(57)【要約】【課題】本発明により、脱型時に金型と擦れる成形体表面の電気抵抗低下を抑制できる圧粉磁心とその製造方法および電磁気回路部品を提供できる。【解決手段】本発明の圧粉磁心は、絶縁被覆された複数の軟磁性粉末粒子からなる圧粉磁心であって、脱型時に金型内面と擦れ合う摺接面に脱型方向に沿って延在する凸条が形成されるとともに、前記凸条の幅が前記複数の軟磁性粉末粒子の平均粒子径の１０倍以上、かつ、３ｍｍ以下であり、前記凸条の最大高さが前記軟磁性粉末粒子の平均粒子径の１０倍以上、かつ、３ｍｍ以下であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁被覆された複数の軟磁性粉末粒子からなる圧粉磁心であって、脱型時に金型内面と擦れ合う摺接面に脱型方向に沿って延在する凸条が形成されるとともに、前記凸条の幅が前記複数の軟磁性粉末粒子の平均粒子径の１０倍以上、かつ、３ｍｍ以下であり、前記凸条の最大高さが前記軟磁性粉末粒子の平均粒子径の１０倍以上、かつ、３ｍｍ以下であることを特徴とする圧粉磁心。
【請求項２】
絶縁被覆された複数の軟磁性粉末粒子からなる圧粉磁心であって、脱型時に金型内面と擦れ合う摺接面に脱型方向に沿って延在する凹溝が形成されるとともに、前記凹溝の幅が前記複数の軟磁性粉末粒子の平均粒子径の１０倍以上、かつ、３ｍｍ以下であり、前記凹溝の最大深さが前記軟磁性粉末粒子の平均粒子径の１０倍以上、かつ、３ｍｍ以下であることを特徴とする圧粉磁心。
【請求項３】
前記摺接面に前記凸条に加えて前記凹溝があるいは前記凹溝に加えて前記凸条が形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧粉磁心。
【請求項４】
前記軟磁性粉末粒子の平均粒子径が５μｍ以上、３００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧粉磁心。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧粉磁心を備えたことを特徴とする電磁気回路部品。
【請求項６】
絶縁被覆された複数の軟磁性粉末を金型の型孔に収容し前記型孔を挟むように前記型孔の一方の開口部と他方の開口部から個々にパンチを挿入して一対のパンチで前記複数の軟磁性粉末を圧縮成形し、成形体を得、この成形体を熱処理して圧粉磁心を製造する方法であって、
前記型孔の内壁に前記パンチの挿入方向と平行に１本以上の凹溝あるいは凸条を設けた金型を用い、前記凹溝の幅と最大深さあるいは前記凸条の幅と最大高さを前記複数の軟磁性粉末の平均粒子径の１０倍以上、かつ、３ｍｍ以下に設定し、
前記金型の型孔内に絶縁被覆された複数の軟磁性粉末を収容し、前記型孔の一方の開口部と他方の開口部からそれぞれパンチを挿入して前記複数の軟磁性粉末を圧縮成形し、前記型孔内壁の凹溝あるいは凸条に合致する形状の凸条あるいは凹溝を側面に有する成形体を得るとともに、得られた成形体を前記型孔から抜き出して離型することを特徴とする圧粉磁心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い表面抵抗を有する圧粉磁心およびその製造方法と電磁気回路部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ用コア、アクチュエータ、磁気センサーなどの磁心として、軟磁性粉末を圧縮成形した後、熱処理して得られた軟磁性圧粉磁心が知られている。
また、軟磁性粉末自体は比抵抗が低いため軟磁性粉末に絶縁被覆を施し、圧粉磁心とした状態で比抵抗を高くすることがなされている。
絶縁被覆を施した軟磁性粉末を圧縮し成形してなる圧粉磁心は、軟磁性粉末粒子どうしの絶縁を確保しているので渦電流損失を抑制できる。
【０００３】
ところが、絶縁被覆軟磁性粉末を金型で目的の形状に圧縮した後、圧粉体を金型から取り出す場合、圧粉体の側面が金型内面に擦られるので圧粉体側面に露出している軟磁性粉末粒子表面の絶縁被覆が破れるおそれがある。圧密体側面に存在する軟磁性粉末粒子の絶縁被覆が破れると圧粉磁心表面の電気抵抗が低下する問題がある。
【０００４】
この問題を回避するために以下の特許文献１には、脱型時に金型との摺動により成形体表面の電気抵抗が低下した場合、レーザー処理、酸処理、電解処理、ウォータージェット処理などのいずれかの後処理工程により成形体表面の低電気抵抗層を除去する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１３１６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された方法ではレーザー処理などの後処理工程を別途設けなくてはならないため工程が複雑となり、製造コストが余分にかかる問題があった。また、絶縁被覆が剥離した位置を明確に抽出し、後処理を行う必要があり、後処理工程自体に手間がかかる問題もある。
