JP6578083B2 - Low noise reactor, dust core and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、低騒音リアクトルと、その低騒音リアクトルに適した圧粉磁心およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a low-noise reactor, a dust core suitable for the low-noise reactor, and a manufacturing method thereof.
OA機器、太陽光発電システム、自動車、無停電電源などの制御用電源にはチョークコイルが用いられており、そのコアとして、フェライト磁心や圧粉磁心が使用されている。これらの中で、フェライト磁心は飽和磁束密度が小さいという欠点を有している。これに対して、金属粉末を成形して作製される圧粉磁心は、軟磁性フェライトに比べて高い飽和磁束密度を持つため、直流重畳特性に優れている。 Choke coils are used for control power supplies such as office automation equipment, solar power generation systems, automobiles, and uninterruptible power supplies, and ferrite cores and dust cores are used as the cores. Among these, the ferrite core has a defect that the saturation magnetic flux density is small. On the other hand, a dust core produced by molding metal powder has a higher saturation magnetic flux density than soft magnetic ferrite, and thus has excellent DC superposition characteristics.
圧粉磁心には、エネルギー交換効率の向上や低発熱などの要求から、小さな印加磁場で大きな磁束密度を得ることが出来る磁気特性と、磁束密度変化におけるエネルギー損失が小さいという磁気特性が求められる。 The powder magnetic core is required to have a magnetic characteristic that can obtain a large magnetic flux density with a small applied magnetic field and a magnetic characteristic that an energy loss due to a change in the magnetic flux density is small because of demands for improving energy exchange efficiency and low heat generation.
圧粉磁心を交流磁場で使用した場合、鉄損(Pc)と呼ばれるエネルギー損失が生じる。この鉄損は、式1に示すように、ヒステリシス損失(Ph)、渦電流損失(Pe)の和で表され、主に問題となるのは、ヒステリシス損失と渦電流損失である。 When the dust core is used in an alternating magnetic field, an energy loss called iron loss (Pc) occurs. This iron loss is expressed as the sum of hysteresis loss (Ph) and eddy current loss (Pe) as shown in Equation 1, and the main problems are hysteresis loss and eddy current loss.
ヒステリシス損失は動作周波数に比例し、渦電流損失は動作周波数の2乗に比例する。そのため、ヒステリシス損失は低周波側領域で支配的になり、渦電流損失は高周波領域で支配的になる。圧粉磁心は、この鉄損の発生を小さくする磁気特性が求められている。 Hysteresis loss is proportional to the operating frequency, and eddy current loss is proportional to the square of the operating frequency. Therefore, the hysteresis loss is dominant in the low frequency region, and the eddy current loss is dominant in the high frequency region. The dust core is required to have magnetic characteristics that reduce the occurrence of this iron loss.
Pc=Ph+Pe 、Ph=Kh×f、Pe=Ke×f2…式1
Kh:ヒステリシス損係数、Ke:渦電流損係数、f:周波数
Pc = Ph + Pe, Ph = Kh × f, Pe = Ke × f 2 Formula 1
Kh: Hysteresis loss coefficient, Ke: Eddy current loss coefficient, f: Frequency
圧粉磁心のヒステリシス損失を低減するためには、磁壁の移動を容易にすればよく、そのためには軟磁性粉末粒子の保磁力を低下させればよい。この保持力を低減することで、初透磁率の向上とヒステリシス損失の低減が図れる。 In order to reduce the hysteresis loss of the dust core, the domain wall can be easily moved. To that end, the coercive force of the soft magnetic powder particles can be reduced. By reducing this holding force, it is possible to improve the initial permeability and reduce the hysteresis loss.
一方、渦電流損失は式2で示されるように、コアの比抵抗に反比例する。
Ke=k1(Bm2・t2)/ρ…式2
k1:係数、Bm:磁束密度、t:粒子径(板材の場合厚さ)、ρ:比抵抗
On the other hand, eddy current loss is inversely proportional to the specific resistance of the core, as shown in Equation 2.
Ke = k1 (Bm 2 · t 2) / ρ ... Equation 2
k1: coefficient, Bm: magnetic flux density, t: particle diameter (thickness in the case of plate material), ρ: specific resistance
高密度成形された圧粉磁心は、高い磁束密度を有し優れた磁気特性を発揮する。 The high density molded dust core has a high magnetic flux density and exhibits excellent magnetic properties.
太陽光発電システム等は、室内にユニットを配置するケースが多く騒音等の問題があり、これらに用いられるリアクトルの圧粉磁心の材料としては、磁歪が小さいFe−6.5Si合金粉末、FeSiAl合金(センダスト)等が適している。しかし、これらの材質を用いても圧粉磁心の絶縁層の強度が不十分だと騒音が大きくなる問題が発生する。すなわち、粉末磁心の磁歪を小さくしても、駆動中の励磁磁界によって粉末が振動することにより、騒音が発生する。そのため、粉末振動を低減するために絶縁層と粉末の密着強度を向上させ、絶縁層の硬度を高くする必要がある。 Photovoltaic power generation systems and the like have many cases in which units are arranged indoors, and there are problems such as noise. As a material for a powder magnetic core of a reactor used for these, Fe-6.5Si alloy powder, FeSiAl alloy having a small magnetostriction are used. (Sendust) is suitable. However, even if these materials are used, if the strength of the insulating layer of the dust core is insufficient, there is a problem that the noise increases. That is, even if the magnetostriction of the powder magnetic core is reduced, noise is generated because the powder vibrates due to the exciting magnetic field during driving. Therefore, in order to reduce powder vibration, it is necessary to improve the adhesion strength between the insulating layer and the powder and increase the hardness of the insulating layer.
この種の低騒音化技術としては、特許文献1において、センダスト粉末磁心の平均硬度をHv350以上あるいは圧縮破壊荷重を6.0ton/cm2以上(600MPa以上)に高くするものが紹介されている。この従来技術では、磁心の硬度を高くする手段として、センダスト粉末に混合する水ガラスの添加量を1wt%〜3wt%としている。 As this kind of noise reduction technology, Patent Document 1 introduces a technique in which the average hardness of a sendust powder magnetic core is increased to Hv 350 or higher or the compressive fracture load is increased to 6.0 ton / cm 2 or higher (600 MPa or higher). In this prior art, as a means for increasing the hardness of the magnetic core, the amount of water glass added to Sendust powder is 1 wt% to 3 wt%.
しかし、特許文献1の技術は、磁性粉末内のクラックの発生による騒音を防止するものであって、クラックの発生がない状態での騒音を防止するものではない。すなわち、チョークコイルなどのリアクトルにおける騒音は、クラック発生時にのみ発生するものではなく、クラックがない場合でも、磁心を構成する粉末が励磁磁界によって振動することでも発生する。そのような磁心粉末による振動は、磁心粉末に水ガラスを添加するという特許文献1の方法では防止することができない。特に、特許文献1にも記載のように、硬度を高くするために水ガラスの添加量を多くすると、得られたリアクトルの磁気特性が低下する問題もある。 However, the technique of Patent Document 1 prevents noise due to the occurrence of cracks in the magnetic powder, and does not prevent noise in the absence of cracks. That is, noise in a reactor such as a choke coil is not generated only when a crack is generated, and is generated even when there is no crack or when the powder constituting the magnetic core is vibrated by an excitation magnetic field. Such vibration due to the magnetic core powder cannot be prevented by the method of Patent Document 1 in which water glass is added to the magnetic core powder. In particular, as described in Patent Document 1, when the amount of water glass added is increased in order to increase the hardness, there is also a problem that the magnetic characteristics of the obtained reactor are deteriorated.
