓｉ）、いずれの組成の粉末も、Ｄ５０粒径が８０μｍである。
樹脂部は、ポリアミド樹脂、具体的にはナイロン９Ｔ（ＰＡ９Ｔ）、又はＰＰＳである。
試料Ｎｏ．１−１，１−３，１−４に用いる添加剤は、シリコーン系ゴムからなる心部及び被覆部を備えた二層構造の粒子からなる粉末であり、平均粒径が１００ｎｍ以上９００ｎｍ以下を満たす。例えば、株式会社カネカ、ＭＲ−０１を利用できる。
試料Ｎｏ．１−２に用いる添加剤は、アクリル系ゴムからなる心部及び被覆部を備えた二層構造の粒子からなる粉末であり、平均粒径が１μｍ以上９μｍ以下を満たす。例えば、株式会社カネカ、ＭＰ−９１を利用できる。
【００９４】
用意した原料の軟磁性粉末、樹脂粉末、適宜添加剤の粉末を混合し、更に加熱して樹脂を溶融状態にして混練し、混練物を作製した。原料の配合割合（軟磁性粉末では充填率）を表１に示す。配合割合は、原料全体を１００体積％とする体積割合（体積％）である。表１に示す配合割合の残部が樹脂部の割合である。
【００９５】
【表１】
0006403093.tif 000002
【００９６】
・試料の形状とサイズ
所定の形状の成形型を用意し、混練物を可塑化して成形型に充填し、冷却及び固化して複合材料を作製した。この試験では、試料ごとに、磁気特性測定用の試験片としてリング状の複合材料と、強度測定用の試験片として板状の複合材料との２種類の試験片を作製した。リング状の複合材料のサイズは、外径を３４ｍｍ、内径を２０ｍｍ、厚さを５ｍｍとした。板状の複合材料のサイズは、長さを７７ｍｍ、幅を１３ｍｍ、厚さを３．２ｍｍとした。
【００９７】
・成形性（材料の流動性）
混練物を成形型に充填するときの材料の流動性を調べた。結果を表１に示す。なお、試料Ｎｏ．１−２について添加剤の配合割合を５体積％から７体積％に変更したところ、混練物の流動性に劣り、精度よく成形できなかった。
【００９８】
・試料の組織観察
作製した各試料の複合材料の断面をとり、ＳＥＭで観察した。図１は、試料Ｎｏ．１−１の複合材料のＳＥＭ観察像であり、図２は、左から順に試料Ｎｏ．１−１００の複合材料、試料Ｎｏ．１−１の複合材料、試料Ｎｏ．１−２の複合材料のＳＥＭ観察像である。図１，図２に示すように試料Ｎｏ．１−１，１−２の複合材料は、比較的大きい粉末粒子１２と比較的小さい粉末粒子１４とを含む軟磁性粉末１０と、軟磁性粉末１０の粉末粒子よりも微細でゴムを含むフィラー３０と、これらを分散した状態で内包する樹脂部２０とを備える。
そして、試料Ｎｏ．１−１，１−２の複合材料はいずれも、樹脂部２０に微小な割れが観察できなかった。図１，図２に示すように、この試験では、面積１２００μｍ２当たりに５μｍ以上の微小な割れが存在していない。そのため、試料Ｎｏ．１−１，１−２の複合材料はいずれも、樹脂部２０に微小な割れが実質的に存在していないと考えられる。
また、試料Ｎｏ．１−１，１−２の複合材料はいずれも、その全体に亘って軟磁性粉末１０が均一的に分散しており、凝集が観察できなかったため、実質的に凝集が存在していないと考えられる。
更に、図１，図２に示すように、試料Ｎｏ．１−１，１−２の複合材料はいずれも、フィラー３０と樹脂部２０とが実質的に隙間なく密着している。この試験では、断面１２００μｍ２当たりに存在する全てのフィラー３０が樹脂部２０に密着している。この理由は、原料に用いた添加剤の被覆部の少なくとも一部が樹脂に溶けて、被覆部の成分と樹脂部の成分とを含む混合成分（外周層）がゴム粒子の周囲に存在するため、と考えられる。
試料Ｎｏ．１−３，１−４も、試料Ｎｏ．１−１，１−２と同様な組織を有していると考えられる。
【００９９】
一方、試料Ｎｏ．１−１００の複合材料は、図２に示すように樹脂部に微小な割れが多数存在している。図２のＳＥＭ観察像では、面積１２００μｍ２当たりに長さ５μｍ以上の微小な割れが存在している。また、試料Ｎｏ．１−１００の複合材料は、樹脂部にフィラーが存在しておらず、軟磁性粉末１０の粉末粒子同士が接触した部分（図示せず）が確認できた。試料Ｎｏ．１−１１０，１−１２０も、試料Ｎｏ．１−１００と同様な組織を有していると考えられる。
