KR20130103501A

KR20130103501A - 감소된 표면 돌출부를 갖는 강자성 비정질 합금 리본, 그 주조 방법 및 적용

Info

Publication number: KR20130103501A
Application number: KR1020137006064A
Authority: KR
Inventors: 에릭 에이 테이젠; 제임스 페로치; 유이치 오가와; 유지 마츠모토; 다이치 아주마; 류스케 하세가와
Original assignee: 메트글라스, 인코포레이티드; 히다찌긴조꾸가부시끼가이사
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2013-09-23
Also published as: EP2614509A1; US20120062351A1; JP6223826B2; CN103155054B; TWI512767B; HK1183966A1; WO2012033682A8; TW201225115A; JP2017206768A; WO2012033682A1; ES2802478T3; EP2614509B1; KR101837500B1; US8968490B2; CN103155054A; JP6346691B2; JP2013541642A; EP2614509A4

Abstract

강자성 비정질 합금 리본은 Fe _a Si _b B _c C _d (여기서, 80.5 ≤ a ≤ 83 at.%, 0.5 ≤ b ≤ 6 at.%, 12 ≤ c ≤ 16.5 at.%, 0.01 ≤ d ≤ 1 at.%이고, a + b + c + d = 100)로 표시되는 조성물 및 불순물을 갖는다. 상기 리본은 냉각 바디 표면 상에 1.1 N/m 이상의 표면 장력을 갖는 합금의 용융 상태로부터 주조되고; 상기 리본은 상기 냉각 바디 표면과 대향하는 리본 표면 돌출부를 가지고; 상기 돌출부 높이는 3 ㎛ 내지 상기 리본 두께의 4배이며, 상기 돌출부의 수는 주조 리본 길이의 1.5 m 이내에서 10개 미만이다. 상기 리본은 변압기 코어, 회전 기계, 전기 초크, 자기 센서 및 펄스 전원 장치에 적합하다.

Description

감소된 표면 돌출부를 갖는 강자성 비정질 합금 리본, 그 주조 방법 및 적용{FERROMAGNETIC AMORPHOUS ALLOY RIBBON WITH REDUCED SURFACE PROTRUSIONS, METHOD OF CASTING AND APPLICATION THEREOF}

본 발명은 변압기 코어, 회전 기계, 전기 초크, 자기 센서 및 펄스 전원 장치에 사용하기 위한 강자성 비정질 합금 리본, 및 그 리본의 제조 방법에 관한 것이다.

철 기반의 비정질 합금 리본은 AC 여기(excitation) 하에서 낮은 자기 로스를 포함하는 우수한 연자성(soft magnetic property)을 나타내고, 변압기, 모터, 발전기, 펄스 전력 발전기 및 자기 센서를 포함하는 에너지 관리 장치와 같은 에너지 효율적인 자기 장치에 적용되고 있다. 이러한 장치에서, 높은 포화 자기유도(saturation induction) 및 높은 열 안정성을 갖는 강자성 재료가 바람직하다. 또한, 재료의 제조가능성 및 원료 비용은 대규모 산업 용도에서 중요한 팩터이다. 비정질 Fe-B-Si 기반의 합금은 이러한 요건을 만족한다. 그러나, 이러한 비정질 합금의 포화 자기유도가 변압기와 같은 장치에 종래 사용된 결정성 실리콘 강의 포화 자기유도보다 낮기 때문에, 그 결과 비정질 합금 기반 장치가 다소 크다. 따라서, 보다 높은 포화 자기유도를 갖는 비정질 강자성 합금을 개발하기 위한 노력이 있었다. 하나의 접근은 철 기반의 비정질 합금에서 철 함량을 증가시키는 것이다. 그러나, 이것은 철 함량의 증가로 합금의 열 안정성이 저하(degrade)되므로, 간단하지 않다. 이러한 문제점을 완화하기 위해, Sn, S, C 및 P와 같은 원소가 첨가되었다. 예를 들어, 미국 특허 제5,456,770호('770 특허)는 비정질 Fe-Si-B-C-Sn 합금을 교시하며, 여기서 Sn의 첨가는 합금의 성형성 및 그 포화 자기유도를 증가시킨다. 미국 특허 제6,416,879호('879 특허)에서, 비정질 Fe-Si-B-C-P 시스템에서 P의 첨가는 증가된 Fe 함량으로 포화 자기유도를 증가시키는 것으로 교시하고 있다. 그러나, Fe-Si-B 기반의 비정질 합금에서 Sn, S 및 C와 같은 원소의 첨가는 주조 리본의 연성을 감소시키고, 와이드 리본(wide ribbon)의 제조를 어렵게 하며, '879 특허에 교시된 바와 같이 Fe-Si-B-C 기반의 합금에서 P의 첨가는 장기적인 열 안정성을 감소되게 하고, 결과적으로 자기 코어 로스를 수년 이내에 수십 퍼센트로 증가시키게 된다. 따라서, '770 특허 및 '879 특허에 교시된 비정질 합금은 실제로 그 용융 상태로부터 주조하여 제조되지 않았다.

변압기, 인덕터 등과 같은 자기 장치에 필요한 높은 포화 자기유도 이외에, 높은 B-H 방형비(squareness ratio) 및 낮은 보자력(coercivity, H_C)이 바람직하다(B는 자기 유도이고, H는 여기 자기장임). 그 이유는 이러한 자기 재료는 고도의 자기 연성(magnetic softness)을 가져서, 자화의 용이성을 갖기 때문이다. 이러한 자기 재료를 사용하는 자기 장치에서 자기 로스는 낮게 된다. 이러한 팩터를 인식하여, 본 발명자는 미국 특허 제7,425,239호에 설명된 바와 같이, 비정질 Fe-Si-B-C 시스템에서 특정 레벨로 Si:C의 비율을 선택함으로써, 리본 표면 상에 C 침전 층을 특정 두께로 유지해서, 높은 리본 연성과 함께 필요한 자기 특성이 달성되는 것을 알아내었다. 또한, 일본 공개 특허 제2009052064호에서는, 합금 시스템에 Cr 및 Mn의 첨가로 C 침전 층의 높이를 조절하여, 150℃의 장치 작동에서 150년까지 개선된 열 안정성을 나타내는, 높은 포화 자기유도 비정질 합금 리본이 제공된다. 그러나, 제조된 리본은 움직이는 냉각 바디 표면과 대향하는 리본 표면 상에 수많은 돌출부를 나타내었다. 돌출부의 전형적인 예는 도 1에 도시된다. 주조 노즐, 회전 휠 상의 냉각 바디 표면 및 최종 주조 리본의 기본 배열은 미국 특허 제4,142,571호에 설명되어 있다.