また、チョークコイルなどのリアクトルは、磁心がリング状に成形されていることから、単に成形体の硬度を平均硬度がHv350以上あるいは圧縮破壊荷重が6.0ton/cm2以上としただけでは騒音の抑止が十分ではない。 In addition, since the reactor core such as a choke coil has a magnetic core formed in a ring shape, noise can be generated simply by setting the hardness of the molded body to an average hardness of Hv 350 or higher or a compressive breaking load of 6.0 ton / cm 2 or higher. Deterrence is not enough.
一方、低騒音化技術として、特許文献2では、FeSi合金と純鉄を混合することで占有率を上げる技術が紹介されている。しかしながら、占有率を上げて空壁を少なくすることは有効であるものの、純鉄を添加することで損失が増加する問題が発生する。すなわち、周波数が低い大電流用リアクタ用途では使用することが可能であるが、比較的周波数が高い太陽光発電用途では損失が高く、使用できない。また、空壁を低減させても、励磁磁界からなる粉末振動を抑える効果は少ない。 On the other hand, as a noise reduction technique, Patent Document 2 introduces a technique for increasing the occupation ratio by mixing FeSi alloy and pure iron. However, although it is effective to increase the occupancy and reduce the vacant walls, there is a problem that the loss increases by adding pure iron. In other words, it can be used in a large current reactor application with a low frequency, but cannot be used in a photovoltaic power generation application with a relatively high frequency. Moreover, even if the empty wall is reduced, the effect of suppressing the powder vibration consisting of the excitation magnetic field is small.
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものである。本発明の目的は、圧粉磁心の絶縁層の硬度を上げ、騒音発生を効果的に抑止できる低騒音リアクトル、リアクトル用圧粉磁心およびその製造方法を提供することにある。 The present invention has been proposed to solve the above-described problems of the prior art. An object of the present invention is to provide a low-noise reactor, a dust core for a reactor, and a method for manufacturing the same that can increase the hardness of an insulating layer of a dust core and effectively suppress noise generation.
上記の目的を達成するため、本発明の圧粉磁心は、下記の構成を採用したことを特徴とする。
(1)軟磁性粉末に絶縁微粉末、結着性絶縁樹脂を混合した後、その混合物を所定の形状に成形し、その成形体を熱処理して圧粉磁心を作製する。
(2)絶縁微粉末がAl2O3であり、その添加量が0.1wt%〜0.3wt%とする。
(3)結着性絶縁樹脂の添加量に対する絶縁微粉末の添加量の比率を、0.05〜0.15とする。
(4)結着性絶縁樹脂として、メチルフェニル系シリコーン樹脂とシランカップリング剤の混合物を使用する。
(5)シランカップリング剤が、エポキシシラン系、又はイソシアヌレート系のシランカップリング剤である。
(6)軟磁性粉末の平均粒径が20μm〜100μmであり、絶縁微粉末の平均粒径の上限値が0.50μmである。
(7)軟磁性粉末が、Fe−Si−Al合金粉末又はFe−Si合金粉末である。
In order to achieve the above object, the powder magnetic core of the present invention is characterized by adopting the following configuration.
(1) After mixing an insulating fine powder and a binding insulating resin with soft magnetic powder, the mixture is molded into a predetermined shape, and the compact is heat treated to produce a dust core.
(2) insulating fine powder is Al 2 O 3, the addition amount is set 0.1wt% ~0.3wt%.
(3) The ratio of the addition amount of the insulating fine powder to the addition amount of the binding insulating resin is set to 0.05 to 0.15.
(4) As the binding insulating resin, a mixture of methylphenyl silicone resin and silane coupling agent is used.
(5) Silane coupling agent, e Pokishishiran system, or isocyanurate-based silane coupling agent.
(6) The average particle diameter of the soft magnetic powder is 20 μm to 100 μm, and the upper limit value of the average particle diameter of the insulating fine powder is 0.50 μm.
(7) The soft magnetic powder is Fe-Si-Al alloy powder or Fe-Si alloy powder.
(8)軟磁性粉末の粉末硬度が、100MPa以上であることが好ましい。
(8 ) The soft magnetic powder preferably has a powder hardness of 100 MPa or more .
本発明の低騒音リアクトルは、前記のような構成を有する圧粉磁心に対して、コイルを巻回して構成したことを特徴とする。 The low-noise reactor according to the present invention is characterized in that a coil is wound around a dust core having the above-described configuration.
本発明の圧粉磁心の製造方法は、軟磁性粉末に対して絶縁微粉末を混合する第1混合工程と、前記第1混合工程で得られた混合物に対し結着性絶縁樹脂を混合する第2混合工程と、前記第2混合工程で得られた混合物を加圧成型する加圧成型工程と、前記加圧成型工程で得られた成形体を600℃以上の温度で熱処理する熱処理工程と、を有し、前記第1混合工程において、前記絶縁微粉末がAl2O3であり、その添加量が0.1wt%〜0.3wt%であり、前記結着性絶縁樹脂の添加量に対する前記絶縁微粉末の添加量の比率が、0.05〜0.15であり、前記結着性絶縁樹脂が、メチルフェニル系シリコーン樹脂とシランカップリング剤の混合物であり、前記シランカップリング剤が、エポキシシラン系、又はイソシアヌレート系のシランカップリング剤であり、前記軟磁性粉末の平均粒径が20μm〜100μmであり、前記絶縁微粉末の平均粒径の上限値が0.50μmであり、前記軟磁性粉末が、Fe−Si−Al合金粉末又はFe−Si合金粉末であることを特徴とする。
The method for manufacturing a dust core according to the present invention includes a first mixing step of mixing insulating fine powder with soft magnetic powder, and a binder insulating resin mixed with the mixture obtained in the first mixing step. Two mixing steps, a pressure molding step for pressure molding the mixture obtained in the second mixing step, a heat treatment step for heat treating the molded body obtained in the pressure molding step at a temperature of 600 ° C. or higher, In the first mixing step, the insulating fine powder is Al 2 O 3 , the addition amount thereof is 0.1 wt% to 0.3 wt%, and the addition amount of the binding insulating resin is the ratio of the amount of the fine insulating fines is 0.05 to 0.15, the binder insulating resin is a mixture of methyl phenyl silicone resin and a silane coupling agent, the silane coupling agent, d Pokishishiran system, or isocyanurate The soft magnetic powder has an average particle diameter of 20 μm to 100 μm, the insulating fine powder has an upper limit of the average particle diameter of 0.50 μm, and the soft magnetic powder is Fe—Si. -Al alloy powder or Fe-Si alloy powder.
また、以下の構成を有するようにしても良い。
(1)軟磁性粉末の粉末硬度は100MPa以上であること。
(2)軟磁性粉末がFe−Si−Al合金粉末であり、前記熱処理工程は、大気雰囲気で熱処理すること。
(3)前記軟磁性粉末がFe−Si−Al合金粉末であり、前記加圧成型工程よりも前に、前記第1混合工程で得られた混合物に対し熱処理を行わないこと。
(4)前記軟磁性粉末がFe−Si合金粉末であり、前記第1混合工程と前記加圧成型工程との間において、前記第1混合工程以降に得られた混合粉末を熱処理すること。
Moreover, you may make it have the following structures.
