動作磁歪が小さなＦｅ基非晶質合金薄帯及びそれを用いて製造した鉄心
【課題】 本発明は、薄帯の励磁電力ＶＡおよび磁束密度Ｂ１を所定の範囲に制御することにより、薄帯の動作磁歪を低いレベルまで低減させ、その結果、電力トランス、高周波トランス、チョークコイル、リアクトルの低騒音化を可能にするＦｅ基非晶質合金薄帯を提供することを目的とする。
【解決手段】 励磁電力ＶＡが１．５Ｗ／Ｋｇ以下であって、かつ、８０Ａ／ｍの磁場を印加したときの磁束密度Ｂ１が１．３Ｔ以上、動作磁歪λp-pが５．８９×１０−６以下であることを特徴とする動作磁歪が小さなＦｅ基非晶質合金薄帯。さらには原子％で１％以上１９％以下のＳｉ、５％超１９％以下のＢ、０．０２％以上４％以下のＣ、０．０１％以上１２％以下のＰ、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる。さらに前記薄帯をトロイダルに巻回して巻鉄心とするか、所定形状に打ち抜き積層して積鉄心とする。
【解決手段】 励磁電力ＶＡが１．５Ｗ／Ｋｇ以下であって、かつ、８０Ａ／ｍの磁場を印加したときの磁束密度Ｂ１が１．３Ｔ以上、動作磁歪λp-pが５．８９×１０−６以下であることを特徴とする動作磁歪が小さなＦｅ基非晶質合金薄帯。さらには原子％で１％以上１９％以下のＳｉ、５％超１９％以下のＢ、０．０２％以上４％以下のＣ、０．０１％以上１２％以下のＰ、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる。さらに前記薄帯をトロイダルに巻回して巻鉄心とするか、所定形状に打ち抜き積層して積鉄心とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力トランス、高周波トランス、チョークコイル、リアクトルなどの鉄心にいられる非晶質合金薄帯に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合金を溶融状態から急冷することによって、連続的に薄帯や線を製造する方法として、遠心急冷法、単ロール法、双ロール法などが知られている。
これらの方法は、高速回転する金属製ドラムの内周面または外周面に溶融金属をオリフィスなどから噴出させることによって、急速に溶融金属を凝固させて薄帯や線を製造するものである。
例えばＦｅ基非晶質合金に、従来は好ましくないとされたＰを積極的に添加し、薄板における非晶質母相の特性をより向上させる技術が開示されている（国際公開第０３／０８５１５０号公報）。
さらに、合金組成を適正に選ぶことによって、液体金属に類似した非晶質合金を得ることができ、磁気的性質あるいは機械的性質に優れた材料を製造することができる。
この非晶質合金は、その優れた特性から多くの用途において、工業材料として有望視されている。その中でも、電力トランスや高周波トランスなどの鉄心材料の用途としては、鉄損が低く、かつ、飽和磁束密度や透磁率が高いことなどの理由からＦｅ系非晶質合金薄帯、例えば、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系が採用されている。
【０００３】
しかし、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系非晶質合金薄帯をコア材に用いたトランスは珪素鋼板をコア材に用いたトランスと比較して、鉄損を低くできるためエネルギー損失は低減できるものの、騒音が大きくなるということが指摘されている。
このような指摘があるにもかかわらず、非晶質合金薄帯をコア材に使用したトランス、あるいはチョークコイルなどの騒音低減に関する技術は、例えば、特許文献１に記載されているチョークコイルコアのギャップからの漏洩磁束による騒音を低減するために薄帯内に結晶層を有した薄帯を用いてギャップレス化することによって騒音を低減する方法が開示されている程度で、ほとんど無いのが現状である。
【０００４】
Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系非晶質合金薄帯の励磁電力に関しては、約０．３Ｗ／Ｋｇを越えない鉄損および約１ＶＡ／Ｋｇを越えない励磁電力を兼ね備えた薄帯が開示されている（特許文献２）。
また、合金組成を特定範囲に規定することによって、飽和磁化、キュリー温度、および結晶化温度が実用的にバランスされた約０．３５Ｗ／Ｋｇ以下の鉄損と約１ＶＡ／Ｋｇ以下の励磁電力を有している優れた薄帯が開示されている（特許文献３）。
