JPH01150447A - 高角形ヒステリシス軟磁性繊維及びその製造方法 - Google Patents

高角形ヒステリシス軟磁性繊維及びその製造方法

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JPH01150447A
JPH01150447A JP62310262A JP31026287A JPH01150447A JP H01150447 A JPH01150447 A JP H01150447A JP 62310262 A JP62310262 A JP 62310262A JP 31026287 A JP31026287 A JP 31026287A JP H01150447 A JPH01150447 A JP H01150447A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、高角形比且つ低保磁力を特徴とする高角形ヒ
ステリシス軟磁性繊維に関するものである。
[従来の技術] 珪素mなどの磁性材料は、交流励磁に適合する様に薄肉
のものを一定の形に打ち抜いた後複数枚を積層して使用
される。即ち交流励磁における渦電流損失及びヒステリ
シス損失を小さくする主旨であり、高周波数領域で磁性
材料が励磁される場合には、磁性材料をさらに細分割し
て鉄損の低減を図ると共に、透磁率の動特性を向上させ
る必要がある。
ところで技術革新が進むにつれて電子・電磁機器の小型
化・軽量化に対する要請は益々強くなっており、こうし
た要望に沿うため小型磁性材料に関する改良研究も盛ん
に行なわれている。
磁性機器を小型化し、あるいは細分割するための一つの
方法として、磁性材料を繊維状に形成することが考えら
れるが、繊維状磁性材料の磁気特性を高めるうえでは、
結晶粒界や不純物などの欠陥や内部歪を少なくして磁化
され易い構造にすることが大切である。しかもスイッチ
ング素子や磁見場幅器、磁気移相器、パルストランスな
どでは、角形性の優れたヒステリシスループを示すこと
が要求される場合が多く、高角形比で且つ低保磁力であ
ることが軟磁性材料の大きな要求特性とされている。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明は上記のような状況の下で、磁性材料からなる繊
維状物の結晶粒界や内部歪を極力少なくすることによっ
て、高角形比で且つ低保磁力という特性を備えた高角形
ヒステリシス軟磁性繊維を提供しようとするものである
[問題点を解決するための手段コ 本発明に係る高角形ヒステリシス軟磁性繊維は、直径が
100μm以下であり、且つ直流磁化状態において角形
比[B r / B s 、但しBrは残留磁束密度、
Bsは飽和磁束密度を意味する]が0.9以上、保磁力
が0.3エルステッド以下であるところに要旨を有する
ものであり、この様な高角形ヒステリシス軟磁性繊維は
、磁化の容易な磁性材料を使用し、溶融紡糸によって、
樹枝状晶の−次アームが繊維軸方向に対して角度20度
以内、好ましくは5度以内で揃った樹枝状組織を有する
直径100μm以下の磁性繊維を作製し、その後熱処理
によって結晶粒界や内部歪を極力少なくすることによっ
て得ることができる。
[作用及び実施例] 上記の様に本発明の高角形ヒステリシス軟磁性繊維は、
直径が100μm以下と非常に細いものであり、直流磁
化状態において保磁力は0.3以下と小さい値を示すば
か0.9以上という高レベルの角形比を有しており、軟
磁性材料として非常に優れたものである。ここで繊維の
直径を100μm以下に定めたのは、この値を超える大
径繊維では、追って詳述する如く繊維組織に十分な方向
性が与えられず、0.9以上といった高レベルの角形ひ
を得ることができないからである。また角形比を0.9
以上、保磁力を0.3以下と定めたのは、これらの値を
外れるものでは本発明の意図する高角形ヒステリシス軟
磁性材料としての要求特性を満足することができないか
らである。
本発明で使用される磁性材料としては種々のものが考え
られるが、中でも本発明の特徴を最も有効に発揮するの
はFe−3i系合金、Fe−Al系合金、Fe−5i−
Al系合金であり、これらの鉄合金中に適量の希土類金
属を1種または2種以上含有させたものも好ましいもの
として挙げられる。尚希土類金属として特に好ましいの
