JPH07272963A - 高透磁率磁心の製造方法 - Google Patents

高透磁率磁心の製造方法

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JPH07272963A JP7052061A JP5206195A JPH07272963A JP H07272963 A JPH07272963 A JP H07272963A JP 7052061 A JP7052061 A JP 7052061A JP 5206195 A JP5206195 A JP 5206195A JP H07272963 A JPH07272963 A JP H07272963A
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magnetic
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 透磁率の高い磁心を得ることのできる高透磁
率磁心の製造方法を提供する。 【構成】 キュリー温度(Tc)が120℃≦Tc≦2
53℃の関係を満たし、かつ飽和磁歪定数(λs)が−
2×10-6≦λs≦1×10-6の範囲内にあるCo基非
晶質合金の薄帯からなる磁心に対して、前記薄帯の幅方
向に磁場を印加し、キュリー温度以下の熱処理を行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ノイズフィルタ、可
飽和リアクトル、スパイクノイズ低減用超小形インダク
タンス素子、零相変流器磁気ヘッド等の高透磁率が要求
される用途に適した高透磁率磁心の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電子機器の高性能化に伴い、重要な機能
部分として用いられている磁性部品にも高性能化が必要
となっている。したがって、これら磁性部品に用いられ
る磁性材料にも優れた磁気特性が要求されており、特に
零相変流器等の電流センサ、ノイズフィルターなど多く
の磁性部品に対しては、透磁率の高い材料が有効であ
る。
【0003】一例としてノイズフィルタについて説明す
る。
【0004】電子計算機の周辺機器や一般通信機用の安
定化電源としては、スイッチング電源が広く用いられて
いる。スイッチング電源では、電源電圧を電源ラインか
ら機器に入力する際、所定の電源電圧以外に雑音電圧が
機器内部に侵入し、入力されることがある。また、スイ
ッチング周波数を基本周波数とする高周波ノイズ、ある
いは負荷、例えばパソコンの論理回路から発生するMH
z域のノイズが問題となる。
【0005】これらの伝導ノイズを低減するために、例
えば図4に示すようなコモンモードチョークコイルがノ
イズフィルタとして用いられている。図4において、チ
ョークコイル1は往復電流による磁束が相殺されるよう
に磁心2に一対の巻線3a,3bを施したもので、巻線3a,3b
間にコンデンサ4a,4b,4cが接続され、コンデンサ4b,4c
の接続点は接地されている。このフィルタを電源ライ
ンに挿入した場合、雑音入力電圧に対する雑音出力電圧
の大きさは磁心の透磁率に関係し、透磁率が大きいほど
雑音出力電圧は小さくなる。さらに低周波領域だけでな
く1MHz以上の高周波領域でも有効に機能する必要が
あり、このために透磁率の周波数特性も良好であること
が必要である。
【0006】従来、コモンモードチョークコイルの磁心
を構成する材料としては、フェライトが用いられてき
た。しかし、最近では比較的低周波数域(10〜450
kHZ)でのノイズ規制が厳しくなっているのに対し、
フェライトは低周波域での透磁率が小さいため、ノイズ
を十分に低減することができないという欠点がある。そ
こで、特に低周波域での透磁率が大きく、周波数特性に
優れた磁心が要望されていた。
【0007】一方、最近注目されている非晶質合金は一
般に高透磁率が得られるため、これをコモンモードチョ
ークコイルの磁心に用いることが研究されている。しか
し、ノイズレベルの低減に対しては必ずしも十分ではな
いものが多く、高透磁率非晶質合金に対する組成面から
のアプローチも将来的には限界に近づく可能性がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このようにノイズフィ
