(57)【要約】【課題】結晶質磁性材料の粉末および非晶質磁性材料の粉末を含有する圧粉コアであって、かかる圧粉コアを備えるインダクタについて、直流重畳特性を向上させることおよび鉄損を低減させることが可能な圧粉コアを提供する。【解決手段】結晶質磁性材料の粉末および非晶質磁性材料の粉末を含有する圧粉コア１であって、非晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ａは１５μｍ以下であるとともに、結晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ｃと下記式（１）を満たすことを特徴とする圧粉コア。    １≦Ｄ５０Ａ／Ｄ５０Ｃ≦３．５        （１）【選択図】図４１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶質磁性材料の粉末および非晶質磁性材料の粉末を含有する圧粉コアであって、
前記非晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ａは、１５μｍ以下であり、かつ前記結晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ｃと下記式（１）を満たすこと
を特徴とする圧粉コア。
１≦Ｄ５０Ａ／Ｄ５０Ｃ≦３．５        （１）
【請求項２】
前記非晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ａは、前記結晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ｃと下記式（２）を満たす、請求項１から１１のいずれか一項に記載の圧粉コア。
１．２≦Ｄ５０Ａ／Ｄ５０Ｃ≦２．５        （２）
【請求項３】
前記非晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ａは７μｍ以下である、請求項１または２に記載の圧粉コア。
【請求項４】
前記結晶質磁性材料の粉末の含有量と前記非晶質磁性材料の粉末の含有量との総和に対する前記結晶質磁性材料の粉末の含有量の質量比率である第一混合比率は、４０質量％以下である、請求項１から３のいずれか一項に記載の圧粉コア。
【請求項５】
前記第一混合比率は２質量％以上である、請求項４に記載の圧粉コア。
【請求項６】
前記結晶質磁性材料は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ｖ系合金、Ｆｅ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金、カルボニル鉄および純鉄からなる群から選ばれた１種または２種以上の材料を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の圧粉コア。
【請求項７】
前記結晶質磁性材料はＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金からなる、請求項６に記載の圧粉コア。
【請求項８】
前記非晶質磁性材料は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系合金、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系合金およびＣｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系合金からなる群から選ばれた１種または２種以上の材料を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の圧粉コア。
【請求項９】
前記非晶質磁性材料はＦｅ−Ｐ−Ｃ系合金からなる、請求項８に記載の圧粉コア。
【請求項１０】
前記結晶質磁性材料の粉末は絶縁処理が施された材料からなる、請求項１から９のいずれか一項に記載の圧粉コア。
【請求項１１】
前記結晶質磁性材料の粉末および前記非晶質磁性材料の粉末を、前記圧粉コアに含有される他の材料に対して結着させる結着成分を含有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の圧粉コア。
【請求項１２】
前記結着成分は、樹脂材料に基づく成分を含む、請求項１１に記載の圧粉コア。
【請求項１３】
請求項１２に記載される圧粉コアの製造方法であって、前記結晶質磁性材料の粉末および前記非晶質磁性材料の粉末ならびに前記樹脂材料からなるバインダー成分を含む混合物の加圧成形を含む成形処理により成形製造物を得る成形工程を備えることを特徴とする圧粉コアの製造方法。
【請求項１４】
前記成形工程により得られた前記成形製造物が前記圧粉コアである、請求項１３に記載の圧粉コアの製造方法。
【請求項１５】
前記成形工程により得られた前記成形製造物を加熱する熱処理により前記圧粉コアを得る熱処理工程を備える、請求項１３に記載の圧粉コアの製造方法。
【請求項１６】
請求項１から１２のいずれかに記載される圧粉コア、コイルおよび前記コイルのそれぞれの端部に接続された接続端子を備えるインダクタであって、前記圧粉コアの少なくとも一部は、前記接続端子を介して前記コイルに電流を流したときに前記電流により生じた誘導磁界内に位置するように配置されているインダクタ。
【請求項１７】
請求項１６に記載されるインダクタが実装された電子・電気機器であって、前記インダクタは前記接続端子にて基板に接続されている電子・電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧粉コア、当該圧粉コアの製造方法、該圧粉コアを備えるインダクタ、および当該インダクタが実装された電子・電気機器に関する。本明細書において、「インダクタ」とは、圧粉コアを含む芯材およびコイルを備える受動素子であって、リアクトルの概念を含むものとする。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車等の昇圧回路や、発電、変電設備に用いられるリアクトル、トランスやチョークコイル等のインダクタに使用される圧粉コアは、軟磁性粉末を圧粉成形することにより得ることができる。こうした圧粉コアを備えるインダクタは、鉄損が低いことと直流重畳特性に優れることとを兼ね備えることが求められている。
【０００３】
特許文献１には、上記の課題（鉄損が低いことと直流重畳特性に優れることとを兼ね備えること）を解決する手段として、磁性粉末及びバインダーを混合した混合粉末を加圧して成形されたコア内にコイルが一体に埋設されたインダクタにおいて、カルボニル鉄粉末にセンダスト粉末を５〜２０ｗｔ％混合した粉末を、前記磁性粉末として用いたインダクタが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、鉄損をさらに低減させうるインダクタとして、９０〜９８ｍａｓｓ％の非晶質軟磁性粉末と２〜１０ｍａｓｓ％の結晶質軟磁性粉末の配合比からなる混合粉末と、絶縁性材料との混合物が固化したものを含む磁心（圧粉コア）を備えるインダクタが開示されている。かかる磁心（圧粉コア）では、非晶質軟磁性粉末はインダクタのコア損失を低くするための材料であり、結晶質軟磁性粉末は混合粉末の充填率を向上させ、透磁率を増加させるとともに、非晶質軟磁性粉末同士を接着するバインダーの役割を果たす材料と位置付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１３０６６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１８４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、異なる種類の結晶質磁性材料の粉末を圧粉コアの原料として用いて直流重畳特性を向上させることを目指し、特許文献２では、鉄損のさらなる低減を目指して、結晶質磁性材料の粉末および非晶質磁性材料の粉末を圧粉コアの原料として用いている。しかしながら、特許文献２では、直流重畳特性の評価は行われていない。
【０００７】
そこで、本発明は、結晶質磁性材料の粉末および非晶質磁性材料の粉末を含有する圧粉コアであって、かかる圧粉コアを備えるインダクタについて、直流重畳特性を向上させることおよび鉄損を低減させることが可能な圧粉コアを提供することを目的とする。本発明は、上記の圧粉コアの製造方法、当該圧粉コアを備えるインダクタ、および当該インダクタが実装された電子・電気機器を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明者らが検討した結果、圧粉コアが含有する結晶質磁性材料の粉末の粒径分布および非晶質磁性材料の粉末の粒径分布を適切に調整することにより、圧粉コアを備えるインダクタの直流重畳特性を向上させることおよび鉄損を低減させることが可能であり、好ましい一形態では、圧粉コアが含有する結晶質磁性材料の粉末と非晶質磁性材料の粉末との混合比率から推測される範囲を超えて、非線形的に、圧粉コアを備えるインダクタの直流重畳特性を向上させることおよび鉄損を低減させることが可能であるとの新たな知見を得た。
【０００９】
かかる知見により完成された発明は次のとおりである。
