JPH068491B2 - 高飽和磁束密度低損失非晶質合金 - Google Patents
高飽和磁束密度低損失非晶質合金Info
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- JPH068491B2 JPH068491B2 JP59278493A JP27849384A JPH068491B2 JP H068491 B2 JPH068491 B2 JP H068491B2 JP 59278493 A JP59278493 A JP 59278493A JP 27849384 A JP27849384 A JP 27849384A JP H068491 B2 JPH068491 B2 JP H068491B2
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- magnetic flux
- flux density
- saturation magnetic
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高周波チョークコイル用磁心や高周波トランス
用磁心等に好適な高飽和磁束密度低損失非晶質合金に関
するものである。
用磁心等に好適な高飽和磁束密度低損失非晶質合金に関
するものである。
従来、チョークコイル用磁心や高周波トランス用磁心と
しては、主にフェライト、珪素鋼、パーマロイ等が用い
られていた。
しては、主にフェライト、珪素鋼、パーマロイ等が用い
られていた。
しかし、最近の電子機器は益々小型化される傾向にあ
り、電子機器に必要な電源も小型化が要求される様にな
ってきている。このためスイッチング電源等は高周波化
することにより小型化しようとする動きが活発となって
いる。高周波化すると小型化できるのは、磁性部品やコ
ンデンサーが小型になるためであるが、従来の磁性材料
は必ずしも十分な特性を有していなかった。
り、電子機器に必要な電源も小型化が要求される様にな
ってきている。このためスイッチング電源等は高周波化
することにより小型化しようとする動きが活発となって
いる。高周波化すると小型化できるのは、磁性部品やコ
ンデンサーが小型になるためであるが、従来の磁性材料
は必ずしも十分な特性を有していなかった。
たとえば、フェライトは高周波特に100kHz以上では鉄損
が比較的小さいが、飽和磁束密度が約5,000Ｇ程度と低
いためチョークコイルに用いた場合は十分な直流重畳特
性が得られない。また高周波トランスに用いた場合は大
きな動作磁束密度で駆動できず小型化が十分行えないと
いう欠点があった。
が比較的小さいが、飽和磁束密度が約5,000Ｇ程度と低
いためチョークコイルに用いた場合は十分な直流重畳特
性が得られない。また高周波トランスに用いた場合は大
きな動作磁束密度で駆動できず小型化が十分行えないと
いう欠点があった。
珪素鋼はフェライト等に比べると飽和磁束密度が大きい
ものの高周波の鉄損がひじょうに大きいため、低周波領
域では使用できるが周波数が高くなるに伴って使用が困
難となる。
ものの高周波の鉄損がひじょうに大きいため、低周波領
域では使用できるが周波数が高くなるに伴って使用が困
難となる。
パーマロイは飽和磁束密度の高い50％Ｎｉ−Ｆｅ合金等
では鉄損が大きく、高周波の用途に適した80％Ｎｉ−Ｆ
ｅ合金等ではフェライトより飽和磁束密度が高いものの
10,000Ｇ以下の飽和磁束密度でありチョークコイル等の
用途には十分とはいいがたい。
では鉄損が大きく、高周波の用途に適した80％Ｎｉ−Ｆ
ｅ合金等ではフェライトより飽和磁束密度が高いものの
10,000Ｇ以下の飽和磁束密度でありチョークコイル等の
用途には十分とはいいがたい。
近年これらの高周波化の要求に応えられる可能性がある
ものとして非晶質合金が注目を集め、スイッチング電源
等の磁性部品に適用されている。中でも鉄系、特にＦｅ
−Ｂ系及びＦｅ-Si-B系の非晶質合金は高い飽和磁束密
度を有する。
ものとして非晶質合金が注目を集め、スイッチング電源
等の磁性部品に適用されている。中でも鉄系、特にＦｅ
−Ｂ系及びＦｅ-Si-B系の非晶質合金は高い飽和磁束密
度を有する。
しかしながら、上記鉄系の非晶質合金は高周波における
鉄損が大きいので、高周波チョークコイルやトランスに
使用するには適さない。そこで、Ｆｅ−Ｂ系又はＦｅ−
Ｓｉ−Ｂ系の非晶質合金にＮｂを添加することにより高
周波における鉄損を低下させようという試みも提案され
たが（特開昭58-45355号）、飽和磁束密度が低下する等