ルタ用の磁心には、まず高透磁率であることが要求さ
れ、さらに広い周波数帯域で透磁率の高いことが要求さ
れる。特に高透磁率であることは、透磁率を主に利用す
る用途では有利であり、機器の小形化、高精度化、高感
度化等に寄与する。
【0009】この発明は透磁率の高い磁心を得ることの
できる高透磁率磁心の製造方法を提供することを目的と
する。
【0010】
【課題を解決するための手段及び作用】この発明はキュ
リー温度(Tc)が120℃≦Tc≦253℃の関係を
満たし、かつ飽和磁歪定数(λs)が−2×10-6≦λ
s≦1×10-6の範囲内にあるCo基非晶質合金の薄帯
からなる磁心に対して、前記薄帯の幅方向に磁場を印加
し、キュリー温度以下の熱処理を行なうことを特徴とす
る高透磁率磁心の製造方法である。
【0011】本発明者等は高透磁率化を達成するため組
成、熱処理等各種の方面から検討を進めた。その結果、
120〜253℃さらには150〜253℃、さらには
200〜253℃、より好ましくは220〜250℃の
キュリー温度及び−2×10-6〜1×10-6の飽和磁歪
定数を有するCo基非晶質合金からなる磁心に薄帯の幅
方向に磁場を印加しながらキュリー温度以下の熱処理を
施すことにより、特異的に高透磁率を得ることができる
ことを見出した。
【0012】用いる非晶質合金はSi,B,P,C等を
メタロイドとして含有するCo基非晶質合金であり、零
磁歪近傍のものを用いる。またZr,Hf,Ta,Nb
等を非晶質化元素とする金属・金属系非晶質合金でも良
い。特にSi,Bを含有するものを用いることが好まし
い。Feを少量含有することで零磁歪近傍のものを得る
ことができる。磁歪の大きさも本発明においては重要で
あり、飽和磁歪定数λs=−2×10-6〜1×10-6
範囲で特に高透磁率が得られる。
【0013】好ましい非晶質合金組成としては以下に挙
げるものを用いる。
【0014】 (Co1-a Fea 100-z (Si1-y y z 0.02≦a≦0.08 25≦z≦32 0.3≦y≦0.5 上記組成においてFeは零磁歪近傍を得るために必要で
あり、z,yに応じてaの値を0.02〜0.08、好
ましくは0.03〜0.07の間に設定することにより
零磁歪近傍の合金を得ることができる。この非晶質合金
において最も重要となるのは、メタロイド元素であるS
i及びBの配合比である。すなわち、Bは合金を非晶質
化するのに必須の成分であり、Siを加えることにより
非晶質化を容易にし、熱安定性を向上するが、特に高透
磁率を有する磁心を得るためには、SiとBとの配合比
を示すyを0.3〜0.5の範囲に規定し、Siリッチ
とすることが望まれる。これはyが0.3未満又は0.
5を超える場合には、透磁率が小さくなる傾向があり、
また磁気特性の熱安定性もやや悪くなるためである。ま
た、本発明による処理を行っても高透磁率を得ることが
困難となる。
【0015】また、Si及びBの配合量を示すzの範囲
25〜32としたのは、zが25未満では本発明による
透磁率向上の効果、特に低周波域で高透磁率が得られ
ず、熱安定性も悪くなり、一方32を超えるとキュリー
温度が低下して実用的でなくなり、本発明の処理が効果
的でなくなるためである。
【0016】なお、この非晶質合金には、耐食性、熱安
定性等を改善するために、Ti,V,Cr,Mn,N
i,Cu,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,W及び白金
族をCoを置換する形で添加してもよい。これらの元素
は非晶質合金のキュリー温度が実用的な温度の下限に達
するまで添加でき、この値は8原子%程度までは可能で
あるが、実用的には4原子%以下程度である。前記合金
と併せて示せば以下の如くになる。 (Co1-a-b Fea b 100-z (Si1-y y z ただし M;Ti,V,Cr,Mn,Ni,Cu,Z
r,Nb,Mo,Hf,Ta,W及び白金族の少なくと
も一種 0.02≦a≦0.08 0≦b≦0.08 0.3≦y≦0.5 25≦z≦32 またM成分としてMnを選択した場合、Mnが6atm
%以上では、Feを不要とすることもできる。
【0017】また、本発明に用いられる非晶質合金は、
所定組成比の合金素材を溶融状態から105 ℃/秒以上