상기 돌출부의 특성 및 그 형성을 주위깊게 분석한 결과, 돌출부의 높이가 리본 두께의 4배를 초과하고/하거나 돌출부의 수가 리본의 길이 방향을 따라 1.5 m당 10개를 초과할 때, 리본 "패킹 팩터(packing factor; PF)"가 감소한다는 것을 알아내었다. 여기서, 패킹 팩터(PF)는 리본이 적층 또는 라미네이트될 때 리본의 효과적인 체적으로 정의된다. 작은 자기 부재가 필요한 경우, 적층 또는 라미네이트된 제품이 자기 부재에 사용되면, 높은 PF가 바람직하다.

따라서, 높은 포화 자기유도, 낮은 자기 로스, 높은 B-H 방형비, 높은 기계 연성, 높은 장기 열 안정성, 및 고도의 리본 제조가능성을 갖는 감소된 수의 리본 표면 돌출부를 나타내는 강자성 비정질 합금 리본에 대한 필요가 있으며, 이것이 본 발명의 목적이다. 보다 구체적으로, 주조 도중에 주조 리본 표면 품질에 대한 철저한 연구는 이하의 결과: 돌출부 높이가 리본 두께의 4배를 초과하거나 돌출부의 수가 1.5 m의 주조 리본 길이에 대해 10개를 초과할 때, 업계에서 요구되는 최소 패킹 팩터인 PF > 82 %를 충족하기 위해 주조는 종료되어야 한다는 것을 이끌어내었다. 일반적으로, 돌출부 높이 및 수는 주조 시간에 따라 증가하였다. 1.6 T 미만의 포화 자기유도(B_S)를 갖는 종래의 비정질 합금 리본에 대해, 돌출부 높이가 리본 두께의 4배를 초과하거나 돌출부의 수가 주조 리본의 1.5 m 길이당 10개로 증가하기 전에, 주조 시간은 약 500분이었다. B_S > 1.6 T를 갖는 비정질 합금 리본에 대해, 주조 시간은 종종 약 120분으로 감소되어서, 주조 종료 비율이 25%가 되었다. 따라서, 돌출부 형성의 원인을 명확하게 하고, 그것을 제어할 필요가 명백히 있고, 이것이 본 발명의 또 다른 측면이다.

본 발명의 양태에 따르면, 강자성 비정질 합금 리본은 Fe _a Si _b B _c C _d (여기서, 80.5 ≤ a ≤ 83 at.%, 0.5 ≤ b ≤ 6 at.%, 12 ≤ c ≤ 16.5 at.%, 0.01 ≤ d ≤ 1 at.%이고, a + b + c + d = 100)로 표시되는 조성물 및 불순물(incidental impurities)을 갖는 합금으로부터 주조된다. 상기 리본은 냉각 바디 표면(chill body surface) 상에 1.1 N/m 이상의 용융 합금 표면 장력을 갖는 합금의 용융 상태로부터 주조되고, 상기 리본은 리본 길이, 리본 두께, 및 상기 냉각 바디 표면과 대향하는 리본 표면을 가진다. 상기 리본은 상기 냉각 바디 표면과 대향하는 리본 표면 상에 형성되는 리본 표면 돌출부를 가지고, 상기 리본 표면 돌출부는 돌출부 높이 및 돌출부의 수에 대해 측정된다. 상기 돌출부 높이는 3 ㎛를 초과하고 상기 리본 두께의 4배 미만이며, 상기 돌출부의 수는 상기 리본 길이의 1.5 m 이내에서 10개 미만이다. 어닐링된 직선 스트립 형태의 리본은 1.60 T를 초과하는 포화 자기유도를 가지며, 60 Hz 및 1.3 T 유도 레벨에서 측정될 때 0.14 W/kg 미만의 자기 코어 로스(magnetic core loss)를 나타낸다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 리본은 b ≥ 166.5 × (100 - d) / 100 - 2a 및 c ≤ a - 66.5 × (100 - d) / 100의 관계에 따라, Si 함량 b 및 B 함량 c는 Fe 함량 a 및 C 함량 d와 관련되는 조성을 갖는다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 리본은 Fe의 최대 20 at.%가 Co에 의해 선택적으로 교체되고, Fe의 최대 10 at.%가 Ni에 의해 선택적으로 교체된다.

본 발명의 추가 양태에 따르면, 상기 리본은, 리본의 냉각 바디 면(chill body side) 상에 리본 표면 돌출부를 감소하기 위해, Cu, Mn 및 Cr 중 적어도 하나의 미량 원소(trace element)를 더 포함한다. 상기 미량 원소의 농도는 0.005 wt.% 내지 0.20 wt.%의 범위의 Cu, 0.05 wt.% 내지 0.30 wt.%의 범위의 Mn 및 0.01 wt.% 내지 0.2 wt.%의 범위의 Cr이다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 리본은 1,250℃ 내지 1,400℃의 온도에서 합금의 용융 상태로 주조된다. 바람직한 온도는 1,280℃ 내지 1,360℃의 범위이다.

본 발명의 추가 양태에 따르면, 상기 리본은 용융 합금-리본 인터페이스에서 5 vol.% 미만의 산소를 함유하는 환경 분위기에서 주조된다.

본 발명의 하나 이상의 양태에 따르면, 상기 용융 합금 표면 장력은 1.1 N/m 이상이다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 권취 자기 코어는 강자성 비정질 합금 리본 및 자기 코어를 포함하고, 상기 리본은 상기 자기 코어에 권취된다. 추가 양태에 따르면, 상기 권취 자기 코어는 변압기 코어이다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 권취 변압기 코어는, 리본의 길이 방향을 따라 인가된 자기장에서 어닐링된 이후, 0.3 W/kg 미만의 자기 코어 로스를 나타내며, 60 Hz 및 1.3 T 유도에서 0.4 VA/kg 미만의 여기 전력(exciting power)을 나타낸다.

본 발명의 추가 양태에 따르면, 상기 권취 자기 코어의 리본은 Fe _a Si _b B _c C _d (여기서, 81 ≤ a < 82.5 at.%, 2.5 < b < 4.5 at.%, 12 ≤ c ≤ 16 at.%, 0.01 ≤ d ≤ 1 at.%이고, a + b + c + d = 100)로 표시되는 화학 조성을 갖고 b ≥ 166.5 × (100 - d) / 100 - 2a 및 c ≤ a - 66.5 × (100 - d) / 100의 관계를 만족하는 합금으로부터 주조되고, 상기 합금은 Cu, Mn 및 Cr 중 적어도 하나인 미량 원소(trace element)를 더 포함한다. Cu 함량은 0.005-0.20 wt.%이고, Mn 함량은 0.05-0.30 wt.%이고, Cr 함량은 0.01-0.2 wt.%이다.

