WO2019009311A1 - 巻磁心及び巻磁心の製造方法 - Google Patents

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WO2019009311A1
WO2019009311A1 PCT/JP2018/025280 JP2018025280W WO2019009311A1 WO 2019009311 A1 WO2019009311 A1 WO 2019009311A1 JP 2018025280 W JP2018025280 W JP 2018025280W WO 2019009311 A1 WO2019009311 A1 WO 2019009311A1
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atomic
alloy ribbon
temperature
amorphous alloy
heat transfer
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PCT/JP2018/025280
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東 大地
直輝 伊藤
ウィリアム ブラウン,ロバート
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日立金属株式会社
メトグラス・インコーポレーテッド
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C45/00Amorphous alloys
    • C22C45/02Amorphous alloys with iron as the major constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets 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
    • H01F1/14Magnets 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
    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24Magnetic cores
    • H01F27/25Magnetic cores made from strips or ribbons
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets

Definitions

  • the present invention relates to a wound core and a method of manufacturing the wound core.
  • Magnetic materials for cores used in transformers, reactors, choke coils, motors, noise suppression parts, laser power supplies, pulse power magnetic parts for accelerators, etc.
  • Silicon steel, ferrite, Fe-based amorphous alloy, Fe-based Nanocrystalline alloys, etc. are known.
  • a toroidal magnetic core wound magnetic core manufactured using, for example, an Fe-based amorphous alloy or an Fe-based nanocrystalline alloy is known (for example, Patent Documents 1 and 2).
  • a wound magnetic core composed of an amorphous alloy ribbon heat treatment and magnetic anisotropy are performed to relieve mechanical stress generated in the ribbon by winding and stress on the alloy ribbon generated at the time of quenching of the molten alloy.
  • the target magnetic characteristics were obtained by simultaneously performing the application of a magnetic field for application.
  • the amorphous alloy ribbon is stretched with a pin and heated at a rate exceeding 10 3 ° C / sec. and a method of cooling is disclosed at a rate greater than 10 3 ° C. / sec (e.g., Patent Document 3).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Publication No. 2006-310787
  • Patent Document 2 International Publication No. 2015/046140
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Publication No. 2013-511617
  • the amorphous alloy ribbon When heat treatment is performed on a wound body in which an amorphous alloy ribbon is wound, the amorphous alloy ribbon itself tends to become brittle. As a result, in particular, the widthwise end of the amorphous alloy ribbon tends to fall off.
  • the dropped ribbon end (piece) When the dropped ribbon end (piece) is immersed in the insulating oil as a component of a transformer (transformer) and is immersed in the insulating oil, it may scatter and diffuse into the insulating oil, thereby deteriorating the withstand voltage.
  • the heat transfer property is enhanced and the process is completed in a short time by maintaining the close contact state between the amorphous alloy ribbon and the roll-shaped heat transfer medium using Since at least two roller-shaped heat transfer media and the amorphous alloy ribbon adhere to each other during heat treatment (temperature increase and temperature decrease), stress associated with the curvature caused by the roller radius remains in the alloy ribbon.
  • stress associated with the curvature caused by the roller radius remains in the alloy ribbon.
  • core wound magnetic core
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances. That is, according to the embodiments of the present disclosure, the heat treatment is performed flatly on the amorphous alloy ribbon before winding, so that the embrittlement is suppressed and the amorphous alloy ribbon fragments are suppressed as compared with the conventional wound magnetic core in which the heat treatment is performed after winding. It is an object of the present invention to provide a wound magnetic core in which the dropout and scattering of the magnetic core are suppressed.
  • the amorphous alloy ribbon before winding is heat treated flatly, whereby the embrittlement is suppressed as compared with the conventional wound magnetic core in which the heat treatment is applied after winding, and the amorphous alloy is It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a wound core in which a wound core in which dropping and scattering of ribbon fragments are suppressed is manufactured.
  • the iron loss under the conditions of a frequency of 50 Hz and a magnetic flux density of 1.3 T, in which an amorphous alloy ribbon having a composition represented by the following composition formula (A) and having a cutting property is wound, is 0.3 W / It is a wound magnetic core which is kg or less.
  • composition formula (A) In the composition formula (A), a and b represent atomic ratios in the composition, and satisfy the following ranges, respectively.
  • c represents the atomic ratio of C to 100.0 atomic% of the total amount of Fe, Si and B, and satisfies the following range. 13.0 atomic% ⁇ a ⁇ 16.0 atomic% 2.5 atomic% ⁇ b ⁇ 5.0 atomic% 0.20 atomic% ⁇ c ⁇ 0.35 atomic% 79.0 atomic% ⁇ 100 ⁇ a ⁇ b ⁇ 83.0 atomic%
  • ⁇ 2> The wound magnetic core according to ⁇ 1>, wherein b satisfies the following range. 3.0 atomic% ⁇ b ⁇ 4.5 atomic% ⁇ 3>
  • ⁇ 5> preparing an amorphous alloy ribbon having a composition comprising Fe, Si, B, C, and unavoidable impurities; Maximum temperature in the range of 410 ° C. to 480 ° C. (temperature rising heat transfer medium, with the average temperature rising rate set to 50 ° C./second or more and less than 800 ° C./second while tensioning the amorphous alloy ribbon at 5 MPa to 100 MPa) Heating the amorphous alloy ribbon to a temperature), The temperature of the amorphous alloy ribbon is raised under the tensile stress of 5 MPa to 100 MPa while the amorphous alloy ribbon is stretched at an average temperature decrease rate of 150 ° C./sec or more and less than 600 ° C./sec.
  • Cooling to a temperature Winding an amorphous alloy ribbon having a composition represented by the following composition formula (A) to form a wound magnetic core; Including The temperature raising in the temperature raising step and the temperature lowering in the temperature lowering step are performed by running the amorphous alloy ribbon in a stretched state and bringing the running amorphous alloy ribbon into contact with the heat transfer medium.
  • the contact surface of the heat transfer medium for raising the temperature of the traveling amorphous alloy ribbon and the contact surface of the heat transfer medium for lowering the temperature of the traveling amorphous alloy ribbon are arranged in a plane (preferably in the same plane) , A method of manufacturing a wound core.
  • composition formula (A) In the composition formula (A), a and b represent atomic ratios in the composition, and satisfy the following ranges, respectively.
  • c represents the atomic ratio of C to 100.0 atomic% of the total amount of Fe, Si and B, and satisfies the following range. 13.0 atomic% ⁇ a ⁇ 16.0 atomic% 2.5 atomic% ⁇ b ⁇ 5.0 atomic% 0.20 atomic% ⁇ c ⁇ 0.35 atomic% 79.0 atomic% ⁇ 100 ⁇ a ⁇ b ⁇ 83.0 atomic%
  • ⁇ 6> The method for manufacturing a wound core according to ⁇ 5>, wherein the average temperature rising rate is 60 ° C./s to 760 ° C./s and the average temperature falling rate is 190 ° C./s to 500 ° C./s. It is. ⁇ 7> The method according to ⁇ 5> or ⁇ 6>, in which b is a range described below. 3.0 atomic% ⁇ b ⁇ 4.5 atomic% ⁇ 8> The method according to any one of ⁇ 5> to ⁇ 7>, wherein 100-a-b satisfies the following range.
  • the embrittlement is suppressed as compared to the conventional wound core in which heat treatment is applied after winding.
  • the heat treatment in a plane is performed on the amorphous alloy ribbon before winding, thereby making the embrittlement as compared with the conventional wound core in which the heat treatment is performed after winding.
  • the present invention provides a method of manufacturing a wound core, in which a wound magnetic core is produced which is suppressed and in which falling-off and scattering of amorphous alloy ribbon fragments are suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an in-line annealing apparatus used for producing an amorphous alloy ribbon.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing a heat transfer medium of the in-line annealing apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG.
  • FIG. 4 is a schematic plan view showing a modification of the heat transfer medium.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view showing an example of a magnetic core.
  • amorphous alloy ribbon (hereinafter, also simply referred to as “alloy ribbon”) means a long alloy ribbon containing an amorphous phase.
  • a numerical range represented using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as the lower limit value and the upper limit value.
  • the upper limit value or the lower limit value described in a certain numerical value range may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of the other stepwise description numerical value range in the numerical value range described stepwise in the present disclosure.
  • the upper limit value or the lower limit value described in a certain numerical range may be replaced with the value shown in the example.
  • step is not limited to an independent step, and can be used as long as the intended purpose of the step is achieved even if it can not be clearly distinguished from other steps. include.
  • the content ratio (atomic%) of each element of iron (Fe), boron (B) and silicon (Si) is the content ratio when the total of Fe, B and Si is 100 atomic%.
  • the content ratio (atomic%) of carbon (C) is a content ratio to a total amount of 100.0 atomic% of Fe, Si and B.
  • “100-ab” indicating the content ratio of Fe includes, for example, at least one element selected from the group consisting of Nb, Mo, V, W, Mn, Cr, Cu, P, and S.
  • unavoidable impurities may also be included.
  • the content of the unavoidable impurities is preferably in the range of 1 atomic% or less.
  • the wound magnetic core of the present disclosure has a composition represented by the following composition formula (A), has a cutting property, and has an iron loss of 0.3 W / kg at a frequency of 50 Hz and a magnetic flux density of 1.3 T. It is a winding body which wound the amorphous alloy ribbon which is the following.
  • composition formula (A) In the composition formula (A), a and b represent atomic ratios in the composition, and satisfy the following ranges, respectively.
  • c represents the atomic ratio of C to 100.0 atomic% of the total amount of Fe, Si and B, and satisfies the following range. 13.0 atomic% ⁇ a ⁇ 16.0 atomic% 2.5 atomic% ⁇ b ⁇ 5.0 atomic% 0.20 atomic% ⁇ c ⁇ 0.35 atomic% 79.0 atomic% ⁇ 100 ⁇ a ⁇ b ⁇ 83.0 atomic%
  • the wound magnetic core of the present disclosure has a specific metal composition, and has a core loss of 0.3 W / kg or less at a frequency of 50 Hz and a magnetic flux density of 1.3 T as a magnetic property. That is, since the heat treatment is performed flatly on the amorphous alloy ribbon before winding, the embrittlement is further suppressed compared to the conventional wound magnetic core formed by winding the alloy ribbon subjected to the heat treatment after winding. And the falling off and scattering of the amorphous alloy ribbon fragments are further suppressed.
  • the core loss is preferably 0.3 W / kg or less, more preferably less than 0.3 W / kg, at a magnetic flux density of 1.1 T to 1.3 T under a frequency of 50 Hz.
  • the core loss of the wound iron core of the present disclosure is 0.3 W / kg or less and preferably 0.25 W / kg or less under the conditions of a frequency of 50 Hz and a magnetic flux density of 1.3 T.
  • the core loss is preferably as low as possible, and the lower limit of the core loss is preferably 0.05 W / kg, and may be more than 0.05 W / kg.
  • the iron loss is obtained by winding 10 primary windings and 2 secondary windings around the produced wound magnetic core, and exciting with each excitation of the magnetic flux density of 1.1 T to 1.5 T at a frequency of 50 Hz.
  • a power meter 2533 manufactured by Yokogawa Electric Corporation can be used as the power meter.
  • the wound magnetic core of the present disclosure is provided with a cutting property.
  • a cutting property means that the alloy ribbon can be cut with scissors.
  • the cuttability is a first brittleness index indicating the degree of embrittlement of the amorphous alloy ribbon. Specifically, when cutting with a cutting tool (for example, scissors) that cuts the alloy ribbon with two blades, it is divided substantially linearly and the broken part that is not a straight line is 5% or less of the total cutting size Rated by a cutting tool.
  • a 180 ° bending test as a second brittleness index.
  • the 180 ° bending test is evaluated by bending the alloy ribbon 180 ° and visually observing whether or not a break occurs in the bent portion of the alloy ribbon.
  • the case of bending with the shiny side of the alloy ribbon (free solidification surface at the time of casting) outward and the case of bending with the non-bright side of the alloy ribbon (the surface on the side in contact with the cooling roll at the time of casting) outside Evaluation results may differ.
  • a third brittleness index there is a tearability evaluation by a tear test. In the evaluation by a tear test, it is evaluated by the "fragility code" specified in JIS C 2534 (2017). The index of "fragility code" indicates that smaller numbers are less brittle.
  • the atomic ratio (atomic%) x of Fe in the composition formula (A) is determined by "100-abc".
  • Fe is a main component of the amorphous alloy ribbon and is a main element that determines the magnetic properties.
  • “100-ab” indicating the content ratio of Fe includes, for example, at least one element selected from the group consisting of Nb, Mo, V, W, Mn, Cr, Cu, P, and S.
