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JP4924811B2 - Method for producing soft magnetic composite material - Google Patents

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Description

本発明は軟磁性複合材料の製造方法および磁性素子の製造方法に関するものである。特に、リアクトルの製造に好適な磁性素子の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a soft magnetic composite material and a method for producing a magnetic element. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a magnetic element suitable for manufacturing a reactor.

近年、地球環境保護の観点からハイブリッド自動車や電気自動車が実用化されている。ハイブリッド自動車は、エンジン及びモータを駆動源として具え、その一方又は双方を用いて走行する自動車である。このようなハイブリッド自動車等は、モータへの電力供給系統に昇圧回路を備えている。そして、昇圧回路の部品の一つとして、電気エネルギーを磁気エネルギーとして蓄えることができるリアクトルが利用される。   In recent years, hybrid vehicles and electric vehicles have been put into practical use from the viewpoint of protecting the global environment. A hybrid vehicle is a vehicle that includes an engine and a motor as drive sources and travels using one or both of them. Such a hybrid vehicle or the like includes a booster circuit in a power supply system to a motor. A reactor that can store electric energy as magnetic energy is used as one of the components of the booster circuit.

リアクトルは、コイルと、ギャップを有するコアとを具備し、このコイルの励磁によりギャップを通る閉磁路をコアに形成する。ハイブリッド自動車等の昇圧回路に用いられる代表的なリアクトルRのコアは、図7に示すようなリング状のコアMである。このコアMは、以下のような複数のコア片を組み合わせて構成されている。コアMは、矩形状の端面を有するU字状コア片m一対と、I字状コア片m4つとから成り、各U字状コア片mを互いの端面同士が対向するように配し、各端面間にI字状コア片mを2つずつ並べて、それぞれを接合して構成している。そして、このようなコアMの一部に巻線を巻装してコイルCを形成し、このコイルCに電流を流すことでコアMに閉磁路を形成する。上記コアMを構成する材料は、絶縁被覆を有する軟磁性粉末を樹脂粉末と共に加圧成形して得ることができる(類似の技術を示す文献として、例えば特許文献1および2)。 The reactor includes a coil and a core having a gap, and a closed magnetic path passing through the gap is formed in the core by excitation of the coil. A typical core of the reactor R used in a booster circuit of a hybrid vehicle or the like is a ring-shaped core M as shown in FIG. The core M is configured by combining a plurality of core pieces as described below. The core M has a U-shaped core pieces m u pair having a rectangular end face, made I-shaped core piece m i 4 bracts, so that the U-shaped core pieces m u is between the end face of each other facing arranged, side by side one by 2 I-shaped core piece m i between the end faces, are formed by joining respectively. A coil C is formed by winding a winding around a part of such a core M, and a closed magnetic circuit is formed in the core M by passing a current through the coil C. The material constituting the core M can be obtained by press-molding a soft magnetic powder having an insulating coating together with a resin powder (for example, Patent Documents 1 and 2 as documents showing similar techniques).

また、上記コアMは、磁気飽和を回避するため、コア片の各接合部にスペーサsを配することにより、閉磁路中にギャップが設けられている。リアクトルのインダクタンスは、主として閉磁路に形成するギャップの合計長(ここではスペーサsの合計厚み)により規定される。この合計長は高精度に保持される必要があり、各スペーサsにはアルミナといった非磁性材料の板材を高精度に加工して利用している。   In addition, the core M is provided with a gap in the closed magnetic path by arranging a spacer s at each joint portion of the core piece in order to avoid magnetic saturation. The inductance of the reactor is mainly defined by the total length of the gaps formed in the closed magnetic circuit (here, the total thickness of the spacers s). This total length needs to be maintained with high accuracy, and each spacer s uses a non-magnetic plate material such as alumina that is processed with high accuracy.

特開2002-305108号公報JP 2002-305108 A 特開2006-302958号公報JP 2006-302958 A

しかし、ギャップの合計長を高精度に保持するには、各スペーサsの厚みが高精度に管理されなければならない。例えば、スペーサsであるアルミナの板材に求められる厚さ精度は百分の数ミリオーダーである。ところが、この厚さの精度管理は、アルミナ板材を研磨することで行われており、要求される加工精度の高さに加え、アルミナ自体が高硬度の難加工材料であることから、容易に行えるものではない。そのため、ギャップの合計長の調整に多大な時間を要し、より効率的にリアクトルを生産する技術の開発が望まれていた。   However, in order to maintain the total length of the gap with high accuracy, the thickness of each spacer s must be managed with high accuracy. For example, the thickness accuracy required for the alumina plate material as the spacer s is on the order of several hundredths of a millimeter. However, the accuracy control of the thickness is performed by polishing the alumina plate material, and in addition to the required high processing accuracy, alumina itself is a difficult-to-process material with high hardness, so that it can be easily performed. It is not a thing. Therefore, it takes a long time to adjust the total length of the gap, and there has been a demand for the development of a technique for producing the reactor more efficiently.

この問題の対策として、特許文献1に示すように、型内にコイルを配置し、その型内に軟磁性粉末と樹脂の混合粉末を充填して加圧成形すれば、ギャップを設けない磁性素子を得ることができる。しかし、このような圧粉成形体は、10MPaを超える高圧、通常は数百MPaという高圧で成形されている。そのため、軟磁性粉末同士が圧接されて絶縁被覆が損傷されることがある。絶縁被覆が損傷すれば、軟磁性粉末同士の電気的接続により、成形体の渦電流損が増大することになる。また、ギャップのないコアでは、低透磁率とする必要があるが、軟磁性粉末同士の電気的接続により、圧粉成形体の比透磁率が高くなる傾向にある。ここで、軟磁性粉末の体積割合を減少させればコアの比透磁率を低く抑えることができるが、飽和磁束密度も低下する。そのため、コアを通る磁力線に直角なコアの断面積、つまりコアサイズを大きくしなければ必要な磁力を確保できず、部品の小型化・軽量化のニーズに反することになる。さらに、軟磁性粉末と樹脂粉末との混合粉末中にコイルを埋設して高圧で加圧成形すると、コイル自体が変形したり、コイルの絶縁被覆が損傷することもある。   As a countermeasure against this problem, as shown in Patent Document 1, if a coil is placed in a mold, and a mixed powder of soft magnetic powder and resin is filled in the mold and pressure-molded, a magnetic element without a gap is provided. Can be obtained. However, such a green compact is molded at a high pressure exceeding 10 MPa, usually several hundred MPa. For this reason, the soft magnetic powders may be pressed against each other and the insulating coating may be damaged. If the insulating coating is damaged, the eddy current loss of the molded body increases due to the electrical connection between the soft magnetic powders. Moreover, in the core without a gap, although it is necessary to make it low magnetic permeability, there exists a tendency for the relative magnetic permeability of a compacting body to become high by the electrical connection of soft magnetic powder. Here, if the volume ratio of the soft magnetic powder is reduced, the relative permeability of the core can be kept low, but the saturation magnetic flux density is also lowered. Therefore, if the cross-sectional area of the core perpendicular to the magnetic field lines passing through the core, that is, the core size is not increased, the necessary magnetic force cannot be secured, which is contrary to the need for downsizing and weight reduction of parts. Furthermore, when a coil is embedded in a mixed powder of soft magnetic powder and resin powder and pressure-molded at a high pressure, the coil itself may be deformed or the insulating coating of the coil may be damaged.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、ギャップを設けないリアクトルのコアに好適で、高圧に加圧しなくても得ることができる軟磁性複合材料の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and one of its purposes is suitable for a reactor core without a gap, and a method for producing a soft magnetic composite material that can be obtained without being pressurized to a high pressure. Is to provide.

また、本発明の別の目的は、コイルなどの内包部材が変形しにくい磁性素子の製造方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a magnetic element in which an internal member such as a coil is difficult to deform.

本発明者らは、コアとコイルとを一体化した状態で形成することに適した軟磁性複合材料の製法について種々の検討を行った結果、本発明を完成するに至った。   As a result of various studies on a method for producing a soft magnetic composite material suitable for forming a core and a coil in an integrated state, the present inventors have completed the present invention.

本発明軟磁性複合材料の製造方法は、次の工程を備えることを特徴とする。
(見掛密度/真密度)×100で表される密度比が45%超70%以下の軟磁性粉末を準備する準備工程。
この軟磁性粉末と樹脂とを混合する工程であって、この混合時の樹脂温度における樹脂の粘度を100mPa・s〜100Pa・sに調整して混合を行う混合工程。
この混合材料を型に充填し、大気圧以上1MPa以下の圧力にて樹脂を硬化させて成形体を得る成形工程。
The method for producing a soft magnetic composite material of the present invention includes the following steps.
(Apparent density / true density) Preparatory step of preparing a soft magnetic powder having a density ratio represented by 100 and exceeding 45% and 70% or less.
A step of mixing the soft magnetic powder and the resin, wherein the mixing is performed by adjusting the viscosity of the resin at the resin temperature at the time of mixing to 100 mPa · s to 100 Pa · s.
A molding step of filling a mold with this mixed material and curing the resin at a pressure not lower than atmospheric pressure and not higher than 1 MPa to obtain a molded body.

本発明方法によれば、所定の密度比の軟磁性粉末を用いることで、ある程度比透磁率が低く、比較的飽和磁束密度の高い軟磁性複合材料を得ることができる。   According to the method of the present invention, a soft magnetic composite material having a relatively low relative permeability and a relatively high saturation magnetic flux density can be obtained by using a soft magnetic powder having a predetermined density ratio.

また、所定の低圧下で成形を行うため、軟磁性粉末の同士の圧接による渦電流損の増大、或いは比透磁率の増加といった問題を軽減できる。   In addition, since molding is performed under a predetermined low pressure, problems such as an increase in eddy current loss due to the pressure contact between soft magnetic powders or an increase in relative permeability can be reduced.

本発明製造方法の一形態として、前記準備工程は、軟磁性粉末として、最大径/円相当径が1〜1.3の球状粉末を用いることが好ましい。
ただし、円相当径は、軟磁性粉末の粒子の輪郭形状を特定し、その輪郭で囲まれる面積と同一の面積を有する円の径であり、最大径は、前記輪郭形状における粒子の最大長さである。
As one form of the production method of the present invention, the preparation step preferably uses a spherical powder having a maximum diameter / equivalent circle diameter of 1 to 1.3 as the soft magnetic powder.
However, the equivalent circle diameter is the diameter of a circle that specifies the contour shape of the soft magnetic powder particles and has the same area as the area surrounded by the contour, and the maximum diameter is the maximum length of the particles in the contour shape. It is.

