JP2010087366A - Metal powder for soft magnetic composite material, and soft magnetic composite material - Google Patents
Metal powder for soft magnetic composite material, and soft magnetic composite material Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010087366A JP2010087366A JP2008256615A JP2008256615A JP2010087366A JP 2010087366 A JP2010087366 A JP 2010087366A JP 2008256615 A JP2008256615 A JP 2008256615A JP 2008256615 A JP2008256615 A JP 2008256615A JP 2010087366 A JP2010087366 A JP 2010087366A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal powder
- composite material
- soft magnetic
- magnetic composite
- insulating coating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 94
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 88
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 88
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 43
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 41
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims abstract description 34
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 23
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 23
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 8
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 claims description 7
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 3
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 50
- 239000010408 film Substances 0.000 description 18
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 6
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000004641 Diallyl-phthalate Substances 0.000 description 1
- 229910000576 Laminated steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-diol;bis(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1.C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(F)C=C1 JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- QUDWYFHPNIMBFC-UHFFFAOYSA-N bis(prop-2-enyl) benzene-1,2-dicarboxylate Chemical compound C=CCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC=C QUDWYFHPNIMBFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001642 boronic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910001463 metal phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052914 metal silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000113 methacrylic resin Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012255 powdered metal Substances 0.000 description 1
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド自動車のインバータに装備されているリアクトル等を作製する際に用いられる軟磁性複合材料と、その軟磁性複合材料を作製するための軟磁性複合材料用金属粉末に関するものである。 The present invention relates to a soft magnetic composite material used when manufacturing a reactor or the like equipped in an inverter of a hybrid vehicle, and a metal powder for soft magnetic composite material for manufacturing the soft magnetic composite material.
ハイブリッド自動車は、作動原理が異なる二つ以上の動力源を持ち、状況に応じて単独、或いは複数の動力源で走行することができる自動車であり、そのエネルギー効率が電気自動車や燃料電池自動車と同程度であって、環境負荷が小さくしかも実用的であるという観点から、近年注目されており、実際に実用化もされている。 A hybrid vehicle has two or more power sources with different operating principles and can be driven by a single power source or a plurality of power sources depending on the situation. Its energy efficiency is the same as that of electric vehicles and fuel cell vehicles. In recent years, it has been attracting attention from the viewpoint that it has a low environmental impact and is practical.
このハイブリッド自動車には、モータを制御するインバータが搭載されており、より高出力を出すためにバッテリー電圧を昇圧コンバータにより高電圧に変換してモータを駆動する昇圧コンバータ用のリアクトルが組み込まれている。 This hybrid vehicle is equipped with an inverter that controls the motor, and a boost converter reactor that drives the motor by converting the battery voltage to a high voltage by the boost converter in order to produce higher output is incorporated. .
従来のリアクトルAは、図1および図2に示すように、電磁鋼板を積層した複数の分割コア1a、1bを、ギャップ2を介して一体に組み立ててなるコア1と、そのコア1の外周に巻き付けられたコイル3より形成されている。リアクトルAは、このコイル3により励磁することで、コア1を通る磁束経路を形成する。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the conventional reactor A includes a
このギャップ2は、リアクトルAのコア1に磁気飽和する箇所が生じないようにして透磁率を調整するもので、直流重畳時のインダクタンス特性を安定化するために設けるものである。このギャップ2は、例えば、分割コア1a,1a間及び分割コア1a,1b間に無機材料等で成る非磁性材料のスペーサ4を挟み込み、それら分割コア1a,1bとスペーサ4を接合することで、隣り合う分割コア1a,1a間及び分割コア1a,1b間に形成されている。
The
このコイル3により励磁すると、コア1には電磁吸引力が作用することになるが、コア1はギャップ2で分断されて分割コア1a,1bとなっているため、電磁吸引力が作用すると、分割コア1a,1bと、ギャップ2を形成するためのスペーサ4との接合部で振動が発生することになってしまう。すなわち、リアクトルAにギャップ2を形成すると、直流重畳時のインダクタンス特性が安定するという作用があるが、一方で分割コア1a,1bと、ギャップ2を形成するためのスペーサ4との接合部で振動が発生し、その振動を起因とする騒音がリアクトルAから発生するという問題が発生する。
When excited by the coil 3, an electromagnetic attractive force acts on the
また、コア1にギャップ2が設けられていると、ギャップ2を形成する非磁性材料のスペーサ4は、コア1を形成する積層鋼板に比べて透磁率がはるかに小さいため、磁束経路が外部に漏れることになる。この漏れ磁束が外周に巻き付けられたコイル3に侵入し、コイル3内で渦電流損を発生させることになる。
Further, when the
この騒音が発生するという問題と、漏れ磁束が発生するという問題は、ともにコア1にギャップ2を形成したことで発生する問題ではあり、また、ギャップ2長の管理も難しいこともあって、コア1からギャップ2をなくすることが望まれている。しかしながら、この電磁鋼板を積層したリアクトルAでは、ギャップ2を形成しない場合には優れた恒透磁率特性を得ることは不可能であるという問題があった。
The problem that this noise is generated and the problem that leakage magnetic flux is generated are both problems caused by the formation of the
このような実情もあり、ギャップを形成せずにリアクトルのコア等を作製しても、優れた恒透磁率特性を得ることができる新規な材料が開発されることが待ち望まれていた。 Under such circumstances, there has been a long-awaited development of a new material capable of obtaining excellent constant magnetic permeability characteristics even when a reactor core or the like is produced without forming a gap.
