JP3183857B2 - Low frequency transformer - Google Patents

Low frequency transformer

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JP3183857B2
JP3183857B2 JP11760298A JP11760298A JP3183857B2 JP 3183857 B2 JP3183857 B2 JP 3183857B2 JP 11760298 A JP11760298 A JP 11760298A JP 11760298 A JP11760298 A JP 11760298A JP 3183857 B2 JP3183857 B2 JP 3183857B2
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彰宏 牧野
清策 鈴木
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、低周波領域で使
用されるインバータトランスや商用周波数で使用される
配電用トランスなどとして好適な低周波トランスに関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low-frequency transformer suitable as an inverter transformer used in a low-frequency region or a power distribution transformer used in a commercial frequency.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、低周波領域で使用されるインバー
タトランスや商用周波数で使用される配電用トランスな
どにおいては、高飽和磁束密度で比較的低鉄損失のケイ
素鋼板が主に使用されている。この種のケイ素鋼板にお
いては、特公昭62−37688号公報や特公昭62−
45285号公報に見られるように、圧延や焼鈍による
再結晶化などの技法によって磁束密度の向上と鉄損の低
減が図られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, silicon transformers having a high saturation magnetic flux density and a relatively low iron loss are mainly used in inverter transformers used in a low frequency range and power distribution transformers used in a commercial frequency. . Japanese Patent Publication No. 62-37688 and Japanese Patent Publication No.
As disclosed in Japanese Patent No. 45285, improvement in magnetic flux density and reduction in iron loss are achieved by techniques such as recrystallization by rolling and annealing.

【0003】また、最近においては、超急冷法の進展に
より、低鉄損の高ケイ素Si箔帯や鉄基アモルファス合
金薄帯が作成されるようになり、低周波トランス材とし
て注目されている。これらの中で特に、鉄基のアモルフ
ァス合金は、商用周波数における鉄損がケイ素鋼板の数
分の一と小さいために、省エネルギー材として注目さ
れ、一部で実用に供されている。
In recent years, with the progress of the ultra-quenching method, high-silicon Si foil strips and iron-based amorphous alloy thin strips with low iron loss have been produced, and are attracting attention as low-frequency transformer materials. Among these, iron-based amorphous alloys have attracted attention as energy-saving materials because of their iron loss at commercial frequency, which is a fraction of that of silicon steel plates, and some of them have been put to practical use.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記ケイ
素鋼板は、鉄損が十分低くはないために、省エネルギ
ー、トランスの発熱等の点で十分に満足できるものでは
ない。また、従来のケイ素鋼板は、鉄基アモルファス合
金よりも飽和磁束密度が低い問題がある。
However, since the silicon steel sheet does not have a sufficiently low iron loss, it is not sufficiently satisfactory in terms of energy saving, heat generation of a transformer, and the like. Further, the conventional silicon steel sheet has a problem that the saturation magnetic flux density is lower than that of the iron-based amorphous alloy.

【0005】一方、鉄基アモルファス合金は、鉄損は少
ないが、磁歪が著しく大きく、応力に敏感であるため
に、機械的振動や合金自体の自重による変形などにより
磁気特性が劣化しやすい問題がある。
[0005] On the other hand, iron-based amorphous alloys have a small iron loss, but have a remarkably large magnetostriction and are sensitive to stress. is there.

【0006】このような背景の基に本発明者らは、先
に、高飽和磁束密度のFe系軟磁性合金を特願平2−1
08308号明細書において平成2年4月24日付けで
特許出願している。
Based on such a background, the present inventors have previously proposed an Fe-based soft magnetic alloy having a high saturation magnetic flux density in Japanese Patent Application No. Hei.
No. 08308, filed on April 24, 1990.

【0007】この特許出願に係る合金の他の1つは、次
式で示される組成からなることを特徴とする高飽和磁束
密度合金であった。 (Fe1-aCoa)bBxTyT'z
Another one of the alloys according to this patent application is a high saturation magnetic flux density alloy having a composition represented by the following formula. (Fe1-aCoa) bBxTyT'z

【0008】但しTはTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,M
o,Wからなる群から選ばれた1種又は2種以上の元素
であり、且つ、Zr,Hfのいずれか、又は両方を含
み、T'はCu,Ag,Au,Ni,Pd,Ptからなる群か
ら選ばれた1種又は2種以上の元素であり、a≦0.0
5、b≦92原子%、x=0.5〜16原子%、y=4〜1
0原子%、z=0.2〜4.5原子%である。
Where T is Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, M
o, one or more elements selected from the group consisting of W, and contains one or both of Zr and Hf, and T ′ is from Cu, Ag, Au, Ni, Pd, and Pt. One or more elements selected from the group consisting of: a ≦ 0.0
5, b ≦ 92 at%, x = 0.5 to 16 at%, y = 4 to 1
0 atomic% and z = 0.2 to 4.5 atomic%.