このような球状の粉末を用いることで、高圧に加圧しなくても所定の充填率を確保し、磁性素子として好適な比透磁率と飽和磁束密度を有する軟磁性複合材料を得ることができる。   By using such a spherical powder, it is possible to obtain a soft magnetic composite material having a specific permeability and a saturation magnetic flux density suitable for a magnetic element while ensuring a predetermined filling rate without applying high pressure.

本発明製造方法の一形態としては、前記球状粉末が、ガスアトマイズ法で得られた粉末であることが好ましい。   As one form of this invention manufacturing method, it is preferable that the said spherical powder is the powder obtained by the gas atomization method.

ガスアトマイズ法で得られた軟磁性粉末は、表面の凹凸が少なく、最大径/円相当径が1〜1.3となる粉末を容易に得ることができる。   The soft magnetic powder obtained by the gas atomization method can easily obtain a powder having few surface irregularities and having a maximum diameter / equivalent circle diameter of 1 to 1.3.

本発明製造方法の一形態としては、前記準備工程は、軟磁性粉末として、所定の粗粒を除去する分級工程を経た粉末を用いることが好ましい。   As one form of this invention manufacturing method, it is preferable that the said preparation process uses the powder which passed through the classification process which removes a predetermined coarse grain as a soft magnetic powder.

分級工程を経ることで、粒子同士の接触面積が大きくなりやすい粗粒を除去することができ、比透磁率の増大を抑制すると共に、見掛密度の高い粉末を得ることができる。   By passing through the classification step, it is possible to remove coarse particles in which the contact area between the particles tends to be large, and it is possible to suppress the increase in the relative magnetic permeability and obtain a powder with a high apparent density.

本発明製造方法の一形態としては、軟磁性粉末は、軟磁性金属粒子の表面に絶縁被覆がない粉末とすることが好ましい。   As an embodiment of the production method of the present invention, the soft magnetic powder is preferably a powder having no soft insulating coating on the surface of the soft magnetic metal particles.

絶縁被覆のない軟磁性粉末でも、所定の見掛密度の粒子を用いることで、粉末粒子同士の接触による電気的接続を極力抑制し、複合材料の比透磁率を低く抑えることができる。   Even in a soft magnetic powder without an insulating coating, electrical connection due to contact between powder particles can be suppressed as much as possible by using particles having a predetermined apparent density, and the relative permeability of the composite material can be kept low.

本発明製造方法の一形態としては、前記軟磁性粉末は、軟磁性金属粒子の表面に絶縁被覆を備える粉末とすることが好ましい。   As one form of the production method of the present invention, the soft magnetic powder is preferably a powder having an insulating coating on the surface of soft magnetic metal particles.

絶縁被覆を有する軟磁性粉末を用いることで、粉末粒子同士の接触による電気的接続を抑制し、渦電流の発生を抑制できると共に、複合材料の比透磁率を低く抑えることができる。   By using a soft magnetic powder having an insulating coating, electrical connection due to contact between powder particles can be suppressed, generation of eddy currents can be suppressed, and the relative permeability of the composite material can be suppressed low.

本発明製造方法の一形態としては、さらに非導電性のフィラーが樹脂中に分散して内包されていることが好ましい。   As one form of this invention manufacturing method, it is preferable that the nonelectroconductive filler is further disperse | distributed and included in resin.

非導電性のフィラーを軟磁性粉末と樹脂との混合材料に添加することで、混合材料の粘度を容易に調整することができ、軟磁性粉末が樹脂内で沈殿して分離することを抑制できる。それに伴い、軟磁性粉末が樹脂中に均一に分散された複合材料を得ることができる。   By adding a non-conductive filler to the mixed material of the soft magnetic powder and the resin, the viscosity of the mixed material can be easily adjusted, and the soft magnetic powder can be prevented from being precipitated and separated in the resin. . Accordingly, a composite material in which soft magnetic powder is uniformly dispersed in the resin can be obtained.

本発明製造方法の一形態としては、前記樹脂がエポキシ樹脂であって、エポキシ樹脂の硬化剤として酸無水物を用いることが好ましい。   As one form of this invention manufacturing method, the said resin is an epoxy resin, It is preferable to use an acid anhydride as a hardening | curing agent of an epoxy resin.

酸無水物を硬化剤に用いれば、樹脂と軟磁性粉末とを混合してから型に注入するまでの過程で、混合材料の粘度の上昇を抑制してポットライフを確保でき、かつ硬化時の発熱が緩やかで成形体に亀裂などが入り難い。   If an acid anhydride is used as a curing agent, the pot life can be secured by suppressing the increase in the viscosity of the mixed material in the process from mixing the resin and soft magnetic powder to pouring into the mold. Heat generation is mild and cracks are difficult to form in the molded product.

本発明製造方法の一形態としては、前記樹脂がエポキシ樹脂であって、エポキシ樹脂の硬化剤として潜在性硬化剤を用いることが好ましい。   As one form of this invention manufacturing method, the said resin is an epoxy resin, It is preferable to use a latent hardener as a hardening | curing agent of an epoxy resin.

潜在性硬化剤を用いれば、樹脂と軟磁性粉末とを混合してから型に注入するまでの過程で、混合材料の粘度の上昇を抑制してポットライフを確保でき、かつ硬化時の発熱が緩やかで成形体に亀裂などが入り難い。   If a latent curing agent is used, the pot life can be secured by suppressing the increase in the viscosity of the mixed material from the mixing of the resin and soft magnetic powder to the injection into the mold, and heat generation during curing can be achieved. Loose and difficult to crack in the molded product.

一方、本発明磁性素子の製造方法は、次の工程を備えることを特徴とする。
(見掛密度/真密度)×100で表される密度比が45%超70%以下の軟磁性粉末を準備する準備工程。
この軟磁性粉末と樹脂とを混合する工程であって、この混合時の樹脂温度における樹脂の粘度を100mPa・s〜100Pa・sに調整して混合を行う混合工程。
予め型内に内包部材を配置する部材配置工程。
前記軟磁性粉末と樹脂との混合材料を内包部材が配置された型に充填し、大気圧以上1MPa以下の圧力にて樹脂を硬化させて成形体を得る成形工程。
On the other hand, the method for manufacturing a magnetic element of the present invention includes the following steps.
(Apparent density / true density) Preparatory step of preparing a soft magnetic powder having a density ratio represented by 100 and exceeding 45% and 70% or less.
A step of mixing the soft magnetic powder and the resin, wherein the mixing is performed by adjusting the viscosity of the resin at the resin temperature at the time of mixing to 100 mPa · s to 100 Pa · s.
A member arrangement step of arranging the inclusion member in the mold in advance.
A molding step in which a mixed material of the soft magnetic powder and the resin is filled in a mold in which an inclusion member is arranged, and the resin is cured at a pressure of not less than atmospheric pressure and not more than 1 MPa to obtain a molded body.

内包部材を予め型に配置してから所定の混合材料を充填することで、高圧に加圧成形することなく、また複合材料と内包部材との組み合わせを別工程で行うことなく、複合材料と内包部材とが一体となった磁性素子を得ることができる。成形圧力が低圧であるため、軟磁性粉末同士の圧接が実質的になく、かつ内包部材の変形もほとんどない磁性素子を得ることができる。   By placing the inclusion member in the mold in advance and filling with a predetermined mixed material, the composite material and the inclusion can be formed without being pressure-molded at a high pressure and without combining the composite material and the inclusion member in a separate process. A magnetic element integrated with a member can be obtained. Since the molding pressure is low, it is possible to obtain a magnetic element in which there is substantially no pressure contact between the soft magnetic powders and the inner member is hardly deformed.

本発明磁性素子の製造方法の一形態としては、予め型内に内包部材を配置する場合、内包部材はコイルであることが好ましい。   As one form of the manufacturing method of the magnetic element of the present invention, when the inclusion member is previously arranged in the mold, the inclusion member is preferably a coil.

内包部材がコイルであれば、軟磁性複合材料からなるコアとコイルとが一体化された磁性素子を高圧に加圧することなく得ることができる。   If the enclosing member is a coil, a magnetic element in which a core and a coil made of a soft magnetic composite material are integrated can be obtained without applying high pressure.

本発明磁性素子の製造方法の一形態としては、前記成形体が、軟磁性複合材料からなるコアと、このコアに一体化して内包されるコイルとを備えるリアクトルであることが好ましい。   As one form of the manufacturing method of the magnetic element of the present invention, it is preferable that the molded body is a reactor including a core made of a soft magnetic composite material and a coil integrated and included in the core.

本発明製造方法により軟磁性複合材料からなるコアをいわゆるポット型のコアとしたリアクトルを容易に得ることができる。   By the manufacturing method of the present invention, a reactor having a core made of a soft magnetic composite material as a so-called pot-type core can be easily obtained.

本発明複合材料の製造方法によれば、所定の密度比の軟磁性粉末を用いることで、ある程度比透磁率が低く、飽和磁束密度が高い軟磁性複合材料を得ることができる。また、所定の低圧下で成形を行うため、軟磁性粉末同士の圧接による渦電流損の増大、或いは比透磁率の増加といった問題を軽減できる。 According to the method for producing a composite material of the present invention, a soft magnetic composite material having a relatively low relative permeability and a high saturation magnetic flux density can be obtained by using a soft magnetic powder having a predetermined density ratio. Moreover, since forming is carried out under a predetermined low pressure, increase in eddy current loss caused by pressure of the soft magnetic Powder same workers, or the problem of increase in the relative permeability can be reduced.

さらに、本発明磁性素子の製造方法によれば、所定の密度比の軟磁性粉末を用いて低圧にて成形することで、内包部材の変形が少ない磁性素子を得ることができる。   Furthermore, according to the method for manufacturing a magnetic element of the present invention, a magnetic element with little deformation of the encapsulating member can be obtained by molding at a low pressure using soft magnetic powder having a predetermined density ratio.

以下、本発明の構成要件を説明する。   Hereinafter, the configuration requirements of the present invention will be described.

<製造方法>
本発明製造方法を概略的に述べれば、軟磁性粉末の準備工程、この粉末と樹脂の混合工程、混合材料充填して硬化する成形工程を備える。
<Manufacturing method>
Briefly describing the production method of the present invention, it comprises a preparation step of soft magnetic powder, a mixing step of this powder and resin, and a molding step of filling the mixed material into a mold and curing.