一方で、軟磁性粉末にエポキシ樹脂やイミド系樹脂やシリコーン系樹脂といった有機バインダーを被覆または混合した鉄基合金粉末或いは純鉄粉でなる金属粉末が圧粉磁心の材料として提案されている。また、軟磁性粉末に珪酸ソーダを主成分とする水ガラス等の無機バインダーを被覆または混合した鉄基合金粉末或いは純鉄粉でなる金属粉末も同様に圧粉磁心の材料として提案されている。 On the other hand, a metal powder made of iron-based alloy powder or pure iron powder obtained by coating or mixing soft magnetic powder with an organic binder such as epoxy resin, imide resin, or silicone resin has been proposed as a material for the dust core. In addition, iron-based alloy powder or metal powder made of pure iron powder obtained by coating or mixing soft magnetic powder with an inorganic binder such as water glass containing sodium silicate as a main component has also been proposed as a material for a dust core.
これらの軟磁性粉末をもとに作製した従来からの金属粉末は、高透磁率を目的に、その表面に非常に薄い被膜を形成したり、少量の添加物を添加したりして作製されたものであり、交流で使用されるモータなどの電磁気部品の磁心等の材料として使用実績はあるものの、比較的低い磁場で磁気飽和を起こしてしまい、恒透磁率特性が悪く、そのままギャップを設けないリアクトルのコアの材料として採用することはできない。 Conventional metal powders made from these soft magnetic powders were made by forming a very thin film on the surface or adding a small amount of additives for the purpose of high magnetic permeability. Although it has been used as a material for magnetic cores of electromagnetic parts such as motors used in alternating current, it causes magnetic saturation at a relatively low magnetic field, has poor constant permeability characteristics, and does not provide a gap as it is. It cannot be used as a reactor core material.
このような実情もあり、ギャップを形成することのない金属粉末製の磁心や、ギャップを形成することなくリアクトルのコア等の材料として使用することができるとした軟磁性複合材料等が、近年提案され始めている。 Under such circumstances, recently proposed are magnetic cores made of metal powder that do not form gaps, and soft magnetic composite materials that can be used as materials such as reactor cores without forming gaps. Being started.
ギャップを形成することのない磁心としては、特許文献1に記載のFe基結晶層とアモルファス層を有するFe基合金からなるFe基恒透磁率磁心が提案されている。この磁心は、リアクトルのコアの用途としてではなくチョークコイルやトランスの用途として開発されたものであって、Fe基恒透磁率磁心とは記載されているものの、その恒透磁率特性は大電流を流すリアクトルのコアの用途としては十分ではない。
As a magnetic core without forming a gap, an Fe-based constant magnetic permeability core made of an Fe-based alloy having an Fe-based crystal layer and an amorphous layer described in
また、ギャップを設けないリアクトルのコアに好適とした軟磁性複合材料に関する提案が特許文献2として、その軟磁性複合材料の製造方法に関する提案が特許文献3として開示されている。
Further,
特許文献2には、ギャップを設けないリアクトルのコアの材料として用いるには、好適な比透磁率と飽和磁束密度が必要とし、その課題に対応するために軟磁性の形状や複合材料における充填率が記載されている。また、特許文献3には、この軟磁性複合材料の製造方法において、混合時の樹脂の粘度を100mPa・s〜100Pa・sに調整することが記載されており、その調整には樹脂の種類に応じて、樹脂の温度を変えることで調整したり、非導電性のフィラーを混合することで調整したりすることが必要なことが記載されている。しかしながら、それらの調整は樹脂の種類に応じて行わねばならず、樹脂の種類毎に最適値を見つけ出すのは非常に困難であり、長時間を要し、フィラーを混合するにしてもその最適な混合比を見つけ出すのは非常に困難であった。
In
本発明は、上記従来の問題を解決せんとしてなされたもので、コアに形成されるギャップをなくしても、優れた恒透磁率特性を有するリアクトルのコア等を作製することができる軟磁性複合材料用金属粉末および軟磁性複合材料を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made as a solution to the above-described conventional problems, and can eliminate the gap formed in the core and can produce a reactor core having excellent constant magnetic permeability characteristics, etc. It is an object of the present invention to provide a metal powder and a soft magnetic composite material.
