CN106716569B - 非晶合金磁芯和其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种非晶合金磁芯，其具备层叠体，所述层叠体是非晶合金薄带层叠而得到的，且具有：前述非晶合金薄带的宽度方向的一个端面和另一个端面、以及与前述非晶合金薄带的层叠方向正交的内周面和外周面、以及以前述一个端面的一部分为起点并以前述宽度方向为深度方向的孔。

Description

非晶合金磁芯和其制造方法
技术领域
本发明涉及非晶合金磁芯和其制造方法。
背景技术
非晶合金具有优异的磁特性，因此作为电力配电用变压器、电子/电气电路用变压器等的磁芯(芯)的材料而被采用。
非晶合金制的磁芯(以下，称为“非晶合金磁芯”)与硅钢板(电磁钢板)制的磁芯相比，抑制无负载时的电流的损失至约1/3，因此期待作为近年来的适于节能化的磁芯。
非晶合金磁芯的制作中使用的非晶合金薄带(非晶合金带)一般通过单辊法，从喷嘴向旋转的铜合金制的冷却辊上排出合金熔液，进行骤冷，从而制造。
对于非晶合金磁芯为了得到适当的磁特性，大多数情况下，使非晶合金薄带层叠而制作非晶合金磁芯后进行热处理。
例如，日本特开2007-234714号公报中公开了，非晶合金磁芯的热处理温度与非晶合金磁芯的铁损(芯损)或Hc(矫顽力)之间的关系。
另外，日本特表2001-510508号公报中公开了，非晶合金磁芯的热处理温度与非晶合金磁芯的励磁力之间的关系。
发明内容
发明要解决的问题
如上述那样，为了对非晶合金磁芯赋予适当的磁特性，重要的是，对非晶合金磁芯在适当的热处理条件下实施热处理。
然而，以往的非晶合金磁芯中，存在热处理条件的适当化困难或复杂之类的问题。其理由是由于，热处理中，磁芯内部的温度曲线与磁芯表面的温度曲线大多不一致。因此，以往大多数情况下，边确认热处理条件与实际得到的磁特性之间的关系边重复热处理条件的调整，从而可以确定最终的热处理条件。
本发明是鉴于上述情况而作出的，以达成以下目的为课题。
即，本发明的目的在于，提供：热处理条件的适合化容易的非晶合金磁芯和其制造方法。
用于解决问题的方案
用于解决上述课题的具体的手段如以下所述。
<1>一种非晶合金磁芯，其具备层叠体，所述层叠体是非晶合金薄带层叠而得到的，且具有：前述非晶合金薄带的宽度方向的一个端面和另一个端面、以及与前述非晶合金薄带的层叠方向正交的内周面和外周面、以及以前述一个端面的一部分为起点并以前述宽度方向为深度方向的孔。
<2>根据<1>所述的非晶合金磁芯，其中，从前述一个端面侧观察时，前述孔的中心与前述层叠体的厚度方向的中心线之间的最短距离相对于前述层叠体的厚度为10％以下。
<3>根据<1>或<2>所述的非晶合金磁芯，其中，从前述一个端面侧观察时，前述孔的整体被包含在前述一个端面中的与从前述内周面的长度方向的一端至另一端为止的范围相应的范围中。
<4>根据<1>～<3>中任一项所述的非晶合金磁芯，其中，从前述一个端面侧观察时，前述孔的中心与前述层叠体的长度方向的中心线之间的最短距离相对于前述层叠体的长度方向长度为20％以下。
<5>根据<1>～<4>中任一项所述的非晶合金磁芯，其中，前述孔的深度相对于前述一个端面与前述另一个端面之间的距离为30％～70％。
<6>根据<1>～<5>中任一项所述的非晶合金磁芯，其中，前述孔的宽度为1.5mm以上。
<7>根据<1>～<6>中任一项所述的非晶合金磁芯，其中，将前述层叠体的厚度(mm)设为T，将非晶合金磁芯的填充系数(％)设为LF时，前述孔的宽度低于由数学式〔T×(100-LF)/100〕算出的值。
<8>根据<1>～<7>中任一项所述的非晶合金磁芯，其中，前述孔的宽度为3.5mm以下。
<9>根据<1>～<8>中任一项所述的非晶合金磁芯，其中，前述孔的长度为1.5mm～35mm。
<10>根据<1>～<9>中任一项所述的非晶合金磁芯，其中，前述孔为用于插入温度测定单元的孔。
<11>根据<1>～<10>中任一项所述的非晶合金磁芯，其中，进一步具备如下树脂层：覆盖前述层叠体的前述一个端面的至少一部分并且使前述孔闭塞。
<12>一种非晶合金磁芯的制造方法，其具备如下工序：层叠体准备工序，准备如下层叠体：其是非晶合金薄带层叠而得到的，且具有前述非晶合金薄带的宽度方向的一个端面和另一个端面、以及与前述非晶合金薄带的层叠方向正交的内周面和外周面；和孔形成工序，形成以前述层叠体的前述一个端面为起点、且以前述宽度方向为深度方向的孔。
<13>根据<12>所述的非晶合金磁芯的制造方法，其中，进一步具备如下热处理工序：对于前述孔形成工序后的层叠体边测定前述孔内部的温度边实施热处理。
<14>根据<13>所述的非晶合金磁芯的制造方法，其中，进一步具备如下树脂层形成工序：形成覆盖前述热处理工序后的层叠体的前述一个端面的至少一部分并且使前述孔闭塞的树脂层。
发明的效果
根据本发明，可以提供热处理条件的适合化容易的非晶合金磁芯和其制造方法。
附图说明
图1为第1实施方式的磁芯(层叠体)的立体示意图。
图2为第1实施方式的磁芯(层叠体)的平面示意图。
图3为图2的局部放大图。
图4为第1实施方式的磁芯(层叠体)的侧面示意图。
图5为第1实施方式的磁芯的变形例的立体示意图。
图6为第1实施方式的磁芯的变形例的侧面示意图。
图7为第2实施方式的磁芯(层叠体)的立体示意图。
图8为示出实施例1中从热处理开始起的经过时间(分钟(min))与磁芯的温度和炉的温度之间的关系的图。