(粉末の準備)
見掛密度とは、JIS Z 2504 「金属粉-見掛密度試験方法」に基づいて求められた密度である。また、真密度は、物質自身が占める体積だけを密度算定用の体積とする密度のことである。個々の粒子内部に空洞がないとする場合、真密度は軟磁性粉末の構成金属の比重とみなすことができる。この見掛密度、真密度から求められる密度比を45%超70%以下とする。この密度比が45%以下であれば、成形時に高圧に加圧することなく飽和磁束密度が0.6T以上の複合材料を得ることが難しい。逆に、この密度比が70%を超えると、そのような高密度比の粉末を得ることが難しい上、複合材料の比透磁率が高くなる傾向にある。また、高密度比の粉末は、樹脂と混合した際、沈殿して分離しやすく、均一に分散させることが難しい。この密度比の下限は、50%以上とすることが好ましい。この密度比の上限は65%以下、60%以下などが挙げられる。密度比を45%超70%以下とするには、例えば、後述するように、所定の球状の粉末を用いたり、粉末を分級することが挙げられる。特に、ガスアトマイズ法で生成された粉末は、密度比を45%超70%以下とすることができる。
(Preparation of powder)
The apparent density is a density determined based on JIS Z 2504 “Metal powder—apparent density test method”. The true density is a density in which only the volume occupied by the substance itself is a volume for density calculation. When there are no cavities inside individual particles, the true density can be regarded as the specific gravity of the constituent metal of the soft magnetic powder. The density ratio obtained from the apparent density and the true density is set to more than 45% and 70% or less. If this density ratio is 45% or less, it is difficult to obtain a composite material having a saturation magnetic flux density of 0.6 T or more without applying high pressure during molding. On the other hand, when the density ratio exceeds 70%, it is difficult to obtain a powder having such a high density ratio, and the relative permeability of the composite material tends to increase. Moreover, when mixed with a resin, the powder with a high density ratio precipitates easily and is difficult to disperse uniformly. The lower limit of the density ratio is preferably 50% or more. The upper limit of the density ratio is 65% or less, 60% or less. In order to make the density ratio more than 45% and 70% or less, for example, as described later, a predetermined spherical powder is used or the powder is classified. In particular, the powder produced by the gas atomization method can have a density ratio of more than 45% and 70% or less.

(混合)
軟磁性粉末と樹脂との混合は、例えば図1(I)に示すように、混合容器1内に軟磁性粉末10と樹脂20とを投入し、攪拌器2でかき混ぜることにより行う。その際、樹脂の混合時の粘度を100mPa・s〜100Pa・sに調整して行うことが好ましい。この下限を下回ると軟磁性粉末が沈殿して、軟磁性粉末と樹脂が分離され、得られる軟磁性複合材料の均質性が阻害される。逆に、上限を超えると、軟磁性粉末が樹脂に分散した状態になり難く、軟磁性粉末の充填率を高めることが難しくなる。より好ましい樹脂の混合時の粘度は、1Pa・s〜50Pa・sである。
(mixture)
For example, as shown in FIG. 1I, the soft magnetic powder and the resin are mixed by putting the soft magnetic powder 10 and the resin 20 into the mixing container 1 and stirring with the stirrer 2. At that time, it is preferable to adjust the viscosity at the time of resin mixing to 100 mPa · s to 100 Pa · s. Below this lower limit, the soft magnetic powder is precipitated, the soft magnetic powder and the resin are separated, and the homogeneity of the resulting soft magnetic composite material is hindered. Conversely, when the upper limit is exceeded, it is difficult for the soft magnetic powder to be dispersed in the resin, and it is difficult to increase the filling rate of the soft magnetic powder. More preferably, the viscosity at the time of mixing the resin is 1 Pa · s to 50 Pa · s.

この粘度調整は、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、前述したフィラーを添加することで調整することが考えられる。例えば、熱硬化性樹脂であれば、常温で所定の粘度を満たす場合もあるが、50℃程度以下に加熱して樹脂の粘度を低下させてもよい。熱可塑性樹脂であれば、その樹脂の融点以上の温度に加熱して粘度を低下させることで、所定の粘度に調整する。   This viscosity adjustment can be adjusted by changing the temperature of the resin according to the type of resin, or by adding the filler described above. For example, a thermosetting resin may satisfy a predetermined viscosity at room temperature, but may be heated to about 50 ° C. or lower to reduce the viscosity of the resin. If it is a thermoplastic resin, it adjusts to predetermined viscosity by heating to the temperature beyond the melting | fusing point of the resin, and reducing a viscosity.

(内包部材の配置)
必要に応じて、軟磁性粉末10と樹脂20の混合材料を注型する前に型3内に内包部材(コイルC)を配置する(図1(II)参照)。内包部材を型に配置してから混合材料を注型して硬化させることにより、複合材料と内包部材とが一体化された部材を得ることができる。例えば、内包部材をコイルCとした場合、軟磁性複合材料からなるコアMとコイルCとが一体化されたリアクトルを得ることができる(図1(III)参照)。このとき、内包部材の型内への配置→混合材料の注型→樹脂の硬化という過程を経るだけで、コアとコイルとを個別に作製し、両者を組み合わせる過程を行うことなくリアクトルを得ることができる。もちろん、ギャップ材をコアに組み合わせてリアクトルのインダクタンスの調整を行う必要もない。なお、コイルは、巻線の端部を型外に引き出しておく必要があるため、型の一部に、巻線端部の引出孔を設けておいたり、型自体を巻線の端部が引き出される箇所で分割される構成にすることなどが考えられる。
(Arrangement of inclusion member)
If necessary, an inner member (coil C) is placed in the mold 3 before casting the mixed material of the soft magnetic powder 10 and the resin 20 (see FIG. 1 (II)). A member in which the composite material and the inclusion member are integrated can be obtained by placing the inclusion member in the mold and then casting and curing the mixed material. For example, when the inner member is a coil C, a reactor in which a core M made of a soft magnetic composite material and the coil C are integrated can be obtained (see FIG. 1 (III)). At this time, just by going through the process of placing the inclusion member in the mold → casting the mixed material → curing the resin, the core and the coil are individually manufactured, and the reactor can be obtained without performing the process of combining them. Can do. Of course, it is not necessary to adjust the inductance of the reactor by combining the gap material with the core. In addition, since it is necessary to draw the end of the winding out of the mold, the coil is provided with a lead-out hole for the winding end in a part of the mold, or the end of the winding is attached to the mold itself. It is conceivable to have a structure in which the parts are pulled out.

(混合材料の注型)
軟磁性粉末10と樹脂20の混合材料は、例えば図1(II)に示すように、型3に注入されて硬化されることで複合材料の成形体(コアM)とされる。混合材料の注型は、単に型内に混合材料を流し込むだけでもよいし、所定の低圧となるように型内を加圧または減圧してもよい。減圧した型内に混合材料を充填した場合も、相対的には混合材料が加圧されることになる。例えば、閉鎖された金型内を所定の圧力に減圧するように排気し、その金型内に混合材料を充填すると結果的に混合材料が加圧状態で型内に保持されることになる。
(Mixed material casting)
The mixed material of the soft magnetic powder 10 and the resin 20 is injected into the mold 3 and cured, for example, as shown in FIG. 1 (II), to form a composite material (core M). In the casting of the mixed material, the mixed material may simply be poured into the mold, or the inside of the mold may be pressurized or depressurized so as to have a predetermined low pressure. Even when the mixed material is filled in the reduced pressure mold, the mixed material is relatively pressurized. For example, if the closed mold is evacuated to a predetermined pressure and the mixed material is filled in the mold, the mixed material is held in the mold in a pressurized state.

この混合材料の充填圧力は、大気圧以上1MPa以下とする。従来の軟磁性粉末材料と樹脂の粉末を圧粉成形する際には、低くても10MPa超の高圧であった。そのため、軟磁性粉末同士の圧接または軟磁性粉末と内包部材との圧接により軟磁性粉末や内包部材の絶縁被覆が損傷したり、内包部材が変形することがあった。しかし、型内への混合材料の充填圧力を1MPa以下の低圧とすることで、軟磁性粉末や内包部材の絶縁被覆の損傷や内包部材の損傷を大幅に低減することができる。この圧力の上限としては、0.7MPa以下、0.5MPa以下、或は0.3MPa以下が挙げられる。なお、1MPa以下の範囲内で、大気圧以上の圧力に加圧した場合は、複合材料中にできるボイドのサイズを小さくし、複合材料の磁気特性のばらつきを低減する効果がある。   The filling pressure of the mixed material is set to atmospheric pressure or more and 1 MPa or less. When compacting a conventional soft magnetic powder material and a resin powder, the pressure was at least over 10 MPa. For this reason, the insulation coating of the soft magnetic powder and the inner member may be damaged or the inner member may be deformed by the pressure contact between the soft magnetic powders or the pressure member between the soft magnetic powder and the inner member. However, by setting the filling pressure of the mixed material into the mold to a low pressure of 1 MPa or less, damage to the insulating coating of the soft magnetic powder and the inner member and damage to the inner member can be greatly reduced. The upper limit of this pressure is 0.7 MPa or less, 0.5 MPa or less, or 0.3 MPa or less. Note that when the pressure is increased to a pressure equal to or higher than the atmospheric pressure within the range of 1 MPa or less, there is an effect of reducing the size of voids formed in the composite material and reducing the variation in magnetic properties of the composite material.

