JPS6328483B2 - - Google Patents
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- JPS6328483B2 JPS6328483B2 JP57022349A JP2234982A JPS6328483B2 JP S6328483 B2 JPS6328483 B2 JP S6328483B2 JP 57022349 A JP57022349 A JP 57022349A JP 2234982 A JP2234982 A JP 2234982A JP S6328483 B2 JPS6328483 B2 JP S6328483B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
- H01F3/04—Cores, Yokes, or armatures made from strips or ribbons
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/147—Alloys characterised by their composition
- H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
- H01F1/15316—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals based on Co
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
Description
本発明はCo基磁性非晶質合金薄帯をトロイダ
ル状に巻いた磁心を含み、角型ヒステリシス特性
を有し、且つ軟磁気特性の優れた巻鉄心に関する
ものである。 磁気移相器、磁気増幅器、直流電流検出器、磁
気変調器及び最近では磁気増幅器制御方式のスイ
ツチング・レギユレータなどには、例えば、異方
性50％Niパーマロイ、スーパーマロイ、方向性
ケイ素鋼などから成る巻鉄心が使用されている。
これら従来の巻鉄個々は、Ｂ−Ｈヒステリシスカ
ーブの角形性Br／B10が大きいことで知られてい
るが、近年Br／B10が大きいと同時に、より高周
波における鉄損を小さくするために、より小さな
抗磁力Hcを有する巻鉄心が求められている。 また、特に磁気増幅器制御方式のスイツチン
グ・レギユレータでは巻鉄心を数10KHz以上の高
周波で使用するが、従来の50Niパーマロイは抗
磁力Hcが0.1Oeと大きいため、コア損失が大きく
発熱が大きい。このため角形比Br／B10が50％Ni
パーマロイと同等で、且つHcのより小さな巻鉄
心が求められていた。また、従来の鉄心のうち、
特に50％Niパーマロイ、スーパーマロイ等のパ
ーマロイ系鉄心は、磁性材料の歪感受性が大きい
ために、運搬、輸送、巻線などの作業の際に発生
する機械的歪による磁気特性の劣化が著しく、巻
鉄心としての所要機能、電気的平衡を損うなど大
きな欠点を有している。加うるにこれら従来の巻
鉄心構成材料を製造するには、溶解、造塊、熱間
圧延、酸洗、冷間圧延などの複雑で周到な工程を
必要とするため、巻鉄心の価格を高価なものとし
ていた。 非晶質磁性合金薄帯をトロイダル状に巻いて形
成された巻鉄心であつて磁場中焼鈍処理を施した
ものは、米国特許第4116728号および米国特許第
4262233号に開示される。これら米国特許には、
磁場の印加方向は励磁方向或いは励磁方向に直角
な方向に選択し得ることが記載されている。具体
的組成例としては、Fe80，B20，Fe40Ni40P14B6，
Fe40Ni40B20が記載されている。 特開昭56−33461号公報には、角形比の小さい
巻鉄心が素材である非晶質合金薄帯の長手方向に
対して一定の角度を有する方向に印加した磁場内
での焼鈍処理により得られることが記載されてい
る。 特開昭51−77899号公報には磁心材料として非
晶質合金を用いることが記載されており、又、特
開昭57−24518号公報にはFe基非晶質合金薄帯を
トロイダル状に巻いて、電源ラインフイルタ用コ
イルとすることが記載されている。 特開昭56−81651号公報には、Co基磁性非晶質
合金にａ族，ａ族，ａ族，ａ族の元素を
添加することにより結晶化温度（Tx）を高める
ことが記述されている。 特開昭54−107825号公報には、Co基非晶質合
金にNb及びＶ，Ta，Ti，Zr，Cr，Mo，Ｗのう
ち１種以上を添加したものが開示される。 特開昭54−107827号には、Co基非晶質合金に
