JPH08306538A - 環状磁心及びその製造方法 - Google Patents

環状磁心及びその製造方法

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JPH08306538A
JPH08306538A JP7106642A JP10664295A JPH08306538A JP H08306538 A JPH08306538 A JP H08306538A JP 7106642 A JP7106642 A JP 7106642A JP 10664295 A JP10664295 A JP 10664295A JP H08306538 A JPH08306538 A JP H08306538A
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JP
Japan
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magnetic core
magnetic
annular
microcrystalline
alloy
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JP7106642A
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English (en)
Inventor
Kouji Tsuzukiyama
山 浩 二 續
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Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Original Assignee
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20Instruments transformers
    • H01F38/22Instruments transformers for single phase ac
    • H01F38/28Current transformers
    • H01F38/30Constructions
    • H01F2038/305Constructions with toroidal magnetic core

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  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 磁性リボンを環状に巻回してなる磁心50で
あって、磁心50は、外周側から外力を付与して内径の
長軸Cと内径の短軸Dとの比率が1:0.3となるよう
な楕円形状に変形した後に外力を除くと、比率が1:
0.5より大きい値となるまで復元する弾性復元力を備
えている。 【効果】 磁心の内部に磁束が発生した際、渦電流損失
を可及的に抑制して高い透磁率を確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は、トランス、チョーク、コ
イル等の電子部品うち、特にトロイダル形の電子部品に
用いる環状磁心及びその製造方法に関する。
【0002】
【発明の技術的背景】一般に、トロイダル形の電子部品
に用いる環状磁心には、磁性リボンを巻回して磁心を形
成したものがある。この環状磁心は絶縁材からなる環状
のケース内に収納されており、ケースの外周に巻いた導
線に電流を流すと、磁心の内部に磁束が発生し、所定の
機能を果たす。従って、磁心の磁気特性、具体的には透
磁率が電子部品の機能特性を左右する重要な要因であ
る。
【0003】しかし、磁心は渦電流損失の増大により透
磁率が低下し易い。特に、電流が高周波(例えば100
KHz以上)となった場合は一層この傾向が強く、利用
価値が低下する。このため、電子部品業界においては、
磁気特性の優れた環状磁心の開発が求められていた。
【0004】
【発明の目的】本発明は、磁心の内部に発生する渦電流
損失を可及的に抑制することのできる環状磁心及びその
製造方法を提供することを目的としている。
【0005】
【発明の概要】上記目的を達成するため請求項1に係る
発明は、磁性リボンを環状に巻回してなる磁心であっ
て、この磁心は、外周側から外力を付与して内径の長軸
と内径の短軸との比率が1:0.3となるような楕円形
状に変形した後に外力を除くと、前記比率が1:0.5
より大きい値となるまで復元する弾性復元力を備えてい
ることを特徴とする環状磁心である。
【0006】また、請求項2に係る発明は、請求項1に
係る発明の磁心が組織の少なくとも50%が1000オ
ングストローム以下の平均粒径を有する微結晶粒からな
る微結晶磁性合金である。
【0007】更に、請求項3に係る発明は、請求項2に
係る発明の微結晶磁性合金が、 一般式:(Fe1-aa)100-X-Y-Z-bCuXSiYZM´b (ただし、MはCo及び/又はNiであり、M´はN
b,W,Ta,Zr,Hf,Ti及びMoからなる群か
ら選ばれた少なくとも1種の元素であり、a,x,y,
z及びbはそれぞれ0≦a≦0.5、0.1≦x≦3、
0≦y≦30、0≦z≦25、5≦y+z≦30及び
0.1≦b≦30を満たす。)により表される組成を有
し、かつ、微結晶粒が主としてbcc構造の鉄固溶体か
らなる環状磁心である。