(1) The powder hardness of the soft magnetic powder is 100 MPa or more.
(2) The soft magnetic powder is Fe—Si—Al alloy powder, and the heat treatment step is heat treatment in an air atmosphere.
(3) The soft magnetic powder is an Fe-Si-Al alloy powder, and the mixture obtained in the first mixing step is not subjected to heat treatment before the pressure molding step.
(4) The soft magnetic powder is Fe—Si alloy powder, and the mixed powder obtained after the first mixing step is heat-treated between the first mixing step and the pressure molding step .
本発明によれば、圧粉磁心の絶縁層の硬度を上げることにより、磁心粉末の振動を抑制して騒音発生を効果的に抑止できる低騒音リアクトル、圧粉磁心およびその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a low-noise reactor, a dust core, and a method for manufacturing the same, by suppressing the vibration of the core powder and effectively suppressing noise generation by increasing the hardness of the insulating layer of the dust core. Can do.
(1)軟磁性粉末
軟磁性粉末としては、センダスト(Fe−Si−Al合金)粉、Fe−Si合金粉、純鉄粉などが使用できる。
(1) Soft magnetic powder As the soft magnetic powder, sendust (Fe-Si-Al alloy) powder, Fe-Si alloy powder, pure iron powder and the like can be used.
他に、軟磁性粉末としては、FeBPN(NはCu,Ag,Au,Pt,Pdから選ばれる1種以上の元素)が使用できる。軟磁性粉末は、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、水・ガスアトマイズ法により製造されるものを使用できるが、特に、水アトマイズ法によるものが好ましい。理由は、水アトマイズ法はアトマイズ時に急冷するため、結晶化しにくいからである。 In addition, FeBPN (N is one or more elements selected from Cu, Ag, Au, Pt, and Pd) can be used as the soft magnetic powder. As the soft magnetic powder, those produced by a water atomizing method, a gas atomizing method, or a water / gas atomizing method can be used, and those by a water atomizing method are particularly preferable. The reason is that the water atomization method is rapidly cooled at the time of atomization, so that it is difficult to crystallize.
軟磁性粉末の平均粒径は20μm〜100μmが好ましい。軟磁性粉末の粉末硬度(10%変位するのに必要な圧力)は100MPa以上であることが好ましい。例えば、非晶質合金の粉末硬度は700MPa、Fe−6.5%Si合金の粉末硬度は390MPa、FeSiAl合金の粉末硬度は100MPaであるから、これらの合金が本発明に適している。但し、粉末硬度が30MPa程度の純鉄粉に対して、本発明を適用することも可能である。 The average particle diameter of the soft magnetic powder is preferably 20 μm to 100 μm. The powder hardness of the soft magnetic powder (pressure required for displacement by 10%) is preferably 100 MPa or more. For example, since the powder hardness of the amorphous alloy is 700 MPa, the powder hardness of the Fe-6.5% Si alloy is 390 MPa, and the powder hardness of the FeSiAl alloy is 100 MPa, these alloys are suitable for the present invention. However, the present invention can also be applied to pure iron powder having a powder hardness of about 30 MPa.
(2)絶縁微粉末
絶縁微粉末は、モース硬度が7以上のものを用いる。例えば、モース硬度が7.0のSiO2、モース硬度が9.0のAl2O3を用いる。絶縁微粉末の添加量は、0.05wt%〜1.0wt%であることが好ましい。0.05wt%未満であると低騒音効果が得られない。1.0wt%超であると、透磁率が低下することでディップル電流が大きくなり、振動が大きくなって騒音が増加する。絶縁微粉末の平均粒径は、その上限値が0.50μmであることが好ましい。0.50μm超であると密度低下を招き、透磁率が低下してしまう。なお、下限値は特に限定されないが、例えば、0.02μmとすることができる。
(2) Insulating fine powder An insulating fine powder having a Mohs hardness of 7 or more is used. For example, SiO 2 having a Mohs hardness of 7.0 and Al 2 O 3 having a Mohs hardness of 9.0 are used. The addition amount of the insulating fine powder is preferably 0.05 wt% to 1.0 wt%. If it is less than 0.05 wt%, a low noise effect cannot be obtained. If it exceeds 1.0 wt%, the permeability decreases, the dip current increases, the vibration increases, and the noise increases. The upper limit of the average particle diameter of the insulating fine powder is preferably 0.50 μm. If it exceeds 0.50 μm, the density is lowered and the magnetic permeability is lowered. In addition, although a lower limit is not specifically limited, For example, it can be set to 0.02 micrometer.
特に、本発明では、モース硬度が7以上の絶縁微粉末を軟磁性粉末に対して混合するため、圧粉磁心の絶縁層を硬くすることができる。そのため磁心の振動を抑制し、低騒音効果を得ることができる。 In particular, in the present invention, since the insulating fine powder having a Mohs hardness of 7 or more is mixed with the soft magnetic powder, the insulating layer of the dust core can be hardened. Therefore, the vibration of the magnetic core can be suppressed and a low noise effect can be obtained.
(3)結着性絶縁樹脂
結着性絶縁樹脂は、軟磁性粉末と絶縁微粉末の混合粉に添加する。結着性絶縁樹脂としては、常温で軟磁性粉末と絶縁微粉末の混合物を加圧した場合に、ある程度緻密化された状態の成形体が得られ、しかも、その成形体に過大な力が加わらない限り、所定の形状を維持することのできる程度の粘性のある樹脂を用いる。
(3) Binder insulating resin The binder insulating resin is added to a mixed powder of soft magnetic powder and insulating fine powder. As a binder insulating resin, when a mixture of soft magnetic powder and insulating fine powder is pressurized at room temperature, a compacted body is obtained to a certain degree, and an excessive force is applied to the molded body. Unless otherwise specified, a resin having a viscosity that can maintain a predetermined shape is used.
例として、シリコーン系樹脂、ワックスなどが挙げられる。シリコーン系の樹脂としては、メチルフェニル系シリコーン樹脂が好ましい。メチルフェニル系シリコーン樹脂の添加量は、軟磁性粉末に対して0.75wt%〜2.0wt%が適量である。これよりも少なければ成形体の強度が不足して、割れが発生する。これより多いと、密度低下による最大磁束密度の低下、ヒステリシス損失の増加による磁気特性が低下する問題が発生する。 Examples include silicone resins and waxes. As the silicone resin, methylphenyl silicone resin is preferable. An appropriate amount of methylphenyl silicone resin is 0.75 wt% to 2.0 wt% with respect to the soft magnetic powder. If it is less than this, the strength of the molded product will be insufficient and cracks will occur. If it is more than this, there arises a problem that the maximum magnetic flux density is decreased due to the decrease in density and the magnetic characteristics are decreased due to an increase in hysteresis loss.