Ｖ，Ta，Ti，Zr，Cr，Ｗのうち１種以上を添加
したものが開示される。 本発明は、上記従来技術を基礎として、現用50
％Niパーマロイに比して角型比Br／B10は同等で
且つ抗磁力Hcの小さく、歪感受性、耐衝撃性に
優れ、より安価で高角型特性を現出させる熱処理
の極めて容易な巻鉄心を提供することを目的とす
る。 上記目的を達成するために本発明は、巻鉄心を
構成する高透磁率合金薄板として特定組成のCo
基非晶質合金薄板を用い、且つこれを励磁方向に
磁場中焼鈍を施したことを特徴とするものであ
る。 Co系非晶質合金は、一般に磁歪が零又は零に
近く、そのために急冷状態における磁気異方性が
小さくなる。角型ヒステリシス特性を現出させる
磁場中焼鈍時に外部磁場により磁化を一方向にそ
ろえることが容易なことにより磁歪の大きなFe
系非晶質合金に比して極めて容易に高い角型特性
を得ることが可能である。又、同様に磁歪が小で
あるために、現用50％Niパーマロイの約1/10及
びFe系非晶質合金の1/2以下の抗磁力Hcが得ら
れる。 従来、Co系非晶質合金は主として磁気ヘツド
用として用いられており、励磁方向に平行な磁場
中焼鈍により角型ヒステリシス特性を現出させ、
50％Niパーマロイ代替の巻鉄心用の磁気コアと
して用いた例は無い。 本発明者らは、Co100-a-bXaYb（式中、ＸはTi、
Zr、Hf、Ｖ、Nb、Ta、Cr、Mo、Ｗ、Mn、
Ru、Co、Ｙ、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、
Tb、Dyのうち１種または２種以上、ＹはＢ、
Ｃ、Al、Si、Ｐ、Geのうち１種または２種以上）
で示される非晶質合金、特に上記式において、０
≦ａ≦15、14≦ｂ≦30なる条件を満足する非晶質
合金を磁場中で焼なまし、冷却した巻鉄心を構成
すると高い角型比Br／B10と低い抗磁力Hcが同
時に得られることを見出し、本発明を完成したも
のである。 本発明において、非晶質形成元素であるＹ元素
の総和が14原子％（以下単に％と記す）未満或い
は30％を越えると、非晶質化そのものが困難とな
るため、14〜30％とする。非晶質形成元素として
は半金属元素、即ち、Ｃ、Si、Ｂ、Ｐ、Ge、Al
が知られているが熱的安定性及び靭性の点でSiと
Ｂの組合せが優れている。Ｃ、Ｐ、Ge、Bi、Al
を含んでいても特に本発明の効果を大きく損うこ
とはないが５％以下であることが望ましい。この
場合、特に耐環境条件例えば耐湿性、耐アルカリ
性を要する場合にはＢ量を10％未満にすることが
望ましいが７％未満では非晶質化が困難である。
更にこの場合Siの含有量は10％未満或いは20％を
越えると熱安定性が損われ、又Hcが大きくなり
好ましくない。 遷移金属元素Ｘは15％以上では磁気歪λsが10
×10-6以上となるため15％以下が好ましい。又
Fe、Ni、Mn以外の元素は15％以上の添加により
磁歪の値を零に近づけ、又非晶質形成能を向上さ
せる。Ｙ：Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、
Dyの一群は硬さを向上せしめると共に結晶化温
度を上げ熱間安定性を向上させる。 以上の組成範囲のCo基非晶質合金薄帯は励磁
方向（通常は薄帯長手方向）に磁場中焼鈍した後
に初期の角型特性は得られる。又、磁場中焼鈍の
際の外部磁界の波形は従来直流が一般的に採用さ
れているが半波整流及び交流（商用周波数）でも
効果はほとんど減じない。 以下実施例に基づき詳細に説明する。 実施例 １ （Co0.94Fe0.06）76.5Si14B9.5なる組成を有する５
mm巾Co系非晶質合金薄帯を外径35mmφ、内径25
mmφのトロイダル状に巻き巻鉄心とした。該巻鉄
心を50Oeの磁場中（磁場方向は円周方向）で320
℃×1Hの焼鈍を行つた後に直流磁気特性を測定
した。その結果をFe系非晶質合金による巻鉄心
及び現用50％Niパーマロイ、スーパーマロイに
よる巻鉄心との比較に於いて第１表及び第１図に
示す。なおFe系非晶質合金による巻鉄心は本発
明と同じ50Oeの磁場中で最適焼鈍を行つた時の
結果でFe71Ni10Si10B9であつた。
ル状に巻いた磁心を含み、角型ヒステリシス特性
を有し、且つ軟磁気特性の優れた巻鉄心に関する
ものである。 磁気移相器、磁気増幅器、直流電流検出器、磁
気変調器及び最近では磁気増幅器制御方式のスイ
ツチング・レギユレータなどには、例えば、異方
性50％Niパーマロイ、スーパーマロイ、方向性
ケイ素鋼などから成る巻鉄心が使用されている。
これら従来の巻鉄個々は、Ｂ−Ｈヒステリシスカ
