JP2788248B2 - 高周波用磁心及びその製造方法 - Google Patents
高周波用磁心及びその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁性リボンを巻回して形成した磁心に関す
る。
る。
磁性リボンを巻回しあるいは積層して磁心を形成した
場合、リボン層間の絶縁が悪いと、リボン層間を流れる
渦電流が生じ、渦電流損失の増大により全体の鉄損（破
損）が増大する。この傾向はとくに高周波の場合に顕著
である。そして、透磁率の周波数特性が悪く100KHz以上
ではメリットのある利用は期待できない。
場合、リボン層間の絶縁が悪いと、リボン層間を流れる
渦電流が生じ、渦電流損失の増大により全体の鉄損（破
損）が増大する。この傾向はとくに高周波の場合に顕著
である。そして、透磁率の周波数特性が悪く100KHz以上
ではメリットのある利用は期待できない。
そこで、従来は、リボン層間の絶縁を良好にするた
め、リボン層間に非磁性物質からなる絶縁層を設けるこ
とが行われ、その一手段としてリボン表面に一様な絶縁
膜を形成して、上記問題の解決を図ろうとしている。
め、リボン層間に非磁性物質からなる絶縁層を設けるこ
とが行われ、その一手段としてリボン表面に一様な絶縁
膜を形成して、上記問題の解決を図ろうとしている。
しかし、磁性リボンとしてアモルファス磁性リボンを
製造する場合、400℃前後で焼鈍することが行われる
が、このような焼鈍が行われると、絶縁膜とリボンとの
線膨張係数の違い、すなわち、ほとんどの場合、絶縁膜
の線膨張係数の方がアモルファスリボンのそれより大き
いので、リボンに圧縮応力が生じ、磁歪の逆効果により
磁気特性が劣化する。
製造する場合、400℃前後で焼鈍することが行われる
が、このような焼鈍が行われると、絶縁膜とリボンとの
線膨張係数の違い、すなわち、ほとんどの場合、絶縁膜
の線膨張係数の方がアモルファスリボンのそれより大き
いので、リボンに圧縮応力が生じ、磁歪の逆効果により
磁気特性が劣化する。
また、400℃前後の焼鈍に耐える絶縁膜としては、材
料的に限られるという問題もあり、さらに、絶縁膜を設
けると磁心を構成した場合、磁性体の充填率（占積率）
が低下し、結果として磁心の大型化を招いてしまう。
料的に限られるという問題もあり、さらに、絶縁膜を設
けると磁心を構成した場合、磁性体の充填率（占積率）
が低下し、結果として磁心の大型化を招いてしまう。
本発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、占積率の低下を最小限にしてリボン層間の絶
縁性を確保して、磁気特性のよい磁性リボンおよび磁心
を提供することを技術的課題とするものである。
たもので、占積率の低下を最小限にしてリボン層間の絶
縁性を確保して、磁気特性のよい磁性リボンおよび磁心
を提供することを技術的課題とするものである。
本発明は、その理論的前提として、まず、次のような
点に着目してなされた。
点に着目してなされた。
すなわち、先に述べたように、磁性リボンによる磁心
の製造にさいしては、絶縁膜を介在させるのが一般的
で、当業者間ではいかに絶縁性能の良い絶縁膜材料を見
い出すかが最大の関心事になっている。
の製造にさいしては、絶縁膜を介在させるのが一般的
で、当業者間ではいかに絶縁性能の良い絶縁膜材料を見
い出すかが最大の関心事になっている。
しかし、観点を変えてみると、このような絶縁膜が無
い場合でも層間に空気層があれば、それが絶縁層となっ
て、渦電流を防ぎ、しかも、できるだけ占積率を大きく
できる。
い場合でも層間に空気層があれば、それが絶縁層となっ
て、渦電流を防ぎ、しかも、できるだけ占積率を大きく
できる。
そこで、本発明では、従来のような絶縁膜を用いずに
空気層のみで絶縁を確保することとした。すなわち、本
発明の磁心は、帯状の磁性リボンを巻回して形成した磁
心であり、巻回により形成された各磁性リボン層間には
空隙が形成されていて、この空隙を含めた磁心全体の体
積に対する磁性リボンの体積の割合（占積率）が81〜92
％であることを特徴とするものである。
空気層のみで絶縁を確保することとした。すなわち、本
発明の磁心は、帯状の磁性リボンを巻回して形成した磁
心であり、巻回により形成された各磁性リボン層間には
空隙が形成されていて、この空隙を含めた磁心全体の体
積に対する磁性リボンの体積の割合（占積率）が81〜92
％であることを特徴とするものである。
また、このような磁心は、芯材の周囲に帯状の磁性リ