  • unavoidable impurities may also be included. It is preferable that the content of this unavoidable impurity is contained in the range of 1 atomic% or less.
  • “100 ⁇ a ⁇ b” (atomic%) is 79.0 or more, preferably 80.5 or more, and more preferably 81.0 or more.
  • the upper limit of "100-a-b” is determined according to a and b and is 83.0 or less. Among the above, it is preferable that “100-a-b” particularly satisfy the following range. 80.5 atomic% ⁇ 100 ⁇ a ⁇ b ⁇ 83.0 atomic%
  • the atomic ratio a of B in the composition formula (A) is 13.0 atomic% or more and 16.0 atomic% or less.
  • B has the function of stably maintaining the amorphous state and the function of suppressing embrittlement of the amorphous alloy ribbon after heat treatment in the amorphous alloy ribbon.
  • the atomic ratio a of B preferably satisfies the following range. 14.0 atomic% ⁇ a ⁇ 16.0 atomic%
  • the atomic ratio b of Si in the composition formula (A) is 2.5 atomic percent or more and 5.0 atomic percent or less.
  • Si has the function of raising the crystallization temperature of the amorphous alloy ribbon and forming a strong surface oxide film.
  • b when b is 2.5 atomic% or more, the above-described function of Si is effectively expressed. Therefore, heat treatment at higher temperatures is possible.
  • the saturation magnetic flux density B s of the amorphous alloy ribbon is improved, and the amorphous alloy when heat treated is performed. Suppress the embrittlement of the ribbon.
  • the atomic ratio b of Si preferably satisfies the following range. 3.0 atomic% ⁇ b ⁇ 4.5 atomic%
  • the atomic ratio c of C in the composition formula (A) is 0.20 atomic percent or more and 0.35 atomic percent or less.
  • the space factor of the alloy ribbon is improved by adding C (carbon) to the composition of the Fe-B-Si based amorphous alloy ribbon. The reason is considered to be that the addition of C further improves the flatness of the surface of the alloy ribbon.
  • the preferable range of the atomic ratio c of C is 0.23 atomic% or more and 0.30 atomic% or less.
  • the amorphous alloy ribbon in the wound core of the present disclosure has a low coercive force (H c ).
  • the coercivity of the amorphous alloy ribbon forming the wound magnetic core is 1.0 A / m or less, preferably 0.8 A / m or less. If the coercivity is less than 1.0 A / m, lower hysteresis loss results in a core with lower core loss in cores made from amorphous alloy ribbons.
  • the magnetic flux density (B 80, B 800 ) and the coercive force (H c ) are values determined using a direct current magnetization measuring device SK110 (manufactured by Metron Giken Co., Ltd.).
  • B 80 is a value determined at a magnetic field intensity of 80 A / m using the direct current magnetization measuring device SK110
  • B 800 is a value determined at a magnetic field intensity of 800 A / m using the direct current magnetization measuring device SK110.
  • the coercivity (H c ) is a value determined from a hysteresis curve measured at a magnetic field strength of 800 A / m.
  • the amorphous alloy ribbon preferably has a thickness of 20 ⁇ m to 30 ⁇ m. When the thickness is 20 ⁇ m or more, mechanical strength of the amorphous alloy ribbon is secured, and breakage of the amorphous alloy ribbon piece is suppressed.
  • the thickness of the amorphous alloy ribbon is more preferably 22 ⁇ m or more. In addition, when the thickness is 30 ⁇ m or less, a stable amorphous state can be obtained in the cast amorphous alloy ribbon.
  • An amorphous alloy ribbon having a composition of Fe, Si, B, C, and unavoidable impurities is used for the wound magnetic core of the present disclosure described above, and an amorphous alloy ribbon having a composition represented by the composition formula (A) is used.
  • the method is not particularly limited as long as it is a method of winding to produce the above-described wound magnetic core, and any manufacturing method may be selected.
  • the wound core of the present disclosure may be, for example, one in which an amorphous alloy ribbon is wound continuously, or one in which a plurality of amorphous alloy ribbons cut to a length of one or more turns may be wound.
  • the step of preparing an amorphous alloy ribbon having a composition of preferably Fe, Si, B, C, and unavoidable impurities (hereinafter also referred to as “alloy ribbon preparation step”), of the wound magnetic core of the present disclosure.
  • the amorphous alloy ribbon is raised to a maximum reach temperature in the range of 410 ° C. to 480 ° C. with an average temperature rising rate of 50 ° C./sec or more and 800 ° C./sec or less while the amorphous alloy ribbon is stretched under a tensile stress of 5 MPa to 100 MPa.
  • the amorphous alloy ribbon heated in a tensioned state of 5 MPa to 100 MPa under tension of the amorphous alloy ribbon is heated at an average temperature lowering rate of 150.degree.
  • a step of lowering the temperature from the highest achieved temperature to the temperature of the temperature lowering heat transfer medium at a temperature of not less than 600 ° C./second (hereinafter also referred to as “temperature lowering step”) And winding the amorphous alloy ribbon having a composition represented by the following composition formula (A) obtained through the temperature raising and the temperature lowering to form a wound magnetic core, and
  • the temperature raising in the temperature raising step and the temperature lowering in the temperature lowering step are performed by running the amorphous alloy ribbon in a stretched state and bringing the running amorphous alloy ribbon into contact with the heat transfer medium.
  • the contact surface of the heat transfer medium for raising the temperature of the moving amorphous alloy ribbon and the contact surface of the heat transfer medium for lowering the temperature of the moving amorphous alloy ribbon are each disposed on a flat surface.
  • Manufacture of the core of the core Particularly preferably, two contact surfaces of the contact surface between the amorphous alloy ribbon and the temperature rising heat transfer medium and the contact surface between the amorphous alloy ribbon and the temperature lowering heat transfer medium are disposed in the same plane.
  • Composition formula (A) The details and preferred embodiments of a, b and c in the composition formula (A) are as described above.
  • the heat treatment is performed on the amorphous alloy ribbon before forming into the shape of the wound magnetic core to form the conventional toroidal shape (that is, forming the wound magnetic core) Is unnecessary, so that the embrittlement of the amorphous alloy ribbon is suppressed, and the falling off and scattering of the amorphous alloy ribbon can be prevented. Furthermore, since the heat treatment after forming into a toroidal shape is a process requiring time in the manufacturing process of an amorphous core, the heat treatment after forming into a toroidal shape (rolling a ribbon to form a winding core) is unnecessary. To improve productivity.
  • an alloy ribbon having a specific metal composition is subjected to heat treatment by applying a specific tensile stress in a longitudinal direction of the alloy ribbon at a specific temperature profile (heating rate, maximum reaching temperature, cooling rate).
  • the embrittlement of the alloy ribbon is suppressed, and excellent magnetic properties can be obtained. Further, by applying a tensile stress, magnetic anisotropy can be imparted in the longitudinal direction (casting direction) of the amorphous alloy ribbon.
  • the contact surface of the heat transfer medium for raising the temperature of the traveling amorphous alloy ribbon and the contact surface of the heat transfer medium for lowering the temperature of the traveling amorphous alloy ribbon are disposed on the same plane, thereby making the amorphous alloy
  • the ribbon is heat treated in a planar form (flat form). For this reason, when producing a laminated magnetic core (core) by cutting an amorphous alloy ribbon after heat treatment and stacking flat alloy ribbons in particular, it is possible to suppress deterioration of magnetic properties due to deformation of the alloy ribbon. Further, even in the case of producing a wound magnetic core (core) by winding the alloy ribbon after heat treatment, as illustrated in FIG.
  • a region in which the plane formed by winding and laminating the alloy ribbon is a plane
  • the deterioration of the magnetic characteristics can be suppressed to a low level. Therefore, even if the magnetic characteristics are degraded at the curved portions at the four corners (four corner portions in FIG. 5), the alloy ribbon is heated compared to the heat treatment in the state of having a curvature in heating and cooling the alloy ribbon. Deterioration of the magnetic characteristics due to deformation can be suppressed.
  • the contact surface of the amorphous alloy ribbon and the temperature rising heat transfer medium and the contact surface of the temperature lowering heat transfer medium be disposed in the same plane and contact in a planar state.
  • the method of manufacturing an amorphous alloy ribbon of the present disclosure includes the steps of preparing an amorphous alloy ribbon having a composition of Fe, Si, B, C, and unavoidable impurities.
  • the amorphous alloy ribbon can be manufactured by a known method such as a liquid quenching method in which a molten alloy is jetted out to a cooling roll rotating in an axial direction.
  • the step of preparing the amorphous alloy ribbon does not necessarily have to be the step of manufacturing the amorphous alloy ribbon, and may be a step of simply preparing the amorphous alloy ribbon manufactured in advance.
  • the step of preparing the amorphous alloy ribbon may include preparing a winding of the amorphous alloy ribbon.
  • the production of the amorphous alloy ribbon can be performed, for example, by a known method such as a liquid quenching method (single roll method, double roll method, centrifugal method, etc.).
  • a liquid quenching method single roll method, double roll method, centrifugal method, etc.
  • the single roll method is a manufacturing method which is relatively simple and capable of stable production, and has excellent industrial productivity.
  • the method for producing an amorphous alloy ribbon according to the present disclosure when the amorphous alloy ribbon is stretched under a tensile stress of 5 MPa to 100 MPa, is in the range of 410 ° C. to 480 ° C. with an average heating rate of 50 ° C./sec or more and less than 800 ° C./sec. Heating the amorphous alloy ribbon to a maximum ultimate temperature of
  • the amorphous alloy ribbon is heated while the average temperature rising rate of the manufactured amorphous alloy ribbon is suppressed to less than 800 ° C./second, after selecting a constant composition. Thereby, both the magnetic properties and the resistance to embrittlement can be achieved. By stretching, good magnetic properties can be obtained by heat treatment at high temperature for a short time.
  • the heat treatment may be performed by any method.
  • the temperature of the amorphous alloy ribbon may be raised by bringing the amorphous alloy ribbon into contact with a heat transfer medium (a temperature rising heat transfer medium in this process) while traveling in a stretched state.
  • the maximum temperature reached in the case of heat treatment in contact with the temperature rising heat transfer medium is the temperature of the temperature rising heat transfer medium.
  • running in a stretched state means that the amorphous alloy ribbon runs continuously in a state in which a tensile stress is applied. The same applies to the temperature lowering step.
  • the tensile stress applied to the amorphous alloy ribbon is in the range of 5 MPa to 100 MPa, preferably 10 MPa to 75 MPa, and more preferably 20 MPa to 50 MPa.
  • the tensile stress is 5 MPa or more, magnetic anisotropy can be imparted to the manufactured amorphous alloy ribbon.
  • rupture of an amorphous alloy ribbon can be suppressed as tensile stress is 100 Mpa or less.
  • the tensile stress of the stretched amorphous alloy ribbon is controlled by a traveling control mechanism in a device (for example, an in-line annealing device described later) which causes the alloy ribbon to continuously travel, and the tension controlled by the traveling control mechanism It is obtained as a value divided by the area (width ⁇ thickness).
  • the average temperature rising rate is preferably 50 ° C./sec or more and less than 800 ° C./sec, more preferably 60 ° C./sec to 760 ° C./sec, and 100 ° C./sec to 400 ° C./sec. More preferable.
  • the ribbon temperature (the temperature of the amorphous alloy ribbon before heating, generally room temperature (20 ° C. to 30 ° C.)) measured by a radiation thermometer at a point 10 mm upstream from the entrance of the heating chamber 20 in the traveling direction.
  • the temperature can be set to 25 ° C.
  • the in-line annealing apparatus is a continuous process including a temperature raising step to a temperature lowering (cooling) step for a long amorphous alloy ribbon from the unwinding roll to the winding roll.
  • Apparatus performing an in-line annealing process which performs the heat treatment process.
  • the temperature of the temperature rising heat transfer medium is preferably adjusted to 410 ° C to 480 ° C.
  • the amorphous alloy ribbon is heated to a maximum reach temperature of 410 ° C. to 480 ° C.
  • the highest ultimate temperature is the same as the temperature of the temperature rising heat transfer medium.
  • the temperature of the temperature rising heat transfer medium and the “maximum reached temperature” are temperatures measured by installing a thermocouple on the surface of the temperature rising heat transfer medium with which the alloy ribbon contacts.
  • the maximum temperature reached during heat treatment is set to 410 ° C. or higher. That is, the embrittlement of the amorphous alloy ribbon of the present disclosure is suppressed even after the heat treatment in the temperature range in which the highest achieved temperature is 410 ° C. or higher.
