JPH10130798A - 電力トランス用鉄基非晶質合金鉄心およびその製造方法 - Google Patents
電力トランス用鉄基非晶質合金鉄心およびその製造方法Info
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- JPH10130798A JPH10130798A JP29010696A JP29010696A JPH10130798A JP H10130798 A JPH10130798 A JP H10130798A JP 29010696 A JP29010696 A JP 29010696A JP 29010696 A JP29010696 A JP 29010696A JP H10130798 A JPH10130798 A JP H10130798A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 励磁用の導線機構を簡便化し、焼鈍時におけ
る印加磁場を従来よりも小さい 10 Oe未満とした場合で
あっても、従来と同等の低鉄損を得る。 【解決手段】Ｂ：10〜14at％、Si：６〜14at％、Ｃ：0.
1 〜1.5 at％を含み、残部は実質的にFeからなるFe−Ｂ
−Si−Ｃ系非晶質合金に、第５成分として、Ｖ，Crおよ
びMnのうちから選んだ１種または２種以上：0.4 〜1.0
at％を含有させる。
る印加磁場を従来よりも小さい 10 Oe未満とした場合で
あっても、従来と同等の低鉄損を得る。 【解決手段】Ｂ：10〜14at％、Si：６〜14at％、Ｃ：0.
1 〜1.5 at％を含み、残部は実質的にFeからなるFe−Ｂ
−Si−Ｃ系非晶質合金に、第５成分として、Ｖ，Crおよ
びMnのうちから選んだ１種または２種以上：0.4 〜1.0
at％を含有させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電力トランス、
配電トランス等に用いて好適な鉄基非晶質合金鉄心およ
びその製造方法に関し、特に鉄損特性の劣化を招くこと
なしに、焼鈍処理の簡便化を図ろうとするものである。
配電トランス等に用いて好適な鉄基非晶質合金鉄心およ
びその製造方法に関し、特に鉄損特性の劣化を招くこと
なしに、焼鈍処理の簡便化を図ろうとするものである。
【０００２】
【従来の技術】電力トランス、配電トランス等に使用さ
れる鉄基非晶質合金鉄心は、その製作過程で生じた歪み
を除去するために、組み立て後、焼鈍処理が施される。
かかる焼鈍に際しては、通常、薄帯の長手方向に 10 Oe
以上の直流磁場を印加し、誘導磁気異方性を付与するこ
とによって、鉄損の低減を図っている。
れる鉄基非晶質合金鉄心は、その製作過程で生じた歪み
を除去するために、組み立て後、焼鈍処理が施される。
かかる焼鈍に際しては、通常、薄帯の長手方向に 10 Oe
以上の直流磁場を印加し、誘導磁気異方性を付与するこ
とによって、鉄損の低減を図っている。
【０００３】ところで、 10 Oe以上の磁場を発生させる
ためには、磁心を取り巻くように導線を配して数100A以
上の大きな直流電流を流さなければならないため、電源
装置、絶縁機構などが大型化、複雑化するという問題が
あった。また、導線に発生するジュール熱によって鉄心
の表層が過度に加熱され、鉄心内に温度差が生じること
から、特性劣化の原因ともなっていた。この点、導線を
磁心の周りに複数回巻きめぐらすようにすれば、投入電
流は小さくて済むが、この場合は焼鈍炉内の構造が複雑
になり、加えて、導線を巻きめぐらすために工程が増大
するという問題が生じる。また、磁場の大きさを 10 Oe
未満にすれば、このような大電流も、励磁用の導線機構
の複雑化も避けられるが、従来は、 10 Oe未満の磁場印
加では低鉄損の鉄心を得ることはできなかった。
ためには、磁心を取り巻くように導線を配して数100A以
上の大きな直流電流を流さなければならないため、電源
装置、絶縁機構などが大型化、複雑化するという問題が
あった。また、導線に発生するジュール熱によって鉄心
の表層が過度に加熱され、鉄心内に温度差が生じること
から、特性劣化の原因ともなっていた。この点、導線を
磁心の周りに複数回巻きめぐらすようにすれば、投入電
流は小さくて済むが、この場合は焼鈍炉内の構造が複雑
になり、加えて、導線を巻きめぐらすために工程が増大
するという問題が生じる。また、磁場の大きさを 10 Oe
未満にすれば、このような大電流も、励磁用の導線機構
の複雑化も避けられるが、従来は、 10 Oe未満の磁場印
加では低鉄損の鉄心を得ることはできなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の問
