JPS5963704A

JPS5963704A - 磁気スイツチ用磁心

Info

Publication number: JPS5963704A
Application number: JP57174795A
Authority: JP
Inventors: Masao Shigeta; 重田　政雄; Teruhiko Oshima; 尾島　輝彦
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1982-10-05
Filing date: 1982-10-05
Publication date: 1984-04-11
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: JPH0611007B2

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】

■　発明の背景技術分野本発明は、加速器等に用いる高パワーレー゛・ルで、リ
セット時間の短い磁気スイッチ用のモ（り心に関する。先行技術とその問題点ＩＧＷ以上にも及ぶ高パワーレベルで、１２かも１０Ｋ
ｌ−１ｚ以上にも及ぶ高周波数で、リセット時間の短い
パネルジェネレーターとしてのスイソテが、加速器等で
要望されている。従来、パルスジェネレーターとし、てのスイッチとして
は、ザイラトロン等の高圧ガスス・ｆソチがあるが、こ
のよ５な高パワーです仕ット時間の短い使用はできない
。これに対し、第１回に示されるような多段の磁気スイッ
チが知られている。　この磁気スイッチは、キャパシタ
−ＣＣ曲・・・・曲、ＣＩ、ト可１１２飽オ■インダクターＬ　　　Ｌ　　・・曲・曲・、Ｌｎ
トカラ、１　　ｌｌ　、　　　　９図示のようにｎ段に構成される。　この場合、各キャパ
シターのキャパシタンスは相等しくしまた各インタフタ
−のインダクタンスは、高次段はどより小さなものとす
る。このよへな構成で、直流電源を入力側に印加すると、キ
ャパシター〇□にナーＶ−ジが充電する。充電後、−ｆノタクターＬ□が飽和に達して、そのイン
ピーダンスが下がり、チーＶ−ジはキャパシター〇２．
へ流れる。　そして、このような動作をｎ段まで順次行
うことによって、原波形のエネルギーを保ちながら、パ
ルス中は１１μ次圧縮され、高速および高パワーのパル
スが生じる。このような磁気スイッチにおける各段のインダクターＬ
□、Ｌ９．・・・・・・・・・・・・、Ｌ、に用いる磁
心としては、下記のような特性が要求される。まず、第１に、可飽和性が良好でなければならないので
、角型性が良好で、しかも飽和領域での透磁率μｓａｔ
が小さいことが必要である。　この場合、本発明者らの
検討結果によればＢｒ／Ｂ□。（Ｂｒは残留磁束密度、
８□、。は］ＱＯｅでの磁束密度）が０．７以上であることが好
ましい。　また、μｓａｔは要求される磁心体積に比例
するので、μｓａｔが小さいはど磁心を小型化できる。　そして、パルス中の理論的最大圧縮係数は（μｕｆｌ
ｓａｔ／μｓａｔ　）１／２　Ｋ比例するので　（μｕ
ｎｓａｔは不飽和領域での透磁率）、μｕｎｓａｔとμ
ｓａｔとの差が大きいほど、使用段数が小さくなり、ス
イッチが小型化し、好ましいものである。第２には、インダクターは、Ｂ　−Ｈルーズの−Ｂｒか
らＢｓ　（Ｂｓは飽和磁束密度）まで励磁するので、Δ
Ｂｓ　＝　１−Ｂｒｌ　＋Ｂｓが大きくなければならず
、角型性が良好である上に、１３ｓが大きくなければな
らない。　この場合、先の要求される磁心体積は、１／
（ΔＢｓ）”に比例するものである。第３には、１０ＫＨｚ程度以上にて動作させるので、高
周波でのエネルギー損失が小さくなければならない。第４には、特性の経時変化が少Ｉぷいことが必要である
。そして、この他、製造の容易性、耐食性等が要求される
。ところで、各種磁心材料として汎用され゛〔いる材料と
しては、フェライトがある。Ｌ、かじ、フェン−（トでは、特に、−」二記第１〜第
３の磁気特性の点で不十分であり、磁心が大型化し、し
かも損失が大きい。これに対し、非晶質磁性合金の薄帯も磁心形成材料とし
て実用化されてきているが１通常の組成のものでは、上
記要求特性をすべて満足するものではなく、しかも熱処
理が困難である等の欠点がある。 ■　発明の目的本発明は、このような実状に鑑みなされたものであって
、その主たる目的は、上記諸要求特性を全て満足し、し
かも熱処理等の点で製造が容易な非晶質磁性合金からな
る磁気スイッチ用磁心を提供することにある。本発明者らは、このよへな目的につき鋭意研究を狙ねた
結果、所定の組成範囲にて、部とした非晶質磁性合一の
薄帯を巻回してなる磁心が、とのよ）な目゛的を達成す
ることを見すなわち、第１の発明は、部分的に結晶質を
含み、下記式〔Ｉ〕で示される組成を有し、厚さ２０Ｂ
ｍ以下の非晶質磁性合金薄帯を巻回してなることを特徴
とする磁気スイッチ用磁心である。式〔Ｉ〕Ｆｅｘ（Ｓｌ、Ｂ、）ｙ（上記式（Ｉ）において、Ｘ＋’！＝１００ａｔ％であり、このうち、ｙは２１〜