請求項1記載の発明は、鉄基合金粉末或いは純鉄粉でなる金属粉末本体と、その金属粉末本体の表面を被覆する絶縁被膜よりなる軟磁性複合材料用金属粉末であって、前記絶縁被膜の膜厚が、前記金属粉末本体の平均粒子径の1/100以上、1/2以下であり、且つ、前記絶縁被膜が金属粉末を完成品とする過程で曝される温度で溶融・溶解しない材料で形成されていることを特徴とする軟磁性複合材料用金属粉末である。
The invention according to
請求項2記載の発明は、前記絶縁被膜が、金属粉末を完成品とする過程で曝される温度で溶融・溶解しない熱硬化性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項1記載の軟磁性複合材料用金属粉末である。
The invention according to
請求項3記載の発明は、前記絶縁被膜が、金属粉末を完成品とする工程で曝される温度より高い融点を有する熱可塑性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項1記載の軟磁性複合材料用金属粉末である。 The invention according to claim 3 is characterized in that the insulating coating is formed of a thermoplastic resin having a melting point higher than a temperature at which the metal powder is exposed in the step of making the metal powder into a finished product. It is a metal powder for magnetic composite materials.
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の軟磁性複合材料用金属粉末単独か、前記軟磁性複合材料用金属粉末に更に樹脂を加えて成形した軟磁性複合材料であって、励磁磁場10Oeと100Oeにおける微分透磁率の変化率が±5%以下であることを特徴とする軟磁性複合材料である。
The invention according to
本発明の軟磁性複合材料用金属粉末によると、金属粉末本体の表面を被覆する絶縁被膜の膜厚が十分に厚く、且つ絶縁被膜は粉末を完成品とする過程で曝される温度で溶融・溶解しない樹脂で形成されるため、金属粉末本体同士が直接接触することはなく、且つ金属粉末本体同士間に十分な間隔を確保することができる。従って、この軟磁性複合材料用金属粉末からは、ギャップをなくしても優れた恒透磁率特性を有するリアクトルのコア等を作製することができる。 According to the metal powder for soft magnetic composite material of the present invention, the thickness of the insulating coating covering the surface of the metal powder body is sufficiently thick, and the insulating coating is melted at a temperature exposed in the process of making the powder into a finished product. Since it is formed of a resin that does not dissolve, the metal powder bodies are not in direct contact with each other, and a sufficient space can be secured between the metal powder bodies. Therefore, from this metal powder for a soft magnetic composite material, a reactor core having excellent constant magnetic permeability characteristics can be produced without a gap.
本発明の軟磁性複合材料によると、励磁磁場10Oeと100Oeにおける微分透磁率に変化率が±5%以下であり優れた恒透磁率特性であるため、この軟磁性複合材料から、ギャップをなくしても優れた恒透磁率特性を有するリアクトルのコア等を作製することができる。 According to the soft magnetic composite material of the present invention, since the rate of change in the differential magnetic permeability in the excitation magnetic fields 10 Oe and 100 Oe is ± 5% or less and excellent constant magnetic permeability characteristics, the soft magnetic composite material eliminates the gap. In addition, a reactor core having excellent constant magnetic permeability characteristics can be produced.
本発明者らは、ギャップをなくしても優れた恒透磁率特性を有するリアクトルのコアを作製することができる新規な材料を見出すため研究開発を進めた、その結果、近年、交流で使用されるモータなどの電磁気部品の磁心の材料等として使用実績がある軟磁性粉末をもとに作製した鉄基合金粉末或いは純鉄粉でなる金属粉末に着目した。しかしながら、この金属粉末は、高透磁率を目的に、その表面に非常に薄い被膜を形成したり、少量の添加物を添加したりして作製されたものであって、比較的低い磁場で磁気飽和を起こしてしまい、恒透磁率特性が悪いという欠点があり、そのままギャップを設けないリアクトルのコアの材料として採用することはできない。 The present inventors have advanced research and development to find a new material capable of producing a reactor core having excellent constant magnetic permeability characteristics even without a gap. As a result, in recent years, the present inventors have been used in alternating current. We paid attention to iron-base alloy powder or metal powder made of pure iron powder produced based on soft magnetic powder that has been used as a material for magnetic cores of electromagnetic parts such as motors. However, this metal powder is produced by forming a very thin film on the surface or adding a small amount of additives for the purpose of high magnetic permeability, and it is magnetic in a relatively low magnetic field. Saturation occurs and the constant magnetic permeability characteristics are poor, and it cannot be used as a reactor core material without a gap.
