JPH0137467B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0137467B2 JPH0137467B2 JP56140263A JP14026381A JPH0137467B2 JP H0137467 B2 JPH0137467 B2 JP H0137467B2 JP 56140263 A JP56140263 A JP 56140263A JP 14026381 A JP14026381 A JP 14026381A JP H0137467 B2 JPH0137467 B2 JP H0137467B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- temperature
- composition
- magnetic properties
- amorphous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Soft Magnetic Materials (AREA)
Description
本発明は主として電力用トランス、カレントト
ランス、高周波トランス、リアクトルなどの電力
変換器の鉄心として用いられる鉄損が極めて低く
熱的安定性のよい非晶質合金に関するものであ
る。 鉄心用材料に要求される磁気特性としては、先
ず鉄損の低いこと、励磁特性の良いことが必要で
ある。特に鉄損は交流励磁される鉄心の中で熱と
して失われる電力で、全世界で日夜無駄に失われ
ている電力損失は莫大な額になると言われてい
る。また高周波トランスでは鉄損による熱は磁心
の温度を上昇させるため材料の選択、動作磁束密
度など設計上多くの制約をもたらしている。而し
て現在電力変換機器の磁心材料として、珪素鋼
板、薄物珪素鋼帯、フエライト、パーマロイ、鉄
粉などが具体的用途に応じて使用されているが、
広い応用分野にわたり特性と経済性とを満足させ
るような材料はなかつた。 ところが近年非晶質（アモルフアス）金属と呼
ばれる高温の溶融状態から超急冷することによつ
て液体と同じようなランダム（非同期）構造をも
つ合金薄帯を作る方法が開発された。この材料は
原理的に異方性がなく、電気抵抗が高く、薄いも
のが容易に得られるため広い周波数帯域で鉄損が
低く、励磁特性も良いので注目されている。しか
しながら電力トランス用途には飽和磁束密度BS
が珪素鋼板に比較してかなり低いこと、熱的安定
性が悪い等の欠点があり、実用化の問題点とされ
ていた。そのため飽和磁束密度を高めるため成分
組成の検討が種々なされ例えば特開昭54−61140
号公報、同55−158251号公報、同54−148122号公
報等の発明が提案されている。 しかしながらなお室温におけるBSの値17KGを
いくらか越える程度であり、珪素鋼の20KGには
及ばない。しかも公知のBSの高い組成をもつ合
金はいずれもトランス運転中の鉄心の温度（70〜
150℃）における低下率が大きく、使用される温
度における磁束密度は15〜16KG程度に低下して
珪素鋼との差は再び開いてしまう。さらに前記の
ような現在公知の合金系は熱的安定性が低い欠点
がある。従つて非晶質合金の特徴を生かすために
は原理的に低い鉄損をさらに下げ、かつ非晶質合
金共通の欠点である熱的不安定性を改良した合金
系を見出すことが実用上最も有利である。 本発明者らは多くの合金組成について、その磁
気特性および熱的安定性を調べた結果、鉄損の低
い組成と熱的安定性のすぐれた組成には対応関係
があることを見い出した。熱的安定性の高い組成
は熱処理によつて非晶質構造を安定化することが
でき、同時に鉄損も改善される。熱的に不安定な
組成に比べて高い熱処理温度を採用できるため、
鉄損改善の効果が大きいことを見出し、この具体
的組成を特願昭55−30253号および特願昭56−
32345号として出願した。これらはFeaSibBcCdな
る化学式で表示される実質的に非晶質である合金
で、ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ原子数％で次の範
囲にあつた。 ａ＝74〜79 ｂ＝８〜19 ｃ＝６〜13 ｄ＝１〜3.5 ただし ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝100 本発明者はこれらの組成範囲にある非晶質合金
の熱的安定性をさらに詳しく調査し、数十年にわ
たり安定な磁気特性を保証し得る合金組成を見出
した。 すなわち本発明はFeaSibBcCdなる化学式で表
示される実質的に非晶質である合金で、ａ、ｂ、