２５．５ａｔ％である。また、ｐ＋ｑ＝１００％であり、このうち、ｐは４０〜
７５％である。さらに、ｙ≦０．５．ｐ＋１、ｙ≦０．ｉｐ＋１９、ｙ
≧１）、３ｐ＋２かつｙ≧０．１３　ｐ＋１３．７であ
る。）第２の発明は、部分的に結晶質を含み、下記式〔］〕で示される組成を
有し、厚さ２０μ消以下の非晶質磁性合金薄帯を巻回し
てなることを特徴とす゛る磁気スイッチ用磁心である。式［１］　Ｆ　ｅｘ（Ｓ　１ｐＢｑＸｒ　　）ｙ（上記
式〔■〕において、ｘｌは、ＰおよびＣの１種または２棹を表わす。Ｘ＋ｙ＝１００ａｔ％であり、このうち、ｙは２１〜２
５．５８ｔ％である。ｐ＋ｑ＋ｒ＝１００％であり、このちち、ｐは４０〜７
５％、ｒは０．０１〜２４％である。さらに、ｙ≦０．５ｐ＋１．ｙ≦０．１ｐ−）−１９、
ｙ≧０．３ｐ＋２かつｙ≧０．１３１）＋１３．７であ
る。）第３の発明は、部分的に結晶質な含み、下記式〔■

【〕で示される組成
を有し、厚さ２０μ悔以下の非晶質磁性合金薄帯な巻回
してなることを特徴とする磁気スイッチ用磁心である。式ＣＩｌｌ　］　　（ＦｅａＴ■ｔ））ｘＸｙ（上記式
（ｐｉ　）において、 ′ｌ゛１は、ＣＯおよび／またはＮｉを表わす。Ｘは、ＳｉおよびＢ、またはＳｉおよびＢとＰおよび／
またはＣとの組合わせを表わす。Ｘ＋’／＝１（）Ｏａｔ％であり、このうち、ｙは２１
〜２５．５ａｔ％である。また、ａ＋ｂ＝１００％であり、このうちｂは０．１〜
２０％である。さらに、Ｘ中のＳｉの含有比をｐ％としたとき、ｐは４
０〜７５％であり、しかも、ｙ≦０．５ｐ＋１、ｙ≦０
．．１ｐ＋１９、ｙ≧０．３ｐ＋２かつｙ≧０、］　３
　ｐ＋１３．７である。さらに、Ｘ中にＰおよび／またはＣが含まれるとき、Ｐ
とＣとの総計は、Ｘ中の０．０１〜２４％である。）第４の発明は、部分的に結晶質を含み、下記式（、ｌＶ　）で示される
組成を有し、厚さ２０μ惰以下の非晶質磁性合金薄帯を
巻回してなることを特徴とする６１ｔｉｔスイツチ用磁
心である。式〔”　）　（”’　ｃＭｎｄ）ｘＸ。（上記式〔ＩＶ〕において、Ｔｌｌは、Ｆｅ、またはＦｅならびにＣＯおよび□ ／もし、くはＮｉを表わず、Ｘは、ＳｉおよびＢ、またはＳ＋およびＢとＰおよび／
またはＣとの組合わせを表わす。Ｘ＋ｙ＝１００ａｔ％であり、このうち、ｙは２１〜２
５．５ａｔ％である。また、ｃ　＋　ｄ　＝　１００％であり、ｄは０．１〜
５％である。さらに、Ｔｌｌ中にＣＯおよび／またはＮ１ｈ１含まれ
るとき、ＣＯとＮｉとの総計は、Ｔ　中の０１〜２０％
である。加えて、Ｘ中のＳｉの含有比をｐ％としたとき、ｐは４
０〜７５％であり、しかも、ｙ≦０５９＋１、ｙ≦０．
１ｐ＋１９、ｙ≧０．３ｐ＋２カ）つｙ≧０．１３　ｐ
＋１３．７である。そして、Ｘ中にｐおよび／またはＣ７！１声含まれると
き、ＰとＣとの総計は、Ｘ中の０．０１〜２４％である
。）第５の発明は。部分的に結晶質を含み、下記式〔■〕で示される組成を
有し、厚さ２０μ溝以下の非晶質磁性合金薄帯を巻回し
てなることを特徴とする磁気スイッチ用磁心である。式［”　］　　（Ｔ！Ｉｉｅ　’ｌ”Ｖ□　ｘ　Ｘｙ（
上記式（Ｖ〕において、 ′ｒＩ［は、Ｆｅ　、またはＦｅ　トＣｏ　、　Ｎｉお
よびＭｎのうちの１種以上との組合せを表わし、戸は、
Ｖ［Ｂ族元素の１種以上を表わし、Ｘは、ＳｉおよびＢ
、またはＳｉおよびＢとＰおよび／またはＣとの組合わ
せを表わす。Ｘ＋Ｖ＝１００ａｔ％テアリ、コ’、’）　ウ％、ｙは
２１〜２５．５ａｔ％である。また、ｅ°トｆ＝１００％テアリ、ｒ＆ｔ０．１〜７％
である。さらに、′ｒｌｌｌ中に、Ｃｏおよび／またはＮｉが含
まれるとき、ＣｏとＮｉとの総計は、′ｒｌｌｌ中の０
．１〜２０％であり、またＴｊｌ［中にＭｎが含まれる
とき、ＭｎはＴｆｆＩ中の０．１〜５％である。加えて、Ｘ中のＳｉの含有比をｐ％としたとき、ｐは４
０〜７５％であり、しかも、ｙ≦０．５ｐ＋１、ｙ≦０
．ｌｐ＋１９．Ｙ≧Ｕ、３ｐ＋２かっｙ≧０．１３　ｐ
＋１３．７である。そして、Ｘ中にＰおよび７士たはＣが含まれるとき、Ｐ
とＣとの総計は、Ｘ中の０．０１〜２４％である。） ■　発明の具体的構成以下、本発明の具体的構成を詳細に説明する。本発明の磁心を形成する非晶質磁性合金の薄帯は、部分
的に結晶質を含むものである。薄帯内において、非晶質中に部分的に含まれる結晶負け
、一般に、微結晶が析出して、非晶質中に混在している
ものである。従って、薄帯のＸ線回折を行うと、回折スペクトルは、
非晶質特有のハローの上に、結晶質の存在を示すピーク
が重畳されたパター７を示し、また、回折像にはハロー
上にスポットが重畳され、所定の環径と環幅をもつデバ
イーシエーラー環が現われる。そして、回折スペクトルのハローとピークとの面積比を
とれば、薄帯中の結晶質と非晶質との存在比が求められ
るものであるが、このように得られる結晶質／非晶質は
、通常、０．１〜５０％程度であることが好ましい。また、析出した微結晶は、通常、デバイ−シエーラー環