ボンを巻回して磁心を形成するに当り、磁性リボンに４
〜200kg/cm2の張力をかけつつ巻回することで得られ
る。なお芯材はその後除去する。
ボンを巻回して磁心を形成するに当り、磁性リボンに４
〜200kg/cm2の張力をかけつつ巻回することで得られ
る。なお芯材はその後除去する。
以下、本発明の作用を述べ、さらに具体的な解決手段
について説明する。
について説明する。
本発明では、各磁性リボン間の空隙が絶縁層となっ
て、渦電流を妨げ、磁気特性の向上に寄与する。
て、渦電流を妨げ、磁気特性の向上に寄与する。
ここで、本発明における磁性リボンとは、磁性体の薄
帯であり、磁性体材料としては、遷移金属中のFe,Co,Ni
等の強磁性元素単体、あるいは強磁性元素同士の合金、
特性改善を図るために加えられる非強磁性元素と強磁性
元素との合金、フェライト、パーマロイ、アモルファス
合金等を例示できる。アモルファス金属としては、Fe-
B,Fe-B−C,Fe-B-Si,Fe-B-Si-C,Fe-B-Si-Cr,Fe-Co-B-Si,
Fe-Ni-Mo-B等のFe系、Co-B,Co-Fe-Si-B,Co-Fe-Ni-Mo-B-
Si,Co-Fe-Ni-B-Si,Co-Fe-Mn-B-Si,Co-Fe-Mn-Ni,Co-Fe-M
n-Ni-B,Co-Mn-Ni-B-Si等のCo系等を例示できる。
帯であり、磁性体材料としては、遷移金属中のFe,Co,Ni
等の強磁性元素単体、あるいは強磁性元素同士の合金、
特性改善を図るために加えられる非強磁性元素と強磁性
元素との合金、フェライト、パーマロイ、アモルファス
合金等を例示できる。アモルファス金属としては、Fe-
B,Fe-B−C,Fe-B-Si,Fe-B-Si-C,Fe-B-Si-Cr,Fe-Co-B-Si,
Fe-Ni-Mo-B等のFe系、Co-B,Co-Fe-Si-B,Co-Fe-Ni-Mo-B-
Si,Co-Fe-Ni-B-Si,Co-Fe-Mn-B-Si,Co-Fe-Mn-Ni,Co-Fe-M
n-Ni-B,Co-Mn-Ni-B-Si等のCo系等を例示できる。
本発明にかかる磁心は、まず、磁性リボンを用意し、
張力を４〜200kg/cm2の張力をかけつつ巻回することに
より製造できる。張力が4kg/cm2より小さいと占積率が8
1％より小さくなって所望の特性を得られず、また、200
kg/cm2より大きいと占積率は大きくなるが空隙による絶
縁特性が悪くなる。最後に、必要に応じて歪取りの焼鈍
を行う。
張力を４〜200kg/cm2の張力をかけつつ巻回することに
より製造できる。張力が4kg/cm2より小さいと占積率が8
1％より小さくなって所望の特性を得られず、また、200
kg/cm2より大きいと占積率は大きくなるが空隙による絶
縁特性が悪くなる。最後に、必要に応じて歪取りの焼鈍
を行う。
本発明では、巻回した場合、実質上、磁性リボンと磁
性リボンとが一部で接触するが、このような点接触部分
の存在は、本発明の成立性を妨げるものではない。但
し、接触面積が大きすぎると渦電流の発生を妨げられな
いので、この点の考慮が必要で、本発明が張力を200kg/
cm2より大きくしないよう限定したのはこのような配慮
を意味する。
性リボンとが一部で接触するが、このような点接触部分
の存在は、本発明の成立性を妨げるものではない。但
し、接触面積が大きすぎると渦電流の発生を妨げられな
いので、この点の考慮が必要で、本発明が張力を200kg/
cm2より大きくしないよう限定したのはこのような配慮
を意味する。
他の製造方法として、溶剤に溶解可能な薄膜を磁性リ
ボンに重ねて巻回し、その後薄膜と磁性リボンの巻回物
を溶剤に浸漬して薄膜を溶剤中に溶解除去することもで
きるが、この場合、薄膜の素材及び溶剤としては次のよ
うな薄膜−溶剤の組合せが例示できる。パラフィンとア
ルコール等である。薄膜の材質の選択にあたっては、溶
剤に対する溶解速度が速いものがよく、また、溶解しき
れずに一部が残留する場合があることを考慮すると絶縁
性のあるものがよい。また、用いる薄膜の厚さにより磁
性リボンの占積率が変わり、前記した占積率の好適範囲
を満足する薄膜の厚さの範囲は１〜４μｍである。ま
た、この薄膜の溶解を容易にするため、溶剤を加熱した
り、あるいは溶剤中に超音波振動子を入れ、超音波振動
をかけつつ溶解するようにするとよい。また、溶剤は磁
性金属と化学反応するようなものは除外される。
ボンに重ねて巻回し、その後薄膜と磁性リボンの巻回物
を溶剤に浸漬して薄膜を溶剤中に溶解除去することもで
