JPS6130404B2

JPS6130404B2 -

Info

Publication number: JPS6130404B2
Application number: JP50141810A
Authority: JP
Inventors: Aaru Buretsutsu Jerarudo
Original assignee: Allied Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1974-11-29
Filing date: 1975-11-27
Publication date: 1986-07-14
Also published as: DE2553003C2; DE2553003A1; GB1525276A; CA1200407A; NL7513556A; HK3681A; JPS5177899A; NL182182B; NL182182C; FR2293043A1

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は電磁装置用磁心に関し、詳細には下記
に詳述する非晶質合金からなる電磁装置用磁心に
関する。変圧器、モーター、発電機等の磁心装置は弱磁
性材で構成される磁心を有する。弱磁性材に要求される顕著な特性は、(a)磁気サ
イクル中の内部摩擦により生ずるヒステリシス損
が少いこと；(b)磁束変化により誘発電流に起因す
るうず電流損が少いこと；(c)保磁力が低いこと；
(d)高透磁率（そして場合によつて低磁界強度での
定透磁率）；(e)高飽和価；及び(f)特別用途での温
度変化による透磁率の変化が最小もしくはわずか
であること；である。コスト、入手性、加工容易
性が材料の選択に影響を及ぼす他要因である。従来の研究により、電磁装置の磁心として使用
するのに適した多数の合金が開発されている。高
純度鉄、ケイ素鋼、鉄―ニツケル合金、鉄―コバ
ルト合金及びフエライトが該当する。しかし、前
記特性が改良されている新規組成物は引き続き捜
し求められている。本発明の電磁装置用磁心は非晶磁性合金からな
る。これら合金は少なくとも50％が、好ましくは少
なくとも80％が、更に好ましくは少なくとも95％
が非晶質である（Ｘ線回折で測定）。これら合金
は式：（FE）_70〜85T_0〜15X_15〜25 （式中FEは鉄、コバルト、ニツケル元素のう
ちの少なくとも１種であり、コバルトは全FE成
分の57.6％以下であり、Ｔは遷移金属元素の少な
くとも１種であり、Ｘはアルミニウム、アンチモ
ン、ベリリウム、ホウ素、ゲルマニウム、炭素、
インジウム、リン、ケイ素、スズからなるメタロ
イド元素群のうちの少なくとも１種である）を有する。好ましくは、Ｘはリン、ホウ素、ケイ
素、アルミニウム元素のうちの少なくとも１種で
ある。電磁装置の磁心として使用される時、これ
ら非晶質合金は、従来使用されている良く知られ
た多結晶金属に比べ一般的にすぐれた特性を示
す。事実上同一組成を有する多結晶質合金と非晶質
合金の多くの巨視的物理特性を関連づける理論は
まだ発見されていない。前述した非晶質合金の物
理特性の多くは高温で変化する傾向がある。これ
とは対照的に、以下に示す組成を有する一群の非
晶質合金は、電磁装置の磁心として使用するのに
必要とされる非常に低い保磁力、高透磁率、高電
気抵抗率その他の望ましい特性を示す。本発明で使用される非晶質合金は次式で表わす
ことができる。（FE）_70〜85T_0〜15X_15〜25 （式中下付き数字は原子％であり、FEは少な
くとも１種の鉄族元素であり、ただしコバルトは
全FE成分の57.6％以下であり、Ｔは少なくとも
１種の遷移金属元素であり、Ｘはアルミニウム、
アンチモン、ベリリウム、ホウ素、ゲルマニウ
ム、炭素、インジウム、リン、ケイ素、スズから
なるメタロイド元素群のうちの少なくとも１種で
ある）上記鉄族元素とは鉄、コバルト、ニツケルであ
る。遷移金属元素は周期表のＢ〜Ｂ族及び
族に列挙されたものである。好ましくはＸはリ
ン、ホウ素、炭素のうちの少なくとも１種の元素
であり、アルミニウム、ケイ素が小量（最高５原
子％）添加されている。典型的組成は
Fe₈₀P₁₆B₁Al₃、Fe₄₀Ni₄₀P₁₄B₆、
Fe₂₉Ni₄₉P₁₄B₆Si₂、Fe₂₅Ni₂₅Co₂₀Cr₁₀B₂₀、
Fe₅₅Ni₈Co₅Cr₁₅B₁₇、Fe₈₂.₆P₁₆Al₁B₀.₄、Fe₈₂.
₁P₁₆Si₁.₅B₀.₄、Fe₃₀Ni₄₅.₆Cr₅P₁₉B₀.₄ 等である。
記述された全ての元素の純度は通常の商業的実施
