JPH03280503A - Magnetic core - Google Patents
Magnetic coreInfo
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- JPH03280503A JPH03280503A JP2082075A JP8207590A JPH03280503A JP H03280503 A JPH03280503 A JP H03280503A JP 2082075 A JP2082075 A JP 2082075A JP 8207590 A JP8207590 A JP 8207590A JP H03280503 A JPH03280503 A JP H03280503A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明は、特に高周波(具体的には、50kHz以上)
における角形特性および磁気飽和特性に優れると同時に
低鉄損をも有し、高周波スイッチング電源に用いられる
可飽和リアクトル、半導体回路用リアクトルなどの磁性
部品に好適な磁心およびこの磁心の製造に用いる合金薄
帯に関する。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention is particularly applicable to high frequencies (specifically, 50 kHz or higher).
A magnetic core that has excellent squareness characteristics and magnetic saturation characteristics as well as low iron loss, and is suitable for magnetic components such as saturable reactors used in high-frequency switching power supplies and reactors for semiconductor circuits, and a thin alloy used to manufacture this magnetic core. Regarding the obi.
(従来技術)
近年、電子機器の小型軽量化、高性能化の要求に伴い、
重要な機能部品として用いられている磁性部品にも高性
能化が必要となってきている。特にOA機器、通信機器
の電源として用いられるスイッチング電源においては、
小型軽量化の要請から高周波化が検討されている。した
がって、これら磁性部品に用いられる磁性材料にも優れ
た高周波磁気特性が要求されている。特に、零相変流器
等の電流センサ、ノイズフィルター等、多くの磁性部品
に対しては、透磁率の高い材料が有効である。(Prior art) In recent years, with the demand for smaller, lighter, and higher performance electronic devices,
Magnetic parts used as important functional parts are also required to have higher performance. Especially in switching power supplies used as power sources for OA equipment and communication equipment,
Higher frequencies are being considered due to the need for smaller size and lighter weight. Therefore, the magnetic materials used in these magnetic components are also required to have excellent high frequency magnetic properties. In particular, materials with high magnetic permeability are effective for many magnetic components such as current sensors such as zero-phase current transformers and noise filters.
近年、磁気増幅器を組込んだスイッチング電源が、高信
頼性、高効率の観点から広く用いられている。In recent years, switching power supplies incorporating magnetic amplifiers have been widely used from the viewpoint of high reliability and high efficiency.
この磁気増幅器を構成する主要部は可飽和リアクトルで
あり、角形磁化特性に優れた磁心材料か必要とされてい
る。従来、このような磁心材料としてはFe−Ni結晶
質合金からなるセンデルタ(商品名)が使用されてきた
。The main part constituting this magnetic amplifier is a saturable reactor, and a magnetic core material with excellent square magnetization characteristics is required. Conventionally, Sendelta (trade name), which is made of an Fe--Ni crystalline alloy, has been used as such a magnetic core material.
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、センデルタは角形磁化特性には優れてい
るものの、20kHz以上の高周波においては保磁力が
大きくなり、うす電流損か増大して発熱し、使用不能と
なる。このため、磁気増幅器を組込んだスイッチング電
源のスイッチング周波数は20KHz以下に限られてい
た。(Problems to be Solved by the Invention) However, although Sendelta has excellent square magnetization characteristics, at high frequencies of 20 kHz or higher, the coercive force increases, the thin current loss increases, and heat is generated, making it unusable. For this reason, the switching frequency of a switching power supply incorporating a magnetic amplifier has been limited to 20 KHz or less.
近年、スイッチング電源の小形化・軽量化に対する要望
とあいまって、スイッチング周波数をより高周波化する
ことか求められており、高周波における保磁力が小さく
、かつ角形特性及び熱安定性に優れた磁心材料としてア
モルファス合金が、検討され(特開昭61−22580
4号)でいる。In recent years, along with the demand for smaller and lighter switching power supplies, there has been a demand for higher switching frequencies, and magnetic core materials with low coercive force at high frequencies and excellent squareness and thermal stability are being used. Amorphous alloys were studied (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-22580
4).
しかしながら、スイッチング電源の高効率化の要求に対
しては、さらなるアモルファス合金磁心の高性能化が必
須であり、特に50kHz以上の周波数で用いられる磁
気増幅器における角形比ならいびに磁気飽和特性(たと
えば飽和インダクタンスの低減)の−層の改善が望まれ
ていた。However, in order to meet the demand for higher efficiency in switching power supplies, it is essential to further improve the performance of amorphous alloy magnetic cores. It has been desired to improve the - layer (reduction of inductance).
本発明は、上記問題点を考慮してなされたものであり、
特に高周波域における角形比が大きく、飽和インダクタ
ンスの小さい合金薄帯を用いた磁心を提供することを目
的とする。The present invention has been made in consideration of the above problems,
The object of the present invention is to provide a magnetic core using an alloy ribbon that has a large squareness ratio particularly in a high frequency range and a small saturation inductance.
(課題を解決するだめの手段)
発明の概要
本発明による磁心は、合金薄帯を巻回もしくは積層する
ことによって形成された高周波領域における角形特性に
優れた磁心であって、前記合金薄帯のロール面側の表面
の凹部の面積占有率を30%以下にすることによって、
磁心の角形比を向上させたことを特徴とするものである
。(Means for Solving the Problems) Summary of the Invention A magnetic core according to the present invention is a magnetic core that is formed by winding or laminating thin alloy ribbons and has excellent squareness characteristics in a high frequency region. By reducing the area occupancy of the recesses on the roll side surface to 30% or less,
It is characterized by an improved squareness ratio of the magnetic core.
本発明者らは、合金薄帯のロール面側の表面の四部の面
積占有率を3096以下にすることにより、高周波域に
おける角形比が急激に向上すると共に飽和インダクタン
スを低減させることができる見出した。さらに本発明者
は、磁心を構成する合金薄帯のロール面側の表面凹部の
面積占有率を30%以下にすると同時にフリー面側の表
面粗さ(Rf)を0.39ci以下にすることによって
、磁心の特に高周波領域における角形特性を向上させる
ことができることを見出した。本発明は上記知見に基づ
いてなされたものである。The present inventors have discovered that by reducing the area occupancy of the four parts of the roll surface side surface of the alloy ribbon to 3096 or less, the squareness ratio in the high frequency range can be rapidly improved and the saturated inductance can be reduced. . Furthermore, the present inventor has determined that by reducing the area occupation rate of the surface recesses on the roll surface side of the alloy ribbon constituting the magnetic core to 30% or less, and at the same time reducing the surface roughness (Rf) on the free surface side to 0.39 ci or less. It was discovered that the squareness characteristics of the magnetic core, especially in the high frequency region, can be improved. The present invention has been made based on the above findings.
本発明によれば、周波数100kHzで98%以上、好
ましくは98. 59δ以上、さらに好ましくは999
0以上の角形比を何する磁心か提供される。さらに本発
明によれば、飽和磁気特性が550(G)以下、さらに
は、500 (G)以下の磁心を提供することかできる
。ここで、飽和磁気特性は、通常、磁心形状、巻線数お
よび測定条件で異なる。本発明においては、評価基準と
して、■磁心形状を外径15mm、内径10m+*、高
さ4.5mnの磁心において、2巻線数10ターン、■
測定条件として、周波数100kHzで16(Oe)磁
場を印加した際の磁束密度と残留磁束の差の値で表した
ものである。According to the present invention, at a frequency of 100kHz, 98% or more, preferably 98. 59δ or more, more preferably 999
A magnetic core having a squareness ratio of 0 or more is provided. Further, according to the present invention, it is possible to provide a magnetic core with saturation magnetic properties of 550 (G) or less, and further, 500 (G) or less. Here, the saturation magnetic characteristics usually differ depending on the shape of the magnetic core, the number of turns, and measurement conditions. In the present invention, as evaluation criteria, (1) the magnetic core has an outer diameter of 15 mm, an inner diameter of 10 m+*, and a height of 4.5 mm, the number of 2 turns is 10;
It is expressed as the value of the difference between the magnetic flux density and the residual magnetic flux when a 16 (Oe) magnetic field is applied at a frequency of 100 kHz as measurement conditions.
発明の詳細な説明
最近、高周波で用いる磁心材料に使用される軟磁性合金
薄帯は、いわゆる溶湯急冷法によって製造される場合が
増えてきている。この方法は、石英などの耐熱容器中で
溶融させた所定組成の溶融合金を、ノズルから高速回転
する金属製の冷却ロールの回転面に射出して急冷するこ
とによってリボン状の薄帯を得るものである。しかしな
がら、このようにして製造される合金薄帯の表面(ロー
ル面、すなわち冷却ロールが接する面側)には、不可避
的に、薄帯の表面に微細な凹凸が形成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Recently, soft magnetic alloy ribbons used as magnetic core materials used in high frequencies are increasingly being manufactured by the so-called molten metal quenching method. In this method, a ribbon-shaped thin strip is obtained by injecting a molten alloy of a predetermined composition from a nozzle onto the rotating surface of a metal cooling roll that rotates at high speed and rapidly cooling it in a heat-resistant container such as quartz. It is. However, fine irregularities are inevitably formed on the surface of the alloy ribbon manufactured in this manner (roll surface, that is, the side that comes into contact with the cooling roll).
