JP5979997B2 - Method for manufacturing a device having a magnetic core - Google Patents
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Description
本発明は、磁心を備える装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a device including a magnetic core.
リアクトル用インダクタ、モータ用磁心等において、磁性体が利用されている。例えばモータ用磁心においては、コイルが磁性体（磁心）に捲回されて配設される。そして、当該コイルに電流が通流することで、磁性体に磁界が印加されるようになっている。 Magnetic materials are used in reactor inductors, motor cores, and the like. For example, in a motor magnetic core, a coil is wound around a magnetic body (magnetic core). A magnetic field is applied to the magnetic body by passing a current through the coil.
磁性体を利用した製品においては、高効率化の観点から、エネルギ損失の低減が望まれている。具体的には、特には、磁心損失の低減が望まれている。磁心損失を小さくすれば、発熱の小さい小型のインダクタ、モータ等が容易に作製可能になり、省エネルギ化への寄与が大きい。 In products using magnetic materials, reduction of energy loss is desired from the viewpoint of high efficiency. Specifically, reduction of magnetic core loss is particularly desired. If the core loss is reduced, small inductors, motors and the like with low heat generation can be easily manufactured, which greatly contributes to energy saving.
磁心損失のうち、磁性材料特有の保磁力に起因するヒステリシス損失が着目されている。従って、保磁力はできるだけ小さいことが望まれている。具体的には、低保磁力であるとともに、飽和磁化が大きいことから、主に鉄系の非晶質箔を立体成型して用いる検討がなされている。具体的には、例えば特許文献１には、冷却ロールを用いた液体急冷工程を経て作製された、例えばアモルファス軟磁性合金薄帯や超微細結晶を有する鉄基軟磁性金属薄帯のような軟磁性金属薄帯の積層体からなる積層磁心が記載されている。 Of the magnetic core loss, attention is focused on hysteresis loss caused by the coercive force unique to the magnetic material. Therefore, it is desired that the coercive force is as small as possible. Specifically, since the coercive force is low and the saturation magnetization is large, studies have been made mainly using a three-dimensionally formed iron-based amorphous foil. Specifically, for example, Patent Document 1 discloses a soft film such as an amorphous soft magnetic alloy ribbon or an iron-based soft magnetic metal ribbon having ultrafine crystals, which is manufactured through a liquid quenching process using a cooling roll. A laminated magnetic core composed of a laminated body of magnetic metal ribbons is described.
磁性体の磁気特性としては、前記低保磁力に加え、磁性体が磁化し易いことが好ましい。即ち、小さな印加磁界により、磁化が大きく増加することが好ましい。これにより、磁性体に磁界を印加する際、小さな電流値で磁性体を飽和することができる。そのため、例えばモータ用途では、銅損（巻線の電気抵抗により消失するエネルギ）を低減させることができ、効率を向上させることができる。しかしながら、磁心の作製時に構造不均一性（歪と似ている）があると、飽和磁化に劣化が生じることがある。ここで、本発明者らの検討による、このような劣化の様子をグラフ化した。 As magnetic characteristics of the magnetic material, it is preferable that the magnetic material is easily magnetized in addition to the low coercive force. That is, it is preferable that the magnetization is greatly increased by a small applied magnetic field. Thereby, when applying a magnetic field to a magnetic body, a magnetic body can be saturated with a small electric current value. Therefore, for example, in a motor application, copper loss (energy lost due to electric resistance of the winding) can be reduced, and efficiency can be improved. However, if there is structural inhomogeneity (similar to strain) at the time of manufacturing the magnetic core, the saturation magnetization may be deteriorated. Here, the state of such deterioration by the study of the present inventors was graphed.
図１は、本発明者らの検討により得られた、熱処理を行わずに作製された非晶質箔の試料についての磁気特性（印加した磁界の強さＨに対する磁束密度Ｂ）を示す図である。図１（ａ）は、磁界が−３０００Ａ／ｍ〜３０００Ａ／ｍ付近のグラフ、図１（ｂ）は、図１（ａ）における−２００Ａ／ｍ〜２００Ａ／ｍ付近を拡大したグラフである。 FIG. 1 is a diagram showing magnetic characteristics (magnetic flux density B with respect to applied magnetic field strength H) of a sample of an amorphous foil prepared without conducting heat treatment, obtained by the inventors' investigation. is there. 1A is a graph in which the magnetic field is around −3000 A / m to 3000 A / m, and FIG. 1B is an enlarged graph of around −200 A / m to 200 A / m in FIG.
試料は、メルトスパン法により作製した。即ち、回転可能なロール（幅５０ｍｍ）上に溶融した金属を噴射して冷却されることにより、ロール上に形成された非晶質箔体（軟磁性箔体；噴射した金属を含む）を用いた。そして、このロールから５０ｍｍの長さとなるように非晶質箔体を引き出して切断したものを試料とした。図１のグラフの結果を示した試料は、２００Ａ／ｍの磁界を印加して作製した。 The sample was produced by the melt span method. That is, an amorphous foil body (soft magnetic foil body including the sprayed metal) formed on the roll by spraying molten metal onto a rotatable roll (width 50 mm) and cooling is used. It was. And what cut | disconnected the amorphous foil body from this roll so that it might become length of 50 mm was made into the sample. The sample showing the result of the graph of FIG. 1 was produced by applying a magnetic field of 200 A / m.
グラフ中、「ロール方向」は、軟磁性箔体作製時のロールの回転方向である。即ち、円筒状ロールの周方向がロール方向に相当する。また、「幅方向」は、ロールの幅の方向を表している。また、「ロール方向」及び「幅方向」は、いずれも印加した磁界の方向を示す。また、磁束密度は、印加した磁界と同じ方向において検出されたものを示している。 In the graph, “roll direction” is the rotation direction of the roll when the soft magnetic foil body is produced. That is, the circumferential direction of the cylindrical roll corresponds to the roll direction. The “width direction” represents the direction of the width of the roll. The “roll direction” and the “width direction” both indicate the direction of the applied magnetic field. Further, the magnetic flux density indicates that detected in the same direction as the applied magnetic field.
ここで、本明細書において、飽和磁界Ｈｋを、磁界印加時の磁界と磁束密度との関係を示す磁化曲線において、磁束密度の飽和値である飽和磁束密度の９０％の磁束密度に対応する磁界と定義する。また、飽和磁界は小さいと、飽和特性が良好であると定義する。そうすると、図示のように、ロール方向の飽和磁界（７８０Ａ／ｍ）は、幅方向の飽和磁界（１０５０Ａ／ｍ）よりも小さかった。また、印加した磁界が小さい場合（図１（ｂ）参照）、幅方向の磁束密度が低下し、正確な飽和磁界が測定されなかった。 Here, in this specification, the saturation magnetic field Hk is a magnetic field corresponding to a magnetic flux density of 90% of the saturation magnetic flux density, which is a saturation value of the magnetic flux density, in a magnetization curve indicating the relationship between the magnetic field and the magnetic flux density when a magnetic field is applied. It is defined as Further, when the saturation magnetic field is small, it is defined that the saturation characteristic is good. Then, as illustrated, the saturation magnetic field (780 A / m) in the roll direction was smaller than the saturation magnetic field (1050 A / m) in the width direction. Moreover, when the applied magnetic field was small (refer FIG.1 (b)), the magnetic flux density of the width direction fell and the exact saturation magnetic field was not measured.