の環径と環幅とから、概ね１０〜１０００Ａ程度の平均
粒径なもつものと考えられるものである。そして、このように部分的に存在する微結晶を含む薄帯
かも本発明の磁心を形成したとき、１ＱＫＨｚ以上、数
１０ＭＨｚにも及ぶ高周波領域での動作の際のエネルギ
ー損失は、格段と減少する。　また、ΔＢｓ、μｓａｔ
　、　ｐ　ｕｎｓａｔＢｒ／Ｂｉｏ損失等も良好な値と
なる。そして。これら磁気特性の長期間に亘ろくつがえし動作や保存に
ともなう経時劣化もきわめて少な（なる。次に、本発明において用いる非晶質磁性合金薄帯の組成
について説明する。まず、薄帯は、遷移金属成分とガラス化元素成分とから
なる。遷移金属成分は、Ｆｅを必須元素とし　（式〔Ｉ〕）、
これに、必要に応じＣｏおよび／またハＮｉ（式〔■〕
）、Ｍｎト必要に応じＣｏおよび／またはＮｉ　（式〔
■〕）、ｖＢ族元素（Ｃｒ、他方、ガラス化元素成分は
、ＳｉとＢとを必須元素としく式〔Ｉ〕）、これに必要
に応じ、Ｐおよび／またはＣを含有する（式［Ｕ）〜〔
Ｖ〕）。この場合、ＳｉとＢ、そして必要に応じＰおよび／また
はＣとからなるガラス化元素の含有量ｙ（上記式ＣＩ）
〜〔Ｖ〕）は、２１．０〜２５．５ａｔ％である。上記式〔Ｉ〕〜（Ｖ　）　”［おけるガラス化元素Ｓｉ
＋８（式（１））、Ｓｉ　＋　Ｂ　＋　Ｘ’　（式（ｌ
］）、Ｘ　（式（１１１Ｅ〜〔Ｖ））　ノ含有ｉｙカ２
５．３ａｔ％をこえると、エネルギー損失が多くなる。しかも、磁気特性が劣化し、同一特性を得るために磁心
体積を増加しなければならないという欠点がある。これに対し、ｙが２１．Ｏａｔ％未満となると、薄帯化
しにくくなり、製造歩留りが悪くなり、また薄帯の表面
性が愚くなる。　しかも、結晶化温度が低下し、前記し
た微結晶析出のための熱処理の温度、時間の制限が厳し
くなり、熱処理が困難となり、前記したように、結晶質
を部分的に含有させることが困難となる。これに対し、ｙが２１．０〜２５．５ａｔ％の範囲内で
は、エネルギー損失はきわめて少なく、その他上記の欠
点は解消する。これに対し、ＳｉとＢ、そして必要に応じＰおよび／ま
たはＣとからなるカラス化元素成分中のＳｉ含有比ｐ（
％）は、４０〜７５％である。ｐが４０％未満となると、エネルギー損失が増大する。　また、磁気特性の経時変化が大きくなってし一！！へ
。これに対し、ｐが７５％をこえると、薄帯化が困難とな
り、製造歩留りが悪くなり、薄帯の表面性が悪化する。さらに、ガラス化元素の総計の含有量ｙａｔ％と、ガラ
ス化元素中のＳｉ含有比９％との間には、２≦０．５ｐ
＋１．かつ２≦０．１ｐ＋１９、かつ２≦０．３ｐ＋２
、かつ２≦０．１３　ｐ＋］　３．７の関係が満足され
なければならない。すなわち、これらの条件を第３図にもとづ　−き説明す
るならば、（ｐ、ｙ）の座標で表わしたとき、点Ａ（４
０，２１，０）　、　＋３　（４５，２３，５）、Ｃ（
６５，２５，５）、］）（７５，２５，５）、Ｅ（７５
，２４，５）、Ｆ（７０，２３，０）、Ｇ（５５，２１
，０）およびＡを順次直線で結び、これらの直線で囲ま
れる領域が、この出願の発明における薄帯の、前記ｙと
ｐとが満足すべき条件である。そして、この領域内のみにおいて、エネルギー損失が格
段と減少し、かつ磁心がきわめて小型化でき、しかも経
時変化が格段と減少するものである。なお、図示Ｃ−Ｄ線（Ｖ＝２５．５）上方（ｙ＞２５．
５）およびＧ−Ａ線０’＝２１．０　）下方（ｙ＜２１
０）ならびにＡ点左方（ｐ＜４０　＞およびＤ−Ｅ線（
ｐ＝７５　）右方（ｐ＞７５　）における不都合につい
ては上述したとおりであるが、図示Ａ−Ｂ線≦Ｚ　＝　
０．５　＋１）および＋３−　Ｃ線（ｚ＝０．１１）＋
１９　）上方では、高周波領域でのエネルギー損失が増
大するとともに、磁気特性か悪く、磁心体積と、スイツ
・ｆ−全体とが大型化してし中い、経時変化も大きい。また、Ｅ−Ｅ線（Ｚ＝０．３１）＋２　）およびＦ−Ｇ
線（Ｚ＝０．１３　ｐ−Ｈ３，７’）下方では、高速急
冷法により、非晶質の薄帯が得られにくくなるという欠
点がある。　さらに、１２−１・’特およびド−Ｇ線下
方では、微結晶（Ｊ［出σ）ための熱処理条件が歳しく
、結晶質を部分的に存在させることが難しい。とのよ）な基本組成において、カラス化元素成分中には
、Ｐおよび／またはＣが含肩されることが好ましい。Ｐおよび／またはＣがガラス化元素成分中に含有される
（式［１１〕　　〜〔■〕）ことによって、スイッチ特
性、特にエネノ【・ギー損失、ΔＢｓ等の経時劣化がき
わめて小さくなるからである。このように、ガラス化元素成分中に、Ｐおよび／または
Ｃを含有する場合、Ｐおよび／またはＣのガラス化元素
中の含有比は、０．０１〜２４％であることが好ましい
。０．０１％未満ではＰおよび／またはＣσ）添加効果の
実効がなく、２４％をこえると、エネルギー損失が大き
く、スイッチ特性の経時劣“　化が大きくなってしまう
。　また、薄帯化カー困か１（となる。このよへな場合、ガラス化元素成分中には、ＰとＣとが
