JP6730785B2 - Metal composite core manufacturing method and reactor manufacturing method - Google Patents
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Description
本実施形態は、メタルコンポジットタイプと呼ばれるリアクトルに適した軟磁性複合材料、軟磁性複合材料を使用した磁性コア、及び軟磁性複合材料を使用したリアクトルに関する。 The present embodiment relates to a soft magnetic composite material suitable for a reactor called a metal composite type, a magnetic core using the soft magnetic composite material, and a reactor using the soft magnetic composite material.
メタルコンポジットタイプと呼ばれるリアクトルは、軟磁性粉末と樹脂を混ぜた材料を用いた磁性コアと、コイルとを一体成型して製造するリアクトルのことである。このリアクトルは磁性コアにフェライトを用いた積層タイプのリアクトルと比べて高温域で磁気飽和しにくいことなどを特徴とする。 The reactor called a metal composite type is a reactor manufactured by integrally molding a magnetic core using a material in which soft magnetic powder and resin are mixed, and a coil. This reactor is characterized in that it is less likely to be magnetically saturated in a high temperature region as compared with a laminated type reactor using ferrite for a magnetic core.
メタルコンポジットタイプのリアクトルに使用される磁性コアは、メタルコンポジットコアと呼ばれる。これは、軟磁性粉末と樹脂を混合して軟磁性複合材料を作成し、それを固化させることにより製造される。特許文献1には、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方法が開示されている。 The magnetic core used for the metal composite type reactor is called a metal composite core. This is manufactured by mixing a soft magnetic powder and a resin to prepare a soft magnetic composite material and solidifying it. Patent Document 1 discloses a method of obtaining a soft magnetic composite material having a relatively low relative magnetic permeability and a high saturation magnetic flux density by using a soft magnetic powder having a predetermined density ratio.
しかし、このような軟磁性複合材料は、製造後に十分な磁気特性を有していても、経年劣化により磁気特性が低下するという問題があった。経年劣化による磁気特性の低下には、透磁率の低下や損失の増加があり、その改善が求められている。 However, even if such a soft magnetic composite material has sufficient magnetic properties after manufacturing, there is a problem that the magnetic properties deteriorate due to deterioration over time. The deterioration of magnetic properties due to deterioration over time includes a decrease in magnetic permeability and an increase in loss, and improvement thereof is required.
本発明は、前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、経年劣化による磁気特性の低下、特に、透磁率の低下及び損失の増加を抑えることができる軟磁性複合材料、軟磁性複合材料を使用した磁性コア、及び軟磁性複合材料を使用したリアクトルを提供することを目的とする。 The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems of the conventional technology. An object of the present invention is to provide a soft magnetic composite material, a magnetic core using the soft magnetic composite material, and a soft magnetic composite material capable of suppressing deterioration of magnetic properties due to aging deterioration, in particular, reduction of magnetic permeability and increase of loss. The purpose is to provide the used reactor.
本発明者らは、軟磁性複合材料の磁気特性と、軟磁性粉末に混合する樹脂の物性とは密接な関係があることに着目した。すなわち、軟磁性複合材料の経年劣化による磁気特性の低下には、軟磁性粉末に混合する樹脂の物性が影響していると考えられた。樹脂の物性としては、機械的性質、電気的性質、熱的性質、磁気的性質、光学的性質など様々なものが挙げられる。 The present inventors have noticed that there is a close relationship between the magnetic properties of the soft magnetic composite material and the physical properties of the resin mixed with the soft magnetic powder. That is, it was considered that the physical properties of the resin mixed with the soft magnetic powder affected the deterioration of the magnetic properties of the soft magnetic composite material due to aging. The physical properties of the resin include various properties such as mechanical properties, electrical properties, thermal properties, magnetic properties, and optical properties.
本発明者らは、樹脂の物性の中でも特に、吸水率及びガラス転移点に着目した。そして、吸水率及びガラス転移点が特定の範囲にあるものを使用したときに、磁性コアの透磁率の低下及び損失の増加を抑えることができることを発見した。この発見を発展させることにより、以降に述べる本発明を完成するに至った。 The present inventors have focused on the water absorption and the glass transition point, among other physical properties of the resin. Then, it was discovered that when a material having a water absorption coefficient and a glass transition point in a specific range was used, it was possible to suppress a decrease in magnetic permeability and an increase in loss of the magnetic core. The present invention described below has been completed by developing this discovery.
(1)本発明のメタルコンポジットコアの製造方法は、次の構成を有する。
(a)軟磁性粉末に吸水率が0.36%以下、ガラス転移点が140℃以上のエポキシ樹脂を混合し、軟磁性複合材料を作成する樹脂混合工程。
(b)前記樹脂混合工程の後に、容器内に前記軟磁性複合材料を注入する注入工程。
(c)前記注入工程の後に、前記軟磁性複合材料を600Pa以下で加圧する加圧工程。
(d)前記加圧工程の後に、前記エポキシ樹脂を120〜150℃の熱処理により硬化させる樹脂硬化工程。
(1) The metal composite core manufacturing method of the present invention has the following configuration.
(A) A resin mixing step of mixing a soft magnetic powder with an epoxy resin having a water absorption of 0.36% or less and a glass transition point of 140° C. or more to prepare a soft magnetic composite material.
(B) An injection step of injecting the soft magnetic composite material into the container after the resin mixing step.
(C) A pressurizing step of pressurizing the soft magnetic composite material at 600 Pa or less after the injecting step.
(D) A resin curing step of curing the epoxy resin by heat treatment at 120 to 150° C. after the pressing step.
(2)前記軟磁性粉末が平均粒子径の異なる第1粉末と第2粉末の混合粉末であっても良い。 (2) The soft magnetic powder may be a mixed powder of a first powder and a second powder having different average particle sizes.
(3)前記混合粉末に対する前記エポキシ樹脂の混合量が3〜5wt%であっても良い。
(3) The amount of the epoxy resin mixed with the mixed powder may be 3 to 5 wt %.
(4)前記エポキシ樹脂中にフィラーが混合されていても良い。
(4) A filler may be mixed in the epoxy resin.
(5)前記(1)〜(4)のいずれかに記載のメタルコンポジットコアの製造方法において、前記注入工程の前に、前記容器内にコイルを配置する工程を備えるリアクトルの製造方法も本発明の一態様である。
(5) In the method for producing a metal composite core according to any one of (1) to (4), the method for producing a reactor also includes a step of disposing a coil in the container before the injecting step. Is one aspect.
本発明によれば、軟磁性粉末に混合する樹脂の吸水率及びガラス転移点を特定の範囲とすることにより、軟磁性複合材料の透磁率の低下及び損失の増加を抑えることができる。その結果、経年劣化による磁気特性の低下を抑えることができる軟磁性複合材料、軟磁性複合材料を使用した磁性コア、及び軟磁性複合材料を使用したリアクトルを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in magnetic permeability and an increase in loss of a soft magnetic composite material by setting the water absorption rate and the glass transition point of the resin mixed with the soft magnetic powder within specific ranges. As a result, it is possible to provide a soft magnetic composite material capable of suppressing deterioration of magnetic properties due to deterioration over time, a magnetic core using the soft magnetic composite material, and a reactor using the soft magnetic composite material.