【０１００】
・試料の物理量（含有量、平均粒径）の測定
作製した試料Ｎｏ．１−１〜１−４の複合材料について、上述の断面のＳＥＭ観察像を用いて、複合材料に対する軟磁性粉末の含有量及び平均粒径を測定した。測定は、上述した「各種の物理量などの測定方法」で説明した測定方法に基づいて行った。その結果、軟磁性粉末の含有量及び平均粒径は、原料に用いた軟磁性粉末の含有量及び平均粒径に対して、その差が±５％の範囲内にあり、原料の軟磁性粉末の含有量及び平均粒径を実質的に維持しているといえる。
【０１０１】
・磁気特性の測定
各試料の複合材料について、磁気特性として、比透磁率（最大比透磁率μｍ）、飽和磁化（飽和磁束密度Ｂｓ）、鉄損を測定した。結果を表２に示す。
飽和磁化は、リング状の試験片に、電磁石によって１００００（Ｏｅ）（＝７９５．８ｋＡ／ｍ）の磁界を印加し、十分に磁気飽和させたときの飽和磁化とした。
比透磁率は、以下のようにして測定した。リング状の試験片に、一次側の巻線として３００巻きの巻線、二次側の巻線として２０巻きの巻線を施し、Ｂ−Ｈ初磁化曲線を測定する。Ｂ−Ｈ初磁化曲線は、Ｈ＝０（Ｏｅ）〜１００（Ｏｅ）（＝７９５８Ａ／ｍ）の範囲で測定し、このＢ−Ｈ初磁化曲線から得られる最大比透磁率を比透磁率とした。なお、ここでの磁化曲線とは、いわゆる直流磁化曲線である。
鉄損は、リング状の試験片を用いて、以下のようにして測定した。ＡＣ−ＢＨカーブトレーサを用いて、励起磁束密度Ｂｍを１ｋＧ（＝０．１Ｔ）、測定周波数を２０ｋＨｚとしたときのヒステリシス損Ｗｈ１／２０ｋ（ｋＷ／ｍ３）と渦電流損Ｗｅ１／２０ｋ（ｋＷ／ｍ３）とを測定し、これらの和を鉄損Ｗ１／２０ｋ（ｋＷ／ｍ３）とした。
【０１０２】
・強度の測定
各試料の複合材料の強度として、曲げ強度を測定した。その結果を表２に示す。
曲げ強度は、精密万能試験機（株式会社島津製作所製  オートグラフＡＧＳ−Ｈ）を利用し、板状の試験片に対して３点曲げ試験を行って求めた。支点間距離を５０ｍｍとし、試験速度を５ｍｍ／ｍｉｎとした。
【０１０３】
【表２】
0006403093.tif 000003
【０１０４】
表２に示す試料のうち、軟磁性粉末と、特定のフィラーと、樹脂部とを備える試料Ｎｏ．１−１〜１−４の複合材料は、フィラーを備えていない試料Ｎｏ．１−１００，１−１１０，１−１２０について同じ組成同士で比較すると、直流磁化曲線において直線部分が長く、直流重畳特性に優れる。試料Ｎｏ．１−１〜１−４はいずれも、直流磁化曲線において傾きがほぼ一定となる磁界の範囲が大きく、又は比透磁率がほぼ一定となる磁界の範囲が大きくＢＨ曲線の直線性に優れ、恒透磁率化されているといえる。また、試料Ｎｏ．１−１〜１−４はいずれも、試料Ｎｏ．１−１００，１−１１０，１−１２０について同じ組成同士で比較すると、鉄損が低く、曲げ強度が高い。具体的には、試料Ｎｏ．１−１，１−２の複合材料の鉄損は６５０ｋＷ／ｍ３以下、更に６００ｋＷ／ｍ３以下（未満）、更には５９０ｋＷ／ｍ３以下であり、曲げ強度は６０ＭＰａ以上、更に７０ＭＰａ以上、更には８０ＭＰａ以上である。試料Ｎｏ．１−３の鉄損は２２０ｋＷ／ｍ３以下であり、曲げ強度は８０ＭＰａ超である。試料Ｎｏ．１−４の鉄損は２３０ｋＷ／ｍ３以下であり、曲げ強度は６０ＭＰａ以上である。
【０１０５】
試料Ｎｏ．１−１〜１−４について、比透磁率がほぼ一定となる磁界の範囲が大きい理由は、上述の軟磁性粉末が均一的に分散している点、樹脂部に微小な割れが実質的に存在しない点などが考えられる。微小な割れに起因する磁束の乱れが生じ難く、複合材料全体に亘って磁束の通過が一様になり易くなったと考えられる。試料Ｎｏ．１−１〜１−４の複合材料は、試料Ｎｏ．１−１００，１−１１０，１−１２０について同じ組成同士で比較すると、最大比透磁率も低い。そのため、試料Ｎｏ．１−１〜１−４の複合材料を磁性コアに利用する場合には、ギャップ材を省略できる。この点からも、試料Ｎｏ．１−１〜１−４の複合材料は、直流重畳特性に優れる磁性コアの構築に寄与できる。
