JPH03201412A - 微結晶鉄ベース合金から成る漏電遮断器用磁心材料 - Google Patents
微結晶鉄ベース合金から成る漏電遮断器用磁心材料Info
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- JPH03201412A JPH03201412A JP2091962A JP9196290A JPH03201412A JP H03201412 A JPH03201412 A JP H03201412A JP 2091962 A JP2091962 A JP 2091962A JP 9196290 A JP9196290 A JP 9196290A JP H03201412 A JPH03201412 A JP H03201412A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
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- H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01H83/144—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by imbalance of two or more currents or voltages, e.g. for differential protection with differential transformer
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［ｌｌｌ上上利用分野］
この発明は、微結晶鉄ベース合金から成る漏電遮断器用
磁石材料に関する。
磁石材料に関する。
［従来の技術］
漏電遮断器は長年にわたり人体及び機械の保護のために
用いられている。漏電遮断器の重要な構成部品は差動変
流器として働く軟磁性磁心である０機械保護用漏電遮断
器のための引き外し電流は約３００〜５００ ｍ Ａの
範囲にある。これに反して人体保護用漏電遮断器の場合
には引き外し電流は３０ｍＡにすぎない、ヒルツインゲ
ル（Ｈｉｌｚｉｎｇｅｒ ）及びポル（Ｂｏｉ１） ｃ
７）論文「結晶質及び非晶質軟磁性金属（Ｗｅｉｃｈｍ
ａｇｎｅｔｉｓｃｈｅｋｒｉｓｔａｌｌｉｎｅ ｕｎｄ
ａｍｏｒｐｈｅ Ｍｅｔａｌｌｅ ） Ｊ 、 ｘレ
クトロニク（Ｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋ） 、第２２巻、１
９８７年には、磁心に対する要求とこのために使用され
る材料とが記載されている。？ａ１心材料は高い最大透
磁率又は小さい磁界強度の際の十分な磁束密度のほかに
、特に全使用範囲にわたり磁気特性の温度依存性を小さ
くしなければならない、３０ｍＡ漏電遮断器に対しては
主として約７７％ニッケルを含む結晶質ニッケル・鉄合
金（パーマロイ形）が使用される。この材料の飽和値は
約０．８Ｔである。しかしながら材料の磁気特性の温度
依存性を小さくするためには、パーマロイ合金の場合に
は補助的な費用のかかる焼きなましが必要である。それ
により漏電遮断器用磁心の製造は費用がかかり高価とな
る。焼きなましの必要性はファイア ｙ （Ｐｆｅｉｆ
ｅｒ ）及びポル（Ｒｏｌ１）の論文、アイトリプルイ
ー トランザクションズ（ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉ
ｏｎｓ） 、磁気掌編、第ＭＡＧ−５巻、第３号、１９
６９年９月、第３６５〜３７０ページに詳細に述べられ
ている。
用いられている。漏電遮断器の重要な構成部品は差動変
流器として働く軟磁性磁心である０機械保護用漏電遮断
器のための引き外し電流は約３００〜５００ ｍ Ａの
範囲にある。これに反して人体保護用漏電遮断器の場合
には引き外し電流は３０ｍＡにすぎない、ヒルツインゲ
ル（Ｈｉｌｚｉｎｇｅｒ ）及びポル（Ｂｏｉ１） ｃ
７）論文「結晶質及び非晶質軟磁性金属（Ｗｅｉｃｈｍ
ａｇｎｅｔｉｓｃｈｅｋｒｉｓｔａｌｌｉｎｅ ｕｎｄ
ａｍｏｒｐｈｅ Ｍｅｔａｌｌｅ ） Ｊ 、 ｘレ
