JPS5893311A - コイル用コア及びその製造方法 - 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】 本発明はコイル用コシ及びその製造方法さらに拌しくは
、非晶質強磁性材料で形成さｎた長尺の薄帯板を多数回
巻き重ねて環状体が形成され、植状隼の中央の孔を通し
て導線が巻き付けられるコイル用コア及びその製造方法
に関する、一般に非晶質強磁性材料は下表に示すように
磁たものであるが、次のような問題点を有しているすな
わち、非晶質強磁性材料は強磁性材料を気体急冷するこ
とによって得られるものでろって、コイル用コアとして
利用できる定形な蟻のとしては圧延急冷法などによって
成形された１５〜５０μｍの均一な、￥みを有する長尺
の薄帯板が供給されて−る。しかるに厚みが１５〜ｓｏ
Ｉ１ｍと薄いものであるから、コイル用コアとして用い
るためには厚み方向に多数層積層する必要がある。この
よλに薄板を多数−積層したコイル用コアとしては、従
来より平板を重ね合わせた積層コアが提供されているが
、非晶質強磁性材料の薄帯板は成形時に急冷しているも
のであるから、硬化して脆くなっている。したがって所
望の形状に成形するために打ち抜き加工を施すと、材料
が欠は易く、磁束漏れの少ない＾性能のコアを作るのが
困難であった。この欠点を解消するには材料の切断箇所
を最少限に留めること°が必要であり、薄帯板を多重に
重ね巻きして４Ｉ状体を形成することが考えらｎる。と
ころが、べて磁気歪が大きく、磁気特性が応４遣受は易
いという欠点を有している。そのため、巻き直ねる際の
曲げ応力によって磁気時性が低Ｆするという−問題があ
り、且つ材料成形時の急冷による応力４存仕しており、
これも磁気特性に悪影響を及ぼす。本願はこｎらの応力
を焼鈍により緩和して磁気特性が低下するのを防止する
１のである。一方、この焼鈍によって応力が緩和され、
材料は軟化して変形された形状を保つことになるが、焼
鈍前には材料が硬化しているものであるから、材料を所
望の形状に保つための支持体を必要とする。すなわち、
第１図に示すように石英ガラス、七゛う三ツーク、テフ
ロンなどの耐熱性材料で形成された円筒状の内側支持体
ｆｉｌの外周面に非晶質強磁性材料の薄帯板ｉｌｌを多
重に重ね巻きして環状体（２）を形成し、薄帯＆（１）
が巻戻らないように環状体（りの外周に針金のような外
側支持体（６）を巻き付けて、内側支持体（６）と外側
支持体１ｊｌｌとの間に環状体【２）を保持する°方法
、るるいは、薄帯板１１）が巻戻ろうとする性質を利用
し玉、第２図に示すように、上述のような耐熱性材料で
形成された円筒状の外側支持体（６）内に薄帯板（１）
を巻いて形成した環状体（２）を収め、薄帯板ｌ）自身
の弾性によって外側支持体（６）内周面に環状体（２）
を密着させる方法が考えられる。しかしながら、これら
の方法のようＫｍ状体（２）を拘束した状態で焼鈍を施
すと、環状体（２）が熱１１張することにより、譲状体
（２）に対して内側支持体（・）や外側支持体＋６１か
ら圧縮応力が作用し、磁気特性、特に１偵への影響が大
きくなる本のである。すなわ分 ち、焼鈍は３００〜５００℃で１０．−２時間の加熱と
いう条件で行なわれ、このとき石英カラスやセラミック
゛は線膨張率が５Ｘ１０−１／に程度であり、環状体（
２）材料の線膨張率は約２　Ｘ　１０−’／にであるか
ら、環状体（２）の線膨張率の方が大きく、内側支持体
（６）及び外側支持体（６）から環状体（２）に対して
圧縮−力が作用するのである。

