JP5700328B2 - Co基金属ガラス合金、磁心、電磁変換機および時計 - Google Patents
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Description
このような金属ガラスは、その特性を示す指標として、昇温に伴って結晶化し始める温度である結晶化開始温度Txと、ガラス転移を生じる温度であるガラス転移温度Tgという相転移温度と、合金全体が完全な液体状態になる温度である液相線温度Tlを有している。そして、これらの温度の差Tx−Tgは、一般に、過冷却液体温度域△Txとして定義され、Tg/Tlは、換算ガラス化温度として定義されている。これら△Tx,Tg/Tlは、金属ガラスのなり易さ(ガラス形成能)を示す指標であり、過冷却液体温度域△Txが広く、換算ガラス化温度Tg/Tlが大きい金属ガラスほど安定的に存在することができる。
例えば、特許文献1には、Feを主成分とした金属ガラス合金で構成された磁心、特許文献2には、Coを主成分とした金属ガラス合金が開示されている。
また、特許文献2のCoを主成分とした金属ガラス合金は、過冷却液体温度域△Txが20K以上と高く、軟磁気特性を示すものの、比透磁率が20,000以上と高い値を示す周波数領域が1KHzであり、特許文献1と同様に、電子制御式機械時計の磁心などは、十分な磁気特性を発揮することができない。
この発明によると、過冷却液体温度域△Txが広く、換算ガラス化温度Tg/Tlが大きい金属ガラスとして安定的に存在することができ、低い周波数において優れた磁気特性を示すことができ、例えば応力の影響を受けない磁気特性に優れた磁心を得ることができる。
この発明によると、Co基金属ガラス合金の比透磁率を高め、例えば磁気特性に優れた磁心を得ることができる。
また、本発明のCo基金属ガラス合金は、Siの含有率が10原子%以上かつ11原子%以下であることが好ましい。
この発明によると、過冷却液体温度域△Txを広く、換算ガラス化温度Tg/Tlを大きくしてCo基金属ガラス合金のガラス形成能を高めることができる。
この発明によると、過冷却液体温度域△Txを広く、換算ガラス化温度Tg/Tlを大きくしてCo基金属ガラス合金のガラス形成能を高めることができるとともに、比透磁率をさらに高めることができる。
この発明によると、Co基金属ガラス合金は、十分なガラス形成能を示すものとなる。したがって、特殊な冷却手段を用いて、大きな冷却速度で冷却することなく、容易に金属ガラスを得ることができる。
この発明によると、例えば、低周波数帯で使用されるモータや発電機の磁心材料として、本発明のCo基金属ガラス合金が特に好適に用いられる。すなわち、このような磁心においては、比透磁率が大きいほど磁心の内部を通過する磁束密度が大きくなり、モータや発電機の性能を高めることができる。したがって、低周波数帯において高い性能を示す磁心を得ることができる。
この発明によると、低い周波数帯において内部を透過する磁束密度が大きくなり、高性能の磁心を得ることができる。
また、本発明の磁心は、前記Co基金属ガラス合金で構成された粉末を成形してなる成形体、または、該成形体を焼結してなる焼結体で構成されることが好ましい。
この発明によると、Co基金属ガラス合金の粒子が、樹脂材料によって絶縁されること
になるため、渦電流損失の低減を図ることができる。このため、より低損失の磁心を得ることができる。
この発明によると、放電プラズマ焼結では、Co基金属ガラス合金の粒子同士の間隙にパルス状の電気エネルギーを投入し、火花放電で発生する高温プラズマによる高いエネルギーを粒子同士の焼結に用いることができる。このため、特に粒子の表面付近を選択的に焼結させ、各粒子は、金属ガラス合金の特性を確実に維持することができる。
この発明によると、目的とする形状の磁心を高い寸法精度で得ることができる。
また、本発明の電磁変換機は、本発明の磁心と、該磁心の外周に巻き回されるコイルとを有することを特徴とする。