  • the maximum temperature reached during heat treatment of the amorphous alloy ribbon of the present disclosure is set to 480 ° C. or less.
  • the coercive force (H c ) exceeds 1.0 A / m, making it difficult to obtain excellent magnetic properties. . That is, as described above, embrittlement is suppressed and excellent magnetic characteristics (low coercivity) can be obtained by setting the maximum reach temperature at the time of heat treatment to 410 ° C. to 480 ° C.
  • the alloy ribbon be drawn from the heat transfer medium side to increase the degree of contact between the alloy ribbon and the heat transfer medium to raise the temperature.
  • the heat transfer medium may have a suction hole on the contact surface with the alloy ribbon, and the alloy ribbon may be sucked and adsorbed on the surface having the suction hole of the heat transfer medium by vacuum suction at the suction hole.
  • the contact of the heat transfer medium of the alloy ribbon is improved, the temperature is easily raised, and the adjustment of the temperature rising rate is facilitated.
  • the temperature of the amorphous alloy ribbon may be held for a certain period of time on the heat transfer medium.
  • the average temperature-fall rate is 150 ° C./sec or more and 600 ° C. while the amorphous alloy ribbon heated in the above-described temperature raising step is stretched with a tensile stress of 5 MPa to 100 MPa. The temperature is lowered to the temperature-falling heat transfer medium temperature as the above-described maximum temperature as less than 1 second.
  • any method may be used as long as the amorphous alloy ribbon can be adjusted to the above-mentioned average temperature lowering rate and the temperature can be lowered to the temperature lowering heat transfer medium temperature.
  • the amorphous alloy ribbon may be cooled by bringing the amorphous alloy ribbon into contact with a heat transfer medium (temperature reduction heat transfer medium in the present step) while traveling in a stretched state.
  • the tensile stress applied to the amorphous alloy ribbon is in the range of 5 MPa to 100 MPa, preferably 10 MPa to 75 MPa, and more preferably 20 MPa to 50 MPa, as in the temperature raising step.
  • the tensile stress is 5 MPa or more, magnetic anisotropy can be imparted to the manufactured amorphous alloy ribbon.
  • rupture of an amorphous alloy ribbon can be suppressed as tensile stress is 100 Mpa or less.
  • the tensile stress of the stretched amorphous alloy ribbon is controlled by the travel control mechanism in a device (for example, an in-line annealing device described later) which causes the alloy ribbon to travel continuously as described above, and the tension controlled by the travel control mechanism is It is determined as a value divided by the cross-sectional area (width x thickness) of the alloy ribbon.
  • the temperature of the temperature-falling heat transfer medium is preferably a temperature range of 200 ° C. or less.
  • the temperature-decreasing heat transfer medium temperature refers to the temperature reached when the temperature is lowered in this step, and may be a temperature such as 200 ° C., 150 ° C., 100 ° C., or room temperature (eg, 20 ° C.) It can be set.
  • the “temperature lowering heat transfer medium temperature” is a temperature measured by installing a thermocouple on the surface of the temperature rising heat transfer medium with which the alloy ribbon contacts.
  • a constant composition is selected, and after passing through the temperature raising step, the average temperature lowering rate is further suppressed to less than 600 ° C. to lower the temperature of the amorphous alloy ribbon. This makes it possible to achieve both excellent magnetic properties and suppression of embrittlement.
  • the average temperature lowering rate is preferably 190 ° C./second to 600 ° C./second, and more preferably 200 ° C./second to 500 ° C./second, for the same reason as described above.
  • the temperature ( maximum achieved temperature) of the temperature rising heat transfer medium (heating plate 22 in FIG.
  • the temperature difference between the temperature of the medium (the cooling plate 32 in FIG. 1) and the temperature is determined by dividing it by the time (seconds) from the point of leaving the temperature raising heat transfer medium to the point of leaving the temperature lowering heat transfer medium.
  • the uppermost cooling chamber is a first cooling chamber, and the cooling chamber downstream of the first cooling chamber is a second).
  • the average temperature drop rate (maximum temperature and first temperature drop heat transfer medium temperature in the (first) cooling is a value obtained by dividing by the time (seconds) from the time when the amorphous alloy ribbon is separated from the temperature rising heat transfer medium to the time when it is separated from the first temperature lowering heat transfer medium.
  • a plate, a twin roll, etc. are mentioned as a heat transfer medium used at said temperature rising process and temperature-falling process.
  • the material of the heat transfer medium include copper, copper alloys (bronze, brass, etc.), aluminum, iron, iron alloys (stainless steel etc.), and the like.
  • copper, a copper alloy, or aluminum is preferable because it has a high thermoelectric coefficient (heat transfer coefficient).
  • the heat transfer medium may be plated with Ni, Ag or the like.
  • the cooling method may be a method in which the alloy ribbon is separated from the heat transfer medium for heating and then exposed to the air for cooling, but in order to control the cooling rate, the alloy ribbon is forcibly cooled using a cooler Is preferred.
  • a cooler a contact-type cooler that cools by bringing the temperature of the above-mentioned heat transfer medium into contact with the alloy ribbon at, for example, 200 ° C. or less is preferable.
  • the heat transfer medium may have a suction hole on the contact surface with the alloy ribbon, and the alloy ribbon may be sucked and adsorbed on the surface having the suction hole of the heat transfer medium by vacuum suction at the suction hole. Thereby, the contact property of the heat transfer medium of the alloy ribbon is improved, the temperature is easily lowered, and the adjustment of the temperature decrease rate is facilitated.
  • a heat transfer medium When using a heat transfer medium at the time of temperature drop, it is preferable to separate the alloy ribbon heated in the temperature raising step from the heat transfer medium in the temperature rising step to lower the temperature of the alloy ribbon.
  • a non-contact type cooler may be used which cools by sending cold air to the alloy ribbon as a cooler. From the viewpoint of the temperature lowering rate of the alloy ribbon, an embodiment using a contact type cooler in which the temperature of the heat transfer medium is brought into contact with the alloy ribbon at a temperature of 100 ° C. or less to lower the temperature is preferable.
  • the heat transfer medium the same heat transfer medium as that usable in the temperature raising step can be used.
  • temperature drop from the temperature raising step can be easily performed continuously.
  • the contact of the alloy ribbon with the heat transfer medium is performed at an average temperature decrease rate of 150 ° C./s or more and less than 600 ° C./s when the temperature is lowered from the highest temperature reached in the temperature raising step to the temperature decrease heat transfer medium temperature.
  • the contact surface of the heat transfer medium (temperature rising heat transfer medium) for raising the temperature of the traveling amorphous alloy ribbon, and the heat transfer medium for lowering the temperature of the traveling amorphous alloy ribbon
  • the contact surfaces of the heat medium are preferably arranged in a planar state, and it is more preferable that the contact surfaces in the planar state be arranged in the same plane. By arranging the contact surfaces in the planar state on the same plane, it is easier to continuously lower the temperature from the heating step.
  • the manufacture of the amorphous alloy ribbon used in the wound magnetic core of the present disclosure is preferably carried out using an in-line annealing apparatus shown in FIGS. 1 to 4, which has a heating chamber and a cooling chamber.
  • the in-line annealing apparatus 100 includes an unwinding roller 12 (unwinding device) which unwinds the alloy ribbon 10 from the wound body 11 of the alloy ribbon and an alloy ribbon unwound from the unwinding roller 12.
  • a cooling plate (heat transfer medium) 32 for cooling the alloy ribbon 10 heated by the heating plate 22, and the alloy ribbon 10 cooled by the cooling plate 32 are wound up
  • a take-up roller 14 take-up device
  • the traveling direction of the alloy ribbon 10 is indicated by an arrow R.
  • the winding body 11 of the alloy ribbon is set to the unwinding roller 12.
  • the alloy ribbon 10 is unwound from the wound body 11 of the alloy ribbon.
  • the unwinding roller 12 itself may have a rotation mechanism (for example, a motor), and the unwinding roller 12 may not have a rotation mechanism. Even when the unwinding roller 12 itself does not have a rotation mechanism, it is interlocked with the winding operation of the alloy ribbon 10 by the winding roller 14 described later, and the alloy from the wound body 11 of the alloy ribbon set in the unwinding roller 12 The ribbon 10 is unwound.
  • the heating plate 22 includes a first flat surface 22S on which the alloy ribbon 10 unwound from the unwinding roller 12 travels in contact.
  • the heating plate 22 heats the alloy ribbon 10 traveling on the first flat surface 22S through the first flat surface 22S while being in contact with the first flat surface 22S. Thereby, the traveling alloy ribbon 10 is stably and rapidly heated.
  • the heating plate 22 is connected to a heat source (not shown), and is heated to a desired temperature by the heat supplied from the heat source.
  • the heating plate 22 may be provided with a heat source inside the heating plate 22 itself instead of being connected to the heat source or in addition to being connected to the heat source.
  • Examples of the material of the heating plate 22 include stainless steel, Cu, a Cu alloy, an Al alloy, and the like.
  • the heating plate 22 is accommodated in the heating chamber 20.
  • the heating chamber 20 may be provided with a heat source for controlling the temperature of the heating chamber separately from the heat source for the heating plate 22.
  • the heating chamber 20 has an opening (not shown) through which the alloy ribbon enters or exits on each of the upstream side and the downstream side in the traveling direction (arrow R) of the alloy ribbon 10.
  • the alloy ribbon 10 enters the heating chamber 20 through the inlet which is the upstream opening, and exits the heating chamber 20 through the outlet which is the downstream opening.
  • the cooling plate 32 includes a second flat surface 32S which travels while the alloy ribbon 10 contacts.
  • the cooling plate 32 cools the alloy ribbon 10 traveling on the second flat surface 32S via the second flat surface 32S while being in contact with the second flat surface 32S.
  • the cooling plate 32 may have a cooling mechanism (for example, a water cooling mechanism) or may not have a special cooling mechanism.
  • a cooling mechanism for example, a water cooling mechanism
  • Examples of the material of the cooling plate 32 include stainless steel, Cu, a Cu alloy, an Al alloy, and the like.
  • the cooling plate 32 is accommodated in the cooling chamber 30.
  • the cooling chamber 30 may have a cooling mechanism (for example, a water cooling mechanism), but may not have a special cooling mechanism. That is, the aspect of the cooling by the cooling chamber 30 may be water cooling or air cooling.
  • the cooling chamber 30 has openings (not shown) through which the alloy ribbon enters and exits on the upstream side and the downstream side of the traveling direction (arrow R) of the alloy ribbon 10, respectively.
  • the alloy ribbon 10 enters the cooling chamber 30 through the inlet which is the upstream opening, and exits from the cooling chamber 30 through the outlet which is the downstream opening.
  • the take-up roller 14 is provided with a rotation mechanism (for example, a motor) that pivots in the direction of the arrow W.
  • the rotation of the take-up roller 14 causes the alloy ribbon 10 to be taken up at a desired speed.
  • the in-line annealing apparatus 100 includes a guide roller 41, a dancer roller 60 (one of tensile stress adjusting devices), a guide roller 42, along the traveling path of the alloy ribbon 10, between the unwinding roller 12 and the heating chamber 20. And a pair of guide rollers 43A and 43B. Adjustment of the tensile stress is also performed by the operation control of the unwinding roller and the 12 winding roller 14.
  • the dancer roller 60 is provided movably in the vertical direction (the direction of the double-sided arrow in FIG. 1). By adjusting the vertical position of the dancer roller 60, the tensile stress of the alloy ribbon 10 can be adjusted. The same applies to the dancer roller 62.
  • the alloy ribbon 10 unwound from the unwinding roller 12 is guided into the heating chamber 20 via the guide roller and the dancer roller.
  • the in-line annealing apparatus 100 includes a pair of guide rollers 44A and 44B and a pair of guide rollers 45A and 45B between the heating chamber 20 and the cooling chamber 30.
  • the alloy ribbons 10 exiting the heating chamber 20 are guided into the cooling chamber 30 via these guide rollers.
  • the in-line annealing apparatus 100 includes a pair of guide rollers 46A and 46B, a guide roller 47, a dancer roller 62, a guide roller 48, and a guide along a traveling path of the alloy ribbon 10 between the cooling chamber 30 and the take-up roller 14.
  • the roller 49 and the guide roller 50 are provided.
  • the dancer roller 62 is provided movably in the vertical direction (the direction of the double-sided arrow in FIG. 1). By adjusting the vertical position of the dancer roller 62, the tensile stress of the alloy ribbon 10 can be adjusted.
  • the alloy ribbons 10 leaving the cooling chamber 30 are guided to the take-up roller 14 via the guide roller and the dancer roller.
