JP6601589B2

JP6601589B2 - 磁心ユニット、カレントトランスおよびそれらの製造方法

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Publication number: JP6601589B2
Application number: JP2019501387A
Authority: JP
Inventors: 和弘萩原
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2017-02-22
Filing date: 2018-02-21
Publication date: 2019-11-06
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Description

本開示は、ナノ結晶合金薄帯が巻回された巻磁心と、巻磁心を収納するケースとを有する磁心ユニット、カレントトランスおよびそれらの製造方法に関する。

単ロール法により製造される非晶質合金、ナノ結晶合金などの軟磁性合金薄帯は、軟磁気特性に優れているために、各種磁性部品に使用されている。特に、ナノ結晶合金は、パーマロイやＣｏ基非晶質合金に比べて高い飽和磁束密度を示し、Ｆｅ基非晶質合金に比べて高い透磁率を有するという、優れた軟磁気特性を示す。そのため、ナノ結晶合金は、コモンモードチョークコイル、高周波トランス、パルストランス、カレントトランス等の磁心に使用されている。

また、ナノ結晶合金磁心は、熱処理時の温度プロファイルや、熱処理時に磁場を特定の方向に印加することにより、透磁率μや角形比等の磁気特性を大きく変えることができる。

例えば、特許文献１は、３つの工程の加熱により磁場中熱処理を行うことが記載されている。詳細には、ナノ結晶化の熱処理を行い、その後、ナノ結晶化の熱処理の温度よりも低い温度で、縦方向（磁路の方向）に磁場を印加しながら熱処理を行い、その後、横方向(磁路に対して直交する方向)に磁場を印加しながら熱処理を行うことが記載されている。また、第６頁第１段落には、ナノ結晶化の熱処理は、好ましくは、１時間から〜３時間の間、５４０℃〜６００℃の最高温度で維持するとしている。

また、特許文献２や特許文献３は、無磁場中でナノ結晶化のための一次熱処理を行い、その後、磁路に対して直交する方向に磁場を印加しながらナノ結晶化の熱処理の温度よりも低い温度で加熱する二次熱処理を行うことが記載されている。

また上記の技術とは別に、ナノ結晶合金の巻磁心は、欠けやすいという問題もあり、これを抑制する技術も重要である。巻磁心にはコイルが巻かれるが、ナノ結晶合金からなる巻磁心は非晶質薄帯から製造された磁心と比べて脆いため、コイルを磁心に直接巻回しすると磁心の端部が欠けてしまう。磁心から欠けて剥離した合金屑は、装置の電気回路内に入り込んで電気的に不慮の通電を起こしたり、回路導線を切断する原因となる。この合金屑の発生を抑制するため、従来より、巻磁心を樹脂等からなる非磁性のケースに収納し、ケースの外部にコイルを巻回すという手段が採用されている。例えば、特許文献４は、非晶質磁性合金薄帯からなる巻磁心をケースに収納することを前提に、巻磁心の質量をｍ［ｋｇ］、接着剤の硬化後のヤング率をＥ［Ｎ／ｍ²］、磁心端面と前記ケースとの間隙に設けられる接着剤の総厚さをｄ［ｍ］、その接着剤による磁心端面と前記ケースとの間の総接着面積をＡ［ｍ²］としたときに、３×１０⁶≦Ａ・Ｅ／（ｍ・ｄ）≦１×１０⁸という関係を満たすことで、騒音の発生を抑制できるとしている。

但し、特許文献４は、磁歪が１０ｐｐｍを超えるような非晶質合金を用いた場合の騒音防止を検討したものである。

国際公開第２０１０／０８１９９３号特開平３−１０７４１７号特開２０００−３２８２０６特開平９−６９４４３号公報

カレントトランス等では、温度に対する透磁率の変化が少ない磁心ユニットが求められる。本開示は、比較的簡単な熱処理で、温度に対する透磁率の変化が少ない磁心ユニット、カレントトランスおよびそれらの製造方法を提供する。

本開示の磁心ユニットは、巻回されたナノ結晶合金薄帯を含む巻磁心と、
前記巻磁心の外形に対応する空間を有し、前記空間に前記巻磁心を収納するケースと、
前記空間の底面と、前記巻磁心の積層面との間に配置され、前記巻磁心と前記底面とを接着している接着剤と、
を備え、
前記ナノ結晶合金薄帯は、１ｐｐｍより大きい飽和磁歪を有し、
前記ケースに接着された状態の前記巻磁心に、周波数ｆ＝５０Ｈｚ、振幅Ｈ＝１．０アンペア／メートル（Ａ／ｍ）の交流磁場が印加された状態において温度Ｔ℃で測定した時の透磁率をμ_unit（Ｔ）としたとき、
透磁率μ_unit（２５）が４０００００以上であり、かつ、下記（式１）、（式２）
（式１）−０．２８≦（μ_unit（１００）−μ_unit（２５））／μ_unit（２５）≦０．１
（式２）−０．２８≦（μ_unit（−２５）−μ_unit（２５））／μ_unit（２５）≦０
を満たす。

前記透磁率μ_unit（Ｔ）が、下記（式１'）、（式２’）
（式１'）−０．２０≦（μ_unit（１００）−μ_unit（２５））／μ_unit（２５）≦０
（式２'）−０．２０≦（μ_unit（−２５）−μ_unit（２５））／μ_unit（２５）≦０
を満たすことが好ましい。

前記磁心ユニットを１００℃で１００時間保持する前の前記透磁率μ_unit（２５）と、前記磁心ユニットを１００℃で１００時間保持下後前記透磁率μ_unit（２５）との変化率Δμが±６％以内であることが好ましい。

前記透磁率μ_unit（２５）が７０００００以下であることが好ましい。

前記巻磁心の前記積層面は、前記巻磁心の積層面の面積に対して３０％以上５０％以下の範囲で、前記接着剤により前記ケースに接着されていることが好ましい。

前記接着剤は、１０以上５０未満のショアＡ硬さを有することが好ましい。

前記ナノ結晶合金薄帯は、
一般式：（Ｆｅ_1-aＭ_a）_{100-x-y-z-α-β-γ}Ｃｕ_xＳｉ_yＢ_zＭ’_αＭ”_βＸ_γ（原子％）（ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであり、Ｍ’はＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ及びＷからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、Ｍ”はＡｌ、白金族元素、Ｓｃ、希土類元素、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｒｅからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、ＸはＣ、Ｇｅ、Ｐ、Ｇａ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｅ、Ａｓからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、ａ、ｘ、ｙ、ｚ、α、β及びγはそれぞれ０≦ａ≦０．５、０．１≦ｘ≦３、０≦ｙ≦３０、０≦ｚ≦２５、５≦ｙ＋ｚ≦３０、０≦α≦２０、０≦β≦２０及び０≦γ≦２０を満たす。）により表される組成を有する合金からなることが好ましい。

本開示のカレントトランスは、上記磁心ユニットを含む。

本開示の磁心ユニットの製造方法は、
一般式：（Ｆｅ_1-aＭ_a）_{100-x-y-z-α-β-γ}Ｃｕ_xＳｉ_yＢ_zＭ’_αＭ”_βＸ_γ（原子％）（ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであり、Ｍ’はＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ及びＷからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、Ｍ”はＡｌ、白金族元素、Ｓｃ、希土類元素、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｒｅからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、ＸはＣ、Ｇｅ、Ｐ、Ｇａ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｅ、Ａｓからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、ａ、ｘ、ｙ、ｚ、α、β及びγはそれぞれ０≦ａ≦０．５、０．１≦ｘ≦３、０≦ｙ≦３０、０≦ｚ≦２５、５≦ｙ＋ｚ≦３０、０≦α≦２０、０≦β≦２０及び０≦γ≦２０を満たす。）により表される組成を有し、非晶質合金薄帯が巻かれた磁心材を用意する工程と、
前記磁心材に、無磁場中で結晶化開始温度以上で加熱する一次熱処理と、結晶化開始温度よりも低い温度で過熱する二次熱処理とを施し、二次熱処理工程中に磁路に対して直交する方向に磁場を印加する工程を有することによって、飽和磁歪が１ｐｐｍより大きい飽和磁歪を有し、周波数ｆ＝５０Ｈｚ、振幅Ｈ＝１．０アンペア／メートル（Ａ／ｍ）の交流磁場が印加された状態において温度Ｔ℃で測定した時の透磁率をμ_core（Ｔ）としたとき、
透磁率μ_core（２５）が４０００００以上であり、かつ、下記（式３）、（式４）
（式３）０＜（μ_core（−２５）−μ_core（２５））／μ_core（２５）
（式４）−０．２５≦（μ_core（１００）−μ_core（２５））／μ_core（２５）＜０、
を満たす巻磁心を得る工程と、
前記巻磁心の外形に対応する空間を有するケースと、前記巻磁心の積層面との間に接着剤を配置し、前記ケースと前記巻磁心とを接着する工程と、
を含む。

