JPS6012423B2 - 低保磁力・高角形性非晶質合金の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低保磁力・高角形性非晶質合金の製造方法に関
し、更に詳しくは高周波領域で作動するスイッチングレ
ギュレータに用いられる磁気増中器の可飽和リアクトル
の鉄心に適用して有効な低保磁力・高角形性非晶質合金
の製造方法に関する。

小型、軽量、高効率という利点をもつスイッチングレギ
ュレータには、その制御可変範囲を広くするために、出
力回路に電圧制御型の磁気増中器を用いる方式が採用さ
れる。

この場合の磁気増中器の主要構成部は可飽和リアクトル
であり、その鉄芯の磁気に関するヒステリシス曲線の保
磁力及び角形性が磁気増中器の性能を左右する。

従来から、スイッチングレギュレータなど高周波領域で
作動する機器の磁気増中器における可飽和リアクトルの
鉄芯に関しては、スクウェアー・パーマロィ、センデル
タなどＮｉ−Ｆｅ結晶質合金系が広く用いられてきた。

しかしながら、これらの合金系は直流特性では保磁力が
小さく、高角形性を有するが、高周波領域においては、
うず電流損が童量して保磁力が大きくなり磁気増中器は
その機能を喪失してしまつｏこのようなことから、例え
ばＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉなどの茎材に非晶質化元素としてＰ
，Ｃ，Ｂ，Ｓｉ，Ｎ，戊などを含ませて構成する非晶質
磁性合金は、高透磁率、低保磁力などすぐれた軟磁気特
性を有するので、最近、広く注目を集めている。

しかしながら、これらの非晶質磁性合金の全てが、高周
波領域において低保磁力を有し、したがって鉄損が小さ
いというわけではない。また、非晶質合金にすぐれた軟
磁気特性を持たせるためには一般に、その結晶化温度以
下、キュリー温度以上の温度で歪取り熱処理を施すこと
が必要である。

本発明者らは、５０ＫＨｚ以上の高周波領域で用いて有
効な磁気増中器の可飽和リアクトルにおいては、その保
磁力が０．８０ｅ以下と小さく、かつその角形比が８５
％以上と大きいことが好ましいことを検証し、そのよう
な軟磁性特性にすぐれる非晶質磁性合金の製造に関し鋭
意研究を重ねた結果、特定の組成を有するＣｏ系及びＦ
ｅ系又はＣｏ−「Ｆｅ系の非晶質合金に歪取り熱処理を
施した後、所定の冷却速度で室温まで急冷すると低保磁
力・高角形性の非晶質合金が得られるとの事実を見出し
本発明を完成するに到った。

本発明は、低保磁力・高角形性の非晶質合金の製造方法
の提供を目的とする。

本発明方法は、式：（Ｔ，‐ｘ‐ｙＮｊｘＮｂｙ）Ｍ×
ｚ（式中、ＴはＦｅ，Ｃｏから選ばれる少くとも１種の
元素を表わし、ＸはＢ＋Ｓｉを表わし、このうち、Ｓｉ
は２５原子％以下であり、ｘ，ｙ，ｚはそれぞれＯＳｘ
ミ０．０３，０．００５≦ｙ≦０．１０，０．１５ミｚ
ＳＯ．３５を満足する数を表わす。

）で示される非晶質磁性合金に、無磁場中で歪取り熱処
理を施し、ついで、１００〜３０００ｏｏ／ｍｉｎの冷
却速度で室温まで冷却することを特徴とする。さて、本
発明の非晶質合金の製造に当っての出発素材は、式（Ｔ
．‐ｘ‐ｙＮｉｘＮｂｙ）Ｍ×ｚで示される非晶質磁性
合金である。

ここで、ＴはＣｏ，Ｆｅ，の少なくとも１種であが、Ｃ
ｏ，Ｆｅの両者を含み、しかもＦｅが全遷移金属（Ｃｏ
，Ｆｅ，Ｎｉ）の４〜１５原子％であることが好ましい
。Ｎｉは非晶質合金の製造を容易にするという点からし
て含有せしめられるが、その組成比ｘが０．３０を超え
ると全体の保磁力が大きくなるのでＯＳｘＳＯ．３０の
範囲に設定され、とくにＯＳｘミ０．１０であることが
好ましい。

Ｎｂは非晶質合金の熱的安定性に寄与する元素であるが
、その組成比ｙが０．００５未満の場合には、全体の保
磁力低下には顕著に貢献せず、またｙが０．１０を超え
ると得られた合金が脆弱となって実用上使用が困簸とな
るので０．００５≦ｙ≦０．１０、好ましくは０．０１
≦ｙ≦０．０５の範囲に設定される。

Ｘは非晶質化のために含有される元素であって、Ｂ及び
Ｓｉの両者から構成されるが、このうち、Ｓｉの組成比
が２５原子％以下である。２５原子％を超えたり、又は
Ｘ（Ｂ＋Ｓｉ）の合金内における組成比ｚが、０．１５
禾満若しくは０．３５を超える場合には、全体の非晶質
化が困難になる。

