JPH0773086B2 - 磁気増幅器 - Google Patents
磁気増幅器Info
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- JPH0773086B2 JPH0773086B2 JP3026638A JP2663891A JPH0773086B2 JP H0773086 B2 JPH0773086 B2 JP H0773086B2 JP 3026638 A JP3026638 A JP 3026638A JP 2663891 A JP2663891 A JP 2663891A JP H0773086 B2 JPH0773086 B2 JP H0773086B2
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- JP
- Japan
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- magnetic
- khz
- amorphous alloy
- coercive force
- magnetic amplifier
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/147—Alloys characterised by their composition
- H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
- H01F1/15316—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals based on Co
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】［発明の目的］
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気増幅器に関する。更
に詳しくは、高周波にける低保磁力、角形特性にすぐれ
る非晶質合金を用いた磁気増幅器に関する。
に詳しくは、高周波にける低保磁力、角形特性にすぐれ
る非晶質合金を用いた磁気増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子計算機の周辺機器や一般通信器用の
安定化電源としては、近年、磁気増幅器を組込んだスイ
ッチング電源が広く用いられている。
安定化電源としては、近年、磁気増幅器を組込んだスイ
ッチング電源が広く用いられている。
【０００３】この磁気増幅器を構成する主要部は可飽和
リアクタであり、その鉄心には角形磁化特性にすぐれた
磁心材料が必要とされている。従来は、このような磁心
材料としてはＦｅ−Ｎｉ結晶質合金から成るセンデルタ
（商品名）が使用されてきた。
リアクタであり、その鉄心には角形磁化特性にすぐれた
磁心材料が必要とされている。従来は、このような磁心
材料としてはＦｅ−Ｎｉ結晶質合金から成るセンデルタ
（商品名）が使用されてきた。
【０００４】しかしながら、センデルタは角形磁化特性
にはすぐれているものの、20 kHz以上の高周波において
は、保磁力が大きくなってうず電流損が増大して発熱
し、使用不能となる。そのため、磁気増幅器を組込んだ
スイッチング電源のスイッチング周波数は20 kHz以下に
限られていた。
にはすぐれているものの、20 kHz以上の高周波において
は、保磁力が大きくなってうず電流損が増大して発熱
し、使用不能となる。そのため、磁気増幅器を組込んだ
スイッチング電源のスイッチング周波数は20 kHz以下に
限られていた。
【０００５】一方、近年においては、スイッチング電源
の小形化・計量化に対する要望と相俟って、スイッチン
グ周波数のより高周波化が求められているが、現在まで
高周波における保磁力が小さく、かつ角形性にすぐれた
磁心材料で満足のいくものは見出されていない。
の小形化・計量化に対する要望と相俟って、スイッチン
グ周波数のより高周波化が求められているが、現在まで
高周波における保磁力が小さく、かつ角形性にすぐれた
磁心材料で満足のいくものは見出されていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の点を考
慮してなされたもので、高周波領域で良好な駆動が可能
な磁気増幅器を提供することを目的とする。［発明の構
成］
慮してなされたもので、高周波領域で良好な駆動が可能
な磁気増幅器を提供することを目的とする。［発明の構
成］
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
上記のような問題点を解消するために鋭意研究を重ねた
結果、ＢとＳｉを所定の原子％量含み、かつ結晶化温度
(Tx)がキューリ温度(Tc)よりも大きいという関係を有す
るＣｏ系非晶質合金は、100 kHz 以上の高周波におい