본 발명의 추가 양태에 따르면, 상기 권취 자기 코어의 리본은, 상기 리본의 길이 방향을 따라 인가된 자기장에서 어닐링되고, 0.25 W/kg 미만의 자기 코어 로스를 나타내며, 60 Hz 및 1.3 T 유도에서 0.35 VA/kg 미만의 여기 전력을 나타낸다. 상기 권취 변압기 코어는 300℃ 내지 335℃의 온도 범위에서 어닐링된다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 권취 변압기 코어의 코어는 1.5 T 내지 1.55 T의 유도 레벨까지 작동한다. 본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 코어는 도넛(toroidal) 형상 또는 반-도넛(semi-toroidal) 형상을 갖는다. 본 발명의 추가 양태에 따르면, 상기 코어는 스텝-랩 조인트(step-lap joint)를 갖는다. 본 발명의 하나 이상의 양태에 따르면, 상기 코어는 오버-랩 조인트(over-lap joint)를 갖는다.

본 발명의 추가 양태에 따르면, 강자성 비정질 합금 리본의 주조 방법은, Fe _a Si _b B _c C _d (여기서, 80.5 ≤ a ≤ 83 at.%, 0.5 ≤ b ≤ 6 at.%, 12 ≤ c ≤ 16.5 at.%, 0.01 ≤ d ≤ 1 at.%이고, a + b + c + d = 100)로 표시되는 조성물 및 불순물(incidental impurities)을 갖는 합금을 선택하는 단계; 냉각 바디 표면(chill body surface) 상에 1.1 N/m 이상의 용융 합금 표면 장력을 갖는 합금의 용융 상태로부터 주조되는 단계; 및 리본 길이, 리본 두께, 및 상기 냉각 바디 표면과 대향하는 리본 표면을 갖는 상기 리본을 얻는 단계를 포함한다. 상기 리본은 상기 냉각 바디 표면과 대향하는 리본 표면 상에 형성되는 리본 표면 돌출부를 가지고, 상기 리본 표면 돌출부는 돌출부 높이 및 돌출부의 수에 대해 측정된다. 상기 돌출부 높이는 3 ㎛를 초과하고 상기 리본 두께의 4배 미만이며, 상기 돌출부의 수는 상기 리본 길이의 1.5 m 이내에서 10개 미만이다. 어닐링된 직선 스트립 형태의 리본은 1.60 T를 초과하는 포화 자기유도를 가지며, 60 Hz 및 1.3 T 유도 레벨에서 측정될 때 0.14 W/kg 미만의 자기 코어 로스(magnetic core loss)를 나타낸다.

바람직한 실시예에 대한 이하의 상세한 설명 및 첨부된 도면을 참조할 때, 본 발명은 보다 완전하게 이해되고 추가의 장점이 명백해질 것이다.
도 1은, 이동 냉각 바디의 냉각 바디 표면과 대향하는 리본 표면 상에 종래의 돌출부를 나타내는 도면이다.
도 2는, 주조 리본의 주조 분위기 면에 대향하는 리본 표면 상에서 관찰된 파형(wavy) 패턴을 나타내는 도면이다. 도시된 양(λ)은 패턴의 파장이다.
도 3은, Fe-Si-B의 상 다이어그램(phase diagram) 상에서 용융 합금 표면 장력을 제공하는 다이어그램이다. 도시된 숫자는 N/m로 표시된 용융 합금 표면 장력을 나타낸다.
도 4는, 용융 합금-리본 인터페이스의 주변에서 산소 농도의 함수로서 용융 합금 표면 장력을 나타낸 그래프이다.
도 5는, 용융 합금 표면 장력의 함수로서 주조 리본의 1.5 m당 돌출부의 수를 나타내는 그래프이다.
도 6은, 오버-랩 조인트를 갖는 변압기 코어를 나타내는 다이어그램이다.
도 7은, 리본의 길이 방향을 따라 인가된 2,000 A/m의 자기장으로 1시간 동안 어닐링된 자기 코어에서, 비정질 Fe₈₁ _.7Si₂B₁₆C₀ _.3, Fe₈₁ _.7Si₃B₁₅C₀ _.3 및 Fe₈₁ _.7Si₄B₁₄C₀ _.3 합금 리본에 대해, 어닐링 온도의 함수로서 60 Hz 여기 및 1.3 T 유도에서의 여기 전력을 나타내는 그래프이다.
도 8은, 리본의 길이 방향을 따라 인가된 2,000 A/m의 자기장으로 1시간 동안 330℃에서 어닐링된 자기 코어에서, 비정질 Fe₈₁ _.7Si₂B₁₆C₀ _.3, Fe₈₁ _.7Si₃B₁₅C₀ _.3 및 Fe_81.7Si₄B₁₄C_0.3 합금 리본에 대해, 자기 유도(B_m)의 함수로서 60 Hz 여기에서의 여기 전력을 나타내는 그래프이다.

회전하는 냉각 바디 표면 상에 슬롯 노즐을 통해 배출된 용융 합금을 가지고, 미국 특허 제4,142,571호에 교시된 바와 같은 비정질 합금을 제조할 수 있다. 상기 냉각 바디 표면과 대향하는 리본 표면은 무광택이지만; 주조 분위기와 대향하는 표면인 그 반대면은 광택이 있으며, 용융 합금의 액체 특성을 나타낸다. 본 발명의 실시예에 대한 이하의 설명에서, 이러한 면을 주조 리본의 "광택 면(shiny side)"이라고도 한다. 주조 리본의 무광택 면 상에서 돌출부의 형성은 용융 합금의 표면 장력에 의해 영향을 받는다는 것을 알아내었다. 비정질 합금 리본 표면 상에 돌출부가 형성된 경우, 리본의 적층 또는 권취에 의해 형성된 자기 부품에서 리본 패킹 팩터가 감소한다. 따라서, 업계 요건을 충족하기 위해 낮은 레벨의 돌출부 높이가 유지되어야 한다. 한편, 돌출부 높이는 리본 주조 시간에 따라 증가해서, 주조 시간을 제한한다. 예를 들어, 1.6 T 미만의 포화 자기유도를 갖는 종래의 비정질 합금 리본의 경우, 리본 패킹 팩터가 예를 들어 변압기 코어 업계의 최소 수인 82%의 레벨로 감소하기 전의 주조 시간은 약 500분이었다. 지금까지 개발된 1.6 T보다 높은 포화 자기유도(B_s)를 갖는 비정질 자성 합금의 경우, 패킹 팩터에 필요한 82%을 위한 주조 시간은 약 120분이었다.

