CN102471857A - Fe基非晶态合金及使用所述Fe基非晶态合金的压粉磁芯、以及线圈内嵌式压粉磁芯 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的特别是在于，提供一种作为压粉磁芯，其具备低玻璃化温度(Tg)、高换算玻璃化温度(Tg/Tm)、良好的磁化及耐腐蚀性，或线圈内嵌式压粉磁芯用途的Fe基非晶态合金。本发明的Fe基非晶态合金的特征在于，组成式以Fe100-a-b-c-x-y-z-tNiaSnbCrcPxCyBzSit表示，0at％≤a≤10at％，0at％≤b≤3at％，0at％≤c≤6at％，6.8at％≤x≤10.8at％，2.2at％≤y≤9.8at％，0at％≤z≤4.2at％，0at％≤t≤3.9at％。这样，就可以制造具备低玻璃化温度(Tg)、高换算玻璃化温度(Tg/Tm)、良好的磁化及耐腐蚀性的压粉磁芯、和线圈内嵌式压粉磁芯。

Description

Fe基非晶态合金及使用所述Fe基非晶态合金的压粉磁芯、以及线圈内嵌式压粉磁芯
技术领域
本发明涉及例如适应于变压器或电源用扼流圈等的压粉磁芯及线圈内嵌式压粉磁芯的Fe基非晶态合金。
背景技术
对于适用于电子部件等中的压粉磁芯或线圈内嵌式压粉磁芯，随着近年来的高频化、大电流化，要求优异的直流叠加特性和低磁芯损耗、以及在直到MHz的频率下都恒定的电感。
但是，为了针对将Fe基非晶态合金利用粘合材料成形为目标形状的压粉磁芯，缓解Fe基非晶态合金的粉末形成时的应力应变或压粉磁芯成形时的应力应变，在磁芯成形后实施热处理。
然而，考虑到被覆导线和粘合材料等的耐热性，无法将对磁芯成形体实际实施的所述热处理的温度T1提高到可以针对Fe基非晶态合金有效地缓解应力应变、并最小限度地产生所述磁芯损耗的最佳热处理温度。
此外，以往，所述最佳热处理温度高，(最佳热处理温度-热处理温度T1)变大，从而无法充分地缓解Fe基非晶态合金的应力应变，不能有效利用Fe基非晶态合金的特性，无法充分地减小磁芯损耗。
所以，为使所述最佳热处理温度比以往低而提高磁芯特性，需要降低Fe基非晶态合金的玻璃化温度(Tg)。与此同时，为提高非晶态形成能力，需要提高换算玻璃化温度(Tg/Tm)，此外，在实现磁芯特性的提高方面，需要提高磁化，改善耐腐蚀性。
下述所示的专利文献中记载的发明都不是以全部满足低玻璃化温度(Tg)、高换算玻璃化温度(Tg/Tm)、良好的磁化及耐腐蚀性为目的，并非根据此种观点来调整各元素的添加量的发明。
专利文献
专利文献1：日本特开2008-169466号公报
专利文献2：日本特开2005-307291号公报
专利文献3：日本特开2004-156134号公报
专利文献4：日本特开2002-226956号公报
专利文献5：日本特开2002-151317号公报
专利文献6：日本特开昭57-185957号公报
专利文献7：日本特开昭63-117406号公报
发明内容
所以，本发明是用于解决上述的以往问题的发明，其目的特别是在于，提供一种作为具备低玻璃化温度(Tg)、高换算玻璃化温度(Tg/Tm)，采用较低的最佳热处理温度，具备良好的磁化及耐腐蚀性的压粉磁芯或线圈内嵌式压粉磁芯用途的Fe基非晶态合金。
本发明的Fe基非晶态合金的特征在于，组成式以Fe100-a-b-c-x-y-z-tNiaSnbCrcPxCyBzSit表示，0at％≤a≤10at％、0at％≤b≤3at％、0at％≤c≤6at％、6.8at％≤x≤10.8at％、2.2at％≤y≤9.8at％、0at％≤z≤4.2at％、0at％≤t≤3.9at％。
本发明中，可以降低玻璃化温度(Tg)，并且可以增大换算玻璃化温度(Tg/Tm)，此外还可以获得高磁化及优异的耐腐蚀性。
具体来说，可以使玻璃化温度(Tg)为740K以下，将换算玻璃化温度(Tg/Tm)设定为0.52以上(优选为0.54以上)。另外，可以将质量饱和磁化强度σs设定为140(×10-6Wbm/kg)以上，并且将饱和磁化强度Is设定为1T以上。
本发明中，优选仅添加Ni与Sn当中的某一者。
Ni的添加可以降低玻璃化温度(Tg)，将换算玻璃化温度(Tg)维持为较高的值。本发明中，可以以10at％为极限来添加Ni。
另外，本发明中，由于以在维持高磁化的同时降低玻璃化温度(Tg)为目的，因此尽可能减少Sn的添加量。即，由于Sn的添加会使耐腐蚀性劣化，因此同时需要一定程度的Cr的添加。由此，即使利用Cr的添加可以降低玻璃化温度(Tg)，然而容易使磁化劣化，因此Sn的添加量越少越好。此外，如本发明中后述的实验中所示，在添加Ni、Sn的情况下，仅添加Ni或Sn的某一方，这样，就可以有效地降低玻璃化温度(Tg)，并且增大换算玻璃化温度(Tg/Tm)，此外，还可以获得高磁化及耐腐蚀性。
另外，本发明中，Ni的添加量a优选为0at％～6at％的范围内。这样，就可以提高非晶态形成能力。
另外，本发明中，Ni的添加量a优选为4at％～6at％的范围内。这样，就可以更为有效地降低玻璃化温度(Tg)，并且可以稳定地获得高换算玻璃化温度(Tg/Tm)及Tx/Tm。
另外，本发明中，Sn的添加量b优选为0at％～2at％的范围内。这样，就可以更为有效地抑制耐腐蚀性的降低，并且可以维持高非晶态形成能力。
另外，本发明中，Cr的添加量c优选为0at％～2at％的范围内。另外，本发明中，Cr的添加量c优选为1at％～2at％的范围内。这样，就可以更为有效地维持低玻璃化温度(Tg)，并且可以获得高磁化及耐腐蚀性。
另外，本发明中、P的添加量x优选为8.8at％～10.8at％的范围内。本发明中，为降低玻璃化温度(Tg)，并且提高以换算玻璃化温度(Tg/Tm)所表示的非晶态形成能力，需要降低熔点(Tm)，而利用P的添加，可以将熔点(Tm)抑制得很低。此外，本发明中，通过将P的添加量x设为8.8at％～10.8at％的范围内，就可以更为有效地降低熔点(Tm)，提高换算玻璃化温度(Tg/Tm)。
另外，本发明中，C的添加量y优选为5.8at％～8.8at％的范围内。这样，就可以更为有效地降低熔点(Tm)，提高换算玻璃化温度(Tg/Tm)。
另外，本发明中，B的添加量z优选为0at％～2at％的范围内。这样，就可以更为有效地降低玻璃化温度(Tg)。
另外，本发明中，B的添加量z优选为1at％～2at％的范围内。
另外，本发明中，Si的添加量t优选为0at％～1at％的范围内。这样，就可以更为有效地降低玻璃化温度(Tg)。