は、原子番号が57〜71のランタン系列から選択され
るものであって、具体的にはLa、Ce、Pr。
Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、D3’。
Ho、Er、Tm、Yb、Luであり、これらは単独で
含有させてもよく、あるいは2種以上を複合して含有さ
せることもできる。上記希土類金属の中でも特に好まし
いのはCeである。また本発明を実施するに当たっては
、軟磁性繊維の用途や要求特性に応じて更に他の成分を
配合することも可能である。
ところで前述の様な高角形比、低保磁力の軟磁性繊維の
製造方法は特に限定されないが、工業的に有利な方法と
しては、磁性材料を溶融紡糸して樹枝状晶の一次アーム
が繊維軸方向に対して20度以内の角度で揃って成長し
た軟磁性繊維とした後、これを熱処理して内部歪を除去
するとともに樹枝状晶を消失せしめ、均質化する方法が
挙げられる。
溶融紡糸法としては、たとえばガラス被覆紡糸法、水流
中紡糸法、回転液中紡糸法等が例示されるが、中でも特
に好ましいのは特開昭55−64948号公報に開示さ
れた様な回転液中紡糸法である。第1.2図はその方法
を例示する概略正面図及び−即断面側面図であり、回転
ドラム6を高速回転させることによってその内周面側に
冷却液体層8を形成する。そして該液体層8の液面9に
向けて、るつぼ1下面の噴出ノズル2から溶融した磁性
材料を噴出させ、磁性材料を細線状4にして急冷凝固さ
せながら回転ドラム6の内周をに巻き取っていく。図中
3は磁性材料を溶融させるためのヒーター、5は溶融磁
性材料噴出用の不活性ガス、7はモータ、10はベルト
を夫々示す。そして回転する冷却液体層の周速度を、噴
出ノズル2からの溶融磁性材料の噴出速度と実質的に同
一かまたはそれよりやや早くしておけば、断面均一性の
良好な磁性繊維が得られ易い。ここで使用される冷却液
体は純粋な液体の他、溶液、エマルジョン等のいずれで
あってもよいが、コスト及び冷却効率を総合すると最も
好ましいのは水である。回転ドラムは横向きでも縦向き
でもよいが、該ドラム中の冷却液体層の表面速度は30
0〜900m/min程度、溶融磁性材料の冷却液体層
への侵入角度は40〜80°、噴出ノズル2と冷却液体
層8の液面9との距離は0.5〜10mm程度が夫々好
適である。この場合、注意しなければならないのは、噴
出ノズル2の口径を100μm以下とし、紡糸される磁
性繊維の直径が100μm以下となるようにしなければ
ならないことである。しかして噴出ノズル2の口径が1
00μmを超える場合は、その内部組織において、繊維
軸方向に対する樹枝状晶−次アームの成長方向が20度
以内の角度で揃わなくなり、後述する様な熱処理に付し
て結晶粒界や内部歪を極力少なくしたとしても、角形比
0.9以上、保磁力0.3以下といった磁気特性を同時
に満たす様な磁性繊維は得られない。該繊維の直径を1
00μm以下とすることによって何故上述のような組織
が形成されるのか、その機構の詳細は明らかではないが
、得られた繊維の内部組織や結晶方位等の観察結果から
すると次の様に考えることができる。即ち、溶融磁性材
料の噴出流の太さの違いによって冷却液体層中における
冷却速度が変わり、結晶の生成及び成長状況が変化する
ことによって結晶の成長方向が繊維軸方向に揃い、その
後の熱処理で樹枝状晶が消失した後も一次アームの方向
性が保たれており結晶の方向性に好ましい影響を及ぼし
たためと推定される。
尚熱処理は、内部歪を解消すると共に急冷凝固時に生成
した樹枝状晶を実質的に消失せしめ、均質化の目的を果
たし得る様、磁性材料の種類に応じて適宜窓めるべきで
あるが、一般的な基準としては、繊維を溶融させること
なく短時間で均質化し得る様、[当該磁性材料の固相線
温度−10’C]よりも低く且つ[当該磁性材料の融点
のH1以上の温度の範囲で行なうのがよい。また熱処理
は、繊維表面の酸化を防止するため真空もしくはアルゴ
ン等の不活性ガス雰囲気で行なうことが望まれる。
第3図は、磁性材料としてFe−5,7重量%Si合金
を使用し、上記のような回転液中紡糸時における噴出ノ
ズルの口径(紡出繊維の直径に対応する)を190μm
または75μmに設定して磁性繊維とした後、1000
℃で1時間熱処理したものについて、繊維軸方向に最大
