JP6399284B2 - 積層アモルファス合金リボン保持スプールの製造方法 - Google Patents
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Description
アモルファス合金を磁心に用いるアモルファストランスは、電磁鋼板を磁心に用いた変圧器と比較して無負荷時の電流の損失を約1/3に抑えられることから、近年の省エネルギー化に適合した製品となっている。
アモルファス合金は、一般に単ロール法により、回転する銅合金製の冷却ロール上に、合金溶湯をノズルから吐出させて、急冷させることにより、合金リボンが鋳造、製造されることが多い。
また、特許文献2には、複数の単層のアモルファス合金リボン保持スプールから、巻き出して、積層した後、再度巻いた積層アモルファス合金リボン保持スプールが記載されている。アモルファストランス磁心の作製において、このような積層アモルファス合金リボン保持スプールを使用することにより、積層アモルファス合金リボンを一度に切断して、更に積層することで磁心を作製できるため、切断回数が少なくなり、積層の位置合わせの工数も少なくなり、効率的なトランスの生産が可能となる。
しかし、このようにリボンを選別して、そのリボンのみを使用する方法では、閾値に到達しないものは、不良として処分されることになってしまう。こうなると製造コストは高価格となってしまい、市場合理性を失ってしまう懸念がある。
本発明において、積層アモルファス合金リボン保持スプールの製造工数、及び積層アモルファス合金リボン保持スプールを使用したアモルファストランス磁心の製造工数、を合わせた製造工数を考慮すると、積層数が5層であることで製造効率が高くなり好ましい。
その結果、単に閾値管理するのではなく、目標とする特性範囲をまず定め、前記特性範囲超の特性を有する単層アモルファス合金リボンと、前記特性範囲未満の特性を有する単層アモルファス合金リボンとを積層することで、積層アモルファス合金リボンとして特性範囲内にすることを見出したものである。
この方法によれば、閾値管理で、不良となる単層アモルファス合金リボンを救済できるという点と、製造される積層アモルファス合金リボン保持スプール毎の特性ばらつきを抑えることができるという点において有効である。
特に、積層アモルファス合金リボン保持スプール毎の特性ばらつきを抑えられることは、磁心としての特性ばらつきが抑えられることになるため、品質の安定化の達成にとって有効である。また、使用する複数の単層アモルファス合金リボンの特性の平均が、目標とする特性範囲であって、その中心値のプラスマイナス10%の範囲となるように組み合わせることが望ましい。より好ましくはプラスマイナス5%である。
アモルファス合金リボンは、Feを主成分とし、BやSiを所定量含む組成が一般的である。融点以上に加熱した合金溶湯を、高速に回転する銅合金製の冷却ロール上に、ノズルから吐出することで、合金リボンを連続的に鋳造、作製することができる。
配電トランス用途としては、合金リボン厚さは、23〜25μmで、合金リボン幅は、142mm、170mm、213mmの何れかが一般的である。
ここで、例えば、前記単層アモルファス合金リボン保持スプールの質量を、600〜800kgとすれば、運搬、保管などに好都合である。
また、前記一定期間とは、それぞれの合金リボン幅で、単層アモルファス合金リボン保持スプールを保管可能な最大容量によって決まる期間としても良いし、1週間から数か月の所定の期間としても良い。
前記単層アモルファス合金リボン保持スプール約5000スプールのコアロスCL、皮相電力VA、及び占積率LFを測定した。
(実施例1)
目標とするコアロスCLの特性範囲を、0.065W/kg以上0.075W/kg未満として、前記特性範囲超の特性を有する単層アモルファス合金リボンとして、0.075W/kg以上0.080W/kg未満の単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻と、0.080以上0.085W/kgの単層アモルファス合金リボン保持スプール1巻と、前記特性範囲未満の特性を有する単層アモルファス合金リボンとして、0.060W/kg以上0.065W/kg未満の単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻の、合計5巻から単層アモルファス合金リボンを巻き出して、5層積層して積層アモルファス合金リボンを形成し、該積層アモルファス合金リボンをスプールに巻き取って積層アモルファス合金リボン保持スプールを作製した。図1に前記製造方法の工程フローのブロック図を示しており、「特性」を「コアロスCL」とすれば良い。