この発明によると、低い周波数帯において内部を透過する磁束密度が大きくなり、電磁変換機として高い性能を示すものとなる。
この発明によると、巻線部の外周と、この巻線部に巻き付けられたコイルとの間に、隙間が生じ難くなり、コイルに電圧を印加した場合、磁心に対してより大きな磁束密度をもたらすことができる。
この発明によると、磁心とコイルとの絶縁を図る絶縁層を、容易に形成することができる。
さらに、本発明の時計は、本発明の電磁変換機を備えることが好ましい。この発明によると、高性能の時計を得ることができる。
[Co基金属ガラス合金]
まず、本発明のCo基金属ガラス合金について説明する。
本発明のCo基金属ガラス合金は、Co(コバルト)を主成分とし、Fe(鉄)、Ni(ニッケル)、B(ホウ素)、Si(ケイ素)、Nb(ニオブ)、Mo(モリブデン)およびCr(クロム)を含むものである。
そして、これに基づいて本発明のCo基金属ガラス合金では、CoとFeの含有比率が、Co:Fe=95.2:4.8であり、その含有比率を示すCoとFeの各値の許容範囲がそれぞれ±0.3以内になるようにした。
このようなCo基金属ガラス合金は、過冷却液体温度域△Txが広く、換算ガラス化温度Tg/Tlが大きく、安定したものとなる。また、このCo基金属ガラス合金は、磁気特性に優れ、低い周波数において高い透磁率を示す。このため、例えば、かかるCo基金属ガラス合金で構成された磁心は、高性能で、かつ信頼性の高いものとなる。
また、換算ガラス化温度Tg/Tlは、ガラス転移温度Tgを、加熱したときに合金全体が完全な液体状態になる温度である液相線温度Tlで除した値で定義され、金属ガラスのなり易さ(ガラス形成能)を示す指標であり、換算ガラス化温度Tg/Tlが大きい金属ガラスほど安定的に存在することができる。
Coは、本発明のCo基金属ガラス合金の主成分をなし、主に、Co基金属ガラス合金の優れた軟磁気特性(軟磁性)とともに、優れた機械的特性を発現する等の性質を有する成分である。なお、本発明において、主成分とは、Co基金属ガラス合金を構成する各成分の中で、最も含有率が高いもののことを言う。
Feの含有率は、前述した2原子%以上かつ6原子%以下とすることにより、Co基金属ガラス合金の飽和磁束密度を高めつつ、十分な過冷却液体温度域ΔTxを確保することができる。Feの含有率が下限値(2原子%以上)を下回ると、Co基金属ガラス合金の飽和磁束密度が大きく低下し、例えば、Co基金属ガラス合金で構成された磁心の磁気特性が低下する。一方、Feの含有率が上限値(6原子%以下)を上回ると、Co基金属ガラス合金の飽和磁束密度が向上するものの、保磁力が高くなり、結果として比透磁率が低下することとなる。このため、前述と同様に磁心の磁気特性が低下するおそれがある。
したがって、本発明の実施形態に係るCo基金属ガラス合金は、例えば、その含有比率でCoおよびFeを含有している。
Niの含有率は、前述した4原子%以下で含むのが好ましい。Niは、主に、Co基金属ガラス合金の磁歪に影響する等の性質を有する成分であるため、Niを前記範囲内の含有率で含むことにより、Co基金属ガラス合金の比透磁率を高めることができる。これにより、例えば、磁気特性に優れた磁心を得ることができる。
図3、図4は、Siの含有率の変化に対する液相線温度Tl、換算ガラス化温度Tg/Tlの特性を示したものである。これら図3、4から、Siの含有率が8〜13原子%の範囲で変化すると、液相線温度Tlが低くなり、換算ガラス化温度Tg/Tlが大きくなることがわかる。
Moの含有率は、前述した0.1原子%以上かつ1原子%以下とすることにより、十分な過冷却液体温度域ΔTxを確保することができる。Moの含有率が下限値(0.1原子%)を下回ると、過冷却液体温度域ΔTxが著しく狭くなり、Co基金属ガラス合金のガラス形成能が著しく低下する。
図7から図9は、Moの含有率変化に対応した換算ガラス化温度Tg/Tl、液相線温度Tl、磁束密度Bm及び保磁力の変化を示すものである。