きるが、この場合、薄膜の素材及び溶剤としては次のよ
うな薄膜−溶剤の組合せが例示できる。パラフィンとア
ルコール等である。薄膜の材質の選択にあたっては、溶
剤に対する溶解速度が速いものがよく、また、溶解しき
れずに一部が残留する場合があることを考慮すると絶縁
性のあるものがよい。また、用いる薄膜の厚さにより磁
性リボンの占積率が変わり、前記した占積率の好適範囲
を満足する薄膜の厚さの範囲は１〜４μｍである。ま
た、この薄膜の溶解を容易にするため、溶剤を加熱した
り、あるいは溶剤中に超音波振動子を入れ、超音波振動
をかけつつ溶解するようにするとよい。また、溶剤は磁
性金属と化学反応するようなものは除外される。
本発明で、アモルファス金属リボンで磁心を形成した
場合、磁心を必要に応じて歪取りのために、窒素等不活
性ガス雰囲気中において、300〜500℃の温度で、0.5〜
５時間焼鈍するとよい。この焼鈍は、リボンを巻回ある
いは積層して磁心とした後に行ってもよいし、リボンの
状態のままで行ってもよい。とりわけ、キュリー点より
も10〜50℃高い温度で焼鈍するとき、高周波での特性の
よいものが得られる。なお、焼鈍は磁場中で行ってもよ
いし、無磁場で行ってもよい。
場合、磁心を必要に応じて歪取りのために、窒素等不活
性ガス雰囲気中において、300〜500℃の温度で、0.5〜
５時間焼鈍するとよい。この焼鈍は、リボンを巻回ある
いは積層して磁心とした後に行ってもよいし、リボンの
状態のままで行ってもよい。とりわけ、キュリー点より
も10〜50℃高い温度で焼鈍するとき、高周波での特性の
よいものが得られる。なお、焼鈍は磁場中で行ってもよ
いし、無磁場で行ってもよい。
そして、磁心を焼鈍する場合、リボン間は空隙である
ため線膨張ということが考えられず、むしろ、アモルフ
ァスリボンの収縮に伴う応力を吸収するという作用を奏
する。
ため線膨張ということが考えられず、むしろ、アモルフ
ァスリボンの収縮に伴う応力を吸収するという作用を奏
する。
以下、本発明の実施例を説明する。
第10図に示した装置で、アライド社製のアモルファス
リボン（１）,2605S-2（Fe78-B13-Si9，（原子％）10mm
幅）をローラ（２）を介して順送りし、最終段で張力を
かけつつ芯材（３）に巻回し、芯材を除去してアモルフ
ァス製磁心（４）を形成した。そして、張力を140〜320
kgの範囲で変えて、同寸法の磁心を複数形成し、そのそ
れぞれを窒素雰囲気のもと、435℃で２時間焼鈍した。
リボン（１）,2605S-2（Fe78-B13-Si9，（原子％）10mm
幅）をローラ（２）を介して順送りし、最終段で張力を
かけつつ芯材（３）に巻回し、芯材を除去してアモルフ
ァス製磁心（４）を形成した。そして、張力を140〜320
kgの範囲で変えて、同寸法の磁心を複数形成し、そのそ
れぞれを窒素雰囲気のもと、435℃で２時間焼鈍した。
得られた各磁心のＢ−Ｈ特性、鉄損の周波数特性、透
磁率の周波数特性を測定した。Ｂ−Ｈ特性は、10エルス
テッド（Oe）の磁界を印加した場合と、１エルステッド
（Oe）の磁界を印加した場合の２つの場合について測定
した。
磁率の周波数特性を測定した。Ｂ−Ｈ特性は、10エルス
テッド（Oe）の磁界を印加した場合と、１エルステッド
（Oe）の磁界を印加した場合の２つの場合について測定
した。
各実施例及び比較例の詳細な条件は以下の通りであ
る。
る。
実施例１ （ａ）磁心；上記の磁性リボンを巻回したトロイダルコ
ア 内径＝25.00mm 外径＝37.00mm 高さ＝10.00mm 質量＝38.17g 素材の密度＝7.18g/m3 体積 ＝5.315×10-6（m3） 有効断面積＝5.458×10-5（m2） 平均磁路長＝9.737×10-2（ｍ） 占積率＝90.97％ 磁性リボン巻回時の張力＝ 140kg/cm2 （ｂ）結果 ＊Ｂ−Ｈ特性；第２図に示す ＊鉄損の周波数特性；第３図に示す コアに巻いた１次巻線の巻数は５、２次巻線の巻数は
10である。
ア 内径＝25.00mm 外径＝37.00mm 高さ＝10.00mm 質量＝38.17g 素材の密度＝7.18g/m3 体積 ＝5.315×10-6（m3） 有効断面積＝5.458×10-5（m2） 平均磁路長＝9.737×10-2（ｍ） 占積率＝90.97％ 磁性リボン巻回時の張力＝ 140kg/cm2 （ｂ）結果 ＊Ｂ−Ｈ特性；第２図に示す ＊鉄損の周波数特性；第３図に示す コアに巻いた１次巻線の巻数は５、２次巻線の巻数は
10である。