この結果は、非晶質箔体の磁気異方性に基づくものと考えられる。従って、磁心の性能を向上させるためには、箔体の磁気異方性を考慮して作製することが好ましい。しかしながら、前記の特許文献１に記載の技術においては、このような磁気異方性が考慮されていない。また、作製された磁心を使用する際の磁界の印加方向も考慮されていない。そのため、磁気特性向上の観点から、特許文献１に記載の技術においては、依然として向上の余地がある。 This result is considered to be based on the magnetic anisotropy of the amorphous foil. Therefore, in order to improve the performance of the magnetic core, it is preferable to produce it in consideration of the magnetic anisotropy of the foil body. However, in the technique described in Patent Document 1, such magnetic anisotropy is not considered. Further, the application direction of the magnetic field when using the produced magnetic core is not taken into consideration. Therefore, there is still room for improvement in the technique described in Patent Document 1 from the viewpoint of improving magnetic characteristics.
本発明はこのような課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、磁気特性が従来よりも向上した磁心を備える装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing an apparatus including a magnetic core having improved magnetic characteristics as compared with the conventional one.
本発明者らは前記課題を解決するべく鋭意検討した結果、以下のようにすることにより前記課題を解決できることを見出した。即ち、本発明の要旨は、磁化容易軸を有する磁心と、当該磁心に対し、前記磁化容易軸の方向に磁界を印加するコイルとを備える装置の製造方法であって、回転可能なロール上に、溶融した金属が噴射されて冷却されることによって、前記金属を含む軟磁性箔体を作製し、当該軟磁性箔体を無磁界中で熱処理することで磁心を得る磁心作製工程と、得られた磁心に対し、前記ロールの回転方向に垂直な方向である幅方向に向いた前記磁化容易軸の方向に磁界を印加する前記コイルを配置するコイル配置工程と、を備えることを特徴とする、磁心を備える装置の製造方法に関する。
また、その他の解決手段は、後記する発明を実施するための形態において明らかにする。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by the following. That is, the gist of the present invention is a method of manufacturing an apparatus comprising a magnetic core having an easy magnetization axis and a coil for applying a magnetic field to the magnetic core in the direction of the easy magnetization axis, on a rotatable roll. A molten core is injected and cooled to produce a soft magnetic foil containing the metal, and a magnetic core producing step of obtaining a magnetic core by heat-treating the soft magnetic foil in a non-magnetic field ; A coil placement step of placing the coil for applying a magnetic field in the direction of the easy axis oriented in the width direction that is perpendicular to the rotation direction of the roll with respect to the magnetic core, The present invention relates to a method for manufacturing a device including a magnetic core.
Other solutions will be clarified in the embodiments for carrying out the invention described later.
本発明によれば、磁気特性が従来よりも向上した磁心を備える装置の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of an apparatus provided with the magnetic core which improved the magnetic characteristic than before can be provided.
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態（本実施形態）を説明するが、本実施形態は以下の内容に何ら制限されるものではない。 Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (this embodiment) will be described with reference to the drawings, but this embodiment is not limited to the following contents.
［１．本実施形態の磁心］
本実施形態の磁心は、回転可能なロール上に、溶融した金属が噴射されて冷却されることにより形成された、前記金属を含む軟磁性箔体を有している。そして、本実施形態の磁心は、前記軟磁性箔体作製時の前記ロールから引き出された、前記軟磁性箔体のロール方向に垂直な方向に磁界が印加されるものである。
[1. Magnetic core of this embodiment]
The magnetic core of this embodiment has a soft magnetic foil containing the metal, which is formed by spraying molten metal on a rotatable roll and cooling it. And the magnetic core of this embodiment applies a magnetic field in the direction perpendicular | vertical to the roll direction of the said soft-magnetic foil body pulled out from the said roll at the time of the said soft-magnetic foil body manufacture.
本実施形態の磁心に含まれる軟磁性箔体は、所謂メルトスパン法により形成されるものである。即ち、回転している例えば金属製のロール上に、溶融した金属を噴射することにより、噴射された金属が冷却されて固化される。これにより、当該ロール表面に、噴射された金属を含む軟磁性箔体が形成される。 The soft magnetic foil body included in the magnetic core of the present embodiment is formed by a so-called melt span method. That is, by injecting molten metal onto a rotating metal roll, for example, the injected metal is cooled and solidified. Thereby, the soft-magnetic foil body containing the injected metal is formed on the roll surface.
そして、このようにして形成された軟磁性箔体はロールから引き出され、箔状の軟磁性箔体が得られる。引き出された軟磁性箔体は例えば積層され、積層物が得られる。このとき、積層数は特に制限されず、磁心が備えられる機器等の大きさや性能等を考慮し、適宜決定すればよい。また、積層の形態も特に制限されるものではなく、例えば、捲回型、断面扇形、断面矩形型等、どのように積層されていてもよい。また、積層されていない軟磁性箔体が用いられてもよい。 And the soft-magnetic foil body formed in this way is pulled out from a roll, and a foil-like soft-magnetic foil body is obtained. The drawn soft magnetic foils are laminated, for example, to obtain a laminate. At this time, the number of stacked layers is not particularly limited, and may be appropriately determined in consideration of the size and performance of a device or the like provided with a magnetic core. Also, the form of lamination is not particularly limited, and for example, the lamination may be any form such as a wound type, a cross-sectional fan shape, or a rectangular cross-sectional type. Moreover, the soft magnetic foil body which is not laminated | stacked may be used.
積層物は熱処理され、これにより、磁心が作製される。熱処理は磁界中で行われてもよく、無磁界中で行われてもよい。磁界中で熱処理することにより、従来のものよりも良好な磁気特性（飽和磁界等）を得ることができる The laminate is heat treated, thereby creating a magnetic core. The heat treatment may be performed in a magnetic field or in the absence of a magnetic field. By performing heat treatment in a magnetic field, better magnetic properties (saturated magnetic field, etc.) than conventional ones can be obtained.
ただし、詳細は［３．本実施形態の非晶質箔体］において後記するが、熱処理は無磁界中で行われることが好ましい。無磁界中で熱処理することにより、大型の磁界印加手段（例えば超電導マグネット）を設ける必要が無いため、作製コストを低減することができる。そのため、インダクタ、高効率モータ等を安価に実現し、使用資源や使用エネルギの削減を図ることができる。また、無磁界中で熱処理を行うことにより、磁界中で熱処理を行って得られた磁心よりもさらに良好な磁気特性（飽和磁界等）が得られる。さらには、作製される磁心の自己インダクタンスを大きくすることができる。 However, for details, see [3. As will be described later in [Amorphous foil body of this embodiment], it is preferable that the heat treatment is performed in the absence of a magnetic field. By performing heat treatment in the absence of a magnetic field, it is not necessary to provide a large magnetic field applying means (for example, a superconducting magnet), so that the manufacturing cost can be reduced. Therefore, inductors, high-efficiency motors, etc. can be realized at low cost, and the resources used and energy used can be reduced. Further, by performing heat treatment in the absence of a magnetic field, magnetic characteristics (saturation magnetic field and the like) that are even better than the magnetic core obtained by performing heat treatment in a magnetic field can be obtained. Furthermore, the self-inductance of the manufactured magnetic core can be increased.