【0009】また、前記特許出願に係る合金の他の1つ
は、次式で示される組成からなることを特徴とする高飽
和磁束密度合金であった。 Feb BxTyT'z
Another one of the alloys according to the patent application is a high saturation magnetic flux density alloy having a composition represented by the following formula. Feb BxTyT'z

【0010】但しTはTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,M
o,Wからなる群から選ばれた1種又は2種以上の元素
であり、且つ、Zr,Hfのいずれか、又は両方を含
み、T'はCu,Ag,Au,Ni,Pd,Ptからなる群か
ら選ばれた1種又は2種以上の元素であり、b≦92原
子%、x=0.5〜16原子%、y=4〜10原子%、z=
0.2〜4.5原子%である。
Where T is Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, M
o, one or more elements selected from the group consisting of W, and contains one or both of Zr and Hf, and T ′ is from Cu, Ag, Au, Ni, Pd, and Pt. One or more elements selected from the group consisting of: b ≦ 92 at%, x = 0.5 to 16 at%, y = 4 to 10 at%, z =
0.2 to 4.5 atomic%.

【0011】更に本発明者らは、前記合金の発展型の合
金として、先に、以下に示す組成の合金について特許出
願を行っている。
Further, the present inventors have previously filed a patent application for an alloy having the following composition as an advanced alloy of the above alloy.

【0012】この特許出願に係る合金の1つは、次式で
示される組成からなることを特徴とする高飽和磁束密度
合金であった。 (Fe1-aQa)bBxTy
One of the alloys according to this patent application is a high saturation magnetic flux density alloy having a composition represented by the following formula. (Fe1-aQa) bBxTy

【0013】但しQはCo,Niのいずれか、または、両
方であり、TはTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,W
からなる群から選ばれた1種又は2種以上の元素であ
り、且つ、Zr,Hfのいずれか、又は両方を含み、a≦
0.05、b≦93原子%、x=0.5〜8原子%、y=4
〜9原子%である。
Where Q is either or both of Co and Ni, and T is Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W
One or two or more elements selected from the group consisting of: Zr, Hf, or both, and a ≦
0.05, b ≦ 93 at%, x = 0.5 to 8 at%, y = 4
99 atomic%.

【0014】また、前記特許出願に係る合金の他の1つ
は、次式で示される組成からなることを特徴とする高飽
和磁束密度合金であった。FebBxTy
Another one of the alloys according to the patent application is a high saturation magnetic flux density alloy having a composition represented by the following formula. FebBxTy

【0015】但しTはTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,M
o,Wからなる群から選ばれた1種又は2種以上の元素
であり、且つ、Zr,Hfのいずれか、又は両方を含
み、b≦93原子%、x=0.5〜8原子%、y=4〜9原
子%である。
Where T is Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, M
one or two or more elements selected from the group consisting of o and W and containing either or both of Zr and Hf, b ≦ 93 at%, x = 0.5 to 8 at% , Y = 4 to 9 at%.

【0016】以上のように本発明者らは、前記各組成の
種々のFe系軟磁性合金を開発したわけであるが、前記
組成の合金について研究を重ねた結果、これをトランス
用として用いても良好な特性がえられることが判明した
ので本願発明に到達した。
As described above, the present inventors have developed various Fe-based soft magnetic alloys having the above-mentioned compositions. As a result of repeated studies on the alloys having the above-mentioned compositions, they have been used for transformers. It was also found that good characteristics were obtained, and the present invention was reached.

【0017】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、高飽和磁束密度を示し、低周波領域で鉄損が
少なく、耐熱性にもすぐれた低周波トランスを提供する
ことを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a low-frequency transformer which exhibits high saturation magnetic flux density, has low iron loss in a low-frequency region, and has excellent heat resistance. I do.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載した発明
は前記課題を解決するために、次式で示される組成から
なる飽和磁束密度が14.6kG以上の高飽和磁束密度
Fe系軟磁性合金と導線とからなり、周波数50Hz、
磁束密度12kGにおける鉄損が0.22W/kg以下
とした低周波トランスである。 (Fe1-aCoa)b BxTyT'z
According to the first aspect of the present invention, there is provided a high-saturation magnetic flux having a composition represented by the following formula and having a saturation magnetic flux density of 14.6 kG or more . Ri Do from the alloy and the conductor, frequency 50Hz,
Iron loss at a magnetic flux density of 12 kG is 0.22 W / kg or less
This is a low-frequency transformer . (Fe1-aCoa) b BxTyT'z

【0019】但しTはTi,Zr,Hf,V,Nb,Mo,
からなる群から選ばれた1種又は2種以上の元素であ
り、且つ、Zr,Hfのいずれか、又は両方を含み、T'
Cu,Auからなる群から選ばれた1種又は2種の元
素であり、a≦0.05、84原子%≦b≦92原子%、x
=0.5〜原子%、y=4〜10原子%、z=4.5原子
%以下である。
Where T is Ti, Zr, Hf, V, Nb, Mo, W
One or two or more elements selected from the group consisting of: Zr, Hf, or both, and T ′
Is one or two elements selected from the group consisting of Cu and Au , and a ≦ 0.05, 84 at% ≦ b ≦ 92 at%, x
= 0.5 to 8 at %, y = 4 to 10 at%, and z = 4.5 at% or less.

