JPH0123926B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高透磁率合金薄板を巻回してなる励
磁電流特性の良好な巻鉄心とその製造方法に関す
るものである。 磁気移相器、磁気増幅器、直流電流検出器、磁
気変調器などには、例えば、異方性50Niパーマ
ロイ、スーパーマロイ、方向性ケイ素鋼などから
成る巻鉄心が使用されている。これら従来の巻鉄
心は、励磁電流特性に優れ、また飽和までの急峻
性が大きいことで知られているが、近年より小さ
い電流による励磁、飽和電圧の増加、飽和に到る
急峻な―特性が求められている。 また、従来の鉄心のうち、特に50Niパーマロ
イ、スーパーマロイ等のパーマロイ系鉄心は、構
成材料の歪感受性が大きいために、運搬、輸送、
巻線なでの作業の際に機械的歪による磁気特性の
劣化が著しく、巻鉄心としての所要機能、電気的
平衡を損なうなど大きな欠点を有している。加う
るに、これら従来の巻鉄心構成材料を製造するに
は、溶解、造塊、熱間圧延、酸洗、冷間圧接など
の複雑で周到な工程を必要とするため、巻鉄心の
価格を高価なものとしていた。 本発明は上記従来技術の欠点を解消し、励磁電
流特性、歪感受性、耐衝撃性に優れ、より安価な
巻鉄心とその製造方法を提供することを目的とす
る。 上記目的を達成するために本発明は、巻鉄心を
構成する高透磁率合金薄板としてFe―Co―Si―
Ｂ系の非晶質合金を用いたことを特徴とするもの
である。 本願発明者らは、式Fe_dCo_eT_fSi_gB_h（式中Ｔは、
Ti、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Ta、Cr、Mo、Ｗ、
Mn、Ni、Pd、のうちの１種または２種以上であ
り、ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＝100）で示される非晶
質合金、特に上記式において、０≦ｆ≦３、72≦
ｄ＋ｅ≦85、７≦ｇ＜16、７≦ｈ＜10、15≦ｇ＋
ｈ≦25なる条件を満足する非晶質合金を熱処理、
特に磁場中で熱処理し、冷却したものを用いて巻
鉄心を構成すると優れた励磁電流特性が得られる
ことを見出だし、本発明を完成したものである。 本発明において、非晶質形成元素であるSiとＢ
の総和が15原子％（以下単に％と記す）未満では
非晶質化そのものが困難となり、25％をこえると
磁束密度の低下をきたすので、15〜25％とする。
非晶質形成元素として他の半金属元素、たとえば
Ｃ、Ｐ、Ge、Bi、Alが知られているが、熱的安
定性および靭性の点でSiとＢとの組合せが最も優
れている。Ｃ、Ｐ、Ge、Bi、Alを含んでいても
特に本発明の効果を大きく損なうことはないが、
５％以下であることが望ましい。 Ｂの含有量は７％未満では非晶質化が困難であ
り、10％以上では耐環境特性、たとえば耐湿性、
耐アルカリ性が大巾に低下して好ましくない。 Siの含有量は７％未満では熱的安定性が損なわ
れ16％以上ではHcが0.1Oe以上となり好ましくな
い。 FeとCoの総和は72％から85％であり、85％を
こえると非晶質化が困難となり、72％未満では磁
束密度の低下があり好ましくない。Coは、Feと
の相互作用により磁場中焼なまし及び冷却による
誘導磁気異方性を発生せしめ、Ｂ―Ｈ曲線の角型
性を、従つて励磁電流特性における飽和までの急
峻度を生じる効果を有す。 また添加元素としてＴで示す各元素を含むこと
が可能である。Ti、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Ta、
Mo、Ｗ、Mn、Ni、Pd、の一群は添加により非
晶質形成能を向上させ、Cr、Pdは耐食性、耐湿
性を向上させる。 MnはHcを低くする効果がある。これらの添加
元素Ｔの総量は10％以下であることが高い磁束密
度を保証する上で好ましい。10％をこえるとたと
えばB₁₀は急激に低下する傾向にあり、好ましく
ない。 以上の組成範囲の非晶質鉄心材料をトロイダル
鉄心とし磁場中で、250℃から450℃の間の適切な
温度で焼なまし、毎時300℃以下の冷却速度で磁
場中冷却することにより、Hcで0.09Oe以下、B₁₀
で12000G、Br／B₁₀が75％以上の低保磁力、高磁
束密度、高角型比巻鉄心が容易に得られる。磁界
としては従来直流が一般的に採用されているが、
半波整流及び交流（商用周波数）でも効果はほと
んど減じない。 熱処理温度は組成の変化により最適温度がずれ
るが450℃をこえると脆化が著しくなり、また、