本発明は上述の欠点に鑑みて為された本のでろって、主
な目的とするところは、焼鈍することによって曲げ応力
や急冷による応力を緩和し、応力による磁気特性の低下
を防止した高性能のコイル−用コアを提供することにあ
り、他の呻−的とするところは、焼鈍時に環状体を保持
する内側支持体及しないようにするコイル用コアの製造
方法を提供以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本発明に係るコイル用コアは非晶質強磁性材られ
て環状体（２）が形成され、環状体（２）の中央の孔（
３）を通して導！（図示せず）が巻き付けられるコアで
あって、焼鈍によって応力緩和されたことを特徴とする
ものであり、本発明に係るコイル用コアの製造方法は、
導線が巻き付け・られるリシタ状に形成されたコアの製
造方法であって、非晶質強磁性材料で形成された長尺の
薄帯板Ｆｌ’ｌを加熱ＶＣよって外径が収縮する内側支
持体（６）の外周面と加熱によって内径が伸張する外側
支持体（６）の内周−とのうちの少なくとも何れか一方
に沿って多数回巻き重ねて環状体（２）を形成し、次い
で環状体（２）を焼鈍して環状体（２）の応力を緩和す
ることを特徴とするもので６±。非晶質強磁性材料とし
ては・鉄単体、あるいは鉄とニッケル、コバルト、クロ
ム−マンカンなどとの合金の強磁性材料に、非晶質体に
必要なホウ素、ケイ素、縦索、リシなどのうちのｌ　４
または２４１１１以上を混合したものが用いられる。こ
の非晶質強磁性材料は圧延急冷法などで１５〜５０μｍ
ｌｌの均一な厚みを有する長尺の薄帯板（１）に成形さ
ｎている。この非晶質体は原子配列が無鉄序であるから
、結晶体のように磁気異方性が存在せず、また等方的か
つ均質な構造のために優れた軟磁気特性を示し、トラン
スや磁気ヘッドなどに用いるコイル用コアに適している
。この薄帯板１’、１１が所望形状の内側支持体（６）
の外周［ＩＫ沿って多重に重ね巻きされて環状体（りが
形成され、環状体（りの最外周が獣金や筒状の外側支持
体１６１で保持されることにより所望形状の環状体（２
）が得られる。また、所望形状に形成された筒状の外側
支持体（６）内に薄帯板（１）を多重に巻き重ねた環状
体（２）を収め、環状体（２）が薄帯板＋１１の弾性に
よって巻き戻ることを利用して外側支持体（６）内周面
に環状体（２）を密着させることによって、薄帯板（１
）を所属形状の環状体＋２）としてもよい、こうして所
定の形状に保持された環状体（２）は焼鈍によって応力
緩和され、薄帯板（１）の弾性が失なわれて塑性を示し
、焼鈍後には両支持体＋６１１６１を外してＶ環状体（
２）が巻き戻ることがなくなる。焼鈍条件は薄帯板（り
の材質及び必要な磁気特性に応じて決定されるが、加熱
温度は結晶化温度と士ユリ一温度との間の温度で選択さ
れる０例えば、非晶質強磁性材料としてアライドケミカ
ル社製商品名メタタラス（ｍｅｔａｇｌａｓｓ）２６ｏ
ｓｓｃを用いるとする。この材料の組成はＦｅ８１Ｂｌ
ａｓ　ｓｉ３．５Ｃ，であって、結晶化温度は４８０℃
である。そのため、焼鈍時には３６５℃で２時間加熱さ
れる、他の材料を用いる場合で４通常は３５０〜４７０
℃で２０分〜２時間の加熱が行なわれる０以上のように
して形成された環状体（２）に中央の孔（３）を通して
導線が巻き付けらｎ１トランスやチョークコイルが形成
される。

