JPS6267802A - Co基アモルファス磁心の製造方法 - Google Patents

Co基アモルファス磁心の製造方法

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JPS6267802A
JPS6267802A JP60208328A JP20832885A JPS6267802A JP S6267802 A JPS6267802 A JP S6267802A JP 60208328 A JP60208328 A JP 60208328A JP 20832885 A JP20832885 A JP 20832885A JP S6267802 A JPS6267802 A JP S6267802A
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    • C21D1/04General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering with simultaneous application of supersonic waves, magnetic or electric fields
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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に用いられている可飽和
リアクトル等に使用される経時変化が小さく、特に高周
波の制御磁化特性に優れた制御用アモルファス磁心に関
するものである。
従来の技術 従来、制御用磁心としては50%Niパーマロイや80
%Niパーマロイ巻磁心が主に使用されていたが、近年
、高周波磁気特性に優れたアモルファス巻磁心が望まれ
ている。
制御用磁心に適したアモルファス磁心としては、たとえ
ば特公昭fio −19125に開示されている(Fe
−1−Co)、、、、 −(Si、 B 、 P 、 
C)?、−、、材、(Feの含有量が3〜13%)や特
公昭58−1183に開示されているFe”o、l−4
o S’j、/4 ” f−M 材料等が知られている
。これらの材料の熱処理は、磁場中冷却熱処理や急冷(
空冷)熱処理等が行なわれており、冷却途中で温度を一
定に保持し、再び冷却するような多段の熱処理は行なわ
れていなかった。
発明が解決しようとする問題点 前記従来の材料を使用し、冷却中に温度を一定に保持せ
ず1段階に熱処理して製造した磁心は。
制御用磁心として重要な特性である制御磁化特性が高周
波、特に50k Hz以上で十分でない、すなわち50
 kHz以上の高周波で駆動しているスイッチング電源
用可飽和リアクトル等に使用した場合、コアゲインが十
分でなく、さらに温度温度上昇が激しいという問題点を
有する。このためリセット電流の増加や信頼性が低下す
るという問題点があった。
そこで本発明は、材料および熱処理方法を各種試験する
ことにより、高周波の制御磁化特性に優れたアモルファ
ス磁心を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明は片ロール法等の液体急冷法により作成した組成
式;  (C’7−a−b−c F eoLM n B
 M o (縣−x−yS r x Byで表わされ、 O≦a≦0.05.0.03≦b≦0.08.0.01
≦c≦0゜04.0.04≦b+c≦0.10 14≦x≦16.7.5≦y≦8.5   (at%)
の関係を有する組成のアモルファス合金からなる磁心を
キュリー温度以上で保持後、磁路方向に0゜10e以上
の交流あるいは直流の磁界を印加しながら、ステップ状
に温度を150℃以下にまで下げ、多段熱処理を行ない
制御磁化特性に優れたCO基アモルファス巻磁心とした
ものである。
本発明においてMnおよびMOは必須うの元素であり、
制御磁化特性および経時変化改善に大きな効果を有する
。この効果は磁心をキュリー温度以上で保持後、磁路方
向に0.10e以上の交流あるいは直流の磁界を印加し
ながら、ステップ状に温度を150℃以下まで下げ、多
段熱処理を行なった場合に最も顕著となる。また磁界の
強さは、少なくとも0.10e以上である必要があるが
、これは磁界が0.10e未満の場合に制御磁化特性改
善の効果が小さいためである。
ここで上記手段の熱処理を従来の熱処理と比較して説明
する。第1図は本発明による制御磁化特性に優れたアモ
ルファス磁心の熱処理パターン(a)と、従来の熱処理
パターン(b) 、 (c)を比較した図面である。
本発明による熱処理パターンはまず磁心をキュリー温度
以上に保持し、次に磁路方向に磁場をかけながら冷却し
、キュリー温度以下になった時点からステップ状に温度
を下げていくパターンである。
磁界はキュリー温度以上の温度であれ゛ばどの時点から
印加しても良く、ステップ状に温度を下げ始めるのはキ
ュリー温度以上からでも同様の効果が得られ、本発明と
は同一とみなせる。
(b)はキュリー温度以上の温度で保持後急冷する従来
の熱処理パターンであり、角形性が悪く制御磁化特性が
劣るだけでなく経時変化が大きいため実用的でない。
(c)は磁場をかけながらある温度で保持後一定速度で
冷却する従来のパターンであり、直流B−Hカーブの角
形性は上昇し、直流のB−Hカーブの保磁力は小さくな
るが、高周波の制御磁化特性が悪く好ましくない。
次に本発明の制御用磁心を評価するのに適した測定回路
を第2図により説明する。なお第3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2図に示すように、試料の磁心に町、N