【0020】請求項2に記載した発明は前記課題を解決
するために、次式で示される組成からなる飽和磁束密度
が14.6kG以上の高飽和磁束密度Fe系軟磁性合金
と導線とからなり、周波数50Hz、磁束密度12kG
における鉄損が0.22W/kg以下とした低周波トラ
ンスである。 FebBxTyT'z
According to a second aspect of the present invention, there is provided a magnetic head having a saturation magnetic flux density having a composition represented by the following formula:
Ri but Do and a more high saturation magnetic flux density Fe-based soft magnetic alloy and lead 14.6 kg, frequency 50 Hz, magnetic flux density 12kG
Frequency transformer with iron loss of 0.22 W / kg or less
Is Nsu. FebBxTyT'z

【0021】但しTはTi,Zr,Hf,V,Nb,Mo,
からなる群から選ばれた1種又は2種以上の元素であ
り、且つ、Zr,Hfのいずれか、又は両方を含み、T'
Cu,Auからなる群から選ばれた1種又は2種の元
素であり、84原子%≦b≦92原子%、x=0.5〜
原子%、y=4〜10原子%、z=4.5原子%以下であ
る。
Where T is Ti, Zr, Hf, V, Nb, Mo, W
One or two or more elements selected from the group consisting of: Zr, Hf, or both, and T ′
Is one or two elements selected from the group consisting of Cu and Au , and 84 at% ≦ b ≦ 92 at%, x = 0.5 to 8
Atomic%, y = 4 to 10 atomic%, and z = 4.5 atomic% or less.

【0022】請求項3に記載した発明は前記課題を解決
するために、MgOからなる絶縁層が形成された前記組
成の高飽和磁束密度Fe系軟磁性合金の薄帯を巻回して
なる磁心を備えた低周波トランスである。
According to a third aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, there is provided the above-mentioned group in which an insulating layer made of MgO is formed.
Of high saturation magnetic flux density Fe-based soft magnetic alloy
This is a low-frequency transformer with a magnetic core.

【0023】上記の発明においては、特定の組成の軟磁
性合金を用いてトランスを形成するので、高飽和磁束密
度と高透磁率を兼ね備え、熱安定性を併せ持つ低周波ト
ランスを得ることができる。
In the above invention, since the transformer is formed using a soft magnetic alloy having a specific composition, a low frequency transformer having both high saturation magnetic flux density and high magnetic permeability and having thermal stability can be obtained.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】図1は本発明のトランスの一実施
例を示すもので、この例のトランスTは、左右一対の磁
心1と、磁心1,1に巻回されてなる線2を主体とし
て構成されている。前記磁心1は図2に示すように、薄
帯を巻回して構成されている。この薄帯は、Fe90Zr
72Cu1なる組成などからなる軟磁性合金薄帯と、この
軟磁性合金薄帯の一面に形成されたMgOなどの絶縁層
とからなるものである。
Figure 1 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION show an embodiment of a transformer according to the present invention, the transformer T of this embodiment includes a pair of magnetic core 1, formed by wound magnetic core 1, 1 wound conductive wire 2 Is mainly composed. As shown in FIG. 2, the magnetic core 1 is formed by winding a thin ribbon. This ribbon is Fe 90 Zr
It comprises a soft magnetic alloy ribbon having a composition such as 7 B 2 Cu 1 and an insulating layer such as MgO formed on one surface of the soft magnetic alloy ribbon.

【0025】なお、前記薄帯を構成する軟磁性合金の1
つとして、次式で示される組成からなる高飽和磁束密度
Fe系軟磁性合金を使用することができる。 (Fe1-aCoa)bBxTyT'z
It should be noted that one of the soft magnetic alloys constituting the ribbon is
First, a high saturation magnetic flux density Fe-based soft magnetic alloy having a composition represented by the following formula can be used. (Fe1-aCoa) bBxTyT'z

【0026】但しTはTi,Zr,Hf,V,Nb,Mo,
からなる群から選ばれた1種又は2種以上の元素であ
り、且つ、Zr,Hfのいずれか、又は両方を含み、T'
Cu,Auからなる群から選ばれた1種又は2種の元
素であり、a≦0.05、84原子%≦b≦92原子%、x
=0.5〜原子%、y=4〜10原子%、z=4.5原子
%以下である。
Where T is Ti, Zr, Hf, V, Nb, Mo, W
One or two or more elements selected from the group consisting of: Zr, Hf, or both, and T ′
Is one or two elements selected from the group consisting of Cu and Au , and a ≦ 0.05, 84 at% ≦ b ≦ 92 at%, x
= 0.5 to 8 at %, y = 4 to 10 at%, and z = 4.5 at% or less.