次に＃１１の実施例を説明する。耐熱性フェノ−Ｌ　４
１１４１１　（ｌｋ　下ｔ　１製ＣＹ４７１０　ｈ　；
ｂ　ｖｈ　ハＧＪ４５１６）ｔ　！／す：／タ前ｔｉｌ
Ｓ温度が９０〜９５℃、シリシタ後部温度が６０〜６８
℃、射出圧力が５０〜１４０Ｖ／Ｉ、射出時間が４〜１
０秒、金戯温度１５０〜２００℃、屋締圧力５００−以
上という条件下で円筒状に成形しえものを内側支付木ｉ
ｌｌとする。この内側支持体＋６）に第３図のようｖｃ
、組成が（ＦｅＯ，７Ｃｒ０．３　）８０８２０の非晶
質強磁性材料で形成された３０μｍ厚の薄帯板＋１）が
重ね巻きされて譲状体（２）が形成される。環状体（２
）は内径が２０＃、外径が３０５．高さ１ＯｊＩＩｌの
円筒体に形成される。環状体１２）の外周には耐熱性合
成樹脂テープで形成さｎた外側支持跡（６）が巻かれて
環状体（２）が巻戻るのが防止される。こうして内側支
持体ｉ６＞と外で焼鈍さｎる。この焼鈍時に加熱される
ととにより、列側支持体（６）を形成するフェノール樹
脂の揮発成分が消失して内側支持体＋６１が収縮し、そ
の給体１２）との間に関［１７１が形成される。すなわ
ち、通５、環状体（２）は熱膨張して内側支持体（６）
や外側支持体＋６１から応力を受けることになるが、本
実施例では内側支持体（６）が収縮するため、環状体（
２）に応力が生じないものである。ｆｓ鈍後は環状体（
りが弾性を失ない塑性化する。以上のようにして形成さ
ｎたコイル用コアと、内側支持体ｉｌ＋を石英ガラスい
て鉄損を比較した結果、以下の値が得られた。

同、測定は３ＫＧ　、　２０ＫＨｚの磁束正弦波でＵ−
関数針にて行なった。以上のように、耐熱性フェノール
樹脂を内側支持体（６）に用いることによって鉄損を小
さくすることができ九。

第２の実施例にあっては、内＠支持体１ａｌ　ｔ’酸性
リす戚アルミニウムＡ／　［１′（ａＰＯ，）、−Ｈ，
０の５０％水＃ＩＩＩ！。

１００部と、硬化剤として酸化亜鉛または酸化マグネ５
０６１０〜２０部とを配合して型枠内で円筒状屯しくけ
円柱状に形成したものを用いる。この配合物には必要に
応じて遅延剤としてチタシ酸亜鉛を加えて本よく、まえ
ｉ剤としてケイ砂やマイｈ、アスベストなどを混合して
屯よい。この内側支持体１５）外周に非晶−質強磁性材
料の薄帯板（ｌ）を善いて真空中で焼鈍すると、内側支
持体（６）から付着水及び分子水が放出され、体積の収
輔が生じて、第１の実施例と略同様の結果が得られた。

４３の実施例では、内側支持体（６）として焼き石、ｗ
ＣａＳ０４・ｔｌ、０を適宜量の水と混合、攪拌して円
筒状または円柱状に型造したものを用いる。この場合に
は焼鈍後の内側支持体（５）の収縮率は約１％で１．Ａ
１の冥施例と略同様の効果が得られ丸。

第４図に示すものは、第４の実施例である。本実施例で
は外側支持体（６）内に環状体＋２１を収め、環状体１
２）の弾性によって外側支持体（６）内周面に環状体、
２）が密接するようになっている。外側支持体（６）と
してｔｄ　Ｆｅ　−Ｎｉ　（Ｐｅ７３％、Ｎｉ２７％　
）ノ形状５ｔｉｉ甘釜の帯板が用いられる。すなわち、
形状記憶合金がマルテンサイト変態開始温度以下で塑性
変形を行なって、逆変態が完了する温度以上に加熱した
とき、変形前の形状に４１帰するという性質を利用した
ものである。外側支持体（６）は、第４図（ａ）のよう
に予め所望の環状体（２）の外径より・も大きな内径の
リンク状に形状記憶合金の帯板を丸めて形成される。一
方、環状体（２）は組成がＦｅ７７．５８ｉ１２．５Ｂ
８Ｍｎ２の非晶質強磁性材料の薄帯板１１）を巻いて形
成される。こうして形成された環状体（２）の外周に沿
って、第４図（ｂ）のように、外側支持体＋６）を皇性
変形させて、環状体（幻の外周面に密着させる。このよ
うにして環状体ｉ２１は外側支持体１Ｂ）内に保持され
る１次に環状体（２）を真空中で４５０Ｃ、２０分間と
いう条件で加熱して焼鈍し、環状体（２）の弾性を取り
除く。その後さらに５００Ｃで２０分間加熱すれば、第
４図（Ｃ）のように、外側支持体（８）は変形前の形状
に復帰して、環状体（２）から外側支持体（６）が離脱
する。