10エルステッドの直流磁場を印加したときの室温にお
ける直流磁化曲線を示したものである。第3図からも明
らかである様に保磁力は何れも0.3以下の低い値を示
しているが、直径75μmの細径繊維の角形比は0.9
9と殆んど1に近い値を示しているのに対し、角形比は
前者は0.87と低い値しか得られていない。
磁性繊維の直径を細くすることによって角形比が高めら
れる理由を解明するため、繊維の内部組織を調べてみた
ところ、次の様な事実が確認された。即ち直径100μ
mを超える大径の磁性繊維は、熱処理前の状態で樹枝状
晶の一次アームの成長方向が繊維軸方向に対して角度2
0度を超えるものが多数存在しているのに対し、直径1
00μm以下の細径磁性繊維における樹枝状晶の一次ア
ームの成長方向は繊維軸方向に対して全てが20度以内
の角度にあフた。そしてこれらをさらに熱処理して結晶
粒界や内部歪を減少させた後エッチピット法により結晶
方位を調べてみると、熱処理繊維の結晶方位は熱処理前
の組織を反映しており、大径磁性繊維には、特定の結晶
方位が繊維軸方向に対して20度を超えるものが多数存
在するのに対し、細径磁性繊維では、特定の結晶方位が
繊維軸方向に対して20度以内の角度で一様に揃ってい
ることが確認された。磁化の容易な方向は結晶方位と一
定の関係を有することが知られており、直径100μm
以下の細径磁性繊維では、前述の如く繊維軸方向に対し
て20度以内の角度で揃った熱処理前の樹枝状晶−次ア
ームが結晶粒界や内部歪の減少後も有効に反映されて、
磁化が容易で且つ極めて強い異方性をもった磁性繊維と
なり、これらが角形比の向上に好影響をもたらしたもの
と考えられる。
又結晶粒界が非常に少ないということはとりもなおさず
靭性や柔軟性にも優れたものであることを意味しており
、2次加工を含めて非常に取扱い易い材料である。
このようにして得られる高角形比、低保磁力の高角形ヒ
ステリシス軟磁性繊維は、−木のままで小型軟磁性材料
として利用できるだけでなく、適当な方法で絶縁皮膜を
施した当該繊維を多数束ね、高周波特性の優れた軟磁性
材料として使用することもできる。
例えば、当該軟磁性材料を磁気増幅器の磁心に応用すれ
ば、内部電圧降下の非常に小さい優れた性能の磁気増幅
器を作製することができる。
[発明の効果] 本発明は以上の様に構成されており、磁化の障害となる
結晶粒界や内部歪が非常に少なく、しかも高角形比、低
保磁力の要求特性を共に満足する軟磁性繊維を提供し得
ることになった。そしてこの高角形ヒステリシス軟磁性
繊維は、小型軟磁性材料として、或いは渦電流損失やヒ
ステリシス損失の非常に小さなものとして各種変圧器や
磁気増幅器の磁心材料として有用であり、更にはスイッ
チング素子など様々の電磁器分野に幅広く活用すること
ができる。
【図面の簡単な説明】 第1.2図は回転液中紡糸法を説明するための図であり
、第1図は概略正面図、第2図は一部断面側面図、第3
図は実施例で得た軟磁性繊維の室温における直流磁化曲
線(ヒステリシスループ)を示す図である。 1:るつぼ     2:噴出ノズル 3:ヒーター     4:細線 5:不活性ガス   6:回転ドラム 7:モータ     8:冷却液体 9:冷却液面    10:ベルト 第3図 磁束密度(キロガウス)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)直径が100μm以下であり、且つ直流磁化状態
    における角形比(Br/Bs)が0.9以上、保磁力が
    0.3エルステッド以下であることを特徴とする高角形
    ヒステリシス軟磁性繊維。 但しBr:残留磁束密度 Bs:飽和磁束密度
  2. (2)磁性材料を溶融紡糸し、樹枝状晶の一次アームが
    繊維軸方向に対して20度以内の角度で成長した樹枝状
    組織を有する繊維を、熱処理によって内部歪を除去する
    と共に樹枝状構造を消失させたものである特許請求の範
    囲第1項記載の高角形ヒステリシス軟磁性繊維。
JP62310262A 1987-12-08 1987-12-08 高角形ヒステリシス軟磁性繊維及びその製造方法 Expired - Lifetime JPH0688111B2 (ja)

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