JPH079862B2 - アモルファス磁心の製造方法 - Google Patents

アモルファス磁心の製造方法

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JPH079862B2
JPH079862B2 JP60251831A JP25183185A JPH079862B2 JP H079862 B2 JPH079862 B2 JP H079862B2 JP 60251831 A JP60251831 A JP 60251831A JP 25183185 A JP25183185 A JP 25183185A JP H079862 B2 JPH079862 B2 JP H079862B2
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克仁 吉沢
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    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、スイッチング電源等に用いられている可飽和
リアクトル等に使用される経時変化が小さく、特に高周
波の制御磁化特性に優れた制御用アモルファス磁心の製
造方法に関するものである。
従来の技術 従来、制御用磁心としては50%Niパーマロイや80%Niパ
ーマロイ巻磁心が主に使用されていたが、近年高周波磁
気特性に優れたアモルファス巻磁心が使用されはじめて
いる。
制御用磁心に適したアモルファス磁心を製造するための
熱処理方法としては、例えば特公昭59−29644号公報に
示されているような磁場中熱処理方法が知られている。
ここで示されている方法は、磁場をかけながらある温度
からある冷却速度で冷却する方法である。この方法によ
れば、高角形比で直流B−Hカーブの保磁力が小さいも
のを得ることができる。
また、保持力、透磁率といった磁気特性のバラツキを小
さくすることを目的として、アモルファス巻磁心の磁路
と直角方向に磁場をかけ、キュリー温度以下の温度で磁
場中熱処理するアモルファス巻磁心の熱処理方法が特開
昭60−170914号として提案されている。
さらに、所望する角形比のコアを随意に製造することを
目的として、非晶質磁性合金薄帯を巻回又は積層して成
る非晶質磁性合金コアを、400〜470℃の温度で10〜60分
間熱処理した後急冷し、ついで、150〜250℃の温度で熱
処理する非晶質磁性合金コアの熱処理方法が特願昭60−
212608号(特開昭62−74058号)として提案されてい
る。
また、組成式(Co1-a-bFeaMnb)100-x-y-zSixByMoz但し、
0≦a≦0.05,0.03≦b≦0.08,13≦x≦16,7.5≦y≦9.
5,1.0≦z≦3の関係を有するアモルファス金属薄帯片
を巻いたもので、キュリー温度以上で保持後、磁路方向
に0.01Oe以上の交流あるいは直流の磁界を印加しながら
冷却速度0.1/分〜50℃/分で除冷後、0.95Tc℃〜150℃
の範囲内で1時間〜10時間保持した後、室温まで冷却し
て形成した制御用磁心が特開昭62−42501号として提案
されている。
発明が解決しようとする問題点 しかし、上記の熱処理方法で製造されたアモルファス巻
磁心は、制御用磁心として重要な特性である制御磁化特
性が高周波特に50KHz以上になると十分でなく、50KHz以
上の高周波で駆動しているスイッチング電源用可飽和リ
アクトル等に使用した場合コアゲインが十分でなく、温
度上昇が激しいという問題点を有する。このためリセッ
ト電流の増加や信頼性が低下する問題点があった。
本発明の目的は上記問題点を改善した、特に高周波の制
御磁化特性に優れたアモルファス磁心の製造方法を提供
することである。
問題点を解決するための手段 本発明は、液体急冷法等により作られたアモルファス磁
性合金リボンからなる磁心をキュリー温度以上で一定時
間保持後、冷却中に磁路方向に少なくとも0.1Oe以上の
交流あるいは直流の磁界を印加し、温度がキュリー温度
以下になった時点から150℃以上の一定温度を一定時間
保持する多段のステップ状態を経て温度150℃未満まで
下げる多段熱処理を施すアモルファス磁心の製造方法で
ある。
本発明おいて、アモルファス磁心は通常単ロール法や双
ロール法等の液体急冷法により作製したアモルファス磁
性合金薄帯を巻回して巻磁心の形で使用される。熱処理
は通常不活性ガス雰囲気中で行なわれキュリー温度以上
で一定時間保持後少なくとも0.1Oe以上の交流あるいは
直流の磁界を磁路方向に印加しながらキュリー温度以下
の温度になった時点から150℃以上の一定温度を一定時
間保持する多段のステップ状態を経て150℃未満まで冷
却される。
磁場をかけながら150℃以上の一定温度を一定時間保持
する多段のステップ状態を経て冷却することにより、制
