JPS60233804A - 非晶質合金薄帯の磁性改善方法 - Google Patents
非晶質合金薄帯の磁性改善方法Info
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- JPS60233804A JPS60233804A JP59089947A JP8994784A JPS60233804A JP S60233804 A JPS60233804 A JP S60233804A JP 59089947 A JP59089947 A JP 59089947A JP 8994784 A JP8994784 A JP 8994784A JP S60233804 A JPS60233804 A JP S60233804A
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- amorphous
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- 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
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/147—Alloys characterised by their composition
- H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
- H01F1/15341—Preparation processes therefor
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- Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
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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。
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)
本発明は主として電カドランス、高周波トランスなどの
電力変換器の鉄心として用いられるFe基非晶質合金薄
帯の磁気特性、とくに鉄損を改善する方法に関するもの
である。
電力変換器の鉄心として用いられるFe基非晶質合金薄
帯の磁気特性、とくに鉄損を改善する方法に関するもの
である。
(従来の技術)
溶融状態から急冷凝固することによって作製される非晶
質合金薄帯は種々のすぐれた性質を示し、応用上注目さ
れている。なかでもFe基非晶質合金は磁束密度が高く
鉄損が低いため各種鉄心の材料として利用されつつある
。非晶質合金の鉄損が低い理由として、非晶質合金は原
理的に異方性がなく、結晶粒界等の欠陥がないためヒス
テリシス損が小さい上に、板厚が薄く、電気抵抗が大き
いため渦電流損も小さいことが挙げられている。しかし
鉄損値から直流ヒステリシス損を差し引いた広義の渦電
流損は、一様磁化を仮定して計算される古典的渦電流損
に比べて数十倍から10,0倍も大きい。これは磁区幅
が大きいために不均一磁化変化に起因する異常渦電流損
の割合が大きいことを示す。
質合金薄帯は種々のすぐれた性質を示し、応用上注目さ
れている。なかでもFe基非晶質合金は磁束密度が高く
鉄損が低いため各種鉄心の材料として利用されつつある
。非晶質合金の鉄損が低い理由として、非晶質合金は原
理的に異方性がなく、結晶粒界等の欠陥がないためヒス
テリシス損が小さい上に、板厚が薄く、電気抵抗が大き
いため渦電流損も小さいことが挙げられている。しかし
鉄損値から直流ヒステリシス損を差し引いた広義の渦電
流損は、一様磁化を仮定して計算される古典的渦電流損
に比べて数十倍から10,0倍も大きい。これは磁区幅
が大きいために不均一磁化変化に起因する異常渦電流損
の割合が大きいことを示す。
異常渦電流損を低減する方法としては従来から方向性け
い素鋼板に用いられている方法の適用がまず考えられ試
みられた。例えばスクラッチ法である。これは硬い材質
の尖った先端でけい素鋼板の表面を罫書くもので、磁区
が細分化され鉄損が低減する。しかし、非晶質合金薄帯
にこれを適用しても必ずしも良好な結果を得なかったつ
例えばNa r I t aらはProcesding
s of 4th InternationalCon
ference on RapidlyQuenche
d Metal+(1982)P1001〜1004に
おいて、Fe基非晶質合金薄帯に焼鈍を施した後ダイヤ
モンド針で薄帯の表面を罫書いて導入した線状の歪が鉄
損におよぼす効果を報告している。それによれば歪の効
果は5](Hz以上の高周波数域で表われるが、電カド
ランス等で重要な100 Hz以下の低周波数域では鉄
損はむしろ増大している。この理由としてけい素鋼板に
比べて板厚の薄い非晶質合金では低周波数域において元
来、渦電流損が小さいため磁区細分化による鉄損低減効