本発明者らは、この恒透磁率特性が悪いという欠点は、絶縁被膜の膜厚の薄さにあると考えた。従来の軟磁性複合材料用の粉末に形成される絶縁被膜は金属粉末本体間の絶縁層としてのみ機能する。絶縁層としてのみ機能する被覆厚では金属粉末本体間に流れる渦電流を抑制し、渦電流損を抑制することはできるが、非透磁率を制御して恒透磁率特性を得ることはできない。本発明者らの検討によれば、絶縁被膜の膜厚を適切に制御することで十分な粒子間距離が得られ恒透磁率特性を得ることができることが分かった。 The present inventors considered that the disadvantage that the constant magnetic permeability characteristic is poor lies in the thin film thickness of the insulating coating. The insulating coating formed on the conventional powder for soft magnetic composite material functions only as an insulating layer between metal powder bodies. With a coating thickness that functions only as an insulating layer, eddy current flowing between the metal powder bodies can be suppressed and eddy current loss can be suppressed, but the non-permeability cannot be controlled to obtain constant permeability characteristics. According to the study by the present inventors, it was found that a sufficient interparticle distance can be obtained and the constant magnetic permeability characteristics can be obtained by appropriately controlling the film thickness of the insulating coating.
本発明では、この絶縁被膜の膜厚は、金属粉末本体の平均粒子径の1/100以上、1/2以下とする。 In the present invention, the thickness of the insulating coating is 1/100 or more and 1/2 or less of the average particle diameter of the metal powder body.
絶縁被膜の膜厚を金属粉末本体の平均粒子径の1/100以上とすることによって、金属粉末等を成形して軟磁性複合材料としたときや、更に軟磁性複合材料をリアクトルのコア等の完成品としたときに、金属粉末同士が接触しても金属粉末本体同士の間隔を絶縁被膜により確実に確保することができる。この絶縁被膜の膜厚を金属粉末本体の平均粒子径の1/100未満とすれば、十分な金属粉末本体同士の間隔を確保することができなくなり、その結果、金属粉末本体が孤立分散することができなくなり、優れた恒透磁率特性を確保することが困難となる。 By setting the film thickness of the insulating coating to 1/100 or more of the average particle diameter of the metal powder body, when the metal powder or the like is molded into a soft magnetic composite material, the soft magnetic composite material is further used as a reactor core or the like. When a finished product is used, even if the metal powders come into contact with each other, the interval between the metal powder bodies can be reliably ensured by the insulating coating. If the thickness of the insulating coating is less than 1/100 of the average particle diameter of the metal powder body, it is not possible to ensure a sufficient space between the metal powder bodies, and as a result, the metal powder body is isolated and dispersed. It becomes difficult to ensure excellent constant magnetic permeability characteristics.
一方、絶縁被膜の膜厚を金属粉末本体の平均粒子径の1/2以下とすることによって、金属粉末等を成形して軟磁性複合材料としたときや、更に軟磁性複合材料をリアクトルのコア等の完成品としたときの、磁性体(金属粉末本体)の密度および磁束密度を確保することができる。この絶縁被膜の膜厚が金属粉末本体の平均粒子径の1/2を超えれば、リアクトルのコア等の成形体中の磁性体の密度や磁束密度が低下し、結果として、リアクトルのコア等として使用することが不可能になる可能性がある。 On the other hand, by setting the film thickness of the insulating coating to ½ or less of the average particle diameter of the metal powder body, the metal powder or the like is molded into a soft magnetic composite material, or the soft magnetic composite material is further used as a reactor core. The density of the magnetic body (metal powder body) and the magnetic flux density can be ensured when a finished product such as is used. If the film thickness of this insulating coating exceeds 1/2 of the average particle diameter of the metal powder body, the density of the magnetic body and magnetic flux density in the molded body such as the core of the reactor will decrease, and as a result, as the core of the reactor etc. It may be impossible to use.