御磁化特性が通常の磁場中熱処理したものより改善され
ることになる。
特に、多段熱処理を少なくとも3段以上行なった場合、
改善の効果が著しくなる。
更に各ステップの保持時間が低い温度になるほど長くし
た場合、経時変化が小さくなるため、より好ましくな
る。
磁界の強さは少なくとも0.1Oe以上である必要がある
が、これは磁界が0.1Oe未満の場合制御磁化特性改善の
効果が小さいためである。
実施例 以下本発明を実施例に従って説明する。
実施例1 第1図は本発明による制御磁化特性に優れたアモルファ
ス磁心の熱処理パターンを示す図、第2図及び第3図は
従来の熱処理パターンを示した図である。
本発明による熱処理パターンは、まず磁心をキュリー温
度以上に保持し、次に磁路方向に磁場をかけながら冷却
し、キュリー温度以下になった時点から150℃以上の一
定温度を一定時間保持する多段のステップ状態を経て温
度を下げていくパターンである。
磁界はキュリー温度以上の温度であればどの時点から印
加しても良く、ステップ状に温度を下げ始めるのはキュ
リー温度以上からでも同様の効果が得られ、本発明とは
同一とみなせる。
第2図はキュリー温度以上の温度で保持後急冷する従来
の熱処理パターンであり、角形性が悪く制御磁化特性が
劣るだけでなく経時変化が大きいため実用的でない。
第3図は磁場をかけながらある温度で保持後一定速度で
冷却する従来のパターンであり、直流B−Hカーブの角
形性は上昇し、直流のB−Hカーブの保持力は小さくな
るが高周波の制御磁化特性が悪く好ましくない。
実施例2 第4図は制御磁化特性測定回路であり、制御用磁心を評
価するのに適した測定回路である。第5図は任意の直流
の制御電流Icが制御回路に流れている場合の磁心の動作
模式図である。
第4図中、試料にはNL,Nc,Nvの3種類の巻線を設ける。
NLは磁気増幅器の出力巻線に相当し、抵抗RL及び整流機
Dを介し、周波数f(周期Tp)の交流電源Egに接続され
ている。Egの値はゲート半周期Tgにおいて、印加電圧の
正弦波電圧の90°以内の位相角で磁心が飽和に達するよ
うに大きな値に設定する。
Ncは制御巻線で、制御回路よりみた磁心インダクタンス
に比較し、充分大きな値のインダクタンスLcを通して直
流電源Ecに接続し、拘束磁化条件の直流起磁力を与えて
いる。Nvは制御入力に対応するリセット磁束量Δφcm測
定用巻線で、平均値整流方式の交流電圧計Vに接続され
ている。
第6図に本測定回路により測定して得られる制御磁化曲
線の模式図を示す。
Hrの逆数をβ0とおく β0=1/Hr 制御用磁心としてはβ0大(Hr小)のほど制御電流は小
となり特性が良いことになる。
一方、磁心の磁化特性の角形の程度を示すパラメータを
α0と置く α0=1−ΔBb/ΔBm 制御用磁心としてはα0大(ΔBb/ΔBm小)のほど制御
不能磁束密度が小さく特性が良いことになる。
α0とβ0の積をG0で表わし、Specific Coregainと呼
ぶが G0=α0・β0 が大きいほど総合的にみて制御用磁心として優れている
と判断できる。
ゲート磁界の最大値 Hm={NL・iL(max)}/Ie …(1) Ie:試料の平均磁路長 に対応する磁束密度の最大値Bmと制御磁界 Hr=(Nc・Ic)/Ie …(2) によって決まる磁束密度Bcとの差の磁束密度量をΔBcm
とし、周期をTpとすれば、Nv回路の磁束電圧計Vの読み
は Ev f・Nv・A・ΔBcm …(3) A:磁心の有効断面積 実際の制御用磁心においては磁界Hが正の領域の特性、
Hm−ΔBd特性と、磁界Hが負の領域の特性、Hr−ΔB特
性を把握することが必要である。
ΔBd=Bm−Br …(4) であり Evd f・Nv・A・ΔBd …(5) である。
一方、 ΔB=ΔBcm−ΔBd …(6) である。
制御用磁心としては第6図に示す第1象限の曲線が下側
にあり、第2象限の曲線が右側に寄っておりかつ傾斜が
急なものほど良いことになる。
実施例3 第1表は、本発明による製造方法により作成したアモル
ファス磁心と従来のアモルファス磁心,パーマロイ磁心
の50KHzのスペシフィック コアゲインG0を比較した表
である。
本発明例で行った熱処理は、420℃で1h保持後、170℃×
10h,160℃×24h,150℃×48hと保持しながら冷却し、こ
の冷却の間、420℃から10Oeの磁場を印加した。
従来例は熱処理中磁場を印加しないものである。
この表に示すように本発明による製造方法で作成したア
モルファス磁心の方が従来の磁心に比べてGoが大きく、
制御用磁心として優れていることがわかる。
実施例4 第7図は、本発明により製造した (Co0.93Fe0.02Mn0.05)72Cr4Si15B9アモルファス磁心A
と従来の熱処理を行ったCo70.3Fe5.4Nb1.6Si8.0B14.7ア
モルファス磁心BとCo69.5Fe4.5Mo1Si15B10アモルファ