(樹脂の硬化)
混合材料の注型後、図1(III)に示すように、樹脂の種類などに応じた硬化法により樹脂を硬化させる。熱硬化性樹脂であれば、注型された樹脂と軟磁性粉末との混合材料を加熱することで硬化させる。光硬化性樹脂であれば、注型された樹脂と軟磁性粉末との混合材料に所定の波長の光(紫外線)を照射することで硬化させる。電子線硬化性樹脂であれば、注型された樹脂と軟磁性粉末との混合材料に電子線を照射することで硬化させる。湿気硬化性樹脂であれば、注型された樹脂と軟磁性粉末との混合材料を湿気雰囲気中に配置することで硬化させる。その他、樹脂の硬化には、種々の硬化剤を用いることが好ましい。中でも、潜在性硬化剤を用いることが好ましい。潜在性硬化剤を用いれば、樹脂と軟磁性粉末とを混合してから型に注入するまでの過程で、混合材料の粘度の上昇を抑制してポットライフを確保でき、かつ硬化時の発熱が緩やかで成形体に亀裂などが入り難い。潜在性硬化剤には、熱硬化型潜在性硬化剤、マイクロカプセル型潜在性硬化剤、光硬化型潜在性硬化剤などが挙げられる。その他、ポットライフが確保でき、かつ硬化時の発熱が緩やかにできる硬化剤としては、酸無水物系硬化剤も利用できる。このような潜在性硬化剤や酸無水物系硬化剤は、樹脂にエポキシ樹脂を用いた場合に好適に利用できる。
(Resin curing)
After casting the mixed material, as shown in FIG. 1 (III), the resin is cured by a curing method according to the type of the resin. If it is a thermosetting resin, it is cured by heating a mixed material of the cast resin and soft magnetic powder. If it is a photocurable resin, it will be hardened | cured by irradiating the light (ultraviolet ray) of a predetermined wavelength to the mixed material of cast resin and soft magnetic powder. If it is an electron beam curable resin, it will be hardened by irradiating the mixed material of cast resin and soft magnetic powder with an electron beam. If it is a moisture curable resin, it will harden | cure by arrange | positioning the mixed material of cast resin and soft-magnetic powder in a moisture atmosphere. In addition, it is preferable to use various curing agents for curing the resin. Among these, it is preferable to use a latent curing agent. If a latent curing agent is used, the pot life can be secured by suppressing the increase in the viscosity of the mixed material from the mixing of the resin and soft magnetic powder to the injection into the mold, and heat generation during curing can be achieved. Loose and difficult to crack in the molded product. Examples of the latent curing agent include a thermosetting latent curing agent, a microcapsule latent curing agent, and a photocurable latent curing agent. In addition, an acid anhydride curing agent can be used as a curing agent that can ensure pot life and can moderately generate heat during curing. Such latent curing agents and acid anhydride curing agents can be suitably used when an epoxy resin is used as the resin.

次に、本発明製造方法により得られる軟磁性複合材料について説明する。この複合材料は、軟磁性粉末と、この粉末を分散した状態で内包する樹脂とを有する軟磁性複合材料である。   Next, the soft magnetic composite material obtained by the production method of the present invention will be described. This composite material is a soft magnetic composite material having a soft magnetic powder and a resin containing the powder in a dispersed state.

<軟磁性粉末>
軟磁性粉末には、軟磁性金属粉末単体で構成される粉末と、軟磁性金属粉末の表面に絶縁被覆が形成された粉末とがある。
<Soft magnetic powder>
The soft magnetic powder includes a powder composed of a single soft magnetic metal powder and a powder having an insulating coating formed on the surface of the soft magnetic metal powder.

(軟磁性金属粉末)
軟磁性金属粉末としては、Fe、CoまたはNiの他、Fe-Si、Fe-Ni、Fe-Al、Fe-Co、Fe-Cr、Fe-N、Fe-C、Fe-B、Fe-P、Fe-Al-SiなどのFe基合金粉末、或は希土類金属粉末、フェライト粉末などが利用できる。
(Soft magnetic metal powder)
Soft magnetic metal powders include Fe, Co or Ni, Fe-Si, Fe-Ni, Fe-Al, Fe-Co, Fe-Cr, Fe-N, Fe-C, Fe-B, Fe-P Fe-based alloy powders such as Fe-Al-Si, rare earth metal powders, and ferrite powders can be used.

(絶縁被覆)
絶縁被覆は、軟磁性金属粉末粒子間の絶縁層として機能する。この金属粒子を絶縁被覆で覆うことによって、軟磁性金属粉末粒子同士の接触を抑制し、複合材料の比透磁率を抑えることができる。また、絶縁被覆の存在により、金属粒子間に渦電流が流れるのを抑制して、複合材料の渦電流損を低減させることができる。絶縁被覆は、例えば金属酸化物、金属窒化物、または金属炭化物や、リン酸金属塩化合物、ホウ酸金属塩化合物、または珪酸金属塩化合物などの絶縁性物質が利用できる。ここでの金属には、Fe、Al、Ca、Mn、Zn、Mg、V、Cr、Y、Ba、Sr、希土類元素などが利用できる。
(Insulation coating)
The insulating coating functions as an insulating layer between the soft magnetic metal powder particles. By covering the metal particles with an insulating coating, the contact between the soft magnetic metal powder particles can be suppressed, and the relative magnetic permeability of the composite material can be suppressed. In addition, the presence of the insulating coating can suppress the eddy current from flowing between the metal particles, thereby reducing the eddy current loss of the composite material. For the insulating coating, for example, an insulating material such as a metal oxide, a metal nitride, or a metal carbide, a metal phosphate compound, a metal borate compound, or a metal silicate compound can be used. As the metal here, Fe, Al, Ca, Mn, Zn, Mg, V, Cr, Y, Ba, Sr, rare earth elements, and the like can be used.

絶縁被覆の厚みは、10nm以上1μm以下であることが好ましい。絶縁被覆の厚みを10nm以上とすることによって、金属粒子同士の接触の抑制や渦電流によるエネルギー損失を効果的に抑制することができる。また、絶縁被覆の厚みを1μm以下とすることによって、軟磁性複合材料に占める絶縁被覆の割合が大きくなりすぎない。このため、この軟磁性複合材料の磁束密度が著しく低下することを防止できる。なお、軟磁性金属粉末粒子の粒径が小さければ、絶縁被覆の厚みも小さくなる傾向にある。   The thickness of the insulating coating is preferably 10 nm or more and 1 μm or less. By setting the thickness of the insulating coating to 10 nm or more, it is possible to effectively suppress contact between metal particles and energy loss due to eddy current. Moreover, by setting the thickness of the insulating coating to 1 μm or less, the ratio of the insulating coating to the soft magnetic composite material does not become too large. For this reason, it can prevent that the magnetic flux density of this soft-magnetic composite material falls remarkably. If the particle diameter of the soft magnetic metal powder particles is small, the thickness of the insulating coating tends to be small.

(粒子形状)
軟磁性粉末は、最大径/円相当径が1.0〜1.3の球状粉末とすることが好ましい。ここで、円相当径とは、図2に示すように、軟磁性粉末の粒子Pの輪郭形状を特定し、その輪郭で囲まれる面積と同一の面積を有する円の径である。つまり、円相当径=2×{前記輪郭内面積S/π}1/2で表される。また、最大径は、前記輪郭形状における粒子Pの最大長さである。従って、この比率が1.0に近いほど粒子が真球に近いことになる。軟磁性粉末の粒子の輪郭内面積を求めるには、例えば、この粉末の粒子を顕微鏡で観察し、その観察画像における粒子から画像処理などで輪郭内の面積を算出することが挙げられる。
(Particle shape)
The soft magnetic powder is preferably a spherical powder having a maximum diameter / equivalent circle diameter of 1.0 to 1.3. Here, the equivalent circle diameter is the diameter of a circle having the same area as the area surrounded by the contour of the soft magnetic powder particle P as shown in FIG. That is, the equivalent circle diameter = 2 × {the above-mentioned contour area S / π} 1/2 . The maximum diameter is the maximum length of the particles P in the contour shape. Therefore, the closer this ratio is to 1.0, the closer the particle is to a true sphere. In order to obtain the area within the contour of the soft magnetic powder particles, for example, the powder particle is observed with a microscope, and the area within the contour is calculated from the particles in the observed image by image processing or the like.

このような球状の粒子を用いれば、複合材料における軟磁性粉末の充填率を高めることができる。同一重量の粉末であれば、非球状粒子、すなわち、表面に凹凸の多い粒子の方が球状粒子よりも粉末の嵩が大きくなる。これに対し、球状の粒子であれば、非球状粒子に比べて粉末の嵩が小さいため、成形時に高圧に加圧しなくても容易に高い充填率の複合材料を得ることができる。   If such spherical particles are used, the filling rate of the soft magnetic powder in the composite material can be increased. If the powder has the same weight, the non-spherical particles, that is, the particles with many irregularities on the surface, have a larger bulk than the spherical particles. On the other hand, since spherical particles are smaller in volume than non-spherical particles, a composite material having a high filling rate can be easily obtained without applying high pressure during molding.

また、球状の粒子は、非球状の粒子に比べて複合材料中のボイドの発生を抑制できる。非球状の粒子は、表面に凹凸が多いため、表面処理を行っても、その凹凸内に十分樹脂を行き渡らせることが難しことがあり、複合材料中にボイドが発生することが考えられる。しかし、球状の粒子であれば、粒子の周囲に樹脂が十分に周るため、ボイドの発生を低減することができる。 In addition, spherical particles can suppress the generation of voids in the composite material as compared to non-spherical particles. Particles of non-spherical, because many irregularities on the surface, be subjected to a surface treatment, may have difficulty be spread sufficiently resin in the unevenness, it is considered that voids are generated in the composite material. However, if the particles are spherical, the resin sufficiently surrounds the particles, so that the generation of voids can be reduced.

その他、球状の粒子であれば、粒子同士が隣接しても、実質的に点接触するだけであり、面接触することがほとんどない。樹脂中に分散される軟磁性金属粉末同士が接触した状態が多くなると、複合材料の比透磁率が高くなる傾向にあり、粒子間に渦電流が流れる問題もある。そのため、上述したように、絶縁被覆を有する軟磁性粉末を用いることが好ましいが、球状の粒子を用いれば、絶縁被覆のない粒子であっても、軟磁性金属粉末同士の接触の発生を低減し、複合材料の比透磁率を抑えることができる。この場合、軟磁性粉末を得る際に、軟磁性金属粉末に絶縁被覆を形成する必要がない。   In addition, in the case of spherical particles, even if the particles are adjacent to each other, they are substantially only in point contact and hardly in surface contact. If the number of soft magnetic metal powders dispersed in the resin increases, the relative magnetic permeability of the composite material tends to increase, and there is a problem that eddy current flows between particles. Therefore, as described above, it is preferable to use a soft magnetic powder having an insulating coating. However, if spherical particles are used, the occurrence of contact between soft magnetic metal powders can be reduced even for particles without an insulating coating. The relative permeability of the composite material can be suppressed. In this case, it is not necessary to form an insulating coating on the soft magnetic metal powder when obtaining the soft magnetic powder.

軟磁性粉末の具体例としては、ガスアトマイズ法で生成された粉末や、水アトマイズ法で生成された粉末がある。このうち、前者がほぼ球状の粒子であり、後者は表面に凹凸が形成された非球状の粒子である。この水アトマイズ法で生成された粉末の表面部をボールミルなどで粉砕して球状に形成することで最大径/円相当径を1.0〜1.3となるようにしてもよい。   Specific examples of the soft magnetic powder include a powder generated by a gas atomization method and a powder generated by a water atomization method. Among these, the former is a substantially spherical particle, and the latter is a non-spherical particle having irregularities formed on the surface. The maximum diameter / equivalent circle diameter may be 1.0 to 1.3 by pulverizing the surface portion of the powder produced by the water atomization method with a ball mill or the like to form a spherical shape.

