(57)【要約】【課題】  ヒステリシス損の低減が十分に図られた軟磁性材料の製造方法ならびにその方法を用いて作製された軟磁性部材および円筒鉄心を提供する。【解決手段】  軟磁性材料の製造方法は、軟磁性粉末１１を準備する工程と、８．０×１０５（Ａ／ｍ）を超える磁場中において、軟磁性粉末１１を加圧成形して成形体を形成する工程とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟磁性粒子を準備する工程と、
８．０×１０５（Ａ／ｍ）を超える磁場中において、前記軟磁性粒子を加圧成形して成形体を形成する工程とを備える、軟磁性材料の製造方法。
【請求項２】
超電導コイルに電流を流すことによって磁場を形成する、請求項１に記載の軟磁性材料の製造方法。
【請求項３】
前記超電導コイルは、酸化物材料の高温超電導体によって形成されている、請求項２に記載の軟磁性材料の製造方法。
【請求項４】
前記軟磁性粒子は、主成分として鉄を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の軟磁性材料の製造方法。
【請求項５】
前記軟磁性粒子には、前記軟磁性粒子の表面を取り囲む絶縁被膜が形成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の軟磁性材料の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の軟磁性材料の製造方法を用いて作製された軟磁性部材であって、
磁化容易軸方向に配向され、互いに組み合わされる複数の部分を備え、
前記複数の部分の各々には、それぞれ異なる磁束線方向を有する磁場が印加され、前記複数の部分は、印加される磁場の磁束線方向と磁化容易軸とが一致するように組み合わされている、軟磁性部材。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１項に記載の軟磁性材料の製造方法を用いて作製され、磁化容易軸に沿った一方向に配向された、円筒鉄心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軟磁性材料の製造方法ならびにその方法を用いて作製された軟磁性部材および円筒鉄心に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軟磁性材料を用いて、モーター、変圧器、トランス、ノイズフィルターおよびチョークコイルなどの電気電子部品を作製することが知られている。たとえば、鉄を主成分とする軟磁性粉末を加圧成形して成形体を形成し、その成形体に適当な加工を施すことによってこれらの電気電子部品を作製することができる。
【０００３】
しかし近年において、電気電子部品の高密度化および小型化が図られており、より精密な制御を小電力で行なうことが要求されている。この要求に応えるため、電気電子部品に用いられる軟磁性材料のヒステリシス損を低減させる、つまり、軟磁性材料の透磁率を大きくし、保磁力を小さくする必要がある。そして、このようにヒステリシス損の低減を図った高周波用圧粉磁心およびその製造方法が、特開平８−１６７５１８号公報に開示されている（特許文献１）。
【０００４】
特許文献１に開示されている高周波用圧粉磁心の製造方法によれば、磁場発生コイルによって１Ｔ（テスラ）の磁場を発生させ、その磁場中において鉄を主成分とする形状異方性軟磁性粉末の加圧成形を行なう。
【特許文献１】特開平８−１６７５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし鉄を主成分とする軟磁性粉末は、元々、ケイ素鋼板材やフェライトと比較して透磁率が小さく、保持力が大きい。このため、特許文献１に開示された高周波用圧粉磁心およびその製造方法によっても、ヒステリシス損の低減が十分に図られていないのが現状である。
【０００６】
そこでこの発明の目的は、上述の課題を解決することであり、ヒステリシス損の低減が十分に図られた軟磁性材料の製造方法ならびにその方法を用いて作製された軟磁性部材および円筒鉄心を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者等は、加圧成形された軟磁性粒子の各々を、磁化容易軸方向に配向させることによって、軟磁性材料の透磁率を大きくし保磁力を小さくできることを知見した。
【０００８】
発明者等は、この知見に基づいて、本発明による軟磁性材料の製造方法ならびにその方法を用いて作製された軟磁性部材および円筒鉄心を完成させるに至った。なお、本明細書において言う軟磁性材料は、軟磁性粒子や軟磁性粒子を加圧成形して得られる軟磁性成形体のみならず、たとえば、その軟磁性成形体に押出し加工を施して得られる押出し材などを含む。
【０００９】
この発明に従った軟磁性材料の製造方法は、軟磁性粒子を準備する工程と、８．０×１０５（Ａ／ｍ）を超える磁場中において、軟磁性粒子を加圧成形して成形体を形成する工程とを備える。
【００１０】
このように構成された軟磁性材料の製造方法によれば、結晶磁気異方性を利用することによって、成形体を構成する軟磁性粒子の各々を磁化容易軸方向に配向させることができる。このとき、与える磁場が８．０×１０５（Ａ／ｍ）、つまり１０（ｋＯｅ：キロエルステッド）以下である場合、磁場の影響が小さすぎて配向させにくい。したがって、本発明によれば、ヒステリシス損の低減が十分に図られた軟磁性材料を提供することができる。