題を有利に解決したもので、 10 Oe未満の低い印加磁場
の下で効果的に低鉄損とした鉄基非晶質合金鉄心を、そ
の有利な製造方法と共に提案することを目的とする。
題を有利に解決したもので、 10 Oe未満の低い印加磁場
の下で効果的に低鉄損とした鉄基非晶質合金鉄心を、そ
の有利な製造方法と共に提案することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
Ｂ：10〜14at％、Si：６〜14at％、Ｃ：0.1 〜1.5 at％
を含み、かつＶ，CrおよびMnのうちから選んだ１種また
は２種以上：0.4 〜1.0 at％を含有し、残部は実質的に
Feおよび不可避的不純物の組成になる非晶質合金薄帯を
素材とする鉄心であって、該鉄心は、鉄心に組み立て加
工後、不活性雰囲気中、 320〜420 ℃の温度範囲で、薄
帯の長手方向に対し５Oe以上、10 Oe 未満の直流磁場印
加の下に焼鈍を施して得たものである電力トランス用鉄
基非晶質合金鉄心である。
Ｂ：10〜14at％、Si：６〜14at％、Ｃ：0.1 〜1.5 at％
を含み、かつＶ，CrおよびMnのうちから選んだ１種また
は２種以上：0.4 〜1.0 at％を含有し、残部は実質的に
Feおよび不可避的不純物の組成になる非晶質合金薄帯を
素材とする鉄心であって、該鉄心は、鉄心に組み立て加
工後、不活性雰囲気中、 320〜420 ℃の温度範囲で、薄
帯の長手方向に対し５Oe以上、10 Oe 未満の直流磁場印
加の下に焼鈍を施して得たものである電力トランス用鉄
基非晶質合金鉄心である。
【０００６】また、この発明は、Ｂ：10〜14at％、Si：
６〜14at％、Ｃ：0.1 〜1.5 at％を含み、かつＶ，Crお
よびMnのうちから選んだ１種または２種以上：0.4 〜1.
0 at％を含有し、残部は実質的にFeおよび不可避的不純
物からなる非晶質合金薄帯を、鉄心に加工後、不活性雰
囲気中、 320〜420 ℃の温度範囲で、薄帯の長手方向に
対し５Oe以上、 10 Oe未満の直流磁場を印加しながら焼
鈍を施すことを特徴とする電力トランス用鉄基非晶質合
金鉄心の製造方法である。
６〜14at％、Ｃ：0.1 〜1.5 at％を含み、かつＶ，Crお
よびMnのうちから選んだ１種または２種以上：0.4 〜1.
0 at％を含有し、残部は実質的にFeおよび不可避的不純
物からなる非晶質合金薄帯を、鉄心に加工後、不活性雰
囲気中、 320〜420 ℃の温度範囲で、薄帯の長手方向に
対し５Oe以上、 10 Oe未満の直流磁場を印加しながら焼
鈍を施すことを特徴とする電力トランス用鉄基非晶質合
金鉄心の製造方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、この発明の解明経緯につい
て説明する。磁心の焼鈍温度は非晶質薄帯の表面におい
て結晶化が生じない範囲で、より高温の方が好ましい。
というのは、高温ほど歪取り効果が高いだけでなく、薄
帯の磁化が小さくなり、外部磁場によって飽和磁化に達
し易くなるからであり、これにより、薄帯に外部磁場の
方向への誘導磁気異方性が導入され、鉄損の低減がもた
らされる。ここに、従来の非晶質合金は、 10 Oe以上の
外部磁場が必要とされ、より大きい外部磁場をかけるほ
ど、鉄損の改善効果は大きいとされていた。しかしなが
ら、外部磁場を大きくするほど、装置の大型化、複雑化
を伴うため、量産用に適さないのは前述したとおりであ
る。
て説明する。磁心の焼鈍温度は非晶質薄帯の表面におい
て結晶化が生じない範囲で、より高温の方が好ましい。
というのは、高温ほど歪取り効果が高いだけでなく、薄
帯の磁化が小さくなり、外部磁場によって飽和磁化に達
し易くなるからであり、これにより、薄帯に外部磁場の
方向への誘導磁気異方性が導入され、鉄損の低減がもた
らされる。ここに、従来の非晶質合金は、 10 Oe以上の
外部磁場が必要とされ、より大きい外部磁場をかけるほ
ど、鉄損の改善効果は大きいとされていた。しかしなが
ら、外部磁場を大きくするほど、装置の大型化、複雑化
を伴うため、量産用に適さないのは前述したとおりであ
る。
【０００８】従って、より小さい外部磁場でも、従来の
10 Oe以上の外部磁場を印加した場合と同程度の特性が
得られれば、量産性の上で極めて有利である。そこで、
発明者らは、Fe−Ｂ−Si−Ｃ系非晶質合金に関し、 10
Oeより小さい外部磁場でも、従来の 10 Oe以上の外部磁
場を印加した場合と同等の特性を得るべく、第５成分の
添加について検討した。
10 Oe以上の外部磁場を印加した場合と同程度の特性が
得られれば、量産性の上で極めて有利である。そこで、
