JPS6137762B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は非晶質（アモルフアス）磁性合金薄帯
の磁心およびその製造方法に係り、特に磁気移相
器や磁気増幅器用等に好適な磁心およびその製造
方法に関する。 アモルフアス磁性合金薄帯は軟磁性材料として
の特性を持つことから、トランス用磁心材料とし
ての応用が考えられている。特にFe系アモルフ
アス薄帯は比較的磁束密度が大きく低保磁力、高
角型比の磁気特性を有している。このような磁気
特性を有するアモルフアス磁性合金薄帯は従来圧
延によつて作製される薄板Fe−Ni系合金（パー
マロイ）材料を用いてきたカーレントトランス、
磁気移相器、磁気増幅器等の磁心に応用が期待さ
れている。しかしながらアモルフアス磁性合金は
磁気特性が優れているにもかかわらず、第１図に
示すような直流ヒステリシス曲線の屈曲部にゆら
ぎがある。このようなヒステリシス磁化特性は、
一般に磁気移相器や磁気増幅器等に使用する際に
第２図に示すように励磁電圧の高い領域で励磁電
流のゆらぎとなるために、アモルフアス磁性合金
は高精度、高信頼が要求される磁気移相器や磁気
増幅器等に適用することができなかつた。 本発明の目的は、角型ヒステリシス特性及び励
磁電流特性が改善されたアモルフアス磁性合金薄
帯で形成された磁心およびその製造方法を提供す
ることにある。 アモルフアス薄帯の磁気特性は磁気変能点
（Tc）〜結晶化温度（Tc）附近の加熱によつて
大幅に変化することは多くの実験で知られてい
る。特に角型ヒステリシス特性を改善する方法と
して磁場を印加しながら熱処理する磁場熱処理法
がある。そのとき磁場に印加する方向に引張応力
を加えながら熱処理を施すと磁気特性の改善が図
られるといわれている。しかしこの方法は短冊状
のアモルフアス薄帯を用いて研究室的な規模で行
なわれているものであつて、この方法を実用的な
規模で実施するにはアモルフアス薄帯を30ｍ程度
を張つた状態で熱処理するため、大型の熱処理炉
を要し、また温度分布が不均一となり磁気特性が
低下する問題が生ずる。 本発明者らはアモルフアス磁性合金薄帯をトロ
イダル状に巻いた状態で熱処理することによつ
て、上記目的を達成させることを探究した結果、
アモルフアス磁性合金薄帯を、この薄帯より熱膨
張係数が大きい非磁性体の金属体に巻いた状態で
熱処理して得られる磁心が極めて優れた磁気特性
を有することを見い出し本発明に到達したもので
ある。さらにこのような磁心に対し、硬化形可撓
性樹脂をモールドすることによつて磁気特性を低
下させることなく、巻磁心を外部から保護できる
ことを見い出したものである。 以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。 第３図は本発明の一例を示す断面図であつて、
金属製リング１の外周にアモルフアス磁性合金薄
帯２が張力を加えながらトロイダル状に巻いた状
態を示している。ここで金属製リング１は、アモ
ルフアス磁性合金薄帯より熱膨張が大きいことが
条件である。このような金属として、例えば銅
（Cu）、アルミニウム（Al）などを挙げることが
できる。 この磁心を熱処理すると、加熱によつて熱膨張
の大きい金属製リングが膨張し、アモルフアス磁
性薄帯を押し広げようとする力を生じ、トロイダ
ルに巻かれた薄帯には円周方向の引張の応力が作
用する。この条件下で外部磁場を印加すると、引
張応力化で磁場中熱処理が同時に行われる。この
ようにトロイダル状の巻磁心においても外部から
の故意的な応力を加えることなく、アモルフアス
磁性薄帯に均等に張力を与えることを可能にし
た。このようにして作られた巻磁心の直流ヒステ
リシス曲線は第４図に示すように屈曲部にゆらぎ
のない理想的なヒステリシス曲線を有している。 アモルフアスを巻き付ける金属は、磁気的に非
磁性であることが必要である。なぜならば巻磁心
の使用に際し支台である金属の磁気特性が関与す
るのは好ましくないからである。また磁性を帯び
る金属を用いて熱処理を行うと、アモルフアス磁
性薄帯に作用する磁化の方向が変動したり、正確
な磁界を与えることができないからである。 アモルフアス磁性合金薄帯を巻きつける金属体
の形状は、特に限定されない。しかし、磁心の使
用に際して巻線を行なう場合の容易さの点から環
状（リング状）であるのがよい。 巻磁心の熱処理温度は巻磁心の特性と用途に応
じて最適熱処理温度を決めるのが良い。しかし、
熱処理温度が300℃以下では磁気特性の改善が図
れずまた熱処理温度が450℃以上になると磁気特
性は劣化してしまう。したがつて磁心の熱処理温
度は300〜450℃が望ましい。 このようにアモルフアス磁性合金薄帯を金属体
に巻いた状態で熱処理するものであるから、コン
パクトな状態でかつ均一な応力下で熱処理でき
る。 磁心に対し、巻線によつてアモルフアス磁性合
金薄帯に外力が加わらないようにするために、樹
脂モールドすることができる。従来の磁心の場
合、樹脂モールドすると樹脂の凝固収縮によつて
アモルフアス磁性合金薄帯に歪が加わり、磁気特
性が劣化する。 一方、第５図に示すように、金属製リング１に
トロイダル状に巻かれたアモルフアス磁性合金薄
帯２に対し、樹脂３をモールドする場合、樹脂の
凝固収縮による歪みは金属製リング１で抑えられ
るため特性の劣化が少なく、樹脂モールドによつ
てアモルフアス磁性合金薄帯を外部から保護する
ことができる。 モールド材としては加熱硬化形樹脂、常温硬化
形樹脂を用いることができるが、モールド後の磁
気特性の点からは常温硬化形の可撓性樹脂が望ま
しい。 従来例 １ Fe：73原子％、Ni：８原子％、Si：10原子