【0027】また、薄帯を構成する軟磁性合金の1つと
して、次式で示される組成からなる高飽和磁束密度Fe
系軟磁性合金を使用することができる。FebBxTyT'
z
One of the soft magnetic alloys constituting the ribbon is a high saturation magnetic flux density Fe having a composition represented by the following formula.
Soft magnetic alloys can be used. FebBxTyT '
z

【0028】但しTはTi,Zr,Hf,V,Nb,Mo,
からなる群から選ばれた1種又は2種以上の元素であ
り、且つ、Zr,Hfのいずれか、又は両方を含み、T'
Cu,Auからなる群から選ばれた1種又は2種の元
素であり、84原子%≦b≦92原子%、x=0.5〜
原子%、y=4〜10原子%、z=4.5原子%以下であ
る。
Where T is Ti, Zr, Hf, V, Nb, Mo, W
One or two or more elements selected from the group consisting of: Zr, Hf, or both, and T ′
Is one or two elements selected from the group consisting of Cu and Au , and 84 at% ≦ b ≦ 92 at%, x = 0.5 to 8
Atomic%, y = 4 to 10 atomic%, and z = 4.5 atomic% or less.

【0029】本発明で用いる軟磁性合金は、前記組成の
非晶質合金あるいは非晶質相を含む結晶質合金を溶湯か
ら急冷することにより得る工程と、これを加熱し微細な
結晶粒を形成する熱処理工程によって通常得ることがで
きる。
The soft magnetic alloy used in the present invention is obtained by quenching an amorphous alloy having the above composition or a crystalline alloy containing an amorphous phase from a molten metal, and heating this to form fine crystal grains. Can usually be obtained by a heat treatment step.

【0030】本発明のトランスに用いる軟磁性合金にお
いて、非晶質相を得やすくするためには、非晶質形成能
の高いZr、Hfのいずれかを含む必要がある。またZ
r、Hfはその一部を他の4A〜6A族元素のうち、T
i,V,Nb,Mo,Wと置換することが出来る。ここでC
rを含めなかったのは、Crが他の元素に比べ非晶質形
成能が劣っているからであるが、Zr,Hfを適量添加
したならば、更にCrを添加しても良いのは勿論であ
る。
In the soft magnetic alloy used in the transformer of the present invention, in order to easily obtain an amorphous phase, it is necessary to include either Zr or Hf having a high amorphous forming ability. Also Z
r and Hf are partly represented by T among other 4A to 6A elements.
i, V, Nb, Mo, W can be substituted. Where C
The reason why r was not included is that Cr is inferior to other elements in amorphous forming ability. However, if an appropriate amount of Zr and Hf is added, Cr may be further added. It is.

【0031】Bには本発明に用いる合金の非晶質形成能
を高める効果、および前記熱処理工程において磁気特性
に悪影響を及ぼす化合物相の生成を抑制する効果がある
と考えられ、このためB添加は必須である。Bと同様に
Al,Si,C,P等も非晶質形成元素として一般に用い
られており、これらの元素を添加した場合も本発明と同
一とみなすことができる。
It is considered that B has the effect of increasing the ability of the alloy used in the present invention to form an amorphous phase and the effect of suppressing the formation of a compound phase that adversely affects magnetic properties in the heat treatment step. Is required. Like B, Al, Si, C, P, etc. are generally used as amorphous forming elements, and the addition of these elements can be regarded as the same as in the present invention.

【0032】T’成分であるCuおよびこれと同族元素
のうちから選ばれた少なくとも1種又は2種以上の元素
を、4.5原子%以下、より好ましくは0.2原子%〜
4.5原子%配合すると、前記熱処理工程により優れた
軟磁気特性を得ることができる。又これらの元素の中で
もCuは特に好適である。
At least one element or two or more elements selected from Cu and its homologous elements as the T ′ component is not more than 4.5 atomic%, more preferably not more than 0.2 atomic%.
When 4.5 atomic% is blended, excellent soft magnetic properties can be obtained by the heat treatment step. Among these elements, Cu is particularly preferred.

