JP2506267B2 - 高周波用磁心の製造方法 - Google Patents
高周波用磁心の製造方法Info
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- JP2506267B2 JP2506267B2 JP5323169A JP32316993A JP2506267B2 JP 2506267 B2 JP2506267 B2 JP 2506267B2 JP 5323169 A JP5323169 A JP 5323169A JP 32316993 A JP32316993 A JP 32316993A JP 2506267 B2 JP2506267 B2 JP 2506267B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/147—Alloys characterised by their composition
- H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
- H01F1/15341—Preparation processes therefor
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電磁気装置に用いて有効
な低損失非晶質磁性合金の磁心に関し、更に詳しくは、
高周波領域（１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ）で鉄損が著し
く小さくスイッチングレギュレータなどに好適な高周波
用磁心の製造方法に関する。
な低損失非晶質磁性合金の磁心に関し、更に詳しくは、
高周波領域（１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ）で鉄損が著し
く小さくスイッチングレギュレータなどに好適な高周波
用磁心の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、スイッチングレギュレータな
ど高周波で使用する磁心としては、パーマロイ、フエラ
イトなどの結晶質材料が用いられている。
ど高周波で使用する磁心としては、パーマロイ、フエラ
イトなどの結晶質材料が用いられている。
【０００３】しかしながら、パーマロイは比抵抗が小さ
いので高周波での鉄損が大きくなる。また、フエライト
は高周波で損失は小さいが、磁束密度もせいぜい５００
０Ｇと小さく、そのため、大きな動作磁束密度での使用
時にあっては、飽和に近くなりその結果鉄損が増大す
る。近時、スイッチングレギュレータに使用される電源
トランスなど高周波で使用されるトランスにおいては、
形状の小型化が望まれているが、その場合、動作磁束密
度の増大が必要となるため、フエライトの鉄損増大は実
用上大きな問題となる。
いので高周波での鉄損が大きくなる。また、フエライト
は高周波で損失は小さいが、磁束密度もせいぜい５００
０Ｇと小さく、そのため、大きな動作磁束密度での使用
時にあっては、飽和に近くなりその結果鉄損が増大す
る。近時、スイッチングレギュレータに使用される電源
トランスなど高周波で使用されるトランスにおいては、
形状の小型化が望まれているが、その場合、動作磁束密
度の増大が必要となるため、フエライトの鉄損増大は実
用上大きな問題となる。
【０００４】一方、結晶構造を持たない非晶質磁性合金
は、高透磁率、低保磁力など優れた軟質磁性特性を示す
ので最近注目を集めている。これらの非晶質磁性合金
は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどを基本とし、これに非晶質化
元素（メタロイド）として、Ｐ、Ｃ、Ｂ、Ｓｉ、Ａｌ、
Ｇｅなどを包含するものである。
は、高透磁率、低保磁力など優れた軟質磁性特性を示す
ので最近注目を集めている。これらの非晶質磁性合金
は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどを基本とし、これに非晶質化
元素（メタロイド）として、Ｐ、Ｃ、Ｂ、Ｓｉ、Ａｌ、
Ｇｅなどを包含するものである。
【０００５】しかしながら、これら非晶質磁性合金の全
てが高周波領域で鉄損が小さいというわけではない。例
えば、Ｆｅ系非晶質合金は、５０〜６０Ｈｚの低周波領
域ではケイ素鋼の約１／４という非常に小さい鉄損を示
すが、１ｋＨｚ以上の高周波領域になると著しく大きな
鉄損を示し、とてもスイッチングレギュレータ等の高周
波領域での使用に適合するものではない。これは、動作
周波数の２乗に比例する渦電流損失に基づく現象であ
る。そのため、非晶質磁性合金の薄帯を磁心として１Ｋ
