7584463 圧粉成形体、圧粉磁心、圧粉成形体及び圧粉磁心の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-07

(45)【発行日】2024-11-15

(54)【発明の名称】圧粉成形体、圧粉磁心、圧粉成形体及び圧粉磁心の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01F 41/02 20060101AFI20241108BHJP

   H01F 27/255 20060101ALI20241108BHJP

【ＦＩ】

H01F41/02 D

H01F27/255

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022029747

(22)【出願日】2022-02-28

(65)【公開番号】P2023125565

(43)【公開日】2023-09-07

【審査請求日】2023-04-13

(73)【特許権者】

【識別番号】390005223

【氏名又は名称】株式会社タムラ製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100081961

【弁理士】

【氏名又は名称】木内 光春

(74)【代理人】

【識別番号】100112564

【弁理士】

【氏名又は名称】大熊 考一

(74)【代理人】

【識別番号】100163500

【弁理士】

【氏名又は名称】片桐 貞典

(74)【代理人】

【識別番号】230115598

【弁護士】

【氏名又は名称】木内 加奈子

(72)【発明者】

【氏名】山田 将司

(72)【発明者】

【氏名】田村 泰治

(72)【発明者】

【氏名】石原 千生

(72)【発明者】

【氏名】大島 泰雄

【審査官】井上 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２４３９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０２６４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０５７０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１８６２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２５４５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２２４０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０２３７５３２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２７１２５６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ ２７／２５５

Ｈ０１Ｆ ４１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

延び方向が平行になるよう横並びに配置された複数の脚部と、
前記複数の脚部を連結するヨーク部と、
前記脚部の延び方向と直交し、かつ、前記脚部の横並び方向と直交する前記脚部の端面に設けられた凹み部と、
を備え、
前記脚部の延び先端面と、前記脚部と連結する前記ヨーク部の内周面と、前記内周面と反対側の端面である前記ヨーク部の背面とが、パンチで押圧されるプレス面であり、
前記脚部の延び方向と平行な前記ヨーク部の側面及び前記脚部の側面が、前記パンチが摺動した痕が残る面である摺動面であり、
前記ヨーク部の厚みも含めた各脚部の延び方向の長さのばらつきが、０．５７％以下であること、
を特徴とする圧粉成形体。

【請求項2】

前記長さのばらつきが、０．４４％以下であること、
を特徴する請求項１に記載の圧粉成形体。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の圧粉成形体を焼鈍して成ること、
を特徴とする圧粉磁心。

【請求項4】

軟磁性粉末を上パンチ及び下パンチによって加圧成形し、成形体を作製するプレス工程を含み、
前記成形体は、
延び方向が平行になるよう横並びに配置された複数の脚部と、
前記複数の脚部を連結するヨーク部と、
前記脚部の延び方向と直交し、かつ、前記脚部の横並び方向と直交する端面に設けられた凹み部と、
を備え、
前記プレス工程においては、前記脚部の延び方向がプレス方向であり、
前記プレス方向と平行な前記ヨーク部の側面及び前記脚部の側面が摺動面であり、
前記下パンチは、
前記脚部の延び先端面をプレスする延び先端面パンチと、
前記脚部と接続する前記ヨーク部の内周面をプレスする内周面パンチと、
を有し、
前記脚部の延び方向における前記ヨーク部を含めた各脚部の長さのばらつきが、０．５７％以下であること、
を特徴とする圧粉成形体の製造方法。

【請求項5】

前記延び先端面パンチは、各脚部の延び先端面をプレスする複数の押圧部材を有し、
前記複数の押圧部材は一体化していること、
を特徴とする請求項４に記載の圧粉成形体の製造方法。

【請求項6】

請求項４又は５の製造方法によって作製された圧粉成形体を熱処理する焼鈍工程を含むこと、
を特徴とする圧粉磁心の製造方法。

【請求項7】

前記焼鈍工程を経た後、前記脚部の延び先端面を研磨する研磨工程を更に含むこと、
を特徴する請求項６に記載の圧粉磁心の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧粉成形体、圧粉磁心、圧粉成形体及び圧粉磁心の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