本発明の一態様は、結晶質磁性材料の粉末および非晶質磁性材料の粉末を含有する圧粉コアであって、前記非晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ａは、１５μｍ以下であり、かつ前記結晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ｃと下記式（１）を満たすことを特徴とする圧粉コアである。
１≦Ｄ５０Ａ／Ｄ５０Ｃ≦３．５        （１）
【００１０】
圧粉コアが含有する結晶質磁性材料の粉末の粒径分布および非晶質磁性材料の粉末の粒径分布が上記の関係を満たす場合には、圧粉コアが含有する結晶質磁性材料の粉末と非晶質磁性材料の粉末との混合比率から推測される範囲を超えて、非線形的に、圧粉コアを備えるインダクタの直流重畳特性を向上させることおよび鉄損を低減させることが可能である。
【００１１】
前記非晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ａは、前記結晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ｃと下記式（２）を満たすことが好ましい場合がある。後述する実施例において示すように、下記式（２）を満たすことにより、直流重畳特性を示す２つのパラメータ（μ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρおよびμ０×Ｉｓａｔ／ρ）がいずれも良好になりやすい。
１．２≦Ｄ５０Ａ／Ｄ５０Ｃ≦２．５        （２）
【００１２】
前記非晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ａは７μｍ以下であることが、圧粉コアを備えるインダクタの直流重畳特性を向上させることおよび鉄損を低減させることをより安定的に実現させる観点から好ましい場合がある。
【００１３】
圧粉コアが含有する前記結晶質磁性材料の粉末の含有量と前記非晶質磁性材料の粉末の含有量との総和に対する前記結晶質磁性材料の粉末の含有量の質量比率である第一混合比率を４０質量％以下とすることが、非晶質磁性材料の粉末のみからなる圧粉コアを備えるインダクタに比べてインダクタの鉄損を低減させることをより安定的に実現させる観点から好ましい場合がある。
【００１４】
前記第一混合比率は２質量％以上であってもよい。
【００１５】
前記結晶質磁性材料は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ｖ系合金、Ｆｅ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金、カルボニル鉄および純鉄からなる群から選ばれた１種または２種以上の材料を含んでいていてもよい。
【００１６】
前記結晶質磁性材料はＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金からなることが好ましい。
【００１７】
前記非晶質磁性材料は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系合金、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系合金およびＣｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系合金からなる群から選ばれた１種または２種以上の材料を含んでいてもよい。
【００１８】
前記非晶質磁性材料はＦｅ−Ｐ−Ｃ系合金からなることが好ましい。
【００１９】
前記結晶質磁性材料の粉末は絶縁処理が施された材料からなることが好ましい。絶縁処理が施されることにより、圧粉コアの絶縁抵抗の向上や高周波帯域での鉄損の低減がより安定的に実現される。
【００２０】
前記結晶質磁性材料の粉末および前記非晶質磁性材料の粉末を、前記圧粉コアに含有される他の材料に対して結着させる結着成分を、上記の圧粉コアが含有していてもよい。この場合において、前記結着成分は、樹脂材料に基づく成分を含むことが好ましい。
【００２１】
本発明の別の一態様は、上記の圧粉コアの製造方法であって、前記結晶質磁性材料の粉末および前記非晶質磁性材料の粉末ならびに前記樹脂材料からなるバインダー成分を含む混合物の加圧成形を含む成形処理により成形製造物を得る成形工程を備えることを特徴とする圧粉コアの製造方法である。かかる製造方法により、上記の圧粉コアをより効率的に製造することが実現される。
【００２２】
上記の製造方法は、前記成形工程により得られた前記成形製造物が前記圧粉コアであってもよい。あるいは、前記成形工程により得られた前記成形製造物を加熱する熱処理により前記圧粉コアを得る熱処理工程を備えていてもよい。
【００２３】
本発明のさらに別の一態様は、上記の圧粉コア、コイルおよび前記コイルのそれぞれの端部に接続された接続端子を備えるインダクタであって、前記圧粉コアの少なくとも一部は、前記接続端子を介して前記コイルに電流を流したときに前記電流により生じた誘導磁界内に位置するように配置されているインダクタである。かかるインダクタは、上記の圧粉コアの優れた特性に基づき、優れた直流重畳特性および低損失を両立することが可能である。
【００２４】
本発明のさらにまた別の一態様は、上記のインダクタが実装された電子・電気機器であって、前記インダクタは前記接続端子にて基板に接続されている電子・電気機器である。かかる電子・電気機器として、電源スイッチング回路、電圧昇降回路、平滑回路等を備えた電源装置や小型携帯通信機器等が例示される。本発明に係る電子・電気機器は、上記のインダクタを備えるため、大電流化や高周波化に対応しやすい。
【発明の効果】
【００２５】
上記の発明に係る圧粉コアは、結晶質磁性材料の粉末の粒径分布および非晶質磁性材料の粉末の粒径分布が適切に調整されているため、かかる圧粉コアを備えるインダクタについて、直流重畳特性を向上させることおよび鉄損を低減させることが可能である。また、本発明によれば、上記の圧粉コアの製造方法、当該圧粉コアを備えるインダクタ、および当該インダクタが実装された電子・電気機器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧粉コアの形状を概念的に示す斜視図である。
【図２】造粒粉を製造する方法の一例において使用されるスプレードライヤー装置およびその動作を概念的に示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る圧粉コアを備えるインダクタの一種であるトロイダルコイルの形状を概念的に示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る圧粉コアを備えるインダクタの一種であるコイル埋設型インダクタの形状を概念的に示す斜視図である。
【図５】実施例１におけるＲｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図６】実施例２におけるＲｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図７】実施例３におけるＲｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図８】実施例４におけるＲｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図９】実施例５におけるＲｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図１０】実施例６におけるＲｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図１１】実施例７におけるＲｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図１２】実施例８におけるＲｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図１３】実施例９におけるＲｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図１４】実施例１０におけるＲｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図１５】実施例１におけるμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図１６】実施例２におけるμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図１７】実施例３におけるμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図１８】実施例４におけるμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図１９】実施例５におけるμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図２０】実施例６におけるμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図２１】実施例７におけるμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図２２】実施例８におけるμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図２３】実施例９におけるμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図２４】実施例１０におけるμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図２５】実施例１におけるμ０×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図２６】実施例２におけるμ０×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図２７】実施例３におけるμ０×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図２８】実施例４におけるμ０×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図２９】実施例５におけるμ０×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図３０】実施例６におけるμ０×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図３１】実施例７におけるμ０×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図３２】実施例８におけるμ０×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図３３】実施例９におけるμ０×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図３４】実施例１０におけるμ０×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【図３５】実施例１の結果について、鉄損Ｐｃｖとμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρとの関係をプロットした結果を示すグラフである。
【図３６】実施例１の結果について、鉄損Ｐｃｖとμ０×Ｉｓａｔ／ρとの関係をプロットした結果を示すグラフである。
【図３７】実施例１から実施例８および実施例１０の結果を対比する観点から、各実施例における第一混合比率が３０質量％である場合をピックアップし、鉄損Ｐｃｖとμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρとの関係をプロットした結果を示すグラフである。
【図３８】実施例１から実施例８および実施例１０の結果を対比する観点から、各実施例における第一混合比率が３０質量％である場合をピックアップし、鉄損Ｐｃｖとμ０×Ｉｓａｔ／ρとの関係をプロットした結果を示すグラフである。
【図３９】実施例１０の結果について、鉄損Ｐｃｖとμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρとの関係をプロットした結果を示すグラフである。
【図４０】実施例１０の結果について、鉄損Ｐｃｖとμ０×Ｉｓａｔ／ρとの関係をプロットした結果を示すグラフである。
【図４１】実施例１１の結果に基づき作成した、μ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρとＤ５０Ａ／Ｄ５０Ｃとの関係、およびμ０×Ｉｓａｔ／ρとＤ５０Ａ／Ｄ５０Ｃとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について詳しく説明する。
１．圧粉コア
図１に示す本発明の一実施形態に係る圧粉コア１は、その外観がリング状のトロイダルコアであって、結晶質磁性材料の粉末および非晶質磁性材料の粉末を含有する。本実施形態に係る圧粉コア１は、これらの粉末を含む混合物を加圧成形することを含む成形処理を備える製造方法により製造されたものである。限定されない一例として、本実施形態に係る圧粉コア１は、結晶質磁性材料の粉末および非晶質磁性材料の粉末を、圧粉コア１に含有される他の材料（同種の材料である場合もあれば、異種の材料である場合もある。）に対して結着させる結着成分を含有する。
【００２８】
（１）結晶質磁性材料の粉末
本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が含有する結晶質磁性材料の粉末を与える結晶質磁性材料は、結晶質であること（一般的なＸ線回折測定により、材料種類を特定できる程度に明確なピークを有する回折スペクトルが得られること）、および強磁性体、特に軟磁性体であることを満たす限り、具体的な種類は限定されない。結晶質磁性材料の具体例として、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ｖ系合金、Ｆｅ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金、カルボニル鉄および純鉄が挙げられる。上記の結晶質磁性材料は１種類の材料から構成されていてもよいし複数種類の材料から構成されていてもよい。結晶質磁性材料の粉末を与える結晶質磁性材料は、上記の材料からなる群から選ばれた１種または２種以上の材料であることが好ましく、これらの中でも、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金を含有することが好ましく、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金からなることがより好ましい。Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金は結晶質磁性材料の中では鉄損Ｐｃｖを比較的低くすることが可能な材料であるため、圧粉コア１における結晶質磁性材料の粉末の含有量と非晶質磁性材料の粉末の含有量との総和に対する結晶質磁性材料の粉末の含有量の質量比率（本明細書において「第一混合比率」ともいう。）を高めても、圧粉コア１を備えるインダクタの鉄損Ｐｃｖが高まりにくい。Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金におけるＳｉの含有量およびＣｒの含有量は限定されない。限定されない例示として、Ｓｉの含有量を２〜７質量％程度とし、Ｃｒの含有量を２〜７質量％程度とすることが挙げられる。
【００２９】
本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が含有する結晶質磁性材料の粉末の形状は限定されない。粉末の形状は球状であってもよいし非球状であってもよい。非球状である場合には、鱗片状、楕円球状、液滴状、針状といった形状異方性を有する形状であってもよいし、特段の形状異方性を有しない不定形であってもよい。不定形の粉体の例として、球状の粉体の複数が、互いに接して結合していたり、他の粉体に部分的に埋没するように結合していたりする場合が挙げられる。このような不定形の粉体は、カルボニル鉄において観察されやすい。
【００３０】
粉末の形状は、粉末を製造する段階で得られた形状であってもよいし、製造された粉末を二次加工することにより得られた形状であってもよい。前者の形状としては、球状、楕円球状、液滴状、針状などが例示され、後者の形状としては、鱗片状が例示される。
【００３１】
本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が含有する結晶質磁性材料の粉末の粒径は、後述するように、圧粉コア１が含有する非晶質磁性材料の粉末の粒径との関係で設定される。
【００３２】
圧粉コア１における結晶質磁性材料の粉末の含有量は、第一混合比率が４０質量％以下となる量であることが好ましい場合がある。第一混合比率が４０質量％以下であることにより、圧粉コア１を備えるインダクタの鉄損Ｐｃｖが、圧粉コアに含有される磁性材料が非晶質磁性材料のみからなる場合に比べて低下しやすくなる。圧粉コア１を備えるインダクタの鉄損Ｐｃｖを低減させることをより安定的に実現させる観点から、第一混合比率は、３５質量％以下であることが好ましく、３０質量％以下であることがより好ましく、２５質量％以下であることが特に好ましい。
【００３３】
結晶質磁性材料の粉末の少なくとも一部は表面絶縁処理が施された材料からなることが好ましく、結晶質磁性材料の粉末は表面絶縁処理が施された材料からなることがより好ましい。結晶質磁性材料の粉末に表面絶縁処理が施されている場合には、圧粉コア１の絶縁抵抗が向上する傾向がみられる。結晶質磁性材料の粉末に施す表面絶縁処理の種類は限定されない。リン酸処理、リン酸塩処理、酸化処理などが例示される。
【００３４】
（２）非晶質磁性材料の粉末
