JPH01249A - 高透磁率、低鉄損の極薄アモルファス合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、トランス、ノイズフィルター、可飽和リア
クトル、スパイクノイズ低減用超小形インダクタンス素
子、零相変流器、磁気ヘッド等の高周波で高透磁率、低
鉄損が要求される電子機器の高性能化に伴い、重要な機
能部分として用いられている磁性部品にも高性能化が必
要となっている。したがって、これら磁性部品に用いら
れる磁性材料にも優れた磁気特性が要求されており、特
に零相変流器等の電流センサ、ノイズフィルターなど多
くの磁性部品に対しては、透磁率の高い材料が有効であ
る。

まずノイズフィルタについて説明する。

電子計算機の周辺機器や一般通信機用の安定化電源とし
ては、スイッチング電源が広（用いられている。スイッ
チング電源では、電源電圧を電源ラインから機器に入力
する際、所定の電源電圧以外に雑音電圧が機器内部に侵
入し、入力されることがある。また、スイッチング周波
数を基本周波数とする高周波ノイズ、あるいは負荷、例
えばパソコンの論理回路から発生するＭＨｚ域のノイズ
が問題となる。

これらの伝導ノイズを低減するために、例えば第１図に
示すようなコモンモードチョークコイルがノイズフィル
タとして用いられている。

第１図において、チョークコイル１は往復電流による磁
束が相殺されるように磁心２に一対の巻線３ａ、３ｂを
施したもので、巻線３ａ。

３ｂ間にコンデンサ４ａ、４ｂ、４ｃが接続され、コン
デンサ４ｂ、４ｃの接続点は接地されている。このフィ
ルタを電源ラインに挿入した場合、雑音入力電圧に対す
る雑音出力電圧の大、きさは磁心の透磁率に関係し、透
磁率が大きいほど雑音出力電圧は小さくなる。さらに低
周波領域だけでなくＩＭＨｚ以上の高周波領域でも有効
に機能する必要があり、このために透磁率の周波数特性
も良好であることが必要である。

従来、コモンモードチョークコイルの磁心を構成する材
料としては、フェライトが用いられできた。しかし、最
近では比較的低周波数域（１０〜４５０ｋＨｚ）でのノ
イズ規制が厳しくなっているのに対し、フェライトは低
周波域での透磁率が小さいため、ノイズを十分に低減す
ることができないという欠点がある。そこで、特に低周
波域での透磁率が大きく、周波数特性に優れた磁心が要
望されていた。

また近年、磁気増幅器を組込んだスイッチング電源が広
く用いられている。

この磁気増幅器を構成する主要部は可飽和リアクトルで
あり、角形磁化特性に優れた磁心材料が必要とされてい
る。従来、このような磁心材料としてはＦｅ−Ｎｉ結晶
質合金からなるセンデルタ（商品名）が使用されてきた
。

しかしながら、センデルタは角形磁化特性には優れてい
るものの、２０ｋＨｚ以上の高周波においては保磁力が
大きくなり、うず電流損が増大して発熱し、使用不能と
なる。このため、磁気増幅器を組込んだスイッチング電
源のスイッチング周波数は２０ｋＨｚ以下に限られてい
た。

一方、近年においては、スイッチング電源の小型化・軽
量化に対する要望とあいまって、スイッチング周波数を
より高周波化することが求められているが、現在のとこ
ろアモルファス合金を用いて実用的には最高２００〜５
００ｋＨｚに限られており、−層の高周波化に対応した
材料が望まれている。また、電源に組みこまれるＤＣ−
ＤＣコンバータに使われる磁性部品についても同様に低
鉄損化が重要な課題となっている。

これに対し一般に金属材料では板厚を薄くすることによ
り渦電流損を抑え、高周波特性を改善できることが知ら
れている。金属材料の中で高周波特性の良好なアモルフ
ァス合金は、通常液体急冷法により作製されるが、通常
その手段として単ロール法（第２図）が用いられている
。

ある程度幅がないと実用上問題があり、従来の条件では
２龍幅以上の薄帯では、１１〜１２μｍ程度が板厚の限
界であり、このような薄帯はピンホールが比較的多く存
在しており高周波化を含めた実用性の面で問題があった
。