圧粉磁心は、リアクトルなどのコイル部品のコアとして用いられる。例えば、リアクトルは、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換して蓄積及び放出する電磁気部品であり、ハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池車の駆動システム等をはじめ、ＯＡ機器、太陽光発電システム、無停電電源といった各種の分野で使用されている。

【0003】

圧粉磁心は、軟磁性粉末又は表面に絶縁層を付着させた軟磁性粉末をプレス成形して圧粉成形体を作製し、この圧粉成形体を焼鈍したものである。一般的に、プレス成形時の押圧力は１０～２０ｔｏｎ／ｃｍ^２という高い圧力がかけられる。

【0004】

図７は、従来の圧粉成形体のプレス方向を示す図である。図７に示すように、圧粉成形体１００としては、３つの脚部と３つの脚部を繋ぐヨーク部から成るＥ字型形状のものが使用されることがある。即ち、３つの脚部は延び方向が平行になるように横並びに配置され、ヨーク部は各脚部の端部と接続し、圧粉成形体は概略Ｅ字型形状となっている。このような圧粉成形体は、脚部の延び方向と直交し、かつ、脚部の横並び方向と直交する方向、即ち、Ｅ字型に見える面（Ｅ字面）がプレス面となり、このＥ字面の高さは同一平面に形成されている。つまり、３本の脚部は、脚部の延び方向と直交し、かつ、脚部の横並び方向と直交する方向の高さ（以下、「高さ方向」とも称する。）が同一である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－１３３４９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

圧粉成形体の脚部にはコイルが巻回される。３本の脚部の高さ方向の長さが同一であると、コイルは、圧粉成形体の外側に線幅分突出し、コイル部品の大型化を招く。そこで、コイルが圧粉成形体の外側に突出しないようにコイルが巻回される脚部の高さ方向の長さを短くする形状が求められる。例えば、３つの脚部のうち、真ん中に位置する中脚にコイルが巻回される場合、中脚の高さ方向の長さを中脚の両端にある外脚よりも短くする。

【0007】

中脚の高さ方向の長さが短い場合、従来のように、Ｅ字面に直交する方向でプレスすると、中脚と外脚のプレス面は同一平面上にないため、中脚はプレス機によって押圧し難い。そのため、中脚、外脚、ヨーク部それぞれにかかる押圧力が異なる。その結果、中脚、外脚、ヨーク部に含まれる軟磁性粉末の密度差が発生し、密度差が大きい部分が破損する虞がある。

【0008】

コアが圧粉磁心ではなくフェライトコアの場合は、プレス工程における押圧の目的は、所望の形状にさせるのみである。そして、焼鈍によって粉末間が焼結作用により強固に結合されるので、コアとして十分な強度を得ることができる。そのため、押圧力も１～３ｔｏｎ／ｃｍ^２と少ない圧力で押圧するので密度差が少ない。よって、フェライトコアの場合、脚部の延び方向と直交し、かつ、脚部の横並び方向と直交する方向の高さが異なる複雑な形状にすることが容易である。

【0009】

一方、圧粉磁心の場合、プレス工程における押圧の目的は、所望の形状にさせることに加えて、粉末間を近接させ、分子間力によって圧粉成形体を保持させる目的も兼ねているため、１０～２０ｔｏｎ／ｃｍ^２という高い圧力によって圧粉成形体を圧縮する。そのため、圧粉磁心の場合、密度差が顕著に現れる。よって、脚部の延び方向と直交し、かつ、脚部の横並び方向と直交する方向の高さが異なる複雑な形状の圧粉成形体又は圧粉磁心を作製することは困難だった。

【0010】

本発明は、上記課題を解決するために提案されたものであり、その目的は、複雑な形状であっても密度差が抑制された圧粉成形体、圧粉磁心、圧粉成形体及び圧粉磁心の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するため、本発明の圧粉成形体は、延び方向が平行になるよう横並びに配置された複数の脚部と、前記複数の脚部を連結するヨーク部と、前記脚部の延び方向と直交し、かつ、前記脚部の横並び方向と直交する前記脚部の端面に設けられた凹み部と、を備え、前記脚部の延び先端面と、前記脚部と連絡する前記ヨーク部の内周面と、前記内周面と反対側の端面である前記ヨーク部の背面とが、パンチで押圧されるプレス面であり、前記脚部の延び方向と平行な前記ヨーク部の側面及び前記脚部の側面が、前記パンチが摺動した痕が残る面である摺動面であり、前記ヨーク部の厚みも含めた各脚部の延び方向の長さのばらつきが、０．５７％以下であること、を特徴とする。