果はわずかであること、むしろヒステリシス損の増大に
よって全鉄損が増大するためと推定される。
い素鋼板に用いられている方法の適用がまず考えられ試
みられた。例えばスクラッチ法である。これは硬い材質
の尖った先端でけい素鋼板の表面を罫書くもので、磁区
が細分化され鉄損が低減する。しかし、非晶質合金薄帯
にこれを適用しても必ずしも良好な結果を得なかったつ
例えばNa r I t aらはProcesding
s of 4th InternationalCon
ference on RapidlyQuenche
d Metal+(1982)P1001〜1004に
おいて、Fe基非晶質合金薄帯に焼鈍を施した後ダイヤ
モンド針で薄帯の表面を罫書いて導入した線状の歪が鉄
損におよぼす効果を報告している。それによれば歪の効
果は5](Hz以上の高周波数域で表われるが、電カド
ランス等で重要な100 Hz以下の低周波数域では鉄
損はむしろ増大している。この理由としてけい素鋼板に
比べて板厚の薄い非晶質合金では低周波数域において元
来、渦電流損が小さいため磁区細分化による鉄損低減効
果はわずかであること、むしろヒステリシス損の増大に
よって全鉄損が増大するためと推定される。
非晶質材料に独特の鉄損低減法としては、局部結晶化の
方法が提案されている。これは特開昭57−97606
号公報にて開示される方法で、薄帯の幅方向に線状ある
いは点列状の結晶化領域を形成させるものである。ここ
で結晶化の手法はし属針、金属エツジの何れかを薄帯表
面に近接ないし接触させながら通電加熱する方法を採用
している。この局部結晶化領域を導入する方法は磁区の
細分化に有効な手段ではあるが低周波数域での鉄損低減
に対して必ずしも一定の効果を示さない欠点があった。
方法が提案されている。これは特開昭57−97606
号公報にて開示される方法で、薄帯の幅方向に線状ある
いは点列状の結晶化領域を形成させるものである。ここ
で結晶化の手法はし属針、金属エツジの何れかを薄帯表
面に近接ないし接触させながら通電加熱する方法を採用
している。この局部結晶化領域を導入する方法は磁区の
細分化に有効な手段ではあるが低周波数域での鉄損低減
に対して必ずしも一定の効果を示さない欠点があった。
例えば前記特開昭57−97606号公報においては、
商用周波数で効果を表わしているのに対してNarit
aらの前記論文は線状結晶化領域を付与する効果につい
ても述べているが、それ、によればスクラッチ法に比べ
れば低周波数側まで効果のちる領域は広がっているが、
200Hz以下では無効ないしむしろ劣化している。
商用周波数で効果を表わしているのに対してNarit
aらの前記論文は線状結晶化領域を付与する効果につい
ても述べているが、それ、によればスクラッチ法に比べ
れば低周波数側まで効果のちる領域は広がっているが、
200Hz以下では無効ないしむしろ劣化している。
以上のように非晶質磁性合金とくにFe基非晶質合金薄
帯の鉄損を改善するために従来試みられてきた方法はい
ずれも商用周波数帯域では効果を示さないことが多かっ
た。
帯の鉄損を改善するために従来試みられてきた方法はい
ずれも商用周波数帯域では効果を示さないことが多かっ
た。
これに対して本発明は非晶質合金の鉄損低減に対して低
周波数帯域においても安定した効果をもたらし、かつ、
効果の大きな新しい方法を提案するものである。
周波数帯域においても安定した効果をもたらし、かつ、
効果の大きな新しい方法を提案するものである。
(発明が解決しようとする問題点)
本発明は非晶質磁性合金の鉄損を著しく、かつ安定に低
減する方法を提供することを目的とする。
減する方法を提供することを目的とする。
(問題点を解決するための手段作用)
本発明は非晶質合金薄帯の表面を局所的かつ瞬間的に溶
解し、次いでその部分を急冷凝固させて再び非晶質化す
ることにより、著し・い鉄損の低減を安定して達成する
ものである。薄帯の表面を局所的に溶解するには細く絞
られたレーザー光を用いる。
解し、次いでその部分を急冷凝固させて再び非晶質化す
ることにより、著し・い鉄損の低減を安定して達成する
ものである。薄帯の表面を局所的に溶解するには細く絞
られたレーザー光を用いる。
導入される局所溶解部の形/状および分布は、第1図に
例示するように並列する線状又は点列状が好ましい。個
々の溶解部の面積および深さは、加熱中あるいは溶解後
の再i固′過程において、溶解部および周辺部が結晶化
しないことを条件に決められる。レーザー光を用いる場
合、照射強度、ビーム径、掃引速度、周波数(ノヤルス
モードの場合)などが制御すべきパラメータである。
例示するように並列する線状又は点列状が好ましい。個
々の溶解部の面積および深さは、加熱中あるいは溶解後
の再i固′過程において、溶解部および周辺部が結晶化
しないことを条件に決められる。レーザー光を用いる場
合、照射強度、ビーム径、掃引速度、周波数(ノヤルス
モードの場合)などが制御すべきパラメータである。
レーザー光を用いて局所溶解する場合、溶解部の線幅は
0.3−以下、点列の場合、1つのスポットの径は0.
