JPH0555025A - 交流用鉄芯材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 飽和磁束密度も高く、かつ電気抵抗も高い交
流用鉄芯材料を提供する。 【構成】 Ｃｏ：１５〜６０重量％、Ｓｉまたは／およ
びＡｌ：１〜８重量％、残部：Ｆｅを必須とし、必要に
応じて、ＶまたはＣｒ、希土類元素を含む材料が提供さ
れる。この材料は、合金を溶製し、これをガス噴霧によ
って粉末にし、これをキャニングしたのち、ＨＩＰ、熱
間押出、熱間拘束鍛造などの方法で薄板に加工される。 【効果】 Ｃｏによって高い飽和磁束密度が確保され、
Ｓｉまたは／およびＡｌによって高い電気抵抗が付与さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は交流用鉄芯材料に関し、
更に詳しくは、飽和磁束密度と電気抵抗のいずれもが高
く、各種の交流モータや交流用トランスのコア材として
有用な交流用鉄芯材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、交流用の鉄芯材料としては、
Ｆｅ−Ｓｉ系合金がよく知られている。しかし、この材
料は飽和磁束密度が低い。他方、高い飽和磁束密度を有
する材料としては、Ｆｅ−Ｃｏ系合金がよく知られてい
る。しかし、このＦｅ−Ｃｏ系合金は、その電気抵抗が
低いため、交流用の鉄芯材料として使用したときに、渦
電流損失が大きくなり、交流用鉄芯材料としての価値は
低い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】優れた交流用鉄芯材料
には、高い飽和磁束密度と高い電気抵抗の両特性が要求
される。しかし、前記したように、従来から知られてい
るＦｅ−Ｓｉ系合金や、Ｆｅ−Ｃｏ系合金などは、いず
れも、上記両特性を兼備する材料とはいえず、優れた交
流用鉄芯材料としては不向きである。

【０００４】本発明は、このような問題を解決し、高い
飽和磁束密度と高い電気特性の両者を備えた新規な交流
用鉄芯材料の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、Ｃｏ：１５〜６０重量％，
Ｓｉまたは／およびＡｌ：１〜８重量％，残部：Ｆｅか
ら成ることを特徴とする交流用鉄芯材料が提供される。
本発明の材料はＦｅ−Ｃｏ系合金の飽和磁束密度が高い
ということに着目して開発された材料である。

【０００６】この材料において、Ｃｏは飽和磁束密度を
１８０００〜２２０００Ｇ程度の高水準に確保するため
に必須な成分であって、その含有量は１５〜６０重量％
の範囲内に設定される。Ｃｏの含有量が１５重量％より
少ない場合は、材料の飽和磁束密度が上記した値より低
くなり、また６０重量％より多い場合でもその飽和磁束
密度が低くなる。好ましいＣｏの含有量は３５〜５０重
量％である。

【０００７】Ｓｉ，Ａｌはいずれも材料の電気抵抗を高
めるための成分であり、これらはそれぞれ単独で含まれ
ていてもよいし、また両者が一緒に含まれていてもよ
い。その含有量は、単独であっても、一緒であっても、
総量で１〜８重量％の範囲内に設定される。これらの含
有量が１重量％未満の場合には、得られた材料の電気抵
抗が従来のＦｅ−Ｃｏ系合金と略同じ水準にとどまり、
電気抵抗の向上効果は少ない。また、含有量が８重量％
を超えると、電気抵抗は高くなるものの、他方では、飽
和磁束密度の低下が大きくなり、得られた材料の飽和磁
束密度は、前記した１８０００〜２２０００Ｇより低く
なってしまう。好ましい含有量は、1.０〜6.０重量％で
ある。

【０００８】本発明の材料、すなわち新規なＦｅ−Ｃｏ
系合金は、上記した成分を必須とするが、更に、Ｖまた
は／およびＣｒ，希土類元素などが含有されていてもよ
い。ここで、Ｖは後述する熱間加工時における加工性を
高めると同時に、材料の電気抵抗を高めるための成分で
もある。また、Ｃｒは、材料の耐食性を高めるために有
効な成分である。

【０００９】これらＶ，Ｃｒはそれぞれ単独で含有され
ていてもよく、また一緒に含有されていてもよい。その
含有量は、前記した必須成分であるＳｉまたは／および
Ａｌと合わせたときの総量が１〜８重量％となるように
調整されることが好ましい。この含有量が上記した関係
を満足しない場合、すなわち、含有量が少ない場合はＶ
やＣｒの上記添加効果が発現せず、また、含有量が多す
ぎる場合は材料の熱間加工性の低下が引き起こされる。

