JPH02280305A - アモルファス巻磁心 - Google Patents

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］ 本発明はアモルファス巻磁心に関し、更に詳しくは、特
に高電圧下で使用されるアモルファス巻磁心に関するも
のである。

［従来の技術］ アモルファス金属薄帯を巻回、熱処理して作製されるア
モルファス巻磁心は、高周波特性に優れるため各種磁性
部品への応用が進んでいる。アモルファス巻磁心の中で
特に高電圧下で使用されるものについては、金属薄帯の
層間絶縁が必要となる場合があり、従来はエポキシ樹脂
などの耐熱性樹脂を金属薄帯表面に予めコーティングを
行なう方法やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フ
ィルムを金属薄帯と共に重ねて巻回する方法などが用い
られている。またこれらの樹脂コーティングやフィルム
積層巻回は、磁気特性の改善のために行なう熱処理によ
ってアモルファス金属薄帯が脆化し機械強度が低下する
ため、その補強を目的として行なわれる場合もある。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記の方法には次のような課題が存在している
。

樹脂コーティング法ではピンホールの発生が起こり易く
絶縁の信頼性に劣り、信頼性を上げるためにコーティン
グ厚さを厚くすると巻磁心内の金属の占積率が低下する
という問題があり、また従来使用されてきたエポキシ樹
脂では耐熱温度は３００℃程度までであるため、磁気特
性改善のための十分な熱処理ができないという問題もあ
った。

ＰＥＴフィルムを積層巻回する方法では、ＰＥＴ樹脂の
融点が２６５℃であるため、それ以上の温度では熱処理
ができないことが大きな欠点であった。一方、ＰＥＴフ
ィルムより耐熱性の高いフィルムとしてはポリイミドフ
ィルムがあり、熱分解温度は５５０℃〜６５０℃程度と
耐熱性は十分である。しかしポリイミドフィルムはその
製造方法の特徴から本発明のような薄いフィルムが極め
て製造しにくく、仮りに製造されても非常に高価で取扱
いにくいためこれを眉間絶縁に使用することは現実性に
乏しいと言える。

本発明は以上の課題を改善し、層間絶縁信頼性に優れ、
アモルファス金属の占積率が高く、磁気特性が良好なア
モルファス巻磁心を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、アモルファス金属薄帯と耐熱フィルムを共に
巻回してなるアモルファス巻磁心において、該耐熱フィ
ルムが厚さ２μｍ以上２０μｍ以下、ヤング率が３００
　（ｋｇ／ｍｍ２）以上、熱軟化温度が３００℃以下の
芳香族ポリアミドフィルムであることを特徴とするもの
である。

本発明におけるアモルファス金属薄帯とは、公知の液体
急冷法によって製造される合金薄帯で、その組成式は例
えば、 （Ｆ　ｅ　１−ａ　Ｍ−）　１００−ｉ−ｙ　Ｓ　ｌ　
ｘ　Ｂｙ　　（原子％）で表わされ、ここでＭはＴｉ、
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ。

Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ。

Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｙ。

希土類元素から選ばれる少なくとも１種から成り、０≦
α≦０．　２．　Ｘ≦２０，５≦ｙ≦２５．１５≦ｘ十
ｙ≦３０の関係を有するものを挙げることができる。薄
帯の厚さとしては５〜５０μｍ程度である。

本発明の芳香族ポリアミドフィルムは次の一般式で表わ
される繰返し単位を少なくとも８０％以上含む芳香族ポ
リアミド樹脂から成るフィルムで弗る・ 一般式　−ＮＨ−Ａｒ１−ＮＨＣＯ−Ａｒ２−および／
または　−ＮＨＡｒ３　ｃ。

ここで％　Ａｒ１．Ａｒ２　、Ａｒ３は例えば、などが
挙げられ、Ｘ、　Ｙは Ｈ３ コ −ｏ−、−ｃｏ−，ｓｏ。−−Ｓ−−Ｃ−目 Ｈ３ から選ばれ、更にこれらの芳香環上の水素原子の一部が
、ハロゲン基、０１〜Ｃ１のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ３の
アルコキシ基などの置換基で置換されているものを含み
、また、重合体を構成するアミド結合中の水素が他の置
換基によって置換されているものも含む。