[1.構成]
以下、本実施形態の軟磁性複合材料の構成要素について説明する。本実施形態の軟磁性複合材料は、軟磁性粉末に樹脂を混合してなる軟磁性複合材料であって、樹脂が硬化性樹脂であり、樹脂の吸水率が0.36%以下、ガラス転移点が140℃以上である。本実施形態においては2種類の軟磁性粉末を混合した混合粉末を例に説明する。ただし、必ずしも2種類の粉末を混合したものでなくてもよい。例えば、1種類の軟磁性粉末を用いてもよいし、3種類以上の軟磁性粉末を混合してもよい。
[1. Constitution]
The constituent elements of the soft magnetic composite material of this embodiment will be described below. The soft magnetic composite material of the present embodiment is a soft magnetic composite material obtained by mixing soft magnetic powder with a resin, the resin being a curable resin, the resin having a water absorption rate of 0.36% or less, and a glass transition point. Is 140°C or higher. In the present embodiment, a mixed powder obtained by mixing two kinds of soft magnetic powders will be described as an example. However, it does not necessarily have to be a mixture of two types of powders. For example, one kind of soft magnetic powder may be used, or three or more kinds of soft magnetic powder may be mixed.
[1−1.混合粉末]
混合粉末は、軟磁性粉末である第1粉末と第2粉末とを混合したものである。第1粉末と、第2粉末は、その平均粒子径が異なる。本実施形態では、第1粉末の平均粒子径が第2粉末の平均粒子径よりも大きい。
[1-1. Mixed powder]
The mixed powder is a mixture of the first powder and the second powder, which are soft magnetic powders. The average particle diameters of the first powder and the second powder are different. In the present embodiment, the average particle size of the first powder is larger than the average particle size of the second powder.
第1粉末の平均粒子径に対する第2粉末の平均粒子径の比は、第1粉末を1とした時に第2粉末が0.025〜0.12であることが好ましい。より好ましくは、第1粉末を1とした時に第2粉末が0.04〜0.10である。平均粒子径が大きな第1粉末の粒子間の隙間に、平均粒子径が小さい第2粉末が入り込むことで、隙間内部が軟磁性粉末によって充填され、得られた軟磁性複合材料の密度が高くなるからである。上記の範囲を超えると、第2粉末が大きすぎて、第1粉末や第2粉末間に隙間が生じ、密度が低下する。 The ratio of the average particle diameter of the second powder to the average particle diameter of the first powder is preferably 0.025 to 0.12. More preferably, when the first powder is 1, the second powder is 0.04-0.10. When the second powder having a small average particle diameter enters the gap between the particles of the first powder having a large average particle diameter, the inside of the gap is filled with the soft magnetic powder, and the density of the obtained soft magnetic composite material is increased. Because. When it exceeds the above range, the second powder is too large, and a gap is generated between the first powder and the second powder, and the density is lowered.
第1粉末と第2粉末の配合割合は、第1粉末が60〜80wt%、第2粉末が20〜40wt%であるのが好ましい。第1粉末と第2粉末の平均粒子径と平均円形度によると、両者の配合比率がこの範囲を大小いずれの方向に外れても、得られた軟磁性複合材料の密度が低下する。 The mixing ratio of the first powder and the second powder is preferably 60 to 80 wt% for the first powder and 20 to 40 wt% for the second powder. According to the average particle diameter and the average circularity of the first powder and the second powder, the density of the obtained soft magnetic composite material is lowered even if the compounding ratio of the both deviates from this range in any direction.
第1粉末及び第2粉末とは、その混合時において全体が均質に混合されていることが好ましい。そのようにすると、混合粉末に樹脂を混合してできあがった軟磁性複合材料の密度が均質になり、透磁率などの性能のばらつきが生じない利点がある。 The first powder and the second powder are preferably uniformly mixed at the time of mixing. By doing so, there is an advantage that the density of the soft magnetic composite material formed by mixing the resin with the mixed powder becomes uniform, and variations in performance such as magnetic permeability do not occur.
[1−2.第1粉末]
第1粉末としては、Fe−6.5Siを使用できる。粉末硬度が本実施形態に適しているためである。粉末硬度とは、その粉末を10%変位させるのに必要な圧力である。Fe−6.5Siの粉末硬度は390MPaである。第1粉末としては、Fe−6.5Si以外の軟磁性粉末、例えば、純鉄、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、あるいは希土類金属粉末、非晶質金属粉末、フェライト粉末なども利用できる。
[1-2. First powder]
Fe-6.5Si can be used as the first powder. This is because the powder hardness is suitable for this embodiment. Powder hardness is the pressure required to displace the powder by 10%. The powder hardness of Fe-6.5Si is 390 MPa. As the first powder, soft magnetic powder other than Fe-6.5Si, for example, pure iron, Fe-Si, Fe-Ni, Fe-Al, Fe-Co, Fe-Cr, Fe-N, Fe-C, Fe-based alloy powders such as Fe-B, Fe-P, and Fe-Al-Si, rare earth metal powders, amorphous metal powders, and ferrite powders can also be used.
第1粉末の平均粒子径は、100μm以上が好ましい。また、100〜300μmがより好ましい。第1粉末が大きすぎると、必然的に円形度が低くなり、小さすぎると透磁率が低くなる。平均粒子径が300μmを超えると、粒子間の空隙が増加して、第2粉末がその空隙を埋めきることができない可能性がある。その結果、軟磁性複合材料の密度が低下する。第2粉末を所定の大きさ以下にすることはできないため、第1粉末が100μmに満たない場合には、粒子間の空隙を埋める第2粉末との粒径差が小さくなる。そして、第1粉末と第2粉末との間の空隙が増加するため、軟磁性複合材料の密度が低下する。 The average particle size of the first powder is preferably 100 μm or more. Moreover, 100-300 micrometers is more preferable. If the first powder is too large, the circularity inevitably becomes low, and if it is too small, the magnetic permeability becomes low. If the average particle size exceeds 300 μm, the voids between the particles may increase, and the second powder may not be able to fill the voids. As a result, the density of the soft magnetic composite material decreases. Since the second powder cannot have a size smaller than a predetermined size, when the first powder is less than 100 μm, the difference in particle size between the second powder and the second powder filling the voids between the particles becomes small. Then, since the voids between the first powder and the second powder increase, the density of the soft magnetic composite material decreases.
