JPS58147543A - 高周波領域における低鉄損非晶質合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔幾重の技術会費〕 本尭明は、低損失非晶質合金に関し、更に詳しくは、高
周波領域で鉄損が小さ−という磁気特性を有し、且つ、
熱安定性が優れ、高周波用）ランス材叉は磁心等に好適
な低損失非晶質合金に関する。

ｃ＊ｉ＊の技術的背景とその冑一点〕 従３１１！から、スイッチングレギエレータ等の高周波
で使用する磁心には、パーマロイ、７エラしかしながら
、パーマロイは比抵抗が小さいので高周波での鉄損が大
きくなるという問題点を有している。又、フェライトは
高周波での損失は小さいが、―東審度１せいぜい５００
０Ｇと小さく、そのため、大きな動作磁束密度での使用
時にあっては、飽和に近くな抄、その結果鉄損が増大す
るという問題点を有している。近時、スイッチングレギ
エレータに使用される電源トランス等の高周波で使用さ
れるトランスにおいては、形状の小櫃化が望まれている
が、その場合、動作磁束密度の増大が必要となるため、
フェライトの鉄損増大は実用上大歯な問題となる。

一方、結晶構造を持たない非晶質磁性合金は、高ａｉｍ
率、低置−力等の優れた軟質磁性特性を示すので、最近
注目を集めて−る。これらの非晶質磁性合金は、鉄（Ｆ
ｅ）、コバル）　（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）等を基本
とし、これに非晶質化元素（メ＃費イド）として、リン
（Ｐ）、炭素（Ｃ）、ホウ素（Ｂ）、ケイ素（Ｓ鑑）、
アルミニウム（Ａ１）、ゲル１ニウ五（Ｇｓ）等を飢含
せしめたものであしかしながら、これら非晶質磁性合金
の全てが高周波領域で鉄損が小さいというわけではない
。例えば、Ｆ８系非晶質合金は、５０〜６０ＨＩの低周
波領域ではケイ素−の約１／４と−う非電に小さ一鉄損
を示すが、１Ｇ−５ＯＮ）１ｇという高周波領域にあっ
ては着しく大きな鉄損を示し、とてもスイッチングレギ
エレータ等の高周波領域での使用に適合するものでは１
に≠。又、従来のＦｃ系非晶質合金にあって、低損失を
得るためには譲舎金を磁場中で熱ｌＩｈ１Ｉすることが
必要であ〉、そのため皓場工程が複雑化する等の一壷上
の慣纏さ中、その結晶化温度が低−ため熱安定性にも欠
けると−う問題点を有している。更に、ＩＰ＠系−晶質
合金は、−毅に磁歪が大吉いため、鉄心製造時における
不可避の工程である樹脂モールＶにより、鉄損が着しく
増大するという問題点を有して−る。

従来、非晶質合金のＩＩｍに際して、ニオブ（Ｎｂ）を
添加すると、得られる非晶質合金の特性の中で、キュラ
一温度及び飽和磁化が低下することが知られている。又
、Ｆｃ系非晶質合金において、Ｆｅの−１をニオブ（Ｎ
ｂ、、タロム（Ｃｒ）、（リプデン（ＭＯ）、タングス
テン（Ｗ）又はバナジウム（Ｖｌ等の金属元素で置換す
ると、得られる非晶質合金は高透磁率を有することが知
られている。

しかしながら、非晶質合金の鉄損中熱安定性等に関して
Ｎｂがどのような影響を与えるかという点につ−ては匍
られて−１にい。゛本発明書らの検討によれば、Ｆｃ系
非晶質合金において、高透磁率を与える組成は必ずし４
＃損が小さＶｈｔのでは１に−との結論に到達した。

