JP4289665B2 - リアクトル、リアクトル用コアおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源回路等に使用されるリアクトル、そのリアクトルに使用されるコア（磁心）およびそのリアクトル用コアの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
産業機械、家庭用電気製品、電気自動車、ハイブリッド車等では、直流電源と交流電源との間の変換や直流電源間の電圧変換（ＤＣ−ＤＣ変換）等がスイッチイング電源等を介してなされる。例えば、電気自動車やハイブリッド車の場合、蓄電池の電圧（２００〜３００Ｖ）から車両電装品用の電圧（１２〜４８Ｖ）に降圧されたりする。また、ブラシレスモータ等をインバータ制御する場合、直流電源が高周波数の交流電源に変換されたりする。
【０００３】
このようなスイッチング電源等を構成する電源回路には、コア（鉄心）とコアの周囲に銅線等が巻回されたコイルとからなるリアクトル（ｒｅａｃｔｏｒ）が設けられる。なお、コアとコイルとを同様に組合わせたものであってもその用途、機能によって適宜呼称が異なるが、本明細書ではそれらをまとめてリアクトルと呼ぶ。
【０００４】
リアクトルは、その用途によって要求性能が異なるものの、一般的にいえば、小型、低損失、低騒音であって直流重畳特性に優れるものが求められる。そして例えば、リアクトルの小型化のために高い飽和磁化をもつコアが利用され、損失低減化のために高い比抵抗や低い保磁力をもつコアが利用される。また、直流重畳特性を向上させるためにはインダクタンス（Ｌ）の安定しているコア、具体的には透磁率の安定している（恒透磁率である）コアが望ましい。
【０００５】
このようにリアクトルの性能向上を図る上で、コイル中に配設されるコアの性能が非常に重要となる。このため、リアクトルの用途に応じて、材質、製造方法、形態等を適宜変更した多種多様なコアが使用されてきた。
【０００６】
例えば、コアの材質には、酸化物フェライト、Ｆｅ−Ｓｉ系鋼板、アモルファス薄帯などがある。これらを使用したコアは、板材の積層、圧粉成形、圧粉焼結等により製造される。さらに、所定形状のブロック状コアを複数接合して所望形状のコアとしたり、適当な空隙（ギャップ）を設けて見掛透磁率を調整したりされる。
【０００７】
より具体的には、大電流（大電力）用リアクトルにはアモルファス薄帯からなるコアが利用され、低周波数（数ｋＨｚ以下）用リアクトルにはＦｅ−Ｓｉ系鋼板が利用されることが多い。また、力率改善用チョークコイルには圧粉磁心は使用され、その粉末は主にＦｅ−７％Ｓｉやセンダスト（Ｆｅ−９％Ｓｉ−６％Ａｌ）からなることが多い。
【０００８】
また、このようなリアクトル用コアに関する特許文献として下記のようなものもある。特許文献１には、Ｆｅ系軟磁性合金粒子を高密度成形してなるバルク体を接合することにより、様々な形状の変圧器用磁心が簡便に製作されることについて記載されている。特許文献２には、周波数１０ｋＨｚ以上のスイッチング電源の効率を向上させ得るリアクトル用圧粉磁心について記載されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−３２６２８９号公報
【特許文献２】
特開２００２−７５７１９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アモルファス薄帯からなるコアは、その製作に特殊な製造装置を必要とするため高コストであり、また磁歪も大きく騒音が大きい。フェライトからなるコアは、飽和磁化が低いため、大容量の電源では直流重畳特性が悪く、さらに磁束の不足を補うためにその体積（断面積）を増加させる必要がり、部品の大型化を招く。
【００１１】
Ｆｅ−Ｓｉ系電磁鋼板からなるコアでは、使用する周波数が約２０ｋＨｚ以上になると急激に損失が増大するため、使用周波数域がそれ以下に限定されてしまう。また、高電流をコイルに印加する場合、飽和磁束密度を上げるか、磁路の一部に空隙（特許文献１参照）を設けて直流重畳特性を改善する必要も生じる。もっとも、いずれの場合も騒音は大きくなる。
【００１２】
粒子表面が絶縁されたＦｅ−Ｓｉ系粉末等を圧粉成形したコア（圧粉磁心）の場合、高密度化によって磁束密度を高めることができるし、粉末粒子が絶縁被膜で覆われているため比抵抗が大きくて渦電流損も小さくできる。しかし、高電流をコイルに印加したときの直流重畳特性は依然として悪く、高電流側でのインダクタンスが著しく低下し易い。この直流重畳特性を改善するために、飽和磁束密度を高めたり磁路中の一部に空隙等を設けたりすることも有効と考えられる。しかし、そのような対策を施した場合、損失を増加させる結果となり好ましくない。この詳細は後述する。
【００１３】
さらに、上記特許文献２のリアクトル用圧粉磁心は、例えば、１００Ａ以上の高電流が重畳印加される大電力に対応しておらず、また数〜数１０ｋＨｚでの高リップル電流に対応したリアクトルでもない。
【００１４】
このような観点から、低損失、低騒音、小型（数ｋｇ程度）であって、大電力、高リップル電流に対応したリアクトルやリアクトル用コアが望まれている。なお、特殊なＳｉ系鋼板（板厚：０．０５ｍｍ）や傾斜Ｓｉ鋼板（板厚：０．０５〜０．１ｍｍ）、アモルファス薄帯などを使用すればそのようなリアクトルの作製も可能かもしれないが、非常にコスト高となってしまい現実的ではないし、その場合でも騒音は依然として大きいものとなってしまう。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、大電流が重畳する大電力用として利用可能で、損失低減、騒音低減または小型化等を図れるリアクトルを提供することを目的とする。また、そのリアクトルに適したリアクトル用コアおよびその製造方法を併せて提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、飽和磁化が高く直流重畳特性に優れると共に全体的な損失を小さくでき、しかも小型化できるリアクトル用コアを見出し、これに基づき本発明のリアクトルを完成するに至った。
（リアクトル）
（１）すなわち、本発明のリアクトルは、Ｆｅを主成分とする軟磁性粉末からなり該軟磁性粉末の粒子表面が絶縁被膜で被覆されてなる原料粉末を圧縮成形した圧粉成形体を少なくとも２つ以上組合わせて構成したリアクトル用コアと、導線を巻回してなり該リアクトル用コアに装着されるコイルとからなるリアクトルであって、
前記圧粉成形体は、前記軟磁性粉末の真密度（ρ ₀ ）に対する嵩密度（ρ）の比である密度比（ρ／ρ ₀ ：％）が９０％以上であり、
前記リアクトル用コアは、前記組み合わされる圧粉成形体のそれぞれが突き合わされる対向面間の１カ所以上に前記絶縁被膜とは別の幅４ｍｍ以下の非磁性材が介在しており、