【0012】

上記圧粉成形体を焼鈍して成る圧粉磁心も本発明の一態様である。

【0013】

また、本発明の圧粉成形体の製造方法は、軟磁性粉末を上パンチ及び下パンチによって加圧成形し、成形体を作製するプレス工程を含み、前記成形体は、延び方向が平行になるよう横並びに配置された複数の脚部と、前記複数の脚部を連結するヨーク部と、前記脚部の延び方向と直交し、かつ、前記脚部の横並び方向と直交する端面に設けられた凹み部と、を備え、前記プレス工程においては、前記脚部の延び方向がプレス方向であり、前記プレス方向と平行な前記ヨーク部の側面及び前記脚部の側面が摺動面であり、前記下パンチは、前記脚部の延び先端面をプレスする延び先端面パンチと、前記脚部と接続する前記ヨーク部の内周面をプレスする内周面パンチと、を有し、前記脚部の延び方向における前記ヨーク部を含めた各脚部の長さのばらつきが、０．５７％以下であること、を特徴とする。

【0014】

また、上記製造方法によって作製された圧粉成形体を熱処理する焼鈍工程を備えること、を特徴する圧粉磁心の製造方法も本発明の一態様である。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、複雑な形状の圧粉成形体又は圧粉磁心であっても密度差を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施形態に係る圧粉成形体の斜視図である。

【図2】金型の主要構成を示す図である。

【図3】上パンチの斜視図である。

【図4】下パンチの斜視図である。

【図5】下パンチの分解斜視図である。

【図6】脚部の長さばらつきと密度差の関係を示すグラフである。

【図7】従来の圧粉成形体の形状及びプレス方向を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

（実施形態）
実施形態に係る圧粉成形体又は圧粉磁心について図面を参照しつつ説明する。各図面においては、理解容易のため、厚み、寸法、位置関係、比率又は形状等を強調して示している場合があり、本発明は、それら強調に限定されるものではない。

【0018】

図１は、圧粉成形体１の斜視図である。なお、図１において、Ｘ方向が脚部２の延び方向であり、Ｙ方向が脚部２の横並び方向であり、Ｚ方向がＸ方向及びＹ方向と直交する方向である。Ｘ方向は、軟磁性粉末を加圧成形する際のプレス方向と称する場合もあり、Ｚ方向は高さ方向と称する場合もある。

【0019】

圧粉磁心は、ＯＡ機器、太陽光発電システム、自動車などに搭載されるリアクトルなどのコイル部品のコアとして用いられる磁性体である。圧粉磁心は、圧粉成形体１を焼鈍して成る。圧粉成形体１は軟磁性粉末を含む。軟磁性粉末には、必要に応じて表面に絶縁層を形成させる。軟磁性粉末を金型に充填し、プレス成形することで圧粉成形体１は作製される。プレス成形を経ることで、所望の形状の圧粉成形体１に成る。最後に、この圧粉成形体１を焼鈍することで圧粉磁心は作製される。

【0020】

軟磁性粉末は鉄を主成分とする。軟磁性粉末としては、純鉄粉、鉄を主成分とするパーマロイ（Ｆｅ－Ｎｉ合金）、Ｓｉ含有鉄合金（Ｆｅ－Ｓｉ合金）、センダスト合金（Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ合金）、又はこれら２種以上の粉末の混合粉などが使用できる。また、軟磁性粉末として、アモルファス合金、ナノ結晶合金粉末を使用してもよい。

【0021】

Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ合金粉末は、例えば、Ｆｅに対して、７ｗｔ％から１１ｗｔ％程度のＳｉと、４ｗｔ％から８ｗｔ％程度のＡｌとを含有させている。Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ合金粉末には、例えば、Ｆｅに対して１ｗｔ％から３ｗｔ％程度のＮｉが含まれていてもよい。さらに、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ合金粉末にはＣｏ、Ｃｒ又はＭｎが含まれていてもよい。