5 try以下が好ましい。これら範囲を越えると結晶
化を生じることがあシ、磁気特性の向上も認められなく
なる。
0.3−以下、点列の場合、1つのスポットの径は0.
5 try以下が好ましい。これら範囲を越えると結晶
化を生じることがあシ、磁気特性の向上も認められなく
なる。
導入する局所溶解部の線又は点列の方向は第1図に示し
たように薄帯の幅方向がよいが、30°程度までならば
傾いた方向でもよい。また隣り合う線又は点列は平行で
ある必要は々く、また直線である必要もない。薄帯幅方
向に対する平均傾角が所定数値以下で、隣シ合う線又は
点列の平均間隔が所定の範囲内であれば鉄損低減に効果
をあられす。したがって第2図に示す正弦曲線状の溶解
部も本発明の範囲に含まれる。商用周波数に対して効果
を示す線又は点列の平均間隔は1〜20+w+。
たように薄帯の幅方向がよいが、30°程度までならば
傾いた方向でもよい。また隣り合う線又は点列は平行で
ある必要は々く、また直線である必要もない。薄帯幅方
向に対する平均傾角が所定数値以下で、隣シ合う線又は
点列の平均間隔が所定の範囲内であれば鉄損低減に効果
をあられす。したがって第2図に示す正弦曲線状の溶解
部も本発明の範囲に含まれる。商用周波数に対して効果
を示す線又は点列の平均間隔は1〜20+w+。
幅方向に対する平均角度は30°以下が好ましい。
本発明において、局所溶解部を導入する時期は非晶質合
金薄帯を熱処理する工程の前、中、後のいずれでもよい
。ただし最適条件は溶解部を導入する時期によって異な
る。例えばYAGレーザーの/母ルスモードを用いて幅
方向に局所溶解部を導入する場合、第3図、および第4
図に示すように導入の時期によって有効な溶解部の径が
異なっている。すなわち熱処理後に導入する場合、最適
なスポット径は50〜100μmであるが、熱処理前に
導入する場合は200〜250μmの付近で最も効果的
であった。この理由は溶解部導入の影響が熱処理によっ
て緩和することによると考えられる。導入の時期による
効果の違いは励磁時、性にも表われる。熱処理後に導入
したものは、磁界1エルステツドにおける磁束密度が数
%〜10チの低下を示すのに対して、熱処理前に導入し
たものでは磁束密度の低下はitとんどなかった。
金薄帯を熱処理する工程の前、中、後のいずれでもよい
。ただし最適条件は溶解部を導入する時期によって異な
る。例えばYAGレーザーの/母ルスモードを用いて幅
方向に局所溶解部を導入する場合、第3図、および第4
図に示すように導入の時期によって有効な溶解部の径が
異なっている。すなわち熱処理後に導入する場合、最適
なスポット径は50〜100μmであるが、熱処理前に
導入する場合は200〜250μmの付近で最も効果的
であった。この理由は溶解部導入の影響が熱処理によっ
て緩和することによると考えられる。導入の時期による
効果の違いは励磁時、性にも表われる。熱処理後に導入
したものは、磁界1エルステツドにおける磁束密度が数
%〜10チの低下を示すのに対して、熱処理前に導入し
たものでは磁束密度の低下はitとんどなかった。
非晶質合金薄帯の表面を局所溶解するために、急速加熱
すべき具体的手段はすでに述べてきたように細く絞った
1/−デー光を短時間照射するのが最適である。その他
の手段では効果がないか、むしろ悪影響をもたらす。電
子ビームの照射や高温物体を接触させたり局部的に通電
したりする方法によって溶解しようとすると、入射エネ
ルギー密度が小さいために熱影響が拡がシ結晶化が生ず
るので好ましくない。
すべき具体的手段はすでに述べてきたように細く絞った
1/−デー光を短時間照射するのが最適である。その他
の手段では効果がないか、むしろ悪影響をもたらす。電
子ビームの照射や高温物体を接触させたり局部的に通電
したりする方法によって溶解しようとすると、入射エネ
ルギー密度が小さいために熱影響が拡がシ結晶化が生ず
るので好ましくない。
本発明を適用するときの鉄損改善効果は材料の板厚に依