  • guide rollers disposed on the upstream side and the downstream side of the heating chamber 20 position the alloy ribbon 10 in order to bring the alloy ribbon 10 into full contact with the first plane of the heating plate 22. Has the ability to adjust.
  • guide rollers disposed on the upstream side and the downstream side of the cooling chamber 30 position the alloy ribbon 10 so that the alloy ribbon 10 and the second flat surface of the cooling plate 32 are in full contact. Has the ability to adjust.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing the heating plate 22 of the in-line annealing apparatus 100 shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG.
  • a plurality of openings 24 are provided in the first plane (that is, the contact surface with the alloy ribbon 10) of the heating plate 22.
  • Each opening 24 constitutes one end of the through hole 25 penetrating the heating plate 22.
  • the plurality of openings 24 are two-dimensionally arranged over the entire contact area with the alloy ribbon 10.
  • the specific arrangement of the plurality of openings 24 is not limited to the arrangement shown in FIG.
  • the plurality of openings 24 are preferably arranged two-dimensionally over the entire contact area with the alloy ribbon 10 as shown in FIG.
  • the shape of the opening 24 is a long shape having parallel portions (two parallel sides).
  • the longitudinal direction of the opening 24 is perpendicular to the direction of movement of the alloy ribbon 10.
  • the shape of the opening 24 is not limited to the shape shown in FIG. 2, and any shape such as a long shape other than the shape shown in FIG. 2, an elliptical shape (including a circular shape), a polygonal shape (eg, rectangular), etc. The shape can be applied.
  • the opening 24 of the heating plate 22 of the traveling alloy ribbon 10 is formed by evacuating the internal space of the through hole 25 with a suction device (for example, a vacuum pump) (not shown) (see arrow S). It can suction to the provided 1st plane 22S.
  • a suction device for example, a vacuum pump
  • the traveling alloy ribbon 10 can be more stably brought into contact with the first flat surface 22S of the heating plate 22.
  • the through holes 25 penetrate the heating plate 22 from the first plane 22S to the plane opposite to the first plane 22S.
  • the through hole may penetrate from the first flat surface 22S to the side surface of the heating plate 22.
  • FIG. 4 is a schematic plan view showing a modified example (heating plate 122) of the heating plate in the present embodiment.
  • the heating plate 122 is divided into three regions (regions 122A to 122C) in the traveling direction (arrow R) of the alloy ribbon 10.
  • regions 122A to 122C a plurality of openings 124A, 124B, and 124C are two-dimensionally arranged over the entire contact region with the alloy ribbon 10, similarly to the heating plate 22 illustrated in FIG.
  • Each of the openings 124A, 124B, 124C constitutes one end of a through hole passing through the heating plate 122, and a plurality of through holes in each region are provided with exhaust pipes 126A, 126B and 126C respectively communicating with the plurality of through holes. Is attached. Then, the internal space of the through hole is exhausted through the exhaust pipes 126A, 126B and 126C by a suction device (for example, a vacuum pump) (not shown) (see the arrow S). Suction can be made on the first plane provided with the sections 124A, 124B and 124C.
  • a suction device for example, a vacuum pump
  • the temperature raising step and the temperature lowering step As a preferable embodiment of the temperature raising step and the temperature lowering step, an in-line annealing apparatus provided with a heat transfer medium is used, and the alloy ribbon is brought into contact with the alloy ribbon in the same plane.
  • the aspect which produces an amorphous alloy ribbon is mentioned by heat-processing, making a thermal medium contact and applying tension.
  • Example 1 Preparation of amorphous alloy ribbon- A liquid quenching method in which a molten alloy is ejected onto a cooling roller rotating in an axial direction, and has a composition of Fe 81.3 Si 4.0 B 14.7 C 0.25 (atomic%), and has a width of 142 mm and a thickness of 25 ⁇ m. Measured Fe-based amorphous alloy ribbons were manufactured.
  • the above amorphous alloy ribbon was made to enter the heating chamber and entered with the amorphous alloy ribbon stretched.
  • the amorphous alloy ribbon was heat-treated in contact with the heat transfer medium in the above-described aspect X.
  • the heat treatment was performed by changing the temperature of the heat transfer medium in the following range.
  • the amorphous alloy ribbon was allowed to enter the cooling chamber, and was cooled to 25 ° C. from the highest temperature reached at the time of temperature rise.
  • the heat treatment was performed with an average temperature rising rate of 320 ° C./sec, an average temperature decreasing rate of 240 ° C./sec, and a maximum ultimate temperature of 410 ° C. while applying a tensile stress of 40 MPa. Thereafter, the heat-treated amorphous alloy ribbon is withdrawn from the cooling chamber, and the amorphous alloy ribbon is wound into a wound body.
  • the temperatures of the temperature rising heat transfer medium and the temperature decrease heat transfer medium were measured by a thermocouple installed on the surface of the heat transfer medium in contact with the alloy ribbon.
  • the average temperature drop rate is the temperature of the temperature rising heat transfer medium (heating plate 22 in FIG.
  • the temperature difference between the temperature of the plate 32) and the temperature of the plate 32) was determined by dividing it by the time (seconds) from the time when the amorphous alloy ribbon is separated from the temperature rising heat transfer medium to the time when it is separated from the temperature lowering heat transfer medium.
  • the amorphous alloy ribbon produced by the above method is heat-treated in a state where tensile stress is applied in the longitudinal direction, so that magnetic field anisotropy is imparted in the longitudinal direction without applying a magnetic field.
  • Example 1 is the same as example 1 except that the amorphous alloy ribbon is replaced by 23R80 (magnetic domain control material) or 23P90 (high magnetic flux density material) which is an electromagnetic steel sheet specified in JIS C 2553. A wound core was produced.
  • 23R80 magnetic domain control material
  • 23P90 high magnetic flux density material
  • a magnetic core is formed in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment in the in-line annealing device is not performed on the amorphous alloy ribbon in Example 1, and then 800 A in the circumferential direction of the core relative to the obtained magnetic core.
  • a heat treatment (maximum holding temperature: 320 ° C., holding time: 1 hour) was carried out by applying and applying a DC magnetic field of 1 / m.
  • a wound core laminated body
  • Cutability- Amorphous alloy ribbons are made of stainless steel scissors (product name: Westcott 8; product name: Westcott 8) using a plurality of amorphous alloy ribbons manufactured by changing the average heating rate or the average temperature lowering rate and the maximum reaching temperature according to the temperature of the heat transfer medium.
  • the sheet was cut with All Purpose Preferred Stainless Steel Scissors, and the cutability at this time was evaluated according to the following evaluation criteria. ⁇ Evaluation criteria> Yes: Breaks that are substantially linearly divided and not straight are less than 5% of the total cut size. None: The non-linear broken part exceeds 5% of the total cut size.
  • Example 1 When Example 1 is compared with Comparative Example 1 and Comparative Example 2 made of magnetic steel sheets, in Example 1, the core loss is low under all conditions in which the magnetic flux density in the excitation magnetic field is 1.1 to 1.5 T. I understand that. This indicates that the wound core produced from the amorphous alloy ribbon according to the manufacturing method of the present disclosure exhibits an excellent effect of low core loss as compared to the electromagnetic steel sheet. Further, as a result of visual observation of the appearance of the manufactured wound core, as expected, in Comparative Examples 1 and 2 no falling off and scattering of the electromagnetic steel plate pieces were observed, but also in Example 1, the amorphous alloy pieces No falling off or scattering was observed.
  • Example 1 and Comparative Example 3 both use an amorphous alloy
  • Example 1 is compared with Comparative Example 3 under all the conditions in which the magnetic flux density in the excitation magnetic field is 1.1 to 1.5 T.
  • the iron loss was large.
  • Comparative Example 3 falling off and scattering of the amorphous alloy pieces were observed. This is because, in the process of manufacturing the winding core and inserting the coil into the winding core and assembling the transformer, it becomes unnecessary to take measures for coil insulation breakdown caused by the falling off and scattering amorphous alloy pieces, which has been conventionally required. , It is thought that it contributes greatly in the point of improvement of productivity.
  • Example 1 has an iron loss of 1.8 W / kg at a frequency of 400 Hz and a magnetic flux density of 0.7 T.
  • the core loss was 3.2 W / kg at a magnetic flux density of 1.0 T.
  • the core loss of Comparative Example 3 had an iron loss of 1.2 W / kg at a frequency of 400 Hz and a magnetic flux density of 0.7 T, and an iron loss of 2.2 W / kg at a magnetic flux density of 1.0 T.
  • the iron loss in Example 1 is larger than that in Comparative Example 3.
  • the wound core made of a magnetic steel sheet excellent in high frequency characteristics for example, the magnetic steel sheet 20NTN1200 specified in JIS C 2558 (2015), has an iron loss of 5.8 W / kg at a frequency of 400 Hz and a magnetic flux density of 0.7 T. At a density of 1.0 T, the core loss is 10.8 W / kg. Therefore, when this is compared with the said core loss of Example 1, it can be said that the core loss of Example 1 is small enough.