图9为图8的局部放大图。
具体实施方式
以下，对本发明的非晶合金磁芯和其制造方法进行详细说明。
本说明书中，使用“～”表示的数值范围是指，包含“～”前后所记载的数值分别作为最小值和最大值的范围。
本说明书中，“rpm”是round per minute的简称。
本说明书中，术语“工序”，不仅是指独立的工序，而且与其他工序无法明确地区分的情况下只要能够达成该工序的所期望的目的也包含于本术语中。
＜非晶合金磁芯＞
本发明的非晶合金磁芯(以下，也简单称为“磁芯”、“芯”)具备层叠体，所述层叠体是非晶合金薄带(以下，也简单称为“薄带”、“带”)层叠而得到的，且具有：前述非晶合金薄带的宽度方向的一个端面和另一个端面、以及与前述非晶合金薄带的层叠方向正交的内周面和外周面、以及以前述一个端面的一部分为起点并以前述宽度方向为深度方向的孔。
本发明的磁芯(芯)也可以根据需要具备除了上述层叠体之外的构件(后述的树脂层、硅钢板等)。
以往的非晶合金磁芯中，存在热处理条件的适当化是困难的或复杂的之类的问题。其理由是由于，热处理中，大多数情况下磁芯内部的温度曲线与磁芯表面的温度曲线不一致。因此，以往，大多数情况下，边确认热处理条件与实际得到的磁特性之间的关系边重复热处理条件的调整，从而确定最终的热处理条件。
针对上述问题，本发明的磁芯由于具有上述孔，因此，通过将热电偶、温度传感器等温度测定单元(以下，也称为“热电偶等”)插入至上述孔，用于赋予磁特性的热处理中，可以准确地测定磁芯内部的温度曲线。而且，可以边确认磁芯内部的温度曲线，边容易地调整(适当化)热处理条件。
因此，本发明的磁芯可以容易地进行热处理条件的适合化。
根据本发明的磁芯，例如，对不同尺寸的磁芯确定共同的热处理条件的情况下或确定用于在同一热处理炉内对多个磁芯进行热处理的热处理条件的情况下，均可以边确认各个磁芯内部的温度曲线，边容易地调整(适当化)热处理条件。
本发明的磁芯可以为热处理前的磁芯也可以为热处理后的磁芯。
本发明的磁芯为热处理前的磁芯时，发挥可以容易地进行其后实施的热处理的条件(热处理条件)的适合化的效果。
本发明的磁芯为热处理后的磁芯时，发挥可以使用热处理条件的适合化容易的、设有孔的磁芯来制造的效果。
另外，设有孔的本发明的磁芯中，在热处理后使层叠体变形而堵塞孔时，会重新产生应变而磁特性发生劣化。因此，本发明的磁芯中的孔也可以在热处理后以孔的形式残留。
本发明的磁芯中的孔优选的是，设置于与磁芯表面的温度差大的位置。与磁芯表面的温度差大的位置例如可以通过考虑到导热的模拟实验等而求出。
以下，对本发明的磁芯的优选方案(孔的位置的优选方案等)进行说明。
对于本发明的磁芯，从前述一个端面侧观察时，前述孔的中心与前述层叠体的厚度方向的中心线(例如，图2中的中心线C1)之间的最短距离相对于前述层叠体的厚度优选为10％以下。
总之，上述孔优选设置于层叠体的厚度方向的中心或其附近。
由此，能够测定磁芯内部中的、与磁芯表面(例如外周面和内周面)的温度差大的部位的温度，因此，热处理条件的适当化变得更容易。
本说明书中，层叠体的厚度方向是指，薄带的厚度方向，换言之，薄带的层叠方向。
即，层叠体的厚度是指，层叠了的薄带的总厚(即，薄带的层叠厚)(例如图2中的厚度T1)。
另外，对于本发明的磁芯，优选的是，从前述一个端面侧观察时，前述孔的整体被包含在前述一个端面中的与从前述内周面的长度方向的一端至另一端为止的范围相应的范围(例如图2中斜线所示的范围X1)中。
此处，“在一个端面中的与从内周面的长度方向的一端至另一端为止的范围相应的范围”是指，在一个端面中，从通过内周面的长度方向的一端且与该长度方向正交的直线至通过内周面的长度方向的另一端且与该长度方向正交的直线为止的范围。
另外，对于本发明的磁芯，从前述一个端面侧观察时，前述孔的中心与前述层叠体的长度方向的中心线(例如图2中的中心线C2)之间的最短距离相对于前述层叠体的长度方向长度(例如图2中的长边长度L1)也优选为20％以下(更优选为10％以下，进一步优选为5％以下)。
另外，对于本发明的磁芯，优选的是，前述孔的深度(例如图4中的深度Dh)相对于前述一个端面与前述另一个端面之间的距离(例如图4中的距离D1)优选为30％～70％。
总之，上述孔的底优选存在于前述一个端面与前述另一个端面的中间点或其附近。
由此，能够测定磁芯内部中的、与磁芯表面(具体而言为一个端面和另一个端面)的温度差大的部位的温度，因此热处理条件的适当化变得更容易。
另外，本发明的磁芯优选的是，前述孔的宽度为1.5mm以上。
由此，在孔中插入热电偶等的操作变得更容易。进而，可以进一步降低将热电偶等从孔中抽出时的摩擦。
需要说明的是，本说明书中，孔的宽度是指，从一个端面侧观察时的孔的最大宽度(孔的宽度方向长度的最大值；例如图3中的宽度Wh)。
上述层叠体中，孔的宽度优选相当于孔的层叠体的厚度方向的长度(例如参照图2)。
另外，本发明的磁芯优选的是，将前述层叠体的厚度(mm)设为T，将非晶合金磁芯的填充系数(％)设为LF时，前述孔的宽度低于由数学式〔T×(100-LF)/100〕算出的值。
由数学式〔T×(100-LF)/100〕算出的值为前述内周面与前述外周面之间所包含的、薄带间的空隙宽度的总和。
通过孔的宽度低于由数学式〔T×(100-LF)/100〕算出的值，从而可以利用薄带间的空隙吸收由设置孔所导致的薄带的变形量。因此，可以抑制由设置孔所导致的层叠体的外形(外周面和内周面，以下相同。)的变形。