本発明者らの研究によれば、合金薄帯のロール面側表面
に存在する凹部の面積占有率を30%以下に、好ましく
は25%以下に、さらに好ましくは20%以下に厳格に
制限することにより、高周波域における角形比が急激に
向上するとともに飽和インダクタンスを低減させること
ができることを見出した。According to the research conducted by the present inventors, the area occupation rate of the recesses existing on the roll side surface of the alloy ribbon is strictly limited to 30% or less, preferably 25% or less, and more preferably 20% or less. It has been found that by doing so, the squareness ratio in the high frequency range can be rapidly improved and the saturation inductance can be reduced.
すなわち、第1の態様に係る本発明の磁心は、合金溶湯
をノズルより冷却ロールの表面に射出し、急冷すること
によって合金薄帯が製造合金薄帯が製造されるものであ
って、前記冷却ロールと接触する側の合金薄帯表面に形
成された凹部の面積占有率が30%以下であるような合
金薄帯によって形成されていることを特徴とするもので
ある。That is, in the magnetic core of the present invention according to the first aspect, an alloy ribbon is manufactured by injecting a molten alloy from a nozzle onto the surface of a cooling roll and rapidly cooling it, and the alloy ribbon is manufactured by The present invention is characterized in that it is formed of an alloy ribbon in which the area occupation rate of the recesses formed on the surface of the alloy ribbon in contact with the roll is 30% or less.
通常、上記のような溶湯急冷法によって合金薄帯を製造
する場合においては、得られる合金薄帯の表面状態は、
冷却ロールの表面状態や溶融合金とロールとの間の濡れ
性に主として依存する。この場合の濡れ性は、また合金
の組成によっても影響を受ける。そして、合金薄帯の表
面に形成される凹部は、冷却ロールと溶融金属との間に
巻き込まれる気泡によって形成される。Normally, when producing alloy ribbons by the molten metal quenching method described above, the surface condition of the obtained alloy ribbons is as follows:
It mainly depends on the surface condition of the cooling roll and the wettability between the molten alloy and the roll. Wettability in this case is also influenced by the composition of the alloy. The recesses formed on the surface of the alloy ribbon are formed by air bubbles caught between the cooling roll and the molten metal.
後述する実施例の結果からも明らかなように、本発明に
よれば、この冷却ロールと接触する側の合金薄帯表面に
形成された凹部の面積占有率を30%以下に制限するこ
とによって、磁心の角形比を著しく向上させることがで
きる。As is clear from the results of the examples described below, according to the present invention, by limiting the area occupation rate of the recesses formed on the surface of the alloy ribbon on the side that contacts the cooling roll to 30% or less, The squareness ratio of the magnetic core can be significantly improved.
上記のような角形比の向上効果は、特に、キュリー温度
が300℃以下のアモルファス合金において顕著である
。その理由は熱処理により発生する誘導磁気異方性と表
面粗さに起因する形状磁気異方性の大きさの割合による
と推定される。すなわち、キュリー温度が300℃以下
の比較的誘導磁気異方性の小さい合金て顕著である。The effect of improving the squareness ratio as described above is particularly remarkable in amorphous alloys having a Curie temperature of 300° C. or lower. The reason for this is presumed to be the ratio between the induced magnetic anisotropy generated by heat treatment and the shape magnetic anisotropy caused by surface roughness. That is, this is noticeable in alloys with a Curie temperature of 300° C. or less and a relatively small induced magnetic anisotropy.
上記のように、薄帯表面に形成される四部の面積占有率
を3096以下に制限する方法としては、冷却ロールと
合金溶湯の濡れ性をよくすること、冷却速度の適正化が
挙げられる。そのための具体的な方法としては、鉄基ロ
ール(たとえば、345C,ハイス鋼)の使用、Cu基
合金(CuBeSCuTiなど)の場合においては、冷
却ロール内部から冷却する水の温度を30〜60℃にコ
ントロールする方法、あるいは合金溶湯の射出温度を1
350℃以上にする方法がある。As mentioned above, methods for limiting the area occupation ratio of the four parts formed on the ribbon surface to 3096 or less include improving the wettability of the cooling roll and the molten alloy, and optimizing the cooling rate. Specific methods for this include the use of iron-based rolls (for example, 345C, high-speed steel), and in the case of Cu-based alloys (CuBeSCuTi, etc.), the temperature of the water cooled from inside the cooling roll is kept at 30 to 60°C. How to control or increase the injection temperature of molten alloy to 1
There is a method of increasing the temperature to 350°C or higher.
さらに好ましい方法としては、製造雰囲気を大気圧未満
の減圧下にすることによって、四部発生を低減すること
(たとえば10%以下)が可能である。As a more preferable method, the production atmosphere can be reduced to a reduced pressure below atmospheric pressure, thereby reducing the generation of four parts (for example, to 10% or less).
また、本発明における「薄帯表面に形成される凹部の面
積占有率」の定義ならびに測定方法は以下の通りである
。Further, the definition and measurement method of "area occupancy rate of recesses formed on the surface of the ribbon" in the present invention are as follows.
走査型電子顕微鏡を用いて200倍の倍率でロール面の
写真をとる。この写真から視野長径(当該凹部を包みか
つ接する最小の円の直径)が10μm以上の凹部を全て
ピックアップし画像処理装置(たとえば日本レギュレー
タに、に、製LUZEX500)によって、単位面積あ
たりの凹部か占める面積比を求める。この過程を少なく
とも10回行ない、平均値を求め、二の平均値を「面積
占有率」とする。A photograph of the roll surface is taken using a scanning electron microscope at 200x magnification. From this photograph, all recesses with a field of view major axis (diameter of the smallest circle that wraps and touches the recess) of 10 μm or more are picked up, and an image processing device (for example, LUZEX500 manufactured by Nippon Regulator) is used to calculate the number of recesses occupied per unit area. Find the area ratio. This process is performed at least 10 times, the average value is determined, and the second average value is defined as the "area occupancy rate."
次に、合金薄帯の表面粗さを制御する第2の態様につい
て説明する。Next, a second aspect of controlling the surface roughness of the alloy ribbon will be described.
すなわち、本発明の第2の態様は、合金溶湯をノズルよ
り冷却ロールの表面に射出し、急冷することによって合
金薄帯が製造されるものであって、前記冷却ロールと接
触しない方の合金薄帯表面の表面粗さが、当該合金薄帯
の長手方向において、Rf≦0.3
(ただし、Rfは、JIS−B−0601に規定された
基準長さ2.5鰭における十点平均粗さ、および合金薄
帯の重量より求めた平均板厚を、それぞれRz%Tとし
たときに、下記の式%式%
によって求めた粗さを特徴付けるパラメータである。)
なる値を有する合金薄帯によって磁心を形成することを
特徴とするものである。このRfの値は、好ましくは、
0.25以下、さらに好ましくは0.22以下である。That is, in the second aspect of the present invention, an alloy thin strip is produced by injecting a molten alloy onto the surface of a cooling roll through a nozzle and rapidly cooling the alloy thin strip, and the alloy thin strip that does not come into contact with the cooling roll is The surface roughness of the strip surface is Rf≦0.3 in the longitudinal direction of the alloy ribbon (however, Rf is the ten-point average roughness at a standard length of 2.5 fins specified in JIS-B-0601). , and the average plate thickness determined from the weight of the alloy ribbon, respectively, are Rz%T, and it is a parameter that characterizes the roughness determined by the following formula.)
It is characterized in that the magnetic core is formed by an alloy ribbon having a value of . The value of this Rf is preferably
It is 0.25 or less, more preferably 0.22 or less.
通常、溶湯急冷法によって合金薄帯を製造する場合にお
いては、冷却ロールの表面状態、ノズルとロールとの間
に生じる溶湯だまり安定性などの条件によって、得られ
る合金薄帯の表面状態が影響を受ける。本発明者らの研
究によれば、特にフリー面(すなわち、冷却ロールと接
触しない側の薄帯表面)に生じやすい、薄帯長手方向に
周期性をもって現れる凹凸(いわゆるフィッシュスケー
ル)が、合金薄帯の高周波磁気特性、特に角形比に悪影
響を与えることを見出している。Normally, when producing alloy ribbon by the molten metal quenching method, the surface condition of the obtained alloy ribbon is affected by conditions such as the surface condition of the cooling roll and the stability of the molten metal pool between the nozzle and the roll. receive. According to the research of the present inventors, irregularities that appear periodically in the longitudinal direction of the ribbon (so-called fish scale), which are particularly likely to occur on the free surface (i.e., the surface of the ribbon on the side not in contact with the cooling roll), are It has been found that high-frequency magnetic properties of the band, especially the squareness ratio, are adversely affected.