前記リアクトル用コアの飽和磁化が１．７Ｔ以上であり、該リアクトル用コアに５ｋＡ／ｍの磁界を印加したときに求まる第１見掛透磁率（μ_5k）が２５以上であると共に３５ｋＡ／ｍの磁界を印加したときに求まる第２見掛透磁率（μ_35k）が第１見掛透磁率（μ_5k）の７０％以上であり、該リアクトル用コアに装着された状態の前記コイルへ１０ｋＨｚの交流を１０ｍＡ流したときに求まる該コイルの交流抵抗値である装着時交流抵抗値（ｒ₁）が、該リアクトル用コアに装着されていない状態の該コイル単体へ１０ｋＨｚの交流を１０ｍＡ流したときに求まる該コイルの交流抵抗値である単体時交流抵抗値（ｒ₀）の２．５倍以下（ｒ₁≦２．５ｒ₀）であることを特徴とする。
【００１７】
本発明のリアクトルでは、コイルが装着されるコアが、軟磁性粉末と絶縁材との原料粉末を圧粉成形した圧粉成形体を複数組合わせたものからなる。この圧粉成形体を構成する軟磁性粉末の組成、絶縁材の材質または配合量等を適当に調整し、組合わせる圧粉成形体間の対向面間隔やその間に介在させる介在物を適宜選択することで、上記飽和磁化、見掛透磁率および交流抵抗値を備えたリアクトルが得られる。
【００１８】
本発明のリアクトルの場合、先ず、コアの飽和磁化が１．７Ｔ以上と高く、その見掛透磁率が５ｋＡ／ｍや３５ｋＡ／ｍといった高磁場中でも安定した値を保つ。このため、直流重畳特性に非常に優れたリアクトルが得られ、このリアクトルを用いれば、コイルに大電流を印加した場合でも、安定した出力のスイッチング電源等が得られる。また、高リップル電流に対応したリアクトルが得られ、騒音も抑制されたものとなる。
【００１９】
次に、本発明のリアクトル用コアを形成する圧粉成形体は、粉末粒子が絶縁材でそれぞれが絶縁されたものからなる。このため、比抵抗も大きく、その圧粉成形体で生じる鉄損（高周波損失）も小さい。
【００２０】
ここで本発明者の研究に依ると、リアクトルの損失を低減する上で、従来問題視されていた鉄損のみならず、コイル自体の銅損を低減することが非常に有効であることが明らかとなった。なお、本発明では、コイルを構成する導線の材質を問わないのが、便宜上、コイルでの損失を銅損と呼び、リアクトル用コアで生じる高周波損失（鉄損）と区別する。ちなみに、鉄損は主に渦電流損とヒステリシス損から主になる。
【００２１】
本発明者が詳細に調査したところ、銅損はコアの特性によって影響を受けることが明らかとなった。そして、磁束密度を増大させるためにコアを構成する圧粉成形体を非常に高密度化すると、この銅損が増加することも明らかとなった。一方、その圧粉成形体の比抵抗を高めると、逆に、この銅損が低減することも明らかとなった。このような現象が発現する理由は必ずしも定かではないが、現状では次のように考えられる。すなわち、圧粉成形体の比抵抗値が低いと、渦電流が発生し易くなり、この渦電流がコイルに鎖交して、コイルに流れる電流を妨げるためと考えられる。
【００２２】
ところで、この銅損は、当然ながらコイルをコアに装着したときの損失であって、各周波数における交流抵抗値とそのときに流す電流値に依存したものとなる。このため、銅損の低減を図るには、コイルをコアに装着した場合コアの交流抵抗値を低減することが有効となる。この交流抵抗値は、コイルがコアに装着されているか否かのみならず、印加する電流の周波数、電流（電圧）値によっても変化する。そこで、本発明では、便宜上、１０ｋＨｚの交流を１０ｍＡコイルに流したときの交流抵抗値で評価することとした。そして、銅損を有効に低減できる範囲として、コイルをコアに装着したときの抵抗値である装着時交流抵抗値が、コイル単体時の単体時交流抵抗値の２．５倍以下と規定した。このように、装着時交流抵抗値が単体時交流抵抗値と同程度であれば、印加する交流の電流値が大きくなったときでも、リアクトルで生じる損失を小さくできる。
【００２３】
このように本発明のリアクトルは、コアが高い飽和磁化を有するために小型化を図れ、見掛透磁率も高磁場まで安定しているため直流重畳特性に優れ、例えば、数〜数十ｋＨｚ（例えば、１〜１００ｋＨｚ）の高リプル電流にも対応可能で騒音も抑制されたものとなる。さらに、コイルの装着時交流抵抗値が小さいため、リアクトル全体の損失も非常に小さいものとなる。従って本発明のリアクトルは、高電力用として使用可能であるにも拘らず、小型で低騒音であると共に損失の少ない高効率なものである。
【００２４】
ところで、本発明のリアクトルの場合、上記飽和磁化は、さらに１．８Ｔ以上、１．９Ｔ以上、２．０Ｔ以上となれば好ましい。飽和磁化が過小であると直流重畳特性が劣化してリアクトルの性能が低下するため好ましくないが、逆に高密度成形により飽和磁化が過大になると、前述したように銅損が増加するため、その上限は２．０Ｔとするのが良い。また、上記見掛透磁率は、第１見掛透磁率（μ_5K）が２５、３０、３５以上、第２見掛透磁率（μ_35K）が第１見掛透磁率（μ_5K）の７０、８０、９０％以上であれば好ましい。見掛透磁率が過小であると十分なインダクタンスが得られずリアクトルの性能が低下するが、逆に見掛透磁率が過大になっても、直流重畳特性が劣化してリアクトルの性能が低下するため、その上限は５０とするのが良い。また、上記装着時交流抵抗値は単体時交流抵抗値の２．３倍以下、２．１倍以下、２．０倍以下となる程好ましい。この装着時交流抵抗値（ｒ₁）を具体的にいえば、例えば、１Ω以下、０．９Ω以下、０．８Ω以下であると好ましい。
【００２５】
（２）本発明のリアクトルは、上記のように特性によって特定される他、例えば、次のようにして特定される。
すなわち本発明は、Ｆｅを主成分とする軟磁性粉末からなり該軟磁性粉末の粒子表面が絶縁被膜で被覆されてなる原料粉末を圧縮成形した圧粉成形体を少なくとも２つ以上組合わせて構成したリアクトル用コアと、
導線を巻回してなり該リアクトル用コアに装着されるコイルとからなるリアクトルであって、
前記圧粉成形体は、前記軟磁性粉末の真密度（ρ₀）に対する嵩密度（ρ）の比である密度比（ρ／ρ₀：％）が９０％以上であり、前記リアクトル用コアは、組合わされて磁路を構成する前記圧粉成形体の対向面間の１カ所以上に前記絶縁被膜とは別の幅４ｍｍ以下の非磁性材が１カ所以上介在しており、前記コイルは、平角銅線を３０ターン以上巻回したものであることを特徴とするリアクトルとしても良い。なお、この平角銅線の断面積は、リアクトルの使用条件（周波数、重畳電流、インダクタンス等）に応じて適宜選択すれば良く、使用中の銅損によってコイルが熱的に著しいダメージを受けないようにすると好ましい。
【００２６】
本発明のリアクトルでは、圧粉成形体中の絶縁材量と、その密度比と、組合わせる圧粉成形体の対向面間の状態を上記のように特定することで、前述した特性を発現するリアクトル用コアおよびリアクトルが得られる。