추가 관찰은, 돌출부 높이가 3 ㎛를 초과하고 리본 두께의 4배 미만이며, 돌출부의 수가 주조 리본의 1.5 m 이내에서 10개 미만이 되도록 주조가 행해질 때, 리본 주조 시간이 상당히 증가한다는 것을 나타내었다. 수많은 실험 시도 이후, 본 발명자는 용융 합금 표면 장력을 높은 레벨으로 유지하는 것이 돌출부 높이 및 돌출부의 발생 빈도를 감소하는데 중요하다는 것을 알아내었다.

용융 합금 표면 장력을 정량화하기 위해, Metallurgical and Materials Transactions, vol. 37B, pp. 445-456(published by Springer in 2006)로부터 이하의 식을 채용하였다.

σ = U ² G ³ ρ / 3.6 λ ²

식에서, U, G, ρ 및 λ는 각각 도 2에 나타낸 바와 같은 리본 표면의 광택 면 상에서 관찰된, 냉각 바디 표면 속도, 노즐과 냉각 바디 표면 사이의 갭, 합금의 질량 밀도 및 파형 패턴의 파장이다. 관찰된 파장(λ)은 0.5 mm 내지 2.5 mm의 범위였다.

본 발명자가 수행한 다음 단계는, 주조 비정질 리본의 포화 자기유도가 본 발명의 양태 중 하나인 1.60 T를 초과하는 화학 조성 범위를 알아낸 것이다. 이러한 요건을 충족하는 합금 조성은 Fe _a Si _b B _c C _d (여기서, 80.5 ≤ a ≤ 83 at.%, 0.5 ≤ b ≤ 6 at.%, 12 ≤ c ≤ 16.5 at.%, 0.01 ≤ d ≤ 1 at.%이고, a + b + c + d = 100)로 표시되며, 철(Fe), 페로실리콘(Fe-Si) 및 페로보론(Fe-B)과 같은 상업적 원료에서 일반적으로 불순물이 발견된다는 것을 알아내었다.

Si 및 B 함량의 경우, 본 목적을 달성하기 위해, 다음의 화학적 제한: b ≥ 166.5 × (100 - d) / 100 - 2a 및 c ≤ a - 66.5 × (100 - d) / 100이 보다 바람직하다는 것을 알아내었다. 또한, 불순물 및 의도적으로 첨가된 미량 원소의 경우, 주어진 함량 범위를 갖는 이하의 원소: 0.05-0.30 wt.%의 Mn, 0.01-0.2 wt.%의 Cr, 및 0.005-0.20 wt.%의 Cu가 바람직하다는 것을 알아내었다.

또한, 20 at.% 미만의 Fe은 Co에 의해 선택적으로 교체되고, 10 at.% 미만의 Fe은 Ni에 의해 선택적으로 교체되었다.

위에서 이전의 세 단락에서 주어진 조성 범위를 선택하는 이유는, 80.5 at.% 미만의 Fe 함량 "a"는 1.60 T 미만의 포화 자기유도 레벨이 되게 하고, 83 at%를 초과하는 "a"는 합금의 열 안정성 및 리본 성형성을 감소시키기 때문이다. 최대 20 at.% Co 및/또는 최대 10 at.% Ni에 의해 Fe을 교체하는 것은 1.60 T를 초과하는 포화 자기유도를 달성하는데 유리했다. Si는 0.5 at.%를 초과하고 6 at.% 미만에서, 리본 성형성을 개선하고 열 안정성을 향상시켰으며, 고안된 포화 자기유도 레벨 및 높은 B-H 방형비를 달성하였다. B는 12 at.%를 초과하고 16.5 at.% 미만에서 합금의 리본 성형성 및 포화 자기유도 레벨에 유리하게 기여하며, 그 농도 이상에서는 유리한 효과가 감소하였다. 이러한 발견을 도 3의 상 다이어그램에 요약하였고, 여기서 용융 합금 표면 장력이 1.1 N/m 이상인 영역 1 및 용융 합금 표면 장력이 1.1 N/m를 초과하는 영역 2가 명확하게 나타나 있다. 식 b ≥ 166.5 × (100 - d) / 100 - 2a 및 c ≤ a - 66.5 × (100 - d) / 100으로 표시되는 화학 범위는 도 3의 영역 2에 해당한다. 도 2에서 두꺼운 파선은 공융 조성(eutectic composition)에 해당하고, 얇은 파선은 영역 2의 화학 조성을 나타낸다.

C는 0.01 at.%를 초과하면 높은 B-H 방형비 및 높은 포화 자기유도를 달성하는데 유리하지만, 1 at.%를 초과하면 용융 합금의 표면 장력이 감소해서, 0.5 at.% 미만의 C가 바람직하다. 첨가된 미량 원소 중에서, Mn은 용융 합금의 표면 장력을 감소하고, 허용 농도 한도는 Mn < 0.3 wt.%이었다. 보다 바람직하게, Mn < 0.2 wt.%이었다. Fe 기반의 비정질 합금에서 Mn 및 C의 공존은 합금의 열 안정성을 개선하였고, (Mn+C) > 0.05 wt.%가 효과적이었다. Cr 또한 열 안정성을 개선하였고, Cr > 0.01 wt.%의 경우 효과적이지만, Cr > 0.2 wt.%의 경우 합금의 포화 자기유도를 감소시켰다. Cu는 Fe에 용해되지 않고, 리본 표면 상에 침전되는 경향이 있고, 용융 합금의 표면 장력을 증가시키는데 도움이 되며, Cu > 0.005 wt.%가 효과적이고 Cu > 0.02 wt.%가 보다 효과적이지만, Cu > 0.2 wt.%는 취성 리본이 되게 한다. Mo, Zr, Hf 및 Nb의 그룹으로부터 하나의 원소보다 하나 이상의 원소가 0.01-5.0 wt.%로 허용가능하다는 것을 알아내었다.

본 발명의 실시예에 따른 합금은 바람직하게 1,250℃ 내지 1,400℃의 용융 온도를 갖는다. 1,250℃ 미만에서, 노즐은 종종 플러그(plug)되고, 1,400℃ 초과에서 용융 합금의 표면 장력은 감소한다. 보다 바람직한 용융점은 1,280℃ 내지 1,360℃이었다.

본 발명자는, 주조 노즐 바로 아래의 주조 리본과 용융 합금 사이의 인터페이스에서 최대 5 vol.%의 농도를 갖는 산소 가스를 제공하여, 표면 돌출부를 더 감소할 수 있다는 것을 알아내었다. 도 4에 도시된 용융 합금 표면 장력 대 O₂ 농도의 데이터에 기초하여 O₂ 가스에 대한 상한을 결정하였으며, 도 4는 5 vol.%를 초과하는 산소 가스 농도의 경우, 용융 합금 표면 장력이 1.1 N/m 미만이 되는 것을 나타낸다. O₂ 가스 레벨, 용융 합금 표면 장력(σ), 표면 돌출부의 수(n) 및 자기 특성 사이의 관계는 표 2에 주어진다.