重合体は、芳香族二数クロライドと芳香族ジアミンある
いは芳香族ジイソシアネートと芳香族ジカルボン酸の反
応によって重合される。

特性面からは上記の芳香環がパラ位で結合されたものが
、全芳香環の５０％以上、好ましくは７５％以上を占め
る重合体が、フィルムの剛性が高く耐熱性も良好となる
ため好ましい。また吸湿率を小さくする点からは、芳香
環上の水素原子の一部がハロゲン基で置換された芳香環
が全体の３０％以上である重合体が好ましい。

本発明では芳香族ポリアミドフィルムの厚さは２μｍ以
上２０μｍ以下、好ましくは２μｍ以上１０μｍ以下で
ある。２μｍより薄いと取扱い性が著しく悪化し、加工
中に生じる傷などによる絶縁欠陥が発生して好ましくな
く、また２０μｍより厚いとアモルファス巻磁心の金属
の占積率が低下するため好ましくない。またポリイミド
フィルムでは２０μｍ以下のフィルムは製造が困難にな
るのに対して芳香族ポリアミドフィルムでは剛性が大き
いために本発明のような厚さでも製造が容易である。

またフィルムのヤング率は３００　（ｋｇ／ｍｍ２）以
上、好ましくは５００　（ｋｇ／ｍｍ２）以上であるこ
とが必要である。先に規定した厚さにおいてヤング率が
３００　（ｋｇ／　ｍｍ２）より小さいと、フィルムの
スティフネス（腰の強さ）が低下して皺などが金属薄帯
と共に巻回する時に生じ易く、均一な巻回が阻げられ、
また巻回時の張力によるフィルム歪みが大きくなり、こ
れが残留応力として残るために巻磁心の磁気特性を悪化
させるために好ましくない。

さらに本発明ではフィルムの熱軟化点は３００℃以下、
好ましくは２５０℃以下である。ここで熱軟化点とは、
０．　５　（ｋｇ／ｍｍ２）の荷重下でフィルムを５（
℃／分）の速度で昇温したとき、フィルムの伸びが原長
の１０％となる時の温度を意味する。アモルファス金属
とフィルムを・重ねて巻回した後に熱処理する場合、フ
ィルムの収縮に伴う残留歪みが大きいと、熱処理後の巻
磁心の磁気特性は劣ったものとなる。しかし検討の結果
、単にフィルムの収縮が小さい（無荷重下で）ことと得
られる磁気特性との相関はあまり強くなく、むしろ高温
下でのフィルムの成形性のような特性が重要であること
が判明した。実際の使用状態でフィルムは金属薄帯に挟
まれて定長状態にあり、加熱されるに従いフィルムには
収縮応力が発生する。

さらに高温となってフィルムが軟化状態（荷重方向に容
易に変形するような状態）になるとこの収縮応力は緩和
され、結果として巻磁心の内部歪みは小さくなるものと
考えられる。したがって前記の熱軟化点が３００℃以下
の場合には熱処理後の巻磁心の磁気特性は良好となるが
、例えば熱軟化点がそれ以上のポリイミドフィルムでは
、無荷重下の熱収縮率は小さいものの、熱処理後の磁気
特性は劣ったものとなり好ましくない。

巻磁心の使用中にフィルムが吸湿すると絶縁性能が低下
するため、フィルムの吸湿率は３．０％以下であること
が好ましく、吸湿率はポリマーの構成単位および製膜条
件によって左右される。