これにより、Moの含有率が0.2原子%以上かつ0.35原子%以下とすることにより、十分な過冷却液体温度域ΔTxを確保しつつ、換算ガラス化温度Tg/Tlが大きくなってガラス形成能を高くすることができるとともに、保磁力が低くなることで比透磁率を高めることができ、例えば、磁気特性に優れた磁心を得ることができる。
また、本発明のCo基金属ガラス合金は、前述したように、軟磁気特性を示すとともに、高い比透磁率を示す。
このために、図10に示すような複数のサンプルを作成し、これらについて外力を加えて磁気特性の評価を行なった。
このような複数のサンプルの磁気特性の評価は、リング50の一端部を図11に示すようにバイス53で固定させ、この状態でその一端部と対向するリング50の他端部に重り54を加え、リング50に対して曲げ応力を加えるようにする。このときの重り54の重量と、サンプルのたわみ量との関係は、例えば図12に示すようになる。
ΔB={1−(B2/B1)}×100・・・(1)
ここで、B1はサンプルに重り54が加えられないときの磁束密度であり、B2はサンプルに重り54が加わったときの磁束密度である。
。
図14によれば、CoとFeの含有比率がCo:Fe=95.2:4.8のときが、磁束密度の変化率が零であり、磁気特性が最適であることがわかる。
ここで、CoとFeの含有比率がこのような関係を満たすのは、図10の「サンプル7」のときである。
さらに、Feの含有比率が実用的な範囲は、Co:Fe=95.2:4.8であって、含有比率を示すCoとFeの各値の許容範囲がそれぞれ±0.3以内のときである。
このため、本発明のCo基金属ガラス合金で後述のように各種の磁心を構成する場合には、応力の影響を受けない磁気特性に優れた磁心を得ることができる。
本発明のCo基金属ガラス合金は、測定周波数10Hzにおける最大比透磁率が80,000以上であるのが好ましい。10Hz程度の比較的低周波数における最大比透磁率が前記範囲内にあると、例えば、低周波数帯で使用されるモータや発電機の磁心材料として、本発明のCo基金属ガラス合金が特に好適に用いられる。すなわち、このような磁心においては、比透磁率が大きいほど磁心の内部を通過する磁束密度が大きくなり、モータや発電機の性能を高めることができる。したがって、低周波数帯において高い性能を示す磁心を得ることができる。
また、結晶金属の溶融物を成形型に充填して成形体を得る場合、溶融物の温度が低下するとともに結晶化する。この結晶化の際に、溶融物中の原子が規則的に配列し余剰な体積が消滅するために大きな体積収縮を伴うため、得られる成形体には、成形型に対するズレが生じる。すなわち、成形時の転写性に劣るという問題がある。
また、成形時に、結晶化に伴う原子の移動が起こらないため、成形型を忠実に再現した成形体を得ることができる。すなわち、金属ガラス合金は、転写性に優れている。このような利点を活かすことにより、金属ガラス合金では、より複雑で微細な成形体を得ることや、微細な文字や模様を転写した成形体を得ることもできる。
<第1実施形態>
次に、本発明の磁心および電磁変換機の第1実施形態について説明する。
図15は、本発明の磁心の第1実施形態を示す模式図(斜視図)である。
図15に示す磁心1は、円柱状(横断面形状が円形状)の巻線部40と、巻線部40の両端部に設けられた2つのコイル枠41,41と、各コイル枠41,41の巻線部40と反対側に、それぞれ各接続部42,42が設けられている。2つのコイル枠41,41の巻線部40を向く面は、外周側から内周側に向かうに従い互いに近接するテーパ面41a,41aが形成されている。このように、2つのコイル枠41,41の巻線部40を向く面をテーパ面41a,41aとした磁心1は、射出成形による成形性が良好となる。
この磁心1は、前述した本発明のCo基金属ガラス合金(例えば図10の「サンプル10」の合金)で構成されている。前述したように、本発明のCo基金属ガラス合金は、過冷却液体温度域ΔTxが広く、かつ換算ガラス化温度Tg/Tlが大きく、安定して存在し得るものであり、さらに、低い周波数で高い透磁率を示すものである。したがって、このようなCo基金属ガラス合金で構成された磁心1は、低い周波数帯において内部を透過する磁束密度が大きくなり、磁心および後述する電磁変換機として高い性能を示すものとなる。