Ｈｚ以上の高周波領域で使用する場合には、一般に、該
薄帯の厚みを３０μｍ以下に調整することが必要であ
る。
てが高周波領域で鉄損が小さいというわけではない。例
えば、Ｆｅ系非晶質合金は、５０〜６０Ｈｚの低周波領
域ではケイ素鋼の約１／４という非常に小さい鉄損を示
すが、１ｋＨｚ以上の高周波領域になると著しく大きな
鉄損を示し、とてもスイッチングレギュレータ等の高周
波領域での使用に適合するものではない。これは、動作
周波数の２乗に比例する渦電流損失に基づく現象であ
る。そのため、非晶質磁性合金の薄帯を磁心として１Ｋ
Ｈｚ以上の高周波領域で使用する場合には、一般に、該
薄帯の厚みを３０μｍ以下に調整することが必要であ
る。
【０００６】他方、非晶質磁性合金の薄帯は、通常、石
英などの耐熱容器の中で溶融した所定組成の溶融合金を
該合金にガス圧を加えることによって、該容器先端のノ
ズルから高速回転する金属製の単ロール又は双ロールの
回転面に噴出して急冷する溶湯急冷法で作成されてい
る。しかしながら、このようにして作製された薄帯の表
面には微細な凹凸が存在し、その凹凸の状態によって高
周波領域での鉄損が増大したり、また、占積率が著しく
小さくなるなどの実用面における不都合を招くことがあ
った。
英などの耐熱容器の中で溶融した所定組成の溶融合金を
該合金にガス圧を加えることによって、該容器先端のノ
ズルから高速回転する金属製の単ロール又は双ロールの
回転面に噴出して急冷する溶湯急冷法で作成されてい
る。しかしながら、このようにして作製された薄帯の表
面には微細な凹凸が存在し、その凹凸の状態によって高
周波領域での鉄損が増大したり、また、占積率が著しく
小さくなるなどの実用面における不都合を招くことがあ
った。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の点を考
慮してなされたもので、非晶質合金をもちい高周波領域
における低鉄損を実現する高周波磁心の製造方法を提供
することを目的とする。
慮してなされたもので、非晶質合金をもちい高周波領域
における低鉄損を実現する高周波磁心の製造方法を提供
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
高周波領域、とりわけ１０〜２００ｋＨｚの高周波領域
における非晶質磁性合金の薄帯の表面凹凸状態（表面粗
さ）と鉄損の関係について鋭意研究を重ねた結果、該薄
帯の厚み最大値と厚み平均値とから算出して表示される
表面粗さが所定の値の範囲にあるとき、また、厚み最大
値が所定の範囲にあるときその鉄損が小さくなるとの事
実を見出し本発明を完成するに到った。
高周波領域、とりわけ１０〜２００ｋＨｚの高周波領域
における非晶質磁性合金の薄帯の表面凹凸状態（表面粗
さ）と鉄損の関係について鋭意研究を重ねた結果、該薄
帯の厚み最大値と厚み平均値とから算出して表示される
表面粗さが所定の値の範囲にあるとき、また、厚み最大
値が所定の範囲にあるときその鉄損が小さくなるとの事
実を見出し本発明を完成するに到った。
【０００９】本発明は、高周波領域において鉄損が著し
く小さい高周波用磁心を提供することに目的がある。
く小さい高周波用磁心を提供することに目的がある。
【００１０】本発明は、表面粗さが
【００１１】
【数２】 を満足する非晶質磁性薄帯を溶湯急冷法により製造し、
これを用いて２０kHz ，磁束密度３kGのときの鉄損が１
７０mW/cc 以下である磁心となすことを特徴とする。
これを用いて２０kHz ，磁束密度３kGのときの鉄損が１
７０mW/cc 以下である磁心となすことを特徴とする。
【００１２】本発明の磁心において、それを構成する非
晶質磁性合金は一般にＭ 100-Z Ｎ z の組成式で表わされ
る。ここで、ＭはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうち少なくとも１
種の元素であり、その一部は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、
Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、ＴａおよびＷの群から選ばれる少な
くとも１種の元素で１〜１０原子％置換されていてもよ
い。ＮはＰ、Ｃ、Ｂ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇｅなどのメタロイ
ドの少なくとも１種の元素であり、ｚは１５＜ｚ＜３０
を満足する数である。特に磁束密度が７ｋＧ以下のＣｏ
基非晶質磁性合金を用いると効果が大きい。
晶質磁性合金は一般にＭ 100-Z Ｎ z の組成式で表わされ
