JPS61225803A - 磁心及びその製造方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は高周波における低保磁力、角形特性に優れ、か
つ熱安定性の高い非晶質合金を用いた磁気増幅器、半導
体回路用リアクトルなどの磁心及びその製造方法に関す
る。

〔発明の技術的背景とその問題点〕 電子計算機の周辺機器や一般通信機用の安定化電源とし
ては、近年、磁気増幅器を組込んだスイッチング電源が
広く用いられている。

この磁気増幅器を構成する主要部は可飽和リアクトルで
あシ、角形磁化特性に優れた磁心材料が必要とされてい
る。従来、このような磁心材料としてはＦｅ−Ｎｉ結晶
質合金からなるセンデルタ（商品名）が使用されてきた
。

しかしながら、センデルタは角形磁化特性には優れてい
るものの、２０　ｋＨｚ以上の高周波においては保磁力
が大きくなシ、うず電流損が増大して発熱し、使用不能
となる。このため、磁気増幅器を組込んだスイッチング
電源のスイッチング周波数は２０　ｋＨｚ以下に限られ
ていた。

一方、近年においては、スイッチング電源の小型化・軽
量化に対する要望とあいまって、ス。

イツチング周波数をよ〕高周波化することが求められて
いるが、現在まで高周波における保磁力が小さく、かつ
角形特性及び熱安定性に浸れた磁心材料で満足のいくも
のは見出されていない。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情を考慮してなされたものであわ、高周
波における保磁力が小さく、角形特性及び熱安定性に優
れた磁心及びその製造方法を提供しようとするものであ
る・ 〔発明の概要〕 本発明者らは上記のような問題点を解消するために鋭意
研究を行なった結果、　Ｃｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系で組成
、特にメタロイド元素であるＳｌ及びＢの組成を規定し
た非晶質合金を用いることＫよシ、低保磁力かつ角形特
性、熱安定性の浸れた磁心が得られることを見出した。

また、上記のように組成の規定された非晶質合金を用い
て磁心の形状に成形し、歪取〕熱処理を行なった後の冷
却速度を規定することによ）、磁場中熱処理なしで上記
のような良好な特性が得られることを見出した。

すなわち、本願筒１の発明の磁心は、次式４式％） （ただし、０．０２≦ａ≦０．０８゜ ０．３≦ｔ≦０．５゜ ２６≦Ｘ≦３２　） にて表わされる非晶質合金からなシ、１０　ｋＨｚでの
角形比が９５チ以上であることを特徴とするものである
。

また、本願筒２の発明の磁心は、次式 ４式％） （ただし、ＭはＮｉ、Ｍｎのうち少なくとも１種。

ｂ≦０．１　０　　。

０．０１≦Ｃ≦Ｏ１１０。

０、３≦ｍ≦０，５゜ ２６≦ｙ≦３２　） にて表わされる非晶質合金からな！り、１０ｋＨ念゛で
の角形比が９５１以上であることを特徴とするものであ
る。

また、本願筒３の発明の磁心は、次式 ４式％） （ただし、Ｍ′はＴｉ　Ｂｖ、ｅｒ　、Ｃｕ　、Ｚｒ　
、Ｎｂ　、Ｍｏ　、Ｈｆ　、Ｔａ　。

Ｗ、白金族から選ばれる少な くとも１種。

０．０３≦ｄ≦０．１０゜ ０．０１≦ｅ≦０．０６゜ ０．３≦ｎ≦０，５゜ ２５≦２≦３０　　） にて表わされる非晶質合金からなＪ）−１０ｋＨｚでの
角形比が９５１以上であることを特徴とするものである
。

更に、本願筒４の発明の磁心は、次式 ４式％） （次だし５ＭはＮｌ、Ｍｕのうち少なくとも。

Ｍ′はＴＩ　、Ｖ、Ｃｒ　、Ｃｕ　、Ｚｒ　、Ｎｂ　、
Ｎｏ　、Ｈｆ　、Ｔａ　。

Ｗ、白金族から選ばれる少な くとも１種。

ｆ≦０．１０゜ ０．０１≦ｇ≦０．１０．　　　　− ０．０１≦ｈ≦０．０８゜ ０．３≦ｐ≦０．５゜ ２５≦Ｗ≦３０　） にて表わされる非晶質合金からなシ、１０　ｋＨｚでの
角形比が９５１以上であることを特徴とするものである
。

