JPH0219179B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は非晶質合金及びそれを用いた磁心、更
に詳しくは、高周波における低保磁力、角形特性
にすぐれる非晶質合金及びそれを用いた磁気増巾
器用の磁心に関する。 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、近年、磁気増巾器を組込んだスイ
ツチング電源が広く用いられている。 この磁気増巾器を構成する主要部は可飽和リア
クタであり、その鉄心には角形磁化特性にすぐれ
た磁心材料が必要とされている。 従来は、このような磁心材料としてはFe−Ni
結晶質合金から成るセンデルタ（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
すぐているものの20KHz以上の高周波においては
保磁力が大きくなつてうず電流損が増大して発熱
し、使用不能となる。そのため、磁気増巾器を組
込んだスイツチング電源のスイツチング周波数は
20KHz以下に限られていた。 一方、近年においては、スイツチング電源の小
型化・軽量化に対する要望と相俟つて、スイツチ
ング周波数のより高周波化が求められているが、
現在まで高周波における保磁力が小さく、かつ角
形特性にすぐれた磁心材料で満足のいくものは見
出されていない。 本発明者らは、上記のような問題点を解消する
ために鋭意研究を重ねた結果、ＢとSiを所定の原
子％量含み、かつ結晶化温度（Tx）がキユーリ
温度（Tc）よりも大きいという関係を有するCo
系非晶質合金は、20KHz以上の高周波において、
低保磁力でありしかも角形磁化特性にもすぐれる
との事実を見出し本発明を完成するに到つた。 本発明は、20KHz以上の高周波、とりわけ
100KHzにおいても保磁力が0.33Oe以下と小さく、
かつ、その角形比（Br／B₁：Brは残留磁束密
度、B₁は1Oe磁場中の磁束密度）が90％以上と大
きい非晶質合金及びそれを用いた磁気増巾器用の
磁心の提供を目的とする。 すなわち、本発明の非晶質合金は、次式： （Co_1-x_1-x₂Fex₁Mx₂）x₃Bx₄Si_100-x_3-x₄（式中、
ＭはTi，Ｖ，Cr，Mn，Ni，Zr，Nb，Mo，Ru，
Hf，Ta，Ｗ，Reの群から選ばれる少くとも１種
の元素であり、x₁，x₂，x₃，x₄はそれぞれ０＜x₁
≦0.10，０≦x₂≦0.10，70≦x₃≦79，５≦x₄≦９
の関係を満たす数である。）で示される組成であ
ることを特徴とする。 本発明の非晶質合金の組成において、Feは得
られる合金の高磁束密度比に寄与し、その組成比
x₁は０≦x₁≦0.10の範囲に設定される。x₁が0.10
を越えると、全体の磁歪が大きくなり、かつ保磁
力（Hc）も増大するので好ましくない。 Ｍ（Ti，Ｖ，Cr，Mn，Ni，Zr，Nb，Mo，
Ru，Hf，Ta，Ｗ，Reの１種又は２種以上）は、
合金の熱的安定性に関与し、その組成比x₂は０≦
x₂≦0.10の範囲に設定される。x₂が0.10を越える
と、非晶質化が困難となる。これら元素Ｍのう
ち、Nb，Ta，Mo，Crはその効果が大きく有用
である。上記３成分（Co，Fe，Ｍ）は、全体で
その組成比x₃が70≦x₃≦79の範囲に設定される。
x₃が70未満の場合には、非晶質化が困難となり、
逆に79を超えると結晶化温度（Tx）がキユーリ
温度（Tc）より低くなるため全体として低保磁
力が得られなくなる。 つぎに、本発明の非晶質合金において、Ｂ及び
Siの半金属元素は非晶質化のためには不可欠であ
るが、Ｂの組成比x₄が５未満の場合には非晶質合
金が得られない。しかし、x₄が９を超えると、磁
気特性における角形比が小さくなる。したがつて
Ｂの組成比x₄は５≦x₄≦９の範囲に設定される。
本発明の非晶質合金は、低保磁力かつ高周波にお
ける角形比が大きいことが特徴であり、特に角形
比（Br／B₁）がエージング後で85％以上（50K
Hz）と優れている。 一般に、非晶質合金は、所定組成比の合金素材
を溶融状態から10⁵℃／秒以上の冷却速度で急冷
すること（液体急冷法）によつて得られることが
知られている。本発明の非晶質合金も、上記した
常法によつて容易に製造できる。 本発明の非晶質合金は、例えば常用の単ロール
法によつて製造された板状の導体として使用され
る。この場合、厚み10μｍ未満の薄体を製造する
ことは液体急冷法では実質的に困難であり、また
厚みが25μｍを超えると高周波における保磁力が
増大するので、通常、薄体の厚みを10〜25μｍ
（両端を含む）の範囲に設定するのが好ましい。
また、本発明の磁心は、上述した非晶質合金を用