第1粉末の平均円形度は0.895以上で、特に、0.94以上の粉末を使用することが好ましい。円形度がこれ以上低いと、第1粉末の表面の凹凸と、第2粉末との間に空隙が生じ、密度が低下する。円形度が高い軟磁性粉末を使用すればするほど、混合する樹脂の量を減らすことができる。これにより密度がより高くなり、高透磁率を実現することができる。 The average circularity of the first powder is 0.895 or more, and it is particularly preferable to use powder of 0.94 or more. When the circularity is lower than this, voids are generated between the irregularities on the surface of the first powder and the second powder, and the density is reduced. The amount of resin to be mixed can be reduced by using the soft magnetic powder having a high circularity. As a result, the density becomes higher and high magnetic permeability can be realized.
第1粉末としては、ガスアトマイズ法や水アトマイズ法あるいは水ガスアトマイズ法で製造されたものを使用することができる。ガスアトマイズ法による軟磁性粉末はほぼ球状の粒子である。したがって、加工せずそのまま使用することが可能である。水アトマイズ法で製造された軟磁性粉末は、その表面に凹凸が形成された非球状の粒子である。したがって、ボールミルなどで粉砕して球状に形成した後、表面改質装置を用いて平均円形度を0.895以上とする。この点、以下に述べる第2粉末も同様である。 As the first powder, those produced by a gas atomizing method, a water atomizing method, or a water gas atomizing method can be used. The soft magnetic powder obtained by the gas atomization method is almost spherical particles. Therefore, it can be used as it is without being processed. The soft magnetic powder produced by the water atomizing method is a non-spherical particle having irregularities formed on its surface. Therefore, after crushing with a ball mill or the like to form a sphere, an average circularity is adjusted to 0.895 or more by using a surface modification device. In this respect, the same applies to the second powder described below.
第1粉末としては、表面に絶縁被膜を形成したものと、形成しないもののいずれも使用することができる。絶縁被膜としては、粒子径が7〜500nmのMgO、Al2O3、TiO2、CaO、SiO2などの無機絶縁粉末にシランカップリング剤を混合してなる絶縁被膜や、加熱硬化型のシリコーン樹脂被膜などが使用できる。 As the first powder, both of those having an insulating coating formed on the surface and those not having an insulating coating formed thereon can be used. As the insulating film, MgO having a particle diameter 7~500nm, Al 2 O 3, TiO 2, CaO, and inorganic insulating powder obtained by mixing a silane coupling agent in an insulating film such as SiO 2, heat-curable silicone A resin coating or the like can be used.
[1−3.第2粉末]
第2粉末としては、第1粉末と同一の材料を使用することができる。第1粉末の材料と異なる材料としても良い。第2粉末の平均粒子径は5〜12μmが好ましい。平均粒子径が12μmを超えると、100〜300μmの大きさを有する第1粉末に比較して粒径が大きすぎ、第2粉末が第1粉末間に形成される空隙を埋めきることができない。したがって、軟磁性複合材料の密度が低下する。5μmに満たない場合には、第2粉末の製造が困難になると共に、樹脂の表面張力に妨げられて樹脂との混合が困難になる。
[1-3. Second powder]
As the second powder, the same material as the first powder can be used. A material different from the material of the first powder may be used. The average particle size of the second powder is preferably 5 to 12 μm. When the average particle size exceeds 12 μm, the particle size is too large as compared with the first powder having a size of 100 to 300 μm, and the second powder cannot fill the voids formed between the first powder. Therefore, the density of the soft magnetic composite material decreases. If it is less than 5 μm, it becomes difficult to produce the second powder, and the surface tension of the resin hinders the mixing with the resin.
第2粉末の平均円形度は0.895以上であるのが好ましい。平均円形度は、第1粉末と第2粉末とで等しくする必要はない。第2粉末の平均円形度がこれ以上低いと、第1粉末の表面と第2粉末との間に空隙が生じ、密度が低下する。第2粉末として、ガスアトマイズ法や水アトマイズ法あるいは水ガスアトマイズ法で製造されたものを使用することができる点は、第1粉末と同様である。 The average circularity of the second powder is preferably 0.895 or more. The average circularity does not have to be equal in the first powder and the second powder. When the average circularity of the second powder is lower than this, a void is generated between the surface of the first powder and the second powder, and the density is reduced. As with the first powder, a powder produced by a gas atomizing method, a water atomizing method, or a water gas atomizing method can be used as the second powder.
第2粉末としては、第1粉末と同様に、表面に絶縁被膜を形成したものと、形成しないもののいずれも使用することができる。絶縁被膜としては、MgO、Al2O3、TiO2、CaO、SiO2などの無機絶縁粉末にシランカップリング剤を混合してなる絶縁被膜や、加熱硬化型のシリコーン樹脂被膜などが使用できる。 As the second powder, similar to the first powder, both those having an insulating coating on the surface and those not having an insulating coating can be used. As the insulating coating, an insulating coating obtained by mixing a silane coupling agent with an inorganic insulating powder such as MgO, Al 2 O 3 , TiO 2 , CaO or SiO 2 , or a heat-curable silicone resin coating can be used.
[1−3.樹脂]
樹脂は、混合粉末に混合され、第1粉末と第2粉末が均質に混合された状態で保持する機能を有する。この樹脂としては、硬化性樹脂が使用できる。硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂としても良いし、例えば紫外線により硬化する光硬化性樹脂としても良い。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、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、などが使用できる。光硬化性樹脂としては、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系、アクリレート系、エポキシ系の樹脂を使用できる。
[1-3. resin]
The resin has a function of being mixed with the mixed powder and holding the first powder and the second powder in a homogeneously mixed state. A curable resin can be used as this resin. The curable resin may be a thermosetting resin or a photocurable resin that is cured by ultraviolet rays, for example. As the thermosetting resin, epoxy resin, acrylic resin, silicone resin, phenol resin, unsaturated polyester resin, polyurethane, diallyl phthalate resin, etc. can be used. As the photocurable resin, urethane acrylate-based, epoxy acrylate-based, acrylate-based, or epoxy-based resin can be used.
上述の通り、樹脂は、吸水率が0.36%以下で、ガラス転移点が140℃以上の樹脂である。上記樹脂のうち、ガラス転移点が他の樹脂よりも高いエポキシ樹脂を用いることが好ましい。エポキシ樹脂を用いた場合、得られた軟磁性複合材料に熱処理を施しても分解し難く、磁気特性を高めることができる。また、アクリル樹脂およびシリコーン樹脂については、エポキシ樹脂に比べて高温時に変性しやすい傾向があるが、軟磁性複合材料の使用温度が125℃以下の場合には使用することができる。 As described above, the resin has a water absorption of 0.36% or less and a glass transition point of 140° C. or more. Of the above resins, it is preferable to use an epoxy resin having a higher glass transition point than other resins. When an epoxy resin is used, it is difficult to decompose the obtained soft magnetic composite material even if it is heat-treated, and the magnetic characteristics can be improved. Further, the acrylic resin and the silicone resin tend to be modified at a high temperature as compared with the epoxy resin, but can be used when the usage temperature of the soft magnetic composite material is 125° C. or lower.