前記一次熱処理の最高温度は、５２０℃以上５５０℃以下であることが好ましい。

前記一次熱処理の最高温度は、５３０℃以上５４５℃未満であり、
前記透磁率μ_core（Ｔ）が、（式４’）
（式４’）−０．２０≦（μ_core（１００）−μ_core（２５））／μ_core（２５）≦−０．０５
を満たすことが好ましい。

前記二次熱処理の最高温度が２２５℃以上２７０℃以下であることが好ましい。

前記一次熱処理において、結晶化開始温度での昇温速度が、５℃／ｍｉｎ以下であることが好ましい。

前記接着剤は、前記巻磁心の積層面の面積に対して３０％以上５０％以下の範囲で、前記積層面に配置して、前記巻磁心を前記ケースに接着することが好ましい。

本発明のカレントトランスの製造方法は、
上記の磁心ユニットの製造方法によって磁心ユニットを作製する工程と、
前記磁心ユニットに導線を巻回させる工程と、
を含む。

本開示によれば、ケースへ巻磁心を接着した状態であっても、巻磁心の温度に対する透磁率μの変化が少ない磁心ユニット、カレントトランス及びその製造方法が得られる。

巻磁心（接着前）の温度特性（温度と、巻磁心の２５℃での透磁率μ_core（２５）を基準としたときの透磁率の変化率）を示す図である。一次熱処理を５２０℃で行った、磁心ユニットの温度特性を示す図である。一次熱処理を５３５℃で行った、磁心ユニットの温度特性を示す図である。一次熱処理を５４０℃で行った、磁心ユニットの温度特性を示す図である。一次熱処理を５４５℃で行った、磁心ユニットの温度特性を示す図である。接着剤の面積率と、透磁率μ_unit（２５）に対する透磁率μ_unit（１００）の変化率との関係を示す図である。接着剤の面積率と、透磁率μ_unit（２５）に対する透磁率μ_unit（−２５）の変化率との関係を示す図である。接着剤の面積率と、高温経時変化率Δμ（磁心ユニットを１００℃中で１００ｈ放置する前後でのμ_unit（２５）の変化率）との関係を示す図である。接着剤の面積率を３１．７％に変えた時の、磁心ユニットの温度特性を示す図である。接着剤の面積率を３９．８％に変えた時の、磁心ユニットの温度特性を示す図である。二次熱処理の温度と巻磁心の透磁率μ_core（２５）の関係を示す図である。一次熱処理の温度パターンを示す図である。二次熱処理の温度と磁場印加のパターンを示す図である。接着剤の面積率と、ケースとコアの引張強さとの関係を示す図である。（ａ）および（ｂ）は、磁心ユニットの概略を示す分解斜視図および断面図であり、（ｃ）は、接着剤の配置例を示す模式図である。透磁率（μ_core（Ｔ）、μ_unit（Ｔ））の測定方法を説明するための図である。巻磁心の保磁力と温度特性（μ_core（（１００）−μ_core（２５））／μ_core（２５））の関係を示す図である。結晶化開始温度での昇温速度と巻磁心の保磁力の関係を示した図である。

本願発明者は従来技術を詳細に検討した。特許文献１〜３によれば、磁場中熱処理により、ナノ結晶合金薄帯の透磁率や角形比Ｂｒ／Ｂｓを調整することが可能である。しかし、ナノ結晶合金薄帯は、使用環境の温度変動に対応させるため、コアの透磁率の変動が使用温度域において小さいという温度特性も求められる場合がある。温度特性が特に要求される磁性部品として、カレントトランス（ＣT: ＣｕｒｒｅｎｔＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）がある。カレントトランスは、計測用の電流変成器であり、例えば電流計測器や漏電遮断器などに用いられている。そして、カレントトランスに用いられる巻磁心は、−２５℃から１００℃のいずれの環境下であっても電流値の測定誤差が小さくなるよう、温度に対する透磁率の変化が小さいものが求められる。

例えば、特許文献１に記載の３つの工程の磁場中熱処理方法（無磁場でナノ結晶化の熱処理を行い、その後、ナノ結晶化の熱処理の温度よりも低い温度で、縦方向（磁路の方向）に磁場を印加しながら熱処理を行い、その後、横方向(磁路に対して直交する方向)に磁場を印加しながら熱処理する３つの工程の磁場中熱処理方法：以後、３段熱処理という）は、得られるナノ結晶合金からなる巻磁心の透磁率μ（２５）と角形比Ｂｒ／Ｂｓを、上記の数値範囲に調整しやすく、かつ、安定した温度特性を持つものが得られるという利点があるものの、熱処理工程が多いために製造コストが高くなるという問題が有る。また、特許文献１の最後の熱処理工程（磁路に対して直交する方向に磁場を印加しながらの熱処理）では、熱処理の温度によって透磁率が変動しやすく、量産炉における炉内各所での温度のばらつきに起因して磁心の透磁率を一定にすることが難しくなる。

特許文献２や特許文献３に記載の２工程の磁場中熱処理方法（無磁場でナノ結晶化のための一次熱処理を行い、その後、ナノ結晶化の熱処理の温度よりも低い温度で、横方向(磁路に対して直交する方向)に磁場を印加しながら二次熱処理する２工程の磁場中熱処理方法：以後、２段熱処理という）は、特許文献１と同程度の高い透磁率と安定した温度特性を、低いコストで製造できるというメリットがある。

しかし一方で、２段熱処理により得られた磁心は、ケースに巻磁心を接着剤で接着した磁心ユニットにすると、接着前の巻磁心における温度特性が良好であっても、接着後の磁心ユニットは温度特性が悪化するという問題が発生した。特許文献１に記載の３段熱処理により得た巻磁心でも、ケースに接着剤で接着した磁心ユニットとすると温度特性が悪化するが、２段熱処理の磁心ユニット程は悪化しない。この理由は、２段熱処理により得られた磁心は磁歪が大きくなるためと推察される。

ちなみに、特許文献２および３には、接着前の巻磁心と、ケースと接着した磁心ユニットは、温度特性が変化する点は記載がない。また、特許文献２の実施例では、一次熱処理の最高温度を６１０℃、６２０℃、５４０℃で行い、特許文献３の実施例では、ナノ結晶化熱処理の温度を５２０℃、５５０℃で行っているが、どちらの特許文献も一次熱処理の最高温度と温度特性との関係は明記されていない。

本発明者は、２段熱処理により得られたナノ結晶合金薄帯の飽和磁歪が１ｐｐｍ超と比較的大きくなり、このナノ結晶合金薄帯を用いた巻磁心をケースに接着剤で接着して磁心ユニットとすると、磁心ユニットの温度特性が悪化するという知見のもと、ナノ結晶合金薄帯の飽和磁歪が１ｐｐｍ超でありながらも接着後の温度特性が改善された磁心ユニット、およびその製造方法を検討した。その結果、２段熱処理の温度プロファイルにおいて、接着前の巻磁心の温度特性をある一定の範囲内にすることで、本開示の磁心ユニットが得られることを見出した。さらに、具体的な製造方法として、一次熱処理における温度を所定の範囲にすることで、上記一定範囲内の温度特性を有する巻磁心が得られることを見出した。

図１５（ａ）は、本開示の磁心ユニットの一実施形態の分解斜視図を示す。また、図１５（ｂ）は、磁心ユニットの周方向に垂直な断面を示す。磁心ユニット１１は、巻磁心１３と、ケース１５と、接着剤１６を備える。ケース１５は、本体１４と蓋１２とを含む。ケース１５の本体１４は、巻磁心１３の外形に対応する空間１４ａを有する。本実施形態では、巻磁心１３がリング形状を有するため、空間１４ａもリング形状を有する。なお、図中の１４ｂは本体１４の空間１４ａの底面である。また、１２ａは蓋１２の天井面である。

巻磁心１３は、巻回されたナノ結晶合金薄帯を含む。ナノ結晶合金薄帯は、本実施形態では、周方向に巻かれて積層されており、積層面１３ａ、１３ｂが上面および底面である。巻磁心１３は、ケース１５の本体１４の空間１４ａに収納されている。本体１４の空間１４ａの開口には蓋１２が配置され、空間１４ａを閉塞している。

ナノ結晶合金薄帯は、１ｐｐｍより大きい飽和磁歪を有している。また、ケース１５に接着された状態の巻磁心１３に、周波数ｆ＝５０Ｈｚ、振幅Ｈ＝１．０アンペア／メートル（Ａ／ｍ）の交流磁場が印加された状態において温度Ｔ℃で測定した時の透磁率をμ_unit（Ｔ）としたとき、
透磁率μ_unit（２５）が４０００００以上であり、かつ、下記（式１）、（式２）
（式１）−０．２８≦（μ_unit（１００）−μ_unit（２５））／μ_unit（２５）≦０．１
（式２）−０．２８≦（μ_unit（−２５）−μ_unit（２５））／μ_unit（２５）≦０
を満たしている。

