JPS62179704A - 制御磁化特性に優れたＦｅ基アモルフアス磁心 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スイッチング電源等の磁気増幅器の可飽和リ
アクトル等に用いられるアモルファス磁心に関するもの
であり、特に高周波における制御磁化特性に優れたＦｅ
基アモルファス磁心に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、可飽和リアクトル用磁心には、５０％Ｎｉ−Ｆｅ
パーｖｏイ磁心や８０％Ｎ　ｉ　−Ｆ　ｅｔ＜　−マロ
イ磁心が用いられていた。

しかし、これらの磁心は＾周波におけるファ損失が大き
く数１０ｋＨｚ以上の周波数では磁心の温度上昇が激し
く使用が困難であった。

近年、高周波におけるコア損失が低く高角形性が良好な
特徴を生かし、Ｃｏ基のアモルファス磁心がスイッチン
グ電源の制御用磁心としで用いられるようになってきて
いる。

しかしながら、Ｃｏ基アモルファス磁心は原料費が高く
価格が高いばかりでなく、飽和磁束密度が通常１０ＫＧ
以下であり、数１０ｋＨｚから１００ｋＨｚ帯の周波数
においては飽和磁束密度が低いため動作磁束密度の制約
を受け、十分磁心を小型化できない等の問題点があった
。

一方、Ｆｅ基アモルファス磁心は飽和磁束密度が高く、
例えば特公昭５Ｂ−１１８３号公報に記載されているよ
うに、直流Ｂ−Ｈカーブの角形比が高く最大透磁率が高
いものが得られることが知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記Ｆｅ基アモルファス合金を用いた磁
心は、磁気増幅器に用いる制御用磁心としで重要な特性
である制御磁化特性が、低い周波数では良好であるが数
１０ｋＨｚ以上の周波数において十分でないという欠点
を有するものである。

本発明の目的は、飽和磁束密度が高く、数１０ｋＨｚ以
上の周波数において、Ｃｏ基アモルファス磁心と同等以
上の制御磁化特性を示すＦｅ基アモル７Ｔス磁心を提供
することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本発明は、組成式：　　（
Ｆｅ、−ａ　Ｍ　ａ　）１００−ｘ−ｙ−ｚ　Ｃｕ　ｘ
ＳｉｙＢｚで表わされ、式中、ＭはＴｉ、Ｚｒ。

Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ　、ＣｒＳＭｏ、Ｗ、Ｍｎ％Ｎｉ
の群から選ばれる少なくとも１種の元素であり、ａはｏ
、ｏ　ｏ　ｉ〜０．１、Ｘは０．１〜３、ｙは１９以下
、２は５〜２５、ｙ＋ｚは１５〜３０であるアモルファ
ス材料からなり、キュリー温度以上、結晶化温度以下の
温度範囲で一定時間保持後、キュリー温度以下の温度で
磁心の磁路方向に０，５　０ｅ以上の直流あるいは交流
の磁°−ａ−’ 場を印加し熱処理を行なったものである〔作　用〕 本発明において、Ｃｕは必須の元素であり、その含有量
Ｘを０．１〜３原子％に限定したのは、０．１原子％よ
り小さいと　Ｃｕ添加による制御磁化特性改善の効果が
ほとんどなく、一方３原子％より大かいと制御磁化特性
が未添加のものより悪くなるからである。＊た本発明に
おいて特に好ましいＸの範囲は０．１〜２原子％であり
、この範囲では制御磁化特性が良い。

また本発明におけるｙおよび２についての限定理由は、
主としで、前記ｙが１９原子％より大となり、２が５〜
２５原子％の範囲を外れると合金の非晶質化が困難とな
るためである。

しかしで、本発明において、ｙのより好ましい範囲は８
〜１９原子％であり、２のより好ましい範囲は７〜１０
原子％であって、ｙ十ｚの範囲が１８〜２６原子％範囲
内であることが望ましい、この範囲であると制御磁化特
性が良’−４−’ 好である。