（発明が解決しようとする課題） このように各種磁心用として高透磁率、低鉄損が高周波
（〜にＩｌｚ域）まで要求され、これらは機器の高効率
、小形軽量化、また磁心の小形化、高性能化などにつな
がる。

この発明は上記磁気特性を満足するように、ピンホール
等のない良好な状態で板厚が１０μｍ以下の極薄アモル
ファス合金を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段と作用） 本発明の極薄アモルファス合金は、一般式％式％ Ｃｒ＋Ｗ、Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｗから選ばれ る一種 Ｙ　　；Ｓｉ、　Ｂ、　Ｐ、　Ｃから選ばれる少なくと
も一種以上 ０．０１Ｘ≦０．１ １５≦２≦３０ の合金であり、板厚が１０μｍ以下であることを特徴と
する高透磁率、低鉄損の極薄アモルファス合金である。

以下に、本発明合金の組成限定理由について説明する。

Ｍは合金溶融時の粘性を下げ、ロールとの濡れ性を改善
し、合金の表面性改善に有効な元素であるが、あまり少
ないとその効果が得られず、逆にあまり多いとキューリ
ー温度が低くなるため、Ｍを規定するＸの範囲を０．０
１〜０．１とした。

好ましくは０．０１５〜０．０７であり、さらに好まし
くはＯ，０２〜Ｏ，Ｑ５５である。特にＭはＣｒ単独、
Ｃｒ十Ｍｏ、Ｃｒ＋Ｗの組合せが好ましく、さらにＦｅ
を５０原子％までＮｉで置き換えることが可能である。

Ｙはアモルファス化に必要な元素であるが１５原子％未
満あるいは３０原子％を越えるとアモルファス化が困難
となるためその量を１５〜３０原子％とした。好ましく
は１７〜２７原子％であり、さらに好ましくは１７〜２
５原子％である。特にＳＬ。

Ｃ量が５原子％未満２０原子％を越えると、あるいはＢ
、Ｐ量が１０原子％未満２５原子％を越えると得られた
合金の表面性が悪くなり、１０μｍ以下の極薄化に対し
て好ましくないためそれぞれ５≦（Ｓｉ、Ｃ）≦２０．
１０≦（Ｂ、Ｐ）≦２５が好ましい。より好ましくは７
≦（Ｓｔ、Ｃ）≦１５、１０≦（Ｂ、Ｐ）≦２０である
。

本発明の極薄アモルファス合金は以下の方法により製造
される。

すなわち、本発明の合金組成を有する合金溶湯をノズル
より回転冷却体の表面に噴出し超急冷することによりア
モルファス合金薄帯を製造するに際し、前記ノズルから
噴出される合金溶湯が回転冷却体に接触する間の雰囲気
が６０ｔｏｒｒ未満の不活性ガス雰囲気又は０．０１ｔ
ｏｒｒ以下の減圧雰囲気で製造される。

ここで減圧下あるいは不活性ガス雰囲気をそれぞれ１Ｏ
−２ｔｏｒｒ、８０ｔｏｒｒ以下としたのは、特に１．
５ｍｍ以上の幅広薄帯を作製する際に薄くて表面性にす
ぐれピンホールのないものが得られるからであり、この
範囲外では幅方向にうねり（凸凹）が生じたり、ピンホ
ールが多かったり、１０μｍ以下の薄帯が得られなかっ
たりする。なお不活性ガスは好ましくはＨｅ、Ａｒであ
りさらにはＨｅがもっとも好ましい。

またロール材質は本発明合金組成がＦｅ基であるためＦ
ｅ基合金またはＣｕ基合金（真鍮など）を用いると表面
性が良好で板厚の極めて薄いものが得られる。

また、ノズル先端のスリット形状は第３図におけるａは
得られる薄帯の幅を決めるものであり、２ＩＩ１以上の
適当な値に設定できる。またｂは薄帯の板厚を決める重
要な値であり０．２ｍｍ以上が好ましく、さらにＯ，１
５ｍ５＋以下が極薄薄帯作製に対しては好ましい。

ロール周速は１０■／Ｓ以上であれば良く、２０ＩＩ／
ｓ以上が好ましい。

射出圧は極薄薄帯を作製するのに０．０５ｋｇ／ｃｊ以
上であれば良く、好ましくは０．０２５ｋｇ／ｃｊ以下
でありさらに好ましくは、０．０２０ｋｇ／ｃｄ以下で
あるが０．００１ｋｇ／ｃｊ未満では溶融金属の射出が
しにくい。

