JPH01291408A - 多層磁性合金薄帯および磁心 - 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】 ［産業上の利用分野〕 本発明は、電力変換、変調、増幅など電流や電圧を制御
するために用いられる磁性材料に適した多層磁性合金薄
帯およびそれを用いた磁心に関するものである。

［従来の技術］ 電磁誘導を利用して、電力を変換、変調、増幅するため
に軟磁性体の磁心が用いられている。例えば電力用では
けい素鋼が、弱電用ではパーマロイ、ソフトフェライト
が代表的軟磁性材料であるが、近年は非晶質合金も実用
に供されつつある。

これらの材料は通常、トロイド状の巻磁心あるいは所定
の形状に打ち抜いた積層磁心の形で用いられる。トロイ
ド状磁心の場合、巻き歪が加わり、磁気特性を劣化させ
るため、歪を取り除き磁性を回復させるために、歪取り
焼鈍が行なわれる。しかしながら、歪取り焼鈍によって
充分に磁性が回復しない場合があり、これが実用上問題
となっている。

歪取り焼鈍によって充分に磁性が改善されない例は、磁
気ひずみの大きな材料において多くみられる。特にＦｅ
基非晶質合金において顕著である。

その理由は次の通りである。

即ちトロイド状磁心の場合、材料に加わる応力は外周側
が張力、内周側が圧縮力となる。磁気ひずみが正の材料
の場合、内周側に加わる圧縮力が磁性を劣化させる。一
方磁気ひずみが負の場合は外周側に加わる張力が磁性劣
化をもたらす。

これらの磁性劣化をもたらす歪は、充分な焼鈍によって
除去される場合もあるが、残留して磁性が充分に回復し
ないことも多い。特に非晶質合金の場合は、結晶化によ
って磁性が劣化するので、歪取りに必要充分な焼鈍をす
ることができない場合がしばしば生ずる。これが、Ｆｅ
基非晶質合金の巻鉄心特性が、熱処理条件を制御しやす
い単板に比べて劣る主因となっている。

また磁気ひずみの小さな材料においても、完全に磁気ひ
ずみが零の材料を安定に製造することは困難であるため
、歪取り焼鈍を省略することはできなかった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は従来の軟磁性材料を磁心に用いる際、欠かせな
かった歪取り焼鈍を省略ないし焼鈍条件の厳密な管理を
必要としない軟磁性材料を提供するものである。

〔課題を解決するための手段・作用〕

本発明は、少なくとも一層の磁気ひずみが正の強磁性合
金層と少なくとも一層の磁気ひずみ負の強磁性合金層を
有することを特徴とする多層磁性合金薄帯に関するもの
である。

第１図に２層合金薄帯の例を示す。ここでＡ層が磁気ひ
ずみが正の合金層ならば、Ｂ層は磁気ひずみが負の合金
層でなければならない。磁気ひずみが正および負の強磁
性合金層をもつ本発明の多層磁性合金薄帯をトロイダル
磁心として用いるとき、次のような実用上有益な効果が
表われる。

トロイダル状に巻き回した薄帯には、第２図に示すよう
に中立線をはさんで外側には張力が、内側には圧縮力が
働らく。磁気ひずみが正の材料には張力に平行な磁気異
方性が、圧縮力に対してはそれに垂直な方向に磁気異方
性が生ずることが知られている。一方磁気ひずみが負の
材料に対しては応力は逆の作用をする。

したがって本発明の多層磁性合金薄帯を、磁気ひずみが
正の合金層を外側に、負の合金層を内側にして巻き回す
ならば、材料全体に対して、長手方向（周方向）が磁化
容易軸となり、実用上きわめて好ましい効果をもたらす
。例えば歪取り焼鈍なし、あるいは不充分でもすぐれた
軟磁性を示す。

また大きな角形比が容品に得られるなどの効果である。

また磁気ひずみ負の合金層を外側に、正の合金層を内側
に巻くならば、磁化容易軸は長手方向に垂直となり、磁
心は恒透磁率特性を示す。

このように本発明の磁気ひずみの符号の異なる複数の合
金層を多層化した合金薄帯を磁心として用いることによ
り、歪取り焼鈍や磁場焼鈍の省略、あるいは焼鈍条件の
緩和を図ることができる。また巻き方を変えるだけで、
異なる特性を要求される用途に使用できる。