樹脂は、前記軟磁性粉末との混合時における粘度が50〜5000mPa・sであることが好ましい。粘度が50mPa・s未満であると、混合時において樹脂が軟磁性粉末に絡みつくことがなく、容器内に注入した軟磁性複合材料の低層部分に片寄ってしまい、軟磁性複合材料の密度や強度にバラツキが生じる。粘度が5000mPa・sを超えると、粘度が高くなりすぎ、平均粒子径が小さい第2粉末が平均粒子径の大きな第1粉末の隙間に円滑に入り込むことができなくなり、得られた軟磁性複合材料の密度が低下する。より好ましくは、100m〜1000mPa・sである。 The resin preferably has a viscosity of 50 to 5000 mPa·s when mixed with the soft magnetic powder. If the viscosity is less than 50 mPa·s, the resin will not be entangled with the soft magnetic powder during mixing and will be biased to the lower layer portion of the soft magnetic composite material injected into the container, which may affect the density and strength of the soft magnetic composite material. Variation occurs. When the viscosity exceeds 5000 mPa·s, the viscosity becomes too high and the second powder having a small average particle diameter cannot smoothly enter into the gap between the first powder having a large average particle diameter, and the obtained soft magnetic composite material is obtained. Density is reduced. More preferably, it is 100 m to 1000 mPa·s.
樹脂の添加量は、第1粉末と第2粉末からなる混合粉末に対して3〜5wt%であることが好ましい。3wt%未満であると、軟磁性粉末の接合力が不足し、得られた軟磁性複合材料の強度が低下する。5wt%を超えると、第1粉末間に形成された隙間に樹脂が入り込み、その隙間を第2粉末が埋めることができなくなり、軟磁性複合材料の密度が低下する。 The addition amount of the resin is preferably 3 to 5 wt% with respect to the mixed powder composed of the first powder and the second powder. If it is less than 3 wt %, the joining force of the soft magnetic powder will be insufficient and the strength of the obtained soft magnetic composite material will be reduced. When it exceeds 5 wt %, the resin enters the gaps formed between the first powders, the second powders cannot fill the gaps, and the density of the soft magnetic composite material decreases.
樹脂には、フィラーが混合されていても良い。フィラーを混合することにより、樹脂のガラス転移点を上げることができる。ただし、フィラーを混合した場合、軟磁性複合材料に非磁性の物質が含まれることとなるため、透磁率が低下する場合がある。そのため、樹脂そのもののガラス転移点が140℃以上である場合には、フィラーを混合せず用いることが好ましい。一方、樹脂そのもののガラス転移点が140℃未満の場合には、ガラス転移点が140℃以上となるようにフィラーを混合して用いることができる。 A filler may be mixed with the resin. The glass transition point of the resin can be increased by mixing the filler. However, when the filler is mixed, the soft magnetic composite material contains a non-magnetic substance, which may reduce the magnetic permeability. Therefore, when the glass transition point of the resin itself is 140° C. or higher, it is preferable to use the filler without mixing it. On the other hand, when the glass transition point of the resin itself is lower than 140°C, a filler can be mixed and used so that the glass transition point is 140°C or higher.
フィラーは、Al2O3、BN、AlN、SiO2、Fe2O3、ZnO、TiO2などを使用できる。フィラーを混合する場合、フィラーの平均粒子径は、第2粉末の平均粒子径以下、好ましくは第2粉末の平均粒子径の1/3以下が良い。フィラーの粒径が大きいと、得られた軟磁性複合材料の密度が低下するからである。 As the filler, Al 2 O 3 , BN, AlN, SiO 2 , Fe 2 O 3 , ZnO, TiO 2 or the like can be used. When the filler is mixed, the average particle size of the filler is not more than the average particle size of the second powder, preferably not more than ⅓ of the average particle size of the second powder. This is because if the particle size of the filler is large, the density of the obtained soft magnetic composite material decreases.
[2.磁性コアの製造方法]
本実施形態の磁性コアの製造方法は、次の工程を有する。
(1)軟磁性粉末からなる第1粉末と、第1粉末よりも平均粒子径が小さい第2粉末とを混ぜ合わせた混合粉末を準備する準備工程。
(2)吸水率が0.36%以下、ガラス転移点が140℃以上の硬化性樹脂を混合粉末に対して3〜5wt%混合して軟磁性複合材料を得る樹脂混合工程。
(3)容器内に絶縁樹脂の成型品内に埋設したコイルを配置し、軟磁性複合材料を注入する注入工程。
(4)軟磁性複合材料を、加圧する加圧工程。(5)硬化性樹脂を硬化させる樹脂硬化工程。
[2. Magnetic core manufacturing method]
The method of manufacturing the magnetic core of the present embodiment has the following steps.
(1) A preparatory step of preparing a mixed powder in which a first powder made of soft magnetic powder and a second powder having an average particle diameter smaller than that of the first powder are mixed.
(2) Resin mixing step of obtaining a soft magnetic composite material by mixing 3 to 5 wt% of a curable resin having a water absorption of 0.36% or less and a glass transition point of 140° C. or more with respect to the mixed powder.
(3) An injection step of arranging a coil embedded in a molded article of insulating resin in a container and injecting a soft magnetic composite material.
(4) A pressurizing step of pressurizing the soft magnetic composite material. (5) A resin curing step of curing the curable resin.
(1)準備工程
本実施形態の軟磁性複合材料を製造するには、まず、第1粉末と第2粉末を作製し、混ぜ合わせた混合粉末を用意する。
(1) Preparation Step To manufacture the soft magnetic composite material of the present embodiment, first, the first powder and the second powder are prepared and mixed powder is prepared.
(2)樹脂混合工程
混合粉末に、吸水率が0.36%以下、ガラス転移点が140℃以上の樹脂を混合して軟磁性複合材料を作成する。
(2) Resin mixing step A resin having a water absorption of 0.36% or less and a glass transition point of 140° C. or more is mixed with the mixed powder to prepare a soft magnetic composite material.
(3)注入工程
容器内に、絶縁処理を施したコイルを配置しておく。容器の上面開口部から、容器とコイルとの隙間に、軟磁性複合材料を注入する。この際、容器内に注入した軟磁性複合材料が、容器とコイルとの隙間に円滑に流入させたり、ボイドの発生を防止するため、注入時に真空引きすることも可能である。
(3) Injecting step An insulating-treated coil is placed in the container. The soft magnetic composite material is injected into the gap between the container and the coil through the upper opening of the container. At this time, in order to prevent the soft magnetic composite material injected into the container from smoothly flowing into the gap between the container and the coil and to prevent the generation of voids, it is possible to perform vacuuming during the injection.
