JP2002530854A - 変流器での使用に適した磁心、磁心の製造方法及び変流器 - Google Patents
変流器での使用に適した磁心、磁心の製造方法及び変流器Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明の磁心（Ｍ）は、強磁性の合金で、この合金の体積の少なくとも５０％が１００ｎｍ或いはそれ以下の平均粒子サイズをもつ微細な結晶粒子によって占められている合金（超微結晶合金）の鋼帯（Ｂ）を巻回したものからなる。その透磁率は、１２，０００〜３００，０００である。この磁心の飽和磁気歪みは１ｐｐｍより小さく、実質的に機械応力がない。この磁心（Ｍ）は、その磁化がそれに沿って特に容易に方向付けされ、かつ鋼帯の中心線が通る面に対して垂直である異方性軸（Ａ）を備えている。この合金の組成は、本質的に、式ＦｅaＣｏbＣｕcＳｉdＢeＭfを満たす（ただし、Ｍは元素Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ，Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１つであり、ａ〜ｆは原子％で表して以下の条件を満たす。０．５≦ｃ≦２、６．５≦ｄ≦１８、５≦ｅ≦１４、１≦ｆ≦６であってｄ＋ｅ＞１８及び０≦ｂ≦１５であり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００である。
Description
【０００１】 この発明は、変流器での使用に適した磁心とその製造方法及びかかる磁心を備
えた変流器に関する。
えた変流器に関する。
【０００２】 工場や家庭における電気機器及び設備の電力消費を検出するため、電力量計が
使用される。その最古の、慣用されている原理はフェラリス電力量計のそれであ
る。フェラリス電力量計は、機械的計数機構に結合された円板を対応の界磁コイ
ルの電流もしくは電圧に比例する磁場によって回転させ、この回転によって電力
量を計数することを基本にしている。例えば多重料金の計算或いは遠隔読み取り
に対応するように電力量計の機能を拡大するために、電流及び電圧検出を誘導形
電流及び電圧変成器を介して行う電子式の電力量計が使用される。
使用される。その最古の、慣用されている原理はフェラリス電力量計のそれであ
る。フェラリス電力量計は、機械的計数機構に結合された円板を対応の界磁コイ
ルの電流もしくは電圧に比例する磁場によって回転させ、この回転によって電力
量を計数することを基本にしている。例えば多重料金の計算或いは遠隔読み取り
に対応するように電力量計の機能を拡大するために、電流及び電圧検出を誘導形
電流及び電圧変成器を介して行う電子式の電力量計が使用される。
【０００３】 特に高い精度が要求される特別な適用例は、電力会社の領域での電力の流れの
検出である。この場合、一つにはそれぞれの発電所で発電され、高圧電力網に供
給される電力量を正確に測定せねばならず、また他には精算のために電力会社間
において流通する消費或いは供給の変化成分が非常に重要である。このために使
用される電力量計は、その電流及び電圧に対する入力信号をそれぞれの中高圧設
備から電流及び電圧変成器のカスケードを介して取り出し、その出力信号をデジ
タル化やグラフ化して記録もしくは表示し、かつ制御所における制御目的に供す
る多機能組み込み形機器である。その場合、回路網側に配置された第一の変成器
は、高電流及び高電圧値、例えば１〜１００ｋＡ及び１０〜５００ｋＶを開閉キ
ュービクルにおいて取り扱える値に電位分離して変換するものであり、第二の変
成器はこれを本来の電力量計において測定用電子機器が必要とする１０〜１００
ｍＶ以下の範囲の信号レベルに変換する。
検出である。この場合、一つにはそれぞれの発電所で発電され、高圧電力網に供
給される電力量を正確に測定せねばならず、また他には精算のために電力会社間
において流通する消費或いは供給の変化成分が非常に重要である。このために使
用される電力量計は、その電流及び電圧に対する入力信号をそれぞれの中高圧設
備から電流及び電圧変成器のカスケードを介して取り出し、その出力信号をデジ
タル化やグラフ化して記録もしくは表示し、かつ制御所における制御目的に供す
る多機能組み込み形機器である。その場合、回路網側に配置された第一の変成器
は、高電流及び高電圧値、例えば１〜１００ｋＡ及び１０〜５００ｋＶを開閉キ
ュービクルにおいて取り扱える値に電位分離して変換するものであり、第二の変
成器はこれを本来の電力量計において測定用電子機器が必要とする１０〜１００
ｍＶ以下の範囲の信号レベルに変換する。
【０００４】 図１はかかる変流器の等価回路図及び各種の適用において生ずる技術的データ
の範囲を示す。この図で変流器は１で示されている。磁心４は超微結晶の軟磁性
鋼帯により構成され、その上に、測定すべき電流Ｉprimが流れる一次巻線２と、
測定電流Ｉsecが流れる二次巻線３とが設けられる。二次電流Ｉsecは、アンペア
ターンが一次及び二次側で理想的事例では同じ大きさで、互いに反対方向に向く
ように自動的に調整される。このような変流器における磁場の経過を図２に示す
。なお、この場合磁心における損失は考慮していない。二次巻線３の電流は、そ
の場合、誘導法則に従って、その発生の原因、即ち磁心４における磁束の時間的
変化を阻止しようとするように調節される。
の範囲を示す。この図で変流器は１で示されている。磁心４は超微結晶の軟磁性
鋼帯により構成され、その上に、測定すべき電流Ｉprimが流れる一次巻線２と、
測定電流Ｉsecが流れる二次巻線３とが設けられる。二次電流Ｉsecは、アンペア
ターンが一次及び二次側で理想的事例では同じ大きさで、互いに反対方向に向く
ように自動的に調整される。このような変流器における磁場の経過を図２に示す
。なお、この場合磁心における損失は考慮していない。二次巻線３の電流は、そ
の場合、誘導法則に従って、その発生の原因、即ち磁心４における磁束の時間的
変化を阻止しようとするように調節される。
【０００５】 理想的な変流器においては、従って、二次電流は巻数比と一次電流との積のマ
イナス値に等しい。これは次の式（１）で表される。
イナス値に等しい。これは次の式（１）で表される。
【数１】
【０００６】 この理想事例は負荷抵抗５、二次巻線の銅抵抗６及び磁心４における損失によ
り決して達成され得ない。
り決して達成され得ない。
【０００７】 従って、現実の変流器では、二次電流が上記の理想例に対して振幅誤差及び位
