JPH118110A - 軟磁性体部品の磁場内での熱処理方法 - Google Patents

軟磁性体部品の磁場内での熱処理方法

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JPH118110A
JPH118110A JP10154575A JP15457598A JPH118110A JP H118110 A JPH118110 A JP H118110A JP 10154575 A JP10154575 A JP 10154575A JP 15457598 A JP15457598 A JP 15457598A JP H118110 A JPH118110 A JP H118110A
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magnetic
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クーデルション ジョルジュ
Philippe Verin
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 １５／８０／５ＦｅＮｉＭｏ合金、Ｃｏベー
スの非晶質合金またはナノ結晶性ＦｅＳｉＣｕＮｂＢ型
合金を含む異方性の低い軟磁性体からなる磁気部品を磁
気材料のキュリー温度よりも低い温度でアニールし、ア
ニーリング中は磁気部品に縦方向または横方向の一方向
の連続または交番磁場を加える、磁気部品を磁場内で熱
処理する方法。 【解決方法】 磁場を一連のパルスの状態で加え、各パ
ルスは磁場の強度が最大値に達する第１の部分と磁場の
強度が最小値を有する第２の部分とを有するようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は磁気部品、例えば軟
磁性合金 (15-80-5 ＦｅＮｉＭｏ合金、Ｃｏベースの非
晶質合金や ナノ結晶ＦｅＳｉＣｕＮｂＢ合金など）で
作られた差動遮断器（disj oncteur differentiel）用
の磁気コアなどを磁場内で熱処理する方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】測定用変圧器や給電用変圧器などの電気
工学用途で用いられる磁気コアは透磁率や磁気損失等の
磁気特性が選択できる磁気材料で作られている。これら
の用途ではヒステリシスループの形状は絶対的なもので
はないが、低振幅の電気信号を扱う多くの用途、例えば
差動遮断器、遮断器付き電源機構、デジタル電話網接続
用変圧器ではヒステリシスループの形状が最も重要であ
る。ヒステリシスループの形はＢｒ／Ｂｍ比すなわち最
大磁気誘導に対する残留磁気誘導の比で特徴付けられ
る。Ｂｒ／Ｂｍ比が約０．９よりも大きい時にヒステリ
シスループは「矩形である」といわれ、Ｂｒ／Ｂｍ比が
約０．５よりも小さい時にはヒステリシスループは「平
坦である」といわれる。磁気増幅器用磁気コアや遮断器
付き電源機構の制御段用磁気コアは矩形のヒステリシス
ループを有する材料で作られる。差動遮断器、電気フィ
ルタ、ＤＣ絶縁変圧器の磁気コアは平坦なヒステリシス
ループを有する材料で作られる。
【０００３】正確に矩形または平坦な形のヒステリシス
ループを有する軟磁性体を用いて磁気部品を作るには異
方性の低い（異方性係数が５０００ｅｒｇ／ｃｍ３以
下、好ましくは１０００ｅｒｇｓ／ｃｍ３以下）軟磁性
合金、例えば１５／８０／５ＦｅＮｉＭｏ合金、Ｃｏベ
ースの非晶質合金またはナノ結晶性ＦｅＳｉＣｕＮｂＢ
型合金等を使用し、強力な磁場の下でアニーリングす
る。アニーリングは、合金のキュリー温度よりも低い温
度で行う。矩形のヒステリシスループを得る場合には磁
場は長手方向すなわち磁性を測定する方向に対して平行
である。平坦なヒステリシスループを得ようとする場合
は磁場は横断方向すなわち磁性を測定する方向に対して
直角である。磁場は処理時間中持続的に印加され、一定
である。処理温度と時間は熱処理の結果に影響を及ぼす
２つのパラメータである。この処理は長時間行った時
（１時間から数時間）には極めて高い信頼性で非常に広
い（矩形の）（Ｂｒ／Ｂｍ＞０．９）ヒステリシスルー
プになるか、非常に狭い（平坦な）（Ｂｒ／Ｂｍ＜０．
２）ヒステリシスループのいずれかになるが、いくつか
の用途で極めて有用な中間のヒステリシスループの形
（０．３＜Ｂｒ／Ｂｍ＜０．９）を十分な信頼性で得る
ことはできない。すなわち、そのようなヒステリシスル
ープを得るには短時間のアニーリング処理を行う必要が
あるが、その場合には結果が矩形および透過性の両方で
大きくバラつくことになり、工業的に利用することがで
きない。これは両方のパラメータが同時に制御可能でな
ければならないためである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記欠
点を解決して、非常に広い（矩形の）ヒステリシスルー
プと非常に狭い（平坦な）ヒステリシスループとの中間
のヒステリシスループすなわちＢｒ／Ｂｍ比が０．３〜
０．９の間であるヒステリシスループを有する軟磁性合
金より成る磁気材料を高い再現性で製造する方法を提供