本発明方法にあっては、常法によって作製した上記組成
の非晶質合金に、まず、歪取り熱処理を施す。

歪取り熱処理は無磁場中で行なわれる。

熱処理条件は、非晶質合金の組成、求める磁気特性との
関係で一義的には定められないが、通常、その処理温度
は、非晶質合金の結晶化温度（Ｔｘ）よりも５０〜１２
０ｑｏ低く、かつキューリ温度（Ｔｅ）よりも高い温度
で、またその処理時間は５〜２ぴ分程度の時間が選択さ
れる。このように、無磁場中で熱処理された非晶質合金
は、つぎに、室温まで冷却される。

通常は熱処理された非晶質合金を水中に投入して急冷す
る方法が採用されるが、本発明方法における冷却速度は
１００〜３０００ｑｏ／ｍｉｎの範囲に限定される。冷
却速度がこの範囲を外れると、高周波領域（とりわけ５
皿世以上）においては、角形比Ｂｒ／Ｂ，が８５％より
小さくなり、したがって、スイッチングレギュレ−夕に
適用したときその効率の低下を招く。また、保磁力も増
大する。以下に本発明を実施例に基づいて説明する。

実施例単ロール法を適用して幅５側厚み１５ｒｍで、組
成が（Ｃｏｏ．ｍＦｅｏ．６Ｎｂｏ．舷）７５８ｏＳｉ
，５の非晶質合金の導体を作製した。

この合金のＴｘ及びＴｅは、それぞれ５４３℃，３２４
ｑｏであった。得られた導体をＭｇＯ粉末で層間絶縁し
、直経２５脇の石英管に２０回巻いてトロイダルコアと
した。

つぎに、コアを真空中で、温度４５０℃、時間１０分に
て歪取り熱処理を施した後、各種の冷却速度で室温まで
冷却した。

得られたコアに１次及び２次巻線を施し、外部磁場１比
下で交流磁場測定装置を用いて５０ＫＨｚ及び１００Ｋ
Ｈｚにおける交流ヒステリシス曲線を測定し、保磁力Ｈ
ｃ、角形比Ｂｒ／Ｂ，を求めた。

その結果を、冷却速度との関係として第１図、第２図に
示した。また、これらコアを磁気増中器の可飽和リアク
トルに適用し、このときのスイッチングレギュレー夕の
５０ＫＨｚにおける効率り（出力／入力）を求め、結果
を第３図に示した。

図から明らかなように、本発明の非晶質合金を用いたコ
アは、その作製時における歪取り熱処理後の冷却速度が
１００〜３０００ｏｏ／ｍｉｎの範囲において、角形比
Ｂｒ／Ｂは８５％以上（５０Ｋ比の場合）と高く、かつ
低保磁力（０．ぶた以下）を有し、しかも可飽和リアク
トルとして適用したときその効率りが７６．５％以上と
大きいことが判明した。

なお、本発明の組成におけるＣｏ−Ｎｂ一Ｂ−Ｓｉ系、
Ｆｅ−Ｎｂ−Ｂ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｎｂ−Ｓｉ−Ｂ
系及びＣｏ−Ｎｉ−Ｎｂ−Ｂ−Ｓｊ系の各非晶質合金に
ついても同様に磁気特性を測定したところ、いずれも５
０Ｋ比以上の高周波領域において、低保磁力（０．５０
ｅ以下）、高角形比（Ｂｒ／Ｂ．：８５％以上）であっ
た。以上、詳述したように、上記した組成の非晶質合金
を無磁場中で熱処理した後、１００〜３０００ｏＣ／ｍ
ｉｎの冷却速度で冷却して得られた本発明の非晶質合金
は低保磁力・高角形性の磁気特性を有するので、例えば
、磁気増中器の可飽和リアクトルコアに適用すれば、効
率のよいスイッチングレギュレータ作製することができ
、省エネルギーに資すること大である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図はいずれも本発明にかかる非晶
質合金の１実施例の保磁力Ｈｃ、角形比Ｂｒ／Ｂ，及び
効率りと冷却速度との関係曲線である。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 式：（Ｔ＿１＿−＿ｘ＿−＿ｙＮｉ＿ｘＮｂ＿ｙ）
   ＿１＿−＿ｚＸ＿ｚ（式中、ＴはＦｅ，Ｃｏから選ばれ
   る少くとも１種の元素を表わし、ＸはＢ＋Ｓｉを表わし
   、このうち、Ｓｉは２５原子％以下であり、ｘ，ｙ，ｚ
   はそれぞれ０≦ｘ≦０．３０，０．００５≦ｙ≦０．１
   ０，０．１５≦ｚ≦０．３５を満足する数を表わす。 ）で示される非晶質合金に、 無磁場中で歪取り熱処理
   を施し、ついで、１００〜３０００℃／ｍｉｎの冷却速
   度で室温まで冷却することを特徴とする低保磁力・高角
   形性非晶質合金の製造方法。 ２ ＴがＣｏ＿１＿−＿ａＦｅ＿ａ（ただし、ａは０．
   ０４≦ａ≦０．１１の関係を満足する数である。）で表
   わされかつ、ｚが０．２０≦ｚ≦０．２８を満足する数
   である特許請求の範囲第１項記載の低保磁力・高角形性
   非晶質合金の製造方法。