このうち、例えば、磁心1をモータの磁心に適用した場合、磁心の磁気特性が向上したことにより、モータの消費電力を低減することができる。その結果、このモータを備えた時計の電池寿命を延長することができる。
また、例えば、磁心1をアンテナの磁心に適用した場合、磁心の磁気特性が向上したことにより、アンテナの受信感度が向上して消費電力が低減し、受信感度を維持しつつアンテナの小型化を図ることができるようになる。その結果、例えば、このアンテナを備えた時計の電池寿命が延長し、時計の小型化を図ることができる。
図16に示す電磁変換機2は、磁心1と、磁心1の巻線部40の周囲に複数層にわたって巻き付けられた導線(コイル)43とを有している。そして、巻き付けられた導線43の外径は、各コイル枠41の外径とほぼ等しくなっている。
前述したように、巻線部40は円柱状(横断面形状が円形状)をなしているため、導線43は、円弧を描くように巻線部40の周囲に巻き付けられている。このような構成では、導線43と接触する巻線部40の外周が曲面になっているため、角柱状の巻線部を備えた従来の磁心と比較して、導線43が屈曲するのを防止することができる。
また、導線43は、表面に絶縁被膜を備えている。本実施形態の巻線部40は、前述のように円柱状をなしているため、絶縁被膜の損傷を確実に防止することができる。これにより、導線43同士の絶縁をより確実に確保することができる。
さらに、巻線部40が円柱状をなしているため、その周囲に巻き付けられた導線43と巻線部40の外周面との間に、隙間が生じ難いという利点がある。これにより、例えば、導線43に電圧を印加した場合、磁心1に対して、より大きな磁束密度をもたらすことができる。
図15に示す磁心1は、前述したように、巻線部40、各コイル枠41、41、および各接続部42、42が一体に形成されているため、これらの各部の間において磁界が通過し易くなる。このため、接続部42における磁束密度が高くなり、磁心1の性能をより高めることができる。
このような磁心1は、例えば、図17に示すような射出成形装置(鋳造成形装置)100を用いて製造することができる。なお、以下の説明では、図17中の上側を「上」、下側を「下」という。
[1]まず、本発明のCo基金属ガラス合金を得るための構成元素材料を、前述の各構成元素の含有率にしたがって秤量し、原材料を得る。
[2]次に、この原材料を、射出成形装置100のスリーブ102内のピストン104上に載置する。そして、減圧手段により、スリーブ102の内部、キャビティ111および流路112を減圧する。続いて、誘導コイル103に高周波電圧を印加して、スリーブ102内の原材料を所定の温度に加熱する。これにより、原材料を溶解し、溶湯(溶融物)を得る。
[4]次に、成形型110を開いて、磁心を取り出す。
このような方法で得られた磁心1は、実質的に、その全体が金属ガラス合金で構成されたものとなる。このため、磁心1中において金属ガラス合金が占める割合(占積率)が極めて高くなり、それに伴って、磁心1の磁束密度が向上する。その結果、より高性能な磁心1が得られる。
なお、この後、得られた磁心1の巻線部40に酸化処理を施すのが好ましい。これにより、巻線部40の表面に、Co基金属ガラス合金の酸化物で構成された前述の絶縁層が形成される。このような方法で絶縁層を形成すれば、従来のように、巻線部の表面を絶縁テープ等の絶縁材料で被覆する手間を省略することができ、製造工程の簡略化および低コスト化を図ることができる。
次に、本発明の磁心および電磁変換機の第2実施形態について説明する。
図18は、本発明の磁心の第2実施形態を示す模式図(斜視図)である。