絶縁被膜としては、金属粉末を完成品とする過程で曝される温度で溶融・溶解しない樹脂等を用いて形成する必要がある。そのため、絶縁被膜の形成には、熱を加えると硬くなり溶融・溶解することのない熱硬化性樹脂を用いることが推奨される。熱硬化性樹脂を絶縁被膜の形成材料として用いれば、熱や溶剤に対して溶融・溶解しない絶縁被膜を形成することができ、その絶縁被膜により金属粉末本体を確実に孤立分散させることができる。 The insulating coating must be formed using a resin that does not melt or dissolve at a temperature exposed in the process of making the metal powder into a finished product. For this reason, it is recommended to use a thermosetting resin that does not melt or dissolve when heat is applied. If a thermosetting resin is used as a material for forming an insulating coating, an insulating coating that does not melt or dissolve in heat or a solvent can be formed, and the metal powder body can be reliably isolated and dispersed by the insulating coating.
また、熱可塑性樹脂であっても、その融点が、金属粉末を完成品とする過程で曝される温度より高い温度である場合は、絶縁被膜の形成材料として用いることができる。このような熱可塑性樹脂を絶縁被膜の形成材料として用いても、熱や溶剤に対して溶融・溶解しない絶縁被膜を形成することができ、その絶縁被膜により金属粉末本体を確実に孤立分散させることができる。 Further, even a thermoplastic resin can be used as a material for forming an insulating coating if its melting point is higher than the temperature exposed in the process of making the metal powder into a finished product. Even when such a thermoplastic resin is used as a material for forming an insulating film, it is possible to form an insulating film that does not melt or dissolve with respect to heat or a solvent, and the insulating film reliably isolates and disperses the metal powder body. Can do.
尚、絶縁被膜は異なる種類の絶縁被膜を複数層積層したものであっても構わない。この場合の絶縁被膜の膜厚は、複数層の絶縁被膜の膜厚を合わせた総膜厚とする。また、これら樹脂に代えて無機化合物を金属粉末の表面に固定することでも、金属粉末本体を確実に孤立分散させることができるという同様の効果を得ることができる。 The insulating coating may be a laminate of a plurality of different types of insulating coatings. In this case, the thickness of the insulating coating is the total thickness obtained by combining the thicknesses of the plurality of insulating coatings. Moreover, the same effect that the metal powder main body can be reliably isolated and dispersed can be obtained by fixing an inorganic compound on the surface of the metal powder instead of these resins.
熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリウレタン、ポリイミドを例示することができる。 Examples of the thermosetting resin include phenol resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, urea resin, melamine resin, silicone resin, diallyl phthalate resin, polyurethane, and polyimide.
絶縁被膜の形成に用いることができる融点が高い熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリスチレン、ポリカーボネート、メタクリル樹脂、フッ素樹脂、PEEK、POM、PPE、PSU、PES、PPS、PAI、TPXを例示することができる。尚、金属粉末を完成品とする過程で曝される最高温度を例示すると、250℃程度であって、熱可塑性樹脂としては融点が280℃以上の熱可塑性樹脂を用いることが望ましい。 Examples of the thermoplastic resin having a high melting point that can be used for forming an insulating coating include polyethylene, polypropylene, polyamide, polystyrene, polycarbonate, methacrylic resin, fluororesin, PEEK, POM, PPE, PSU, PES, PPS, PAI, and TPX. It can be illustrated. In addition, when the maximum temperature exposed in the process which makes a metal powder a finished product is illustrated, it is about 250 degreeC, Comprising: As a thermoplastic resin, it is desirable to use the thermoplastic resin whose melting | fusing point is 280 degreeC or more.
また、無機化合物としては、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、リン酸金属塩化物、ホウ酸金属塩化合物、珪酸金属塩化合物、酸化珪素を例示することができる。 Examples of inorganic compounds include metal oxides, metal nitrides, metal carbides, metal phosphates, metal borate salts, metal silicate compounds, and silicon oxide.
この金属粉末は、金属粉末単独か、或いは更に樹脂を加えて混合することで、軟磁性複合材料として成形される。成形方法としては、圧粉成形、射出成形、流し込み成形等の成形方法を採用することができる。成形方法によっては、金属粉末が曝される環境が異なるため、夫々の成形方法に対応した樹脂等を絶縁被膜形成の材料として選定する必要がある。 This metal powder is formed as a soft magnetic composite material by using a metal powder alone or by adding and mixing a resin. As a molding method, a molding method such as compacting, injection molding, or casting can be employed. Since the environment to which the metal powder is exposed varies depending on the molding method, it is necessary to select a resin or the like corresponding to each molding method as a material for forming the insulating film.
尚、金属粉末に液体樹脂を加えて混合することで成形する場合、粉末状の金属粉末は液体状の樹脂の中に入れるようにして混合されることになるが、金属粉末の表面を形成する絶縁被膜の比重は比較的軽いため、絶縁被膜は液体樹脂内で浮力を生じることとなり、金属粉末の沈殿を妨げ、金属粉末本体を孤立分散させやすくなる。 In addition, when forming by adding a liquid resin to the metal powder and mixing, the powdered metal powder is mixed so as to be put in the liquid resin, but forms the surface of the metal powder. Since the specific gravity of the insulating coating is relatively light, the insulating coating causes buoyancy in the liquid resin, prevents precipitation of the metal powder, and makes it easier to disperse the metal powder body in isolation.