発明者らは、Fe−Ｂ−Si−Ｃ系非晶質合金に関し、 10
Oeより小さい外部磁場でも、従来の 10 Oe以上の外部磁
場を印加した場合と同等の特性を得るべく、第５成分の
添加について検討した。
【０００９】その結果、第５成分としてＶ，CrおよびMn
のうちから選んだ１種または２種以上を少量添加すれ
ば、所望の効果が得られることが究明された。図１に、
Fe80-XＢ12Si7.5 Ｃ0.5 MnX 組成になる非晶質合金につ
いて、Mn含有量を徐々に増大させた場合における結晶化
温度とキュリー温度の推移について調査した結果を示
す。同図から明らかなように、Mnを添加することによ
り、結晶化温度を低下させずに合金のキュリー温度を下
げることができる。
のうちから選んだ１種または２種以上を少量添加すれ
ば、所望の効果が得られることが究明された。図１に、
Fe80-XＢ12Si7.5 Ｃ0.5 MnX 組成になる非晶質合金につ
いて、Mn含有量を徐々に増大させた場合における結晶化
温度とキュリー温度の推移について調査した結果を示
す。同図から明らかなように、Mnを添加することによ
り、結晶化温度を低下させずに合金のキュリー温度を下
げることができる。
【００１０】上記した第５成分はいずれも、３ｄ遷移元
素に属し、Feよりも外殻電子数が小さいという共通点を
持つ。それ故、かかる元素の添加により、キュリー温度
が下がり、焼鈍温度の上限は無添加合金と同じまま、焼
鈍温度での磁化をより小さくすることができ、それ故よ
り強く誘導磁気特性を与えることができるものと考えら
れる。従って、かような成分系では、図２に示すよう
に、より小さい外部磁場でも、従来の外部磁場が大きい
場合と同程度の鉄損低減の効果が得られるのである。
素に属し、Feよりも外殻電子数が小さいという共通点を
持つ。それ故、かかる元素の添加により、キュリー温度
が下がり、焼鈍温度の上限は無添加合金と同じまま、焼
鈍温度での磁化をより小さくすることができ、それ故よ
り強く誘導磁気特性を与えることができるものと考えら
れる。従って、かような成分系では、図２に示すよう
に、より小さい外部磁場でも、従来の外部磁場が大きい
場合と同程度の鉄損低減の効果が得られるのである。
【００１１】次に、この発明において、非晶質合金の成
分組成を前記の範囲に限定した理由について説明する。 Ｂ：10〜14at％ Ｂは、非晶質化に重要な元素であり、含有量が10at％に
満たないと非晶質化しにくくなると共に、鉄損の増大を
招き、一方14at％を超えると、相対的にFeまたはSiが減
少し、磁束密度の低下または熱的安定性の低下が生じる
ので、Ｂ含有量は10〜14at％の範囲に限定した。
分組成を前記の範囲に限定した理由について説明する。 Ｂ：10〜14at％ Ｂは、非晶質化に重要な元素であり、含有量が10at％に
満たないと非晶質化しにくくなると共に、鉄損の増大を
招き、一方14at％を超えると、相対的にFeまたはSiが減
少し、磁束密度の低下または熱的安定性の低下が生じる
ので、Ｂ含有量は10〜14at％の範囲に限定した。
【００１２】Si：６〜14at％ Siは、材料の非晶質化に重要な元素であるだけでなく、
キュリー点をある程度高く保つ上でも重要であるが、含
有量が６at％に満たないとキュリー点が低下し過ぎて実
用的でなくなり、一方14at％を超えると鉄損の増大を招
くので、Si含有量は６〜14at％の範囲に限定した。
キュリー点をある程度高く保つ上でも重要であるが、含
有量が６at％に満たないとキュリー点が低下し過ぎて実
用的でなくなり、一方14at％を超えると鉄損の増大を招
くので、Si含有量は６〜14at％の範囲に限定した。
【００１３】Ｃ：0.1 〜1.5 at％ Ｃは、非晶質としての熱的安定性を改善するためには、
0.1at％以上の添加が必要であるが、過度の添加は磁気
特性の時効劣化をもたらすので、 0.1〜1.5 at％の範囲
に限定した。
0.1at％以上の添加が必要であるが、過度の添加は磁気
特性の時効劣化をもたらすので、 0.1〜1.5 at％の範囲
に限定した。
【００１４】Ｖ，Crおよび／またはMn：0.4 〜1.0 at％ Ｖ，CrおよびMnはいずれも、合金のキュリー温度を低下
することにより、磁場中焼鈍の効果を向上させる有用元
素であるが、含有量が0.4 at％に満たないとその添加効
果に乏しく、一方1.0 at％を超えて添加すると、飽和磁
束密度の低下を招き、電力用鉄心としての効率が低下す
るので、これらの元素の含有量は単独添加または複合添
加いずれのばあいも 0.4〜1.0 at％の範囲に限定した。
することにより、磁場中焼鈍の効果を向上させる有用元
素であるが、含有量が0.4 at％に満たないとその添加効
果に乏しく、一方1.0 at％を超えて添加すると、飽和磁