本発明のアモルファス巻磁心の製造方法を以下に説明す
る。

使用する芳香族ポリアミドフィルムは芳香族ポリアミド
樹脂を溶媒に溶解させたポリマー溶液からフィルムを成
形する公知の溶液製膜法によって製造される。芳香族ポ
リアミド樹脂の重合は、Ｎメチルピロリドン（ＮＭＰ）
やジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）などのアミド系溶
媒中での低温溶液重合法や水系媒体を用いた界面重合法
などの重合法で行なうことができる。次に重合で得られ
たポリマー溶液を直接に、あるいはポリマーを単離した
後に溶媒に再溶解したポリマー溶液からフィルムを製膜
する。

溶液製膜法には、乾式、湿式、乾湿式などの区別がある
が、いずれでもよく特に限定されない。

通常、製膜工程中でフィルムは２５０℃〜３５０℃で０
．１〜１０分間程度の熱処理とフィルム長手方向と幅方
向に１．０〜５．０倍程度の延伸が施されるが、本発明
では高温下でのフィルムの寸法安定性を良好にするため
に、熱処理は高温で長時間、延伸は低延伸倍率であるこ
とが好ましい。

アモルファス巻磁心は、前述の芳香族ポリアミドフィル
ムをテープ状にスリットしたものと、テプ状のアモルフ
ァス金属薄帯とを重ねて巻回して環状にした後、通常ア
モルファス金属の磁気特性を向上させるための熱処理を
施し製造される。

ここで熱処理条件はアモルファス金属の組成および目的
とする用途における要求特性に応じて決定されるが、−
船釣には３００℃〜４５０℃１０゜１〜５時間程度の範
囲から適宜選択され、金属薄帯とフィルムの酸化を防ぐ
ために窒素、アルゴン。

ヘリウムなどの不活性ガス中で行なうことが好ましい。

更に加熱を数次に分ける多段加熱、製造された巻磁心が
使用中に磁化される方向に磁界をかけながら熱処理する
方法などがとられることもある。

熱処理後のアモルファス巻磁心は使用法に応じてコアケ
ースに入れたり、外面にエポキシ系樹脂をコーティング
するなどされる。

［用途］ 以上のようにして得られたアモルファス巻磁心は、トロ
イダルコア、矩形コア、カットコアなどの形状で、パル
スト・ランス、昇圧トランス、配電用トランス、各種イ
ンバータ用高周波トランス、チョークコイル、スイッチ
ング電源用部品などに使用され、特に高電圧用の磁心と
して好適に使用される。

［特性の評価方法］ 本発明の特性値の評価方法は次のとおりである。

（１）ヤング率 テンシロン型引張り試験機により、２５℃、５０％ＲＨ
における歪・応力曲線の伸度２％の位置における接線の
勾配から求めた。サンプルは幅１０ＩＩｌ！Ｄ１長さ（
クランプ間隔）１００ｍｍとし、引張り速度は５００（
ｎ＋ｎ＋／分）で行なった。

（２）熱軟化温度 熱機械分析計（ＴＭＡ）において、フィルム片を０．５
（ｋｇ／ｍｌ１１２）の荷重がかかるようにセットし、
室温から５（℃／分）の昇温速で加熱した時のフィルム
伸びを測定した。この伸びが試験片の原長に対して１０
％となった時の温度を熱軟化温度とした。

［実施例］ 本発明を実施例に基づいて説明する。

実施例Ｉ Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）中に芳香族ジアミン成
分として９０モル％に相当する２−クロル−Ｐ−フェニ
レンジアミンと１０モル％に相当する４、４′　−ジア
ミノジフェニルエーテルとを溶解させ、これに芳香族二
酸クロリド成分として２０モル％に相当するテレフタル
酸クロリドと８０モル％に相当する２−クロルテレフタ
ル酸クロリドを添加し、２時間撹拌して重合を完了した
。