【０００７】
本発明は前記問題に鑑み創案されたものであり、圧粉磁心を製造する場合にレーザー処理などの後処理工程を要することなく製造することができ、成型後の脱型時に金型と擦れる成形体表面の電気抵抗低下を抑制できる圧粉磁心およびその製造方法と電磁気回路部品の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために本発明の圧粉磁心は、絶縁被覆された複数の軟磁性粉末粒子からなる圧粉磁心であって、脱型時に金型内面と擦れ合う摺接面に脱型方向に沿って延在する凸条が形成されるとともに、前記凸条の幅が前記複数の軟磁性粉末粒子の平均粒子径の１０倍以上、かつ、３ｍｍ以下であり、前記凸条の最大高さが前記軟磁性粉末粒子の平均粒子径の１０倍以上、かつ、３ｍｍ以下であることを特徴とする。
軟磁性粉末を金型内で圧縮成形する場合、凸条部分とその周囲部分には他の部分に比べて成形時の圧力が作用し難い領域が生じ、この領域は圧粉磁心における低密度領域となる。低密度領域では軟磁性粉末粒子の絶縁被覆に付加されている応力が低い状態であるので、金型からの脱型時に金型と擦れた場合であっても軟磁性粉末粒子を被覆している絶縁被覆は剥離し難くなる。
従って上述の圧粉磁心では、凸条部分とその周囲部分に絶縁被覆の剥離していない部分を従来の圧粉磁心より多く生成できるので、圧粉磁心表面の電気抵抗値を高くすることができる。このため、渦電流損失抑制の面で優れた効果を期待できる圧粉磁心を提供できる。また、低密度領域を生成するには圧粉磁心を構成する軟磁性粉末粒子の平均粒子径に対し１０倍以上大きな幅または最大高さであって、３ｍｍ以下の幅と高さの凸条を設けることで実現できる。
【０００９】
（２）本発明の圧粉磁心は、絶縁被覆された複数の軟磁性粉末粒子からなる圧粉磁心であって、脱型時に金型内面と擦れ合う摺接面に脱型方向に沿って延在する凹溝が形成されるとともに、前記凹溝の幅が前記複数の軟磁性粉末粒子の平均粒子径の１０倍以上、かつ、３ｍｍ以下であり、前記凹溝の最大深さが前記軟磁性粉末粒子の平均粒子径の１０倍以上、かつ、３ｍｍ以下であることを特徴とする。
軟磁性粉末を金型内で圧縮成形する場合、凹溝部分とその周囲部分には他の部分に比べて成形時の圧力が作用し難い領域が生じ、この領域は圧粉磁心における低密度領域となる。低密度領域では軟磁性粉末粒子の絶縁被覆に付加されている応力が低い状態であるので、金型からの脱型時に金型と擦れた場合であっても絶縁被覆は剥離し難くなる。
従って上述の圧粉磁心では、凹溝部分とその周囲部分に絶縁被覆の剥離していない部分を従来の圧粉磁心より多く生成できるので、圧粉磁心の側面側の電気抵抗値を高くすることができる。このため、渦電流損失抑制の面で優れた効果を期待できる圧粉磁心を提供できる。低密度領域を生成するには圧粉磁心を構成する軟磁性粉末粒子の平均粒子径に対し１０倍以上大きな幅または最大深さであって、３ｍｍ以下幅と深さの凹溝を設けることで実現できる。
【００１０】
（３）本発明の圧粉磁心において、前記摺接面に前記凸条に加えて前記凹溝があるいは前記摺接面に前記凹溝に加えて前記凸条が形成された構成を採用しても良い。
圧粉磁心に対し金型と擦れ合う摺接面に凸条と凹溝を同時に備えることができる。この構造によっても低密度領域を形成でき、目的を達成できる。
（４）本発明の圧粉磁心において、前記軟磁性粉末粒子の平均粒子径が５μｍ以上、３００μｍ以下であることが好ましい。
（５）本発明の電磁気回路部品は先に記載の圧粉磁心を備えたことを特徴とする。
前述の圧粉磁心を備えた電磁気回路部品であるならば、表面の電気抵抗が高い圧粉磁心を備えた電磁気回路部品を提供できる。このため、渦電流損失抑制の面で優れた効果を期待できる電磁気回路部品を提供できる。
【００１１】
（６）本発明の製造方法は、絶縁被覆された複数の軟磁性粉末を金型の型孔に収容し前記型孔を挟むように前記型孔の一方の開口部と他方の開口部から個々にパンチを挿入して一対のパンチで前記複数の軟磁性粉末を圧縮成形し、成形体を得、この成形体を熱処理して圧粉磁心を製造する方法であって、前記型孔の内壁に前記パンチの挿入方向と平行に１本以上の凹溝部あるいは凸条部を設けた金型を用い、前記凹溝部の幅と最大深さあるいは前記凸条部の幅と最大高さを前記複数の軟磁性粉末の平均粒子径の１０倍以上、かつ、３ｍｍ以下に設定し、前記金型の型孔内に絶縁被覆された複数の軟磁性粉末を収容し、前記型孔の一方の開口部と他方の開口部からそれぞれパンチを挿入して前記複数の軟磁性粉末を圧縮成形し、前記型孔内壁の凹溝部あるいは凸条部に合致する形状の凸条あるいは凹溝を有する成形体を得るとともに、得られた成形体を前記型孔から抜き出して離型することを特徴とする。
