JPH01295405A - 多層合金薄帯および巻磁心 - 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合金薄帯お
よびそれを用いた巻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０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
が行なわれるつしかしながら、歪取り焼鈍によって充分
に！ｎ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。とくにＦ
ｅ基非晶譬合金において顕著である。その理由は次の迫
りである。

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、とく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
基非晶譬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出来なかった。

（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巻磁心に用いる際、欠かせ
なかった歪取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、少なくとも一層の強磁性合金層と、少なくと
も一層の非磁性合金層を有することを特徴とする多層合
金薄帯とそれを用いた巻磁心である。

本発明でいう非磁性とは使用温度で強磁性を示さないも
のを云い、２層合金薄帯の例を第１図（ａ）に示す、す
なわち、Ａ、８層のいずれかが強磁性体層で他方が非磁
性体層である。合金薄帯をトロイド状の磁心として用い
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（。磁気
ひずみが正の材料には、張力に並行な磁気異方性が、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合金薄帯の強磁性合金層の磁気
ひずみが正であれば、強磁性合金層を外側に、非磁性合
金層を内側にして巻くことにより、強磁性合金層には張
力が働くので、そのヒステリシス曲線は、立上りの鋭い
角形比の大きな特徴を示す、−力強磁性合金層を内側に
して巻くならば、石ｎ化曲線は透磁率が一定の恒透磁率
性を示す。

これらの特性は磁心を焼鈍しないでも得られるので、工
程の短縮に寄与する。もしも焼鈍を必要とする場合でも
焼鈍条件の管理は従来の単層の磁性材料に比べてはるか
に、緩い条件でもすぐれた軟磁性を安定して得ることが
できる。

もしも強磁性合金層に用いた強磁性合金が負の磁気ひず
みを有するものであれば、応力の効果は逆になる。すな
わち強磁性合金層を外側にして巻くならば、恒透磁率性
があられれ、反対に強磁性合金層を内側にして巻くとき
には高角形性が発現する。

以上は磁気ひずみの主として絶対値の大きな材料を念頭
において述べたが、磁気ひずみの小さな強磁性合金層と
非磁性合金層からなる多層合金薄帯も本発明の範ちゅう
に含まれる。

６ｎ気ひずみが零の材料は応力の影響を受けにくいため
、異方性が小さければきわめて高いｉ３磁率を示す。Ｃ
Ｏ基の非晶質合金はその一例である。

しかしながら磁気ひずみは合金組成に敏感であるため、
飽和磁歪定数をｔｘｔｏ−’以下になるように組成を管
理することは、実際上困難を伴なう。

このような従来の低磁気ひずみ型の高透磁率材に付随す
る問題点も、本発明のような多層構造体とすることによ
って解決できる。

もしも磁性合金層が幾分、正の磁気ひずみの組成にずれ
た場合でも、非磁性合金層を内側にして巻回すことによ
り、強磁性合金層には張力が作用するため、有害な圧縮
、応力の影響を消去できるのである。

強磁性合金層が負の方向にずれている場合には、強磁性
合金層を内側にして巻けばよいことは云うまでもない、
なお作製された本発明の多層合金薄帯の磁気ひずみが、
正負どちらの符号をもつかはサンプルに張力をかけて、
ヒステリシス曲線の変化を観察することによって容易に
区別できる。

また本発明の多層合金薄帯を第１図（ｂ）のように、３
層としＡ、Ｃに耐食性のよい合金（一般に非磁性である
）Ｃを強磁性合金とすることによって、耐食性強磁性合
金が得られる。

次に本発明の多層合金薄帯の製造方法について説明する
。

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。すなわち、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、融体がら急冷して直接製造する方法で
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。ここでへ
合金は強磁性合金、Ｂは非磁性合金又はその逆である。

るつぼは仕切り仮３を介して一体化している。２ａ、２
ｂ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、はぼ同時に回転する冷却体４
の外周面に噴出され象、冷凝固する。第３図の場合には
、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
的に分離し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。