【００２７】
（リアクトル用コア）
本発明は、上記リアクトルとしてのみならず、それを構成するリアクトル用コアとしても把握することができる。
すなわち、本発明はは、Ｆｅを主成分とする軟磁性粉末からなり該軟磁性粉末の粒子表面が絶縁被膜で被覆されてなる原料粉末を圧縮成形した圧粉成形体を少なくとも２つ以上組合わせて構成したリアクトル用コアであって、
前記圧粉成形体は、前記軟磁性粉末の真密度（ρ₀）に対する嵩密度（ρ）の比である密度比（ρ／ρ₀：％）が９０％以上であり、組合わされて磁路を構成する該圧粉成形体の対向面間の１カ所以上に前記絶縁被膜とは別の幅４ｍｍ以下の非磁性材が１カ所以上介在してなることを特徴とするリアクトル用コアとしても良い。
【００２８】
（リアクトル用コアの製造方法）
上記リアクトル用コアは、例えば、次のようにして製造される。
すなわち、本発明は、Ｆｅを主成分とする軟磁性粉末からなり該軟磁性粉末の粒子表面が絶縁被膜で被覆されてなる原料粉末を圧縮成形した圧粉成形体を少なくとも２つ以上組合わせて構成したリアクトル用コアの製造方法であって、
前記圧粉成形体は、前記原料粉末を、高級脂肪酸系潤滑剤が内面に塗布された成形用金型内へ充填する充填工程と、該成形用金型内に充填された該原料粉末を温間で加圧成形し該成形用金型の内面に接する該軟磁性粉末の表面に金属石鹸被膜を生成させて前記圧粉成形体を得る成形工程とによって製造され、該軟磁性粉末の真密度（ρ₀）に対する嵩密度（ρ）の比である密度比（ρ／ρ₀：％）が９０％以上であり、該得られた複数の圧粉成形体を突き合わせたときにできる対向面間の１カ所以上に幅４ｍｍ以下の前記絶縁被膜とは別の非磁性材を介在させて該複数の圧粉成形体を組み合わせてリアクトル用コアとすることを特徴とするリアクトル用コアの製造方法としても良い。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。なお、以下の実施形態を含む本明細書で説明する内容は、本発明のリアクトルのみならず、リアクトル用コアおよびその製造方法にも適宜、適用できるものであることを断っておく。
（１）軟磁性粉末および絶縁材
本発明に係る軟磁性粉末は、先ず、Ｆｅを主成分とする粉末であるが、Ｓｉを２〜５質量％含有していると好ましい。Ｓｉは、粉末粒子の電気抵抗率（比抵抗）を高め、圧粉成形体の渦電流損の低減る上で有効な元素である。また、Ｆｅ−Ｓｉ系粉末からなる圧粉成形体を組合わせたコアは、直流重畳特性に優れる。ここで、Ｓｉ量が２質量％未満だと損失が大きくなる。一方、Ｓｉ量が５質量％を超えると圧粉成形体の磁束密度等の低下を招き好ましくない。Ｓｉ量の下限を２．５質量％、３質量％とし、その上限を４．５質量％、４質量％とすればより好ましい。
【００３０】
この軟磁性粉末は、このようなＳｉと残部がＦｅと不可避不純物とからなっても良いし、適宜、磁気特性を向上させる元素または鉄損を低減させる元素等を含有しても良い。そのような元素として、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）等がある。
【００３１】
本発明に係る軟磁性粉末は、その重量平均粒径が３０〜７０μｍであると好ましい。。この重量平均粒径とは、微細粒から積算し、重量が５０％に至ったところでの粒径により求まる粒径である。
【００３２】
この重量平均粒径（以下、単に「粒径」ともいう。）が２５μｍ未満であると、渦電流損は減少するもののヒステリシス損が増加し過ぎて好ましくない。逆に、その粒径が１００μｍを超えると、ヒステリシス損が減少するものの渦電流損が増加し過ぎて好ましくない。そして、上記範囲の粒径からなる軟磁性粉末を使用した場合、前述の低中周波数域で、渦電流損とヒステリシス損との和である鉄損を十分に小さくできる圧粉成形体が得られる。上記重量平均粒径の下限を３５μｍ、４０μｍ、４５μｍとし、その上限を６５μｍ、６０μｍ、５５μｍとすればより好ましい。
【００３３】
また、本発明に係る軟磁性粉末は、平均アスペクト比が１〜３であると好ましい。。この平均アスペクト比とは、粉末粒子の最大径（長径）と最小径（短径）との比（アスペクト比）の平均値である。この平均値は、多数の粉末粒子をＳＥＭで観察し画像解析により求めれば良い。本発明の場合、この平均アスペクト比（以下、単に「アスペクト比」ともいう。）が１に近い程、つまり、粉末粒子が球形状である程、低保磁力の圧粉成形体が得られる。圧粉成形体の保磁力の低減は、ヒステリシス損の低減に効果的である。さらに、アスペクト比が１に近い程、比抵抗も大きくなり、渦電流損の低減にも有効である。従って、アスペクト比が１に近い程良く、その上限が２．５、２、１．５等であると一層好ましい。
【００３４】
ここで、平均アスペクト比が１に近い程（つまり、粉末粒子の形状が球形に近い程）、圧粉成形体の保磁力が小さくなり、また、比抵抗が大きくなるのは次のように考えられる。粉末粒子が球形に近ければ、軟磁性粉末を加圧成形した際に、相互に接触する粒子間での攻撃性が低下する。逆に、アスペクト比が大きくて歪な形状の粒子が多いと、成形時の加圧力によって、一つの粒子の突起等が隣接する他の粒子へ突刺さるようになる。そして、粒子の極一部にのみに大きな歪みや応力が加わって、結局、保磁力の増加をもたらすと思われる。また、このように粒子間の攻撃性が増す結果、各粒子表面に形成されていた絶縁被膜も破壊され易くなり、各粒子が直接的に接触する部分が増加して、比抵抗が低減したと思われる。
【００３５】
さらに、本発明に係る軟磁性粉末は、粉末粒子の保磁力（ｉＨｃ）が２００Ａ／ｍ以下であると好ましい。。加圧成形前の段階から使用する軟磁性粉末の保磁力が小さいことにより、得られた圧粉成形体の保磁力も小さくなる。これにより、ヒステリシス損が小さく磁気特性に優れた圧粉成形体が得られる。このｉＨｃはさらに、１８０Ａ／ｍ以下、１６０Ａ／ｍ以下、さらには１５０Ａ／ｍ以下であれば一層好ましい。このような低保磁力の軟磁性粉末は、例えば、アトマイズ粉末等を加熱処理して、残留応力や歪み等を除去することで容易に得られる。そこで、上記軟磁性粉末が、加圧成形前に不活性雰囲気中で８００℃以上の加熱処理が施されたものであると好適である。不活性雰囲気は、真空雰囲気でも、不活性ガス雰囲気でも、水素雰囲気等の還元雰囲気でも良い。つまり、酸化雰囲気でない方が好ましい。
【００３６】
また、粒径が上述のとおりであって、一つの粉末粒子中の結晶粒数が平均１０個以下であると好適である。ヒステリシス損に影響を及す保磁力は、粉末粒子自体の外形状にも依るが、その粉末粒子内部の組織にも依る。そして、その組織が大きな結晶粒からなる程、保磁力も小さくなり、ヒステリシス損の低減を図り易い。前述の重量平均粒径を前提にすれば、粉末粒子中の結晶粒数が平均で１０個以下、さらには８個以下、５個以下となる程、好適である。この結晶粒数の平均値は、粉末粒子を樹脂に埋込み光学顕微鏡により組織観察することにより求めれば良い。