この製造方法により、圧粉磁心の凸条あるいは凹溝の部分とその周囲部分に低密度領域を生成でき、金型からの脱型時に低密度領域の絶縁被覆軟磁性粉末粒子の絶縁被覆剥離を防止できる。このため、凸条あるいは凹溝が形成されている表面の電気抵抗低下を抑制した圧粉磁心を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来技術において必要であったレーザー処理などの別工程を必要とすることなく表面の電気抵抗低下を抑制した圧粉磁心を提供できる。本発明によれば、圧粉磁心の表面に設けた凸条あるいは凹溝とその周囲部分に対応する領域において絶縁被覆軟磁性粉末粒子の絶縁被覆剥離を抑制できるので、表面の電気抵抗低下を抑制した圧粉磁心を提供できる。
また、圧粉磁心を製造する際、凸条あるいは凹溝とそれらの周囲部分に圧力が作用し難い構造であるので、それらの部分に低密度領域を形成でき、低密度領域における絶縁被覆軟磁性粉末粒子の絶縁被覆剥離を抑制できる。低密度領域を生成するには圧粉磁心を構成する軟磁性粉末粒子の平均粒子径に対し１０倍以上大きな幅または最大高さあるいは深さの凸条または凹溝を設けることで実現できる。また、圧粉磁心としての寸法精度を確保するため、３ｍｍ以下の幅と最大高さあるいは深さの凸条あるいは凹溝とすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る第１実施形態の圧粉磁心を示す斜視図。
【図２】本発明に係る第２実施形態の圧粉磁心を示す斜視図。
【図３】成形用の金型に収容した軟磁性粉末を上パンチと下パンチで加圧している状態を示す断面斜視図。
【図４】圧粉磁心用成形体の製造工程の一例を示すもので、図４（Ａ）は金型内に軟磁性粉末を充填している状態を示す断面図、図４（Ｂ）は金型内に規定量の軟磁性粉末を収容した状態を示す断面図、図４（Ｃ）は金型内の原料粉末の上から上パンチを圧入する状態を示す断面図、図４（Ｄ）は上パンチと下パンチにより軟磁性粉末を圧縮して成形体を形成した状態を示す断面図、図４（Ｅ）は成形体を金型から脱型した状態を示す断面図。
【図５】図１に示す圧粉磁心を製造する場合に用いる金型の一例を示す平面図。
【図６】図２に示す圧粉磁心を製造する場合に用いる金型の一例を示す平面図。
【図７】図１に示す圧粉磁心において、凸条部分表面を含む組織断面と凸条を設けていない側面部分の組織断面を比較して示す図。
【図８】図１に示す圧粉磁心を備えた電磁気回路部品の具体例を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明を詳細に説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
図１は本発明に係る第１実施形態の圧粉磁心を示すもので、この例の圧粉磁心Ａは直方体状の本体部１を有し、該本体部１の相対向する一対の側面１Ａ、１Ａの中央部に細長いレール状の凸条１ａが形成されている。
圧粉磁心Ａは後述する軟磁性粉末と結着材（シリコーンレジン等）との混合物を金型とパンチにより直方体状の成形体に圧縮成形し、この成形体を金型から取り出し、焼成して得られる。圧粉磁心Ａの本体部１は、相対向する側面１Ａ、１Ａとこれらに隣接する側面１Ｂ、１Ｂとこれら側面に直角方向に隣接する端面１Ｃ、１Ｃとからなり、側面１Ａの幅方向中央部に沿って側面１Ａの下端部から上端部に達するように凸条１ａが形成されている。
前記成形体を後述する金型から脱型する場合に金型の型孔の内面と成形体の側面が擦れ合うので、成形体の側面は摺接面とされ、成形体を焼成して得られる圧粉磁心Ａの側面１Ａ、１Ｂが摺接面とされている。また、本実施形態の場合、圧粉磁心Ａの側面１Ａ、１Ｂにおいて凸条１ａが延在する方向と平行な方向が後述する金型からの脱型方向に設定されている。
【００１５】
圧粉磁心Ａにおいて側面１Ａに形成されている凸条１ａの幅は、圧粉磁心Ａを構成する後述の軟磁性粉末粒子の平均粒径（Ｄ５０、体積基準粒度分布における中位径［メディアン径］、即ち中央値の粒径）に対し、１０倍以上かつ３ｍｍ以下に形成されている。また、凸条１ａの最大高さは、圧粉磁心Ａを構成する後述の軟磁性粉末粒子の平均粒径（Ｄ５０）に対し、１０倍以上かつ３ｍｍ以下に形成されている。
凸条１ａの幅と最大高さを圧粉磁心Ａを構成する後述の軟磁性粉末粒子の平均粒径（Ｄ５０）に対し、１０倍未満とすると、軟磁性粉末粒子の大きさのオーダーに対し凸条１ａの大きさが小さくなりすぎて圧粉磁心Ａにおける後述の低密度領域が形成されなくなるので好ましくない。