另外，本发明中，(B的添加量z+Si的添加量t)优选为0at％～4at％的范围内。这样，就可以有效地将玻璃化温度(Tg)抑制为740K以下。另外，可以维持高磁化。
另外，本发明中，更优选B的添加量z为0at％～2at％的范围内，Si的添加量t为0at％～1at％的范围内，并且(B的添加量z+Si的添加量t)为0at％～2at％的范围内。这样，就可以将玻璃化温度(Tg)抑制为710K以下。
或者，本发明中，更优选B的添加量z为0at％～3at％的范围内，Si的添加量t为0at％～2at％的范围内，并且(B的添加量z+Si的添加量t)为0at％～3at％的范围内。这样，就可以将玻璃化温度(Tg)抑制为720K以下。
另外，本发明中，优选Si的添加量t/(Si的添加量t+P的添加量x)为0～0.36的范围内。可以更为有效地降低玻璃化温度(Tg)，并且提高换算玻璃化温度(Tg/Tm)。
另外，本发明中，更优选Si的添加量t/(Si的添加量t+P的添加量x)为0～0.25的范围内。
另外，本发明的压粉磁芯的特征在于，将上述记载的Fe基非晶态合金的粉末利用粘合材料固化成形而成。
另外，本发明的线圈内嵌式压粉磁芯的特征在于，具有将上述记载的Fe基非晶态合金的粉末利用粘合材料固化成形而成的压粉磁芯、和被所述压粉磁芯覆盖的线圈。
本发明中可以降低磁芯的最佳热处理温度，可以提高电感，另外还可以实现磁芯损耗的降低，可以在安装于电源中时改善电源效率(η)。
另外，本发明中，由于在所述线圈内嵌式压粉磁芯中，可以降低Fe基非晶态合金的最佳热处理温度，因此可以在小于粘合材料的耐热温度的热处理温度下恰当地缓解应力应变，可以提高压粉磁芯的导磁率μ，所以可以使用与圆线线圈相比各匝中的导体的截面积大的扁立线圈，从而可以以较少的匝数来获得所需的高电感。像这样，在本发明中，由于可以在线圈中使用各匝中的导体的截面积大的扁立线圈，因此可以减小直流电阻Rdc，从而能够抑制放热及铜损。
根据本发明的Fe基非晶态合金，可以降低玻璃化温度(Tg)，并且可以增大换算玻璃化温度(Tg/Tm)，此外还可以获得高磁化及优异的耐腐蚀性。
另外，根据使用了本发明的所述Fe基非晶态合金的粉末的压粉磁芯或线圈内嵌式压粉磁芯，可以降低磁芯的最佳热处理温度，可以提高电感。另外，可以实现磁芯损耗的减少，在实际安装于电源中时可以改善电源效率(η)。
附图说明
图1是压粉磁芯的立体图。
图2(a)是线圈内嵌式压粉磁芯的俯视图。
图2(b)是沿着图2(a)中所示A-A线切割而从箭头方向看到的线圈内嵌式压粉磁芯的纵剖面图。
图3是表示压粉磁芯的最佳热处理温度与磁芯损耗W的关系的图。
图4是表示合金的玻璃化温度(Tg)与压粉磁芯的最佳热处理温度的关系的图。
图5是表示合金的Ni添加量与玻璃化温度(Tg)的关系的图。
图6是表示合金的Ni添加量与结晶化开始温度(Tx)的关系的图。
图7是表示合金的Ni添加量与换算玻璃化温度(Tg/Tm)的关系的图。
图8是表示合金的Ni添加量与Tx/Tm的关系的图。
图9是表示合金的Sn添加量与玻璃化温度(Tg)的关系的图。
图10是表示合金的Sn添加量与结晶化开始温度(Tx)的关系的图。
图11是表示合金的Sn添加量与换算玻璃化温度(Tg/Tm)的关系的图。
图12是表示合金的Sn添加量与Tx/Tm的关系的图。
图13是表示合金的P添加量与熔点(Tm)的关系的图。
图14是表示合金的C添加量与熔点(Tm)的关系的图。
图15是表示合金的Cr添加量与玻璃化温度(Tg)的关系的图。
图16是表示合金的Cr添加量与结晶化开始温度(Tx)的关系的图。
图17是表示合金的Cr添加量与饱和磁通密度I s的关系的图。
图18是表示使用试样No.3、5、6的Fe基非晶态合金粉末成形的线圈内嵌式压粉磁芯的频率与电感L的关系的图。
图19是表示使用试样No.3、5、6的Fe基非晶态合金粉末成形的线圈内嵌式压粉磁芯的频率与磁芯损耗W的关系的图。
图20是表示将使用试样No.3、5、6的Fe基非晶态合金粉末成形的线圈内嵌式压粉磁芯安装于同一电源中时的输出电流与电源效率(η)(测定频率为300kHz)的关系的图。
图21是表示将使用试样No.5、6的Fe基非晶态合金粉末成形的线圈内嵌式压粉磁芯(相当于电感0.5μH)、以及市售品安装于同一电源中时的输出电流与电源效率(η)(测定频率为300kHz)的关系的图。
图22是使用实验中所用的Fe系晶态合金粉末形成的线圈内嵌式压粉磁芯(比较例)的纵剖面图。
图23(a)是表示将使用试样No.6的Fe基非晶态合金粉末成形的线圈内嵌式压粉磁芯(实施例；相当于电感4.7μH)、及使用Fe系晶态合金粉末形成的线圈内嵌式压粉磁芯(比较例；相当于电感4.7μH)安装于同一电源中时的输出电流与电源效率(η)(测定频率为300kHz)的关系的图，(b)是将(a)的输出电流为0.1～1A的范围放大表示的图。
图24(a)是表示将使用试样No.6的Fe基非晶态合金粉末成形的线圈内嵌式压粉磁芯(实施例；相当于电感4.7μH)、及使用Fe系晶态合金粉末形成的线圈内嵌式压粉磁芯(比较例；相当于电感4.7μH)安装于同一电源中时的输出电流与电源效率(η)(测定频率为500kHz)的关系的图，(b)是将(a)的输出电流为0.1～1A的范围放大表示的图。
具体实施方式
本实施方式的Fe基非晶态合金的组成式以Fe100-a-b-c-x-y-z-tNiaSnbCrcPxCyBzSit表示，0at％≤a≤10at％，0at％≤b≤3at％，0at％≤c≤6at％，6.8at％≤x≤10.8at％，2.2at％≤y≤9.8at％，0at％≤z≤4.2at％，0at％≤t≤3.9at％。
如上所述，本实施方式的Fe基非晶态合金是添加作为主成分的Fe、Ni、Sn、Cr、P、C、B、Si(其中，Ni、Sn、Cr、B、Si的添加是任意的)而成的软磁性合金。
另外，本实施方式的Fe基非晶态合金也可以为了使饱和磁通密度更高、或调整磁致伸缩，而形成主相的非晶态相与α-Fe晶相的混相组织。α-Fe晶相是bcc结构。
本实施方式的Fe基非晶态合金中所含的Fe的添加量在上述的组成式中，以(100-a-b-c-x-y-z-t)表示，在后述的实验中，为65.9at％～77.4at％左右的范围内。通过像这样使Fe量高，就可以获得高磁化。