る。ここで、ＭはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうち少なくとも１
種の元素であり、その一部は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、
Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、ＴａおよびＷの群から選ばれる少な
くとも１種の元素で１〜１０原子％置換されていてもよ
い。ＮはＰ、Ｃ、Ｂ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇｅなどのメタロイ
ドの少なくとも１種の元素であり、ｚは１５＜ｚ＜３０
を満足する数である。特に磁束密度が７ｋＧ以下のＣｏ
基非晶質磁性合金を用いると効果が大きい。
【００１３】このような非晶質磁性合金は、上記した
Ｍ、Ｎの各成分を所定の割合いで混合した後、溶融し、
これを溶湯急冷法などの方法によって非晶質磁性合金化
し、ついで無磁場中で所定の温度（例えば、４００〜４
５０℃）に加熱処置して容易に作製することができる。
上記式におけるｔは該薄帯に関する実測値として求めら
れ、ｔは該薄帯の重量、幅、長さ、密度をそれぞれＷ、
ｄ、ｌ、ρとしたときに、ｔ＝Ｗ／ｄ・ｌ・ρの式から
算出される計算値である。
Ｍ、Ｎの各成分を所定の割合いで混合した後、溶融し、
これを溶湯急冷法などの方法によって非晶質磁性合金化
し、ついで無磁場中で所定の温度（例えば、４００〜４
５０℃）に加熱処置して容易に作製することができる。
上記式におけるｔは該薄帯に関する実測値として求めら
れ、ｔは該薄帯の重量、幅、長さ、密度をそれぞれＷ、
ｄ、ｌ、ρとしたときに、ｔ＝Ｗ／ｄ・ｌ・ρの式から
算出される計算値である。
【００１４】この表面粗さの値が０．３０を超えると該
薄帯の表面凹凸の状態が顕著になり（表面が粗くな
り）、高周波領域での鉄損が著しく大きくなって使用に
適さなくなる。さらに０．３０を超えると角形比も低下
してしまう。
薄帯の表面凹凸の状態が顕著になり（表面が粗くな
り）、高周波領域での鉄損が著しく大きくなって使用に
適さなくなる。さらに０．３０を超えると角形比も低下
してしまう。
【００１５】また、該薄帯にあって、厚み最大値（ｔ）
が５μｍ未満の場合には、得られた磁心の巻回時におっ
て層間絶縁体を大量に必要とするためその占積率が著し
く低下し実用的でなくなる。更に、ｔが３０μｍを超え
ると表面粗さに関係なく高周波領域における鉄損が著し
く増大する。したがって、本発明の磁心にあっては、そ
の薄帯の厚み最大値が５μｍ≦ｔ≦３０μｍの範囲に設
定することが好ましい。
が５μｍ未満の場合には、得られた磁心の巻回時におっ
て層間絶縁体を大量に必要とするためその占積率が著し
く低下し実用的でなくなる。更に、ｔが３０μｍを超え
ると表面粗さに関係なく高周波領域における鉄損が著し
く増大する。したがって、本発明の磁心にあっては、そ
の薄帯の厚み最大値が５μｍ≦ｔ≦３０μｍの範囲に設
定することが好ましい。
【００１６】本発明の磁心は、１０〜２００ｋＨｚの動
作周波数にあって特に鉄損を小さくして有効である。
作周波数にあって特に鉄損を小さくして有効である。
【００１７】本発明の磁心を構成する薄帯の厚み最大値
は、溶湯急冷法にあっては、ロールの回転数、溶融合金
をノズルから噴出するときに該溶融合金に印加するガス
圧などを調整し、また、表面粗さは更にノズルとロール
との間隔を０．１〜０．５mmの範囲内で調整することに
よって適宜な値にすることができる。
は、溶湯急冷法にあっては、ロールの回転数、溶融合金
をノズルから噴出するときに該溶融合金に印加するガス
圧などを調整し、また、表面粗さは更にノズルとロール
との間隔を０．１〜０．５mmの範囲内で調整することに
よって適宜な値にすることができる。
【００１８】ただし本願発明においては溶湯急冷後の状
態で上記条件を満たすことが重要であり、研磨処理など
でこの条件を満たしても本願発明の磁気特性の向上効果
は達成できない。これは溶湯急冷で作製した非晶質磁性
合金薄帯表面に存在する微小な凹凸が、研磨処理ではな
くなってしまい、本願発明の如く、溶湯急冷後の状態で
上記条件を満たすようにした場合とでは、非晶質磁性合
金薄帯表面の状態が微妙に異なるためと考えられる。ま
た研磨処置は非晶質磁性合金薄帯に歪みを導入すること
になり、これも磁気特性上好ましいことでない。
態で上記条件を満たすことが重要であり、研磨処理など
でこの条件を満たしても本願発明の磁気特性の向上効果
は達成できない。これは溶湯急冷で作製した非晶質磁性
合金薄帯表面に存在する微小な凹凸が、研磨処理ではな