凸条１ａの幅と最大高さを３ｍｍよりも大きくすると、凸条１ａを有していない従来構造との寸法差が大きくなり過ぎ、リアクトルなどの電磁気回路部品として組み立てた場合に悪影響が出やすくなる。凸条１ａの幅と最大高さおよび軟磁性粉末粒子の平均粒径との具体値とそれらの関係については後に説明する。また、図１に示す圧粉磁心Ａの斜視図においては、凸条１ａを見やすいようにその幅と高さを誇張して表示している。
【００１６】
図２は本発明に係る第２実施形態の圧粉磁心を示すもので、この例の圧粉磁心Ｂは直方体状の本体部１の相対向する一対の側面１Ａ、１Ａの中央部に側面下端部から側面上端部に達する細長い凹溝１ｄが形成されている。
この圧粉磁心Ｂは後述する軟磁性粉末と金型を用いて直方体状の成形体を圧縮成形し、この成形体を金型から取り出し、焼成して得られる。圧粉磁心Ｂの本体部１は、相対向する側面１Ａ、１Ａとこれらに隣接する側面１Ｂ、１Ｂとこれら側面に直角方向に隣接する端面１Ｃ、１Ｃとからなり、側面１Ａの幅方向中央部に凹溝１ｄが形成されている。
前記成形体を後述する金型から脱型する場合に金型の型孔の内面と成形体の側面が擦れ合うので、成形体の側面は摺接面とされ、成形体を焼成して得られる圧粉磁心Ｂの側面１Ａ、１Ｂが摺接面とされている。また、本実施形態の場合、圧粉磁心Ｂの側面１Ａ、１Ｂにおいて凹溝１ｄが延在する方向と平行な方向が後述する金型からの脱型方向に設定されている。また、図２に示す圧粉磁心Ｂの斜視図においては、凹溝１ｄを見やすいようにその幅と深さを誇張して表示している。
【００１７】
前記圧粉磁心Ａ、Ｂは軟磁性粉末を圧粉し、焼成して得られるが、圧粉磁心Ａ、Ｂを構成するための軟磁性粉末の一例として特許第４７６１８３５号明細書に記載の絶縁被覆軟磁性粉末を適用することができる。
特許第４７６１８３５号明細書に記載の絶縁被覆軟磁性粉末は、酸化マグネシウム絶縁被覆付き軟磁性粉末（平均粒径Ｄ５０：５〜３００μｍ）である。
より詳述すると、金属Ｆｅ極微粒子が素地中に分散しているＭｇ‐Ｆｅ‐Ｏ三元系酸化物堆積膜が鉄粉末の表面に被覆され、前記Ｍｇ‐Ｆｅ‐Ｏ三元系酸化物堆積膜の最表面が実質的にＭｇＯで構成されているＭｇ含有酸化膜被覆鉄粉末を適用できる。
前記金属Ｆｅ極微粒子が素地中に分散しているＭｇ‐Ｆｅ‐Ｏ三元系酸化物堆積膜として、ＭｇおよびＯが表面から内部に向って減少しておりかつＦｅが内部に向って増加している濃度勾配を有するＭｇ含有酸化膜被覆鉄粉末を採用できる。
前記金属Ｆｅ極微粒子が素地中に分散しているＭｇ‐Ｆｅ‐Ｏ三元系酸化物堆積膜として、素地中にＭｇＯ固溶ウスタイト相を有するＭｇ含有酸化膜被覆鉄粉末を採用できる。
前記ＭｇＯ固溶ウスタイト相として結晶質のＭｇＯ固溶ウスタイト相を適用したＭｇ含有酸化膜被覆鉄粉末を採用できる。
前記金属Ｆｅ極微粒子が素地中に分散しているＭｇ‐Ｆｅ‐Ｏ三元系酸化物堆積膜と鉄粉末との界面領域に、鉄粉末の中心部に含まれる硫黄よりも高濃度の硫黄を含む硫黄濃化層を有するＭｇ含有酸化膜被覆鉄粉末を採用できる。
前記金属Ｆｅ極微粒子が素地中に分散しているＭｇ‐Ｆｅ‐Ｏ三元系酸化物堆積膜として、結晶粒径：２００ｎｍ以下の微細結晶組織を有するＭｇ含有酸化膜被覆鉄粉末を採用できる。
【００１８】
また、Ｍｇ含有酸化膜被覆鉄粉末を構成する金属Ｆｅ極微粒子が素地中に分散しているＭｇ‐Ｆｅ‐Ｏ三元系酸化物堆積膜は、Ｍｇの一部をＭｇに対して１０原子％以下のＡｌ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃｏのうち１種または２種以上で置換した疑三元系酸化物堆積膜であっても良い。
前記軟磁性粉末を原料粉末とし、酸化雰囲気中において室温〜５００℃に保持する酸化処理を施した後、この原料粉末にＭｇ粉末を添加し混合して得られた混合粉末を温度：１５０〜１１００℃、圧力：１×１０−１２〜１×１０−１ＭＰａ程度の不活性ガス雰囲気または真空雰囲気中で加熱し、さらに必要に応じて酸化雰囲気中、温度：５０〜４００℃で加熱すると、軟磁性粉末表面をＭｇ含有絶縁物で被覆した絶縁被覆軟磁性粉末が得られる。
【００１９】
また、本実施形態の圧粉磁心Ａ、Ｂを形成するために用いる絶縁被覆軟磁性粉末は、上述の酸化マグネシウム絶縁被覆付き軟磁性粉末に限らず、ＦｅまたはＦｅ合金粉末を絶縁性の被覆層で覆った構成の他の軟磁性粉末を適用しても良い。
例えば、Ｆｅ‐Ａｌ系鉄基軟磁性合金粉末、Ｆｅ‐Ｎｉ系鉄基軟磁性合金粉末、Ｆｅ‐Ｃｒ系鉄基軟磁性合金粉末、Ｆｅ‐Ｓｉ系鉄基軟磁性合金粉末、Ｆｅ‐Ｓｉ‐Ａｌ系鉄基軟磁性合金粉末、Ｆｅ‐Ｃｏ系鉄基軟磁性合金粉末、Ｆｅ‐Ｃｏ‐Ｖ系鉄基軟磁性合金粉末またはＦｅ‐Ｐ系鉄基軟磁性合金粉末などを用い、これらに絶縁被覆を施して本実施形態の圧粉磁心形成のために用いても良い。