相誤差を持っている。これは次の式（２）で表される。
相誤差を持っている。これは次の式（２）で表される。
【数２】
【０００８】 このような変流器の出力信号はデジタル化され、乗算され、積分されて記憶さ
れる。その結果が前記の目的に提供される電気量である。
れる。その結果が前記の目的に提供される電気量である。
【０００９】 これらの適用例で電力の計量に使用する電子式電力量計は、所謂「間接的」に
動作するので、純粋に双極性の、零対称の交流電流だけが電力量計自体にて測定
されねばならない。このための変流器は、高透磁率の材料からなる磁心で構成さ
れ、小さい位相誤差ψにより測定誤差を少なくするため、非常に多数の、即ち、
典型的には２，５００或いはそれ以上の二次巻線巻回数を有さねばならない。
動作するので、純粋に双極性の、零対称の交流電流だけが電力量計自体にて測定
されねばならない。このための変流器は、高透磁率の材料からなる磁心で構成さ
れ、小さい位相誤差ψにより測定誤差を少なくするため、非常に多数の、即ち、
典型的には２，５００或いはそれ以上の二次巻線巻回数を有さねばならない。
【００１０】 純粋に双極性の電流を模擬するために、磁心が高透磁率の結晶合金、特に約８
０重量％のニッケルを含み、「パーマロイ」という名称で知られているニッケル
・鉄合金から構成された変流器は公知である。この変流器は基本的に非常に低い
位相誤差ψを示す。しかしこの変流器は、この位相誤差ψが測定すべき一次電流
Ｉprimと共に著しく変化する（このことは変流器鉄心の変調と同義である）とい
う欠点を持っている。この変流器で変化する負荷における電流を正確に測定する
ためには、電力量計において費用のかかる直線化が必要である。
０重量％のニッケルを含み、「パーマロイ」という名称で知られているニッケル
・鉄合金から構成された変流器は公知である。この変流器は基本的に非常に低い
位相誤差ψを示す。しかしこの変流器は、この位相誤差ψが測定すべき一次電流
Ｉprimと共に著しく変化する（このことは変流器鉄心の変調と同義である）とい
う欠点を持っている。この変流器で変化する負荷における電流を正確に測定する
ためには、電力量計において費用のかかる直線化が必要である。
【００１１】 その他に、無鉄心の空心コイルを基本にして動作する変流器が公知である。こ
の原理は所謂ロゴフスキ原理として知られている。この場合、変調の位相誤差へ
の影響はなくなる。しかしながら、このような変流器のノイズ安定性に対する要
求は、検定に適応した電力計量を可能にするため、非常に高くならざるをえない
ので、この構成は外部磁場に対して充分なシールドを施さなくてはならず、これ
により材料及び構成費用が嵩み、従ってコストがかかることになる。
の原理は所謂ロゴフスキ原理として知られている。この場合、変調の位相誤差へ
の影響はなくなる。しかしながら、このような変流器のノイズ安定性に対する要
求は、検定に適応した電力計量を可能にするため、非常に高くならざるをえない
ので、この構成は外部磁場に対して充分なシールドを施さなくてはならず、これ
により材料及び構成費用が嵩み、従ってコストがかかることになる。
【００１２】 さらに、空隙を備えた（ギャップ形）ポット状フェライトコアを磁心として使
用することも公知である。この変流器は非常に直線性がよいが、フェライトの透
磁率が相対的に小さいため、この変流器において小さい位相角を得るには、非常
に大きな体積の磁心と関連して非常に多数の巻数が必要である。このポット状フ
ェライトコアを用いる変流器は、さらに、外部磁場に対して高い感度を持ってい
るので、この場合もシールド対策を取らねばなない。その他に、フェライトの場
合、通常、磁気値が著しく温度に依存する。
用することも公知である。この変流器は非常に直線性がよいが、フェライトの透
磁率が相対的に小さいため、この変流器において小さい位相角を得るには、非常
に大きな体積の磁心と関連して非常に多数の巻数が必要である。このポット状フ
ェライトコアを用いる変流器は、さらに、外部磁場に対して高い感度を持ってい
るので、この場合もシールド対策を取らねばなない。その他に、フェライトの場
合、通常、磁気値が著しく温度に依存する。
【００１３】 この発明の課題は、変流器に使用した際に、従来の技術に比較して測定すべき
電流のより高い測定精度を、同時に経済的な構成とコンパクトな構造サイズにお
いて可能とする磁心を提供することにある。さらに、このような磁心を製造する
方法並びにこのような磁心を備えた変流器を提供することにある。その上、特性
の温度依存性をできるだけ少なくすることにある。
電流のより高い測定精度を、同時に経済的な構成とコンパクトな構造サイズにお
いて可能とする磁心を提供することにある。さらに、このような磁心を製造する
方法並びにこのような磁心を備えた変流器を提供することにある。その上、特性
の温度依存性をできるだけ少なくすることにある。
【００１４】 この課題は、変流器に使用するのに適した磁心において、該磁心が、体積の少
なくとも５０％を１００ｎｍ或いはそれ以下の平均粒子サイズをもつ微細な結晶
粒子によって占められた強磁性合金（超微結晶合金）からなる鋼帯を巻回してな
り、１２，０００、好ましくは２０，０００より大きく、かつ３００，０００、
好ましくは３５０，０００より小さい飽和透磁率を持ち、その値が１ｐｐｍより
小さい飽和磁気歪みを持ち、実質的に機械応力がなく、そして磁心の磁化がそれ
に沿って特に容易に方向付けされ、かつ鋼帯の中心線が通る面に対して垂直であ
る磁気異方性軸を備えた磁心により解決される。この合金は、本質的に以下の式
で示す組成を持つ。 ＦｅaＣｏbＣｕcＳｉdＢeＭf ただし、Ｍは元素Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ及びＨｆの少なくと
も１つであり、ａ〜ｆは原子％で表わして以下の値を取る。 ０．５≦ｃ≦２、６．５≦ｄ≦１８、５≦ｅ≦１４、１≦ｆ≦６であってｄ＋ｅ
＞１８及び０≦ｂ≦１５であり、しかもａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００。
なくとも５０％を１００ｎｍ或いはそれ以下の平均粒子サイズをもつ微細な結晶
粒子によって占められた強磁性合金（超微結晶合金）からなる鋼帯を巻回してな
り、１２，０００、好ましくは２０，０００より大きく、かつ３００，０００、
好ましくは３５０，０００より小さい飽和透磁率を持ち、その値が１ｐｐｍより
小さい飽和磁気歪みを持ち、実質的に機械応力がなく、そして磁心の磁化がそれ