特にＺが８〜９．５原子％の範囲の場合は制御磁化特性
の経時変化が着しく小さい。

また本発明において、Ｆｅの一部を置換する添加成分Ｍ
の量ａを　０．００１〜０．１に限定したのは、ｏ、ｏ
ｏｉより小さいと　Ｍを添加したことによる制御磁化特
性改善の効果がほとんどなく、０．１より大きいと飽和
磁束密度の着しい低下を招くとともに脆化しやすくなり
、リボン作製が困難となるためである。

また、アモルファス材料の板厚が２５μｍ以下である場
合は、特に１００ｋＨｚ以上の周波数における制御磁化
特性が改善されるため好ましい。

本発明の磁心は、通常巻いたものであるが積層したもの
でもほぼ同様の特性を得ることができる また、場合によってはアモルファス材料の表面に絶縁層
を設けて眉間絶縁を行なう。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に従って説明する。

（実施例１） 第１図は制御磁化特性測定回路であり、制御用磁心を評
価するのに適した測定回路である。

第２図は任意の直流の制御電流Ｉｃが制御回路に流れて
いる場合の磁心の動作模式図である。

第１図中、試料ＳにはＮＬ　ｔ　Ｎｅ　ｔ　Ｎｖの３種
類の巻線を設ける。

ＮＬは磁気増幅器の出力巻線に相当し、抵抗ＲＬ及び整
流器りを介し、周波数ｆ（周期Ｔｐ）の交流電源Ｅｇに
接続されている。Ｅ、の値はデート半周期Ｔｇにおいて
、印加電圧の正弦波電圧の９０°以内の位相角で磁心が
飽和に達するように大きな値に設定する。

Ｎｃは制御巻線で、制御回路よりみた磁心インダクタン
スに比較し、充分大きな値のインダクタンスＬｃを通し
で直流電源Ｅｃに接続し、拘束磁化条件の直流起磁力を
与えている。Ｎｖは制御入力に対応するリセット磁束量
Δφｃｍ測定用巻線で、平均値整流方式の交流電圧計Ｖ
に接ｌ＆されている。

第３図に本測定回路により測定しで得られる制御磁化曲
線の模式図を示す。

Ｈｒの逆数なβ０とおくと βｏ＝１／Ｈｒ 制御用磁心としではβＯが大（Ｈｒが小）であるほど制
御電流は小となり特性が良いことになる。

一方、磁心の磁化特性の角形の程度を示すパラメータを
ａＯとおくと ｆｆｏ＝１−ΔＢｂ／ΔＢｍ 制御用磁心としでは、ＧＯが大（ΔＢｂ／ΔＢｍが小）
であるほど制御不能磁束密度が小さく特性が良いことに
なる。

Ｃ０とβ０の積をＧＯで表わし、５ｐｅｃｉｆｉｃＣｏ
ｒｅ　ｇａｉｎと呼ぶが、この Ｇｏ＝ｆｆｏ・β０ が大きいほど総合的にみて制御用磁心としで優れている
と判断できる。

ゲート磁界の最大値 Ｈｍ　　＝（ＮＬ　　−ｔ　Ｌ　　（ｗａｘ）ｌ／１ｅ
　　・＝・＝・＝　　（１）１ｅ：試料の平均磁路長 に対応する磁束密度の最大値Ｂ−と制御磁界Ｈｒ＝（Ｎ
ｅ−Ｉｃ）／１ｅ　　　−−・＝　　（２）によって決
まる磁束密度Ｂｅとの差の磁束密度量をΔＢｅ−とし、
　周期をＴｐとすれば、Ｎｖ回路の磁束電圧計■の読み
は Ｅｖｃｗ：ｆ−Ｎｖ−Ａ・ΔＢｅ５−”・・（３）Ａ：
磁心の有効断面積 実際の制御用磁心においては磁界Ｈが正の領域の特性Ｈ
−−ΔＢｄ特性と、磁界Ｈが負の領域の特性Ｈｒ−八Ｂ
へ性を把握することが必要である。