【００３７】
上述したような軟磁性粉末の製造方法は問わない。例えば、合金インゴットをボールミル等で粉砕して粉末を得ることも考えられる。しかし、より球形状の粉末を得るためには、アトマイズ法によると好ましい。すなわち、所定組成の溶湯流にガスを吹付けてアトマイズ化するガス噴霧アトマイズ法、その溶湯流に水を吹付けてアトマイズ化する水噴霧アトマイズ法、さらには、その溶湯流にガスと水との混合物を霧状に吹付けてアトマイズ化するガス・水アトマイズ法等によって、軟磁性粉末が製造されると好ましい。これらのアトマイズ法によって得られた粉末を、本明細書中では、ぞれぞれ順に、ガスアトマイズ粉、水アトマイズ粉、ガス水アトマイズ粉と呼ぶ。
【００３８】
本発明者が調査したところ、本発明の圧粉成形体に好適なアトマイズ粉はガス水アトマイズ粉であった。これは冷却速度が比較的穏やかなためと思われる。アトマイズ法に使用するガスには、Ｎ２やＡｒ等の不活性ガスが好ましい。
【００３９】
もっとも、酸化雰囲気でアトマイズして、粉末粒子の表面にＳｉＯ₂等の適度な絶縁酸化被膜を形成させても良い。これにより、圧粉成形体の比抵抗が大きくなり、渦電流損の低減が図れる点では好ましい。但し、ＳｉＯ₂等は硬質であるため、その量が増え過ぎると軟磁性粉末の成形性が低下し、圧粉成形体の密度低下等を招くため好ましくない。絶縁被膜には、この他、樹脂被膜、リン酸塩被膜等があるが、酸化被膜は耐熱性に優れ、焼鈍工程等の加熱処理を行った際にもその破壊が抑制、防止されるので好ましい。このような耐熱性のある酸化被膜として、前記ＳｉＯ₂以外に、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂およびそれらの複合酸化物系絶縁被膜等がある。
【００４０】
ところで本発明の圧粉成形体は、このような酸化絶縁被膜とは別に、軟磁性粉末を構成する粉末粒子間を絶縁する絶縁材を積極的に含有しているのが好ましい。この絶縁材の含有量が多くなると、圧粉成形体中の磁束密度が低下して好ましくないが、その含有量を１〜１０体積％、さらには３〜８体積％とすることで、磁束密度の低下を抑制しつつ、大電流によって生じる高磁場中でも所望の透磁率（見掛透磁率）を得ることができる。そして、直流重畳特性に優れたリアクトルが得られる。このような絶縁材には、ＡｌＮ、ＢＮなどの窒化物、粘土などの鉱物、バインダ（結合材）と呼ばれるシリコーン樹脂、アミド樹脂、イミド樹脂、フェノール樹脂、後述する内部潤滑材等がある。また、絶縁材としてバインダを使用した場合、絶縁被膜が容易に形成される。
【００４１】
前述した本発明の製造方法のように、軟磁性粉末を温間加圧成形する場合、成形用金型の内壁面と軟磁性粉末との間に非常に潤滑性に富んだ新たな潤滑剤（金属石鹸被膜）が形成される。この金属石鹸被膜はＦｅを含むとき（例えば、高級脂肪酸の鉄塩被膜のとき）、最も優れた潤滑性を示すことが解っている。従って、そのような被膜の形成を促進する観点からも、絶縁被膜自体にＦｅが含まれていると、一層好適である。このような絶縁被膜は、例えば、リン酸塩系であればリン酸鉄が、酸化物系であればＦｅＳｉＯ₃、ＦｅＡｌ₂Ｏ₄、ＮｉＦｅ₂Ｏ₄などのＦｅとの複合酸化物系が望ましい。
【００４２】
絶縁被膜は、膜厚が厚くなるほど比抵抗が大きくなるが、膜厚があまり厚いと、成形された圧粉成形体の磁束密度が低下する。そこで、圧粉成形体の磁束密度と比抵抗とを確保する観点から、膜厚は、１〜１０００ｎｍ、さらには、１０〜１００ｎｍであると好ましい。
【００４３】
なお、言うまでもないことであるが、絶縁被膜は本来、粉末粒子の一粒一粒毎に形成されていることが理想的である。しかし、実際には、当然に、数個の粒子が固まった状態でその周りに絶縁被膜が形成されていることもあり、このような状態でも本発明の想定するところである。
【００４４】
（２）リアクトル用コア
本発明のリアクトル用コアは、上記のような軟磁性粉末を高密度成形した圧粉成形体を組合わせてなる。
先ず、圧粉成形体は、１〜５０ｋＨｚといった低中周波数域で、透磁率、飽和磁化、直流重畳特性等の磁気特性およびヒステリシス損、渦電流損といった鉄損の何れにも優れたものである。これらの特性に関して以下に具体的に説明する。
【００４５】
圧粉成形体の磁気特性の一つの指標として透磁率があるが、これは圧粉成形体の置かれる磁界の強さによって変化する。そこで、特定強さの磁界中においたときの磁束密度で、圧粉成形体の磁気特性が指標されることが多い。本発明の圧粉成形体を、例えば１０ｋＡ／ｍの磁界中に置いたときに生じる磁束密度Ｂ_10kで評価すれば、磁束密度Ｂ_10kは、１．１Ｔ以上、１．２Ｔ以上、１．３Ｔ以上、１．４Ｔ以上、さらには１．５Ｔ以上にもなる。
【００４６】
また、飽和磁化（Ｍｓ）も磁気特性の重要な一つの指標である。本発明の圧粉成形体の場合、例えば、１．８Ｔ以上、１．８５Ｔ以上、さらには１．９Ｔ以上といった高飽和磁化を発揮する。このような高飽和磁化により、直流重畳特性に優れたリアクトル用コアが得られる。なおいうまでもないが、このときの飽和磁化は、圧粉成形体単体としての飽和磁化であって、それを組合わせたコア全体としての飽和磁化ではない。なお、飽和磁化は、例えば、圧粉成形体を０．１ＭＡ／ｍの高磁場中に置いたときに測定される。
【００４７】
また、本発明の圧粉成形体は、保磁力も小さい。これにより、交番磁界に対する追従性が良く、ヒステリシス損も小さいリアクトル用コアが得られる。この圧粉成形体の保磁力は、例えば、２２０Ａ／ｍ以下、２００Ａ／ｍ以下、さらには１８０Ａ／ｍ以下ともなる。そして、圧粉成形体の鉄損も、例えば、周波数が１０ｋＨｚで磁束密度が０．２Ｔの交番磁界中で、４２０ｋＷ／ｍ³以下、さらには、４００ｋＷ／ｍ³以下、３８０ｋＷ／ｍ³以下、３５０ｋＷ／ｍ³以下といった非常に低いものとなる。
【００４８】
ところで、圧粉成形体の磁束密度等の磁気特性は、高密度成形されたか否か、つまり、その密度に大きく影響される。もっとも、密度は軟磁性粉末の組成によって異なるため、単純に密度のみで圧粉成形体の高密度成形の程度を指標することはできない。そこで本発明では、軟磁性粉末の真密度（ρ₀）に対する、圧粉成形体の嵩密度（ρ）の比である密度比（ρ／ρ₀）によって、その高密度成形の程度を指標した。本発明の圧粉成形体の場合、そのρ／ρ₀は、密度比が９２％以上、９３％以上、９４％以上、さらに９５％以上ともなる。もっとも、その上限は、９５％が好ましい。あまりに高密度成形すると、交流抵抗値の増加を招き損失が増加するからである。
【００４９】