(4)加圧工程 加圧工程では、容器内に充填された軟磁性複合材料を容器開口部分から加圧する。その場合、容器の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。加圧力は、例えば、0〜600Pa程度である。加圧することにより、軟磁性複合材料の空隙が無くなり密度が向上し、透磁率を上げることができる。 (4) Pressurizing Step In the pressurizing step, the soft magnetic composite material filled in the container is pressed from the opening portion of the container. In that case, the temperature of the container is preferably room temperature, but may be up to 80°C. That is, the normal temperature here means a range of 5°C to 35°C, but may be a range of 5°C to 80°C. The applied pressure is, for example, about 0 to 600 Pa. By applying pressure, voids in the soft magnetic composite material are eliminated, the density is improved, and the magnetic permeability can be increased.
(5)樹脂硬化工程 樹脂硬化工程では、硬化性樹脂を硬化する処理を行う。熱硬化性樹脂に対しては、所定の温度で熱処理を行い、硬化させる。この熱処理は、120℃〜150℃の温度で、所定の時間程度行うことが好ましい。熱処理温度を120℃以上とすることで、磁性コア成形体の強度を確保することができる。熱処理温度を150℃以下とすることで、軟磁性粉末の絶縁破壊による損失の増加を抑制することができる。また、光硬化性樹脂を用いる場合には、所定の波長の光を照射することにより硬化させる。 (5) Resin curing step In the resin curing step, a treatment for curing the curable resin is performed. The thermosetting resin is heat-treated at a predetermined temperature to be cured. This heat treatment is preferably performed at a temperature of 120° C. to 150° C. for a predetermined time. By setting the heat treatment temperature to 120° C. or higher, the strength of the magnetic core molded body can be secured. By setting the heat treatment temperature to 150° C. or lower, it is possible to suppress an increase in loss due to dielectric breakdown of the soft magnetic powder. When a photocurable resin is used, it is cured by irradiating it with light having a predetermined wavelength.
[3.効果]
(1)軟磁性複合材料は、軟磁性粉末に樹脂を混合してなる軟磁性複合材料であって、樹脂が硬化性樹脂であり、樹脂の吸水率が0.36%以下、ガラス転移点が140℃以上である。これにより、軟磁性複合材料の透磁率の低下及び損失の増加を抑えることができる。その結果、経年劣化による磁気特性の低下を抑えることができる軟磁性複合材料と磁性コア及び、その製造方法を提供することができる。そして、その軟磁性複合材料を用いたリアクトルのインダクタンスの低下を抑えることができ、信頼性の高いリアクトルを提供することができる。
[3. effect]
(1) The soft magnetic composite material is a soft magnetic composite material obtained by mixing a resin with a soft magnetic powder, the resin is a curable resin, the water absorption rate of the resin is 0.36% or less, and the glass transition point is It is 140°C or higher. As a result, it is possible to suppress a decrease in magnetic permeability and an increase in loss of the soft magnetic composite material. As a result, it is possible to provide a soft magnetic composite material, a magnetic core, and a method for producing the same that can suppress deterioration of magnetic properties due to deterioration over time. Then, it is possible to suppress a decrease in the inductance of the reactor using the soft magnetic composite material, and to provide a highly reliable reactor.
(2)軟磁性粉末が平均粒子径の異なる第1粉末と第2粉末の混合粉末である。よって、第2粉末が第1粉末の粒子間の隙間に入り込み、得られた軟磁性複合材料の密度を高くすることができる。これにより、透磁率の高い軟磁性複合材料を得ることができる。 (2) The soft magnetic powder is a mixed powder of the first powder and the second powder having different average particle diameters. Therefore, the second powder can enter the gaps between the particles of the first powder, and the density of the obtained soft magnetic composite material can be increased. Thereby, a soft magnetic composite material having a high magnetic permeability can be obtained.
(3)樹脂がエポキシ樹脂である。ガラス転移点が高く耐熱性に優れるエポキシ樹脂を使用することで、得られた軟磁性複合材料に熱処理を施した際にも樹脂が分解しにくくなる。その結果、軟磁性複合材料の磁気特性を高めることができる。 (3) The resin is an epoxy resin. By using an epoxy resin having a high glass transition point and excellent heat resistance, the resin is less likely to decompose even when the obtained soft magnetic composite material is heat-treated. As a result, the magnetic properties of the soft magnetic composite material can be improved.
(4)混合粉末に対する樹脂の混合量が3〜5wt%である。これにより、機械的強度及び磁気特性の優れた軟磁性複合材料を得ることができる。樹脂の混合量が3wt%より少ないと、混合粉末に対して樹脂が浸透しきれず、粉末同士の接合力を高めることができない。樹脂の混合量が3wt%以上であると、軟磁性粉末の接合力を高めることができ、成形体に割れが発生することを防止できる。また、5wt%以下であると、軟磁性複合材料の密度が高まり、最大磁束密度の低下及びヒステリシス損失の増加を抑え、磁気特性を上げることができる。 (4) The amount of resin mixed with the mixed powder is 3 to 5 wt %. This makes it possible to obtain a soft magnetic composite material having excellent mechanical strength and magnetic properties. If the mixed amount of the resin is less than 3 wt %, the resin cannot be completely penetrated into the mixed powder, and the bonding force between the powders cannot be increased. When the amount of the resin mixed is 3 wt% or more, the bonding force of the soft magnetic powder can be increased and cracking of the molded body can be prevented. Further, when the content is 5 wt% or less, the density of the soft magnetic composite material is increased, the decrease of the maximum magnetic flux density and the increase of hysteresis loss can be suppressed, and the magnetic characteristics can be improved.
(5)樹脂中にフィラーが混合されている。これにより、樹脂のガラス転移点を上げ、耐熱性を高めることができる。よって、ガラス転移点が140℃以下の樹脂であっても本実施形態の樹脂として用いることができる。 (5) The filler is mixed in the resin. Thereby, the glass transition point of the resin can be raised and the heat resistance can be enhanced. Therefore, even a resin having a glass transition point of 140° C. or lower can be used as the resin of this embodiment.
[4.実施例]
以下、本実施形態の軟磁性複合材料及びその製造方法の具体的な実施例について説明する。なお、本実施形態は、以下の実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。
[4. Example]
Hereinafter, specific examples of the soft magnetic composite material and the manufacturing method thereof according to the present embodiment will be described. The present embodiment is not limited to the following examples, and various modifications can be made.
(混合粉末の準備)
第1粉末としてガスアトマイズ法により作成された平均粒子径が123μm、平均円形度が0.943のFe−6.5Siを用いた。第2粉末としてガスアトマイズ法により作成された平均粒子径が5.1μm、平均円形度が0.908のFe−6.5Siを用いた。第1粉末と第2粉末とを70:30の割合で混合して、混合粉末を作成した。平均粒子径及び平均円形度については粒子画像分析装置(Malvern社:morphologi G3s)を用いて測定した。平均粒子径及び平均円形度は、それぞれ粒子5000個について測定した。
(Preparation of mixed powder)
As the first powder, Fe-6.5Si having a mean particle size of 123 μm and a mean circularity of 0.943, which was prepared by a gas atomization method, was used. As the second powder, Fe-6.5Si having an average particle diameter of 5.1 μm and an average circularity of 0.908, which was prepared by a gas atomizing method, was used. The first powder and the second powder were mixed at a ratio of 70:30 to prepare a mixed powder. The average particle size and the average circularity were measured using a particle image analyzer (Malvern Co.: morphologi G3s). The average particle diameter and the average circularity were measured for 5000 particles.