これを水酸化カルシウムで中和し、ポリマ濃度１０重量
％、粘度３０５０ポイズの芳香族ポリアミド溶液を得た
。

このポリマー溶液をステンレズ製のエンドレスベルト上
に流延し、１３０℃の熱風で５分間加熱してベルトから
連続的に剥離した。次に水槽へフィルムを導入して残存
溶媒と中和で生じた塩化カルシウムの抽出を行ない、テ
ンターで水分の乾燥と熱処理を行なって厚さ７．５μＩ
ｎの芳香族ポリアミドフィルムを得た。この間にフィル
ム長手方向と幅方向に各々１．２倍、１．３倍の延伸を
行ない、熱処理は３２０℃で１．５分間行なった。

得られたフィルムの物性値はフィルム長手方向、幅方向
各々について、ヤング率が１２００（ｋｇ／ｍ１１１２
）、１１５０（ｋｇ／ｍｍ２）、長手方向について測定
した熱軟化温度は２４５℃であった。

次に組成比（Ｆｅ６７ＣＯｔａＢｔ４Ｓｉｔ）（原子％
）、厚さ２８μｍ１幅２５ｍｍの液体急冷法で製造され
たアモルファス金属薄帯と前記の芳香族ポリアミドフィ
ルムを幅２７鴎にスリットしたテレフタル酸とを重ねて
巻回して内径３５ｍｍ、外径５５ｍｍの環状に成形した
。これをＮ２ガス雰囲気中３６０℃で１時間熱処理を行
なった後、外面をエポキシ樹脂でコーティングしてアモ
ルファス巻磁心を作成した。

作成した巻磁心の１００ＫＨｚ、Ｂｍ＝２ＫＧのコア損
失Ｐ６は３９０ｋｗ／ｒｎ’と良好であった。

実施例２ 芳香族ジアミン成分として７０モル％の２−クロル−Ｐ
−フェニレンジアミンと３０モル％の４゜４′　−ジア
ミノジフェニルスルホンを用い、芳香族二酸クロリド成
分としてテレフタル酸クロリドを用いて、実施例１と同
様の方法で重合、製膜を行ない厚さ１５μｍの芳香族ポ
リアミドフィルムを得た。製膜中の延伸倍率はフィルム
長手方向、幅方向各々について１．２５倍、１．４倍、
熱処理は２９０℃で２．０分である。

得られたフィルムは長手方向、幅方向各々についてヤン
グ率が９８０　（ｋｇ／ｍｍ２）　、１０１０５０（／
ｍｍ２）　、長手方向についての熱軟化温度は２８５℃
であった。

次に実施例１と同様にしてアモルファス巻磁心を作成し
てコア損失（１００ｋＨｚ、２ｋＧ）を測定したところ
４２０　（ｋｗ／ｒｎ’）と良好であった。

比較例１ ピロメリット酸二無水物と４．４′　ジアミノジフェニ
ルエーテルとを原料モノマーとして製造された厚さ７．
５μｍの芳香族ポリイミドフィルムを用いて実施例１と
同様にしてアモルファス巻磁心を作成した。使用したフ
ィルムのヤング率はフィルム長手方向、幅方向各々３３
０ｋｇ／ｍｍ２３５０ｋｇ／ｍｍ２であり、熱軟化温度
は３５５℃であった。

作成された巻磁心のコア損失Ｐ、は９８０（ｋＷ／ｍ’
）（１００ＫＨｚ、Ｂｍ＝２ＫＧ）と大きく良好な磁気
特性ではなかった。

［発明の効果］ 以上のように、本発明のアモルファス巻磁心では、特定
の機械的、熱的性質を有する薄い芳香族ポリアミドフィ
ルムをアモルファス金属薄帯の層間絶縁物として使用す
るために、アモルファス金属を高温で熱処理することが
可能であり、また巻磁心中の金属の占積率も大きく、磁
気特性に優れたアモルファス巻磁心となる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　アモルファス金属薄帯と耐熱フィルムを共に巻回して
   なるアモルファス巻磁心において、該耐熱フィルムが厚
   さ２μｍ以上２０μｍ以下、ヤング率が３００（ｋｇ／
   ｍｍ＾２）以上、熱軟化温度が３００℃以下の芳香族ポ
   リアミドフィルムであることを特徴とするアモルファス
   巻磁心。