に沿って特に容易に方向付けされ、かつ鋼帯の中心線が通る面に対して垂直であ
る磁気異方性軸を備えた磁心により解決される。この合金は、本質的に以下の式
で示す組成を持つ。 ＦｅaＣｏbＣｕcＳｉdＢeＭf ただし、Ｍは元素Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ及びＨｆの少なくと
も１つであり、ａ〜ｆは原子％で表わして以下の値を取る。 ０．５≦ｃ≦２、６．５≦ｄ≦１８、５≦ｅ≦１４、１≦ｆ≦６であってｄ＋ｅ
＞１８及び０≦ｂ≦１５であり、しかもａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００。
【００１５】 透磁率は、鋼帯の中心線の面に加えられた磁場の強さ及びこれにより生ずる誘
導に関係する。
導に関係する。
【００１６】 このような磁心においては、透磁率と磁化との関係は非常に小さいことが分っ
た。磁心のヒステリシスループは、それ故、非常に狭くかつ直線性である。この
ことは、残留磁束密度と飽和磁気歪みとの比が小さく、できるだけ５％以下であ
り、保磁力が小さく、できるだけ１０ｍＡ／ｃｍ以下、好ましくは５ｍＡ／ｃｍ
以下であることを前提とする。
た。磁心のヒステリシスループは、それ故、非常に狭くかつ直線性である。この
ことは、残留磁束密度と飽和磁気歪みとの比が小さく、できるだけ５％以下であ
り、保磁力が小さく、できるだけ１０ｍＡ／ｃｍ以下、好ましくは５ｍＡ／ｃｍ
以下であることを前提とする。
【００１７】 透磁率が１２，０００以上で非常に大きく、その上、殆ど予備磁化に無関係な
ので、このような磁心を備えた変流器の絶対位相誤差及び絶対振幅誤差は非常に
小さい。絶対振幅誤差は１‰以下、絶対位相誤差は０．１°以下にもなる。
ので、このような磁心を備えた変流器の絶対位相誤差及び絶対振幅誤差は非常に
小さい。絶対振幅誤差は１‰以下、絶対位相誤差は０．１°以下にもなる。
【００１８】 変流器は磁心の他に少なくとも１つの一次巻線と二次巻線と備え、二次巻線に
は負荷抵抗が並列接続されて二次電流回路を低抵抗で閉じている。
は負荷抵抗が並列接続されて二次電流回路を低抵抗で閉じている。
【００１９】 さらに、この磁心のヒステリシスループは高い直線性を示すことが分った。例
えば、透磁率比μ15／μ4＜１．１そして透磁率比μ10／μ0.5＜１．１５である
。なお、ここでμ0.5、μ4、μ10及びμ15は各々０．５、４、１０及び１５ｍＡ／
ｃｍの磁場振幅Ｈにおける透磁率である。
えば、透磁率比μ15／μ4＜１．１そして透磁率比μ10／μ0.5＜１．１５である
。なお、ここでμ0.5、μ4、μ10及びμ15は各々０．５、４、１０及び１５ｍＡ／
ｃｍの磁場振幅Ｈにおける透磁率である。
【００２０】 この良好な直線性により、位相誤差並びに振幅誤差は実質的に測定される電流
に対して依存性がない。このことは、例えば１．２Ｔの高い飽和磁束密度に基づ
き、他の軟磁性高透磁率材料と異なり、より広い磁場の強さもしくは磁束密度範
囲に対して当てはまる。
に対して依存性がない。このことは、例えば１．２Ｔの高い飽和磁束密度に基づ
き、他の軟磁性高透磁率材料と異なり、より広い磁場の強さもしくは磁束密度範
囲に対して当てはまる。
【００２１】 絶対位相誤差、絶対振幅誤差及びこれら誤差の測定すべき電流に対する依存性
は非常に小さいので、この変流器により非常に正確な電流検出が行える。
は非常に小さいので、この変流器により非常に正確な電流検出が行える。
【００２２】 超微結晶構造によりこの磁心は、磁心の上部使用限界温度が１２０℃以上、個
々の事例では１５０℃ですら可能という驚くほど高い耐時効性を示す。正にこれ
により、この磁心を備えた変流器は室温を遥かに越えた使用にも適する。
々の事例では１５０℃ですら可能という驚くほど高い耐時効性を示す。正にこれ
により、この磁心を備えた変流器は室温を遥かに越えた使用にも適する。
【００２３】 この磁心の特性は殆ど温度依存性を示さないので、この依存性もまた充分な直
線性を示す。
線性を示す。
【００２４】 さらにこの発明は、上述の組成の合金により、適当な熱処理で上述の特性をも
つ磁心を作ることができるという認識に基づいている。その場合、この磁心が前
述の特性を示すよう、非常に多くのパラメータが相互に整合される。
つ磁心を作ることができるという認識に基づいている。その場合、この磁心が前
述の特性を示すよう、非常に多くのパラメータが相互に整合される。
【００２５】 この熱処理により作られた超微結晶の２相構造によって、同時に高い飽和磁束
密度と高い熱安定性において、良好な軟磁性特性に対する以下の２つの基礎的前
提が満たされる。即ち、 １）粒子に跨る強磁性の交換相互作用の平滑化に伴う結晶異方性Ｋ1の除去、即 ち平均化。 ２）超微結晶粒子とアモルファスの粒界残留相の両磁気歪み貢献の重畳による飽 和磁気歪みλS（λS＜１ｐｐｍ）の零点通過の最大幅の調整。
密度と高い熱安定性において、良好な軟磁性特性に対する以下の２つの基礎的前
提が満たされる。即ち、 １）粒子に跨る強磁性の交換相互作用の平滑化に伴う結晶異方性Ｋ1の除去、即 ち平均化。 ２）超微結晶粒子とアモルファスの粒界残留相の両磁気歪み貢献の重畳による飽 和磁気歪みλS（λS＜１ｐｐｍ）の零点通過の最大幅の調整。
【００２６】 この結果鋼帯又は磁心に残存する擾乱異方性が、約２Ｊ／ｍ3或いはそれ以下
に低減されるので、非常に小さい一軸性の磁場誘導の横軸異方性においても最高
の透磁率をもつ高直線性のヒステリシスループ（Ｆループ）が得られる。
に低減されるので、非常に小さい一軸性の磁場誘導の横軸異方性においても最高
の透磁率をもつ高直線性のヒステリシスループ（Ｆループ）が得られる。
【００２７】 以下に、磁心の製造方法であり、同時にこの発明の課題を解決する熱処理につ
いて説明する。
いて説明する。
【００２８】 鋼帯を製造し、磁心に巻回した後、磁心を４５０℃から６００℃の間の目標温
度に加熱する。特に、この目標温度は５２０℃以上であるのがよい。その際、鋼
帯のアモルファス状態から出発して超微結晶の２相構造が形成される。
度に加熱する。特に、この目標温度は５２０℃以上であるのがよい。その際、鋼
帯のアモルファス状態から出発して超微結晶の２相構造が形成される。
【００２９】 超微結晶の２相構造が形成された後、異方性軸を形成するために、合金のキュ
リー温度以下の温度において、巻回された鋼帯の方向に対して横方向にある少な
くとも１００Ａ／ｃｍの磁場（横軸磁場）を印加する。この横軸磁場は、磁心が