必ずしも満足すべきものではない。
鉄損が大きいので、高周波チョークコイルやトランスに
使用するには適さない。そこで、Ｆｅ−Ｂ系又はＦｅ−
Ｓｉ−Ｂ系の非晶質合金にＮｂを添加することにより高
周波における鉄損を低下させようという試みも提案され
たが（特開昭58-45355号）、飽和磁束密度が低下する等
必ずしも満足すべきものではない。
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、高周波の用
途に用いるチョークコイル用磁心や高周波トランス用磁
心等に好適な高飽和磁束密度低損失非晶質合金を提供す
ることを目的とする。
途に用いるチョークコイル用磁心や高周波トランス用磁
心等に好適な高飽和磁束密度低損失非晶質合金を提供す
ることを目的とする。
上記の技術的課題を解決するために、本発明は、特定組
成のＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系非晶質合金にＣｕを添加し、飽和
磁束密度の低下を低くおさえつつ高周波の鉄損を低下さ
せたものである。
成のＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系非晶質合金にＣｕを添加し、飽和
磁束密度の低下を低くおさえつつ高周波の鉄損を低下さ
せたものである。
本願における第１の発明は、一般式：Fe100-x-y-zCuxSi
yBz、ただし、0.1≦ｘ≦3,10＜ｙ≦19,5≦ｚ≦25,15≦
ｙ＋ｚ≦30（原子パーセント）で表される組成を有する
ことを特徴とする高飽和磁束密度低損失非晶質合金であ
り、また第２の発明は、一般式：Fe100-x-y-zCuxSi
yBz、ただし、0.1≦ｘ≦3,y≦19,5≦ｚ＜10,15≦ｙ＋ｚ
≦30（原子パーセント）で表される組成を有することを
特徴とする高飽和磁束密度低損失非晶質合金である。
yBz、ただし、0.1≦ｘ≦3,10＜ｙ≦19,5≦ｚ≦25,15≦
ｙ＋ｚ≦30（原子パーセント）で表される組成を有する
ことを特徴とする高飽和磁束密度低損失非晶質合金であ
り、また第２の発明は、一般式：Fe100-x-y-zCuxSi
yBz、ただし、0.1≦ｘ≦3,y≦19,5≦ｚ＜10,15≦ｙ＋ｚ
≦30（原子パーセント）で表される組成を有することを
特徴とする高飽和磁束密度低損失非晶質合金である。
本願発明において、Cuは飽和磁束密度の低下を低くおさ
えつつ、低鉄損化を図るために含有せしめる元素であ
る。
えつつ、低鉄損化を図るために含有せしめる元素であ
る。
このCuの量ｘを0.1乃至３原子％に限定したのは、0.1原
子％より少ないとCu添加による鉄損低減の効果がほとん
どなく、３原子％より多いと逆に鉄損がCu無添加の場合
よりも増大してしまうからである。Cuの望ましい添加量
は0.1乃至２原子％である。
子％より少ないとCu添加による鉄損低減の効果がほとん
どなく、３原子％より多いと逆に鉄損がCu無添加の場合
よりも増大してしまうからである。Cuの望ましい添加量
は0.1乃至２原子％である。
SiおよびＢは非晶質化のために添加される元素である
が、鉄損およびその経時変化に影響を与える元素であ
る。SiおよびＢが本願の第１又は第２の発明の範囲にあ
れば合金の非晶質化を確保し、かつ低鉄損でその経時変
化を小さくすることができる。特にＢ量ｚが８乃至9.5
原子％の範囲にある場合、鉄損の経時変化は著しく小さ
い。
が、鉄損およびその経時変化に影響を与える元素であ
る。SiおよびＢが本願の第１又は第２の発明の範囲にあ
れば合金の非晶質化を確保し、かつ低鉄損でその経時変
化を小さくすることができる。特にＢ量ｚが８乃至9.5
原子％の範囲にある場合、鉄損の経時変化は著しく小さ
い。
本発明の非晶質合金は片ロール法や双ロール法等の公知
の液体急冷法により作製することができる。通常製造さ
れる非晶質合金リボンの板厚は８μｍ〜100μｍ程度で
あるが、板厚が25μｍ以下のものが特に本発明の目的に
適している。
の液体急冷法により作製することができる。通常製造さ
れる非晶質合金リボンの板厚は８μｍ〜100μｍ程度で
あるが、板厚が25μｍ以下のものが特に本発明の目的に
適している。
本発明による非晶質合金は必ずしも完全な非晶質である
必要はなく高周波磁気特性を劣化させない程度の結晶相
を含んでいても良い。しかし結晶質部分が余り多くなり
すぎると合金は脆くなり加工が困難となるばかりでな
く、磁気特性も低下するので、結晶質部分はできるだけ
少ない方が望ましい。以上の通りであるので、本明細書