こうして得られたコイル用コアは石英カラスなどを用い
る場合よりも鉄損が減少すると共に透磁率が同上した。

また、第１乃至第３の実施例に比べ、外側支持体（６）
の繰り返し使用が可能であるという利点４有する。

第５図に第５の実施例を示す。内側支持体（６）は石英
ガラスの円筒体で形成され、その周一にＦｅ８０Ｂｌｓ
　ｓｉｓの組成をイする薄帯板（１］が巻き付けられて
環状体（りが形成される。外側支持体（６）には０．０
１〜０．２虐厚のアルミ箔が用いられ、環状体（２）の
外周に４＝回さｎる。アルミ箔は接着剤や熱町雇性樹脂
テープで固定される。この状態で３５０〜４７０℃に加
熱して焼鈍すると、接着剤や熱可塑性樹脂テープは熱に
より溶融、剥離し、また、アルミ箔も層膨゛＠率が譲状
体（２）よりも大きいために、第５図（ｂ）のように、
外側支持体（８）と環状体（２）との間に関ｌｌ１１　
（７１が生じ外側支持体（６）が環状体（２）から離脱
する。この間ｐＪ　＋７１の形成により環状体（２）の
熱膨張圧よる応力が緩和さｎる。この方法で形成された
コイル用コアと、外側支持体（６）をセラミックで形成
し九コイル用コアとを比較すると保磁力及び鉄損に次の
１直が得られた。

測炬ｌま３ＫＧ、　２ｏＫＨｚの磁束正弦波をかけて行
なった。以りのように外側支持体１６１　、！”　ａて
アルミ箔を用いると、保磁力及び鉄損が減少して磁気特
性の優ルたコイル用コアを得ることができ友。

次に４６の実施例を示す。ここでは薄帯板１１）として
Ｆｅ４０　Ｎｉ４０　ＰＩ３　Ｂ６の組成を有する非晶
質強磁性材料で形成され九ものを用いる。外側支持体ｔ
ｅｌ　ＦｉアＬミニウム製の有底同筒体でめり、第６図
に示すように、環状体（２）自身の弾性で環状体（２）
は外聞支持体（６）内周１ｆｉ［接触している。この状
態のまま＾空中で４５０℃、３０分１＆１１Ｉの熱処理
をされ、その後空気中で冷却される。ここでアルミニウ
ムの線膨張率は約２　Ｘ　１０−ｊ／にであり、薄帯板
（！）を形成する材料の線膨張率は約２　Ｘ　１０−＄
’にでめって、外側支持体（６）の方が環状体（２）よ
り本大きく膨張して外側支持体＋６１と環状体（２）と
が離脱する。その結果、環状体（２）に外側支持体から
の応力が作用することなく熱処理されるのである。゛以
上のようにして得ら７したコイル用コアについて、外側
支持体（６）倉セラミックとして得たコイル用コアと比
較すると佛７図に示すような結果が傅らｎた。同、測定
はｉ科１！１＃Ｉｔ２７℃で２０ＫｋｌＺの　　阿　波
を印加して行なった。