純鉄粉(神戸製鋼所製アトメル300NH、平均粒子径:約100μm)を金属粉末本体とし、3〜18質量%のシリコーン樹脂(東レ・ダウコーニング製SR2400)を混合し、大気中で250℃、30分の乾燥を行った後、粉砕し、シリコーン樹脂でなる絶縁被膜で被覆された軟磁性複合材料用金属粉末とした。尚、本実施例で用いたシリコーン樹脂(東レ・ダウコーニング製SR2400)は、熱硬化性樹脂である。 Pure iron powder (Atomel 300NH manufactured by Kobe Steel, average particle size: about 100 μm) is used as a metal powder body, 3 to 18% by mass of silicone resin (SR2400 manufactured by Toray Dow Corning) is mixed, and 250 ° C. in the atmosphere. After drying for 30 minutes, it was pulverized to obtain a metal powder for soft magnetic composite material coated with an insulating film made of silicone resin. The silicone resin (SR2400 manufactured by Toray Dow Corning) used in this example is a thermosetting resin.
この絶縁被膜で被覆された軟磁性複合材料用金属粉末を、別の樹脂中に埋め込んで切断し、その軟磁性複合材料用金属粉末の断面をSEM(走査型電子顕微鏡)で観察し、絶縁被膜の膜厚を測定した。その測定結果を表1に示す。 The metal powder for soft magnetic composite material coated with this insulating coating is embedded in another resin and cut, and the cross section of the metal powder for soft magnetic composite material is observed with an SEM (scanning electron microscope). The film thickness of was measured. The measurement results are shown in Table 1.
次に、この絶縁被膜で被覆された軟磁性複合材料用金属粉末に、20〜25質量%の不飽和ポリエステル樹脂(丸本ストルアス製No.105)を混合し、φ40の容器に注ぎ入れ、固化させて成形体(軟磁性複合材料)を作製し、発明例とした。 Next, 20-25% by mass of an unsaturated polyester resin (No. 105 made by Marumoto Struers) is mixed with the metal powder for soft magnetic composite material coated with this insulating film, and poured into a container of φ40 and solidified. Thus, a molded body (soft magnetic composite material) was produced and used as an invention example.
一方で、純鉄粉(神戸製鋼所製アトメル300NH、平均粒径:約100μm)を金属粉末本体とし、0.1質量%のシリコーン樹脂(東レ・ダウコーニング製SR2400)を混合し、大気中で250℃、30分の乾燥を行った後、粉砕し、絶縁被膜で被覆された金属粉末を得た。 On the other hand, pure iron powder (Atmel 300NH manufactured by Kobe Steel, average particle size: about 100 μm) is used as a metal powder body, 0.1% by mass silicone resin (SR2400 manufactured by Toray Dow Corning) is mixed in the atmosphere. After drying at 250 ° C. for 30 minutes, it was pulverized to obtain a metal powder coated with an insulating film.
この絶縁被膜で被覆された金属粉末に、23〜43質量%の不飽和ポリエステル樹脂(丸本ストルアス製No.105)を混合し、φ40の容器に注ぎ入れ、固化させて成形体を作製し、比較例とした。 23 to 43% by mass of unsaturated polyester resin (No. 105 made by Marumoto Struers) is mixed with the metal powder coated with this insulating coating, poured into a container of φ40, and solidified to produce a molded body. It was set as a comparative example.
これら発明例の成形体と比較例の成形体を夫々側面から観察し、金属粉末の沈殿による偏析の有無を目視により確認した。その確認結果を表1に示す。 The molded bodies of these inventive examples and the molded bodies of the comparative examples were observed from the side surfaces, and the presence or absence of segregation due to precipitation of metal powder was visually confirmed. The confirmation results are shown in Table 1.