このようにして作製された磁心は、前記軟磁性箔体作製時の前記ロールから引き出された、前記軟磁性箔体のロール方向に垂直な方向に磁界が印加される。ここで、ロール方向とは、前記のように、軟磁性箔体作製時のロールの回転方向である。なお、ロール方向は、得られる軟磁性箔体表面に形成される縞模様の方向によっても判別可能である（詳細は［３．本実施形態の非晶質箔体］において後記する）。このような方向に磁界が印加されることにより、例えば低飽和磁界や低保磁力等、磁心の性能を良好なものとすることができる。 A magnetic field is applied to the magnetic core thus manufactured in a direction perpendicular to the roll direction of the soft magnetic foil body, which is drawn from the roll when the soft magnetic foil body is manufactured. Here, the roll direction is the rotation direction of the roll when the soft magnetic foil body is produced as described above. The roll direction can also be determined by the direction of the stripe pattern formed on the surface of the obtained soft magnetic foil body (details will be described later in [3. Amorphous foil body of the present embodiment]). By applying a magnetic field in such a direction, the performance of the magnetic core, such as a low saturation magnetic field and a low coercive force, can be improved.
具体的には、例えば、本実施形態の磁心の飽和磁界の値は、通常は２７０Ａ／ｍ以下、好ましくは２２０Ａ／ｍ以下、より好ましくは２１０Ａ／ｍ以下、特に好ましくは２００Ａ／ｍ以下である。飽和磁界の値がこの範囲にあることにより、より良好な性能を有する磁心とすることができる。飽和磁界の値は、後記する方法により測定可能である。 Specifically, for example, the saturation magnetic field value of the magnetic core of the present embodiment is usually 270 A / m or less, preferably 220 A / m or less, more preferably 210 A / m or less, and particularly preferably 200 A / m or less. . When the value of the saturation magnetic field is within this range, a magnetic core having better performance can be obtained. The value of the saturation magnetic field can be measured by the method described later.
また、例えば、本実施形態の磁心の保磁力の値は、通常は５０Ａ／ｍ以下、好ましくは４５Ａ／ｍ以下、より好ましくは３５Ａ／ｍ以下、特に好ましくは３０Ａ／ｍ以下である。前記の飽和磁界に加え、保磁力の値がこの範囲にあることにより、特に良好な性能を有する磁心とすることができる。保磁力の値は、実施例に記載の方法により測定可能である。 For example, the coercive force of the magnetic core of the present embodiment is usually 50 A / m or less, preferably 45 A / m or less, more preferably 35 A / m or less, and particularly preferably 30 A / m or less. When the value of the coercive force is in this range in addition to the saturation magnetic field, a magnetic core having particularly good performance can be obtained. The coercive force value can be measured by the method described in the examples.
以下、本実施形態の磁心を構成する軟磁性箔体について説明する。ただし、以下の説明においては、本実施形態の磁心を説明するために、はじめに、従来の磁心を構成する軟磁性箔体について、図２及び図３を参照しながら説明する。次いで、従来の磁心を構成する軟磁性箔体と比較しながら、本実施形態の磁心を構成する軟磁性箔体を、図４から図８を参照しながら説明する。 Hereinafter, the soft magnetic foil body constituting the magnetic core of the present embodiment will be described. However, in the following description, in order to describe the magnetic core of the present embodiment, first, a soft magnetic foil body constituting a conventional magnetic core will be described with reference to FIGS. 2 and 3. Next, the soft magnetic foil body constituting the magnetic core of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 8 while comparing with the soft magnetic foil body constituting the conventional magnetic core.
なお、以下の説明においては、軟磁性箔体の一例として非晶質箔体を挙げて説明している。ただし、軟磁性箔体としては非晶質箔体に限られず、金属ガラス箔体、微結晶箔体及びパーマロイ箔体も好適である。なお、非晶質箔体は、例えばFe86Si2B12である。また、金属ガラス箔体は、例えばFe73Al5Ga2P11C5B4である。さらに、微結晶箔体は、例えばFe86Si2B8P4である。そして、パーマロイ箔体は、例えばNi80Fe20である。 In the following description, an amorphous foil is cited as an example of the soft magnetic foil. However, the soft magnetic foil is not limited to an amorphous foil, and a metal glass foil, a microcrystalline foil, and a permalloy foil are also suitable. The amorphous foil is, for example, Fe86Si2B12. The metal glass foil is, for example, Fe73Al5Ga2P11C5B4. Furthermore, the microcrystalline foil is, for example, Fe86Si2B8P4. The permalloy foil is, for example, Ni80Fe20.
［２．従来の非晶質箔体］
本発明者らは、磁心の飽和磁化に影響を与えうる構造不均一性（図１を参照しながら説明した、歪に似た構造の不均一性）を解消するための検討を行った。その結果、非晶質箔体（例えば鉄を含む）の結晶化温度以下で熱処理を行うことにより、磁気特性が改善されることがわかった。特に、非晶質箔体の面内の一方向に磁界を印加しながら熱処理すると、磁界中での冷却過程において、原子同士（例えば鉄原子同士）の方向配列（ペアオーダリング）が固定される。そのため、磁界印加方向が磁化容易軸となる。一方で、この磁界印加方向に垂直な方向は磁化困難軸となる。
[2. Conventional amorphous foil]
The present inventors have studied to eliminate structural non-uniformity (non-uniform structure similar to strain described with reference to FIG. 1) that can affect the saturation magnetization of the magnetic core. As a result, it was found that the magnetic properties were improved by performing the heat treatment at a temperature lower than the crystallization temperature of the amorphous foil (eg, containing iron). In particular, when heat treatment is performed while applying a magnetic field in one direction within the plane of the amorphous foil body, the direction arrangement (pair ordering) of atoms (for example, iron atoms) is fixed in the cooling process in the magnetic field. Therefore, the magnetic field application direction becomes the easy magnetization axis. On the other hand, the direction perpendicular to the magnetic field application direction is the hard axis of magnetization.
このように、例えばモータ、リアクトル等、数百Ｈｚ以下の低周波での使用時、磁化過程において主に磁壁移動する場合、磁性体が飽和しやすい磁化容易軸を使用方向とすることがよいことがわかった。即ち、作製時に印加した磁界と同方向に磁界が印加されるように使用することがよいことがわかった。 Thus, for example, when using a domain wall in the magnetization process, such as a motor or a reactor, when using at a low frequency of several hundred Hz or less, the direction of use should be the easy magnetization axis where the magnetic material is likely to be saturated. I understood. That is, it was found that the magnetic field is preferably applied in the same direction as the magnetic field applied at the time of production.
図２は、本発明者らの検討により得られた、３５０℃、１時間窒素中で熱処理しながら磁界を印加して得られた非晶質箔体（作製時の磁界の印加方向：ロール方向）の磁化曲線である。非晶質箔体の作製時、印加した磁界は８０００Ａ／ｍ、印加の方向をロール方向とした。図２に示すように、ロール方向の飽和磁界（８．３Ａ／ｍ）は、幅方向の飽和磁界（４８．１Ａ／ｍ）よりも良好であった。この場合においては、ロール方向が磁化容易軸となる。 FIG. 2 shows an amorphous foil body obtained by examination of the present inventors and obtained by applying a magnetic field while heat-treating in nitrogen at 350 ° C. for 1 hour (application direction of magnetic field during production: roll direction) ) Magnetization curve. When the amorphous foil was produced, the applied magnetic field was 8000 A / m, and the direction of application was the roll direction. As shown in FIG. 2, the saturation magnetic field in the roll direction (8.3 A / m) was better than the saturation magnetic field in the width direction (48.1 A / m). In this case, the roll direction becomes the easy axis of magnetization.
さらに、図２の場合において、印加する磁界の方向を異なるものとした場合の結果を図３に示す。 Furthermore, in the case of FIG. 2, the result when the direction of the applied magnetic field is different is shown in FIG.