存し、第5図のように板厚が大きくなるほど改善効果が
大きい(図中○印は照射前、・印は照射後)。板厚60
μmで40〜50%の鉄損低減効果を示すのに対して、
30μm厚以下では10〜20%程度である。この理由
は非晶質合金は一般に板厚が大きくなるほど磁区幅が大
きくなシ、異常渦電流損の絶対値および全鉄損に占める
割合が増大するためである。本発明の局所溶解部の導入
によって磁区幅は板厚60μmの場合、1/3に細分化
されることが走査型電子顕微鏡による観察によって検証
された。
存し、第5図のように板厚が大きくなるほど改善効果が
大きい(図中○印は照射前、・印は照射後)。板厚60
μmで40〜50%の鉄損低減効果を示すのに対して、
30μm厚以下では10〜20%程度である。この理由
は非晶質合金は一般に板厚が大きくなるほど磁区幅が大
きくなシ、異常渦電流損の絶対値および全鉄損に占める
割合が増大するためである。本発明の局所溶解部の導入
によって磁区幅は板厚60μmの場合、1/3に細分化
されることが走査型電子顕微鏡による観察によって検証
された。
本発明においてレーザー照射された部分が一旦溶解した
後再凝固したか否かは照射部を光学顕微鏡あるいは走査
型電子顕微鏡で観察することによって明瞭に区別できる
。/IPルスで照射した場合溶解した部分の中心部はく
ほみとなり、周辺はやや盛シ上っている。急激な熱エネ
ルギーの入射によシ溶解された合金は周辺に溢れ出すた
めと考えられる。パルス・レーザーによシ導入された溶
解部の一例を第6図に示した。
後再凝固したか否かは照射部を光学顕微鏡あるいは走査
型電子顕微鏡で観察することによって明瞭に区別できる
。/IPルスで照射した場合溶解した部分の中心部はく
ほみとなり、周辺はやや盛シ上っている。急激な熱エネ
ルギーの入射によシ溶解された合金は周辺に溢れ出すた
めと考えられる。パルス・レーザーによシ導入された溶
解部の一例を第6図に示した。
々お、本発明においてレーザー照射によって局部溶解さ
れ再凝固した部分およびその周辺部が結晶化していない
ことはX線回折、透過型電子顕微鏡、光学顕微鏡などに
よって゛確認された。
れ再凝固した部分およびその周辺部が結晶化していない
ことはX線回折、透過型電子顕微鏡、光学顕微鏡などに
よって゛確認された。
また、本発明方法は薄帯表面に絶縁乃至防錆を目的とし
た表面処理を施す前または後に適用しても同様の効果を
示した。
た表面処理を施す前または後に適用しても同様の効果を
示した。
(実施例)
実施例1゛
単ロール法で作製された組成Fe80.58’6.5B
12C1板厚65μmの非晶質合金薄帯を360℃で6
0分間N2ガス中で磁場焼鈍後その自由面に、YAGレ
ーザーを用いて局所溶解部を導入し、鉄損におよげず影
響を調べる実験を行なった。照射条件は周波数400H
zのAルスモード、掃引速度10ロリec。
12C1板厚65μmの非晶質合金薄帯を360℃で6
0分間N2ガス中で磁場焼鈍後その自由面に、YAGレ
ーザーを用いて局所溶解部を導入し、鉄損におよげず影
響を調べる実験を行なった。照射条件は周波数400H
zのAルスモード、掃引速度10ロリec。
点列の方向は薄帯の幅方向に平行で、点列の間隔は5m
とし、溶解部の大きさは、照射エネルギーのノ4ワーお
よびビーム径によって制御した。導入されだスポット状
溶解部の直径と鉄損の関係を第3図に示す。溶解部の直
径が30〜150μmの範囲で鉄損低減の効果が大きい
。ここで鉄損の測定には単板試験器を用いた。鉄損低減
効果の大きな照射条件で照射された個所およびその周囲
が結晶化していないことは幅0.5 mのスリットを通
したX線を点列に沿って照射した時の回折像から確認さ
れた。
とし、溶解部の大きさは、照射エネルギーのノ4ワーお
よびビーム径によって制御した。導入されだスポット状
溶解部の直径と鉄損の関係を第3図に示す。溶解部の直
径が30〜150μmの範囲で鉄損低減の効果が大きい