その他の結着性樹脂として、アクリル酸共重合樹脂(EAA)エマルジョンを使用することができる。混合するアクリル酸共重合樹脂(EAA)エマルジョンの添加量は合金粉末に対して0.5wt%〜2.0wt%であり、その場合の乾燥温度と乾燥時間は、80℃〜150℃で2時間である。アクリル酸共重合樹脂(EAA)エマルジョンの代りに、PVA(ポリビニルアルコール)水溶液(12%水溶液)を使用しても良い。PVA(ポリビニルアルコール)水溶液(12%水溶液)の添加量は、軟磁性粉末に対して0.5wt%〜3.0wt%が適量である。 As other binder resin, an acrylic acid copolymer resin (EAA) emulsion can be used. The addition amount of the acrylic acid copolymer resin (EAA) emulsion to be mixed is 0.5 wt% to 2.0 wt% with respect to the alloy powder. In this case, the drying temperature and drying time are 80 ° C. to 150 ° C. for 2 hours. It is. Instead of the acrylic acid copolymer resin (EAA) emulsion, an aqueous PVA (polyvinyl alcohol) solution (12% aqueous solution) may be used. The addition amount of the PVA (polyvinyl alcohol) aqueous solution (12% aqueous solution) is appropriately 0.5 wt% to 3.0 wt% with respect to the soft magnetic powder.
また、PVB(ポリビニルブチラール)の水溶液(12%水溶液)を用いても良く、キシレン、ブタノール等の溶剤に溶かして使用しても良い。その場合の軟磁性粉末に対する添加量は、PVAと同様である。 Further, an aqueous solution (12% aqueous solution) of PVB (polyvinyl butyral) may be used, or it may be used after being dissolved in a solvent such as xylene or butanol. In this case, the amount added to the soft magnetic powder is the same as that of PVA.
(4)潤滑性樹脂
潤滑性樹脂として、ステアリン酸及びその金属塩ならびにエチレンビスステアラマイドなどのワックスが使用できる。潤滑性樹脂を混合することにより、粉末同士の滑りを良くすることができるので、混合時の密度を向上させ成形密度を高くすることができる。さらに、成形時の上パンチの抜き圧低減、金型と粉末の接触によるコア壁面の縦筋の発生を防止することが可能である。潤滑性樹脂の添加量は、軟磁性粉末に対して、0.1wt%〜1.0wt%程度が好ましく、一般的には、0.5wt%程度である。
(4) Lubricating resin As the lubricating resin, stearic acid and its metal salt, and waxes such as ethylene bisstearamide can be used. By mixing the lubricating resin, it is possible to improve the sliding between the powders, so that the density at the time of mixing can be improved and the molding density can be increased. Furthermore, it is possible to reduce the punching pressure of the upper punch during molding and to prevent the vertical stripes on the core wall surface from being generated due to the contact between the mold and the powder. The addition amount of the lubricating resin is preferably about 0.1 wt% to 1.0 wt% with respect to the soft magnetic powder, and is generally about 0.5 wt%.
(5)製造方法
本実施形態の圧粉磁心の製造方法は、次のような各工程を有する。
(a)軟磁性粉末に対して絶縁微粉末を混合する第1混合工程。
(b)第1混合工程で得られた混合物に対し結着性絶縁樹脂を混合する第2混合工程。
(c)第2混合工程で得られた混合物を加圧成型する加圧成型工程。
(d)加圧成型工程で得られた成形体を熱処理する熱処理工程。
(5) Manufacturing method The manufacturing method of the powder magnetic core of this embodiment has the following steps.
(A) A first mixing step of mixing insulating fine powder with soft magnetic powder.
(B) A second mixing step in which the binding insulating resin is mixed with the mixture obtained in the first mixing step.
(C) A pressure molding step of pressure molding the mixture obtained in the second mixing step.
(D) A heat treatment step of heat-treating the molded body obtained in the pressure molding step.
以下、各工程について、詳細に説明する。
(a)第1混合工程
第1混合工程では、例えば、平均粒径が20μm〜100μmの軟磁性粉末に対して、その0.05wt%〜1.0wt%の絶縁微粉末を添加して混合する。
Hereinafter, each step will be described in detail.
(A) First mixing step In the first mixing step, for example, 0.05 wt% to 1.0 wt% of the insulating fine powder is added to and mixed with the soft magnetic powder having an average particle diameter of 20 μm to 100 μm. .
(b)第2混合工程
軟磁性粉末と絶縁微粉末の混合物に対して、軟磁性粉末に対して0.75wt%〜2.0wt%の結着性絶縁樹脂と、0.1wt%〜1.0wt%の潤滑性樹脂とを添加して、更に混合する。
(B) Second mixing step With respect to the mixture of the soft magnetic powder and the insulating fine powder, 0.75 wt% to 2.0 wt% of the binding insulating resin with respect to the soft magnetic powder, and 0.1 wt% to 1. Add 0 wt% of a lubricious resin and mix further.
結着性絶縁樹脂の混合工程において、シランカップリング剤を加えることもできる。シランカップリング剤を使用した場合は、結着性絶縁樹脂の分量を少なくすることができる。相性の良いシランカップリング剤の種類としては、アミノシラン系、エポキシシラン系、イソシアヌレート系のシランカップリング剤を使用することができ、特に、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、トリス−(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレートが良い。結着性樹脂に対するシランカップリング剤の添加量は、0.25wt%〜1.0wt%が好ましい。結着性絶縁樹脂にこの範囲のシランカップリング剤を添加することで、成形された圧粉磁心の密度の標準偏差、磁気特性、強度特性を向上させることができる。 In the step of mixing the binding insulating resin, a silane coupling agent can be added. When a silane coupling agent is used, the amount of the binding insulating resin can be reduced. As the types of silane coupling agents having good compatibility, aminosilane-based, epoxysilane-based, and isocyanurate-based silane coupling agents can be used. Particularly, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyl Trimethoxysilane and tris- (3-trimethoxysilylpropyl) isocyanurate are preferable. The amount of the silane coupling agent added to the binder resin is preferably 0.25 wt% to 1.0 wt%. By adding a silane coupling agent in this range to the binding insulating resin, the standard deviation, magnetic characteristics, and strength characteristics of the density of the molded dust core can be improved.
(c)加圧成型工程
加圧成型工程では、第2混合工程を経た混合物を金型内に充填して、加圧成形する。その場合、金型温度は常温が好ましいが、80℃までの範囲であっても構わない。すなわち、ここでの常温とは、5℃〜35℃までの範囲をいうが、5℃〜80℃の範囲であっても構わない。成形圧力は、例えば、900MPa〜1700MPaである。
(C) Pressure molding process In a pressure molding process, the mixture which passed through the 2nd mixing process is filled in a metal mold, and is pressure-molded. In that case, the mold temperature is preferably room temperature, but may be in the range up to 80 ° C. That is, the normal temperature here means a range from 5 ° C. to 35 ° C., but may be a range from 5 ° C. to 80 ° C. The molding pressure is, for example, 900 MPa to 1700 MPa.