において「非晶質」とは少量の結晶質部分を含んでいて
もよいものと理解すべきである。
必要はなく高周波磁気特性を劣化させない程度の結晶相
を含んでいても良い。しかし結晶質部分が余り多くなり
すぎると合金は脆くなり加工が困難となるばかりでな
く、磁気特性も低下するので、結晶質部分はできるだけ
少ない方が望ましい。以上の通りであるので、本明細書
において「非晶質」とは少量の結晶質部分を含んでいて
もよいものと理解すべきである。
また不可避不純物が含まれていても本発明の効果は十分
得ることが可能であり、本発明に含まれることはもちろ
んである。
得ることが可能であり、本発明に含まれることはもちろ
んである。
液体急冷法により作製した非晶質合金リボンは打ち抜き
やトロイダル状に巻くことにより用途に適した形状に
し、次いで不活性ガス中、真空中又は酸化雰囲気中で熱
処理する。熱処理は結晶化温度より低い温度で行う。こ
こで結晶化温度とは、示差熱量計により10℃／分の昇温
速度で観察したときに発熱ピークが発生する温度であ
る。熱処理温度は一般に350℃〜500℃であり、好ましく
は400〜450℃である。熱処理中必要に応じて磁場を印加
することができる。
やトロイダル状に巻くことにより用途に適した形状に
し、次いで不活性ガス中、真空中又は酸化雰囲気中で熱
処理する。熱処理は結晶化温度より低い温度で行う。こ
こで結晶化温度とは、示差熱量計により10℃／分の昇温
速度で観察したときに発熱ピークが発生する温度であ
る。熱処理温度は一般に350℃〜500℃であり、好ましく
は400〜450℃である。熱処理中必要に応じて磁場を印加
することができる。
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例１ 種々の組成の合金溶湯を片ロール法により超急冷し、幅
５mm、厚さ20μｍのリボンを作製した。得られたリボン
をトロイダル巻きにして内径15mm、外形25mmの巻磁心を
作製し、これに20ターンの巻線及び10ターンの巻線を巻
回し、トランスを作製した。これを用いて、合金の飽和
磁束密度Ｂｓ及び100kHz、２kGにおける鉄損Ｗ２／100k
を測定した。結果を第１表に示す。
５mm、厚さ20μｍのリボンを作製した。得られたリボン
をトロイダル巻きにして内径15mm、外形25mmの巻磁心を
作製し、これに20ターンの巻線及び10ターンの巻線を巻
回し、トランスを作製した。これを用いて、合金の飽和
磁束密度Ｂｓ及び100kHz、２kGにおける鉄損Ｗ２／100k
を測定した。結果を第１表に示す。
上記表から明らかな通り、本発明の非晶質合金はＣｕを
含有しない従来のFe系非晶質合金や従来報告されている
Cuを添加したFe-Cu-B合金に比べて鉄損が著しく小さ
く、かつ飽和磁束密度はほとんど変わらない。これか
ら、本発明の非晶質合金はチョークコイルや高周波トラ
ンスに好適であることがわかる。
含有しない従来のFe系非晶質合金や従来報告されている
Cuを添加したFe-Cu-B合金に比べて鉄損が著しく小さ
く、かつ飽和磁束密度はほとんど変わらない。これか
ら、本発明の非晶質合金はチョークコイルや高周波トラ
ンスに好適であることがわかる。
実施例２ 組成式Ｆｅ77.5-xＣｕｘＳｉ13.5Ｂ９を有しｘの値を種
々変えた合金から、実施例１と同様の方法で非晶質リボ
ンを作製し、飽和磁束密度Ｂｓ及び鉄損Ｗ２／100kを測
定した。Ｂｓ及びＷ２／100kとＣｕ量（ｘ）との関係を
第１図に示す。
々変えた合金から、実施例１と同様の方法で非晶質リボ
ンを作製し、飽和磁束密度Ｂｓ及び鉄損Ｗ２／100kを測
定した。Ｂｓ及びＷ２／100kとＣｕ量（ｘ）との関係を
第１図に示す。
第１図から明らかな通り、Ｃｕの添加により鉄損は急激
に低下する。鉄損はＣｕが0.1％のとき明らかに低下し
ており、１％のとき鉄損は最低となる。それからｘの増
加とともに鉄損も増大し、ほぼ３％を超えるとＣｕ無添
加の場合より鉄損は大きくなる。一方、飽和磁束密度Bs
はＣｕ量（ｘ）の増加につれて徐々に低下している。
に低下する。鉄損はＣｕが0.1％のとき明らかに低下し
ており、１％のとき鉄損は最低となる。それからｘの増
加とともに鉄損も増大し、ほぼ３％を超えるとＣｕ無添
加の場合より鉄損は大きくなる。一方、飽和磁束密度Bs
はＣｕ量（ｘ）の増加につれて徐々に低下している。
実施例３ 組成式Ｆｅ85.5-zＣｕ１Ｓｉ13.5Ｂｚを有し、ｚの値を
種々変えた合金溶湯を用いて、実施例１と同様の方法に
より非晶質リボンを作製した。このリボンから実施例１