なお、軟磁性粉末については、リン酸塩皮膜、例えば、リン酸亜鉛皮膜、リン酸鉄皮膜、リン酸マンガン皮膜、リン酸カルシウム皮膜によって絶縁処理された軟磁性粉末を用いても良い。よってこれらの皮膜と上述のＭｇ含有絶縁皮膜で２重皮膜を構成した絶縁被覆軟磁性粉末を用いても良い。
【００２０】
前述のいずれの絶縁被覆軟磁性粉末を用いるとしても、その軟磁性粉末の粒径として、平均粒径（Ｄ５０）：５〜３００μｍの範囲内にある粉末を使用することが好ましく、５０〜１５０μｍの範囲内にある粉末を用いることがより好ましい。
その理由は、平均粒径が５μｍより小さすぎると、粉末の圧縮性が低下し、粉末の体積割合が低くなるために磁束密度の値が低下するので好ましくなく、一方、平均粒径が３００μｍより大きすぎると、粉末内部の渦電流が増大して高周波における透磁率が低下することによるものである。なお、軟磁性粉末の平均粒径はレーザー回折法による測定で得られる粒径である。
【００２１】
前述の粒径範囲の絶縁被覆軟磁性粉末を用いるので、上述した凸条１ａの幅と最大高さは平均粒径５μｍの絶縁被覆軟磁性粉末を用いる場合に５０μｍ以上の幅で５０μｍ以上の最大高さを採用することが望ましく、平均粒径３００μｍの絶縁被覆軟磁性粉末を用いる場合に３ｍｍ幅で最大高さ３ｍｍの凸条１ａとすることが望ましい。
また、後述する実施例の試験結果において、凸条１ａの幅と高さを絶縁被覆軟磁性粉末の平均粒径の１０倍未満とすることが好ましいと判っていることから、最大高さと幅を３ｍｍ以下とするためには、絶縁被覆軟磁性粉末の平均粒径を３００μｍ以下とすることが好ましい。
前述した如く凸条１ａの幅と最大高さが３ｍｍを超えると、リアクトルなどの電磁気回路部品として組み立てた場合に悪影響が出やすくなる。また、平均粒径５μｍの軟磁性粉末を用いる場合に５０μｍ未満の幅や最大高さの凸条では、軟磁性粉末の大きさのオーダーに対し凸条１ａの大きさが小さくなりすぎて圧粉磁心Ａにおける後述の低密度領域が形成されなくなるので好ましくない。
なお、これら粒径範囲の軟磁性粉末と結着材を後述するように圧縮成形し焼成して得られる圧粉磁心Ａは、軟磁性粉末を成形し焼成した後の軟磁性粉末粒子を結着材で接合した集合組織を呈する。
【００２２】
圧粉磁心Ａ、Ｂを製造する場合、前述の絶縁被覆軟磁性粉末Ｐを用意したならば、図３と図４に示す構成の金型５と上パンチ６、下パンチ７を用いて絶縁被覆軟磁性粉末Ｐを加圧成形し、目的の形状の成形体８を得る。
図３に金型５、上パンチ６と下パンチ７の断面構造の一例を示す。金型５は金属製の円盤状部材であり、その中心部に平面視矩形状の貫通孔（型孔）５ａが金型５を上下に貫通するように形成されている。上パンチ６はその下端部に型孔５ａに圧入可能なロッド状の加圧部６ａが形成され、下パンチ７はその上端部に型孔５ａに圧入可能なロッド状の加圧部７ａが形成されている。
なお、図３では略しているが、図５に示すように金型５に形成されている型孔５ａの相対向する内側面側中央には、圧粉磁心Ａの凸条１ａを成形するための凹溝部５ｅが型孔５ａの内側面の厚さ方向下端部（厚さ方向一側端部）から内側面の厚さ方向上端部（厚さ方向他側端部）に達するように形成されている。
これらの凹溝部５ｅは前記幅と前記最大高さの凸条１ａを形成するための凹溝部５ｅであるので前記幅と最大高さの凸条１ａを形成できるような幅と深さに形成されている。
【００２３】
金型５と上パンチ６、下パンチ７を用いて絶縁被覆軟磁性粉末Ｐを加圧成形するには、一例として図４（Ａ）〜（Ｅ）に示す工程に従い加圧成形することができる。
金型５の型孔５ａの下部側に下パンチ７の加圧部７ａを挿入し、型孔５ａの上部側を空所として開放しておき、この空所に図４（Ａ）に示すように結着材混合済みの絶縁被覆軟磁性粉末Ｐを充填する（原料充填工程）。
図４（Ｂ）に示すように空所の上部側に溢れた絶縁被覆軟磁性粉末Ｐを除去し、絶縁被覆軟磁性粉末Ｐを規定量に調整する（調整工程）。
図４（Ｃ）に示すように金型５の上部側から型孔５ａに上パンチ６の加圧部６ａを圧入し、下パンチ７の押圧部７ａと上パンチ６の加圧部６ａが接近する方向にパンチ６、７を接近させ、所定の圧力、例えば６００〜１０００ＭＰａ程度の圧力で数１０分程度、図４（Ｄ）に示すように絶縁被覆軟磁性粉末Ｐを加圧成形し、成形体８を作製する（加圧成形工程）。
加圧成形後、パンチ６、７による圧力を開放し、図４（Ｅ）に示すように上パンチ６を金型５の上方に上昇させ、下パンチ７の加圧部７ａを金型５の型孔５ａの上部側まで上昇させることで金型５から成形体８を取り出す（脱型する）ことができる（脱型工程）。
次に、取り出した成形体８を加熱炉に搬送し、不活性ガスや非酸化性ガスなどの雰囲気中において６００〜９００℃に数１０分、例えば３０分程度加熱し焼成することで図１に示す構造の圧粉磁心Ａを得ることができる。このように得られた圧粉磁心Ａは、複数の絶縁被覆軟磁性粉末粒子をそれらを囲む絶縁被覆層と結着材で結合した組織を呈する。絶縁被覆層が上述の酸化マグネシウム絶縁被覆であるならば、この酸化マグネシウム絶縁被覆と結着材からなる層を介し複数の軟磁性粒子が結合された組織を呈する圧粉磁心Ａが得られる。