【0033】なお、前記T'成分の配合量zが0.2原子
%以下の場合は、熱処理後の冷却速度を速めることが望
ましい。図3は、Fe88Cu13Zr8なる組成の軟磁
性合金の試料を650℃に1時間加熱した後、種々の冷
却速度で冷却した後の透磁率を測定した結果を示す、冷
却速度と透磁率の関係のグラフである。このグラフか
ら、冷却速度を速めると透磁率が向上することが分か
る。前記T’成分が0.2原子%以下になると、透磁率
が低下する傾向があるが、前記のように冷却速度を速め
ることによって、透磁率が低下する傾向を打ち消すこと
ができる。
When the amount z of the T 'component is less than 0.2 atomic%, it is desirable to increase the cooling rate after the heat treatment. FIG. 3 shows the result of measuring the magnetic permeability after heating a sample of a soft magnetic alloy having a composition of Fe 88 Cu 1 B 3 Zr 8 at 650 ° C. for 1 hour and then cooling at various cooling rates. 5 is a graph showing the relationship between the magnetic permeability and the magnetic permeability. This graph shows that increasing the cooling rate improves the magnetic permeability. When the T ′ component is less than 0.2 atomic%, the magnetic permeability tends to decrease, but by increasing the cooling rate as described above, the tendency of the magnetic permeability to decrease can be canceled.

【0034】またT’成分である、Cu等の添加によ
り、軟磁気特性が著しく改善される機構については明ら
かではないが、結晶化温度を示差熱分析法により測定し
たところ、Cu等を添加した合金の結晶化温度は、添加
しない合金に比べてやや低い温度であると認められた。
これは前記元素の添加により非晶質相が不均一となり、
その結果、非晶質相の安定性が低下したことに起因する
と考えられる。また不均一な非晶質相が結晶化する場
合、部分的に結晶化しやすい領域が多数でき不均一核生
成するため、得られる組織が微細結晶粒組織となると考
えられる。
[0034] a The T 'component, the addition of Cu or the like, is not clear about the mechanism of soft magnetic characteristics are significantly improved, the crystallization temperature was measured by differential thermal analysis, was added Cu, etc. The crystallization temperature of the alloy was found to be slightly lower than the alloy without addition.
This is because the addition of the element makes the amorphous phase non-uniform,
As a result, it is considered that the stability of the amorphous phase was reduced. Further, when a non-uniform amorphous phase is crystallized, a large number of regions are likely to be partially crystallized and non-uniform nuclei are generated, so that the obtained structure is considered to be a fine crystal grain structure.

【0035】また特にFeに対する固溶度が著しく低い
元素であるCuの場合、相分離傾向があるため、加熱に
よりミクロな組成ゆらぎが生じ、非晶質相が不均一とな
る傾向がより顕著になると考えられ、組織の微細化に寄
与するものと考えられる。
In particular, in the case of Cu, which is an element having a very low solid solubility in Fe, phase separation tends to occur, so that micro-composition fluctuations occur due to heating and the amorphous phase becomes more non-uniform. This is considered to contribute to the refinement of the structure.

【0036】以上の観点からCu及びその同族元素以外
元素でも結晶化温度を低下させる元素には同様の効果
が期待できる。またCuのようにFeに対する固溶限が
小さい元素にも同様の効果が期待できる。
From the above viewpoints, other than Cu and its homologous elements
The same effect can be expected for the element which lowers the crystallization temperature. Similar effects can be expected for elements such as Cu which have a small solid solubility limit with respect to Fe.

【0037】以上、本発明の高飽和磁束密度Fe系軟磁
性合金に含まれる合金元素の限定理由を説明したが、こ
れらの元素以外でも耐食性を改善するために、Cr,R
uその 他の白金族元素を添加することも可能であり、
また、必要に応じて、Y,希土類 元素,Zn,Cd,Ga,
In,Ge,Sn,Pb,As,Sb,Bi,Se,Te,Li,
Be,Mg,Ca,Sr,Ba等の元素を添加することで磁
歪を調整することもできる。その他、H,N,O,S等の
不可避的不純物については所望の特性が劣化しない程度
に含有していても本発明の高飽和磁束密度Fe系軟磁性
合金の組成と同一とみなすことができるのは勿論であ
る。
The reasons for limiting the alloy elements contained in the high saturation magnetic flux density Fe-based soft magnetic alloy of the present invention have been described above. In order to improve corrosion resistance other than these elements, Cr, R
u It is also possible to add other platinum group elements,
If necessary, Y, rare earth elements, Zn, Cd, Ga,
In, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Se, Te, Li,
Magnetostriction can also be adjusted by adding elements such as Be, Mg, Ca, Sr, and Ba. In addition, even if unavoidable impurities such as H, N, O, and S are contained to such an extent that desired characteristics are not deteriorated, the composition can be regarded as the same as the composition of the high saturation magnetic flux density Fe-based soft magnetic alloy of the present invention. Of course.