上記の（式１）は、磁心ユニット１１の、１００℃での透磁率μ_unit（１００）の２５℃での透磁率μ_unit（２５）からの変化率が、−２８％から＋１０％の範囲内にあることを示す。また、上記の（式２）は、磁心ユニット１１の−２５℃での透磁率μ_unit（−２５）が、２５℃での透磁率μ_unit（２５）よりは大きくないが、−２８％以上の範囲にあることを示す。

好ましくは、透磁率μ_unit（Ｔ）が、下記（式１'）、（式２’）
（式１'）−０．２０≦（μ_unit（１００）−μ_unit（２５））／μ_unit（２５）≦０
（式２'）−０．２０≦（μ_unit（−２５）−μ_unit（２５））／μ_unit（２５）≦０
を満たしている。

また、磁心ユニット１１を１００℃で１００時間保持する前の前記透磁率μ_unit（２５）と、磁心ユニット１１を１００℃で１００時間保持下後前記透磁率μ_unit（２５）との変化率Δμが±６％以内であることが好ましい。これにより、優れた耐熱性を有することができる。変化率Δμは±５％以内であることがさらに好ましい。

透磁率μ_unit（２５）は７０００００以下であることが好ましい。

ナノ結晶合金薄帯は、一般式：（Ｆｅ_1-aＭ_a）_{100-x-y-z-α-β-γ}Ｃｕ_xＳｉ_yＢ_zＭ’_αＭ”_βＸ_γ（原子％）（ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであり、Ｍ’はＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ及びＷからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、Ｍ”はＡｌ、白金族元素、Ｓｃ、希土類元素、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｒｅからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、ＸはＣ、Ｇｅ、Ｐ、Ｇａ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｅ、Ａｓからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、ａ、ｘ、ｙ、ｚ、α、β及びγはそれぞれ０≦ａ≦０．５、０．１≦ｘ≦３、０≦ｙ≦３０、０≦ｚ≦２５、５≦ｙ＋ｚ≦３０、０≦α≦２０、０≦β≦２０及び０≦γ≦２０を満たす。）により表される組成を有する合金からなることが好ましい。

接着剤１６は、ケース１５の本体１４の空間の底面１４ｂと、巻磁心１３の積層面１３ｂとの間に配置されており、巻磁心１３と底面１４ｂとを部分的に接着している。接着剤１６は、積層面１３ｂの全面を覆っていないことが好ましい。接着剤１６で積層面１３ｂが部分的にケース１５の底面１４ｂと接着されることによって、ケースや接着剤が膨張・収縮しても、積層面における、ナノ結晶合金薄帯の膨張・収縮が許容され、ナノ結晶合金薄帯に応力が生じることが抑制される。よって、応力による温度特性の変動が抑制される。なお、巻磁心１３とケースを部分的に接着する部位は、蓋１２の天井面１２ａとすることもできる。

巻磁心１３の積層面１３ｂは、巻磁心１３の積層面１３ｂの面積に対して３０％以上５０％以下の範囲で、接着剤１６により、ケース１５に接着されていることが好ましい。また、これにより、上述した磁歪による応力の発生がより抑制される。また、接着剤１６は、１０以上５０未満のショアＡ硬さを有することが好ましい。ショアＡ硬さがこの範囲の接着剤１６は比較的柔らかいため、磁歪によるナノ結晶合金薄帯が膨張・収縮を許容し、磁歪による応力を小さくすることができる。

このような磁心ユニットは、例えば、以下の方法によって製造することができる。

まず、一般式：（Ｆｅ_1-aＭ_a）_{100-x-y-z-α-β-γ}Ｃｕ_xＳｉ_yＢ_zＭ’_αＭ”_βＸ_γ（原子％）（ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであり、Ｍ’はＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ及びＷからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、Ｍ”はＡｌ、白金族元素、Ｓｃ、希土類元素、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｒｅからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、ＸはＣ、Ｇｅ、Ｐ、Ｇａ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｅ、Ａｓからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、ａ、ｘ、ｙ、ｚ、α、β及びγはそれぞれ０≦ａ≦０．５、０．１≦ｘ≦３、０≦ｙ≦３０、０≦ｚ≦２５、５≦ｙ＋ｚ≦３０、０≦α≦２０、０≦β≦２０及び０≦γ≦２０を満たす。）により表される組成を有し、非晶質合金薄帯が巻かれた磁心材を用意する。

次に、磁心材に、無磁場中で結晶化開始温度以上で加熱する一次熱処理と、結晶化開始温度よりも低い温度で過熱する二次熱処理とを施し、二次熱処理工程中に磁路に対して直交する方向に磁場を印加する工程を有することによって、飽和磁歪が１ｐｐｍより大きい飽和磁歪を有し、周波数ｆ＝５０Ｈｚ、振幅Ｈ＝１．０アンペア／メートル（Ａ／ｍ）の交流磁場が印加された状態において温度Ｔ℃で測定した時の透磁率をμ_core（Ｔ）としたとき、
透磁率μ_core（２５）が４０００００以上であり、かつ、下記（式３）、（式４）
（式３）０＜（μ_core（−２５）−μ_core（２５））／μ_core（２５）
（式４）−０．２５≦（μ_core（１００）−μ_core（２５））／μ_core（２５）＜０、
を満たす巻磁心１３を得る。

この一次熱処理および二次熱処理により、飽和磁歪が１ｐｐｍを超えるナノ結晶合金薄帯が得られる。しかし、透磁率μ_core（Ｔ）を（式３）、（式４）を満たすように調整することで、巻磁心１３とケース１５とを接着して磁心ユニット１１を製造した場合でも、温度特性に優れた巻磁心を有する磁心ユニット１１を得ることができる。

具体的には、一次熱処理の最高温度は、５２０℃以上５５０℃以下であることが好ましい。また、一次熱処理の最高温度は、５３０℃以上５４５℃未満であり、透磁率μ_core（Ｔ）が、（式４’）
（式４’）−０．２０≦（μ_core（１００）−μ_core（２５））／μ_core（２５）≦−０．０５
を満たす磁心ユニット１１を得ることが好ましい。

また、二次熱処理の最高温度が２２５℃以上２７０℃以下であることが好ましい。

さらに、結晶化開始温度での昇温速度が、５℃／ｍｉｎ以下であることが好ましい。

このような特性を有する巻磁心１３を得た後、巻磁心１３の外形に対応する空間１４ａを有するケース１５と、巻磁心１３の積層面１３ｂまたは積層面１３ａとの間に部分的に接着剤１６を配置し、ケース１５と巻磁心１３とを接着する。これにより、磁心ユニットが完成する。接着剤１６が配置されるケースの部位は、空間１４ａの底面１４ｂまたは蓋１２の天井面１２ａとすることができる。

次に、用いるナノ結晶化が可能な非晶質合金薄帯の組成について詳細に説明する。

上述したように、ナノ結晶化が可能な非晶質合金としては、例えば、一般式：（Ｆｅ_1-aＭ_a）_{100-x-y-z-α-β-γ}Ｃｕ_xＳｉ_yＢ_zＭ’_αＭ”_βＸ_γ（原子％）（ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであり、Ｍ’はＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ及びＷからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、Ｍ”はＡｌ、白金族元素、Ｓｃ、希土類元素、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｒｅからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、ＸはＣ、Ｇｅ、Ｐ、Ｇａ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｅ、Ａｓからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、ａ、ｘ、ｙ、ｚ、α、β及びγはそれぞれ０≦ａ≦０．５、０．１≦ｘ≦３、０≦ｙ≦３０、０≦ｚ≦２５、５≦ｙ＋ｚ≦３０、０≦α≦２０、０≦β≦２０及び０≦γ≦２０を満たす。）により表される組成の合金を使用することができる。好ましくは、上記一般式において、ａ、ｘ、ｙ、ｚ、α、β及びγは、それぞれ０≦ａ≦０．１、０．７≦ｘ≦１．３、１２≦ｙ≦１７、５≦ｚ≦１０、０．１≦α≦５、０≦β≦１及び０≦γ≦１を満たす範囲である。さらに好ましくは、ａ＝０、０．８≦ｘ≦１．２、１３≦ｙ≦１６．５、６≦ｚ≦９、１．０≦α≦４、β＝０及びγ＝０を満たす組成である。これらの組成の合金は、透磁率μ_core（２５）が４０００００以上７０００００以下、かつ、上記（式１）及び（式２）の特性を有する磁心ユニットを得やすい。

前記組成の合金を、融点以上に溶融し、単ロール法等により、急冷凝固することで、長尺状の非晶質合金薄帯を得ることができる。

非晶質合金薄帯を巻回すことにより、リング形状を有する磁心材を作製することができる。各非晶質合金薄帯の層の間に僅かな隙間または他の物質が存在していてもよく、磁心材に占める非晶質合金薄帯の体積占積率は、例えば７０％〜９０％程度である。

非晶質合金薄帯に、結晶化開始温度以上で加熱する一次熱処理を行うことで、薄帯のナノ結晶化を行うことができる。一次熱処理は、最高温度を５２０℃以上５５０℃以下とする。５２０℃以上であれば、磁心ユニットにおける１００℃の透磁率μ_unit（１００）が、室温での透磁率μ_unit（２５）に対して１０％を超えて大きくなること、及び、−２８％よりも小さくなることを抑制できる。一方、５５０℃以下であれば、飽和磁歪は１ｐｐｍを超えてはしまうものの、磁心ユニットにおける−２５℃の透磁率μ_unit（−２５）が、室温での透磁率μ_unit（２５）よりも大きくなること、及び、−２８％よりも小さくなることを抑制できる。

また、製造方法においては、一次熱処理の最高温度が５２０℃以上であれば、ケース接着前の巻磁心における−２５℃の透磁率μ_core（−２５）が、室温での透磁率μ_core（２５）よりも大きくなるように制御できる。一方、５５０℃以下であれば、飽和磁歪は１ｐｐｍを超えてはしまうものの、巻磁心における１００℃の透磁率μ_core（１００）が、室温での透磁率μ_core（２５）よりも大きくなること、及び、−２５％よりも小さくなることを抑制できる。

なお、本願において、結晶化開始温度は、示差走査熱量計（ＤＳＣ：ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｃａｎｎｉｎｇＣａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）の測定条件を昇温速度１０℃／分で行ったときの、ナノ結晶化の開始による発熱反応が検出される温度として定義される。

一次熱処理の最高温度は、５３０℃以上５４５℃未満が好ましい。この温度範囲で一次熱処理を行うことで、透磁率μ_core（Ｔ）が次の（式４’）を満たす巻磁心が得られる。
（式４’）−０．２０≦（μ_core（１００）−μ_core（２５））／μ_core（２５）＜−０．０５

そして、この巻磁心をケースに樹脂接着した磁心ユニットは、透磁率μ_unit（Ｔ）が、次の（式１'）および（式２'）を満たした、温度特性がさらに向上したものを得ることができる。
（式１'）−０．２０≦（μ_unit（１００）−μ_unit（２５））／μ_unit（２５）≦０
（式２'）−０．２０≦（μ_unit（−２５）−μ_unit（２５））／μ_unit（２５）≦０

なお、カレントトランス用の磁心ユニットは、１００℃で１００時間保持した後の透磁率μ_unit（２５）の変化率（以後、高温経時変化率Δμ、又は単にΔμと呼ぶことがある）が小さい特性が求められる場合が有る。後述するように、一次熱処理の最高温度が高い方が高温経時変化率Δμが小さくなりやすい傾向がある。そのため、例えば高温経時変化率Δμが±６％の範囲になる磁心ユニットを製造する場合は、一次熱処理の最高温度を５３０℃以上とすることが好ましい。つまり、上記(式１)および（式２）の温度特性の他に、高温経時変化率Δμが±６％以内の特性を満たす要求が有る場合は、一次熱処理の最高温度を５３０℃以上５４５℃未満とすることが好ましい。

一次熱処理において、最高温度で温度を保持する必要は必ずしもなく、０分（保持時間無し）であってもナノ結晶化させることができるが、好ましくは、５分以上２４時間以下の範囲で保持する。最高温度の保持時間が５分以上であれば、コアを構成する合金の全体を均一な温度にしやすいので、磁気特性を均一にしやすい。一方、最高温度の保持時間が２４時間よりも長いと、生産性が悪くなるだけではなく、結晶粒の過剰な成長、または不均一な形態の結晶粒の生成により、磁気特性の低下が起こりやすい。

なお、一次熱処理において、結晶化開始温度より低い温度からそれ以上に昇温するが、結晶化開始温度での昇温速度（結晶化開始温度の５℃低い温度と５℃高い温度の間の平均昇温速度）は、緩やかな昇温速度で昇温することが好ましい。安定したナノ結晶化を行うことができる。

昇温速度の上限は５℃／ｍｉｎとすることが好ましい。保磁力Ｈｃを下げることができ、巻磁心の（μ_core（１００）−μ_core（２５））／μ_core（２５）の値を、−０．２５≦（μ_core（１００）−μ_core（２５））／μ_core（２５）＜０の範囲としやすい。昇温速度は、３℃／ｍｉｎ以下、さらには２℃／ｍｉｎ以下、さらには１．５℃以下、さらには１．４℃以下、さらには１．２℃以下とすることが好ましい。昇温速度の下限は特に限定されないが、昇温速度を０．２℃／ｍｉｎ以上とすれば安定したナノ結晶化を行うことができる。また、一次熱処理にかかる時間を短縮できる。０．３７５℃／ｍｉｎ以上とすれば、巻磁心の保磁力Ｈｃを下げることができ、かつ、一次熱処理にかかる時間をさらに短縮できる。詳細は実施例にて後述する。

また、ナノ結晶化した合金薄帯の飽和磁歪は１ｐｐｍを超えるが、非晶質合金薄帯よりも小さくできるので、温度特性に優れた磁心ユニットとすることができる。なお、結晶化開始温度よりも２０℃低温までは、例えば３〜５℃／分の昇温速度で比較的急速に昇温してもよい。

また、最高到達温度からの冷却は、１〜５℃／分の冷却速度とすることが好ましい。また、室温まで冷却しても良いし、後述の二次熱処理の温度まで冷却し、そのまま二次熱処理を行っても良い。

ナノ結晶化された合金薄帯は、少なくとも５０体積％、さらには８０体積％が、最大寸法で測定した粒径の平均が１００ｎｍ以下の微細な結晶粒で占められる。合金の微細結晶粒以外の部分は主に非晶質である。微細結晶粒の割合は実質的に１００体積％であってもよい。

次に、二次熱処理について説明する。

磁心材に対して一次熱処理が行われた後、結晶化開始温度よりも低い温度で加熱する二次熱処理が行われる。この二次熱処理工程中は、磁路に対して直交する方向に磁場を印加する工程を備える。これにより磁心材は巻磁心となる。

印加する磁場の方向は、磁路方向に対して垂直な方向とする。巻磁心においては、磁心の高さ方向に磁場を印加することができる。磁場の印加は、直流磁場、交流磁場、またはパルス磁場のいずれによるものでもよい。

一次熱処理とは別に二次熱処理を行い、二次熱処理の工程のみに磁場を印加する工程を備えることで、直線性の高い軟磁気特性を得ることができる。また、この磁場中熱処理により、透磁率が低下するものの残留磁束密度Ｂｒが低下して、角形比Ｂｒ／Ｂｍを、例えば０．５０≦Ｂｒ／Ｂｍ≦０．８５に小さくでき、偏磁が生じにくい磁心とすることができる。これらの磁気特性は、カレントトランス用に好適な特性である。なお、本願において、飽和磁束密度Ｂｍは、磁場Ｈ＝８０Ａ／ｍでの磁束密度Ｂ（８０）と定義される。

二次熱処理の最高温度は、２２５℃以上２７０℃以下とすることが好ましい。この温度範囲とすることで、磁心ユニットの透磁率μ_unit（２５）を４０００００以上７０００００以下の範囲にすることが容易になる。さらに好ましい二次熱処理の最高温度の下限は２３０℃である。また、さらに好ましい二次熱処理の最高温度の上限は２６５℃である。

二次熱処理において、最高温度で温度を保持する必要は必ずしもなく、保持時間無しであっても良い。保持時間は、好ましくは、５分以上２４時間以下の範囲内に設定する。保持時間が５分以上であれば、コアを構成する合金の全体を均一な温度にしやすいので、磁気特性を均一にしやすい。一方、保持時間が２４時間よりも長いと、生産性が悪くなるだけではなく、結晶粒の過剰な成長、または不均一な形態の結晶粒の生成により、磁気特性の低下が起こりやすい。また、磁場の印加は、最高温度で保持している時に印加することができる。また、無磁場中で所定の温度に昇温し、その後、降温させつつ磁場を印加させることもできる。さらには、無磁場中で所定の温度に昇温してから一定時間温度を保持し、その後、降温させつつ磁場を印加させることもできる。一次熱処理における降温の際に、二次熱処理の保持温度まで降温し、そのまま連続的に二次熱処理を行うこともできる。