ーブの角形性Br／B10が大きいことで知られてい
るが、近年Br／B10が大きいと同時に、より高周
波における鉄損を小さくするために、より小さな
抗磁力Hcを有する巻鉄心が求められている。 また、特に磁気増幅器制御方式のスイツチン
グ・レギユレータでは巻鉄心を数10KHz以上の高
周波で使用するが、従来の50Niパーマロイは抗
磁力Hcが0.1Oeと大きいため、コア損失が大きく
発熱が大きい。このため角形比Br／B10が50％Ni
パーマロイと同等で、且つHcのより小さな巻鉄
心が求められていた。また、従来の鉄心のうち、
特に50％Niパーマロイ、スーパーマロイ等のパ
ーマロイ系鉄心は、磁性材料の歪感受性が大きい
ために、運搬、輸送、巻線などの作業の際に発生
する機械的歪による磁気特性の劣化が著しく、巻
鉄心としての所要機能、電気的平衡を損うなど大
きな欠点を有している。加うるにこれら従来の巻
鉄心構成材料を製造するには、溶解、造塊、熱間
圧延、酸洗、冷間圧延などの複雑で周到な工程を
必要とするため、巻鉄心の価格を高価なものとし
ていた。 非晶質磁性合金薄帯をトロイダル状に巻いて形
成された巻鉄心であつて磁場中焼鈍処理を施した
ものは、米国特許第4116728号および米国特許第
4262233号に開示される。これら米国特許には、
磁場の印加方向は励磁方向或いは励磁方向に直角
な方向に選択し得ることが記載されている。具体
的組成例としては、Fe80，B20，Fe40Ni40P14B6，
Fe40Ni40B20が記載されている。 特開昭56−33461号公報には、角形比の小さい
巻鉄心が素材である非晶質合金薄帯の長手方向に
対して一定の角度を有する方向に印加した磁場内
での焼鈍処理により得られることが記載されてい
る。 特開昭51−77899号公報には磁心材料として非
晶質合金を用いることが記載されており、又、特
開昭57−24518号公報にはFe基非晶質合金薄帯を
トロイダル状に巻いて、電源ラインフイルタ用コ
イルとすることが記載されている。 特開昭56−81651号公報には、Co基磁性非晶質
合金にａ族，ａ族，ａ族，ａ族の元素を
添加することにより結晶化温度（Tx）を高める
ことが記述されている。 特開昭54−107825号公報には、Co基非晶質合
金にNb及びＶ，Ta，Ti，Zr，Cr，Mo，Ｗのう
ち１種以上を添加したものが開示される。 特開昭54−107827号には、Co基非晶質合金に
Ｖ，Ta，Ti，Zr，Cr，Ｗのうち１種以上を添加
したものが開示される。 本発明は、上記従来技術を基礎として、現用50
％Niパーマロイに比して角型比Br／B10は同等で
且つ抗磁力Hcの小さく、歪感受性、耐衝撃性に
優れ、より安価で高角型特性を現出させる熱処理
の極めて容易な巻鉄心を提供することを目的とす
る。 上記目的を達成するために本発明は、巻鉄心を
構成する高透磁率合金薄板として特定組成のCo
基非晶質合金薄板を用い、且つこれを励磁方向に
磁場中焼鈍を施したことを特徴とするものであ
る。 Co系非晶質合金は、一般に磁歪が零又は零に
近く、そのために急冷状態における磁気異方性が
小さくなる。角型ヒステリシス特性を現出させる
磁場中焼鈍時に外部磁場により磁化を一方向にそ
ろえることが容易なことにより磁歪の大きなFe
系非晶質合金に比して極めて容易に高い角型特性
を得ることが可能である。又、同様に磁歪が小で
あるために、現用50％Niパーマロイの約1/10及
びFe系非晶質合金の1/2以下の抗磁力Hcが得ら
れる。 従来、Co系非晶質合金は主として磁気ヘツド
用として用いられており、励磁方向に平行な磁場
中焼鈍により角型ヒステリシス特性を現出させ、
50％Niパーマロイ代替の巻鉄心用の磁気コアと
して用いた例は無い。 本発明者らは、Co100-a-bXaYb（式中、ＸはTi、
Zr、Hf、Ｖ、Nb、Ta、Cr、Mo、Ｗ、Mn、
Ru、Co、Ｙ、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、
Tb、Dyのうち１種または２種以上、ＹはＢ、
Ｃ、Al、Si、Ｐ、Geのうち１種または２種以上）
で示される非晶質合金、特に上記式において、０
≦ａ≦15、14≦ｂ≦30なる条件を満足する非晶質
合金を磁場中で焼なまし、冷却した巻鉄心を構成
すると高い角型比Br／B10と低い抗磁力Hcが同
時に得られることを見出し、本発明を完成したも
のである。 本発明において、非晶質形成元素であるＹ元素
の総和が14原子％（以下単に％と記す）未満或い
は30％を越えると、非晶質化そのものが困難とな