くなってしまい、本願発明の如く、溶湯急冷後の状態で
上記条件を満たすようにした場合とでは、非晶質磁性合
金薄帯表面の状態が微妙に異なるためと考えられる。ま
た研磨処置は非晶質磁性合金薄帯に歪みを導入すること
になり、これも磁気特性上好ましいことでない。
【００１９】
【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいて説明す
る。 実施例１ 表に示した各種組成の非晶質磁性合金の薄帯を溶湯急冷
法で作製した。すなわち、高速回転する単ロールの上に
石英管ノズルから各種組成の溶融合金をアルゴンガス圧
で噴出せしめて急冷し、幅５mm、長さ１００ｍの薄帯試
料を作製した。このとき、ロール回転数、ガス圧、ノズ
ルとロール間の距離を種々に変動せしめて、厚み最大
値、表面粗さを変化させた。
る。 実施例１ 表に示した各種組成の非晶質磁性合金の薄帯を溶湯急冷
法で作製した。すなわち、高速回転する単ロールの上に
石英管ノズルから各種組成の溶融合金をアルゴンガス圧
で噴出せしめて急冷し、幅５mm、長さ１００ｍの薄帯試
料を作製した。このとき、ロール回転数、ガス圧、ノズ
ルとロール間の距離を種々に変動せしめて、厚み最大
値、表面粗さを変化させた。
【００２０】薄帯試料から長さ１４ｍを切り取り、それ
を直径２０mmのアルミナ製ボビンに巻きつけ、全体を４
００℃で１５分間熱処理した後、内径２０mm、外径３０
mmのプラスチックケースに入れて１次コイル、２次コイ
ルとしてともに７０回巻き、ワットメータを用いて磁束
密度（Ｂｍ）３ｋＧ、周波数２０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ
における鉄損を測定した。また薄帯試料の飽和磁束密度
を試料振動形磁力計を用いて測定した。結果を一括して
表に示した。なお最大値は１０cmごとにマイクロメータ
で測定して求めた。
を直径２０mmのアルミナ製ボビンに巻きつけ、全体を４
００℃で１５分間熱処理した後、内径２０mm、外径３０
mmのプラスチックケースに入れて１次コイル、２次コイ
ルとしてともに７０回巻き、ワットメータを用いて磁束
密度（Ｂｍ）３ｋＧ、周波数２０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ
における鉄損を測定した。また薄帯試料の飽和磁束密度
を試料振動形磁力計を用いて測定した。結果を一括して
表に示した。なお最大値は１０cmごとにマイクロメータ
で測定して求めた。
【００２１】
【表１】 表から明らかなように、本発明にかかる薄帯試料（試料
番号１〜６）は、比較例薄帯試料（試料番号７、８）に
比べ、磁束密度３ｋＧ、周波数２０ｋＨｚ、１００ｋＨ
ｚにおける鉄損が著しく小さいことが判明した。 実施例２ 組成（Ｆｅ0.6 Ｎｉ0.2 ）78Ｓｉ8 Ｂ14の非晶質磁性合
金の薄帯から成り、表面粗さを種々に変化させた磁心に
ついて、磁束密度３ｋＧ、周波数２０ｋＨｚ、１００ｋ
Ｈｚにおける鉄損を測定した。その結果を、表面粗さの
関係として図に示した。図から明らかなように、表面粗
さが、０．３０を超えると鉄損が急激に増大することが
判明した。
番号１〜６）は、比較例薄帯試料（試料番号７、８）に
比べ、磁束密度３ｋＧ、周波数２０ｋＨｚ、１００ｋＨ
ｚにおける鉄損が著しく小さいことが判明した。 実施例２ 組成（Ｆｅ0.6 Ｎｉ0.2 ）78Ｓｉ8 Ｂ14の非晶質磁性合
金の薄帯から成り、表面粗さを種々に変化させた磁心に
ついて、磁束密度３ｋＧ、周波数２０ｋＨｚ、１００ｋ
Ｈｚにおける鉄損を測定した。その結果を、表面粗さの
関係として図に示した。図から明らかなように、表面粗
さが、０．３０を超えると鉄損が急激に増大することが
判明した。
【００２２】組成（Ｃｏ0.94Ｆｅ0.06）71（Ｓｉ0.6 Ｂ
0.4 ）29の非晶質磁性合金（磁束密度６．１ｋＧ）を単
ロール法にて作成した。なお板厚１８μｍ、幅１０mmを
基準とし、表面性を変化させた。
0.4 ）29の非晶質磁性合金（磁束密度６．１ｋＧ）を単
ロール法にて作成した。なお板厚１８μｍ、幅１０mmを
基準とし、表面性を変化させた。
【００２３】この非晶質磁性合金リボンを巻回し、外径
１８mm、内径１２mmのトロイダルコアを成形した。次に
キュリー温度以上、結晶化温度以下の最適温度で熱処置
した後、４℃／ｍｉｎで冷却した。
１８mm、内径１２mmのトロイダルコアを成形した。次に
キュリー温度以上、結晶化温度以下の最適温度で熱処置
した後、４℃／ｍｉｎで冷却した。
【００２４】得られたコアに１次及び２次巻線を施し、
１Ｏｅの外部磁場を印加して交流磁化測定装置を用いて
周波数１００ｋＨｚにおけるヒステリシス曲線を測定