【0022】

Ｓｉ含有鉄合金には、Ｃｏ、Ａｌ、Ｃｒ又はＭｎが含まれていてもよい。パーマロイ（Ｆｅ－Ｎｉ合金）を用いる場合、Ｆｅに対するＮｉの比率は５０：５０や２５：７５が好ましいが、他の比率であってもよい。例えば、Ｆｅ－８０Ｎｉ、Ｆｅ－３６Ｎｉ、Ｆｅ－７８Ｎｉ、Ｆｅ－４７Ｎｉでもよい。ＦｅとＮｉの他にＳｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｔａ等を含んでいてもよい。Ｆｅ－Ｓｉ合金粉末は、例えば、Ｆｅ－３．５％Ｓｉ合金粉末、Ｆｅ－６．５％Ｓｉ合金粉末が挙げられるが、Ｆｅに対するＳｉの比率は、３．５％や６．５％以外であってもよい。純鉄粉は、Ｆｅを９９％以上含むものである。

【0023】

本実施形態の圧粉成形体１は、３つの脚部２とこの３つの脚部２を連結するヨーク部３から成り、Ｚ方向から見ると、概略Ｅ字型形状となっている。脚部２は、ヨーク部３から延びている。３つの脚部２は、延び方向が平行になるように、横並びに配置される。脚部２は、真ん中に配置される中脚２１と、中脚２１の両隣に配置される一対の外脚２２ａ、２２ｂを有する。ヨーク部３は、プレス方向（Ｘ方向）と直交する端面で脚部２と接続する内周面３１と、内周面３１と反対側の端面である背面３２を有する。

【0024】

脚部２は、延び先端面２３を有する。延び先端面２３は、脚部２の延び方向と直交し、ヨーク部３と接続する面とは反対側の面である。圧粉成形体１を焼鈍した圧粉磁心を２つ用意し、互いに延び先端面２３で接合することで、閉じた環形状のコアと成る。

【0025】

ヨーク部３の厚みも含めた各脚部２の延び方向の長さのばらつきは、０．５７％以下である。ばらつきを０．５７％以下にすることで、脚部２とヨーク部３の密度差を低減できる。より密度差を低減するため、０．４４％以下にすることが好ましい。なお、ここでいうヨーク部３の厚みも含めた各脚部２の延び方向の長さのばらつきとは、脚部２の延び方向の長さに、ヨーク部３の内周面３１から背面３２までヨーク部３の厚みを加えた長さを指す。この長さのばらつきは、下記式（１）から求める。

【0026】

（数式１）
長さのばらつき＝（１－（最も短い脚部の長さ）／（最も長い脚部の長さ））×１００・・（１）

【0027】

中脚２１、外脚２２ａ、２２ｂ及びヨーク部３の高さ方向（脚部２の延び方向と直交し、かつ、脚部２の横並び方向と直交する方向）の端面は同一平面になく、何れかの部材の上に凹み部４が形成されている。本実施形態では、中脚２１の上面に凹み部４が形成されている。この凹み部４は、中脚２１の上面全域に形成されている。換言すれば、中脚２１の延び先端面２３に向かう延び方向に対してアンダーカットにならない形状である。即ち、中脚２１は、外脚２２ａ、２２ｂよりも高さ方向の長さが短い。具体的には、外脚２２ａ、２２ｂの高さ方向の長さはヨーク部３の高さ方向の長さと略同一であるが、中脚２１の高さ方向の長さはヨーク部３の高さ方向の長さより短い。中脚２１は、高さ方向のヨーク部３の一方端部には接しているが他方端部には接していない。なお、脚部２の並び方向（Ｙ方向）の長さは、中脚２１の方が外脚２２ａ、２２ｂよりも長い。

【0028】

中脚２１及び外脚２２ａ、２２ｂの延び先端面２３と、ヨーク部３の内周面３１及び背面３２は、プレス面である。一方、中脚２１及び外脚２２ａ、２２ｂのプレス方向と平行となる側面と、ヨーク部３１のプレス方向と平行となる側面が摺動面となる。プレス面は、後述する上パンチ７又は下パンチ８で押圧された面であり、摺動面は、プレス成形の際に、上パンチ７又は下パンチ８が摺動した痕が残る面である。