前記積層アモルファス合金リボン保持スプールから積層アモルファス合金リボンを巻き出してトランス磁心を作製し、コアロスCLを評価したところ、0.160W/kgであった。
前記磁心のコアロスCLが、合金リボンのコアロスCLに比べて大きく、2倍以上になる原因は、アモルファストランス磁心でのビルディングファクターによるものと言われている。
実施例1と同様に、目標とするコアロスCLの特性範囲を、0.065W/kg以上0.075W/kg未満として、前記特性範囲超の特性を有する単層アモルファス合金リボンとして、0.080W/kg以上0.085W/kg未満の単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻と、前記特性範囲未満の特性を有する単層アモルファス合金リボンとして、0.055W/kg以上0.060W/kg未満の単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻と、特性範囲内の特性を有する単層アモルファス合金リボンとして、0.070W/kg以上0.075W/kg未満の単層アモルファス合金リボン保持スプール1巻の、合計5巻から単層アモルファス合金リボンを巻き出して、5層積層して積層アモルファス合金リボンを形成し、該積層アモルファス合金リボンをスプールに巻き取って積層アモルファス合金リボン保持スプールを作製した。図2に前記製造方法の工程フローのブロック図を示しており、「特性」を「コアロスCL」とすれば良い。
前記積層アモルファス合金リボン保持スプールから積層アモルファス合金リボンを巻き出してトランス磁心を作製し、コアロスCLを評価したところ、0.155W/kgであった。
実施例1と同様に、目標とするコアロスCLの特性範囲を、0.065W/kg以上0.075W/kg未満として、前記特性範囲超の特性を有する単層アモルファス合金リボンから構成される単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻または3巻と、前記特性範囲未満の特性を有する単層アモルファス合金リボンから構成される単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻または3巻と、合計5巻から単層アモルファス合金リボンを巻き出して、5層積層して積層アモルファス合金リボン保持スプールを10巻作製し、それぞれからトランス磁心を作製し、コアロスCLを評価したところ、0.150W/kg以上0.165W/kg未満の範囲であり、合金リボンの特性範囲の上下限の幅である0.010W/kgに比べて、0.015W/kgと1.5倍に広がっているのみである。
尚、従来コアロスCLが基準値超であることにより不良として、再生産(再溶解〜再鋳造)する用途しかなかった単層アモルファス合金リボンも、特に問題無くトランス磁心として使用できることが確認できた。
実施例2と同様に、目標とするコアロスCLの特性範囲を、0.065W/kg以上0.075W/kg未満として、前記特性範囲超の特性を有する単層アモルファス合金リボンから構成される単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻と、前記特性範囲未満の特性を有する単層アモルファス合金リボンから構成される単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻と、前記特性範囲内の特性を有する単層アモルファス合金リボンから構成される単層アモルファス合金リボン保持スプール1巻と、合計5巻から単層アモルファス合金リボンを巻き出して、5層積層して積層アモルファス合金リボン保持スプールを10巻作製し、それぞれからトランス磁心を作製し、コアロスを評価したところ、0.151W/kg以上0.164W/kgの範囲であり、合金リボンの特性範囲の上下限の幅である0.010W/kgに比べて、0.013W/kgと1.3倍に広がっているが、実施例3に比べて広がりが小さい。
実施例3と同様に、従来コアロスCLが基準値超であることにより不良として、再生産(再溶解〜再鋳造)する用途しかなかった単層アモルファス合金リボンも、特に問題無くトランス磁心として使用できることが確認できた。
(実施例5)