図中イはセラミックの外側支持体（６）を用い死場合、
０はアルミニウムの外側支持体（６）を用いた場合を示
す。以上のように外側支持体１６）としてアルミニウム
を用いた結果、鉄損が減少した。上述のことから外側支
持体（６）の材質を環状体（２）の材質より＃ｌｌ＋ｌ
ｌ率の大きいものとすればよいことが明らかでめるから
、外側支持体（６）の材質はアＬミニつ乙のみに限ださ
れるものではなく、他の材質で本よい。−［えば薄帯板
（１）の組成がｉ？ｅ７８ｓｉｌＯＢ１２であれば外側
支持体ｌｉｔとして鉄を用いることができる。

向、この原理を応用すれば、薄帯板＋１）が非晶質強磁
性材料のときだけでなく、けい素鋼板Ｆｅ−８ｉ　（Ｆ
ｅ９６荀、５ｉ４）６）には鋼の外側支持体（６）、結
晶質急冷合４　Ｆｅ−８ｉ　（Ｆｅ９３．５％、ｓｉａ
、ｓ％）に対しては貢蛸を用いることができる。

仄ＶＣ爾ｌの実施例を示す。環状体（２）は（ＦへＣ４
）７９８ｊ６Ｂ１５の組成を有する薄帯板（１）を巻い
て形成さｒＬる。環状体（２）の外周には、＃Ｉ８図の
ように鋼線の外側支持体ｒ−８１が巻かれて環状体（２
）が巻戻ることを防止さＩしている。この状態で熱処理
が行なわれる。熱処理をすると、第６の実施例と同様に
鋼線の線膨張率が環状体（２）の材質の線膨張率より一
大きいために、焼鈍時に外側支持体（６）が環状体（２
）から−説する。このようにして祷られたコイル用コア
の鉄損は小さいもので６つ九。

第９図に第８の実施例を示す。内側支持体１６）と外側
支持体（６）とは共にＪ’ｅ−Ｎｉ　（Ｆｅ７鍋、Ｎｉ
２７％め組成を有する形状記憶合金で形成さｎる。内側
支持体（６）は第９図（ａ）のように帯板をリシタ状に
丸め良状態に形状記憶されたものが用いられ、外側支持
体（６）としては直線状の棒に形状記憶されたものが用
いられる。内側支持体（−）は所望の環状体（２）の内
径より亀外径が小さくなるように形状記憶されており、
これを所望の外径となるように塑性変形して薄帯板１１
）を巻き付ける。環状体（りの外周には上記外側支持体
（６）を塑性変形して巻き付ける。こうして環状体（２
）は、嬉９図Φ）に示すように、内側支持体（６）と外
側支持体（６）との閾に保持される。ここで環状体（２
］はＦｅ７８ＳｉｌＯＢ１２の組成を有する非晶質強磁
性材料の薄帯板（１）で形成さルる。この環状体＋２］
は初め炉中で４００℃に加熱され１０分間の焼鈍が行な
わｎる。この焼鈍により環状体（２）は弾性を失ない塑
性化する。この後、さらに４４０℃で２０分間加熱する
と、第９図（Ｃ）のように、内側支持体（６）及び外側
支持体（６）は変形前の形状に復帰して環状体（りから
離脱する。以上のようにして焼鈍時に環状体（２）に対
して応力が作用することなくコイル用コアを形成するこ
とができる。このコイル用コアは鉄損が減少すると共に
透磁率が向上して性能のよい本のとなった。下表に内側
支持体（６）及び外側支持体＋６１と−してセラミック
を用いた場合と対比して鉄損及び透磁率を示す。

鉄損の測定は２ｏＫＨｚ　３ＫＧの磁束正弦波を印加し
て行なった。このように形状記憶合金で形成さｎた゛　
内側支持体＋’５１と外側支持体（６）とを用いたこと
により磁気特性が向上すると共に、つ側支持体（６）と
外側支持体ｉ６１とが繰り返し使用可能となって経済的
でめる。向、上述の実施例では環状体（りを円筒形とし
ているが、他の形状としてもよいのは勿論のことである
。

