JPH05222493A - Ｆｅ系高透磁率非晶質合金 - Google Patents
Ｆｅ系高透磁率非晶質合金Info
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- JPH05222493A JPH05222493A JP4026564A JP2656492A JPH05222493A JP H05222493 A JPH05222493 A JP H05222493A JP 4026564 A JP4026564 A JP 4026564A JP 2656492 A JP2656492 A JP 2656492A JP H05222493 A JPH05222493 A JP H05222493A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 鉄系非晶質磁性薄帯からなる鉄心の、１００
kHz 以上の高周波特性を改善する。 【構成】 Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系非晶質薄帯の、ｉ）成分Ｓ
ｉ＋Ｂを１５〜２５at％とする。ii）板厚を２０μｍと
する。iii)平均値表面粗さＲａを０．２μｍ以下とす
る。 【効果】 １００kHz 以上の初透磁率μｉの周波数特性
が改善される。特に５００kHz 以上でのμｉの劣化を小
さくできる。
kHz 以上の高周波特性を改善する。 【構成】 Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系非晶質薄帯の、ｉ）成分Ｓ
ｉ＋Ｂを１５〜２５at％とする。ii）板厚を２０μｍと
する。iii)平均値表面粗さＲａを０．２μｍ以下とす
る。 【効果】 １００kHz 以上の初透磁率μｉの周波数特性
が改善される。特に５００kHz 以上でのμｉの劣化を小
さくできる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、数１０kHz 以上の高
周波での高透磁率が要求されるアモルファス合金に関す
る。
周波での高透磁率が要求されるアモルファス合金に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の小型化、高速化はめざ
ましく、これに対応して電子機器の高周波化が進められ
ている。これにともない、より高周波帯域においても透
磁率の高い材料が求められている。これらの電子機器中
で用いられる軟磁性材料においては、透磁率が高く、磁
束密度が高く、損失が低いことが好ましい。また、電子
機器の小型化、高速度化にとり高周波化は欠かせない
が、従来の磁性材料では高周波化に伴う透磁率の著しい
低下、およびエネルギー損失の急激な増加が問題であっ
た。現在高周波帯域で用いられているフェライトやＣｏ
（コバルト）系非晶質材料では、高透磁率化、低損失化
がはかられているが、飽和磁束密度は低い。例えば、フ
ェライトの飽和磁束密度はせいぜい０．５Ｔであり、Ｃ
ｏ系非晶質金属の飽和磁束密度はたかだか０．８Ｔであ
る。
ましく、これに対応して電子機器の高周波化が進められ
ている。これにともない、より高周波帯域においても透
磁率の高い材料が求められている。これらの電子機器中
で用いられる軟磁性材料においては、透磁率が高く、磁
束密度が高く、損失が低いことが好ましい。また、電子
機器の小型化、高速度化にとり高周波化は欠かせない
が、従来の磁性材料では高周波化に伴う透磁率の著しい
低下、およびエネルギー損失の急激な増加が問題であっ
た。現在高周波帯域で用いられているフェライトやＣｏ
（コバルト）系非晶質材料では、高透磁率化、低損失化
がはかられているが、飽和磁束密度は低い。例えば、フ
ェライトの飽和磁束密度はせいぜい０．５Ｔであり、Ｃ
ｏ系非晶質金属の飽和磁束密度はたかだか０．８Ｔであ
る。
【０００３】ところで一般にコアを小型化するためには
動作磁束密度が向上させることが有効であるが、高飽和
磁束密度の磁性材料を用いることにより動作磁束密度を
向上させることが可能である。Ｆｅ系非晶質金属の飽和
磁束密度は一般に１．５Ｔから１．７Ｔ以上の高い値を
持つが、高周波帯域では透磁率が著しく減少し、鉄損は
著しく増加するため、これまでは商用周波数付近にその
用途が限られていた。高周波帯域においては渦電流鉄損