以下、第2実施形態について説明するが、図15で示した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の磁心および電磁変換機は、磁心の構成材料および製造方法が異なる以外は、前記第1実施形態と同様である。
図18に示す磁心1aは、前述した本発明のCo基金属ガラス合金の粉末と、この粉末中の粒子同士を絶縁する樹脂材料とで構成されている。
磁心1aは、例えば、図19に示すような射出成形装置200を用いて製造することができる。なお、以下の説明では、図19中の上側を「上」、下側を「下」という。
図19に示す射出成形装置200は、成形型201と、成形型201内に設けられたキャビティ202と、キャビティ202内に溶湯を射出するノズル203と、このノズル203とキャビティ202とを接続する流路(ゲート)204とを有している。
[1]まず、本発明のCo基金属ガラス合金を得るための構成元素材料を、前述の各構成元素の含有率にしたがって秤量し、原材料を得る。
[2]次に、この原材料を加熱して溶解し、溶湯(溶融物)を得る。
[3]次に、得られた溶湯を、粉末化するとともに急速に冷却して固化し、Co基金属ガラス合金で構成された粉末を得る。粉末化するとともに冷却する方法としては、例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法のような各種アトマイズ法を用いることができる。アトマイズ法によれば、極めて微小な粉末を効率よく製造することができる。また、アトマイズ法で製造された粉末中の粒子は、真球に近い球形状をなしているため、分散性や流動性に優れており、例えば、このような粉末を含む組成物を成形型に充填する際には、その充填性が高まるという利点がある。
挙げられ、これらのうち1種または2種以上を混合して用いることができる。
さらに、混練物中には、粉末、樹脂材料、可塑剤の他に、例えば、酸化防止剤、脱脂促進剤、界面活性剤等の各種添加物を必要に応じ添加することができる。なお、混練物は、必要に応じて、ペレット(小塊)化してもよい。
[7]次に、得られた成形体に熱処理を施す。これにより、成形体が硬化し、Co基金属ガラス合金の粉末および樹脂材料で構成された磁心1aが得られる。
かかる熱処理としては、放電プラズマ焼結、焼成炉による焼結、マイクロ波またはミリ波の照射による焼結等の方法が挙げられるが、この中でも放電プラズマ焼結による熱処理が好ましい。放電プラズマ焼結では、Co基金属ガラス合金の粒子同士の間隙にパルス状の電気エネルギーを投入し、火花放電で発生する高温プラズマによる高いエネルギーを粒子同士の焼結に用いることができる。このため、特に粒子の表面付近を選択的に焼結させるとともに、各粒子は、金属ガラス合金の特性を確実に維持することができる。
次に、本発明の磁心および電磁変換機の第3実施形態について説明する。
図20は、本発明の磁心の第3実施形態を示す一例であり、(A)はその平面図、(B)はその断面図である。
図20に示す磁心1bは、薄板からなる複数(この例では4枚)の中空円板(ドーナツ型の円板)45を、接着剤46で接着させて積み重ねたものである。
図20に示す磁心1bは、前述した本発明のCo基金属ガラス合金(例えば図10の「サンプル10」の合金)で構成されている。前述したように、本発明のCo基金属ガラス合金は、過冷却液体温度域ΔTxが広く、かつ換算ガラス化温度Tg/Tlが大きく、安定して存在し得るものであり、さらに、低い周波数で高い透磁率を示すものである。
したがって、このようなCo基金属ガラス合金で構成された磁心1bは、低い周波数帯において内部を透過する磁束密度が大きくなり、磁心および電磁変換機として高い性能を示すものとなる。
しかし、第3実施形態に係る磁心1bは、中空円板45を接着剤46で積層しているが、前記のように本発明のCo基金属ガラス合金は応力の影響を殆ど受けないので、磁気特性の劣化がない。そこで、これを確認するために、第3実施形態に係る磁心1bについて、接着の場合と未接着の場合とでそれぞれ鉄損の測定を行い、図21に示すような結果を得た。