本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が含有する非晶質磁性材料の粉末を与える非晶質磁性材料は、非晶質であること（一般的なＸ線回折測定により、材料種類を特定できる程度に明確なピークを有する回折スペクトルが得られないこと）、および強磁性体、特に軟磁性体であることを満たす限り、具体的な種類は限定されない。非晶質磁性材料の具体例として、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系合金、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系合金およびＣｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系合金が挙げられる。上記の非晶質磁性材料は１種類の材料から構成されていてもよいし複数種類の材料から構成されていてもよい。非晶質磁性材料の粉末を構成する磁性材料は、上記の材料からなる群から選ばれた１種または２種以上の材料であることが好ましく、これらの中でも、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系合金を含有することが好ましく、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系合金からなることがより好ましい。
【００３５】
Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系合金の具体例として、組成式が、Ｆｅ１００原子％−ａ−ｂ−ｃ−ｘ−ｙ−ｚ−ｔＮｉａＳｎｂＣｒｃＰｘＣｙＢｚＳｉｔで示され、０原子％≦ａ≦１０原子％、０原子％≦ｂ≦３原子％、０原子％≦ｃ≦６原子％、６．８原子％≦ｘ≦１３原子％、２．２原子％≦ｙ≦１３原子％、０原子％≦ｚ≦９原子％、０原子％≦ｔ≦７原子％であるＦｅ基非晶質合金が挙げられる。上記の組成式において、Ｎｉ，Ｓｎ，Ｃｒ，ＢおよびＳｉは任意添加元素である。
【００３６】
Ｎｉの添加量ａは、０原子％以上６原子％以下とすることが好ましく、０原子％以上４原子％以下とすることがより好ましい。Ｓｎの添加量ｂは、０原子％以上２原子％以下とすることが好ましく、１原子％以上２原子％以下の範囲で添加されていても良い。Ｃｒの添加量ｃは、０原子％以上２原子％以下とすることが好ましく、１原子％以上２原子％以下とすることがより好ましい。Ｐの添加量ｘは、８．８原子％以上とすることが好ましい場合もある。Ｃの添加量ｙは、５．８原子％以上８．８原子％以下とすることが好ましい場合もある。Ｂの添加量ｚは、０原子％以上３原子％以下とすることが好ましく、０原子％以上２原子％以下とすることがより好ましい。Ｓｉの添加量ｔは、０原子％以上６原子％以下とすることが好ましく、０原子％以上２原子％以下とすることがより好ましい。
【００３７】
本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が含有する非晶質磁性材料の粉末の形状は限定されない。粉末の形状の種類については結晶質磁性材料の粉末の場合と同様であるから説明を省略する。製造方法の関係で非晶質磁性材料は球状または楕円球状とすることが容易である場合もある。また、一般論として非晶質磁性材料は結晶質磁性材料よりも硬質であるから、結晶質磁性材料を非球状として加圧成形の際に変形しやすいようにすることが好ましい場合もある。
【００３８】
本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が含有する非晶質磁性材料の粉末の形状は、粉末を製造する段階で得られた形状であってもよいし、製造された粉末を二次加工することにより得られた形状であってもよい。前者の形状としては、球状、楕円球状、針状などが例示され、後者の形状としては、鱗片状が例示される。
【００３９】
本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が含有する非晶質磁性材料の粉末の粒径は、体積基準の粒度分布において小粒径側からの積算粒径分布が５０％となる粒径（本明細書において「メジアン径」ともいう。）Ｄ５０Ａが１５μｍ以下である。非晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ａが１５μｍ以下であることにより、圧粉コア１の直流重畳特性を向上させつつ鉄損Ｐｃｖを低減させることが容易となる。圧粉コア１の直流重畳特性を向上させつつ鉄損Ｐｃｖを低減させることをより安定的に実現させる観点から、非晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ａは、１０μｍ以下であることが好ましい場合があり、７μｍ以下であることがより好ましい場合があり、５μｍ以下であることが特に好ましい場合がある。
【００４０】
また、本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が含有する非晶質磁性材料の粉末の粒径は、圧粉コア１が含有する非晶質磁性材料の粉末の粒径との次の関係を有する。すなわち、非晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ａは、結晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ｃと下記式（１）を満たす。
１≦Ｄ５０Ａ／Ｄ５０Ｃ≦３．５        （１）
【００４１】
Ｄ５０Ａ／Ｄ５０Ｃが１から３．５の範囲内にあることにより、圧粉コア１を備えるインダクタの直流重畳特性を向上させつつ鉄損Ｐｃｖを低減させることが容易となる。具体的には、圧粉コア１が含有する結晶質磁性材料の粉末と非晶質磁性材料の粉末との混合比率から推測される範囲を超えて、非線形的に、圧粉コア１を備えるインダクタについて、直流重畳特性を向上させることおよび鉄損Ｐｃｖを低減させることが可能である。
【００４２】
非晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ａは、結晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ｃと下記式（２）を満たすことが好ましい場合がある。後述する実施例において示すように、下記式（２）を満たすことにより、直流重畳特性を示す２つのパラメータ（μ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρおよびμ０×Ｉｓａｔ／ρ）がいずれも良好になりやすい。
１．２≦Ｄ５０Ａ／Ｄ５０Ｃ≦２．５        （２）
【００４３】
磁性材料が非晶質磁性材料からなる圧粉コアを備えるインダクタと磁性材料が結晶質磁性材料からなる圧粉コアを備えるインダクタとを対比すると、基本的な傾向として、磁性材料が非晶質磁性材料からなる圧粉コアを備えるインダクタの方が、鉄損Ｐｃｖが低いものの直流重畳特性も低くなる。したがって、一般的には、圧粉コアが含有する磁性材料について、非晶質磁性材料のみからなる場合（第一混合比率が０質量％の場合）から、結晶質磁性材料を含有させ、第一混合比率を高めていくと、圧粉コアを備えるインダクタは、直流重畳特性は向上するものの鉄損Ｐｃｖが増大する傾向がある。
【００４４】
しかしながら、本発明の一実施形態に係る圧粉コア１を備えるインダクタでは、直流重畳特性の向上が鉄損Ｐｃｖの増大よりも優先的に生じて、圧粉コア１を備えるインダクタの直流重畳特性を向上させることおよび鉄損Ｐｃｖを低減させることができる。本発明の好ましい一態様に係る圧粉コア１では、第一混合比率が増大すると、圧粉コア１を備えるインダクタの鉄損Ｐｃｖが逆に低下する傾向がみられることもある。したがって、本発明の一実施形態に係る圧粉コア１では、第一混合比率が４０質量％程度までであれば、圧粉コア１が含有する磁性材料について、非晶質磁性材料のみの場合（第一混合比率が０質量％の場合）から、結晶質磁性材料を含有させ、第一混合比率を高めていくと、圧粉コア１を備えるインダクタについて、鉄損Ｐｃｖを増大させることなく、直流重畳特性を向上させることができる場合がある。
【００４５】
こうした好ましい圧粉コア１をより安定的に得る観点から、第一混合比率は、１質量％以上４０質量％以下とすることが好ましい場合があり、２質量％以上４０質量％以下とすることがより好ましい場合があり、５質量％以上４０質量％以下とすることがさらに好ましい場合があり、５質量％以上３５質量％以下とすることが特に好ましい場合がある。
【００４６】
（３）結着成分
圧粉コア１は、結晶質磁性材料の粉末および非晶質磁性材料の粉末を圧粉コア１に含有される他の材料に対して結着させる結着成分を含有していてもよい。結着成分は、本実施形態に係る圧粉コア１に含有される結晶質磁性材料の粉末および非晶質磁性材料の粉末（本明細書において、これらの粉末を「磁性粉末」と総称することもある。）を固定することに寄与する材料である限り、その組成は限定されない。結着成分を構成する材料として、樹脂材料および樹脂材料の熱分解残渣（本明細書において、これらを「樹脂材料に基づく成分」と総称する。）などの有機系の材料、無機系の材料などが例示される。樹脂材料として、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂などが例示される。無機系の材料からなる結着成分は水ガラスなどガラス系材料が例示される。結着成分は一種類の材料から構成されていてもよいし、複数の材料から構成されていてもよい。結着成分は有機系の材料と無機系の材料との混合体であってもよい。
【００４７】
結着成分として、通常、絶縁性の材料が使用される。これにより、圧粉コア１としての絶縁性を高めることが可能となる。
【００４８】
２．圧粉コアの製造方法
上記の本発明の一実施形態に係る圧粉コア１の製造方法は特に限定されないが、次に説明する製造方法を採用すれば、圧粉コア１をより効率的に製造することが実現される。
【００４９】