上述孔的宽度从进一步抑制由设置孔所导致的层叠体的外形的变形的观点出发，优选低于由数学式〔(T×(100-LF)/100)/2〕算出的值。
另外，对于本发明的磁芯，前述孔的宽度优选为3.5mm以下，更优选为3.0mm以下。
通过孔的宽度为3.5mm以下，可以抑制由设置孔所导致的层叠体的外形的变形。
孔的宽度进一步优选为1.5mm～3.5mm，进一步优选为1.5mm～3.0mm，特别优选为2.0mm～3.0mm。
另外，本发明的磁芯的前述孔的长度优选为1.5mm～35mm。
孔的长度为1.5mm以上时，向孔中插入热电偶等的操作变得更容易。进而，可以进一步降低将热电偶等从孔中抽出时的摩擦。
另一方面，孔的长度为35mm以下时，可以进一步抑制由设置孔所导致的磁芯的磁特性的降低。
孔的长度更优选为5mm～35mm，特别优选为10mm～30mm。
需要说明的是，本说明书中，孔的长度是指，从一个端面侧观察时的孔的最大长度(孔的长度方向长度的最大值；例如图3中的长度Lh)。
另外，自不必说，本说明书中，孔的长度和孔的宽度满足孔的长度≥孔的宽度的关系。
另外，如上述那样，孔优选为用于插入温度测定单元(热电偶等)的孔。
由此，热处理条件的适当化变得更容易。
另外，本发明的磁芯中，层叠体的厚度(薄带的层叠厚)优选为10mm～300mm，更优选为10mm～200mm。
另外，本发明的制造方法中，层叠体的填充系数优选为85％以上。层叠体的填充系数的上限理想地是100％，但上限也可以为95％，另外，还可以为90％。
此处，填充系数(％)是指，基于薄带的厚度、薄带的层叠数和层叠体的厚度(例如图2中的厚度T1)而求出的值。
另外，本发明的磁芯优选的是，进一步具备如下树脂层：覆盖前述层叠体的前述一个端面的至少一部分并且使前述孔闭塞。
通过上述树脂层，可以使一个端面(特别是薄带的层叠方向的凹凸)平坦化。进一步，孔的形成过程中在孔的内部产生非晶合金的粉碎粉的情况下，通过上述树脂层也可以抑制粉碎粉从孔的飞散。
此处所谓树脂层只要闭塞孔的入口就是充分的。树脂层如果闭塞孔的入口，则前述粉碎粉的飞散被抑制。即，未必一定将孔整体(孔的总容积)用树脂填充。
另外，本发明的磁芯也可以在层叠体的内周面(即，最内周的薄带的内周面)的更内侧具备与内周面相接触的硅钢板(以下，也称为“内周面侧硅钢板”)。在内周面的更内侧具备硅钢板的方案具有能够提高磁芯强度、容易保持磁芯形状等优点。
另外，磁芯也可以在层叠体的外周面(即，最外周的薄带的外周面)的更外侧具备与外周面相接触的硅钢板(以下，也称为“外周面侧硅钢板”)。在外周面的更外侧具备硅钢板的方案具有能够提高磁芯强度、容易保持磁芯形状等优点。
这些硅钢板可以为无取向性硅钢板也可以为取向性硅钢板。
对这些硅钢板的厚度没有特别限制，可以举出一般的硅钢板的厚度。这些硅钢板的厚度优选0.2mm～0.4mm。
以下，参照附图对本发明的磁芯的实施方式进行说明，但本发明不限定于以下的实施方式。另外，对于各附图中共同的要素，有时标注同一符号，有时省略重复的说明。
(第1实施方式)
本发明的第1实施方式的磁芯分为被称为“单相芯”(或“单相二脚芯”)的磁芯。
图1为本发明的第1实施方式的磁芯(层叠体)的立体示意图，图2为第1实施方式的磁芯(层叠体)的平面示意图，图4为第1实施方式的磁芯(层叠体)的侧面示意图。
如图1和图4所示那样，第1实施方式的磁芯即层叠体10为：非晶合金薄带层叠而得到的(层叠结构未图示)，且具有涉及非晶合金薄带的宽度方向W1的一个端面12和另一个端面14、以及与非晶合金薄带的层叠方向正交的内周面16和外周面18的矩形的环状形状(筒状形状)的层叠体。层叠体10中，重叠部30为各个薄带的长度方向两端部重叠的部分。
需要说明的是，此处所谓“矩形”中，不限定于4个非圆角的形状，还包含如层叠体10那样地4个圆角的(具有曲率半径)形状。
另外，本发明中的层叠体的形状不限定于矩形的环状形状(筒状形状)，也可以为椭圆形(也包含圆形)的环状形状(筒状形状)。
层叠体10上设置有以一个端面12的一部分为起点、且以宽度方向W1为深度方向的孔20。
以向该孔20中插入了热电偶等的状态对层叠体10进行热处理，热处理的过程中，可以准确地测定孔20的内部(即，层叠体的内部)的温度曲线。由此，可以容易地进行热处理条件的适当化。
图3为图2的局部放大图，是放大表示孔20的图。
如图2和图3所示那样，孔20的形状为如下形状：以薄带的长度方向为长度方向，长度方向中央部隆起，且长度方向两端部尖。但是，本发明的孔的形状不限定于孔20的形状，也可以为椭圆形状(也包含圆形状)、菱形状、矩形状等任意形状。
另外，如图2和图3所示那样，层叠体10中，孔20设置于层叠体的厚度方向(厚度T1的方向)的中心线C1上。
中心线C1上的位置为距离层叠体10的外周面18和内周面16最远的位置，为与外周面18和内周面16的温度差大的部位。在该位置设置孔20时，在测定层叠体10内部(即，磁芯内部)的温度的方面是特别有效的。通过在该位置设置孔20，热处理的过程中，可以准确地测定层叠体10内部(即，磁芯内部)的温度曲线。由此，热处理条件的适当化变得更容易。
但是，孔20未必一定设置于中心线C1上。例如，只要孔20的中心P1与中心线C1之间的最短距离相对于前述层叠体的厚度T1为10％以下(优选为5％以下)就可以获得与将孔20设置于中心线C1上的情况基本同样的效果。