다음 단계는, 도 5에 도시된 용융 합금 표면 장력과 리본 표면 돌출부의 수를 상관시키는 것이었다. 이 도면은, 100 mm-170 mm의 폭 및 23-25 ㎛의 두께를 갖는 주조 리본에서 취해진 데이터로부터의 일반성을 그대로 표시하였으며, 용융 합금 표면 장력(σ)이 1.1 N/m 이하로 감소하면 표면 돌출부의 수가 증가한다는 것을 나타내었다. 또한, 표 1 내지 6에 나타낸 바와 같이, 주조 리본의 1.5 m당 돌출부의 수(n)는 σ ≥1.1 N/m의 경우 10개 미만이 되었다. σ = 1.25 N/m의 경우, 돌출부의 수는 제로(0)였다.

또한, 본 발명자는 리본 제조 방법에서 본 발명의 실시예에 따르면 10 ㎛ 내지 50 ㎛의 리본 두께를 얻는다는 것을 알아내었다. 10 ㎛ 미만인 두께의 리본을 형성하는 것은 어려웠고, 50 ㎛를 초과하는 리본 두께의 경우 리본의 자기 특성이 악화되었다.

리본 제조 방법은, 예 3에 나타낸 바와 같이 광범위한 비정질 합금 리본에 적용되었다.

가능한 많은 비정질 합금 리본을 검사하기 위해, 본 발명의 실시예에서 많은 비정질 합금을 테스트하고, 그 결과를 표 4, 5 및 6에 나타내었다. 이러한 표는, 본 발명의 실시예에 제시된 주조 비정질 합금 리본의 주어진 길이당 돌출부의 수 및 돌출부의 높이와 같은 물리적 범위를 기초로 한다.

본 발명자는 놀랍게도, 코어 재료의 포화 자기유도가 증가할 때 코어 로스가 일반적으로 증가한다는 예상과 대조적으로, 강자성 비정질 합금 리본은 낮은 자기 코어 로스를 나타내는 것을 발견하였다. 예를 들어, 스트립의 길이 방향을 따라 인가된 1,500 A/m의 자기장으로 320℃ 내지 330℃의 온도에서 어닐링되는, 본 발명의 실시예에 따른 강자성 비정질 합금 리본의 직선 스트립은, 60 Hz 및 1.3 T 유도에서 측정될 때 0.14 W/kg 미만의 자기 코어 로스를 나타내었다.

직선 스트립에서의 낮은 자기 코어 로스는 자기 리본을 권취하여 마련된 자기 코어에서 상응하게 낮은 자기 코어 로스를 의미한다. 그러나, 코어 권취 도중에 도입된 기계적 응력 때문에, 권취 코어는 항상 직선 스트립 형태에서보다 높은 자기 코어 로스를 나타낸다. 권취 코어의 코어 로스 대 직선 스트립의 코어 로스의 비율을 빌딩 팩터(building factor; BF)라 한다. 비정질 합금 리본을 기반으로 최적으로 설계된 상업용 변압기 코어의 경우, BF 값은 약 2이다. 낮은 BF 값은 분명히 바람직하다. 본 발명의 실시예에 따르면, 오버-랩 조인트를 갖는 변압기 코어는 본 발명의 실시예의 비정질 합금 리본을 사용하여 제조되었다. 제조되어 테스트된 코어의 치수가 도 6에 주어진다.

도 6의 구성을 갖는 자기 코어의 테스트 결과를 표 7 및 8에 요약한다. 가장 분명한 결과는, 예를 들어 300℃ 내지 340℃에서 어닐링된 변압기 코어에서 측정된 60 Hz 및 1.3 T 유도에서의 코어 로스는, 표 7에 나타낸 바와 같이 0.211 W/kg- 0.266 W/kg의 범위를 갖는다는 것이다. 이것은 동일한 60 Hz 여기 하에서 직선 스트립의 0.14 W/kg 미만의 코어 로스와 비교된다. 따라서, 이러한 변압기 코어의 BF 값은 1.5 내지 1.9의 범위였고, 이것은 종래의 BF 수인 2보다 상당히 낮다. 테스트된 변압기 코어 사이에 코어 로스 레벨이 대략 동일하지만, 높은 Si 함량을 갖는 합금은 이하의 2가지 유리한 특성을 나타내었다. 첫째, 표 7에 나타낸 바와 같이, 여기 전력이 낮은 경우의 어닐링 온도 범위는, 2 at.% Si를 함유하는 비정질 합금에서보다 3-4 at.% Si를 함유하는 비정질 합금에서 훨씬 넓었다. 이것은 도 7에 도시되어 있으며, 여기서 곡선 71, 72 및 73은 각각 2 at.% Si, 3 at.% Si 및 4 at.% Si를 함유하는 비정질 합금 리본에 해당한다. 변압기 코어와 같은 자기 코어 내의 여기 전력은, 여기 상태에서 자기 코어를 유지하는 실제 전력이기 때문에 중요한 팩터이다. 따라서, 여기 전력이 낮을수록 효율적인 변압기 작동에 좋다. 둘째, 표 8에 나타낸 바와 같이, 리본의 길이 방향을 따라 인가된 자기장으로 300℃ 내지 355℃의 온도 범위에서 어닐링된 3-4 at.% Si을 함유하는 비정질 합금 리본을 갖는 변압기 코어는, 여기 전력이 실온에서 급격히 증가하는 최대 1.5 내지 1.55 T의 유도 범위에서 작동하며, 반면에 2 at.% Si을 갖는 비정질 합금은 여기 전력이 2 at.% Si 기반의 코어에서 급격히 증가하는 약 1.45 T까지에서 작동하였다. 이러한 특성은 도 8에서 명확히 나타나며, 여기서 곡선 81, 82 및 83은 각각 2 at.% Si, 3 at.% Si 및 4 at.% Si를 함유하는 비정질 합금 리본에 해당한다. 이러한 차이는 변압기 크기를 감소할 때 중요하다. 작동 유도를 0.1 T로 점차 증가시킨 경우, 변압기 크기는 5-10% 감소할 수 있는 것으로 예측된다. 또한, 여기 전력이 낮은 경우, 변압기 품질이 개선된다. 이러한 기술적 이점에 비추어, 본 발명에 따른 조성을 갖는 변압기 코어를 테스트하였고, 그 결과는 Fe _a Si _b B _c C _d (여기서, 81 ≤ a < 82.5 at.%, 2.5 < b < 4.5 at.%, 12 ≤ c ≤ 16 at.%, 0.01 ≤ d ≤ 1 at.%이고, a + b + c + d = 100)로 표시되는 화학 조성을 갖고 b ≥ 166.5 × (100 - d) / 100 - 2a 및 c ≤ a - 66.5 × (100 - d) / 100의 관계를 만족하는 비정질 합금에서 최적의 변압기 성능이 달성된다는 것을 나타내었다.

