JPS61210146A - アモルフアス合金 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、スイッチング電源用可飽和リアクトル等の磁
心材料として用いられる、高周波における鉄損が小さく
、角形特性に優れるアモルファス合金に関するものであ
る。

［従来の技術］ 近年、電子機器の小型化が急速に進み、これらの電子機
器に用いられているスイッチング電源の小型化高効率化
が必要となってきている。スイッチング電源に用いられ
ている部品で大きなスペースをしめるものはトランスや
チョーク等のし部品。

平滑用電解コンデンサー等のＣ部品であり、これらの部
品はスイッチング電源のスイッチング周波数を高周波化
することにより小型化することが可能となる。このため
スイッチング電源は近年盤々高周波化される傾向にある
。

これらの電源の１つの方式としてマグアンプ方式のスイ
ッチング電源があるが、この電源に用いられる制御用磁
心は、従来主に角形特性の優れた５０％Ｎｉパーマロイ
巻磁心が用いられていた。

しかしながら、５０％１ｊＪｉパーマロイは角形性は良
好であるが、高周波領域の鉄損が大きり２０ｋＨ２以上
の高周波領域では、磁心の発熱が大きく使用が困難であ
った。このためマグアンプ方式のスイッチング電源の周
波数は２０ｋＨｚ以下に限られていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 近年、高周波領域で使用可能な制御用磁心として５０％
Ｎｉパーマロイに代り、アモルファス磁心がマグアンプ
方式のスイッチング電源の可飽和リアクトルに用いられ
るようになってきている。

しかし、従来のアモルファス合金を用いた可飽和リアク
トルでは鉄損上昇のため可飽和リアクトルを小型化でき
る適正な周波数はせいぜい１００ｋＨｚ程度であり、そ
れ以上の周波数では温度上昇が激しく電源の信頼性を維
持できる使用は困難であった。

即わち、可飽和リアクトルを大型化することなく数１０
０ｋＨＺの周波数において使用を行うと、磁心の鉄損に
よる発熱で可飽和リアクトルの巻線や周囲の電解コンデ
ンサー、半導体等の温度が上昇し、寿命が短くなるばか
りでなく、最悪の場合は部品が劣化し電源が動作しなく
なる場合もおこってくる。

可飽和リアクトルに用いる磁心を大型化し、動作磁束密
度を小さくすればある程度磁心の発熱は抑えられるが、
これは電源の小型化を妨げる結果となり好ましくない。

従って、本発明においては、高周波における鉄損が小さ
く、角形特性にも優れるスイッチング電源用可飽和リア
クトル等の磁心材料に好適なアモルファス合金を得るこ
とを技術的課題とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記の技術的課題を解決するために、この発明の組成式
、 （Ｇｏ　　　Ｆｅ　　Ｍ）　　　　Ｃｕ　　Ｓｉ　　Ｂ
１−（Ｌ−ｂ　　　（Ｌ　　ｂ　　１ｍ−Ｘ−）／−４
’　　　ｙＫここでＭはＴｉ　、　Ｚｒ、　Ｈｒ、ｖ、
Ｎｂ、Ｔａ。

Ｃｒ　、Ｍｏ　、Ｗ、Ｍｎ　、Ｎｉ　、Ｒｕ　、Ｒｈ　
、Ｐｄ　。

○ｓ、Ｒｅの群から選ばれる少なくとも１種の元素であ
り、０≦ａ≦０．１０．０≦ｂ≦　０．１０　。

０８０５≦Ｘ≦３，１３≦ｙ≦１８．５≦２≦９．５．
２０≦ｙ十ｚ≦２８．５　（原子％）の関係を有する、
Ｃｕを含むアモルファス合金において高周波における鉄
損が小さく、角形特性も優れ１００ｋＨＺより高い周波
数においても使用可能であることを見出したものである
。

本発明において、Ｃｕは必須の元素であり、高周波領域
の鉄損を減少する効果を有するが、０．０５％より少な
いと鉄損減少に効果がなく、３％を越えると鉄損が急激
に増加するばかりでなくアモルファスが脆化するため、
ＧＵＭは０．０５％から３％までとした。

ＭはＴｉ　、Ｚｒ　、Ｈｆ　、Ｖ、Ｎｂ　、Ｔａ　、Ｃ
ｒ　。

Ｍｏ　　、　　Ｗ、　　Ｍｎ　、　　Ｎｉ　　、　　Ｒ
ＬＩ　　、　　Ｒｈ　、　　Ｐｄ　　、　　Ｏｓ　。

Ｒｅの群から選ばれる少なくとも１種の元素であり、合
金の磁気特性の経時変化を小さくする効果を有する。組
成比すは、Ｏ≦ｂ≦０．１の範囲であり、わが０．１を
越えるとアモルファスが脆化しやすくなり製造が困難と
なるため好ましくない。