(吸水率及びガラス転移点の測定)
吸水率及びガラス転移点が異なる5種類の樹脂A〜Eを用意した。樹脂の吸水率については、以下の方法により測定した。樹脂の吸水率は、サンプルの寸法によって異なるため、比較する樹脂のサンプルの寸法は統一する必要がある。本実施例では、サンプルの寸法を「縦50×横50×厚み5(mm)」として吸水率を計測した。
(Measurement of water absorption and glass transition point)
Five types of resins A to E having different water absorption rates and glass transition points were prepared. The water absorption of the resin was measured by the following method. Since the water absorption of resin differs depending on the size of the sample, it is necessary to unify the sizes of the samples of the resins to be compared. In this example, the water absorption was measured with the dimensions of the sample being “
(1)吸水率の測定方法
(a)試験片の準備
所定の寸法の硬化物を金型などで直接、もしくは切削加工により用意した。本実施例では、所定の寸法を「縦50×横50×厚み5(mm)」とした。また、サンプル作成の際の樹脂A〜Eの乾燥温度及び乾燥時間は以下のとおりである。樹脂A…120℃(1H)、樹脂B…150℃(4H)、樹脂C…120℃(1H)、樹脂D…150℃(4H)、樹脂E…150℃(4H)。
(1) Method of measuring water absorption rate (a) Preparation of test piece A cured product having a predetermined size was prepared directly by a mold or by cutting. In the present embodiment, the predetermined dimension is “
(b)吸水前の質量測定
用意した試験片の質量を1mgまで計測した。この値をM0とした。
(B) Mass measurement before water absorption The mass of the prepared test piece was measured up to 1 mg. This value was set as M0.
(c)吸水試験
常温にコントロールした水に試験片を24時間浸漬した。常温とは25℃が好ましいが、25℃でなくてもよい。
(C) Water Absorption Test A test piece was immersed in water controlled at room temperature for 24 hours. The room temperature is preferably 25°C, but may not be 25°C.
(d)吸水後の質量測定
試験片を水から取り出し、速やかに表面に付着した水を拭き取り、質量を1mgまで計測した。この値をM1とした。
(D) Mass measurement after water absorption The test piece was taken out of the water, the water adhering to the surface was quickly wiped off, and the mass was measured up to 1 mg. This value was set to M1.
(e)吸水率の計算
以下の式により、吸水率を計算した。
(M1−M0)÷M0×100=吸水率(%)
(E) Calculation of water absorption rate The water absorption rate was calculated by the following formula.
(M1-M0)÷M0×100=water absorption (%)
(2)ガラス転移点の測定方法
樹脂のガラス転移点は、JIS−K−7121に規定の方法により測定可能である。また、熱重量測定方法(Thermogravimetry:TG)や、示差熱分析法(Differential thermal analysis:DTA)により測定することもできる。
(2) Method for measuring glass transition point The glass transition point of the resin can be measured by the method specified in JIS-K-7121. It can also be measured by a thermogravimetry (TG) method or a differential thermal analysis (DTA) method.
(磁性コアの作製)
本実施例では、吸水率及びガラス転移点の異なる熱硬化性樹脂AからEを用いた磁性コアを5種類作製した。そして、第1粉末と第2粉末を作製し、混ぜ合わせた混合粉末を用意し、混合粉末に対して樹脂AからEを4wt%混合し、軟磁性複合材料を作製した。容器内にコイルを配置し、軟磁性複合材料を注入した。軟磁性複合材料を加圧した。その後、下記に示す条件で樹脂A〜Eの種類に応じて熱処理を行い硬化させ、磁性コアを作製した。樹脂A…120℃(1H)、樹脂B…150℃(4H)、樹脂C…120℃(1H)、樹脂D…150℃(4H)、樹脂E…150℃(4H)。なお、樹脂A〜Eの25℃における粘度(mPa・s)は以下の通りである。樹脂A…100mPa・s、樹脂B…80mPa・s、樹脂C…50mPa・s、樹脂D…80mPa・s、樹脂E…465mPa・s。
(Preparation of magnetic core)
In this example, five types of magnetic cores were prepared using thermosetting resins A to E having different water absorption rates and glass transition points. Then, the first powder and the second powder were prepared, mixed powders were prepared, and 4 wt% of resins A to E were mixed with the mixed powder to prepare a soft magnetic composite material. The coil was placed in the container and the soft magnetic composite material was injected. The soft magnetic composite material was pressed. After that, heat treatment was performed under the conditions shown below according to the types of the resins A to E, and the resin was cured to produce a magnetic core. Resin A... 120° C. (1H), Resin B... 150° C. (4H), Resin C... 120° C. (1H), Resin D... 150° C. (4H), Resin E... 150° C. (4H). The viscosities (mPa·s) of the resins A to E at 25° C. are as follows. Resin A... 100 mPa.s, Resin B... 80 mPa.s, Resin C... 50 mPa.s, Resin D... 80 mPa.s, Resin E... 465 mPa.s.
(加速試験)
本実施形態では、軟磁性複合材料の経年劣化を調べるため、樹脂AからEを使用した磁性コアごとに加速試験を行った。以下に、その詳細を記載する。
(Accelerated test)
In this embodiment, in order to investigate the deterioration over time of the soft magnetic composite material, an acceleration test was performed for each magnetic core using the resins A to E. The details will be described below.
加速試験では、吸水率及びガラス転移点が異なる5種類の樹脂A〜Eを使用した磁性コアに対して、高温試験と高温高湿試験を行った。高温試験では、磁性コアを180℃の温度環境で100時間放置した。高温高湿試験では、磁性コアを85℃の温度環境かつ、95%の湿度環境で100時間放置した。 In the acceleration test, a high temperature test and a high temperature and high humidity test were performed on a magnetic core using five kinds of resins A to E having different water absorption rates and glass transition points. In the high temperature test, the magnetic core was left in a temperature environment of 180° C. for 100 hours. In the high temperature and high humidity test, the magnetic core was left for 100 hours in a temperature environment of 85° C. and a humidity environment of 95%.