本発明の一実施形態に係る圧粉コア１の製造方法は、次に説明する成形工程を備え、さらに熱処理工程を備えていてもよい。
【００５０】
（１）成形工程
まず、磁性粉末、および圧粉コア１において結着成分を与える成分を含む混合物を用意する。結着成分を与える成分（本明細書において、「バインダー成分」ともいう。）とは、結着成分そのものである場合もあれば、結着成分と異なる材料である場合もある。後者の具体例として、バインダー成分が樹脂材料であって、結着成分がその熱分解残渣である場合が挙げられる。
【００５１】
この混合物の加圧成形を含む成形処理により成形製造物を得ることができる。加圧条件は限定されず、バインダー成分の組成などに基づき適宜決定される。例えば、バインダー成分が熱硬化性の樹脂からなる場合には、加圧とともに加熱して、金型内で樹脂の硬化反応を進行させることが好ましい。一方、圧縮成形の場合には、加圧力が高いものの、加熱は必要条件とならず、短時間の加圧となる。
【００５２】
以下、混合物が造粒粉であって、圧縮成形を行う場合について、やや詳しく説明する。造粒粉は取り扱い性に優れるため、成形時間が短く生産性に優れる圧縮成形工程の作業性を向上させることができる。
【００５３】
（１−１）造粒粉
造粒粉は、磁性粉末およびバインダー成分を含有する。造粒粉におけるバインダー成分の含有量は特に限定されない。かかる含有量が過度に低い場合には、バインダー成分が磁性粉末を保持しにくくなる。また、バインダー成分の含有量が過度に低い場合には、熱処理工程を経て得られた圧粉コア１中で、バインダー成分の熱分解残渣からなる結着成分が、複数の磁性粉末を互いに他から絶縁しにくくなる。一方、上記のバインダー成分の含有量が過度に高い場合には、熱処理工程を経て得られた圧粉コア１に含有される結着成分の含有量が高くなりやすい。圧粉コア１中の結着成分の含有量が高くなると、圧粉コア１の磁気特性が低下しやすくなる。それゆえ、造粒粉中のバインダー成分の含有量は、造粒粉全体に対して、０．５質量％以上５．０質量％以下となる量にすることが好ましい。圧粉コア１の磁気特性が低下する可能性をより安定的に低減させる観点から、造粒粉中のバインダー成分の含有量は、造粒粉全体に対して、１．０質量％以上３．５質量％以下となる量にすることが好ましく、１．２質量％以上３．０質量％以下となる量にすることがより好ましい。
【００５４】
造粒粉は、上記の磁性粉末およびバインダー成分以外の材料を含有してもよい。そのような材料として、潤滑剤、シランカップリング剤、絶縁性のフィラーなどが例示される。潤滑剤を含有させる場合において、その種類は特に限定されない。有機系の潤滑剤であってもよいし、無機系の潤滑剤であってもよい。有機系の潤滑剤の具体例として、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウムなどの金属石鹸が挙げられる。こうした有機系の潤滑剤は、熱処理工程において気化し、圧粉コア１にはほとんど残留していないと考えられる。
【００５５】
造粒粉の製造方法は特に限定されない。上記の造粒粉を与える成分をそのまま混錬し、得られた混練物を公知の方法で粉砕するなどして造粒粉を得てもよいし、上記の成分に分散媒（水が一例として挙げられる。）を添加してなるスラリーを調製し、このスラリーを乾燥させて粉砕することにより造粒粉を得てもよい。粉砕後にふるい分けや分級を行って、造粒粉の粒度分布を制御してもよい。
【００５６】
上記のスラリーから造粒粉を得る方法の一例として、スプレードライヤーを用いる方法が挙げられる。図２に示されるように、スプレードライヤー装置２００内には回転子２０１が設けられ、装置上部からスラリーＳを回転子２０１に向けて注入する。回転子２０１は所定の回転数により回転しており、スプレードライヤー装置２００内部のチャンバーにてスラリーＳを遠心力により小滴状として噴霧する。さらにスプレードライヤー装置２００内部のチャンバーに熱風を導入し、これにより小滴状のスラリーＳに含有される分散媒（水）を、小滴形状を維持したまま揮発させる。その結果、スラリーＳから造粒粉Ｐが形成される。この造粒粉Ｐを装置２００の下部から回収する。回転子２０１の回転数、スプレードライヤー装置２００内に導入する熱風温度、チャンバー下部の温度など各パラメータは適宜設定すればよい。これらのパラメータの設定範囲の具体例として、回転子２０１の回転数として４０００〜８０００ｒｐｍ、スプレードライヤー装置２００内に導入する熱風温度として１３０〜１７０℃、チャンバー下部の温度として８０〜９０℃が挙げられる。またチャンバー内の雰囲気およびその圧力も適宜設定すればよい。一例として、チャンバー内をエアー（空気）雰囲気として、その圧力を大気圧との差圧で２ｍｍＨ２Ｏ（約０．０２ｋＰａ）とすることが挙げられる。得られた造粒粉Ｐの粒度分布をふるい分けなどによりさらに制御してもよい。
【００５７】
（１−２）加圧条件
圧縮成形における加圧条件は特に限定されない。造粒粉の組成、成形品の形状などを考慮して適宜設定すればよい。造粒粉を圧縮成形する際の加圧力が過度に低い場合には、成形品の機械的強度が低下する。このため、成形品の取り扱い性が低下する、成形品から得られた圧粉コア１の機械的強度が低下する、といった問題が生じやすくなる。また、圧粉コア１の磁気特性が低下したり絶縁性が低下したりする場合もある。一方、造粒粉を圧縮成形する際の加圧力が過度に高い場合には、その圧力に耐えうる成形金型を作成するのが困難になってくる。圧縮加圧工程が圧粉コア１の機械特性や磁気特性に悪影響を与える可能性をより安定的に低減させ、工業的に大量生産を容易に行う観点から、造粒粉を圧縮成形する際の加圧力は、０．３ＧＰａ以上２ＧＰａ以下とすることが好ましく、０．５ＧＰａ以上２ＧＰａ以下とすることがより好ましく、０．８ＧＰａ以上２ＧＰａ以下とすることが特に好ましい。
【００５８】
圧縮成形では、加熱しながら加圧を行ってもよいし、常温で加圧を行ってもよい。
【００５９】
（２）熱処理工程
成形工程により得られた成形製造物が本実施形態に係る圧粉コア１であってもよいし、次に説明するように成形製造物に対して熱処理工程を実施して圧粉コア１を得てもよい。
【００６０】
熱処理工程では、上記の成形工程により得られた成形製造物を加熱することにより、磁性粉末間の距離を修正することによる磁気特性の調整および成形工程において磁性粉末に付与された歪を緩和させて磁気特性の調整を行って、圧粉コア１を得る。
【００６１】
熱処理工程は上記のように圧粉コア１の磁気特性の調整が目的であるから、熱処理温度などの熱処理条件は、圧粉コア１の磁気特性が最も良好となるように設定される。熱処理条件を設定する方法の一例として、成形製造物の加熱温度を変化させ、昇温速度および加熱温度での保持時間など他の条件は一定とすることが挙げられる。
【００６２】
熱処理条件を設定する際の圧粉コア１の磁気特性の評価基準は特に限定されない。評価項目の具体例として圧粉コア１の鉄損Ｐｃｖを挙げることができる。この場合には、圧粉コア１の鉄損Ｐｃｖが最低となるように成形製造物の加熱温度を設定すればよい。鉄損Ｐｃｖの測定条件は適宜設定され、一例として、周波数を１００ｋＨｚ、実行最大磁束密度Ｂｍを１００ｍＴとする条件が挙げられる。
【００６３】
熱処理の際の雰囲気は特に限定されない。酸化性雰囲気の場合には、バインダー成分の熱分解が過度に進行する可能性や、磁性粉末の酸化が進行する可能性が高まるため、窒素、アルゴンなどの不活性雰囲気や、水素などの還元性雰囲気で熱処理を行うことが好ましい。
【００６４】
３．インダクタ、電子・電気機器
本発明の一実施形態に係るインダクタは、上記の本発明の一実施形態に係る圧粉コア１、コイルおよびこのコイルのそれぞれの端部に接続された接続端子を備える。ここで、圧粉コア１の少なくとも一部は、接続端子を介してコイルに電流を流したときにこの電流により生じた誘導磁界内に位置するように配置されている。本発明の一実施形態に係るインダクタは、上記の本発明の一実施形態に係る圧粉コア１を備えるため、直流重畳特性に優れるとともに、高周波であっても鉄損が増大しにくい。したがって、従来技術に係るインダクタに比べて、小型化することも可能である。
【００６５】
このようなインダクタの一例として、図３に示されるトロイダルコイル１０が挙げられる。トロイダルコイル１０は、リング状の圧粉コア（トロイダルコア）１に、被覆導電線２を巻回することによって形成されたコイル２ａを備える。巻回された被覆導電線２からなるコイル２ａと被覆導電線２の端部２ｂ，２ｃとの間に位置する導電線の部分において、コイル２ａの端部２ｄ，２ｅを定義することができる。このように、本実施形態に係るインダクタは、コイルを構成する部材と接続端子を構成する部材とが同一の部材から構成されていてもよい。
【００６６】
本発明の一実施形態に係るインダクタの他の一例として、図４に示されるコイル埋設型インダクタ２０が挙げられる。コイル埋設型インダクタ２０は、数ｍｍ角の小形のチップ状に形成することが可能であり、箱型の形状を有する圧粉コア２１を備え、その内部に、被覆導電線２２におけるコイル部２２ｃが埋設されている。被覆導電線２２の端部２２ａ，２２ｂは、圧粉コア２１の表面に位置し、露出している。圧粉コア２１の表面の一部は、互いに電気的に独立な接続端部２３ａ，２３ｂによって覆われている。接続端部２３ａは被覆導電線２２の端部２２ａと電気的に接続され、接続端部２３ｂは被覆導電線２２の端部２２ｂと電気的に接続されている。図４に示されるコイル埋設型インダクタ２０では、覆導電線２２の端部２２ａは接続端部２３ａによって覆われ、覆導電線２２の端部２２ｂは接続端部２３ｂによって覆われている。