形成される異方性軸の方向において、その飽和誘導の状態にあるような大きさで
なければならない。キュリー温度は合金の自然磁化が始まる温度である。
リー温度以下の温度において、巻回された鋼帯の方向に対して横方向にある少な
くとも１００Ａ／ｃｍの磁場（横軸磁場）を印加する。この横軸磁場は、磁心が
形成される異方性軸の方向において、その飽和誘導の状態にあるような大きさで
なければならない。キュリー温度は合金の自然磁化が始まる温度である。
【００３０】 この目標温度は、合金の結晶化温度以上であるように選ぶ。この温度は、設定
された粒子サイズの分布及び粒子の体積充填により結晶異方性Ｋ1ができるだけ
よく平均化するよう、合金組成に適合させる。同時に超微結晶粒子及びアモルフ
ァス残留相の磁気歪みに対する関与が均衡され、それにより生ずる飽和磁気歪み
が非常に小さいか或いはできるだけ完全になくなるようにする。
された粒子サイズの分布及び粒子の体積充填により結晶異方性Ｋ1ができるだけ
よく平均化するよう、合金組成に適合させる。同時に超微結晶粒子及びアモルフ
ァス残留相の磁気歪みに対する関与が均衡され、それにより生ずる飽和磁気歪み
が非常に小さいか或いはできるだけ完全になくなるようにする。
【００３１】 同時に、加熱により鋼帯及び巻回された磁心の機械応力が解消し、超微結晶粒
子が応力のない状態で発生し、応力に誘導された異方性が生ずることもない。
子が応力のない状態で発生し、応力に誘導された異方性が生ずることもない。
【００３２】 ヒステリシスループの高い直線性は、飽和磁気歪みと磁心の機械弾性応力テン
ソルとの積と、一軸性の異方性との比が０．５以下であるときに得られる。
ソルとの積と、一軸性の異方性との比が０．５以下であるときに得られる。
【００３３】 巻回された鋼帯に対し垂直に印加する磁場（横軸磁場）の強さは、磁心のこの
方向に飽和磁束密度を達成するために必要な磁場の強さより明らかに大きいよう
に選ぶ。この磁場の強さは、通常１００Ａ／ｃｍより大きい。
方向に飽和磁束密度を達成するために必要な磁場の強さより明らかに大きいよう
に選ぶ。この磁場の強さは、通常１００Ａ／ｃｍより大きい。
【００３４】 ２つの連続する熱処理を行うことは、この発明の範囲内にある。第一の熱処理
は超微結晶の２相構造を形成するため、そして第二の熱処理は第一の熱処理より
も低い温度で行われ、異方性軸を形成するためのものである。或いはまた、同一
の熱処理中に先ず超微結晶の２相構造を、次いで異方性軸を形成してもよい。
は超微結晶の２相構造を形成するため、そして第二の熱処理は第一の熱処理より
も低い温度で行われ、異方性軸を形成するためのものである。或いはまた、同一
の熱処理中に先ず超微結晶の２相構造を、次いで異方性軸を形成してもよい。
【００３５】 例えば、透磁率が１２，０００〜３００，０００の下の方の範囲内にあること
が要求される場合、超微結晶の構造の形成と異方性軸の形成とを同時に行うこと
ができる。このために、磁心を目標温度に加熱し、その温度に超微結晶の構造が
形成されるまで保持し、その後再び室温に冷却する。必要とする透磁率に応じ、
横軸磁場は全体の熱処理の間印加するか、或いは目標温度に達した後初めて或い
はそれよりなお遅くに印加する。
が要求される場合、超微結晶の構造の形成と異方性軸の形成とを同時に行うこと
ができる。このために、磁心を目標温度に加熱し、その温度に超微結晶の構造が
形成されるまで保持し、その後再び室温に冷却する。必要とする透磁率に応じ、
横軸磁場は全体の熱処理の間印加するか、或いは目標温度に達した後初めて或い
はそれよりなお遅くに印加する。
【００３６】 目標温度への加熱はできるだけ速く行う。例えば、この目標温度への加熱は１
〜１５Ｋ／分の率で行う。磁心内部の温度均衡を得るため、その場合、結晶化が
始まる温度範囲に１Ｋ／分以下の遅延加熱或いは数分間の一定温度領域を挿入す
ることもできる。
〜１５Ｋ／分の率で行う。磁心内部の温度均衡を得るため、その場合、結晶化が
始まる温度範囲に１Ｋ／分以下の遅延加熱或いは数分間の一定温度領域を挿入す
ることもできる。
【００３７】 磁心を、例えば４分〜８時間、均質な粒子サイズ分布と小さい粒界距離をもつ
できるだけ小さい粒子を得るために、５５０℃の目標温度に保持する。この温度
は、その場合、合金におけるＳｉの成分量が低ければ低いほど、それだけ高く選
ばれる。その場合、例えば非磁性のホウ化物相の始まり或いは鋼帯の表面結晶子
の成長がこの目標温度の上限である。
できるだけ小さい粒子を得るために、５５０℃の目標温度に保持する。この温度
は、その場合、合金におけるＳｉの成分量が低ければ低いほど、それだけ高く選
ばれる。その場合、例えば非磁性のホウ化物相の始まり或いは鋼帯の表面結晶子
の成長がこの目標温度の上限である。
【００３８】 異方性軸を、従って直線性のヒステリシスループ（Ｆループ）を設定するため
に、磁心を０．１〜８時間の間キュリー温度以下、例えば２６０〜５９０℃に、
横方向の磁場を与えながら保持する。この際生ずる一軸性の異方性は、横軸磁場
において温度を高く選べば選ぶほど大きくなる。透磁率レベルはこれに逆比例す
るので、最低温度において最高値が生ずる。次いで、磁心を例えば０．１〜５Ｋ
／分の率で横軸磁場印加の下で、例えば２５℃或いは５０℃の室温に近い温度値
に冷却する。このことは、一方では経済的な理由から有利であり、他方直線性の
理由からキュリー温度以下では、磁場なしで冷却することができない。
に、磁心を０．１〜８時間の間キュリー温度以下、例えば２６０〜５９０℃に、
横方向の磁場を与えながら保持する。この際生ずる一軸性の異方性は、横軸磁場
において温度を高く選べば選ぶほど大きくなる。透磁率レベルはこれに逆比例す
るので、最低温度において最高値が生ずる。次いで、磁心を例えば０．１〜５Ｋ
／分の率で横軸磁場印加の下で、例えば２５℃或いは５０℃の室温に近い温度値
に冷却する。このことは、一方では経済的な理由から有利であり、他方直線性の
理由からキュリー温度以下では、磁場なしで冷却することができない。
【００３９】 磁場は、全熱処理期間中与えておくこともできる。
【００４０】 合金の組成は、一方では超微結晶粒子の結晶異方性ができるだけ平均化するよ
う、他方では飽和磁気歪みの零点通過ができるだけ適合するように選ぶ。しかし
ながら、同時に半金属の含有量を余り高くすることはできない。と言うのは、こ
の結果鋼帯が脆くなり、鋼帯の注型、巻回及び切断性が失われるからである。し
かしながら、他方、結晶化温度は、例えば鋼帯の注型プロセスの間に、ヒステリ