が損失の大半を占めるようになるが、この渦電流損失は
材料の板厚を低減することにより減少させることが可能
である。
動作磁束密度が向上させることが有効であるが、高飽和
磁束密度の磁性材料を用いることにより動作磁束密度を
向上させることが可能である。Ｆｅ系非晶質金属の飽和
磁束密度は一般に１．５Ｔから１．７Ｔ以上の高い値を
持つが、高周波帯域では透磁率が著しく減少し、鉄損は
著しく増加するため、これまでは商用周波数付近にその
用途が限られていた。高周波帯域においては渦電流鉄損
が損失の大半を占めるようになるが、この渦電流損失は
材料の板厚を低減することにより減少させることが可能
である。
【０００４】しかしこれまでは非晶質材料製造の方法と
して採用されている単ロール法では、Ｆｅ系非晶質金属
の板厚低減は１５μｍ程度が限界であり、１５μｍ以下
の材料を得る努力はなされているが、特開昭６４−２４
９号公報に述べているようにＦｅ系合金を真空鋳造する
ことにより板厚の低減を試みてはいるが、薄い材料が得
られていない。従って、従来、鉄系非晶質材料で製造さ
れた鉄心では、周波数域として、数十kHz 程度以下の高
周波用に使用されているにとどまっている。
して採用されている単ロール法では、Ｆｅ系非晶質金属
の板厚低減は１５μｍ程度が限界であり、１５μｍ以下
の材料を得る努力はなされているが、特開昭６４−２４
９号公報に述べているようにＦｅ系合金を真空鋳造する
ことにより板厚の低減を試みてはいるが、薄い材料が得
られていない。従って、従来、鉄系非晶質材料で製造さ
れた鉄心では、周波数域として、数十kHz 程度以下の高
周波用に使用されているにとどまっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】鉄系非晶質材料の高周
波帯域での磁気特性は、周波数が１０kHz 以上になると
急激に劣化する問題があり、数１０kHz 以上の高周波用
途には使用されていない。本発明は、１０kHz 以上の周
波数においても透磁率の劣化を小さくし、数１００kHz
以上でも使用できる優れた材料を提供する。
波帯域での磁気特性は、周波数が１０kHz 以上になると
急激に劣化する問題があり、数１０kHz 以上の高周波用
途には使用されていない。本発明は、１０kHz 以上の周
波数においても透磁率の劣化を小さくし、数１００kHz
以上でも使用できる優れた材料を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】Ｆｅ系非晶質金属のこの
板厚低減の限界を打破するために鋭意検討を重ねた結
果、Ｆｅ系非晶質薄帯の高周波特性は板厚を薄くするこ
とによる渦電流を抑えることだけでは、１００kHz 以上
での透磁率の劣化を小さくすることができないことを見
いだした。そのため、表面性状に注目して、高周波特性
を調べ、表面粗さを所定の値以下にすることにより、数
MHz まで透磁率が良好な、鉄系非晶質材料が得られるこ
とを見いだした。
板厚低減の限界を打破するために鋭意検討を重ねた結
果、Ｆｅ系非晶質薄帯の高周波特性は板厚を薄くするこ
とによる渦電流を抑えることだけでは、１００kHz 以上
での透磁率の劣化を小さくすることができないことを見
いだした。そのため、表面性状に注目して、高周波特性
を調べ、表面粗さを所定の値以下にすることにより、数
MHz まで透磁率が良好な、鉄系非晶質材料が得られるこ
とを見いだした。
【０００７】以下その内容を詳しく述べる。本発明にお
ける極薄アモルファス合金は、一般式 Ｆｅ100-x-y Ａx Ｂy Ａ；Ｓｉ＋Ｂからなる １５≦ｘ≦２５（原子％） Ｂ；Ｃ ０≦ｙ≦２．０（原子％） で示され、板厚２０μｍ以下であることを特徴とする鉄
基極薄高透磁率合金である。
ける極薄アモルファス合金は、一般式 Ｆｅ100-x-y Ａx Ｂy Ａ；Ｓｉ＋Ｂからなる １５≦ｘ≦２５（原子％） Ｂ；Ｃ ０≦ｙ≦２．０（原子％） で示され、板厚２０μｍ以下であることを特徴とする鉄
基極薄高透磁率合金である。
【０００８】上記合金の組成を限定した理由を述べる
と、Ｓｉ，Ｂは非晶質状態を得るのに必須の成分であ
り、その合計量を１５〜２５％に限定したのは、この範
囲を外れると非晶質化が困難になるためである。
と、Ｓｉ，Ｂは非晶質状態を得るのに必須の成分であ
り、その合計量を１５〜２５％に限定したのは、この範
囲を外れると非晶質化が困難になるためである。