その他、最大径/円相当径を1.0〜1.3とならない粒子を用いる場合は、分級することが好ましい。この分級は、例えばふるいで所定の粗粒を除去することで行う。より具体的には、軟磁性粉末の平均粒径よりも150%以上径の大きな粗粒を除去することが好ましい。このような分級により、粒子同士の接触面積が大きくなりやすい粗粒を除去することができ、比透磁率の増大を抑制すると共に、見掛密度の高い粉末を得ることができる。より好ましくは軟磁性粉末の平均粒径よりも100%以上径の大きな粗粒を除去し、特に好ましくは50%以上径の大きな粗粒を除去すれば良い。さらに、軟磁性粉末の微粒を除去するようにしてもよい。例えば、軟磁性粉末の平均粒径よりも50%以上径の小さな微粒を除去することが好ましい。このような分級により、粒径のばらつきを抑制し、軟磁性粉末が均質に分散された複合材料を得ることができる。この微粒の除去もふるいを用いて行えばよい。   In addition, when using particles whose maximum diameter / equivalent circle diameter does not become 1.0 to 1.3, classification is preferable. This classification is performed, for example, by removing predetermined coarse particles with a sieve. More specifically, it is preferable to remove coarse particles whose diameter is 150% or more larger than the average particle diameter of the soft magnetic powder. By such classification, coarse particles in which the contact area between particles tends to be large can be removed, and an increase in relative permeability can be suppressed and a powder having a high apparent density can be obtained. More preferably, coarse grains having a diameter of 100% or more than the average particle diameter of the soft magnetic powder are removed, and particularly preferably coarse grains having a diameter of 50% or more are removed. Further, the fine particles of the soft magnetic powder may be removed. For example, it is preferable to remove fine particles having a diameter 50% or more smaller than the average particle diameter of the soft magnetic powder. By such classification, it is possible to obtain a composite material in which variation in particle size is suppressed and soft magnetic powder is uniformly dispersed. The fine particles may be removed using a sieve.

なお、本発明方法で得られる複合材料は、前述したように、大気圧或いは所定の低圧下で混合材料を注型・硬化して得られるため、注型・硬化時の圧力で軟磁性粉末同士が圧接されて変形することがない。そのため、成形前の軟磁性粉末における「最大径/円相当径」は成形後の軟磁性粉末における「最大径/円相当径」と実質的に同一である。   As described above, the composite material obtained by the method of the present invention is obtained by casting and curing a mixed material under atmospheric pressure or a predetermined low pressure. Is not pressed and deformed. Therefore, the “maximum diameter / equivalent circle diameter” in the soft magnetic powder before molding is substantially the same as the “maximum diameter / equivalent circle diameter” in the soft magnetic powder after molding.

軟磁性粉末の平均粒径は、5〜500μmとすることが好ましい。あまり粉末の平均粒径が小さいと、充填率を上げることが難しい。逆にこの平均粒径が大きいと、樹脂中に軟磁性粉末を均一に分散することが難しくなる。この粉末の平均粒径の下限は、10μm、15μm、20μmが挙げられる。この粉末の平均粒径の上限は、100μm、80μm、70μm、60μm、50μmが挙げられる。より好ましい軟磁性粉末の平均粒径は10〜100μmである。   The average particle size of the soft magnetic powder is preferably 5 to 500 μm. If the average particle size of the powder is too small, it is difficult to increase the filling rate. Conversely, if this average particle size is large, it will be difficult to uniformly disperse the soft magnetic powder in the resin. Examples of the lower limit of the average particle diameter of the powder include 10 μm, 15 μm, and 20 μm. Examples of the upper limit of the average particle diameter of the powder include 100 μm, 80 μm, 70 μm, 60 μm, and 50 μm. The average particle size of the soft magnetic powder is more preferably 10 to 100 μm.

(充填率)
本発明方法によれば、複合材料における軟磁性金属粉末の充填率を70体積%以下とした複合材料を得ることができる。この充填率は、{軟磁性粉末の体積/(軟磁性粉の体積+樹脂の体積)}×100で表される。より具体的には、JIS K 7250(2006)「プラスチック-灰分の求め方」に準拠して充填率を求めることができる。軟磁性粉末の体積は、例えば複合材料をマッフル炉にて600℃に加熱して樹脂分を除去し、残った軟磁性粉末の重量を測って、この重量を軟磁性粉末の真密度で除することで求められる。一方、樹脂の体積は、複合材料の重量から軟磁性粉末の重量を減じて樹脂の重量を求め、この樹脂の重量を樹脂の密度で除することで求められる。そして、これら軟磁性粉末の体積と樹脂の体積とから上述の式に基づいて充填率を算出できる。なお、非導電性のフィラーが含まれている複合材料の場合、充填率は、{軟磁性粉末の体積/(軟磁性粉の体積+樹脂の体積+フィラーの体積)}×100で表される。複合材料の樹脂を除去した後に残存する軟磁性粉末とフィラーとをマグネットで選別すれば、軟磁性粉末の体積やフィラーの体積が求められる。
(Filling rate)
According to the method of the present invention, a composite material in which the filling rate of the soft magnetic metal powder in the composite material is 70% by volume or less can be obtained. The filling factor is represented by {(the volume of soft magnetic powder powder volume + resin) volume / the soft magnetic powder} × 100. More specifically, the filling rate can be determined according to JIS K 7250 (2006) “Plastics—How to determine ash content”. The volume of the soft magnetic powder is, for example, by heating the composite material to 600 ° C. in a muffle furnace to remove the resin component, measuring the weight of the remaining soft magnetic powder, and dividing this weight by the true density of the soft magnetic powder. Is required. On the other hand, the volume of the resin is obtained by subtracting the weight of the soft magnetic powder from the weight of the composite material to obtain the weight of the resin and dividing the weight of the resin by the density of the resin. The filling rate can be calculated from the volume of the soft magnetic powder and the volume of the resin based on the above formula. In the case of a composite material that contains the non-conductive filler, the filling factor is represented by {the soft magnetic powder volume / (volume of the volume + filler soft Powder volume + resin)} × 100 The If the soft magnetic powder and filler remaining after removing the resin of the composite material are selected with a magnet, the volume of the soft magnetic powder and the volume of the filler can be obtained.

充填率を70体積%以下とすることで、透磁率が比較的低い複合材料を容易に得ることができる。この充填率の上限としては、65体積%、60体積%、55体積%が挙げられる。充填率の下限は30体積%以上とすることが好ましい。30体積%以上の充填率とすることで、複合材料として適切な透磁率や飽和磁束密度を確保することができ、この複合材料でリアクトルを構成した場合に、好適なインダクタンス値を得ることができる。この充填率の下限としては、35体積%、40体積%、45体積%が挙げられる。より好ましい充填率の範囲は40〜60体積%である。特に、本発明方法でリアクトルを製造した場合、ギャップ材を用いることなく、適切なインダクタンス値のリアクトルとすることができる。   By setting the filling rate to 70% by volume or less, a composite material having a relatively low magnetic permeability can be easily obtained. As an upper limit of this filling rate, 65 volume%, 60 volume%, and 55 volume% are mentioned. The lower limit of the filling rate is preferably 30% by volume or more. By setting the filling rate to 30% by volume or more, it is possible to ensure appropriate permeability and saturation magnetic flux density as a composite material, and when a reactor is configured with this composite material, a suitable inductance value can be obtained. . Examples of the lower limit of the filling rate include 35% by volume, 40% by volume, and 45% by volume. A more preferable range of the filling rate is 40 to 60% by volume. In particular, when a reactor is manufactured by the method of the present invention, a reactor having an appropriate inductance value can be obtained without using a gap material.

<樹脂>
樹脂は軟磁性粉末を分散状態で保持するものである。この樹脂には、熱硬化性樹脂、光(紫外線)硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、湿気硬化性樹脂などが利用できる。
<Resin>
The resin holds the soft magnetic powder in a dispersed state. As this resin, a thermosetting resin, a light (ultraviolet) curable resin, an electron beam curable resin, a moisture curable resin, or the like can be used.

熱硬化性樹脂には、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。   Examples of the thermosetting resin include phenol resin, urea resin, melamine resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, polyurethane, diallyl phthalate resin, and silicone resin.

光硬化性樹脂のオリゴマーとしては、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系、エステルアクリレート系、アクリレート系、エポキシ系、ビニルエーテル系の樹脂が挙げられる。   Examples of the oligomer of the photocurable resin include urethane acrylate, epoxy acrylate, ester acrylate, acrylate, epoxy, and vinyl ether resins.

電子線硬化性樹脂のオリゴマーとしては、不飽和ポリエステル、不飽和アクリル、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエン/ポリチオールなどが挙げられる。   Examples of the electron beam curable resin oligomer include unsaturated polyester, unsaturated acrylic, epoxy acrylate, urethane acrylate, polyester acrylate, polyether acrylate, and polyene / polythiol.

湿気硬化性樹脂としては、湿気硬化型エポキシ樹脂や湿気硬化型ポリウレタン樹脂などが挙げられる。   Examples of the moisture curable resin include a moisture curable epoxy resin and a moisture curable polyurethane resin.

その他、熱可塑性樹脂の利用も考えられる。熱可塑性樹脂には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリルブタジエン共重合樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアセタール、ポリイミド、メタクリル樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。   In addition, use of a thermoplastic resin is also conceivable. Examples of the thermoplastic resin include polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polyethylene terephthalate, acrylonitrile butadiene copolymer resin, polybutylene terephthalate, polyvinylidene chloride, polycarbonate, polyamide, polyacetal, polyimide, methacrylic resin, and fluorine resin. .

本発明方法で得られる複合材料を耐熱性の要求される分野で用いる場合、熱硬化性樹脂を用いることが好ましいが、熱可塑性樹脂であってもポリイミドやフッ素樹脂などであれば、耐熱性の要求される分野で利用することが期待される。   When the composite material obtained by the method of the present invention is used in the field where heat resistance is required, it is preferable to use a thermosetting resin. It is expected to be used in the required fields.