Fe基非晶态合金中所含的Ni的添加量a被规定在0at％～10at％的范围内。利用Ni的添加，可以降低玻璃化温度(Tg)，并且将换算玻璃化温度(Tg/Tm)维持为较高的值。在这里Tm是熔点。即使将Ni的添加量a增大到10at％左右，也可以获得非晶态。但是，一旦Ni的添加量a超过6at％，则换算玻璃化温度(Tg/Tm)及Tx/Tm(在这里Tx是结晶化开始温度)就会降低，非晶态形成能力降低，因此在本实施方式中，Ni的添加量a优选为0at％～6at％的范围内，如果进一步设为4at％～6at％的范围内，则可以稳定地获得低玻璃化温度(Tg)、和高换算玻璃化温度(Tg/Tm)。另外，可以维持高磁化。
Fe基非晶态合金中所含的Sn的添加量b被规定在0at％～3at％的范围内。即使将Sn的添加量b增大到3at％左右，也可以获得非晶态。但是，因Sn的添加，合金粉末中的酸素濃度增加，容易因Sn的添加而使耐腐蚀性降低。由此，将Sn的添加量限制为最小必要限度。另外，如果将Sn的添加量b设为3at％左右，则Tx/Tm就会大幅度降低，非晶态形成能力降低，因此将Sn的添加量b的优选的范围设定为0～2at％。或者，为确保高Tx/Tm，更优选Sn的添加量b为1at％～2at％的范围内。
然而，在本实施方式中，优选在Fe基非晶态合金中，不添加Ni和Sn双方，或者仅添加Ni或Sn的某一方。
例如在专利文献1(日本特开2008-169466号公报)中记载的发明中，可以看到很多同时添加Sn和Ni的实施例。另外，对于同时添加的效果，在专利文献1的[0043]栏等中也有记载，基本上是从退火处理(热处理)温度的降低和非晶态形成的观点评价的。
与之不同，本实施方式中，在添加Ni或Sn的情况下，仅添加某一方的目的不仅在于低玻璃化温度(Tg)以及高换算玻璃化温度(Tg/Tm)，还在于提高磁化并且提高耐腐蚀性。本实施方式中，可以获得与专利文献1的Fe基非晶态合金相比更高的磁化。
另外，作为替代Sn而同样地降低热处理温度的元素，也可以添加I n、Zn、Ga、Al等。但是，In、Ga价格高，Al与Sn相比很难利用水雾化来制作均匀的球状粉，Zn与Sn相比熔点高，因此有可能提高合金整体的熔点，因而在这些元素当中，更优选Sn。
Fe基非晶态合金中所含的Cr的添加量c被规定在0at％～6at％的范围内。Cr可以在合金中形成钝化氧化膜，从而可以提高Fe基非晶态合金的耐腐蚀性。例如在使用水雾化法制作Fe基非晶态合金粉末时，可以防止在合金熔液直接接触到水时、以及水雾化后的Fe基非晶态合金粉末的干燥工序中发生的腐蚀部分的产生。另一方面，因Cr的添加，会使玻璃化温度(Tg)变高，另外质量饱和磁化强度σs饱和磁化强度Is降低，因此有效的做法是将Cr的添加量c限制为最小必需限度。特别是，如果将Cr的添加量c设定为0at％～2at％的范围内，则可以维持低玻璃化温度(Tg)，因此优选。
更优选进一步将Cr的添加量c调整为1at％～2at％的范围内。不仅可以维持良好的耐腐蚀性，而且可以维持低玻璃化温度(Tg)，并且可以维持高磁化。
Fe基非晶态合金中所含的P的添加量x被规定在6.8at％～10.8at％的范围内。另外，Fe基非晶态合金中所含的C的添加量y被规定在2.2at％～9.8at％的范围内。通过将P及C的添加量规定在上述范围内，可以获得非晶态。
另外，本实施方式中，降低Fe基非晶态合金的玻璃化温度(Tg)，同时提高成为非晶态形成能力的指标的换算玻璃化温度(Tg/Tm)，然而因玻璃化温度(Tg)的降低，为了提高换算玻璃化温度(Tg/Tm)，需要降低熔点(Tm)。
本实施方式中，特别是通过将P的添加量x调整为8.8at％～10.8at％的范围内，可以有效地降低熔点(Tm)，从而可以提高换算玻璃化温度(Tg/Tm)。
一般来说，P作为半金属当中容易降低磁化的元素为人所知，为了获得高磁化，需要在一定程度上减少添加量。此外，如果将P的添加量x设为10.8at％，就会处于Fe-P-C的三元合金的共晶组成(Fe79.4P10.8C9.8)付近，因此超过10.8at％地添加P会导致熔点(Tm)的上升。所以，最好将P的添加量的上限设为10.8at％。另一方面，为了如上所述地有效地降低熔点(Tm)，提高换算玻璃化温度(Tg/Tm)，优选添加8.8at％以上的P。
另外，优选将C的添加量y调整为5.8at％～8.8at％的范围内。这样，就可以有效地降低熔点(Tm)，提高换算玻璃化温度(Tg/Tm)，以较高的值维持磁化。
Fe基非晶态合金中所含的B的添加量z被规定在0at％～4.2at％的范围内。另外，Fe基非晶态合金中所含的Si的添加量t被规定在0at％～3.9at％的范围内。这样，就可以获得非晶态，另外还可以将玻璃化温度(Tg)抑制得较低。
具体来说，可以将Fe基非晶态合金的玻璃化温度(Tg)设定为740K(开)以下。但是，如果超过4.2at％地添加，则磁化就会降低，因此优选将上限设为4.2at％。
另外，本实施方式中，(B的添加量z+Si的添加量t)优选为0at％～4at％的范围内。这样，就可以将Fe基非晶态合金的玻璃化温度(Tg)有效地设定为740K以下。另外，可以维持高磁化。
另外，本实施方式中，通过将B的添加量z设定为0at％～2at％的范围内，另外将Si的添加量t设定为0at％～1at％的范围内，可以更为有效地降低玻璃化温度(Tg)。更进一步，通过将(B的添加量z+Si的添加量t)设为0at％～2at％的范围内，可以将玻璃化温度(Tg)抑制为710K以下。
或者，本实施方式中，通过将B的添加量z设为0at％～3at％的范围内，将Si的添加量t设为0at％～2at％的范围内，以及将(B的添加量z+Si的添加量t)设为0at％～3at％的范围内，可以将玻璃化温度(Tg)抑制为720K以下。
专利文献2(日本特开2005-307291号公报)、专利文献3(日本特开2004-156134号公报)、以及专利文献4(日本特开2002-226956号公报)中记载的发明中所示的实施例中，B的添加量与本实施方式相比较高，另外(B的添加量z+Si的添加量t)也比本实施方式大。另外，在专利文献6(日本特开昭57-185957号公报)中记载的发明中，(B的添加量z+Si的添加量t)也比本实施方式大。
Si及B的添加在非晶态形成能力的提高方面发挥作用，然而由于玻璃化温度(Tg)容易上升，因此在本实施方式中，为尽可能地降低玻璃化温度(Tg)，将Si、B及Si+B的添加量抑制为最小必需限度。此外通过将B作为必需元素含有，不仅可以促进非晶态化，而且可以稳定地获得大粒径的非晶态合金。
此外，本实施方式中，可以降低玻璃化温度(Tg)，同时还提高磁化。