図３は、本発明者らの検討により得られた、３５０℃、１時間窒素中で熱処理して得られた非晶質箔体（作製時の磁界の印加方向：幅方向）の磁化曲線である。磁界の印加方向以外の条件は、図２の場合と同様である。図３に示すように、幅方向の飽和磁界（３．２Ａ／ｍ）は、ロール方向の飽和磁界（７３．１Ａ／ｍ）よりも良好であった。この場合においては、幅方向が磁化容易軸となる。 FIG. 3 shows a magnetization curve of an amorphous foil obtained by heat treatment in nitrogen at 350 ° C. for 1 hour obtained by the study of the present inventors (application direction of magnetic field during production: width direction). is there. Conditions other than the application direction of the magnetic field are the same as in the case of FIG. As shown in FIG. 3, the saturation magnetic field in the width direction (3.2 A / m) was better than the saturation magnetic field in the roll direction (73.1 A / m). In this case, the width direction is the easy axis of magnetization.
非晶質箔体等の非晶質材料は、結晶質材料とは異なり、数ナノメートルレベルでは原子間距離等の構造が３次元に等方である。そのため、磁界中での熱処理によるペアオーダリングは、どの方向にも均一に分布し、磁気異方性は面内自由に決定される。従って、どのような箔体の使用方向（即ち磁界印加方向）においても、磁気特性に差はないと考えられていた。一方で、従来、熱処理時には、磁性体の飽和磁界以上の磁界強度を印加していた。具体的には、箔体の作製時、数百Ａ／ｍ程度の磁界が印加されていた。この程度の強度であれば、生産設備等、大型空間に印加する磁界としても装置価格は生産に支障ない範囲である。 Unlike a crystalline material, an amorphous material such as an amorphous foil has a three-dimensional isotropic structure such as an interatomic distance at a level of several nanometers. Therefore, pair ordering by heat treatment in a magnetic field is uniformly distributed in any direction, and the magnetic anisotropy is freely determined in the plane. Therefore, it has been considered that there is no difference in magnetic characteristics in any direction of use of the foil body (that is, in the magnetic field application direction). On the other hand, conventionally, a magnetic field strength higher than the saturation magnetic field of the magnetic material has been applied during the heat treatment. Specifically, a magnetic field of about several hundred A / m was applied during the production of the foil body. With such a strength, the price of the apparatus is in a range that does not hinder production even as a magnetic field applied to a large space such as a production facility.
しかしながら、磁心は立体的な構造を有する。そのため、磁心に対して弱い磁界を印加しても、ベクトルで表した磁界印加方向に面した表面に、印加磁界を打ち消す磁極が生じて印加磁界を低減させることがある（反磁界）。そこで、これに打ち勝つため、さらに強い磁界を印加することで磁心内部が一様に磁化される。ただ、反磁界は磁心の飽和に伴って増加するため、理想的には磁性体の飽和磁化と同程度の磁界が必要である。即ち、例えば飽和磁化が１．５Ｔの非晶質磁心であれば、１．２ＭＡ／ｍ以上の磁界を印加すればよい。 However, the magnetic core has a three-dimensional structure. For this reason, even when a weak magnetic field is applied to the magnetic core, a magnetic pole that cancels the applied magnetic field may be generated on the surface facing the magnetic field application direction represented by a vector to reduce the applied magnetic field (demagnetizing field). Therefore, in order to overcome this, the magnetic core is uniformly magnetized by applying a stronger magnetic field. However, since the demagnetizing field increases with the saturation of the magnetic core, ideally a magnetic field equivalent to the saturation magnetization of the magnetic material is required. That is, for example, in the case of an amorphous magnetic core having a saturation magnetization of 1.5 T, a magnetic field of 1.2 MA / m or more may be applied.
モータ用等の磁心はそれぞれ数ｃｍ３から数十ｃｍ３の体積がある。また、１台のモータには多数の磁心が必要になることがある等の理由により、多数の磁心を作製しなければならないことがある。そのため、作製のための加熱炉（電気炉等）が大型化することがある。このことを勘案すると、一度で熱処理可能な空間は、現実的には０．１ｍ３〜１ｍ３程度となる。そして、この空間において、１．２ＭＡ／ｍ程度の磁界を印加するための例えば超電導マグネットにおいては、多大なコイル通電電力が必要となることがある。また、超電導マグネットを利用したとしても、漏洩しうる磁界の遮蔽体の大きさを考慮すると、装置全体が大型化し、磁心の作製コストが増加することになる。 Magnetic cores for motors and the like each have a volume of several cm 3 to several tens of cm 3 . In addition, a large number of magnetic cores may have to be produced because a single motor may require a large number of magnetic cores. Therefore, a heating furnace (an electric furnace or the like) for manufacturing may be increased in size. In consideration of this fact, the space available heat treated at once, a 0.1 m 3 to 1 m 3 approximately in practice. In this space, for example, a superconducting magnet for applying a magnetic field of about 1.2 MA / m may require a large amount of coil energization power. Even if a superconducting magnet is used, the size of the entire device is increased and the cost of manufacturing the magnetic core is increased in consideration of the size of the magnetic field shield that can leak.
そこで、例えば作製コストの観点から熱処理中に磁界を印加しない場合、本発明者らの検討によれば、熱処理前に存在した磁気異方性（ロール方向が磁化容易軸になっている）を打ち消す要因は無いと考えられる。即ち、無磁界中での熱処理によりロール方向に磁化が向き、ロール方向に磁界を印加しながら作製した場合と同じ状態となると考えられる。そこで、この点を踏まえ、本実施形態の磁心を構成する非晶質箔体について検討した。 Therefore, for example, when a magnetic field is not applied during the heat treatment from the viewpoint of production cost, according to the study by the present inventors, the magnetic anisotropy (the roll direction is the easy axis of magnetization) existing before the heat treatment is canceled. There seems to be no factor. That is, it is considered that the heat treatment in the absence of a magnetic field results in the same state as when the magnet is oriented in the roll direction and is produced while applying the magnetic field in the roll direction. In view of this point, the amorphous foil body constituting the magnetic core of the present embodiment was examined.
［３．本実施形態の非晶質箔体］
次に、本実施形態の磁心を構成する非晶質箔体について説明する。
[3. Amorphous foil body of this embodiment]
Next, the amorphous foil body which comprises the magnetic core of this embodiment is demonstrated.
図４は、本発明者らの検討により得られた、３５０℃、１時間窒素中で熱処理して得られた非晶質箔体（磁界を印加せず）の磁化曲線である。熱処理中に磁界を印加しないこと以外は図２と同様の条件にて行って得られた磁化曲線である。図４に示すように、幅方向の飽和磁界（８．８Ａ／ｍ）は、ロール方向の飽和磁界（９９．７Ａ／ｍ）よりも良好であった。 FIG. 4 is a magnetization curve of an amorphous foil body (without applying a magnetic field) obtained by heat treatment in nitrogen at 350 ° C. for 1 hour obtained by the study of the present inventors. It is the magnetization curve obtained by performing on the same conditions as FIG. 2 except not applying a magnetic field during heat processing. As shown in FIG. 4, the saturation magnetic field in the width direction (8.8 A / m) was better than the saturation magnetic field in the roll direction (99.7 A / m).