250℃未満では焼きなましによる応力緩和が不可
能であり、効果がほとんどない。磁場中冷却速度
が毎時300℃をこえると冷却むらが発生し易く75
％以上のBr／B₁₀が得られない。 以下、実施例に基き詳細に説明する。 第１表は、従来のスーパーマロイと50Niパー
マロイに対する本発明の巻鉄心を構成する非晶質
合金鉄心の直流磁性の例を示す。いずれの組成に
おいても最適の熱処理温度を採つた場合である。 第１表から明らかなように、本発明の巻鉄心を
構成する非晶質合金鉄心はスーパーマロイと同等
以下の低い保磁力を示しており、B₁₀、Br／B₁₀
は50Niパーマロイと同等のレベルのものがあり
総合的に従来材の長所を兼備した優れた性能をも
つており、良好な励磁電流特性を示すことが明ら
かである。 第１図は、第１表中の合金No.２（３）、No.11（４）
より成る巻鉄心の50Hzにおける励磁電流特性を
スーパーマロイ（１）、50Niパーマロイ（２）と
の対比で示したものである（（ ）内は図中の符
号を示す）。巻鉄心の鉄心寸法は内径25mmφ、外
径35mmφ、高さ５mm、励磁巻数は１次、２次側と
も15ターンである。第１図から明らかなように本
発明の巻鉄心は低い励磁起磁力（励磁電流）が出
力電圧の高いレベルまで維持され、またこの間の
直線性が良好であり、優れた励磁特性を有してい
る。 上記実施例から明らかなごとく、本発明の巻鉄
心の励磁特性は極めて優れており、磁気増幅器、
磁気移相器、直流電流検出器、磁気変調器などの
制御用巻鉄心として優れたものである。 また、鉄心素材の非晶質合金が本来的に持つて
いる強度と靭性から本発明の巻鉄心は応力感受性
が低く、耐衝撃性に優れた信頼性の高いものであ
る。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は50Hzにおける本発明の巻鉄心と従来
の巻鉄心の励磁電流特性を示した図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高透磁率合金薄板を巻回して形成される巻鉄
   心において、その組成が、 組成式：Fe_dCo_eSi_gB_h 但し、ｄ＋ｅ＋ｇ＋ｈ＝100 72≦ｄ＋ｅ≦85、７≦ｇ＜16、 ７≦ｈ＜10、15≦ｇ＋ｈ≦25 で表わされるFe―Co―Si―Ｂ系非晶質合金薄板
   を巻回したものであることを特徴とする巻鉄心。 ２ 高透磁率合金薄板を巻回して形成される巻鉄
   心において、その組成が、 組成式：Fe_dCo_eT_fSi_gB_h 但し、Ｔ＝（Ti、Zr、Hf、Ｖ、Nb、
   Ta、Cr、Mo、Ｗ、Pd、Ni、Mn） ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＝100、０＜ｆ≦
   ３、 72≦ｄ＋ｅ≦85、７≦ｇ＜16、７≦ｈ
   ＜10、15≦ｇ＋ｈ≦25 で表わされるFe―Co―Si―Ｂ系非晶質合金薄板
   を巻回したものであることを特徴とする巻鉄心。 ３ その組成が、 組成式：Fe_dCo_eSi_gB_h 但し、ｄ＋ｅ＋ｇ＋ｈ＝100 72≦ｄ＋ｅ≦85、７≦ｇ＜16、７≦ｈ
   ＜10、15≦ｇ＋ｈ≦25 で表わされるFe―Co―Si―Ｂ系非晶質合金薄板
   を巻回した後、熱処理することを特徴とする巻鉄
   心の製造方法。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の巻鉄心の製造方
   法において、熱処理として、磁場中にて250℃か
   ら450℃の間で焼なましを行ない、毎時300℃以下
   の冷却速度にて磁場中冷却を施すことを特徴とす
   る巻鉄心の製造方法。 ５ その組成が、 組成式：Fe_dCo_eT_fSi_gB_h 但し、Ｔ＝（Ti、Zr、Hf、Ｖ、Nb、
   Ta、Cr、Mo、Ｗ、Pd、Ni、Mn） ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＝100、０＜ｆ≦
   ３、72≦ｄ＋ｅ≦85、７≦ｇ＜16、７
   ≦ｈ＜10、15≦ｇ＋ｈ≦25 で表わされるFe―Co―Si―Ｂ系非晶質合金薄板
   を巻回した後、熱処理することを特徴とする巻鉄
   心の製造方法。 ６ 特許請求の範囲第５項記載の巻鉄心の製造方
   法において、熱処理として、磁場中にて250℃か
   ら450℃の間で焼なましを行ない、毎時300℃以下
   の冷却速度にて磁場中冷却を施すことを特徴とす
   る巻鉄心の製造方法。