(d)熱処理工程
成形体に対する熱処理は、軟磁性粉末の種類に応じて所定雰囲気において所定温度で行う。いずれの場合も加熱温度は600℃以上であり、加熱保持時間は2時間〜4時間程度である。熱処理雰囲気は、軟磁性粉末がFe−Si−Al合金粉末の場合は、窒素雰囲気若しくは大気雰囲気である。特に大気雰囲気の方が作製されたリアクトルの騒音が低くなるため好ましい。Fe−Si合金粉末、純鉄粉の場合は、それぞれ窒素雰囲気、10%〜30%水素ガスなどの還元雰囲気が好ましい。また、熱処理温度は、上げ過ぎると絶縁破壊を起こし、渦電流損失が増加する。そのため、鉄損の増加を抑制する観点からFe−Si−Al合金粉末及びFe−Si合金粉末の場合、600℃〜750℃が好ましく、特にFe−Si−Al合金粉末は600℃〜725℃がより好ましい。純鉄粉の場合は、500℃〜650℃であっても良い。これらの温度範囲にすることで作製されたリアクトルの騒音が低くなる。
(D) Heat treatment step The heat treatment for the compact is performed at a predetermined temperature in a predetermined atmosphere according to the type of the soft magnetic powder. In any case, the heating temperature is 600 ° C. or higher, and the heating and holding time is about 2 to 4 hours. The heat treatment atmosphere is a nitrogen atmosphere or an air atmosphere when the soft magnetic powder is an Fe—Si—Al alloy powder. In particular, the atmosphere in the atmosphere is preferable because the noise of the manufactured reactor is reduced. In the case of Fe-Si alloy powder and pure iron powder, a reducing atmosphere such as a nitrogen atmosphere and 10% to 30% hydrogen gas is preferable. Further, if the heat treatment temperature is raised too much, dielectric breakdown will occur and eddy current loss will increase. Therefore, in the case of the Fe—Si—Al alloy powder and the Fe—Si alloy powder from the viewpoint of suppressing the increase in iron loss, the temperature is preferably 600 ° C. to 750 ° C. More preferred. In the case of pure iron powder, it may be 500 ° C to 650 ° C. The noise of the reactor produced by setting it as these temperature ranges becomes low.
本発明の実施例を、表1〜表6、図1および図2を参照して、以下に説明する。 Examples of the present invention will be described below with reference to Tables 1 to 6, FIG. 1 and FIG.
(1) 測定項目
測定項目は、透磁率、鉄損、及び騒音である。作製された各圧粉磁心のサンプルに対して、φ2.6mmの銅線で42ターンの巻線を施してリアクトルを作製した。騒音測定用の圧粉磁心は、外径φ77.8mm、内径49.2mm、高さ30mmとした。また、作製したリアクトルの透磁率及び鉄損を下記の条件で算出し、下記の条件でリアクトルから発生する騒音について測定した。
(1) Measurement items Measurement items are permeability, iron loss, and noise. Reactors were prepared by winding 42 turns of copper powder with a diameter of 2.6 mm on each of the produced dust core samples. The dust core for noise measurement had an outer diameter of 77.8 mm, an inner diameter of 49.2 mm, and a height of 30 mm. Moreover, the magnetic permeability and iron loss of the produced reactor were calculated on the following conditions, and the noise generated from the reactor was measured on the following conditions.
<透磁率及び鉄損>
透磁率及び鉄損の測定条件は、周波数100kHz、最大磁束密度Bm=50mTとした。透磁率は、鉄損Pcv測定時に最大磁束密度Bmを設定したときの振幅透磁率とした。鉄損については、磁気計測機器であるBHアナライザ(岩通計測株式会社:SY−8232)を用いて算出した。この算出は、鉄損の周波数曲線を次の(1)〜(3)式で最小2乗法により、ヒステリシス損係数、渦電流損失係数を算出することで行った。
<Permeability and iron loss>
The measurement conditions for magnetic permeability and iron loss were a frequency of 100 kHz and a maximum magnetic flux density Bm = 50 mT. The magnetic permeability was the amplitude magnetic permeability when the maximum magnetic flux density Bm was set when measuring the iron loss Pcv. The iron loss was calculated using a BH analyzer (Iwatori Measurement Co., Ltd .: SY-8232), which is a magnetic measurement device. This calculation was performed by calculating the hysteresis loss coefficient and the eddy current loss coefficient of the iron loss frequency curve by the following method (1) to (3) by the least square method.
Pcv=Kh×f+Ke×f2…(1)
Ph =Kh×f…(2)
Pe =Ke×f2…(3)
Pcv:鉄損
Kh :ヒステリシス損係数
Ke :渦電流損係数
f :周波数
Ph :ヒステリシス損失
Pe :渦電流損失
Pcv = Kh × f + Ke × f 2 (1)
Ph = Kh × f (2)
Pe = Ke × f 2 (3)
Pcv: Iron loss Kh: Hysteresis loss coefficient Ke: Eddy current loss coefficient f: Frequency Ph: Hysteresis loss Pe: Eddy current loss
<騒音測定>
騒音測定について、その測定装置、測定環境、測定方法等を以下に示す。
[騒音評価装置とソフトウェア]
(1) 測定装置 SOUND LEBEL METER NL-31 …リオン株式会社製
(2) 測定環境 無響箱(暗騒音は25dB) KM-1…株式会社アコー製
(3) パワーアンプ(音源) HIGH SPEED POWER AMPLIFIER/BIPOLAR POWER SUPPLY 4025…NF ELECTRONIC INSTRUMENTS社製
(4) 発振器 80MHz Function/Arbitrary Waveform Generator 33250A…アジレント・テクノロジー株式会社製
(5) 分析処理ソフト SA-01 CATSYSSA Ver3.5…リオン株式会社製
<Noise measurement>
Regarding noise measurement, its measurement equipment, measurement environment, measurement method, etc. are shown below.
[Noise evaluation equipment and software]
(1) Measuring device SOUND LEBEL METER NL-31 ...
(2) Measurement environment Anechoic box (background noise is 25 dB) KM-1 ... Made by Accor Corporation
(3) Power amplifier (sound source) HIGH SPEED POWER AMPLIFIER / BIPOLAR POWER SUPPLY 4025 ... NF ELECTRONIC INSTRUMENTS
(4) Oscillator 80MHz Function / Arbitrary Waveform Generator 33250A ... made by Agilent Technologies
(5) Analysis processing software SA-01 CATSYSSA Ver3.5… Rion Co., Ltd.
[測定方法]
(1) 太陽光発電用パワーコンディショナに接続
(2) マイク距離:測定サンプルから10mmとした。
(3) 測定サンプルを無響箱内に設置し、騒音測定用のマイクの距離はサンプルから10mmとした。
[Measuring method]
(1) Connected to photovoltaic power conditioner
(2) Microphone distance: 10 mm from the measurement sample.
(3) The measurement sample was placed in an anechoic box, and the distance of the noise measurement microphone was 10 mm from the sample.
(2)サンプルの作製方法
圧粉磁心のサンプルは、下記のように、(a)絶縁微粉末のモース硬度、(b)絶縁微粉末の添加量、(c)結着性絶縁樹脂の種類の観点から作製した。また、(d)軟磁性粉末の粉末熱処理、(e)絶縁微粉末の粒径の観点からも作製した。これらの作製方法と、その結果について下記に順に示す。
(2) Sample preparation method The sample of the powder magnetic core is as follows: (a) Mohs hardness of insulating fine powder, (b) Addition amount of insulating fine powder, (c) Kind of binding insulating resin Made from the viewpoint. It was also produced from the viewpoint of (d) powder heat treatment of soft magnetic powder and (e) particle size of insulating fine powder. These production methods and the results are shown below in order.
(a) 絶縁微粉末のモース硬度
硬度100MPaのFeSiAl合金粉末(平均粒子径40μm)の粉末に対して、絶縁微粉末(表1に示す種類と添加量)、潤滑剤0.3wt%を混合し、次にシランカップリング剤1.0wt%、メチルフェニル系シリコーンレジンを1.0wt%混合し、150℃で2時間の加熱乾燥を行い、さらに潤滑剤0.3wt%を混合した。
(a) Mohs hardness of the insulating fine powder The FeSiAl alloy powder (average particle size 40 μm) having a hardness of 100 MPa was mixed with insulating fine powder (type and addition amount shown in Table 1) and 0.3 wt% lubricant. Next, 1.0 wt% of a silane coupling agent and 1.0 wt% of a methylphenyl silicone resin were mixed, heat-dried at 150 ° C. for 2 hours, and 0.3 wt% of a lubricant was further mixed.