〔発明の目的〕

本発明の１的は、高周波領域にお−て鉄損が小さく、ｍ
ｉｓモールド後においても鉄損の増加がなく、Ｘつ、熱
＊定性が優れた非晶質合金を提供することにある。

〔発明の概要〕

本幾重書らは、上記の非晶質合金に関する問題点を解決
するために鋭意研究を重ねた結果、Ｆｃ系非晶質合金に
おいてｒｅｖ一部を所定量の啄子囁のＮｂ１更にはＶ、
Ｃｒ、Ｍｅ、Ｔａ、Ｗ等の元素で置換し、且つ、Ｆ６含
有置を一定範謹内に制御することによ抄、得られる非晶
質合金が、高周波領域においても鉄損が小さく、又、Ｉ
！量が小さいために樹脂モー慶ド俵の鉄損の増加がなく
、１つ、熱安定性に優れたものであや、更に、無磁場中
にお−で１皓ｌする仁とによＩＩＩ造で龜るとの事実を
見出し、本発明を完成するに到った。

即ち、本発明の低損失非晶質合金は、次式［ＩＪ（Ｆａ
ｌ−ａＮｂａ）　１ｏｏ−ｂＸｂ　　　　　　（１）（
式中、ＸｕＢ　４　Ｌ　＜　４１ＢＪｌ［８ｉ　（ｈ友
ｔ、、８ｉは式中１０原子鴨以下である。）を表わし、
１及びｂはそれでれ ａＯ２≦１≦ａ０７ｓ及び１２≦ｂ＜Ｉ　Ｓの関係を満
足する歌を表わす。） で示されることを特徴とする亀のである。

叉、本発明の低損失非晶質合金は、次式（［１（Ｆｅｌ
−ｃ−ｄＮｂｃＭｄ）１００−ｅｘｅ　　　　　［１１
）（式中、ＭはＶ　、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ及びＷから成る
騨よ９遥ばれた少なくとも１種の会員元素を表わし、Ｘ
はＢ−しくはＢ及び８ｉ　（ただし、８ムは式中１０原
子鴨以下である。）を表わし、ｃ、ｄ及び・はそれぞれ ａ０１≦Ｃ≦（１０ｇ５．（Ｌｏｔ≦４≦ａ０５゜ａＯ
Ｚ≦ｃ−４−ｄ≦ａ０７５及び１２≦Ｃ〈！５の関係を
満足する歌を表わす。） で示されることを特徴とするものである。

以下において、本発明を更に詳しく説明する。

本発明の上記式（Ｉ）及び〔■〕で示される非晶質合金
にお−で、各兄嵩の添加暮向、組虞比兼びにその＠定燗
由は以下のとお抄である。

本発明の式（１）及び（ＩＩ）で示される非晶質合金は
、鉄（Ｆ・）を主体とし、これに種々のＳ加元素を配合
したものである。

式ＣＩ）で示される非晶質合金において、二すブ（Ｎｂ
）は、＾周波領域での鉄損の低下及び結晶化濃度の上昇
に寄与する成分であ抄、そのＦ＠に対する組成比１は、
原子濃度でα０２≦１≦α０７５０範閤に設定される。

蟲がα０２未満であると上記の効果が充分得られず、一
方、α０７ｓを超えると非晶質合金の中エリ一温度が低
下して実用性が低下する。

式（ＩＩ）で示される非晶質合金において添加される、
記号Ｍで示される金属元素は、Ｎｂと共に、高周波領域
ての＃に損の低下に寄与する成分であ勢、このＭは、バ
ナジ吟ム（Ｖ）、クロム（Ｃｒｙ、モリブデン（Ｍｏ）
、夕＞　ＪＩ　Ａ／　（Ｔａ）及びタングステン（Ｗ）
等から成る群より選ばれた少なくと４１種の金属元素を
表わす。式（Ｉｆ）で示される非晶質合金にお−て、Ｎ
ｂ′ＮびＭのＦ・に対する組成比Ｃ及び櫨は、それぞれ
原子濃度でａｏ１≦Ｃ≦ａ０４１５　、α０１≦ｄ≦ａ
０５且つａＯ！≦ｃ　＋ｄ≦ａ０７！！を満足するよう
に膜室される。ＣＩはｄがａＯｔ＊濃もしくはＣ＋ｄが
α０２未満であると上記の効Ｊｌが充分得らｈｆ、一方
、ＣがａＯ＠５．−がａＯ５４Ｌ＜はＣ＋−がａＯγ５
をＩＩＩ克ると鹸ＩＩＩが増大する。