ΔＢｄ　　＝　　Ｂｍ　　−Ｂｒ　　　　　　　・・・
・・・・・・　　（４）であり Ｅｖｄｏｅｆ−Ｎｖ−Ａ・ΔＢｄ　・・・・・・・・・
　（５）である。

一方、 ΔＢ＝　ΔＢｅ論−ΔＢｄ　　　・・・・・・・・・　
（６）である。

°−８＝ 制御用磁心としでは、第３図に示す第１象限の曲線が下
側にあり、第２象限の曲線が右側に寄っておりかつ傾斜
が急なものほど良いことになる。

（実施例２） 第４図は本発明による（Ｆｅ　ｏａｓｓ　Ｍｏ　ｏａｏ
ｓ）？＠＊Ｓ　Ｃｕ＋、ｉ　Ｓ　ｉ＋ｓ＊＊　Ｂ　＊ア
モルファス磁心Ａ。

（Ｆｅｏ、５ｓＮｂｏ、ｏｓ）　？６６５　Ｃｕ＋＋ｉ
　５ｉ１３．３１３９アモルファス磁心Ｂと従来のＦ　
ｅｌｉ２＊４　Ｎ　ｉ＋ｓ、ｇｓ　１１６Ｂ　＋２アモ
ルファス磁心Ｃｓ　Ｃ０ｙｏ、３Ｆ　ｅ、、Ｓ　ｉ＋ｓ
Ｂ　ｔｏアモル７Ｔス磁心りの５０ｋＨｚの制御磁化曲
線を示した図である。

この図かられかるように、本発明による磁心Ａ％Ｂは従
来のＦｅ基アモルファス磁心ＣよりもΔＢ−Ｈｒ特性の
曲線が右側に寄っており、ΔＢｂ−Ｈａ曲線が下側に寄
っているため制御磁化特性が優れている。また従来のＣ
Ｏ基アモルファス磁心より飽和磁束密度が大軽いため制
御に必要な磁束密度ΔＢを大きくとることもできる。

このため磁心を高周波領域で使用可能であるばかりでな
く、数１０ｋＨｚの周波数帯では磁心をＣｏ基アモルフ
ァス磁心より小型化することもでき大きな効果がある。

（実施例３） 第１表は本発明によるＦｅ基アモルファス磁心と従来の
Ｆｅ基アモルファス磁心、ＣＯ基アモルファス磁心の５
０ｋＨｚにおける制御に用いることができる磁束密度量
の最大値ΔＢ＋１と５０ｋＨｚにおける　５ｐｅｃｉｆ
ｉｃ　Ｃｏｒｅ　ｇａｉｎＧｏを比較した表である。

／″ 第１表 第１表かられかるように本発明磁心は従来のＦｅ基アモ
ルファス磁心よりＧｏが大きく制御用磁心としで優れて
いるだけでなく、Ｃｏ基アモルファス磁心より八Ｂａ＋
が大きいという特徴を有しでいる。

（実施例４） 第５図は（Ｆｅｏ＋ｓｓ　Ｎｂｏ、ｏ＜）７ｔ、５−ｘ
Ｃｕ　ｘ　Ｓ　ｉ＋コ＋＋ｓＢｇアモルファス磁心の５
０ｋＨｚにおける５ｐｅｃｉｆｉｃ　Ｃｏｒｅ　ｇａｉ
ｎ　ＧｏのＣｕ量Ｘ依存性を示した図である。

Ｘが　０．１以上になると着しくＧｏが人外くなるが、
３を超えるとＧｏが小さくなりＣｕ添加の効果がなくな
る。このため、Ｃｕ量Ｘは０゜１以上３以下が望ましい
。

（実−施例５） 第６図は（Ｆｅ　１４　Ｍｏ　ａ　）　７Ｓ、Ｓ　Ｃｕ
　＋Ｓ　ｉ１３．５Ｂ　９アモルファス磁心の５０ｋＨ
ｚにおける５ｐｅｃｉｆｉｃ　Ｃｏｒｅ　ｇａｉｎ　Ｇ
ｏのＭＯ量ａ依存性を示した図である。

