JPH0323619B2

JPH0323619B2 -

Info

Publication number: JPH0323619B2
Application number: JP56196894A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Ogata; Taku Meguro; Ryozo Sawada
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1981-12-09
Filing date: 1981-12-09
Publication date: 1991-03-29
Also published as: JPS58100659A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、高透磁率合金薄板を巻回してなる励
磁電流特性の良好な巻鉄心とその製造方法に関す
るものである。磁気移送器、磁気増幅器、直流電流検出器、磁
気変調器などには、例えば、異方性50％Niパー
マロイ、スーパーマロイ、方向性ケイ素鋼などか
ら成る巻鉄心が使用されている。これら従来の巻
鉄心は、励磁電流特性に優れ、また飽和までの急
峻性が大きいことで知られているが、近年より小
さい電流による励磁、飽和電圧の増加、飽和に至
る急峻な−特性が求められている。また、従来の鉄心のうち、特に50Niパーマロ
イ、スーパーマロイ等のパーマロイ系鉄心は、構
成材料の歪感受性が大きいために、運搬、輸送、
巻線などの作業の際に、機械的歪による磁気特性
の劣化が著しく、巻鉄心としての所要機能、電気
的平衡を損なうなど大きな欠点を有している。加
うるに、これら従来の巻鉄心構成材料を製造する
には、溶解、造塊、熱間圧延、酸洗、冷間圧延な
どの複雑で周到な工程を必要とするため、巻鉄心
の価格を高価なものとしていた。本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、励磁
電流特性、歪感受性、耐衝撃性に優れ、より安価
な巻鉄心とその製造方法を提供することを目的と
する。上記目的を達成するために本発明は、巻鉄心を
構成する高透磁率合金薄板としてFe−Co−Si−
Ｂ系の非晶質合金薄板を用いたことを特徴とする
ものである。本願発明者らは、式Fe_dCo_eT_fSi_gB_h（式中Ｔは
Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zr、Hf、Ｖ、Nb、
Ta、Cr、Mo、Ｗ、Mn、Ru、Ni、Pd、Cu、
Zn、Ｙ、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy
のうちの１種または２種以上であり、ｄ＋ｅ＋ｆ
＋ｇ＋ｈ＝100）で示される非晶質合金、特に上
記式において、72≦ｄ＋ｅ≦85、0.70≦ｅ／ｄ＋
ｅ≦0.99、ｆ≦３、７＜ｇ＜16、７＜ｈ＜10、15
≦ｇ＋ｈ≦25なる条件を満足する非晶質合金を磁
場中で焼なまし、冷却したものを用いて巻鉄心を
構成すると優れた励磁電流特性が得られることを
見出し、本発明を完成したものである。本発明において、非晶質形成元素であるSiとＢ
の総和が15原子％（以下単に％と記す）未満では
非晶質化そのものが困難となり、25％をこえると
磁束密度の低下をきたすので、15〜25％とする。
非晶質形成元素として他の半金属元素、たとえば
Ｃ、Ｐ、Ge、Bi、Alが知られているが、熱的安
定性および靭性の点でSiとＢとの組合せが優れて
いる。Ｃ、Ｐ、Ge、Bi、Alを含んでいても特に
本発明の効果を大きく損なうことはないが、５％
以下であることが望ましい。Ｂの含有量は７％未満では非晶質化が困難であ
り、10％以上では耐環境特性、たとえば耐湿性、
耐アルカリ性が大巾に低下して好ましくない。 Siの含有量は７％未満では熱的安定性が損われ
16％以上ではHcが0.1Oe以上となり好ましくな
い。 FeとCoの総和は72％から85％であり、85％を
こえると非晶質化が困難となり、72％未満では磁
束密度の低下があり好ましくない。 FeはCoとの相互作用により磁場中焼なまし及
び冷却による誘導磁気異方性を発生せしめＢ−Ｈ
曲線の角型性を、改善し、従つて励磁電流特性に
おける飽和までの急峻度を生じる効果を有す。また、FeとCoの比率を0.70≦Co／Fe＋Co≦
0.99に限定した理由は、これ以外の組成では、磁
歪定数λsを実質的に小さくできない為である。
なお、磁歪定数は、非晶質材料の軟磁気特性を支
配する重要な定数であり、これを実質的に零にす
る事は優れた励磁電流特性を得るために極めて重
要である。また、添加元素としてＴで示す各元素を総量で
３％以下含むことが可能である。Ti、Zr、Hf、
Ｖ、Nb、Ta、Mo、Ｗ、Ni、Pdの一群は添加に
より非晶質形成能を向上させ、Cr、Pdは耐食性、
耐湿性を向上させる。Ｙ、Ce、Pr、Nd、Sm、
Eu、Gd、Tb、Dyの一群は硬さを向上せしめる
とともに結晶化温度を上げ熱的安定性を増大させ
る。Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ruは非晶質形成能
を向上させ、特に他の添加元素と複合されて用い
るとその傾向が強まる。MnはHcを低くする効果
がある。これらの添加元素Ｔの総量は３％以下で
あることが高い磁束密度を保証する上で必要であ
る。３％をこえるとたとえばB₁₀は急激に低下す
る傾向にあり、好ましくない。以上の組成範囲の非晶質鉄心材料をトロイダル
鉄心とし10Oe以上の直流ないし交流磁場中で、
250℃から450℃の間の適切な温度で焼なまし、毎
時300℃以下の冷却速度で磁場中冷却することに
より、Hcで0.02Oe以下、B₁₀で8000G、Br／
B₁₀；75％以上の低保磁力、高磁束密度、高角型
比巻鉄心が容易に得られる。磁界の波形は従来直
流が一般的に採用されているが、半波整流及び交
流（商用周波数）でも効果はほとんど減じない。熱処理温度は組成の変化により最適温度がずれ
るが450℃をこえると脆化が著しくなり、また、
250℃未満では焼なましによる応力緩和が不可能
であり、効果がほとんどない。磁場中冷却速度が
毎時300℃をこえると冷却むらが発生し易く75％
以上のBr／B₁₀が得られない。以下、実施例に基き詳細に説明する。第１表は、従来のスーパーマロイと50Niパー
マロイに対する本発明の巻鉄心を構成する非晶質
合金鉄心の直流磁性の例を示す。いずれの組成に
おいても第１表中に示す直流磁場中にて同表中の
熱処理条件により製造した場合である。また、比
較例については最適の熱処理温度を採つた場合で
ある。