【0038】本発明に用いる合金の1つにおけるFe,
Co量のbは、92原子%以下である。これは、bが92
原子%を越えると高い透磁率が得られないためである
が、飽和 磁束密度10kG以上を得るためには、bが7
5原子%以上であることがより好ましい。なお、元素
T'zを含有しない合金系においては、Fe,Co,Ni量
のbは、高い飽和磁束密度を得るために93原子%以下
とする。
In one of the alloys used in the present invention, Fe,
The Co content b is 92 atomic% or less. This is because b is 92
This is because a high magnetic permeability cannot be obtained if the atomic percentage exceeds 10%, but in order to obtain a saturation magnetic flux density of 10 kG or more, b must be 7 or more.
More preferably, it is at least 5 atomic%. In the alloy system not containing the element T'z, the amount b of Fe, Co, and Ni is set to 93 atomic% or less in order to obtain a high saturation magnetic flux density.

【0039】前記合金の飽和磁束密度は、通常10kG
以上のものが多いが、低周波トランス用としては、トラ
ンスを小型化する上で特に13kG以上あるものが好ま
しい。
The saturation magnetic flux density of the alloy is usually 10 kG
There are many of the above, but for a low-frequency transformer, a transformer having a capacity of 13 kG or more is particularly preferable for downsizing the transformer.

【0040】前記合金は、前記組成の非晶質合金あるい
は非晶質相を含む結晶質合金を溶湯から急冷することに
より得る工程と、この工程で得られたものを加熱し微細
な結晶粒を析出させる工程によって通常得ることができ
る。
The alloy is obtained by quenching an amorphous alloy or a crystalline alloy containing an amorphous phase having the above-mentioned composition from a molten metal, and heating the obtained alloy to form fine crystal grains. It can usually be obtained by a precipitation step.

【0041】ここで前記組成の合金の薄帯を得る方法の
1つを片ロール液体急冷法に基づいて説明する。
Here, one method for obtaining a ribbon of the alloy having the above composition will be described based on a single roll liquid quenching method.

【0042】まず、1つの回転している鋼製ロール上に
置かれたるつぼのノズルから、溶融金属をアルゴンガス
などの圧力により前記ロール上に噴出させ、急冷して薄
帯を得る。この方法によって幅約数十mm、厚さ20〜4
0μm程度の薄帯を得ることができる。薄帯が得られた
ならば、この薄帯上に電気泳動法、溶射法、スパッタリ
ング法、蒸着法などの常法によってMgOなどからなる
絶縁層を形成し、この絶縁層を内側にして薄帯を巻回す
ることで図2に示す磁心1を得ることができる。
First, a molten metal is jetted from a nozzle of a crucible placed on one rotating steel roll onto the roll by a pressure of argon gas or the like, and rapidly cooled to obtain a ribbon. According to this method, the width is about several tens of mm and the thickness is 20-4.
A ribbon of about 0 μm can be obtained. Once the ribbon is obtained, an insulating layer made of MgO or the like is formed on the ribbon by a conventional method such as electrophoresis, thermal spraying, sputtering, or vapor deposition, and the insulating layer is placed inside the ribbon. Is wound, the magnetic core 1 shown in FIG. 2 can be obtained.

【0043】次に磁心1を500〜700℃の温度に1
時間保持し、水焼き入れなどの手法によって急冷し、続
いて焼鈍することで、磁心1を構成するFe系軟磁性合
金を結晶化する。このように結晶化させることにより、
磁気特性と耐熱性が向上し、目的の磁心1を得ることが
できる。
Next, the magnetic core 1 is heated to a temperature of 500 to 700 ° C.
By holding for a time, rapidly cooling by a method such as water quenching, and then annealing, the Fe-based soft magnetic alloy constituting the magnetic core 1 is crystallized. By crystallization in this way,
The magnetic properties and heat resistance are improved, and the desired magnetic core 1 can be obtained.

【0044】以上のように得られた低周波トランスは、
高い飽和磁束密度を示し、高い透磁率を示すFe系軟磁
性合金からなるので、優れた磁気特性を発揮するととも
に、合金自体、500℃以上の温度で熱処理されて製造
されるので、当然、耐熱性にも優れている。
The low frequency transformer obtained as described above is
It is made of an Fe-based soft magnetic alloy that shows high saturation magnetic flux density and high magnetic permeability, so it exhibits excellent magnetic properties. In addition, the alloy itself is heat-treated at a temperature of 500 ° C or more, so it is naturally heat-resistant. Also excellent in nature.

【0045】従って、商用周波数で使用する配電用トラ
ンスや低い周波数で使用するインバータトランス等に好
適なトランスが得られる。
Therefore, a transformer suitable for a power distribution transformer used at a commercial frequency or an inverter transformer used at a low frequency can be obtained.