クトロニク（Ｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋ） 、第２２巻、１
９８７年には、磁心に対する要求とこのために使用され
る材料とが記載されている。？ａ１心材料は高い最大透
磁率又は小さい磁界強度の際の十分な磁束密度のほかに
、特に全使用範囲にわたり磁気特性の温度依存性を小さ
くしなければならない、３０ｍＡ漏電遮断器に対しては
主として約７７％ニッケルを含む結晶質ニッケル・鉄合
金（パーマロイ形）が使用される。この材料の飽和値は
約０．８Ｔである。しかしながら材料の磁気特性の温度
依存性を小さくするためには、パーマロイ合金の場合に
は補助的な費用のかかる焼きなましが必要である。それ
により漏電遮断器用磁心の製造は費用がかかり高価とな
る。焼きなましの必要性はファイア ｙ （Ｐｆｅｉｆ
ｅｒ ）及びポル（Ｒｏｌ１）の論文、アイトリプルイ
ー トランザクションズ（ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉ
ｏｎｓ） 、磁気掌編、第ＭＡＧ−５巻、第３号、１９
６９年９月、第３６５〜３７０ページに詳細に述べられ
ている。
結晶質材料のほかに既に漏電遮断器用非晶質材料が提案
されている。小さい磁化力が要求されるために３０ｍＡ
用１ｍ電遣断器に対してはコバルトを多く含む合金だけ
が問題となり、その飽和（ｉは０．５５〜０．７Ｔの範
囲にある。しかしながらポル及びヒルツインゲルの前記
論文に記載のように、非晶質材料を使用する場合に温度
依存性に関する高い要求において問題が生じる。
されている。小さい磁化力が要求されるために３０ｍＡ
用１ｍ電遣断器に対してはコバルトを多く含む合金だけ
が問題となり、その飽和（ｉは０．５５〜０．７Ｔの範
囲にある。しかしながらポル及びヒルツインゲルの前記
論文に記載のように、非晶質材料を使用する場合に温度
依存性に関する高い要求において問題が生じる。
［発明が解決しようとする課題］
この発明の課題は、飽和磁束密度が高いと同時に磁気特
性の温度依存性が小さい漏電遮断器用磁心材料を提供す
ることにある。
性の温度依存性が小さい漏電遮断器用磁心材料を提供す
ることにある。
［課題を解決するための手段］
この課題はこの発明に基づき、６０原子％以上の鉄台イ
■量を有し、その組織の５０％以上が１１００ｎ未満の
粒度の微結晶粒子から成り、ｔ、ｔ”ｒ以上の飽和磁束
密度及び０．７未満の残留磁気比Ｂ ｒ ／ Ｂ ｓを
有する鉄ベース合金を磁心材料として使用することによ
り解決される。ここでＢ、は残留磁気であり、ＢＳは飽
和磁束密度である。
■量を有し、その組織の５０％以上が１１００ｎ未満の
粒度の微結晶粒子から成り、ｔ、ｔ”ｒ以上の飽和磁束
密度及び０．７未満の残留磁気比Ｂ ｒ ／ Ｂ ｓを
有する鉄ベース合金を磁心材料として使用することによ
り解決される。ここでＢ、は残留磁気であり、ＢＳは飽
和磁束密度である。
この種の微結晶鉄ベース合金は欧州特許出願公開ＦＪ２
７１Ｂ５７号公報から知られている。これは特に鉄のほ
かに主として０．１〜３原子％の銅、０．１〜３０原子
％のＮｂ、 Ｗ 、 Ｔａ、 Ｚｒ、Ｈｆ、 Ｔｉ、Ｎ
ｏのような別の金属、３０原子％以下のケイ素及び２５
原子％以下のホウ素を含む合金であり。
７１Ｂ５７号公報から知られている。これは特に鉄のほ
かに主として０．１〜３原子％の銅、０．１〜３０原子
％のＮｂ、 Ｗ 、 Ｔａ、 Ｚｒ、Ｈｆ、 Ｔｉ、Ｎ
ｏのような別の金属、３０原子％以下のケイ素及び２５
原子％以下のホウ素を含む合金であり。
その際ホウ素とケイ素との合計含有量は５〜３０原子％
の範囲にある。鉄は部分的にコバルト及び／又はニッケ
ルにより置き替えることができる。この材料はその良好
な磁気高周波特性に基づき高周波変成器、チョーク及び
磁石に使用するために提案されている。欧州特許出願公
開第２９９４９８号公報から微結晶鉄ベース合金から成
る磁心が知られており、この磁心は透磁率の時間依存性
変化が非常に少ない。チョーク、フィルタ及び高周波変
成器における磁心の前記公報に記載の用途に対して、０
．３以下又は０．７以上の残留磁気比を有する磁心が用