【００６７】
被覆導電線２２のコイル部２２ｃの圧粉コア２１内への埋設方法は限定されない。被覆導電線２２を巻回した部材を金型内に配置し、さらに磁性粉末を含む混合物（造粒粉）を金型内に供給して、加圧成形を行ってもよい。あるいは、磁性粉末を含む混合物（造粒粉）をあらかじめ予備成形してなる複数の部材を用意し、これらの部材を組み合わせ、その際画成される空隙部内に被覆導電線２２を配置して組立体を得て、この組立体を加圧成形してもよい。コイル部２２ｃを含む被覆導電線２２の材質は限定されない。例えば、銅合金とすることが挙げられる。コイル部２２ｃはエッジワイズコイルであってもよい。接続端部２３ａ，２３ｂの材質も限定されない。生産性に優れる観点から、銀ペーストなどの導電ペーストから形成されたメタライズ層とこのメタライズ層上に形成されためっき層とを備えることが好ましい場合がある。このめっき層を形成する材料は限定されない。当該材料が含有する金属元素として、銅、アルミ、亜鉛、ニッケル、鉄、スズなどが例示される。
【００６８】
本発明の一実施形態に係る電子・電気機器は、上記の本発明の一実施形態に係るインダクタが実装された電子・電気機器であって、前記接続端子にて基板に接続されているものである。本発明の一実施形態に係る電子・電気機器は、本発明の一実施形態に係るインダクタが実装されているため、機器内に大電流を流したり、高周波を印加したりすることがあっても、インダクタの機能低下や発熱に起因する不具合が生じにくく、機器の小型化も容易である。
【００６９】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【実施例】
【００７０】
以下、実施例等により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例等に限定されるものではない。
（実施例１）
【００７１】
（１）Ｆｅ基非晶質合金粉末の作製
Ｆｅ７１原子％Ｎｉ６原子％Ｃｒ２原子％Ｐ１１原子％Ｃ８原子％Ｂ２原子％なる組成になるように原料を秤量して、水アトマイズ法を用いて粒度分布が異なる５種類の非晶質磁性材料の粉末（アモルファス粉末）を作製した。得られた非晶質磁性材料の粉末の粒度分布を日機装社製「マイクロトラック粒度分布測定装置  ＭＴ３３００ＥＸ」を用いて体積分布で測定した。体積基準の粒度分布において小粒径側からの積算粒径分布が５０％となる粒径（メジアン径）Ｄ５０Ａは５μｍであった。また、結晶質磁性材料の粉末として、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金、具体的には、Ｓｉの含有量が６．４質量％、Ｃｒの含有量が３．１質量％であって、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる合金からなり、メジアン径Ｄ５０Ｃが２μｍの粉末を用意した。
【００７２】
（２）造粒粉の作製
上記の非晶質磁性材料の粉末および結晶質磁性材料の粉末を表１に示される第一混合比率となるように混合して磁性粉末を得た。磁性粉末を９７．２質量部、アクリル樹脂およびフェノール樹脂からなる絶縁性結着材を２〜３質量部、およびステアリン酸亜鉛からなる潤滑剤０〜０．５質量部を、溶媒としての水に混合してスラリーを得た。
【００７３】
得られたスラリーを、図２に示されるスプレードライヤー装置２００を用いて、上述した条件にて造粒し、造粒粉を得た。
【００７４】
（３）圧縮成形
得られた造粒粉を金型に充填し、面圧０．５〜１．５ＧＰａで加圧成形して、外径２０ｍｍ×内径１２ｍｍ×厚さ３ｍｍのリング形状を有する成形体を得た。
【００７５】
（４）熱処理
得られた成形体を、窒素気流雰囲気の炉内に載置し、炉内温度を、室温（２３℃）から昇温速度１０℃／分で最適コア熱処理温度である２００〜４００℃まで加熱し、この温度にて１時間保持し、その後、炉内で室温まで冷却する熱処理を行い、圧粉コアからなるトロイダルコアを得た。
【００７６】
【表１】
2017108098.tif 000003
【００７７】
（試験例１）コア密度ρの測定
実施例１において作製したトロイダルコアの寸法および重量を測定して、これらの数値から各トロイダルコアの密度ρ（単位：ｇ／ｃｃ）を算出した。その結果を表１に示す。
【００７８】
（試験例２）透磁率の測定
実施例１において作製したトロイダルコアに被覆銅線をそれぞれ１次側４０回、２次側１０回巻いて得られたトロイダルコイルについて、インピーダンスアナライザー（ＨＰ社製「４１９２Ａ」）を用いて、１００ｋＨｚの条件で初透磁率μ０を測定した。また、トロイダルコイルに、１００ｋＨｚの条件で直流電流を重畳し、それによる直流印加磁場が５５００Ａ／ｍのときの比透磁率μ５５００を測定した。結果を表１に示す。
【００７９】
（試験例３）直流重畳特性の測定
実施例１において作製したトロイダルコアから形成されたトロイダルコイルを用いて、ＪＩＳ  Ｃ２５６０−２に準拠して、直流電流をトロイダルコイルに重畳した。重畳電流の印加前（初期）のインダクタンスＬの値Ｌ０に対するインダクタンスＬの変化量ΔＬの割合（ΔＬ／Ｌ０）が３０％となったときの印加電流値Ｉｓａｔ（単位：Ａ）により、直流重畳特性を評価した。この直流重畳特性の測定はＨＰ社製「４２８４」を用いて行った。結果を表１に示す。
【００８０】
（試験例４）鉄損Ｐｃｖの測定
実施例１において作製したトロイダルコアに被覆銅線をそれぞれ１次側１５回、２次側１０回巻いて得られたトロイダルコイルについて、ＢＨアナライザー（岩崎通信機社製「ＳＹ−８２１７」）を用いて、実効最大磁束密度Ｂｍを１５ｍＴとする条件で、測定周波数２ＭＨｚで鉄損Ｐｃｖ（単位：ｋＷ／ｍ３）を測定した。その結果を表１に示す。
【００８１】
（評価例１）Ｒｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖ
試験例４により測定された鉄損Ｐｃｖについて、第一混合比率が０質量％の場合により規格化した値を、Ｒｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖとして評価した。Ｒｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖにより、圧粉コア（トロイダルコア）に含有される結晶質磁性材料および非晶質磁性材料の種類が異なっていても、第一混合比率が変化することによる鉄損Ｐｃｖの変化の程度を相対評価することができる。評価結果を表２に示す。
【００８２】
（評価例２）μ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρ
試験例２により測定された初透磁率μ０および直流印加磁場が５５００Ａ／ｍのときの比透磁率μ５５００、ならびに試験例１および３により測定された結果に基づくＩｓａｔ／ρ（ΔＬ／Ｌ０が３０％となったときの印加電流値Ｉｓａｔを試験例１で測定したコア密度ρで除した値）の積の数値部分であるμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρは、Ｉｓａｔよりも直流重畳特性の相対評価に適している。評価結果を表２に示す。
【００８３】
μ０やμ５５００は、体積によって規格化された値であるのに対し、Ｉｓａｔは、体積や質量で規格化されていない値である。このため、圧粉コア（トロイダルコア）のサイズの影響を受ける。そこで、Ｉｓａｔをρで除したＩｓａｔ／ρを含むパラメータを評価対象とすることにより、直流重畳特性が一般化され、対比しやすくなる。
【００８４】
（評価例３）μ０×Ｉｓａｔ／ρ
試験例２により測定された初透磁率μ０と、試験例１および試験例３により測定された結果に基づくＩｓａｔ／ρとの積の数値部分であるμ０×Ｉｓａｔ／ρは、μ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρと同様に、Ｉｓａｔよりも直流重畳特性の相対評価に適している。評価結果を表２に示す。
【００８５】
【表２】
2017108098.tif 000004
【００８６】
（実施例２から１０）
表３に示されるように、実施例１において用いた磁性粉末とは、非晶質磁性材料の粉末の粒径、結晶質磁性材料の粉末の組成、表面処理および粒径が異なる磁性粉末を用いて、実施例１と同様にして圧粉コアからなるトロイダルコアを得た。なお、実施例１０において用いた非晶質磁性材料の粉末は、ガスアトマイズと水アトマイズとを連続的に行うアトマイズ法により製造した。表３中のＤ５０Ｃの欄には、結晶質磁性材料の粉末の粒度分布を日機装社製「マイクロトラック粒度分布測定装置  ＭＴ３３００ＥＸ」を用いて体積分布で測定した体積基準の粒度分布における小粒径側からの積算粒径分布が５０％となる粒径（メジアン径、単位：μｍ）を表示した。
【００８７】
【表３】
2017108098.tif 000005
【００８８】
表３における記号の意味は次のとおりである。
・組成種類
Ａ−１：Ｓｉの含有量が６．４質量％、Ｃｒの含有量が３．１質量％であって、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金（実施例１と同組成）