本発明は上述のような構成を有するため、焼鈍−によっ
て、曲げ応力や材料内歪みによる応力が緩和され、磁気
特性が向上するという利点を有し一１焼鈍時に内側支持
体や外側支持体が環状体から離脱することによって、環
状体の熱膨張による応力の作用を防止できるという利点
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々従来例を示す斜視図、第３図（
ａ）Φ）は夫々本発明第１の実施例の焼鈍前と焼鈍後の
状態を示す平面図、第４図（ａ）　（ｂ）　（Ｃ）は夫
々同上の第４の実施例に用いる外側支持体及び焼鈍前と
焼鈍後との状態を示す斜視図、第５図（３１）（ｂ）は
夫々同との第５の実施例の焼鈍前と焼鈍後との状態を示
す平面図、第６図は同上の第６の実施例の焼鈍前の状態
を示大斜視図、第７図は同上の４６の実施１例の動作説
１′１図、第８図は同上の第７の実施例の焼鈍前の状態
を示す斜視図、第９図（Ｊｌ）　（ｔ））（Ｃ）は夫々
同上のｇａの実施例に用いる内側支持体及び外側支持体
、焼鈍前の状態、焼鈍後の状態を示す斜視図であり、（
１）は薄帯板、（りは環状体、（３）は孔１，６）は内
側支持体、（６）は外側支持体、（））は間隙でめる。 代理人　弁理士　石　１）長　七 竿１図　　　　　　　領２ゲ ス 第釦 （０）　　　　　　　　　（ｂ） 第４図　　　　　　　　竿５ｒ５４ 第７図 ａ、ｉ檻良　（ＫＧ） 竿８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１　　非晶質強磁性材料で形成された長尺の薄帯板
   が多数回巻き重ねられて環状体が形成さル、環状体の中
   央の孔を通して導線が巻き付けられるコアであって、焼
   鈍によって応力緩和されたことを特徴とするコイル用コ
   ア。 ＋２１　４４１が巻き付けられるり：／り状に形成され
   たコアの製造方法であって、非晶質強磁性材料で形成さ
   れた長尺の薄帯板を加熱によって外径が収−する内側支
   持体の外周面と加熱によって内径が伸張する外側支持体
   の内周面とのうちの少なくと本例ｎか一方に沿って多数
   回巻゛き重ねて環状体を形成し、次いで環状体を焼鈍し
   て環状体の応力を１１Ｉｋ＠ｌすることを特徴とするコ
   イル用コアの製造方法。 （３）　　内側支持体が耐熱性フェノール樹脂で円筒状
   に形成さｎることを特徴とする特許請求の範８第２項記
   載のコイル用コアの製造方法。 （４）内側支持体が水分を含む酸性リシ戚アル！ニウム
   と酸化亜鉛や酸化マグネシウムなどの硬化剤との混合物
   で円筒状に形成されることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載のコイル用コアの製造方法。 （５）　　内側支持体が水分を含む焼き石膏で円筒状に
   形成されることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   のコイル用コアの製造方法。 ｉｔ　　外側支持体が橡状体の外周に沿って配設される
   形状記憶合金の帯板にて形成さ几、帯板が環状体の外周
   面よりも外側に拡がるように形状記憶されたことをｔ＃
   −徴とする特許請求の範囲第２項記載のコイル用コアの
   製造方法。 （７）外側支持体がアルミ箔で形成されたことを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載のコイル用コアの製造方
   法。 （８）外側支持体がアルミニウムや鉄などの環状体より
   線膨張率が大きい材料で形成された有底円筒体であるこ
   とを特徴とする特許−求の範囲第２項記載のコイル用コ
   アの製造方法。 （９）外側支持体が銅のような環状体より線膨張率が大
   きい材料で形成された線材であることを特徴とする特許
   請求の範囲８２項記載のコイル用コアの製造方法。 （１０）　　内側支持体が環状体の内周面に沿って配役
   さｉＬる形状記憶合金の帯板にて形成され、帯板が環状
   体の内周面よりも内側に縮むように形状記憶されると共
   に、外側支持体が直線状に延びるように形状記憶された
   形状記憶合金の線材であることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載のコイル用コアの製造方法。