另外，本实施方式中，Si的添加量t/(Si的添加量t+P的添加量x)优选为0～0.36的范围内。另外，Si的添加量t/(Si的添加量t+P的添加量x)更优选为0～0.25的范围内。
虽然在专利文献2(日本特开2005-307291号公报)中记载的发明中也规定了Si的添加量t/(Si的添加量t+P的添加量x)的值，然而在本实施方式中，与专利文献2相比，可以将Si的添加量t/(Si的添加量t+P的添加量x)的值设定得更低。
本实施方式中，通过将Si的添加量t/(Si的添加量t+P的添加量x)设定为上述范围内，可以更为有效地降低玻璃化温度(Tg)，并且提高换算玻璃化温度(Tg/Tm)。
而且，虽然在专利文献4(日本特开2002-226956号公报)记载的发明中，也规定了Si的添加量t/(Si的添加量t+P的添加量x)的值，然而将Al作为必需元素，因而构成元素不同。另外，B的含量等也与本实施方式不同。而且，专利文献5(日本特开2002-15131号公报)中记载的发明也将Al作为必需元素。
本实施方式的Fe基非晶态合金更优选组成式以Fe100-c-x-y-z-tCrcPxCyBzSit表示，1at％≤c≤2at％，8.8at％≤x≤10.8at％，5.8at％≤y≤8.8at％，1at％≤z≤2at％，0at％＜t≤1at％。
这样，就可以使玻璃化温度(Tg)为720K以下，可以使换算玻璃化温度(Tg/Tm)为0.57以上，可以使饱和磁化强度Is为1.25以上，可以使质量饱和磁化强度σs为175×10-6Wbm/kg以上。
另外，本实施方式的Fe基非晶态合金更优选组成式以Fe100-a-c-x-y-z-tNiaCrcPxCyBzSit表示，4at％≤a≤6at％，1at％≤c≤2at％，8.8at％≤x≤10.8at％，5.8at％≤y≤8.8at％，1at％≤z≤2at％，0at％＜t≤1at％。
这样，就可以使玻璃化温度(Tg)为705K以下，可以使换算玻璃化温度(Tg/Tm)为0.56以上，可以使饱和磁化强度I s为1.25以上，可以使质量饱和磁化强度σs为170×10-6Wbm/kg以上。
另外，本实施方式的Fe基非晶态合金更优选组成式以Fe100-a-c-x-y-zNiaCrcPxCyBz表示，4at％≤a≤6at％，1at％≤c≤2at％，8.8at％≤x≤10.8at％，5.8at％≤y≤8.8at％，1at％≤z≤2at％。
这样，就可以使玻璃化温度(Tg)为705K以下，可以使换算玻璃化温度(Tg/Tm)为0.56以上，可以使饱和磁化强度I s为1.25以上，可以使质量饱和磁化强度σs为170×10-6Wbm/kg以上。
另外，本实施方式的Fe基非晶态合金中，可以使ΔTx＝Tx-Tg大致上为20K以上，根据组成可以使ΔTx为40K以上，从而可以进一步提高非晶态形成能力。
本实施方式中，可以将由上述的组成式构成的Fe基非晶态合金例如利用雾化法制成粉末状，或者利用液体急冷法制成带状(ribbon状)。
而且，本实施方式的Fe基非晶态合金中，也可以作为不可避免的杂质混入微量的Ti、Al、Mn等元素。
本实施方式的Fe基非晶态合金粉末例如适用于利用粘合材料固化成形的图1所示的圆环状的压粉磁芯1或图2所示的线圈内嵌式压粉磁芯2中。
图2(a)、(b)所示的线圈内嵌式磁芯(电感器元件)2具有压粉磁芯3、和被所述压粉磁芯3覆盖的线圈4。
Fe基非晶态合金粉末由近似球状或椭圆体状等构成。所述Fe基非晶态合金粉末在磁芯中存在多个，形成各Fe基非晶态合金粉末之间由所述粘合材料绝缘的状态。
另外，作为所述粘合材料，可以举出环氧树脂、硅酮树脂、硅酮橡胶、酚醛树脂、尿素树脂、密胺树脂、PVA(聚乙烯醇)、丙烯酸树脂等液状或粉末状的树脂或者橡胶、水玻璃(Na2O-SiO2)、氧化物玻璃粉末(Na2O-B2O3-SiO2、PbO-B2O3-SiO2、PbO-BaO-SiO2、Na2O-B2O3-Z nO、CaO-BaO-SiO2、Al2O3-B2O3-SiO2、B2O3-SiO2)、利用溶胶凝胶法生成的玻璃状物质(以SiO2、Al2O3、ZrO2、TiO2等为主成分的物质)等。
另外，作为润滑剂，可以使用硬脂酸锌、硬脂酸铝等。粘合材料的混合比为5质量％以下，润滑剂的添加量为0.1质量％～1质量％左右。
在将压粉磁芯冲压成形后，为了缓解Fe基非晶态合金粉末的应力应变而实施热处理，而在本实施方式中，可以降低Fe基非晶态合金的玻璃化温度(Tg)，从而可以使磁芯的最佳热处理温度比以往低。这里所说的“最佳热处理温度”是可以对Fe基非晶态合金粉末有效地缓解应力应变，使磁芯损耗为最小限度的针对磁芯成形体的热处理温度。例如，在N2气、Ar气等惰性气氛中，将升温速度设为40℃/min，在到达给定的热处理温度后在该热处理温度保持1小时，将此后磁芯损耗W达到最小时的所述热处理温度认定为最佳热处理温度。
对于压粉磁芯成形后实施的热处理温度T1，考虑到树脂的耐热性等，设定为最佳热处理温度T2以下的较低温度。此外，本实施方式中，由于可以使最佳热处理温度T2比以往更低，因此可以使(最佳热处理温度T2-磁芯成形后的热处理温度T1)比以往更小。
由此，本实施方式中，利用磁芯成形后实施的热处理温度T1的热处理也可以比以往更为有效地缓解Fe基非晶态合金粉末的应力应变，另外，由于本实施方式的Fe基非晶态合金维持了高磁化，因此可以确保所需的电感，并且可以实现磁芯损耗(W)的减少，从而可以在安装于电源中时获得高电源效率(η)。
具体来说，本实施方式中，在Fe基非晶态合金中，可以将玻璃化温度(Tg)设定为740K以下，可以优选设定为710K以下。另外，可以将换算玻璃化温度(Tg/Tm)设定为0.52以上，可以优选设定为0.54以上，可以更优选为设定为0.56以上。另外，可以将质量饱和磁化强度σs设定为140(×10-6Wbm/kg)以上，另外可以将饱和磁化强度Is设定为1T以上。
另外，作为磁芯特性，可以将最佳热处理温度设定为693.15K(420℃)以下，优选设定为673.15K(400℃)以下。另外，可以将磁芯损耗W设定为90(kW/m3)以下，优选设定为60(kW/m3)以下。
本实施方式中，如图2(b)的线圈内嵌式压粉磁芯2中所示，在线圈4中，可以使用扁立线圈。所谓扁立线圈，表示的是以扁线的短边作为内径面纵向卷绕而成的线圈。