【００２４】
前述の製造工程において、金型５の型孔５ａから成形体８を取り出す場合（脱型する場合）、成形体８の側面は金型５の型孔５ａと擦れ合うので、成形体８の側面側に露出している絶縁被覆軟磁性粉末粒子の絶縁被覆の一部が型孔内面との摩擦の結果、剥離するか損耗するおそれがある。このため、圧粉磁心Ａにおいては、その側面側の電気抵抗値が低下する懸念がある。
しかし、以下に説明する理由によって圧粉磁心Ａの側面側の電気抵抗値の低下が抑制される。
【００２５】
図５に示すように金型５の型孔５ａに凹溝部５ｅが形成されている場合、この金型５を用いて上パンチ６と下パンチ７により絶縁被覆軟磁性粉末Ｐを加圧すると、型孔５ａにおいて凹溝部５ｅの内側部分と、凹溝部５ｅに近い部分では他の部分に比べて加圧力が作用し難い領域が発生する。この結果、得られた圧粉磁心Ａでは、凹溝部５ｅの内部で形成された凸条１ａの部分と型孔５ａの内部側において凸条１ａに近い部分が、他の部分に比べて低い圧力で成形された低密度領域となる。このため、低密度領域において金型５からの脱型時に絶縁被覆軟磁性粉末粒子の絶縁被覆が剥離し難くなる。これらの低密度領域は絶縁被覆軟磁性粉末粒子に作用する圧力が小さくなっているので絶縁被覆に付加されている応力が小さい領域であり、脱型時に絶縁被覆が型孔５ａの内側面と擦れ、引張りを受けたとしても他の部分より絶縁被覆が剥離し難い領域となっている。
従って上述の如く得られた圧粉磁心Ａでは、凸条１ａとその周囲部分に絶縁被覆の剥離を生じていない部分が従来の圧粉磁心より多く存在するので、圧粉磁心Ａの側面側の電気抵抗値の低下を抑制できる。このため、渦電流損失抑制の面で優れた効果を期待できる圧粉磁心Ａを提供できる。
【００２６】
図６は図２に示す形状の圧粉磁心Ｂを製造する場合に用いる円盤状の金型９を示す。
図６に示すように金型９の中央部に平面視矩形状の型孔（貫通孔）９ａが形成されている。この型孔９ａの相対向する内側面側中央には、圧粉磁心Ｂの凹溝１ｄを成形するための凸条部９ｅが型孔９ａの内側面下端部（厚さ方向一端部）から内側面上端部（厚さ方向他端部）に達するように形成されている。
これらの凸条部９ｅは前記幅と前記最大深さの凹溝１ｄを形成するための凸条部であるので前記幅と最大深さの凹溝１ｄを形成できるような幅と深さに形成されている。
【００２７】
金型９と上パンチ６と下パンチ７を用い、金型９の型孔９ａに絶縁被覆軟磁性粉末と結着材を充填し、図４（Ａ）〜図４（Ｅ）を用いて説明した方法と同様の方法を実施することで図２に示す形状の圧粉磁心Ｂを得ることができる。なお、この金型９を用いる場合の上パンチ６と下パンチ７には、金型９の凸条部９ｅを受け入れるための凹溝部が形成されている必要がある。
図２に示す形状の圧粉磁心Ｂにおいて、凹溝１ａの周囲部分は加圧の際に作用する圧力が他の部分より低くなり、低密度領域が生成するので、圧粉磁心Ａと同様に低密度領域において金型９からの脱型時に絶縁被覆軟磁性粉末の絶縁被覆が剥離し難くなる。
従って、圧粉磁心Ｂの側面側の電気抵抗値の低下を抑制できる。このため渦電流損失抑制の面で優れた効果を期待できる圧粉磁心Ｂを提供できる。
【００２８】
図７は図１に示す構造の圧粉磁心Ａについて、凸条１ａ部分の圧粉組織の縦断面構造と凸条１ａを設けていない側面１Ｂ部分の圧粉組織の縦断面構造を対比して示す説明図である。
凸条１ａの表面部分の圧粉組織は、圧縮された軟磁性粉末粒子が個々に絶縁被覆で絶縁分離された組織構造であり、個々の粒子を囲んでいる絶縁被覆は形が崩れていない。即ち、圧粉体を金型から取り出した際の金型内面との擦れにより表面部分において軟磁性粉末粒子の変形が多少見られるが、個々の軟磁性粉末粒子は個別に絶縁分離された状態を維持している。
これに対し、凸条１ａを設けてない側の側面１Ｂの表面部分は圧粉体を金型から取り出した際に金型内面と側面１Ｂが擦れた結果、表面の絶縁皮膜が圧縮方向に長く引き延ばされ、個々の軟磁性粉末粒子の絶縁が表面部分において破壊された組織を呈している。
このため、圧粉磁心Ａは側面１Ｂの表面部分で比抵抗値が低下するが、側面１Ａにおいては表面の比抵抗の高い凸条１ａを有しているので、圧粉磁心Ａの側面全体としての比抵抗は高く、渦電流損失も低くすることができる。
【００２９】
図８は図１に示す圧粉磁心Ａを複数用いて構成されるリアクトルコアの分解斜視図であり、この例のリアクトルコア１０は、２つの圧粉磁心Ａの厚さ方向両側にそれぞれ薄板状のギャップ材１１を配置して柱状積層体からなる内側コア部１２を構成し、これら２つの内側コア部１２を並列配置し、それらの両端側のそれぞれに磁性材料からなる露出コア部１３を接続して構成されている。