すなわち、合金薄帯の長手方向の表面粗さを、上述した
規定にしたがって、Rf≦0.3、さらに好ましくは、
Rf≦0.27に制限することによって、高周波領域に
おける角形比を著しく改善することができるとともに、
飽和インダクタンスを低減することができるう。That is, the surface roughness of the alloy ribbon in the longitudinal direction is set to Rf≦0.3, more preferably, according to the above-mentioned regulations.
By limiting Rf≦0.27, the squareness ratio in the high frequency region can be significantly improved, and
It can reduce saturation inductance.
このような効果は、特にキュリー温度が300℃以下の
アモルファス合金を材料として用いた場合に、顕著であ
る。その理由は薄帯ロール面について述べたのと同様に
、表面粗さに起因する形状異方性が関与しているものと
推定される。Such an effect is particularly remarkable when an amorphous alloy having a Curie temperature of 300° C. or lower is used as the material. The reason for this is presumed to be related to the shape anisotropy caused by surface roughness, as described for the ribbon roll surface.
上記のように表面粗さを制御するためには、冷却ロール
の材質、ロール表面温度、射出時の溶湯の温度などの製
造パラメータを適宜コントロールする必要がある。その
ためには、たとえば冷却速度やロール周速の調整、適正
化が必要である。具体的には、Cu基合金ロールを使用
し、ロール内部の水温を30〜80℃に設定する方法、
あるいはロール周速を25m/s以上に設定する方法か
有効である。In order to control the surface roughness as described above, it is necessary to appropriately control manufacturing parameters such as the material of the cooling roll, the roll surface temperature, and the temperature of the molten metal during injection. For this purpose, it is necessary to adjust and optimize the cooling rate and roll circumferential speed, for example. Specifically, a method using a Cu-based alloy roll and setting the water temperature inside the roll at 30 to 80°C;
Alternatively, an effective method is to set the roll circumferential speed to 25 m/s or more.
次に、本発明の磁心に用いる合金材料について説明する
。Next, the alloy material used in the magnetic core of the present invention will be explained.
本発明においては、Co基アモルファス合金やFe基磁
性合金が用いられ得る。In the present invention, a Co-based amorphous alloy or a Fe-based magnetic alloy may be used.
ここでCo基アモルファス合金の好ましい組成として
は、一般式
%式%)
ただし 0.02≦a≦0.08
0.3≦1≦0.8
26≦X≦32
■ (Co FeM) (Si B
)1−b−c b c 100−y
1−m m yただし MはNi、Nnのうち少
なくとも1種
b≦0.10
0、01≦e≦0.10
0、3≦m≦0.8
26≦y≦32
(C01−d−eFedM′e)1oo−2(S11−
nBn)zただし M′はTi、V、Cr、Cu、Zr
。Here, the preferred composition of the Co-based amorphous alloy is as follows: (Co FeM) (Si B
)1-b-c b c 100-y
1-m m y However, M is at least one of Ni and Nn b≦0.10 0, 01≦e≦0.10 0, 3≦m≦0.8 26≦y≦32 (C01-d-eFedM 'e) 1oo-2 (S11-
nBn)z However, M' is Ti, V, Cr, Cu, Zr
.
Nb5No、Hf5Ta、W、がら
選ばれる少なくとも1種
0.03≦d≦0.10
0.01≦e≦0.06
0.3≦n≦0.8
224≦z≦32
(C01−f−g−h Fe f Mg M′ h
) 100−W(S il−、B p) w
ただし MはNi、Mnのうち少なくとも1種、
f≦0.10
0.01≦gS0.10
0.01≦h≦0.08
0.3≦p≦0.5
24≦w≦30
のいずれかで表わされるが、いずれも飽和磁歪定数λS
は−I×10 ≦λs≦lX1O−6(II’)範囲6
に入るCo基アモルファス合金が好ましい。At least one selected from Nb5No, Hf5Ta, W, 0.03≦d≦0.10 0.01≦e≦0.06 0.3≦n≦0.8 224≦z≦32 (C01-f-g -h Fe f Mg M' h
) 100-W (S il-, B p) w However, M is at least one of Ni and Mn, f≦0.10 0.01≦gS0.10 0.01≦h≦0.08 0.3≦ p≦0.5 24≦w≦30, both of which have a saturation magnetostriction constant λS
A Co-based amorphous alloy in which -Ix10≦λs≦lX1O-6 (II') is in the range 6 is preferable.
本発明の磁心に用いるCo基アモルファス合金は、上記
4つの一般式で表わされるが、ここで最も重要となるの
は、キュリー温度を300℃以下に設定するための組成
設定であり、金属元素とメタロイド元素の原子比が主と
なる。一般式■〜■においてX5YsZを26〜32、
■および■においてWを24〜30としたのはX5YS
Zが26未満あるいはWが24未満では保磁力が大きく
、鉄損値が大きくなるとともに、熱安定性も悪くなり、
一方X5YxZが32をあるいはWが30を超えるとキ
ュリー温度が低下して実用的でなくなるためである。The Co-based amorphous alloy used in the magnetic core of the present invention is expressed by the above four general formulas, but the most important thing here is the composition setting to set the Curie temperature to 300°C or less, and the combination of metal elements and The atomic ratio of metalloid elements is the main factor. In general formulas ■ to ■, X5YsZ is 26 to 32,
In ■ and ■, W is set to 24 to 30 for X5YS.
If Z is less than 26 or W is less than 24, the coercive force will be large, the iron loss value will be large, and the thermal stability will be poor.
On the other hand, if X5YxZ exceeds 32 or W exceeds 30, the Curie temperature decreases, making it impractical.
Feは磁歪を一1×10〜+1×10−6に調整するた
めの元素であり、Ni、Mnの添加量あるいは非磁性遷
移金属元素の添加量、およびSi、B比の値に応じてC
oとの配合比を示すa、b。Fe is an element for adjusting magnetostriction to -1 x 10 to +1 x 10-6, and C
a, b showing the blending ratio with o.
d、fをそれぞれ0.02〜0.08.0.10以下、
0.03〜0,10.0.10以下の範囲で規定すれば
、これが実現できる。d and f are each 0.02 to 0.08 and 0.10 or less,
This can be achieved by specifying it within the range of 0.03 to 0.10.0.10.
M(NiあるいはMnから選ばれる少なくとも1種)お
よびM’ (M’はT I SV s Cr、Cu。M (at least one selected from Ni or Mn) and M'(M' is T I SV s Cr, Cu.
Z r、Nb、Mo5Hf、Ta、Wから選ばれる少な
くとも1種)は、熱安定性をより改善させるのに有効な
元素であるが、その添加ff1c% hはそれぞれ0.
10以下、0.08以下であり、C1hが0.10以上
0.08以上では、キュリー温度が低下しすぎて好まし
くない。At least one element selected from Zr, Nb, Mo5Hf, Ta, and W) is an effective element for further improving thermal stability, but its addition ff1c%h is 0.5%, respectively.
10 or less and 0.08 or less, and if C1h is 0.10 or more and 0.08 or more, the Curie temperature decreases too much, which is not preferable.
Si及びBは合金を非晶質化するのに必須の成分である
が、特に低鉄損、高角形比及び高い熱安定性を有する磁
心を得るためには、SiとBとの配合比を示すl、m、
n又はpを0.3〜0.5の範囲に規定し、Siリッチ
とすることが必要である。これはl、m、nまたはpが
0,3未満又は0.5を超える場合には、特に高角形比
を得るのが困難となり、また磁気特性の熱安定性がやや
悪くなるためである。Si and B are essential components to make the alloy amorphous, but in order to obtain a magnetic core with particularly low core loss, high squareness ratio, and high thermal stability, the blending ratio of Si and B must be adjusted. Indicate l, m,
It is necessary to specify n or p in the range of 0.3 to 0.5 to make it Si rich. This is because if l, m, n, or p is less than 0.3 or more than 0.5, it becomes particularly difficult to obtain a high squareness ratio, and the thermal stability of the magnetic properties becomes somewhat poor.
上記の■ないし■の合金組成の内でも、気泡の巻き込み
による凹部の低減化(本発明の第1の態様)という観点
からいえば、■と■の合金が最も好ましいものである。Among the alloy compositions (1) to (2) above, the alloys (1) and (2) are the most preferred from the viewpoint of reducing concavities due to entrainment of air bubbles (first aspect of the present invention).