예 1

본 발명의 실시예에 따른 화학 조성을 갖는 잉곳을 마련하고, 회전하는 냉각 바디 상의 1,350℃에서 용융 금속으로부터 주조하였다. 주조 리본은 170 mm의 폭 및 23 ㎛의 두께를 가졌다. 화학 분석은 리본이 0.10 wt.% Mn, 0.03 wt.% Cu 및 0.05 wt.% Cr을 함유하는 것을 나타내었다. 용융 합금과 주조 리본 사이의 인터페이스 주위로 CO₂ 가스 및 산소의 혼합물을 취입(blown)하였다. 용융 합금과 주조 리본 사이의 인터페이스 주위에서 산소 농도는 0.5 vol.%이었다. 식 σ = U ² G ³ ρ / 3.6 λ ² 을 이용하여 주조 리본의 광택 면 상에서 파형 패턴의 파장을 측정하여, 용융 합금 표면 장력(σ)을 결정하였다. 약 10분 동안 주조 리본 상에서, 리본의 길이 방향을 따라 1.5 m 이내에서의 리본 표면 돌출부 수를 측정하였고, 3 ㎛를 초과하는 돌출부 높이를 갖는 3개의 샘플에 대한 표면 돌출부의 최대 수(n)는 표 1에 주어진다. 모든 리본 샘플은 리본 두께의 4배 미만인 돌출부 높이를 가졌다. 스트립의 길이 방향을 따라 인가된 1500 A/m의 자기장으로 300℃ 내지 400℃에서, 리본으로부터 절단된 단일 스트립을 어닐링하였고, ASTM Standards A-932에 따라 열-처리 스트립의 자기 특성을 측정하였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다. 샘플 번호 1 및 2는 용융 합금 표면 장력, 주조 리본의 1.5 m당 표면 돌출부의 수, 포화 자기유도(B_s), 및 60 Hz 여기 및 1.3 T 유도에서의 자기 코어 로스(W_1.3/60)에 대한 본 발명 목적의 요건을 만족하였다. 비교 샘플 번호 1은 12개의 돌출부를 가져서, 본 발명의 실시예에서 요구하는 10개의 최소 수를 초과하였다.

[표 1]

예 2

O₂ 가스 농도를 0.1 vol.% 내지 20 vol.%(공기와 동등)로 변경한 것을 제외하고, 예 1에서와 동일한 주조 조건 하에서 Fe_81.7Si₃B₁₅C_0.3의 조성을 갖는 비정질 합금 리본을 주조하였다. 얻어진 자기 특성(B_s 및 W_1.3/60), 용융 합금 표면 장력(σ) 및 표면 결함의 평균 수(n)를 표 2에 나타낸다. 데이터는, 5 vol.%를 초과하는 산소 레벨이 용융 합금 표면 장력을 감소시킨 것, 즉 표면 돌출부 수를 증가시킨 것을 나타낸다.

[표 2]

예 3

리본 폭을 50 mm 내지 254 mm로 변경하고, 리본 두께를 15 ㎛ 내지 40 ㎛로 변경한 것을 제외하고, 예 1에서와 동일한 조건 하에서 Fe_81.7Si₃B₁₅C_0.3의 조성을 갖는 비정질 합금 리본을 주조하였다. 얻어진 자기 특성(B_s, W₁ _.3/60), 용융 합금 표면 장력(σ) 및 표면 돌출부의 수(n)를 표 3에 나타낸다.

[표 3]

예 4

예 1에 나타낸 비정질 합금 리본을 주조하기 위해, 표 5 및 6에 나타낸 화학 조성을 갖는 잉곳을 사용하였다. 0.5 vol.% O₂ 가스를 함유하는 분위기에서 주조를 수행하였다. 최종 리본은 23 ㎛의 두께 및 100 mm의 폭을 가졌다. 리본 표면 돌출부의 수 및 리본의 자기 특성은 예 1에서와 같이 결정하였고, 그 결과를 표 4에 나타낸다. 이들 예는 모두 본 발명의 실시예에 제시된 필요한 특성을 만족시켰다.

[표 4]

한편, 표 5에 나타낸 비정질 합금 리본을 제조하고, 표 4에서와 같이 조사하였지만, 본 발명의 실시예에 제시된 요건을 만족하지 못했다.

[표 5]

예 5

예 4에서와 같이, Cu 함유 Fe_81.7Si₃B₁₅C_0.3비정질 합금을 주조하였고, 테스트 결과를 표 6에 나타낸다. 샘플번호 16, 31 및 32는 본 발명의 실시예에 제시된 필요한 특성을 만족시켰다. 비교 샘플 중에서, 샘플 번호 12가 더 많은 표면 리본 돌출부(n)를 나타내었으며, 샘플 번호 13은 모든 요건을 만족시켰지만 취성(brittle)을 나타내었다.

[표 6]

예 6

Fe_81.7Si₂B₁₆C_0.3, Fe_81.7Si₃B₁₅C_0.3 및 Fe_81.7Si₄B₁₄C_0.3의 조성을 갖고 23 ㎛의 두께 및 170 mm의 폭을 갖는 비정질 합금 리본을, 도 6에 나타낸 치수를 갖는 자기 코어에 권취하였다. 변압기에 사용하기 위한 도 6의 코어는 업계에서 오버-랩 형식으로 알려져 있다. 리본의 길이 방향을 따라 인가된 2000 A/m의 자기장으로 330℃에서 코어를 어닐링하였다. ASTM Standards No.A-912에 따라, 코어 로스와 같은 자기 특성 및 여기 전력을 측정하였다. 테스트 결과를 표 7과 8 및 도 7과 8에 나타낸다.

[표 7]

[표 8]

300℃ 내지 350℃에서 어닐링된 예 6에 주어진 비정질 자성 합금을 사용하는 변압기 코어는 60 Hz 및 1.3 T 여기에서 0.3 W/kg 미만의 코어 로스를 나타내었고, 310℃ 내지 350℃에서 어닐링된 것은 0.4 VA/kg 미만의 여기 전력을 나타내었다. 3 at.% - 4 at.% Si을 함유하고 320℃ 내지 330℃에서 어닐링된 코어에서, 최적의 변압기 코어 성능을 얻었다. 이러한 코어의 경우, 3-4 at.%의 Si에 대한 바람직한 범위가 제공된다면, 0.25 W/kg 미만의 코어 로스, 및 60 Hz 및 1.3 T 유도에서 0.35 VA/kg 미만의 여기 전력이 얻어졌다. 또한, 3-4 at.% Si를 함유하는 코어는 60 Hz 및 1.5 T 유도에서 1.0 VA/kg 미만의 여기 전력을 나타내었고, 이것은 효율적인 변압기 작동에 바람직한 여기 전력 범위이다.