同時に含有されることが好まし℃・。ガラス化元素成分中に、ＰおよびＣが含有される場合、
ガラス化元素成分中のＰの含有比は、０．０１〜５％、
より好ましくは０．０１〜２％であることが好ましい。　　０．０１％以上となると、エネルギー損失が減少し
、各種磁気特性およびスイッチ特性の経時劣化が小さく
なるが、５％をこえると逆にこれらσ）％性カー悪くな
るからである。一方；ガラス化元素成分中にお（・て、ガラス化元素成
分中のＣの含有比を、ガラス化元素成分中のＰ含有比で
除した値は、０．０５〜０．４％であることが好ましい
。００５以上となると、エネルギー損失は十分小さくなり
、スイッチ特性の経時変化が十分小さくなる。　ただ、
０．４をこえると、薄帯化が困難となり、エネルギー損
失が多くなる。なお、ガラス化元素成分中には、この他、Ａｔ、　Ｂｅ
　、　Ｇｅ　、　Ｓｂ　、　Ｉｎ等の１棟以上がさらに
含まれていてもよい。　ただ、これらのガラス化元素成
分中の含有比は、通常１０％以内である。　　１０％を
こえると、磁気特性が悪くなるからである。他方、遷移金属成分は、通常Ｉ゛ｅのみからなる（式（
Ｉ）および〔■〕）が、遷移金属成分としては、Ｆ’ｅ
の他、必要に応じ他の遷移金属元素（５ｃ−Ｚｎ、　Ｙ
−Ｃｄ、　Ｌａ−１−１ｆ、Ａｃ以上）が含まれていて
もよい。含有されて好ましい遷移金属元素の１つとしては、鉄族
元素であるＣｏおよびＮｉのうち０１棟または２種があ
る。Ｃｏを含有するときには、ΔＢｓが向上し、磁心体積が
小さくなる。また、Ｎｉを含有するときには、熱処理が容易となり、
かつ角型性が良好となるので、ΔＢｓが増大し、磁心体
積が小さくできる。このような場合、Ｃｏおよび／またはＮｉを′ｒ１とし
たとき、１゛１の含有比””　／　（１”　＋　Ｆｅ　
）×１００は、０．１〜２０％であることが好ましい。０１％未満となると、これらの効果の実効が゛なくｔｆ
す、２０％をこえるとスイッチ特性、特に損失が大きく
なるからである。なお、Ｃｏ／（Ｃｏ＋）’ｅ　）ＸＩ　００　＆＊、　
０１〜１　（１％Ｎｉ　／（Ｎｉ　−１−Ｆ’ｅ　）　
Ｘ　１００は、０．１〜１５％であることが好ましい。また、含有されて好ましい遷移金属元素の他の例として
は、Ｍｎがある。１Ｖｉｎは、スイッチ特性に要求される磁気特性の経時
劣化の減少に効果があり、しかも、結晶化温度が上昇し
、微結晶析出のための熱処理に必要な温度および時間の
制限が緩和し、容易に薄帯中に微結晶を導入することが
できるよう圧なる。ただ、遷移金属成分中、の胤含有比が５％をこえるとＢ
ｓが減少し、スイッチ特性が悪くなり、経時劣化が大き
くなり、しかも薄帯が作りにくくなるため％Ｍｎ含有比
は０．１〜５％、より好ましくは０．１〜３％であるこ
とが好ましい。さらに、遷移金属成分中には、ｗＢ族元素（Ｃｒ、　Ｍ
ｏ、　Ｗ　）の１種以上が含有されることが好ましい。ＶＢ族元素の添加により、スイッチ特性の経時変化が減
少し、耐食性が向上する。ただ、遷移金属成分中のＶＢ族元素の含有比が７％をこ
えると、ΔＢｓが急＃に減少ししかも薄帯化が困難とな
るため、ＶＢ族元素の含有比は０．１〜７％、より好ま
しくは０．１〜４％であることが好ましい。この他、含有されて好適な遷移金属元素の例としては、
Ｃｕ、　Ｎｂ、　Ｔｉ、■、Ｚｒ、Ｔａ、Ｙ等がある。　ただ、その含有比は、スイッチ特性の点から１０％、
特に５％以下であることが好ましい。このような組成からなる非晶質磁性合金の薄帯は、以上
詳述した条件さえ満足すれば、他に特に制限はない。ただ、薄帯中に結晶質が部分的に導入された結果、特に
薄帯面内の所定方向に磁気異方性が付与されると、透磁
率が向上したり、エネルギー損失がより一層減少したり
、更には各種磁気特性の調整が容易となる点で好ましい
。この場合、磁気異方性は、薄帯面内における所定の一方
向に、通常−軸異方性として導入されることが好ましい
。薄帯長手方向Ｋ、薄帯巻回前、あるいは巻回後に磁場を
印加して熱処理することにより、微結晶を析出させると
、薄帯長手方向に、−軸異方性が付与され、角形比やμ
ｕｎｓａｔ／μｓａｔなどを所望のごとく調整すること
ができ、しかもエネルギー損失をより小さくし、かつパ
ルス圧縮率をより大きくすることができる。このような磁気異方性の存在は、常法に従い、トルク曲
線をしたりすることにより容易に検鉦される。このよ５な薄帯は、２０７ｔｍ以下の厚さと、概ね１０
〜２０ｏｃｒｎ、特に１２．７〜１２７　ｃｍ程度の巾
をもつ長尺の薄板である。この場合、厚さが２０μ飛をこえると、高周波でのエネ
ルギー損失が大きくなり、発熱員が大きくなってしまう
。薄帯の厚さは２０μ惰より、うすくなればｔ【るｉｔと
、エネルギー損失は小さくなる。ただ、厚さがあまり忙薄くなると、製造が困難となり、
歩留りが悪くなるので、厚さは、特に５〜１８μ悔、よ
り好ましくは８〜１５μ儀であることが好ましい。本発明の磁心は、以上詳述したような薄帯を巻回してな
る。すなわち、通常、薄帯を巻回してなる巻回体自体から磁
心が形成される。このよ）に巻回体から磁心を構成する場合、巻回体は薄