【表】第１表から明らかなように、本発明の巻鉄心を
構成する非晶質合金鉄心はスーパーマロイと同等
以下の低い保磁力を示しており、Br／B₁₀は50Ni
パーマロイと同等レベルのものがあり総合的に従
来材の長所を兼備した優れた性能をもつており、
良好な励磁電流特性を示すことが明らかである。第１図は、第１表中の合金No.２(3)、No.16(4)より
成る巻鉄心の50Hzにおける励磁電流特性をスーパ
ーマロイ(1)、50Niパーマロイ(2)との対比で示し
たものである（（）内は図中の符号を示す）。巻
鉄心の鉄心寸法は内径25mmφ、外径35mmφ、高さ
５mm、励磁巻数は１次、２次側とも15ターンであ
る。第１図から明らかなように本発明の巻鉄心は
低い励磁起磁力（励磁電流）が出力電圧の高いレ
ベルまで維持され、またこの間の直線性が良好で
あり、優れた励磁特性を有している。第２表は、本発明巻鉄心の直流の角形比Br／
B₁₀とB_n＝2KG、周波数100kHzの鉄損W₂／ ₁₀₀k
を、従来のスーパーマロイ、50Niパーマロイと
比較した例を示したものである。いずれも各組成のものについて、第２表中に示
す直流磁場中にて同表中の熱処理条件により製造
した場合である。また、比較例については最適の
熱処理温度を採つた場合である。

【表】

【表】第２表から明らかなように、本発明による巻鉄
心は従来の50％Niパーマロイと角形比は同等で
あるが高周波における鉄損は著しく小さく、スー
パーマロイより角形比が高く鉄損も小さい。この
ため、従来の巻鉄心より発熱が小さく制御性も同
等以上である。第３表は、従来のアモルフアス巻鉄心と本発明
のアモルフアス巻鉄心を、温度80℃、湿度95％の
恒温槽に入れて加速試験を行ない、120時間後の
鉄損の変化率ΔWを比較した表である。ここで、 ΔW＝（W¹²⁰ ₂／ ₁₀₀k−W⁰ ₂／ ₁₀₀k）／W⁰ ₂／ ₁₀₀k ただし、 W¹²⁰ ₂／ ₁₀₀k：120時間後のB_n＝2KG、ｆ＝100k
Hzの鉄損 W⁰ ₂／ ₁₀₀k：B_n＝2KG、ｆ＝100kHzの初期の鉄
損なお、いずれも各組成のものについて、第３表
中に示す交流磁場中にて同表中の熱処理条件によ
り製造した場合である。また、比較例については
最適の熱処理温度を採つた場合である。