【0046】[0046]

【実施例】【Example】

(製造例1)Fe90Zr72Cu1なる組成を有し、厚
さ20μm、幅50mmの軟磁性薄帯に、MgOからなる厚
さ1μmの絶縁層を被覆して薄帯を作成し、この薄帯を
巻き回して高さ200mm、幅100mmのリング状の磁心
を作成した。この磁心をN2ガス雰囲気中で600℃に
1時間加熱した後に100℃/分の冷却速度で室温まで
冷却した。
(Production Example 1) A soft magnetic ribbon having a composition of Fe 90 Zr 7 B 2 Cu 1 and having a thickness of 20 μm and a width of 50 mm was coated with an insulating layer of MgO having a thickness of 1 μm to form a ribbon. The ribbon was wound to form a ring-shaped magnetic core having a height of 200 mm and a width of 100 mm. The magnetic core was heated to 600 ° C. for 1 hour in an N 2 gas atmosphere, and then cooled to room temperature at a cooling rate of 100 ° C./min.

【0047】この熱処理後の磁心を2つ用い、これらの
間に図1に示すように導線を巻回することで図1に示す
構造のトランスを作成した。このトランスの飽和磁束密
度Bsは、16.7kG、角形比Br/Bsは80%、
保磁力Hcは30MOe、飽和磁歪定数は5×10-6
あり、従来の配電トランス用のFe基アモルファス合金
が示す値の1×10-5以下の優れた値であった。また、
50Hz、Bmが12kGにおける鉄損が0.10W/k
gであり、優れた値を発揮することが判明した。
A transformer having the structure shown in FIG. 1 was prepared by using two heat-treated cores and winding a conductive wire between them as shown in FIG. The saturation magnetic flux density Bs of this transformer is 16.7 kG, the squareness ratio Br / Bs is 80%,
The coercive force Hc was 30 MOe, and the saturation magnetostriction constant was 5 × 10 −6 , which was an excellent value of 1 × 10 −5 or less, which is the value of a conventional Fe-based amorphous alloy for a power distribution transformer. Also,
Iron loss at 50 Hz and Bm of 12 kG is 0.10 W / k.
g, which proved to be an excellent value.

【0048】(製造例2)表1に示す組成の合金溶湯を
単ロール法により急冷し、幅25mm、厚さ18μmの
合金薄帯を作製した。
(Production Example 2) A molten alloy having the composition shown in Table 1 was quenched by a single roll method to produce an alloy ribbon having a width of 25 mm and a thickness of 18 μm.

【0049】次にこの合金薄帯を外径40mm、内径3
5mmに巻き回し、トロイダルコアとし、製造例1と同
等の熱処理を行った。熱処理後の合金は、100〜20
0オンク゛ストローム以下の粒径の超微細な結晶粒が組織の大部
分を占めていた。
Next, this alloy ribbon was subjected to an outer diameter of 40 mm and an inner diameter of 3 mm.
It was wound to 5 mm to obtain a toroidal core, and the same heat treatment as in Production Example 1 was performed. The alloy after heat treatment is 100-20
Ultrafine crystal grains having a particle size of 0 Å or less occupied most of the structure.

【0050】次にこの磁心をコアケースに入れ、1次側
と2次側それぞれ250ターンの巻線を行い、50H
z、12kGにおける鉄損を測定した。得られた結果を
表1に示す。
Next, this magnetic core is placed in a core case, and the primary side and the secondary side are wound for 250 turns on each side.
The iron loss at z and 12 kG was measured. Table 1 shows the obtained results.

【0051】[0051]

【表1】 [Table 1]

【0052】表1から明らかなように、本発明に係るト
ランスは、磁心に用いる軟磁性合金の飽和磁束密度が1
4.6kG以上なのでトランスの小型化が可能であり、
また周波数50Hz、磁束密度12kGの条件で測定し
た鉄損が0.22W/kg以下であるので、従来のケイ
素鋼によるトランスよりも鉄損が低く、柱状トランスや
低周波インバータトランス等に適していることが明らか
になった。
As is clear from Table 1, the transformer according to the present invention has a saturation magnetic flux density of 1 for the soft magnetic alloy used for the magnetic core.
Since it is 4.6kG or more, the size of the transformer can be reduced.
The measurement was performed under the conditions of a frequency of 50 Hz and a magnetic flux density of 12 kG.
Since the iron loss was 0.22 W / kg or less, the iron loss was lower than that of a conventional transformer made of silicon steel, and it became clear that the iron loss was suitable for a columnar transformer, a low-frequency inverter transformer, and the like.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、特
別の組成の軟磁性合金からなるために、商用周波数で使
用される配電用トランスや低周波数領域で使用するイン
バータトランス等に好適な、飽和磁束密度が高く、低鉄
損失であって、しかも耐熱性に優れたトランスを提供す
ることができる効果がある。
As described above, according to the present invention, since it is made of a soft magnetic alloy having a special composition, it is suitable for a power distribution transformer used in a commercial frequency, an inverter transformer used in a low frequency range, and the like. This has the effect of providing a transformer having high saturation magnetic flux density, low iron loss, and excellent heat resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の低周波トランスの一実施例を示す斜
視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of a low-frequency transformer of the present invention.