目標とする皮相電力VAの特性範囲を、0.100VA/kg以上0.120VA/kg未満として、前記特性範囲超の特性を有する単層アモルファス合金リボンとして、0.120VA/kg以上0.130VA/kg未満の単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻と、0.130VA/kg以上0.140VA/kg未満の単層アモルファス合金リボン保持スプール1巻と、前記特性範囲未満の特性を有する単層アモルファス合金リボンとして、0.090VA/kg以上0.100VA/kg未満の単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻の、合計5巻から単層アモルファス合金リボンを巻き出して、5層積層して積層アモルファス合金リボンを形成し、該積層アモルファス合金リボンをスプールに巻き取って積層アモルファス合金リボン保持スプールを作製した。図1の「特性」を「皮相電力VA」とすれば良い。
前記積層アモルファス合金リボン保持スプールから積層アモルファス合金リボンを巻き出してトランス磁心を作製し、皮相電力VAを評価したところ、0.270VA/kgであった。
前記磁心の皮相電力VAが、合金リボンの皮相電力VAに比べて大きく、2倍以上になる原因は、コアロスCLと同様に、アモルファストランス磁心でのビルディングファクターによるものと言われている。
実施例5と同様に、目標とする皮相電力VAの特性範囲を、0.100VA/kg以上0.120VA/kg未満として、前記特性範囲超の特性を有する単層アモルファス合金リボンとして、0.120VA/kg以上0.130VA/kg未満の単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻と、前記特性範囲未満の特性を有する単層アモルファス合金リボンとして、0.090VA/kg以上0.100VA/kg未満の単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻と、特性範囲内の特性を有する単層アモルファス合金リボンとして、0.100VA/kg以上0.120VA/kg未満の単層アモルファス合金リボン保持スプール1巻の、合計5巻から単層アモルファス合金リボンを巻き出して、5層積層して積層アモルファス合金リボンを形成し、該積層アモルファス合金リボンをスプールに巻き取って積層アモルファス合金リボン保持スプールを作製した。図2の「特性」を「皮相電力VA」とすれば良い。
前記積層アモルファス合金リボン保持スプールから積層アモルファス合金リボンを巻き出してトランス磁心を作製し、皮相電力VAを評価したところ、0.275VA/kgであった。
実施例5と同様に、目標とする皮相電力VAの特性範囲を、0.100VA/kg以上0.120VA/kg未満として、前記特性範囲超の特性を有する単層アモルファス合金リボンから構成される単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻または3巻と、前記特性範囲未満の特性を有する単層アモルファス合金リボンから構成される単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻または3巻と、合計5巻から単層アモルファス合金リボンを巻き出して、5層積層して積層アモルファス合金リボン保持スプールを10巻作製し、それぞれからトランス磁心を作製し、皮相電力VAを評価したところ、0.255VA/kg以上0.285VA/kg未満の範囲であり、合金リボンの特性範囲の上下限の幅である0.020VA/kgに比べて、0.030VA/kgと1.5倍に広がっているのみである。
尚、従来皮相電力VAが基準値超であることにより不良として、再生産(再溶解〜再鋳造)する用途しかなかった単層アモルファス合金リボンも、特に問題無くトランス磁心として使用できることが確認できた。
実施例6と同様に、目標とする皮相電力VAの特性範囲を、0.100VA/kg以上0.120VA/kg未満として、前記特性範囲超の特性を有する単層アモルファス合金リボンから構成される単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻と、前記特性範囲未満の特性を有する単層アモルファス合金リボンから構成される単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻と、前記特性範囲内の特性を有する単層アモルファス合金リボンから構成される単層アモルファス合金リボン保持スプール1巻と、合計5巻から単層アモルファス合金リボンを巻き出して、5層積層して積層アモルファス合金リボン保持スプールを10巻作製し、それぞれからトランス磁心を作製し、皮相電力VAを評価したところ、0.258VA/kg以上0.285VA/kg未満の範囲であり、合金リボンの特性範囲の上下限の幅である0.020VA/kgに比べて、0.027VA/kgと1.35倍に広がっているのみであり、実施例7に比べて広がりが小さい。