いられる。更に吉沢、山内、中機及び杉原の論文、ジャ
ーナル オブ アプライド フィジックス（Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ ） 、？
５６４巻、第１０号、１９８８年、第６０４７〜６０４
９ページから、チ３．−クコイルに使用するための微結
晶鉄ベース合金から成る磁心が知られている。この論文
には飽和磁束密度の温度依存性についての測定ｆメと、
氷点以上の温度に対する透磁率とが記載されている。
の範囲にある。鉄は部分的にコバルト及び／又はニッケ
ルにより置き替えることができる。この材料はその良好
な磁気高周波特性に基づき高周波変成器、チョーク及び
磁石に使用するために提案されている。欧州特許出願公
開第２９９４９８号公報から微結晶鉄ベース合金から成
る磁心が知られており、この磁心は透磁率の時間依存性
変化が非常に少ない。チョーク、フィルタ及び高周波変
成器における磁心の前記公報に記載の用途に対して、０
．３以下又は０．７以上の残留磁気比を有する磁心が用
いられる。更に吉沢、山内、中機及び杉原の論文、ジャ
ーナル オブ アプライド フィジックス（Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ ） 、？
５６４巻、第１０号、１９８８年、第６０４７〜６０４
９ページから、チ３．−クコイルに使用するための微結
晶鉄ベース合金から成る磁心が知られている。この論文
には飽和磁束密度の温度依存性についての測定ｆメと、
氷点以上の温度に対する透磁率とが記載されている。
［作用効果］
驚くべきことに微結晶鉄ベース合金が、漏電遮断器の使
用範囲である一２５℃の温度までの氷点下の温度におい
ても、磁気特性の温度依存性が極めて小さいということ
が発見された。氷点を超える場合の磁気特性の小さい温
度依存性は、漏電遮断器に磁心材料として使用するため
には不十分であり、更に従来漏電遮断器のために使用さ
れた材料から知られているように（第４図参照）、氷点
下の温度の場合の小さい温度依存性に対するあかしとは
ならない、既にファイファ及びポルの論文に記載のよう
に、従来の技術に基づくニッケル・鉄合金も比較的高い
温度の場合には透磁率の低下は比較的小さいが、これに
反して低い温度の場合には透磁率の低下が著しい。
用範囲である一２５℃の温度までの氷点下の温度におい
ても、磁気特性の温度依存性が極めて小さいということ
が発見された。氷点を超える場合の磁気特性の小さい温
度依存性は、漏電遮断器に磁心材料として使用するため
には不十分であり、更に従来漏電遮断器のために使用さ
れた材料から知られているように（第４図参照）、氷点
下の温度の場合の小さい温度依存性に対するあかしとは
ならない、既にファイファ及びポルの論文に記載のよう
に、従来の技術に基づくニッケル・鉄合金も比較的高い
温度の場合には透磁率の低下は比較的小さいが、これに
反して低い温度の場合には透磁率の低下が著しい。
漏電遮断器のためのこの発明に基づく微結晶磁心は、非
常に良好な軟磁性特性を有し、またこの特性の温度依存
性は小さい、このことは丸いヒステリシスループを有す
るすなわち０．４以上０．７未満の残留磁気比を有する
磁心に対し特に成立する。この合金の製造は経済的であ
る。なぜならば磁気特性の温度依存性を小さくするため
の補助的な特殊の焼きなましが必要でないからである。
常に良好な軟磁性特性を有し、またこの特性の温度依存
性は小さい、このことは丸いヒステリシスループを有す
るすなわち０．４以上０．７未満の残留磁気比を有する
磁心に対し特に成立する。この合金の製造は経済的であ
る。なぜならば磁気特性の温度依存性を小さくするため
の補助的な特殊の焼きなましが必要でないからである。
環状磁心はパルスレベル制御に対するばかりでなく重畳
された小さい直流磁界に対しても非常に良好な安定性を
示す。
された小さい直流磁界に対しても非常に良好な安定性を
示す。
［実施例］
次にこの発明に基づ〈磁石材料の複数の実施例の特性を
示すグラフにより、この発明の詳細な説明する。
示すグラフにより、この発明の詳細な説明する。
ｆらなヒステリシスループを有する環状テープコアばか