次に、本発明の圧粉成形体の電気特性を指標するものとして比抵抗がある。この比抵抗は、形状に依存しない圧粉成形体ごとの固有値であり、同形状の圧粉成形体であれば比抵抗が大きいほど渦電流損は小さくなる。本発明の圧粉成形体は、前述した特定の軟磁性粉末からなるため、この比抵抗も比較的大きく、その分、渦電流損も小さくできる。本発明の圧粉成形体の場合、その比抵抗は、１０００μΩｍ以上、１００００μΩｍ以上、さらには１０００００μΩｍ以上ともなる。そして、前述したように、この比抵抗の大きな圧粉成形体を組合わせたコアを装着したリアクトルのコイルは、交流抵抗値も小さくなり、リアクトルの全体的な損失低減にも効果的である。
【００５０】
ところで、本発明のリアクトル用コアは、上記圧粉成形体を複数組合わせてなる。複数の圧粉成形体を突き合わせて接着、結合させて一体的なリアクトル用コアを形成することができる。また、接着等させずに、締結具により複数の圧粉成形体を機械的に固定しても良い。但し、どのような組合わせ方をしたとしても、隣接する圧粉成形体には向い合った対向面ができ、通常はここが磁路となる。そして、その対向面間の形態を工夫することでリアクトル用コア全体としての見掛透磁率をも調整可能となる。例えば、その対向面間を熱硬化性樹脂等の接着剤によって充填、接着させても良い。また、その対向面間をエアギャップとしても良いし、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂材を介在させても良い。見掛透磁率の調整には、このような非磁性材を対向面間に介在させると良い。もっとも、対向面間隔を大きくすると、漏れ磁束等が多くなり、リアクトルの性能低下を招くため、その対向面間隔は４ｍｍ以下、３ｍｍ以下、さらには０．５〜２．５ｍｍ程度が好ましい。なお、圧粉成形体の形態（形状、大きさ等）は勿論、それを組合わせて形成されるコアの形態も任意である。リアクトルの要求諸元に沿って適宜決定されれば良い。
【００５１】
（３）圧粉成形体の製造方法
圧粉成形体の製造方法は、軟磁性粉末と絶縁材とからなる原料粉末を成形用金型に充填する充填工程と、充填された原料粉末を加圧成形する成形工程とから基本的になる。
【００５２】
本発明の圧粉成形体は、原料粉末に内部潤滑材を混在させて、成形用金型内で室温高圧成形されたものを除くものではない。しかし、この場合、成形圧力を大きくすると、成形用金型の内面と原料粉末との間でかじりを生じたり、抜圧が過大となったり、金型寿命が極端に低下したりし易い。試験レベルではともかくとして、工業レベルで考えると、従来の金型成形では、その成形圧力を大きくすることが実際には困難であり、結果的に高密度比の圧粉成形体は得難い。
【００５３】
本発明者は、従来の室温高圧成形と異なる画期的な金型潤滑温間加圧成形法を確立してこの課題を見事に解決している。この成形法は、前記充填工程を高級脂肪酸系潤滑剤が内面に塗布された成形用金型内へ原料粉末を充填する工程とし、前記成形工程をその成形用金型内に充填された原料粉末を温間で加圧成形して成形用金型の内面に接する原料粉末の表面に金属石鹸被膜を生成させる工程とするものである。
【００５４】
次に、この製造方法をさらに詳細に説明する。
▲１▼充填工程
充填工程に際して、成形用金型の内面に高級脂肪酸系潤滑剤を塗布する必要がある（塗布工程）。
この高級脂肪酸系潤滑剤は、高級脂肪酸自体の他、高級脂肪酸の金属塩であっても良い。高級脂肪酸の金属塩には、リチウム塩、カルシウム塩又は亜鉛塩等がある。特に、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛等が好ましい。この他、ステアリン酸バリウム、パルミチン酸リチウム、オレイン酸リチウム、パルミチン酸カルシウム、オレイン酸カルシウム等を用いることもできる。
【００５５】
この塗布工程は、加熱された成形用金型内に水、水溶液またはアルコール溶液等に分散させた高級脂肪酸系潤滑剤を噴霧する工程であると好ましい。高級脂肪酸系潤滑剤が水等に分散していると、成形用金型の内面へ高級脂肪酸系潤滑剤を均一に噴霧し易い。さらに、加熱された成形用金型内にそれを噴霧すると、水分等が素早く蒸発して、成形用金型の内面へ高級脂肪酸系潤滑剤が均一に付着する。そのときの成形用金型の加熱温度は、後述の成形工程の温度を考慮する必要があるが、例えば、１００℃以上に加熱しておけば足る。もっとも、高級脂肪酸系潤滑剤の均一な膜を形成するために、その加熱温度を高級脂肪酸系潤滑剤の融点未満にすることが好ましい。例えば、高級脂肪酸系潤滑剤としてステアリン酸リチウムを用いた場合、その加熱温度を２２０℃未満とすると良い。
【００５６】
なお、高級脂肪酸系潤滑剤を水等に分散させる際、その水溶液全体の質量を１００質量％としたときに、高級脂肪酸系潤滑剤が０．１〜５質量％、さらには、０．５〜２質量％の割合で含まれるようにすると、均一な潤滑膜が成形用金型の内面に形成されて好ましい。
【００５７】
また、高級脂肪酸系潤滑剤を水等へ分散させる際、界面活性剤をその水に添加しておくと、高級脂肪酸系潤滑剤の均一な分散が図れる。そのような界面活性剤として、例えば、アルキルフェノール系の界面活性剤、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（ＥＯ）６、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（ＥＯ）１０、アニオン性非イオン型界面活性剤、ホウ酸エステル系エマルボンＴ−８０等を用いることができる。これらを２種以上組合わせて使用しても良い。例えば、高級脂肪酸系潤滑剤としてステアリン酸リチウムを用いた場合、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（ＥＯ）６、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（ＥＯ）１０及びホウ酸エステルエマルボンＴ−８０の３種類の界面活性剤を同時に用いると好ましい。それらの１種のみを添加する場合に較べて複合添加した場合、ステアリン酸リチウムの水等への分散性が一層活性化されるからである。
【００５８】
また、噴霧に適した粘度の高級脂肪酸系潤滑剤の水溶液を得るために、その水溶液全体を１００体積％とした場合、界面活性剤の割合を１．５〜１５体積％とすると好ましい。
【００５９】
この他、少量の消泡剤（例えば、シリコン系の消泡剤等）を添加しても良い。水溶液の泡立ちが激しいと、それを噴霧したときに成形用金型の内面に均一な高級脂肪酸系潤滑剤の被膜が形成され難いからである。消泡剤の添加割合は、その水溶液の全体積を１００体積％としたときに、例えば０．１〜１体積％程度であればよい。
【００６０】