本願第１〜第４の発明の磁心を構成する非晶質合金にお
いて最も重要となるのは、メタロイド元素であるＳｉ及
びＢの配合比である。すなわち、Ｓｔ及びＢけ合金を非
晶質化するのに必須の成分であるが、特に低保持力、高
角形比及び高い熱安定性を有する磁心を得るためには、
　ＳｌとＢとの配合比を示すＬ　、　ｍ　、　ｎ又はｐ
　ｉ　０．３〜０．５の範囲に規定し、Ｓ１リツチとす
ることが必要である。これは１．、ｍ、ｎ又けｐが０．
３未満又は０．５を超える場合には、特に高角形比を得
るのが困難となシ、また磁気特性の熱安定性もやや悪く
なるためである。

本願筒１の発明の磁心を構成する非晶質合金の組成で、
Ｓｌ及びＢの配合量を示すＸの範囲を２６〜３２とした
のは、Ｘが２６未満では保磁力が大きく、鉄損値が大き
くなるとともに、熱安定性も悪くなシ、一方３２を超え
るとキエリ−′温゛度が低下して実用的でなくなるため
である。

また、Ｆｅは磁歪をＯに調整するための元素であシ、を
及びＸの値に応じてＣｏとの配合比を示す息を０．０２
〜０．０８の範囲で規定すれば、これが実現できる。

本願第２の発明の磁心を構成する非晶質合金はＣｏ　−
Ｆａ　−Ｓｉ−Ｂ系で角形比を増大させるとともに熱安
定性を改善させる金属Ｍ（ＭけＮｌ、Ｍｎのうち少なく
とも１種）が添加されたものである。

本願第２の発明においてＳｔ及びＢの配合量を示すｙの
範囲を２６〜３２としたのは、ｙが２６未満では熱安定
性が悪くなシ、一方３２を超えるとキュリー温度が低下
して実用的でなくなるためである。本願第２の発明にお
いてはＣｏに対するＦｅ及びＭの配合比を示すｂ汲びＣ
を規定することによシ磁歪０が達成されるが、その範囲
はｂは０．１以下、Ｃは０．０１〜０．１である。

本願第３の発明の磁心を構成する非晶質合〜金はＣｏ　
−Ｆｅ　−Ｓｉ−Ｂ系で熱安定性をよシ改善させる元素
Ｍ／　（ｙｌはＴＩ　、　Ｖ　、　Ｃｒ　、　Ｃｕ　、
　Ｚｒ　、　Ｎｂ　、　Ｍｏ。

Ｈｆ、Ｔ＆、Ｗ、白金族から選ばれる少なくとも１Ｓｉ
）が添加されたものである。本願第３の発明においてｓ
ｉ及びＢの配合量を示す２の範囲を２５〜３０としたの
は、寡が２５未満では熱安定性が良好でたくなシ、一方
３０を超えるとキュリー温度が低下して実用的でなくな
るためである。本願第３の発明においてはｎ及び２の値
に応じてＣｏ　Ｋ対するＦｅの配合比を示すｄを０．０
３〜０．ｌＯの範囲で規定することＫよシ磁歪０が達成
される。また、本願第３の発明でＣｏに対するＭ′の配
合比を示す・の範囲を０．０１〜０．０６とし九のは、
・が０．０１未満では熱安定性を改善する効果が少なく
、一方０．０６を超えるとキュリー温度が低下して実用
的でなくなるためである。

本願第４の発明の磁心を構成する非晶質合金はＣｏ−Ｆ
ｅ−Ｓｉ−Ｂ系で角形比を増大させるとともに熱安定性
を改善させる金属Ｍ及び熱安定性をよシ改善させる元素
Ｍ′が添加され友ものである。