【図2】 本発明の低周波トランスの磁心の一実施例を
示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing one embodiment of a magnetic core of the low-frequency transformer of the present invention.

【図3】 冷却速度と透磁率の関係を示すグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a cooling rate and a magnetic permeability.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 磁心 2 導線 1 Magnetic core 2 Conductor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増本 健 宮城県仙台市青葉区上杉3丁目8番22号 (72)発明者 井上 明久 宮城県仙台市青葉区川内元支倉35番地 川内住宅11−806 (56)参考文献 特開 平1−242755(JP,A) 特開 平1−294847(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01F 1/153 C22C 38/00 H01F 27/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Takeshi Masumoto 3-8-22 Uesugi, Aoba-ku, Sendai, Miyagi Prefecture (72) Inventor Akihisa 35-35 Kawachimoto Hasekura, Aoba-ku, Aoba-ku, Miyagi Prefecture 11-806 (56) References JP-A-1-242755 (JP, A) JP-A-1-294847 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01F 1/153 C22C 38 / 00 H01F 27/24

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 次式で示される組成からなる飽和磁束密
度が14.6kG以上の高飽和磁束密度Fe系軟磁性合
金と導線とからなり、周波数50Hz、磁束密度12k
Gにおける鉄損が0.22W/kg以下であることを特
徴とする低周波トランス。 (Fe1-aCoa)b BxTyT'z 但しTはTi,Zr,Hf,V,Nb,Mo,Wからなる群か
ら選ばれた1種又は2種以上の元素であり、且つ、Z
r,Hfのいずれか、又は両方を含み、T'はCu,Au
からなる群から選ばれた1種又は2種の元素であり、 a≦0.05、84原子%≦b≦92原子%、x=0.5〜
原子%、y=4〜10原子%、z=4.5原子%以下で
ある。
1. A high saturation magnetic flux density Fe-based soft magnetic alloy having a composition represented by the following formula and having a saturation magnetic flux density of 14.6 kG or more and a conductive wire: a frequency of 50 Hz and a magnetic flux density of 12 kG.
A low-frequency transformer having an iron loss in G of 0.22 W / kg or less. (Fe1-aCoa) b BxTyT'z where T is one or more elements selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Mo, W, and Z
r, Hf, or both, and T ′ is Cu, Au
One or two elements selected from the group consisting of: a ≦ 0.05, 84 at% ≦ b ≦ 92 at%, x = 0.5 to
8 atomic%, y = 4 to 10 atomic%, and z = 4.5 atomic% or less.
【請求項2】 次式で示される組成からなる飽和磁束密
度が14.6kG以上の高飽和磁束密度Fe系軟磁性合
金と導線とからなり、周波数50Hz、磁束密度12k
Gにおける鉄損が0.22W/kg以下であることを特
徴とする低周波トランス。 FebBxTyT'z 但しTはTi,Zr,Hf,V,Nb,Mo,Wからなる群か
ら選ばれた1種又は2種以上の元素であり、且つ、Z
r,Hfのいずれか、又は両方を含み、T'はCu,Au
からなる群から選ばれた1種又は2種の元素であり、 84原子%≦b≦92原子%、x=0.5〜原子%、y=
4〜10原子%、z=4.5原子%以下である。
2. A high saturation magnetic flux density Fe-based soft magnetic alloy having a saturation magnetic flux density of 14.6 kG or more having a composition represented by the following formula and a conductive wire, a frequency of 50 Hz and a magnetic flux density of 12 kG.
A low-frequency transformer having an iron loss in G of 0.22 W / kg or less. FebBxTyT'z where T is one or more elements selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Mo, W, and Z
r, Hf, or both, and T ′ is Cu, Au
One or two elements selected from the group consisting of: 84 atomic% ≦ b ≦ 92 atomic%, x = 0.5 to 8 atomic%, y =
4 to 10 atomic% and z = 4.5 atomic% or less.
【請求項3】 MgOからなる絶縁層が形成された前記
組成の高飽和磁束密度Fe系軟磁性合金の薄帯を巻回し
てなる磁心を備えたことを特徴とする請求項1または請
求項2記載の低周波トランス。
3. The method according to claim 1 , wherein the insulating layer made of MgO is formed.
Wound thin ribbon of high saturation magnetic flux density Fe-based soft magnetic alloy
Low-frequency transformer according to with a magnetic core composed of Te in claim 1 or claim 2, characterized in.
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