水等に分散した高級脂肪酸系潤滑剤の粒子は、最大粒径が３０μｍ未満であると、好適である。最大粒径が３０μｍ以上となると、高級脂肪酸系潤滑剤の粒子が水溶液中に沈殿し易く、成形用金型の内面に高級脂肪酸系潤滑剤を均一に塗布することが困難となるからである。高級脂肪酸系潤滑剤の分散した水溶液の塗布には、例えば、塗装用のスプレーガンや静電ガン等を用いて行うことができる。なお、本発明者が高級脂肪酸系潤滑剤の塗布量と粉末成形体の抜出圧力との関係を実験により調べた結果、膜厚が０．５〜１．５μｍ程度となるように高級脂肪酸系潤滑剤を成形用金型の内面に付着させると好ましいことが解った。
【００６１】
▲２▼成形工程
詳細は明らかではないが、この工程で、前述の金属石鹸被膜がメカノケミカル反応によって生成されると考えられる。
すなわち、その反応によって、軟磁性粉末（粒子表面に絶縁被膜が形成されているときはその被膜）と高級脂肪酸系潤滑剤とが化学的に結合し、金属石鹸の被膜（例えば、高級脂肪酸の鉄塩被膜）が圧粉成形体表面に形成される。この金属石鹸の被膜は、その粉末成形体の表面に強固に結合し、成形用金型の内表面に付着していた高級脂肪酸系潤滑剤よりも遙かに優れた潤滑性能を発揮する。その結果、成形用金型の内面と粉末成形体の外面との接触面間での摩擦力が著しく低減し、高圧成形にも拘らず、かじり等を生じない。そして、非常に低い抜圧で粉末成形体が成形用金型から取出され、金型寿命を短くすることもなくなった。この金属石鹸被膜の代表例は、高級脂肪酸系潤滑剤であるステアリン酸リチウムまたはステアリン酸亜鉛とＦｅとが反応して生成されたステアリン酸鉄被膜またはステアリン酸亜鉛である。
【００６２】
なお、この金属石鹸被膜は、軟磁性粉末の各粒子が絶縁被膜で被覆されていても形成されることから、その際必要となるＦｅは、基本的にはその絶縁被膜から供給されると考えられる。絶縁被膜がもともとＦｅ等の金属を含む場合は勿論、そうでなくても、軟磁性粉末と絶縁被膜との間の反応や拡散により、Ｆｅ等が絶縁被膜中に出現していると考えられる。
【００６３】
この成形工程における「温間」とは、各状況に応じた適切な加熱条件の下で成形工程を行うことを意味する。もっとも、軟磁性粉末と高級脂肪酸系潤滑剤との反応を促進するために、概して成形温度を１００℃以上とすると好ましい。また、高級脂肪酸系潤滑剤の変質を防止するために、概して成形温度を２００℃以下とすると好ましい。成形温度を１２０〜１８０℃とするとより好適である。
【００６４】
成形工程における「加圧」の程度も、所望する圧粉成形体の特性、原料粉末の組成、絶縁被膜や高級脂肪酸系潤滑剤の種類、成形用金型の材質や内面性状等に応じて適宜決定されるものである。この製造方法を用いると、従来の成形圧力を超越した高圧力下で成形可能であるため、硬質なＦｅ−Ｓｉ系粉末であっても、高密度な圧粉成形体を容易に得ることができる。そして、成形圧力は、例えば、７００ＭＰａ以上、７８５ＭＰａ以上、１０００ＭＰａ以上、１５００ＭＰａ以上、さらには２０００ＭＰａ以上ともできる。成形圧力が高圧である程、高密度の圧粉成形体が得られる。もっとも、成形用金型の寿命や生産性を考慮して、その成形圧力の上限を２０００ＭＰａとすると好ましい。
【００６５】
なお、本発明者は、この成形法を用いて純Ｆｅ粉を加圧成形した場合、成形圧力が約６００ＭＰａで抜出圧力が最大となり、それ以上ではむしろ抜出圧力が低下することを実験により確認している。そして、成形圧力を９００〜２０００ＭＰａの範囲で変化させたときでさえ、抜出圧力が５ＭＰａ程度と、非常に低い値であった。このようなことから、上記金属石鹸被膜が如何に優れた潤滑性を有するかが解る。そして、この成形法は、実際に、硬質なＦｅ−Ｓｉ系粉末を高圧成形する際にも非常に有効なものであった。このような優れた成形性は、ステアリン酸リチウムの他、ステアリン酸亜鉛やステアリン酸カルシウム等の高級脂肪酸系潤滑剤を用いた場合でも同様であった。
【００６６】
▲３▼内部潤滑材
この金型潤滑温間加圧成形法を用いた場合、従来必要とした内部潤滑材を原料粉末に添加せずとも、高圧成形が可能である。内部潤滑材を添加しないことにより、圧粉成形体のさらなる高密度化、高磁束密度化を図れる。
【００６７】
その一方で、内部潤滑材を原料粉末に添加することにより、粉末粒子間のすべりが向上し、また、成形用金型と軟磁性粉末とのかじり等が防止される。しかも、内部潤滑材には、粉末粒子の塑性歪の抑制効果もある。これにより、圧粉成形体の保磁力が低下し、ヒステリシス損の低減も図られる。
【００６８】
この内部潤滑材は、例えば、絶縁被膜で被覆された原料粉末１００質量％に対して０．１〜０．６質量％、さらには０．２〜０．５質量％であると好ましい。少なすぎると内部潤滑材の効果がなく、多すぎると圧粉成形体の高密度化が図れず、磁気特性の低下を招く。
【００６９】
この内部潤滑材が前記成形用金型の内面に塗布された高級脂肪酸系潤滑剤と同一の潤滑剤であると、取扱いが容易となり一層好ましい。具体的には、ステアリン酸亜鉛やステアリン酸リチウム等であれば好ましい。なお、内部潤滑材の原料粉末への添加は、噴霧、混合、浸漬等種々の方法で行える。
【００７０】
原料粉末へ内部潤滑材を添加（含有）させる場合であっても、前述の充填工程や成形工程に変りはない。また、その成形工程後に得られた粉末成形体を高温（例えば、６５０℃以上）で焼鈍工程等を施した場合、その内部潤滑材は分解し除去される。
【００７１】
▲４▼加熱工程
加熱工程は、残留応力や残留歪を除去するために、成形工程後に得られた粉末成形体を加熱、徐冷する工程である。これにより、高飽和磁化で周波数応答性に優れ、低保磁力でヒステリシス損の小さい圧粉成形体が得られる。
【００７２】
なお、この加熱工程で除去される歪は、成形工程前から軟磁性粉末の粒子内に蓄積された歪でも、成形工程時の塑性変形によって生じる塑性歪（成形歪）でも、その両方でも良い。もっとも、軟磁性粉末が予め熱処理等によって残留応力や残留歪が除去された状態にある場合、この加熱工程では、主に、高圧成形によって軟磁性粉末へ付与された残留応力や残留歪が除去されることとなる。
【００７３】
ところで、このときの加熱温度は、絶縁被膜の耐熱性に応じて、絶縁被膜を破壊しない範囲とするのが良い。例えば、絶縁被膜が耐熱性を有する酸化被膜等からなる場合は、焼鈍温度を５００〜９００℃、さらには６００〜８００℃としても良い。加熱雰囲気は、原料粉末の加熱工程の場合と同様、不活性雰囲気中で行えば好適である。加熱時間は、効果と経済性とから考えて、１〜３００分、好ましくは５〜６０分である。
【００７４】
（４）リアクトルの用途
本発明のリアクトルは、その用途を問わないが、例えば、産業機械、家庭用電気機器、電気自動車、ハイブリット車等のスイッチイング電源等に利用されると好適である。より具体的には、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータのような電圧変換回路で本発明のリアクトルは用いられる。ＤＣ−ＤＣコンバータは、最近注目されている電気自動車やハイブリット車のように、駆動用の高電圧（例えば、２００〜３００Ｖ）の直流電源を補機類等のための低電圧（例えば、１２Ｖ）に変換するものである。この他、誘導機を駆動するために、直流電源を交流電源に変換するインバータ回路等にもリアクトルが用いられる。