【０１０６】
試料Ｎｏ．１−１〜１−４について、鉄損が低い理由は、フィラーの含有（二層構造の添加剤の使用）によって、製造過程での軟磁性粉末への歪の導入が低減されて、別途熱処理などで歪を除去しなくてもヒステリシス損を低くできた点、製造過程で添加剤が樹脂の収縮を抑制したり、フィラーがスペーサとなったりして軟磁性粉末が均一的に分散して粉末粒子同士の接触が低減され、粉末粒子同士の接触に起因する渦電流損の増大を抑制できた点などが考えられる。また、軟磁性粉末として、Ｆｅ−Ｓｉ合金からなるものを利用したことで、合金自体の剛性によっても歪の導入が低減されたと考えられる。
【０１０７】
試料Ｎｏ．１−１〜１−４について、曲げ強度が高い理由は、フィラーの含有（二層構造の添加剤の使用）によって、製造過程での固化時の収縮に起因する樹脂部に微小な割れなどが生じることを低減できた点、上述の軟磁性粉末の均一分散によって局所的な弱点部分が生じず、全体に亘って一様な強度を有することができた点などが考えられる。
【０１０８】
更に、試料Ｎｏ．１−１〜１−４の複合材料は、フィラーを含有しながらも、飽和磁化が高く、フィラーを含有しない試料Ｎｏ．１−１００，１−１１０，１−１２０について同じ組成同士で比較して、同等程度である。具体的には、試料Ｎｏ．１−１，１−２の複合材料の飽和磁化は１．２Ｔ以上、更に１．３Ｔ以上、更には１．３５Ｔ以上であり、試料Ｎｏ．１−３，１−４の複合材料の飽和磁化は１．２Ｔ以上、更に１．２５Ｔ以上である。飽和磁化が高い理由は、フィラーが軟磁性粉末よりも十分に小さく（ここでは軟磁性粉末の平均粒径の１／１０以下、更に１／１５以下）、軟磁性粉末の粉末粒子がつくる隙間に介在して、磁気特性の低下を防止できた点などが考えられる。また、試料Ｎｏ．１−１〜１−４の複合材料は、樹脂部を実質的に熱可塑性樹脂とすることで、軟磁性粉末の充填率が７０体積％以上と高充填でありながら、良好に成形できた。
【０１０９】
更に、この試験から、直流重畳特性に優れ、低鉄損で高強度な複合材料であって、軟磁性粉末が均一的に分散し、樹脂部に微小な割れが非常に少ない複合材料、更には飽和磁化が高い複合材料は、原料にゴムを主体とする上述の二層構造の添加剤を利用することで製造できるといえる。また、上記添加剤の大きさや添加量を調整することで成形性（材料の流動性）に優れ、上記複合材料を精度よく、容易に製造できるといえる。
【０１１０】
［磁気部品用のコア］
実施形態の磁気部品用の磁性コアは、その少なくとも一部に、実施形態の複合材料１、例えば試験例１で作製した試料Ｎｏ．１−１〜１−４の複合材料を備える。この磁性コアは、磁気部品の形態に応じて種々の形状をとる。例えば、磁性コアが閉磁路をつくる場合には、環状部分を有する一体成形品や複数のコア片を組み合わせて環状にした組物が利用される。上記一体成形品は、円環体やＯ字状体などが挙げられる。上記組物は、ＥＥ型コアやＥＲ型コア、ＥＩ型コアなどと呼ばれる公知の形状のものや、直方体状などの柱状のコア片を組み合わせてＯ字体（図３，図４）としたものなどが挙げられる。例えば、磁性コアが開磁路をつくる場合には棒材が利用される。
【０１１１】
上述の一体成形品、組物、棒材はいずれもコイルとは独立しており、別途作製したコイルと組み付けられたり、巻線が巻回されたりする。その他、磁性コアによってコイルの少なくとも一部を覆ったり、コイルを埋設したりといった、コイルを一体に備える磁気部品の磁性コアに実施形態の複合材料１を備えることができる。この磁気部品は、成形型にコイルを収納しておき、上述の複合材料の製造方法の項で説明した溶融混合物を成形型に充填してコイルを埋設などすることで容易に製造できる。