さらに好ましくは、M′ として、C「、NbまたはM
oを選択した場合である。これは、濡れ性の改善ならび
に粘性の低下が寄与しているものと考えられる。More preferably, M' is C', Nb or M'.
This is the case when o is selected. This is thought to be due to improved wettability and decreased viscosity.
以上の本発明の第1の態様、第2の態様のいずれも、形
状磁気異方性の効果は誘導磁気異方性の大きさの関係で
あられれる。従って、特に誘導磁気異方性の大きさが1
04erg/cc以下の材料について、本発明は特に有
効となる。また、先に述べたように、本発明は特にキュ
リー温度300℃以下のアモルファス合金において、そ
の効果が顕著であるが、一方、キュリー温度が160℃
以下のものにおいては、角形比、飽和インダクタンスが
十分良好なレベルに達しない。したかって、本発明にお
いては、キュリー温度範囲を160〜300℃の範囲、
さらには180〜280℃の範囲が好ましく、さらに望
ましくは190〜270℃である。In both the first and second aspects of the present invention described above, the effect of shape magnetic anisotropy is determined by the relationship with the magnitude of induced magnetic anisotropy. Therefore, especially when the magnitude of induced magnetic anisotropy is 1
The present invention is particularly effective for materials of 0.04 erg/cc or less. Furthermore, as mentioned earlier, the present invention is particularly effective in amorphous alloys with a Curie temperature of 300°C or lower;
In the following cases, the squareness ratio and saturation inductance do not reach a sufficiently good level. Therefore, in the present invention, the Curie temperature range is 160 to 300°C,
Furthermore, the temperature range is preferably from 180 to 280°C, and more preferably from 190 to 270°C.
なお、キュリー温度を300℃以下にするのは熱安定性
向上の意味もある。一般にアモルファス合金は、所定組
成比の合金素材を溶融状態から104℃/秒以上の冷却
速度で急冷すること(液体急冷法)によって得られるこ
とが知られている。Note that setting the Curie temperature to 300° C. or lower also has the meaning of improving thermal stability. It is generally known that an amorphous alloy can be obtained by rapidly cooling an alloy material having a predetermined composition ratio from a molten state at a cooling rate of 104° C./second or more (liquid quenching method).
本発明のアモルファス合金も、上記した常法によって容
易に製造できる。このアモルファス合金は、例えば単ロ
ール法によって製造された板状の薄帯として使用される
。この場合、厚みが25μmを超えると高周波における
鉄損か増大するので、薄帯の厚みを5〜25μmの範囲
に設定するのが好ましい。The amorphous alloy of the present invention can also be easily produced by the conventional method described above. This amorphous alloy is used, for example, as a plate-shaped ribbon manufactured by a single roll method. In this case, since iron loss at high frequencies increases if the thickness exceeds 25 μm, it is preferable to set the thickness of the ribbon in the range of 5 to 25 μm.
本発明の磁心は、上記製造法により作製したアモルファ
ス合金を所定形状に巻回し、歪取り熱処理を行なうが、
その際の冷却速度は0.5〜50”C/sin、程度で
良く、好ましくは1〜b■in、の範囲である。また、
さらにキュリー温度以下での磁場中において熱処理を加
えてもよい。The magnetic core of the present invention is produced by winding an amorphous alloy produced by the above manufacturing method into a predetermined shape and subjecting it to heat treatment to remove strain.
The cooling rate at that time may be about 0.5 to 50" C/sin, preferably in the range of 1 to b in.
Furthermore, heat treatment may be applied in a magnetic field at a temperature below the Curie temperature.
一方、本発明においては、Fe基超超微細結晶合金用い
ることもできる。この合金は、Fe−5i−B系合金等
にCuとNb、WSTa、Z r。On the other hand, in the present invention, an Fe-based ultra-ultrafine crystal alloy can also be used. This alloy contains Cu, Nb, WSTa, and Zr in a Fe-5i-B alloy or the like.
Bf、Ti、Mo等の1種とを添加し、−旦アモルファ
ス合金と同様の薄帯として形成した後、その結晶化温度
以上の温度域で熱処理することによって、微細な結晶粒
を析出させたものである。One type of Bf, Ti, Mo, etc. is added to the alloy, and after it is formed into a thin strip similar to an amorphous alloy, fine crystal grains are precipitated by heat treatment in a temperature range above the crystallization temperature. It is something.
本発明は、上記の様なFe基超超微結晶合金ついても同
様に適用することができる。The present invention can be similarly applied to Fe-based ultra-ultrafine crystal alloys as described above.
上記のようなFe基基磁磁性合金薄帯作製する際に用い
る合金組成としては、
一般式:
%式%
(1)
(式中、EはCuおよびAuから選ばれた少なくとも1
種の元素を、GはIVaVa族元素a族元素、VI’a
族元素および希土類元素からなる群から選ばれた少なく
とも1種の元素を、JはMn、AI。The alloy composition used when producing the above Fe-based magnetic alloy ribbon is as follows: General formula: %Formula % (1) (wherein, E is at least 1 selected from Cu and Au)
G is IVaVa group element, a group element, VI'a
At least one element selected from the group consisting of group elements and rare earth elements, and J is Mn and AI.
Ga、Ge、In、Snおよび白金族元素からなる群か
ら選ばれた少なくともlFiの元素を、2はC,Nおよ
びPからなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を表
し、es fs gs h−1およびjは、下記の式を
満足する数である。ただし、下記式中の全ての数字はa
t%を示す。at least lFi element selected from the group consisting of Ga, Ge, In, Sn and platinum group elements, 2 represents at least one element selected from the group consisting of C, N and P, es fs gs h -1 and j are numbers that satisfy the following formula. However, all numbers in the formula below are a
Indicates t%.
0.1≦e≦8
0.1≦f≦10
0≦g≦10
12≦h≦25
3≦i≦12
0≦j≦10
15≦h+i+j≦30゜以下同じ。)で実質的に示さ
れるものが好ましく用いられる。0.1≦e≦8 0.1≦f≦10 0≦g≦10 12≦h≦25 3≦i≦12 0≦j≦10 15≦h+i+j≦30゜The same applies below. ) is preferably used.
ここで、上記(1)式のE(CuまたはAu)は、耐食
性を高め、結晶粒の粗大化を防止するとともに、鉄損や
透磁率などの軟磁気特性を改善するのに有効な元素であ
る。特にbcc相の低温での析出に有効である。この量
かあまり少ないと上記したような効果か得られず、一方
、あまりに多いと逆に磁気特性が劣化するので好ましく
ない。Here, E (Cu or Au) in the above formula (1) is an effective element for increasing corrosion resistance, preventing coarsening of crystal grains, and improving soft magnetic properties such as iron loss and magnetic permeability. be. It is particularly effective for precipitating the bcc phase at low temperatures. If this amount is too small, the above-mentioned effects cannot be obtained, while if it is too large, the magnetic properties will deteriorate, which is not preferable.
そのため、Eの含有量は、0,1〜8原子%の範囲が適
している。好ましい範囲は、0.1〜5原子%である。Therefore, the content of E is suitably in the range of 0.1 to 8 atomic %. The preferred range is 0.1 to 5 at.%.
G(IVaVa族元素a族元素、VIa族元素および希
土類元素から選ばれた少なくとも1種の元素)は、結晶
粒径の均一化に有効であるとともに、磁歪および磁気異
方性を低減させ、軟磁気特性の改善および温度変化に対
する磁気特性の改善にを効元素であり、E(例えばCu
)との複合添加によってbcc相をより広い温度範囲で
安定化させることができる。この量があまりに少ないと
上記効果が得られず、また、あまりに多いと製造過程に
おいて非結晶化がなされず、さらに飽和磁束密度が低く
なる。そのため、Gの含有量は、0. 1〜10原子%
の範囲が適している。さらに好ましい範囲は、1〜8原
子%である。G (at least one element selected from group IVaVa elements, group A elements, group VIa elements, and rare earth elements) is effective in making the crystal grain size uniform, reduces magnetostriction and magnetic anisotropy, and softens the It is an effective element for improving magnetic properties and improving magnetic properties against temperature changes, and E (e.g. Cu
) can stabilize the bcc phase over a wider temperature range. If this amount is too small, the above effects cannot be obtained, and if this amount is too large, amorphization will not occur during the manufacturing process, and the saturation magnetic flux density will further decrease. Therefore, the G content is 0. 1-10 atomic%
range is suitable. A more preferable range is 1 to 8 atomic %.