【0029】

（製造方法）
次に、本実施形態に係る圧粉成形体１又は圧粉磁心の製造方法について説明する。圧粉成形体１の製造方法は、プレス工程を含む。圧粉磁心の製造方法は、プレス工程によって作製された圧粉成形体１を熱処理する焼鈍工程を含む。プレス工程は、軟磁性粉末を金型５に充填し、軟磁性粉末を押圧して圧粉成形体１を作製する工程である。

【0030】

ここで、金型５の構造について図面を参照しつつ説明する。図２は、金型５の主要構成を示す斜視図である。なお、説明の都合上、ダイ６は透明化してある。金型５は、ダイ６、上パンチ７及び下パンチ８を有する。ダイ６の中に挿入された上パンチ７及び下パンチ８が、互いに軟磁性粉末を押し合うことで軟磁性粉末を押し固め、軟磁性粉末が圧粉成形体１として成形される。上パンチ７及び下パンチ８は、脚部２の延び方向（Ｘ方向）に沿って可動する。

【0031】

ダイ６は、円柱状の部材であり、円の中心部分にはヨーク部３の背面３２と概略同形同大の開口が設けられている。開口は、プレス方向と直交する一方端面から他方端面まで延びており、貫通した孔となっている。この開口から軟磁性粉末をダイ６の内部に充填し、上パンチ７及び下パンチ８によって軟磁性粉末をプレスして、圧粉成形体１が成形される。

【0032】

図３は、上パンチ７の斜視図である。上パンチ７は、ヨーク部３の背面３２をプレスする部材である。即ち、上パンチ７は、背面３２をプレスするプレス面７１を有する。プレス面７１は、平坦面である。プレス面７１は、ヨーク部３の背面３２と概略同形同大である。

【0033】

図４は、下パンチ８の斜視図である。図５は、下パンチ８の分解斜視図である。下パンチ８は、脚部２の延び先端面２３及びヨーク部３の内周面３１をプレスする部材である。下パンチ８は、延び先端面２３をプレスする延び先端面パンチ８１と、内周面３１をプレスする内周面パンチ８２に分割される。

【0034】

延び先端面パンチ８１は、中脚２１の延び先端面２３をプレスする押圧部材８１１と、外脚２２ａ、２２ｂの延び先端面２３をプレスする一対の押圧部材８１２とを有する。押圧部材８１１は、長板形状を有し、中脚２１の延び先端面２３をプレスするプレス面８１１ａを有する。プレス面８１１ａは、中脚２１の延び先端面２３と概略同形同大であり、平坦面である。

【0035】

一対の押圧部材８１２は、押圧部材８１１を挟んで対向に配置される。押圧部材８１２は、長板形状を有し、外脚２２ａ、２２ｂの延び先端面２３をプレスするプレス面８１２ａを有する。プレス面８１２ａは、外脚２２ａ、２２ｂの延び先端面２３と概略同形同大であり、平坦面である。押圧部材８１１のプレス面８１１ａと押圧部材８１２のプレス面８１２ａは、同一平面上に配置される。なお、プレス方向と直交し、かつ、押圧部材の並び方向と直交する方向の長さは、押圧部材８１１の方が押圧部材８１２よりも短い。

【0036】

延び先端面パンチ８１は、根元部８１３を更に有する。根元部８１３は、円形の板状の部材である。根元部８１３は、プレス面８１１ａ、８１２ａとは反対側の押圧部材８１１、８１２の端部と接続している。即ち、押圧部材８１１、８１２は、根元部８１３によって一体化されている。つまり、押圧部材８１１、８１２は、個別に動かず、一体可動となっている。根元部８１３は、内周面パンチ８２が挿入される概略Ｕ字型の開口８１４が設けられている。

【0037】

内周面パンチ８２は、プレス方向から見ると、概略Ｕ字型の部材である。即ち、内周面パンチ８２は、対向に配置される一対の直線部と、一対の直線部を繋ぐ連結部から成る。内周面パンチ８２は、ヨーク部３の内周面３１をプレスするプレス面８２ａを有する。プレス面８２ａは、概略Ｕ字型形状の平坦面である。