<比透磁率μ>
本発明方法で得られる複合材料の比透磁率は、5〜30とすることが好ましい。従来、リアクトルのコアに用いられている電磁鋼板の比透磁率は4000〜8000程度、高圧で成形した圧粉成形体の比透磁率は400〜600程度である。このような高透磁率の材料では、ギャップを設けることなくコアを構成することが難しい。しかし、本発明方法で得られる複合材料であれば、比透磁率が5〜30の低透磁率材料とすることができ、ギャップを設けることなくコアの磁気飽和の問題を解消することができる。このような比透磁率を持つ複合材料でリアクトルを構成すれば、例えば自動車の昇圧回路用のリアクトルとして好適に利用できる。この比透磁率の上限としては、25、20、15、12が挙げられる。
<Relative permeability μ>
The relative magnetic permeability of the composite material obtained by the method of the present invention is preferably 5-30. Conventionally, the relative magnetic permeability of the electromagnetic steel sheet used for the core of the reactor is about 4000 to 8000, and the relative permeability of the green compact formed at high pressure is about 400 to 600. With such a high magnetic permeability material, it is difficult to configure the core without providing a gap. However, if it is a composite material obtained by the method of the present invention, a low permeability material having a relative permeability of 5 to 30 can be obtained, and the problem of magnetic saturation of the core can be solved without providing a gap. If a reactor is comprised with the composite material which has such a relative permeability, it can utilize suitably, for example as a reactor for the booster circuit of a motor vehicle. Examples of the upper limit of the relative permeability include 25, 20, 15, and 12.

<飽和磁束密度Bs>
本発明方法で得られる複合材料の飽和磁束密度Bsは0.6T以上であることが好ましい。このような飽和磁束密度の複合材料とすることで、従来より磁性材料として用いられているフェライトよりも高い飽和磁束密度とすることができ、この複合材料をリアクトルなどの磁性素子として用いた場合、磁気飽和を抑制することができる。より好ましい飽和磁束密度の値は0.8T以上、さらに好ましい値は1.0T以上、特に好ましい値は1.2T以上である。このような好ましい値の複合材料を用いてリアクトルを構成すれば、より大電流用途のリアクトルを構成することができる。
<Saturation magnetic flux density Bs>
The saturation magnetic flux density Bs of the composite material obtained by the method of the present invention is preferably 0.6 T or more. By making such a composite material of saturation magnetic flux density, it can be made a saturation magnetic flux density higher than the ferrite conventionally used as a magnetic material, and when this composite material is used as a magnetic element such as a reactor, Magnetic saturation can be suppressed. A more preferable value of the saturation magnetic flux density is 0.8 T or more, a further preferable value is 1.0 T or more, and a particularly preferable value is 1.2 T or more. If a reactor is comprised using the composite material of such a preferable value, the reactor for a larger electric current use can be comprised.

<磁束密度B100
本発明方法で得られる複合材料に7960A/m(100エルステッド(Oe))の磁界を印加したときの磁束密度B100は0.05T以上であることが望ましい。このような磁性材料でコアを形成すると、リアクトルなどの透磁率を、ギャップを用いることなく目的の値とすることができる。より好ましい磁束密度B100の値は0.07T以上、さらに好ましい値は0.10T以上、特に好ましい値は0.11T以上である。
<Magnetic flux density B 100 >
The magnetic flux density B 100 when a magnetic field of 7960 A / m (100 oersted (Oe)) is applied to the composite material obtained by the method of the present invention is preferably 0.05 T or more. When the core is formed of such a magnetic material, the magnetic permeability of a reactor or the like can be set to a target value without using a gap. A more preferable value of the magnetic flux density B 100 is 0.07 T or more, a further preferable value is 0.10 T or more, and a particularly preferable value is 0.11 T or more.

<内包部材>
内包部材は、磁界を発生させる部材であり、必要に応じて軟磁性複合材料と共に一体化される。内包部材の代表例としては、インダクタ(コイル)が挙げられる。コイルは、通常、金属線の表面に絶縁被覆を施した巻線により構成される。金属線は、導電性の高いものが好ましく、銅、銅合金が好適に利用できる。また、絶縁被覆は、エナメルなどの被覆が利用できる。巻線の断面形状は、円形や矩形、六角形などが挙げられる。コイルと軟磁性複合材料が一体化された磁性素子としては、チョークコイル、トランス、バーアンテナ、リアクトルなどが挙げられる。
<Internal member>
The inner member is a member that generates a magnetic field, and is integrated with the soft magnetic composite material as necessary. A typical example of the internal member is an inductor (coil). The coil is usually constituted by a winding in which an insulating coating is applied to the surface of a metal wire. The metal wire is preferably highly conductive, and copper and copper alloys can be suitably used. The insulating coating can be a coating such as enamel. Examples of the cross-sectional shape of the winding include a circle, a rectangle, and a hexagon. Examples of the magnetic element in which the coil and the soft magnetic composite material are integrated include a choke coil, a transformer, a bar antenna, and a reactor.

とりわけ、磁性素子をリアクトルとする場合、コアの形態はポットコアが好ましい。ポットコアMは、例えば図3に示すように、コイルCの内側に配される内側コアMiと、コイルCの外側に配される外側コアMoと、コイルCの両端側の各々に配される端部コアMeとを有する。ポットコアMとすれば、コイルCがコアM内に収納された状態のリアクトルRとなるため、コイルCの励磁に伴なう振動による騒音を効果的に抑制したり、コイルCを機械的に保護したりすることができる。特に、軟磁性複合材料からなるコアMとコイルCとが一体化されているため、この騒音抑制効果に加えてコアMを介してのコイルCの放熱も効果的に行うことができる。   In particular, when the magnetic element is a reactor, the core is preferably a pot core. For example, as shown in FIG. 3, the pot core M includes an inner core Mi disposed on the inner side of the coil C, an outer core Mo disposed on the outer side of the coil C, and ends disposed on both ends of the coil C. Part core Me. Pot core M makes reactor R with coil C housed in core M, effectively suppressing noise caused by vibration accompanying excitation of coil C and mechanically protecting coil C You can do it. In particular, since the core M and the coil C made of the soft magnetic composite material are integrated, in addition to the noise suppression effect, the heat radiation of the coil C through the core M can be effectively performed.

<フィラー>
フィラーは、主として、軟磁性粉末と樹脂とを混合した際に、この混合材料の粘度を調整し、軟磁性粉末が沈殿することを抑制するために用いられる。
<Filler>
The filler is mainly used to adjust the viscosity of the mixed material and suppress the precipitation of the soft magnetic powder when the soft magnetic powder and the resin are mixed.

フィラーの材質としては、SiO2、Al2O3、Fe2O3、BN、AlN、ZnO、TiO2などが挙げられる。中でも、Al2O3、BN、AlNなどの高熱伝導率材料をフィラーに用いた場合、軟磁性複合材料の放熱特性を改善することができる。SiO2、BNなどの熱膨張率の低い材料をフィラーに用いた場合、軟磁性複合材料の熱膨張を抑制することができる。 Examples of the filler material include SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , BN, AlN, ZnO, and TiO 2 . In particular, when a high thermal conductivity material such as Al 2 O 3 , BN, or AlN is used as the filler, the heat dissipation characteristics of the soft magnetic composite material can be improved. When a material having a low coefficient of thermal expansion such as SiO 2 or BN is used for the filler, the thermal expansion of the soft magnetic composite material can be suppressed.

フィラーの平均粒径は、軟磁性粉末の平均粒径の1/5以下であることが好ましい。このように軟磁性粉末に比べて微細なフィラーを用いることで、フィラーの粒子軟磁性粉末の周囲に分散して行き渡らせることができる。それによって、軟磁性粉末同士が接触する確率を低減し、軟磁性複合材料の透磁率を低く抑えると共に、磁気的・機械的特性を均質化することができる。 The average particle size of the filler is preferably 1/5 or less of the average particle size of the soft magnetic powder. By using such a fine filler than the soft magnetic powder can be spread by dispersing particles of the filler around the soft magnetic powder. Thereby, the probability that the soft magnetic powders come into contact with each other can be reduced, the magnetic permeability of the soft magnetic composite material can be kept low, and the magnetic and mechanical characteristics can be homogenized.

フィラーの形状は、球状、非球状(板状、針状、棒状など)などの各種形状の中実粒子が挙げられる。その他、中空粒子も利用できる。中空のフィラーであれば、中実のフィラーを用いた場合に比べて軟磁性複合材料を軽量化することができる。市販されている中空フィラーとしては、SiO2などが挙げられる。 Examples of the shape of the filler include solid particles of various shapes such as a spherical shape and a non-spherical shape (a plate shape, a needle shape, a rod shape, etc.). In addition, hollow particles can be used. If it is a hollow filler, a soft magnetic composite material can be reduced in weight compared with the case where a solid filler is used. Examples of the commercially available hollow filler include SiO 2 .

フィラーの含有量は、主として樹脂の粘度などに合わせて調整すればよいが、例えば軟磁性粉末と樹脂とフィラーとの全体積を100%とした場合、フィラー5〜30体積%程度含有すればよい。 The filler content may be adjusted mainly according to the viscosity of the resin. For example, when the total volume of the soft magnetic powder, the resin, and the filler is 100%, the filler content is about 5 to 30% by volume. Good.

<インシュレータ>
軟磁性複合材料からなるコアとコイルとが一体化された磁性素子とする場合、コアとコイルとの間には、インシュレータを介在させてもよい。このインシュレータを用いることで、仮にコイルを形成する巻線の絶縁被覆が損傷しても、コイルとコアとの絶縁を確保することができる。このインシュレータを設けるには、例えば予め絶縁材料からなる薄い円筒体をコイルの内側や外側に配置しておき、そのコイルと円筒体とを一体にして型内に配置し、混合材料を充填・硬化させればよい。あるいは、絶縁性の樹脂で固めたコイルを型内に配置し、混合材料を充填・硬化させてもよい。
<Insulator>
In the case of a magnetic element in which a core and a coil made of a soft magnetic composite material are integrated, an insulator may be interposed between the core and the coil. By using this insulator, insulation between the coil and the core can be ensured even if the insulation coating of the winding forming the coil is damaged. In order to provide this insulator, for example, a thin cylindrical body made of an insulating material is placed inside or outside the coil in advance, the coil and the cylindrical body are integrally placed in a mold, and the mixed material is filled and cured. You can do it. Alternatively, a coil hardened with an insulating resin may be placed in a mold, and the mixed material may be filled and cured.

表1に示す軟磁性粉末と樹脂を用意し、これらの原料から軟磁性複合材料を作製した。製造工程の概略は、粉末の準備→粉末と樹脂の混合→混合材料の注型→樹脂の硬化→成形体の取出である。   Soft magnetic powders and resins shown in Table 1 were prepared, and soft magnetic composite materials were produced from these raw materials. The outline of the manufacturing process is powder preparation → mixing of powder and resin → casting of mixed material → curing of resin → removal of molded product.