％、Ｂ：９原子％の組成を有するアモルフアス磁
性合金薄帯について、トロイダル巻に成型して熱
処理前後の直流磁気特性を比較した。アモルフア
ス薄帯は、ロールに直径300ｍφ、幅40mmのCrメ
ツキを施したCu製ロールを用い、溶湯の噴出圧
力を0.3気圧、噴出温度1250℃、ロール周速を55
ｍ／ｓにして、板厚20μｍ、幅５mmの
Fe₇₃Ni₈Si₁₀B₉アモルフアス薄帯を作製した。磁
心は第６図に示すように、アモルフアス薄帯をト
ロイダルに巻き付けて、端部をそれぞれスポツト
溶接で固定して磁心（25φ×35φ×5t）を作つた
ものである。磁心の熱処理条件は加熱温度355℃
^±5、保持時間30分とした。第７図に従来の製造
で作つたFe₇₃Ni₈Si₁₀B₉アモルフアス巻磁心の熱
処理前後の直流ヒステリシス曲線の比較を示す。
従来の製造法で作つた磁心は磁場中熱処理によつ
て磁束密度（Bm）、保磁力（Hc）が改善されて
いるが、直流ヒステリシス曲線の屈曲部にゆらぎ
が残つている。 従来例１と同一手法でFe₇₃Ni₈Si₁₀B₉アモルフ
アス磁性合金薄帯を作製し、第３図に示す構造の
磁心（金属製リング、Cu製23φ×25φ×5t、ア
モルフアス磁性合金薄帯、25φ×35φ×5t）を作
製して、熱処理前後の直流磁気特性を比較した。
熱処理は従来例１に準じた。 第８図に本発明のFe₇₃Ni₈Si₁₀B₉アモルフアス
巻磁心の熱処理前後の直流ヒステリシス曲線を示
す。熱処理によつてヒステリシス曲線の屈曲部の
ゆらぎは消失し良好なヒステリシス曲線を示すよ
うになる。磁束密度、保磁力も改善されている。 また本実施例で得られた磁心の励磁電流特性を
測定し、その結果を第９図に示す。図から明らか
なように本発明方法によるアモルフアス磁心は励
磁電流のゆらぎのない良好な励磁電流特性を示し
ている。アモルフアスの30〜300℃の平均熱膨張
率が3.78×10^-6／℃、Cuのそれが17.7×10^-6／℃
である。 実施例 ２ 実施例１と同一手法でFe₇₃Ni₈Si₁₀B₉アモルフ
アス巻磁心を作製し、かつ熱処理した（Cu製リ
ングに巻いたもの）。また比較のため、従来例１
の方法で得られたアモルフアス磁性合金薄帯をエ
ポキシ樹脂製リングに巻きつけ熱処理したもの、
および従来例１の方法で得られたアモルフアス磁
性合金薄帯を治具を用いることなく、単に巻きつ
け熱処理したものを作製した。これらの磁心に第
１表に示す各樹脂を第５図に示すような形状（厚
さ２mm）にモールドした。得られた樹脂モールド
型磁心の磁気特性を第１表に示す。

【表】 第１表中、×印の場合、いずれも第１０図に示
すようにモールド後の磁気特性が悪化した。第１
表中、〇印の場合、多少保磁力が悪くなる傾向に
あるが、著しい特性の劣化はない。第１表中、◎
印の場合、第１１図に示すようにモールド後の磁
気特性に変化がない。 以上のように本発明によれば、アモルフアス磁
性合金薄帯の角型ヒステリシス特性及び励磁電流
特性をコンパクトで量産できる状態で改善するこ
とができ、磁気移相器及び磁気増幅器等の容量の
増大と小型化に対処することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のアモルフアス巻磁心の直流ヒス
テリシス曲線、第２図は従来のアモルフアス巻磁
心の励磁電流特性図、第３図および第５図は本発
明の磁心の一例を示す断面図、第４図は本発明の
磁心の直流ヒステリシス曲線、第６図は従来例１
のアモルフアス巻磁心の断面図、第７図は従来例
１のアモルフアス巻磁心の直流ヒステリシス曲
線、第８図は実施例１のアモルフアス巻磁心の直
流ヒステリシス曲線、第９図は実施例１のアモル
フアス巻磁心の励磁電流特性図、第１０図は従来
のアモルフアス巻磁心のモールド前後の直流ヒス
テリシス曲線、第１１図は実施例２のアモルフア
ス巻磁心のモールド前後の直流ヒステリシス曲線
である。 １……金属製リング、２……アモルフアス磁性
合金薄帯、３……樹脂。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 非晶質磁性合金薄帯を、この薄帯より熱膨張
   係数が大きい非磁性金属体に多層に巻装したこと
   を特徴とする磁心。 ２ 前記非磁性金属体が、還状体であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁心。 ３ 前記非晶質磁性合金薄帯と非磁性金属体とを
   硬化形可撓性樹脂でモールドしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の磁心。 ４ 前記樹脂が、常温硬化形可撓性樹脂であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の磁
   心。 ５ 非晶質磁性合金薄帯を、この薄帯より熱膨張
   係数が大きい非磁性金属体に張力を加えた状態で
   多層に巻装し、次いで熱処理することを特徴とす
   る磁心の製造方法。 ６ 前記熱処理の温度が、300〜450℃であること
   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 前記熱処理後、前記非晶質磁性合金薄帯と非
   磁性金属体とを硬化形可撓性樹脂でモールドする
   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 前記樹脂が、常温硬化形可撓性樹脂であるこ
   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。