二次熱処理において印加する磁場は、磁場強度５０ｋＡ／ｍ以上で印加することが好ましい。印加する磁場が弱すぎると、実作業条件での誘導磁気異方性の付与が難しくなる。より好ましい範囲は、６０ｋＡ／ｍ以上であり、さらに好ましい範囲は１００ｋＡ／ｍ以上である。

また、磁場強度の上限は特に限定されないが、４００ｋＡ／ｍを超えても、誘導磁気異方性がさらに付与されることはないので、磁場強度は４００ｋＡ／ｍ以下とすることが好ましい。

例えば角形比Ｂｒ／Ｂｍが０．５０≦Ｂｒ／Ｂｍ≦０．８５の巻磁心や磁心ユニットとしたい場合は、二次熱処理は、少なくとも２２５℃以上２７０℃以下の温度範囲で磁場強度５０ｋＡ／ｍ以上で、磁場を印加することが好ましい。また、磁場を印加する時間は、１０分以上１０時間以下とすることが好ましい。

降温しながら磁場を印加する場合も同様に、２２５℃以上２７０℃以下の温度範囲で、磁場強度５０ｋＡ／ｍ以上で、磁場が印加されるように、降温速度や磁場印加時間を調整することが好ましい。磁場を印加する時間は、上記と同様に、１０分以上１０時間以下とすることが好ましい。

一次熱処理および二次熱処理は、非反応性雰囲気ガス中で行うことが好ましい。窒素ガス中で熱処理した場合は十分な透磁率が得られ、窒素ガスを実質的に非反応性ガスとして扱える。非反応性ガスとして、不活性ガスも使用することもできる。また、一次熱処理、二次熱処理を真空中で行ってもよい。具体的には、一次熱処理や二次熱処理を酸素濃度が１０ｐｐｍ以下の雰囲気中で行うことで保磁力をさらに小さくすることができるため好ましい。

ケースは、巻磁心の保護、絶縁性の確保等の目的で用いられる。かかる目的に適うものであれば、ケースの材質はこれを特に限定するものではないが、例えば、ＰＡ６、ＰＡ６６に代表されるポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂を用いることができる。

本開示において、飽和磁歪の測定は以下の方法で行った。

巻磁心若しくは磁心ユニットから、磁路方向に沿って５ｃｍの長さとなるように、ナノ結晶合金薄帯を切り出す。このナノ結晶合金薄帯に接着剤を介して歪ゲージを貼り付ける。この歪ゲージが貼り付けられたナノ結晶合金薄帯を、ソレノイドコイルの内径側に挿入し、十分飽和する磁場を印加しながら磁歪を測定する。

本開示においては、歪ゲージは共和電業製（型番ＫＦＮ−２−３５０−Ｃ９−１１）を用い、接着剤は共和電業製のセメント接着剤（型番ＣＣ−３３Ａ）を用いた。また、磁歪の測定機器として、共和電業製の静ひずみ測定器（型番ＳＭＤ−１０Ａ）を用いた。測定時に磁場を印加する磁場は１５．６ｋＡ／ｍとした。

本願における「透磁率」という用語は、周波数ｆ＝５０Ｈｚ、振幅Ｈ＝１．０アンペア／メートル（Ａ／ｍ）の交流磁場が印加された状態において、温度Ｔ（℃）のもとで測定される振幅透磁率である。

この条件で測定される巻磁心単体の透磁率を、透磁率μ_core（Ｔ）、あるいは単にμ_core（Ｔ）と表記する。また、ケースに接着された状態で測定された巻磁心の透磁率を、透磁率μ_unit（Ｔ）、あるいは単にμ_unit（Ｔ）と表記する。

図１６は、カレントトランス等に用いられる巻磁心または磁心ユニットの透磁率μ（Ｔ）の測定に際して使用した測定システムの構成を示す図である。図示する構成において、被測定物（巻磁心または磁心ユニット）の一次側導体１８は、広範囲の直流電圧、直流電流、交流電圧、および電気抵抗の測定が可能なデジタルマルチメータ（ＤＭＭ）５２および抵抗Ｒを介して、任意の周波数と波形を持った交流電圧信号を生成するファンクションジェネレータ５４に接続されている。一方、カレントトランスの二次側導体１７は、一次側導体１８側のデジタルマルチメータ５２とは別のデジタルマルチメータ（ＤＭＭ）５６に接続されている。本願における測定では、抵抗の値を４７オームに設定し、デジタルマルチメータ５２および５６としてアジレント社製のデジタルマルチメータ３４４０１Ａを用いた。ファンクションジェネレータ５４としてエヌエフ回路設計ブロック社製のマルチファンクションジェネレータＷＦ１９７３を用い、マルチファンクションジェネレータによって交流電圧信号を生成した。

デジタルマルチメータ（ＤＭＭ）５６により測定された電圧値をＶｏ（Ｖ）、コアの有効断面積をＡｅ（ｍ²）、真空の透磁率をμ０、周波数をｆ（Ｈｚ）、一次側導体１８により印加される交流磁場強度をＨ（Ａ／ｍ）とした場合、透磁率μｒ（Ｔ）は下記の（式５）により求められる。

次に、巻磁心とケースとの接着について詳しく説明する。

例えば、巻磁心の積層面（巻軸に垂直な面）の一方のみに接着剤を塗布する。接着剤は、樹脂系接着剤、熱硬化系接着剤、シリコーン系接着剤、瞬間接着剤、ワニス材等が適宜使用できる。

接着剤の塗布は積層面全体でもよいが、ケースと巻磁心の接着面積が大きいと、磁歪の影響で接着後の磁心ユニットの温度特性が悪化しやすい。そのため、巻磁心とケースは、巻磁心の積層面（一方の面のみ）の面積に対して３０％以上５０％以下の範囲で、接着剤により接着されていることが好ましい。以後、この積層面の面積に対する接着剤の面積を接着剤の面積率、または単に面積率ということがある。

接着剤の面積率が３０％以上であれば、巻磁心とケースの接着強度を十分に確保でき、両者が剥離することを抑制できる。また、面積率が５０％以下であれば、後述するように、ケースを接着した後の巻磁心の透磁率μ_unitの温度特性を向上できる。また、高温経時変化率Δμが±６％以下の磁心ユニットが得やすくなる。

接着剤は、ショアＡ硬さが１０以上５０未満であるものが好ましい。巻磁心とケースを接着する前後で、透磁率の変化を小さくできる。

ショアＡ硬さが５０以上または１０未満であると、巻磁心とケースを接着した前後で、前記電圧値Ｖｏ（図１６における電圧値Ｖｏ）が大きく変化しやすい。透磁率μｒ（Ｔ）は、式５に示すように、電圧値Ｖｏに比例するので、電圧値Ｖｏの変化率が大きいと、透磁率μｒ（Ｔ）の変化率も大きくなってしまう。ショアＡ硬さが１０以上５０未満であれば、電圧値Ｖｏの変化を１０％以下に抑制できる。ショアＡ硬さの下限は１５％がさらに好ましく、１８％がさらに好ましい。ショアＡ硬さの上限は４８％がさらに好ましい。

さらには、ショアＡ硬さが２０以上４５以下であれば、電圧値Ｖｏの変化を８％以下に抑制できる。詳細は実施例にて後述する。

なお、ショアＡ硬さの測定方法は、ＪＩＳ２２４６に準拠する。

上述したように、本実施形態の磁心ユニットは例えば、カレントトランスに好適に用いられる。

例えは、本実施形態のカレントトランスは、本実施形態の磁心ユニットと、コイルとを備える。上記磁心ユニットの製造方法によって磁心ユニットを作製し、磁心ユニットに導線を巻回させることによって、磁心ユニットにコイルが形成される。これにより、カレントトランスが完成する。

以下、実施例により本開示を詳細に説明するが、本開示の磁心ユニットはこの実施例に限られない

（実施例１）
原子％で、Ｃｕ：１％、Ｎｂ：３％、Ｓｉ：１５％、Ｂ：７％、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる合金溶湯を単ロ−ル法により急冷し、幅５０ｍｍ、厚さ１８μｍのＦｅ基非晶合金薄帯を得た。示差走査熱量計（ＤＳＣ）での測定により、この合金の結晶化開始温度は５００℃であった。このＦｅ基非晶合金薄帯を、幅１０ｍｍにスリット（裁断）した後、外径１７ｍｍ、内径１２ｍｍに巻回し（高さ１０ｍｍ）、磁心材を作製した。