て、低保磁力でありしかも角形性にも優れるとの事実を
見出し本発明を完成するに到った。
上記のような問題点を解消するために鋭意研究を重ねた
結果、ＢとＳｉを所定の原子％量含み、かつ結晶化温度
(Tx)がキューリ温度(Tc)よりも大きいという関係を有す
るＣｏ系非晶質合金は、100 kHz 以上の高周波におい
て、低保磁力でありしかも角形性にも優れるとの事実を
見出し本発明を完成するに到った。
【０００８】本発明は、次式： （Ｃｏ1-x1-x2 Ｆｅx1Ｍx2）x3Ｂx4Ｓｉ100-x3-x4 （式中、ＭはTi,V,Cr,Mn,Ni,Zr,Nb,Mo,Ru,Hf,Ta,W,Reの
群から選ばれる少なくとも一種の元素であり、x1，x2，
x3，x4はそれぞれ、０＜x1≦0.10，０＜x2≦0.10，70≦
x3≦79，５≦x4≦９の関係を満たす数である。）で示さ
れ、100kHzにおける角形比Br/B1 （Brは残留磁束密度，
B1は１Oe磁場中の磁束密度）が90％以上、保磁力が0.33
Oe 以下である非晶質合金を磁心に用い、50 kHz以上の
周波数で駆動することを特徴とする磁気増幅器である。
群から選ばれる少なくとも一種の元素であり、x1，x2，
x3，x4はそれぞれ、０＜x1≦0.10，０＜x2≦0.10，70≦
x3≦79，５≦x4≦９の関係を満たす数である。）で示さ
れ、100kHzにおける角形比Br/B1 （Brは残留磁束密度，
B1は１Oe磁場中の磁束密度）が90％以上、保磁力が0.33
Oe 以下である非晶質合金を磁心に用い、50 kHz以上の
周波数で駆動することを特徴とする磁気増幅器である。
【０００９】本発明に係る非晶質合金の組成において、
Ｆｅは得られる合金の高磁束密度化に寄与し、その組成
比X1は０＜X1≦0.10の範囲に設定される。X1が0.10を越
えると、全体の磁歪が大きくなり、かつ保磁力(Hc)も増
大するので好ましくない。
Ｆｅは得られる合金の高磁束密度化に寄与し、その組成
比X1は０＜X1≦0.10の範囲に設定される。X1が0.10を越
えると、全体の磁歪が大きくなり、かつ保磁力(Hc)も増
大するので好ましくない。
【００１０】Ｍ（Ti,V,Cr,Mn,Ni,Zr,Nb,Mo,Ru,Hf,Ta,W,
Reの群から選ばれる少なくとも一種）は、合金の熱的安
定性に関与し、その組成比x2は０＜x2≦0.10の範囲に設
定される。x2が0.10を越えると、非晶質化が困難とな
る。これら元素Ｍのうち、Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｃｒはそ
の効果が大きく有用である。なお少量の添加でその効果
を発揮するが、x2≧0.01であることが実用的である。
Reの群から選ばれる少なくとも一種）は、合金の熱的安
定性に関与し、その組成比x2は０＜x2≦0.10の範囲に設
定される。x2が0.10を越えると、非晶質化が困難とな
る。これら元素Ｍのうち、Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｃｒはそ
の効果が大きく有用である。なお少量の添加でその効果
を発揮するが、x2≧0.01であることが実用的である。
【００１１】上記３成分(Co,Fe,M) は、全体でその組成
比X3が70≦X3≦79の範囲に設定される。X3が70未満の場
合には、非晶質化が困難となり、逆に79を越えると結晶
化温度(Tx)がキューリ温度(Tc)より低くなるため全体と
して低保磁力が得られなくなる。
比X3が70≦X3≦79の範囲に設定される。X3が70未満の場
合には、非晶質化が困難となり、逆に79を越えると結晶
化温度(Tx)がキューリ温度(Tc)より低くなるため全体と
して低保磁力が得られなくなる。
【００１２】つぎに、本発明の非晶質合金において、Ｂ
及びＳｉの半金属元素は非晶質化のためには不可欠であ
るが、Ｂの組成比X4が５未満の場合には非晶質合金が得
られない。しかし、X4が９を超えると、磁気特性におけ
る角形比が小さくなる。したがって、Ｂの組成比X4は５
≦X4≦９の範囲に設定される。
及びＳｉの半金属元素は非晶質化のためには不可欠であ
るが、Ｂの組成比X4が５未満の場合には非晶質合金が得
られない。しかし、X4が９を超えると、磁気特性におけ
る角形比が小さくなる。したがって、Ｂの組成比X4は５
≦X4≦９の範囲に設定される。
【００１３】一般に、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
ること（液体急冷法）によって得られることが知られて
いる。本発明の非晶質合金も、上記した常法によって容
易に製造できる。
素材を溶融状態から105 ℃／秒以上の冷却速度で急冷す
ること（液体急冷法）によって得られることが知られて
いる。本発明の非晶質合金も、上記した常法によって容
易に製造できる。