Abstract

本開示の巻磁心は、Fe100-a-bSiで表される組成を有し、裁断性を有し、かつ、周波数50Hz、磁束密度1.3Tの条件での鉄損が0.3W/kg以下であるアモルファス合金リボンが巻回されている。a及びbは、組成中の原子比を表し、それぞれ13.0原子%≦a≦16.0原子%、2.5原子%≦b≦5.0原子%を満たす。cは、Fe、Si及びBの合計量100.0原子%に対するCの原子比を表し、0.20原子%≦c≦0.35原子%を満たす。

Description

巻磁心及び巻磁心の製造方法
 本発明は、巻磁心及び巻磁心の製造方法に関する。
 トランス、リアクトル、チョークコイル、モーター、ノイズ対策部品、レーザ電源、加速器用パルスパワー磁性部品、発電機等に用いられる磁心(コア)の磁性材料として、珪素鋼、フェライト、Fe基アモルファス合金、Fe基ナノ結晶合金、等が知られている。
 コアとしては、例えばFe基アモルファス合金又はFe基ナノ結晶合金を用いて作製されたトロイダル磁心(巻磁心)が知られている(例えば、特許文献1~2)。
 従来より、アモルファス合金リボンから構成される巻磁心では、巻回によってリボンに生じた機械的応力、及び合金溶湯急冷時に発生した合金リボンへの応力を緩和するため、熱処理と、磁気異方性を付与するための磁場印加と、を同時に行うことで、目標とする磁気特性を得ていた。特に、変圧器用巻鉄心として使用する場合は、巻鉄心の周方向に磁界を印加しながら熱処理する必要がある。
 一方、合金リボンの脆化を招くことなく、磁気特性を改良するために連続的に曲線状にインラインアニールするための方法として、アモルファス合金リボンをピンと張り、10℃/秒を上回る速度で加熱し、10℃/秒を上回る速度で冷却する方法が開示されている(例えば、特許文献3)。
  特許文献1:特開2006-310787号公報
  特許文献2:国際公開第2015/046140号
  特許文献3:特表2013-511617号公報
 アモルファス合金リボンを巻回した巻回体を熱処理すると、アモルファス合金リボン自体が脆化する傾向がある。その結果、特にアモルファス合金リボンの幅方向端部が脱落しやすくなる。
 脱落したリボン端部(片)は、変圧器(トランス)の部品として巻磁心を絶縁油中に浸漬した際に、絶縁油中に飛散及び拡散することで、絶縁耐圧を劣化させるおそれがある。
 具体的には、変圧器製造時に巻磁心(巻鉄心)にコイルを挿入する工程において、磁心の一辺を開放できる構造(オーバーラップ構造の鉄心)の場合、磁心の一辺を開放し、コイル挿入後に閉合する際、アモルファス合金リボンの破片が脱落及び飛散し、コイルの絶縁を破壊するおそれがある。
 そのため、脆化によるアモルファス合金リボンの幅方向端部の脱落防止を図るための処理として、例えば、リボンが巻き回されてできた巻磁心全体を布製の袋で覆うか、又は巻磁心の合金リボン幅方向端部が露出する積層端面をエポキシ樹脂等の樹脂を塗布して固定化する等の処理をすることが行われている。これにより、脱落したリボンの一部の拡散を抑制し又は防止することが可能である。しかし、巻磁心の製造工程が煩雑である課題があった。
 上記の特許文献3では、高温アニールすることで生じる脆化を抑制するために10℃/秒を上回る速度で昇温及び降温を行う。アモルファス合金リボンの急速な加熱又は降温を行うために、昇温用のロール状熱伝導媒体(いわゆるホットローラー)と降温用のロール状熱伝導媒体(いわゆるコールドローラー)との少なくとも2つの熱伝導媒体を用い、アモルファス合金リボンとロール状熱伝導媒体との密着状態を維持させることで、熱伝達性を高め、短時間に終了することが記載されている。
 少なくとも2つのローラー状の熱伝導媒体とアモルファス合金リボンとが熱処理(昇温及び降温)時に密着するため、ローラー半径に起因する曲率に伴う応力が合金リボンに残留する。アモルファス合金リボンで巻磁心(コア)を作製する場合、アモルファス合金リボンを変形させる必要があるが、アモルファス合金リボンに残留した応力によって、磁気特性が劣化しやすくなることが推定される。
 本開示は、上記の事情に鑑みてなされたものである。即ち、
 本開示の実施形態は、巻回前のアモルファス合金リボンに対して平面で熱処理を施すことで、巻回後に熱処理が施される従来の巻磁心に比べ、脆化が抑制され、アモルファス合金リボン破片の脱落及び飛散が抑制された巻磁心を提供することを課題とする。
 本開示の他の実施形態は、巻回前のアモルファス合金リボンに対して平面で熱処理を施すことで、巻回後に熱処理が施される従来の巻磁心に比べ、脆化が抑制され、アモルファス合金リボン破片の脱落及び飛散が抑制された巻磁心が作製される巻磁心の製造方法を提供することを課題とする。
 上記の課題を達成するための具体的手段には、以下の態様が含まれる。
 <1> 下記組成式(A)で表される組成を有し、裁断性を有するアモルファス合金リボンが巻回された、周波数50Hz、磁束密度1.3Tの条件での鉄損が0.3W/kg以下である巻磁心である。
   Fe100-a-bSi  … 組成式(A)
 組成式(A)中、a及びbは、組成中の原子比を表し、それぞれ下記範囲を満たす。cは、Fe、Si及びBの合計量100.0原子%に対するCの原子比を表し、下記範囲を満たす。
 13.0原子%≦a≦16.0原子%
 2.5原子%≦b≦5.0原子%
 0.20原子%≦c≦0.35原子%
 79.0原子%≦100-a-b≦83.0原子%
 <2> 前記bが下記範囲を満たす<1>に記載の巻磁心である。
   3.0原子%≦b≦4.5原子%
 <3> 前記100-a-bが下記範囲を満たす<1>又は<2>に記載の巻磁心である。
   80.5原子%≦100-a-b≦83.0原子%
 <4> 前記aが下記範囲を満たす<1>~<3>のいずれか1つに記載の巻磁心である。
   14.0原子%≦a≦16.0原子%
 <5> Fe、Si、B、C、及び不可避的不純物からなる組成を有するアモルファス合金リボンを準備する工程と、
 前記アモルファス合金リボンを引張応力5MPa~100MPaで張架した状態で、平均昇温速度を50℃/秒以上800℃/秒未満として410℃~480℃の範囲の最高到達温度(昇温伝熱媒体温度)までアモルファス合金リボンを昇温させる工程と、
 前記アモルファス合金リボンを引張応力5MPa~100MPaで張架した状態で、昇温された前記アモルファス合金リボンを、平均降温速度を150℃/秒以上600℃/秒未満として前記最高到達温度から降温熱媒体温度まで降温させる工程と、
 下記組成式(A)で表される組成を有するアモルファス合金リボンを巻回して巻磁心とする工程と、
 を含み、
 前記昇温させる工程での昇温及び前記降温させる工程での降温は、前記アモルファス合金リボンを張架した状態で走行させ、走行する前記アモルファス合金リボンを伝熱媒体に接触させることにより行われ、
 走行する前記アモルファス合金リボンを昇温させる伝熱媒体の接触面、及び走行する前記アモルファス合金リボンを降温させる伝熱媒体の接触面は、平面内(好ましくは、同一平面内)に配置されている、巻磁心の製造方法である。
   Fe100-a-bSi  … 組成式(A)
 組成式(A)中、a及びbは、組成中の原子比を表し、それぞれ下記範囲を満たす。cは、Fe、Si及びBの合計量100.0原子%に対するCの原子比を表し、下記範囲を満たす。
   13.0原子%≦a≦16.0原子%
   2.5原子%≦b≦5.0原子%
   0.20原子%≦c≦0.35原子%
   79.0原子%≦100-a-b≦83.0原子%
 <6> 前記平均昇温速度が、60℃/秒~760℃/秒であり、前記平均降温速度が、190℃/秒~500℃/秒である<5>に記載の巻磁心の製造方法である。
 <7> 前記bが、下記範囲を満たす<5>又は<6>に記載の巻磁心の製造方法である。
   3.0原子%≦b≦4.5原子%
 <8> 前記100-a-bが、下記範囲を満たす<5>~<7>のいずれか1つに記載の巻磁心の製造方法である。
   80.5原子%≦100-a-b≦83.0原子%
 <9> 前記aが、下記範囲を満たす<5>~<8>のいずれか1つに記載の巻磁心の製造方法である。
   14.0原子%≦a≦16.0原子%
 本開示の実施形態に係る発明によれば、巻回前のアモルファス合金リボンに対して平面での熱処理を施すことで、巻回後に熱処理が施される従来の巻磁心に比べ、脆化が抑制され、アモルファス合金リボン破片の脱落及び飛散が抑制された巻磁心が提供される。
 本開示の他の実施形態に係る発明によれば、巻回前のアモルファス合金リボンに対して平面での熱処理を施すことで、巻回後に熱処理が施される従来の巻磁心に比べ、脆化が抑制され、アモルファス合金リボン破片の脱落及び飛散が抑制された巻磁心が作製される巻磁心の製造方法が提供される。
図1は、アモルファス合金リボンの製造に用いられるインラインアニール装置の一例を示す概略断面図である。 図2は、図1に示すインラインアニール装置の伝熱媒体を示す概略平面図である。 図3は、図2のIII-III線断面図である。 図4は、伝熱媒体の変形例を示す概略平面図である。 図5は、磁心の一例を示す概略斜視図である。
 以下、本開示の巻磁心及びその製造方法について、詳細に説明する。
 本明細書において、「アモルファス合金リボン」(以下、単に「合金リボン」ともいう。)とは、アモルファス相を含有する長尺の合金リボンを意味する。
 本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
 また、本明細書において、「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
 本明細書において、鉄(Fe)、ホウ素(B)、及びケイ素(Si)の各元素の含有比(原子%)は、Fe、B、及びSiの合計を100原子%とした場合の含有比率を意味する。また、炭素(C)の含有比率(原子%)は、Fe、Si及びBの合計量100.0原子%に対する含有比率である。
 なお、Feの含有比を表す「100-a-b」には、例えば、Nb、Mo、V、W、Mn、Cr、Cu、P、及びSからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む不可避不純物も含まれてもよい。この不可避不純物の含有量としては、1原子%以下の範囲であることが好ましい。
<巻磁心>
 本開示の巻磁心は、下記組成式(A)で表される組成を有し、裁断性を有し、かつ、周波数50Hz、磁束密度1.3Tの条件での鉄損が0.3W/kg以下であるアモルファス合金リボンを巻回した巻回体である。
   Fe100-a-bSi  … 組成式(A)
 組成式(A)において、a及びbは、組成中の原子比を表し、それぞれ下記範囲を満たす。cは、Fe、Si及びBの合計量100.0原子%に対するCの原子比を表し、下記範囲を満たす。
   13.0原子%≦a≦16.0原子%
   2.5原子%≦b≦5.0原子%
   0.20原子%≦c≦0.35原子%
   79.0原子%≦100-a-b≦83.0原子%
 本開示の巻磁心は、特定の金属組成を有し、かつ、磁気特性として、周波数50Hz、磁束密度1.3Tでの鉄損(コアロス)が0.3W/kg以下とされている。即ち、巻回前のアモルファス合金リボンに対して平面で熱処理が施されていることで、巻回後に熱処理が施された合金リボンを巻回してなる従来の巻磁心に比べ、脆化がより抑制され、アモルファス合金リボン破片の脱落及び飛散がより抑制されている。
 鉄損は、周波数50Hzの条件下、磁束密度1.1T~1.3Tにおける鉄損が、0.3W/kg以下であることが好ましく、0.3W/kg未満であることがより好ましい。
 上記のうち、本開示の巻鉄心の鉄損は、周波数50Hz、磁束密度1.3Tの条件において、0.3W/kg以下とされ、0.25W/kg以下であることが好ましい。鉄損は、値が低いほど好ましく、鉄損の下限は0.05W/kgが好ましく、0.05W/kg超としてもよい。
 鉄損は、作製した巻磁心に1次巻線10ターン及び2次巻線2ターンを巻き、励磁電源により周波数50 Hzにおいて1.1T~1.5Tの各磁束密度で励磁した状態で電力計を用いて測定される値であり、電力計には例えば横河電機株式会社製のパワーメータ2533を用いることができる。
 本開示の巻磁心は、裁断性を備えるものである。裁断性を備えるとは、合金リボンをハサミで裁断することができることを指す。
 裁断性は、アモルファス合金リボンの脆化の程度を表す第1の脆性指標となるものである。具体的には、合金リボンを二つの刃で挟んで裁断する裁断具(例えばハサミ)で裁断した際、ほぼ直線的に分割され、直線では無い破断部分が全裁断寸法の5%以下であることにより評価される。
 また、第2の脆性指標として、180°曲げ試験がある。180°曲げ試験では、合金リボンを180°屈曲し、合金リボンの屈曲部分に破断部の発生の有無を目視観察することにより評価される。合金リボンの光沢面(鋳造時の自由凝固面)を外側にして屈曲する場合と、合金リボンの非光沢面(鋳造時の冷却ロールに接触する側の表面)を外側にして屈曲する場合と、で評価結果が異なることがある。
 第3の脆性指標として、引裂き試験による引裂きぜい性評価がある。引裂き試験による評価では、JIS C 2534(2017)に規定される「ぜい性コード」で評価される。「ぜい性コード」の指標は、小さい数値ほど脆化していないことを示す。
 以下、上記の組成式(A)についてより詳細に説明する。
 組成式(A)中のFeの原子比(原子%)xは、「100-a-b-c」で求められる。Feは、アモルファス合金リボンの主成分であり、磁気特性を決定する主元素である。