シスループの直線性に極めて有害な表面結晶子の萌芽が発生しないように、でき
るだけ高くなければならない。これは、例えばＢ及び／又はＮｂの含有量を上げ
ることにより、ある限界内で達成できる。
う、他方では飽和磁気歪みの零点通過ができるだけ適合するように選ぶ。しかし
ながら、同時に半金属の含有量を余り高くすることはできない。と言うのは、こ
の結果鋼帯が脆くなり、鋼帯の注型、巻回及び切断性が失われるからである。し
かしながら、他方、結晶化温度は、例えば鋼帯の注型プロセスの間に、ヒステリ
シスループの直線性に極めて有害な表面結晶子の萌芽が発生しないように、でき
るだけ高くなければならない。これは、例えばＢ及び／又はＮｂの含有量を上げ
ることにより、ある限界内で達成できる。
【００４１】 この変流器は、透磁率が高いことにより、正確な電流検出が可能であるにもか
かわらず、特に小さい体積を有する。
かわらず、特に小さい体積を有する。
【００４２】 磁心のヒステリシスループの直線性、従って変流器の変成比に関するさらなる
改善は、磁心が磁気歪み値｜λS｜＜０．２ｐｐｍを持ち、本質的に以下の組成
備えた、超微結晶、強磁性合金を有するときに得られる。 ＦｅaＣｏbＣｕcＳｉdＢeＭf ただし、Ｍは元素Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ及びＨｆの少なくと
も１つであり、ａ〜ｆは原子％で表して以下の条件を満たす。 ０．５≦ｃ≦２、６．５≦ｄ≦１８、５≦ｅ≦１４、１≦ｆ≦６であってｄ＋ｅ
＞１８及び０≦ｂ≦１５であり、さらにａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００。
改善は、磁心が磁気歪み値｜λS｜＜０．２ｐｐｍを持ち、本質的に以下の組成
備えた、超微結晶、強磁性合金を有するときに得られる。 ＦｅaＣｏbＣｕcＳｉdＢeＭf ただし、Ｍは元素Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ及びＨｆの少なくと
も１つであり、ａ〜ｆは原子％で表して以下の条件を満たす。 ０．５≦ｃ≦２、６．５≦ｄ≦１８、５≦ｅ≦１４、１≦ｆ≦６であってｄ＋ｅ
＞１８及び０≦ｂ≦１５であり、さらにａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００。
【００４３】 上記の合金系は非常に直線的で、並外れて狭いヒステリシスループを示す点で
優れており、その場合設定される一軸性の異方性Ｋuに応じ、Ｈ＝４ｍＡ／ｃｍ
の磁場振幅において１２，０００＜μ4＜３００，０００の透磁率を示す。図３
は、上述の合金系の幾つかからなる磁心のヒステリシスループを示す。この合金
系では殆ど磁気歪みがない。磁気歪みは、特に熱処理により調整されるので、Ｂ S ＝１．１〜１．４Ｔの高い飽和磁束密度により広範囲に有用な磁束密度範囲と
、透磁率に関して非常に良好な周波数応答及び低い転磁損失を備えた直線性のヒ
ステリシスループを作ることができる。
優れており、その場合設定される一軸性の異方性Ｋuに応じ、Ｈ＝４ｍＡ／ｃｍ
の磁場振幅において１２，０００＜μ4＜３００，０００の透磁率を示す。図３
は、上述の合金系の幾つかからなる磁心のヒステリシスループを示す。この合金
系では殆ど磁気歪みがない。磁気歪みは、特に熱処理により調整されるので、Ｂ S ＝１．１〜１．４Ｔの高い飽和磁束密度により広範囲に有用な磁束密度範囲と
、透磁率に関して非常に良好な周波数応答及び低い転磁損失を備えた直線性のヒ
ステリシスループを作ることができる。
【００４４】 上述の超微結晶合金系では、正確に調整した温度・保持時間の関係により、こ
の発明で使用される合金組成において、正に微結晶粒子及びアモルファス残留相
の磁気歪みに対する関与が均衡し、磁気歪みのない所期の状態が生じている。
の発明で使用される合金組成において、正に微結晶粒子及びアモルファス残留相
の磁気歪みに対する関与が均衡し、磁気歪みのない所期の状態が生じている。
【００４５】 特に磁心は空隙を持たないのがよい。空隙のない磁心を備えた変流器は付加的
なシールド対策なしでも外部磁場に対して特に高い防御性を示す。この磁心は例
えば閉鎖形、無空隙の環状、楕円或いは矩形鉄心である。鉄心が回転対称軸を持
つ場合、異方性軸はこの回転対称軸に対して平行となる。何れにしても、この異
方性軸は巻回された鋼帯の方向に対し極めて正確に垂直である。
なシールド対策なしでも外部磁場に対して特に高い防御性を示す。この磁心は例
えば閉鎖形、無空隙の環状、楕円或いは矩形鉄心である。鉄心が回転対称軸を持
つ場合、異方性軸はこの回転対称軸に対して平行となる。何れにしても、この異
方性軸は巻回された鋼帯の方向に対し極めて正確に垂直である。
【００４６】 磁心を作るために鋼帯は丸く巻回され、必要な場合には適当な成形工具により
熱処理の間それに応じた形状に保持される。
熱処理の間それに応じた形状に保持される。
【００４７】 特に小さい保磁力、従ってヒステリシスループの特によい直線性は、鋼帯が少
なくとも１つの表面に電気絶縁膜を備えることで得られる。これにより、一方で
は磁心の応力緩和が改善され、他方では渦流損失も特に小さくできる。
なくとも１つの表面に電気絶縁膜を備えることで得られる。これにより、一方で
は磁心の応力緩和が改善され、他方では渦流損失も特に小さくできる。
【００４８】 鋼帯には、例えば巻回前にその両表面の少なくとも１つに電気絶縁膜が設けら
れる。このため、絶縁膜の質に対する要求に応じ、鋼帯に浸漬法、貫流法、スプ
レー法或いは電解法が適用される。
れる。このため、絶縁膜の質に対する要求に応じ、鋼帯に浸漬法、貫流法、スプ
レー法或いは電解法が適用される。
【００４９】 これとは代って、巻回した磁心を目標温度に加熱する前に浸漬絶縁を施し、そ
れにより鋼帯が電気絶縁膜を備えるようにすることもできる。この場合、低圧浸
漬法が特に有利であることが分った。
れにより鋼帯が電気絶縁膜を備えるようにすることもできる。この場合、低圧浸
漬法が特に有利であることが分った。
【００５０】 絶縁媒体の選択に当り、媒体が一方では鋼帯の表面に密着し、他方では磁気特
性の損傷をもたらす表面反応を起こさないよう注意せねばならない。ここに挙げ
た合金の場合、酸化物、アクリル酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩及びカルシウム、マ
グネシウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ケイ素のクロ