【0038】

内周面パンチ８２は、根元部８１３の開口８１４から延び先端面パンチ８１に挿入される。内周面パンチ８２は、プレス面８１１ａ及びプレス面８１２ａよりもプレス面８２ａが突出するように挿入される。この突出長さが脚部２の延び方向の長さになる。また、プレス面パンチ８２の連結部は、一対の押圧部材８１２の間に配置される。この連結部によって、中脚２１の上面に凹み部４が形成される。内周面パンチ８２は、延び先端面パンチ８１とは独立して摺動する。

【0039】

このような金型５においてプレス工程を行う。まず下パンチ８（延び先端面パンチ８１及び内周面パンチ８２）をダイ６の一方端面の開口から挿入し、他方端面の開口から軟磁性粉末をダイ６内に充填し、当該開口から上パンチ７を挿入する。そして、上パンチ７及び下パンチ８（延び先端面パンチ８１及び内周面パンチ８２）によって加圧する。この時の成形圧力は、１０～２０ｔｏｎ／ｃｍ^２である。このようにして圧粉成形体１が作製される。脚部２とヨーク部３の内周面３１の境界部分が金型の分割面となる。

【0040】

焼鈍工程は、プレス工程を経て作製された圧粉成形体１を熱処理する工程である。焼鈍工程では、窒素ガス中、窒素と水素の混合ガス、酸素濃度が０．０１％等の低酸素雰囲気等の非酸化雰囲気中又は大気中において、６００℃以上９００℃以下の温度で熱処理を行う。この焼鈍工程を経ることで圧粉磁心が作製される。焼鈍工程を経ることで、圧粉成形体１に含まれる歪み及び残留応力を除去する。また、軟磁性粉末の表面に絶縁樹脂による絶縁層を形成させる場合や軟磁性粉末間を決着させる樹脂から成るバインダを添加している場合、焼鈍工程を経ることで、絶縁樹脂やバインダに含まれる有機成分が熱分解される。即ち、焼鈍工程を経る前に絶縁樹脂やバインダに含まれていた有機溶媒は、焼鈍工程後には含まれていない状態になる。

【0041】

なお、焼鈍工程の後、脚部２の延び先端面２３を研磨する研磨工程を経てもよい。研磨工程は、やすりなどで作業者が手作業で研磨してもよいし、研磨機を用いて研磨してもよい。研磨工程を経ることで各脚部２の延び方向の長さを同一になる。なお、上述した各脚部２の延び方向の長さのばらつきを０．５７％以下にするというのは、研磨工程を経る前の段階のものである。

【0042】

また、プレス工程を行う前に、軟磁性粉末を熱処理する粉末熱処理工程や軟磁性粉末の表面に絶縁層を形成させる絶縁層形成工程を経てもよい。

【0043】

粉末熱処理工程では、窒素ガス中、窒素と水素の混合ガス、酸素濃度が０．０１％等の低酸素雰囲気等の非酸化雰囲気中又は大気中において１～６時間加熱する。熱処理温度としては、４５０℃以上９００℃以下である。

【0044】

絶縁層形成工程は、軟磁性粉末に絶縁樹脂を添加・混合し、乾燥させることで軟磁性粉末の表面に絶縁層を形成させる。軟磁性粉末の各粒子を被覆する絶縁層は、粒子全表面を覆うように付着していてもよいし、粒子の一部の表面を覆うように付着していてもよいし、これらの両方の態様が混在していてもよい。また、この絶縁層は、軟磁性粉末の各粒子に付着していてもよいし、粒子の凝集体の表面に付着していてもよいし、これらの両方の態様が混在していてもよい。粒子や凝集体の一部表面を覆うとき、絶縁層は、点状に分散して付着していてもよいし、塊状に分散して付着していてもよいし、これらの態様が混在していてもよい。

【0045】

絶縁樹脂としては、シランカップリング剤、シリコーンオリゴマー若しくはシリコーンレジン、又はこれら２種以上の混合物が含まれる。複数種の絶縁樹脂を用いる場合、その複数種の絶縁樹脂により成る絶縁層は、種類ごとに各層に分かれていてもよいし、各種類が混合された単層であってもよい。