ｃ、ｄはそれぞれ原子数％で次の範囲にある。 ａ＝77〜79 ｂ＝８超〜12 ｃ＝９〜11 ｄ＝１〜３ ただし ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝100 特に好ましくはFe78Si10B10C2の組成である。 これらの成分的要求を満たす非晶質合金は第１
表、第２表に示すように通常のトランス使用温度
よりもはるかに高い200℃においても磁気特性の
経時変化が本発明の組成範囲外のそれに比べて極
めて小さい。すなわち本発明の範囲の組成を有す
る非晶質合金は、同時に高い非晶質形成能（非晶
質になりやすさ）をもつため、厚いリボンを作る
ことが容易で、かつリボンの長手方向の特性変動
が小さいという実用上きわめて有利な特性を併せ
もつている。 本発明の非晶質合金を製造する方法は先にも触
れたように溶融状態の合金を回転するロールやド
ラムの外壁あるいは内壁に噴射、衝突させ片面か
ら冷却する方法（片ロール法および遠心急冷法）
あるいは１対のロールの間で両面から冷却する方
法（双ロール法）などによつて連続的に製造する
公知の方法いずれによつてもよい。 急冷された薄帯は一般にそのまま（as Cast）
の状態では充分な特性を示さないので、通常磁性
向上のために結晶化開始温度以下で熱処理され
る。熱処理をより効果的にするために、磁界中あ
るいは張力下で行なうのがよい。本発明の合金の
特徴は熱処理の効果にも表われる。すなわち、結
晶化開始温度が従来の高磁束密度合金に比べてき
わめて高いため、高い熱処理温度を採用できる。
高い熱処理温度は、冷却後に残留するひずみを充
分に除去することを可能とし、その結果鉄損の低
減率が大きい利点を有する。たとえば従来材では
特開昭55−158251号公報に開示される如く385℃
以下の温度で熱処理する必要があつたのに対し
て、本発明の合金では430℃までの高温での熱処
理を可能にした。 次に本発明の実施例を示す。 実施例 １ 化学式Fe78Si10B10C2で表示される合金を、こ
の合金の液相温度より約100℃高い1100℃に加熱
し、冷却用の鋼製単ロールの表面で急冷した。得
られた薄帯は１チヤージ20mm巾で約300ｇであつ
た。得られた薄帯の磁場中焼鈍後の磁気特性およ
び200℃で2000時間経過後の磁気特性を第１表に
示した。但し焼鈍条件は磁界30Oe、390℃×30分
水素中であつた。また磁気特性は試料の大きさ20
mm巾×120mmとし、単板測定器により測定した。
第２表に示した比較例に比べて磁気特性の変化が
極めて小さいことが判る。 実施例 ２ 第２表の各組成を有するように配合した原料を
溶解後、液相温度より50〜150℃高い温度から実
施例１と同じ方法により急冷し、非晶質合金薄帯
を得た。得られた薄帯の磁気特性および200℃で
2000時間経過後の磁気特性を比較例とともに示
す。この結果から明らかなように本発明の範囲の
組成を有する非晶質合金の鉄損および安定性は比
較例に比べて極めてすぐれている。特に鉄損の劣
化が小さい。 以上説明したように本発明は磁気特性の経時変
化が極めて小さく永年にわたり安定した特性を得
ることができる。
ランス、高周波トランス、リアクトルなどの電力
変換器の鉄心として用いられる鉄損が極めて低く
熱的安定性のよい非晶質合金に関するものであ
る。 鉄心用材料に要求される磁気特性としては、先
ず鉄損の低いこと、励磁特性の良いことが必要で
ある。特に鉄損は交流励磁される鉄心の中で熱と
して失われる電力で、全世界で日夜無駄に失われ
ている電力損失は莫大な額になると言われてい
る。また高周波トランスでは鉄損による熱は磁心
の温度を上昇させるため材料の選択、動作磁束密
度など設計上多くの制約をもたらしている。而し
て現在電力変換機器の磁心材料として、珪素鋼
板、薄物珪素鋼帯、フエライト、パーマロイ、鉄
粉などが具体的用途に応じて使用されているが、
広い応用分野にわたり特性と経済性とを満足させ
るような材料はなかつた。 ところが近年非晶質（アモルフアス）金属と呼
ばれる高温の溶融状態から超急冷することによつ
て液体と同じようなランダム（非同期）構造をも
つ合金薄帯を作る方法が開発された。この材料は
原理的に異方性がなく、電気抵抗が高く、薄いも
のが容易に得られるため広い周波数帯域で鉄損が
低く、励磁特性も良いので注目されている。しか
しながら電力トランス用途には飽和磁束密度BS
が珪素鋼板に比較してかなり低いこと、熱的安定
性が悪い等の欠点があり、実用化の問題点とされ
ていた。そのため飽和磁束密度を高めるため成分
組成の検討が種々なされ例えば特開昭54−61140
号公報、同55−158251号公報、同54−148122号公