【００１１】
また好ましくは、成形体を形成する工程は、軟磁性粒子に振動を付加する工程を含む。このように構成された軟磁性材料の製造方法によれば、軟磁性粒子の各々を磁化容易軸方向に配向させやすくなる。
【００１２】
また好ましくは、超電導コイルに電流を流すことによって磁場を形成する。このように構成された軟磁性材料の製造方法によれば、大きい磁場を容易に形成することができる。
【００１３】
また好ましくは、超電導コイルは、酸化物材料の高温超電導体によって形成されている。高温超電導体とは、３０Ｋ以上という比較的高い温度で超伝導を示すものを言う。このように構成された軟磁性材料の製造方法によれば、超電導コイルの冷却装置が簡易となるため、軟磁性材料の製造コストを低く抑えることができる。
【００１４】
また好ましくは、軟磁性粒子は、主成分として鉄を含む。ここでは、軟磁性粒子に鉄が９０原子％以上含まれている場合を指す。このように構成された軟磁性材料の製造方法によれば、高い磁束密度を有する軟磁性材料を得ることができる。これにより、フェライト材などを用いた場合と比較して、軟磁性材料を用いた電気電子部品の小型化を図ることができる。
【００１５】
また好ましくは、軟磁性粒子には、軟磁性粒子の表面を取り囲む絶縁被膜が形成されている。このように構成された軟磁性材料の製造方法によれば、軟磁性粒子間の絶縁を図ることによって、軟磁性粒子間を流れる渦電流による損失を低減することができる。また、軟磁性粒子は、偏平粉であっても良く、偏平粉の長手方向と磁化容易軸方向とを一致させるとさらに良い。このようにすることによって、磁場印加による効果を高め、配向化を促進することができる。
【００１６】
絶縁被膜が非磁性材料の場合には、１０（ｋＯｅ）を超える磁場を印加することによって、磁気的特性のさらなる改善を期待することができる。また、ここでいう成形体には、加圧成形直後のものと、加圧成形後に切削加工等の工程を経た製品形状のものとを含む。その成形体を複数個準備し、製品の磁気回路に沿った方向に組み合わせて製品とすることも可能である。
【００１７】
この発明に従った軟磁性部材は、上述のいずれかに記載の軟磁性材料の製造方法を用いて作製された軟磁性部材である。軟磁性部材は、磁化容易軸方向に配向され、互いに組み合わされる複数の部分を備える。複数の部分の各々には、それぞれ異なる磁束線方向を有する磁場が印加される。複数の部分は、印加される磁場の磁束線方向と磁化容易軸とが一致するように組み合わされている。
【００１８】
このように構成された軟磁性部材によれば、印加される磁場の磁束線方向と磁化容易軸とが一致していない部分が存在して、その部分で透磁率が減少することを防止できる。これにより、ヒステリシス損の低減が図られた軟磁性部材を提供することができる。
【００１９】
この発明に従った円筒鉄心は、上述のいずれかに記載の軟磁性材料の製造方法を用いて作製された円筒鉄心である。円筒鉄心は、磁化容易軸に沿った一方向に配向されている。本発明による軟磁性材料の製造方法は、印加される磁場の磁束線方向が一方向である円筒鉄心に利用することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、この発明によれば、ヒステリシス損の低減が十分に図られた軟磁性材料の製造方法ならびにその方法を用いて作製された軟磁性部材および円筒鉄心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】
【００２１】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における軟磁性材料の製造方法に用いられる加圧成形装置を示す断面図である。図１を参照して、加圧成形装置１は、互いに向い合う下パンチ１９および金型部品１７と、これらの部品とともに、軟磁性粉末１１が充填される空間を規定するサイドウォール１５と、サイドウォール１５を囲むように設けられた超電導コイル１３とを備える。
【００２３】
以下、図１中の加圧成形装置１を用いて軟磁性粉末を加圧成形する方法について説明する。まず、アトマイズ法によって、たとえば鉄粉などの軟磁性粉末１１を作製する。さらに、軟磁性粉末１１の表面を覆うように絶縁被膜を形成しても良い。続いて、得られた軟磁性粉末を加圧成形装置１内の所定の空間に投入する。そして、超電導コイル１３に電流を導入することによって、軟磁性粉末１１に１０（ｋＯｅ）を超える磁場を印加する。次に、磁場を印加した状態を維持したまま、下パンチ１９を矢印２０に示す方向に稼働させ、軟磁性粉末１１を加圧成形する。
【００２４】
図２は、図１中の加圧成形装置を用いて形成された軟磁性成形体において、その軟磁性成形体を構成する軟磁性粉末を拡大して示す模式図である。図２を参照して、軟磁性粉末１１の各々は、磁化容易軸２６に沿って配向されている。これは、超電導コイル１３による磁場の印加によって、軟磁性粉末１１が磁化容易軸２６方向に配向され、これと同時に加圧成形されるからである。印加する磁場の大きさを１０（ｋＯｅ）を超える値に設定することによって、このように配向された状態の軟磁性成形体を得ることができる。
【００２５】