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の対象は、１５／
８０／５ＦｅＮｉＭｏ合金、Ｃｏベースの非晶質合金ま
たはナノ結晶性ＦｅＳｉＣｕＮｂＢ型合金を含む異方性
の低い軟磁性体からなる磁気部品を磁気材料のキュリー
温度よりも低い温度でアニールし、アニーリング中は磁
気部品に縦方向または横方向の一方向の連続または交番
磁場を加える、磁気部品を磁場内で熱処理する方法にお
いて、磁場を一連のパルスの状態（間隔、creneaus）で
加え、各パルスは磁場の強度が最大値に達する第１の部
分と磁場の強度が最小値を有する第２の部分とを有する
ことを特徴とする方法にある。この最小値は磁気材料に
与えられる最大パルスに相当する磁場の最大値の１０％
以下であるのが好ましい。
【０００６】連続する２つのパルスの磁場の最大強度は
実質的に同じであっても違っていてもよい。特に、連続
する２つのパルスからなる任意の一対のパルスでは第２
のパルスの磁場の最大強度は第１のパルスの磁場の最大
強度よりも小さくし、処理中に最大磁場が徐々に低下す
るようにすることができ、最後に発生されるパルスの磁
場の最大強度を最初に発生されるパルスの磁場の最大強
度の２５％以下にすることができる。個々のパルスでは
磁場の最小値はゼロであるのが好ましい。各パルスの全
継続時間は３０分以下であり、磁場が最大強度を有する
期間の長さは１５分以下にするのが好ましい。以下、軟
磁性合金から成る磁気部品を熱処理する際の温度と磁場
の経時変化を示す添付図面を参照して本発明をより詳細
に説明する。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の熱処理は異方性の低い軟
磁性合金より成る任意の磁気材料に対して行われ、磁場
内で軟磁性合金のキュリー温度よりも低い温度でアニー
リングを行い、磁場はを断続的に印加される。この磁場
内での熱処理は一定方向の磁場内で熱処理を行うための
それ自体公知の炉を用いて行うことができる。例えば磁
気部品が矩形断面を有する円環体を構成するように巻き
付けられた軟磁性合金より成るリボンからなる環状の磁
気コアの場合、磁場は円環体を乗せた電気導体にＤＣま
たはＡＣ電流が流すか、円環体の回転軸に対して平行な
軸を有するコイルを円環体の周囲に形成することによっ
て発生される。前者の場合、磁場は長手方向すなわち軟
磁性合金のリボンの長手方向軸線に対して平行であり、
後者の場合には磁場は横断方向すなわちリボンの表面に
対して平行でリボンの長手方向軸線に対して直角であ
る。アニーリング温度は摂氏で表わされるキュリー温度
の0.5倍よりも高くなければならない。
【０００８】熱処理は図１に示すように下記のように行
う：温度については、処理開始時間ｔ０から処理終了時
間ｔ１までキュリーポイントθｃよりも低い処理温度θ
を保持し、磁場については、一連のパルスＣ１、Ｃ２、
Ｃ３、Ｃ４にする。各パルスは継続時間の第１の部分Δ
ｔ（Ｃ１についてはΔｔ１、Ｃ２についてはΔｔ２等）
と継続時間の第２の部分Δｔ’（Ｃ１についてはΔｔ’
１、Ｃ２についてはΔｔ’２等）を有し、第１の部分で
は磁場強度が最大値Ｈｍａｘ（Ｃ１についてはＨｍａｘ
１、Ｃ２についてはＨｍａｘ２等）を示し、第２の部分
では磁場が最小値Ｈｍｉｎ（Ｃ１についてはＨｍｉ
ｎ１、Ｃ２についてはＨｍｉｎ２等）を有する。
【０００９】磁場が連続的な場合にはＨｍａｘは磁場強
度を表す。磁場が非連続的な場合にはＨｍａｘは磁場の
ピーク強度（各ピリオドにおいて到達される最大強度）
を表す。図示したパルスは矩形であるが、例えば台形の
パルスでも三角形のパルスでもよく、強磁場に相当する
パルスの部分で磁場強度は一定の割合で低下する。図示
した実施例では、連続する２つのパルスＣ１とＣ２に相
当する磁場の最大値Ｈｍａｘ１及びＨｍａｘ２は同一で
あるが、Ｈｍａｘ３はＨｍａｘ２よりも小さく、Ｈｍａ
ｘ４よりも大きい。実際には、連続する磁場の最大値の
変化は必要に応じて選択することができる。特に、連続
する値は、処理中に円環体を飽和できる値から始まり
（この値は円環体を構成する材料の種類だけでなく、円
環体の寸法にも依存する）、処理終了時には最初の値の
２５％以下の値に達するように、処理中徐々に低下させ
ることができる。
【００１０】磁場の最小値Ｈｍｉｎは一般にほぼゼロで
あり、いずれの場合でも処理中に磁場が到達する最大値
の１０％以下に留まらなければならない。一般に、Δｔ
の値は５分程度、好ましくは１５分以下に保つが、それ
らは必ずしもパルス間で同一である必要なない。継続時
間Δｔ’は一般に５分程度で、好ましくは３０分以下で
なければならない。パルスの数は所望の結果、さらには
全処理継続時間に応じて任意に選択することができる。
全処理継続時間は１０分よりも長いのが好ましく、処理
は数時間に亘って継続可能である。いずれの条件下でも
パルスの数は２よりも多くなければならない。変形態例
ではパルスのうちいくつかを長手方向の磁場として発生
させ、残りを横断方向の磁場として発生させる。以下、
本発明の実施例を示す。
【００１１】
【実施例】例として、Ｆｅ７３．５Ｓｉ１３．５Ｎｂ３
Ｃｕ１Ｂ９の合金からなるリボンを用いて外径２６ｍ
ｍ、内径１６ｍｍで厚さが１０ｍｍの円環体の磁気コア