図21によれば、接着による応力(歪み)が加わっても鉄損が変化せず、磁気特性が変化がないことがわかる。一方、図22によれば、磁性材料を接着することにより鉄損が20%程度増加し、この増加によって磁気特性が悪化することがわかる。
このような磁心1bは、その湾曲部の一部または全部に、図示しない導線(コイル)を巻き付けることにより、インダクタ、インピーダス変換器、電圧変換トランス、電流センサのような各種の電磁変換機の磁心に適用される。
次に、本発明の磁心および電磁変換機の第4実施形態について説明する。
図23は、本発明の磁心の第4実施形態を示す模式図(斜視図)である。
図23に示す磁心1cは、時計の発電機のステーターの磁心に適用できるものであり、ローター63との組み合わせにより、発電機を構成する。そして、この磁心1cは、図23に示すように、第1の磁心61と第2の磁心62とに分割されている
同様に、第2の磁心62は、薄板からなる積層板を接着剤で貼り合わせて形成され、巻線を巻くための巻線部62aと、ネジにより第2の磁心62を締め付けて固定するための貫通孔62b、62cとを備えている。
この磁心1cは、前述した本発明のCo基金属ガラス合金(例えば図10の「サンプル10」の合金)で構成されている。このため、第4実施形態に係る磁心1cは、第3実施形態に係る磁心1bと同様の作用効果を実現できる。
さらに、図23に示す磁心1cは、第1および第2の磁心61、62の巻線部61a、62aに、図示しない導線(コイル)をそれぞれ巻き付けて、後述の時計のステーターに適用すれば、発電機のトルク特性が良好になる。
次に、本発明の磁心および電磁変換機の第5実施形態について説明する。
図24は、本発明の磁心の第5実施形態を示す模式図(斜視図)である。
図24に示す磁心1dは、薄板状の複数の積層板65を、接着剤(図示せず)で接着させて積み重ねたものである。積層板65は、図24に示すように、長方形の薄板からなり、2つの中空部66、67を備えている。また、各積層板65は、巻線を巻くための巻線部65a〜65cを備えている。
この磁心1dは、前述した本発明のCo基金属ガラス合金(例えば図10の「サンプル10」の合金)で構成されている。前述したように、本発明のCo基金属ガラス合金は、過冷却液体温度域ΔTxが広く、かつ換算ガラス化温度Tg/Tlが大きく、安定して存在し得るものであり、さらに、低い周波数で高い透磁率を示すものである。
したがって、このようなCo基金属ガラス合金で構成された磁心1dは、低い周波数帯において内部を透過する磁束密度が大きくなり、磁心および後述する電磁変換機として高い性能を示すものとなる。
このため、従来の磁性材料を用いて図24と同じような磁心を作成し、この磁心にコイルを巻いて電力用のトランス(変圧器)として使用する場合には、使用される磁気材料の磁歪が大きく、磁気を印加した際に材料が伸縮するため、交流周波数(50Hzまたは60Hz)の騒音が発生するという不具合がある。
しかし、第5実施形態に係る磁心1dは、プレス加工した積層板65を接着剤で積層するが、前記のように本発明のCo基金属ガラス合金は応力の影響を殆ど受けないので、磁気特性の劣化がなく、磁歪が零であるため伸縮が生じず、上記の騒音を抑制することができる。
上記の第1および第2実施形態に係る電磁変換機は、例えば、時計に組み込むことができる。以下、本発明の電磁変換機を備える本発明の時計について説明する。
≪第1実施形態≫
図25は、本発明の時計の第1実施形態を模式的に示す平面図であり、電子制御式機械時計を一例とした時計500を示している。
この時計500は、香箱車501、二番車506、三番車507、秒針車508、四十四番車(中間車)509、四番車510、五番車511、六番車512、およびローター513の各歯車等の機械部品を有している。
このような発電機520では、香箱車501中のゼンマイを巻き上げると、ゼンマイが解ける際に出力されるトルクが香箱車501から六番車512の輪列を介してローター513に伝達され、ローター513の回転によって各コイルブロック522、523に交流電圧が誘起される。