で見い出されるものである。好ましい組成は目的用途により決まる。約15キ
ロガウスより大きい高飽和価とする場合には比較
的多量のコバルト及び／又は鉄を存在させること
が望ましい。即ち、かかる組成物は式：（Co，Fe）_70〜85T_0〜15X_15〜25 （式中ＴとＸは前記定義通りであり、CoはCo
とFeとの合金量に対して57.6％以下である。）により表わすことができる。約0.05エルステツド
より低い低保磁力とする場合には、好ましい組成
は式：（Ni，Fe）_70〜85T_0〜15X_15〜25 （式中ＴとＸは前記定義通りであり、ニツケル
と鉄の比は約５：３〜１：１である）で表わすことができる。本発明の磁心を構成する非晶質合金は、溶融物
を約10⁵〜10⁶℃／秒の速度で冷却することにより
形成される。これら非晶質合金はこの方法で加工
する時には普通、少なくとも50％が非晶質（Ｘ線
回折により測定）であり、幾つかの用途で使用で
きる。しかし、本発明の磁心を構成する非晶質合
金は少なくとも80％が非晶質であることが好まし
く、更に好ましくは少なくとも95％が非晶質であ
るときに電磁装置中での磁心の性能を最大にす
る。様々な良く知られた技術を、スプラツト冷却ホ
イル及び急速冷却連続リボン、ワイヤー、シート
等の製造に用できる。典型的には、電磁装置用の
磁心として使用する時には、これら合金はワイヤ
ー又はリボンの形とすると便利である。このワイ
ヤー又はリボンは溶融物を冷却表面上に又はある
種の冷却媒体中に直接にキヤストすることにより
便利に製造される。かかる加工技術により製造コ
ストがかなり下がる。中間のワイヤー、リボン形
成方法が必要ないからである。これら非晶質合金は個々の組成により典型的に
は200000〜600000psi（14060〜42180Kg／cm²）の
高引張強度を示す。これは、なまし状態で使用さ
れ、普通約40000〜80000psi（2812〜5624Kg／
cm²）である多結晶質合金に匹敵する。強度が高い
合金ほど回転速度を高めることができるので、モ
ーター、発電機用の磁心等の、高遠心力が存在す
る用途に使用する場合には高引張強度が重要であ
る。本発明の非晶質合金は、個々の組成に左右され
るが160〜180ミクロオーム−cm（25℃）の高電気
抵抗率を示す。代表的な先行材料は約45〜160ミ
クロオーム−cmの抵抗率を持つ。高抵抗率はAC
用途でうず電流損を最小にするのに役立ち、一方
これは磁心損失を低める一要因となる。本発明の非晶質合金の構造性・延性は良好であ
る。先行技術においてパンチング、スタンピング
等の機械的処理により磁気特性が低下する傾向が
ある。この低下は更に熱処理してなくす必要があ
る。本発明で使用される非晶質合金では磁気特性
は変化せず、又事実多くの場合かかる処理により
わずかに改良される。本発明の非晶質合金磁心の他の予想外の特徴
は、事実上同一の金属含量を有する先行組成物で
得られるよりも低い保磁力が得られ、このため比
較的安価な鉄を、大量部の比較的に高価なニツケ
ルに対し従来より多量に使用できることになつた
点である。目的用途に応じ、本発明の非晶質合金磁心は変
圧器、モーター、発電機等の電磁装置の磁心とし
て役立つ。実施例以下に記す幾つかの非晶質合金サンプルの磁気
を測定した。サンプルをリボンに巻き、小さなミ
ニチユア変圧器用テープ巻き磁心に似た直径１〜
２cmの多層リングにした。このリングサンプルの
磁気誘導を測定するため、エナメル掛け又はポリ
テトラフルオルエチレン被覆の銅線の一次、二次
巻線を巻いた。磁化電流を、手動により又は可変
周波数シグナル発生器作動により調節される二極
操作増幅器により供給する。二次コイルからの出
力を積算し、Ｘ―Ｙ記録計又はオシロコープで磁
場に対し示した。この方法で、飽和磁化、残留磁
気、残留磁気対磁気誘導比、保磁力及び最大透過
率をDC場で測定した。非晶質合金の３サンプルの結果を下表に示す。
サンプル１はFe₈₀P₁₆B₁Al₃（下付き数字は原子％
である）の組成を持つていた。測定は幅0.065イ
ンチ（1.65mm）、厚さ0.0014インチ（0.0356mm）の
寸法を持つリボンで行なつた。サンプル２は
Fe₄₀Ni₄₀P₁₄B₆の組成を持つていた。測定は幅
0.063インチ（1.60mm）、厚さ0.0013インチ
（0.0330mm）の寸法を持つリボンで行なつた。サ
ンプル３はFe₂₉Ni₄ ⁹P₁₄B₆Si₂の組成を持つてい
た。測定は、断面が半橢円であり、主軸が0.024
インチ（0.610mm）であり短軸の半分が0.0028イ
ンチ（0.0711mmである寸法を持つＤ―ワイヤーで
行なつた。