【０１１２】
実施形態の磁気部品用の磁性コアは、直流重畳特性に優れ、低鉄損で高強度な実施形態の複合材料１を備えることで、直流重畳特性に優れ、低損失で高強度である。特に、磁性コア全体が複合材料１で構成される場合、ギャップ材を省略でき、直流重畳特性により優れる。
【０１１３】
［リアクトル］
図３，図４を参照して実施形態のリアクトル１Ａを説明する。リアクトル１Ａは、巻線２ｗを螺旋状に巻回してなる巻回部を有するコイル２Ａと、コイル２Ａの巻回部が配置される部分を有する磁性コア３Ａとを備える。リアクトル１Ａは、磁性コア３Ａの少なくとも一部に実施形態の複合材料１（図３の破線円内参照）、例えば試験例１で作製した試料Ｎｏ．１−１〜１−４の複合材料を備える。
【０１１４】
この例に示すリアクトル１Ａでは、コイル２Ａは一対の巻回部２ａ，２ｂを有し、磁性コア３Ａは、各巻回部２ａ，２ｂ内にそれぞれ収納される部分（コア片３１，３１）と、巻回部２ａ，２ｂに収納されず、露出される部分（コア片３２，３２）とを備える。コア片３１，３１，３２，３２はいずれも、複合材料１から構成されている。
【０１１５】
・コイル
コイル２Ａを構成する巻線２ｗは、導体線の外周にエナメル（代表的にはポリアミドイミド）などの絶縁被覆を備える被覆線を利用できる。導体線は、銅やアルミニウム、その合金といった導電性材料からなる平角線や丸線が挙げられる。コイル２Ａの仕様（巻回部の個数、巻回部の端面形状、ターン数など）は適宜選択できる。図３，図４に示すコイル２Ａでは、巻線２ｗが被覆平角線であり、接合部の無い１本の連続する巻線２ｗを螺旋状に巻回してなる巻回部２ａ，２ｂと、これらを連結する連結部２ｒとを備える。各巻回部２ａ，２ｂは、エッジワイズコイルである。巻回部が一つであるコイルとすることができる。
【０１１６】
・磁性コア
図３，図４に示す磁性コア３Ａは、柱状の複数のコア片３１，３１，３２，３２を環状に組み合わせた組物であり、コイル２Ａを励磁したとき、閉磁路を形成する。複合材料１から構成される磁性コア３Ａは、例えば、飽和磁化が０．６Ｔ以上、更に１．０Ｔ以上、比透磁率が５以上５０以下、更に１０以上３５以下が挙げられる（測定方法は上述の試験例１参照）。比透磁率がこの範囲であれば、複合材料１中の樹脂部２０などの非磁性材を磁気ギャップに利用でき、コア片間にギャップ材を別途設ける必要が無い。即ち、ギャップ材を省略したリアクトル１Ａとすることができる。なお、コア片の磁気特性によっては、アルミナなどからなるギャップ材を別途備える磁性コアとすることができる。
【０１１７】
・その他
リアクトル１Ａは、コイル２Ａと磁性コア３Ａとの間に介在されて両者を絶縁する介在部材（図示せず）を備えることができる。介在部材は、絶縁材料で構成するとよい。
【０１１８】
・効果
実施形態のリアクトル１Ａは、磁性コア３Ａの少なくとも一部（ここでは全て）が、直流重畳特性に優れ、低鉄損で高強度な実施形態の複合材料１によって構成されているため、直流重畳特性に優れ、低損失で高強度であり、磁気特性に優れ、強度に対する信頼性が高い。特に、磁性コア３Ａの全体が複合材料１で構成されてギャップ材レスである場合には、直流重畳特性により優れる。
【０１１９】
［コンバータ・電力変換装置］
上述のリアクトル１Ａは、通電条件が、例えば、最大電流（直流）が１００Ａ〜１０００Ａ程度、平均電圧が１００Ｖ〜１０００Ｖ程度、使用周波数が５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度である用途に利用できる。この用途の代表例として、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両１２００（図５）に載置されるコンバータ１１１０（図５，図６）の構成部品や、コンバータ１１１０を備える電力変換装置１１００（図５，図６）の構成部品が挙げられる。以下、車両１２００、電力変換装置１１００、コンバータ１１１０の概略構成を説明する。