【０００９】Ｃは飽和磁束密度を向上させ、溶湯とロー
ルとの濡れ性を改善しリボンの板厚低減に有効である
が、２．０％以上の添加では磁気時効を誘発し、使用途
中で磁気特性に変化を生じる恐れが有るため２．０％以
下とした。
ルとの濡れ性を改善しリボンの板厚低減に有効である
が、２．０％以上の添加では磁気時効を誘発し、使用途
中で磁気特性に変化を生じる恐れが有るため２．０％以
下とした。
【００１０】板厚を２０μｍに限定したのは、板厚２０
μｍ以上では、試料の加工時の歪が焼鈍によっても十分
に解放されず、透磁率が減少する。さらに、高周波域で
は板厚に応じた渦電流により鉄損が急激に上昇する。交
流での鉄損はその板厚の二乗、周波数の二乗に比例して
大きくなる。従って、実用上、数１０kHz 以上の高周波
で使用する場合は鉄損を抑えるため、板厚を２０μｍ以
下とした。
μｍ以上では、試料の加工時の歪が焼鈍によっても十分
に解放されず、透磁率が減少する。さらに、高周波域で
は板厚に応じた渦電流により鉄損が急激に上昇する。交
流での鉄損はその板厚の二乗、周波数の二乗に比例して
大きくなる。従って、実用上、数１０kHz 以上の高周波
で使用する場合は鉄損を抑えるため、板厚を２０μｍ以
下とした。
【００１１】次に表面粗さについて述べる。表面粗さ
は、鉄系非晶質材料の磁気特性に影響を及ぼし、例え
ば、電気学会マグネティックス研究会資料、ＭＡＧ−８
３−１４（１９８３年１月２６日）にも明らかにされて
いるように、その原因は、表面粗さによって磁区構造が
変わるためである。
は、鉄系非晶質材料の磁気特性に影響を及ぼし、例え
ば、電気学会マグネティックス研究会資料、ＭＡＧ−８
３−１４（１９８３年１月２６日）にも明らかにされて
いるように、その原因は、表面粗さによって磁区構造が
変わるためである。
【００１２】鉄系非晶質材料では、表面粗さを大きくし
て、磁区構造を細分化して、交流鉄損を小さくできるこ
とを述べている。ここで扱かっている材料は、板厚が約
３０μｍ、表面粗さは、平均粗さＲａで１．０μｍ近傍
である。周波数の商用周波数域に限定され、数１０kHz
以上の磁気特性の表面粗さの影響については示唆されな
い。
て、磁区構造を細分化して、交流鉄損を小さくできるこ
とを述べている。ここで扱かっている材料は、板厚が約
３０μｍ、表面粗さは、平均粗さＲａで１．０μｍ近傍
である。周波数の商用周波数域に限定され、数１０kHz
以上の磁気特性の表面粗さの影響については示唆されな
い。
【００１３】本発明では、１０kHz 以上の高周波で、表
面粗さの影響を調べ、板厚が２０μｍ以下でＲａ（カッ
トオフ値０．２５mm）が０．２μｍ以下であれば、１０
０kHz 以上で、高透磁率の良好な鉄系非晶質材料が得ら
れた。図１に種々の板厚の初透磁率と表面粗さＲａ（カ
ットオフ値０．２５mm）の関係を、１００kHz ，５００
kHz ，１MHz について、１００kHz で最高の透磁率を１
とし規格化して示す。Ｒａが０．２μｍを超えると数１
００kHz 以上で透磁率の低下が急で、従って、本発明で
は、Ｒａを０．２μｍ以下とした。
面粗さの影響を調べ、板厚が２０μｍ以下でＲａ（カッ
トオフ値０．２５mm）が０．２μｍ以下であれば、１０
０kHz 以上で、高透磁率の良好な鉄系非晶質材料が得ら
れた。図１に種々の板厚の初透磁率と表面粗さＲａ（カ
ットオフ値０．２５mm）の関係を、１００kHz ，５００
kHz ，１MHz について、１００kHz で最高の透磁率を１
とし規格化して示す。Ｒａが０．２μｍを超えると数１
００kHz 以上で透磁率の低下が急で、従って、本発明で
は、Ｒａを０．２μｍ以下とした。
【００１４】
実施例１ Ｆｅ８０．５、Ｓｉ１２、Ｂ７、Ｃ０．５（原子％）な
る組成の母合金を真空溶解により作成した。次にこれを
真空度を種々変えて単ロール法により急冷し、板厚６〜
２０μｍの非晶質リボンを得た。この非晶質薄体をトロ
イダル状に巻き、真空中にて歪取り焼鈍を行った。この
試料について磁性および表面粗さの評価を行った。図２
に、板厚１２μｍで、表面粗さＲａが、０．１１μｍ
（試料No．１）と０．３８μｍ（試料No．２）の材料の
１０kHz から１０MHz までの初透磁率の周波数特性を示
す。本発明の試料No．１は数１００kHz から１０MHz ま
で、透磁率の低下は小さい。
る組成の母合金を真空溶解により作成した。次にこれを