根据本实施方式，由于可以降低Fe基非晶态合金的最佳热处理温度，因此可以在小于粘合材料的耐热温度的热处理温度下恰当地缓解应力应变，提高压粉磁芯3的导磁率μ，所以可以使用与圆线线圈相比各匝中的导体的截面积大的扁立线圈，从而可以用较少的匝数来获得所需的高电感L。像这样，在本发明中，由于可以在线圈4中使用各匝中的导体的截面积大的扁立线圈，因此可以减小直流电阻Rdc，从而可以抑制放热及铜损。
另外，本实施方式中，可以将磁芯成形后的热处理温度T1设定为553.15K(280℃)～623.15K(350℃)左右。
而且，本实施方式的Fe基非晶态合金的组成可以用ICP-MS(高频电感耦合质量分析装置)等来测定。
实施例
(求出最佳热处理温度与玻璃化温度(Tg)的关系的实验)
制造出由下述的表1所示的各组成构成的各Fe基非晶态合金。这些合金都是利用液体急冷法以ribbon状形成的合金。
而且，No.1的试样是比较例，No.2～8是实施例。
[表1]
Figure BDA0000132440120000141
表1的各试样为非晶态的情况是利用XRD(X射线衍射装置)确认的。另外，利用DSC(差示扫描量热仪)测定了居里温度(Tc)、玻璃化温度(Tg)、结晶化开始温度(Tx)、熔点(Tm)(升温速度为，Tc、Tg、Tx是0.67K/sec，Tm是0.33K/sec)。
另外，利用VSM(振动试样型磁力计)测定出表1所示的饱和磁化强度Is和质量饱和磁化强度σs。
表1的磁芯特性的实验中所用的是图1所示的圆环状的压粉磁芯，将表1所示的各Fe基非晶态合金的粉末与3质量％的树脂(丙烯酸树脂)、0.3质量％的润滑剂(硬脂酸锌)混合，以600MPa的冲压压力，制成外径20mm、内径12mm、高6.8mm的环形6.5mm见方、高3.3mm的磁芯成形体，再在N2气气氛下，以0.67K/sec(40℃/min)的升温速度、573.15K(300℃)的热处理温度、1小时的保持时间成形而得。
表1所示的“最佳热处理温度”是指，在对所述磁芯成形体以0.67K/sec(40℃/min)的升温速度、1小时的保持时间实施热处理时，可以最大地减少压粉磁芯的磁芯损耗的理想的热处理温度。表1所示的最佳热处理温度最低为633.15K(360℃)，是比实际中对磁芯成形体实施的热处理温度(573.15K)更高的值。
表1所示的压粉磁芯的磁芯损耗(W)的评价是使用岩通计测(株)制SY-8217 BH分析仪以100kHz的频率、25mT的最大磁通密度求出的。另外，导磁率(μ)是使用阻抗分析仪以100KHz的频率测定的。
图3是表示表1的压粉磁芯的最佳热处理温度与磁芯损耗(W)的关系的图。如图3所示，可知为了将磁芯损耗(W)设定为90kW/m3以下，需要将最佳热处理温度设定为693.15K(420℃)以下。
另外，图4是表示合金的玻璃化温度(Tg)与表1的压粉磁芯的最佳热处理温度的关系的图。如图4所示，可知为了将最佳热处理温度设定为693.15K(420℃)以下，需要将玻璃化温度(Tg)设定为740K(466.85℃)以下。
另外，根据图3可知，为了将磁芯损耗(W)设定为60kW/m3以下，需要将最佳热处理温度设定为673.15K(400℃)以下。另外根据图4可知，为了将最佳热处理温度设定为673.15K(400℃)以下，需要将玻璃化温度(Tg)设定为710K(436.85℃)以下。
如上所述，根据表1、图3及图4的实验结果，将本实施例的玻璃化温度(Tg)的适用范围设定为740K(466.85℃)以下。另外，在本实施例中，将710K(436.85℃)以下的玻璃化温度(Tg)设为优选的适用范围。
(B添加量及Si添加量的实验)
制造出由以下的表2所示的各组成构成的各Fe基非晶态合金。各试样是利用液体急冷法以ribbon状形成的合金。
[表2]
Figure BDA0000132440120000151
表2所示的试样No.9～No.15(都是实施例)中，将Fe量、Cr量及P量固定，使C量、B量及Si量变化。另外，试样No.2(实施例)中，使Fe量比试样No.9～No.15的Fe量略小。试样No.16、17(比较例)中，与试样No.2组成接近，然而与试样No.2相比更多地添加了Si。
从表2所示可知，通过将B的添加量z设定为0at％～4.2at％的范围内，此外将Si的添加量t设定为0at％～3.9at％的范围内，就可以形成非晶态，并且可以将玻璃化温度(Tg)设定为740K(466.85℃)以下。
另外，从表2所示可知，通过将B的添加量z设定为0at％～2at％的范围内，可以更为有效地降低玻璃化温度(Tg)。另外可知，通过将Si的添加量t设定为0at％～1at％的范围内，可以更为有效地降低玻璃化温度(Tg)。
另外可知，通过将(B的添加量z+Si的添加量t)设为0at％～4at％的范围内，可以更为可靠地将玻璃化温度(Tg)设定为740K(466.85℃)以下。
另外可知，通过将B的添加量z设定为0at％～2at％的范围内，将Si的添加量t设定为0at％～1at％，此外将(B的添加量z+Si的添加量t)设定为0at％～2at％的范围内，可以将玻璃化温度(Tg)设定为710K(436.85℃)以下。
或者，可知通过将B的添加量z设定为0at％～3at％的范围内，将Si的添加量t设定为0at％～2at％，此外将(B的添加量z+Si的添加量t)设为0at％～3at％的范围内，可以将玻璃化温度(Tg)设定为720K(446.85℃)以下。
另外，表2所示的实施例中，换算玻璃化温度(Tg/Tm)都为0.540以上。此外，可以使质量饱和磁化强度σs为176(×10-6Wbm/kg)以上，另外可以使饱和磁化强度Is为1.27以上。
另外，表2所示的作为比较例的试样No.16、17中，玻璃化温度(Tg)大于740K(466.85℃)。
(Ni的添加量的实验)
制造出由以下的表3所示的各组成构成的各Fe基非晶态合金。各试样是利用液体急冷法以ribbon状形成的合金。
[表3]
Figure BDA0000132440120000171
表3所示的试样No.18～No.25(都是实施例)中，将Cr、P、C、B、Si的添加量固定，使Fe量、Ni量变化。如表3所示，可知即使将Ni的添加量a增大到10at％，也可以获得非晶态。另外，任意一个试样的玻璃化温度(Tg)都是720K(446.85℃)以下，换算玻璃化温度(Tg/Tm)都是0.54以上。
图5是表示合金的Ni添加量与玻璃化温度(Tg)的关系的图。图6是表示合金的Ni添加量与结晶化开始温度(Tx)的关系的图。图7是表示合金的Ni添加量与换算玻璃化温度(Tg/Tm)的关系的图。图8是表示合金的Ni添加量与Tx/Tm的关系的图。