 なお、Feの含有比を表す「100-a-b」には、例えば、Nb、Mo、V、W、Mn、Cr、Cu、P、及びSからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む不可避不純物も含まれてもよい。この不可避不純物の含有量は、1原子%以下の範囲で含まれることが好ましい。
 本開示におけるアモルファス合金リボンは、79.0〔=(100-a-b)(100-16.0-5.0)〕原子%以上のFe(不可避不純物を含む)を含有するFe基アモルファス合金リボンである。合金組成中のFeの含有比率を比較的高くすることにより、より効果的に脆化抑制できる。 
 「100-a-b」(原子%)は、79.0以上であり、80.5以上が好ましく、81.0以上がより好ましい。「100-a-b」の上限は、a、bに応じて決定され、83.0以下である。
 上記のうち、「100-a-b」は、特に下記範囲を満たすことが好ましい。
  80.5原子%≦100-a-b≦83.0原子%
 組成式(A)におけるBの原子比aは、13.0原子%以上16.0原子%以下である。Bは、アモルファス合金リボンにおいて、アモルファス状態を安定的に維持する機能及び熱処理後のアモルファス合金リボンの脆化を抑制する機能を有する。
 本開示では、aが13.0原子%以上であることで、Bの上記機能が効果的に発現する。また、aが16.0原子%以下であることで、Feの含有量が確保されるので、アモルファス合金リボンの飽和磁束密度Bsが向上し、B80を高くすることができる。
 中でも、Bの原子比aは、下記範囲を満たすことが好ましい。
  14.0原子%≦a≦16.0原子%
 組成式(A)におけるSiの原子比bは、2.5原子%以上5.0原子%以下である。
 Siは、アモルファス合金リボンの結晶化温度を上昇させ、かつ、強固な表面酸化膜を形成させる機能を有する。
 本開示では、bが2.5原子%以上であることで、Siの上記機能が効果的に発現する。したがって、より高温での熱処理が可能となる。また、bが5.0原子%以下であることで、相対的にFeの含有量が確保されるので、アモルファス合金リボンの飽和磁束密度Bが向上するとともに,熱処理を施した際のアモルファス合金リボンの脆化を抑制する。
 Siの原子比bとしては、下記範囲を満たすことが好ましい。
  3.0原子%≦b≦4.5原子%
 組成式(A)におけるCの原子比cは、0.20原子%以上0.35原子%以下である。Fe-B-Si系アモルファス合金リボンの組成にC(炭素)を加えることで、合金リボンの占積率が向上する。この理由は、Cを加えることで、合金リボンの表面の平坦性がより向上するためと考えられる。
 Cの原子比cの好ましい範囲は、0.23原子%以上0.30原子%以下である。
 また、本開示の巻磁心におけるアモルファス合金リボンは、保磁力(H)が低く抑えられている。
 巻磁心を形成するアモルファス合金リボンの保磁力は、1.0A/m以下であり、0.8A/m以下が好ましい。保磁力が1.0A/m以下であると、低いヒステリシス損失により、アモルファス合金リボンから作製されるコアにおいて、より低鉄損のコアが得られる。
 磁束密度(B80,800)と保磁力(H)は、直流磁化測定装置SK110(メトロン技研株式会社製)を用いて求められる値である。
 B80は、直流磁化測定装置SK110を用いて磁場強度80A/mにて求められる値であり、B800は、直流磁化測定装置SK110を用いて磁場強度800A/mにて求められる値である。
 保磁力(H)は、磁場強度800A/mで測定したヒステリシス曲線より求められる値である。
 アモルファス合金リボンは、厚さが20μm~30μmであることが好ましい。
 厚さが20μm以上であると、アモルファス合金リボンの機械的強度が確保され、アモルファス合金リボン片の破断が抑制される。アモルファス合金リボンの厚さは、22μm以上であることがより好ましい。また、厚さが30μm以下であると、鋳造後のアモルファス合金リボンにおいて、安定したアモルファス状態が得られる。
<巻磁心の製造>
 既述の本開示の巻磁心は、Fe、Si、B、C、及び不可避的不純物からなる組成を有するアモルファス合金リボンが用いられ、組成式(A)で表される組成を有するアモルファス合金リボンを巻回して既述の巻磁心が作製される方法であれば、特に制限はなく、任意の製造方法を選択すればよい。本開示の巻磁心は、例えば、アモルファス合金リボンを連続的に巻いたものでもよいし、一周分又はそれ以上の長さに切断された複数枚のアモルファス合金リボンが巻回されたものでもよい。
 中でも、本開示の巻磁心は、好ましくは、Fe、Si、B、C、及び不可避的不純物からなる組成を有するアモルファス合金リボンを準備する工程(以下、「合金リボン準備工程」ともいう。)と、アモルファス合金リボンを引張応力5MPa~100MPaで張架した状態で、平均昇温速度を50℃/秒以上800℃/秒未満として410℃~480℃の範囲の最高到達温度までアモルファス合金リボンを昇温させる工程(以下、「昇温工程」ともいう。)と、前記アモルファス合金リボンを引張応力5MPa~100MPaで張架した状態で、昇温された前記アモルファス合金リボンを、平均降温速度を150℃/秒以上600℃/秒未満として前記最高到達温度から降温熱媒体温度まで降温させる工程(以下、「降温工程」ともいう。)と、前記昇温及び前記降温を経て得られた、下記組成式(A)で表される組成を有するアモルファス合金リボンを巻回して巻磁心とする工程と、を含む方法であって、かつ、前記昇温させる工程での昇温及び前記降温させる工程での降温は、前記アモルファス合金リボンを張架した状態で走行させ、走行する前記アモルファス合金リボンを伝熱媒体に接触させることにより行われ、走行する前記アモルファス合金リボンを昇温させる伝熱媒体の接触面、及び走行する前記アモルファス合金リボンを降温させる伝熱媒体の接触面は、それぞれ平面に配置されている昇温・降温工程(本開示の巻磁心の製造)を有する。特に好ましくは、前記アモルファス合金リボンと前記昇温伝熱媒体との接触面、及び前記アモルファス合金リボンと降温伝熱媒体との接触面の2つの接触面が同一平面内に配置されている。
   Fe100-a-bSi  … 組成式(A)
 組成式(A)中におけるa、b、及びcの詳細及び好ましい態様については既述の通りである。
 本開示の巻磁心の製造方法では、巻磁心の形状に成形する前のアモルファス合金リボンに対して熱処理を行うことで、従来のトロイダル状に成形(即ち、巻磁心を形成)した後に行われる熱処理が不要になるので、アモルファス合金リボンの脆化が抑制され、アモルファス合金リボンの脱落及び飛散を防止できる。更には、トロイダル状に成形した後の熱処理は、アモルファス巻磁心の製造プロセスにおいて時間を要する工程であるため、トロイダル状に成形(リボンを巻回して巻磁心を形成)した後の熱処理が不要になることで、生産性が改善される効果がある。
 アモルファス合金リボンを加熱して一定温度以上になると、アモルファス相を保った状態で構造緩和が進行する。さらに、結晶化温度以上にまで加熱すると結晶化が始まる。アモルファス合金リボンは構造緩和により、その優れた磁気特性が顕在化する。他方、並行してアモルファス合金リボンの脆化が進行する。従来より、優れた磁気特性と脆性抑制の両立は困難とされていた。
 本開示においては、特定の金属組成を有する合金リボンを、特定の温度プロファイル(昇温速度、最高到達温度、降温速度)で特定の引張応力を合金リボンの長尺方向に付与して熱処理を施すことで、合金リボンの脆化が抑制され、かつ、優れた磁気特性が得られる。また、引張応力が付されることで、アモルファス合金リボンの長尺方向(鋳造方向)に磁気異方性を付与することができる。
 また、走行する前記アモルファス合金リボンを昇温させる伝熱媒体の接触面、及び走行する前記アモルファス合金リボンを降温させる伝熱媒体の接触面が同一平面上にに配置されていることで、アモルファス合金リボンは、平面形態(フラットな形態)で熱処理される。このため、特に熱処理後のアモルファス合金リボンを切断して平坦な合金リボンを積み重ねることで積層磁心(コア)を作製する場合、合金リボンの変形による磁気特性の劣化を抑制することができる。
 また、熱処理後の合金リボンを巻回して巻磁心(コア)を作製する場合であっても、図5に例示するように、合金リボンを巻回し積層されて形成される面が平面である領域においては、磁気特性の劣化が小さく抑えられる。従って、四隅の曲面部分(図5では4つのコーナー部)では磁気特性が劣化しても、合金リボンの昇温及び冷却において曲率を有する状態での熱処理を行った場合に比べて、合金リボンの変形による磁気特性の劣化を抑制することができる。
 以上のように、アモルファス合金リボンと昇温伝熱媒体の接触面、及びアモルファス合金リボンと降温伝熱媒体の接触面は、それぞれ平面状態にあることが好ましい。本開示の巻磁心の製造方法では、アモルファス合金リボンと昇温伝熱媒体の接触面及び降温伝熱媒体の接触面とは互いに同一平面内に配置され、平面状態で接触することが好適である。
<合金リボン準備工程>
 本開示のアモルファス合金リボンの製造方法は、Fe、Si、B、C、及び不可避的不純物からなる組成を有するアモルファス合金リボンを準備する工程を有する。
 アモルファス合金リボンは、軸回転する冷却ロールに合金溶湯を噴出する液体急冷法等の公知の方法によって製造することができる。但し、アモルファス合金リボンを準備する工程は、必ずしもアモルファス合金リボンを製造する工程である必要はなく、予め製造されたアモルファス合金リボンを単に準備する工程であってもよい。
 アモルファス合金リボンを準備する工程は、アモルファス合金リボンの巻回体を準備することを含んでいてもよい。
 アモルファス合金リボンの製造は、例えば、液体急冷法(単ロール法、双ロール法、遠心法等)等の公知の方法により行うことができる。中でも、単ロール法は、製造設備が比較的単純で、かつ安定製造が可能な製造法であって、優れた工業生産性を有する。
<昇温工程>
 本開示のアモルファス合金リボンの製造方法は、アモルファス合金リボンを引張応力5MPa~100MPaで張架した状態で、平均昇温速度を50℃/秒以上800℃/秒未満として410℃~480℃の範囲の最高到達温度までアモルファス合金リボンを昇温させる工程を有する。
 本開示のアモルファス合金リボンの製造方法では、一定の組成を選択した上で、製造したアモルファス合金リボンの平均昇温速度を800℃/秒未満に抑えてアモルファス合金リボンを加熱する。これにより、磁気特性と耐脆化とを両立することができる。張架することで、高温で短時間の熱処理により良好な磁気特性を得ることができる。
 本工程では、アモルファス合金リボンを上記の平均昇温速度に調節し、上記最高到達温度まで昇温できる方法であれば、いずれの方法で熱処理してもよい。熱処理する場合、アモルファス合金リボンを張架した状態で走行させながら伝熱媒体(本工程では昇温伝熱媒体)に接触させることにより、アモルファス合金リボンを昇温してもよい。昇温伝熱媒体に接触させて熱処理する場合の最高到達温度は、昇温伝熱媒体の温度である。
 「張架した状態で走行」とは、アモルファス合金リボンが、引張応力が加えられた状態で連続走行することをいう。降温工程においても同様である。
 アモルファス合金リボンに加えられる引張応力は、5MPa~100MPaの範囲とされ、10MPa~75MPaが好ましく,20MPa~50MPaがより好ましい。
 引張応力が5MPa以上であると、製造されるアモルファス合金リボンにおける、磁気異方性を付与することができる。また、引張応力が100MPa以下であると、アモルファス合金リボンの破断を抑制することができる。
 張架されたアモルファス合金リボンの引張応力は、合金リボンを連続走行させる装置(例えば、後述のインラインアニール装置)での走行制御機構で制御され、走行制御機構で制御される張力を合金リボンの断面積(幅×厚さ)で除した数値として求められる。
 平均昇温速度としては、上記と同様の理由から、50℃/秒以上800℃/秒未満が好ましく、60℃/秒~760℃/秒がより好ましく、100℃/秒~400℃/秒が更に好ましい。
 平均昇温速度とは、昇温前(例えば、後述のように伝熱媒体に接触させる前)のアモルファス合金リボンの温度と、アモルファス合金リボンの最高到達温度(=昇温伝熱媒体の温度)と、の温度差を、アモルファス合金リボンが伝熱媒体に接触している時間(秒)で除した値を意味する
 具体的には、例えば図1に示すインラインアニール装置の場合、アモルファス合金リボンの走行方向における、加熱室20の進入口より10mm上流の地点で放射温度計により測定されたリボン温度(加熱前のアモルファス合金リボンの温度、一般に室温(20℃~30℃)である。)と、昇温伝熱媒体の温度(=最高到達温度、例えば460℃)と、の温度差を、昇温伝熱媒体に接触している時間(秒)で除して求められる。なお、前記加熱室入口より10mm上流の地点で放射温度計での測定が困難である場合、又は室温が不明の場合は、25℃と設定できる。
 インラインアニール装置とは、例えば、図1~図4に示すように、巻出しロールから巻取りロールに亘って、長尺のアモルファス合金リボンに対して昇温工程~降温(冷却)工程を含む連続した熱処理工程を施すインラインアニール工程を行う装置を指す。
 昇温伝熱媒体の温度は、410℃~480℃に調整されることが好ましい。
 本工程では、アモルファス合金リボンを410℃~480℃の最高到達温度まで昇温させる。この温度域でアモルファス合金リボンを張架することで合金リボンの長手方向に磁気異方性を与えることができる。
 最高到達温度は、昇温伝熱媒体の温度と同一温度である。