これを室温にて1000MPaの圧力で加圧成型し、外径77.8mm、内径49.2mm、高さ30.0mmのリング状の成型体を作製し、大気中で700℃で保持時間2時間で熱処理を行い、圧粉磁心を作製した。 This was pressure-molded at a pressure of 1000 MPa at room temperature to produce a ring-shaped molded body having an outer diameter of 77.8 mm, an inner diameter of 49.2 mm, and a height of 30.0 mm, and maintained at 700 ° C. in the atmosphere for 2 hours. Then, a heat treatment was performed to prepare a dust core.
これらのサンプルに対して、上記「(1)測定項目」で示したように、リアクトルを作製し、透磁率、鉄損の算出、及び騒音測定を行った。その結果を表1及び図1に示す。なお、表1〜表6において、μaは透磁率、Pcvは鉄損を示している。騒音Max値は搬送周波数でのピーク値である。
図1は、絶縁微粉末のモース硬度と騒音との関係を示すグラフである。表1及び図1から、絶縁微粉末のモース硬度が高くなるほど騒音Max値が低下していることが分かる。特に、モース硬度が7.0以上で騒音の抑止効果が発揮され、低騒音になっていることが確認できる。なお、低騒音がどの程度の騒音レベルを指すかは、リアクトルの使用環境によって要求されるレベルが異なる。一般的には、リアクトルの使用時において不快と感じられないレベルの騒音は42dB以下とされているが、太陽光発電システム等のユニットを室内に配置する場合には、さらに低い騒音レベルが要求される場合がある。このような場合であっても、本実施例では、絶縁微粉末のモース硬度が7.0以上である場合に低騒音効果を実現することができる。特に、モース硬度が9.0であるAl2O3(アルミナ)が、低騒音効果が顕著である。 FIG. 1 is a graph showing the relationship between the Mohs hardness of insulating fine powder and noise. It can be seen from Table 1 and FIG. 1 that the noise Max value decreases as the Mohs hardness of the insulating fine powder increases. In particular, it can be confirmed that when the Mohs hardness is 7.0 or more, the noise suppressing effect is exhibited and the noise is low. It should be noted that the level required by the environment in which the reactor is used depends on how much noise level the low noise indicates. Generally, the level of noise that does not feel uncomfortable when the reactor is used is 42 dB or less. However, when a unit such as a solar power generation system is placed indoors, a lower noise level is required. There is a case. Even in such a case, in this embodiment, a low noise effect can be realized when the Mohs hardness of the insulating fine powder is 7.0 or more. In particular, Al 2 O 3 (alumina) having a Mohs hardness of 9.0 has a remarkable low noise effect.
(b) 絶縁微粉末の添加量
絶縁微粉末の種類と添加量を表2に示す条件とし、上記(a)と同様の手順で圧粉磁心を作製した。
(b) Addition amount of insulating fine powder A powder magnetic core was prepared in the same procedure as in (a) above, with the type and addition amount of the insulating fine powder shown in Table 2.
これらのサンプルに対して、上記「(1)測定項目」で示したように、リアクトルを作製し、透磁率、鉄損の算出、及び騒音測定を行った。その結果を表2及び図2に示す。なお、「絶縁微粉末/結着性絶縁樹脂」は、結着性絶縁樹脂の添加量に対する絶縁微粉末の添加量の比率を示している。
図2は、絶縁微粉末の添加量と騒音との関係を示すグラフである。表2及び図2から、絶縁微粉末の添加量が0.05wt%〜1.0wt%で低騒音効果が確認できる。0.05wt%未満であると、添加量が少なく圧粉磁心の絶縁層の硬度が十分に上がらない。そのため、励磁磁界による粉末振動を抑制できず、十分な騒音抑止の効果が得られない。1.0wt%を超えると透磁率が低下し、これに起因して騒音が増加する傾向になるリアクタのL値が低下する。これにより、ディップル電流が大きくなり、磁束密度変化が増加するため、騒音が増加する。 FIG. 2 is a graph showing the relationship between the added amount of insulating fine powder and noise. From Table 2 and FIG. 2, the low noise effect can be confirmed when the addition amount of the insulating fine powder is 0.05 wt% to 1.0 wt%. If it is less than 0.05 wt%, the amount of addition is small, and the hardness of the insulating layer of the dust core will not sufficiently increase. Therefore, powder vibration due to the excitation magnetic field cannot be suppressed, and a sufficient noise suppression effect cannot be obtained. If it exceeds 1.0 wt%, the magnetic permeability decreases, and the L value of the reactor that tends to increase noise due to this decreases. As a result, the dipple current increases and the change in magnetic flux density increases, resulting in increased noise.
また、表2から、絶縁微粉末/結着性絶縁樹脂の比率は、0.03〜0.5が好ましい。この範囲を超えると十分な騒音抑止効果が得られないか、鉄損が低下し実用的なリアクトルを作製できない。 From Table 2, the ratio of insulating fine powder / binding insulating resin is preferably 0.03 to 0.5. If this range is exceeded, a sufficient noise suppression effect cannot be obtained, or iron loss is reduced and a practical reactor cannot be produced.
(c) 結着性絶縁樹脂の種類
絶縁微粉末の種類と添加量、及び結着性絶縁樹脂(シリコーン樹脂、シランカップリング剤)の種類と添加量を、表3に示す条件とし、上記(a)と同様の手順で圧粉磁心を作製した。
(c) Type of binder insulating resin The type and amount of insulating fine powder, and the type and amount of binder insulating resin (silicone resin, silane coupling agent) are as shown in Table 3 above. A dust core was prepared in the same procedure as in a).
これらのサンプルに対して、上記「(1)測定項目」で示したように、リアクトルを作製し、透磁率、鉄損の算出、及び騒音測定を行った。その結果を表3に示す。
表3から分かるように、結着性絶縁樹脂としてメチルフェニル系のシリコーン樹脂、特にメチルフェニル系シリコーンレジンを用いた場合に騒音抑止の効果が高い。また、結着性絶縁樹脂をシリコーン樹脂とシランカップリング剤の混合物とする場合には、シリコーン樹脂をメチルフェニル系シリコーン樹脂とし、シランカップリング剤をアミノシラン系、エポキシシラン系、イソシアヌレート系のシランカップリング剤を用いると、低騒音効果が高い。その中でも特に、エポキシシラン系のシランカップリング剤を用いた場合に騒音Max値が28.1dBであり、低騒音効果が顕著である。また、透磁率も他の例と比べて良好な数値を示している。イソシアヌレート系のシランカップリング剤を用いた場合には、低騒音効果に加えて、鉄損が125kW/m3であり、鉄損が顕著に低い特徴がある。 As can be seen from Table 3, the effect of noise suppression is high when a methylphenyl silicone resin, particularly a methylphenyl silicone resin, is used as the binding insulating resin. When the binder insulating resin is a mixture of a silicone resin and a silane coupling agent, the silicone resin is a methylphenyl silicone resin, and the silane coupling agent is an aminosilane, epoxysilane, or isocyanurate silane. When a coupling agent is used, a low noise effect is high. Among them, in particular, when an epoxysilane-based silane coupling agent is used, the noise Max value is 28.1 dB, and the low noise effect is remarkable. Also, the magnetic permeability shows a better numerical value than the other examples. When an isocyanurate-based silane coupling agent is used, in addition to the low noise effect, the iron loss is 125 kW / m 3 , and the iron loss is remarkably low.