如图5、图6所示，可知当增加Ni的添加量a时，玻璃化温度(Tg)及结晶化开始温度(Tx)就会慢慢地降低。
另外，如图7、图8所示，即使将Ni添加量a增大到6at％左右，也可以维持高换算玻璃化温度(Tg/Tm)及Tx/Tm，然而当Ni添加量a超过6at％时，换算玻璃化温度(Tg/Tm)及Tx/Tm就会急剧地降低。
本实施例中，不仅需要玻璃化温度(Tg)的降低，而且需要增大换算玻璃化温度(Tg/Tm)而提高非晶态形成能力，因此将Ni添加量a的范围设为0at％～10at％，优选地将范围设定为0at％～6at％。
另外可知，如果将Ni添加量a设定为4at～6at％的范围内，则可以降低玻璃化温度(Tg)，并且可以稳定地获得高换算玻璃化温度(Tg/Tm)及Tx/Tm。
(Sn的添加量的实验)
制造出由以下的表4所示的各组成构成的各Fe基非晶态合金。各试样是利用液体急冷法以ribbon状形成的合金。
[表4]
Figure BDA0000132440120000181
表4所示的试样No.26～No.29中，将Cr、P、C、B、Si的添加量固定，使Fe量及Sn量变化。可知即使将Sn量增大到3at％，也可以获得非晶态。
但是，如表4所示，可知当增加Sn的添加量b时，合金粉末的氧浓度即增加，耐腐蚀性降低。在耐腐蚀性低的情况下，为了提高耐腐蚀性而添加Cr，然而会使饱和磁化强度Is和质量饱和磁化强度σs降低。由此可知，需要将添加量b抑制为最小必需限度。
图9是表示合金的Sn添加量与玻璃化温度(Tg)的关系的图。图10是表示合金的Sn添加量与结晶化开始温度(Tx)的关系的图。图11是表示合金的Sn添加量与换算玻璃化温度(Tg/Tm)的关系的图。图12是表示合金的Sn添加量与Tx/Tm的关系的图。
如图9所示，当增加Sn的添加量b时，就可以看到玻璃化温度(Tg)降低的趋势。
另外，如图12所示，可知当将Sn的添加量b设为3at％时，Tx/Tm就会降低，非晶态形成能力恶化。
所以，本实施例中，为了抑制耐腐蚀性的降低，并且维持高非晶态形成能力，将Sn的添加量b设为0at％～3at％的范围内，并将0at％～2at％作为优选的范围。
而且，当将Sn的添加量b设为2at％～3at％时，即如上所述，Tx/Tm变小，然而可以提高换算玻璃化温度(Tg/Tm)。
另外，如各表中所示，除了试样No.7以外，各Fe基非晶态合金中都不含有Ni及Sn双方，或者含有Ni或Sn的某一方。另一方面，试样No.7虽然含有Ni及Sn双方，然而与其他的试样相比磁化略微变小，所以可知，通过不含有Ni及Sn双方，或者含有Ni或Sn的某一方，可以提高磁化。
(P的添加量及C的添加量的实验)
制造出由以下的表5所示的各组成构成的各Fe基非晶态合金。各试样是利用液体急冷法以ribbon状形成的合金。
[表5]
Figure BDA0000132440120000191
表5的试样No9、10、12、14、15、30～33(都是实施例)中，将Fe、Cr的添加量固定，使P、C、B、Si的添加量变化。
如表5所示，可知如果将P的添加量x在6.8at％～10.8at％的范围内调整，将C的添加量y在2.2at％～9.8at％的范围内调整，则可以获得非晶态。另外，在任意的实施例中都可以使玻璃化温度(Tg)为740K(466.85℃)以下，可以使换算玻璃化温度(Tg/Tm)为0.52以上。
图13是表示合金的P的添加量x与熔点(Tm)的关系的图。图14是表示合金的C的添加量y与熔点(Tm)的关系的图。
本实施例中，可以获得740K(466.85℃)以下、优选710K(436.85℃)以下的玻璃化温度(Tg)，然而因玻璃化温度(Tg)的降低，为提高以Tg/Tm表示的非晶态形成能力，就需要降低熔点(Tm)。而且，如图13、图14所示，可以认为，与C量相比，熔点(Tm)对P量的依赖性更高。
特别是可知，如果将P的添加量x设定为8.8at％～10.8at％的范围内，则可以有效地降低熔点(Tm)，从而可以提高换算玻璃化温度(Tg/Tm)。
而且可知，如果将C的添加量y的优选的范围设定为5.8at％～8.8at％的范围内，则熔点(Tm)很容易降低，从而可以提高换算玻璃化温度(Tg/Tm)。
另外，表5所示的各实施例中，可以使质量饱和磁化强度σs为176×10-6Wbm/kg以上，另外可以使饱和磁化强度Is为1.27T以上。
另外，本实施例中，Si的添加量t/(Si的添加量t+P的添加量x)全都在0～0.36的范围内。另外，优选将Si的添加量t/(Si的添加量t+P的添加量x)设定为0～0.25的范围内。例如表2所示的试样No.2的Si的添加量t/(Si的添加量t+P的添加量x)超过0.25。与之不同，表5所示的各实施例中，Si的添加量t/(Si的添加量t+P的添加量x)都在0.25以下，可知通过将Si的添加量t/(Si的添加量t+P的添加量x)设定得较低，就可以有效地降低玻璃化温度(Tg)，并且还可以确保换算玻璃化温度(Tg/Tm)是0.52以上(优选0.54以上)的较高的值。
另外，添加Si的方式中的Si的添加量t/(Si的添加量t+P的添加量x)的下限值优选为0.08。
像这样，即使添加Si，然而通过使Si量在与P量的比中减小，就可以有效地降低玻璃化温度(Tg)，并且可以提高换算玻璃化温度(Tg/Tm)。
(Cr的添加量的实验)
制造出由以下的表6所示的组成的各试样构成的各Fe基非晶态合金。各试样是利用液体急冷法以ribbon状形成的合金。
[表6]
表6的各试样中，将Ni、P、C、B、Si的添加量固定，使Fe、Cr的添加量变化。如表6所示，可知当增加Cr的添加量时，合金粉末的氧浓度慢慢地降低，耐腐蚀性提高。
图15是表示合金的Cr的添加量与玻璃化温度(Tg)的关系的图。图16是表示合金的Cr的添加量与结晶化温度(Tx)的关系的图。图17是表示合金的Cr的添加量与饱和磁化强度Is的关系的图。
如图15所示，可知当增加Cr的添加量时，玻璃化温度(Tg)慢慢地变大。另外，如表6及图17所示，可知通过增加Cr的添加量，质量饱和磁化强度σs及饱和磁化强度Is慢慢地降低。
如图15及表6所示，为了使玻璃化温度(Tg)低，并且可以获得140×10-6Wbm/kg以上的质量饱和磁化强度σs、1T以上的饱和磁化强度Is，将Cr的添加量c设定为0at％～6at％的范围内。另外，将Cr的优选的添加量c设定为0at％～2at％的范围内。如图15所示，通过将Cr的添加量c设定为0at％～2at％的范围内，无论Cr量如何，都可以将玻璃化温度(Tg)设定为较低的值。