作製した磁心材に対して、図１２に示す温度パターンで一次熱処理を行った。

一次熱処理は無磁場中で行った。まず、３０分で４５０℃まで昇温し、３０分保持した後、２４０分かけて最高温度まで昇温した。最高温度は、５２０℃、５３５℃、５４０℃、５４５℃のそれぞれで行った。その後、この最高温度で６０分保持した後、９０分かけて３５０℃まで降温し、その後、加熱せず炉内に保持したまま室温まで放冷した。これにより、ナノ結晶合金からなる巻磁心が得られた。なお、この一次熱処理は、酸素濃度が１０ｐｐｍ以下（２ｐｐｍ）の雰囲気中で行った。

その後、図１３に示す温度パターン及び磁場の印加パターンで二次熱処理を行った。まず、６０分で２４０℃まで昇温し、２４０℃で３０分間保持した。但し、ここまでの過程は無磁場中で行った。その後、６０分で１２０℃まで降温するが、降温を開始した直後から１５９．５ｋＡ／ｍの磁場を３０分印加した。磁場の印加方向は合金薄帯の幅方向すなわちコアの高さ方向とした。その後は無磁場中で加熱せず炉内に保持したまま室温まで放冷した。なお、この二次熱処理も、酸素濃度が１０ｐｐｍ以下（２ｐｐｍ）の雰囲気中で行った。

得られた巻磁心は、一次熱処理を５２０℃で行ったものは、透磁率μ_core（２５）が５００，０００で、角形比Ｂｒ／Ｂｍが３９．６％、飽和磁歪が３ｐｐｍであった。一次熱処理を５３５℃で行ったものは、透磁率μ_core（２５）が５００，０００で、角形比Ｂｒ／Ｂｍが４６．９％、飽和磁歪が２ｐｐｍであった。一次熱処理を５４０℃で行ったものは、透磁率μ_core（２５）が６６８，０００で、角形比Ｂｒ／Ｂｍが４７．８％、飽和磁歪が２ｐｐｍであった。一次熱処理を５４５℃で行ったものは、透磁率μ_core（２５）が６６２，０００で、角形比Ｂｒ／Ｂｍが４９．９％、飽和磁歪が２ｐｐｍであった。

図１は、巻磁心を、−２５℃、２５℃、１００℃下で測定した時の透磁率μ_core（−２５）、μ_core（２５）、μ_core（１００）を、μ_core（２５）に対する変化率として示したものである。

一次熱処理の最高温度を、５２０℃、５３５℃、５４０℃、５４５℃として得られた巻磁心は、いずれも、周波数ｆ＝５０Ｈｚ、振幅Ｈ＝１．０アンペア／メートル（Ａ／ｍ）の交流磁場が印加された状態において温度Ｔで測定した時の透磁率をμ_core（Ｔ）としたとき、下記（式３）、（式４）を満たす。
（式３）０＜（μ_core（−２５）−μ_core（２５））／μ_core（２５）、
（式４）−０．２５≦（μ_core（１００）−μ_core（２５））／μ_core（２５）＜０、

図１の透磁率の変化率を表１に示す。

次に、巻磁心の積層面（面積１３２ｍｍ²）に、接着剤（東レ・ＤＯＷＣＯＲＮＩＮＧ（Ｒ）製ＳＥ９１６８ＲＴＶ、ショアＡ硬さ４４）を、等角度毎に０．０４、０．０５、０．０６ｇずつ、２、３、４箇所に塗布したものをそれぞれ作製した。

その後、図１５に示すように、接着剤１６を介して巻磁心１３とケースの本体１４を接着し、その後、蓋１２を本体１４に接着し、磁心ユニット１１とした。

本体１４は、外径が２５ｍｍ、内径が８ｍｍ、高さが１３ｍｍ（いずれも内寸法）の空間１４ａ（溝）が環状に形成された形状である。蓋１２は、本体１４の開口をふさぐようドーナツ状の板材で形成されている。どちらの部材も、材質は、ポリアミド６６（ＰＡ６６）である。

なお、接着剤を０．０５ｇずつ塗布した磁心ユニットは、接着後の巻磁心とケースを剥離したところ、接着剤が塗布された面積は、２箇所に塗布されたものでは４８ｍｍ²であり、３箇所に塗布されたものでは７７ｍｍ²であり、４箇所に塗布されたものでは８６ｍｍ²であった。この時の接着剤の面積率は、３６．４％、５８．３％、６５．２％である。

図２〜図５は、透磁率μ_unit（２５）に対する、μ_unit（−２５）、μ_unit（１００）の変化率を示したものである。図２は、一次熱処理を５２０℃で行った巻磁心を用いた磁心ユニットで測定したもの、図３は、一次熱処理を５３５℃で行った巻磁心を用いた磁心ユニットで測定したもの、図４は、一次熱処理を５４０℃で行った巻磁心を用いた磁心ユニットで測定したもの、図５は、一次熱処理を５４５℃で行った巻磁心を用いた磁心ユニットで測定したものである。

いずれの磁心ユニットも、透磁率μ_unit（Ｔ）が、下記（式１）、（式２）を満たす、温度特性に優れたものである。
（式１）−０．２８≦（μ_unit（１００）−μ_unit（２５））／μ_unit（２５）≦０．１
（式２）−０．２８≦（μ_unit（−２５）−μ_unit（２５））／μ_unit（２５）≦０

図２〜図５の透磁率の変化率を表２に示す。

図６は、接着剤の面積率（横軸）と、μ_unit（２５）に対する高温側（１００℃）の透磁率μ_unit（１００）の変化率を一次熱処理温度別にプロットした図である。一次熱処理の温度が高くなるにつれ、透磁率μ_unit（１００）が減少する。５４５℃で処理した磁心ユニットは、μ_unit（２５）に対するμ_unit（−２５）の透磁率の減少率が−２５．１％となるが、−２８％を超えない。

図２から明らかなように、一次熱処理の温度が５２０℃で処理された磁心ユニットは、μ_unit（２５）に対してμ_unit（−２５）が減少するが、一方でμ_unit（１００）は増加する。−２５℃から１００℃の範囲での透磁率の最大差は、μ_unit（２５）に対するμ_unit（−２５）の減少分と、μ_unit（１００）の増加分の和となるので、この磁心ユニットは、透磁率の最大差が大きくなる傾向にあるが、カレントトランス用の磁心ユニットに要求される温度特性としては許容範囲内である。

また、図７は、接着剤の面積率（横軸）と、μ_unit（２５）に対する低温側（−２５℃）の透磁率μ_unit（−２５）の変化率を一次熱処理温度別にプロットした図である。巻磁心の積層面における接着剤の面積率が５０％以下の巻磁心は、μ_unit（−２５）の透磁率の変化率が、面積率が５０％超の巻磁心のものより小さい。

但し、５２０℃で処理された磁心ユニットは、後述するように、磁心ユニットを１００℃で１００時間保持した後の透磁率μ_unit（２５）の変化率が±６％を超えるため、高温での経時変化が小さいものを求められる場合には、一次熱処理の温度をさらに高い温度にすることが好ましい。

図３、図４に示すように、一次熱処理を５３５℃、及び、５４０℃で行った巻磁心を用いた磁心ユニットは、さらに温度特性に優れており、透磁率μ_unit（Ｔ）が、下記（式１'）、（式２’）を満たす。
（式１'）−０．２０≦（μ_unit（１００）−μ_unit（２５））／μ_unit（２５）≦０
（式２'）−０．２０≦（μ_unit（−２５）−μ_unit（２５））／μ_unit（２５）≦０

つまり、μ_unit（２５）に対する、μ_unit（−２５）及びμ_unit（１００）両方での変化率が、２０％以下に抑えられている。

図５に示すように一次熱処理の温度が５４５℃で処理された巻磁心を用いた磁心ユニットは、μ_unit（２５）に対する、μ_unit（−２５）及びμ_unit（１００）の少なくとも一方での変化率が、５３５℃、及び、５４０℃で処理された磁心ユニットよりも大きいが、その低下率は２８％以下に抑えられている。

（実施例２）
磁心材に、最高温度が５４０℃の一次熱処理を行い、その後、実施例１と同様に、図１３に示す温度パターン及び磁場の印加パターンで二次熱処理を行った。この巻磁心の一方の積層面に、接着剤（東レ・ＤＯＷＣＯＲＮＩＮＧ（Ｒ）製ＳＥ９１６８ＲＴＶ、ショアＡ硬さ４４）を等角度毎に２箇所、３箇所、４箇所に分けて塗布した。接着剤の量は１箇所に対して０．０２ｇ、０．０３ｇ、０．０４ｇ、０．０５ｇ、０．０６ｇと変え、計１５パターンの方法で接着剤を塗布した。この巻磁心をケースに接着して図１５に示す磁心ユニットとした。接着剤が塗布された面積率と、巻磁心とケースの接着強度（引張強度）の関係を調べたところ、図１４に示すように、接着剤の面積率が大きくなるほど接着強度が向上しやすい傾向が有った。

