JPH03125402A - 高周波用巻磁心 - 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〕 本発明は巻磁心に関し、更に詳しくは、１０ｋＨｚを超
えるような高周波領域の励磁のもとで使用されるアモル
ファス合金製の巻磁心に関する。

〔従来の技術〕

リボン形状を持つアモルファス合金の製造方法には、液
相温度以上に加熱された合金融液を高速で回転する銅製
の冷却ロール上にノズルから噴出させ、急冷固化させる
片ロール法と、互いに逆方向に高速回転する一対の銅製
冷却ロールの間隙に合金融液を噴出させ、急冷固化させ
るツインロール法などが挙げられるが、工業的には片ロ
ール法が採用されている。片ロール法により製造される
と、アモルファス合金リボンは、冷却ロールに接触して
急冷固化したロール面と、その反対側の自由面とを有す
ることとなる。

この片ロール法によるアモルファス合金リボンを利用し
た巻磁心として、従来、特公昭５８−４１６４９号に記
載されているような、　「磁歪が正の特性を有する非晶
質磁性合金薄帯の平滑度の高い面（ロール面）を内側と
し巻回してなる事を特徴とする巻磁心」が知られている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、高周波トランス、ノイズフィルタ用コア、平
滑チョークコイル、マグアンプ用コア等は、スイッチン
グ電源など電子機器の小型化及び高効率化の要求に伴い
、年々、高周波領域での使用要求が高まっている。特に
、数十ｋＨｚを越えた周波数で使用する用途が格段に増
えている。

この点、前記特公昭５Ｂ−４１６４９号公報に記載のも
のは、上記周波数領域についての記載はなく、実施例に
おいてＩ　ＯＯＨＺ、１ｋＨｚ、１０　ｋ　）ｉ　Ｚの
低周波から中周波での効果しか実験で確認しておらず、
今回要求する１　０ｋＨ２を越える周波数での検討は全
くなされていない。

本発明はこのような従来の技術の問題点を解決するため
、例えば１０ｋＨｚを超えるような高周波領域で有効に
使用できるアモルファス合金巻磁心を提供することを技
術的課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記のような課題を解決するため、本発明の巻磁心は、
冷却ロール上に合金融液を供給して急冷固化させる片ロ
ール法により製造されることにより、冷却ロールに接触
して急冷固化したロール面と、その反対側の自由面とを
有するアモルファス合金リボンを、そのロール面側を外
側にして巻回して形成した超１０ｋＨｚ用巻磁心である
。

以下、本発明を更に詳しく説明する。

本発明の巻磁心に利用されるアモルファス合金は、例え
ば （Ｆｅｎ−ｘ−、−ｚ＋ＮｉｘｃＯｙＭｚ）　（１−ａ
−ｂ−ｃ＋５ｆｓＢｂｃｏ”’　（Ａ）で示される組成
式で実質的に示される非晶質磁性合金であると更によい
。

ここで、ＭはＭｏ、Ｎｂ、Ｃｒでなる群から選択される
１種のみ又は２種以上の元素の組み合せで、各元素の組
成比は ０≦ｘ≦０．５６ ０≦ｙ≦０．４５ ０≦ｚ≦０．１１ ０≦ａ≦０．１５ ０．０５≦ｂ≦０．２５ ０≦ｃ≦０．０５ ただし、０．７≦（１−ａ−ｂ−ｃ）≦０．　９で表さ
れる。

ここで、ニッケルは透磁率を改善することのできる元素
であるが、含有量が全体の５０ａｔ、％を超゛えるあた
りから飽和磁束密度が大幅に低下するとともに、合金の
キュリー温度が室温を下回り、実用材料として利用価値
が失われるのでＯ≦ｘ≦０．５６がよい。

コバルト元素は含有量が増すにつれて飽和磁化が増加す
るが、４０ａｔ、、　　％を超えると逆に飽和磁化が減
少し、また、軟磁気特性が悪化するので、０≦ｙ≦０．
４５がよい。