なお、Eにおける各元素の効果は、上記効果とともに、
それぞれ、IVaVa族元素適磁気特性を得るための熱
処理条件の拡大、Va族元素は耐脆化性の向上および切
断などの加工性の向上、VIa族元素は耐食性の向上お
よび表面性の向上に有効である。In addition, the effects of each element in E are as follows:
Expansion of heat treatment conditions to obtain magnetic properties suitable for group IVaVa elements, group Va elements are effective for improving embrittlement resistance and workability such as cutting, and group VIa elements are effective for improving corrosion resistance and surface roughness. It is.
この中で特に、Ta5NbSW、およびMoは軟磁気特
性の改善、■は耐脆化性とともに表面性の向上効果が顕
著であり、この点て好ましいものである。Among these, Ta5NbSW and Mo have a remarkable effect of improving soft magnetic properties, and (2) has a remarkable effect of improving embrittlement resistance and surface properties, and these are preferable in this respect.
J (Mn、Al、Ga、In、Snおよび白金族元素
から選ばれた少なくとも1種の元素)は、軟磁気特性の
改善あるいは耐食性の改善に白°効な元素である。しか
し、その量かあまりに多いと飽和磁束密度が低下するた
め、10原子96以下とする。この中で、特にA1は結
晶粒の微細化、磁気特性の改善およびbcc相の安定化
、Geはbcc相の安定化、白金族元素は耐食性の改善
に有効な元素である。J (at least one element selected from Mn, Al, Ga, In, Sn, and platinum group elements) is an element that is effective in improving soft magnetic properties or corrosion resistance. However, if the amount is too large, the saturation magnetic flux density will decrease, so the number is set to 10 atoms, 96 or less. Among these, A1 is particularly effective for refining crystal grains, improving magnetic properties and stabilizing the BCC phase, Ge is effective for stabilizing the BCC phase, and platinum group elements are effective for improving corrosion resistance.
SiおよびBは、製造時における合金の非結晶化を助成
する元素であり、結晶化温度の改善ができ、磁気特性向
上のための熱処理に対して有効な元素である。特に、−
は微細結晶粒の主成分であるFeに固溶し、磁歪、磁気
異方性の低減化に寄与する。その量か12原子%未満て
は軟磁気特性の改善が顕著ではなく、25原子%を超え
ると超急冷効果か小さく、μmレベルの比較的粗大な結
晶粒が析出して、良好な軟磁気特性は得られない。さら
にSiは規則格子の出現のために12〜22原子%が特
に好ましい。またBは、3原子%未満では比較的粗大な
結晶粒が析出して良好な特性が得られず、12原子%を
超えると熱処理によりB化合物が析出しやすくなり、軟
磁気特性を劣化させるので好ましくない。Si and B are elements that assist the amorphization of the alloy during manufacture, can improve the crystallization temperature, and are effective elements for heat treatment to improve magnetic properties. In particular, −
is dissolved in Fe, which is the main component of fine crystal grains, and contributes to reducing magnetostriction and magnetic anisotropy. If the amount is less than 12 at%, the improvement in soft magnetic properties will not be noticeable, and if it exceeds 25 at%, the ultra-quenching effect will be small, and comparatively coarse crystal grains on the μm level will precipitate, resulting in good soft magnetic properties. cannot be obtained. Furthermore, Si is particularly preferably contained in an amount of 12 to 22 atomic % for the appearance of a regular lattice. In addition, if B is less than 3 atomic %, relatively coarse crystal grains will precipitate, making it impossible to obtain good properties, and if it exceeds 12 atomic %, B compounds will tend to precipitate during heat treatment, deteriorating the soft magnetic properties. Undesirable.
また、他の非晶質化元素としてZ (C,N5P)を、
10原子%以下の範囲で含んでいてもよい。In addition, Z (C, N5P) as other amorphous elements,
It may be contained in a range of 10 atomic % or less.
なお、SiとBおよび他の非晶質化元素との合計量は、
15〜30原子%の範囲が好ましく、またS i /
B≧1がすぐれた軟磁気特性を得るのに好ましい。Note that the total amount of Si, B, and other amorphous elements is:
The range of 15 to 30 atomic % is preferable, and S i /
B≧1 is preferable in order to obtain excellent soft magnetic properties.
特に、Si量を13〜21原子%にすることにより磁歪
λs=0が得られ、樹脂モールドによる磁気特性の劣化
がなくなり、所期のすぐれた軟磁気特性を有効に発揮さ
せることか可能となる。In particular, by setting the amount of Si to 13 to 21 at%, magnetostriction λs = 0 can be obtained, the deterioration of magnetic properties due to resin molding is eliminated, and the desired excellent soft magnetic properties can be effectively exhibited. .
なお、上記Fe基基磁磁性合金おいて、0、Sなどの通
常のFe系合金にも含まれているような不可避的な不純
物を微量含んでいても、本発明の効果を損なうものでは
ない。Furthermore, even if the above Fe-based magnetomagnetic alloy contains a small amount of unavoidable impurities such as 0, S, etc., which are also contained in ordinary Fe-based alloys, this does not impair the effects of the present invention. .
(実施例) 以下に本発明の詳細な説明する。(Example) The present invention will be explained in detail below.
実施例A1及び比較例A1
(Co 0.900 FeO,05NbO,05CrO
,02)75(Si0.58B0.44)25
にて表されるアモルファス合金について、単ロール法に
より板厚16μm1幅10mmの薄帯形状でロール面の
表面性の異なる長尺リボン試料a、bを作製した。Example A1 and Comparative Example A1 (Co 0.900 FeO, 05NbO, 05CrO
,02)75(Si0.58B0.44)25 Long ribbon samples a and b of 16 μm in thickness and 10 mm in width and having different surface properties on the roll surface were made by a single roll method. Created.
試料a、bについてロール面の気泡の巻き込みを写真に
より観察したところ、第1図および第2図に示すような
差異がみられた。割合は、試料aは38%(第1図)で
あり、試料すは2396(第2図)である。When the entrainment of air bubbles on the roll surface of Samples a and b was observed through photographs, differences as shown in FIGS. 1 and 2 were observed. The ratio is 38% for sample a (Figure 1) and 2396 for sample A (Figure 2).
凹部の面積占有率の測定は次の様にして行なった。まず
、走査型電子顕微鏡を用いて、薄帯のロール面につき、
倍率200倍で写真をとった。この写真において視野0
.45wX O,55mの範囲内で長径が10μm以上
の凹部を抽出し、画像処理を行ない面積を求めた。これ
を全視野面積との比較で凹部の面積占有率を求めた。The area occupancy rate of the recesses was measured as follows. First, using a scanning electron microscope, we examined the roll surface of the ribbon.
Photographs were taken at 200x magnification. Field of view 0 in this photo
.. Recesses with a major axis of 10 μm or more were extracted within a range of 45 wX O, 55 m, and image processing was performed to determine the area. By comparing this with the total visual field area, the area occupation rate of the concave portion was determined.
得られた合金薄帯を巻回して外径18mm、内径12m
■のトロイダルコアを成形した。次にこれをキュリー温
度以上、結晶化温度以下の適温温度で熱処理した後、4
℃/1n、の速度で冷却した。The obtained alloy ribbon was wound to an outer diameter of 18 mm and an inner diameter of 12 m.
■A toroidal core was molded. Next, this is heat treated at an appropriate temperature above the Curie temperature and below the crystallization temperature.
It was cooled at a rate of .degree. C./1n.
得られたコアに1次及び2次巻線を施し、10eの外部
磁場を印加して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、角形比Br/Bl(Br:残留磁束
密度、Bl:10eの磁場における磁束密度)を求めた
。100KHzでの値は、第1図の材料を用いた磁心で
は99.4%、第2図の材料では、94.8%であり約
5%の差が生じた。Primary and secondary windings were applied to the obtained core, an external magnetic field of 10e was applied, and an AC hysteresis curve was measured using an AC magnetization measuring device, and the squareness ratio Br/Bl (Br: residual magnetic flux density, Bl : magnetic flux density in a magnetic field of 10 e) was determined. The value at 100 KHz was 99.4% for the magnetic core using the material shown in FIG. 1, and 94.8% for the core using the material shown in FIG. 2, resulting in a difference of about 5%.
これらの磁心をスイッチング周波数100KHzの電源
における可飽和リアクトルとして適用したところ、第1
図の薄帯を用いた本実施例の磁心では第2図の薄帯を用
いた比較磁心に比べ、出力制御不能範囲(デッドアング
ル)も小さく、効率も約2%向上した。When these magnetic cores were applied as a saturable reactor in a power supply with a switching frequency of 100 KHz, the first
The magnetic core of this example using the thin ribbon shown in the figure had a smaller output uncontrollable range (dead angle) and improved efficiency by about 2% compared to the comparative magnetic core using the thin ribbon shown in FIG.