１”ｅは組成比ａが０≦ａ≦０．１の範囲であり、ａが
０．１を越えると磁歪が大きくなるため磁気特性が劣化
し好ましくない。

Ｂ及び３ｉはアモルファス化のために必須の元素である
が、Ｂの組成比Ｚは５≦２≦９．５、Ｓｉの組成比ｙは
１３≦ｙ≦１８で２０≦ｙ＋ｚ≦２８．５の関係を有す
るものが好ましい。

２が５％より少ないとアモルファス形成が困難で鉄損が
増加し、また９８５％を越えると鉄損が増加するため５
≦２≦９．５とする。、ｙが１３％より少ないと鉄損が
増加し、１８を越えると脆化しやすくなり、アモルファ
ス製造が困難となるため１３≦ｙ≦１８とする。またＢ
とＳｌの総和ｙ＋ｚが２０％より少ないとアモルファス
製造が困難となるばかりでなく鉄損も増加し好ましくな
く、２８．５％を越えると脆化しやすくなり製造が困難
となるため２０≦ｙ＋ｚ≦２８．５とする必要がある。

本発明のアモルファス合金は、通常片ロール法や双ロー
ル法等の液体急冷法により作製される、が、板厚は２５
μｍ以下のものが制御用磁心の用途には適している。

また、本発明におけるアモルファス合金は、アモルファ
ス単相でなく結晶相をわずかに含むものでもよい。

［実施例］ 以下本発明を実施例に基づいて説明する。

実施例１ 第１表に示す組成の厚さ１５〜２５μｍの範囲にあるア
モルファス合金リボンを片ロール法により作製した。幅
は約５ｍｍである。これらのリボンを直径１５ｍｍのス
テンレス製リングに外径が１９ｍ５＋になるまで巻きつ
け巻磁心を作製し、結晶化温度（Ｔｘ　）以下キュリ一
温度以上の温度で熱処理し室温まで冷却した。

得られた巻磁心からステンレス製リングをはずしアモル
ファス巻磁心をベータ製のコアケースに入れ、１次およ
び２次巻線を施し、Ｕ函数計により、周波数２００ｋＨ
ｚ　、　１ｆ束密度の波高値Ｂｌが２ＫＧの場合の鉄損
Ｗ’Ａｔｏｏえを測定した。

更に矩形波で実際の２００ｋ）（Ｚスイッチング電源の
可飽和リアクトルと同様の動作をさせ、両端の電圧波形
より最大磁束密度ＢＩｌと残留磁束密度Ｂｒとの差、制
御不能磁束密度ΔＢｄ（Ｂ＋ａ−Ｂｒ）を測定した。Δ
３ｄが小さいほど動作中の角形比が高いことを意味する
。

作製したアモルファス合金の周波数２００ｋＨｚ　。

Ｂｌが２ＫＧの場合の鉄損、２００ｋＨｚの矩形波で動
作をさせた場合の制御不能磁束密度△Ｂｄを第１表に示
す。比較のため、従来用いられている５０％Ｎｉ−１”
ｅ合金、アモルファス合金の値も示す。

第１表 表かられかるように、本発明の非晶質合金の鉄損は１０
０ＯＩＩＷ／　ＣＣ以下と小さく、Δ［３ｄも１ｏｏｏ
Ｇ以下で角形性が良好なため、高周波領域で使用する可
飽和リアクトル用合金として従来のものより優れている
ことがわかる。５０Ｗ【％Ｎｉ−Ｆｅパーマロイは△３
ｄは小さいが鉄損が非常に大きく高周波の使用は困難で
ある。

実施例２ 第２表はＭを変えた本発明合金を用いた磁心に１０〜の
磁場を磁路方向に印加しながら１２０℃で１００時間磁
心を保持した前後の２００ｋＨ２で１−１ｍを８０ＯＡ
　／傷とした場合の八Ｂｄ　、周波数２００ｋｌ−１ｚ
。

Ｂｍ＝２ＫＧの鉄損Ｗり、に、Ｋを比較した表である。

比較のためＭを添加しない本発明合金も示す。

Ｍを添加した合金の方が鉄損Ｗ％□、ΔＢｄの経時変化
が小さくより好ましいことがわかる。

実施例３ 第３表はＭの組成比すを変えた合金につｐて、板厚１５
μｍのアモルファス製造後の合金の脆化を比較した表で
ある。×は完全に脆化したことを表わし、Ｏはほとんど
脆化していないことを表わす。

組成比すが０．１を越えた合金は完全にリボンが脆化し
、アモルファスが得られても加工が困難となるばかりで
なく、連続的な薄帯がつくりにくくなり好ましくない。

第３表 実施例４ 第１図は（Ｃ’　ｏ、ｇ−ａ　Ｆ　ｅａ　Ｍ　ｎ６．ｏ
ｚ　＞ｙｒ　Ｃｕ　ｔＳ＋、、Ｓ、アモルファス合金の
Ｆｅの組成比ａと周波数２００ｋＨｚ磁束密度の波高値
２ＫＧの鉄損Ｗ　３ＡａａｌＣの関係を示した図である
。