式［［］及び〔■〕て示される非晶質合金において、Ｘ
は共に、本発明合金の非晶質化に不可欠の元素であ鰺、
ホウ素（Ｂ）もしくはホウ素（Ｂ）及びケイ素（Ｓｔ）
を表わす。本発明非晶質合金において、Ｘの配合量ｂ（
式（Ｉｆ）にお−てはｅ）は、原子濃度で１２≦ｂ（＠
）＜ｌｓを満足する値に設定される。ｂ（ｅ）が１２未
満であると中エリ一温度の低下が着しいため実用的では
なく、一方、１５以上であるとＩＩ歪が大暑＜１０、樹
脂モールド後の鉄損が増大する７、崗、従来はｂ（＠）
が１５零満であると、合金の非晶質化が！ｌｉ■であっ
たか−、本発明にお−ではｗ遊方法を改良するとともに
、結晶化温度の増大をはかることによ９非晶質合金化を
可能とした。本発明において、Ｂ及び８ｉの両者を飢含
せしめた場合には、Ｓ！量をＣＩ）式又は（ＩＩ）式中
において１０原子襲以下にする必要がある。ＳＡ量が１
０原子修を層見ると得られる非晶質合金の鉄損が増大す
る。

本発明の非晶質合金は、上記したｒｅ、Ｎｂ及びＸ　（
Ｂ　４　Ｌ　＜　ハｌｌｘヒｓｉ　）、或ｃハ斐ｃＭ　
（前記と同意である）の多成分を所定の割合で混合した
後、溶−し、これを、例えば、博湯龜冷法によって非晶
質合金化１更に、無磁場中にｉいて、例えｔｆ、３８０
〜５ｚｏｃｉＤ温度領域で加熱４６１１を施すことによ
知、容墨に製造することができるものである。

〔発明の実施例〕

実施例１ 第１慶に示した組成の非晶質合金化１更（試料番号１〜
５）を圧延急冷法により作製した。

即ち、上記組成の溶融合金を、２個の高達−転するロー
ルの間に、石英管ノズ＃からアルゴンガス圧（１Ｇ−４
０ｋｙ／３”）で噴出さ姥、得られた薄帯を急冷して、
厚さ３０　ｓｍ、輻２ｍｓ及び長さ１０−の薄帯試料と
して得た。この試料から長さｌＯＱｍの薄帯を切伽取り
、これを直径２゜腸のアル々す製ポビンに巻−した後、
これら全体を無磁場中において、４６０Ｃで３０分間熱
処理した０次−で、これらに、１次コイル及び２次コイ
ルを巻自付け（巻自赦はいずれも７０−）、鉄損を濶黛
した。又、これらの非晶質合金について、それぞれ磁束
密度及び磁歪定数を測定した。

崗、鉄損は、ワットメーターを使用して、Ｂａ１ｌ（動
作ｌＩ＊密度）−３ＫＧ（キａ　ｉｆ　＊　Ｘ　）　ニ
オける鉄損（ｍＷ／ａｔ　）をｍＩＩ数１０　ＫＨｚ、
２０ＫＨｚ、５０ＫＨｇ及び１１０６ＫＨに対して測定
した。又、磁束密度は試料Ｊｌ論Ｊｉｇｓ力針を用い、
磁歪定数はストレインゲージ法を用いて、それぞれ１１
１′ｉｌした。これらの結果を組成と共に第１表に示し
た。

比較例１ 非晶質合金の組成が興なる他は、実施例１とすべて同様
の操作にて３種ＩＩ（試料番号６〜８）の試料を作製し
た。叉、従来からスイッチング電源用に使用されて−る
Ｍｎ−Ｚｎ７エライト（試料書１１９）を比稜品として
使用した。