。ここで鉄損の測定には単板試験器を用いた。鉄損低減
効果の大きな照射条件で照射された個所およびその周囲
が結晶化していないことは幅0.5 mのスリットを通
したX線を点列に沿って照射した時の回折像から確認さ
れた。
実施例2
実施例1で用いたものと同じロットの鋳造ままの非晶質
合金薄帯の自由面に実施例1と同じ照射条件でパルスレ
ーザ−を照射した。照射後360’Cで60分間N2ガ
ス中で磁場焼鈍した後の鉄損と溶解部の直径との関係は
第4図のようであった。溶解部の直径が200/Am付
近で鉄損低減の効果が著しい。磁場焼鈍後の前記薄帯の
溶解部を実施例1で述べた方法でX線回折を行なったが
結晶の存在は認められなかった。
合金薄帯の自由面に実施例1と同じ照射条件でパルスレ
ーザ−を照射した。照射後360’Cで60分間N2ガ
ス中で磁場焼鈍した後の鉄損と溶解部の直径との関係は
第4図のようであった。溶解部の直径が200/Am付
近で鉄損低減の効果が著しい。磁場焼鈍後の前記薄帯の
溶解部を実施例1で述べた方法でX線回折を行なったが
結晶の存在は認められなかった。
(発明の効果)
以上説明したように本発明によれば低周波数帯域におい
ても鉄損の低減をはかることができるので、本発明は極
めて有用である。
ても鉄損の低減をはかることができるので、本発明は極
めて有用である。
第1図(a)、(b)および第2図は本発明方法を適用
した非晶質合金薄帯を示す説明図、第3図および第4図
は本発明方法における溶解部径と鉄損との関係を示す説
明図、第5図は本発明方法における板厚と鉄損との関係
を示す説明図、・第6図は本発明方法による溶解部の金
属組織の状態を示す顕微鏡写真である。゛ 特許出願人 新日本製鐵株式會社 第1回 (α) (b) $ 2図 第3図 溶解部怪0/M) 第41ff1 7z解11径(、l/町 板厚(メm)
した非晶質合金薄帯を示す説明図、第3図および第4図
は本発明方法における溶解部径と鉄損との関係を示す説
明図、第5図は本発明方法における板厚と鉄損との関係
を示す説明図、・第6図は本発明方法による溶解部の金
属組織の状態を示す顕微鏡写真である。゛ 特許出願人 新日本製鐵株式會社 第1回 (α) (b) $ 2図 第3図 溶解部怪0/M) 第41ff1 7z解11径(、l/町 板厚(メm)
Claims (2)
- (1)非晶質合金薄帯の表面を局部的かつ瞬間的に溶解
し、次いで急冷凝固させて再び非晶質化することを特徴
とする非晶質合金薄帯の磁性改善方法。 - (2)非晶質合金薄帯の表面を局部的に溶解する手段と
してビーム径がQ、 5 mmφ以下に絞ったレーザー
光を照射することを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59089947A JPS60233804A (ja) | 1984-05-04 | 1984-05-04 | 非晶質合金薄帯の磁性改善方法 |
| US06/729,298 US4724015A (en) | 1984-05-04 | 1985-05-01 | Method for improving the magnetic properties of Fe-based amorphous-alloy thin strip |
| EP85105443A EP0161593B1 (en) | 1984-05-04 | 1985-05-03 | Method for improving the magnetic properties of fe-based amorphous-alloy thin strip |
| DE8585105443T DE3578934D1 (de) | 1984-05-04 | 1985-05-03 | Verfahren zur verbesserung der magnetischen eigenschaften duenner baender aus amorphen eisenlegierungen. |