各露出コア部１３の側面側には２本の内側コア部１２の長さ方向一端側のギャップ材１１を接続する受け面１３ａが形成されている。図８の例では露出コア部１３が蒲鉾型に形成され、露出コア部１３の平面部分に離間した状態で２つの内側コア部１２の端部が接続される。
ギャップ材１１はインダクタンス調整のために圧粉磁心Ａよりも透磁率が低い材料（例えばアルミナなどの非磁性材料）から構成されている。
また、内側コア部１２の周囲側には図示略の巻線コイルが設けられ、電磁気回路部品としてのリアクトルが構成される。
【００３０】
図８に示すリアクトルコア１０において、内側コア部１２を構成する圧粉磁心Ａのそれぞれの両側面に凸条１ａが形成され、各圧粉磁心Ａの表面抵抗値が高くされている。このため内側コア部１２の表面抵抗値が高くされているので、渦電流損失の小さいリアクトルを提供できる。
なお、圧粉磁心Ａの積層枚数は２枚に限らず、必要な枚数積層することができ、圧粉磁心Ａの厚さも任意であるので、内側コア部１２として必要な長さに対応する積層枚数と厚さの圧粉磁心Ａを適宜選択して良い。
また、図８に示す圧粉磁心Ａにおいて、凸条１ａを設ける位置は両側面に限らず、上面側と下面側でも差し支えない。勿論、凸条１ａに変えて凹溝１ｄを設けるタイプの圧粉磁心Ｂを用いてリアクトルを構成しても良い。
ところで、上述した各例において示した凸条１ａあるいは凹溝１ｄの形状は図示した例に限らず、種々の形状を採用できる。例えば、凸条１ａ、凹溝１ｄは型抜きが可能な形状であれば同一幅や同一高さ、同一深さでなくても良く、それらの形状は問わない。
【実施例】
【００３１】
特許第４７６１８３５号明細書に記載の製造方法に従い、Ｍｇ含有酸化膜被覆鉄粉末を得た。
即ち、原料粉末として、平均粒径（Ｄ５０）：５０μｍを有し不可避不純物として硫黄を含む純鉄粉末を用意し、更に、平均粒径（Ｄ５０）：５０μｍのＭｇ粉末を用意した。前記純鉄粉末を大気中、温度：２２０℃、２時間保持の条件で酸化処理することにより表面に酸化鉄膜を有する酸化処理鉄粉末を作製した。この酸化処理鉄粉末に対し先に用意したＭｇ粉末を、酸化処理鉄粉末：Ｍｇ粉末＝９９．８質量％：０．２質量％の割合で添加し混合して混合粉末を作製し、得られた混合粉末を温度：６５０℃、圧力：１×１０−４ＭＰａ、１時間保持の条件で転動しながら加熱することにより鉄粉末の表面に堆積膜が被覆されている平均粒径（Ｄ５０）が５０μｍのＭｇ含有酸化膜被覆鉄粉末を作製した。なお、平均粒径（Ｄ５０）の値は、Malvern Instruments 社製の Mastersizer 3000 を用いたレーザー回折法による測定にて得た。
【００３２】
前記Ｍｇ含有酸化膜被覆鉄粉末にシリコーンレジン（信越化学工業株式会社製商品名：Ｘ‐４０‐２３５６）を質量比で０．３％混合し、絶縁被覆軟磁性混合粉末を得た。
中央に矩形状の型孔を有する金型であり、型孔の内部に粉末を収容可能であり、型孔の上下から上パンチと下パンチを挿入して前記型孔内の粉末を圧縮できる形式の金型を用いて前記絶縁被覆軟磁性混合粉末の加圧成形を行った。
金型は２種類用意し、一方の金型として、型孔の相対向する内側面に型孔の深さ方向に沿う幅０．５ｍｍ（あるいは１．０ｍｍか３．０ｍｍ）、深さ０．５ｍｍ（あるいは１．０ｍｍか３．０ｍｍ）の凹溝が形成された金型を用いた。
他方の金型として、相対向する内側面に型孔の深さ方向に沿う幅０．５ｍｍ（あるいは１．０ｍｍか３．０ｍｍ）、高さ０．５ｍｍ（あるいは１．０ｍｍか３．０ｍｍ）の凸条が形成された金型を用いた。
用いた金型の型孔は、縦２５ｍｍ、横２５ｍｍ、深さ５０ｍｍの大きさである。
【００３３】
なお、それぞれの金型に対応する上パンチと下パンチの側面に、対応する金型に形成した凹溝に合致する形状の凸条、あるいは、対応する金型に形成した凸条に合致する形状の凹溝を形成した専用の上パンチと下パンチを用意した。それぞれの金型の貫通孔に合わせて上述の専用の上パンチと下パンチを使用し、加圧時に金型の型孔から軟磁性混合粉末が漏れないように工夫した。
前記２種類の金型を使い分け、それぞれ上パンチと下パンチにより型孔内の粉末を７８０ＭＰａ（８．０ｔｆ／ｃｍ２）の圧力で圧縮成形し、縦２５ｍｍ、横２５ｍｍ、厚さ１０ｍｍの２種類の圧粉体を得た。１種の圧粉体は相対向する側面にその厚さ方向に延在する凸条を有する圧粉体であり、他の１種の圧粉体は相対向する側面にその厚さ方向に延在する凹溝を有する圧粉体である。
【００３４】
それぞれの金型において上パンチを取り外し、下パンチを押し上げて金型の貫通孔から圧粉体を抜き出して脱型し、６５０℃で３０分間焼成して２種類の軟磁性圧粉磁心を得た。