此外可知，通过将Cr的添加量c设为1at％～2at％的范围内，可以提高耐腐蚀性，并且可以稳定地获得较低的玻璃化温度(Tg)，此外还可以维持高磁化。
另外，表6的实施例中都可以使玻璃化温度(Tg)为700K(426.85℃)以下，使换算玻璃化温度(Tg/Tm)为0.55以上。
(针对使用试样No.3、5、6的各Fe基非晶态合金的粉末成形的线圈内嵌式压粉磁芯的磁芯特性的实验)
表7所示的试样No.3、5、6与已经在表1中所示的试样相同。即，利用水雾化法制作各Fe基非晶态合金的粉末，再在表1的说明部分所记载的图1的圆环状的压粉磁芯的制作条件下，将各压粉磁芯成形。
在以下的表7中，表示出各试样No.3、5、6的粉末特性及磁芯特性(与表1相同)。
[表7]
而且，表7所示的粒度是使用日机装(株)制的Microtrack粒度分布测定装置MT300EX测定的。
然后，使用试样No.3、5、6的各Fe基非晶态合金粉末成形，使用将如图2所示的线圈4封入压粉磁芯3中而得的线圈内嵌式压粉磁芯，分别测定出电感(L)、磁芯损耗(W)及电源效率(η)。
电感(L)是使用L RC测定计测定的。另外，电源效率(η)是将线圈内嵌式压粉磁芯安装于电源中而测定的。而且，将电源效率(η)的测定频率设为300kHz。而且，使用了上述No.3、5、6的各合金粉末的线圈内嵌式压粉磁芯如下制成，即，将各试样合金粉末与3质量％的树脂(丙烯酸树脂)、0.3质量％的润滑剂(硬脂酸锌)混合，再向上述合金粉末与树脂等的混合材料中封入2.5匝的线圈，在该状态下，以600MPa的冲压压力形成6.5mm见方、高3.3mm的磁芯成形体，再在N2气气氛下以0.03K/sec(2℃/min)的升温速度升温，在623.15K(350℃)的热处理温度下保持1小时而制成。
图18是表示与图2所示的相同的各线圈内嵌式压粉磁芯的频率与电感的关系的图。图19是同样地表示各线圈内嵌式压粉磁芯的频率与磁芯损耗W(最大磁通密度固定为25mT)的关系的图。图20是表示输出电流与电力转换效率(η)的关系的曲线图。
如图18所示，可知使用了Fe基非晶态合金粉末的线圈内嵌式压粉磁芯的最佳热处理温度越低，则越可以提高电感(L)。
另外，如图19所示，可知使用了Fe基非晶态合金粉末的线圈内嵌式压粉磁芯的最佳热处理温度越低，则越可以减少磁芯损耗(W)。
此外，如图20所示，可知使用了Fe基非晶态合金粉末的线圈内嵌式压粉磁芯的最佳热处理温度越低，则越可以提高电源效率(η)。
特别是可知，当线圈内嵌式压粉磁芯的最佳热处理温度为673.15K(400℃)以下时，可以有效地减少磁芯损耗(W)，并且可以有效地提高电源效率(η)。
(针对本实施例的Fe基非晶态合金粉末、以及以往品(线圈内嵌式压粉磁芯)的磁芯特性的实验)
测定频率设为300kHz，以使电感约为0.5μH的方式调整了各线圈内嵌式压粉磁芯的制作条件。
实验中，作为实施例使用试样No5、6的各Fe基非晶态合金的粉末制成线圈内嵌式压粉磁芯。
使用了试样No.5的试样的线圈内嵌式压粉磁芯(电感L＝0.49μH)如下制成，即，将Fe基非晶态合金粉末与3质量％的树脂(丙烯酸树脂)、0.3质量％的润滑剂(硬脂酸锌)混合，再在封入2.5匝的线圈的状态下，以600MPa的冲压压力，制成6.5mm见方、高2.7mm的磁芯成形体，再在N2气气氛下，将热处理温度设为350℃(升温速度2℃/min)成形而得。
另外，使用了试样No.6的试样的线圈内嵌式压粉磁芯(电感L＝0.5μH)如下制成，即，将Fe基非晶态合金粉末与3质量％的树脂(丙烯酸树脂)、0.3质量％的润滑剂(硬脂酸锌)混合，再在封入2.5匝的线圈的状态下，以600MPa的冲压压力，制成6.5mm见方、高2.7mm的磁芯成形体，再在N2气气氛下，将热处理温度设为320℃(升温速度2℃/min)成形而得。
另外，市售品1是磁性粉末由羰基Fe粉构成的线圈内嵌式压粉磁芯，市售品2是由Fe基非晶态合金粉末构成的线圈内嵌式压粉磁芯，市售品3是磁性粉末由FeCrSi合金构成的线圈内嵌式压粉磁芯，电感L都是0.5μH。
图21中，表示出各试样的输出电流与电源效率(η)的关系。如图21所示，可知本实施例能够获得比各市售品更高的电源效率(η)。
(针对使用本实施例的Fe基非晶态合金粉末、以及比较例的Fe基晶态合金粉末形成的各线圈内嵌式压粉磁芯的实验)
作为实施例将试样No.6的Fe基非晶态合金粉末与3质量％的树脂(丙烯酸树脂)、0.3质量％的润滑剂(硬脂酸锌)混合，再封入图2(b)所示的扁立线圈，在该状态下，以600MPa的冲压压力，制成6.5mm见方、高2.7mm的磁芯成形体，再在N2气气氛下，将热处理温度设为320℃(升温速度2℃/min)而制成线圈内嵌式压粉磁芯。
另外，作为比较例准备了使用Fe基晶态合金粉末的市售品的线圈内嵌式压粉磁芯。
实验中，作为实施例，使用导体的宽度尺寸为0.87mm、厚度为0.16mm的扁立线圈，将匝数设为7，制成电感(100kHz)为3.31μH的线圈内嵌式压粉磁芯(3.3μH相当品)。
另外，实验中，作为实施例，使用导体的宽度尺寸为0.87mm、厚度为0.16mm的扁立线圈，将匝数设为10，制成电感(100kHz)为4.84μH的线圈内嵌式压粉磁芯(4.7μH相当品)。
另外，实验中，作为比较例的线圈内嵌式压粉磁芯，准备了线圈为导体的直径是0.373mm的圆线线圈、匝数为10.5匝、电感(100kHz)为3.48μH的线圈内嵌式压粉磁芯(3.3μH相当品)。
另外，实验中，作为比较例的线圈内嵌式压粉磁芯，准备了线圈为导体的直径是0.352mm的圆线线圈、匝数为12.5匝、电感(100kHz)为4.4μH的线圈内嵌式压粉磁芯(4.7μH相当品)。
实施例的线圈内嵌式压粉磁芯中，使用了扁立线圈，比较例的线圈内嵌式压粉磁芯中，使用了圆线线圈，这是因为，实施例的Fe基非晶态合金粉末的导磁率μ高达25.9(参照表1)，而比较例的Fe基晶态合金粉末的导磁率μ低至19.2。
如果想要提高电感L的值，则必须相应地增多线圈的匝数，而如果像比较例那样导磁率μ很低，则与实施例相比，必须进一步增多匝数。
对于线圈的各匝中的导体的截面积，如果使用上述的扁立线圈及圆线线圈的各尺寸计算，则实施例中所用的扁立线圈比圆线线圈更大。由此，本实验中所用的扁立线圈与圆线线圈相比，在压粉磁芯内无法在匝数上超出。如果因增多扁立线圈的匝数，而使位于线圈的上下的压粉磁芯的厚度变得非常薄，则增加匝数而得的电感L的增大效果就会变小，其结果是，无法获得给定的高电感L。