実施例7と同様に、従来皮相電力VAが基準値超であることにより不良として、再生産(再溶解〜再鋳造)する用途しかなかった単層アモルファス合金リボンも、特に問題無くトランス磁心として使用できることが確認できた。
(実施例9)
目標とする占積率LFの特性範囲を、86.0%以上88.0%未満として、前記特性範囲超の特性を有する単層アモルファス合金リボンとして、88.0%以上90.0%未満の単層アモルファス合金リボン保持スプール3巻と、前記特性範囲未満の特性を有する単層アモルファス合金リボンとして、84.0%以上86.0%未満の単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻の、合計5巻から単層アモルファス合金リボンを巻き出して、5層に積層して積層アモルファス合金リボンを形成し、該積層アモルファス合金リボンをスプールに巻き取って積層アモルファス合金リボン保持スプールを作製した。図1の「特性」を「占積率LF」とすれば良い。
前記積層アモルファス合金リボン保持スプールから積層アモルファス合金リボンを巻き出してトランス磁心を作製し、占積率LFを評価したところ、87.5%であった。
前記トランス磁心の占積率LFは、合金リボンの占積率LFに比べて大きくなる傾向が一般的である。前記原因として、磁心の形成時に、合金リボンにテンションをかけながら積層、巻回されるためといわれている。
実施例9と同様に、目標とする占積率LFの特性範囲を、86.0%以上88.0%未満として、前記特性範囲超の特性を有する単層アモルファス合金リボンとして、88.0%以上90.0%未満の単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻と、前記特性範囲未満の特性を有する単層アモルファス合金リボンとして、84.0%以上86.0%未満の単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻と、特性範囲内の特性を有する単層アモルファス合金リボンとして、86.0%以上88.0%未満の単層アモルファス合金リボン保持スプール1巻の、合計5巻から単層アモルファス合金リボンを巻き出して、5層に積層して積層アモルファス合金リボンを形成し、該積層アモルファス合金リボンをスプールに巻き取って積層アモルファス合金リボン保持スプールを作製した。図2の「特性」を「占積率LF」とすれば良い。
前記積層アモルファス合金リボン保持スプールから積層アモルファス合金リボンを巻き出してトランス磁心を作製し、占積率を評価したところ、87.8%であった。
実施例9と同様に、目標とする占積率LFの特性範囲を、86.0%以上88.0%未満として、前記特性範囲超の特性を有する単層アモルファス合金リボンから構成される単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻または3巻と、前記特性範囲未満の特性を有する単層アモルファス合金リボンから構成される単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻または3巻と、合計5巻から単層アモルファス合金リボンを巻き出して、5層積層して積層アモルファス合金リボン保持スプールを10巻作製し、それぞれからトランス磁心を作製し、占積率を評価したところ、86.6%以上88.6%未満の範囲であり、合金リボンの特性範囲の上下限の幅である2.0%と同等であった。
尚、従来占積率LFが基準値未満であることにより不良として、再生産(再溶解〜再鋳造)する用途しかなかった単層アモルファス合金リボンも、特に問題無くトランス磁心として使用できることが確認できた。
実施例10と同様に、目標とする占積率LFの特性範囲を、86.0%以上88.0%未満として、前記特性範囲超の特性を有する単層アモルファス合金リボンから構成される単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻と、前記特性範囲未満の特性を有する単層アモルファス合金リボンから構成される単層アモルファス合金リボン保持スプール2巻と、前記特性範囲内の特性を有する単層アモルファス合金リボンから構成される単層アモルファス合金リボン保持スプール1巻と、合計5巻から単層アモルファス合金リボンを巻き出して、5層積層して積層アモルファス合金リボン保持スプールを10巻作製し、それぞれからトランス磁心を作製し、皮相電力VAを評価したところ、86.8%以上88.9%未満の範囲であり、合金リボンの特性範囲の上下限の幅である2.1%とほぼ同等であった。