【０１２０】
車両１２００は、図５に示すようにメインバッテリ１２１０と、メインバッテリ１２１０に接続される電力変換装置１１００と、メインバッテリ１２１０からの供給電力によって駆動するモータ（代表的には３相交流モータ）１２２０と、モータ１２２０に駆動されて走行に利用される車輪１２５０とを備える。ハイブリッド自動車では、更にエンジンを備える。その他、車両１２００は、メインバッテリ１２１０に接続された給電装置用コンバータ１１５０や、補機類１２４０の電力源となるサブバッテリ１２３０とメインバッテリ１２１０とに接続された補機電源用コンバータ１１６０などを備える。コンバータ１１５０，１１６０は代表的にはＡＣ−ＤＣ変換の昇降圧動作を行う。
【０１２１】
電力変換装置１１００は、メインバッテリ１２１０に接続されるコンバータ１１１０と、コンバータ１１１０に接続されて、直流と交流との相互変換を行うインバータ１１２０とを備える。
【０１２２】
コンバータ１１１０は、図６に示すように複数のスイッチング素子１１１１と、スイッチング素子１１１１の動作を制御する駆動回路１１１２と、メインバッテリ１２１０とスイッチング素子１１１１とに接続されるリアクトルＬとを備える。コンバータ１１１０は、スイッチング素子１１１１のＯＮ／ＯＦＦの繰り返しにより入力電圧の変換を行う。この例のコンバータ１１１０は、メインバッテリ１２１０とインバータ１１２０との間でＤＣ−ＤＣ変換の昇降圧動作を行う。昇圧動作のみ、降圧動作のみを行うコンバータとすることができる。
【０１２３】
コンバータ１１１０に備えるリアクトルＬや、その他上述のコンバータ１１５０，１１６０に備えるリアクトル（図示せず）として、上述のリアクトル１Ａを備えることができる。電力変換装置１１００やコンバータ１１１０は、直流重畳特性に優れ、低鉄損で高強度な複合材料１を含む磁性コア３Ａを構成要素とするリアクトル１Ａを備えるため、直流重畳特性に優れ、低損失で高強度であり、磁気特性に優れ、強度に対する信頼性が高い。
【０１２４】
本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
本発明の複合材料は、各種の磁気部品、例えばリアクトル、チョークコイル、トランス、モータなどの磁性コア、その他、直流重畳特性に優れ、低損失で高強度であり、更には高い飽和磁化が望まれる磁性素材などに利用できる。本発明の磁気部品用の磁性コアは、リアクトル、チョークコイル、トランス、モータなどの構成要素に利用できる。本発明のリアクトルは、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車などの車両に搭載される車載用コンバータ（代表的にはＤＣ−ＤＣコンバータ）や空調機のコンバータなどの種々のコンバータ、電力変換装置の構成部品に利用できる。
【符号の説明】
【０１２６】
１  複合材料  １０  軟磁性粉末  １２  大きい粉末粒子  １４  小さい粉末粒子
２０  樹脂部  ３０  フィラー  ３０Ｃ  ゴム粒子  ３０Ｂ  外周層
１Ａ  リアクトル  ２Ａ  コイル  ２ａ，２ｂ  巻回部  ２ｒ  連結部  ２ｗ  巻線
３Ａ  磁性コア  ３１，３２  コア片
１１００  電力変換装置  １１１０  コンバータ  Ｌ  リアクトル
１１１１  スイッチング素子  １１１２  駆動回路  １１２０  インバータ
１１５０  給電装置用コンバータ  １１６０  補機電源用コンバータ
１２００  車両  １２１０  メインバッテリ  １２２０  モータ
１２３０  サブバッテリ  １２４０  補機類  １２５０  車輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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