実施例A2
単ロール法により(coo、90Fe0.05N1nO
,02Nbo、o3)75S113B12なる組成のア
モルファス合金を種々の表面性を持つように種々の作製
した。Example A2 By single roll method (coo, 90Fe0.05N1nO
, 02Nbo, o3) 75S113B12 were prepared in various ways so as to have various surface properties.
これらの材料を実施例A1と同様にして磁心とし、高周
波での角形比との関係を調べた。結果を第3図にまとめ
るが、面積占有率30%を境として角形比が急激に劣化
することがわかる。These materials were made into magnetic cores in the same manner as in Example A1, and the relationship with the squareness ratio at high frequencies was investigated. The results are summarized in FIG. 3, and it can be seen that the squareness ratio rapidly deteriorates when the area occupation rate reaches 30%.
なお、以下の実施例、比較例においては、ロール面の四
部の面積占有率は、上記実施例A1と同様にして測定し
た。In the following Examples and Comparative Examples, the area occupancy of the four parts of the roll surface was measured in the same manner as in Example A1 above.
実施例B1及び比較例B2
下記式、
(C00,94FeO,05NbO,01)71 (S
iO,6B0.4)29にて表わされるアモルファス合
金について、単ロール法により板厚16μm、幅IC)
amの薄帯形状で表面性の異なる長尺リボン試料a、b
を作製した。Example B1 and Comparative Example B2 The following formula, (C00,94FeO,05NbO,01)71 (S
Regarding the amorphous alloy represented by iO,6B0.4)29, a plate thickness of 16 μm and width IC) was obtained by a single roll method.
am long ribbon samples a and b with different surface properties
was created.
試料aSbについて表面粗さ計を用いて薄帯長手方向に
測定した結果をRfで表わすとそれぞれ0.15.0.
38である。これを巻回して外径18龍、内径12mm
のトロイダルコアを成形した。The results of measuring sample aSb in the longitudinal direction of the ribbon using a surface roughness meter are 0.15.0.
It is 38. This is wound to have an outer diameter of 18 mm and an inner diameter of 12 mm.
A toroidal core was molded.
次にこれをキニリー温度以上、結晶化温度以下の適温温
度で熱処理した後、4℃/1n、の速度で冷却した。Next, this was heat-treated at an appropriate temperature above the Kinyly temperature and below the crystallization temperature, and then cooled at a rate of 4°C/1n.
得られたコアに1次及び2次巻線を施し、10eの外部
磁場を印加して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、角形比Br/Bl(Br:残留磁束
密度、Bl:10eの磁場における磁束密度)を求めた
。Primary and secondary windings were applied to the obtained core, an external magnetic field of 10e was applied, and an AC hysteresis curve was measured using an AC magnetization measuring device, and the squareness ratio Br/Bl (Br: residual magnetic flux density, Bl : magnetic flux density in a magnetic field of 10 e) was determined.
50KHzでの値は、Rf−0,15の材料を用いた磁
心では99.4%、Rf−0,38では、94.8%で
あり約5%の差が生じた。The value at 50 KHz was 99.4% for the magnetic core using Rf-0.15 material, and 94.8% for Rf-0.38, resulting in a difference of about 5%.
これらの磁心をスイッチング周波数100KHzの電源
における可飽和リアクトルとして適用したところ、
Rf−0,15の薄帯を用いた本実施例の磁心ではRf
−0,38の薄帯を用いた比較磁心に比べ、出力制御不
能範囲(デッドアングル)も小さく、効率も約2%向上
した。When these magnetic cores were applied as a saturable reactor in a power supply with a switching frequency of 100 KHz, the magnetic core of this example using ribbons of Rf-0 and 15 had Rf
Compared to the comparative magnetic core using a -0.38 ribbon, the output uncontrollable range (dead angle) was also smaller and the efficiency improved by about 2%.
実施例B2
単0−ル法ニヨリ(600,90Fe0.05Mn0.
02Nbo、o3)71Si15B14なる組成のアモ
ルファス合金を種々の表面性を持つように種々の作製し
た。Example B2 Monomer method Niyori (600,90Fe0.05Mn0.
Various amorphous alloys having the compositions 02Nbo, o3)71Si15B14 were prepared so as to have various surface properties.
これらの材料を実施例B1と同様にして磁心とし、周波
数100kHzでの角形比との関係を調べた。結果を第
4図にまとめるが、Rf−0,3から角形比が急激に劣
化することが明らかである。These materials were made into magnetic cores in the same manner as in Example B1, and the relationship with the squareness ratio at a frequency of 100 kHz was investigated. The results are summarized in FIG. 4, and it is clear that the squareness ratio deteriorates rapidly from Rf-0.3.
実施例C1および比較例CI
F e 74CLl t N b a S l taB
9なる合金組成のアモルファス合金を単ロール法によ
り、ロール面の凹部占有率が22%と40%である表面
性をもつ薄帯として作製した。これを、18諺璽X12
11■X4.5m+*のトロイダル状コアに成形した後
、560℃で1時間、N2雰囲気中で熱処理した。Example C1 and Comparative Example CI Fe 74CLl t N b a S l taB
EXAMPLE 9 An amorphous alloy having an alloy composition of 9 was produced by a single roll method as a ribbon having surface properties in which the concavity occupancy of the roll surface was 22% and 40%. This is 18 proverbs x 12
After molding into a toroidal core of 11×4.5 m+*, it was heat-treated at 560° C. for 1 hour in a N2 atmosphere.
このあと400℃で2時間、5 (Oe)の条件で磁場
熱処理を行った。Thereafter, magnetic field heat treatment was performed at 400° C. for 2 hours under the condition of 5 (Oe).
実施例A1と同様にして、100KHzにおける角形比
を測定した。本発明の磁心は、角形比98.7%であり
、比較例は94.5%であった。The squareness ratio at 100 KHz was measured in the same manner as in Example A1. The magnetic core of the present invention had a squareness ratio of 98.7%, and the comparative example had a squareness ratio of 94.5%.
これらの磁心をスイッチング周波数100KHzの電源
における可飽和リアクトルとして適用した結果、実施例
の磁心の場合、比較例の磁心に比べ、出力制御不能特性
(デッドアングル)が小さく、電源効率も約2%向上し
た。As a result of applying these magnetic cores as a saturable reactor in a power supply with a switching frequency of 100 KHz, in the case of the magnetic core of the example, compared to the magnetic core of the comparative example, the output uncontrollability characteristic (dead angle) was smaller and the power supply efficiency was improved by about 2%. did.
実施例A3および比較例A3
(C00,90FeO,05M00.03CrO,02
)75(−O,6Bo、4 )25で表わされるアモル
ファス合金について、単ロール法により作製条件を変更
し、種々の板厚と表面性を持つ薄帯を作製した。Example A3 and Comparative Example A3 (C00,90FeO,05M00.03CrO,02
)75(-O,6Bo,4)25 With respect to the amorphous alloy represented by (-O,6Bo,4)25, ribbons with various thicknesses and surface properties were manufactured by changing the manufacturing conditions using a single roll method.
これらの薄帯を外径18II1m1内径12+amのト
ロイダル状コアに巻回し、440℃、30分歪取り熱処
理した後、200℃で2時間、5 (Oe)の条件下で
磁場熱処理を行った。得られたコアにつき、実施例A1
と同様にして100KHzでの角形比と、さらに100
KHz、2KGでの鉄1mを評価した。なお、板厚tは
、重量法から平均板厚として求めた。この場合の平均板
厚tは、長さ1、幅W1重重量1密度ρとした場合にお
いて下記式のよって求めることができる。These ribbons were wound around a toroidal core having an outer diameter of 18II 1 m and an inner diameter of 12+ am, and after being subjected to strain relief heat treatment at 440° C. for 30 minutes, magnetic field heat treatment was performed at 200° C. for 2 hours under the condition of 5 (Oe). For the obtained core, Example A1
Similarly, the squareness ratio at 100KHz and 100
One meter of iron was evaluated at KHz and 2KG. Note that the plate thickness t was determined as an average plate thickness using a gravimetric method. The average plate thickness t in this case can be determined by the following formula, where the length is 1, the width W is 1, the weight is 1 and the density is ρ.
を論A/(++w+ρ)
結果を表1に示すが、本発明の表面性をもった材料を用
いたコアは角形比にすぐれ、また鉄損も低いことがわか
る。Theory A/(++w+ρ) The results are shown in Table 1, and it can be seen that the core made of the material with surface properties of the present invention has an excellent squareness ratio and low iron loss.
なお、表面粗さRfが0. 2のものと0.38のもの
を種々の板厚について100KHzの鉄損を測定したが
、第5図に示すように、鉄損に関しては表面性にかかわ
らず板厚の増加と共に単調に増加している。Note that the surface roughness Rf is 0. The iron loss at 100 KHz was measured for various plate thicknesses of 2 and 0.38, and as shown in Figure 5, the iron loss monotonically increased as the plate thickness increased, regardless of surface properties. ing.
