JPH02263946A - チョークコイル用合金 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、各種電子機器や工作機器等のノイズ除去に用
いられるチョークコイル特にノーマルモードチョークコ
イルに好適な微細結晶組織を有する合金に関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来から、各種電子機器の電源ラインの電流に重畳する
ノイズが電子機器内部に侵入するのを防いだり、あるい
はスイッチング電源等のように、ノイズを発生する場合
には、電源ラインに発生したノイズが漏出するのを防ぐ
ために、チョークコイルからなるフィルタが使用されて
いる。

ノイズにはノーマルモードノイズとコモンモードノイズ
があり、コモンモードノイズの除去には、従来から高透
磁率を有し、その周波数特性に優れたＭ　ｎ　−Ｚ　ｎ
フェライトやアモルファス合金からなるチョークコイル
が用いられている。また、ヨ−ロツバ特許公開Ｎｏ、０
．２９９，４９８号に記載されているように超微細結晶
粒組織を有するＦｅ基基磁磁性合金高透磁率を示し、コ
モンモードチョークに適することが示されている。

コモンモードチョークコイルは一つの磁心に２巻線、又
は３巻線を行い線間に流れる信号は、磁気回路上打消し
合うような方向に巻かれたコイルであり、線間に流れる
信号により磁心が飽和することはなくラインとアース間
に流れるコモンモードノイズだけを除去するために非常
に高透磁率の磁心が用いられる。

一方、ノーマルモードチョークコイルは、１つの磁心に
１巻線を行ったものであり線間に流れる信号により磁心
が磁気飽和を起こしチョークコイルとして働らかなくな
るおそれがあるため、透磁率は低くとも鉄ダストコアの
様に磁気的に飽和しにくいものが使用されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、鉄ダストコアの透磁率はたかが６０前後であり
、ノーマルモードノイズを除去するのに十分とは言えな
いのが現状である。

一方前述のアモルファス合金や超微細結晶粒組織からな
るＦｅ基基磁磁性合金用いた磁心は、閉磁路磁心の状態
では磁気的に飽和しやすく、ノーマルモードチョークコ
イルに使用する場合は、ギャップを形成する必要があり
、工程が繁雑である。

また、ノーマルモードノイズを除去する目的で使用する
場合、ギャップ部からの漏えい磁束のため、十分なノイ
ズ減衰効果が得られない問題点があった。

本発明の目的は、磁気的に飽和しにくくかつ比較的透磁
率が高くノーマルモードノイズ除去に効果の大きい、微
細結晶粒組織を有するチョークコイル用合金を提供する
ことである。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために本発明者等は、ＣＯを主体
とし、特定量のＦｅ、Ｃｕ及びＭ’　　（ここでＭ′は
Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ５Ｈｆ、Ｔｉ及びＭｏからなる群
から選ばれた少なくとも一種の元素）を必須成分として
含む組成を有し、組織の少なくとも５０％が微細な結晶
粒からなり、各結晶粒の最大寸法で測定した粒径の平均
が１０００Ａ以下である合金がチョークコイル特にノー
マルモードチョークコイルに最適であることを見い出し
本発明に想到した。

本発明の合金は、組成式： ％式％ Ｔｉ、及びＭｏからなる群から選ばれた少なくとも一種
の元素、ＭｌはＮｉ、■、Ｃｒ、Ｍｎ、ＡＱ、Ａｇ、白
金属元素、Ａｕ％Ｚｎ％　Ｓｎ、Ｒｅからなる群から選
ばれた少なくとも一種の元素、Ｘは０％Ｇｅ、Ｐ、Ｇａ
、Ｓｂ％　Ｉｎ、Ｂｅかもなる群から選ばれた少なくと
も一種の元素であり、ａ％Ｘ％ｙ％ｚ１α−β及びγは
それぞれ０．２≦、（０，５，０，１≦８≦１０．０≦
、≦３０．０≦２≦２５．５≦１士、≦３０．１≦０≦
１０．０≦ａ≦１０．０≦ε≦１０の関係の組成を有す
る。