りでなく丸いヒステリシスループを有する環状テープコ
アが作られた。３０ｍＡ漏電遮断器に使用するために、
特に０．４〜０．７の範囲の残留磁気比を有する材料が
有利であることが判明した。微結晶テープは、−回の熱
処理工程と続いて０．４に７分以上の冷却速度による冷
却とにより、元来非晶質のテープを結晶化することによ
り製作された。
りでなく丸いヒステリシスループを有する環状テープコ
アが作られた。３０ｍＡ漏電遮断器に使用するために、
特に０．４〜０．７の範囲の残留磁気比を有する材料が
有利であることが判明した。微結晶テープは、−回の熱
処理工程と続いて０．４に７分以上の冷却速度による冷
却とにより、元来非晶質のテープを結晶化することによ
り製作された。
微結晶のテープの製造方法は原理的に前記欧州特許出願
公開公報から知られている。微結晶粒子の粒度はすべて
の実施例において常に２５ｎｍ未満であった。実施例の
磁心は７３．５原子％の鉄のほかに更にｌ原子％の銅、
３原子％のニオブ、１３．５原子％のケイ素及び９原子
％のホウ素を含んでいた。完成された環状テープコアは
φ１９×φ１５Ｘ５ｍｍの寸法を有していた。環状テー
プコアではそれぞれ、ｆ４ （５０Ｈｚ）及び静的磁束
密度偏移Δ１３ｓｔａｔ及び動的磁束密度偏移ΔＢｄＶ
ｎのヒステリシスループ及び磁化曲線が、正弦波、半波
整流及び全波整流電流の場合に室温で測定された。更に
静的及び動的磁束密度偏移及び５０Ｈｚでのル４の温度
依存性が測定された。
公開公報から知られている。微結晶粒子の粒度はすべて
の実施例において常に２５ｎｍ未満であった。実施例の
磁心は７３．５原子％の鉄のほかに更にｌ原子％の銅、
３原子％のニオブ、１３．５原子％のケイ素及び９原子
％のホウ素を含んでいた。完成された環状テープコアは
φ１９×φ１５Ｘ５ｍｍの寸法を有していた。環状テー
プコアではそれぞれ、ｆ４ （５０Ｈｚ）及び静的磁束
密度偏移Δ１３ｓｔａｔ及び動的磁束密度偏移ΔＢｄＶ
ｎのヒステリシスループ及び磁化曲線が、正弦波、半波
整流及び全波整流電流の場合に室温で測定された。更に
静的及び動的磁束密度偏移及び５０Ｈｚでのル４の温度
依存性が測定された。
例 １ ：
磁界を用いない熱処理が実施された磁心は０．６５の残
留磁気比を有していた（丸いヒステリシスループ）。第
１図にはこの磁心のほぼ静的なヒステリシスループが示
されている。
留磁気比を有していた（丸いヒステリシスループ）。第
１図にはこの磁心のほぼ静的なヒステリシスループが示
されている。
第２図は官、ΔＢｓｔａｔ、ΔＢｄｙｎ及び磁界強度間
の関係を示す。丸いヒステリシスループをイＩするこの
発明に基づく磁心の磁束密度Ｂは、既に１０ｍＡ／ｃｍ
の磁界強度の場合に０．５Ｔの値に達し、従って従来の
技術に基づく漏電遮断器用磁石材料の値を超える。また
この発明に基づく磁心は静的及び動的磁束密度偏移に対
する高い値を右する。第３図ａ）〜Ｃ）にはこの発明に
基づく磁心の磁気特性の温度依存性が示されている。こ
の温度依存性は、−２５８Ｃ〜＋８０’Ｃの実際の用途
に対し必要な全温度範囲にわたり変動の小さい非常に高
い不変性を有する。
の関係を示す。丸いヒステリシスループをイＩするこの
発明に基づく磁心の磁束密度Ｂは、既に１０ｍＡ／ｃｍ
の磁界強度の場合に０．５Ｔの値に達し、従って従来の
技術に基づく漏電遮断器用磁石材料の値を超える。また
この発明に基づく磁心は静的及び動的磁束密度偏移に対
する高い値を右する。第３図ａ）〜Ｃ）にはこの発明に
基づく磁心の磁気特性の温度依存性が示されている。こ
の温度依存性は、−２５８Ｃ〜＋８０’Ｃの実際の用途
に対し必要な全温度範囲にわたり変動の小さい非常に高
い不変性を有する。
比較のために第４図には従来の技術に基づ〈合金に対す
る磁気特性の温度依存性が示されている。この合金は商
品名ウルトラパームＦ８０（７）もとに漏電遮断器用に
販売されている高ニッケル金石合金である。この合金も
氷点以上の温度に対しては磁石値のまさに良好な不変性
を有する。しかしながら氷点下の温度に対しては大きい
変動を生じる。
る磁気特性の温度依存性が示されている。この合金は商
品名ウルトラパームＦ８０（７）もとに漏電遮断器用に