の冷却速度で急冷する液体急冷法等の常法によって容易
に製造することができる。この非晶質合金は、例えば単
ロール法によって製造された板状の薄帯として使用され
る。この場合、厚み5μm未満の薄帯を製造することは
困難であり、また厚みが25μmを超えると高周波域に
おける透磁率が急激に低下するので、薄帯の厚みを5〜
25μmの範囲に設定するのが好ましい。
【0018】上記のようにして得られた非晶質合金の薄
帯は巻回又は積層して磁心の形状に成形し、歪取り熱処
理を行なった後、冷却するが、この冷却速度は0.5〜
50℃/minであることが望ましい。これは冷却速度
が0.5℃/min未満又は50℃/minを超えると
透磁率が低下するためである。より好ましい冷却速度の
範囲は1〜20℃/minである。
【0019】続いて磁場中熱処理を施す。
【0020】本発明における磁場中熱処理は磁心を構成
する薄帯の幅方向に磁場を印加する。この様子を図1に
示す。図示される通り、非晶質合金薄帯が巻回された磁
心(1) の幅方向(2) に磁場が印加されるが、この方向に
有効に磁場が印加されるのであれば幅方向(2) からの多
少の傾きは許容される。なお、磁場中熱処理は前述の歪
取り熱処理に連続して行なっても良いし、一旦冷却の
後、再度加熱しても良い。磁場の印加も、磁場中熱処理
時にはじめて印加しても良いし、歪取り熱処理時から印
加していても良い。
【0021】熱処理温度はキュリー温度以下であれば良
いが、100℃以上が実用的である。好ましくは130
℃以上、さらには180℃以上であることがより効果的
である。雰囲気は特に問わず、N2 ,Ar 等の不活性ガ
ス中、真空中、H2 等の還元雰囲気中、大気中等のいず
れでも良い。熱処理時間は10分以上が好ましい。特に
同温度に維持する必要はないが、100℃以上程度の温
度領域で10分から3時間程度維持すれば十分である。
なお熱処理後の冷却速度は特に規定しないが、0.1d
eg/min.〜100deg/min程度で良い。ま
た印加する磁場の強さは1Oe以上、好ましくは10O
e以上である。
【0022】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。 実施例−1 Co−Fe・Si−Bを構成元素とし、構成比を変えて
キュリー温度(Tc)を変化させたCo基非晶質合金
(−2×10-6≦λs≦1×10-6)を巻回し磁心とし
た。なお非晶質合金薄帯の幅は5mm、板厚は18μm
であり、磁心形状は外径20mm、内径14mmであ
る。
【0023】これらの磁心を歪取り熱処理の後、200
Oeの磁場を薄帯の幅方向に印加しながら、(Tc−2
0)℃の温度で、60分の熱処理を行なった。その後3
℃/minの速度で冷却した。
【0024】図2に2mOeの磁場におけるf=10k
Hzの透磁率(μ′10kHz)を示す。同図より明ら
かなようにTc=120〜253℃で透磁率が顕著に向
上していることがわかる。 実施例−2 表1及び表2に示すCo基非晶質合金(−2×10-6
λs≦1×10-6)を用いて実施例−1と同様に磁心を
作製し、歪取り熱処理後、Tc以下で最適条件の薄帯幅
方向の磁場中熱処理を行なった。2mOe、10kHz
での透磁率を併せて示す。同表から明らかなように本発
明では非常に透磁率が高くなることがわかる。
【0025】特に試料No.1〜3及び6〜19はSi
の比率の高いものであるが、透磁率が非常に大きくなっ
ていることがわかる。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】 実施例−3 表3に示すCo基非晶質合金を用いて実施例−1と同様
に磁心を作製し、歪取り熱処理後Tc以下で30分50
Oeの薄帯幅方向の磁場中熱処理を行なった。なお、表
における飽和磁歪定数(λs)はストレインゲージを用
いて測定しており、測定感度より小さい場合は薄帯に応
力を加えてヒステリシス曲線の変化からその符号を求め
た。10kHzにおける透磁率(測定磁場2mOe)を
同表に示すが、これより明らかなようにλs=−2×1
-6〜1×10-6を持つCo基非晶質合金では幅方向磁
場中熱処理の効果が大きく、その値も非常に高い。
【0028】
【表3】 実施例−4 実施例−1と同様の磁場中熱処理を施した(Co0.94