報等の発明が提案されている。 しかしながらなお室温におけるBSの値17KGを
いくらか越える程度であり、珪素鋼の20KGには
及ばない。しかも公知のBSの高い組成をもつ合
金はいずれもトランス運転中の鉄心の温度（70〜
150℃）における低下率が大きく、使用される温
度における磁束密度は15〜16KG程度に低下して
珪素鋼との差は再び開いてしまう。さらに前記の
ような現在公知の合金系は熱的安定性が低い欠点
がある。従つて非晶質合金の特徴を生かすために
は原理的に低い鉄損をさらに下げ、かつ非晶質合
金共通の欠点である熱的不安定性を改良した合金
系を見出すことが実用上最も有利である。 本発明者らは多くの合金組成について、その磁
気特性および熱的安定性を調べた結果、鉄損の低
い組成と熱的安定性のすぐれた組成には対応関係
があることを見い出した。熱的安定性の高い組成
は熱処理によつて非晶質構造を安定化することが
でき、同時に鉄損も改善される。熱的に不安定な
組成に比べて高い熱処理温度を採用できるため、
鉄損改善の効果が大きいことを見出し、この具体
的組成を特願昭55−30253号および特願昭56−
32345号として出願した。これらはFeaSibBcCdな
る化学式で表示される実質的に非晶質である合金
で、ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ原子数％で次の範
囲にあつた。 ａ＝74〜79 ｂ＝８〜19 ｃ＝６〜13 ｄ＝１〜3.5 ただし ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝100 本発明者はこれらの組成範囲にある非晶質合金
の熱的安定性をさらに詳しく調査し、数十年にわ
たり安定な磁気特性を保証し得る合金組成を見出
した。 すなわち本発明はFeaSibBcCdなる化学式で表
示される実質的に非晶質である合金で、ａ、ｂ、
ｃ、ｄはそれぞれ原子数％で次の範囲にある。 ａ＝77〜79 ｂ＝８超〜12 ｃ＝９〜11 ｄ＝１〜３ ただし ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝100 特に好ましくはFe78Si10B10C2の組成である。 これらの成分的要求を満たす非晶質合金は第１
表、第２表に示すように通常のトランス使用温度
よりもはるかに高い200℃においても磁気特性の
経時変化が本発明の組成範囲外のそれに比べて極
めて小さい。すなわち本発明の範囲の組成を有す
る非晶質合金は、同時に高い非晶質形成能（非晶
質になりやすさ）をもつため、厚いリボンを作る
ことが容易で、かつリボンの長手方向の特性変動
が小さいという実用上きわめて有利な特性を併せ
もつている。 本発明の非晶質合金を製造する方法は先にも触
れたように溶融状態の合金を回転するロールやド
ラムの外壁あるいは内壁に噴射、衝突させ片面か
ら冷却する方法（片ロール法および遠心急冷法）
あるいは１対のロールの間で両面から冷却する方
法（双ロール法）などによつて連続的に製造する
公知の方法いずれによつてもよい。 急冷された薄帯は一般にそのまま（as Cast）
の状態では充分な特性を示さないので、通常磁性
向上のために結晶化開始温度以下で熱処理され
る。熱処理をより効果的にするために、磁界中あ
るいは張力下で行なうのがよい。本発明の合金の
特徴は熱処理の効果にも表われる。すなわち、結
晶化開始温度が従来の高磁束密度合金に比べてき
わめて高いため、高い熱処理温度を採用できる。
高い熱処理温度は、冷却後に残留するひずみを充
分に除去することを可能とし、その結果鉄損の低
減率が大きい利点を有する。たとえば従来材では
特開昭55−158251号公報に開示される如く385℃
以下の温度で熱処理する必要があつたのに対し
て、本発明の合金では430℃までの高温での熱処
理を可能にした。 次に本発明の実施例を示す。 実施例 １ 化学式Fe78Si10B10C2で表示される合金を、こ
の合金の液相温度より約100℃高い1100℃に加熱
し、冷却用の鋼製単ロールの表面で急冷した。得
られた薄帯は１チヤージ20mm巾で約300ｇであつ
た。得られた薄帯の磁場中焼鈍後の磁気特性およ
び200℃で2000時間経過後の磁気特性を第１表に
示した。但し焼鈍条件は磁界30Oe、390℃×30分
水素中であつた。また磁気特性は試料の大きさ20
mm巾×120mmとし、単板測定器により測定した。
第２表に示した比較例に比べて磁気特性の変化が
極めて小さいことが判る。 実施例 ２ 第２表の各組成を有するように配合した原料を
溶解後、液相温度より50〜150℃高い温度から実
施例１と同じ方法により急冷し、非晶質合金薄帯