(透磁率及び損失の測定)
加速試験前後の軟磁性複合材料について、透磁率μa及び損失Pcvを次のような手法により測定し、変化率を算出した。なお、以下の記述において、透磁率μaを単にμaと呼び、損失Pcvを単にPcvと呼ぶことがある。透磁率μaは、BH曲線の振幅透磁率である。
(Measurement of magnetic permeability and loss)
With respect to the soft magnetic composite material before and after the acceleration test, the magnetic permeability μa and the loss Pcv were measured by the following method, and the change rate was calculated. In the following description, the magnetic permeability μa may be simply referred to as μa and the loss Pcv may be simply referred to as Pcv. The magnetic permeability μa is the amplitude magnetic permeability of the BH curve.
透磁率μa、損失Pcvについては、各磁性コアに1次巻線(40ターン)及び2次巻線(4ターン)を施し、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、周波数20kHz、最大磁束密度Bm=30mTの条件下で損失を算出した。 Regarding the magnetic permeability μa and the loss Pcv, each magnetic core is provided with a primary winding (40 turns) and a secondary winding (4 turns), and a BH analyzer (Iwatsu Measurement Co., Ltd.: SY-8232), which is a magnetic measuring instrument, is used. ) Was used to calculate the loss under the conditions of a frequency of 20 kHz and a maximum magnetic flux density Bm=30 mT.
(加速試験の結果)
(1)吸水率との関係
樹脂の吸水率と、加速試験後のμa変化率及びPcv変化率との関係について以下の表1に基づき考察した。なお、本明細書においては樹脂の吸水率として説明するが、樹脂の吸湿率としても同じ意味である。両者とも、表面乾燥飽水状態の樹脂に含まれている全水量の、絶対乾燥状態の樹脂質量に対する百分率を示す。
(Results of accelerated test)
(1) Relationship with Water Absorption Rate The relationship between the water absorption rate of the resin and the μa change rate and Pcv change rate after the acceleration test was considered based on Table 1 below. In the present specification, the water absorption of the resin is described, but the moisture absorption of the resin has the same meaning. Both show the percentage of the total amount of water contained in the surface-dried water-saturated resin with respect to the absolute dry-state resin mass.
μa変化率及びPcv変化率とは、加速試験前の数値に対する加速試験前後の数値の差の比率を示している。
μa変化率={(加速試験後のμa−加速試験前のμa)/加速試験前のμa}×100
Pcv変化率={(加速試験後のPcv−加速試験前のPcv)/加速試験前のPcv}×100
The μa change rate and the Pcv change rate indicate the ratio of the difference between the values before and after the accelerated test with respect to the values before the accelerated test.
μa change rate={(μa after acceleration test−μa before acceleration test)/μa before acceleration test}×100
Pcv change rate={(Pcv after accelerated test−Pcv before accelerated test)/Pcv before accelerated test}×100
表1に記載の通り、樹脂の吸水率と、高温試験または高温高湿試験後のμa変化率及びPcv変化率とは一定の相関関係があることが判明した。特に、樹脂の吸水率と、高温高湿試験後のμa変化率とは、比例関係があることが判明した。図1は、樹脂の吸水率(横軸)と、高温高湿試験後のμa変化率(縦軸)との関係を示したグラフである。図1によれば、高温高湿試験後において、樹脂の吸水率が低いほどμa変化率が低く抑えられている。 As shown in Table 1, it was found that the water absorption rate of the resin and the μa change rate and the Pcv change rate after the high temperature test or the high temperature and high humidity test have a certain correlation. In particular, it was found that the water absorption of the resin and the μa change rate after the high temperature and high humidity test have a proportional relationship. FIG. 1 is a graph showing the relationship between the water absorption rate of the resin (horizontal axis) and the μa change rate after the high temperature and high humidity test (vertical axis). According to FIG. 1, after the high temperature and high humidity test, the lower the water absorption of the resin, the lower the μa change rate.
加速試験の結果から、吸水率が0.36%以下であると、高温高湿試験後のμa変化率が、−0.8%以下という数値となった。高温高湿試験後において、吸水率が高い樹脂ほど透磁率μaが低下しているが、それは、磁性コアが水蒸気を吸収して膨張し、成形体密度が低下することによると考えられた。以上より、樹脂は、吸水率が0.36%以下であることが好ましいと判明した。 From the results of the acceleration test, when the water absorption rate was 0.36% or less, the rate of change in μa after the high temperature and high humidity test was -0.8% or less. After the high-temperature and high-humidity test, the resin having a higher water absorption has a lower magnetic permeability μa, which is considered to be because the magnetic core absorbs water vapor and expands, thereby lowering the density of the molded body. From the above, it was found that the resin preferably has a water absorption of 0.36% or less.
(2)ガラス転移点との関係
樹脂のガラス転移点と、加速試験後のμa変化率及びPcv変化率との関係について考察した結果を以下に示す。
(2) Relationship with glass transition point The results of considering the relationship between the glass transition point of the resin and the μa change rate and Pcv change rate after the accelerated test are shown below.
表1に記載の通り、樹脂のガラス転移点と、高温試験後または高温高湿試験後のμa変化率及びPcv変化率とは一定の相関関係があることが判明した。特に、樹脂のガラス転移点と、高温試験後のPcv変化率とは、比例関係があることが判明した。図2は樹脂のガラス転移点(横軸)と、高温試験後のPcv変化率(縦軸)との相関関係を示したグラフである。図2によれば、高温試験後において、樹脂のガラス転移点が高いほどPcv変化率が低く抑えられている。 As shown in Table 1, it was found that the glass transition point of the resin and the μa change rate and the Pcv change rate after the high temperature test or the high temperature and high humidity test have a certain correlation. In particular, it was found that the glass transition point of the resin and the Pcv change rate after the high temperature test have a proportional relationship. FIG. 2 is a graph showing the correlation between the glass transition point of the resin (horizontal axis) and the Pcv change rate after the high temperature test (vertical axis). According to FIG. 2, after the high temperature test, the higher the glass transition point of the resin, the lower the Pcv change rate is suppressed.
加速試験の結果から、ガラス転移点が140℃以上であると、高温試験後のPcv変化率が、6.3%以下という数値となった。樹脂のガラス転移点が低いと、高温状態において樹脂のガラス転移による重合反応が起こり、磁性粉末間が絶縁破壊されるため損失が増加するものと考えられた。以上より、樹脂は、ガラス転移点が140℃以上であることが好ましいと判明した。 From the results of the acceleration test, when the glass transition point was 140° C. or higher, the Pcv change rate after the high temperature test was 6.3% or less. It was considered that when the glass transition point of the resin is low, a polymerization reaction occurs due to the glass transition of the resin in a high temperature state and dielectric breakdown occurs between the magnetic powders, resulting in an increase in loss. From the above, it was found that the resin preferably has a glass transition point of 140° C. or higher.