ＭはＭｏ、Ｎｂ、Ｃｒの少なくとも１種からなるが、こ
れらは高融点金属であり、特にＭｏ、Ｎｂ、Ｃｒが磁歪
を減少させるとともに、結晶化温度を高め、著しく軟磁
気特性を向上させる。しかし、Ｍの割合が１０ａｔ、％
を超えると飽和磁化率が減少し、また、キュリー温度も
下がって実用上好ましくない。その場合、更に、溶融温
度（融点）及び粘度も増大し工業的大量生産に不向きと
なる。そこで、０≦ｚ≦０．１１とするのがよい。

次に、ケイ素元素は透磁率等の軟磁気特性とアモルファ
スの形成能を向上させるが、その割合が１５　ａ　ｔ、
％を超えると、逆にそれら特性・性能が悪化するため０
≦ａ≦０．１５とした。

また、ホウ素元素はアモルファス化には不可欠であるが
、２５ａｔ、％を越える添加は意味がなく、また５ａｔ
、％未満になるとアモルファス化が良好でなくなるので
０．０５≦ｂ≦０．２５が好適である。

最後に、炭素元素は角形性など軟磁気特性を向上させる
が、５ａｔ、％以上の添加は磁気特性及びアモルファス
形成能並びに機械的強度も減少させるので、０≦ｃ≦０
．０５とするのが好適である。

本発明では、例えば上記のような組成式で表されるアモ
ルファス合金が少なくとも純度９８重量％以上を占めた
アモルファス合金が望ましい。

本発明でアモルファス合金リボンの巻状態は、ロール面
側を外側にして渦巻状に形成される。

このように用いるアモルファス合金リボンとしては、一
般には片ロール法によって製造された合金リボンを巻回
するとよい。

すなわち、まず、融点以上に加熱されて溶融状態にある
例えば上記組成（Ａ）の金属の混合融液なノズルから噴
出させ、高速で回転する冷却ロール表面に衝突させ、そ
の融液をロール表面で急冷凝固させて、本発明で使用す
るアモルファス合金リボンを製造しておく。

このような方法によると、冷却ロールで急冷されたロー
ル面と、その反対面にあたる自由面とを併せもったアモ
ルファス合金リボンが形成される。

次いでこのようなアモルファス合金リボンを回巻回し磁
心とする。

このような方法で得られた磁心は、一般に軟磁気特性に
優れた磁心を得ることができる。

続いて、このようにして得られた磁心をそれぞれ特定の
最適温度３００〜６００℃で熱処理することで軟磁気特
性を向上させることができる。

加熱処理は、例えば、不活性環境下、あるいは酸化性環
境下で行うとよい。

ところで、前記特公昭５Ｂ−４１６４９号の記載には、
　「冷却ロールに接触した面は光沢が鈍く、表面精度が
よく（平滑度±３μ）、自由面はより光沢があり、表面
精度が悪い（平滑度±７μ）としており、　「非晶質磁
性合金白帯表面の平滑度が高い面を内側とし、凹凸を有
する自由面を外側として巻回し、熱処理する事により、
内側にかかる圧縮応力が平滑度の低い面を内側にして巻
いた場合に比へて小さくなる。この結果、応力に伴う異
方性が小さくなり、鉄損を小さくする事ができるものと
考えられる」という仮説が立てられている。

しかし、すでに工業生産が行われているアライドシグナ
ル社の製品では、過去に見られた様な鱗状の表面起伏や
、リボン長手方向の筋状起伏はほぼ完全に消失しており
、実際に二型製表面粗度計を使用して測定しても自由面
、ロール面共に平滑度は１μ以下であり両者の間にそれ
ほど大きな平滑度の違いは見られない。また、より細か
く観察すると、ロール面では作製時にエアーを巻き込む
ことにより、自由面の起伏よりさらに大きな亀裂が生じ
ている場合があり、むしろ平滑度ではロール面のほうが
悪い場合が多い。