【表】比較のため、50Ni―50Feの組成を持つ多結晶
質合金片は15.5キロガウスの飽和磁化、12〜15キ
ロガウスの残留磁気、0.85〜0.95の残留磁気対磁
気誘導比、0.08エルステツドの保磁力、100×10³
の最大透過率を持つていた。80Ni―15Fe―5Mo
の組成を持つ他の多晶質合金片は８キロガウスの
飽和磁化、４〜6.5キロガウスの残留磁気、0.5〜
0.9の残留磁気対磁気誘導比、0.03エルステツド
の保磁力、200×10³の最大透過率を持つていた。本発明の好ましい実施態様の例を幾つか下記に
示す。 (1) 少なくとも80％非晶質の磁性合金で構成され
ていることを特徴とする特許請求の範囲に記載
の磁心。 (2) 少なくとも95％非晶質の磁性合金で構成され
ていることを特徴とする特許請求の範囲に記載
の磁心。 (3) 下記の式によつて非晶質磁性合金で構成され
ていること：（Co，Fe）_70-85T_0-15X_15-25 （ただし、式中のＴおよびＸは特許請求の範
囲で定義した通りである）；および該合金が15キロガウスより大きい磁気飽和値
を有していること；を特徴とする特許請求の範
囲に記載の磁心。 (4) 下記の式によつて表わされる非晶質磁性合金
で構成されていること：（Ni，Fe）_70-85T_0-15X_15-25 （ただし、式中のＴおよびＸは特許請求の範
囲で定義した通りであり、かつニツケル対鉄の
比は約５：３〜１：１の範囲である）；および前記合金は0.05エルステツドより小さい保磁
力を有していること；を特徴とする特許請求の
範囲に記載の磁心。 (5) 前記式中のＸがホウ素、炭素、ケイ素および
アルミニウムからなる群より選ばれる少なくと
も１種の元素であることを特徴とする特許請求
の範囲に記載の磁心。 (6) (イ) 少なくとも50％非晶質の磁性合金で構成
されていること；および (ロ) 前記合金は、下記の合金組成群から選ばれ
るいずれかの組成を有していること： Fe₈₀P₁₆B₁Al₃、Fe₄₀Ni₄₀P₁₄B₆、
Fe₂₉Ni₄₉P₁₄B₆Si₂、Fe₂₅Ni₂₅Co₂₀Cr₁₀B₂₀、
Fe₅₅Ni₈Co₅Cr₁₅B₁₇、Fe₈₂.₆P₁₆Al₁B₀.₄、Fe₈₂.
₆P₁₆Si₁.₅B₀.₄、およびFe₃₀Ni₄₅.₆Cr₅P₁₉B₀.₄；によつて改善されていることを特徴とする特許
請求の範囲に記載の磁心。

Claims

【特許請求の範囲】１少なくとも50％が非晶質であり、かつ下記の
式で表わされる組成：（FE）_70-85T_0-15X_15-25 〔ただし、上記式中の（FE）は鉄、コバルト
およびニツケルからなる群より選ばれる少なくと
も１つの元素を表わし、コバルトは全FE成分の
57.6％を越えて含まれることはなく、Ｔは少なく
とも１つの遷移金属元素を表わし、Ｘはアルミニ
ウム、アンチモン、ベリリウム、ホウ素、ゲルマ
ニウム、炭素、インジウム、リン、ケイ素および
スズからなる群から選ばれる少なくとも１種のメ
タロイド元素を表わし、数字は原子％を表わ
す。〕を有する磁性合金からなることを特徴とす
る電磁装置用磁心。