本願第４の発明においてＳｉ及びＢの配合量を示すＷの
範囲を２５〜３０としたのは、Ｗが２５未満では熱安定
性が良好でなぐなシ、一方３０を超えるとキュリー温度
が低下して実用的でなくなるためである。本願第４の発
明においてＣｏに対するＦｅ及びＭの配合比を示すｆ及
びｇの範囲と限定理由は上述した本願第２の発明で説明
したのと同様である。また、本願第３の発　、明におい
てＣｏに対するＭ′の配合比を示すｈの範囲を０．０１
〜０．０８としたのは、ｈがｏ、ｏｉ未満では熱安定性
を改善する効果が少なく、一方０．０８を超えるとキュ
リー温度が低下して実用的でなくなるためである。

また、本願第５の発明の磁心の製造方法は、本願第１〜
第４の発明で用いられるような組成を有するＣｏ　−Ｆ
ｅ　−Ｓｉ−Ｂ系の非晶質合金の薄帯を巻回又は積層し
、キュリー温度以上、結晶化温度以下で歪取力、のため
の熱処理を行なり次後、０．５〜ｂ 徴とするものである。

一般に、非晶質合金は、所定組成比の合金素材を溶融状
態から１０　　℃／秒以上の冷却速度で急冷すること（
液体急冷法）Ｋよって得られることが知られている。本
発明の非晶質合金も、上記した常法によって容易に製造
できる。この非晶質合金は１例えば単ロール法によって
製造された板状の薄帯として使用される。この場合、厚
み１０μｍ未満の薄帯を製造す、ることは液体急冷法で
は実質的に困難であシ、また厚みが２５μｍを超えると
高周波における保磁力が増大するので、薄帯の厚みを１
０〜２５μｍの範囲に設定するのが好ましい。

本願第５の発明において、非晶質合金を磁心の形状に成
形し、歪取シ熱処理を行なった後の冷却速度を０．５〜
ｂ 却速度が０．５℃／　ｍｉｎ未満又は５０℃／　ｍｌｎ
を超えると保磁力が大きく、鉄損値が大きくなるためで
ある。０．５〜ｂ 低鉄損が得られるが、１〜ｂ とすることがより好ましい。

このような方法によシ、磁場中熱処理を行なうことなく
、低保磁力、高角形比を有し、かつこれら磁気特性の熱
安定性が極めて高い磁心を製造することができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

実施例１及び比較例Ｉ ＣＣｏ０，９４ＦＪ、０６）７２Ｃ”ｊ−、Ｂｘ）２８
にて表わされる非晶質合金のＸを変化させた種々の組成
について、単ロール法によシ板厚１８μｍ１幅１０■の
長尺リボンを炸裂し、これを巻回して外径。

１８ｍ５＋、内径１２■のトロイダルコアを成形した。

次に、これをキュリー温度以上、結晶化温度以下のＲ適
温度で熱処理した後、４℃／ｍｉｎの速度で冷却した。

得られたコアに１次及び２次巻線を施し、１０ｅの外部
磁場を印加して交流磁化測定装置を用いて交流ヒステリ
シス曲線を測定し、保磁力Ｈｅ及び角形比Ｂｒ／Ｂ１　
（Ｄｒ　：残留磁束密度、Ｂ１：１０ｅの磁場における
磁束密度）を求めた。１０ｋＨｚ及び５０　ｋＨｚ　Ｋ
て測定した結果を第１図に示す。

第１図よシＸが０．３から０．５までの範囲で、特に高
い角形比及び低保磁力が得られることがわかる。

また、上述したようにして製造されたトロイダルコアの
うち、上記式中のＸが０．４の非晶質合金を用いたもの
（実施例１）、Ｘが０．８の非晶質合金を用いたもの（
比較例１）について、スイッチング電源の磁気増幅器に
組み込み、１３０℃で２０００時間、実動ニーソングを
行なった場合の鉄損値の変化を調べた。なお、測定条件
は３　ｋＧ　、　５０　ｋＨｚであった。この結果を第
２図に示す。