ム酸塩が有効かつ信頼性のある絶縁物であることが判った。その場合に特に効果
的なのは、マグネシウムを含む液状体を鋼帯表面に付着させ、合金に影響しない
特別の熱処理の間に高密度のマグネシウムを含む膜に変換し、その厚さＤを加工
に応じて凡そ２５ｎｍ〜３μｍとしたものである。上述の磁場での熱処理温度に
おいて、その場合、酸化マグネシウムの本来の絶縁膜が生ずる。
性の損傷をもたらす表面反応を起こさないよう注意せねばならない。ここに挙げ
た合金の場合、酸化物、アクリル酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩及びカルシウム、マ
グネシウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ケイ素のクロ
ム酸塩が有効かつ信頼性のある絶縁物であることが判った。その場合に特に効果
的なのは、マグネシウムを含む液状体を鋼帯表面に付着させ、合金に影響しない
特別の熱処理の間に高密度のマグネシウムを含む膜に変換し、その厚さＤを加工
に応じて凡そ２５ｎｍ〜３μｍとしたものである。上述の磁場での熱処理温度に
おいて、その場合、酸化マグネシウムの本来の絶縁膜が生ずる。
【００５１】 変流器の二次巻線は２，２００又はそれ以下の巻回数を持つことができる。変
流器の一次巻線は３に等しい巻回数を持つことができる。この変流器は、２０Ａ
或いはそれ以下である一次電流用として設計される。
流器の一次巻線は３に等しい巻回数を持つことができる。この変流器は、２０Ａ
或いはそれ以下である一次電流用として設計される。
【００５２】 鋼帯は先ずアモルファス状態で、例えばヨーロッパ特許第０２７１６５７号明
細書に記載された、それ自体公知の急速凝固技術により作られ、それから専用機
械を用い応力なしで磁心の最終寸法に巻回された。磁心のヒステリシスループに
対する高い直線性の要求により、特に応力を加えないよう特別の考慮を払った。
細書に記載された、それ自体公知の急速凝固技術により作られ、それから専用機
械を用い応力なしで磁心の最終寸法に巻回された。磁心のヒステリシスループに
対する高い直線性の要求により、特に応力を加えないよう特別の考慮を払った。
【００５３】 特に、鋼帯はその有効表面粗さが小さくなるように作られた。これにより特に
良好な残留磁気比、従って変流器の特によい直線性が得られた。有効表面粗さの
上部限界値としては７％が特によいことが判った。しかしながら、有効表面粗さ
が減少するにつれ残留磁気のばらつきも、その値も小さくなり、従って直線性の
安定性も目立って増加した。
良好な残留磁気比、従って変流器の特によい直線性が得られた。有効表面粗さの
上部限界値としては７％が特によいことが判った。しかしながら、有効表面粗さ
が減少するにつれ残留磁気のばらつきも、その値も小さくなり、従って直線性の
安定性も目立って増加した。
【００５４】 鋼帯の表面粗さ及び厚さは磁気特性に著しく影響する量である。特に有効表面
粗さが重要である。有効表面粗さとは、互いに対向する両鋼帯表面の平均粗さＲ a の和を板厚で割ったものである。図４は残留磁気比、従って変流器の直線性が
表面粗さを調整することで調整されることを極めて具体的に示している。
粗さが重要である。有効表面粗さとは、互いに対向する両鋼帯表面の平均粗さＲ a の和を板厚で割ったものである。図４は残留磁気比、従って変流器の直線性が
表面粗さを調整することで調整されることを極めて具体的に示している。
【００５５】 特に均一で直線的なヒステリシスループは、複数の磁心を磁場中において熱処
理する間、端面側に正確に積層し、この積層の高さが磁心外径の複数倍になるよ
うにしたときに達成できる。ヒステリシスループは、その場合、横軸磁場におけ
る温度を低く設定すればするほど、それだけ急峻になる。
理する間、端面側に正確に積層し、この積層の高さが磁心外径の複数倍になるよ
うにしたときに達成できる。ヒステリシスループは、その場合、横軸磁場におけ
る温度を低く設定すればするほど、それだけ急峻になる。
【００５６】 合金に応じ、熱処理は真空中又は還元性や不活性の保護ガス中で行う。何れの
場合も、時には元素固有の吸収物質或いはゲッタ物質のような適当な補助手段に
よってもたらされる材料固有のクリーン条件を考慮せねばならない。
場合も、時には元素固有の吸収物質或いはゲッタ物質のような適当な補助手段に
よってもたらされる材料固有のクリーン条件を考慮せねばならない。
【００５７】 この熱処理の後磁心は、最後に、例えば、適当な合成樹脂材での含浸、コーテ
ィング、封止及び／又はケースへの封入により固められ、それぞれ少なくとも変
流器の二次巻線を設けられる。
ィング、封止及び／又はケースへの封入により固められ、それぞれ少なくとも変
流器の二次巻線を設けられる。
【００５８】 以下に、この発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。
【００５９】 本実施例では、Ｆｅ73.42Ｃｕ1.04Ｎｂ2.96Ｓｉ15.68Ｂ6.95の組成を持つ熱処
理された超微結晶合金からなり、厚さ約３００ｎｍの酸化マグネシウムの絶縁膜
Ｓで被膜した鋼帯Ｂを巻回した３ｇの重さの環状磁心Ｍを作った。寸法は１９×
１５×５．２ｍｍで、Ａfe＝０．０７７ｃｍ2の鉄心断面を持つ。
理された超微結晶合金からなり、厚さ約３００ｎｍの酸化マグネシウムの絶縁膜
Ｓで被膜した鋼帯Ｂを巻回した３ｇの重さの環状磁心Ｍを作った。寸法は１９×
１５×５．２ｍｍで、Ａfe＝０．０７７ｃｍ2の鉄心断面を持つ。
【００６０】 巻回時の応力を避けるため、鋼帯Ｂを磁心Ｍに巻回する際、鋼帯Ｂの引張り力
を鋼帯の巻層が増加するにつれ連続的に下げるようにした。これにより、磁心Ｍ
に正接方向に加わるトルクは磁心Ｍの全半径にわたって一定となり、半径が増大
しても大きくならない。
を鋼帯の巻層が増加するにつれ連続的に下げるようにした。これにより、磁心Ｍ
に正接方向に加わるトルクは磁心Ｍの全半径にわたって一定となり、半径が増大
しても大きくならない。
【００６１】 所要の磁気特性を得るため磁心Ｍを５７２℃で前処理し、これに伴う超微結晶
２相構造の形成に基づき、飽和磁気歪みの値はλs≒２４ｐｐｍから０．１６ｐ
ｐｍに減少した。加熱率は４５０〜５２０℃の間で、例えば１０Ｋ／分から１Ｋ
／分に下げた。磁心を、例えば５７２℃に１時間保持した後、再び冷却した。
２相構造の形成に基づき、飽和磁気歪みの値はλs≒２４ｐｐｍから０．１６ｐ