更に、発明例の成形体と比較例の成形体を、外径:36mm、内径:24mm、高さ:5mmのリアクトルのコア状に機械加工し、BHカーブトレーサにて直流磁気測定を行い、励磁磁場10(Oe)と100(Oe)における微分透磁率を測定した。それら微分透磁率の差異から変化率を求めた。その測定による結果を表1に示す。本発明では、励磁磁場10(Oe)と100(Oe)における微分透磁率の変化率が±5%の範囲のものを、優れた恒透磁率特性を有するものとした。 Further, the molded body of the invention example and the molded body of the comparative example were machined into a core of a reactor having an outer diameter: 36 mm, an inner diameter: 24 mm, and a height: 5 mm, and DC magnetic measurement was performed with a BH curve tracer. Differential permeability was measured at magnetic fields 10 (Oe) and 100 (Oe). The rate of change was determined from the difference in the differential permeability. The measurement results are shown in Table 1. In the present invention, the change rate of the differential magnetic permeability in the excitation magnetic fields 10 (Oe) and 100 (Oe) is in the range of ± 5% and has excellent constant magnetic permeability characteristics.
表1によると、絶縁被膜の膜厚の測定結果は、発明例1で3μm、発明例2で11μm、発明例3で26μm、比較例1と比較例2で0.1μmであった。平均粒子径が100μmの金属粉末本体に対する絶縁被膜の膜厚の比率は、発明例1で3/100、発明例2で11/100、発明例3で26/100であり、比較例1と比較例2では1/1000である。すなわち、発明例1〜3は、請求項1に記載の1/100以上、1/2以下の範囲内であるが、比較例1と比較例2は範囲外である。
According to Table 1, the measurement results of the film thickness of the insulating coating were 3 μm in Invention Example 1, 11 μm in Invention Example 2, 26 μm in Invention Example 3, and 0.1 μm in Comparative Example 1 and Comparative Example 2. The ratio of the film thickness of the insulating coating to the metal powder body having an average particle diameter of 100 μm is 3/100 in Invention Example 1, 11/100 in Invention Example 2, and 26/100 in Invention Example 3, and is compared with Comparative Example 1. In Example 2, it is 1/1000. That is, Invention Examples 1 to 3 are within the range of 1/100 or more and 1/2 or less as described in
金属粉末の沈殿による偏析は、発明例1〜3では確認できなかったが、比較例1と比較例2では確認できた。 Segregation due to precipitation of metal powder could not be confirmed in Invention Examples 1 to 3, but could be confirmed in Comparative Examples 1 and 2.
また、励磁磁場10(Oe)と100(Oe)における微分透磁率の変化率は、発明例1で+3.1、発明例2で+2.1、発明例3で−2.7、比較例1で−49.7、比較例2で−7.5であった。すなわち、発明例1〜3は、微分透磁率の変化率を±5%の範囲内とすることができたが、比較例1と比較例2では、微分透磁率の変化率を±5%の範囲内とすることができなかった。 Moreover, the change rate of the differential permeability in the excitation magnetic fields 10 (Oe) and 100 (Oe) is +3.1 in Invention Example 1, +2.1 in Invention Example 2, -2.7 in Invention Example 3, and Comparative Example 1 It was -49.7 and Comparative Example 2 was -7.5. That is, in the inventive examples 1 to 3, the change rate of the differential permeability could be within a range of ± 5%, but in the comparative examples 1 and 2, the change rate of the differential permeability was ± 5%. Could not be within range.
この結果から、絶縁被膜の膜厚を、金属粉末本体の平均粒子径の1/100以上、1/2以下とすることで、偏析がなく、優れた恒透磁率特性を有するリアクトルのコア等を作製することができることが確認できた。 From this result, by setting the film thickness of the insulating coating to 1/100 or more and 1/2 or less of the average particle diameter of the metal powder main body, there is no segregation, and a reactor core having excellent constant magnetic permeability characteristics, etc. It was confirmed that it could be produced.
A…リアクトル
1…コア
1a、1b…分割コア
2…ギャップ
3…コイル
4…スペーサ
A ...
Claims (4)
前記絶縁被膜の膜厚が、前記金属粉末本体の平均粒子径の1/100以上、1/2以下であり、
且つ、前記絶縁被膜が金属粉末を完成品とする過程で曝される温度で溶融・溶解しない材料で形成されていることを特徴とする軟磁性複合材料用金属粉末。 A metal powder body made of iron-based alloy powder or pure iron powder, and a metal powder for soft magnetic composite material comprising an insulating coating covering the surface of the metal powder body,
The film thickness of the insulating coating is 1/100 or more and 1/2 or less of the average particle diameter of the metal powder body,
A metal powder for a soft magnetic composite material, wherein the insulating coating is formed of a material that does not melt or dissolve at a temperature exposed in the process of making the metal powder into a finished product.