束密度の低下を招き、電力用鉄心としての効率が低下す
るので、これらの元素の含有量は単独添加または複合添
加いずれのばあいも 0.4〜1.0 at％の範囲に限定した。
【００１５】残部は実質的にFeであり、このFeは高い磁
束密度を維持する上で重要である。とはいえ、あまりに
多いと鉄損が増加するだけでなく熱的安定性も劣化する
ので、Fe含有量は77〜81at％程度とすることが好まし
い。
束密度を維持する上で重要である。とはいえ、あまりに
多いと鉄損が増加するだけでなく熱的安定性も劣化する
ので、Fe含有量は77〜81at％程度とすることが好まし
い。
【００１６】次に、焼鈍条件について説明する。まず、
焼鈍雰囲気については、合金の酸化を抑制するために、
窒素、アルゴン等の不活性雰囲気中で行う必要がある。
また、焼鈍温度は 320〜420 ℃の範囲で、合金組成によ
って決まる最適の焼鈍温度に設定する。焼鈍温度が 320
℃に満たないと、薄帯の脆化、結晶化、保磁力の増加が
生じ、一方 420℃を超えると焼鈍による鉄損改善の効果
が小さくなるからである。さらに、かかる焼鈍の際に、
薄帯の磁化方向に直流磁場を印加することによって、薄
帯に誘導磁気異方性を導入して鉄損の改善を図るわけで
あるが、この発明では、前掲図２に示したとおり、第５
成分を適正量添加することによって、かかる印加磁場
を、従来より小さい 10 Oe未満としても従来と同程度の
低い鉄損値を得ることができる。しかしながら、印加磁
場が５Oeを下回るとやはり、鉄損の改善効果が低下する
ので、この発明では、焼鈍の際に印加すべき外部磁場に
つき、５Oe以上、 10 Oe未満の範囲に限定した。
焼鈍雰囲気については、合金の酸化を抑制するために、
窒素、アルゴン等の不活性雰囲気中で行う必要がある。
また、焼鈍温度は 320〜420 ℃の範囲で、合金組成によ
って決まる最適の焼鈍温度に設定する。焼鈍温度が 320
℃に満たないと、薄帯の脆化、結晶化、保磁力の増加が
生じ、一方 420℃を超えると焼鈍による鉄損改善の効果
が小さくなるからである。さらに、かかる焼鈍の際に、
薄帯の磁化方向に直流磁場を印加することによって、薄
帯に誘導磁気異方性を導入して鉄損の改善を図るわけで
あるが、この発明では、前掲図２に示したとおり、第５
成分を適正量添加することによって、かかる印加磁場
を、従来より小さい 10 Oe未満としても従来と同程度の
低い鉄損値を得ることができる。しかしながら、印加磁
場が５Oeを下回るとやはり、鉄損の改善効果が低下する
ので、この発明では、焼鈍の際に印加すべき外部磁場に
つき、５Oe以上、 10 Oe未満の範囲に限定した。
【００１７】
【実施例】表１に示す種々の組成になる非晶質合金薄帯
を、単ロール法によって作成したのち、特性評価用のト
ランス鉄心を作製した。薄帯は、幅：170 mm、厚さ：約
24μm であり、またトランス鉄心形状は、Ｄ形巻鉄心
で、25kgの薄帯をSUS304の芯に巻いて作製した。予め、
各々の薄帯の単板を 300〜400 ℃の各温度で磁場中焼鈍
し、最適焼鈍温度を見出しておき、得られた最適温度
で、各トランス鉄心を窒素雰囲気中にて、各々２時間焼
鈍した。この際、鉄心に励磁導線を巻き、磁場：５Oeに
なるように電流をかけた。
を、単ロール法によって作成したのち、特性評価用のト
ランス鉄心を作製した。薄帯は、幅：170 mm、厚さ：約
24μm であり、またトランス鉄心形状は、Ｄ形巻鉄心
で、25kgの薄帯をSUS304の芯に巻いて作製した。予め、
各々の薄帯の単板を 300〜400 ℃の各温度で磁場中焼鈍
し、最適焼鈍温度を見出しておき、得られた最適温度
で、各トランス鉄心を窒素雰囲気中にて、各々２時間焼
鈍した。この際、鉄心に励磁導線を巻き、磁場：５Oeに
なるように電流をかけた。
【００１８】得られた各トランスの鉄損値についての測
定結果を表１に示す。同表から明らかなように、この発
明に従い製造した場合は、比較例よりも低鉄損が得ら
れ、５Oeという小さい磁場でも良好な磁気特性が得られ
た。
定結果を表１に示す。同表から明らかなように、この発
明に従い製造した場合は、比較例よりも低鉄損が得ら
れ、５Oeという小さい磁場でも良好な磁気特性が得られ
た。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】かくして、この発明によれば、従来より
も小さな外部磁場の下で、従来と同等の鉄損改善効果を
有する鉄基非晶質合金鉄心を得ることができる。また、
この発明では、従来よりも小さな外部磁場の印加で済む
ので、従来よりも装置を小型化、簡略化することがで
き、量産する場合に極めて有利である。