c、 Nマ 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Rおよび、整流器りを介し
1周波af(周期Tp)の交流電源Egに接続されてい
る。 Egの価はゲート半周期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
ように大きな価に設定する。
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、十分大きな価のインダクタンスLcを通し
て直流電源Ecに接続し、拘束磁化条件の直流起磁力を
与えている。Nマは制御入力に対応するリセット磁束量
ΔφCIIM定用巻線で、平均値整流方式の交流電圧計
Vに接続されている。第4図に本測定回路により測定し
て得られる制m磁化曲線の模式図を示す。
Hrを逆数でわしβ、とおくとβo  =1 / Hr
制御用磁心としてはβ、大(Br小)のほど制御電流小
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α、と≧1<、     
   α、  = 1− Δ Bd/  Δ B鳳制御
用磁心としてはα、大(ΔBd/ΔBm  小)のほど
制御不能磁束密度が小さく特性が良いことになる。
α、とβ0 の積をGOで表わし、5pecific 
 coregainと呼ぶがCo=α、・β。
が大きいほど総合的にみて制御用磁心としてすぐれてい
ると判断できる。
第4図においてゲート磁界の最大値 H+w= Ml * iL(+5ax) / 1e−−
−−−−(1)1e;試料の平均磁路長 に対応する磁束密度の最大値Bmと制御磁界Hr= N
c * Ic/ le   −−−−−−(2)によっ
て決まる磁束密度のBcとの差の磁束密度量をΔBcm
とし、周期を〒pとすれば、Nマ回路の磁束電圧計Vの
読みはEマズf・Nマ・A・Bc重−−−−−(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−
ΔB特性を把握することが必要である。
ΔBd= Bm −Br  −−−−−−−−−−−−
(4)であり Evd cx: f 1INv* A 
e Bd  −−−−−−(5)である。
一方  Δ B  −Bcm  −ΔBd   −−−
−−−−−−−(f3)である。
制御用磁心としては第4図に示す第1象限の曲線が下側
にある方がよく、また第2象限の曲線が右側にありかつ
傾斜が急なものが良い。
実施例 実施例I MnとNoとを含む6種類のCO基アモルファス磁心を
キュリー温度以上に保持した後、磁路方向に108の交
流の磁界を印加しながら冷却し、キュリー温度以下から
、3段階のステップ状に温度を150℃以下まで熱処理
した。このようにして製造した磁心の50k Hzの5
pecific  core  gain  Coを第
1表に示した。なお比較のため、従来の材料を使用した
磁心を1段階に熱処理し、その従来例のCoを示した。
本発明のCO基アモルファス合金中のSiは、合金の鉄
損を低減するのに効果があるが、過多に含有されると合
金のキュリー温度(Tc)を下げ、角形比(Br/Bs
)を著しく低下させる0以上の様なことから、Sr含有
量は合金に望ましい特性を付与するために13〜16原
子%が望ましい、またB含有量については7.5原子%
より少ないと合金をアモルファス状態にすることがむず
かしく、逆に8.5原子%より多いと飽和磁束密度(B
s)の低下をもたらすので、7.5〜8.5原子%が望
ましくこの範囲内で実施した。
第1表 実施例2 本発明の材料を使用した5種類の磁心を、本発明のよう
に3段階にステップ状に熱処理し、さらに同組成の磁心
を従来のように1段階に熱処理して、熱処理の影響を調
べた。できあがった磁心の50kHzでのCoを測定し
、第2表に示す。
第2表 本発明の磁心の組成では、従来熱処理でもGOが従来材
より大きいが、本発明の熱処理を行なうことにより更に
Coが改善されており、本発明で行なっている熱処理が
非常に有効であることがわかる実施例3 Nn量すを変化させた(C:、!42−1F”o、o2
k”b MOo、o3”16  Si”Bアモルファス
磁心に対して本発明に用いる磁場中の3段階の熱処理を
行ない、さらに従来の磁場中熱処理を行なった。できた
磁心の50 kHzの5pecific  core 
 gain  CoのMn1b依存性を第5図に示す0
図中、Aは本発明の熱処理による。ものであり、Bは従
来熱処理によるものである。
第5図かられかるようにMn1bが0.03を越えると
GOが急激に大きくなり、制御用磁心として好ましくな
る。特に本発明に用いる多段の熱処理を行なった方(A
)が、GOが大きく優れている。ただしbが0.08を
越えるとリボンは、製造の際脆化してしまい好ましくな
い。
実施例4 Mofit Cを変化させた( Co  Fe  Mn
  No、 )7.  Si、。
鍔18−c  o、oaタ  σo’t’tB、アモル
ファス磁心に対して、本発明に用いる磁場中の3段階の
熱処理を行なった。できた磁心の50 kHzの5pe
cific  core  gain  CoのMn量
C依存性を第6図に示す。
第6図かられかるように14o量Cが0.01を越える
と急激にCoが大きくなり、制御用磁心として好ましい
傾向になる。ただしCが0.04を越えると、飽和磁束
密度がフェライト並以下になり好ましくない。
上記でCO基アモルファス合金中のMnJibとMO量
Cとの適正量について説明したが、Fe量aについては
次のことがいえる。 Co基アモルファス合金において
は、Coの一部をFeおよびMnで置換することにより
、磁歪λSが小さい磁心材料とすることができ、Caの
一部をFeで置換することにより、飽和磁束密度Bsを