/
/
/
/
/
/
/
表
1
21゜
18゜
28゜
28゜
99゜
96゜
99゜
97゜
50
40
60
20
単0−″法′。より’ (C00,90FeO,05
CrO,1NbO,02)73(SiO,55B0.4
5)27で表わされるアモルファス合金を2種類作製し
た。板厚は、19μmであり、幅は5m+sである。用
いたロールの材質およびロール冷却水の水温を変化させ
て、1種についてはロール面の凹部を22%と3596
、フリー面側の表面粗さを0.25および0.35とし
た。これらの薄帯をフォトエツチングにより外径8m+
*、内径6nosのリング状コアに抜き、430℃、4
0分歪取り熱処理し、その後、200℃で1時間、2(
Oe)の条件で磁場熱処理し、高さか5mmになるよう
に積層して評任用磁心とした。/ / / / / / / Table 1 21゜18゜28゜28゜99゜96゜99゜97゜50 40 60 20 Single 0-''method'.From' (C00,90FeO,05
CrO,1NbO,02)73(SiO,55B0.4
5) Two types of amorphous alloys represented by 27 were prepared. The plate thickness is 19 μm and the width is 5 m+s. By changing the material of the roll used and the temperature of the roll cooling water, the concavities on the roll surface for type 1 were reduced to 22% and 3596.
, the surface roughness of the free surface side was set to 0.25 and 0.35. These thin strips were photoetched to an outer diameter of 8m+.
*, punched into a ring-shaped core with an inner diameter of 6nos, 430℃, 4
Heat treated for strain relief for 0 minutes, then heated at 200°C for 1 hour, 2 (
The magnetic core was heat-treated in a magnetic field under the conditions of Oe) and laminated to a height of about 5 mm to obtain a magnetic core for evaluation.
実施例A1と同様にして、100kHzでの角形比を測
定したところ、本発明の磁心は、99.1%であり、比
較例の磁心においては95.2%であった。When the squareness ratio at 100 kHz was measured in the same manner as in Example A1, the squareness ratio of the magnetic core of the present invention was 99.1%, and that of the magnetic core of the comparative example was 95.2%.
これらの磁心をスイッチング周波数200kHzの電源
の可飽和リアクトルコアとして使用したところ、本発明
の磁心は比較例に比べて、出力制御特性にすぐれ、電源
効率も2.5%向上した。When these magnetic cores were used as a saturable reactor core of a power supply with a switching frequency of 200 kHz, the magnetic core of the present invention had excellent output control characteristics and improved power supply efficiency by 2.5% compared to the comparative example.
単ロール法により、表2に記載した組成ならびに作製条
件によって、幅5mmの薄帯を作製した。A ribbon with a width of 5 mm was produced using the composition and production conditions listed in Table 2 by a single roll method.
なお、Co基アモルファス合金については、キュリー温
度も測定した。Note that for the Co-based amorphous alloy, the Curie temperature was also measured.
各々の薄帯を外径15W、内径10mm)ロイダル状磁
心に巻回した。得られたCo基アモルファス磁心を、夫
々最適温度で30分歪取り熱処理したのち、各々、キュ
リー温度の30℃以下の温度で、2時間、1 (Oe)
の磁場を薄帯長手方向に印加して、磁場熱処理を行った
。また、Fe基合金については急冷状態でアモルファス
状態になっているため、それぞれの結晶化温度(示差走
査熱量計を用いて10℃/分の昇温条件て#j定した値
)の50℃上の温度1時間熱処理した後、450℃で1
時間、5(Oe)の磁場を薄帯長手方向に印加して磁場
熱処理を行った。熱処理はすべて窒素雰囲気中で行った
。Each ribbon was wound around a loidal magnetic core (outer diameter: 15 W, inner diameter: 10 mm). The obtained Co-based amorphous magnetic cores were each subjected to strain relief heat treatment at the optimum temperature for 30 minutes, and then heated to 1 (Oe) for 2 hours at a temperature below the Curie temperature of 30°C.
Magnetic field heat treatment was performed by applying a magnetic field in the longitudinal direction of the ribbon. In addition, since Fe-based alloys are in an amorphous state when rapidly cooled, they are 50°C above their respective crystallization temperatures (values determined using a differential scanning calorimeter under heating conditions of 10°C/min). After heat treatment at 450℃ for 1 hour,
Magnetic field heat treatment was performed by applying a magnetic field of 5 (Oe) in the longitudinal direction of the ribbon for an hour. All heat treatments were performed in a nitrogen atmosphere.
得られた磁心を実施例A1と同様にして、100kHz
での角形比と、100kHz。The obtained magnetic core was heated to 100kHz in the same manner as in Example A1.
The squareness ratio at 100kHz.
2kHzでの鉄損を評価した。結果を表2に示すが、本
発明の磁心においては、すぐれた角形比が得られている
二とが分かる。また、これらの例においては、飽和イン
ダクタンスに対応する値として磁束密度を求めた。この
磁束密度は、磁心の巻線数を10ターンとして、周波数
100kHzにおいて16(Oe)の磁場を印加した条
件での磁束密度と残留磁束密度の差から求めた。Iron loss at 2kHz was evaluated. The results are shown in Table 2, and it can be seen that the magnetic core of the present invention has an excellent squareness ratio. Furthermore, in these examples, the magnetic flux density was determined as a value corresponding to the saturation inductance. This magnetic flux density was determined from the difference between the magnetic flux density and the residual magnetic flux density under the condition that the number of turns of the magnetic core was 10 and a magnetic field of 16 (Oe) was applied at a frequency of 100 kHz.
本発明によれば、高角形性を有した出力制御特性に極め
て優れた巻磁心を提供することができるので、磁気増幅
器、半導体回路用リアクトルなど特にスイッチング電源
の磁性部品として広く適用することができる。According to the present invention, it is possible to provide a wound magnetic core with high squareness and extremely excellent output control characteristics, so that it can be widely applied as magnetic components of switching power supplies, such as magnetic amplifiers and reactors for semiconductor circuits. .
第1図および第2図は本発明における合金薄帯の表面状
態を示す走査型電子fJ@鏡写真であり、第3図は、合
金薄帯表面に形成された凹部の面積占有率と角形比との
関係を示すグラフであり、第4図は表面粗さと角形比と
の関係を示すグラフであり、第5図は、合金薄帯の板厚
と鉄損との関係を示すグラフである。Figures 1 and 2 are scanning electron fJ@mirror photographs showing the surface condition of the alloy ribbon in the present invention, and Figure 3 shows the area occupancy and squareness ratio of the recesses formed on the surface of the alloy ribbon. FIG. 4 is a graph showing the relationship between surface roughness and squareness ratio, and FIG. 5 is a graph showing the relationship between the thickness of the alloy ribbon and iron loss.