も小さな外部磁場の下で、従来と同等の鉄損改善効果を
有する鉄基非晶質合金鉄心を得ることができる。また、
この発明では、従来よりも小さな外部磁場の印加で済む
ので、従来よりも装置を小型化、簡略化することがで
き、量産する場合に極めて有利である。
【図１】Mn量と結晶化温度、キュリー温度との関係を示
したグラフである。
したグラフである。
【図２】Mn量とトランス鉄心の鉄損との関係を印加磁場
をパラメータとして示したグラフである。
をパラメータとして示したグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小菊 史男 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 行本 正雄 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】Ｂ：10〜14at％、 Si：６〜14at％、 Ｃ：0.1 〜1.5 at％を含み、かつＶ，CrおよびMnのうち
から選んだ１種または２種以上：0.4 〜1.0 at％を含有
し、残部は実質的にFeおよび不可避的不純物の組成にな
る非晶質合金薄帯を素材とする鉄心であって、該鉄心
は、鉄心に組み立て加工後、不活性雰囲気中、 320〜42
0 ℃の温度範囲で、薄帯の長手方向に対し５Oe以上、10
Oe 未満の直流磁場印加の下に焼鈍を施して得たもので
ある電力トランス用鉄基非晶質合金鉄心。 - 【請求項２】Ｂ：10〜14at％、 Si：６〜14at％、 Ｃ：0.1 〜1.5 at％を含み、かつＶ，CrおよびMnのうち
から選んだ１種または２種以上：0.4 〜1.0 at％を含有
し、残部は実質的にFeおよび不可避的不純物からなる非
晶質合金薄帯を、鉄心に加工後、不活性雰囲気中、 320
〜420 ℃の温度範囲で、薄帯の長手方向に対し５Oe以
上、10 Oe 未満の直流磁場を印加しながら焼鈍を施すこ
とを特徴とする電力トランス用鉄基非晶質合金鉄心の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29010696A JPH10130798A (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 電力トランス用鉄基非晶質合金鉄心およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29010696A JPH10130798A (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 電力トランス用鉄基非晶質合金鉄心およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10130798A true JPH10130798A (ja) | 1998-05-19 |
Family
ID=17751883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29010696A Pending JPH10130798A (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 電力トランス用鉄基非晶質合金鉄心およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10130798A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013209681A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Jfe Steel Corp | 鉄系非晶質合金薄帯 |
| TWI609972B (zh) * | 2015-11-05 | 2018-01-01 | 中國鋼鐵股份有限公司 | 鐵基非晶合金試片的製備方法及其應用 |
-
1996
- 1996-10-31 JP JP29010696A patent/JPH10130798A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013209681A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Jfe Steel Corp | 鉄系非晶質合金薄帯 |
| TWI609972B (zh) * | 2015-11-05 | 2018-01-01 | 中國鋼鐵股份有限公司 | 鐵基非晶合金試片的製備方法及其應用 |
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