 「昇温伝熱媒体の温度」及び「最高到達温度」は、合金リボンが接触する昇温伝熱媒体の表面に熱電対を設置して測定される温度である。
 また、本開示のアモルファス合金リボンの製造方法では、熱処理時の最高到達温度は410℃以上とされる。即ち、本開示のアモルファス合金リボンは、最高到達温度が410℃以上となる温度域での熱処理後も、脆化が抑えられている。また、本開示のアモルファス合金リボンの熱処理時の最高到達温度が480℃以下とされる。アモルファス合金リボンの熱処理時の最高到達温度が410℃未満であるか、又は480℃を超える場合は、保磁力(H)が1.0A/mを超え、優れた磁気特性が得られ難くなる。即ち、上記のように、熱処理時の最高到達温度を410℃~480℃とすることで、脆化が抑制され、かつ、優れた磁気特性(低い保磁力)が得られる。
 合金リボンを伝熱媒体側から吸引して、合金リボンと伝熱媒体との接触度合いを高めて昇温される態様が好ましい。この場合、伝熱媒体が合金リボンとの接触面に吸引孔を有し、吸引孔において減圧吸引することにより合金リボンを伝熱媒体の吸引孔を有する面に吸引吸着させてもよい。これにより、合金リボンの伝熱媒体の接触性が向上し、昇温しやすく、昇温速度の調整が容易になる。
 また、本工程では、昇温後、伝熱媒体上にて、アモルファス合金リボンの温度を一定時間保持してもよい。
<降温工程>
 次に、本開示の巻磁心の製造方法は、上記の昇温工程で昇温されたアモルファス合金リボンを引張応力5MPa~100MPaで張架した状態で、平均降温速度を150℃/秒以上600℃/秒未満として上記の最高到達温度から降温伝熱媒体温度まで降温させる工程を有する。
 本工程では、アモルファス合金リボンを上記の平均降温速度に調節し、上記降温伝熱媒体温度まで降温できる方法であれば、いずれの方法で行われてもよい。
 降温処理は、アモルファス合金リボンを張架した状態で走行させながら伝熱媒体(本工程では降温伝熱媒体)に接触させることにより、アモルファス合金リボンを降温してもよい。
 アモルファス合金リボンに加えられる引張応力は、昇温工程と同様に、5MPa~100MPaの範囲とされ、10MPa~75MPaが好ましく,20MPa~50MPaがより好ましい。
 引張応力が5MPa以上であると、製造されるアモルファス合金リボンにおける、磁気異方性を付与することができる。また、引張応力が100MPa以下であると、アモルファス合金リボンの破断を抑制することができる。
 張架されたアモルファス合金リボンの引張応力は、上記の通り、合金リボンを連続走行させる装置(例えば、後述のインラインアニール装置)での走行制御機構で制御され、走行制御機構で制御される張力を合金リボンの断面積(幅×厚さ)で除した数値として求められる。
 降温伝熱媒体の温度は、200℃以下の温度域が好ましい。
 ここで、降温伝熱媒体温度とは、本工程で降温させた際の到達温度を指し、200℃、150℃、100℃、又は室温(例えば20℃)等の温度であってもよく、適宜設定することができる。
 「降温伝熱媒体温度」は、合金リボンが接触する昇温伝熱媒体の表面に熱電対を設置して測定される温度である。
 本開示のアモルファス合金リボンの製造方法では、既述のように一定の組成を選択し、昇温工程を経た後、更に、平均降温速度を600℃未満に抑えてアモルファス合金リボンを降温させる。これにより、優れた磁気特性と脆化抑制とを両立することができる。
 平均降温速度としては、上記と同様の理由から、190℃/秒~600℃/秒が好ましく、200℃/秒~500℃/秒がより好ましい。
 平均降温速度とは、例えば最高到達温度から降温伝熱媒体の温度まで降温した場合、アモルファス合金リボンの最高到達温度(=昇温伝熱媒体の温度)と降温伝熱媒体の温度と、の温度差を、アモルファス合金リボンが昇温伝熱媒体から離れた時点から、降温伝熱媒体から離れた時点までの時間(秒)で除した値を意味する。
 具体的には、例えば図1に示すインラインアニール装置の場合、アモルファス合金リボンの走行方向における昇温伝熱媒体(図1中の加熱プレート22)の温度(=最高到達温度)と、降温伝熱媒体(図1中の冷却プレート32)の温度と、の温度差を、昇温伝熱媒体から離れた時点から降温伝熱媒体から離れた時点までの時間(秒)で除して求められる。
 ここでは、冷却室が1つであるが、複数の冷却室を連結して備えている場合(最上流の冷却室を第1の冷却室、第1の冷却室より下流の冷却室を第2の冷却室、等ということがある。)には、アモルファス合金リボンの走行方向最上流の(第1の)冷却室での平均降温速度(最高到達温度と第1の降温伝熱媒体温度との温度差を、アモルファス合金リボンが昇温伝熱媒体から離れた時点から第1の降温伝熱媒体から離れた時点までの時間(秒)で除した値)とする。
 上記の昇温工程及び降温工程で用いられる伝熱媒体としては、プレート、ツインロール、等が挙げられる。
 伝熱媒体の材質としては、銅、銅合金(青銅、真鍮、等)、アルミニウム、鉄、鉄合金(ステンレス等)、などが挙げられる。このうち、銅、銅合金、又はアルミニウムは熱電率(熱伝達率)が高く好ましい。
 伝熱媒体は、Niめっき、Agめっき等のめっき処理が施されていてもよい。
 冷却方法としては、昇温用の伝熱媒体から合金リボンを離した後に大気に曝して冷却する方法でもよいが、冷却速度を制御するため、冷却器を使用して合金リボンを強制冷却することが好ましい。冷却器としては、上記の伝熱媒体の温度を例えば200℃以下として合金リボンを接触させて冷却する接触型の冷却器が好ましい。伝熱媒体が合金リボンとの接触面に吸引孔を有し、吸引孔において減圧吸引することにより合金リボンを伝熱媒体の吸引孔を有する面に吸引吸着させてもよい。これにより、合金リボンの伝熱媒体の接触性が向上し、降温しやすく、降温速度の調整が容易になる。
 降温に際して伝熱媒体を用いる場合、昇温工程で加熱された合金リボンを昇温工程の伝熱媒体から離し、合金リボンを降温することが好ましい。この場合、冷却器として合金リボンに冷風を送って降温する非接触型の冷却器でもよい。合金リボンの降温速度の観点からは、伝熱媒体の温度を100℃以下として合金リボンを接触させて降温する接触型の冷却器を用いた態様が好ましい。伝熱媒体としては、昇温工程で使用可能なものと同様の伝熱媒体を使用することができる。
 降温伝熱媒体を用い、降温伝熱媒体温度まで合金リボンを接触させて降温する態様は、昇温工程からの降温が連続的に行いやすい。合金リボンの伝熱媒体への接触は、昇温工程での最高到達温度から降温伝熱媒体温度まで降温する際の平均降温速度を150℃/秒以上600℃/秒未満として行われる。
 この場合、本開示の巻磁心の製造では、走行するアモルファス合金リボンを昇温させる伝熱媒体(昇温伝熱媒体)の接触面、及び走行するアモルファス合金リボンを降温させる伝熱媒体(降温伝熱媒体)の接触面は、それぞれ平面状態で配置されている場合が好ましく、平面状態の各接触面は同一平面内に配置されることがより好ましい。平面状態の各接触面が同一平面上に配置されることで、昇温工程からの降温がより一層連続的に行いやすくなる。
 本開示の巻磁心に用いられるアモルファス合金リボンの製造は、図1~図4に示す、加熱室及び冷却室を備えたインラインアニール装置を用いて実施されることが好ましい。
 図1に示されるように、インラインアニール装置100は、合金リボンの巻回体11から合金リボン10を巻き出す巻き出しローラー12(巻き出し装置)と、巻き出しローラー12から巻き出された合金リボン10を加熱する加熱プレート(伝熱媒体)22と、加熱プレート22によって加熱された合金リボン10を降温する冷却プレート(伝熱媒体)32と、冷却プレート32によって降温された合金リボン10を巻き取る巻き取りローラー14(巻き取り装置)と、を備える。図1では、合金リボン10の走行方向を、矢印Rで示している。
 巻き出しローラー12には、合金リボンの巻回体11がセットされている。
 巻き出しローラー12が矢印Uの方向に軸回転することにより、合金リボンの巻回体11から合金リボン10が巻き出される。
 この一例では、巻き出しローラー12自体が回転機構(例えばモーター)を備えていてもよいし、巻き出しローラー12自体は回転機構を備えていなくてもよい。
 巻き出しローラー12自体は回転機構を備えていない場合でも、後述の巻き取りローラー14による合金リボン10の巻き取り動作に連動し、巻き出しローラー12にセットされた合金リボンの巻回体11から合金リボン10が巻き出される。
 図1中、丸で囲った拡大部分に示すように、加熱プレート22は、巻き出しローラー12から巻き出された合金リボン10が接触しながら走行する第1平面22Sを含む。この加熱プレート22は、第1平面22Sに接触しながら第1平面22S上を走行している合金リボン10を、第1平面22Sを介して加熱する。これにより、走行中の合金リボン10が、安定的に急速加熱される。
 加熱プレート22は、不図示の熱源に接続されており、この熱源から供給された熱によって所望とする温度に加熱されている。加熱プレート22は、熱源に接続されることに代えて、又は、熱源に接続されることに加えて、加熱プレート22自身の内部に熱源を備えていてもよい。
 加熱プレート22の材質としては、ステンレス、Cu、Cu合金、Al合金、等が挙げられる。
 加熱プレート22は、加熱室20に収容されている。
 加熱室20は、加熱プレート22に対する熱源とは別に、加熱室の温度を制御するための熱源を備えていてもよい。
 加熱室20は、合金リボン10の走行方向(矢印R)の上流側及び下流側のそれぞれに、合金リボンが進入又は退出する開口部(不図示)を有している。合金リボン10は、上流側の開口部である進入口を通って加熱室20内に進入し、下流側の開口部である退出口を通って加熱室20内から退出する。
 また、図1中、丸で囲った拡大部分に示すように、冷却プレート32は、合金リボン10が接触しながら走行する第2平面32Sを含む。この冷却プレート32は、第2平面32Sに接触しながら第2平面32S上を走行している合金リボン10を、第2平面32Sを介して降温する。
 冷却プレート32は、冷却機構(例えば水冷機構)を有していてもよいし、特段の冷却機構を有していなくてもよい。
 冷却プレート32の材質としては、ステンレス、Cu、Cu合金、Al合金、等が挙げられる。
 冷却プレート32は、冷却室30に収容されている。
 冷却室30は、冷却機構(例えば水冷機構)を有していてもよいが、特段の冷却機構を有していなくてもよい。即ち、冷却室30による冷却の態様は、水冷であってもよいし、空冷であってもよい。
 冷却室30は、合金リボン10の走行方向(矢印R)の上流側及び下流側のそれぞれに、合金リボンが進入又は退出する開口部(不図示)を有している。合金リボン10は、上流側の開口部である進入口を通って冷却室30内に進入し、下流側の開口部である退出口を通って冷却室30内から退出する。
 巻き取りローラー14は、矢印Wの方向に軸回転する回転機構(例えばモーター)を備えている。巻き取りローラー14の回転により、合金リボン10が所望とする速度で巻き取られる。
 インラインアニール装置100は、巻き出しローラー12と加熱室20との間に、合金リボン10の走行経路に沿って、ガイドローラー41、ダンサーローラー60(引張応力調整装置の一つ)、ガイドローラー42、並びに、一対のガイドローラー43A及び43Bを備えている。引張応力の調整は、巻き出しローラー及び12巻き取りローラー14の動作制御によっても行われる。
 ダンサーローラー60は、鉛直方向(図1中の両側矢印の方向)に移動可能に設けられている。このダンサーローラー60の鉛直方向の位置を調整することにより、合金リボン10の引張応力を調整できる。ダンサーローラー62についても同様である。
 巻き出しローラー12から巻き出された合金リボン10は、これらのガイドローラー及びダンサーローラーを経由して、加熱室20内に導かれる。
 インラインアニール装置100は、加熱室20と冷却室30との間に、一対のガイドローラー44A及び44B、並びに、一対のガイドローラー45A及び45Bを備えている。
 加熱室20から退出した合金リボン10は、これらのガイドローラーを経由して冷却室30内に導かれる。
 インラインアニール装置100は、冷却室30と巻き取りローラー14との間に、合金リボン10の走行経路に沿って、一対のガイドローラー46A及び46B、ガイドローラー47、ダンサーローラー62、ガイドローラー48、ガイドローラー49、並びに、ガイドローラー50を備えている。
 ダンサーローラー62は、鉛直方向(図1中の両側矢印の方向)に移動可能に設けられている。このダンサーローラー62の鉛直方向の位置を調節することにより、合金リボン10の引張応力を調整できる。
 冷却室30から退出した合金リボン10は、これらのガイドローラー及びダンサーローラーを経由して、巻き取りローラー14に導かれる。
 インラインアニール装置100において、加熱室20の上流側及び下流側に配置されたガイドローラーは、合金リボン10と加熱プレート22の第1平面とを全面的に接触させるために、合金リボン10の位置を調整する機能を有する。
 インラインアニール装置100において、冷却室30の上流側及び下流側に配置されたガイドローラーは、合金リボン10と冷却プレート32の第2平面とを全面的に接触させるために、合金リボン10の位置を調整する機能を有する。
 図2は、図1に示すインラインアニール装置100の加熱プレート22を示す概略平面図であり、図3は、図2のIII-III線断面図である。
 図2及び図3に示すように、加熱プレート22の第1平面(即ち、合金リボン10との接触面)には、複数の開口部24(吸引構造)が設けられている。各開口部24は、それぞれ、加熱プレート22を貫通する貫通孔25の一端を構成している。