励磁磁場10Oeと100Oeにおける微分透磁率の変化率が±5%以下であることを特徴とする軟磁性複合材料。 The metal powder for soft magnetic composite material according to any one of claims 1 to 3, or a soft magnetic composite material formed by adding a resin to the metal powder for soft magnetic composite material,
A soft magnetic composite material characterized in that the change rate of differential permeability in exciting magnetic fields 10 Oe and 100 Oe is ± 5% or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008256615A JP2010087366A (en) | 2008-10-01 | 2008-10-01 | Metal powder for soft magnetic composite material, and soft magnetic composite material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008256615A JP2010087366A (en) | 2008-10-01 | 2008-10-01 | Metal powder for soft magnetic composite material, and soft magnetic composite material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010087366A true JP2010087366A (en) | 2010-04-15 |
Family
ID=42251007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008256615A Pending JP2010087366A (en) | 2008-10-01 | 2008-10-01 | Metal powder for soft magnetic composite material, and soft magnetic composite material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010087366A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012124355A (en) * | 2010-12-09 | 2012-06-28 | Toray Ind Inc | Paste composition and magnetic body composition using it |
| US8847285B2 (en) * | 2011-09-26 | 2014-09-30 | Semiconductor Components Industries, Llc | Depleted charge-multiplying CCD image sensor |
| JP2025044405A (en) * | 2023-09-20 | 2025-04-02 | 株式会社東芝 | Composite materials, rotating electrical machines, motors, generators and passive elements |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5950138A (en) * | 1982-09-16 | 1984-03-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Soft magnetic material having superior characteristic in alternating current range and its manufacture |
| JP2001510286A (en) * | 1997-07-18 | 2001-07-31 | ホガナス アクチボラゲット | Soft magnetic synthetic material and method for producing the same |
| JP2006080166A (en) * | 2004-09-07 | 2006-03-23 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Dust core |
| JP2006261378A (en) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Sumida Corporation | Composite magnetic core and method of manufacturing the same |
-
2008
- 2008-10-01 JP JP2008256615A patent/JP2010087366A/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5950138A (en) * | 1982-09-16 | 1984-03-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Soft magnetic material having superior characteristic in alternating current range and its manufacture |
| JP2001510286A (en) * | 1997-07-18 | 2001-07-31 | ホガナス アクチボラゲット | Soft magnetic synthetic material and method for producing the same |
| JP2006080166A (en) * | 2004-09-07 | 2006-03-23 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Dust core |
| JP2006261378A (en) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Sumida Corporation | Composite magnetic core and method of manufacturing the same |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012124355A (en) * | 2010-12-09 | 2012-06-28 | Toray Ind Inc | Paste composition and magnetic body composition using it |
| US8847285B2 (en) * | 2011-09-26 | 2014-09-30 | Semiconductor Components Industries, Llc | Depleted charge-multiplying CCD image sensor |
| JP2025044405A (en) * | 2023-09-20 | 2025-04-02 | 株式会社東芝 | Composite materials, rotating electrical machines, motors, generators and passive elements |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wu et al. | Toward additively manufactured electrical machines: Opportunities and challenges | |
| US9449745B2 (en) | Reactor, reactor-use coil component, converter, and power converter apparatus | |
| CN103370561B (en) | Magnetic gear mechanism | |
| JP4796788B2 (en) | Coreless motor | |
| US20140247623A1 (en) | Reactor, reactor-use coil component, converter, and power converter apparatus | |
| TWI404083B (en) | High power inductors using a magnetic basis | |
| JP2009033051A (en) | Reactor core | |
| CN102812527B (en) | magnetic core | |
| US20140140111A1 (en) | Reactor, converter and power conversion device | |
| WO2012035940A1 (en) | Reactor and manufacturing method for reactor | |
| JP5120690B2 (en) | Reactor core | |
| Wu et al. | Towards fully additively-manufactured permanent magnet synchronous machines: Opportunities and challenges | |
| JP5662255B2 (en) | Reactor | |
| JP2008218724A (en) | Wire ring parts | |
| CN112789700B (en) | Electric reactor | |
| JP2013162069A (en) | Reactor, converter, and power converter | |
| JP5598372B2 (en) | Reactor and reactor manufacturing method | |
| JP2013222741A (en) | Reactor | |
| JP2010087366A (en) | Metal powder for soft magnetic composite material, and soft magnetic composite material | |
| WO2013137019A1 (en) | Reactor, converter, and power conversion device | |
| WO2013118524A1 (en) | Reactor, converter, and power conversion device, and core material for reactor | |
| JP2013179186A (en) | Reactor, component for reactor, converter, and power conversion device | |
| US20190259524A1 (en) | Composite material molded article, reactor, and method for manufacturing composite material molded article | |
| JP2014064013A (en) | Reactor and converter | |
| WO2013168538A1 (en) | Reactor, converter, electric power conversion device, and manufacturing method for resin core piece |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110204 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20110413 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20110413 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110905 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110913 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111017 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20111017 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20111220 |