由此，比较例中，使用将各匝中的导体的截面积比扁立线圈更小地制成的圆线线圈而在匝数上超出，以可以获得给定的高电感L的方式调整。
与之不同，实施例中由于压粉磁芯的导磁率μ高，因此与比较例相比可以减少匝数而获得给定的高电感，所以在实施例中，可以使用与圆线线圈相比各匝中的导体的截面积更大的扁立线圈。虽然是理所当然的，然而在实施例的使用了Fe基非晶态合金粉末的线圈内嵌式压粉磁芯中，也会在使用扁立线圈而所需电感进一步变高的情况下，因匝数增大，使线圈上下的压粉磁芯的厚度变薄，从而无法期待足够的电感的增大效果，然而本实施例可以在比比较例更宽范围的电感的调整中使用扁立线圈。
此外，在实验中，测定出实施例的3.3μH相当品及4.7μH相当品、比较例的3.3μH相当品及4.7μH相当品的线圈的直流电阻Rdc。将该实验结果表示于表8中。
[表8]
Figure BDA0000132440120000251
如上所述，在比较例中，使用了圆线线圈，然而如表8所示，使用了圆线线圈的比较例中，直流电阻Rdc变大。由此，在比较例的线圈内嵌式压粉磁芯中，无法恰当地抑制放热、铜损的损耗。
与之不同，在实施例中，由于如上所述，可以提高Fe基非晶态合金粉末的导磁率μ，因此可以使用与本实验中所用的与圆线线圈相比截面积大的扁立线圈，从而可以用较少的匝数获得所需的高电感L。像这样，在本实施例的线圈内嵌式压粉磁芯中，由于可以在线圈中使用截面积大的扁立线圈，因此如表8所示，可以与比较例相比减小直流电阻Rdc，从而可以恰当地抑制放热、铜损的损耗。
然后，使用表8所示的实施例的线圈内嵌式压粉磁芯(4.7μH相当品)、及比较例的线圈内嵌式压粉磁芯(4.7μH相当品)，测定出相对于输出电流的电源效率(η)。
图23(a)、(b)是表示将测定频率设为300kHz时的实施例及比较例的各4.7μH相当品的输出电流与电源效率(η)的关系的实验结果，图24(a)、(b)是表示将测定频率设为500kHz时的实施例及比较例的各4.7μH相当品的输出电流与电源效率(η)的关系的实验结果。而且，在输出电流为0.1A～1A的范围中，特别是在图24(a)中，可以看到实施例与比较例的曲线图叠加，因此在图23(b)、图24(b)中，将输出电流为0.1A～1A的范围内的电源效率(η)的实验结果放大表示。
如图23及图24所示，可知本实施例可以获得与比较例相比更高的电源效率(η)。
符号的说明
1、3 压粉磁芯
2 线圈内嵌式压粉磁芯
4 线圈(扁立线圈)

Claims (20)

1.一种Fe基非晶态合金，其特征在于，
组成式以Fe100-a-b-c-x-y-z-tNiaSnbCrcPxCyBzSit表示，0at％≤a≤10at％，0at％≤b≤3at％，0at％≤c≤6at％，6.8at％≤x≤10.8at％，2.2at％≤y≤9.8at％，0at％≤z≤4.2at％，0at％≤t≤3.9at％。
2.根据权利要求1所述的Fe基非晶态合金，其中，
仅添加了Ni与Sn当中的某一者。
3.根据权利要求1或2所述的Fe基非晶态合金，其中，
Ni的添加量a为0at％～6at％的范围内。
4.根据权利要求3所述的Fe基非晶态合金，其中，
Ni的添加量a为4at％～6at％的范围内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的Fe基非晶态合金，其中，
Sn的添加量b为0at％～2at％的范围内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的Fe基非晶态合金，其中，
Cr的添加量c为0at％～2at％的范围内。
7.根据权利要求6所述的Fe基非晶态合金，其中，
Cr的添加量c为1at％～2at％的范围内。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的Fe基非晶态合金，其中，
P的添加量x为8.8at％～10.8at％的范围内。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的Fe基非晶态合金，其中，
C的添加量y为5.8at％～8.8at％的范围内。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的Fe基非晶态合金，其中，
B的添加量z为0at％～2at％的范围内。
11.根据权利要求10所述的Fe基非晶态合金，其中，
B的添加量z为1at％～2at％的范围内。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的Fe基非晶态合金，其中，
Si的添加量t为0at％～1at％的范围内。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的Fe基非晶态合金，其中，
(B的添加量z+Si的添加量t)为0at％～4at％的范围内。
14.根据权利要求1至9中任一项所述的Fe基非晶态合金，其中，
B的添加量z为0at％～2at％的范围内，Si的添加量t为0at％～1at％的范围内，以及(B的添加量z+Si的添加量t)为0at％～2at％的范围内。
15.根据权利要求1至9中任一项所述的Fe基非晶态合金，其中，
B的添加量z为0at％～3at％的范围内，Si的添加量t为0at％～2at％的范围内，以及(B的添加量z+Si的添加量t)为0at％～3at％的范围内。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的Fe基非晶态合金，其中，
Si的添加量t/(Si的添加量t+P的添加量x)为0～0.36的范围内。
17.根据权利要求16所述的Fe基非晶态合金，其中，
Si的添加量t/(Si的添加量t+P的添加量x)为0～0.25的范围内。
18.一种压粉磁芯，其特征在于，
将权利要求1至17中任一项所述的Fe基非晶态合金的粉末利用粘合材料固化成形而成。
19.一种线圈内嵌式压粉磁芯，其特征在于，
具有将权利要求1至17中任一项所述的Fe基非晶态合金的粉末利用粘合材料固化成形而成的压粉磁芯、和被所述压粉磁芯覆盖的线圈。
20.根据权利要求19所述的线圈内嵌式压粉磁芯，其中，
所述线圈为扁立线圈。
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