【0046】

また、プレス工程を経る前に潤滑剤を添加してもよい。潤滑剤の添加は、金型５に充填する前に軟磁性粉末に添加・混合してもよいし、ダイ６の開口からダイ６の内周面に塗布してもよい。潤滑剤は、軟磁性粉末の表面又は軟磁性粉末を被覆した絶縁層の表面を被覆する。潤滑剤としては、これに限定されないが、例えば、ステアリン酸及びその金属塩並びにエチレンビスステアルアミド、エチレンビスステアロアマイド、エチレンビスステアレートアミドなどが挙げられる。潤滑剤の添加量は、軟磁性粉末に対して、０．２ｗｔ％～０．８ｗｔ％程度であることが好ましい。この範囲にすることで、軟磁性粉末間の滑りを向上させることができる。

【0047】

（効果）
以上のとおり、本実施形態の圧粉成形体１は、脚部２の延び方向と直交し、かつ、脚部の横並び方向と直交する各部材２１、２２ａ、２２ｂ、２３の端面は同一平面になく、中脚２１の上に凹み部４が形成されている。そのため、Ｅ字型に見える向きをプレス方向とすると、中脚２１を押圧し難く、密度差により圧粉成形体１にクラックが生じる虞がある。

【0048】

そこで、本実施形態では、プレス方向を脚部２の延び方向にして、上パンチ７でヨーク部３の背面３２を押圧し、延び先端面パンチ８１で中脚２１及び外脚２２ａ、２２ｂの延び先端面２３を押圧し、内周面パンチ８２でヨーク部３の内周面３１を押圧した。そして、複数設けた脚部２１の長さのばらつきが０．５７％以下になるようにした。これにより、各脚部２及びヨーク部３の密度差を抑制でき、凹み部４が形成された複雑形状の圧粉成形体１であってもクラックの発生を防止することができる。また、この圧粉成形体１を焼鈍して成る圧粉磁心も密度差が抑制できるので、圧粉成形体１同様、複雑な形状の圧粉磁心であっても、クラックの発生を防止することができる。

【0049】

また、圧粉磁心を環形状のコアとして用いる場合、２つの圧粉磁心の延び先端面２３を接合することで環形状を形成する。延び先端面２３は摺動面になると、パンチが摺動した際に延び先端面２３が削れ、予期しないギャップが生じ、また、絶縁層を破損して絶縁破壊を起こすなど磁気特性が低下する虞がある。しかし、本実施形態では、接合面となる延び先端面２３はプレス面となるため、磁気特性の低下を防止できる。

【0050】

延び先端面パンチ８１は、中脚２１及び外脚２２ａ、２２ｂの延び先端面２３をプレスする複数の押圧部材８１１、８１２を有し、押圧部材８１１、８１２は、根元部８１３と接続し、一体に構成されている。そのため、中脚２１及び外脚２２ａ、２２ｂにかかる押圧力を均一にすることができ、各押圧部材８１１、８１２が個別に可動して押圧する場合に比べて、脚部２の長さばらつきを抑制でき、より密度差のない圧粉成形体１又は圧粉磁心を作製することができる。

【0051】

また、焼鈍工程を経た後、延び先端面２３を研磨する研磨工程を含めてもよい。上述のとおり、２つの圧粉磁心を延び先端面２３を接合することで、環形状のコアを形成する。脚部２の長さが異なると、長さが短い脚部２の間にわずかに隙間が生じてしまい、磁気特性が低下する虞がある。そのため、延び先端面２３を研磨して各脚部２の長さを同一にすることで、磁気特性の低下を防止することができる。

【0052】

（実施例）
次に、実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。実施例１～５及び比較例１～５の圧粉成形体を以下のとおり作製した。なお、実施例１～５及び比較例１～５は、脚部２の延び方向の長さのばらつきが異なるのみで、作製方法は同一である。

【0053】

まず、軟磁性粉末としてＦｅ－Ｓｉ合金を用意した。この軟磁性粉末に対し、絶縁樹脂としてシリコーンレジンを２．２ｗｔ％添加・混合し、大気雰囲気で２時間乾燥させた。

【0054】

凝集を解消する目的で軟磁性粉末を目開き５００μｍの篩に通し、潤滑剤（ステアリン酸系）を０．５ｗｔ％添加した。潤滑剤を添加した軟磁性粉末を金型５に充填し、上パンチ７及び下パンチ８（延び先端パンチ８１及び内周面パンチ８２）によって、１０ｔｏｎ／ｃｍ^２でプレス形成し、図１に示す概略Ｅ字型形状の圧粉成形体を作製した。このようにして下記表１に示すように、延び方向の長さのばらつきが異なる圧粉成形体を作製した。