まず、所定の軟磁性粉末を用意する。ここでは、純鉄、Fe-6.5質量%Si合金、Fe-3.0質量%Si合金の3種類の粉末を用意した。いずれも実質的に金属粉末からなる粉末であり、絶縁被覆は形成されていない。このうち、Fe-6.5質量%Si合金の粉末については、ガスアトマイズ法により生成されたものと、水アトマイズ法により生成されたものを用意した。表1中の「ガス」はガスアトマイズ法で生成された粉末を、「水」は水アトマイズ法で生成された粉末を示している。また、いずれの粉末もJIS Z 8801(1994)の目開き150μm(ASTM ♯100)の網ふるいで粗粒を除去してから用いた。表1中の「径比」は最大径/円相当径で表される比率のことである。円相当径は、軟磁性粉末の粒子の輪郭形状を顕微鏡写真より特定し、その輪郭で囲まれる面積と同一の面積を有する円の径とし、最大径は、前記輪郭形状における粒子の最大長さとする。ここでは、得られた成形体の断面を光学顕微鏡で観察し、複数視野の観察画像を二値化処理して1000個以上の軟磁性粉末粒子を抽出する。そして、各粉末粒子の最大径/円相当径を求め、得られた各粒子の演算値の平均を径比とした。なお、本例の軟磁性複合材料は、後述するように低圧で成形するため、原料粉末の最大径/円相当径と成形体における軟磁性粉末の最大径/円相当径とは実質的に同一である。さらに、表1中の「密度比」は(見掛密度/真密度)×100で表される。   First, a predetermined soft magnetic powder is prepared. Here, three types of powders of pure iron, Fe-6.5 mass% Si alloy, and Fe-3.0 mass% Si alloy were prepared. All are powders substantially made of metal powder, and no insulating coating is formed. Among these, about the powder of Fe-6.5 mass% Si alloy, what was produced | generated by the gas atomization method and what was produced | generated by the water atomization method were prepared. In Table 1, “gas” indicates a powder generated by the gas atomization method, and “water” indicates a powder generated by the water atomization method. Each powder was used after removing coarse particles with a sieve of 150 μm (ASTM # 100) of JIS Z 8801 (1994). The “diameter ratio” in Table 1 is a ratio represented by the maximum diameter / equivalent circle diameter. The equivalent circle diameter is the diameter of a circle having the same area as the area surrounded by the contour of the contour of the soft magnetic powder particles identified from the micrograph, and the maximum diameter is the maximum length of the particles in the contour shape. To do. Here, a cross section of the obtained molded body is observed with an optical microscope, and an observation image of a plurality of fields is binarized to extract 1000 or more soft magnetic powder particles. And the maximum diameter / equivalent circle diameter of each powder particle was calculated | required, and the average of the calculated value of each obtained particle | grain was made into diameter ratio. Since the soft magnetic composite material of this example is molded at a low pressure as will be described later, the maximum diameter / equivalent circle diameter of the raw material powder and the maximum diameter / equivalent circle diameter of the soft magnetic powder in the molded body are substantially the same. It is. Furthermore, the “density ratio” in Table 1 is represented by (apparent density / true density) × 100.

軟磁性粉末の見掛密度は、JIS Z 2504 「金属粉-見掛密度試験方法」に基づいて求めた。表中の「平均粒径」は、日機装株式会社製ナノトラック粒度分布測定装置UPA-EX150を用いて粒度分布を測定し、その粒度分布ヒストグラム中、粒径の小さい方から質量の和が総質量の50%に達する粒子の粒径とした。   The apparent density of the soft magnetic powder was determined based on JIS Z 2504 “Metal powder—apparent density test method”. “Average particle size” in the table is the particle size distribution measured using the Nitraso Nanotrac particle size distribution analyzer UPA-EX150. In the particle size distribution histogram, the sum of the masses from the smaller particle size is the total mass. The particle size was 50% of the particle size.

さらに、軟磁性粉末は、いずれもシランカップリング処理済みのものを用いた。シランカップリング処理は、軟磁性粉末に対し0.2質量%のシランカップリング剤を添加して攪拌することで行った。シランカップリング剤で軟磁性粉末を表面処理することで、樹脂に対する軟磁性粉末の分散性を向上させることができる。   Furthermore, the soft magnetic powders used were silane coupling treated. The silane coupling treatment was performed by adding 0.2% by mass of a silane coupling agent to the soft magnetic powder and stirring. By surface-treating the soft magnetic powder with a silane coupling agent, the dispersibility of the soft magnetic powder in the resin can be improved.

そして、表1中のサンプル1にはフィラーとして平均粒径1μmのシリカ(SiO2)を、軟磁性粉末、樹脂およびフィラーの合計を100体積%として、20体積%含有し、サンプル2には同シリカを10体積%含有した。他のサンプルにはフィラーは含まれていない Sample 1 in Table 1 contains silica (SiO 2 ) having an average particle diameter of 1 μm as a filler, 20% by volume of the total of soft magnetic powder, resin and filler as 100% by volume. 10% by volume of silica was contained. Other samples do not contain fillers .

このような軟磁性粉末に樹脂を混合する。ここでは、次の材料を配合したエポキシ樹脂組成物を用いた。
主剤:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン株式会社製JER828)
硬化剤:酸無水物系硬化剤(ジャパンエポキシレジン株式会社製YH300)
硬化促進剤:イミダゾール系硬化促進剤(2-エチル-4(5)-メチルイミダゾール:ジャパンエポキシレジン株式会社製EMI24)
Resin is mixed with such soft magnetic powder. Here, an epoxy resin composition containing the following materials was used.
Main agent: Bisphenol A type epoxy resin (Japan Epoxy Resin Co., Ltd. JER828)
Curing agent: Acid anhydride curing agent (YH300 manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.)
Curing accelerator: Imidazole-based curing accelerator (2-ethyl-4 (5) -methylimidazole: EMI24 manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.)

主剤:硬化剤:硬化促進剤の配合比は、100重量部:90重量部:0.5重量部である。このような樹脂の30℃における粘度を34Pa・sとして軟磁性粉末(必要に応じてフィラーも添加した軟磁性粉末)と混合する。この粘度の測定には、東機産業株式会社製B型粘度計BHを用いて回転速度10rpmで計測した。   The mixing ratio of the main agent: curing agent: curing accelerator is 100 parts by weight: 90 parts by weight: 0.5 parts by weight. The viscosity of such a resin at 30 ° C. is set to 34 Pa · s and mixed with soft magnetic powder (soft magnetic powder to which a filler is added if necessary). The viscosity was measured at a rotational speed of 10 rpm using a B-type viscometer BH manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.

上記の混合材料を型内に充填して硬化する。より具体的には、図4に示すように、樹脂容器4に軟磁性粉末10と所定の粘度の樹脂20との混合材料を用意しておく。この樹脂容器4は、N2ガスを容器4内に充填することで、内部の混合材料を配管5を介して型3側に供給することができる。型3の底部側に樹脂の供給口31があり、型の上面側には真空ポンプ6に接続される排気口32がある。この真空ポンプ6は型3内を脱気する。そして、N2ガス圧を制御することで、型3内に所定の圧力で混合材料を充填することができる。ここでは、混合材料の充填圧力を1MPaとした。 The mixed material is filled in a mold and cured. More specifically, as shown in FIG. 4, a mixed material of soft magnetic powder 10 and resin 20 having a predetermined viscosity is prepared in a resin container 4. The resin container 4 can supply the internal mixed material to the mold 3 via the pipe 5 by filling the container 4 with N 2 gas. There is a resin supply port 31 on the bottom side of the mold 3 and an exhaust port 32 connected to the vacuum pump 6 on the upper surface side of the mold. This vacuum pump 6 evacuates the mold 3. Then, by controlling the N 2 gas pressure, the mixed material can be filled into the mold 3 at a predetermined pressure. Here, the filling pressure of the mixed material was set to 1 MPa.

そして、この型3の外側に設けられたジャケット(図示せず)で型内の樹脂を120℃に加熱し、樹脂を硬化させた。樹脂の硬化後、得られた成形体を型から取り出して直径40mm、高さ20mmの軟磁性複合材料を得た。   The resin in the mold was heated to 120 ° C. with a jacket (not shown) provided outside the mold 3 to cure the resin. After the resin was cured, the obtained molded body was taken out of the mold to obtain a soft magnetic composite material having a diameter of 40 mm and a height of 20 mm.

得られた複合材料を外径34mm、内径20mm、厚さ5mmのリング状に切削加工した。このリング状部材を試料とし、理研電子株式会社製BHカーブトレーサ「BHS-40S10K」を用いて、飽和磁束密度Bsと比透磁率μおよび試料に100エルステッド(Oe)磁界を印加したときの磁束密度を測定した。 The obtained composite material was cut into a ring shape having an outer diameter of 34 mm, an inner diameter of 20 mm, and a thickness of 5 mm. The ring-shaped member as a sample, using a Riken Denshi Co., Ltd. BH curve tracer "BHS-40S10K", magnetic flux upon application of a magnetic field of the saturation magnetic flux density Bs and the relative permeability μ and sample 100 Oersted (Oe) Density was measured.

飽和磁束密度は、試料に対して電磁石で10000(Oe)の磁界を印加し、十分に磁気飽和させた試料の磁束密度をBsとして求めた。   The saturation magnetic flux density was determined as Bs by applying a magnetic field of 10,000 (Oe) to the sample with an electromagnet and sufficiently magnetically saturating the sample.

B100は、試料に、一次側300巻き、二次側20巻きの巻線を施し、B-H初磁化曲線をH=0〜100(Oe)の範囲で測定し、100(Oe)の印加磁界における試料の磁束密度を読み取り、B100とした。またこのB-H初磁化曲線のB/Hの最大値を比透磁率μとした。 B 100 is a sample with 300 windings on the primary side and 20 windings on the secondary side, the BH initial magnetization curve is measured in the range of H = 0 to 100 (Oe), and in the applied magnetic field of 100 (Oe) It reads the magnetic flux density of the samples was a B 100. Further , the maximum value of B / H of this BH initial magnetization curve was defined as relative permeability μ.

これらの測定結果を併せて表1に示す。また、フィラーの充填量の変化に伴う複合材料の磁気特性を見るため、表1のサンプル1〜3の飽和磁束密度Bsと比透磁率μの関係を図5のグラフに示した。   These measurement results are shown together in Table 1. Further, in order to see the magnetic characteristics of the composite material with the change in the filler filling amount, the relationship between the saturation magnetic flux density Bs and the relative magnetic permeability μ of the samples 1 to 3 in Table 1 is shown in the graph of FIG.