上記の様にして、得られたアモルファス合金薄帯は巻回
または積層して磁心の形状に成形し、歪取り熱処理を行
なった後冷却するが、この冷却速度は０．５ｄｅｇ／―
〜水中急冷の範囲であれば良く、好ましくは１〜５０ｄ
ｅｇ　／―である。この後さらに熱処理として無磁場中
あるいは磁場中熱処理（薄帯軸方向、幅方向、板厚方向
、回転磁場熱処理）をさらに追加してもよい。これらの
熱処理における雰囲気は特に問わず、Ｎ２゜Ａｒ等の不
活性ガス、真空中、Ｎ２等の還元雰囲気中、大気中等の
いずれでも良い。

（実施例） 以下に本発明の詳細な説明する。

実施例１ （Ｆｅ　　　Ｃｒ　　　Ｍｏ　　　）　　　ＳｉＧ、９
Ｂ　　　０．０２　　　Ｑ、０２　７７　　　１０Ｂ１
３なる合金組成の調合溶解を行ないアモルファス合金作
製用母合金とした。

用いたノズルのスリット形状は５ｍｇＸ０．１５ｍｗの
スリットを有しアモルファス合金作製にあたりロール材
質としてＦｅを用い単ロール装置をチャンバー内に入れ
５Ｘ１０″″５ｔｏｒｒまで予備真空排気後、Ｈｅガス
を３０ｔｏｒｒまで封入した。ロール周速を５７ｍ／ｓ
ｅｅとし、射出ガス圧を０．０２ｋｇ／Ｃ−として、溶
融金属を超急冷したところそれぞれ表面性の良好な板厚
４．８〜５．２μｍ１幅４゜８１−の長尺極薄アモルフ
ァス合金薄帯を得た。

同様の手段により真空排気状態で（５Ｘ１Ｇ’ｔｏｒｒ
）でアモルファス合金を作製しても同様のピンホールの
ない長尺極薄薄帯が得られた。

比較として、Ｆ　ｅ　７ｙＳ　ｔ　ｔ。８１３なる合金
組成についても同様作製条件で極薄化を試みたが、溶湯
を噴出できず、スリット寸法を変え行なったところ約１
２μｍが最小値であ゛った。

実施例で得た薄帯にトロイダル状に成形し、歪取り熱処
理を行ない、磁気特性を評価した。

Ｆ　：　Ｉ　ＭＨｚ　、　０．１（Ｔ）の測定条件での
鉄損は１．７　（Ｖ／ｃｃ）であり、比較例（７）　６
．２　（ｗ／ｅｃ）　ｌ：比べ約１７４に減少している
。またＭｏの代わりにＷを用いても同等の値を得ている
。

また、透磁率の周波数特性もインビダンスアナライザを
用いて測定したが、１０ＭＨｚで８００であり比較例の
１５０に比べ約５倍となっている。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、極めて板厚の薄い
アモルファス合金が溶融状態から直接得られ、このアモ
ルファス合金を用いることにより磁気特性の高周波特性
にすぐれた磁心が得られ、可飽和り′アクドル、半導体
回路用リアクトルなど各種リアクトル、ノイズフィルタ
（コモンモード用、ノーマルモード用、高電圧パルス用
）、メイントランス磁気ヘッドなど高周波で用いられる
磁心あるいはセンサー（電流方位、圧力など）に好適で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は回路図、第２図は装置概略図、第３図はスリッ
ト平面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式 （Ｆｅ＿１＿−＿ｘＭ＿ｘ）＿１＿０＿０＿−＿ｚＹ＿
   ｚＭ；Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｒ＋Ｍｏ， Ｃｒ＋Ｗ，Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｗから選ばれ る１種 Ｙ；Ｓｉ，Ｂ，Ｐ，Ｃから選ばれる少なく とも１種以上 ０．０１≦Ｘ≦０．１ １５≦Ｚ≦３０ よりなる合金であり、板厚が１０μｍ以下であることを
   特徴とする高透磁率、低鉄損の極薄アモルファス合金。