ｐｍに減少した。加熱率は４５０〜５２０℃の間で、例えば１０Ｋ／分から１Ｋ
／分に下げた。磁心を、例えば５７２℃に１時間保持した後、再び冷却した。
【００６２】 平坦な直線性ヒステリシスループ（Ｆループ）のために必要な一軸性の横方向
異方性Ｋuを設定するため、磁心Ｍを３．５時間３８２℃の温度でその後の熱処
理において焼鈍した。磁気優先方向の方向付けのために、即ち異方性軸Ａを作る
ために、後の磁化方向に対して直角に、巻回された鋼帯Ｂの方向に対して横方向
の外部磁場（Ｈ＞１，０００Ａ／ｃｍ）を印加した（図７参照）。この磁場は、
それ故、異方性軸Ａに対して平行であった。
異方性Ｋuを設定するため、磁心Ｍを３．５時間３８２℃の温度でその後の熱処
理において焼鈍した。磁気優先方向の方向付けのために、即ち異方性軸Ａを作る
ために、後の磁化方向に対して直角に、巻回された鋼帯Ｂの方向に対して横方向
の外部磁場（Ｈ＞１，０００Ａ／ｃｍ）を印加した（図７参照）。この磁場は、
それ故、異方性軸Ａに対して平行であった。
【００６３】 ２回に分けて熱処理した磁心Ｍの磁気特性を図５に示す。この場合透磁率は、
従来の結晶パーマロイ鉄心と異なり、広い範囲にわたり殆ど一定の高い値μ＝８
２，０００であった。これは、一方では使用した合金が約１．２テスラの高い飽
和磁束密度を持ち、他方では残留磁束密度と飽和磁束密度との静的な比が前処理
により大幅に減少した飽和磁気歪み並びにＢr／Ｂm＝２．６％の小さい有効表面
粗さ（Ｒa(eff)≒２．９％）の結果充分に小さかったので可能となった。
従来の結晶パーマロイ鉄心と異なり、広い範囲にわたり殆ど一定の高い値μ＝８
２，０００であった。これは、一方では使用した合金が約１．２テスラの高い飽
和磁束密度を持ち、他方では残留磁束密度と飽和磁束密度との静的な比が前処理
により大幅に減少した飽和磁気歪み並びにＢr／Ｂm＝２．６％の小さい有効表面
粗さ（Ｒa(eff)≒２．９％）の結果充分に小さかったので可能となった。
【００６４】 磁心Ｍを変流器に加工した。変流器は一次巻数Ｎ1＝３と二次巻数Ｎ2＝２００
０を持ち、二次電流回路は１００オームの低抵抗の負荷抵抗で閉じられた。この
適用に関連する量である振幅誤差Ｆ及び位相誤差ψを図６に示す。ヒステリシス
ループの際立った直線性と高い透磁率とに基づき、この２つの量は小さな値であ
り、制御依存性は比較的小さい。平均位相誤差ψは０．４０°である。０．１〜
２Ａの電流範囲にわたる位相角Δψの直線性は０．０４°以下である。
０を持ち、二次電流回路は１００オームの低抵抗の負荷抵抗で閉じられた。この
適用に関連する量である振幅誤差Ｆ及び位相誤差ψを図６に示す。ヒステリシス
ループの際立った直線性と高い透磁率とに基づき、この２つの量は小さな値であ
り、制御依存性は比較的小さい。平均位相誤差ψは０．４０°である。０．１〜
２Ａの電流範囲にわたる位相角Δψの直線性は０．０４°以下である。
【００６５】 この磁心Ｍは１５０℃迄の優れた耐時効性を示した。さらに、図８は前述の超
微結晶合金から作った磁心Ｍの温度依存性が抜群に小さいことを示している。丁
度８０，０００に設定された透磁率レベルは特に優れている。
微結晶合金から作った磁心Ｍの温度依存性が抜群に小さいことを示している。丁
度８０，０００に設定された透磁率レベルは特に優れている。
【００６６】 全体としてこの焼鈍の結果は、前述の熱処理を２つの独立の工程或いは唯一の
工程として行ったか否かには殆ど無関係である
工程として行ったか否かには殆ど無関係である
【００６７】 磁気歪みをより完全に低減すべく、前処理を実験的にＴx＝６００℃で行った
。この焼鈍の結果は、予想どおり明らかに悪かった。それはこの場合、上述の優
れた直線特性とは異なり、ヒステリシスループが、Ｂr／Ｂm＝２３．５％の高い
残留磁気比を示し、初期透磁率がμ4≒４８，０００であったからである。
。この焼鈍の結果は、予想どおり明らかに悪かった。それはこの場合、上述の優
れた直線特性とは異なり、ヒステリシスループが、Ｂr／Ｂm＝２３．５％の高い
残留磁気比を示し、初期透磁率がμ4≒４８，０００であったからである。
【００６８】 Ｔx＝５２０℃において前処理の後、磁心の磁気特性は非常に高い磁気歪みに
より機械的に作用する各種の影響に非常に敏感に反応した。この場合、残留磁気
比は、僅かな機械的操作においても既に６〜２０％或いはそれ以上に増大した。
従って、カプセルによる封入或いは合成樹脂の被膜、従って磁心を変流器部品要
素に技術的にさらに加工することは最早不可能である。
より機械的に作用する各種の影響に非常に敏感に反応した。この場合、残留磁気
比は、僅かな機械的操作においても既に６〜２０％或いはそれ以上に増大した。
従って、カプセルによる封入或いは合成樹脂の被膜、従って磁心を変流器部品要
素に技術的にさらに加工することは最早不可能である。
【００６９】 これに対し、Ｔx＝５２０℃の前処理温度を維持し、磁場熱処理の温度を４４
０℃に上げたとき、ヒステリシスループは、確かにＢr／Ｂm＝２．４％の残留磁
気比をもつ、優れた直線性を示すが、その初期透磁率は余りに高い一軸性の異方
性エネルギーＫuによりなおμ4≒５６，０００に過ぎなかった。
０℃に上げたとき、ヒステリシスループは、確かにＢr／Ｂm＝２．４％の残留磁
気比をもつ、優れた直線性を示すが、その初期透磁率は余りに高い一軸性の異方
性エネルギーＫuによりなおμ4≒５６，０００に過ぎなかった。
【図１】 変流器の等価回路図を示す。
【図２】 変流器における磁場の推移を示す。
【図３】 磁心の熱処理経過を模式的に示す。
【図４】 残留磁束密度比と表面面粗さとの関係を示す。
【図５】 この発明による磁心の透磁率及びパーマロイ磁心の透磁率と、励磁磁場によっ
て生ずる磁束密度振幅との関係を比較して示す。
て生ずる磁束密度振幅との関係を比較して示す。
【図６】 振幅誤差及び位相誤差と測定される電流（一次電流）との関係を示す。
【図７】 絶縁膜を備えた鋼帯からなる磁心をその異方性軸とともに模式的に示す。
【図８】 約８０，０００の透磁率レベルにおける磁心の透磁率の温度依存性を２つの代
表的なフェライトと比較して示す。
表的なフェライトと比較して示す。
１ 変流器 ２ 一次巻線 ３ 二次巻線 ４ 磁心 ５ 負荷抵抗 ６ 銅抵抗 Ｍ 磁心 Ｂ 鋼帯 Ｓ 絶縁膜 Ａ 異方性軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペツオルト、イエルク ドイツ連邦共和国 デー‐63486 ブルッ フケーベル ファランジュヴィラーシュト ラーセ ２ Ｆターム(参考） 5E041 BD03 CA01 CA02 5E081 AA05 AA12