本発明において、Ｃｕは必須の元素であり、結晶粒を微
細化する効果を有し、添加ｍＸは０．１原子％以上、１
０原子％以下である。０，１原子％未滴では結晶粒微細
化の効果がなく１０ａｔ％を越えると合金作製が困難と
なるためである。Ｍ′は必須の元素であり、Ｃｕとの共
存により結晶粒を微細化する効果を有する。Ｍ′の添加
量αはｌ原子％以上１０原子％未清である。１原子％未
滴では結晶粒が十分微細化されず、ノーマルモードノイ
ズ減衰効果が十分でなく、１０原子％を越えると飽和磁
束密度の著しい減少を招き磁心が飽和しやすくなるため
である。

本発明の合金は通常単ロール法等の液体急冷やスパッタ
法等の気相急冷法により製造したアモルファス合金を熱
処理により結晶化することにより製造される。形成され
る結晶相の多くはｂｃｃ固溶体相である６ ＳＬ、Ｂはアモルファス形成元素であるとともに磁歪や
磁気特性改善に効果がある元素であり、Ｓｉ量ｙは０原
子％以上　３０原子％以下、Ｂ量２はＯ原子％以上　２
５原子％以下また、Ｓｉ量とＢ量の総和ｙ十ｚは５原子
％以上３０原子％以下である。この組成範囲をはずれる
と均質な組織とするのが困難となり、十分なノーマルモ
ードノイズ減衰量を得ることが困難となるためである。

Ｆｅは飽和磁束密度の上昇に効果がある元素であり、Ｃ
ｏとＦｅの総和の０．２以上０．５未滴の組成比範囲に
おいて低角形比でＢ−８曲線が非常に傾斜した飽和しに
くいノーマルモードチョークに好適なり−Ｈ曲線となる
。Ｆｅの組成比が０゜３未満では飽和磁束密度が低くな
り飽和しやすくなる。一方、０．５以上の組成はＢ−８
曲線の傾きが小さくなり、飽和しやすくなるため、ノー
マルモードチョークに使用する場合はギャップを付けた
り、圧粉磁心とする必要があり閉磁路の磁心材料として
は好ましくない。

Ｍ′はＮｉ、Ｖ、ＣｒｌＭｎ、　ＡＱ％Ａｇ、白金属元
素、Ａｕ％Ｚｎ、Ｓｎ、Ｒｅからなる群から選ばれた少
なくとも一種の元素であり、耐食性を改善したり、ノー
マルモードノイズ減衰量を改善したりする効果を有する
。Ｍ９量βを０以上１．０原子％以下に限定したのは、
１０Ｍ子％を越えると飽和磁束密度の著しい減少のため
飽和しやすくなりノーマルモードチョーク用合金として
は、好ましくなくなるためである。

Ｘは０％Ｇｅ、Ｐ、Ｇａ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｅからなる群
から選ばれた少なくとも１種の元素であり、アモルファ
ス形成を容易としたり、ノイズ減衰量を大きくする効果
を有する。Ｘの含有Ｍｙは０原子％以上１０原子％以下
であり、残部は、実質的にＣＯであるが、不可避不純物
として、ＯｌＳ、　Ｈ，Ｎ他等を含んでも良い。また、
Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等の脱酸効果を有する元素を含
んでも良い。

次に本発明のチョークコイル用合金の製造方法について
説明する。

まず上記所定の組成の溶湯から、片ロール法、双ロール
法等の公知の液体冷性によりリボン状のアモルファス合
金を形成する。通常、片ロール法等により製造されるア
モルファス合金リボンの板厚は５〜１００−程度である
が、板厚が２５ｕ！ａ以下のものがチョークコイル用合
金として特に適している。特に高周波領域で用いる場合
はスパッタ法等の薄膜化技術を用いても良い。