ａが　０．００１以上になると着しくＧｏが大゛−１２
二 きくなるが、０，１を超えると飽和磁束密度の着しい低
下を招（ため好ましくない。

このため、ｏ、ｏ　ｏ　ｉ≦ａ≦０．１が望ましい。

（実施例６） 第２表は（Ｆ　ｅ６＋９６　Ｎ　ｂｏ、ｏ＜）、ｓ、ｓ
ｃ　Ｊ　Ｓ　ｉ＋３．５Ｂ１１アモルファス材料を用い
て巻磁心を作製し、各熱処理条件で熱処理を行なった場
合の　５０ｋＨｚにおけるＳ　ｐｅｅｉｆ　ｉｅ　Ｃｏ
ｒｅ　）（ａｉｎ　Ｇ　ｏを示した表である。

第　　　　２　　　　表 （＊・・・・・・磁場中１００ｅの磁路方向）材料のキ
ュリー温度は３２０℃、結晶化温度５２０℃である　Ｎ
ｏ、３の熱処理を行なった場合が最もＧｏが大きく、キ
ュリー温度以上、結晶化温度以下の温度で熱処理後、キ
ュリー温度以下の温度で磁心の磁路方向に０．５　０ｅ
以上の直流あるいは交流の磁場を印加し、熱処理した場
合にＧＯが者しく大きくなり優れた特性が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来不充分であったＦｅ基アモルファ
ス磁心の高周波における制御磁化特性を改善できるため
、その効果は着しいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は制御磁化特性測定回路を示した図、第２図は任
意の直流の制御電流が制御回路に流れている場合の磁心
の動作模式図、第３図は第１図の測定回路により測定し
で得られる制御磁化曲線の模式図、第４図は本発明によ
る磁心と従来のアモルファス磁心の制御磁化曲線を示し
た図、第５図は（Ｆｅｏ、ｓｓ　Ｎｂｏ、ｏｎ）ｙｙ、
ｓ−ｘ　ＣｕＸ　Ｓｉ＋ａ−ｓ　Ｂ９アモルファス磁心
の５０ｋＨｚにおけるＳ　ｐｅｃｉｆｉｃ　Ｃｏｒｅ　
ｇａｉｎ　ＧｏのＣｕ量Ｘ依存性を示した図、第６図は
（Ｆｅ　、−ａ　Ｍｏ　ａ　）？！＊Ｓ　Ｃ１ｌ　Ｓ　
ｊ１３＋ｓ　Ｂ　＠アモルファス磁心の５０ｋＨｚにお
ける５ｐｅｃｉｆｉｃ　Ｃｏｒｅ　ｇａｉｎ　Ｇ。 のＭｏ量ａ依存性を示した図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）組成式：（Ｆｅ＿１＿−＿ａＭ＿ａ）＿１＿０＿
   ０＿−＿ｘ＿−＿ｙ＿−＿ｚＣｕ＿ｘＳｉ＿ｙＢ＿ｚで
   表わされ、この式中において、ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
   Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｎｉのうちの
   １種または２種以上であり、かつ０．００１≦ａ≦０．
   １、０．１≦ｘ≦３、ｙ≦１９、５≦ｚ≦２５、１５≦
   ｙ＋ｚ≦３０であるアモルファス材料からなり、キュリ
   ー温度以上、結晶化温度以下の温度範囲で一定時間保持
   後、キュリー温度以下の温度で磁心の磁路方向に０．５
   Ｏｅ以上の直流あるいは交流の磁場を印加しで熱処理を
   行なったものであることを特徴とする制御磁化特性に優
   れたＦｅ基アモルファス磁心。
2. （２）上記組成式において、０．００１≦ａ≦０．１、
   ０．１≦ｘ≦２、８≦ｙ≦１９、 ７≦ｚ＜１０、１８≦ｙ＋ｚ≦２６である ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の制御磁化
   特性に優れたＦｅ基アモルファス磁心。
3. （３）アモルファス材料の板厚が２５μｍ以下であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記
   載の制御磁化特性に優れたＦｅ基アモルファス磁心。