ａが０．１を越えると鉄損が増大し好ましくない。

このためａは０．１以下が好ましい。

実施例５ 第２図は（ＣＯａ＃Ｆｅａ、ｏｓ　Ｍｎｏ、ｏＩ　ＭＯ
ａ、ａ２　）、３．！；−ｚＣＵ、、Ｓ弓、Ｂ７Ｌアモ
ルファス合金ＡとＣｕを添加していない（Ｃ’ａ？６　
Ｆｅ（ｌＪ３　Ｍｎｏ、ａｌ　）Ｉｔ−ｗ　　Ｓ’Ｉｆ
Ｂ２　　アモルファス合金ＢのＢＩＺと周波数２００ｋ
Ｈ１，磁束密度の波高値２ＫＧの鉄損Ｗ％＃８の関係を
示した図である。

２が５％より少ないと鉄損が増加し、９．５％を越える
と鉄損が増加するため好ましくない。

またＣｕを添加していない合金に比べて０本発明合金の
鉄損は小さくなっており、高周波用磁心に用いる合金と
してより適している。

実施例６ 第３図は（ＣＯ６，９４Ｆ　ｅｏ４ｔ　Ｍ　ｎ　ｏ、ａ
ｒ　）７６−）ｃ　　Ｃｕ、　Ｓ　ｊｔｐＢ９　のＣｕ
　ｌｘと周波数２００ｋｌ−１２，磁束密度の波高値２
ＫＧの鉄損Ｗ％ｏｇの関係を示した図である。

×が０，０５％より少ないと鉄損が増加しＣｕ添加の効
果がなく好ましくないことがわかる。Ｘが３％を越える
と急激に鉄損が増加するため好ましくない。

実施例７ 第４表は（Ｃ００−９１７Ｆｅｔｕｔｒ３　Ｍ”ａ、ａ
８　’ｆｌ、に−ｙ　Ｃ”ａ、ｋＳ’ｌＢ９組成の板厚
１５μ禦のアモルファス合金薄帯を作製し、その薄帯の
脆化と、周波数２００ｋＨ２、磁束密度の波高値２ＫＧ
の鉄損ＷＸｓｋを比較した表である。

ｙが１３％より小さいと鉄損が急激に増加し、１８％を
越えると薄帯が脆化する。

第４表 ［発明の効果］ 上述のように本発明により、従来のアモルファス合金よ
り高周波における鉄損が小さく角形特性にも優れるアモ
ルファス合金を得ることができるため高周波で駆動する
スイッチング電源用可飽昶リアクトル等の用途に最適で
あり、その効果は著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は（ＣＯＦｅ　　Ｍｎ　　）　　Ｃｕ（１，９ｇ
−Ｑ　　　（Ｌ　　　Ｄ、０２乃ｔＳｔ、、Ｓ、アモル
ファス合金のＦｅの組成比ａと周波数２００ｋＨｚ　、
磁束密度の波高値２ＫＧの鉄損Ｗ　５１ａａ／＜の関係
を示した図、第２図は”　Ｏｎ、９ｒ　Ｆｅａ、ａｉＭ
　ｎ、、、　Ｍ　Ｏ，、、、）、、、　ＣＵ、、　Ｓ　
ｉ、　　ｓ、アモルファス合金ト（Ｃｏ、、、、　Ｆ　
ｅ、、、、　Ｍｎ、、　）、−、Ｓ　ｉ、、　ｓｉＬア
モルファス合金のＢＩＺと周波数２００ｋＨ２、磁束密
度の波高値２ＫＧの鉄損Ｗへｓの関係を示した図、第３
図は（００６４４Ｆ　ｅ、Ｉ　Ｍ　ｎａ、ａｓ−）ｎ−
ｘ　　Ｃ”ｘＳｉｌＦＢ９アモルファス合金のＣＬＩ　
ＩＸと周波数２００ｋＨｚ　、磁束密度の波高値２ＫＧ
の鉄１ｉｗの関係を示した図である。・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 組成式 （Ｃｏ＿１＿ａ＿ｂ　Ｆｅ＿ａ　Ｍ＿ｂ）＿１＿０＿０
   ＿ｘ＿ｙ＿ｚ　Ｃｕ＿ｘ　Ｓｉ＿ｙ　Ｂ＿ｚここでＭは
   Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、
   Ｍｎ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｒｅの群から選
   ばれる少なくとも１種の元素であり、次の関係を有する
   ことを特徴とするアモルファス合金。 ０≦ａ≦０．１０、０≦ｂ≦０．１０、０．０５≦ｘ≦
   ３、１３≦ｙ≦１８、５≦ｚ≦９．５、２０≦ｙ＋ｚ≦
   ２８．５（原子％）