【００７５】
リアクトルの使用周波数域は、１〜５０ｋＨｚ、１〜３０ｋＨｚさらには５〜２０ｋＨｚといった領域が好ましい。この圧粉成形体を使用することで、各種機器の小型化、高性能化、省エネルギー化、低騒音化等を図れる。
【００７６】
【実施例】
次に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
（実施例）
（１）原料粉末の製造
軟磁性粉末として、Ｆｅ−３％Ｓｉの組成をもつガス水アトマイズ粉を用意した。単位は質量％である（以下、同様）。粉末作製時の冷却ガスにはＮ₂ガスを用い、冷却速度は約１０³℃／ｓｅｃと推定された。これに水素雰囲気中で９５０℃ｘ３時間の熱処理を施した。これにより得られた軟磁性粉末の特性は、平均アスペクト比：１．５、１粒子内の平均結晶粒数：４、σ_10k：１．９８Ｔ、σ_r：０．０２Ｔ、ｉＨｃ：１１０Ａ／ｍであった。なお、磁化σ_10kは、８００ｋＡ／ｍの磁界中で得られる粉末粒子の磁束密度であり、σｒはその残留磁化であり、ｉＨｃはその固有保磁力である。
【００７７】
この軟磁性粉末を篩い分けによって分級し、重量平均粒径３０〜７０μｍの粉末を取出して使用した。なお、重量平均粒径は、微細粒（細かい粉末）から積算し、重量が５０％に至ったところの粒径により求めた。
【００７８】
上記の各粉末に絶縁被膜のコーティング処理を次の方法で行なった。
先ず、市販のシリコーン樹脂（東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、「ＳＲ−２４００」）を５倍の有機溶媒（トルエン）に溶解した被覆処理液を製作した。次に、この被覆処理液を、空気流で流動させた上記原料粉末中にスプレー（噴霧）した後、１８０℃で３０分間乾燥させた。こうして、軟磁性粉末１００質量％に対してシリコーン樹脂１質量％の割合で、各粉末粒子の表面を被覆し（コーティング工程）、シリコーン樹脂で被覆された原料粉末（被覆処理粉末）を得た。
【００７９】
このシリコーン樹脂は、後述の加熱処理等で４００℃以上で加熱すると分解し、原料粉末の表面にＳｉＯ₂の酸化被膜（絶縁被膜）を形成する。この酸化被膜は、絶縁性を有することは勿論、後述する焼鈍温度でも分解せずに高粘度を維持する。こうしてＳｉＯ₂の酸化被膜は非常に耐熱性に優れた絶縁被膜となる。
【００８０】
（２）圧粉成形体の製造
得られた原料粉末を用いて、表１に示す３種の形状をもつブロック状の圧粉成形体を金型潤滑温間加圧成形法により製造した。この具体的な製造方法は次の通りである。なお、表１に示す３種の形状をもつ圧粉成形体を、ブロック１、ブロック２およびブロック３と呼ぶ。ブロック３の詳細な断面形状は図１にも示した。
【００８１】
▲１▼表１に示す各ブロック形状に応じたキャビティを有する超硬製の成形用金型を用意した。この成形用金型をバンドヒータで予め１５０℃に加熱しておいた。この成形用金型の内周面には、予めＴｉＮコート処理を施し、その表面粗さを０．４Ｚとしておいた。
【００８２】
加熱した成形用金型の内周面に、水溶液に分散させたステアリン酸リチウム（高級脂肪酸系潤滑剤）をスプレーガンにて、１ｃｍ³／秒程度の割合で均一に塗布した（塗布工程）。ここで用いた水溶液は、水に界面活性剤と消泡剤とを添加したものである。界面活性剤には、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（ＥＯ）６、（ＥＯ）１０及びホウ酸エステルエマルボンＴ−８０を用い、それぞれを水溶液全体（１００体積％）に対して１体積％づつ添加した。また、消泡剤には、ＦＳアンチフォーム８０を用い、水溶液全体（１００体積％）に対して０．２体積％添加した。
【００８３】
また、ステアリン酸リチウムには、融点が約２２５℃で、平均粒径が２０μｍのものを用いた。その分散量は、上記水溶液１００ｃｍ³に対して２５ｇとした。そして、これをさらにボールミル式粉砕装置で微細化処理（テフロンコート鋼球：１００時間）し、得られた原液を２０倍に希釈して最終濃度１％の水溶液として、上記塗布工程に供した。
【００８４】
▲２▼ステアリン酸リチウムが内面に塗布されたその成形用金型へ、それと同温の１５０℃に加熱しておいた上記の各種原料粉末を自然充填した（充填工程）。
【００８５】
▲３▼成形用金型を１５０℃に保持したまま、１５６８ＭＰａの成形圧力で、充填された各原料粉末を温間加圧成形した（成形工程）。
【００８６】
なお、この温間加圧成形に際して、いずれの原料粉末も成形用金型とかじり等を生じることがなく、５ＭＰａ程度の低い抜圧で粉末成形体をその金型から取出すことができた。
【００８７】
▲４▼得られた粉末成形体に、非酸素雰囲気（Ｎ₂ガス雰囲気またはＡｒガス雰囲気）中で、焼鈍温度：７５０℃、焼鈍時間：３０分の焼鈍（加熱処理）を適宜施した（加熱工程）。
【００８８】
（３）リアクトル用コアの製造
得られた圧粉成形体からなるブロック１〜３を表２に示すように組合わせて、図２（ａ）、図２（ｂ）および図３に示す形状をもつコア１０およびコア２０を製作した。なお、図２は、それらの平面図であり、図３はコア１０の斜視図である。図３から明らかなように、コア１０は上下２段構成となっている。これはコア２０についても同様である。また、各ブロックの対向面間に介在させたものは、ＰＰＳからなる樹脂板５であって、ブロック１〜３と同断面形状をもつ。但し、樹脂板５の厚さは表２に示したように、各試験片毎に変更してある。これにより、コア１０およびコア２０の見掛透磁率を調整した。なお、ブロック１〜３、ブロック１〜３と樹脂板５とは、エポキシ系の熱硬化性樹脂により接合した。
【００８９】
（測定）
表２に示した各試験片のコアに、定格電流に沿った被覆平角銅線（６ｘ１．５ｍｍ）を４６〜６０ターン巻回し、コイルを形成した。このターン数は、インダクタンス３００μＨから決定したものである。この試験片に、ＬＣＲメータ（メーカ：ＨＩＯＫＩ、型番：３５３１Ｚ）により、１０ｍＡ、１０ｋＨｚの条件で交流抵抗値（装着時交流抵抗値）を測定した。なお、上記と同じ条件の交流をコイル単体へ流したときの交流抵抗値（単体時交流抵抗値）は２００ｍΩであった。
【００９０】
また、実際の昇圧用スイッチング電源につないでインバータ評価を行い、リアクトルの重量特性および損失（電流値：２０Ａ）を評価した。これらの結果も表２に併せて示した。
【００９１】