帯を所定の巻枠、巻心等に巻回し、その端部を固定して
形成される。　この場合、磁器、巻心等の構造、形状等
は樺々のものとすることができる。　また、′その材質
は、磁器、ガラス、樹脂等の他の金属であってもよく、
更に、端部の固定は、接着剤、溶接、テープ等によった
り、あるいは、巻枠等に設けられたかしめ爪によってか
しめる等処よってもよい。なお、巻回される薄帯間には、各種有機および無機材料
からなる絶縁材料を介在させることが好ましい。　そし
て、この層間絶縁層は０．１〜２５μ惰程度の厚さとす
ることが好ましい。また、上記と異なり、巻枠、有心等を用いず、例えば樹
脂等を含浸させる等して、その形状を固定することもで
きる。　加えて、薄帯巻回形状は、円輪状、内輪状等種
々変更可能である。本発明の磁気スイッチ酌磁心は、通常、以下のようにし
て作製される。まず、対応する組成の母合金から、公知の高速急冷法に
従い、はぼ完全に非晶質の薄帯を得る。次いで、通常は、この薄帯に、微結晶析出のための処理
を施す。このような処理は１通常、磁場中にて、キュリ一点以下
の温度で適当な時間加熱し、これを冷却、例えば空冷す
＾ことによって行へことが好ましい。加熱温度、加熱時
間、冷却速度等は、必要とする特性値に応じ、容易に実
験的に求めることができる。　なお、このような熱処理
の雰囲気は、空気中、真空中、不活性ガス中、非酸化性
ガス中等いずれであこのような熱処理の際の磁場は、通
常薄帯長手方向に印加し、品用磁場は、例えば５０ｅ以
上、特に１００ｅ以上程度とする。　そして、このとき
、薄帯面内の長手方向に異方性が付与される。なお、熱処理をＹｗＩ帯に磁場とともに張力を印加しな
がら行）こともできる。次いで、上記したように、好ましくは層間絶縁層を介在
させた状態で、この薄帯を巻回し１巻回体を得、これを
そのまま磁心とする。この場合、層間絶縁層を介在させるには、薄帯とともに
絶縁材料の薄帯を巻回してもよく、あるいは熱処理の前
または後に塗設フ、【いし被着した絶縁層を有する薄帯
を巻回してもよい。 ■　発明の具体的作用以上のような磁心には、所定の捲線が施され、その他所
穴の加工が施され、例えは第１図に示されるような磁気
スイッチ用の各段のインタフタ７とされる。そして、前記したように、キャパシターとともに、第１
図に示示されるような１１段の磁気スイッチとされ、加
速器の荷電粒子の加速または制御部分のスイッチ等とし
て用いられる。 ■　発明の具体的効果本発明の磁心は、加速器等に用いる磁気スイッチのイ／
′タクターとして用いたとき、きわめて良好な特性を与
える。すｌｘわち、角型性が良好で、Ｂｒ／Ｂ□。は、０．７
以上であり、可飽和性が良好で、良好なスイッチ／り特
性を得る。また、μｓａｔは１〜１０程度と小さく、磁心体績を六
わめて小さくできる。そして・μｕｎｓａｔは大きく、μｕｎｓａｔ／μｓａ
ｔは５００にも及ぶ大きな値を示すので、パルスｒｌＪ
の理論的最大圧縮係数が大きくなり、スイッチの段数が
少なくなり、スイッチが小型化する。さらに、Ｂｓはきわめて大きく、しかもΔＨｓ＝　ｌ　
−Ｂｒｌ−１−Ｂｓもきわめて大きく、２５〜３２ＫＧ
程度である。　このため磁心体積はより一層小さなもの
となる。しかも、１０１（Ｈｚ以上の高周波での損失はきわめて
少なく、動作下でのエネルギー損失はきわめて少ない。さらに、スイッチング特性の経時変化も小さい。そして、熱処理のだめの条件も広範囲であり、製造が容
易である。　さら忙耐食性等も良好である。そして、ガラス化元素成分として、ＳｉおよびＢに加え
、Ｐおよび／またはＣを含む第２の発明においては、こ
れらの特性の経時変化は錠わめて少なくなる。また、遷移金属成分としてＣＯおよび／またはＮｉを含
む第３の発明では、磁気特性が向上し、あるいは熱処理
条件が緩和して製造が容易となる。さらに、Ｍｎを含む第４の発明では、経時変化はさらに
減少する。加えて、ＶＢ族元素を含む第５の発明で＆ま、経時変化
カ棉Ｒ少し、耐食性が向上する。 ■　発明の具体的実施例以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明をさらに詳
細に説明する。実施例１上記した式［１）に含まれる組成Ｆｅ、８Ｓｉ工、Ｂよ
１（ｙ＝２２ａｔ％、ｐ＝５０％）をもつ非晶質磁性合
金薄帯Ａと、上記した式σ）範囲外の組成Ｆｅ、８Ｓｉ
　１５Ｂ、。（ｙ＝２６％、ｐ＝５０％）をもつ非晶質
磁性合金薄帯Ｂとを＾速急冷法により得た。　両者は、
はぼ完全に非晶質であり、ともに厚さ１５μ愼、幅２５
．４ｍである。次いで、これら薄帯Ａ、Ｈにつき、それぞれを５分割し
、その１つは何ら処理を□施さず、又、他の４つには、
下記表１のような温度と時間にて、印加磁ｍ２００ｅｆ
ｔ７％１帯の長手方向に印加しなから熱処理を行〜・、
試料Ａ−１〜Ａ−５および試料Ｂ−１〜［１−５を得た
。これら試料Ａ−１〜Ｂ−５につき、ｘ　Ｉ＃回折を行っ
たところ、下記表１に示される結果を得た。次いで、上記各薄帯Ａ−１〜Ｂ−ｓｙ用い、各々厚さ１