另外，如图2和图3所示那样，层叠体10中，孔20设置于层叠体10的长度方向的中心线C2上。
中心线C2上的位置为距离层叠体10的长度方向(长边方向)的两端最远的位置，是与该两端的温度差大的部位。在该位置设置孔20时，在测定层叠体10内部(即，磁芯内部)的温度的方面也是特别有效的。通过在该位置设置孔20，热处理的过程中，可以准确地测定层叠体10内部(即，磁芯内部)的温度曲线。由此，热处理条件的适当化变得更容易。
需要说明的是，孔20未必一定设置于中心线C2上，优选的是，从一个端面12侧观察时，孔20的整体被包含在一个端面12中的与从内周面16的长度方向的一端至另一端为止的范围相应的范围中(图2中，斜线所示的范围X1)。另外，孔20的中心P1与中心线C2之间的最短距离相对于层叠体10的长边长度L1(层叠体10的长度方向长度)也优选为20％以下(更优选为10％以下，进一步优选为5％以下)。
另外，如图4所示那样，孔20的深度Dh为一个端面12与另一个端面14之间的距离D1(换言之，薄带的宽度)的一半(50％)。距离D1的50％的位置是距离层叠体10的一个端面12和另一个端面14最远的位置，是与这些一个端面12和另一个端面14的温度差大的部位。将孔20的深度Dh设为该深度时，在测定层叠体10内部(即，磁芯内部)的温度的方面也是特别有效的。通过将孔20的深度Dh设为上述深度，热处理的过程中，可以准确地测定层叠体10内部(即，磁芯内部)的温度曲线。由此，热处理条件的适当化变得更容易。
但是，孔20的深度Dh未必一定为距离D1的50％。例如，孔20的深度Dh只要为距离D1的30％～70％(更优选为40％～60％)就可以获得与使深度Dh为距离D1的50％的情况基本同样的效果。
另外，对从一个端面12侧观察时的孔20的宽度(图3中，孔的宽度Wh)没有特别限制，宽度Wh如前述那样优选为1.5mm以上。
另外，宽度Wh如前述那样优选低于由数学式〔T×(100-LF)/100〕算出的值(更优选低于由数学式〔(T×(100-LF)/100)/2〕算出的值)。
需要说明的是，对于这些数学式中的T(层叠体的厚度)，第1实施方式中为厚度T1，后述的第2实施方式中为厚度T11。
另外，宽度Wh如前述那样优选为3.5mm以下，更优选为3.0mm以下。
另外，对从一个端面12侧观察时的孔20的长度(图3中，孔的长度Lh)没有特别限制，孔的长度Lh如前述那样优选为1.5mm～35mm，更优选为5mm～35mm，特别优选为10mm～30mm。
需要说明的是，层叠体10中，仅设有1个以一个端面12为起点的孔，但本发明中的层叠体不限定于该形态。另外，层叠体中的孔的数量也可以为2个以上。层叠体中不仅可以设置以一个端面为起点的孔，还可以设置以另一个端面为起点的孔。
另外，层叠体10的厚度T1优选为10mm～300mm，优选为10mm～200mm，更优选为20mm～150mm，特别优选为40mm～100mm。
另外，层叠体10的长边长度L1(长度方向的长度)优选为250mm～1400mm，更优选为260mm～450mm。
另外，层叠体10的短边长度L2(与长度方向正交的方向的长度)优选为80mm～800mm，优选为160mm～250mm。
对层叠体10中的非晶合金薄带的材质没有特别限制，可以使用Fe基非晶合金、Ni基非晶合金、CoCr基非晶合金等公知的非晶合金。
作为公知的非晶合金，例如可以举出：国际公开第2013/137117号的第0044～0049段中记载的、Fe基非晶合金、Ni基非晶合金、CoCr基非晶合金等。
作为本发明中的非晶合金薄带的材质，特别优选Fe基非晶合金。
作为上述Fe基非晶合金，更优选Fe-Si-B系非晶合金、Fe-Si-B-C系非晶合金。
作为上述Fe-Si-B系非晶合金，优选具有含有2原子％～13原子％的Si和8原子％～16原子％的B、且余量实质上为Fe和不可避免的杂质的组成的体系的合金。
另外，作为上述Fe-Si-B-C系非晶合金，优选具有含有2原子％～13原子％的Si、8原子％～16原子％的B、和3原子％以下的C、且余量为Fe和不可避免的杂质的组成的体系的合金。
任意体系中，Si为10原子％以下、且B为17原子％以下的情况下，从饱和磁通密度Bs高的方面为优选。另外，Fe-Si-B-C系非晶合金薄带中，如果过多地加入C，则经年变化变大，因此C的量优选0.5原子％以下。
另外，非晶合金薄带的厚度(一张薄带的厚度)优选15μm～40μm，更优选20μm～30μm，特别优选23μm～27μm。
薄带的厚度为15μm以上时，在能够保持薄带的机械强度的方面和填充系数变高、层叠时的层数变少的方面是有利的。
另外，薄带的厚度为40μm以下时，在将涡流损耗抑制为较小的方面和可以减小加工层叠的磁芯时的弯曲应变的方面、进而容易稳定地得到非晶相的方面是有利的。
另外，非晶合金薄带的宽度(与薄带的长度方向正交的方向的长度)优选15mm～250mm。
薄带的宽度为15mm以上时，容易获得大容量的磁芯。
另外，薄带的宽度为250mm以下时，容易得到宽度方向上板厚的均匀性高的薄带。
其中，从得到大容量且实用的磁芯的观点出发，薄带的宽度更优选50mm～220mm，进一步优选100mm～220mm，进一步优选130mm～220mm。其中，作为薄带的宽度，特别优选标准地使用的薄带的宽度即142±1mm、170±1mm、213±1mm。