いた磁気増巾器用磁心であり、これもまた50KHz
における角形比（Br／B₁）はエージング後で
50KHzと優れている。 以下に本発明を実施例に基づいて説明する。 実施例 １〜４ 第１表に示した各種組成の非晶質合金の薄体を
常用の単ロール法で作製した。各薄体の幅は約５
mmで厚みは、いずれも18〜22μｍの範囲にあつ
た。 これら薄体から長さ１ｍ帯を切り取り、直径20
mmのボビンに巻きつけてトロイダルコアを作製し
た。つぎに、これをそれぞれ、結晶化温度（Tx）
以下、キユーリ温度（Tc）以上の適宜な温度で
熱処理した後、全体を水中（25℃）に投入して急
冷した。 得られたコアに１次及び２次巻線を施し、外部
磁場1Oe下で交流磁化測定装置を用いて交流ヒス
テリシス曲線を測定し、ここから保磁力Hc及び
角形比Br／B₁（Br：残留磁束密度、Ｂ：1Oeの磁
場における磁束密度）を求めた。20KHz，50K
Hz，100KHzの高周波における各薄体のHc，Br／
B₁の値を第１表に示した。比較のため、従来用
いられているセンデルタの値も併記した。

【表】 表から明らかなように、本発明の非晶質合金は
100KHzの高周波でHc≦0.33，Br／B₁≧90と優れ
ていることがわかる。これに反し、センデルタ
は、Br／B₁は大きいけれどもHcも大きく、とり
わけ50KHz以上の高周波では1Oeの外部磁場の下
では測定不能となり、高周波における磁心材料と
しては不適であつた。 実施例 ５〜９ 式：（Co_0.92Fe_0.06Nb_0.02）₇₇BxSi_23-xで示され、
Ｂ量を種々に変えた（すなわち、Ｂ組成比ｘを
種々に変化させた）非晶質合金の薄体を実施例１
〜４と同様の方法で作製し、これらについてHc，
Br／B₁を測定した。その結果を第１図に示した。
図では（〇）はHc，（●）はBr／B₁を表わす。 第１図から明らかなように、ｘが５，６，７，
８，９（実施例５，６，７，８，９）のものは、
いずれもその角形比Br／B₁が85％以上であり、
ｘが10，11（比較例２，３）のものは85％より小
さかつた。このことからＢ組成比ｘは、５≦ｘ≦
９の範囲を満足しなければならないことが判明し
た。 なおｘが５未満のものは非晶質とならなかつ
た。 実施例 10〜22 第２表に示した組成でＭの異なる非晶質合金の
薄体を単ロール法で作製した。薄体の厚みはいず
れも18〜22μｍの範囲内にあつた。 これら薄体から実施例１〜４と同様にしてトロ
イダルコアを作製し、コアに１次及び２次巻線を
施した後、外部磁場1Oe下で交流磁化測定装置を
用いて50KHzにおける交流ヒステリシス曲線を測
定し、保磁力Hc，角形比Br／B₁を求めた。 ついで、これらを120℃の恒温槽に1000時間エ
ージング処理した後、50KHzで再びHc及びBr／
B₁を測定した。その結果を第２表に示した。比
較のため、Ｍを含まないものの測定値も併記し
た。

【表】 第２表から明らかなように、本発明の非晶質合
金（実施例10〜22）は高周波（50KHz）において
低保磁力、高角形性であるのみならず、熱的安定
性にすぐれることが判明した。とくに、ＭがNb，
Mo，Ta，Crの場合はその効果が著るしい。 実施例 23〜26 組成式：（Co_0.88Fe_0.06Nb_0.02Ni_0.04）₇₅B₁₅S₁₀の本
発明非晶質合金を用い、単ロール法でロール回転
数を変えることによつて、厚み12μｍ，18μｍ，
22μｍ，25μｍ，27μｍの薄体を作製した。これら
につき、実施例１〜４と同様の方法で各種の高周
波における保磁力Hcを測定し、その結果を第２
図に示した。 第２図から明らかなように、厚み12μｍ，18μ
ｍ，22μｍ，25μｍ（実施例23，24，25，26）の
ものは、50KHzにおいてもHcは0.4Oe以下であつ
た。一方、厚み27μｍ（比較例５）のものは、
50KHz以上ではそのHcが0.4Oeを超えて磁心材料
としては実用的でなくなることが判明した。 実施例 27 組成が（Co_0.90Fe_0.06Cr_0.04）₇₇B₈Si₁₅で厚み16μ
ｍの非晶質合金の薄体を作製し、実施例１〜４と
同様にしてトロイダルコアを作製した。これを
430℃（Tc500℃，Tx380℃）で熱処理した後、
水中に投入して急冷した。 得られたコアを、第３図に示した回路の磁気増
巾器に適用し、100KHz動作のスイツチング電源
としての性能を調べた。測定項目は、効率（出
力／入力×100（％））、コアの温度上昇（℃）及び
励磁電流（mA）であつた。第３図の回路におい
て、１は入力フイルタ、２はスイツチ、３はトラ
ンス、４は磁気増巾器、５は整流器、６は出力フ