両者の間隔が離れすぎると密着性が悪くなり、近かすぎ
ると合金は混じり合う。しかしノズルの間隔が近すぎる
問題は実際上はとんど生じない。

合金ＡとＢが混り合う可能性があるのは、ノズル間隔が
１＋＋ｍ以下の場合であるが、ノズル間隔を１１１１ｍ
以下に近づけることは仕切り仮の強度の問題や、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Ｊ＠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合金の間のぬれが
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ららをロール面
側とするかにも依存するが、非晶質合金同志の場合は１
〜６１ｍの範囲である。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、ノズル間隔は太き目の方がよく、３〜１５ｍの範囲
とすることが望ましい。

以上本発明の強磁性合金と非磁性合金から成る多層合金
薄帯を製造する方法の一例を説明したが、製造方法とし
て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を適用できる。重要なことは
強磁性合金層と非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。

本発明の多層合金薄帯において強磁性合金層を構成する
合金としては、非晶質合金では、Ｆｅ、。

Ｂ１３Ｓ　ｉｓ　、、Ｆ　ｅ７ｚｃ　ＯＩＯＭ　Ｏ！　
Ｂ＋ｔＣ４、Ｆ　ｅｎｏ−５ＢＩｚｓ　ｌ５−ｓ　Ｃ＋
　ｓ　Ｆ　ｅｑｏＺ　ｒ＋ｏｓ　Ｆ　ｅｖｓＮｉ　ｓ　
Ｍ　Ｏａ　Ｂ　＋ｚＣａ　　（以上磁気ひずみ正）、Ｃ
０ｖｓｓ　Ｉｓ　Ｂ＋４、ＣＯ４ＯＮ　ｌ　ａｏＢｚｏ
　（以上磁気ひずみ負）、但し数字は原子％を示す。結
晶質合金では、Ｆｅ、Ｆｅ−３重量％Ｓ１、Ｆｅ−１３
重量％Ａｌ、パーメンジュール（以上磁気ひずみ正）、
Ｎｉ、Ｎｉ−１８，５重量％Ｃｏ（以上磁気ひずみ負）
あどがある。

また非磁性合金には非晶質合金ではＮｉ、、Ｓｉ、Ｂ６
１、Ｃｕ　ｈｔ　Ｔ　ｉ　３３、Ｆ　ｅ５ｑＣｒｔｓＢ
ｌｚｃａ、Ｆ　ｅ２ａＮ　ｌ５ｏＣｒｓｏＢ＋ｔｃｓ　
　（以上原子％）、結晶質合金には５ＵＳ３０４ステン
レス鋼、Ｃｕ合金、Ｔｉ合金、／１合金などがあり、こ
れらを用途、特性などに応じて適宜組合せればよい。

本発明の多層合金の少なくとも一層は非晶質合金層にす
ることが好ましい。眉間の密着性、強慶のすぐれた材料
が得られるからである。

（実施例） 実施例１ 第３図（ａ）のような装置を用いて、強（■性合金層と
非磁性合金層からなる２層非晶質合金ＰＶ帯を製造した
。ただしＡ合金はＮ　１ｙｓｓ　ｉｓ　Ｂａｔ　（数字
は原子％）、Ｂ合金はＦ　ｅｔｗｓ　ｌｓ　Ｂａｔの化
学組成である。

製造に用いたノズルは０．４Ｘ５■８スリット状開口部
を２個もつものを２層Ｍａ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）に示すように
、Ａ合金と８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。

るつぼ毎加燃して両方の合金をともに溶解した後療法の
溶湯を同時に各々のノズルから噴出したところ、Ａ、８
合金２層から成る板厚約５０μｍの薄帯を得た。

Ｘ線回折法により、薄帯はＡ、Ｂ両層とも非晶質である
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（く２μｍ）
を除いて両合金は混り合っていないことが分かった。