第２図よシ実施例１のトロイダルコアは比較例１のもの
よ）も磁気特性の劣化が極めて小さく、熱安定性が高い
ことがわかる。

実施例２ （ＣＯＱ、９４”Ｑ、０６）７１”、６Ｂ１５なる組成
の非晶質合金を用い、上記実施例１と同様にして複数の
トロイダルコアを成形しｆｃ。

次に、得られ念複数のトロイダルコアをキ為す一温度以
上、結晶化温度以下の最適温度で熱処理した後、それぞ
れ異なる冷却速度で冷却し念。各トロイダルについて、
３　ｋＧ　、　５０　ｋＨｚにおける鉄損を測定し次結
果を第３図に示す。

第３図よシ冷却速度が０．５〜ｂ 範囲で低い鉄損値が得られることがわかる。

実施例３〜１０及び比較例２〜４ 下記表に示す組成の非晶質合金を用い、上記実施例１と
同様にしてトロイダルコアを成形した。これらのトロイ
ダルコアをキュリー温度以上、結晶化温度以下の最適温
度で熱処理した後、１０℃／　ｍｉｎの冷却速度で冷却
した。

これらのトロイダルコアについて、実施例１と同様にし
て１０　ｋＨｚ及び５０　ｋＨｚにおける角形比ならび
に３　ｋＧ　、　５０　ｋＨｚの条件での鉄損値を測定
した。これらの結果を下記表に併記する。