【００１４】本発明の非晶質合金は、例えば常用の単ロ
ール法によって製造された板状の薄体として使用され
る。この場合、厚み10μｍ未満の薄体を製造することは
液体急冷法では実質的に困難であり、また厚みが25μｍ
を超えると高周波における保磁力が増大するので、通
常、薄体の厚みを10〜25μｍ両端を含む）の範囲に設定
するのが好ましい。
ール法によって製造された板状の薄体として使用され
る。この場合、厚み10μｍ未満の薄体を製造することは
液体急冷法では実質的に困難であり、また厚みが25μｍ
を超えると高周波における保磁力が増大するので、通
常、薄体の厚みを10〜25μｍ両端を含む）の範囲に設定
するのが好ましい。
【００１５】本発明に係る非晶質合金の磁気特性、特に
角形比は周波数が高くなるにつれ良好になるため、本発
明に係る磁気増幅器の駆動周波数は50 kHz以上、更には
100kHz 以上とすることが好ましい。
角形比は周波数が高くなるにつれ良好になるため、本発
明に係る磁気増幅器の駆動周波数は50 kHz以上、更には
100kHz 以上とすることが好ましい。
【００１６】なお磁気増幅器の回路構成は特に問わず、
スイッチングレギュレータに用いられる可飽和リアクト
ルを用いたものなど各種の構成があげられる。
スイッチングレギュレータに用いられる可飽和リアクト
ルを用いたものなど各種の構成があげられる。
【００１７】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて説明する。
【００１８】実施例１ 表１に示した各種組成の非晶質合金の薄体を常用の単ロ
ール法で作製した。各薄体の幅は約５mmで、厚みはいず
れも18〜22μｍの範囲にあった。これら薄体から長さ１
ｍの帯を切り取り、直径20mmのボビンに巻きつけてトロ
イダルコアを作製した。つぎに、これをそれぞれ、結晶
化温度(Tx)以下、キューリ温度(Tc)以上の適宜な温度で
熱処理した後、全体を水中（25℃）に投入して急冷し
た。
ール法で作製した。各薄体の幅は約５mmで、厚みはいず
れも18〜22μｍの範囲にあった。これら薄体から長さ１
ｍの帯を切り取り、直径20mmのボビンに巻きつけてトロ
イダルコアを作製した。つぎに、これをそれぞれ、結晶
化温度(Tx)以下、キューリ温度(Tc)以上の適宜な温度で
熱処理した後、全体を水中（25℃）に投入して急冷し
た。
【００１９】得られたコアに１次及び２次巻線を施し、
外部磁場1 Oe下で交流磁化測定装置を用いて50 kHz及び
100 kHz の交流ヒステリシス曲線を測定し、ここから保
磁力Ｈc 及び角形比Br/B1 （Br：残留磁束密度、B1：1
Oeの磁場における磁束密度）を求めた。
外部磁場1 Oe下で交流磁化測定装置を用いて50 kHz及び
100 kHz の交流ヒステリシス曲線を測定し、ここから保
磁力Ｈc 及び角形比Br/B1 （Br：残留磁束密度、B1：1
Oeの磁場における磁束密度）を求めた。
【００２０】
【表１】 この表から明らかな様に、本発明の非晶質合金は100kHz
の高周波でHc≦0.33,Br/B1 ≧90と優れていることがわ
かる。
の高周波でHc≦0.33,Br/B1 ≧90と優れていることがわ
かる。
【００２１】これに反し、センデルタは、Br/B1 は大き
いけれどもHcも大きく、とりわけ50kHz 以上の高周波で
は1 Oeの外部磁場の下では測定不能となり、高周波にお
ける磁心材料としては不適であった。
いけれどもHcも大きく、とりわけ50kHz 以上の高周波で
は1 Oeの外部磁場の下では測定不能となり、高周波にお
ける磁心材料としては不適であった。
【００２２】実施例２ 式：（Ｃｏ0.92Ｆｅ0.06Ｎｂ0.02）77ＢｘＳｉ23-xで示
され、Ｂ量を種々に変えた（すなわち、Ｂ組成比ｘを種
々に変化させた）非晶質合金の薄体を実施例１と同様の
方法で作製し、これらについてHc,Br/B1を測定した。そ
の結果を図１に示した。図では（○）はHc，（●）はBr
/B1 を表す。
され、Ｂ量を種々に変えた（すなわち、Ｂ組成比ｘを種
々に変化させた）非晶質合金の薄体を実施例１と同様の
方法で作製し、これらについてHc,Br/B1を測定した。そ
の結果を図１に示した。図では（○）はHc，（●）はBr
/B1 を表す。
【００２３】図１から明らかな様にｘが5,6,7,8,9 のも
のは、いずれもその角形比Br/B1 が85％以上であり、ｘ
が10,11(比較例2,3)のものは85％より小さかった。この
ことからＢの組成比ｘは５≦ｘ≦９の範囲で良好な特性
を有していることが分かる。
のは、いずれもその角形比Br/B1 が85％以上であり、ｘ
が10,11(比較例2,3)のものは85％より小さかった。この
ことからＢの組成比ｘは５≦ｘ≦９の範囲で良好な特性
を有していることが分かる。
【００２４】なおｘが５未満のものは非晶質とならなか
った。