| US06/828,948 US4685980A (en) | 1984-05-04 | 1986-02-12 | Method for improving the magnetic properties of Fe-based amorphous-alloy thin strip |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59089947A JPS60233804A (ja) | 1984-05-04 | 1984-05-04 | 非晶質合金薄帯の磁性改善方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60233804A true JPS60233804A (ja) | 1985-11-20 |
| JPH0332886B2 JPH0332886B2 (ja) | 1991-05-15 |
Family
ID=13984896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59089947A Granted JPS60233804A (ja) | 1984-05-04 | 1984-05-04 | 非晶質合金薄帯の磁性改善方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60233804A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012174824A (ja) * | 2011-02-21 | 2012-09-10 | Hitachi Metals Ltd | 超急冷Fe基軟磁性合金薄帯および磁心 |
| JP2012199506A (ja) * | 2011-03-04 | 2012-10-18 | Hitachi Metals Ltd | 巻磁心 |
| JP5440606B2 (ja) * | 2009-09-14 | 2014-03-12 | 日立金属株式会社 | 軟磁性アモルファス合金薄帯及びその製造方法、並びにそれを用いた磁心 |
| WO2020262493A1 (ja) * | 2019-06-28 | 2020-12-30 | 日立金属株式会社 | Fe基アモルファス合金薄帯、鉄心、及び変圧器 |
| JP2022086091A (ja) * | 2020-11-30 | 2022-06-09 | 日立金属株式会社 | アモルファス合金薄帯の製造方法 |
| JP2022086092A (ja) * | 2020-11-30 | 2022-06-09 | 日立金属株式会社 | 積層アモルファス合金薄帯保持スプールの製造方法、および鉄心の製造方法 |
| JP2022127035A (ja) * | 2021-02-19 | 2022-08-31 | セイコーエプソン株式会社 | 非晶質金属薄帯、非晶質金属薄帯の製造方法および磁心 |
| JP2022127034A (ja) * | 2021-02-19 | 2022-08-31 | セイコーエプソン株式会社 | 非晶質金属薄帯、非晶質金属薄帯の製造方法および磁心 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112012000399T5 (de) | 2011-01-28 | 2013-10-10 | Hitachi Metals, Ltd. | Abgeschrecktes Band aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis und sein Herstellungsverfahren und Kern |
Citations (1)
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