し、角形比Ｂｒ／Ｂ1 （Ｂｒ：残留磁束密度、Ｂ1 ：１
Ｏｅにおける磁束密度）を求めた。その結果を第２図と
して示す。
１Ｏｅの外部磁場を印加して交流磁化測定装置を用いて
周波数１００ｋＨｚにおけるヒステリシス曲線を測定
し、角形比Ｂｒ／Ｂ1 （Ｂｒ：残留磁束密度、Ｂ1 ：１
Ｏｅにおける磁束密度）を求めた。その結果を第２図と
して示す。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の非晶質磁
性合金の薄帯から成る磁心は、高周波領域での鉄損が著
しく小さくなり、したがって、高周波トランスなどの小
型形状化を可能とするのでその工業的価値は大である。
性合金の薄帯から成る磁心は、高周波領域での鉄損が著
しく小さくなり、したがって、高周波トランスなどの小
型形状化を可能とするのでその工業的価値は大である。
【図１】 本発明の鉄損を示す特性図。
【図２】 本発明の角形化を示す特性図。
Claims (1)
- 【請求項１】 【数１】 を満たす非晶質磁性薄帯を研磨処理を施すことなく溶湯
急冷法により作成し、この非晶質磁性薄帯を用い２０ｋ
Ｈｚ，磁束密度３ｋＧのときの鉄損が１７０ｍＷ／ｃｃ
以下である磁心を構成することを特徴とする高周波用磁
心の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5323169A JP2506267B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 高周波用磁心の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5323169A JP2506267B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 高周波用磁心の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56142252A Division JPS5844702A (ja) | 1981-09-11 | 1981-09-11 | 高周波用非晶質磁性合金の磁心 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06224060A JPH06224060A (ja) | 1994-08-12 |
| JP2506267B2 true JP2506267B2 (ja) | 1996-06-12 |
Family
ID=18151853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5323169A Expired - Lifetime JP2506267B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 高周波用磁心の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2506267B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110293463A1 (en) | 2010-05-27 | 2011-12-01 | Daniel James Branagan | Alloys exhibiting spinodal glass matrix microconstituents structure and deformation mechanisms |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5667905A (en) * | 1979-11-07 | 1981-06-08 | Hitachi Metals Ltd | Improvement method of magnetic characteristic |
-
1993
- 1993-11-29 JP JP5323169A patent/JP2506267B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5667905A (en) * | 1979-11-07 | 1981-06-08 | Hitachi Metals Ltd | Improvement method of magnetic characteristic |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06224060A (ja) | 1994-08-12 |
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