の方法によりトランスを作製し、100lHz、２KGの条件で
鉄損を測定した。これをＷｏとする。次に、トランスを
150℃で24時間保持した後同一条件で鉄損を測定した。
この鉄損をＷ24とする。これから鉄損の経時変化率（Ｗ
24−Ｗｏ）／Ｗｏを求めた。鉄損の経時変化率とＢ量
（ｚ）との関係を第２図に示す。
種々変えた合金溶湯を用いて、実施例１と同様の方法に
より非晶質リボンを作製した。このリボンから実施例１
の方法によりトランスを作製し、100lHz、２KGの条件で
鉄損を測定した。これをＷｏとする。次に、トランスを
150℃で24時間保持した後同一条件で鉄損を測定した。
この鉄損をＷ24とする。これから鉄損の経時変化率（Ｗ
24−Ｗｏ）／Ｗｏを求めた。鉄損の経時変化率とＢ量
（ｚ）との関係を第２図に示す。
第２図から明らかな通り、Ｂ量（ｚ）が変化しても鉄損
の経時変化率は大きく変動せず、特にｚが８乃至9.5の
範囲では経時変化率はほとんど０である。
の経時変化率は大きく変動せず、特にｚが８乃至9.5の
範囲では経時変化率はほとんど０である。
実施例４ Ｆｅ76.5Ｃｕ１Ｓｉ13.5Ｂ９の非晶質合金（Ａ）及びＦ
ｅ77.5Ｓｉ13.5Ｂ９の非晶質合金（Ｂ）について、鉄損
の周波数依存性を調べた。鉄損は２KG及び４KGの条件で
20乃至200kHzの範囲で測定した。結果を第３図に示す。
ｅ77.5Ｓｉ13.5Ｂ９の非晶質合金（Ｂ）について、鉄損
の周波数依存性を調べた。鉄損は２KG及び４KGの条件で
20乃至200kHzの範囲で測定した。結果を第３図に示す。
合金Ａ及びＢの比較から、本発明の非晶質合金（Ａ）の
方が従来の非晶質合金（Ｂ）より広範な周波数範囲にお
いて小さな鉄損を示すことがわかる。
方が従来の非晶質合金（Ｂ）より広範な周波数範囲にお
いて小さな鉄損を示すことがわかる。
実施例５ Ｆｅ76.5Ｃｕ１Ｓｉ13.5Ｂ９の合金溶湯を用い、幅6.5m
m、厚さ18μmmの非晶質リボンを作成し、これをトロイ
ダル巻きして内径12mm及び外形21mmの巻磁心を形成し、
これに巻線（４０ターン）を施して平滑用チョークを作
製した。この磁心の直流重畳特性を測定した。同様の測
定をパーマロイ圧粉磁心についても行った。結果を第４
図に示す。第４図から、本発明の非晶質合金の磁心
（Ｃ）はパーマロイ圧粉磁心（Ｄ）より、広範なＨDCの
範囲にわたってμ△の変化が小さく、直流重畳特性が優
れていることがわかる。
m、厚さ18μmmの非晶質リボンを作成し、これをトロイ
ダル巻きして内径12mm及び外形21mmの巻磁心を形成し、
これに巻線（４０ターン）を施して平滑用チョークを作
製した。この磁心の直流重畳特性を測定した。同様の測
定をパーマロイ圧粉磁心についても行った。結果を第４
図に示す。第４図から、本発明の非晶質合金の磁心
（Ｃ）はパーマロイ圧粉磁心（Ｄ）より、広範なＨDCの
範囲にわたってμ△の変化が小さく、直流重畳特性が優
れていることがわかる。
実施例６ 本発明のＦｅ76.5Ｃｕ１Ｓｉ13.5Ｂ９非晶質合金を用
い、40kHz用高周波トランスを作製し、そのコア体積と
温度上昇を測定した。同様の測定をＦｅ77Ｓｉ13.5Ｂ９
非晶質合金及びＭｎ−Ｚｎ系フェライト（Ｆｅ２Ｏ３5
3.0,ＭｎＯ36.5,Ｚｎ10.5モル％）について行った。結
果を第２表に示す。
い、40kHz用高周波トランスを作製し、そのコア体積と
温度上昇を測定した。同様の測定をＦｅ77Ｓｉ13.5Ｂ９
非晶質合金及びＭｎ−Ｚｎ系フェライト（Ｆｅ２Ｏ３5
3.0,ＭｎＯ36.5,Ｚｎ10.5モル％）について行った。結
果を第２表に示す。
第２表から明らかな通り、本発明の非晶質合金のトラン
スはフェライトコアのトランスと比較して著しく小さな
コア体積ですみ、また従来のＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系非晶質合
金製トランスと比較して温度上昇を低く抑えることがで
きる。
スはフェライトコアのトランスと比較して著しく小さな
コア体積ですみ、また従来のＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系非晶質合
金製トランスと比較して温度上昇を低く抑えることがで
きる。
上述の通り本発明の非晶質合金は従来の非晶質合金と比
較して飽和磁束密度はほとんど変わらないが、高周波に
おける鉄損は著しく少なくなっている。またこのために
磁心の小型化も達成することができる。このような特性
のために、本発明の非晶質合金の磁心はチョークコイル