(d) 軟磁性粉末の粉末熱処理
軟磁性粉末の粉末熱処理の有無による騒音抑制効果についても検証した。軟磁性粉末の粉末熱処理とは、第2混合工程を行う前段階における第1混合工程で得られた混合物に対する熱処理である。軟磁性粉末として、Fe―Si−Al合金粉末、Fe―6.5%Si合金粉末を用いた場合の圧粉磁心の作製方法と、その結果を以下にそれぞれ順に示す。
(d) Powder heat treatment of soft magnetic powder The noise suppression effect by the presence or absence of powder heat treatment of soft magnetic powder was also verified. The powder heat treatment of the soft magnetic powder is a heat treatment performed on the mixture obtained in the first mixing step before the second mixing step. A method for producing a dust core in the case where Fe-Si-Al alloy powder and Fe-6.5% Si alloy powder are used as the soft magnetic powder, and the results are shown in the following, respectively.
(d−1) Fe―Si−Al合金粉末の粉末熱処理
硬度100MPaのFeSiAl合金粉末(平均粒子径40μm)の粉末に対して、絶縁微粉末0.6wt%混合した混合粉に対し、還元雰囲気水素30%の環境下において、下記表4の温度で熱処理を施した。
(d-1) Powder heat treatment of Fe-Si-Al alloy powder Reducing atmosphere hydrogen to mixed powder of 0.6 wt% insulating fine powder mixed with powder of 100 MPa hardness FeSiAl alloy powder (average particle size 40 μm) Heat treatment was performed at a temperature shown in Table 4 below in a 30% environment.
その後、熱処理を施した混合粉に潤滑剤0.3wt%を混合し、次にシランカップリング剤1.0wt%、メチルフェニル系シリコーンレジンを1.0wt%混合し、150℃で2時間の加熱乾燥を行い、さらに潤滑剤0.3wt%を混合した。 Then, 0.3 wt% of lubricant is mixed with the heat-treated powder mixture, then 1.0 wt% of silane coupling agent and 1.0 wt% of methylphenyl silicone resin are mixed and heated at 150 ° C for 2 hours Drying was performed, and 0.3 wt% of a lubricant was further mixed.
これを室温にて1000MPaの圧力で加圧成型し、外径77.8mm、内径49.2mm、高さ30.0mmのリング状の成型体を作製し、大気中で700℃で保持時間2時間で熱処理を行い、圧粉磁心を作製した。 This was pressure-molded at a pressure of 1000 MPa at room temperature to produce a ring-shaped molded body having an outer diameter of 77.8 mm, an inner diameter of 49.2 mm, and a height of 30.0 mm, and maintained at 700 ° C. in the atmosphere for 2 hours. Then, a heat treatment was performed to prepare a dust core.
これらのサンプルに対して、上記「(1)測定項目」で示したように、リアクトルを作製し、透磁率、鉄損の算出、及び騒音測定を行った。その結果を表4に示す。
表4の騒音Max値から明らかなように、FeSiAl合金粉末の場合、粉末熱処理を1050℃で実施すると、実施しない場合と比べて騒音が増加した。これは、FeSiAl合金粉末(センダスト粉末)は水素雰囲気中で熱処理することで脆くなり(脆化)、加圧成形時に粉末に亀裂が生じて騒音が増加したからであると考えられる。熱処理により脆化が生じ、加圧成形時に粉末に亀裂が生じたであろうことは、粉末熱処理した場合に密度が低下していることからも理解できる。 As is clear from the noise Max value in Table 4, in the case of FeSiAl alloy powder, the noise increased when the powder heat treatment was performed at 1050 ° C. compared to the case where the powder heat treatment was not performed. This is presumably because the FeSiAl alloy powder (Sendust powder) becomes brittle (embrittlement) by heat treatment in a hydrogen atmosphere, and cracks occur in the powder during pressure molding, resulting in increased noise. It can be understood from the fact that the density decreases when the powder is heat-treated, since embrittlement is caused by the heat treatment and the powder may have cracked during the pressure molding.
以上のことから、FeSiAl合金粉末の場合、加圧成型工程よりも前に、第1混合工程で得られた混合物に対し熱処理を行わないことが、FeSiAl合金粉末の硬度を保つことに繋がる結果、騒音抑制効果を実現できることが分かる。 From the above, in the case of FeSiAl alloy powder, not performing heat treatment on the mixture obtained in the first mixing step before the pressure molding step results in maintaining the hardness of the FeSiAl alloy powder, It can be seen that the noise suppression effect can be realized.
(d−2) Fe―6.5%Si合金粉末の粉末熱処理
硬度390MPaのFe―6.5%Si合金粉末(平均粒子径20μm)の粉末に対して、絶縁微粉末0.2wt%混合した混合粉に対し、還元雰囲気水素100%の環境下において、下記表5の温度で熱処理を施した。
(d-2) Powder heat treatment of Fe-6.5% Si alloy powder 0.2 wt% of insulating fine powder was mixed with Fe-6.5% Si alloy powder (average particle size 20 μm) having a hardness of 390 MPa. The mixed powder was heat-treated at a temperature shown in Table 5 below in an environment of 100% reducing atmosphere hydrogen.
その後、熱処理を施した混合粉にシランカップリング剤0.5wt%、メチルフェニル系シリコーンレジンを0.9wt%混合し、150℃で2時間の加熱乾燥を行い、さらに潤滑剤0.6wt%を混合した。 Thereafter, 0.5 wt% of the silane coupling agent and 0.9 wt% of the methylphenyl silicone resin are mixed with the heat-treated mixed powder, followed by heat drying at 150 ° C. for 2 hours, and further 0.6 wt% of the lubricant. Mixed.
これを室温にて1000MPaの圧力で加圧成型し、外径77.8mm、内径49.2mm、高さ30.0mmのリング状の成型体を作製し、窒素中で700℃で保持時間2時間で熱処理を行い、圧粉磁心を作製した。 This was pressure-molded at a pressure of 1000 MPa at room temperature to produce a ring-shaped molded body having an outer diameter of 77.8 mm, an inner diameter of 49.2 mm, and a height of 30.0 mm, and a retention time of 2 hours at 700 ° C. in nitrogen. Then, a heat treatment was performed to prepare a dust core.
これらのサンプルに対して、上記「(1)測定項目」で示したように、リアクトルを作製し、透磁率、鉄損の算出、及び騒音測定を行った。その結果を表5に示す。
Fe―6.5%Si合金粉末の場合、粉末熱処理を実施することで、騒音抑止効果を得ることができる。これは、不純物が除去され(酸素濃度低下)、結晶内の粒子径を成長させることができるため、磁壁移動がスムーズになり、励磁磁界の追従性が増して騒音が低減できるからと考えられる。 In the case of Fe-6.5% Si alloy powder, a noise suppression effect can be obtained by performing powder heat treatment. This is presumably because the impurities are removed (the oxygen concentration is lowered) and the particle diameter in the crystal can be grown, so that the domain wall movement becomes smooth, the follow-up property of the excitation magnetic field is increased, and noise can be reduced.