0.0671Si1712(Tc=230℃,λs=0)の
非晶質合金磁心を用いてコモンモードチョークコイルを
作成し、スイッチング電源に組込んでノイズ低減効果を
測定した。スイッチング周波数は40kHzとし、ノイ
ズは40kHz及びその高調波である80kHz、12
0kHzでの低減効果を測定した。なお、比較のため
(Co 0. 94Fe0.0671Si5 24(Tc=340
℃)に実施例−1と同様の処理を施したもの(比較例−
1)、フェライトを用いたもの(比較例−2)、及びC
70Fe4 Si179 (Tc=268℃)に実施例−1
と同様の処理を施したもの (比較例−3)についても
測定を行ない、その結果を表4に示す。
【0029】
【表4】 表4から明らかなように本発明ではノイズ低減効果が優
れていることがわかる。 実施例−5 実施例−4の磁心と比較例−1の磁心に120℃のエー
ジングを行なった場合の、10kHzにおける実効透磁
率の初期値を1.0とするエージング特性を図3に示
す。
【0030】図3から明らかなように本発明の方がエー
ジング特性に優れていることがわかる。
【0031】またコモンモードチョークを作成し、スイ
ッチング電源に組込んでのノイズレベルの経時変化も図
3と同様であることが確認され、本発明を用いたノイズ
フィルタではノイズレベルがほとんど変化しなかった。
【0032】なお、実施例−4において磁場中熱処理前
のμ10kHzは6.5×104 程度であり、磁場中熱
処理後では1.31×105 である。従って長時間エー
ジングによっても高透磁率が保たれることがわかる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば優れ
た透磁率を有する磁心を得ることができる。従ってもっ
ぱら透磁率を利用するノイズフィルタ、半導体回路用リ
アクトル、可飽和リアクトル等の各種磁心に好適であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 磁場中熱処理を示す概略図。
【図2】 Co基非晶質合金薄帯の透磁率−キュリー温
度特性図。
【図3】 非晶質合金磁心のエージング特性図。
【図4】 コモンモードチョークコイルを示す回路図。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キュリー温度(Tc)が120℃≦Tc
    ≦253℃の関係を満たし、かつ飽和磁歪定数(λs)
    が−2×10-6≦λs≦1×10-6の範囲内にあるCo
    基非晶質合金の薄帯からなる磁心に対して、前記薄帯の
    幅方向に磁場を印加し、キュリー温度以下の熱処理を行
    なうことを特徴とする高透磁率磁心の製造方法。
  2. 【請求項2】 220℃≦Tc≦250℃であることを
    特徴とする請求項1記載の高透磁率磁心の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記磁場は1Oe以上であることを特徴
    とする請求項1記載の高透磁率磁心の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記磁場は10Oe以上であることを特
    徴とする請求項1記載の高透磁率磁心の製造方法。
  5. 【請求項5】 Co基非晶質合金が (Co1-a-b Fea b 100-z (Si1-y y z ただしM;Ti,V,Cr,Mn,Ni,Cu,Zr,
    Nb,Mo,Hf,Ta,W及び白金族の少なくとも一
    種 0.02≦a≦0.08 0≦b≦0.04 0.3≦y≦0.5 25≦z≦32 で表わされることを特徴とする請求項1記載の高透磁率
    磁心の製造方法。
  6. 【請求項6】 Co基非晶質合金が (Co1-a Fea 100-z (Si1-y y z 0.02≦a≦0.08 0.3≦y≦0.5 25≦z≦32 で表わされることを特徴とする請求項1記載の高透磁率
    磁心の製造方法。
  7. 【請求項7】 薄帯の厚みが5〜25μmであることを
    特徴とする請求項1記載の高透磁率磁心の製造方法。
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