【００１０】なお、Ｓｉ，Ａｌの含有量との関係もある
が、Ｖは1.０〜3.０重量％、Ｃｒは1.０〜6.０重量％で
あることが好ましい。また、希土類元素は材料の熱間加
工性の向上にとって有効な成分である。そのときの含有
量は0.０５〜0.５重量％であることが好ましい。含有量
が0.０５重量％より少ない場合は、熱間加工性の向上効
果が少なく、また0.５重量％より多くしてもその添加効
果は飽和に達し、徒にコストアップを招くのみならず材
料の脆化を招くからである。

【００１１】なお、用いる希土類元素としては格別限定
されるものではなく、例えば、Ｃｅ，Ｙ，Ｌａの１種ま
たは２種以上をあげることができる。本発明の材料は、
溶製−鋳造−熱間鍛造−熱間圧延−冷間圧延という一般
に採用されている方法で製造することが極めて困難であ
る。したがって、本発明の材料は次のようにして製造さ
れる。すなわち、まず、上記した各成分の所定量を加熱
溶解して所定組成の合金を溶製する。

【００１２】ついで、溶製合金を例えばＮ₂ ，Ａｒを用
いた常用のガス噴霧法によって所望粒径の合金粉末にす
る。その後、この合金粉末を例えば軟鋼製の缶の中に充
填して密封する。このようにしてキャニングされた合金
粉末に対し、つぎに、以下の方法で熱間加工を施し、全
体を板体や棒体に成形する。

【００１３】第１の熱間加工法は、熱間静水圧プレス
（ＨＩＰ）である。すなわち、キャニングした合金粉末
を、例えばＡｒのような圧力媒体を用いて、３００〜２
０００Kgf/cm² の加圧下で８００〜１３００℃の温度で
加熱することによって、合金粉末を焼結してバルク体に
し、これに熱間圧延，冷却圧延を順次施す。第２の方法
は熱間押出成形である。すなわち、キャニングした合金
粉末を、８００〜１２５０℃の温度で所定口径のダイス
から押出すことにより合金粉末を焼結してバルク体と
し、これに圧延処理を施す。

【００１４】第３の方法は、熱間拘束鍛造である。すな
わち、キャニングした合金粉末を、例えば８００〜１２
５０℃の熱間で被鍛造物を送り出しながらその四方から
複数個の金敷でスエージングする熱間拘束鍛造機にかけ
て、前記合金粉末を焼結すると同時にその焼結体を鍛造
し、ついで熱間圧延と冷間圧延を順次行なう。このよう
にして、本発明の材料を薄板にし、これに例えば打き加
工を行なって、所望形状の鉄芯が製造される。

【００１５】

【実施例】

実施例１〜７，比較例１，２ 表１に示した組成で各種の合金を溶製し、これら溶製合
金をＮ₂ガス中でガス噴霧して、直径が５〜１０００μ
ｍの合金粉末とした。合金粉末を直径４００mm、高さ１
０００mmの軟鋼製カプセルに充填して蓋をし、内部を真
空に密封した。ついで、カプセルを１１５０℃に加熱
し、これを高速４面鍛造機に送入して約９５％の減面率
で熱間拘束鍛造して、縦９０mm，横９０mm，長さ１０ｍ
の棒体としたのち、この棒体に、温度１１５０℃，減面
率６０％の熱間圧延，冷間圧延，焼鈍を順次行ない、厚
み0.６mmの薄板を製造した。

【００１６】得られた各薄板につき、その飽和磁束密
度、比抵抗を測定した。その結果を一括して表１に示し
た。

【００１７】

【表１】

【００１８】表に示したデータから明らかなように、本
発明の材料はいずれも、飽和磁束密度が２１０００Ｇ以
上と高い値であり、しかも比抵抗も７０μΩ−cm前後と
高い値であり、交流用の鉄芯材料としての特性が優れて
いる。また、希土類元素の熱間加工性の向上効果を調べ
るために、実施例６，実施例７の各薄板につき、グリブ
ル試験を行なった。その結果を図１に示した。図中、●
印は実施例６、○印は実施例７を表す。

【００１９】図から明らかなように、希土類元素添加の
材料はその熱間加工性が優れている。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
材料は、飽和磁束密度と電気抵抗のいずれもが高く、交
流用の鉄芯材料として優れた特性を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】グルブル試験の結果を表すグラフである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃｏ：１５〜６０重量％，Ｓｉまたは／
   およびＡｌ：１〜８重量％，残部：Ｆｅから成ることを
   特徴とする交流用鉄芯材料。
2. 【請求項２】 更に、Ｖまたは／およびＣｒを含み、そ
   の含有量は前記Ｓｉまたは／およびＡｌとの総量で１〜
   ８重量％である請求項１の交流用鉄芯材料。
3. 【請求項３】 更に、希土類元素が0.０５〜0.５重量％
   含有されている請求項１または２の交流用鉄芯材料。