を作製した。この磁気コアを先ず最初に５３０度の温度
を１時間保持する熱処理をしてナノ結晶構造を与え、次
に、磁場内で本発明によるアニーリング処理をした。ア
ニーリング処理を変える場合には保持温度、磁場を印加
する保持時間および磁場の方向を違えた。いずれの場合
も温度保持時間は１時間であり、磁場は矩形パルスの状
態で印加した。このパルス中の磁場の最大強度は円環体
を飽和させるのに十分な値で、数分間にした。得られた
ヒステリシスループの形状（Ｂｒ／Ｂｍ比によって特徴
付けられる）は以下の通りである：
【００１２】
【表１】
【００１３】この表では、例えば時間の２５％に加えら
れた横断方向の磁場内でアニーリング温度を２５０℃と
して処理した場合、Ｂｒ／Ｂｍ比は０．３５であった。
この値は±０．０２の範囲内で得られた。さらに、５０
Ｈｚにおける最大透磁率は従来の連続磁場内での熱処理
で得られる５０Ｈｚにおける最大透磁率よりも規則正し
く、少なくとも２５％高い。特に、パルスの状態で横断
方向に磁場を加えて、４００℃でアニーリングした場合
（温度保持時間の２５％で強い磁場をかけた）、Ｂｒ／
Ｂｍ比は０．０８〜０．１２であり、５０Ｈｚにおける
インピーダンス透磁率（μｍａｘ）は１８０，０００〜
２２０，０００が得られた。比較のために、従来法で磁
場内で熱処理を行った。すなわち、温度を保持する間ず
っと磁場を一定に保って熱処理を行った。この処理は直
角方向の磁場内で３５０℃でアニーリングするものであ
る。結果は、Ｂｒ／Ｂｍの値が０．１２から０．３１で
あり、上記の実施例に比べて５倍のばらつきが見られ、
透磁率μｍａｘの値は１８０，０００〜２２０，０００
であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 軟磁性合金より成る磁気部品を熱処理する際
の温度と磁場の経時変化を示すグラフ。
【符号の説明】
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ パルス Δｔ パルス継続時間の第１の部分 Δｔ’ パルス継続時間の第２の部分 Ｈｍａｘ 磁場強度最大値 Ｈｍｉｎ 磁場強度最小値 θ 処理温度

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １５／８０／５ＦｅＮｉＭｏ合金、Ｃｏ
    ベースの非晶質合金またはナノ結晶性ＦｅＳｉＣｕＮｂ
    Ｂ型合金を含む異方性の低い軟磁性体からなる磁気部品
    を磁気材料のキュリー温度よりも低い温度でアニール
    し、アニーリング中は磁気部品に縦方向または横方向の
    一方向の連続または交番磁場を加える、磁気部品を磁場
    内で熱処理する方法において、 磁場を一連のパルスの状態で加え、各パルスは磁場の強
    度が最大値に達する第１の部分と磁場の強度が最小値を
    有する第２の部分とを有することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 少なくとも２つの連続したパルスでの磁
    場の最大強度が実質的に同じである請求項１に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 少なくとも２つの連続したパルスの磁場
    の最大強度が実質的に異なる請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 第２のパルスの磁場の最大強度が第１の
    パルスの磁場の最大強度よりも小さい請求項３に記載の
    方法。
  5. 【請求項５】 連続した２つのパルスからなる任意の一
    対のパルスの第２のパルスの磁場の最大強度が第１のパ
    スルの磁場の最大強度よりも小さい請求項４に記載の方
    法。
  6. 【請求項６】 最後に発生されるパルスの磁場の最大強
    度が最初に発生されるパルスの磁場の最大強度の２５％
    以下である請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 少なくとも１つのパルスの磁場の最小強
    度が処理中の磁場の最大強度の１０％以下である請求項
    １〜６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 少なくとも１つのパルスの全継続時間が
    ３０分以下である請求項１〜７のいずれか一項に記載の
    方法。
  9. 【請求項９】 全継続時間が３０分以下である少なくと
    も１つのパルスの磁場の最大強度を有する部分の継続時
    間が１５分以下である請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 熱処理の全継続時間が１０分以上であ
    る請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
JP10154575A 1997-06-04 1998-06-03 軟磁性体部品の磁場内での熱処理方法 Withdrawn JPH118110A (ja)

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