【0055】

作製された圧粉成形体の中脚及び外脚の延び方向の長さを測定し、長さのばらつきを上記式（１）により算出した。下記表１に示す第１外脚が外脚２２ａを指し、第２外脚が外脚２２ｂを指す（図１参照）。また、中脚、外脚及びヨーク部の密度を測定した。密度は見掛け比重／体積であり、中脚、外脚、ヨーク部を切り出したサンプルをアルキメデス法により測定した。具体的には、下記のように測定した。

【0056】

（１）サンプルを１１０℃の恒温槽の中で乾燥させ、乾燥後室温まで冷却したときの質量（乾燥重量）を測定する。
（２）乾燥重量を測定後、サンプルを水中に沈め飽水させ、針金で水中に吊るしたままの状態の質量（水中重量）を測定する（針金などの治具の質量は除く）。
（３）下記式（２）にて計算した見掛け比重を計算する。
（数式２）
見掛け比重＝乾燥重量／（乾燥重量－水中重量）・・・（２）
（４）見掛け比重とサンプルの体積から密度を計算する。

【0057】

さらに、測定された各部の密度のうち、最も低い密度値と最も高い密度値に基づいて下記式（３）によって密度差を算出した。なお、表１の外脚の密度は、２本の外脚の平均値である。

【0058】

（数式３）
密度差＝（１－（最も低い密度値）／（最も高い密度値））×１００・・・（３）

【0059】

測定結果及び算出結果を表１に示す。また、図６は、脚部の長さばらつきと密度差の関係を示すグラフである。

【表1】

【0060】

表１や図６に示すように、長さばらつきが大きくなるほど密度差が大きくなることが確認された。また、長さばらつきが０．６１％となる比較例１は、外脚とヨーク部の密度差が大きくなり、外脚とヨーク部の接続部分にクラックが入り、最終的には破断した。一方で、長さばらつきが０．５７％となる実施例１は、比較例１よりも密度差が０．５％以上小さくなり、外脚とヨーク部の接続部分にクラックは見受けられなかった。そのため、長さばらつきの上限値としては０．５７％であることが確認された。

【0061】

また、実施例１～３を見ると、外脚の密度は何れも６．２（ｇ／ｃｍ^３）を超えている。そのため、実施例１～３の密度差は、実施例４の密度差よりも０．５％以上小さくなり、長さばらつきが０．４４％以下にすると、より密度差を低減できることが確認された。

【0062】

（他の実施形態）
本明細書においては、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。上記のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、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。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【0063】

上記実施形態では、中脚２１の上部に凹み部４が設けられていたが、これに限定されず、脚部２の延び方向と直交し、かつ、複数設けられた脚部２の並び方向と直交する方向の端面に凹み部４が設けられていればよい。例えば、高さ方向の長さは、中脚２１の方が長く、外脚２２ａ、２２ｂの方が短く、外脚２２ａ、２２ｂの各上部に凹み部４が形成されていてもよい。

【0064】

また、複数の脚部２の全ての上部に凹み部４が設けられていてもよい。即ち、高さ方向の長さは、ヨーク部３が最も高く、何れの脚部２もヨーク部より低くてもよい。

【0065】

上記実施形態では、圧粉成形体１及び圧粉磁心はＥ字型形状であったが、複数の脚部２を備えていればよく、Ｕ字型形状であってもよい。

【符号の説明】

【0066】

１ 圧粉成形体
２ 脚部
２１ 中脚
２２ａ、２２ｂ 外脚
２３ 延び先端面
３ ヨーク部
３１ 内周面
３２ 背面
４ 凹み部
５ 金型
６ ダイ
７ 上パンチ
７１ プレス面
８ 下パンチ
８１ 延び先端面パンチ
８１１ 押圧部材
８１１ａ プレス面
８１２ 押圧部材
８１２ａ プレス面
８１３ 根元部
８１４ 開口
８２ 内周面パンチ
８２ａ プレス面
１００ 圧粉成形体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】