この角穴車504を回転させる方法は、図示しない竜頭に接続された巻真530を操作することにより、キチ車531、丸穴車532、角穴中間車533を介して行われるが、この際、角穴車504の回転方向は、コハゼ504aによって規制されている。また、分針および時針を合わせる方法は、同様に、巻真530を操作し、つづみ車534、小鉄車535、日の裏中間車536、日の裏車537を介して行われるが、この際、駆動系は、制御レバー538を五番車511に当接させることにより停止するようになっている。なお、これらの機構は、一般的な機械時計の自動巻または手巻機構と同様であるため、さらなる詳細な説明を省略する。
次に、図26は、本発明の時計の第2実施形態を模式的に示す平面図であり、時刻情報が重畳された標準電波を受信して表示時刻を修正する機能を有する電波修正時計の一例とした時計600である。なお、以下の説明では、図26中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」という。また、図26は、時計のムーブメントを収納するケースを省略して描いている。
回路ブロック685は、基準クロックを発振する計時用の水晶振動子6851と、前述のCPU684と、標準電波の信号を選択的に通過させるバンドパスフィルタ用水晶振動子(図示せず)と、電波受信用アンテナ690で受信した標準電波を処理する受信用IC(受信用回路)687等とを備えている。このような回路ブロック685は、回路押さえと地板681との間に挟持され、ねじ等の固定手段を用いて地板681に固定されている。
受信用IC687は、電波受信用アンテナ690で受信した標準電波を復調する復調回路や、受信信号を増幅する増幅回路などを備えて構成されている。
例えば、前記実施形態では、本発明の磁心および電磁交換機を時計に用いた場合を代表に説明したが、このような場合に限定されない。
また、本発明の磁心、電磁交換機および時計の各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。
また、本発明の磁心、電磁交換機および時計の各部は、前記各実施形態で説明した複数の構成を組み合わせたものでもよい。
1.Co基金属ガラス合金の磁心の製造および評価
Feの含有率が2原子%以上かつ6原子%以下、Niの含有率が4原子%以下、Bの含有率が15原子%以上かつ20原子%以下、Siの含有率が8原子%以上かつ13原子%以下、Nbの含有率が3原子%以下、Moの含有率が0.1原子%以上かつ1原子%以下、Crの含有率が2原子%以下、残部がCoの組成範囲となるように、(Co0.664 Fe0.0336Si0.11B0.17Nb0.02)99.7Mo0.3 の組成からなるCo基金属ガラス合金製の図15で示す磁心1(以下、本実施形態の磁心1と称する)を、図17の射出成形装置100を用いて成形した。
本実施形態の磁心1は、過冷却液体温度域ΔTxが42Kと広い範囲であり、換算ガラス化温度Tg/Tlが0.602と大きい値を示し、ガラス形成能が高いものとなった。また、本実施形態の磁心1は、10Hzの低周波数において高い比透磁率を有し、バルク一体成形品であるため占積率は100%となる。
本実施形態の磁心1を用いて、図16で示す電磁変換機2を製造した。この際、磁心1の巻線部40の外周には、Co基金属ガラス合金中の元素を含む絶縁層(不働態被膜)を形成した。また、電磁変換機2を、図25の発電機520の第1コイルブロック522及び第2コイルブロック523として図25の電子制御式機械時計500(以下、本実施形態の時計500と称する)を製作した。
本実施形態の磁心1dを用いて、実施例に係る電磁変換機を製造した。すなわち、図23に示す第1および第2の磁心61、62の巻線部61a、62aに、所定の導線(コイル)をそれぞれ巻き付けて実施例に係る電磁変換機を作成した。この実施例に係る電磁変化機の比較評価を行なうために、従来の磁歪のあるアモルファス材料を使用して同じ形状からなる比較用の電磁変換機を作成した。