販売されている高ニッケル金石合金である。この合金も
氷点以上の温度に対しては磁石値のまさに良好な不変性
を有する。しかしながら氷点下の温度に対しては大きい
変動を生じる。
例 ２ ：
横磁界の中で熱処理が実施された磁心では０．１の残留
磁気比が測定された（平らなヒステリシスループ）。こ
の磁心は同様に、第５図ａ）〜Ｃ）に示すような温度変
化の際の磁気特性の良好な不変性を有する。しかし丸い
ヒステリシスループを有する磁心の場合よりこの変動は
大きかった。
磁気比が測定された（平らなヒステリシスループ）。こ
の磁心は同様に、第５図ａ）〜Ｃ）に示すような温度変
化の際の磁気特性の良好な不変性を有する。しかし丸い
ヒステリシスループを有する磁心の場合よりこの変動は
大きかった。
第１ＶｇＪはこの発明に基づく磁石材料の一実施例のＢ
−Ｈ曲線を示した図、第２図は第１図と同じ材料のｆｌ
（５０Ｈｚ）、Δ１３ｓｔａｔ、ΔＢｄｙｎ −Ｈ特性
をグラフで示した図、第３図ａ）〜Ｃ）は第２図に示す
μａ （５０Ｈ２）、Δ１３ ｓ ｔ ａ ｔ 。 ΔＢ ｄ、ｎの温度依存性をグラフで示した図、第４図
は一従来例の第３図と同様な温度依存性をグラフで示し
た図、第５図ａ）〜Ｃ）は別の実施例の第３図ａ）〜Ｃ
）と同様な温度依存性をグラフで示した図である。 繊束免炙ＩＴＪ 繊輪ＬＩＴノ μ４〜 （ｌ ＩＣＸλフノ ２０ ０ ２０４０６０８０ ｔ ｒｏｃノ ００
−Ｈ曲線を示した図、第２図は第１図と同じ材料のｆｌ
（５０Ｈｚ）、Δ１３ｓｔａｔ、ΔＢｄｙｎ −Ｈ特性
をグラフで示した図、第３図ａ）〜Ｃ）は第２図に示す
μａ （５０Ｈ２）、Δ１３ ｓ ｔ ａ ｔ 。 ΔＢ ｄ、ｎの温度依存性をグラフで示した図、第４図
は一従来例の第３図と同様な温度依存性をグラフで示し
た図、第５図ａ）〜Ｃ）は別の実施例の第３図ａ）〜Ｃ
）と同様な温度依存性をグラフで示した図である。 繊束免炙ＩＴＪ 繊輪ＬＩＴノ μ４〜 （ｌ ＩＣＸλフノ ２０ ０ ２０４０６０８０ ｔ ｒｏｃノ ００
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）６０原子％以上の鉄含有量を有し、その組織の５０
％以上が１００ｎｍ未満の粒度の微結晶粒子から成り、
１．１Ｔ以上の飽和磁束密度及び０．７未満の残留磁気
比Ｂｒ／Ｂｓを有する微結晶鉄ベース合金から成ること
を特徴とする漏電遮断器用磁石材料。 ２）残留磁気比が０．４以上であることを特徴とする請
求項１記載の磁石材料。 ３）動作点での磁束密度偏移の温度依存性変化が、−２
５℃ないし＋８００℃の温度領域 で室温に対し±１０％未満であることを特徴とする請求
項１記載の磁石材料。 ４）微結晶粒子が２５ｎｍ未満の粒度を有することを特
徴とする請求項１記載の磁石材料。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| DE3911480.5 | 1989-04-08 | ||
| DE3911480A DE3911480A1 (de) | 1989-04-08 | 1989-04-08 | Verwendung einer feinkristallinen eisen-basislegierung als magnetwerkstoff fuer fehlerstrom-schutzschalter |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03201412A true JPH03201412A (ja) | 1991-09-03 |
| JP2563097B2 JP2563097B2 (ja) | 1996-12-11 |
Family
ID=6378191
Family Applications (1)
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- 1990-03-14 DE DE59010553T patent/DE59010553D1/de not_active Expired - Lifetime
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