非晶合金薄带的制造例如可以通过液体骤冷法(单辊法、双辊法、离心法等)等公知的方法来进行。其中，单辊法为制造设备较单纯、且能够进行稳定制造的制造法，具有优异的工业生产率。
对于利用单辊法进行的非晶合金薄带的制造方法，例如可以适当参照日本专利第3494371号公报、日本专利第3594123号公报、日本专利第4244123号公报、日本专利第4529106号公报、国际公开第2013/137117号的记载。
另外，第1实施方式的磁芯也可以具备除了层叠体10之外的构件。
例如，第1实施方式的磁芯也可以具备层叠体10与上述内周面侧硅钢板(与最内周的薄带的内周面相接触的硅钢板)和上述外周面侧硅钢板(与最外周的薄带的外周面相接触的硅钢板)中的至少一者的复合体。
另外，如图5和图6所示那样，第1实施方式的磁芯优选具备如下树脂层：覆盖层叠体的一个端面的至少一部分并且闭塞孔。
图5为第1实施方式的变形例的磁芯的立体示意图，图6为该变形例的磁芯的侧面示意图。
如图5和图6所示那样，变形例的磁芯11具备覆盖上述层叠体10的一个端面12的一部分的树脂层40A。树脂层40A闭塞孔20的入口。
该变形例的磁芯11进一步在层叠体10的另一个端面14的一部分也具备树脂层40B。
树脂层40A和树脂层40B为具有保护层叠体的一个端面和另一个端面的功能、使层叠体的一个端面和另一个端面平坦化的功能等的层。树脂层40A和树脂层40B设置于除了重叠部30之外的区域的一部分。
然而，树脂层也可以设置于包括重叠部的一个端面整体、包括重叠部的另一个端面整体。
树脂层40A和树脂层40B中，闭塞孔20的入口的树脂层40A还具有防止从孔20的内部产生的金属粉的飞散的功能。
作为树脂层中含有的树脂，从耐热性、电绝缘性、粘接性等观点出发，特别优选环氧树脂。
树脂层例如可以通过涂布含有树脂和溶剂的树脂组合物而形成。
(第2实施方式)
本发明的第2实施方式的磁芯分为被称为“三相芯”(或“三相三脚芯”)的磁芯。
图7为本发明的第2实施方式的磁芯(层叠体)的立体示意图。
如图7所示那样，第2实施方式的磁芯即层叠体100也为：非晶合金薄带层叠而得到的(层叠结构为未图示)，与层叠体10同样地，具有涉及非晶合金薄带的宽度方向的一个端面112和另一个端面114、以及外周面118的层叠体。
但是，层叠体100在具有2个内周面(内周面116A和内周面116B)的方面与层叠体10不同。
层叠体100的结构为如下结构：将层叠体10那样的单相芯2个并排，且将它们的周围用薄带束包围。对于层叠体100，2个单相芯的部分分别具有重叠部132和134，包围周围的薄带束的部分具有重叠部136。
层叠体100上也设有以一个端面112的一部分为起点、且以薄带的宽度方向为深度方向的孔120和孔122。
通过设置这些孔，从而与层叠体10的情况同样地，可以容易地进行热处理条件的适当化。
需要说明的是，也可以省略孔120和122中的任意一者。
关于层叠体100中的孔(孔120和122)的优选方案(形状、位置、深度、大小等)，可以适当参照层叠体10的优选方案。
另外，层叠体100上也可以设置前述树脂层40A、40B那样的树脂层。
层叠体100的厚度T11优选10mm～300mm，更优选10mm～200mm，进一步优选20mm～200mm，特别优选40mm～200mm。
层叠体100的一边的长度(长度L11、长度L12)优选180mm～1380mm，更优选460mm～500mm。
此外，层叠体100的优选方案、变形例与层叠体10的优选方案、变形例是同样的。
作为制造本发明的磁芯的方法，以下中说明的本发明的磁芯的制造方法是适合的。
＜非晶合金磁芯的制造方法＞
本发明的非晶合金磁芯的制造方法(以下，也称为“本发明的制造方法”)具备如下工序：层叠体准备工序，准备如下层叠体：其是非晶合金薄带层叠而得到的，且具有前述非晶合金薄带的宽度方向的一个端面和另一个端面、以及与前述非晶合金薄带的层叠方向正交的内周面和外周面；和孔形成工序，形成以前述层叠体的前述一个端面为起点、且以前述宽度方向为深度方向的孔。
根据本发明的制造方法，可以制作具有用于测定内部温度的孔、且热处理条件的适合化容易的非晶合金磁芯。
以下，对本发明的制造方法的各工序进行说明。
＜层叠体准备工序＞
层叠体准备工序为准备如下层叠体的工序：所述层叠体是薄带层叠而得到的，且具有薄带的宽度方向的一个端面和另一个端面、以及与薄带的层叠方向正交的内周面和外周面。
本工序中准备的层叠体为由本发明的制造方法制造的非晶合金磁芯的主要构成构件。
本工序为方便的工序，可以为制造层叠体的工序也可以为单纯地准备已经制造好的层叠体的工序。
另外，层叠体准备工序也可以为准备层叠体与前述内周面侧硅钢板和外周面侧硅钢板中的至少一者的复合体的工序。
对制造上述层叠体、上述复合体的方法，可以应用公知的非晶合金磁芯的制造方法。
需要说明的是，关于非晶合金磁芯的制造方法、非晶合金磁芯的结构，例如可以参照日立金属株式会社的主页中的”节能变压器用非晶芯的特长与磁特性”(因特网＜URL：http://www.hitachi-metals.co.jp/products/infr/en/pdf/hj-b13-a.pdf＞)。
＜孔形成工序＞
孔形成工序为如下工序：形成以层叠体的一个端面(薄带的宽度方向的一个端面)为起点、以宽度方向(薄带的宽度方向)为深度方向的孔。