ト記４種−の試料について、実施例１と同様の方法にて
鉄損、磁束密度及び磁歪定数を測定した。

それらの組成及び測定結果を実施例と共に、＃Ｉ１表に
併記した。

表から明らかなように、本発明の非晶質合金は、従来品
であるフェライトと比曽して、磁束密度が大［←且つ、
鉄損が小さ−ものであることが確■された。又、比較例
の非晶質合金と比べて１結晶化温度が上昇し、その熱安
定性が向上したものである。

実施例２ Ｎｈｌ）ｆｇ加微量１０Ｎａ１０１で変化さ曽た（　Ｆ
ａｌ−ａＮｂａ）ａｓ　８ｌｇＢｘｘの層成を有する非
晶質合金を、実施例１と同様の操作にて作製した。これ
ら６種−の非晶質合金について、ｎｍ５−ｓｉｃ。

の動作磁束密度下においてＩＱＫＨ冨、２０ＫＨｚ、１
ｉ０ＫＨ１及び１００　ＫＨｚのそれぞれの周液数で鉄
損を温室した。その結果をＮｂ＠加量に財する鉄損値と
して第１図に示した。

図から明らかなように、ａ０２≦１≦ａ０７５の範■に
おいて、その鉄損が時に小さくなることが確麿された。

実施例３ 鏑２表に示したＪｌｌ威の非晶質合金６種−（試貴書＠
１０〜ｔＳ）を実施例１と同機にして圧延急冷法によ９
作製した。これらを実施例１と同様にして加工し、熱処
理を施した後、鉄損、−束書度及び畿彊定歎を測定した
。これらの結果を、その組成と共に第２表に示した。

比稜’１４２ 非晶質合金の組成が異なる他は、実施例１とすべて同機
の操作にて、２種−（試料番号１６゜ｌ））の試料を作
製した。これらの試料につ−で４ｊｉ１機に鉄損、磁束
密度及び磁ｆｉ定歎をｉｉ＊した。その組成及び測定結
果につ−て、実施例と共に第２１１に示した。尚、従来
品であるＭｎ−Ｚａ　ｙエライシの結果について１再掲
した。

慶から明らか會ように、本発明の非晶質合金は、ＩＩ！
来晶であるフェライト及び比較品と比べて、−家書度が
大急（、且つ、鉄損が小さい亀のであることが確■され
た。

実施例４ ＶとしてＣｒを選択し、その添加量−をＯ〜ａｏ＠ｔで
変化させた（　Ｆｅｏ、５ａ−ｄ　Ｎ　ｂ　ｏ、ｏｔＣ
ｒ　４　）ａ　５８１ｇ８．、　　＃）４ａ威を有する
非晶質合金を、実施例１と同様の操作にて作−した。こ
れらフ穏ｌ１ｌｆ）非晶質合金につ−て、Ｂｍ−３ＫＧ
の動作−東密度下にお−で、ｌ　＠　ＫＨＩ及び２０　
ＫＨｚ　のそれぞれの肩波黴で鉄損を測定した。その結
果をＯｒＳ加量に翅する鉄損として第２１１Ｊに示した
。

−から明らかなように、α０１≦−≦ａ０５のｍｉｓに
おいて、その鉄損が特に小さくなることが確麿された。

崗、上記非・品質合金においては、Ｎｂの添加量Ｃをａ
Ｏ２としているため、Ｃ＋ｄの好會しい範■は、αＯｓ
≦ｃ　−４−ｄ≦α０７であ忰、これは、本発明範囲に
包含される。

ＭとしてＣｒの代わ抄に、Ｖ、Ｍｏ、Ｔａ又はＷをそれ
ぞれ選択し、上記と一様の操作にて非晶質合金化し、鉄
損の瀾電を行なったところ、Ｃｒの場合とは一岡等の―
畢が得られた。