上記表から明らかなように、比較例２，３のトロイダル
コアけＳｔとＢとの配合比が本発明の範囲をはずれてい
るので、角形比が低く、鉄損値が大きい。これに対して
実施例３〜ｌＯのトロイダルコアはいずれも高角形比及
び低鉄損値を示している。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明によれば、５０　ｋＨｚの高周
波においても保磁力が０．２０ｓ以下と極めて小さく、
かつ角形比も９５％以上と大きいうえに磁気特性の熱安
定性にも浸れ、磁気増幅器、半導体回路用リアクトルな
どに有用な磁心を得ることができ、工業的価値が極めて
大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るトロイダルコアを構成する非晶質
合金のＳｉと　Ｂとの配合比を示すＸとトロイダルコア
の保磁力及び角形比との関係を示す特性図、第２図は本
発明の実施例１と比較例１のトロイダルコアの実動エー
ジングによる鉄損値の変化を示す特性図、第３図は本発
明の実施例２のトロイダルコアの熱処理後の冷却速度と
鉄損値との関係を示す特性図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）次式 （Ｃｏ＿１＿−＿ａＦｅ＿ａ）＿１＿０＿０＿−＿ｘ（
   Ｓｉ＿１＿−＿ｌＢ＿ｌ）＿ｘ（ただし、０．０２≦ａ
   ≦０．０８、 ０．３≦ｌ≦０．５ ２６≦ｘ≦３２） にて表わされる非晶質合金からなり、１０ｋＨｚでの角
   形比が９５％以上であることを特徴とする磁心。 （２）次式 （Ｃｏ＿１＿−＿ｂ＿−＿ｃＦｅ＿ｂＭ＿ｃ）＿１＿０
   ＿０＿−＿ｙ（Ｓｉ＿１＿−＿ｍＢ＿ｍ）＿ｙ（ただし
   、ＭはＮｉ、Ｍｎのうち少なくとも１種、ｂ≦０．１０
   、 ０．０１≦ｃ≦０．１０、 ０．３≦ｍ≦０．５、 ２６≦ｙ≦３２） にて表わされる非晶質合金からなり、１０ｋＨｚでの角
   形比が９５％以上であることを特徴とする磁心。 （３）次式 （Ｃｏ＿１＿−＿ｄ＿−＿ｅＦｅ＿ｄＭ’＿ｅ）＿１＿
   ０＿０＿−＿ｚ（Ｓｉ＿１＿−＿ｎＢ＿ｎ）＿ｚ（ただ
   し、Ｍ’はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、
   Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、白金属から選ばれる少な くとも１種、 ０．０３≦ｄ≦０．１０、 ０．０１≦ｅ≦０．０６、 ０．３≦ｎ≦０．５、 ２５≦ｚ≦３０） にて表わされる非晶質合金からなり、１０ｋＨｚでの角
   形比が９５％以上であることを特徴とする磁心。 （４）次式 （Ｃｏ＿１＿−＿ｆ＿−＿ｇ＿−＿ｈＦｅ＿ｆＭ＿ｇＭ
   ’＿ｈ）＿１＿０＿０＿−＿ｗ（Ｓｉ＿１＿−＿ｐＢ＿
   ｐ）ｗ（ただし、ＭはＮｉ、Ｍｎのうち少なくとも１種
   、Ｍ’はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈ
   ｆ、Ｔａ、Ｗ、白金族から選ばれる少なく とも１種、 ｆ≦０．１０、 ０．０１≦ｇ≦０．１０、 ０．０１≦ｈ≦０．０８、 ０．３≦ｐ≦０．５、 ２５≦ｗ≦３０） にて表わされる非晶質合金からなり、１０ｋＨｚでの角
   形比が９５％以上であることを特徴とする磁心。 （５）Ｃｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の非晶質合金の薄帯を巻
   回又は積層し、キュリー温度以上、結晶化温度以下で熱
   処理した後、０．５〜５０℃／ｍｉｎの速度で冷却する
   ことを特徴とする磁心の製造方法。 （６）Ｃｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の非晶質合金が、次式（
   Ｃｏ＿１＿−＿ａＦｅ＿ａ）＿１＿０＿０＿−＿ｘ（Ｓ
   ｉ＿１＿−＿ｌＢ＿ｌ）＿ｘ（ただし、０．０２≦ａ≦
   ０．０８、 ０．３≦ｌ≦０．５、 ２６≦ｘ≦３２） にて表わされることを特徴とする特許請求の範囲第５項
   記載の磁心の製造方法。 （７）Ｃｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の非晶質合金が、次式（
   Ｃｏ＿１＿−＿ｂ＿−＿ｃＦｅ＿ｂＭ＿ｃ）＿１＿０＿
   ０＿−＿ｙ（Ｓｉ＿１＿−＿ｍＢ＿ｍ）＿ｙ（ただし、
   ＭはＮｉ、Ｍｎのうち少なくとも１種、 ｂ≦０．１０、 ０．０１≦ｃ≦０．１０、 ０．３≦ｍ≦０．５、 ２６≦ｙ≦３２） にて表わされることを特徴とする特許請求の範囲第５項
   記載の磁心の製造方法。 （８）Ｃｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の非晶質合金が、次式（
   Ｃｏ＿１＿−＿ｄ＿−＿ｅＦｅ＿ｄＭ’＿ｅ）＿１＿０
   ＿０＿−＿ｚ（Ｓｉ＿１＿−＿ｎＢｎ）＿ｚ（ただし、
   Ｍ’はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ
   、Ｔａ、Ｗ、白金族から選ばれる 少なくとも１種、 ０．０３≦ｄ≦０．１０、 ０．０１≦ｅ≦０．０６、 ０．３≦ｎ≦０．５ ２５≦ｚ≦３０） にて表わされることを特徴とする特許請求の範囲第５項
   記載の磁心の製造方法。 （９）Ｃｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の非晶質合金が、次式（
   Ｃｏ＿１＿−＿ｆ＿−＿ｇ＿−＿ｈＦｅ＿ｆＭ＿ｇＭ’
   ＿ｈ）＿１＿０＿０＿−＿ｗ（Ｓｉ＿１＿−＿ｐＢ＿ｐ
   ）＿ｗ（ただし、ＭはＮｉ、Ｍｎのうち少なくとも１種
   、Ｍ’はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈ
   ｆ、Ｔａ、Ｗ、白金族から選ばれる少な くとも１種、 ｆ≦０．１０、 ０．０１≦ｇ≦０．１０、 ０．０１≦ｈ≦０．０８、 ０．３≦ｐ≦０．５ ２５≦ｗ≦３０） にて表わされることを特徴とする特許請求の範囲第５項
   記載の磁心の製造方法。