を得た。得られた薄帯の磁気特性および200℃で
2000時間経過後の磁気特性を比較例とともに示
す。この結果から明らかなように本発明の範囲の
組成を有する非晶質合金の鉄損および安定性は比
較例に比べて極めてすぐれている。特に鉄損の劣
化が小さい。 以上説明したように本発明は磁気特性の経時変
化が極めて小さく永年にわたり安定した特性を得
ることができる。
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ FeaSibBcCdなる組成をもつ磁気特性の経時
変化の極めて小さい低鉄損鉄系非晶質合金。 ただしａ、ｂ、ｃ、ｄは原子数％で ａ＝77〜79 ｂ＝８超〜12 ｃ＝９〜11 ｄ＝１〜３ ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝100である。 ２ Fe78Si10B10C2の組成である特許請求の範囲
第１項記載の磁気特性の経時変化の極めて小さい
低鉄損鉄系非晶質合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56140263A JPS5842751A (ja) | 1981-09-08 | 1981-09-08 | 磁気特性の経時変化の極めて小さい低鉄損鉄系非晶質合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56140263A JPS5842751A (ja) | 1981-09-08 | 1981-09-08 | 磁気特性の経時変化の極めて小さい低鉄損鉄系非晶質合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5842751A JPS5842751A (ja) | 1983-03-12 |
| JPH0137467B2 true JPH0137467B2 (ja) | 1989-08-07 |
Family
ID=15264705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56140263A Granted JPS5842751A (ja) | 1981-09-08 | 1981-09-08 | 磁気特性の経時変化の極めて小さい低鉄損鉄系非晶質合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5842751A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5871593A (en) * | 1992-12-23 | 1999-02-16 | Alliedsignal Inc. | Amorphous Fe-B-Si-C alloys having soft magnetic characteristics useful in low frequency applications |
| CA2151833A1 (en) * | 1992-12-23 | 1994-07-07 | V. R. V. Ramanan | Amorphous fe-b-si-c alloys having soft magnetic characteristics useful in low frequency applications |
| CN1038771C (zh) * | 1992-12-23 | 1998-06-17 | 联合信号股份有限公司 | 适于低频用途的具有软磁特性的无定形合金 |
| US6273967B1 (en) | 1996-01-31 | 2001-08-14 | Kawasaki Steel Corporation | Low boron amorphous alloy and process for producing same |
| JP4558664B2 (ja) | 2006-02-28 | 2010-10-06 | 株式会社日立産機システム | 配電用アモルファス変圧器 |
| JP6819427B2 (ja) * | 2017-04-06 | 2021-01-27 | 日本製鉄株式会社 | Ｆｅ系非晶質合金及びＦｅ系非晶質合金薄帯 |
-
1981
- 1981-09-08 JP JP56140263A patent/JPS5842751A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5842751A (ja) | 1983-03-12 |
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