った。
【００２５】
【００２６】
【００２７】実施例３ 表１に記載した試料について、 120 ℃の恒温槽に1000時
間エージング処理した後、50 kHzで再びＨc 及びBr/B1
を測定した結果も表１に示した。比較のため、Ｍを含ま
ないものの測定値も併記した。
間エージング処理した後、50 kHzで再びＨc 及びBr/B1
を測定した結果も表１に示した。比較のため、Ｍを含ま
ないものの測定値も併記した。
【００２８】この表１から明らかなように、本発明の非
晶質合金は高周波において低保磁力、高角形性であるの
みならず、熱的安定性にすぐれることが判明した。とく
に、ＭがＮｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｃｒの場合はその効果が著
しい。
晶質合金は高周波において低保磁力、高角形性であるの
みならず、熱的安定性にすぐれることが判明した。とく
に、ＭがＮｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｃｒの場合はその効果が著
しい。
【００２９】また100 kHz での値も同様に表２に示し
た。
た。
【００３０】
【表２】 この表から明らかな様に100 kHz でも同様の傾向を示す
ことが分かる。
ことが分かる。
【００３１】実施例４ 組成比：（Ｃｏ0.88Ｆｅ0.06Ｎｂ0.02Ｎｉ0.04）75Ｂ15
Ｓｉ10の本発明非晶質合金を用い、単ロール法でロール
回転数を変えることによって、厚み12μｍ，18μｍ，22
μｍ，25μｍ，27μｍの薄体を作製した。これらについ
て、実施例１と同様の方法で各種の高周波における保磁
力Hcを測定した結果を図２に示した。
Ｓｉ10の本発明非晶質合金を用い、単ロール法でロール
回転数を変えることによって、厚み12μｍ，18μｍ，22
μｍ，25μｍ，27μｍの薄体を作製した。これらについ
て、実施例１と同様の方法で各種の高周波における保磁
力Hcを測定した結果を図２に示した。
【００３２】図２から明らかなように、厚み12μｍ，18
μｍ，22μｍ，25μｍのものは、50kHz においてもHcは
0.4 Oe以下であった。一方、厚み27μｍのものは、50 k
Hz以上ではそのHcが0.4 Oeを超えて、磁気増幅器用の磁
心材料としては実用的でなくなることが判明した。
μｍ，22μｍ，25μｍのものは、50kHz においてもHcは
0.4 Oe以下であった。一方、厚み27μｍのものは、50 k
Hz以上ではそのHcが0.4 Oeを超えて、磁気増幅器用の磁
心材料としては実用的でなくなることが判明した。
【００３３】実施例５ 組成が（Ｃｏ0.90Ｆｅ0.06Ｃｒ0.04）77Ｂ8 Ｓｉ15で厚
み16μｍの非晶質合金の薄体を作製し、実施例１と同様
にしてトロイダルコアを作製した。これを430 ℃（Tc 3
80℃，Tx 500℃）で熱処理した後、水中に投入して急冷
した。
み16μｍの非晶質合金の薄体を作製し、実施例１と同様
にしてトロイダルコアを作製した。これを430 ℃（Tc 3
80℃，Tx 500℃）で熱処理した後、水中に投入して急冷
した。
【００３４】得られたコアを、図３に示した回路の磁気
増幅器に適用し、100 kHz 動作のスイッチング電源とし
ての性能を調べた。測定項目は、効率（出力／入力×10
0(%)）、コア上昇温度（℃）及び励磁電流(mA)である。
図３の回路において、１は入力フィルタ、２はスイッ
チ、３はトランス、４は磁気増幅器、５は整流器、６は
出力フィルタ、７は制御部である。以上の結果を表３に
示した。なお、比較のため、センデルタを用いた場合の
結果も併記した。
増幅器に適用し、100 kHz 動作のスイッチング電源とし
ての性能を調べた。測定項目は、効率（出力／入力×10
0(%)）、コア上昇温度（℃）及び励磁電流(mA)である。
図３の回路において、１は入力フィルタ、２はスイッ
チ、３はトランス、４は磁気増幅器、５は整流器、６は
出力フィルタ、７は制御部である。以上の結果を表３に
示した。なお、比較のため、センデルタを用いた場合の
結果も併記した。
【００３５】
【表３】 この表から明らかなように、本発明に係る非晶質合金を
用いた磁気増幅器では、センデルタを用いた場合に比べ
て効率が約10％向上し、かつ励磁電流も１／９で、コア
の上昇温度も小さく優れたものであることが分かる。
用いた磁気増幅器では、センデルタを用いた場合に比べ
て効率が約10％向上し、かつ励磁電流も１／９で、コア
の上昇温度も小さく優れたものであることが分かる。
【００３６】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係る非晶質合金を用いた磁気増幅器は100kHzの高周波領
域でも、高効率，低励磁電流というように良好に動作
し、その工業的価値は極めて大である。