るため、14〜30％とする。非晶質形成元素として
は半金属元素、即ち、Ｃ、Si、Ｂ、Ｐ、Ge、Al
が知られているが熱的安定性及び靭性の点でSiと
Ｂの組合せが優れている。Ｃ、Ｐ、Ge、Bi、Al
を含んでいても特に本発明の効果を大きく損うこ
とはないが５％以下であることが望ましい。この
場合、特に耐環境条件例えば耐湿性、耐アルカリ
性を要する場合にはＢ量を10％未満にすることが
望ましいが７％未満では非晶質化が困難である。
更にこの場合Siの含有量は10％未満或いは20％を
越えると熱安定性が損われ、又Hcが大きくなり
好ましくない。 遷移金属元素Ｘは15％以上では磁気歪λsが10
×10-6以上となるため15％以下が好ましい。又
Fe、Ni、Mn以外の元素は15％以上の添加により
磁歪の値を零に近づけ、又非晶質形成能を向上さ
せる。Ｙ：Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、
Dyの一群は硬さを向上せしめると共に結晶化温
度を上げ熱間安定性を向上させる。 以上の組成範囲のCo基非晶質合金薄帯は励磁
方向（通常は薄帯長手方向）に磁場中焼鈍した後
に初期の角型特性は得られる。又、磁場中焼鈍の
際の外部磁界の波形は従来直流が一般的に採用さ
れているが半波整流及び交流（商用周波数）でも
効果はほとんど減じない。 以下実施例に基づき詳細に説明する。 実施例 １ （Co0.94Fe0.06）76.5Si14B9.5なる組成を有する５
mm巾Co系非晶質合金薄帯を外径35mmφ、内径25
mmφのトロイダル状に巻き巻鉄心とした。該巻鉄
心を50Oeの磁場中（磁場方向は円周方向）で320
℃×1Hの焼鈍を行つた後に直流磁気特性を測定
した。その結果をFe系非晶質合金による巻鉄心
及び現用50％Niパーマロイ、スーパーマロイに
よる巻鉄心との比較に於いて第１表及び第１図に
示す。なおFe系非晶質合金による巻鉄心は本発
明と同じ50Oeの磁場中で最適焼鈍を行つた時の
結果でFe71Ni10Si10B9であつた。
【表】
第１表より明らかなように本発明によるCo系
材料による巻鉄心の角型性は96％と極めて良好で
現用の50％Niパーマロイのそれの1/10以下であ
る。 又、Fe系非晶質合金薄帯からなる巻鉄心は磁
歪が大きく急冷状態での磁気異方性が大きく、磁
場中焼鈍の効きが悪く、且つHcが大きく本発明
の効果は明らかである。 以上実施例に示した如く、本発明によれば容易
に現用鉄心を上まわる特性を有する巻鉄心を得る
ことが可能で本発明の工学的意義は大である。
材料による巻鉄心の角型性は96％と極めて良好で
現用の50％Niパーマロイのそれの1/10以下であ
る。 又、Fe系非晶質合金薄帯からなる巻鉄心は磁
歪が大きく急冷状態での磁気異方性が大きく、磁
場中焼鈍の効きが悪く、且つHcが大きく本発明
の効果は明らかである。 以上実施例に示した如く、本発明によれば容易
に現用鉄心を上まわる特性を有する巻鉄心を得る
ことが可能で本発明の工学的意義は大である。
第１図は本発明によるCo系非晶質薄帯を用い
たコアとFe系材料との直流ヒステレシス曲線の
比較図。
たコアとFe系材料との直流ヒステレシス曲線の
比較図。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 組成式：Co100-a-b-cXaSibBc ただし、Ｘ：Ti、Ｖ、Cr、Mn、Fe、Ni、Zr、
Nb、Mo、Ru、Hf、Ta、Ｗ、
Ｙ、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、
Gd、Tb、Dyのうち１種又は２
種以上 ０≦ａ≦15（原子％） 10≦ｂ≦20（原子％） ７≦ｃ＜10（原子％） で表わされる組成を有するCo基軟磁性非晶質合
金薄帯をトロイダル状に巻いて、その円周方向に
印加する磁場中で焼鈍を施すことにより、直流ヒ
ステリシスカーブでの角形比Br／B10を85％以上
の値とすることを特徴とする巻鉄心の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57022349A JPS58139408A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | 巻鉄心の製造方法 |
| EP19830101409 EP0086485B1 (en) | 1982-02-15 | 1983-02-14 | Wound iron core |
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