図４（無磁界中での熱処理）と図２（ロール方向に磁界を印加しながら熱処理）とを比較すると、磁化容易軸が磁界の有無により変化することがわかる。即ち、ロール方向に磁界を印加しながら熱処理した非晶質箔体（図２）においては、前記のように、ロール方向が磁化容易軸となる。一方で、無磁界中で熱処理を行った場合、図４に示すように、幅方向の飽和磁界の方が小さく（８．８Ａ／ｍ）、磁化容易軸は幅方向になっている。このように、無磁界中での熱処理により、磁化容易軸が回転することが示されている。 Comparing FIG. 4 (heat treatment in the absence of a magnetic field) and FIG. 2 (heat treatment while applying a magnetic field in the roll direction), it can be seen that the easy magnetization axis changes depending on the presence or absence of a magnetic field. That is, in the amorphous foil body (FIG. 2) heat-treated while applying a magnetic field in the roll direction, the roll direction becomes the easy axis of magnetization as described above. On the other hand, when heat treatment is performed in the absence of a magnetic field, as shown in FIG. 4, the saturation magnetic field in the width direction is smaller (8.8 A / m), and the easy magnetization axis is in the width direction. Thus, it is shown that the easy magnetization axis rotates by heat treatment in the absence of a magnetic field.
また、図４（無磁界中での熱処理）と前記の図３（幅方向に磁界を印加しながら熱処理）とを比較すると、図３に示した幅方向の飽和磁界（３．２Ａ／ｍ）と、図４に示す幅方向の飽和磁界（８．８Ａ／ｍ）とは、オーダー（桁）が一致している。従って、作製時に磁界を印加せずとも、箔体の幅方向を磁界の印加方向として使用することにより好適に使用可能となる。即ち、本実施形態の磁心は、非晶質箔体作製時のロールに対する、非晶質箔体のロール方向に垂直な方向に磁界が印加されるようになっている。これにより、作製時に磁界を印加する必要が無いため、製造装置の小型化や作製コストの低減が図られる。特に、熱処理中に磁界を印加する必要が無いため、バッチ式ではなく、例えばコンベア等のフローによって磁心を作製可能となる。 Further, when comparing FIG. 4 (heat treatment in the absence of a magnetic field) and FIG. 3 (heat treatment while applying a magnetic field in the width direction), the saturation magnetic field (3.2 A / m) in the width direction shown in FIG. 4 and the saturation magnetic field (8.8 A / m) in the width direction shown in FIG. Therefore, even if a magnetic field is not applied during production, the foil body can be preferably used by using the width direction of the foil body as the magnetic field application direction. That is, the magnetic core of the present embodiment is configured such that a magnetic field is applied in a direction perpendicular to the roll direction of the amorphous foil body with respect to the roll at the time of producing the amorphous foil body. Accordingly, it is not necessary to apply a magnetic field at the time of manufacturing, so that the manufacturing apparatus can be reduced in size and manufacturing cost can be reduced. In particular, since it is not necessary to apply a magnetic field during the heat treatment, the magnetic core can be manufactured by a flow of a conveyor or the like instead of a batch type.
図５は、熱処理時間を変化させたときの飽和磁界の変化を示すグラフである。熱処理温度は３５０℃とし、熱処理は無磁界中にて行った。図５に示すように、幅方向及びロール方向のいずれにおいても、熱処理開始後１０分間で飽和磁界は大幅に低下する。また、飽和磁界は、熱処理開始直後から開始後３０分までは、幅方向の飽和磁界の方がロール方向の飽和磁界よりも大きいものになっている。そして、熱処理開始後３０分でこの関係が逆転する。即ち、熱処理を３０分で、磁化容易軸がロール方向から幅方向に変化することになる。そして、熱処理開始後３０分以降においては、ロール方向の飽和磁界の方が、幅方向の飽和磁界よりも大きくなる。従って、熱処理は、３５０℃以上の温度で３０分間以上行われることが好ましい。これにより、磁化容易軸をより確実に回転させることができる。 FIG. 5 is a graph showing changes in the saturation magnetic field when the heat treatment time is changed. The heat treatment temperature was 350 ° C., and the heat treatment was performed in the absence of a magnetic field. As shown in FIG. 5, in both the width direction and the roll direction, the saturation magnetic field is greatly reduced 10 minutes after the start of the heat treatment. In addition, the saturation magnetic field is larger in the width direction than in the roll direction from the start of heat treatment to 30 minutes after the start of heat treatment. This relationship is reversed 30 minutes after the start of heat treatment. That is, in 30 minutes, the easy axis of magnetization changes from the roll direction to the width direction. Then, after 30 minutes from the start of the heat treatment, the saturation magnetic field in the roll direction becomes larger than the saturation magnetic field in the width direction. Accordingly, the heat treatment is preferably performed at a temperature of 350 ° C. or higher for 30 minutes or longer. Thereby, an easy magnetization axis can be rotated more reliably.
図６は、熱処理温度に対する飽和磁界の変化を示すグラフである。図６（ａ）は無磁界中で熱処理を行った場合のグラフ、図６（ｂ）は８ｋＡ／ｍの磁界中で熱処理を行った場合のグラフである。グラフ中のプロットは実測値であり、実線は各温度における平均値である。 FIG. 6 is a graph showing changes in the saturation magnetic field with respect to the heat treatment temperature. FIG. 6A is a graph when heat treatment is performed in the absence of a magnetic field, and FIG. 6B is a graph when heat treatment is performed in a magnetic field of 8 kA / m. The plots in the graph are actually measured values, and the solid line is the average value at each temperature.
図６（ａ）に示すように、無磁界中で熱処理を行った場合、３５０℃及び３７０℃のいずれにおいても飽和磁界は小さく、ほぼ同じ飽和磁界の値であった。一方で、図６（ｂ）に示すように、８ｋＡ／ｍの磁界中で熱処理を行った場合、３５０℃で飽和磁界が最小になったものの、この温度での飽和磁界の値は、３３０℃での飽和磁界、及び、３７０℃での飽和磁界と大きく異なっていた。これらの結果より、無磁界中で熱処理を行うことにより、熱処理時の温度に変化が生じた場合でも、作製される磁心の飽和磁界の値を安定させることができることがわかった。 As shown in FIG. 6A, when the heat treatment was performed in the absence of a magnetic field, the saturation magnetic field was small both at 350 ° C. and 370 ° C., and the values were almost the same. On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the heat treatment was performed in a magnetic field of 8 kA / m, the saturation magnetic field was minimized at 350 ° C., but the value of the saturation magnetic field at this temperature was 330 ° C. And the saturation magnetic field at 370 ° C. were significantly different. From these results, it was found that by performing the heat treatment in the absence of a magnetic field, the saturation magnetic field value of the produced magnetic core can be stabilized even when the temperature during the heat treatment changes.
磁化容易軸が回転する理由は以下と考えられる。熱処理前の磁化曲線（図１）において、磁化容易軸方向（ロール方向）の磁化曲線と、磁化困難軸方向（幅方向）の磁化曲線とは、同様の形状を有している。これは、磁気異方性が、磁化困難軸方向においてもある程度存在していることを示す。主な磁気異方性はロール方向であるが、もしこの異方性が応力起因であれば熱処理で消える可能性がある。幅方向への異方性は熱処理で消えないならば、これは形状異方性等、形に起因する可能性がある。 The reason why the easy magnetization axis rotates is considered as follows. In the magnetization curve before heat treatment (FIG. 1), the magnetization curve in the easy axis direction (roll direction) and the magnetization curve in the hard axis direction (width direction) have the same shape. This indicates that magnetic anisotropy exists to some extent also in the hard axis direction. The main magnetic anisotropy is in the roll direction, but if this anisotropy is caused by stress, it may disappear by heat treatment. If the anisotropy in the width direction does not disappear by heat treatment, this may be due to shape such as shape anisotropy.