次に本発明の多層非晶質磁性合金薄帯を製造する方法に
ついて以下に説明する。

本発明の多層非晶質合金薄帯をつくる装置の一例を第３
図に示す。

この装置は公知の特開昭５７−１７７８６０号公報に示
されるものと原理的には同一である。即ち、回転するロ
ールの外周面を用い、複数の組成の異なる合金から成る
複合材料を、融体から急冷して直接製造するものである
。

第３図において１ａは合金Ａを溶解するためのるつぼ、
１ｂは合金Ｂを溶解するためのるつぼである。

ここでＡ合金は磁気ひずみが正、Ｂは磁気ひずみ負の合
金、またはその逆である。るつぼは仕切り板３を介して
一体化している。２ａ、２ｂは溶湯を噴出するノズルで
あり、それぞれ合金Ａ、　　Ｂに対応している。

溶解された合金Ａ、　Ｂはほぼ同時に回転する冷却体４
の外周面に噴出され急冷凝固する。第３図の場合合金Ａ
をロール面側、Ｂを自由面側とする２層の複合急冷薄帯
が形成される。

この方法において、層間の密着がよくかつ２層が組成的
に分離された複合材を形成させるために重要な因子は、
ノズル２ａと２ｂの間隔である。

両者の間隔が大き過ぎると密着性が悪くなり、近すぎる
と合金は混り合う。しかし、ノズルの間隔が近すぎる問
題は実用上はとんど生じない。

合金ＡとＢが混り合う可能があるのは、ノズル間隔が１
ｍｍ以下の場合であるが、ノズル間隔を１關以下に近づ
けることは、仕切り板の強度の問題や、るつぼ加工上の
制約から困難であるためである。

一層ノズル間隔の上限に対しては、充分な考慮が払われ
なければならない。ノズル間隔が大きすぎると、上流側
のＡ合金は完全に凝固してしまい、その上にＢ合金の溶
湯を重ねて凝固させるとき、Ａ、Ｂ合金のぬれが特に良
い場合を除いて、両者は分離するかないしはきわめて密
着性の悪い状態となる。

適正なノズル間隔は合金の組合わせや、どちらをロール
面側とするかにも依存するが、非晶質合金同志の場合は
１〜６報の範囲が望ましい。

また結晶質合金をロール面側とする場合、自由面側は非
晶質合金、結晶質合金に拘わらず、ノズル間隔は大きい
方がよく、３〜１５ｍｍの範囲とすることが望ましい。

以上本発明の磁気ひずみが正および負の強磁性合金層か
ら成る多層合金薄帯を製造する方法の一例を説明したが
、多層とする手段はこれに限るものではない。例えばメ
ツキ法、クラッド法、熱的圧着法、蒸着やスパッタ法な
どを含む気相堆積法など公知の多層化技術が適用できる
。

重要なことは、磁気ひずみが正の強磁性合金層と負の強
磁性合金層を、それぞれ少なくとも一層を含む多層体と
することである。その際少なくとも一層を非晶質合金層
とするのが好ましい。これは主として接合性および機械
的強度を高めるためである。

本発明の多層磁性合金薄帯において、磁気ひずみ正を構
成できる強磁性合金には、非晶質合金Ｆ　ｅ　　ＣＯ５
０などがある。

また、磁気ひずみ負の強磁性合金には、非晶質合金では
Ｃｏ７８Ｓｉ８Ｂ１４．Ｃｏ４ｏＮｉ４ｏＢ２０など、
結晶質金属ではＮｉ　、　Ｎｉ　　−１８，５ｗｔ％Ｃ
ｏなどがあり、これらを用途、特性などに応じて適宜組
合せればよい。

［実　施　例］ 実施例　１ 第３図（ａ）の装置を用いて、磁気ひずみの符号が異な
る２Ｍの合金からなる２層非晶質合金薄帯を製造した。

ただしＡ合金は、Ｆ　ｅ　７９　Ｓ　ｌ　ａ　Ｂ　＋　
ａ数字は（ａｔ％）、Ｂ合金はＣＯ７８Ｓ　ｌ　ｓ　Ｂ
　１４　（ａｔ％）である。

製造に用いたノズルは０．４Ｘ５ｍＩｉｉのスリット状
開口部を２個もつものを、２ｍｍ間隔で設けたダブルス
リットノズルである。

またるつぼは第３図（ｂ）に示したように、Ａ合金とＢ
合金が混合しないように２つのノズル開口部の中心で仕
切られている。

るつぼを高周波加熱にて加熱し、両方の合金をともに溶
解させた後、両方の溶湯を同時に各々の質であることが
確認された。また断面をＥＰＭＡにより元素分析したと
ころ、板厚中心に近い境界の薄い層（＜２−）を除いて
、両合金は混り合っていないことが分った。