０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（ｉ’Ｅ
’ｒ）を層間に介して、内径７６．２ｍ、外径１２７ｍ
ｍ、高さ２５．４ｔｎｎのトロイダル状に巻回し、計１
０個の巻回体を得た。このようにして得た磁心Ａ−１〜Ｂ−５に各々２ターン
の巻線を施し、可飽和インダクターＬ３を得た。次いで、各磁心Ａ−１〜Ｂ−５を第２図に示す回路の磁
気スイッチの第３段の１Ｊ飽和イノダククーＬ３として
組込み、磁心特性を１４べた。なお、各磁心のインダクタンスは、５〜４０μＨの範囲
であった。第２図に示される回路において、第１段のキャパシター
Ｃ，（２０ｎＦ）　Ｋ、抵抗Ｒｉｎ（１０７ｎ）を介し
て、直流電源より、チャージ電圧１５ＫＶにて充電した
。　充電完了後、スイッチＳを閉じて、パルス伝送を開
始した。Ｃ工に充電されたエネルギーは、可飽和インダ
クターＬよ（２，０００μＨ）の飽和によりＬ工かも第
２段のキャパシター０２（２０′ｎＦ）、可飽和インダ
クターＬ、（２００μｆ−１）に伝送され、次いでＬ２
の飽和により、第３段のキャパシターＣ，３（２０１Ｆ
）、可飽和インダクターＬ３に伝送される。　このとき
、各段においてと設計されているので、前段のステージへエネルギーが
戻らないよう罠設計しである。Ｌ３にチャージされたエネルギー　は、Ｌ３の飽和によ
りＬ３を介して、抵抗負荷Ｒｏ　ｕ　ｔ（１，６Ω）に
印加され、ここで熱として消耗される。磁心Ａ−１〜Ｂ−５を組込んだ可飽和インダクターＬ、
でのエネルギー損失の７スト結果を表２に示す。表　　　　２Ａ−１０，２９ＸＡ−２０，１５Δ Ａ−５１，，８２０Ｂ−１０，６２ＸＢ−２０，３３Δ Ｂ−３０，２２Δ Ｂ−４０，２０Δ Ｂ−５１，８７０さらに、テストに用いた磁心Ａ　−１〜Ｂ−５を１２０
℃恒温槽中に１，０００時間保持した後、上記と同様に
エネルギー損失を測定し、特性の経時変化を評価した。結果を上記表２に併記する。　表中Ｘは大きな変化があ
ったこと、仝、は変化があったこと、○は変化がほとん
どなかったことを衣わす。表２に示される結果から、」二記した式に示される組成
をもち、部分的に結晶質を含むこの出願の発明の薄帯を
、磁気スイッチ用磁心として用いるときのすぐれた効果
が明らかである。実施例２上記式［１）において、ガラス化元素成分駿ｙと、ガラ
ス化元素成分中のＳｉ含有比ｐとを、それぞれ変化させ
て、各種台帯を作製した。次いで、実施例１と同様に、印加ｉ場２００ｅを薄帯の
長手方向に印加しながら４００℃、２時間の熱処理を行
い試料を得た。このように行った熱処理の結果、各薄帯のＸ線回折スペ
クトルには、いずれもハローとピークとが存在していた
。次にこのよ５にして得た薄帯につき、各々厚さ１０μ渓
のＰＥＴを層間に介して、実施例１と同様の内径７６．
２ｍ＋、外径１２７ｍ、高さ２５．４ｔｎｍのトロイダ
ル状に巻回し、磁心を作製した。次いで、実施例１と同一の第２図に示される磁気スイッ
チの第３段における可飽和インダクターＬ３として粗込
み磁心のエネルギー損失を調べた。このときの磁心のイ／り゛クタ／スは、１５〜４０μＨ
の範囲であった。エイ・ルギー損失を測定した結果を第４図に；＝　−ｔ
　６第４図忙は、薄帯中のガラス化元素成分中のＳｉ含
有比ｐを横軸にとり、ガラス化元素成分量ｙを縦軸にと
り、ｙおよびｐの異なる各種薄帯から得られた磁心にお
いて、そのエネルギー損失が、それぞれ０．Ｉ　Ｊ、　
０．１５Ｊ。０．２Ｊである組成線が示される。第４図に示される結果から、Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ−
Ｇ−Ａで囲まれる領域内の組成をもつこの出願の薄帯か
ら得られる磁心は、はぼ０．１５Ｊ以下のエネルギー損
失しか示さず、これに対し、上記領域外の薄帯から得ら
れる磁心では、エネルギー損失が増大してしまうことが
わかる。次いで、各磁心につき、磁心両端に印加される電圧を測
定し、下記式にて磁心のΔＢｓを測定した。／ＶＬ３ｄｔ中＜■Ｌ３〉Ｘτ＝Ｎ−Ａ・ΔＬ３ｓ■Ｌ
３　：磁心に印加された電圧（ＶＬ３）：磁心に印加された電圧の平均値τ　：電圧
の印加された時間Ｎ　　：磁心の巻線、ここでは、Ｎ＝２ターンまた、算
出されたΔＢｓから同一のエネルギーを伝送するのに必
要な磁心体積の関係（エネルギー）／（磁心体積）Ｇ（
（ΔＢｓ　）　２から、ΔＢｓ＝３’ｌ’での磁心体積
に対する磁心体積の相対百分率を求めた。 ΔＢｓと相対磁心体積の組成線を第５図に示す。　なお
、通常のフェライトのΔＢｓは（１，４５′ｒである。第５図に示される結果から、本発明の磁心はきわめて旨
いΔＢｓを示し、磁心体積も小さくできることがわかる
。さらに実施′９１１１と同様に、磁心な１２０℃。１．０００時間時効した後に回路を形成したときのエネ
ルギー損失お経時変化を測定した。結果を第６図に示す。　第６図に示される結果から、本
発明によれば、極めて良好な経時変化特性を示すことが