このことから特公昭５８−４１６４９号に記載の仮説で
は巻方による磁気特性の違いは説明できない。そこで以
下のような仮説の方が妥当なものと考えられる。

第１図に示すように、同じアモルファス状態でも急冷速
度の違いにより密度差が生じる。当然ロール面の方が冷
却速度が大きく、自由面に近づくにしたがへって冷却速
度は小さくなるため、固化した時の密度はロール面が最
も低く、自由面が最も大ぎくなっている。言い替えると
ロール面側に原子間に存在する自由体積が最も多く、自
由面側に於いては最も少ないことになる。熱処理するこ
とによりアモルファス合金には構造緩和が生じ、自由体
積が消失し、体積が収縮する。充分に熱処理を行うこと
によフて、自由体積が多いロール面側の方が収縮量は大
きくなるため、自由面を外側に巻取り熱処理を行った場
合はリボン長手方向に僅かな張力が生じ、ロール面を外
側に巻取った場合は僅かな圧縮力が生じる。張力の場合
は磁歪との作用でストライブ状の軸構造が生成するのに
対し、圧縮力の場合は９０度磁壁が生成し磁区が細分化
される。

Ｆｅ系のアモルファス合金に於いて、９０度磁壁により
細分化された磁区構造では渦電流損が減少するため、高
周波での磁気特性が優れる。一方、ストライブ状の磁区
構造は低周波での磁気特性は優れるが磁区が大きいため
渦電流損が増え、高周波磁気特性は悪化する。このよう
なことから、本発明ではロール面を外側に巻取ったこと
により、高周波での特性の優れた巻磁心にすることがで
きるものと考えられる。

〔実施例〕

以下本発明の詳細な説明する。

〈実施例１〉 （米）アライドシグナル社製造販売しているＭＥＴＧＬ
ＡＳ２６０５Ｓ−２（カタログ組成Ｆｅ７ｅＢ＋３ｓ　
１９ａｔ、％）を購入し、リボンのローラ面を外側に、
外径２５ｍｍＸ内径１５ｍｍＸ高さ１０ｍｍのトロイダ
ルコアの形状に１０個巻取った。重量は２０ｇであった
。

続いて、このようにして形成されたトロイダルコアの形
状物を、４２５℃の窒素ガス雰囲気下３時間加熱し、磁
心を得た。

く比較例１〉 自由面を外側にして巻取ったほかは実施例１と１１− 同様とした。

〈比較実験１〉 実施例１の磁心と比較例１の磁心とを用い磁束密度０．
１テスラで鉄損を測定した。

鉄損の測定はノーマ社製Ｕ関数計を使用し１ｋＨ２から
２００ｋＨｚの間で測定を行った。第１表（本項末尾参
照）に１０個のコアの平均値を掲載した。

第１表から明かな如く、ロール面を外側にして巻いた磁
心は低周波側では自由面外側に巻いたコアより特性面で
劣るが逆に１０ｋＨｚを超える高周波側では優れた特性
を示すことがわかる。それは周波数が高くなるほど著し
い。

Ｙ）（Ｐ製ＬＣＲメータ４１９２Ａを使用し、透磁率５
ｍ０ｅの磁界振幅で１　ｋＨｚから２ＭＨ２の周波数範
囲で透磁率の測定を行った。１０個のコアの平均値を第
２表に掲載した。

第２表から、やはり透磁率においてもロール面外側に巻
いたコアは１０ｋＨｚを超える高周波領域から特性の改
善がなされる事を確認することが１２− できた。

〈実施例２〉 （米）アライドシグナル社製ＭＥＴＧＬＡＳ２６０５Ｓ
−３Ａ（組成Ｆ　ｅｔ７．＋ｃ　０９．ＩＣｒ２Ｂ＋ｓ
ｓ　ｉ　４．ｓａｔ、％）を用い加熱温度を４３５℃と
した外は実施例１と同様にした。