この薄帯をＡ合金を外面となるように内径１５ｍｍｑ外
径２０龍のトロイダルコアに巻いて磁気測定したところ
、焼鈍なしでも直流保磁力０．０３０ｅのすぐれた軟磁
気特性が得られた。

このコアを３５０℃×６０分磁場なし焼鈍したところ、
Ａ合金単層の薄帯を、同一加熱条件で磁場焼鈍したもの
と同等の軟磁気特性を示した。

またＡ合金が内側となるように、上と同じ寸法形状のト
ロイダルコアに巻いて磁気特性を測定したところ、高い
磁束密度まで透磁率の変化が小さい（変化率く５％）恒
透磁率性を示した。

以上のように本発明の磁気ひずみの符号の異なる多層磁
性合金薄帯は、焼鈍の省略や簡略がり能であり、また巻
き方により、異なる特性を得ることができるという従来
材にはない特徴を示すことが判る。

実施例　２ 第４図に示すような３層ノズルを用いて３層の非晶質合
金薄帯を製造した。スリット状開口部の寸法は、いずれ
も０．４層５ｍａｉで、相互の間隔は２止である。

またＡ、Ｃ合金はＦ　ｅ　８２　ＣＯｔｏＭ　Ｏ２Ｂ　
２２　Ｃ４（磁気ひずみ正）、ＢはＮ１（磁気ひずみ負
）である。

るつぼは実施例１と同様に異種の合金は互いに混り合わ
ないように仕切られている。

るつぼ全体を高周波加熱してＡ、　　Ｂ、　　Ｃ合金を
いずれも溶解させた後、すべての溶湯をほぼ同時に各々
のノズルから噴出したところ、Ａ−Ｂ−Ｃ合金３層から
成る板厚的６０ｔｌｘａの薄帯を得た。板厚断面のＸ線
回折によりＡ、　Ｃは非晶質、Ｂは結晶質であることが
確認された。

この３層薄帯をケミカルエツチング法により、外径２５
ｍｍ、内径１５ｍｍのリング状に打ち抜き、２０枚を積
層して、リング状積鉄心を作製した。

この鉄心を３５０℃で６０分、１００ｅで磁場中焼鈍し
た後、周波数４００１１ｚの特性を評価した。

Ｂｍ−Ｑ、５Ｔにおける鉄損は０．６Ｗ／ｋｇであった
。この鉄心で特徴的なことは測定磁束密度を高くしても
ほとんど振動音を発しないことであった。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明の磁気ひずみの符号の異なる２
種以上の合金から成る多層磁性合金は、巻き工程後の歪
取り焼鈍を省略ないし条件を緩和（例えば磁場の省略、
加熱条件管理基準の緩和）や騒音の低減が可能であるか
ら実用上のメリットが大きい。

さらに、一つの材料が巻き方（薄帯面の内外）を変える
だけで、全く異なる磁気特性を発現するという、これま
での材料ではなし得なかった新しい機能をも合わせもつ
ため、新しい応用も期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多層磁性合金薄帯の例（２層の場合）
を示す説明図、第２図はトロイダル状に巻いた薄帯の断
面に加わる応力の種類と大きさの模式図、第３図は本発
明の多層磁性合金薄帯を製造する融体急冷装置の概念説
明図で、（ａ）全体説明図、（ｂ）ノズル説明図、第４
図は３層磁性合金薄帯を製造する説明図で、（ａ）ノズ
ルの形状図、（ｂ）るつぼの構造説明図である。 ｌａ、ｌｂ　：るつぼ　　　３：仕切り板４：冷却体　
　　　　　　５二合金薄帯代　理　人　　弁理士　　茶
野木　立　夫第１図 Ａ′ ￥２図 ＣＣＬ） 第４図 （ｂ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくとも一層の磁気ひずみ正の強磁性合金層と、
   少なくとも一層の磁気ひずみ負の強磁性合金層を有する
   ことを特徴とする多層磁性合金薄帯。
2. ２．少なくとも一層が非晶質磁性合金層であることを特
   徴とする請求項１記載の多層磁性合金薄帯。
3. ３．請求項１または２記載の多層磁性合金薄帯を用いて
   構成されたことを特徴とする磁心。
4. ４．多層磁性合金薄帯を積層するか、巻回してなる請求
   項３記載の磁心。