【表】第３表から明らかなように、本発明の巻鉄心は
従来のアモルフアス巻鉄心と比較し、温度の高い
環境下においても特性の変化が小さく優れている
ものである。上記実施例から明らかな如く、本発明の巻鉄心
の励磁特性は極めて優れており、磁気増巾器、磁
気移相器、直流電流検出器、磁気変調器などの制
御用巻鉄心として優れたものである。また、鉄心
素材の非晶質合金が本来的に持つている強度と靭
性から本発明の巻鉄心は応力感受性が低く、耐衝
撃性に優れた信頼性の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は50Hzにおける本発明の巻鉄心と従来の
巻鉄心の励磁電流特性を示した図である。

Claims

【特許請求の範囲】１高透磁率合金薄板を巻回して形成される巻鉄
心において、前記合金薄板として、組成式Fe_d
Co_eSi_gB_h（式中、ｄ＋ｅ＋ｇ＋ｈ＝100、72≦ｄ
＋ｅ≦85、0.70≦ｅ／（ｄ＋ｅ）≦0.99、７＜ｇ
＜16、７＜ｈ＜10、15≦ｇ＋ｈ≦25）で示される
Fe−Co−Si−Ｂ系非晶質合金薄板を用いたこと
を特徴とする巻鉄心。２高透磁率合金薄板を巻回して形成される巻鉄
心において、前記合金薄板として、組成式Fe_d
Co_eT_fSi_gB_h（式中、ＴはBe、Mg、Ca、Sr、Ba、
Ti、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Ta、Cr、Mo、Ｗ、
Mn、Ru、Ni、Pd、Cu、Zn、Ｙ、Ce、Pr、Nd、
Sm、Eu、Gd、Tb、Dyのうちの１種または２種
以上、ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＝100、72≦ｄ＋ｅ≦
85、0.70≦ｅ／（ｄ＋ｅ）≦0.99、ｆ≦３、７＜
ｇ＜16、７＜ｈ＜10、15≦ｇ＋ｈ≦25）で示され
るFe−Co−Si−Ｂ系非晶質合金薄板を用いたこ
とを特徴とする巻鉄心。３組成式Fe_dCo_eSi_gB_h（式中、ｄ＋ｅ＋ｇ＋ｈ
＝100、72≦ｄ＋ｅ≦85、0.70≦ｅ／（ｄ＋ｅ）≦
0.99、７＜ｇ＜16、７＜ｈ＜10、15≦ｇ＋ｈ≦
25）で示されるFe−Co−Si−Ｂ系非晶質合金を
10エルステツド以上の直流または交流磁場中にて
250℃から450℃の間で焼なましを行ない、毎時
300℃以下の冷却速度にて磁場中冷却を施すこと
により高透磁率合金薄板となし、この薄板を巻回
して形成することを特徴とする巻鉄心の製造方
法。４組成式Fe_dCo_eT_fSi_gB_h（式中、ＴはBe、Mg、
Ca、Sr、Ba、Ti、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Ta、Cr、
Mo、Ｗ、Mn、Ru、Ni、Pd、Cu、Zn、Ｙ、Ce、
Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dyのうちの１種
または２種以上、ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＝100、72
≦ｄ＋ｅ≦85、0.70≦ｅ／（ｄ＋ｅ）≦0.99、ｆ
≦３、７＜ｇ＜16、７＜ｈ＜10、15≦ｇ＋ｈ≦
25）で示されるFe−Co−Si−Ｂ系非晶質合金を
10エルステツド以上の直流または交流磁場中にて
250℃から450℃の間で焼なましを行ない、毎時
300℃以下の冷却速度にて磁場中冷却を施すこと
により高透磁率合金薄板となし、この薄板を巻回
して形成することを特徴とする巻鉄心の製造方
法。