わかる。加えて、各組成ごとに１２０分間の熱処理に°Ｃ、エネ
ルギー損失がＯ，］５Ｊ以下で、かつ経時変化が１０％
未満の特性を得るための熱処理温度’［’ａｎの許容巾
Δ’ｒａｎを求めた。 Δ’ｌ’ａｎがそれぞれ２５℃および５０℃である組成
線を第７図に示す。第７図に示される結果から、本発明のＡ　−１３−Ｃ−
Ｄ−Ｅ−Ｆ’　−Ｇ−Ａで囲まれる狽域内の組成をもつ
薄帯は、２５℃以上の熱処理温度８′Ｆ容「ＩＪを示す
ことがわかる。なお、Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ　−Ｇ−Ａで囲まれる領
域内の組成をもつ薄帯は、いずれもすぐれた耐食性を示
した。実施例３実施例】に用いた非晶質磁性合金組成Ａの厚さを下記衣
３のよ）に変化させて、実施例１と同一の磁心寸法にて
、Ａ−４の熱処理を施こして可飽和インダクターし３用
磁心を作製し、実施例１と同様にエネルギー損失を測定
した。　結果を表３に示す。表　　　　３厚　さくμ惧）　　　エネルギー損失（Ｊ）６０　　　
　　　　　１．１５４０　　　　　　　　０．５８１５　　　　　　　０．０９１２　　　　　　　　０．０６表３に示される結果から、ＷＩ帝の厚さは２０μｍをこ
えるとエネルギー損失が増大し、２０μ惰以下、特に５
〜１８μ常でなければならないことがわかる。実施例４下記表４に示される組成の非晶質磁性合金薄帯を得た。　これらの薄イ１）を用い、実施例１と同様に磁心を形
成して、Ｌ３としての各種特性、すなわちエネルギー損
失、ΔＢｓ、同一エネルギー伝送に必要な相対磁心体積
、エネルギー損失の経時変化、熱処理温度の許容巾Δ’
ｒａ　１１を測定した。　　結果を表４に示す。なお、いずれの場合も、Ｘ＃ｉ１回折の結果、ハローと
ピークとが存在していた。また、本実施例では、耐食性試験も行った。試験条件は温度５５℃、湿度９５％の環境下にて１００
０時間時効とし、薄帯表面のサビの有無を調べた。結果を表４に示した。　表４中△ｊ１１０％以下のサビ
が生じたこと、○はサビが認められなかったことを示す
。さらに、経時変化においてＯは、実施例１の条件下にて
、まったく変化がなかったことを示す。また、熱処理温度の許容巾Δｉ’ａｎは実施例２と同様
に測定し、○はΔＴａｎ　（２５℃、Δな２５℃≦ΔＴ
ａｎ　（５０℃、×は５０℃〈Δ’［’ａｎ加えて、相
対磁心体積は、本実施例中での相対値である。Ｆｅ、、Ｍｎ２Ｓｉ　、、Ｂ、　　　　　　　　　　　
　　０．０７Ｆｃ、、Ｍｎ、Ｓｉ　１３Ｂ６Ｃ，、Ｐ、
　　　　　　　　　　０．０８Ｆｅ７．Ｃｏ２Ｍｎ、Ｓ
ｉ１□、、Ｂ□。ＣＩＰ、、　　　　　　　（＋、（＋
　７Ｆｅ　、　、Ｃｒ　、Ｓ　ｉ　、　、Ｂ。　　　　
　　　　　　　　　＋１．１）６Ｆｅ？、Ｃｒ、Ｓｉ　
１６Ｂ、５０ＩＰ、、　　　　　　　　　　０．１０Ｆ
ｅ７．Ｍｏ２５ｉ　、、Ｂ４．、ＣｌＰｏ５０，１　ｇ
Ｆｅ、、Ｗ２Ｓｉ　ｌ、Ｂ、、Ｃ，Ｐ、、　　　　　　
　　　　　０．１１Ｆｅ　７．Ｃｒ　１．八４ｏＱ５Ｓ
’　ｈａＢａ　ｒ、ＣｘＰａ５　　　　　　　　　　　
　　　０．１）　　８Ｆｅ７．ＣｒｉｓＭｏ、６Ｓｉ　
、、Ｂａ！ＩＣ，Ｐｏ、　　　　　　　０．０７Ｆｅ　
、、Ｄｏ　、Ｃｒ　ｌＳ　ｉ　、、Ｂａ６Ｃ、Ｐ、１．
　　　　　　　　　　　　　　　　０．０６Ｆｅ７！Ｉ
Ｃ０１４６””Ｑ５Ｓ’　１ｆｉＢｒ１５ＣＪＰＱｌ＋
　’　　　　　　００４２．８　　　　　１０５　　　
　　◎　　　　　ＯΔ２．７　　　　　１１２　　　　
　Ｑ　　　　　　○　　　　　Δ２．９　　　　　　９
５　　　　　ｏ　　　　　　○　　　　　Δ２．７　　
　　　１１１　　　　　　（Ｑ）　　　　　　○　　　
　　０２．８　　　　　１１）３　　　　　◎　　　　
　０　　　　　０２．８　　　　　１０３　　　　　＊
　　　　　　Ｏ（Ｊ２．９　　　　　　ｔｏａ　　　　
　＊　　　　　　○　　　　　０２．８　　　　　１０
２　　　　　　◎　　　　　０　　　　０２．７　　　
　　１０８　　　　　◎　　　　□○　　　　　０３．
０　　　　　　８８　　　　　　◎　　　　　○　　　
　　０３．２　　　　　　７７　　　　　　◎　　　　
　○　　　　　Δ表４に示される結果から、この出願の
第１〜第５の発明の効果があきらかである。

【図面の簡単な説明】

第１図しま、本発明の磁心な用いる磁気２・インチの基
本回路を示す図である。第２図は、本発明の磁心の効犀な確認するための回路を
示す図である。第３図は、本発明におけるカラス化元素成分中のＳｉ含
有比ｐとガラス化元累成分ｔｆｔｙとの関係を説明する
ためのｐ−ｙ座標図である。第４図〜第７図は、それぞれ、第２図の回路にて試験さ
れた上記ｐ−ｙ座標におけるエネルギー損失（第４図）
、ΔＢｓおよび同一エネルギー伝送に必要な相対磁心体
積（第５図）、エネルギー損失の経時変化（第６図）な
らびに熱処理温度の許容巾ΔＴａｎの組成線を示すグラ