 この一例では、複数の開口部24が、合金リボン10との接触領域全体に渡り、二次元状に配置されている。
 複数の開口部24の具体的な配置は、図2に示される配置には限定されない。複数の開口部24は、図2に示されるように、合金リボン10との接触領域全体に渡り、二次元状に配置されていることが好ましい。
 また、開口部24の形状は、平行部(平行な2辺)を有する長尺形状となっている。開口部24の長さ方向は、合金リボン10の進行方向に対して直角な方向となっている。
 開口部24の形状は、図2に示される形状には限定されず、図2に示される形状以外の長尺形状、楕円形状(円形状を含む)、多角形状(例えば長方形)、等のあらゆる形状を適用できる。
 インラインアニール装置100では、不図示の吸引装置(例えば、真空ポンプ)によって貫通孔25の内部空間を排気することにより(矢印S参照)、走行中の合金リボン10を加熱プレート22の開口部24が設けられた第1平面22Sに吸引することができる。これにより、走行中の合金リボン10を、より安定的に加熱プレート22の第1平面22Sに接触させることができる。
 なお、この一例では、貫通孔25が、加熱プレート22の、第1平面22Sから第1平面22Sとは反対側の平面までを貫通している。貫通孔は、第1平面22Sから加熱プレート22の側面までを貫通していてもよい。
 図4は、本実施形態における加熱プレートの変形例(加熱プレート122)を示す概略平面図である。
 図4に示されるように、この変形例では、加熱プレート122が、合金リボン10の走行方向(矢印R)について、3つの領域(領域122A~122C)に分割されている。
 領域122A~122Cには、図2に示す加熱プレート22と同様に、それぞれ複数の開口部124A、124B、124Cが、合金リボン10との接触領域全体に渡り、二次元状に配置されている。開口部124A、124B、124Cの各々は、加熱プレート122を貫通する貫通孔の一端を構成し、各領域における複数の貫通孔には、それぞれ複数の貫通孔と連通する排気管126A、126B及び126Cが取り付けられている。そして、排気管126A、126B及び126Cを通じて不図示の吸引装置(例えば、真空ポンプ)によって貫通孔の内部空間を排気することにより(矢印S参照)、走行中の合金リボン10を加熱プレート122の開口部124A、124B及び124Cが設けられた第1平面に吸引することができる。
~昇温工程及び降温工程の好ましい態様~
 昇温工程及び降温工程の好ましい一態様として、伝熱媒体を備えたインラインアニール装置を用い、合金リボンを、合金リボンとの接触面が互いに同一平面内に位置する昇温伝熱媒体及び降温伝熱媒体に接触させて張力を加えながら熱処理することにより、アモルファス合金リボンを作製する態様(以下、「態様X」という。)が挙げられる。
 以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は質量基準である。
(実施例1)
-アモルファス合金リボンの作製-
 軸回転する冷却ロールに合金溶湯を噴出する液体急冷法により、Fe81.3Si4.014.70.25(原子%)の組成を有する、幅長142mm、厚さ25μmの長尺状のFe基アモルファス合金リボンを製造した。
 次に、加熱室に伝熱媒体を備えた図1と同様に構成されたインラインアニール装置を用い、アモルファス合金リボンを張架した状態で、上記のアモルファス合金リボンを加熱室に進入させ、進入したアモルファス合金リボンを上述した態様Xにて伝熱媒体に接触させて熱処理した。熱処理は、伝熱媒体の温度を下記の範囲で変えて行った。続いて、冷却室に進入させてアモルファス合金リボンを、昇温時の最高到達温度から25℃まで降温した。
 ここで、熱処理は、平均昇温速度を320℃/秒とし、平均降温速度を240℃/秒とし、かつ、40MPaの引張応力を掛けながら最高到達温度を410℃として行った。
 その後、熱処理が施されたアモルファス合金リボンを冷却室から退出させ、アモルファス合金リボンを巻き取って巻回体とした。
 昇温伝熱媒体及び降温伝熱媒体の温度は、合金リボンが接触する伝熱媒体の表面に設置された熱電対により測定した。
 平均昇温速度は、アモルファス合金リボンの走行方向における、加熱室20の進入口より上流10mmの地点で放射温度計により測定されたリボン温度(加熱前のリボン温度=通常は室温であり、本実施例では25℃である。)と、最高到達温度(=昇温伝熱媒体(図1中の加熱プレート22)の温度)と、の温度差を、昇温伝熱媒体に接触している時間(秒)で除して求めた。
 平均降温速度は、アモルファス合金リボンの走行方向における、昇温伝熱媒体(図1中の加熱プレート22)の温度(=最高到達温度)と、25℃の降温伝熱媒体(図1中の冷却プレート32)の温度と、の温度差を、アモルファス合金リボンが昇温伝熱媒体から離れた時点から降温伝熱媒体から離れた時点までの時間(秒)で除して求めた。
-磁心の作製-
 上記のようにアモルファス合金リボンを降温した後、図5に示すように、所定サイズの芯材に対して、所定サイズに切断、積層後、各合金薄帯をオーバーラップ部分2を有するように巻き上げて、巻磁心(積層体)1を作製した。
 上記方法で作製したアモルファス合金リボンは、長手方向に引張応力が掛けられた状態で熱処理されたため、磁場を印加することなく、長手方向に磁場異方性が付与されている。
 なお、最終的に作製された巻磁心の寸法(図5に示す寸法A、B、C、D)は、それぞれ、A=235mm、B=110mm、C=75mm、D=142mmである。
(比較例1~2)
 実施例1において、アモルファス合金リボンを、JIS C 2553に規定される電磁鋼板である23R80(磁区制御材)又は23P90(高磁束密度材)に代えたこと以外は、実施例1と同様にして、巻磁心を作製した。
(比較例3)
 実施例1において、アモルファス合金リボンに対し、インラインアニール装置における熱処理を施さなかったこと以外は、実施例1と同様にして磁心とした後、得られた磁心に対し、磁心の円周方向に800A/mの直流磁界を印加し、印加しながら熱処理(最高保持温度:320℃、保持時間:1時間)を施す処理を行った。このようにして、巻磁心(積層体)を作製した。
<測定及び評価>
 各実施例及び各比較例にて作製した磁心について、以下の方法により、鉄損及び作製した磁心の目視による外観を評価した。結果を表1に示す。
-1.巻磁心の鉄損-
 作製した巻磁心に1次巻線10ターン,2次巻線2ターンを巻き,励磁電源により周波数50 Hzにおいて1.1T~1.5Tの各磁束密度で励磁したときの鉄損(W/kg)を電力計(横河電機株式会社、パワーメータ2533)を用いて測定した。高周波特性を評価する際も同じ電力計を用いて測定した。
-2.裁断性-
 伝熱媒体の温度によって平均昇温速度もしくは平均降温速度及び最高到達温度を変えて作製された複数のアモルファス合金リボンを用い、アモルファス合金リボンをステンレス製ハサミ(Westcott社製、製品名:Westcott 8" All Purpose Preferred Stainless Steel Scissors)で裁断した。この際の裁断性を以下の評価基準にしたがって評価した。
 <評価基準>
有り:ほぼ直線的に分割され、直線では無い破断部分が全裁断寸法の5%以下である。
無し:直線では無い破断部分が全裁断寸法の5%を超える。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001

 
 実施例1と電磁鋼板で作製した比較例1及び比較例2とを比較すると、実施例1では、励磁磁場での磁束密度が1.1~1.5Tである全ての条件で鉄損が低いことが分かる。これは、本開示の製造方法によるアモルファス合金リボンで作製した巻磁心が、電磁鋼板に比べて、低鉄損であるとの優れた効果を奏することを表している。
 また、作製した巻磁心の外観を目視観察した結果、予想されるように比較例1及び比較例2では電磁鋼板片の脱落及び飛散が観察されなかったが、実施例1においても、アモルファス合金片の脱落及び飛散は観察されなかった。
 実施例1及び比較例3は、いずれもアモルファス合金を用いているが、励磁磁場での磁束密度が1.1~1.5Tである全ての条件において、実施例1は比較例3に比べて鉄損が大きい結果となった。しかしながら、比較例3では、アモルファス合金片の脱落及び飛散が観察された。このことは、巻磁心の作製及び巻磁心にコイルを挿入し、変圧器を組み立てる工程において、従来は必須とされた脱落及び飛散するアモルファス合金片に起因したコイル絶縁破壊の対策が不要となるため、生産性の向上の点で大きく寄与すると考えられる。
 また、実施例1及び比較例3の高周波特性(周波数400Hzでの鉄損)を比較したところ、実施例1の巻磁心は、周波数400Hz、磁束密度0.7Tでは鉄損が1.8W/kgであり、磁束密度1.0Tでは鉄損が3.2W/kgであった。これに対し、比較例3の巻磁心は、周波数400Hz、磁束密度0.7Tでは鉄損が1.2W/kgであり、磁束密度1.0Tでは鉄損が2.2W/kgであった。このように、実施例1は比較例3に比べて鉄損が大きい。
 しかしながら、高周波特性に優れる電磁鋼板、例えばJIS C 2558(2015)に規定される電磁鋼板20NTN1200からなる巻磁心は、周波数400Hz、磁束密度0.7Tでは鉄損が5.8W/kgであり、磁束密度1.0Tでは鉄損が10.8W/kgである。したがって、これを、実施例1の前記鉄損と比較すると、実施例1の鉄損は充分に小さいといえる。
 2017年7月4日に出願された米国仮出願62/528,449の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
 本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (9)

  1.  下記組成式(A)で表される組成を有し、裁断性を有するアモルファス合金リボンが巻回された、周波数50Hz、磁束密度1.3Tの条件での鉄損が0.3W/kg以下である巻磁心。
       Fe100-a-bSi  … 組成式(A)
     組成式(A)中、a及びbは、組成中の原子比を表し、それぞれ下記範囲を満たす。cは、Fe、Si及びBの合計量100.0原子%に対するCの原子比を表し、下記範囲を満たす。
       13.0原子%≦a≦16.0原子%
       2.5原子%≦b≦5.0原子%
       0.20原子%≦c≦0.35原子%
       79.0原子%≦100-a-b≦83.0原子%
  2.  前記bが下記範囲を満たす請求項1に記載の巻磁心。
       3.0原子%≦b≦4.5原子%
  3.  前記100-a-bが下記範囲を満たす請求項1又は請求項2に記載の巻磁心。
       80.5原子%≦100-a-b≦83.0原子%
  4.  前記aが下記範囲を満たす請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の巻磁心。
       14.0原子%≦a≦16.0原子%
  5.  Fe、Si、B、C、及び不可避的不純物からなる組成を有するアモルファス合金リボンを準備する工程と、
     前記アモルファス合金リボンを引張応力5MPa~100MPaで張架した状態で、平均昇温速度を50℃/秒以上800℃/秒未満として410℃~480℃の範囲の最高到達温度までアモルファス合金リボンを昇温させる工程と、
     前記アモルファス合金リボンを引張応力5MPa~100MPaで張架した状態で、昇温された前記アモルファス合金リボンを、平均降温速度を150℃/秒以上600℃/秒未満として前記最高到達温度から降温熱媒体温度まで降温させる工程と、
     下記組成式(A)で表される組成を有するアモルファス合金リボンを巻回して巻磁心とする工程と、
     を含み、
     前記昇温させる工程での昇温及び前記降温させる工程での降温は、前記アモルファス合金リボンを張架した状態で走行させ、走行する前記アモルファス合金リボンを伝熱媒体に接触させることにより行われ、
     走行する前記アモルファス合金リボンを昇温させる伝熱媒体の接触面、及び走行する前記アモルファス合金リボンを降温させる伝熱媒体の接触面は、平面内に配置されている、巻磁心の製造方法。
       Fe100-a-bSi  … 組成式(A)
     組成式(A)中、a及びbは、組成中の原子比を表し、それぞれ下記範囲を満たす。cは、Fe、Si及びBの合計量100.0原子%に対するCの原子比を表し、下記範囲を満たす。
       13.0原子%≦a≦16.0原子%
       2.5原子%≦b≦5.0原子%
       0.20原子%≦c≦0.35原子%
       79.0原子%≦100-a-b≦83.0原子%
  6.  前記平均昇温速度が、60℃/秒~760℃/秒であり、前記平均降温速度が、190℃/秒~500℃/秒である請求項5に記載の巻磁心の製造方法。
  7.  前記bが、下記範囲を満たす請求項5又は請求項6に記載の巻磁心の製造方法。
       3.0原子%≦b≦4.5原子%
  8.  前記100-a-bが、下記範囲を満たす請求項5~請求項7のいずれか1項に記載の巻磁心の製造方法。
       80.5原子%≦100-a-b≦83.0原子%
  9.  前記aが、下記範囲を満たす請求項5~請求項8のいずれか1項に記載の巻磁心の製造方法。
       14.0原子%≦a≦16.0原子%
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