この発明の実施の形態１に従った軟磁性材料の製造方法は、軟磁性粉末１１を準備する工程と、８．０×１０５（Ａ／ｍ）を超える磁場中において、軟磁性粉末１１を加圧成形して成形体を形成する工程とを備える。このように構成された軟磁性材料の製造方法によれば、加圧成形と同時に、磁気的特性の適正化（透磁率を大きく、保磁力を小さくする）を図ることができる。このため、この加圧成形によって得られた成形体を用いることによって、ヒステリシス損が十分に抑えられた電気電子部品を作製することができる。
【００２６】
なお、本実施の形態では、磁場を印加した状態を維持したまま軟磁性粉末１１を加圧成形したが、所定の期間、磁場を印加して軟磁性粉末１１を配向させた後、加圧成形を行なっても良い。この場合も同様の効果を得ることができる。
【００２７】
図３は、この発明の実施の形態１における軟磁性材料の製造方法に用いられる別の加圧成形装置を示す断面図である。図３を参照して、加圧成形装置３１は、図１中の加圧成形装置１と比較して基本的には同様の構造を備えるが、金型部品１７に内蔵された超電導体３３をさらに備える。
【００２８】
このように超電導体３３を設けることによって、超電導コイル１３により印加された磁場の磁束線方向（矢印３５に示す方向）は、超電導体３３から離れるように方向を変える（マイスナー効果）。また、超電導体３３にかえて永久磁石やコイルを内蔵することによって、それぞれ所定の方向に磁束線方向を変えることができる。
【００２９】
（実施の形態２）
図４は、この発明の実施の形態２における軟磁性部材を示す模式図である。図４を参照して、軟磁性部材４１は、実施の形態１に記載の軟磁性材料の製造方法を用いて作製されている。
【００３０】
軟磁性部材４１は、複数の部材４１ａから４１ｅが組み合わされて構成されている。軟磁性部材４１は、これら複数の部材の各々に異なる磁束線方向（矢印４２に示す方向）を有する磁場が印加された状態で使用される。複数の部材４１ａから４１ｅの各々は、磁化容易軸方向（線分４３に沿った方向）に配向されており、その磁化容易軸方向と磁束線方向とが一致するように組み合わされている。
【００３１】
このように構成された軟磁性部材４１によれば、透磁率が低下する部分をなくすことによって、ヒステリシス損が増大することを防止できる。
【００３２】
（実施の形態３）
図５は、この発明の実施の形態３における円筒磁心を示す斜視図である。図５を参照して、円筒磁心５１は、実施の形態１に記載の軟磁性材料の製造方法を用いて作製されている。
【００３３】
円筒磁心５１は、外周上にコイル５２が旋回された状態で使用される。円筒磁心５１は、磁化容易軸方向（矢印５３に示す方向）に配向されており、その磁化容易軸方向は、コイル５２に電流を流した場合の円筒磁心５１に発生する磁場の磁束線方向と一致している。
【００３４】
このように本発明による軟磁性材料の製造方法は、印加される磁場の磁束線方向が一方向である単純な電気電子部品に容易に利用することができる。
【実施例】
【００３５】
実施の形態１に記載の軟磁性材料の製造方法による効果を確認するために、以下の表１に示す検証を行なった。
【００３６】
【表１】
2005197594.tif 000003
【００３７】
表１を参照して、実施の形態１に記載の軟磁性材料の製造方法に従った軟磁性成形体と、比較例の軟磁性成形体とを作製した。次に、作製された軟磁性成形体の磁気的特性（１００（Ｏｅ）の磁場を印加した場合の磁束密度Ｂ１００、透磁率および保磁力）を測定した。測定の結果、比較例の軟磁性成形体に比べて、実施の形態１に従った全ての軟磁性成形体において、Ｂ１００および透磁率が大きくなり、保磁力が小さくなった。このことから、本発明によれば、ヒステリシス損を十分に低減できることを確認できた。
【００３８】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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すべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の実施の形態１における軟磁性材料の製造方法に用いられる加圧成形装置を示す断面図である。
【図２】図１中の加圧成形装置を用いて形成された軟磁性成形体において、その軟磁性成形体を構成する軟磁性粉末を拡大して示す模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１における軟磁性材料の製造方法に用いられる別の加圧成形装置を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２における軟磁性部材を示す模式図である。
【図５】この発明の実施の形態３における円筒磁心を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１１  軟磁性粉末、４１  軟磁性部材、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ  部材、５１  円筒磁心。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005197594.tif 000006
【図４】
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【図５】
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