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磁心材料及びその製造方法 コモンズ

国内特許コード P160013478
整理番号 N16014
掲載日 2016年11月4日
出願番号 特願2016-170452
公開番号 特開2018-037562
出願日 平成28年9月1日(2016.9.1)
公開日 平成30年3月8日(2018.3.8)
発明者
  • 曽根原 誠
  • 佐藤 敏郎
  • 村上 泰
  • 杉村 佳奈子
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 磁心材料及びその製造方法 コモンズ
発明の概要 【課題】数MHz帯において高い透磁率を備え、渦電流損といった鉄損を抑えることができ、電力変換用として優れた磁気特性を備え、安価なキャスティング法によって作製できる磁心材料及びその好適な製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の磁心材料は、母材である樹脂中に磁性粒子が充填されてなる磁心材料であって、磁性粒子は、磁性金属を含むアモルファス粒子であり、磁性粒子の表面がガラス相からなる酸化被膜により被覆されていることを特徴とする。磁性粒子としては、鉄を主成分とする鉄系のアモルファス粒子が好適に用いられる。
【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要


近年、小型・高効率化が可能であることから、電力変換装置にSiC/GaNパワー半導体デバイスの利用が期待されている。これらのパワー半導体デバイスを用いれば、DC-DCコンバータのスイッチング周波数を数MHz~数十MHzに高周波化することができ、リアクトルやトランスの小型化を可能とし、電源の小型化を図ることができる。



現在、MHz帯のスイッチング用としてNi-Zn系のフェライトコアが用いられている。しかしながら、これらは通信用(磁束密度が低い領域)として用いられているもので、電力変換用(磁束密度が高い領域)としては鉄損が大きく使用することができない。
本発明者は、数MHz帯における電力変換用のコアとして、カルボニル鉄粉(CIP)/エポキシ樹脂からなる鉄系メタルコンポジット鉄心(CIP/Epoxy)を提案した(非特許文献1)。この鉄系メタルコンポジット鉄心は、磁性材としてカルボニル鉄粉を使用することにより、高周波領域での渦電流損失を低減させ、効率的な電力変換を可能にしたものである。しかしながら、CIPを用いる場合は、CIPが凝集しても導通しないように、CIPの表面を高抵抗膜により被覆する必要がある(非特許文献2)。本発明者は、表面を酸化させたカルボニル鉄粉を使用した鉄系メタルコンポジット鉄心を使用すると、高周波領域で渦電流損失が低減することを確かめている(非特許文献3)。

産業上の利用分野


本発明は、MHz帯域においてインバータやコンバータに用いられる低損失な磁心材料及びその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
母材である樹脂中に磁性粒子が充填されてなる磁心材料であって、
前記磁性粒子は、磁性金属を含むアモルファス粒子であり、該磁性粒子の表面がガラス相からなる酸化被膜により被覆されていることを特徴とする磁心材料。

【請求項2】
前記磁性粒子は、平均粒径が10μm以下のものからなることを特徴とする請求項1記載の磁心材料。

【請求項3】
前記磁性粒子は、粒径が異なる粒子が混在していることを特徴とする請求項1記載の磁心材料。

【請求項4】
前記磁性粒子は、鉄を主成分とする鉄系のアモルファス粒子であることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項記載の磁心材料。

【請求項5】
磁性粒子と樹脂の前駆体とから調製された混合スラリーを、磁心材料を成形する成形型にキャスティングし、
前記成形型内で前記混合スラリーを硬化させ、硬化後の成形品を前記成形型から離型して、母材である樹脂中に磁性粒子が充填された磁心材料を製造する方法であって、
前記磁性粒子は、磁性金属を含むアモルファス粒子であり、該磁性粒子の表面がガラス相からなる酸化被膜により被覆されたものであることを特徴とする磁心材料の製造方法。

【請求項6】
前記磁性粒子は、鉄を主成分とする鉄系のアモルファス粒子であることを特徴とする請求項5記載の磁心材料の製造方法。



国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 公開
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