＊透磁率の周波数特性；第４図に示す コアに巻いた１次巻線の巻数は10 測定磁界＝5mOe 測定電流＝2.74mA 実施例２ （ａ）磁心；上記の磁性リボンを巻回したトロイダルコ
ア 内径＝25.00mm 外径＝37.00mm 高さ＝10.00mm 質量＝38.49g 素材の密度＝7.18g/m3 体積 ＝5.361×10-6（m3） 有効断面積＝5.504×10-5（m2） 平均磁路長＝9.739×10-2（ｍ） 占積率＝91.74％（全体積に対するリボンの占める比
率） 磁性リボン巻回時の張力＝ 200kg/cm2 （ｂ）結果 ＊Ｂ−Ｈ特性；第５図に示す ＊鉄損の周波数特性；第６図に示す コアに巻いた１次巻線の巻数は５、２次巻線の巻数は
10である。
ア 内径＝25.00mm 外径＝37.00mm 高さ＝10.00mm 質量＝38.49g 素材の密度＝7.18g/m3 体積 ＝5.361×10-6（m3） 有効断面積＝5.504×10-5（m2） 平均磁路長＝9.739×10-2（ｍ） 占積率＝91.74％（全体積に対するリボンの占める比
率） 磁性リボン巻回時の張力＝ 200kg/cm2 （ｂ）結果 ＊Ｂ−Ｈ特性；第５図に示す ＊鉄損の周波数特性；第６図に示す コアに巻いた１次巻線の巻数は５、２次巻線の巻数は
10である。
＊透磁率の周波数特性；第７図に示す コアに巻いた１次巻線の巻数は10 測定磁界＝5mOe 測定電流＝2.74mA 比較例 （ａ）磁心；上記の磁性リボンにポリアミドの薄膜を重
ねて巻回したトロイダルコア 内径＝25.00mm 外径＝37.00mm 高さ＝10.00mm 質量＝38.86g 素材の密度＝7.18g/m3 体積 ＝5.412×10-6（m3） 有効断面積＝5.557×10-5（m2） 平均磁路長＝9.739×10-2（ｍ） 占積率＝92.61％ 磁性リボン巻回時の張力＝ 320kg/cm2 （ｂ）結果 ＊Ｂ−Ｈ特性；第８図に示す ＊鉄損の周波数特性；第９図に示す コアに巻いた１次巻線の巻数は５、２次巻線の巻数は
10である。
ねて巻回したトロイダルコア 内径＝25.00mm 外径＝37.00mm 高さ＝10.00mm 質量＝38.86g 素材の密度＝7.18g/m3 体積 ＝5.412×10-6（m3） 有効断面積＝5.557×10-5（m2） 平均磁路長＝9.739×10-2（ｍ） 占積率＝92.61％ 磁性リボン巻回時の張力＝ 320kg/cm2 （ｂ）結果 ＊Ｂ−Ｈ特性；第８図に示す ＊鉄損の周波数特性；第９図に示す コアに巻いた１次巻線の巻数は５、２次巻線の巻数は
10である。
＊透磁率の周波数特性；第10図に示す コアに巻いた１次巻線の巻数は10 測定磁界＝5mOe 測定電流＝2.74mA 以上の結果を比較すると、実施例のものでは、比較例
のものに比べて、直流での磁気特性の劣化は全くない。
のものに比べて、直流での磁気特性の劣化は全くない。
また、高周波の鉄損についても全体的に低く、とくに
10KHz以上での上昇を低く押さえることができる。
10KHz以上での上昇を低く押さえることができる。
さらに、比較例の場合20kHz付近から透磁率が減少し
ていたが、実施例では200kHzまでほぼ一定の透磁率が得
られた。
ていたが、実施例では200kHzまでほぼ一定の透磁率が得
られた。
本発明では、前記構成としたので、とりわけ、10kHz
以上の周波数での磁気特性を改善でき、また、占積率を
できるだけ大きくできて、磁心の小型化に寄与できる。
以上の周波数での磁気特性を改善でき、また、占積率を
できるだけ大きくできて、磁心の小型化に寄与できる。
第１図は本発明方法の一例の概略図、第２図〜第４図は
本発明の第１の実施例の磁気特性を示したグラフ図で、
第２図はＢ−Ｈ特性、第３図は鉄損の周波数特性、第４
図は透磁率の周波数特性である。第５図〜第７図は本発
明の第２の実施例の磁気特性を示したグラフ図で、第５
図はＢ−Ｈ特性、第６図は鉄損の周波数特性、第７図は
透磁率の周波数特性である。第８図〜第10図は本発明の
比較例の磁気特性を示したグラフ図で、第８図はＢ−Ｈ
特性、第９図は鉄損の周波数特性、第10図は透磁率の周
波数特性である。 １……磁性リボン,2……ローラ,3……芯材,4……磁心。
本発明の第１の実施例の磁気特性を示したグラフ図で、
第２図はＢ−Ｈ特性、第３図は鉄損の周波数特性、第４
図は透磁率の周波数特性である。第５図〜第７図は本発
明の第２の実施例の磁気特性を示したグラフ図で、第５
図はＢ−Ｈ特性、第６図は鉄損の周波数特性、第７図は
透磁率の周波数特性である。第８図〜第10図は本発明の