Ａ−２：Ｓｉの含有量が６．３質量％、Ｃｒの含有量が３．２質量％であって、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金
Ｂ−１：Ｓｉの含有量が２．０質量％、Ｃｒの含有量が３．５質量％であって、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金
Ｂ−２：Ｓｉの含有量が３．５質量％、Ｃｒの含有量が４．５質量％であって、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金
Ｃ：カルボニル鉄
【００８９】
・表面処理種類
Ｉ：表面処理なし（実施例１と同じ）
ＩＩ：リン酸亜鉛系の表面絶縁処理有り
ＩＩＩ：リン酸化を含む表面絶縁処理
【００９０】
実施例２から１０についての、試験例の結果を表４から表１２に示し、評価例の結果を表１３から表２１に示す。なお、これらの表において、第一混合比率が０質量％の場合および１００質量％の場合については、表の見易さを高める観点から、同一の結果に対して異なる実施例の番号を付しているものが含まれている（実施例２−３、実施例３−１など）。
【００９１】
【表４】
2017108098.tif 000006
【００９２】
【表５】
2017108098.tif 000007
【００９３】
【表６】
2017108098.tif 000008
【００９４】
【表７】
2017108098.tif 000009
【００９５】
【表８】
2017108098.tif 000010
【００９６】
【表９】
2017108098.tif 000011
【００９７】
【表１０】
2017108098.tif 000012
【００９８】
【表１１】
2017108098.tif 000013
【００９９】
【表１２】
2017108098.tif 000014
【０１００】
【表１３】
2017108098.tif 000015
【０１０１】
【表１４】
2017108098.tif 000016
【０１０２】
【表１５】
2017108098.tif 000017
【０１０３】
【表１６】
2017108098.tif 000018
【０１０４】
【表１７】
2017108098.tif 000019
【０１０５】
【表１８】
2017108098.tif 000020
【０１０６】
【表１９】
2017108098.tif 000021
【０１０７】
【表２０】
2017108098.tif 000022
【０１０８】
【表２１】
2017108098.tif 000023
【０１０９】
以上の結果について、Ｒｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖの第一混合比率に対する依存性およびμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を、実施例ごとにまとめたのが図５から図２４である。
図５は、実施例１におけるＲｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図６は、実施例２におけるＲｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図７は、実施例３におけるＲｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図８は、実施例４におけるＲｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図９は、実施例５におけるＲｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図１０は、実施例６におけるＲｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図１１は、実施例７におけるＲｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図１２は、実施例８におけるＲｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図１３は、実施例９におけるＲｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図１４は、実施例１０におけるＲｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図１５は、実施例１におけるμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図１６は、実施例２におけるμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図１７は、実施例３におけるμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図１８は、実施例４におけるμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図１９は、実施例５におけるμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図２０は、実施例６におけるμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図２１は、実施例７におけるμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図２２は、実施例８におけるμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図２３は、実施例９におけるμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図２４は、実施例１０におけるμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図２５は、実施例１におけるμ０×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図２６は、実施例２におけるμ０×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図２７は、実施例３におけるμ０×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図２８は、実施例４におけるμ０×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図２９は、実施例５におけるμ０×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図３０は、実施例６におけるμ０×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図３１は、実施例７におけるμ０×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図３２は、実施例８におけるμ０×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図３３は、実施例９におけるμ０×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
図３４は、実施例１０におけるμ０×Ｉｓａｔ／ρの第一混合比率に対する依存性を示したグラフである。
【０１１０】
それぞれのグラフにおいて、評価結果の二次曲線へのフィッティングを行い、その結果得られた二次曲線をグラフ内に実線で示し、二次曲線を示す関数（式中、ｘは第一混合比率の値であり、ｙはＲｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｃｖの値、μ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの値またはμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρの値である。）をグラフ近傍に記した。ｘ２の係数を対比することにより、曲線の非線形性を相対評価しうる。
【０１１１】
実施例１の結果について、鉄損Ｐｃｖとμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρとの関係および鉄損Ｐｃｖとμ０×Ｉｓａｔ／ρとの関係をプロットした。それらの結果を図３５および図３６に示す。
【０１１２】
図３５および図３６に示されるように、第一混合比率が４０質量％となるまでは、第一混合比率の増大に伴ってμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρやμ０×Ｉｓａｔ／ρが優先的に高まり、鉄損Ｐｃｖは第一混合比率が０質量％の場合と同等かそれ以下となった。したがって、実施例１により製造された圧粉コアは、直流重畳特性に特に優れ鉄損Ｐｃｖが特に低いきわめて良好なインダクタを与える圧粉コアであることが確認された。
【０１１３】
実施例１０の結果について、鉄損Ｐｃｖとμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρとの関係および鉄損Ｐｃｖとμ０×Ｉｓａｔ／ρとの関係をプロットした。それらの結果を図３９および図４０に示す。
【０１１４】