図７は、非晶質箔体のロール面の反対側（即ち外側）の面の電子顕微鏡写真である。図７（ａ）は５０ｍｍ×５０ｍｍの写真、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ部を抜き出した写真、図７（ｃ）は図７（ｂ）にて観察される縞模様をなぞった模式図である。図７に示すように、この面には、幅方向に幅が約１．５ｍｍ程度の縞模様が観察された。この理由は、本発明者らの検討によれば、メルトスパン法による非晶質箔体形成時の溶湯量変動によると考えられる。ただし、縞模様の部分においては、この部分で厚さが変化したか、冷却速度が変わって非晶質構造が変化して構造不均一となったと考えられる。 FIG. 7 is an electron micrograph of the surface opposite to the roll surface (that is, the outer side) of the amorphous foil body. FIG. 7 (a) is a photograph of 50 mm × 50 mm, FIG. 7 (b) is a photograph of the portion A in FIG. 7 (a), and FIG. 7 (c) is a striped pattern observed in FIG. 7 (b). It is a schematic diagram traced. As shown in FIG. 7, a striped pattern having a width of about 1.5 mm in the width direction was observed on this surface. The reason for this is considered to be due to fluctuations in the amount of molten metal during the formation of the amorphous foil body by the melt span method, according to the study by the present inventors. However, in the striped portion, it is considered that the thickness changed in this portion or the amorphous structure changed due to a change in the cooling rate, resulting in a non-uniform structure.
また、この縞模様は、メルトスパン法におけるロールの回転方向に垂直な方向に沿って形成される。即ち、ロールの幅方向に、縞模様が形成される。従って、磁心を構成する非晶質箔体表面を電子顕微鏡等により観察し、縞模様の方向により、印加される磁界の方向がロール方向であるのか幅方向であるのかを判別することができる。 Further, the stripe pattern is formed along a direction perpendicular to the rotation direction of the roll in the melt span method. That is, a striped pattern is formed in the width direction of the roll. Therefore, the surface of the amorphous foil constituting the magnetic core is observed with an electron microscope or the like, and it can be determined from the direction of the stripe pattern whether the direction of the applied magnetic field is the roll direction or the width direction.
図８は、熱処理時の磁界の印加有無による磁気異方性（磁化）の変化を説明する図である。図８（ａ）は磁界印加無しの場合、図８（ｂ）は磁界印加有りの場合である。図中、太矢印はその部位での磁化方向を示している。 FIG. 8 is a diagram for explaining a change in magnetic anisotropy (magnetization) depending on whether or not a magnetic field is applied during heat treatment. FIG. 8A shows the case without magnetic field application, and FIG. 8B shows the case with magnetic field application. In the figure, a thick arrow indicates the magnetization direction at that portion.
熱処理前には、応力不均一等の理由により、磁化方向は乱れている（この様子は図示していない）。しかしながら、図８（ａ）に示すように、無磁界中での熱処理により、乱れていた磁化方向が磁極を出さないように（各部位で磁化方向が一直線上に並ぶように）配列して安定化し、そのまま冷却される。これにより、幅方向に磁気異方性が生じることになる。即ち、前記したように、無磁界中での熱処理により、磁化容易軸方向が幅方向になる。 Before the heat treatment, the magnetization direction is disturbed due to non-uniform stress (this is not shown). However, as shown in FIG. 8 (a), by heat treatment in the absence of a magnetic field, the disordered magnetization directions are arranged and stabilized so that the magnetic poles do not come out of the magnetic poles (the magnetization directions are aligned on each part). And cooled as it is. Thereby, magnetic anisotropy occurs in the width direction. That is, as described above, the easy axis direction of magnetization becomes the width direction by the heat treatment in the absence of a magnetic field.
一方で、磁界中で熱処理を行う場合、磁化は８ｋＡ／ｍでは飽和し、全ての磁化方向が同一方向になる。そのため、図８（ｂ）に示すように、図中の丸で囲まれた部分で構造が不均一になって磁極（反磁界）が生じ、特にこの部分で磁化が乱される。そして、冷却により、この乱れがそのまま残留するため、無磁界中で加熱した場合と比べて、飽和磁界が増加することになる。 On the other hand, when heat treatment is performed in a magnetic field, the magnetization is saturated at 8 kA / m, and all the magnetization directions are in the same direction. For this reason, as shown in FIG. 8B, the structure becomes non-uniform in a portion surrounded by a circle in the figure, and a magnetic pole (demagnetizing field) is generated. In particular, magnetization is disturbed in this portion. Since this disturbance remains as it is due to cooling, the saturation magnetic field increases as compared with the case of heating in a non-magnetic field.
以下、実施例を挙げて、本実施形態をより具体的に説明する。 Hereinafter, the present embodiment will be described more specifically with reference to examples.
〔実施例１及び比較例１〕
・実施例１
メルトスパン法により、厚さ２５μｍ幅３０ｍｍの非晶質箔体ロール（鉄を含む）を調製した。そして、調製した非晶質箔体ロールから長さ１ｍを切り出した。これを１２回繰り返し、得られた１２枚の非晶質箔体１を図９（図示の簡略化のために一部省略）に示すように積層して積層体２を得た。そして、積層体２を捲回し、直径２１ｍｍ、長さ３５ｍｍの空間を有する成形型（図示しない）に端部をそろえて圧入し、無磁界、窒素中、３５０℃で３時間熱処理した。
[Example 1 and Comparative Example 1]
Example 1
An amorphous foil roll (including iron) having a thickness of 25 μm and a width of 30 mm was prepared by a melt span method. And 1 m in length was cut out from the prepared amorphous foil roll. This was repeated 12 times, and the 12 amorphous foil bodies 1 obtained were laminated as shown in FIG. 9 (partially omitted for simplification of illustration) to obtain a laminate 2. Then, the laminate 2 was wound, pressed into a mold (not shown) having a space with a diameter of 21 mm and a length of 35 mm, and heat-treated at 350 ° C. for 3 hours in a non-magnetic field and nitrogen.
熱処理完了した試料をワニス含浸固定し、取り出した円形の端面（上下端面）をそれぞれ研削して非晶質材を露出させた。このようにして作製した試料３（図１０；図示の簡略化のために一部省略）の高さ３０ｍｍの中央近傍に、図１１に示すように厚さ０．１ｍｍの絶縁紙／線径０．１ｍｍ導線１０ターン／厚さ０．５ｍｍ絶縁紙を幅５ｍｍ以内となるように捲回し、更に試料３の両端部を補償ヨーク５，５で結ぶ試験装置１０を作製した。試料３の近傍にはヨーク４が設けられ、ヨーク４には３０Ｔの励磁コイルを捲回した。 The heat-treated sample was impregnated and fixed with varnish, and the circular end surfaces (upper and lower end surfaces) taken out were ground to expose the amorphous material. In the vicinity of the center of 30 mm in height of the sample 3 thus fabricated (FIG. 10; partially omitted for simplification of illustration), an insulating paper / wire diameter of 0.1 mm as shown in FIG. A test apparatus 10 was prepared by winding 10 mm turns of 1 mm conducting wire / 0.5 mm thick insulating paper so that the width was within 5 mm, and connecting both ends of the sample 3 with compensation yokes 5 and 5. A yoke 4 is provided in the vicinity of the sample 3, and a 30 T exciting coil is wound around the yoke 4.