(e) 絶縁微粉末の粒径
絶縁微粉末の粒径を下記表6のようにして、上記(a)と同様の手順で圧粉磁心を作製した。
(e) Particle Size of Insulating Fine Powder A dust core was prepared in the same procedure as in (a) above with the particle size of the insulating fine powder as shown in Table 6 below.
これらのサンプルに対して、上記「(1)測定項目」で示したように、リアクトルを作製し、透磁率及び鉄損を算出した。その結果を表6に示す。
表6から分かるように、絶縁微粉末の平均粒径が大きくなると密度が低下する傾向にある。これに伴い透磁率も低下する。このため、絶縁微粉末の平均粒径の上限は、0.50μmであることが好ましい。これを超えると、低透磁率であるため、この圧粉磁心で作製したリアクトルは実用的でない。なお、絶縁微粉末の平均粒径の下限は、特に限定されないが、例えば、表2のSiO2(シリカ)から0.02μmとすることができる。 As can be seen from Table 6, the density tends to decrease as the average particle size of the insulating fine powder increases. Along with this, the magnetic permeability also decreases. For this reason, the upper limit of the average particle size of the insulating fine powder is preferably 0.50 μm. Beyond this, since the magnetic permeability is low, a reactor manufactured with this dust core is not practical. The lower limit of the average particle diameter of the fine insulating fine is not particularly limited, for example, be a 0.02μm of SiO 2 of Table 2 (silica).
[他の実施形態]
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
(1)表2では、結着性絶縁樹脂をシリコーン樹脂とシランカップリング剤の混合物とし、結着性絶縁樹脂の添加量に対する絶縁微粉末の添加量の比率を示したが、シランカップリング剤は添加せず、シリコーン樹脂の添加量に対する絶縁微粉末の添加量の比率を0.05〜0.5としても、シランカップリング剤を添加した場合と同様の効果を奏する。
(2)前記(a)の絶縁微粉末の混合(第1混合工程)と、(b)の結着性絶縁樹脂の混合(第2混合工程)を同時に行うことも可能である。軟磁性粉末(Fe―Si合金粉末)に対する粉末熱処理は、第1混合工程と第2混合工程の間だけでなく、第2混合工程と加圧成型工程との間に行っても上記と同様の効果を奏する。
(1) In Table 2, the binder insulating resin is a mixture of a silicone resin and a silane coupling agent, and the ratio of the added amount of the insulating fine powder to the added amount of the binder insulating resin is shown. Even when the ratio of the addition amount of the insulating fine powder to the addition amount of the silicone resin is set to 0.05 to 0.5, the same effect as that obtained when the silane coupling agent is added is obtained.
(2) It is also possible to perform the mixing of the insulating fine powder (a) (first mixing step) and the mixing of the binding insulating resin (b) (second mixing step) at the same time. The powder heat treatment for the soft magnetic powder (Fe—Si alloy powder) is performed not only between the first mixing step and the second mixing step but also between the second mixing step and the pressure molding step. There is an effect.
Claims (8)
前記絶縁微粉末がAl2O3であり、その添加量が0.1wt%〜0.3wt%であり、
前記結着性絶縁樹脂の添加量に対する前記絶縁微粉末の添加量の比率が、0.05〜0.15であり、
前記結着性絶縁樹脂が、メチルフェニル系シリコーン樹脂とシランカップリング剤の混合物であり、
前記シランカップリング剤が、エポキシシラン系、又はイソシアヌレート系のシランカップリング剤であり、
前記軟磁性粉末の平均粒径が20μm〜100μmであり、前記絶縁微粉末の平均粒径の上限値が0.50μmであり、
前記軟磁性粉末が、Fe−Si−Al合金粉末又はFe−Si合金粉末であることを特徴とする圧粉磁心。 After mixing the insulating fine powder and the binder insulating resin with the soft magnetic powder, the mixture is molded into a predetermined shape, and the compact is formed by heat-treating the molded body.
The insulating fine powder is Al 2 O 3, the amount added is 0.1wt% ~0.3wt%,
The ratio of the addition amount of the insulating fine powder to the addition amount of the binding insulating resin is 0.05 to 0.15,
The binding insulating resin is a mixture of a methylphenyl silicone resin and a silane coupling agent,
The silane coupling agent, e Pokishishiran system, or isocyanurate-based silane coupling agent,
The soft magnetic powder has an average particle size of 20 μm to 100 μm, and the upper limit of the average particle size of the insulating fine powder is 0.50 μm,
The dust core according to claim 1, wherein the soft magnetic powder is Fe-Si-Al alloy powder or Fe-Si alloy powder.
前記第1混合工程で得られた混合物に対し結着性絶縁樹脂を混合する第2混合工程と、
前記第2混合工程で得られた混合物を加圧成型する加圧成型工程と、
前記加圧成型工程で得られた成形体を600℃以上の温度で熱処理する熱処理工程と、
を有し、
前記第1混合工程において、前記絶縁微粉末がAl2O3であり、その添加量が0.1wt%〜0.3wt%であり、
前記結着性絶縁樹脂の添加量に対する前記絶縁微粉末の添加量の比率が、0.05〜0.15であり、
前記結着性絶縁樹脂が、メチルフェニル系シリコーン樹脂とシランカップリング剤の混合物であり、
前記シランカップリング剤が、エポキシシラン系、又はイソシアヌレート系のシランカップリング剤であり、
前記軟磁性粉末の平均粒径が20μm〜100μmであり、前記絶縁微粉末の平均粒径の上限値が0.50μmであり、
前記軟磁性粉末が、Fe−Si−Al合金粉末又はFe−Si合金粉末であることを特徴とする圧粉磁心の製造方法。 A first mixing step of mixing the insulating fine powder with the soft magnetic powder;
A second mixing step of mixing a binding insulating resin with the mixture obtained in the first mixing step;
A pressure molding step of pressure molding the mixture obtained in the second mixing step;
A heat treatment step of heat treating the molded body obtained in the pressure molding step at a temperature of 600 ° C. or higher;
Have
In the first mixing step, the insulating fine powder is Al 2 O 3, the amount added is 0.1wt% ~0.3wt%,
The ratio of the addition amount of the insulating fine powder to the addition amount of the binding insulating resin is 0.05 to 0.15,
The binding insulating resin is a mixture of a methylphenyl silicone resin and a silane coupling agent,
The silane coupling agent, e Pokishishiran system, or isocyanurate-based silane coupling agent,
The soft magnetic powder has an average particle size of 20 μm to 100 μm, and the upper limit of the average particle size of the insulating fine powder is 0.50 μm,
The method for producing a dust core, wherein the soft magnetic powder is Fe-Si-Al alloy powder or Fe-Si alloy powder.
前記熱処理工程は、大気雰囲気で熱処理することを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の圧粉磁心の製造方法。 The soft magnetic powder is Fe-Si-Al alloy powder;
6. The method of manufacturing a dust core according to claim 4, wherein the heat treatment step is a heat treatment in an air atmosphere.
前記第1混合工程と前記加圧成型工程との間において、前記第1混合工程以降に得られた混合粉末を熱処理することを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の圧粉磁心の製造方法。
The soft magnetic powder is Fe-Si alloy powder;
The powder magnetic core according to claim 4 or 5, wherein the mixed powder obtained after the first mixing step is heat-treated between the first mixing step and the pressure molding step. Production method.
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