イルタ、７は制御器である。以上の結果を第３表
に示した。なお、比較のため、センデルタを用い
た場合の結果も併記した。

【表】 第３表から明らかなように、本発明の非晶質合
金は、センデルタに比べて効率が約10％向上し、
かつ励磁電流も1/9で、コアの温度上昇も小さい
ので、極めてすぐれた磁性材料であることが判明
した。 以上の説明で明らかなように、本発明の非晶質
合金は、高周波における保磁力が0.4Oe以下と小
さく、かつ角形比も85％以上と大きいので、磁気
増巾器などの磁心を用いて有用であり、その工業
的価値は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は組成（Co_0.92Fe_0.06Nb_0.02）₇₇BxSi_23-x
なる本発明非晶質合金におけるＢ組成比（ｘ）と
角形比Br／B₁、保磁力Hcとの関係曲線である。
第２図は組成（Co_0.88Fe_0.06Nb_0.02Ni_0.04）₇₅B₁₅Si₁₀
なる本発明非晶質合金で厚みの異なる薄体の試験
周波数ｆと保磁力Hcとの関係曲線である。第３
図は、組成（Co_0.90Fe_0.06Cr_0.04）₇₇B₈Si₁₅の本発明
非晶質合金を可飽和リアクタに適用した磁気増巾
器を含んでなるスイツチング電源回路である。 １……入力フイルタ、２……スイツチ、３……
トランス、４……磁気増巾器、５…整流器、６…
…出力フイルタ、７……制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 次式： （Co_1-x₁Fex₁）x₃Bx₄Si_100-x_3-x₄ （式中、x₁，x₃，x₄はそれぞれ、０＜x₁≦0.10，
   70≦x₃≦79，５≦x₄≦９の関係を満たす数であ
   る。） で示され、100KHzにおける角形比Br／B₁（Brは
   残留磁束密度、B₁は1Oe磁場中の磁束密度）が90
   ％以上、保磁力が0.33Oe以下である高周波にお
   ける角形比が大きく、保磁力の小さい非晶質合
   金。 ２ 厚みが25μｍ以下の薄体である特許請求の範
   囲第１項記載の高周波における角形比が大きく、
   保磁力の小さい非晶質合金。 ３ 次式： （Co_1-x_1-x₂Fex₁Mx₂）x₃Bx₄Si_100-x_3-x₄ （式中、ＭはTi，Ｖ，Cr，Mn，Ni，Zr，Nb，
   Mo，Ru，Hf，Ta，Ｗ，Reの群から選ばれる少
   くなくとも１種の元素であり、x₁，x₂，x₃，x₄は
   それぞれ、０＜x₁≦0.10，０＜x₂≦0.10，70≦x₃
   ≦79，５≦x₄≦９の関係を満たす数である。） で示され、100KHzにおける角形比Br／B₁（Brは
   残留磁束密度、B₁は1Oe磁場中の磁束密度）が90
   ％以上、保磁力が0.33Oe以下である高周波にお
   ける角形比が大きく、保磁力の小さい非晶質合
   金。 ４ 厚みが25μｍ以下の薄体である特許請求の範
   囲第３項記載の高周波における角形比が大きく、
   保磁力の小さい非晶質合金。 ５ 次式： （Co_1-x₁Fex₁）x₃Bx₄Si_100-x_3-x₄ （式中、x₁，x₃，x₄はそれぞれ、０＜x₁≦0.10，
   70≦x₃≦79，５≦x₄≦９の関係を満たす数であ
   る。） で示され、100KHzにおける角形比Br／B₁（Brは
   残留磁束密度、B₁は1Oe磁場中の磁束密度）が90
   ％以上、保磁力が0.33Oe以下である高周波にお
   ける角形比が大きく、保磁力の小さい非晶質合金
   からなる磁心。 ６ 前記非晶質合金が、厚みが25μｍ以下の薄体
   である特許請求の範囲第５項記載の磁心。 ７ 磁気増巾器用である特許請求の範囲第６項記
   載の磁心。 ８ 次式： （Co_1-x_1-x₂Fex₁Mx₂）x₃Bx₄Si_100-x_3-x₄ （式中、ＭはTi，Ｖ，Cr，Mn，Ni，Zr，Nb，
   Mo，Ru，Hf，Ta，Ｗ，Reの群から選ばれる少
   くとも１種の元素であり、x₁，x₂，x₃，x₄はそれ
   ぞれ、０＜x₁≦0.10，０＜x₂≦0.10，70≦x₃≦
   79，５≦x₄≦９の関係を満たす数である。） で示され、100KHzにおける角形比Br／B₁（Brは
   残留磁束密度、B₁は1Oe磁場中の磁束密度）が90
   ％以上、保磁力が0.33Oe以下である高周波にお
   ける角形比が大きく、保磁力の小さい非晶質合金
   からなる磁心。 ９ 前記非晶質合金が厚み25μｍ以下の薄体であ
   る特許請求の範囲第８項記載の磁心。 １０ 磁気増巾器用である特許請求の範囲第９項
   記載の磁心。