このアモルファス合金は結晶相を含んでいても良いが、
後の熱処理により微細な結晶粒を均一に生成するために
はアモルファスであるのが望ましい。また液体急冷法に
より、熱処理を経ずに本発明の合金を得ることも可能で
ある。

熱処理は、所定の形状に加工したアモルファス合金リボ
ンを通常真空中または水素、窒素等の不活性ガス雰囲気
中において一定時間保持して行う。

熱処理温度及び時間はアモルファス合金の組成や形状に
より異なるが、−船釣には４５０℃〜７００℃の結晶化
温度以上の範囲で５分から２４時間程度が望ましい。

熱処理雰囲気は前述の様に通常は不活性ガス雰囲気であ
るが大気中等酸化性雰囲気でも良い。

冷却は空冷や炉冷等により適宜行うことができる。また
必要に応じ磁心の磁路と垂直方向に磁場を印加しながら
磁場中熱処理を行い、Ｂ　−８曲線の形を制御しても良
い。

また本合金を使用する場合１表面に酸化物層を形成した
り、絶縁物を塗付あるいは付着・させる等の方法で絶縁
を行えば、特に良好な特性が得られる。

なお、本発明合金はノーマルモードチョーク用に最適で
あるが、その他のチョークコイルや磁性部品の用途に対
しても使用することはできる。

［実施例］ 以下に本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１） 原子％で（Ｇ　ｏ、、、、　Ｆ　ｅ＊、Ｊ　ｂａ＋ｃ　
ｕ、　Ｎ　ｂ３ｒｓ　ｌ＋ｓ、ｓＢｓ＋ｍの組成の溶湯
から単ロール法により幅６．５閣、厚さ１８趨のリボン
を作製した。

このリボンのｘｆＩＩＩ回折を行ったところアモルファ
ス合金に典型的なハローパターンが得られた。

次にこのアモルファス合金リボンをロールと接触した面
を外側にし巻回し、外径１７．５＋ｎ＋ｎ、内径９．５
ｍｍのトロイダル巻磁心を作製した。占積率は８０％で
あった。

次にこの磁心を窒素ガス雰囲気中５５０℃で１時間保持
し炉から取り出し空冷する熱処理を行った。熱処理後の
合金はＸ線回折の結果ｂｃｃ固溶体相（Ｇ　Ｏ−Ｆ　ｅ
固溶体）が主体であることが確認された。この固溶体中
にはＳｉやＢ等が固溶していると推定される。また透過
電子顕微鏡による組織観察の結果組織のほとんどが粒径
１０００Ａ以下の微細な結晶粒からなることが確認され
た。

熱処理後の磁心をコアケースに入れ直流Ｂ　−）１カー
ブを測定した。得られた結果を第１図に示す。

低角形比で飽和しにくいＢ−Ｈカーブを示している。

第２図にこの磁心の透磁率の周波数依存性、第３図に１
０ｋＨｚにおける増分透磁率の直流重畳磁界依存性を示
す、また比較のため鉄ダストコアの特性も示す。

図かられかるように本発明合金からなる磁心は透磁率の
周波数特性に優れ、直流重量特性に良好であり、ノーマ
ルモードチョーク用として好適な特性を有していること
がわかる。

次にこの磁心に巻線を行いノーマルモードチョークを作
製し、サイリスタの実験回路にっけノーマルモードのノ
イズレベルを測定した。得られた結果を第４図に示す。

本発明の合金を用いた方がノイズレベルが低く非常に優
れていることがわかる。

（実施例２） 第１表に示す組成の合金溶湯から単ロール法により厚さ
１８−１幅６．５Ｍのアモルファス合金薄帯を作製した
。ＸＩａ回折０結果この合金薄帯はアモルファス合金特
有のハローパターンを示していることが確認された。