对形成孔的方法没有特别限制，但从降低磁芯对磁特性的影响的观点出发，优选通过从层叠体的一个端面插入棒状构件的方法而形成的方法。该方法中，利用插入的棒状构件，薄带与薄带之间的间隔被部分地撑开，由此可以形成孔。
作为棒状构件的形状，具有尖的前端部的棒形状是适合的。该方案中，可以对层叠体的一个端面、从尖的前端部侧插入棒状构件，因此容易撑开薄带间的一部分(即，容易形成孔)。
作为棒状构件的材质，优选刚性高的材质，例如可以举出：金属、陶瓷等。
棒状构件的直径可以考虑想要形成的孔的大小而适当选择，例如可以举出：3mm～7mm。
＜热处理工序＞
本发明的制造方法优选进一步具备如下热处理工序：对于前述孔形成工序后的层叠体边测定前述孔内部的温度边实施热处理。
由此，热处理条件的适当化变得更容易。
孔内部(即，磁芯内部)的温度的测定如前述那样可以利用热电偶等温度测定单元来进行。
作为热电偶，铠装热电偶是适合的。
热电偶的直径可以考虑孔的宽度而适当选择。
热处理可以利用公知的热处理炉进行。
热处理条件可以考虑薄带的材质、目标磁特性的程度等而适当设定。
作为热处理条件，可以举出如下条件：孔内部(即，磁芯内部)的最高达到温度为超过300℃且比非晶合金的结晶起始温度低150℃的温度tp以下的范围。
最高达到温度超过300℃时，容易除去薄带的应变，另外，容易对磁芯赋予优异的磁特性。
最高达到温度为温度tp以下时，容易维持薄带的非晶状态，另外，容易得到优异的磁特性。
另外，最高达到温度可以设为超过300℃且370℃以下，还可以设为310℃以上且370℃以下。
此处，非晶合金的结晶起始温度是指，作为将非晶合金薄带用差示扫描量热计(DSC)从室温起以20℃/分钟的条件进行升温时的放热起始温度而测定的温度。
另外，作为热处理条件，更优选上述优选的最高达到温度下的保持时间为1小时～6小时的条件。
上述状态下的保持时间为1小时以上时，可以抑制每个磁芯的磁特性的波动。
上述状态下的保持时间为6小时以下时，容易维持薄带的非晶状态。
＜树脂层形成工序＞
本发明的制造方法优选进一步具备如下树脂层形成工序：形成覆盖前述热处理工序后的层叠体的前述一个端面的至少一部分并且使前述孔闭塞的树脂层。
孔形成工序中在孔的内部产生非晶合金的粉碎粉的情况下，通过上述树脂层也可以抑制粉碎粉从孔的飞散。
树脂层例如可以通过涂布含有树脂(优选环氧树脂)和溶剂的树脂组合物而形成。作为树脂组合物，也可以使用双组分混合型的树脂组合物。
本发明的制造方法也可以具备除了上述之外的其他工序。作为其他工序，可以举出：作为非晶合金磁芯的制造工序的公知的工序。
实施例
以下，示出本发明的实施例，但本发明不限定于以下的实施例。
＜非晶合金薄带的制作＞
利用单辊法，通过连续铸造制作厚度25μm、宽度170mm的长条状的非晶合金薄带。
制作的非晶合金薄带的组成为Fe81.7Si2B16C0.3(下标表示各元素的原子％)。
＜非晶合金磁芯(芯)的制作＞
使用上述非晶合金薄带制作磁芯(芯)。
磁芯(芯)的构成设为内周面侧硅钢板、上述层叠体10、和外周面侧硅钢板的复合体的构成。以下，对详细情况进行说明。
首先，准备将上述非晶合金薄带切断成长度方向长度700mm的第1合金薄带30张。
进而，准备将上述非晶合金薄带以比第1合金薄带的长度方向长度还长5.5mm的长度方向长度的方式切断的第2合金薄带30张。
同样地，准备将上述非晶合金薄带以比第n合金薄带的长度方向长度还长5.5mm的长度方向长度的方式切断的第n+1合金薄带分别各30张(此处，n为2～84的整数)。
进而，准备切断成长度方向长度1300mm的取向性硅钢板(板厚0.27mm，板宽度170mm)。
接着，将第1～第85合金薄带(分别30张)依次堆叠，进而，在第85合金薄带侧上叠置上述取向性硅钢板。此时，以取向性硅钢板的宽度方向的两端部与各合金薄带(合计2550张)的两端部重合的方式堆叠。
接着，各合金薄带和取向性硅钢板的位置不移动地保持固定的状态，将第1合金薄带30张以它们的长度方向两端部重叠15mm～25mm的方式弯曲成环状(圆环形状)。
接着，将第2合金薄带30张以长度方向两端部重叠15mm～25mm的方式弯曲成环状。
对于第3～第84合金薄带(各30张)也依次同样地进行该操作。
接着，将第85合金薄带30张以长度方向两端部重叠10mm～20mm的方式弯曲成环状。
接着，将成为最外周的取向性硅钢板以沿着弯曲成环状的第85合金薄带30张的方式、且以长度方向两端部重叠的方式弯曲成环状，用耐热带固定重叠了的长度方向两端部。此时，取向性硅钢板重叠的位置设为第85合金薄带30张的长度方向两端部重叠10～20mm的位置。
最后，将弯曲成环状的第1～第84合金薄带的环的直径以沿着第85合金薄带的方式扩展，使第1～第84合金薄带全部重叠10～20mm。
由以上，得到薄带层叠而成的环状层叠体与外周面侧硅钢板的复合体即环状的磁芯(芯)。
使用成形夹具将所得环状(圆环形状)的磁芯以变为图1所示那样的矩形环状的形状的形式进行成形并固定。此时，在磁芯的最内周(第1合金薄带侧)嵌入作为内周面侧硅钢板的矩形环状的取向性硅钢板(板厚0.27mm、板宽度170mm)。
由以上，得到磁芯外周的长边长度(磁芯的长度方向长度)为418mm、磁芯外周的短边长度(与磁芯的长度方向正交的方向的长度)为236mm的矩形环状的磁芯。