フである。第１図第３図ガラス化元貴成分呻の５１含嘴比　Ｐ（０／、）第４図０　２０　４０　６０　８０　１００Ｐ（ス）第５図０　　　２０　　　４０　　　６０　　　８０　　　１
００第６図

Claims

【特許請求の範囲】１、　部分的に結晶質を含み、下記式〔Ｉ〕で示される
組成を有し、厚さ２０μ惰以下の非晶質イ１ｎ性合金薄
帯を巻回してなることを特徴とする磁気ス・ｆツチ用磁
心。式ＣＩ）　　ｌ′ｅｘ　（Ｓ　１　ｐＢＱ　）ｙ（上記
式［Ｉ）において、Ｘ　＋　Ｙ　＝　１００ａｔ％であり、このうち、ｙは
２１〜２５．５ａｔ％である。また、ｐ−１−ｑ＝１００％であり、こσ）うち、ｐは
４０〜７５％である。さらに、ｙ≦０．５１）＋１、ｙ≦０．ｊ　ｐ−１−１
９、ｙ≧０．３ｐ＋２かつｙ≧（１，１３ｒｌ　ｌ−１
：（，７である。）２、厚さが５〜１８μ穐である特許
請求の範囲第１項に記載の磁気スイッチ用磁心。３、　部分的に結晶質を含み、下記式〔１１〕で示され
る組成を有し、厚さ２０μ惰以下の非晶質磁性合金薄帯
を巻回してなることを特徴とする磁気スイッチ用磁心。式Ｃ＋＋　）　Ｆｅｘ（ｓ　ｉ　、ＢｑＸｒＩ）ｙ（上
記式〔１〕において、ＸＴは、ＰおよびＣの１紳または２神を表わす。ｘ＋ｙ＝１００ａｔ％であり、このへも、ｙは２１〜２
５．５ａｔ％である。１）　＋　ｑ　４−　ｒ　＝　１０．０％であり、コノ
う１、ｐは４０〜７５％、ｌは０．０】〜２４％である
。さらに、ｙ≦（１，！ｉ　Ｉ）　＋　１、ｙ≦０．１１
’）＋１９、ｙ≧０．３ｐ＋２かつｙ≧０．１３１）＋
１３．７である。）４、　　ＸＩがＰおよびＣであり、
Ｘｒｌ　＝＝　Ｐ２Ｏ，，５−４−ｔ　＝　ｒの条件下
、Ｐの含有比Ｓが０．０１〜５％であり、Ｃの含有比ｔ
をｑで除した値ｔ／ｑｌｌ・０．０５〜（）、４である
特許請求の範囲第３項に記載の磁気スイッチ用磁心。５、部分的忙結晶貢を含み、Ｆ記載（ＩＩＩ）で示され
る組成を有し、厚さ２０μ蕾以上の非晶尺磁性合金薄帯
を巻回してなることを特徴とする磁気ス・ｒツチ用磁心
。式（ｎｌ　：］　　（Ｆ　ｅａＴ６　）ｘｘ。（上記式［Ｉ口〕において、 ′ｌ゛１改、Ｃｏおよび／またはＮｉを表わす。Ｘは、ＳｉおよびＢ１またはｂ＋およびＢどＰおよび／
またはＣとの組合わせを表わす５、Ｘ　＋　Ｙ　＝　１
００’ａｔ％であり、この−うち、ｙは２１〜２５．５
ａｔ％である。また、ａ＋１）＝１００％であり、このうち。ｂは０．１〜２０％である。さらに、Ｘ中のＳｉの含有比を１％とじたとき、ｐは４
０〜７５％であり、しかも、ｙ≦０．５ｐ＋ｉ％　ｙ≦
０．１ｐ＋１９、ｙ≧（１，３ｐ＋２かつｙ≧ｌ）、１
３１１　＋　１３．７である。さらに、Ｘ中にＰおよび／またはＣが含まれるとき、Ｐ
とＣとの総計は、Ｘ中の０．０１〜２４％である。）６、　部分的に結晶質な含み、下記式［ＩＶ　］で示さ
れる組成を有し、厚さ２０μ溝以下の非晶＊磁性合金薄
帯を巻回してなることを特徴とする磁気スイッチ用磁心
。式［■）　（”ｃ　”　Ｎ４’ｄ）ｘｘ。（Ｊ二記式（ＴＶ）において、Ｔｌｌは、Ｆｅ　、またはＦｅならびにＣＯおよび、／
も【−＜はＮｉを表わす。Ｘは、ＳｉおよびＢ％またはＳｉおよびＢとＰおよび／
またはＣとの組合せを表わす。Ｘ＋Ｙ＝１００ａｔ％であり、このうち、ｙは２１〜２
５．５ａｔ％である。また、ｃ＋ｄ＝１００％であり、ｃＮｉＯ，］〜５％で
ある。さらに、１ｉ［中にＣＯおよび、／またはＮｉか含ま第
１るとき、ＣｏとＮｉとの総計は、Ｔ１中００．１〜２
０％である。加えて、Ｘ中のＳｉの含有比をｐ％としたとき、ｐは４
０〜７５％であり、しかも、ｙ≦０．５ｐ＋ｉ、ｙ≦Ｏ
，］ｐ＋１９、ｙ≧０．３ｐ＋２かつｙ≧０．１３　ｐ
＋１３．７である。そして、Ｘ中にＰおよび／またはＣが含まれるどき、Ｐ
とＣとの総計は、Ｘ中の（１，０１〜２４％である。）７　部分的に結晶質を含み、−ト記式［Ｖ　）で示され
る組成を有し、厚さ２０μｍ以下の非晶質磁性合金薄帯
を巻回してなイ）ことを特徴とするｊ＋ｊｌ気ス・ｆソ
チ用磁心。式Ｃｖ　）　（’Ｉ’ｅ”　Ｔ■ＯｘＸ。（上記式〔ｖ〕において、 ’ｌ’ｌｌｌ　ハ、”ｅ、　’ｆ　タハ”’ｐ、、　ト
Ｃ０１Ｎ＋　ｔ、　、ｌ：　ヒＭｎの５ちの１種以上と
の組合わせを表わし。 ′戸は、ＭＢ族元素の１種以−Ｆを表わし、Ｘは、Ｓｉ
およびＢ、またはＳｉ：ｊ６よびＢとＰおよび／または
Ｃとの組合ぜな表わす。Ｘ＋ｙ−１００ａｔ％であり、コノうＳ　、ｙ　＆ｉ２
１〜２５．５ａｔ％である。また、ｅ−４−ｆ＝１００％であり、ｆは０．１〜７％
である。さらに、ｒｌｌｌ中に、Ｃ０および／またはＮｉが含ま
れるとき、ＣｏとＮｉとのに老計は、′Ｉ゛１中の０．
１〜２０％であり、またＴＪＩＩ中にＭｎが含まれルト
き、Ｍｎ　ハＴｌ１Ｉ中ノ０．　］　〜５　％　１”あ
る。加えて、Ｘ中のＳｉの含有比をｐ％としたとき、ｐは４
０〜７５％であり、しかも、ｙ≦０５ｐ＋１、ｙ≦１）
、１ｐ＋１９、ｙ≧０．３９４−２かつｙ≧０１３ｐ＋
１３．７である。そして、Ｘ中ｔ、ｃ　ｌ）および／＋′たはＣが含まれ
るとき、ＰとＣとの総計は、Ｘ中の０．０１〜２４％で
ある。）