く比較例２〉 自由面を外側にして巻取った外は実施例２と同様とした
。

く比較実験２〉 実施例２の磁心と比較例２の磁心とを用いたほかは比較
実験１と同様とした。

５個のコアの平均結果を第３表に示す。

〈実施例３〉 （米）アライドシグナル社製ＭＥＴＧＬＡＳ２６０５Ｓ
Ｃ（組成Ｆ　ｅｓ＋Ｂ＋３．ｓｓ　ｉ３．５ｃ２ａｔ、
％）を用い加熱温度を３８０℃、加熱時間を２時間とし
た外は実施例１と同様にした。

く比較例３〉 自由面を外側にして巻取った外は実施例３と同様とした
。

〈比較実験３〉 実施例３の磁心と比較例３の磁心とを用いたほかは比較
実験１と同様とした。

５個のコアの平均結果を第４表に示す。

〈実施例４〉 （米）アライドシグナル社製ＭＥＴＧＬＡＳ２６０５Ｓ
Ｍ（組成Ｆ　ｅｖａ、ｓＮ　１４Ｍ０３Ｂ＋ｖ、ｓｓ　
１２ａｔ、％）を用い加熱温度を４４０℃、加熱時間を
４時間としたほかは実施例１と同様にした。

〈比較例４〉 自由面を外側にして巻取った外は実施例４と同様とした
。

〈比較実験４〉 実施例４の磁心と比較例４の磁心とを用いた外は比較実
験１と同様とした。

５個のコアの平均結果を第５表に示す。

〈実施例５〉 （米）アライドシグナル製ＭＥＴＧＬＡＳ２６０５　Ｃ
。

（組成Ｆ　ｅｓ７ｃ　ｏ　＋ｓＢ＋ａＳ　ｉ　＋ａｔ、
％）を用い、加熱溝度を３４０℃、加熱時間を２時間と
した外は実施例１と同様にした。

く比較例５〉 自由面を外側にして巻取った外は実施例５と同様とした
。

く比較実験５〉 実施例５の磁心と比較例５の磁心とを用いた外は比較実
験１と同様とした。

５個のコアの平均結果を第６表に示す。

以上、実施例２〜５で示したように組成の異なるＦｅ系
アモルファス合金においても１０ｋＨｚを超えるあたり
から、ロール面を外側に巻くことにより軟磁気特性が著
しく改善されることを確認することができた。

鉄損 第 ０、　　Ｉ　Ｔ 表 （Ｗ／ｋ　ｇ） 鉄損 第　　４　　表 ０、　ＩＴ　　（Ｗ／ｋｇ） １７− 〔発明の効果〕 本発明は、 １０１＜　］−１Ｚを超えたような高周波領域でも鉄損
が小さく有効に使用できるアモルファス合金巻磁心を得
ることができる。

４、

【図面の簡単な説明】

第１図は温度と合金体積との関係を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）冷却ロール上に合金融液を供給して急冷固化させ
   る片ロール法により製造されることにより、冷却ロール
   に接触して急冷固化したロール面と、その反対側の自由
   面とを有するアモルフアス合金リボンを、そのロール面
   側を外側にして巻回して形成した超１０ｋＨｚで用いる
   高周波用巻磁心。 （２）アモルフアス合金が、実質的に次の組成式（Ａ）
   、 （Ｆｅ＿（＿１＿−＿ｘ＿−＿ｙ＿−＿ｚ＿）Ｎｉ＿ｘ
   Ｃｏ＿ｙＭ＿ｚ）＿（＿１＿−＿ａ＿−＿ｂ＿−＿ｃ＿
   ）Ｓｉ＿ａＢ＿ｂＣ＿ｃ〔上記式（Ａ）中、 ＭはＭｏ，Ｎｂ，Ｃｒでなる群から選択される１種のみ
   又は２種以上の元素の組み合せを表し、各元素の組成比
   は、 ０≦ｘ≦０．５６、 ０≦ｙ≦０．４５、 ０≦ｚ≦０．１１、 ０．７≦（１−ａ−ｂ−ｃ）≦０．９、 ０≦ａ≦０．１５、 ０．０５≦ｂ≦０．２５、 ０≦ｃ≦０．０５ である数値で表される〕 で示される非晶質磁性合金である請求項１記載の超１０
   ｋＨｚ用巻磁心。