【0008】また、請求項4に係る発明は、磁性リボン
に4ニュートン以下の張力を付与しながら環状に巻回し
て磁心を形成することを特徴とする環状磁心の製造方法
である。
【0009】また、請求項5に係る発明は、非晶質合金
からなる磁性リボンを4ニュートン以下の張力を付与し
ながら環状に巻回して磁心を形成し、この磁心を熱処理
して微結晶磁性合金からなる磁心とすることを特徴とす
る環状磁心の製造方法である。
【0010】更に、請求項6に係る発明は、請求項5に
係る発明の非晶質合金が、 一般式:(Fe1-aa)100-X-Y-Z-bCuXSiYZM´b (ただし、MはCo及び/又はNiであり、M´はN
b,W,Ta,Zr,Hf,Ti及びMoからなる群か
ら選ばれた少なくとも1種の元素であり、a,x,y,
z及びbはそれぞれ0≦a≦0.5、0.1≦x≦3、
0≦y≦30、0≦z≦25、5≦y+z≦30及び
0.1≦b≦30を満たす。)により表される組成を有
する環状磁心の製造方法。
【0011】
【発明の具体的説明】以下、本発明に係る環状磁心及び
その製造方法を具体的に説明する。この環状磁心は、コ
イル、チョーク、トランス、バラン等の電子部品のう
ち、特にトロイダル形の電子部品に用いるものである。
図1は本発明に係る環状磁心Aの斜視図であり、この環
状磁心Aは磁性リボンに張力を付与しながら環状に巻回
し、その両端2,3を固定して磁心1を形成したもので
ある。
【0012】本発明に係る磁心1は、外周側から外力を
付与して内径の長軸Cと内径の短軸Dとの比率が1:
0.3となるような楕円形状に変形した後に外力を除く
と、比率が1:0.5より大きい値、好ましくは1:
0.8より大きい値となるまで復元する弾性復元力を備
えた磁心である。これによって磁心1の透磁率を高く保
持できる。
【0013】本発明では上記の弾性復元力を備えた磁心
1のうち、磁心1を構成する磁性合金が下記(1)式の
組成を有し、かつ組織の50%以上が1000オングス
トローム以下の平均粒径を有する微結晶合金であること
が、透磁率を一層高く保持できるという面から好まし
い。このように透磁率の高い磁心1を得るには、例えば
磁性リボンに4ニュートン以下、好ましくは2.5ニュ
ートン以下の張力を付与しながら巻回すればよい。
【0014】ここで、磁心1を構成する磁性リボンの厚
さは通常20μm程度に設定されるが、厚さ、幅、長さ
等の寸法は用途に応じて設定される。また、磁性リボン
の材料としては、遷移金属中のFe,Co,Ni等の強
磁性元素単体、あるいは強磁性元素同士の合金、特性改
善を図るために加えられる非強磁性元素と強磁性元素と
の合金、フェライト、パーマロイ、非晶質合金等を例示
できる。
【0015】非晶質合金としては、Fe−B,Fe−B
−C,Fe−B−Si,Fe−B−Si−C,Fe−B
−Si−Cr,Fe−Cr−B−Si,Fe−Ni−M
o−B等のFe系、Co−B,Co−Fe−Si−B,
Co−Fe−Ni−Mo−B−Si,Co−Fe−Ni
−B−Si,Co−Fe−Mn−Ni,Co−Fe−M
n−Ni−B,Co−Mn−Ni−B−Si等のCo系
等を例示できる。
【0016】更に、非晶質合金の他の例としては、 一般式:(Fe1-aa)100-X-Y-Z-bCuXSiYZM´b ・・・(1) (ただし、MはCo及び/又はNiであり、M´はN
b,W,Ta,Zr,Hf,Ti及びMoからなる群か
ら選ばれた少なくとも1種の元素であり、a,x,y,
z及びbはそれぞれ0≦a≦0.5、0.1≦x≦3、
0≦y≦30、0≦z≦25、5≦y+z≦30及び
0.1≦b≦30を満たす。)により表される組成を有
するものが例示できる。
【0017】また、本発明では非晶質合金からなる磁性
リボンを巻回して磁心1を形成し、この磁心1を不活性
ガス雰囲気中において450〜750℃で5分〜24時
間保持して熱処理を施し、組織の少なくとも50%が1
000オングストローム以下、好ましくは50〜500
オングストロームの平均粒径を有する微結晶粒からなる
微結晶磁性合金である磁心とすることが好ましい。
【0018】特に、上記(1)式の組成を有する非晶質
合金を用いて磁心1を熱処理して上記微結晶磁性合金と
した場合は、軟磁気特性に優れたFe基軟磁性合金が得
られて磁心1は低磁歪となり、透磁率その他の磁気特性
が一層優れている。
【0019】この上記(1)式の組成の非晶質合金を上
記の条件で熱処理して得られた微結晶合金の結晶は、主
としてbcc構造の鉄固溶体からなっている。 (実験例)まず、磁性リボンに「表1」に示すような異
なった張力を付与しながら磁性リボンを巻回して図2
(A)に示す磁心50を有する環状磁心Bを複数個製造
した。この環状磁心Bの側面形状は略真円である。各磁
心50を巻回する際に磁性リボンに付与した張力(ニュ
ートン)は、各磁心50毎に相違し、「表1」に示す通
りである。また、環状磁心Bの特徴は次の通りである。
【0020】磁性リボンの材質=Fe基非晶質合金リボ
ン (組成原子%Fe75.6Si13.87.2Cu1Nb2.4、幅
15mm) 外径=37mm 内径=23mm 次に、製造した磁心50を下記の条件で熱処理して磁心
を構成する磁性リボンを微結晶化し、各種の検体(環状
磁心)Bを製造した。
【0021】熱処理時の雰囲気=窒素フロー 熱処理時の温度=550℃ 熱処理時の時間=1時間 熱処理完了後の各検体Bの磁心50に対して外周側から