図１１に示す試験装置１０において、試料３に捲回されているコイルに通電し、試料３に磁界を印加した。即ち、実施例１においては、非晶質箔体のロール方向に垂直な方向（即ち幅方向）に磁界が印加される。これにより、ヨーク４に捲回されているコイルに誘導電流が発生するため、この誘導電流値を図示しない電流計によって測定することにより磁化曲線を作成した。そして、飽和磁界及び保磁力を算出した。具体的には、飽和磁界は、前記した方法により、磁化曲線に基づいて算出した。また、保磁力は、磁化曲線に基づいて算出した。その結果、実施例１の飽和磁界は２００Ａ／ｍ、保磁力は３０Ａ／ｍであった。 In the test apparatus 10 shown in FIG. 11, the coil wound around the sample 3 was energized and a magnetic field was applied to the sample 3. That is, in Example 1, a magnetic field is applied in a direction perpendicular to the roll direction of the amorphous foil (that is, the width direction). As a result, an induced current is generated in the coil wound around the yoke 4, and the magnetization curve is created by measuring the induced current value with an ammeter (not shown). Then, a saturation magnetic field and a coercive force were calculated. Specifically, the saturation magnetic field was calculated based on the magnetization curve by the method described above. The coercive force was calculated based on the magnetization curve. As a result, the saturation magnetic field of Example 1 was 200 A / m, and the coercive force was 30 A / m.
・比較例１
メルトスパン法により、厚さ２５μｍ幅１ｍの非晶質箔体ロール（鉄を含む）を調製した。そして、調製した非晶質箔体ロールから長さ３０ｍｍを切り出した。この場合、非晶質箔体のロール方向に磁界が印加される。そして、実施例１と同様にして飽和磁界及び保磁力を算出した。その結果、比較例１の飽和磁界は５００Ａ／ｍ、保磁力は５０Ａ／ｍであった。
Comparative example 1
An amorphous foil roll (including iron) having a thickness of 25 μm and a width of 1 m was prepared by a melt span method. And 30 mm in length was cut out from the prepared amorphous foil roll. In this case, a magnetic field is applied in the roll direction of the amorphous foil. Then, the saturation magnetic field and the coercive force were calculated in the same manner as in Example 1. As a result, the saturation magnetic field of Comparative Example 1 was 500 A / m, and the coercive force was 50 A / m.
・考察
実施例１の結果と比較例１の結果とを比較すると、飽和磁界及び保磁力のいずれも実施例１の結果の方が小さく、実施例１の方が良好な結果であった。また、結果は示さないが、本発明者らの検討によれば、ロール方向に垂直な方向に磁界を印加する場合、ロール方向と磁界の印加方向との為す角度が８０°以上１００°以下程度で特に良好な結果が得られることがわかった。
-Consideration When comparing the result of Example 1 and the result of Comparative Example 1, both the saturation magnetic field and the coercive force were smaller in the result of Example 1, and the result of Example 1 was better. Although the results are not shown, according to the study by the present inventors, when a magnetic field is applied in a direction perpendicular to the roll direction, the angle between the roll direction and the magnetic field application direction is about 80 ° to 100 °. It was found that particularly good results were obtained.
〔実施例２及び参考例３〕
・実施例２
前記した実施例１と同様の材料を用い、同様の方法により、無磁界中で熱処理を行った。そして、熱処理完了した試料について、実施例１と同様にして飽和磁界及び保磁力を算出した。その結果、実施例２の飽和磁界は２１０Ａ／ｍ、保磁力は２５Ａ／ｍであった。なお、この試料は前記した実施例１と同様の試料であるが、測定誤差を考慮すると、これらの飽和磁界及び保磁力の実験結果はほぼ同じであった。
[Example 2 and Reference Example 3]
Example 2
The same material as in Example 1 was used, and heat treatment was performed in the absence of a magnetic field by the same method. Then, the saturation magnetic field and the coercive force were calculated in the same manner as in Example 1 for the heat-treated sample. As a result, the saturation magnetic field of Example 2 was 210 A / m, and the coercive force was 25 A / m. Note that this sample is the same sample as in Example 1 described above, but considering the measurement error, the experimental results of these saturation magnetic field and coercive force were almost the same.
・参考例３
８０ｋＡ／ｍの磁界中で熱処理を行ったこと以外は実施例２と同様にして飽和磁界及び保磁力を算出した。その結果、参考例３の飽和磁界は３５０Ａ／ｍ、保磁力は４０Ａ／ｍであった。
・Reference Example 3
The saturation magnetic field and coercive force were calculated in the same manner as in Example 2 except that the heat treatment was performed in a magnetic field of 80 kA / m. As a result, the saturation magnetic field of Reference Example 3 was 350 A / m, and the coercive force was 40 A / m.
・考察
実施例２及び参考例３の飽和磁界及び保磁力は、前記した比較例１の飽和磁界及び保磁力よりも小さいものであった。即ち、実施例２及び参考例３は、比較例１よりも良好な結果を示した。従って、熱処理中の磁界の有無に関らず、良好な結果が得られることがわかった。
-Consideration The saturation magnetic field and coercive force of Example 2 and Reference Example 3 were smaller than the saturation magnetic field and coercive force of Comparative Example 1 described above. That is, Example 2 and Reference Example 3 showed better results than Comparative Example 1. Therefore, it was found that good results were obtained regardless of the presence or absence of a magnetic field during heat treatment.
また、実施例２の結果と参考例３の結果とを比較すると、実施例２の飽和磁界及び保磁力の方が、参考例３の飽和磁界及び保磁力よりも小さくなった。従って、無磁界中での熱処理を行って作製した実施例２の方が、磁界中での熱処理を行って作製した参考例３よりも特に良好な結果を示した。これは非晶質箔体の飽和の差に加え、立体構造での端部の反磁界発生により磁心が十分飽和しなかったことによるものと考えられる。 Further, when the result of Example 2 and the result of Reference Example 3 were compared, the saturation magnetic field and coercive force of Example 2 were smaller than those of Reference Example 3. Therefore, Example 2 produced by performing the heat treatment in a magnetic field showed particularly better results than Reference Example 3 produced by performing the heat treatment in a magnetic field. This is considered to be due to the fact that the magnetic core was not sufficiently saturated due to the generation of the demagnetizing field at the end in the three-dimensional structure in addition to the difference in saturation of the amorphous foil.
〔実施例４〜６及び比較例２〜４〕
・実施例４〜６及び比較例２〜４
非晶質箔体の大きさを以下の表１に示す大きさにしたこと以外は実施例１と同様にして飽和磁界及び保磁力を算出した（実施例４〜６）。また、非晶質箔体の大きさを以下の表１に示す大きさにしたこと以外は比較例１と同様にして飽和磁界及び保磁力を算出した（比較例２〜４）。算出された飽和磁界及び保磁力を表１に示す。
[Examples 4 to 6 and Comparative Examples 2 to 4]
-Examples 4-6 and Comparative Examples 2-4
Saturation magnetic field and coercive force were calculated in the same manner as in Example 1 except that the size of the amorphous foil was changed to the size shown in Table 1 below (Examples 4 to 6). Further, the saturation magnetic field and the coercive force were calculated in the same manner as in Comparative Example 1 except that the size of the amorphous foil was changed to the size shown in Table 1 below (Comparative Examples 2 to 4). Table 1 shows the calculated saturation magnetic field and coercive force.
・考察
表１に示すように、各組み合わせにおいても、実施例４〜６の飽和磁界及び保磁力の方が、比較例２〜４の飽和磁界及び保磁力よりも小さくなった。従って、試料の大きさによらず、実施例４〜６の方が比較例２〜４の方よりも良好な結果が得られた。
-Consideration As shown in Table 1, also in each combination, the saturation magnetic field and coercive force of Examples 4-6 became smaller than the saturation magnetic field and coercivity of Comparative Examples 2-4. Therefore, the results of Examples 4 to 6 were better than those of Comparative Examples 2 to 4 regardless of the size of the sample.