ス磁心Cの制御磁化特性(ΔB−Hr特性)を比較した図
である。
ここで、磁心Aに対しては430℃×1h保持後、170℃×10
h,160℃×24h,150℃×48hと保持しながら冷却し、この
冷却の間、420℃から10Oeの磁場を印加し、一方、磁心
B及び磁心Cには350℃1h保持後、1℃/minの速度で冷
却し、磁場は熱処理中10Oeを印加しつづけるものであっ
た。
本発明により製造した磁心AのΔB−Hr特性の曲線は右
側に寄っており、制御電流が小さいため、従来法による
磁心より優れていることがわかる。
第8図は、第7図に示した磁心のΔBd−Hm特性を示した
図である。
本発明により製造した磁心AのΔBd−Hm特性の曲線は下
側に位置しており、角形性が従来のものに比べ同等以上
であり、かつ実施例4に示したように制御電流が小さい
ため、制御用磁心として好ましい。
実施例5 第2表は本発明の製造方法で、熱処理の温度を420℃×1
hとし、ステップ状に冷却する条件を変えた場合(Co0.93
Fe0.03Mn0.04)72Mo3Si15B9アモルファス磁心の50KHzの
スペシフィック コアゲインGoの変化を示した表であ
る。この表に示すように3段以上多段熱処理した場合に
特にGoが大きくなり好ましい。
実施例6 第3表は本発明の製造方法で冷却する各ステップの保持
時間を低い温度になるほど長くした場合と一定の場合の
120℃のアモルファス磁心のGoの経時変化率ΔGoを比較
した表である。
ここで、低い温度になるほど長くした場合の熱処理条件
は、400℃×1.5h保持後、180℃×1h,170℃×24h,160℃
×120hと保持しながら冷却し、この冷却の間、400℃か
ら5Oeの磁場を印加し、一方、一定の場合は、400℃×1.
5h保持後、180℃×1h,170℃×1h,160℃×1hと保持しな
がら冷却するものであった。
ここで、ΔGoは、 ((Go10000−Go0)/Go0)×100 で表わす。
Go0:初期値 Go10000:10000時間後の値 表からわかる様に低い温度になるほど保持時間が長くな
る様に多段熱処理した方が経時変化が改善されより好ま
しい。
発明の効果 本発明によれば、磁心を熱処理後室温程度まで急冷する
従来の熱処理方法によるもの及びキュリー温度以下にな
った時点から1段のみのステップ状態を経て室温まで冷
却したものでは不充分であった50KHz以上の高周波にお
ける制御磁化特性を著しく改善することができ、このよ
うな高周波で駆動するスイッチング電源等に使用しても
急激な温度上昇をおこすことがなく、信頼性の高いもの
となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の熱処理パターンを示す図、第2図及び
第3図は従来の熱処理パターンを示した図、第4図は制
御磁化特性測定回路を示した図、第5図は制御する際の
B−Hカーブを模式的に示した図、第6図は制御磁化特
性のカーブを模式的に示した図、第7図は本発明により
製造した磁心と従来の磁心の制御磁化特性(ΔB−Hr特
性)を示した図、第8図はΔBd−Hm特性を示した図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山内 清隆 埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地 日立金属株 式会社磁性材料研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−170914(JP,A) 特開 昭62−74058(JP,A) 特開 昭59−29644(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アモルファス磁心をキュリー温度以上で一
    定時間保持後、冷却中に磁路方向に少なくとも0.1Oe以
    上の交流あるいは直流の磁界を印加し、温度がキュリー
    温度以下になった時点から150℃以上の一定温度を一定
    時間保持する多段のステップ状態を経て温度を150℃未
    満までさげる多段熱処理を施すことを特徴とするアモル
    ファス磁心の製造方法。
  2. 【請求項2】多段熱処理を少なくとも3段以上とした特
    許請求の範囲第1項記載のアモルファス磁心の製造方
    法。
  3. 【請求項3】多段熱処理の各ステップ状態の保持時間を
    低い温度になるほど長くした特許請求の範囲第1項なら
    びに第2項に記載のアモルファス磁心の製造方法。
JP60251831A 1985-11-12 1985-11-12 アモルファス磁心の製造方法 Expired - Lifetime JPH079862B2 (ja)

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