Figure 0004924811
Figure 0004924811

この表1から明らかなように、ガスアトマイズ法で生成された軟磁性粉末を用いたサンプル1〜4および6は、比透磁率が11.0以下と低く、飽和磁束密度が0.9T以上の特性を備えている。これに対して、水アトマイズ法で生成された軟磁性粉末を用いたサンプル5は、比透磁率が5未満で、飽和磁束密度が0.6T未満であることがわかる。また、表1と図5から明らかなように、フィラーの充填量が多くなると、軟磁性粉末の充填率が低下し、比透磁率、飽和磁束密度が共に低下する傾向にあることがわかる。   As is apparent from Table 1, Samples 1 to 4 and 6 using the soft magnetic powder produced by the gas atomization method have characteristics such as a low relative permeability of 11.0 or less and a saturation magnetic flux density of 0.9 T or more. Yes. In contrast, Sample 5 using soft magnetic powder produced by the water atomization method has a relative permeability of less than 5 and a saturation magnetic flux density of less than 0.6 T. Further, as is apparent from Table 1 and FIG. 5, it can be seen that as the filler filling amount increases, the filling rate of the soft magnetic powder decreases, and both the relative magnetic permeability and the saturation magnetic flux density tend to decrease.

さらに、サンプル2について複合材料の断面を光学顕微鏡にて観察した。その顕微鏡写真を図6に示す。この写真で白く見える粒子が軟磁性粉末であり、その背景の黒い部分が樹脂である。この写真から明らかなように、成形後も軟磁性粉末同士が圧接されて変形することがなく、粉末形状はほぼ球形に保持されていることがわかる。   Further, the cross section of the composite material of Sample 2 was observed with an optical microscope. The micrograph is shown in FIG. The particles that appear white in this photograph are soft magnetic powder, and the black part of the background is resin. As is apparent from this photograph, it can be seen that the soft magnetic powders are not pressed and deformed even after molding, and the powder shape is maintained in a substantially spherical shape.

本発明複合材料の製造方法は、リアクトル、より具体的にはハイブリッド自動車等の昇圧回路用や発電・変電設備用のリアクトルの製造に好適に利用することができる。   The method for producing a composite material of the present invention can be suitably used for producing a reactor, more specifically, a reactor for a booster circuit such as a hybrid vehicle or a reactor for power generation / transforming equipment.

本発明製造方法の説明図で、(I)は混合工程、(II)は注型工程、(III)は硬化工程を示す。It is explanatory drawing of this invention manufacturing method, (I) shows a mixing process, (II) shows a casting process, (III) shows a hardening process. 軟磁性粉末の円相当径と最大径を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the circle equivalent diameter and the maximum diameter of soft-magnetic powder. 本発明製造方法で得られた磁性素子であるリアクトルの部分切欠斜視図である。It is a partial notch perspective view of the reactor which is a magnetic element obtained with this invention manufacturing method. 別の本発明製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of another this invention manufacturing method. 本発明製造方法で得られた複合材料の飽和磁束密度と比透磁率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the saturation magnetic flux density of the composite material obtained by this invention manufacturing method, and relative magnetic permeability. 本発明製造方法で得られた複合材料の断面状態を示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which shows the cross-sectional state of the composite material obtained by this invention manufacturing method. 従来のリアクトルの部分切欠き斜視図である。It is a partial notch perspective view of the conventional reactor.

符号の説明Explanation of symbols

1 混合容器 2 攪拌器 3 型 4 樹脂容器 5 配管 6 真空ポンプ
10 軟磁性粉末 20 樹脂 31 供給口 32 排気口
R リアクトル M コア C コイル
Mi 内側コア Mo 外側コア Me 端部コア
m U字状コア片 m I字状コア片 s スペーサ
P 軟磁性粉末粒子
1 Mixing container 2 Stirrer 3 Type 4 Resin container 5 Piping 6 Vacuum pump
10 Soft magnetic powder 20 Resin 31 Supply port 32 Exhaust port
R reactor M core C coil
Mi inner core Mo outer core Me end core
m u U-shaped core piece m i I-shaped core piece s spacer
P soft magnetic powder particles

Claims (13)

(見掛密度/真密度)×100で表される密度比が45%超70%以下の軟磁性粉末を準備する準備工程と、
この軟磁性粉末と樹脂とを混合する工程であって、この混合時の樹脂温度における樹脂の粘度を100mPa・s〜100Pa・sに調整して混合を行う混合工程と、
この混合材料を大気圧以上1MPa以下の充填圧力にて型に充填し、樹脂を硬化させて成形体を得る成形工程とを含み、
前記軟磁性粉末の充填率を30体積%以上65体積%以下にすることを特徴とする軟磁性複合材料の製造方法。
A preparation step of preparing a soft magnetic powder having a density ratio represented by (apparent density / true density) × 100 and exceeding 45% and 70% or less;
A step of mixing the soft magnetic powder and the resin, the mixing step of adjusting the viscosity of the resin at the resin temperature at the time of mixing to 100 mPa · s to 100 Pa · s and mixing,
A molding step of filling the mixed material in a mold with a filling pressure of atmospheric pressure to 1 MPa, and curing the resin to obtain a molded body,
A method for producing a soft magnetic composite material, wherein a filling rate of the soft magnetic powder is set to 30% by volume or more and 65% by volume or less.
前記準備工程は、軟磁性粉末として、最大径/円相当径が1〜1.3の球状粉末を用いることを特徴とする請求項1に記載の軟磁性複合材料の製造方法。
ただし、円相当径は、軟磁性粉末の粒子の輪郭形状を特定し、その輪郭で囲まれる面積と同一の面積を有する円の径であり、最大径は、前記輪郭形状における粒子の最大長さである。
The method for producing a soft magnetic composite material according to claim 1, wherein the preparing step uses a spherical powder having a maximum diameter / equivalent circle diameter of 1 to 1.3 as the soft magnetic powder.
However, the equivalent circle diameter is the diameter of a circle that specifies the contour shape of the soft magnetic powder particles and has the same area as the area surrounded by the contour, and the maximum diameter is the maximum length of the particles in the contour shape. It is.
前記球状粉末が、ガスアトマイズ法で得られた粉末であることを特徴とする請求項2に記載の軟磁性複合材料の製造方法。   3. The method for producing a soft magnetic composite material according to claim 2, wherein the spherical powder is a powder obtained by a gas atomizing method. 前記軟磁性粉末の充填率を40〜60体積%にすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の軟磁性複合材料の製造方法。   4. The method for producing a soft magnetic composite material according to claim 1, wherein a filling rate of the soft magnetic powder is 40 to 60% by volume. 前記準備工程は、軟磁性粉末として、所定の粗粒を除去する分級工程を経た粉末を用いることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の軟磁性複合材料の製造方法。   5. The method for producing a soft magnetic composite material according to claim 1, wherein the preparatory step uses a powder that has undergone a classification step of removing predetermined coarse particles as the soft magnetic powder. 前記軟磁性粉末は、軟磁性金属粒子の表面に絶縁被覆がない粉末であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の軟磁性複合材料の製造方法。   6. The method for producing a soft magnetic composite material according to claim 1, wherein the soft magnetic powder is a powder having no insulating coating on the surface of the soft magnetic metal particles. 前記軟磁性粉末は、軟磁性金属粒子の表面に絶縁被覆を備える粉末であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の軟磁性複合材料の製造方法。   6. The method for producing a soft magnetic composite material according to claim 1, wherein the soft magnetic powder is a powder having an insulating coating on the surface of soft magnetic metal particles. 前記混合工程において、さらに非導電性のフィラーを混合することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の軟磁性複合材料の製造方法。   8. The method for producing a soft magnetic composite material according to claim 1, wherein a non-conductive filler is further mixed in the mixing step. 前記樹脂がエポキシ樹脂であって、エポキシ樹脂の硬化剤として酸無水物を用いることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の軟磁性複合材料の製造方法。   9. The method for producing a soft magnetic composite material according to claim 1, wherein the resin is an epoxy resin, and an acid anhydride is used as a curing agent for the epoxy resin. 前記樹脂がエポキシ樹脂であって、エポキシ樹脂の硬化剤として潜在性硬化剤を用いることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の軟磁性複合材料の製造方法。   9. The method for producing a soft magnetic composite material according to claim 1, wherein the resin is an epoxy resin, and a latent curing agent is used as a curing agent for the epoxy resin. (見掛密度/真密度)×100で表される密度比が45%超70%以下の軟磁性粉末を準備する準備工程と、
この軟磁性粉末と樹脂とを混合する工程であって、この混合時の樹脂温度における樹脂の粘度を100mPa・s〜100Pa・sに調整して混合を行う混合工程と、
予め型内に内包部材を配置する部材配置工程と、
前記軟磁性粉末と樹脂との混合材料を大気圧以上1MPa以下の充填圧力にて内包部材が配置された型に充填し、樹脂を硬化させて成形体を得る成形工程とを含み、
前記軟磁性粉末の充填率を30体積%以上65体積%以下にすることを特徴とする磁性素子の製造方法。
A preparation step of preparing a soft magnetic powder having a density ratio represented by (apparent density / true density) × 100 and exceeding 45% and 70% or less;
A step of mixing the soft magnetic powder and the resin, the mixing step of adjusting the viscosity of the resin at the resin temperature at the time of mixing to 100 mPa · s to 100 Pa · s and mixing,
A member arrangement step of arranging the inclusion member in the mold in advance;
Filling a mold in which an inclusion member is arranged at a filling pressure of atmospheric pressure to 1 MPa or less with a mixed material of the soft magnetic powder and the resin, and curing the resin to obtain a molded body,
A method of manufacturing a magnetic element, wherein a filling rate of the soft magnetic powder is 30% by volume or more and 65% by volume or less.
前記内包部材がコイルであることを特徴とする請求項11に記載の磁性素子の製造方法。   12. The method of manufacturing a magnetic element according to claim 11, wherein the enclosing member is a coil. 前記成形体が、軟磁性複合材料からなるコアと、このコアに一体化して内包されるコイルとを備えるリアクトルであることを特徴とする請求項12に記載の磁性素子の製造方法。   13. The method of manufacturing a magnetic element according to claim 12, wherein the molded body is a reactor including a core made of a soft magnetic composite material and a coil that is integrated and included in the core.
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