（実施例３）
磁心材に、最高温度が５２０℃、５３５℃、５４０℃、５４５℃の一次熱処理を行い、その後、実施例１と同様に、図１３に示す温度パターン及び磁場の印加パターンで二次熱処理を行った。この巻磁心の一方の積層面に、接着剤を等角度毎に２箇所に塗布し、かつ、接着剤の量を１箇所に０．０２ｇ、０．０６ｇと変えて塗布したものに対し、磁心ユニットのμ_unit（２５）に対するμ_unit（−２５）及びμ_unit（１００）の変化率を確認した。

なお、測定後の磁心ユニットから、ケースと巻磁心を分離し、接着剤の面積率を測定したところ、接着剤の量を１箇所に０．０２ｇとした磁心ユニットは、接着剤の面積率が３１．７％であった。また、接着剤の量を１箇所に０．０６とした磁心ユニットは、接着剤の面積率が３９．８％であった。

測定結果を、図９、図１０に示す。接着剤の面積率が３１．７％及び３９．８％のどちらの磁心ユニットも、飽和磁歪は１ｐｐｍを超えるものの、磁心ユニットのμ_unit（２５）に対するμ_unit（−２５）及びμ_unit（１００）の変化率が、下記（式１）、（式２）を満たす、温度特性に優れたものである。
（式１）−０．２８≦（μ_unit（１００）−μ_unit（２５））／μ_unit（２５）≦０．１
（式２）−０．２８≦（μ_unit（−２５）−μ_unit（２５））／μ_unit（２５）≦０

（実施例４）
図８は、磁心ユニットを、１００℃で１００時間保持した後の透磁率μ_unit（２５）の変化率（以後、高温経時変化率Δμという）を一次熱処理温度別にプロットした図である。横軸は接着剤の面積率であり、縦軸は高温経時変化率Δμである。

なお、測定した磁心ユニットは、巻磁心の積層面における接着剤（東レ・ＤＯＷＣＯＲＮＩＮＧ（Ｒ）製ＳＥ９１６８ＲＴＶ、ショアＡ硬さ４４）の面積率を３１．６％、３６．４％、５８．５％、６５．２％としたものである。表３は図８のプロットした点の数値である。接着剤の面積率が５０％を超えると、高温経時変化率Δμが±６％を超えるものが出ている。

一方で、一次熱処理の最高温度が５４５℃と５４０℃と５３０℃の磁心ユニットでは、高温経時変化率Δμが６％以下になっている。

これらの点から判断すると、高温経時変化率Δμが６％以内の磁心ユニットを製造するためには、（１）接着剤の面積率を５０％以下にした、若しくは、（２）一次熱処理の最高温度を５３０℃以上（５３５℃、５４０℃、５４５℃）とした製造方法が好ましいことが判る。なお、量産による特性のばらつきを考慮すれば、上記（１）及び（２）のどちらの条件も満たす製造方法とすることが好ましいと言える。

（実施例５）
図１１は、二次熱処理における、磁場を印加した状態での最高温度（図１３においては、降温中において磁場の印加が開始される温度）（横軸）と、二次熱処理後の巻磁心の透磁率μ_core（２５）（縦軸）との関係を示す図である。

最高温度が高いほど、得られる透磁率は低下する傾向にあり、最高温度と得られる透磁率はほぼ比例関係である。この測定結果から、透磁率μ_unit（２５）が４０００００以上７０００００以下のものを得るには、磁場を印加した状態での二次熱処理の最高温度を、２２５℃以上２７０℃以下とすれば良いことが判る。この最高温度の下限が２３０℃であれば、さらに透磁率μ_unit（２５）が４０００００以上の巻磁心を得やすい。また、上限が２６５℃であれば、さらに透磁率μ_unit（２５）が7０００００以下の巻磁心を得やすい

（実施例６）
接着剤のショアＡ硬さが温度特性に与える影響を調査した。

Ｆｅ基非晶合金薄帯は、実施例１と同じものを用いた (原子％で、Ｃｕ：１％、Ｎｂ：３％、Ｓｉ：１５％、Ｂ：７％、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる合金組成であり、幅５０ｍｍ、厚さ１８μｍ)。

このＦｅ基非晶合金薄帯を、幅６ｍｍにスリット（裁断）した後、外径２０ｍｍ、内径１０ｍｍに巻回し（高さ１０ｍｍ）、磁心材を作製した。

作製した磁心材に、一次熱処理を行った。一次熱処理は無磁場中で行った。まず、３０分で４５０℃まで昇温し、３０分保持した後、２４０分かけて最高温度５３０℃まで昇温した。その後、この最高温度で６０分保持した後、室温まで放冷した。

その後、二次熱処理を行った。まず、６０分で２５０℃まで昇温し、２５０℃で３０分間保持した。但し、ここまでの過程は無磁場中で行った。その後、６０分で１５０℃まで降温するが、降温を開始した直後から１５９．５ｋＡ／ｍの磁場を３０分印加した。磁場の印加方向は合金薄帯の幅方向すなわちコアの高さ方向とした。その後は無磁場中で加熱せず炉内に保持したまま室温まで放冷した。なお、この二次熱処理は、酸素濃度が１０ｐｐｍ以下（２ｐｐｍ）の雰囲気中で行った。これにより、ナノ結晶合金からなる巻磁心が得られた。

この巻磁心の一方の積層面に、接着剤を等角度毎に４箇所に分けて塗布した。接着剤の量は１箇所に対して０．０２ｇとした。

なお、接着剤は、ショアＡ硬さが２０、４４、５０、７０のものを用いた（サンプルＡ〜Ｄ）。サンプルＢの接着剤を使用した磁心ユニットは３個作製し、それ以外は２個ずつ作製した。

巻磁心とケースを接着する前後で、図１６の測定システムにおいて、デジタルマルチメータ（ＤＭＭ）５６により電圧値Ｖｏ（Ｖ）を測定し、電圧値Ｖｏ（Ｖ）の変化率を算出した。表４に、測定結果を示す。

ショアＡ硬さが５０のサンプルＣを用いた場合、電圧値Ｖｏの変化率は２０％を超えていた。ショアＡ硬さが４４のサンプルＢを用いた場合、電圧値Ｖｏの変化率は１０％以下であった。また、ショアＡ硬さが２０のサンプルＡを用いた場合も、電圧値Ｖｏの変化率は１０％以下であった。サンプルＡ、サンプルＢを用いた磁心ユニットのＶｏの変化率は最大でも８％である。

ショアＡ硬さが２０のサンプルＡを用いた磁心ユニットは、巻磁心とケースを接着する前後で、Ｖｏが増える方に変化するのに対し、ショアＡ硬さが４４のサンプルＢ率を用いた磁心ユニットは、Ｖｏが減る方に変化した。このことから、ショアＡ硬さが両者の中間にあるは、Ｖｏの変化率が８％以下であり、これらの接着剤を用いることでさらに巻磁心の温度特性を改善できることが推測できる。

（実施例７）
２段熱処理で得られる巻磁心は、後述するように、保磁力が小さいと温度特性が向上するため、ナノ結晶化が開始される温度域での昇温速度を変えることで保磁力Ｈｃを低減することが可能か、調査した。

実施例６と同様の一次熱処理の温度パターンにおいて、４５０℃から最高温度５３０℃までの昇温速度を、０．３７５℃／ｍｉｎ、０．５℃／ｍｉｎ、０．７５℃／ｍｉｎ、１℃／ｍｉｎ、１．５℃／ｍｉｎ、２℃／ｍｉｎ、３℃／ｍｉｎとした。それ以外は実施例６と同様にして、磁心ユニットを作製し、この磁心ユニットの保磁力Ｈｃを測定した。

前記のように、２段熱処理で得られる巻磁心は、保磁力が小さいと温度特性が向上することが確認できている。図１７は一次熱処理と二次熱処理の温度パターンを変えた場合の、巻磁心の（μ_core（１００）−μ_core（２５））／μ_core（２５）を測定した結果である。２段熱処理で得られる巻磁心は、保磁力が低下するほど（μ_core（１００）−μ_core（２５））／μ_core（２５）で示される温度特性が低下する傾向があることが確認できている。

また、上記したように、巻磁心の（μ_core（１００）−μ_core（２５））／μ_core（２５）の範囲を、−０．２５≦（μ_core（１００）−μ_core（２５））／μ_core（２５）＜０とすることが、磁心ユニットとした後の温度特性を改善することに繋がる。好ましい範囲は、上記したように、−０．２０≦（μ_core（１００）−μ_core（２５））／μ_core（２５）≦０．０５である。