増大させることができるが、Fe量aが0.05を越え
ると経時変化が大きくなるためaは0.05以下が望ま
しい。
実施例5 (C%、q3 F Z、、3M n、、、4 ) 7□
M o 、 S rtr 8g7モル77スを材料にし
、多段熱処理回数を変えて6個の磁心を製造した。でき
た磁心の50 kHzにおける5pecifccore
  gain  Coを測定し、第3表に示す。
第3表 第3表かられかるように、多段熱処理の回数が3回以上
になると、GOが特に大きくなり制御用磁心として好ま
しくなる。
実施例6 本発明の4種類の組成の材料を使用し、3段熱処理の各
ステップの保持時間を低い温度になるほど長くなるよう
にして磁心を製造した。この場合の保持時間は温度の高
いほうから順次10分、 80分、240分とした。ま
た比較のため同一組成の材料を使用し、3段熱処理の各
ステップの時間を一定(10分)にして磁心を製造した
。このように製造したアモルファス磁心の120℃の経
時変化率ΔG。
を測定し、第4表に示した。
ここでΔCoは(Co  −Co) / CoX 10
0と表わす、GO;初期値  Co  ; 10000
時間後の値第4表 と保持時間が長くなるように多段熱処理したほうが、経
時変化が改善されより好ましい。
実施例7 本発明の磁心と、従来の磁心との制御磁化特性(ΔB−
Hr特性、ΔBd−Ha特性)を比較するため、次の磁
心を製造してその制御磁化曲線を第7図に示した0本発
明の磁心Cは、(G o 、、q F e、、+ M 
n、、rN ool、4)7.  S + 、r By
を材料とし、3段熱処理とした。また従来の磁心り、E
は、それぞれ材料をCO’Io3Fer÷Nb  Si
  Bアモルファス、CO1’1.に;Fe4.!; 
”/ ”tt Broアl−68・04.ア モルファスとし、1段階の熱処理とした。
第7図かられかるように、本発明の磁心CのΔB−Hr
e性の曲線は磁心り、Eより右側によっており、制御M
i流が小さ〈従来の磁心より優れている。
一方、本発明の磁心CのΔBd−Ha特性の曲線は、磁
心り、Eより下側に位置しており、角形性が従来のもの
に比べて同等以上となっており、制御用磁心として優れ
ている。
発明の効果 本発明によれば、従来不十分であったCo基アモルファ
ス磁心の制御磁化特性が大幅に改善できるため、高周波
駆動のスイッチング電源の可飽和リアクトルに使用した
場合に、制御電流を小さくでき、磁心の温度上昇も低く
できる。また角形性も良いので制御性も良く経時変化も
小さくできる。
このため、磁気制御型スイッチング電源を高周波化し、
小型化することが可使となり、その効果は著しいもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) (b) (c)は本発明のアモルファス
磁心の熱処理パターンと従来のアモルファス磁心の熱処
理パターンを比較した図、第2図は制御磁化特性測定回
路を示した図、第3図は制御する際のB−Hカーブを模
式的に示した図、第4図は制御磁化特性のカーブを模式
的に示した図、第5図は(Ca、、、2.F e、、、
、♂nbNo、、、o3)76  S’tt ”1アモ
ルファス磁心の50kHzにおける5pecific 
 core  gain  CoのMn量す依存性を示
した図、第6図は(Co  Fe  Mn1’、91f
f−Co、Otr夕o、oり7M o c )、6Si
tr B 9アモルファス磁心の50kHzの5pec
ific  core  gain  CoのNo量C
依存性を示した図、第7図は本発明による磁心(Co 
 Fe  Mnθ37  qoL#0oj N %、o4 )ヮbs:t、Bqアモルファス磁心の
制御磁化曲線を従来の熱処理を行なったアモルファス磁
心の制御磁化曲線と比較した図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)組成式(Co_1_−_a_−_b_−_cFe
    _aMn_bMo_c)_1_0_0_−_x_−_y
    Si_xB_yで表わされ、 0≦a≦0.05、0.03≦b≦0.08、0.01
    ≦c≦0.04、0.04≦b+c≦0.10 14≦x≦16、7.5≦y≦8.5(at%)の関係
    を有する組成のアモルファス合金からなり、キュリー温
    度以上で保持後、磁路方向に0.10e以上の交流ある
    いは直流の磁界を印加しながら冷却し、キューリー温度
    以下から、ステップ状に温度を150℃以下まで下げ多
    段熱処理したことを特徴とするCo基アモルファス磁心
  2. (2)多段熱処理を少なくとも3段以上おこなったこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のCo基アモ
    ルファス磁心。
  3. (3)多段熱処理の各ステップの保持時間を低い温度に
    なるほど長くしたことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項ならびに第2項に記載のCo基アモルファス磁心。
JP60208328A 1985-08-20 1985-09-20 Co基アモルファス磁心の製造方法 Granted JPS6267802A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100736646B1 (ko) 2006-02-02 2007-07-09 한양대학교 산학협력단 코발트계 비정질 합금을 이용한 자기센서소자 및 이의제조방법

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