外力を付与し、図2(B)に示すように内径の長軸Cと
内径の短軸Dとの比率が1:0.3になるような楕円形
状に変形させ、その後、外力を除去して弾性復元力によ
り復元させた。復元後の磁心50の長軸Cと短軸Dとの
比率を測定し「表1」に示した。次に、検体Bを絶縁材
からなる環状の中空ケース(図示せず)に収納した後、
中空ケースに導線(図示せず)を巻いて電流(10KH
z及び100KHz)を流し、各検体Bの磁心50の透
磁率を測定した。実験により得られたデータは「表1」
の通りである。
【0022】
【表1】
【0023】上記実験結果から明らかなように、上記比
率が1:0.5より大きい値、好ましくは1:0.8よ
り大きい値となる弾性復元力を備えた磁心1からなる環
状磁心Aを電子部品に適用して導線に電流を流すと、磁
心1の内部に磁束が発生するとともに、渦電流損失が可
及的に抑制されて高い透磁率を確保でき、電子部品の機
能特性が安定するという効果を得られる。
【0024】この弾性復元力を有する磁心1を得るに
は、図1に示す環状磁心Aを製造する際、磁性リボンに
4ニュートン以下、好ましくは2.5ニュートン以下の
張力を付与しながら磁心1を形成すればよい。
【0025】図3は本発明に係る環状磁心Aを適用した
トロイダル形のコモンモードチョークコイルEの斜視図
である。コモンモードチョークコイルEは絶縁材により
成形した環状の中空ケース4を有し、中空ケース4の外
周には螺旋状に導線5を巻いてある。なお、中空ケース
4は幅方向に沿って2分割されており、開閉自在であ
る。中空ケース4内に環状磁心Aを収納してある。
【0026】コモンモードチョークコイルEは、例えば
スイッチング電源(図示せず)の間の回路中に取り付け
られる。そして、回路中に発生するノイズを環状磁心A
に発生する磁束により除去する機能を有する。この場
合、環状磁心Aの透磁率が高ければ、優れたノイズ除去
機能を発揮できる。
【0027】
【発明の効果】以上のように請求項1乃至請求項6に係
る発明は、磁心の内部に磁束が発生した際の渦電流損失
の増大が可及的に抑制される。従って、磁心の透磁率を
高く確保でき、環状磁心を適用する電子部品の機能特性
が安定する効果がある。また、磁心を微結晶磁性合金と
すれば、組織の大半が微細結晶粒からなることで軟磁気
特性に優れ、一層磁気特性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る環状磁心を示す斜視図。
【図2】(A)、(B)は磁性リボンの張力と磁心の透
磁率との関係を裏付けるために行った実験で用いた検体
を側面から見た図。
【図3】本発明の実施例に係る環状磁心を適用したコモ
ンモードチョークコイルの斜視図。
【符号の説明】
1,50 磁心 2,3 両端 4 中空ケース 5 導線 A 環状磁心 B 検体 C 長軸 D 短軸 E コモンモードチョークコイル

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁性リボンを環状に巻回してなる磁心で
    あって、この磁心は、外周側から外力を付与して内径の
    長軸と内径の短軸との比率が1:0.3となるような楕
    円形状に変形した後に外力を除くと、前記比率が1:
    0.5より大きい値となるまで復元する弾性復元力を備
    えていることを特徴とする環状磁心。
  2. 【請求項2】 前記磁心が組織の少なくとも50%が1
    000オングストローム以下の平均粒径を有する微結晶
    粒からなる微結晶磁性合金である請求項1記載の環状磁
    心。
  3. 【請求項3】 前記微結晶磁性合金が、 一般式:(Fe1-aa)100-X-Y-Z-bCuXSiYZM´b (ただし、MはCo及び/又はNiであり、M´はN
    b,W,Ta,Zr,Hf,Ti及びMoからなる群か
    ら選ばれた少なくとも1種の元素であり、a,x,y,
    z及びbはそれぞれ0≦a≦0.5、0.1≦x≦3、
    0≦y≦30、0≦z≦25、5≦y+z≦30及び
    0.1≦b≦30を満たす。)により表される組成を有
    し、かつ、微結晶粒が主としてbcc構造の鉄固溶体か
    らなる請求項2記載の環状磁心。
  4. 【請求項4】 磁性リボンに4ニュートン以下の張力を
    付与しながら環状に巻回して磁心を形成することを特徴
    とする環状磁心の製造方法。
  5. 【請求項5】 非晶質合金からなる磁性リボンを4ニュ
    ートン以下の張力を付与しながら環状に巻回して磁心を
    形成し、この磁心を熱処理して微結晶磁性合金からなる
    磁心とすることを特徴とする環状磁心の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記非晶質合金が、 一般式:(Fe1-aa)100-X-Y-Z-bCuXSiYZM´b (ただし、MはCo及び/又はNiであり、M´はN
    b,W,Ta,Zr,Hf,Ti及びMoからなる群か
    ら選ばれた少なくとも1種の元素であり、a,x,y,
    z及びbはそれぞれ0≦a≦0.5、0.1≦x≦3、
    0≦y≦30、0≦z≦25、5≦y+z≦30及び
    0.1≦b≦30を満たす。)により表される組成を有
    する請求項5記載の環状磁心の製造方法。
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