得られた２種類の圧粉磁心について、端子間距離１０ｍｍの２端子法にて端子間に凸条または凹溝を挟むようにして圧粉磁心側面に端子を当て、圧粉磁心側面の電気抵抗を測定した。その結果を以下の表１に示す。
【００３５】
次に、平均粒径（Ｄ５０）＝５μｍ、３０μｍ、１５０μｍ、３００μｍのそれぞれのＭｇ含有酸化膜被覆鉄粉末を用意し、前述の実施例と同等の金型を用いて表１に示す種々の幅の凸条、凹溝あるいは凸条と凹溝の両方を有する圧粉磁心を作製し、それら圧粉磁心側面の抵抗値を測定した。抵抗値の測定は前述の実施例と同様、凸条または凹溝を挟む位置に端子を当てて測定した。凸条と凹溝の両方を形成した試料では一方の側面１Ａに凸条を形成し、他方の側面１Ａに凹溝を形成し、凸条の両側に測定端子を押し当てて抵抗値を測定した。
表１にこれら全ての例の圧粉磁心側面の電気抵抗を測定した結果を示す。
【００３６】
【表１】
2017188677.tif 000003
【００３７】
表１に示す結果が示すように、側面に凸条と凹溝の少なくとも一方を形成した圧粉磁心表面の電気抵抗値が凸条あるいは凹溝を有していない比較例１の圧粉磁心に比べて明らかに高くなることが判明した。このことから、側面に好適な大きさの凸条あるいは凹溝を形成することで圧粉磁心の表面の抵抗値を高くできることがわかった。また、圧粉磁心の抵抗値を高めることで圧粉磁心の渦電流損失を抑制できると推定できる。
また、凸条を形成した圧粉磁心と凹溝を形成した圧粉磁心の比較では、凸条を形成した圧粉磁心の方がより高い電気抵抗値が得られた。このため、摺接面の高い電気抵抗値を得るためには、凸条を形成した圧粉磁心の方が凹溝を形成した圧粉磁心より有利であると推定できる。
平均粒径（Ｄ５０）については、５μｍ、３０μｍ、５０μｍ、１５０μｍ、３００μｍのいずれの場合であっても、平均粒径の１０倍以上の幅と高さ（深さ）の凸条と凹溝の少なくとも一方を設けることで高い表面抵抗の圧粉磁心を得ることができた。
【００３８】
表１において比較例２は平均粒径に対し凸条の幅を１０倍未満、高さを１０倍とした例であるが表面の電気抵抗値がいずれの実施例よりも低くなった。比較例３は平均粒径に対し凸条の高さを１０倍未満、幅を１０倍とした例であるが表面の電気抵抗値がいずれの実施例よりも低くなった。このことから、平均粒径に対し凸条の幅と高さをいずれも１０倍以上とすることの重要性が明らかとなった。
【００３９】
実施例１０、１１は凸条と凹溝の両方を備えた圧粉磁心であるが、両方備えることにより凹溝のみを備えた圧粉磁心より高い抵抗値を示した。
比較例４、５、６、１１は平均粒径を５、３０、１５０、３００μｍのそれぞれに設定し、凹凸部を設けていない圧粉磁心であるが、いずれの圧粉磁心についても凸条または凹溝を有していない構造では高い表面抵抗が得られないことがわかる。
実施例２０は、凸条の高さと幅を平均粒径の１０倍とした例であり、比較例７は凸条の幅を平均粒径の１０倍未満とした例、比較例８は凸条の高さを平均粒径の１０倍未満とした例である。実施例２０に対比し、比較例７、８のいずれにおいても表面の電気抵抗値が大幅に低下した。このことから、凸条の幅と高さについて、平均粒径の１０倍以上に設定することの重要性が明らかとなった。
比較例９、１０は平均粒径１５０μｍのＭｇ含有酸化膜被覆鉄粉末を用いた場合に凹溝の幅または高さを平均粒径の１０倍未満とした例であるが、いずれの場合も表面抵抗が低くなった。
比較例１２は平均粒径３００μｍのＭｇ含有酸化膜被覆鉄粉末を用いた場合に凸条の高さを平均粒径の１０倍未満とした例、比較例１３、１４は凹溝の高さか、幅と高さを１０倍未満とした例であるが、いずれの例も表面抵抗が低くなった。
【００４０】
これらの対比から明らかなように平均粒径（Ｄ５０）＝５〜３００μｍのいずれの粒径のＭｇ含有酸化膜被覆鉄粉末を用いた場合であっても、平均粒径の１０倍以上の幅と高さの凸条と凹溝の少なくとも一方を設けることで表面抵抗値を高くできることがわかる。
【符号の説明】
【００４１】
Ａ…圧粉磁心、１…本体部、１Ａ、１Ｂ…側面（摺接面）、１ａ…凸条、Ｂ…圧粉磁心、１ｄ…凹溝、５…金型、５ａ…型孔（貫通孔）、５ｅ…凹溝部、６…上パンチ、７…下パンチ、８…成形体、９…金型、９ｅ…凸条部、１０…リアクトルコア、１２…内側コア部、１３…露出コア部。
【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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【図７】
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【図８】
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