真空度を種々変えて単ロール法により急冷し、板厚６〜
２０μｍの非晶質リボンを得た。この非晶質薄体をトロ
イダル状に巻き、真空中にて歪取り焼鈍を行った。この
試料について磁性および表面粗さの評価を行った。図２
に、板厚１２μｍで、表面粗さＲａが、０．１１μｍ
（試料No．１）と０．３８μｍ（試料No．２）の材料の
１０kHz から１０MHz までの初透磁率の周波数特性を示
す。本発明の試料No．１は数１００kHz から１０MHz ま
で、透磁率の低下は小さい。
【００１５】実施例２ 実施例１と同様にして、板厚１８μｍ、表面粗さＲａ
０．１６μｍ（試料No．３）、およびＲａ０．４２μｍ
（試料No．４）の材料を得、透磁率の周波数特性を測定
した。尚比較のため、板厚２４μｍ、Ｒａ０．１６μｍ
および板厚２２μｍ、Ｒａ０．３７μｍの材料を得、同
様にして測定した。図３に、試料No．３，４の１０MHz
までの透磁率の結果を示す。
０．１６μｍ（試料No．３）、およびＲａ０．４２μｍ
（試料No．４）の材料を得、透磁率の周波数特性を測定
した。尚比較のため、板厚２４μｍ、Ｒａ０．１６μｍ
および板厚２２μｍ、Ｒａ０．３７μｍの材料を得、同
様にして測定した。図３に、試料No．３，４の１０MHz
までの透磁率の結果を示す。
【００１６】本発明による試料No．３は、高い周波数ま
で良好な透磁率を示す。一方、板厚が２４および２２μ
ｍの材料の、５００kHz ，１MHz の透磁率を、本発明の
材料と比較して表１に示す。本発明の材料は、より高周
波数域で優れた透磁率を示すことがわかる。
で良好な透磁率を示す。一方、板厚が２４および２２μ
ｍの材料の、５００kHz ，１MHz の透磁率を、本発明の
材料と比較して表１に示す。本発明の材料は、より高周
波数域で優れた透磁率を示すことがわかる。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、Ｆｅ基非晶質合金を真
空中での超急冷法により作製し、その板厚および表面粗
さを適当な範囲とすることにより、高周波での透磁率に
優れた材料を提供することが可能である。
空中での超急冷法により作製し、その板厚および表面粗
さを適当な範囲とすることにより、高周波での透磁率に
優れた材料を提供することが可能である。
【図１】透磁率の表面粗さ依存性を１００kHz ，５００
kHz ，１MHz の各周波数で示した図表である。
kHz ，１MHz の各周波数で示した図表である。
【図２】透磁率の周波数特性を示した図表である。
【図３】透磁率の周波数特性を示した図表である。
Claims (1)
- 【請求項１】 原子％による組成式が Ｆｅ100-x-y Ａx Ｂy Ａ；Ｓｉ＋Ｂからなる １５≦ｘ≦２５ Ｂ；Ｃ ０．１≦ｙ≦２．０ で示されることを特徴とする鉄基高透磁率合金で、板厚
が０．０２０mm以下で、表面粗さが平均値粗さＲａ（カ
ットオフ値０．２５mm）が０．２μｍ以下であることを
特徴とする鉄系非晶質磁性材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4026564A JPH05222493A (ja) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | Ｆｅ系高透磁率非晶質合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4026564A JPH05222493A (ja) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | Ｆｅ系高透磁率非晶質合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05222493A true JPH05222493A (ja) | 1993-08-31 |
Family
ID=12197038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4026564A Withdrawn JPH05222493A (ja) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | Ｆｅ系高透磁率非晶質合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05222493A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09143640A (ja) * | 1995-11-21 | 1997-06-03 | Kawasaki Steel Corp | 電力トランス鉄心用の広幅非晶質合金薄帯 |