や高周波トランス等に好適である。
較して飽和磁束密度はほとんど変わらないが、高周波に
おける鉄損は著しく少なくなっている。またこのために
磁心の小型化も達成することができる。このような特性
のために、本発明の非晶質合金の磁心はチョークコイル
や高周波トランス等に好適である。
第１図は本発明の非晶質合金の飽和磁束密度Ｂｓ及び鉄
損Ｗ２／100KとＣｕ量（ｘ）との関係を示すグラフであ
り、第２図は本発明の非晶質合金の鉄損の経時変化率Ｗ
24−Ｗｏ／ＷｏとＢ量（ｚ）との関係を示すグラフであ
り、第３図は本発明の非晶質合金及び従来の非晶質合金
の鉄損の周波数依存性を示すグラフであり、第４図は本
発明の非晶質合金により作製した平滑チョーク用磁心と
パーマロイ圧粉磁心との直流重畳特性を示すグラフであ
る。
損Ｗ２／100KとＣｕ量（ｘ）との関係を示すグラフであ
り、第２図は本発明の非晶質合金の鉄損の経時変化率Ｗ
24−Ｗｏ／ＷｏとＢ量（ｚ）との関係を示すグラフであ
り、第３図は本発明の非晶質合金及び従来の非晶質合金
の鉄損の周波数依存性を示すグラフであり、第４図は本
発明の非晶質合金により作製した平滑チョーク用磁心と
パーマロイ圧粉磁心との直流重畳特性を示すグラフであ
る。
Claims (2)
- 【請求項１】一般式：Fe100-x-y-zCuxSiyBz ただし、0.1≦ｘ≦3,10＜ｙ≦19,5≦ｚ≦25, １５≦ｙ＋ｚ≦30（原子パーセント） で表される組成を有することを特徴とする高飽和磁束密
度低損失非晶質合金。 - 【請求項２】一般式：Fe100-x-y-zCuxSiyBz ただし、0.1≦ｘ≦3,y≦19,5≦ｚ＜10, 15≦ｙ＋ｚ≦30（原子パーセント） で表される組成を有することを特徴とする高飽和磁束密
度低損失非晶質合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59278493A JPH068491B2 (ja) | 1984-12-25 | 1984-12-25 | 高飽和磁束密度低損失非晶質合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59278493A JPH068491B2 (ja) | 1984-12-25 | 1984-12-25 | 高飽和磁束密度低損失非晶質合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61149459A JPS61149459A (ja) | 1986-07-08 |
| JPH068491B2 true JPH068491B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=17598085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59278493A Expired - Lifetime JPH068491B2 (ja) | 1984-12-25 | 1984-12-25 | 高飽和磁束密度低損失非晶質合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH068491B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5178689A (en) * | 1988-05-17 | 1993-01-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fe-based soft magnetic alloy, method of treating same and dust core made therefrom |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6052557A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-03-25 | Matsushita Electric Works Ltd | 低損失非晶質磁性合金 |
-
1984
- 1984-12-25 JP JP59278493A patent/JPH068491B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61149459A (ja) | 1986-07-08 |
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