図３９および図４０に示されるように、第一混合比率が３０質量％となるまでは、第一混合比率の増大に伴ってμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρやμ０×Ｉｓａｔ／ρが優先的に高まり、鉄損Ｐｃｖは第一混合比率が０質量％の場合と同等かそれ以下となった。しかしながら、実施例１０により製造された圧粉コアは、実施例１により製造された圧粉コアよりも、鉄損Ｐｃｖの値そのものが大きくなった。これは、Ｄ５０Ａ／Ｄ５０Ｃが３．８と大きいことが影響していると考えられる。
【０１１５】
結晶質磁性材料の組成がいずれもＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金である実施例１から実施例８および実施例１０の結果を対比する観点から、これらの実施例における第一混合比率が３０質量％である場合をピックアップし（表２２）、鉄損Ｐｃｖとμ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρとの関係および鉄損Ｐｃｖとμ０×Ｉｓａｔ／ρとの関係をプロットした。それらの結果を図３７および図３８に示す。
【０１１６】
【表２２】
2017108098.tif 000024
【０１１７】
図３７および図３８における記号の説明は次のとおりである。白丸（○）が各実施例における第一混合比率が３０質量％の場合の結果である。黒い菱形（◆）は実施例１から９における第一混合比率が０質量％の場合の結果である。白い菱形（◇）は実施例１０における第一混合比率が０質量％の場合の結果である。黒い三角（▲）は各実施例における第一混合比率が１００質量％の場合の結果である。バツ印（×）は、結晶質磁性材料がカルボニル鉄であって第一混合比率が５質量％から３０質量％の場合（実施例９−２から実施例９−６）の結果である。
【０１１８】
図３７および図３８の破線は、第一混合比率が０質量％の場合の結果と第一混合比率が１００質量％の場合の結果とを大まかにつないだ線であり、この破線上もしくはこの破線の上方、好ましくは各図において白抜きの矢印で示したように左上側に位置する場合には、圧粉コアに含まれる結晶質磁性材料の粉末と非晶質磁性材料の粉末との混合比率に基づき期待される以上に、すなわち、単なる加成性を超えて、直流重畳特性に優れるとともに鉄損が低減されたインダクタを与える圧粉コアが得られたことを示している。
【０１１９】
これに対し、図３７および図３８の破線よりも下側、特に各図において黒矢印で示したように右下側に位置する場合には、圧粉コアに含まれる結晶質磁性材料の粉末と非晶質磁性材料の粉末とを混合したことにより期待されるよりも、直流重畳特性に劣り鉄損が増大したインダクタを与える圧粉コアが得られることを示している。図３７および図３８に示されるように、実施例１０−２の結果は破線よりも右下側に位置し、実施例１０により製造された圧粉コアは、直流重畳特性に優れ鉄損が低減されたインダクタを与える圧粉コアとはいえない。これは、Ｄ５０Ａ／Ｄ５０Ｃ前述した図３９と図４０の結果と同様、Ｄ５０Ａ／Ｄ５０Ｃの値が３．８と大きいことが影響していると考えられる。
【０１２０】
（実施例１１および１２）
Ｆｅ７１原子％Ｎｉ６原子％Ｃｒ２原子％Ｐ１１原子％Ｃ８原子％Ｂ２原子％なる組成になるように原料を秤量して、水アトマイズ法を用いて粒度分布が異なる５種類の非晶質磁性材料の粉末（アモルファス粉末）を作製した。得られた非晶質磁性材料の粉末の粒度分布を日機装社製「マイクロトラック粒度分布測定装置  ＭＴ３３００ＥＸ」を用いて体積分布で測定した。体積基準の粒度分布において小粒径側からの積算粒径分布が５０％となる粒径（メジアン径）Ｄ５０Ａは１０μｍであった。このアモルファス粉末および実施例２から１０において用いたメジアン径Ｄ５０Ａが５μｍ、７μｍおよび１５μｍのアモルファス粉末を用意した。
【０１２１】
また、Ｓｉの含有量が３．５質量％、Ｃｒの含有量が４．５質量％であって、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金からなり、表面処理としては前述した表面処理種類ＩＩ（リン酸亜鉛系の表面絶縁処理）に相当する処理が施され、メジアン径Ｄ５０Ｃが４μｍおよび６μｍである結晶質磁性材料の粉末を実施例１１のための材料として用意した。さらに、Ｓｉの含有量が６．４質量％、Ｃｒの含有量が３．１質量％であって、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金（前述した組成種類Ａ−１）からなり、表面処理が施されていない（前述した表面処理種類Ｉに相当）、メジアン径Ｄ５０Ｃが２μｍである結晶質磁性材料の粉末を実施例１２のための材料として用意した。
【０１２２】
これらの非晶質磁性材料の粉末および結晶質磁性材料の粉末を、第一混合比率が３０質量％となるように混合して、表２３に示す実施例１１−１から実施例１１−５の磁性粉末および実施例１２の磁性粉末を得た。これらの磁性粉末について、実施例２から１０と同様の試験および評価を行った。その結果を表２３に示す。
【０１２３】
【表２３】
2017108098.tif 000025
【０１２４】
表２３に示される実施例１１の結果に基づき、μ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρとＤ５０Ａ／Ｄ５０Ｃとの関係、およびμ０×Ｉｓａｔ／ρとＤ５０Ａ／Ｄ５０Ｃとの関係を図４１にグラフ化した。図４１に示されるように、Ｄ５０Ａ／Ｄ５０Ｃが１以上３．５以下の場合に、μ０×μ５５００×Ｉｓａｔ／ρおよびμ０×Ｉｓａｔ／ρが良好となる結果が得られ、この傾向はＤ５０Ａ／Ｄ５０Ｃが１．２以上２．５以下の場合に顕著であった。
【０１２５】
本発明によれば、直流重畳特性に優れるとともに鉄損が低減された良好なインダクタを与える圧粉コアが得られ、その良好さの程度は、圧粉コアに含まれる結晶質磁性材料の粉末と非晶質磁性材料の粉末との混合比率に基づく期待を超える程度であることが本実施例により確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明の圧粉コアを備えるインダクタは、ハイブリッド自動車等の昇圧回路の構成部品、発電・変電設備の構成部品、トランスやチョークコイル等の構成部品などとして好適に使用されうる。
【符号の説明】
【０１２７】
１…圧粉コア（トロイダルコア）
１０…トロイダルコイル
２…被覆導電線
２ａ…コイル
２ｂ，２ｃ…被覆導電線２の端部
２ｄ，２ｅ…コイル２ａの端部
２０…コイル埋設型インダクタ
２１…圧粉コア
２２…被覆導電線
２２ａ，２２ｂ…端部
２３ａ，２３ｂ…接続端部
２２ｃ…コイル部
２００…スプレードライヤー装置
２０１…回転子
Ｓ…スラリー
Ｐ…造粒粉
【図１】
2017108098.tif 000026
【図２】
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【図３】
2017108098.tif 000028
【図４】
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【図５】
2017108098.tif 000030
【図６】
2017108098.tif 000031
【図７】
2017108098.tif 000032
【図８】
2017108098.tif 000033
【図９】
2017108098.tif 000034
【図１０】
2017108098.tif 000035
【図１１】
2017108098.tif 000036
【図１２】
2017108098.tif 000037
【図１３】
2017108098.tif 000038
【図１４】
2017108098.tif 000039
【図１５】
2017108098.tif 000040
【図１６】
2017108098.tif 000041
【図１７】
2017108098.tif 000042
【図１８】
2017108098.tif 000043
【図１９】
2017108098.tif 000044
【図２０】
2017108098.tif 000045
【図２１】
2017108098.tif 000046
【図２２】
2017108098.tif 000047
【図２３】
2017108098.tif 000048
【図２４】
2017108098.tif 000049
【図２５】
2017108098.tif 000050
【図２６】
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【図２７】
2017108098.tif 000052
【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
2017108098.tif 000056
【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
2017108098.tif 000060
【図３６】
2017108098.tif 000061
【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
2017108098.tif 000065
【図４１】
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