| EP0787814A1 (en) * | 1996-01-31 | 1997-08-06 | Kawasaki Steel Corporation | Low boron amorphous alloy and process for producing same |
| JPH09268354A (ja) * | 1996-01-31 | 1997-10-14 | Kawasaki Steel Corp | 磁気特性に優れた低ボロンアモルファス合金およびその製造方法 |
| JP2002530854A (ja) * | 1998-11-13 | 2002-09-17 | バクームシユメルツエ、ゲゼルシヤフト、ミツト、ベシユレンクテル、ハフツング | 変流器での使用に適した磁心、磁心の製造方法及び変流器 |
| JP2007221869A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Hitachi Metals Ltd | 積層体 |
| JP2013048250A (ja) * | 1998-11-06 | 2013-03-07 | Metglas Inc | バルクアモルファス金属時期構成要素 |
| JPWO2017090402A1 (ja) * | 2015-11-26 | 2018-09-13 | 日立金属株式会社 | Ｆｅ基アモルファス合金リボン |
| CN112626427A (zh) * | 2017-07-04 | 2021-04-09 | 日立金属株式会社 | 非晶合金带 |
-
1992
- 1992-02-13 JP JP4026564A patent/JPH05222493A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09143640A (ja) * | 1995-11-21 | 1997-06-03 | Kawasaki Steel Corp | 電力トランス鉄心用の広幅非晶質合金薄帯 |
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| JPH09268354A (ja) * | 1996-01-31 | 1997-10-14 | Kawasaki Steel Corp | 磁気特性に優れた低ボロンアモルファス合金およびその製造方法 |
| US6273967B1 (en) | 1996-01-31 | 2001-08-14 | Kawasaki Steel Corporation | Low boron amorphous alloy and process for producing same |
| KR100429441B1 (ko) * | 1996-01-31 | 2004-06-16 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 자기특성이우수한저붕소비정질합금및그제조방법 |
| JP2013048250A (ja) * | 1998-11-06 | 2013-03-07 | Metglas Inc | バルクアモルファス金属時期構成要素 |
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| JP2007221869A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Hitachi Metals Ltd | 積層体 |
| JPWO2017090402A1 (ja) * | 2015-11-26 | 2018-09-13 | 日立金属株式会社 | Ｆｅ基アモルファス合金リボン |
| CN112626427A (zh) * | 2017-07-04 | 2021-04-09 | 日立金属株式会社 | 非晶合金带 |
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