実施例11と同様に、従来占積率LFが基準値未満であることにより不良として、再生産(再溶解〜再鋳造)する用途しかなかった単層アモルファス合金リボンも、特に問題無くトランス磁心として使用できることが確認できた。
Claims (4)
- 複数の単層アモルファス合金リボン保持スプールから、単層アモルファス合金リボンを巻き出して、積層して積層アモルファス合金リボンを形成し、該積層アモルファス合金リボンをスプールに巻き取る積層アモルファス合金リボン保持スプールの製造方法であって、
単層アモルファス合金リボン保持スプール毎に巻き終わり端側からサンプルを採取し、該サンプルからコアロスCL特性を測定するリボン評価工程と、
目標とする特性範囲0.065W/kg以上0.075W/kg未満に対して、
特性範囲0.080以上0.085W/kg未満の特性を有する単層アモルファス合金リボン、
特性範囲0.075W/kg以上0.080W/kg未満の特性を有する単層アモルファス合金リボン、
特性範囲0.065W/kg以上0.075W/kg未満の特性を有する単層アモルファス合金リボン、
特性範囲0.060W/kg以上0.065W/kg未満の特性を有する単層アモルファス合金リボン、
特性範囲0.055W/kg以上0.060W/kg未満の特性を有する単層アモルファス合金リボン、
から選択使用して複数の単層アモルファス合金リボンの特性の平均が、前記目標とする特性範囲になるように組み合わせて、
積層して積層アモルファス合金リボンを形成し、該積層アモルファス合金リボンをスプールに巻き取る工程と、
を備えることを特徴とする積層アモルファス合金リボン保持スプールの製造方法。 - 複数の単層アモルファス合金リボン保持スプールから、単層アモルファス合金リボンを巻き出して、積層して積層アモルファス合金リボンを形成し、該積層アモルファス合金リボンをスプールに巻き取る積層アモルファス合金リボン保持スプールの製造方法であって、
単層アモルファス合金リボン保持スプール毎に巻き終わり端側からサンプルを採取し、該サンプルから皮相電力VA特性を測定するリボン評価工程と、
目標とする特性範囲0.100VA/kg以上0.120VA/kg未満に対して、
特性範囲0.130VA/kg以上0.140VA/kg未満の特性を有する単層アモルファス合金リボン、
特性範囲0.120VA/kg以上0.130VA/kg未満の特性を有する単層アモルファス合金リボン、
特性範囲0.100VA/kg以上0.120VA/kg未満の特性を有する単層アモルファス合金リボン、
特性範囲0.090VA/kg以上0.100VA/kg未満の特性を有する単層アモルファス合金リボン、
から選択使用して複数の単層アモルファス合金リボンの特性の平均が、前記目標とする特性範囲になるように組み合わせて、
積層して積層アモルファス合金リボンを形成し、該積層アモルファス合金リボンをスプールに巻き取る工程と、
を備えることを特徴とする積層アモルファス合金リボン保持スプールの製造方法。 - 複数の単層アモルファス合金リボン保持スプールから、単層アモルファス合金リボンを巻き出して、積層して積層アモルファス合金リボンを形成し、該積層アモルファス合金リボンをスプールに巻き取る積層アモルファス合金リボン保持スプールの製造方法であって、
単層アモルファス合金リボン保持スプール毎に巻き終わり端側からサンプルを採取し、該サンプルから占積率LF特性を測定するリボン評価工程と、
目標とする特性範囲86.0%以上88.0%未満に対して、
特性範囲88.0%以上90.0%未満の特性を有する単層アモルファス合金リボン、
特性範囲86.0%以上88.0%未満の特性を有する単層アモルファス合金リボン、
特性範囲84.0%以上86.0%未満の特性を有する単層アモルファス合金リボン、
から選択使用して複数の単層アモルファス合金リボンの特性の平均が、前記目標とする特性範囲になるように組み合わせて、
積層して積層アモルファス合金リボンを形成し、該積層アモルファス合金リボンをスプールに巻き取る工程と、
を備えることを特徴とする積層アモルファス合金リボン保持スプールの製造方法。 - 請求項1〜3に記載の積層アモルファス合金リボン保持スプールの製造方法であって、
積層数が3層〜7層であることを特徴とする積層アモルファス合金リボン保持スプールの製造方法。
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