Claims (1)
、前記合金薄帯表面に形成された凹部の面積占有率が3
0%以下であるような表面粗さを有する合金薄帯によっ
て形成されてなることを特徴とする磁心。 2.前記合金薄帯が、Co基アモルファス合金薄帯であ
る、請求項1に記載の磁心。 3.前記合金薄帯が、キュリー温度160〜300℃の
Co基アモルファス合金からなる、請求項2に記載の磁
心。 4.角形比が、周波数50KHzで98%以上である、
請求項1に記載の磁心。 5.合金溶湯をノズルより冷却ロールの表面に射出し、
急冷することによって合金薄帯が製造されるものであっ
て、前記冷却ロールと接触しない方の合金薄帯表面の表
面粗さが、当該合金薄帯の長手方向において、 Rf≦0.3 (ただし、Rfは、JIS−B−0601に規定された
基準長さ2.5mmにおける十点平均粗さ、および合金
薄帯の重量より求めた平均板厚を、それぞれRz、Tと
したときに、下記の式 Rf=Rz/T によって求めた粗さを特徴付けるパラメータである。)
なる値を有する合金薄帯によって磁心を形成することを
特徴とする、請求項1に記載の磁心。 6.前記合金薄帯が、Co基アモルファス合金薄帯であ
る、請求項5に記載の磁心。 7.前記合金薄帯が、キュリー温度160〜300℃の
Co基アモルファス合金からなる、請求項5に記載の磁
心。 8.角形比が、周波数50KHzで98%以上である、
請求項5に記載の磁心。 9.前記合金薄帯が、下記一般式で表わされる合金組成
を有するCo基アモルファス合金薄帯からなる、請求項
1または5に記載の磁心。 (Co_1_−_aFe_a)_1_0_0_−_X(
Si_1_−_lB_l)_X(ただし、0.02≦a
≦0.08 0.3≦l≦0.82 26≦X≦32。) 10.前記合金薄帯が、下記一般式で表される合金組成
を有するCo基アモルファス合金薄帯からなる、請求項
1または5に記載の磁心。 (Co_1_−_b_−_cFe_bM_c)_1_0
_0_−_y(Si_1_−_mB_m)_y(ただし
、MはNi、Nnのうちの少なくとも1種であり、 b≦0.10 0.01≦e≦0.10 0.3≦m≦0.8 26≦y≦32。) 11.前記合金薄帯が、下記一般式で表される合金組成
を有するCo基アモルファス合金薄帯からなる、請求項
1または5に記載の磁心。 (Co_1_−_d_−_eFe_dM’_e)_1_
0_0_−_z(Si_1_−_nB_n)_z(ただ
し、M’はTi、V、Cr、Cu、Zr、Nb、No、
Hf、Ta、W、からなる群から選ばれる少なくとも1
種であり、 0.03≦d≦0.10 0.01≦e≦0.06 0.3≦n≦0.82 24≦z≦32。) 12.前記合金薄帯が、下記一般式で表される合金組成
を有するCo基アモルファス合金薄帯からなる、請求項
1または5に記載の磁心。 (Co_1_−_f_−_g_hFe_fM_gM’_
h)_1_0_0_−_w(Si_1_−_pB_p)
_w(ただし、MはNi、Mnのうちの少なくとも1種
であり、 f≦0.10 0.01≦g≦0.10 0.01≦h≦0.08 0.3≦p≦0.5 24≦w≦30。) 13.前記合金薄帯が、下記一般式で表される合金組成
を有するFe基軟磁性合金薄帯からなる、請求項1また
は5に記載の磁心。 Fe_1_0_0_−_e_−_f_−_g_−_h_
−_i_−_jE_eG_fJ_gSi_hB_iZ_
j(式中、EはCuおよびAuから選ばれた少なくとも
1種の元素を、GはIVa族元素、Va族元素、VI’a族
元素および希土類元素からなる群から選ばれた少なくと
も1種の元素を、JはMn、Al、Ga、Ge、In、
Snおよび白金族元素からなる群から選ばれた少なくと
も1種の元素を、ZはC、NおよびPからなる群から選
ばれた少なくとも1種の元素を表し、e、f、g、h、
iおよびjは、下記の式を満足する数である。ただし、
下記式中の全ての数字はat%を示す。 0.1≦e≦8 0.1≦f≦10 0≦g≦10 12≦h≦25 3≦i≦12 0≦j≦10 15≦h+1+j≦30。) 14.冷却ロールと接触する側の合金薄帯表面に形成さ
れた凹部の面積占有率が30%以下であるような表面粗
さを有することを特徴とする、合金薄帯。 15.冷却ロールと接触しない方の合金薄帯表面の表面
粗さが、当該合金薄帯の長手方向において、 Rf≦0.3 (ただし、Rfは、JIS−B−0601に規定された
基準長さ2.5mmにおける十点平均粗さ、および合金
薄帯の重量より求めた平均板厚を、それぞれRz、Tと
したときに、下記の式 Rf=Rz/T によって求めた粗さを特徴付けるパラメータである。)
なる値を有することを特徴とする、請求項14に記載の
合金薄帯。 16.角形比が、周波数100kHzで96%以上であ
ることを特徴とする、請求項13に記載の磁心。[Claims] 1. A magnetic core formed by winding or laminating alloy ribbons, wherein the area occupation rate of the recesses formed on the surface of the alloy ribbons is 3.
A magnetic core characterized in that it is formed of an alloy ribbon having a surface roughness of 0% or less. 2. The magnetic core according to claim 1, wherein the alloy ribbon is a Co-based amorphous alloy ribbon. 3. The magnetic core according to claim 2, wherein the alloy ribbon is made of a Co-based amorphous alloy with a Curie temperature of 160 to 300°C. 4. The squareness ratio is 98% or more at a frequency of 50 KHz,
The magnetic core according to claim 1. 5. The molten alloy is injected from the nozzle onto the surface of the cooling roll,
The alloy ribbon is produced by rapid cooling, and the surface roughness of the surface of the alloy ribbon that does not come into contact with the cooling roll is Rf≦0.3 in the longitudinal direction of the alloy ribbon. , Rf is the following when the ten-point average roughness at a reference length of 2.5 mm specified in JIS-B-0601 and the average plate thickness determined from the weight of the alloy ribbon are Rz and T, respectively. It is a parameter that characterizes the roughness determined by the formula Rf=Rz/T.)
The magnetic core according to claim 1, characterized in that the magnetic core is formed by an alloy ribbon having a value of . 6. The magnetic core according to claim 5, wherein the alloy ribbon is a Co-based amorphous alloy ribbon. 7. The magnetic core according to claim 5, wherein the alloy ribbon is made of a Co-based amorphous alloy having a Curie temperature of 160 to 300°C. 8. The squareness ratio is 98% or more at a frequency of 50 KHz,
The magnetic core according to claim 5. 9. The magnetic core according to claim 1 or 5, wherein the alloy ribbon is a Co-based amorphous alloy ribbon having an alloy composition represented by the following general formula. (Co_1_-_aFe_a)_1_0_0_-_X(
Si_1_−_lB_l)_X (however, 0.02≦a
≦0.08 0.3≦l≦0.82 26≦X≦32. ) 10. The magnetic core according to claim 1 or 5, wherein the alloy ribbon is a Co-based amorphous alloy ribbon having an alloy composition represented by the following general formula. (Co_1_-_b_-_cFe_bM_c)_1_0
_0_-_y(Si_1_-_mB_m)_y (where M is at least one of Ni and Nn, b≦0.10 0.01≦e≦0.10 0.3≦m≦0.8 26 ≦y≦32.) 11. The magnetic core according to claim 1 or 5, wherein the alloy ribbon is a Co-based amorphous alloy ribbon having an alloy composition represented by the following general formula. (Co_1_-_d_-_eFe_dM'_e)_1_
0_0_-_z(Si_1_-_nB_n)_z (However, M' is Ti, V, Cr, Cu, Zr, Nb, No,
At least one selected from the group consisting of Hf, Ta, and W.
0.03≦d≦0.10 0.01≦e≦0.06 0.3≦n≦0.82 24≦z≦32. ) 12. The magnetic core according to claim 1 or 5, wherein the alloy ribbon is a Co-based amorphous alloy ribbon having an alloy composition represented by the following general formula. (Co_1_-_f_-_g_hFe_fM_gM'_
h)_1_0_0_-_w(Si_1_-_pB_p)
_w (However, M is at least one of Ni and Mn, f≦0.10 0.01≦g≦0.10 0.01≦h≦0.08 0.3≦p≦0.5 24≦w≦30.) 13. The magnetic core according to claim 1 or 5, wherein the alloy ribbon is an Fe-based soft magnetic alloy ribbon having an alloy composition represented by the following general formula. Fe_1_0_0_-_e_-_f_-_g_-_h_
−_i_−_jE_eG_fJ_gSi_hB_iZ_
j (wherein E is at least one element selected from Cu and Au, G is at least one element selected from the group consisting of IVa group elements, Va group elements, VI'a group elements, and rare earth elements) Elements, J is Mn, Al, Ga, Ge, In,
At least one element selected from the group consisting of Sn and platinum group elements, Z represents at least one element selected from the group consisting of C, N and P, e, f, g, h,
i and j are numbers that satisfy the following formula. however,
All numbers in the formula below indicate at%. 0.1≦e≦8 0.1≦f≦10 0≦g≦10 12≦h≦25 3≦i≦12 0≦j≦10 15≦h+1+j≦30. ) 14. An alloy ribbon having a surface roughness such that the area occupation rate of the recesses formed on the surface of the alloy ribbon on the side that contacts a cooling roll is 30% or less. 15. The surface roughness of the surface of the alloy ribbon that does not come into contact with the cooling roll is Rf≦0.3 in the longitudinal direction of the alloy ribbon (however, Rf is the standard length 2 specified in JIS-B-0601). It is a parameter that characterizes the roughness determined by the following formula Rf = Rz / T, where the ten-point average roughness at .5 mm and the average plate thickness determined from the weight of the alloy ribbon are Rz and T, respectively. .)
The alloy ribbon according to claim 14, characterized in that it has a value of . 16. The magnetic core according to claim 13, characterized in that the squareness ratio is 96% or more at a frequency of 100 kHz.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2082075A JP2791173B2 (en) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | Magnetic core |
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|---|---|
| JPH03280503A true JPH03280503A (en) | 1991-12-11 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2004176167A (en) * | 2002-11-29 | 2004-06-24 | Toshiba Corp | Amorphous alloy ribbon and magnetic core using it |
-
1990
- 1990-03-29 JP JP2082075A patent/JP2791173B2/en not_active Expired - Lifetime
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