该磁芯中，层叠体的层叠方向的厚度(图2中的厚度T1)与内周面侧硅钢板的厚度与外周面侧硅钢板的厚度的合计为73mm。
接着，在由成形夹具固定的状态的上述磁芯的一个端面(磁芯的、合金薄带的宽度方向的一个端面)的长边部分中的、为长边长度的中心线上(将长边长度进行二等分的位置；图2中的中心线C2上)、且为层叠方向的中心线上(距离内周面和外周面为等距离的位置；图2中的中心线C1上)的位置，沿与磁芯的一个端面垂直方向插入具有尖的前端部的直径5mm金属棒。由此，使薄带与薄带之间的间隔部分地撑开，形成热电偶插入用的孔。该孔的深度设为85mm(薄带的宽度的一半)。另外，对于该孔，从上述一个端面侧观察时，孔的整体被包含在上述一个端面中的与从内周面的长度方向的一端至另一端为止的范围相应的范围中(图2中，斜线所示的范围X1)。
由以上得到形成有孔的磁芯(以下，记作“芯1”)。
与上述芯1的制作同样地进一步制作3个芯(以下，记作“芯2”、“芯3”和“芯4”)。
接着，对各个芯1～4，在保持插入有上述金属棒的状态下，向孔中插入直径1.6mm的铠装热电偶，之后，拔出上述金属棒。
＜热处理＞
将插入了铠装热电偶、且由成形夹具固定的状态的芯1～4放入1个热处理炉中。作为热处理炉，使用上部具备加热用的加热器、且具备在内部进行空气循环的机构的热处理炉。
接着，对于各个芯1～4边利用热电偶测定孔内部的温度，边对芯1～4同时进行热处理。
上述热处理如下进行：以沿各磁芯的闭合磁路方向产生磁通的方式，在各磁芯的中心(内周的中心)配置导线，流过1800A的直流电流，从而产生磁场，在磁场中进行。
上述热处理的条件设为依次进行下述步骤1～步骤4的操作的条件(参照后述的图8和图9)。
·步骤1…在炉内进行空气循环，以炉温340℃为目标进行升温，在全部磁芯中，磁芯内部的温度(基于热电偶的测定温度。以下相同。)变为310℃以上的阶段移至步骤2。
·步骤2…保持在炉内进行空气循环，以炉温330℃为目标进行降温，在全部磁芯中，磁芯内部的温度(基于热电偶的测定温度。以下相同。)变为315℃以上的阶段移至步骤3。
·步骤3…以炉温320℃为目标进行降温，保持70分钟。
·步骤4…以炉温0℃为目标进行降温，使用鼓风机，向炉内送入空气。在全部磁芯中，磁芯内部的温度变为200℃以下的阶段，结束热处理，打开热处理炉的门，从热处理炉取出芯1～4。
从热处理炉取出芯1～4后，从各芯1～4抽出热电偶。
芯1～4中，抽出了热电偶后的孔的宽度(图3中的宽度Wh)为2.5mm，上述孔的长度(图3中的长度Lh)为20mm。
＜树脂涂布固化＞
在芯1的上述一个端面的一部分(包括孔的区域)涂布环氧树脂组合物1使其固化而形成环氧树脂层。之后，拆下成形夹具。
作为环氧树脂组合物，使用MEIDEN CHEMICAL CO,.LTD.制的双组分混合型的环氧树脂组合物1。
此处，环氧树脂组合物1由下述组成的A液和下述组成的B液构成。环氧树脂组合物1中，A液与B液的混合质量比(A液：B液)为100：23，A液与B液混合后的粘度(25℃)为45Pa·s，触变指数值(T.I.值)为1.9。
-A液的组成-
A液的组成为以下述成分合计为100质量％的方式调整而得到的组成。
·半固态环氧树脂(CAS No.25068-38-6) …25～35质量％
·侧链型环氧树脂(CAS No.36484-54-5) …35～45质量％
·二氧化硅(CAS No.14808-60-7) …25～35质量％
·颜料等(CAS No.67762-90-7、13463-67-7、1333-86-4)
…低于5质量％
-B液的组成(合计为100质量％)-
·改性脂肪族多胺(CAS No.39423-51-3等) …81质量％
·异佛尔酮二胺(CAS No.2855-13-2) …19质量％
＜磁特性的评价＞
接着，在形成有上述环氧树脂层的芯1上，卷绕作为1次卷线的截面积2mm2的导线10圈、卷绕作为2次卷线的上述导线2圈，得到卷绕磁芯。
对于所得卷绕磁芯，评价1.4T60Hz下的芯损(W/kg)和视在功率(VA/kg)。
其结果，芯损为0.26W/kg，视在功率为0.48VA/kg。
如此，通过上述条件的热处理，对芯1赋予了良好的磁特性。
图8为示出上述热处理的条件下的、从热处理开始起的经过时间(分钟(min))与磁芯温度和炉温度之间的关系的图，图9为图8的局部放大图。
图8和图9中，芯1～4分别示出芯1～4的内部温度(基于热电偶的测定温度)，炉1～3为热处理炉内的3点的温度。
如图8和图9所示那样，确认了上述热处理的过程中芯1～4的内部温度的曲线基本一致。因此确认了，芯2～4中，与芯1同样地，也实施了用于赋予良好的磁特性的适当的热处理。
根据以上结果，通过在芯中设置热电偶插入用的孔，从而可以期待：能够边测定芯内部的温度边调整热处理条件的效果，即，能够容易地进行热处理条件的最佳化的效果。
＜其他形状的芯(芯11)的制作和评价＞
接着，进行与芯1～4不同形状的芯11的制作和评价。以下，示出详细情况。
将非晶合金薄带的宽度、外周侧硅钢板的板宽度和内周侧硅钢板的板宽度分别设为142mm，将磁芯外周的长边长度(磁芯的长度方向长度)设为302mm，将磁芯外周的短边长度(与磁芯的长度方向正交的方向的长度)设为164mm，调整薄带的张数从而将层叠体的层叠方向的厚度(图2中的厚度T1)与内周面侧硅钢板的厚度及外周面侧硅钢板的厚度的合计设为53mm，除此之外，与芯1的制作同样地，制作芯11。