본 발명은 실시예를 나타내어 설명하고 있지만, 본 발명의 원리 및 사상을 벗어나지 않는 변경이 이러한 실시예에서 이루어질 수 있으며, 그 범위는 특허청구범위 및 이와 균등물을 포함한다는 것을 당업자는 이해할 것이다.

Claims

Fe _a Si _b B _c C _d (여기서, 80.5 ≤ a ≤ 83 at.%, 0.5 ≤ b ≤ 6 at.%, 12 ≤ c ≤ 16.5 at.%, 0.01 ≤ d ≤ 1 at.%이고, a + b + c + d = 100)로 표시되는 조성물 및 불순물(incidental impurities)을 갖는 합금을 포함하고,
냉각 바디 표면(chill body surface) 상에 1.1 N/m 이상의 용융 합금 표면 장력을 갖는 합금의 용융 상태로부터 주조되는, 강자성 비정질 합금 리본으로서,
상기 리본은 리본 길이, 리본 두께, 및 상기 냉각 바디 표면과 대향하는 리본 표면을 가지고;
상기 리본은 상기 냉각 바디 표면과 대향하는 리본 표면 상에 형성되는 리본 표면 돌출부를 가지고;
상기 리본 표면 돌출부는 돌출부 높이 및 돌출부의 수에 대해 측정되고;
상기 돌출부 높이는 3 ㎛를 초과하고 상기 리본 두께의 4배 미만이며, 상기 돌출부의 수는 상기 리본 길이의 1.5 m 이내에서 10개 미만이고;
어닐링된 직선 스트립 형태의 리본은 1.60 T를 초과하는 포화 자기유도를 가지며, 60 Hz 및 1.3 T 유도 레벨에서 측정될 때 0.14 W/kg 미만의 자기 코어 로스(magnetic core loss)를 나타내는,
강자성 비정질 합금 리본.
제1항에 있어서,
b ≥ 166.5 × (100 - d) / 100 - 2a 및 c ≤ a - 66.5 × (100 - d) / 100의 관계에 따라, Si 함량 b 및 B 함량 c는 Fe 함량 a 및 C 함량 d와 관련되는,
강자성 비정질 합금 리본.
제1항에 있어서,
Fe의 최대 20 at.%가 Co에 의해 선택적으로 교체되고, Fe의 최대 10 at.%가 Ni에 의해 선택적으로 교체되는,
강자성 비정질 합금 리본.
제1항에 있어서,
Cu, Mn 및 Cr으로 구성된 그룹에서 적어도 하나의 멤버(member)로부터 선택되는 미량 원소(trace element)를 더 포함하는,
강자성 비정질 합금 리본.
제4항에 있어서,
Cu 함량이 0.005 wt.% 내지 0.20 wt.%의 범위인,
강자성 비정질 합금 리본.
제4항에 있어서,
Mn 함량이 0.05 wt.% 내지 0.30 wt.%의 범위인,
강자성 비정질 합금 리본.
제4항에 있어서,
Cr 함량이 0.01 wt.% 내지 0.2 wt.%의 범위인,
강자성 비정질 합금 리본.
제1항에 있어서,
상기 리본은 1,250℃ 내지 1,400℃의 온도에서 합금의 용융 상태로 주조되는,
강자성 비정질 합금 리본.
제1항에 있어서,
상기 리본은 용융 합금-리본 인터페이스에서 5 vol.% 미만의 산소를 함유하는 환경 분위기에서 주조되는,
강자성 비정질 합금 리본.
제1항에 있어서,
상기 용융 합금 표면 장력은 1.1 N/m 이상인,
강자성 비정질 합금 리본.
제1항의 리본 및 자기 코어를 포함하고,
상기 리본은 상기 자기 코어에 권취되는,
권취 자기 코어.
제11항의 권취 자기 코어를 포함하고,
상기 권취 자기 코어는 변압기 코어인,
권취 변압기 코어.
제12항에 있어서,
리본의 길이 방향을 따라 인가된 자기장에서 어닐링되고,
0.3 W/kg 미만의 자기 코어 로스를 나타내며, 60 Hz 및 1.3 T 유도에서 0.4 VA/kg 미만의 여기 전력(exciting power)을 나타내는,
권취 변압기 코어.
제13항에 있어서,
리본의 길이 방향을 따라 인가된 자기장에서 300℃ 내지 335℃의 온도 범위에서 어닐링되는,
권취 변압기 코어.
제11항에 있어서,
상기 리본은 Fe _a Si _b B _c C _d (여기서, 81 ≤ a < 82.5 at.%, 2.5 < b < 4.5 at.%, 12 ≤ c ≤ 16 at.%, 0.01 ≤ d ≤ 1 at.%이고, a + b + c + d = 100)로 표시되는 화학 조성을 갖고 b ≥ 166.5 × (100 - d) / 100 - 2a 및 c ≤ a - 66.5 × (100 - d) / 100의 관계를 만족하는 합금을 기반으로 하고,
상기 합금은 Cu, Mn 및 Cr으로 구성된 그룹에서 적어도 하나의 멤버(member)로부터 선택되는 미량 원소(trace element)를 더 포함하며, Cu 함량은 0.005-0.20 wt.%이고, Mn 함량은 0.05-0.30 wt.%이고, Cr 함량은 0.01-0.2 wt.%인,
권취 자기 코어.
제15항에 있어서,
상기 리본은, 상기 리본의 길이 방향을 따라 인가된 자기장에서 어닐링되고, 0.25 W/kg 미만의 자기 코어 로스를 나타내며, 60 Hz 및 1.3 T 유도에서 0.35 VA/kg 미만의 여기 전력을 나타내는,
권취 자기 코어.
제16항에 있어서,
상기 리본은, 상기 리본의 길이 방향을 따라 인가된 자기장에서 300℃ 내지 335℃의 온도 범위에서 어닐링되는,
권취 자기 코어.
제13항에 있어서,
상기 코어는 1.5 T의 유도 레벨까지 작동하는,
권취 변압기 코어.
제13항에 있어서,
상기 코어는 도넛(toroidal) 형상 또는 반-도넛(semi-toroidal) 형상을 갖는,
권취 변압기 코어.
제13항에 있어서,
상기 코어는 스텝-랩 조인트(step-lap joint)를 갖는,
권취 변압기 코어.
제13항에 있어서,
상기 코어는 오버-랩 조인트(over-lap joint)를 갖는,
권취 변압기 코어.