そして、これらの2つの時計について、ローターが回転するのに必要なトルクの測定を行なって、図27に示すような結果を得た。
この例では、最初に実施例に係る時計のトルク測定を行い、図27の破線aおよび実線bで示すような結果を得た。破線aは、図23に示す第1および第2の磁心61、62を貫通孔61b、61c、62b、62cを用いてネジで締めつけるときのネジ締めトルクが10gcmのときであり、破線bはそのトルクが200gcmのときである。
なお、このトルク測定時には、発電機520の周波数は8Hzで駆動されている。
図27の結果によれば、比較例の時計では、ネジ締めトルクが増加することにより、ローターの回転に必要なトルクが著しく増加し、トルク特性が大幅に低下することがわかる。これに対して、実施例の時計では、比較例の時計に比べて回転に必要なトルクを小さくできる上に、ネジ締めトルクが増加しても、ローターの回転に必要なトルクが殆ど変化せずに、良好なトルク特性が得られる。
このように、実施例に係る時計によれば、ローターの磁心として本発明のCo基金属ガラス合金を使用しているので、ローターの固定に必要なトルクでネジ締めしてローターを固定しても、ローターの応力によって磁気特性が低下せず良好である。
Claims (12)
- 少なくともFe、B、Si、Moを含む高透磁率のCo基金属ガラス合金であって、
Feの含有率が2原子%以上かつ6原子%以下、
Niの含有率が0原子%以上かつ4原子%以下、
Bの含有率が15原子%以上かつ20原子%以下、
Siの含有率が8原子%以上かつ13原子%以下、
Nbの含有率が0原子%以上かつ3原子%以下、
Moの含有率が0.1原子%以上かつ1原子%以下、
Crの含有率が0原子%以上かつ2原子%以下
残部がCoであり、
かつ、CoとFeの含有比率がCo:Fe=95.2:4.8であり、前記含有比率を示すCoとFeの各値の許容範囲がそれぞれ±0.3以内であり、
当該Co基金属ガラス合金の結晶化開始温度をTx[K]とし、ガラス転移温度をTg[K]とし、合金の液相線温度をTl[K]としたとき、Tx−Tgで定義される過冷却液体温度域△Txが30K以上であり、換算ガラス化温度Tg/Tlが0.58以上であり、
測定周波数10Hzにおける最大透磁率が80,000以上であることを特徴とするCo基金属ガラス合金。 - CoおよびFeを合わせた含有率が68原子%以上かつ71原子%以下であることを特徴とする請求項1記載のCo基金属ガラス合金。
- Siの含有率が10原子%以上かつ11原子%以下であることを特徴とする請求項1又は2記載のCo基金属ガラス合金。
- Moの含有率が0.2原子%以上かつ0.35原子%以下であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のCo基金属ガラス合金。
- 請求項1乃至4の何れか1項に記載のCo基金属ガラス合金で構成されていることを特徴とする磁心。
- 前記Co基金属ガラス合金で構成された粉末を成形してなる成形体、または、該成形体を焼結してなる焼結体で構成されることを特徴とする請求項5に記載の磁心。
- 前記焼結は、放電プラズマ焼結により行われることを特徴とする請求項6に記載の磁心。
- 前記Co基金属ガラス合金の溶融物を鋳造成形してなることを特徴とする請求項5に記載の磁心。
- 請求項5乃至8の何れか1項に記載の磁心と、当該磁心の外周に巻き回されるコイルとを有することを特徴とする電磁変換機。
- 前記コイルと接触する前記磁心の巻線部の断面形状を円形状とすることを特徴とする請求項9記載の電磁変換機。
- 前記磁心の前記コイルと接触する表面に、不働態被膜を形成することを特徴とする請求項9又は10に記載の電磁変換機。
- 請求項9乃至11の何れか1項に記載の電磁変換機を備えたことを特徴とする時計。
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