係る非晶質合金を用いた磁気増幅器は100kHzの高周波領
域でも、高効率，低励磁電流というように良好に動作
し、その工業的価値は極めて大である。
【図１】 図１は組成（Ｃｏ0.92Ｆｅ0.06Ｎｂ0.02）77
ＢｘＳｉ23-xなる本発明に係る非晶質合金におけるＢ組
成比(x) とBr/B1 ，Hcとの関係曲線図。
ＢｘＳｉ23-xなる本発明に係る非晶質合金におけるＢ組
成比(x) とBr/B1 ，Hcとの関係曲線図。
【図２】 図２は組成（Ｃｏ0.88Ｆｅ0.06Ｎｂ0.02Ｎｉ
0.04）75Ｂ15Ｓｉ10なる本発明に係る非晶質合金で厚み
の異なる薄体の試験周波数(f) とHcとの関係曲線図。
0.04）75Ｂ15Ｓｉ10なる本発明に係る非晶質合金で厚み
の異なる薄体の試験周波数(f) とHcとの関係曲線図。
【図３】 図３は組成（Ｃｏ0.90Ｆｅ0.06Ｃｒ0.04）77
Ｂ8 Ｓｉ15の本発明に係る非晶質合金を可飽和リアクタ
に適用した磁気増幅器を含んでなるスイッチング電源回
路図。
Ｂ8 Ｓｉ15の本発明に係る非晶質合金を可飽和リアクタ
に適用した磁気増幅器を含んでなるスイッチング電源回
路図。
１…入力フィルタ ２…スイッチ ３…トランス ４…磁気増幅器 ５…整流器 ６…出力フィルタ ７…制御部
フロントページの続き (72)発明者 沢 孝雄 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝 横浜金属工場内 (56)参考文献 特開 昭51−73923（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−103924（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】 次式： （Ｃｏ1-x1-x2 Ｆｅx1Ｍx2）x3Ｂx4Ｓｉ100-x3-x4 （式中、ＭはTi,V,Cr,Mn,Ni,Zr,Nb,Mo,Ru,Hf,Ta,W,Reの
群から選ばれる少なくとも一種の元素であり、x1，x2，
x3，x4はそれぞれ、０＜x1≦0.10，０＜x2≦0.10，70≦
x3≦79，５≦x4≦９の関係を満たす数である。）で示さ
れ、100kHzにおける角形比Br/B1 （Brは残留磁束密度，
B1は１Oe磁場中の磁束密度）が90％以上、保磁力が0.33
Oe 以下である非晶質合金を磁心に用い、50 kHz以上の
周波数で駆動することを特徴とする磁気増幅器。 - 【請求項２】厚みが25μｍ以下の薄体である請求項１記
載の磁気増幅器。 - 【請求項３】前記非晶質合金は、120 ℃，1000時間のエ
ージング処理を施した後の、50 kHzにおける角形比Br/B
1 （Brは残留磁束密度，B1は１Oe磁場中の磁束密度）が
90％以上、保磁力が0.26 Oe 以下であることを特徴とす
る請求項１記載の磁気増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3026638A JPH0773086B2 (ja) | 1991-01-29 | 1991-01-29 | 磁気増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3026638A JPH0773086B2 (ja) | 1991-01-29 | 1991-01-29 | 磁気増幅器 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56128211A Division JPS5831053A (ja) | 1981-08-18 | 1981-08-18 | 非晶質合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04211103A JPH04211103A (ja) | 1992-08-03 |
| JPH0773086B2 true JPH0773086B2 (ja) | 1995-08-02 |
Family
ID=12198992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3026638A Expired - Lifetime JPH0773086B2 (ja) | 1991-01-29 | 1991-01-29 | 磁気増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0773086B2 (ja) |
-
1991
- 1991-01-29 JP JP3026638A patent/JPH0773086B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04211103A (ja) | 1992-08-03 |
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