比較例の磁気特性を示したグラフ図で、第８図はＢ−Ｈ
特性、第９図は鉄損の周波数特性、第10図は透磁率の周
波数特性である。 １……磁性リボン,2……ローラ,3……芯材,4……磁心。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01F 3/04 H01F 41/02
Claims (3)
- 【請求項１】帯状の磁性リボンを巻回し該磁性リボンの
キュリー点よりも10℃〜50℃高い温度で焼鈍して形成し
た磁心であり、巻回により形成された各磁性リボン層間
には空隙が形成されていて、この空隙を含めた磁心全体
の体積に対する磁性リボンの体積の割合（占積率）が81
〜92％であることを特徴とする10kHz以上の高周波用磁
心。 - 【請求項２】前記磁性リボンがアモルファス金属製であ
る請求項第１項に記載の10kHz以上の高周波用磁心。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項に記載
の磁心を形成する方法であり、芯材の周囲に帯状の磁性
リボンを巻回して10kHz以上の高周波用磁心を形成する
に当たり、磁性リボンに４〜200kg/cm2の張力をかけつ
つ巻回することを特徴とする10kHz以上の高周波用磁心
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63107093A JP2788248B2 (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | 高周波用磁心及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63107093A JP2788248B2 (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | 高周波用磁心及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01278002A JPH01278002A (ja) | 1989-11-08 |
| JP2788248B2 true JP2788248B2 (ja) | 1998-08-20 |
Family
ID=14450282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63107093A Expired - Lifetime JP2788248B2 (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | 高周波用磁心及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2788248B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007221869A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Hitachi Metals Ltd | 積層体 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60132308A (ja) * | 1983-12-21 | 1985-07-15 | Toshiba Corp | 磁心 |
| JPS61181114A (ja) * | 1985-02-07 | 1986-08-13 | Toshiba Corp | 巻鉄心の製造方法 |
| JPS61198611A (ja) * | 1985-02-27 | 1986-09-03 | Kawasaki Steel Corp | 非晶質合金薄帯鉄心による変圧器の製造方法 |
| JPS6293918A (ja) * | 1985-10-21 | 1987-04-30 | Hitachi Ltd | アモルフアス巻鉄心 |
| JPS62140409A (ja) * | 1985-12-16 | 1987-06-24 | Toshiba Corp | 巻鉄心の製造方法 |
-
1988
- 1988-04-28 JP JP63107093A patent/JP2788248B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01278002A (ja) | 1989-11-08 |
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