〔実施例７〜１１及び比較例５〕
メルトスパン法により、厚さ２５μｍ幅８０ｍｍの非晶質箔体ロール（鉄を含む）を調製した。そして、調製した非晶質箔体ロールから非晶質箔体を巻き出し、巻き出した箔体に対してパンチ抜きを行って、矩形状（幅８０ｍｍ×使用方向５０ｍｍ）の箔体を得た。
[Examples 7 to 11 and Comparative Example 5]
An amorphous foil roll (including iron) having a thickness of 25 μm and a width of 80 mm was prepared by a melt span method. And the amorphous foil body was unwound from the prepared amorphous foil body roll, punching was performed with respect to the unwound foil body, and the foil body of the rectangular shape (width 80mm x use direction 50mm) was obtained. .
パンチ抜きは、ロール方向（巻き出した方向）に対する角度（０°≦角度≦９０°）を変化させて、以下の表２に示す角度にて行った。そして、それぞれの角度について得られた箔体を、高さが３２ｍｍになるまで積層し、実施例１と同様にして飽和磁界及び保磁力を算出した。その結果を表２に示す。 Punching was performed at an angle shown in Table 2 below by changing an angle (0 ° ≦ angle ≦ 90 °) with respect to the roll direction (unwinding direction). And the foil body obtained about each angle was laminated | stacked until height became 32 mm, and it carried out similarly to Example 1, and computed the saturation magnetic field and the coercive force. The results are shown in Table 2.
表２の結果から、ロール方向に対する角度が大きければ大きいほど、飽和磁界及び保磁力が良好になることがわかった。実施例８（８０°）と実施例９（７５°）とは、角度が５°しか違わないにも関らず、飽和磁界が大きく異なっていた。また、実施例７（９０°）と実施例８（８０°）とは、角度が１０°違うにも関らず、飽和磁界はほとんど変わらなかった。従って、この角度を８０°以上とすることにより、特に良好な飽和磁界及び保磁力を得ることができる。 From the results in Table 2, it was found that the greater the angle with respect to the roll direction, the better the saturation magnetic field and coercive force. In Example 8 (80 °) and Example 9 (75 °), the saturation magnetic field was greatly different although the angle was different only by 5 °. In addition, the saturation magnetic field hardly changed between Example 7 (90 °) and Example 8 (80 °) although the angle was different by 10 °. Therefore, by setting this angle to 80 ° or more, a particularly good saturation magnetic field and coercive force can be obtained.
また、比較例５（０°）の飽和磁界及び保磁力と、実施例１１（４５°）の飽和磁界及び保磁力とは、比較的近い値であった。しかしながら、実施例１１（４５°）の飽和磁界及び保磁力と、実施例１０（６０°）の飽和磁界及び保磁力とは、他の場合と比べて大きく異なっていた。従って、この角度は、好ましくは４５°以上、より好ましくは６０°以上であることがわかった。 Moreover, the saturation magnetic field and coercive force of Comparative Example 5 (0 °) were relatively close to those of Example 11 (45 °). However, the saturation magnetic field and coercive force of Example 11 (45 °) and the saturation magnetic field and coercive force of Example 10 (60 °) were significantly different from those of the other cases. Therefore, it was found that this angle is preferably 45 ° or more, more preferably 60 ° or more.
〔実施例１２及び参考例１３〕
・実施例１２
メルトスパン法により、厚さ２５μｍ幅３０ｍｍの非晶質箔体ロール（鉄を含む）を調製した。そして、調製した非晶質箔体ロールから長さ１ｍを切り出した。これを１２回繰り返し、得られた箔体１２枚を積層した。積層物を断面積４１５ｍｍ２、長さ３５ｍｍの断面扇型形状を有する成形型に端部をそろえて圧入し、無磁界、窒素中で３５０℃３時間熱処理し、試料を作製した。また、同様にして、全１２個の試料を作製した。作製した試料（コア）を用い、１２極のアキシャルギャップモータを作製した。
[Example 12 and Reference Example 13]
Example 12
An amorphous foil roll (including iron) having a thickness of 25 μm and a width of 30 mm was prepared by a melt span method. And 1 m in length was cut out from the prepared amorphous foil roll. This was repeated 12 times, and 12 foil bodies obtained were laminated. The laminate was press-fitted with the ends aligned in a mold having a cross-sectional sector of 415 mm 2 and a length of 35 mm, and heat-treated in a non-magnetic field at 350 ° C. for 3 hours to prepare a sample. Similarly, a total of 12 samples were prepared. A 12-pole axial gap motor was fabricated using the fabricated sample (core).
・参考例１３
熱処理を８０ｋＡ／ｍの磁界中で行ったこと以外は実施例１２と同様にしてアキシャルギャップモータを作製した。
Reference example 13
An axial gap motor was manufactured in the same manner as in Example 12 except that the heat treatment was performed in a magnetic field of 80 kA / m.
・考察
実施例１２のアキシャルギャップモータと参考例１３のアキシャルギャップモータとの効率を比較した。その結果、実施例１２（無磁界中での熱処理）では定格動作時の効率が９３．５％であり、参考例１３（磁界中での熱処理）では定格動作時の効率が９２．５％であった。この結果から、無磁界中で作製したコアを含むアキシャルギャップモータは高い効率を示すことがわかった。従って、本実施形態によれば、コア作製時に磁界を印加せずに、高効率なモータを作製できることがわかった。
-Consideration The efficiency of the axial gap motor of Example 12 and the axial gap motor of Reference Example 13 was compared. As a result, in Example 12 (heat treatment in a magnetic field), the efficiency during rated operation was 93.5%, and in Reference Example 13 (heat treatment in a magnetic field), the efficiency during rated operation was 92.5%. there were. From this result, it was found that an axial gap motor including a core manufactured in a magnetic field exhibits high efficiency. Therefore, according to the present embodiment, it has been found that a highly efficient motor can be manufactured without applying a magnetic field when the core is manufactured.
１ 非晶質箔体
２ 積層体
３ 試料
１０ 試験装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Amorphous foil body 2 Laminated body 3 Sample 10 Test apparatus
Claims (4)
回転可能なロール上に、溶融した金属が噴射されて冷却されることによって、前記金属を含む軟磁性箔体を作製し、当該軟磁性箔体を無磁界中で熱処理することで前記磁心を得る磁心作製工程と、
当該磁心作製工程において得られた磁心に対し、前記ロールの回転方向に垂直な方向である幅方向に向いた前記磁化容易軸の方向に磁界を印加する前記コイルを配置するコイル配置工程と、を含むことを特徴とする、磁心を備える装置の製造方法。 A manufacturing method of an apparatus comprising: a magnetic core having an easy magnetization axis; and a coil that applies a magnetic field to the magnetic core in the direction of the easy magnetization axis.
A molten metal is jetted onto a rotatable roll and cooled to produce a soft magnetic foil containing the metal, and the magnetic core is obtained by heat-treating the soft magnetic foil in a non-magnetic field. Magnetic core manufacturing process;
A coil placement step of placing the coil that applies a magnetic field in the direction of the easy axis of magnetization that is oriented in the width direction that is perpendicular to the rotation direction of the roll with respect to the magnetic core obtained in the magnetic core manufacturing step; A method for manufacturing a device having a magnetic core, comprising:
前記磁心の飽和磁界の値が２７０Ａ／ｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の磁心を備える装置の製造方法。 When a magnetic field corresponding to a magnetic flux density of 90% of the saturation magnetic flux density, which is the saturation value of the magnetic flux density, is defined as a saturation magnetic field in the magnetization curve indicating the relationship between the magnetic field and the magnetic flux density when applying the magnetic field,
The method of manufacturing an apparatus having a magnetic core according to claim 1, wherein a saturation magnetic field value of the magnetic core is 270 A / m or less.
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