実施例ｉ 嬉１表に示しｔｍ＊の非晶質合金を用−てそれぞれコア
を作■し、これらを工Ｉキシ線間を用いてモールドした
後、■（て熱硬化させた。

これらについて、実線−１と同様の方法にて、モールＶ
前及び毫−ルＶ後におけるｌｌｍ＝５ＫＧ　、ｆ冨１＠
ＫＨｇでの鉄損をｌＩ窺した。その結果なｓｉ表に示し
た。尚、比較例のものについても、同様にして測定した
結果を俤記した。

表から明らか倉ように、本発明の非晶質合金は、比曽晶
に死べて、樹−モールド後における鉄鎖の増加が極めて
小さいものである仁とが確目された。

実線憫６ 嬉２慶に示した層成の非晶質合金を用−でそれぞれコア
を作−し、実施例２と同様にして樹■モールＦｉ１．熱
硬化さ豐た。これらについて、実施倒ｌと同機にして、
毫−ルド曽及びモールド後におけるＢｍｍ　３　ＫＧ　
、　ｆ　−Ｋ　ＯＫＨｚ　”ｔ’　ｆ）鉄鎖を測定した
。その結果を嬉４表に示した。崗、比曽例のものについ
ても、１１１ｍにして測定した結果を併記した。

嬉　　４　　表 表から明らかなように、本発明の非晶質合金ハ、比較品
に比べて、樹脂モールド後におｉｔ　６鉄損の増加が極
めて小さ−４のであることが確■された。

〔発明の効果〕

本発明の非晶質合金は、従来の７エテイトに比較して、
磁束密度が大巻く、高周波領域において鉄損が小さい１
のである。又、樹脂モールド後においても、殉んど鉄損
が増加することのないものであり、且つ、熱安定性にも
優れたものである。しかも、鹸を主体とした材料である
ために低価格であ争、高周波シランス等の小型化が可能
となるため、１檗上極めて有益なものである。

４　１１１１ｉの簡単１ｋＩＩ！明 Ｉｌ１図は、本発明の非晶質合金の動作磁束密度Ｂｍ＝
３ＫＧｋｍおける各周波数でのＮｂ添加量と鉄損の関係
図、１１２１１は、岡じ〈本発明の非晶質合金の動作磁
束密度Ｂｍ＝３ＫＧにおける１０ＫＨｚ及び２０　ＫＨ
ｚでのＣｒの添加量と鉄損の関係図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）次式：　（Ｆｅ　１−ａＮｂａ）　１ｏｏ−ｂＸ
   ｂ（式中、Ｘ４１Ｂ　４　Ｌ　＜　４１Ｂｌヒ８１　（
   Ｔｈだし、別は式中１０原子憾以下である。）を表わし
   、畠及びｂはそれぞれ ａ０２≦１≦（ＬＯ７Ｓ及び１２≦ｂ＜Ｉｓの関係を満
   足する歌を表わす。） で示されることを時機とする低損失非晶質合金。 （至）無磁場中において、結晶化温度以下の温度で熱ｌ
   Ｉｈ５１！れて威る特許請求の範囲第１頂記戦の低損失
   −晶質合金・ Ｉｓ　　次（：　（Ｆｅｌ−Ｃ−４ＮｂｃＭＦｅ１−Ｃ
   −４Ｎｂｃ式中、Ｍ　６ｊ　Ｖ　、　Ｃｒ　、Ｍｏ　、
   　Ｔａ及びＷから威る詳よ９遥ばれた少なくとも１種の
   金属元素を表わし、ＸはＢ４しくはＢ及び８１（ただし
   、ｃ、４及び・はそれぞれ ａｏｉ≦Ｃ≦ａ０６５．　　　（Ｌｏｔ≦ｄ≦４０５゜
   ａＯ！≦ｃ＋ｄ≦ａ０７５及び１２≦Ｃ〈１５の関係を
   １１１１する数を表わす。） で示されることを特徴とする低損失非晶質合金。 暢　無磁場中において、結晶化温度以下の濃度で熱処理
   されて成る特許請求の範■第３項記載の低損失−晶質合
   金。