对于所制作的芯11，变更树脂涂布固化中的环氧树脂组合物的种类，除此之外，与芯1同样地，进行热处理、树脂涂布固化和磁特性的评价。
对芯11的树脂涂布固化中，使用MEIDEN CHEMICAL CO,.LTD.制的双组分混合型的环氧树脂组合物2。
环氧树脂组合物2由下述组成的A液和下述组成的B液构成。环氧树脂组合物2中，A液与B液的混合质量比(A液：B液)为100：25，A液与B液混合后的粘度(25℃)为51Pa·s，触变指数值(T.I.值)为2.7。
-A液的组成-
A液的组成为以下述成分合计为100质量％的方式调整而得到的组成。
·半固态环氧树脂(CAS No.25068-38-6) …25～35质量％
·侧链型环氧树脂(CAS No.36484-54-5) …40～50质量％
·二氧化硅(CAS No.14808-60-7) … 20～30质量％
·颜料等(CAS No.67762-90-7、13463-67-7、1333-86-4)
…低于5质量％
-B液的组成(合计为100质量％)-
·改性脂肪族多胺(CAS No.39423-51-3等) …81质量％
·异佛尔酮二胺(CAS No.2855-13-2) …19质量％
磁特性的评价的结果为：芯11中，芯损为0.26W/kg，视在功率为0.48VA/kg。
如以上确认了，对芯1的热处理条件对于尺寸不同的芯11也是适合的条件。
日本国专利申请2014-197345的公开内容的整体通过参照引入至本说明书中。
本说明书中所记载的全部文献、专利申请和技术标准与各个文献、专利申请和技术标准通过参照引入时具体且分别地记载的情况同等程度地通过参照引入至本说明书中。

Claims (12)

1.一种非晶合金磁芯，其具备层叠体，所述层叠体是非晶合金薄带层叠而得到的，且具有：所述非晶合金薄带的宽度方向的一个端面和另一个端面、与所述非晶合金薄带的层叠方向正交的内周面和外周面、以及以所述一个端面的一部分为起点并以所述宽度方向为深度方向的孔，
其中，所述孔是通过使所述非晶合金薄带与所述非晶合金薄带之间的间隔部分地撑开而形成的，
所述孔的深度相对于所述一个端面与所述另一个端面之间的距离为30％～70％，
将所述层叠体的厚度设为T，将非晶合金磁芯的填充系数设为LF时，所述孔的宽度低于由数学式〔T×(100-LF)/100〕算出的值，所述层叠体的厚度的单位为mm，所述非晶合金磁芯的填充系数以％表示。
2.根据权利要求1所述的非晶合金磁芯，其中，从所述一个端面侧观察时，所述孔的中心与所述层叠体的厚度方向的中心线之间的最短距离相对于所述层叠体的厚度为10％以下。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的非晶合金磁芯，其中，从所述一个端面侧观察时，所述孔的整体被包含在所述一个端面中的与从所述内周面的长度方向的一端至另一端为止的范围相应的范围中。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的非晶合金磁芯，其中，从所述一个端面侧观察时，所述孔的中心与所述层叠体的长度方向的中心线之间的最短距离相对于所述层叠体的长度方向长度为20％以下。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的非晶合金磁芯，其中，所述孔的宽度为1.5mm以上。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的非晶合金磁芯，其中，所述孔的宽度为3.5mm以下。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的非晶合金磁芯，其中，所述孔的长度为1.5mm～35mm。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的非晶合金磁芯，其中，所述孔为用于插入温度测定单元的孔。
9.根据权利要求1或权利要求2所述的非晶合金磁芯，其中，进一步具备如下树脂层：覆盖所述层叠体的所述一个端面的至少一部分并且使所述孔闭塞。
10.一种非晶合金磁芯的制造方法，其具备如下工序：
层叠体准备工序，准备如下层叠体：其是非晶合金薄带层叠而得到的，且具有所述非晶合金薄带的宽度方向的一个端面和另一个端面、以及与所述非晶合金薄带的层叠方向正交的内周面和外周面；和
孔形成工序，通过使所述非晶合金薄带与所述非晶合金薄带之间的间隔部分地撑开，形成以所述层叠体的所述一个端面为起点、且以所述宽度方向为深度方向的孔，
其中，所述孔的深度相对于所述一个端面与所述另一个端面之间的距离为30％～70％，
将所述层叠体的厚度设为T，将非晶合金磁芯的填充系数设为LF时，所述孔的宽度低于由数学式〔T×(100-LF)/100〕算出的值，所述层叠体的厚度的单位为mm，所述非晶合金磁芯的填充系数以％表示。
11.根据权利要求10所述的非晶合金磁芯的制造方法，其中，进一步具备如下热处理工序：对于所述孔形成工序后的层叠体边测定所述孔内部的温度边实施热处理。
12.根据权利要求11所述的非晶合金磁芯的制造方法，其中，进一步具备如下树脂层形成工序：形成覆盖所述热处理工序后的层叠体的所述一个端面的至少一部分并且使所述孔闭塞的树脂层。
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