磁気特性の測定は、前述した圧粉成形体からなるリング状試験片（外径：φ３９ｍｍ×内径φ３０ｍｍ×厚さ５ｍｍ）を用意して行った。静磁場特性は直流自記磁束計（メーカ：東英工業、型番：ＭＯＤＥＬ−ＴＲＦ）により測定した。鉄損は、各コアを１０ｋＨｚ、０．２Ｔの磁場中に置き、Ｂ−Ｈアナライザ（メーカ：岩崎通信機社製、型番：ＳＹ−８２３２）により測定し、検出コイル、励磁コイルにはそれぞれ９０ターン巻いたものを用いた。なお、この鉄損は、ヒステリシス損と渦電流損との和である。静磁場中の磁束密度は、１０ｋＡ／ｍ中にできる磁束密度を示したものであり、表２中ではＢ_10kとして示した。また、同表中に示した飽和磁化（Ｍｓ）は、０．１ＭＡ／ｍでの磁束密度（Ｂ）の値である。圧粉成形体の密度（ρ）は、アルキメデス法により測定した。なお、Ｆｅ−３％Ｓｉの真密度（ρ₀）は７．６７ｘ１０³ｋｇ／ｍ³である。これに基づいて、密度比（ρ／ρ₀）を算出し、その結果も表２に併せて示した。
【００９２】
（評価）
表２に示すように、本発明のリアクトルでは、直流重畳特性に優れており、損失も小さい。樹脂板５の厚みを４ｍｍ超とした試験片Ｎｏ．５では、リング試験片の鉄損は他の試験片と同様であるにも拘らず、もれ磁束に起因する損失によって、実際のリアクトルの損失が約３倍となった。
【００９３】
表２に示した装着時交流抵抗値ｒ₁ を棒グラフにしたものを図４に示す。図４のグラフからも明らかなように、試験片Ｎｏ．１〜４の装着時交流抵抗値は他の試験片のものよりも格段に低い値となっている。この装着時交流抵抗値の低下が上記銅損の低下に繋がっていると思われる。また、銅損が少ない試験片は、その装着時交流抵抗値がコイル単体での交流抵抗値（単体時交流抵抗値）の２．５倍以下となっているものであることも表２および図４のグラフから明らかである。
【００９４】
【表１】

【００９５】
【表２】

【図面の簡単な説明】
【図１】リアクトル用コアを構成する一つの圧粉成形体の断面形状を示す図である。
【図２】本発明に係るリアクトル用コアの一形態を示す平面図であり、同図（ａ）は直方体状の圧粉成形体を組合わせたものであり、同図（ｂ）は直方体状の圧粉成形体とＵ字状の圧粉成形体とを組合わせたものである。
【図３】図２（ａ）に示したリアクトル用コアの斜視図である。
【図４】各試験片毎の交流抵抗値を示す棒グラフである。
【符号の説明】
１〜３ ブロック
５ 樹脂板
１０ コア
２０ コア

Claims (8)

1. 鉄（Ｆｅ）を主成分とする軟磁性粉末からなり該軟磁性粉末の粒子表面が絶縁被膜で被覆されてなる原料粉末を圧縮成形した圧粉成形体を少なくとも２つ以上組合わせて構成したリアクトル用コアと、
   導線を巻回してなり該リアクトル用コアに装着されるコイルとからなるリアクトルであって、
   前記圧粉成形体は、前記軟磁性粉末の真密度（ρ ₀ ）に対する嵩密度（ρ）の比である密度比（ρ／ρ ₀ ：％）が９０％以上であり、
   前記リアクトル用コアは、前記組み合わされる圧粉成形体のそれぞれが突き合わされる対向面間の１カ所以上に前記絶縁被膜とは別の幅４ｍｍ以下の非磁性材が介在しており、
   前記リアクトル用コアの飽和磁化が１．７Ｔ以上であり、
   該リアクトル用コアに５ｋＡ／ｍの磁界を印加したときに求まる第１見掛透磁率（μ_5k）が２５以上であると共に３５ｋＡ／ｍの磁界を印加したときに求まる第２見掛透磁率（μ_35k）が第１見掛透磁率（μ_5k）の７０％以上であり、
   該リアクトル用コアに装着された状態の前記コイルへ１０ｋＨｚの交流を１０ｍＡ流したときに求まる該コイルの交流抵抗値である装着時交流抵抗値（ｒ₁）が、該リアクトル用コアに装着されていない状態の該コイル単体へ１０ｋＨｚの交流を１０ｍＡ流したときに求まる該コイルの交流抵抗値である単体時交流抵抗値（ｒ₀）の２．５倍以下（ｒ₁≦２．５ｒ₀）であることを特徴とするリアクトル。
2. 前記装着時交流抵抗値は１Ω以下である請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記非磁性材は、樹脂材である請求項１に記載のリアクトル。
4. Ｆｅを主成分とする軟磁性粉末からなり該軟磁性粉末の粒子表面が絶縁被膜で被覆されてなる原料粉末を圧縮成形した圧粉成形体を少なくとも２つ以上組合わせて構成したリアクトル用コアと、
   導線を巻回してなり該リアクトル用コアに装着されるコイルとからなるリアクトルであって、
   前記圧粉成形体は、前記軟磁性粉末の真密度（ρ₀）に対する嵩密度（ρ）の比である密度比（ρ／ρ₀：％）が９０％以上であり、
   前記リアクトル用コアは、組合わされて磁路を構成する前記圧粉成形体の対向面間の１カ所以上に前記絶縁被膜とは別の幅４ｍｍ以下の非磁性材が介在しており、
   前記コイルは、平角銅線を３０ターン以上巻回したものであることを特徴とするリアクトル。
5. Ｆｅを主成分とする軟磁性粉末からなり該軟磁性粉末の粒子表面が絶縁被膜で被覆されてなる原料粉末を圧縮成形した圧粉成形体を少なくとも２つ以上組合わせて構成したリアクトル用コアであって、
   前記圧粉成形体は、前記軟磁性粉末の真密度（ρ₀）に対する嵩密度（ρ）の比である密度比（ρ／ρ₀：％）が９０％以上であり、
   前記リアクトル用コアは、組合わされて磁路を構成する前記圧粉成形体の対向面間の１カ所以上に前記絶縁被膜とは別の幅４ｍｍ以下の非磁性材が介在してなることを特徴とするリアクトル用コア。
6. Ｆｅを主成分とする軟磁性粉末からなり該軟磁性粉末の粒子表面が絶縁被膜で被覆されてなる原料粉末を圧縮成形した圧粉成形体を少なくとも２つ以上組合わせて構成したリアクトル用コアの製造方法であって、
   前記圧粉成形体は、前記原料粉末を、高級脂肪酸系潤滑剤が内面に塗布された成形用金型内へ充填する充填工程と、該成形用金型内に充填された該原料粉末を温間で加圧成形し該成形用金型の内面に接する該軟磁性粉末の表面に金属石鹸被膜を生成させて前記圧粉成形体を得る成形工程とによって製造され、該軟磁性粉末の真密度（ρ₀）に対する嵩密度（ρ）の比である密度比（ρ／ρ₀：％）が９０％以上であり、
   該得られた複数の圧粉成形体を突き合わせたときにできる対向面間の１カ所以上に幅４ｍｍ以下の前記絶縁被膜とは別の非磁性材を介在させて該複数の圧粉成形体を組み合わせてリアクトル用コアとすることを特徴とするリアクトル用コアの製造方法。
7. 前記圧粉成形体は、さらに、前記成形工程後に得られた圧粉成形体を加熱して残留応力または残留歪みを除去する加熱工程を経て得られる請求項６に記載のリアクトル用コアの製造方法。
8. 前記軟磁性粉末は、ケイ素（Ｓｉ）を２〜５質量％含むＦｅ−Ｓｉ粉末であって表面に絶縁性被膜が形成されたものである請求項６に記載のリアクトル用コアの製造方法。

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