Claims (18)
- 【請求項１】体積の少なくとも５０％が１００ｎｍ或いはそれ以下の平均粒
子サイズをもつ微細な結晶粒子によって占められている強磁性合金（超微結晶合
金）の鋼帯（Ｂ）を巻回してなり、 １２，０００〜３００，０００の透磁率を持ち、 １ｐｐｍより小さい飽和磁気歪みを持ち、 実質的に機械応力がなく、 磁心（Ｍ）の磁化がそれに沿って特に容易に方向付けされ、かつ鋼帯（Ｂ）の中
心線が通る面に対して垂直である異方性軸（Ａ）を持ち、 前記合金が本質的に以下の式で表される組成を備えていることを特徴とする変流
器での使用に適した磁心。 ＦｅaＣｏbＣｕcＳｉdＢeＭf ただし、Ｍは元素Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ及びＨｆの少なくと
も１つであり、ａ〜ｆは原子％で表して以下の条件を満たす。 ０．５≦ｃ≦２、６．５≦ｄ≦１８、５≦ｅ≦１４、１≦ｆ≦６であってｄ＋
ｅ＞１８及び０≦ｂ≦１５であり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００。 - 【請求項２】ａ〜ｆが次の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載の磁心。 ｃ＝１、１４≦ｄ≦１７、５≦ｅ≦１４、２≦ｆ≦４、０≦ｂ≦０．５であり
２２＜ｄ＋ｅ＜２４。 - 【請求項３】飽和磁気歪みの値が０．２ｐｐｍより小さいことを特徴とする
請求項２記載の磁心。 - 【請求項４】磁心（Ｍ）が１．１〜１．４Ｔの飽和磁束密度ＢSを持つこと
を特徴とする請求項１から３の１つに記載の磁心。 - 【請求項５】鋼帯（Ｂ）が７％より小さい表面粗さＲa(eff)を持つことを特
徴とする請求項１から４の１つに記載の磁心。 - 【請求項６】鋼帯（Ｂ）が少なくとも１つの表面に電気絶縁膜（Ｓ）を備え
ることを特徴とする請求項１から５の１つに記載の磁心。 - 【請求項７】電気絶縁膜（Ｓ）として酸化マグネシウムの膜を備えることを
特徴とする請求項６記載の磁心。 - 【請求項８】電気絶縁膜（Ｓ）が２５ｎｍ≦Ｄ≦３μｍの厚さＤを持つこと
を特徴とする請求項７記載の磁心。 - 【請求項９】閉鎖形、無空隙の環状鉄心、楕円形鉄心或いは矩形鉄心として
構成されたことを特徴とする請求項１から８の１つに記載の磁心。 - 【請求項１０】飽和磁気歪みに機械弾性応力テンソルを乗じた積と、一軸性
の異方性との比が０．５以下であることを特徴とする請求項１から９の１つに記
載の磁心。 - 【請求項１１】変成器鉄心としての磁心（Ｍ）の他に、少なくとも１つの一
次巻線と少なくとも１つの二次巻線とを備え、この二次巻線に負荷抵抗が並列接
続され、これにより二次電流回路を低抵抗で閉じた請求項１から１０の１つに記
載の磁心を備えた交流用変流器。 - 【請求項１２】二次巻線が巻数Ｎｓｅｃ≦２，２００を持ち、一次巻線が巻
数Ｎprim＝３を持ち、一次電流Ｉprim≦２０Ａ用として設計されたことを特徴と
する請求項１１記載の変流器。 - 【請求項１３】鋼帯（Ｂ）を製造し、磁心（Ｍ）に巻回した後、この磁心（
Ｍ）を４５０〜６００℃の間の目標温度に加熱し、 この磁心（Ｍ）に、合金のキュリー温度以下の温度において０．１〜８時間に
わたって２６０〜５９０℃の温度で、磁心（Ｍ）の形成される異方性軸（Ａ）に
対して平行な１００Ａ／ｃｍ以上の磁場を印加する 請求項１から１０の１つに記載の磁心の製造方法。 - 【請求項１４】目標温度への加熱を０．５〜１５Ｋ／分の率で行い、 磁心（Ｍ）を４分〜８時間にわたり目標温度に保持する 請求項１３記載の方法。
- 【請求項１５】鋼帯（Ｂ）を巻回する前に、その両表面の少なくとも１つに
電気絶縁膜（Ｓ）を設ける請求項１３又は１４記載の方法。 - 【請求項１６】磁心（Ｍ）を目標温度に加熱する前に浸漬絶縁を施し、鋼帯
（Ｂ）に電気絶縁膜（Ｓ）を設ける請求項１３から１５の１つに記載の方法。 - 【請求項１７】少なくとも磁場中で処理する間、複数の同一の磁心（Ｍ）を
端面側において、その積層高さが磁心（Ｍ）の外径の複数倍になるように積層す
る請求項１３から１６の１つに記載の方法。 - 【請求項１８】磁心（Ｍ）を０．１〜５Ｋ／分の率で室温に冷却する請求項
１３から１７の１つに記載の方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19852424 | 1998-11-13 | ||
| DE19852424.2 | 1998-11-13 | ||
| PCT/DE1999/003631 WO2000030132A1 (de) | 1998-11-13 | 1999-11-15 | Magnetkern, der zum einsatz in einem stromwandler geeignet ist, verfahren zur herstellung eines magnetkerns und stromwandler mit einem magnetkern |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002530854A true JP2002530854A (ja) | 2002-09-17 |
Family
ID=7887721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000583053A Pending JP2002530854A (ja) | 1998-11-13 | 1999-11-15 | 変流器での使用に適した磁心、磁心の製造方法及び変流器 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6507262B1 (ja) |
| EP (1) | EP1131830B1 (ja) |
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| KR (1) | KR100606515B1 (ja) |
| AT (1) | ATE326056T1 (ja) |
| DE (1) | DE59913420D1 (ja) |
| ES (1) | ES2264277T3 (ja) |
| WO (1) | WO2000030132A1 (ja) |
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