図１７から、巻磁心の（μ_core（１００）−μ_core（２５））／μ_core（２５）を、−２５％以上０％未満の範囲にするには、保磁力Ｈｃを０．４Ａ／ｍ以上０．７５Ａ／ｍ以下とすればよいことが分かる。また、巻磁心の（μ_core（１００）−μ_core（２５））／μ_core（２５）を、さらに好ましい−２０％以上−５％以下の範囲にするには、保磁力Ｈｃを０．５Ａ／ｍ以上０．６５Ａ／ｍ以下とすればよいことが分かる。

図１８は、昇温速度と巻磁心の保磁力の関係を示した図である。

昇温速度が０．３７５℃／ｍｉｎから３／ｍｉｎの範囲の全てで、巻磁心の保磁力Ｈｃが０．４Ａ／ｍ以上０．７５Ａ／ｍ以下であり、この昇温速度の範囲であれば、巻磁心の（μ_core（１００）−μ_core（２５））／μ_core（２５）の範囲を、−０．２５≦（μ_core（１００）−μ_core（２５））／μ_core（２５）＜０とすることが容易である。

また、昇温速度が２℃／ｍｉｎ以下であれば、巻磁心の保磁力Ｈｃが０．４Ａ／ｍ以上０．６５Ａ／ｍ以下であり、この昇温速度の範囲であれば、巻磁心の（μ_core（１００）−μ_core（２５））／μ_core（２５）の範囲を、−０．２０≦（μ_core（１００）−μ_core（２５））／μ_core（２５）≦−０．０５とすることが容易である。

なお、図１８では、昇温速度が１．５℃／ｍｉｎ以下であれば保磁力Ｈｃが０．６１Ａ／ｍ以下にさらに下がり、かつ、昇温速度が０．３７５℃／ｍｉｎでも保磁力Ｈｃが０．５５Ａ／ｍを下回ることはないので、巻磁心の（μ_core（１００）−μ_core（２５））／μ_core（２５）の範囲をさらに狭めることができると推察される。

また、図１８の測定点の近似曲線（３次数の多項式近似曲線）を見ると、昇温速度が１．２℃／ｍｉｎ以下であれば、保磁力Ｈｃが０．３７５℃／ｍｉｎでの数値とほぼ同じになり、かつ、昇温速度が０．３７５℃／ｍｉｎ以上１．２℃／ｍｉｎ以下の範囲で、保磁力Ｈｃが極小値を取るので、巻磁心の（μ_core（１００）−μ_core（２５））／μ_core（２５）の範囲をさらに狭めた範囲で安定的に製造できると推察される。昇温速度の上限が１．０℃／ｍｉｎであれば、さらに保磁力Ｈｃを低減できる。

本開示の磁心ユニットは、コモンモードチョークコイル、高周波トランス、パルストランス、カレントトランス等の磁心に好適に使用可能であり、例えば、カレントトランスに好適に使用され得る。

１１磁心ユニット
１２蓋
１２ａ天井面
１３巻磁心
１３ａ、１３ｂ積層面
１４本体
１４ａ空間
１４ｂ底面
１５ケース
１６接着剤

Claims

巻回されたナノ結晶合金薄帯を含む巻磁心と、
前記巻磁心の外形に対応する空間を有し、前記空間に前記巻磁心を収納するケースと、
前記空間の底面と、前記巻磁心の積層面との間に配置され、前記巻磁心と前記底面とを接着している接着剤と、
を備え、
前記ナノ結晶合金薄帯は、１ｐｐｍより大きい飽和磁歪を有し、
前記ケースに接着された状態の前記巻磁心に、周波数ｆ＝５０Ｈｚ、振幅Ｈ＝１．０アンペア／メートル（Ａ／ｍ）の交流磁場が印加された状態において温度Ｔ℃で測定した時の透磁率をμ_unit（Ｔ）としたとき、
透磁率μ_unit（２５）が４０００００以上であり、かつ、下記（式１’）、（式２’）
（式１’）−０．２０≦（μ _unit （１００）−μ _unit （２５））／μ _unit （２５）≦０
（式２’）−０．２０≦（μ _unit （−２５）−μ _unit （２５））／μ _unit （２５）≦０
を満たす、磁心ユニット。
前記磁心ユニットを１００℃で１００時間保持する前の前記透磁率μ_unit（２５）と、前記磁心ユニットを１００℃で１００時間保持下後前記透磁率μ_unit（２５）との変化率Δμが±６％以内である、請求項１に記載の磁心ユニット。
前記透磁率μ_unit（２５）が７０００００以下である、請求項１または２に記載の磁心ユニット。
前記巻磁心の前記積層面は、前記巻磁心の積層面の面積に対して３０％以上５０％以下の範囲で、前記接着剤により前記ケースに接着されている、請求項１から３のいずれかに記載の磁心ユニット。
前記接着剤は、１０以上５０未満のショアＡ硬さを有する、請求項１から４のいずれかに記載の磁心ユニット。
前記ナノ結晶合金薄帯は、
一般式：（Ｆｅ_1-aＭ_a）_{100-x-y-z-α-β-γ}Ｃｕ_xＳｉ_yＢ_zＭ’_αＭ”_βＸ_γ（原子％）（ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであり、Ｍ’はＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ及びＷからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、Ｍ”はＡｌ、白金族元素、Ｓｃ、希土類元素、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｒｅからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、ＸはＣ、Ｇｅ、Ｐ、Ｇａ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｅ、Ａｓからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、ａ、ｘ、ｙ、ｚ、α、β及びγはそれぞれ０≦ａ≦０．５、０．１≦ｘ≦３、０≦ｙ≦３０、０≦ｚ≦２５、５≦ｙ＋ｚ≦３０、０≦α≦２０、０≦β≦２０及び０≦γ≦２０を満たす。）により表される組成を有する合金からなる、請求項１から５のいずれかに記載の、磁心ユニット。
請求項１から６のいずれかに記載の磁心ユニットを含む、カレントトランス。
一般式：（Ｆｅ_1-aＭ_a）_{100-x-y-z-α-β-γ}Ｃｕ_xＳｉ_yＢ_zＭ’_αＭ”_βＸ_γ（原子％）（ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであり、Ｍ’はＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ及びＷからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、Ｍ”はＡｌ、白金族元素、Ｓｃ、希土類元素、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｒｅからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、ＸはＣ、Ｇｅ、Ｐ、Ｇａ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｅ、Ａｓからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、ａ、ｘ、ｙ、ｚ、α、β及びγはそれぞれ０≦ａ≦０．５、０．１≦ｘ≦３、０≦ｙ≦３０、０≦ｚ≦２５、５≦ｙ＋ｚ≦３０、０≦α≦２０、０≦β≦２０及び０≦γ≦２０を満たす。）により表される組成を有し、非晶質合金薄帯が巻かれた磁心材を用意する工程と、
前記磁心材に、無磁場中で結晶化開始温度以上で加熱する一次熱処理であって、前記加熱の最高温度が、５３０℃以上５４５℃未満である、一次熱処理と、結晶化開始温度よりも低い温度で加熱する二次熱処理とを施し、二次熱処理工程中に磁路に対して直交する方向に磁場を印加する工程を有することによって、飽和磁歪が１ｐｐｍより大きい飽和磁歪を有し、周波数ｆ＝５０Ｈｚ、振幅Ｈ＝１．０アンペア／メートル（Ａ／ｍ）の交流磁場が印加された状態において温度Ｔ℃で測定した時の透磁率をμ_core（Ｔ）としたとき、
透磁率μ_core（２５）が４０００００以上であり、かつ、下記（式３）、（式４’）
（式３）０＜（μ_core（−２５）−μ_core（２５））／μ_core（２５）
（式４’）−０．２０≦（μ _core （１００）−μ _core （２５））／μ _core （２５）≦−０．０５
を満たす巻磁心を得る工程と、
前記巻磁心の外形に対応する空間を有するケースと、前記巻磁心の積層面との間に接着剤を配置し、前記ケースと前記巻磁心とを接着する工程と、
を含む、磁心ユニットの製造方法。
前記二次熱処理の最高温度が２２５℃以上２７０℃以下である請求項８に記載の磁心ユニットの製造方法。
前記一次熱処理において、結晶化開始温度での昇温速度が、５℃／ｍｉｎ以下である請求項８または９に記載の磁心ユニットの製造方法。
前記接着剤は、前記巻磁心の積層面の面積に対して３０％以上５０％以下の範囲で、前記積層面に配置して、前記巻磁心を前記ケースに接着する、請求項８から１０のいずれかに記載の磁心ユニットの製造方法。
前記接着剤は、１０以上５０未満のショアＡ硬さを有する請求項８から１１のいずれかに記載の磁心ユニットの製造方法。
請求項８から１２のいずれかの磁心ユニットの製造方法によって磁心ユニットを作製する工程と、
前記磁心ユニットに導線を巻回させる工程と、
を含むカレントトランスの製造方法。