次にこの合金を外径１７．５ｍｍ、内径９．５卸にロー
ルと接触した面を外側にし巻磁心を作製した。

次にこの磁心を窒素ガス雰囲気中の炉に入れ１時間保持
後炉から取り出し空冷を行った。ミクロ組織は実施例１
とほぼ同様であった。

次にこの磁心をコアケースに入れ巻線を行い、実施例１
と同様、ノーマルモードノイズレベルを測定した。０　
、２　Ｍ　Ｉ（ｚのノイズレベルを第１表に示す。

本発明合金は従来の合金に比ベノイズレベルが低く、チ
ョークコイル特にノーマルモードチョークコイルに最適
であることがわかる。

以下余白 （実施例３） 第２表に示す組成の合金溶湯から単ロール法により厚さ
１８４幅６．５菌のアモルファス合金薄帯を作製した。

以下実施例２と同様の処理を行い、１００　ｋ　Ｈｚに
おける実効透磁率μｅｒｏｏ＊を測定した。なお、ミク
ロ組織観察の結果各合金は粒径ｉ　ｏｏｏÅ以下の超微
細な結晶粒からなることが確認された。得られた結果を
第２表に示す。

表かられかるように本発明合金はノーマルモードチョー
ク用の鉄ダストコアに比べμｅ、。ｏわが高く優れてい
ることがわかる。また５０ｅの磁界を重畳した場合の１
ｏｏｋＨｚでの実効透磁率μｅ１゜。、は、従来のＣｏ
基アモルファス合金やＦｅ基アモルファス合金より高く
なっており、直流やその他の信号による磁界が重畳され
るノーマルモードチョークコイルに適していることがわ
かる。

［本発明の効果コ 本発明によれば、磁気的に飽和しにくくかつ比較的透磁
率が高くノーマルモードノイズ除去に効果の大きい、微
細結晶粒組織を有するチョークコイル用合金を提供する
ことができるため、その効果は著しいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る合金の直流Ｂ−１４カーブの一例
を示した図、第２図は本発明に係る合金からなる磁心の
透磁率の周波数依存性の一例を示した図、第３図は本発
明に係る合金の１ｏｋＨｚにおける増分透磁率の直流重
畳磁界依存性を示した図、第４図は本発明に係る合金か
らなるノーマルモードチョークのノーマルモードのノイ
ズレベルを示した図である。 第１図 Ｂ　（ｋＧ） 第２図 周波数 （Ｈｚ） 第３図 直流重畳磁界 １１゜。 （Ｏｅ） 手続補正書 （自発） 平成 ル１０−月７ 日 事件の表示 平成１年特許願第８４９６６号 補正をする者 事件との関係

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．組成式：（Ｃｏ＿１＿−＿ａＦｅ＿ａ）＿１＿−＿
   ｘ＿−＿ｙ＿−＿ｚ＿−＿α＿−＿β＿−＿γＣｕ＿ｘ
   Ｓｉ＿ｙＢ＿ｚＭ′＿αＭ″＿βＸ＿γ（原子％）で表
   わされ、 ここでＭ′は、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、及
   びＭｏからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素、
   Ｍ″はＮｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ａｌ、Ａｇ白金属元素、
   Ａｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｒｅからなる群から選ばれた少なく
   とも一種の元素、ＸはＣ、Ｇｅ、Ｐ、Ｇａ、Ｓｂ、Ｉｎ
   、Ｂｅからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素で
   あり、ａ、ｘ、ｙ、ｚ、α、βおよびγはそれぞれ０．
   ２≦ａ＜０．５、０．１≦ｘ≦１０、０≦ｙ≦３０、０
   ≦ｚ≦２５、５≦ｙ＋ｚ≦３０、１≦α≦１０、０≦β
   ≦１０、０≦γ≦１０の関係の組成を有し、組織の少な
   くとも５０％が微細な結晶粒からなり、各結晶粒の最大
   寸法で測定した粒径の平均が１０００Å以下であること
   を特徴とするチョークコイル用合金。