Fe _a Si _b B _c C _d (여기서, 80.5 ≤ a ≤ 83 at.%, 0.5 ≤ b ≤ 6 at.%, 12 ≤ c ≤ 16.5 at.%, 0.01 ≤ d ≤ 1 at.%이고, a + b + c + d = 100)로 표시되는 조성물 및 불순물(incidental impurities)을 갖는 합금을 선택하는 단계;
냉각 바디 표면(chill body surface) 상에 1.1 N/m 이상의 용융 합금 표면 장력을 갖는 합금의 용융 상태로부터 주조되는 단계; 및
리본 길이, 리본 두께, 및 상기 냉각 바디 표면과 대향하는 리본 표면을 갖는 상기 리본을 얻는 단계를 포함하고,
상기 리본은 상기 냉각 바디 표면과 대향하는 리본 표면 상에 형성되는 리본 표면 돌출부를 가지고;
상기 리본 표면 돌출부는 돌출부 높이 및 돌출부의 수에 대해 측정되고;
상기 돌출부 높이는 3 ㎛를 초과하고 상기 리본 두께의 4배 미만이며, 상기 돌출부의 수는 상기 리본 길이의 1.5 m 이내에서 10개 미만이고;
어닐링된 직선 스트립 형태의 리본은 1.60 T를 초과하는 포화 자기유도를 가지며, 60 Hz 및 1.3 T 유도 레벨에서 측정될 때 0.14 W/kg 미만의 자기 코어 로스(magnetic core loss)를 나타내는,
강자성 비정질 합금 리본의 주조 방법.
제22항에 있어서,
b ≥ 166.5 × (100 - d) / 100 - 2a 및 c ≤ a - 66.5 × (100 - d) / 100의 관계에 따라, Si 함량 b 및 B 함량 c는 Fe 함량 a 및 C 함량 d와 관련되는,
강자성 비정질 합금 리본의 주조 방법.
제22항에 있어서,
Fe의 최대 20 at.%가 Co에 의해 선택적으로 교체되고, Fe의 최대 10 at.%가 Ni에 의해 선택적으로 교체되는,
강자성 비정질 합금 리본의 주조 방법.
제22항에 있어서,
Cu, Mn 및 Cr으로 구성된 그룹에서 적어도 하나의 멤버(member)로부터 선택되는 미량 원소(trace element)를 더 포함하는,
강자성 비정질 합금 리본의 주조 방법.
제25항에 있어서,
Cu 함량이 0.005 wt.% 내지 0.20 wt.%의 범위인,
강자성 비정질 합금 리본의 주조 방법.
제25항에 있어서,
Mn 함량이 0.05 wt.% 내지 0.30 wt.%의 범위인,
강자성 비정질 합금 리본의 주조 방법.
제25항에 있어서,
Cr 함량이 0.01 wt.% 내지 0.2 wt.%의 범위인,
강자성 비정질 합금 리본의 주조 방법.
제22항에 있어서,
상기 주조되는 단계는 1,250℃ 내지 1,400℃의 온도에서 수행되는,
강자성 비정질 합금 리본의 주조 방법.
제22항에 있어서,
상기 주조되는 단계는 용융 합금-리본 인터페이스에서 5 vol.% 미만의 산소를 함유하는 환경 분위기에서 수행되는,
강자성 비정질 합금 리본의 주조 방법.
제22항에 있어서,
상기 용융 합금 표면 장력은 1.1 N/m 이상인,
강자성 비정질 합금 리본의 주조 방법.
제22항의 리본을 자기 코어에 권취하는 단계를 포함하는,
권취 자기 코어의 제조 방법.
제32항에 있어서,
상기 권취 자기 코어는 권취 변압기 코어인,
권취 자기 코어의 제조 방법.
제32항에 있어서,
어닐링된 리본을 형성하기 위해, 리본의 길이 방향을 따른 자기장에서 자기 코어 내의 상기 리본을 어닐링하는 단계를 더 포함하며,
상기 어닐링된 리본은 0.3 W/kg 미만의 자기 코어 로스를 나타내며, 60 Hz 및 1.3 T 유도에서 측정될 때 0.4 VA/kg 미만의 여기 전력을 나타내는,
권취 자기 코어의 제조 방법.
제34항에 있어서,
상기 어닐링하는 단계는 리본의 길이 방향을 따라 인가된 자기장에서 300℃ 내지 335℃의 온도 범위에서 수행되는,
권취 자기 코어의 제조 방법.
제32항에 있어서,
상기 리본은 Fe _a Si _b B _c C _d (여기서, 81 ≤ a < 82.5 at.%, 2.5 < b < 4.5 at.%, 12 ≤ c ≤ 16 at.%, 0.01 ≤ d ≤ 1 at.%이고, a + b + c + d = 100)로 표시되는 화학 조성을 갖고 b ≥ 166.5 × (100 - d) / 100 - 2a 및 c ≤ a - 66.5 × (100 - d) / 100의 관계를 만족하는 합금으로부터 주조되고,
상기 합금은 Cu, Mn 및 Cr으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 멤버(member)인 미량 원소(trace element)를 더 포함하며, Cu 함량은 0.005-0.20 wt.%이고, Mn 함량은 0.05-0.30 wt.%이고, Cr 함량은 0.01-0.2 wt.%인,
권취 자기 코어의 제조 방법.
제34항에 있어서,
상기 어닐링하는 단계는 어닐링된 리본을 형성하기 위해, 리본의 길이 방향을 따라 인가된 자기장에서 수행되며,
상기 어닐링된 리본은 0.25 W/kg 미만의 자기 코어 로스를 나타내며, 60 Hz 및 1.3 T 유도에서 측정될 때 0.35 VA/kg 미만의 여기 전력을 나타내는,
권취 자기 코어의 제조 방법.
제37항에 있어서,
상기 코어는 상기 리본의 길이 방향을 따라 인가된 자기장에서 300℃ 내지 335℃의 온도 범위에서 어닐링되는,
권취 자기 코어의 제조 방법.
제37항에 있어서,
상기 코어는 1.5 T의 유도 레벨까지 작동하는,
권취 자기 코어의 제조 방법.
제34항에 있어서,
상기 코어는 도넛(toroidal) 형상 또는 반-도넛(semi-toroidal) 형상을 갖는,
권취 자기 코어의 제조 방법.
제34항에 있어서,
상기 코어는 스텝-랩 조인트(step-lap joint)를 갖는,
권취 자기 코어의 제조 방법.
제34항에 있어서,
상기 코어는 오버-랩 조인트(over-lap joint)를 갖는,
권취 자기 코어의 제조 방법.