この薄帯をＢ合金層を外側となるように内径６０ａ＋ｍ
、外径６５＋＋ｍのトロイダルコアに巻いて、焼鈍なし
のまま直流磁束計により磁気測定したところ、第４図（
ａ）に示されるようなきわめて高い角形比Ｂ　ｒ　／　
Ｂｏｏ　（＞　９０％）のヒステリシス曲線を得た。た
だしＢ「は残留磁束密度、Ｂ１゜は１００ｅにおける磁
束密度である。

一方同一厚みのＢ合金（Ｆ　ｅ７ｑｓ　ｉｓ　Ｂ１３）
のみからなる単層の同一寸法形状のトロイダルコアの特
性（同様に焼鈍なし）は、第４図（ｂ）のように、角形
比が約５０％で、本発明の合金薄帯に比べて大幅に低い
値となった。

また実施例１の薄帯をＢ合金層を内側となるように同一
寸法のトロイダルコアに巻いて、同じく直流磁化特性を
測定したところ、第５図のような恒速磁率性を示した。

実施例２ 実施例１と同じ装置およびノズル（寸法、形状とも同じ
）を用いて、強磁性合金層と非磁性合金層の２層からな
る複合合金薄帯を製造した。ただしＡ合金はＮ　１ｔｓ
ｓ　ｉｓ　Ｂｙ　、Ｂ合金はＣ０ｂｑＦｅａ　ＭＯ！　
Ｓ　１１１ｇで、得られた薄帯は板厚約４０μｍであっ
た。

二の複合薄帯の磁気ひずみは本来１ｏ−７程度であるが
、組成のずれのために、１０−”オーダの正の磁気ひず
みが観測された。前記の複合薄帯をＢ合金を外側にして
外径２０１１Ｉ１１、内径１５鮒のトロイダルコアに巻
いて、焼鈍なしで磁気測定したところ、１００ＫＨｚ、
５ｍ０ｅにおける比初透磁率は約２００００であった。

一層Ｂ合金単層の２０μｍ厚の薄帯を同一寸法のトロイ
ダルコアに巻いて、焼鈍なしで測定したものは、１００
ＫＨｚ、５ｍ０ｅの同一条件で、比初透磁率は約３００
０であった。

以上のように本発明の強磁性合金と非磁性合金の多層薄
帯を磁心材料として用いるとき、焼鈍なしでも充分に高
い透磁率が得られる。

（発明の効果） 本発明の強磁性合金層と非磁性合金層を有する多層合金
薄帯は、巻き工程後の歪取り焼鈍を省略ないし焼鈍条件
の緩和（たとえば！ｎ場の省略、加熱条件管理基準の緩
和）を図ることが可能であるから、実用上のメリットが
大きい。

さらに強磁性合金層にｖｍ気ひずみ合金を用いる際、組
成のずれによる特性のバラツキを軽減するためにも、本
発明の非磁性合金層との多層体を用いることがきわめて
効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の多層合金薄帯の説明図
、第２図はトロイダル状に巻いた薄帯の断面に加わる応
力の模式図、第３図は本発明の多層合金薄帯の製造装置
を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は部分平面図、第４図
（ａ）、（ｂ）及び第５図はヒステリシス曲線の図表で
ある。 ３：仕切り仮　　　　　　　４：冷却体５：多層合金薄
帯 代理人　弁理士　茶　野　木　立　夫 第１図 第２図 第４図 （α）（ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　少なくとも一層の強磁性合金層と、少なくとも一層
   の非磁性合金層を有することを特徴とする多層合金薄帯
   。 ２　少なくとも一層が非晶質合金層である請求項１記載
   の多層合金薄帯。 ３　強磁性合金層に、磁気ひずみ正または磁気ひずみ負
   の合金を用いた請求項１または２記載の多層合金薄帯。 ４　請求項１〜３のいずれかに記載された多層合金薄帯
   を巻回してなる巻磁心。