(結論)
以上のように、吸水率が0.36%以下、ガラス転移点が140℃以上である樹脂D、Eを用いた磁性コアは、加速試験後のμa変化率及びPcv変化率が小さかった。よって、樹脂は、吸水率が0.36%以下、ガラス転移点が140℃以上であることが好ましいと判明した。
(Conclusion)
As described above, the magnetic cores using the resins D and E having a water absorption of 0.36% or less and a glass transition point of 140° C. or more had a small μa change rate and a Pcv change rate after the acceleration test. Therefore, it was found that the resin preferably has a water absorption of 0.36% or less and a glass transition point of 140° C. or more.
[5.他の実施形態]
本発明は、以上の実施形態に限定されるものではない。以上の実施形態は例として提示したものであって、その他の様々な形態で実施されることが可能である。発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲、要旨、その均等の範囲に含まれる。
[5. Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is presented as an example, and can be implemented in various other forms. Various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope of the invention, the gist, and the scope of equivalents thereof.
(1)軟磁性複合材料を構成する粉末は、2種類の粉末を混合したものに限られない。例えば、1種類の粉末とすることができ、また、3種類以上の粉末とすることができる。このようにした場合でも、本実施形態と同様の効果を得ることができる。1種類の粉末とする場合、本実施形態の第1粉末の粒径に近いものを使用する。3種類以上の粉末とする場合、3つ以上の粉末の粒径をそれぞれ変えたものを使用する。これにより、粉末間の隙間をなくし、密度を上げることができる。3種類以上の粉末を使用する場合、同じ種類の軟磁性粉末を使用しても良いし、別の種類の軟磁性粉末を使用しても良い。言い換えると、軟磁性粉末の粒度分布のピークが2つあると良く、3つ以上あっても良い。この場合、第1粉末と第2粉末の粒径は、前記の平均粒子径の範囲に限定されない。3つ以上の粉末を混合させた場合に、最も密度が高くなる平均粒子径を選択することが望ましい。 (1) The powder constituting the soft magnetic composite material is not limited to the mixture of two kinds of powders. For example, one kind of powder can be used, or three or more kinds of powder can be used. Even in this case, the same effect as this embodiment can be obtained. When one type of powder is used, a powder having a particle size close to that of the first powder of this embodiment is used. When using three or more kinds of powders, three or more powders having different particle sizes are used. This can eliminate the gaps between the powders and increase the density. When using three or more kinds of powders, the same kind of soft magnetic powder may be used, or another kind of soft magnetic powder may be used. In other words, the soft magnetic powder preferably has two peaks in the particle size distribution, and may have three or more peaks. In this case, the particle diameters of the first powder and the second powder are not limited to the range of the average particle diameter described above. When three or more powders are mixed, it is desirable to select the average particle diameter that gives the highest density.
(2)軟磁性複合材料の作成後、樹脂の種類に応じた硬化法により樹脂を硬化させることができる。本実施形態では、熱硬化性樹脂を熱処理により硬化させたが、溶剤蒸発硬化性樹脂を用いた場合には、所定の時間乾燥させることで硬化させることができる。化学反応硬化性樹脂を用いた場合には、所定の化学反応材料を添加することで、あるいは、所定の時間経過後に化学反応が起こることで硬化させることができる。 (2) After forming the soft magnetic composite material, the resin can be cured by a curing method depending on the type of resin. In the present embodiment, the thermosetting resin is cured by heat treatment, but when a solvent evaporation curable resin is used, it can be cured by drying for a predetermined time. When a chemical reaction curable resin is used, it can be cured by adding a predetermined chemical reaction material or by causing a chemical reaction after a predetermined time has elapsed.
(3)軟磁性粉末に混合する樹脂は、1種類の材料で硬化する1液性のものであってもよいし、主剤と硬化剤とを混合して硬化する2液性のものでもよい。また、3液性のものを使用することもできる。 (3) The resin to be mixed with the soft magnetic powder may be a one-liquid type which is hardened by one kind of material, or may be a two-liquid type which is hardened by mixing a main agent and a hardening agent. Also, a three-liquid type can be used.
(4)磁性コアは、本実施形態では軟磁性粉末と樹脂とを予め混合した軟磁性複合材料を容器に流し込むことにより作成したが、以下の方法により作成してもよい。容器内に第1粉末と第2粉末との混合粉末を充填した後、容器全体を振動させることで、容器内の混合粉末の密度を高める。その後、振動により密度を高めた混合粉末に対して樹脂を浸透させ、樹脂の種類による硬化法により硬化させる。振動の方法としては、容器全体をモータやカムなどを利用して上下または/及び前後左右に振動させたり、タッピングしたり、容器をハンマー状の部材で細かく叩く方法でも良い。容器全体を超音波振動子で振動させても良い。
(4) In the present embodiment, the magnetic core is made by pouring a soft magnetic composite material, which is a mixture of soft magnetic powder and resin, into a container, but it may be made by the following method. After the mixed powder of the first powder and the second powder is filled in the container, the entire container is vibrated to increase the density of the mixed powder in the container. Then, the resin is permeated into the mixed powder whose density is increased by vibration, and the mixed powder is cured by a curing method depending on the type of the resin. As a method of vibrating, a method of vibrating the whole container up and down or/and back and forth and left and right by using a motor or a cam, tapping, or finely hitting the container with a hammer-shaped member may be used. The entire container may be vibrated by an ultrasonic vibrator.
Claims (5)
前記樹脂混合工程の後に、容器内に前記軟磁性複合材料を注入する注入工程と、
前記注入工程の後に、前記軟磁性複合材料を600Pa以下で加圧する加圧工程と、
前記加圧工程の後に、前記エポキシ樹脂を120〜150℃の熱処理により硬化させる樹脂硬化工程と、
を備えることを特徴とするメタルコンポジットコアの製造方法。 A resin mixing step in which a soft magnetic powder is mixed with an epoxy resin having a water absorption of 0.36% or less and a glass transition point of 140° C. or more to form a soft magnetic composite material;
An injection step of injecting the soft magnetic composite material into a container after the resin mixing step,
A pressurizing step of pressurizing the soft magnetic composite material at 600 Pa or less after the injecting step,
A resin curing step of curing the epoxy resin by heat treatment at 120 to 150° C. after the pressurizing step,
A method of manufacturing a metal composite core, comprising:
を特徴とする請求項1に記載のメタルコンポジットコアの製造方法。 The soft magnetic powder is a mixed powder of a first powder and a second powder having different average particle diameters,
The method for producing a metal composite core according to claim 1, wherein.
を特徴とする請求項2に記載のメタルコンポジットコアの製造方法。 The mixing amount of the epoxy resin with respect to the mixed powder is 3 to 5 wt %,
The method for producing a metal composite core according to claim 2, wherein
を特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のメタルコンポジットコアの製造方法。 A filler is mixed in the epoxy resin,
The method for producing a metal composite core according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記注入工程の前に、前記容器内にコイルを配置する工程を備えることを特徴とするリアクトルの製造方法。
The method for manufacturing a metal composite core according to any one of claims 1 to 4,
A method for manufacturing a reactor, comprising a step of disposing a coil in the container before the injecting step.
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