特許文献４には、板厚変動を１０％以下にすることによって励磁電力が０．４〜０．５Ｗ／Ｋｇ程度であって、８００Ａ／ｍの磁場を印加したときの磁束密度が１．５〜１．６Ｔ程度の特性を有する薄帯が開示されている。
騒音は薄帯の磁歪に大きく依存するが、特許文献２、特許文献３、および特許文献４には、騒音あるいは磁歪に関する記載は一切無い。
また、特許文献４には、励磁電力と磁束密度が記載されているが、記載されている磁束密度は８００Ａ／ｍの磁場印加ときの磁束密度であって、非晶質合金薄帯の場合には、飽和磁束密度にほぼ等しいものである。
【特許文献１】特開平４−３２００１４号公報
【特許文献２】特表平５−５０３９６２号公報
【特許文献３】特表平８−５０５１８８号公報
【特許文献４】特開平７−１１３１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述したように、Ｆｅ基非晶質合金薄帯をコアに用いたトランスの騒音を低減する技術は無いのも同然であった。
そこで、本発明は、薄帯の励磁電力ＶＡおよび磁束密度Ｂ１を所定の範囲に制御することによって、薄帯の動作磁歪を６×１０−６以下の低いレベルまで低減させ、その結果、電力トランス、高周波トランス、チョークコイル、リアクトルの低騒音化を可能にするＦｅ基非晶質合金薄帯を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、Ｆｅ基非晶質合金薄帯を使用したトランスの騒音を低減するために、その騒音の主要因と考えられる薄帯の動作磁歪を測定し、さらに、得られたデ−タを詳細に解析した結果、見出されたものである。
本発明の要旨は、以下の通りである。
【０００７】
（１）周波数５０Ｈｚ、最大磁束密度１．３Ｔにおいて測定した励磁電力ＶＡが１．５Ｗ／Ｋｇ以下であって、かつ、周波数５０Ｈｚ、８０Ａ／ｍの磁場を印加したときの磁束密度Ｂ１が１．３Ｔ以上、動作磁歪λp-pが５．８９×１０−６以下であることを特徴とする動作磁歪が小さなＦｅ基非晶質合金薄帯。
【０００８】
（２）原子％で１％以上１９％以下のＳｉ、５％超１９％以下のＢ、０．０２％以上４％以下のＣ、０．０１％以上１２％以下のＰ、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする請求項１記載の動作磁歪が小さなＦｅ基非晶質合金薄帯。
【０００９】
（３）（１）または（２）記載のＦｅ基非晶質合金薄帯をトロイダルに巻回したことを特徴とする交流における動作磁歪が小さな巻鉄心。
【００１０】
（４）（１）または（２）記載のＦｅ基非晶質合金薄帯を所定形状に打ち抜き、積層したことを特徴とする交流における動作磁歪が小さな積鉄心。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によって、励磁電力ＶＡを１．５Ｗ／Ｋｇ以下、かつ、８０Ａ／ｍの磁場を印加したときの磁束密度Ｂ１を１．３Ｔ以上の範囲に制御することによって、１．３Ｔの最大磁束密度で交流励磁したときの磁歪が５．８９×１０−６以下である動作磁歪が小さなＦｅ基非晶質合金薄帯を得ることができる。
さらに、励磁電力ＶＡを１．０Ｗ／Ｋｇ以下、かつ、磁束密度Ｂ１を１．４Ｔ以上に制御することによって、１．３Ｔの最大磁束密度で交流励磁したときの磁歪が５×１０−６以下である動作磁歪が小さなＦｅ基非晶質合金薄帯を得ることができる。
さらに、励磁電力ＶＡを０．５Ｗ／Ｋｇ以下、かつ、磁束密度Ｂ１を１．５Ｔ以上に制御することによって、１．３Ｔの最大磁束密度で交流励磁したときの磁歪が３×１０−６以下である動作磁歪が小さなＦｅ基非晶質合金薄帯を得ることができる。
これらの動作磁歪を低減させたＦｅ基非晶質合金薄帯を電力トランス、高周波トランス、チョークコイル、リアクトルなどの鉄心として用いる場合、騒音の主要因となっている薄帯の磁歪振動が低減するため、トランスなどに組み上げた際の騒音自体が低減するばかりでなく、騒音対策として用いられていた部品を減らすことが可能になるため、トランスなどの小型化、低コスト化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の特徴は、Ｆｅ基非晶質合金薄帯を所定の交流周波数、および、所定の動作磁束密度で励磁させた場合、そのときの励磁電力ＶＡおよび８０Ａ／ｍの磁場を印加したときの磁束密度Ｂ１を特定範囲に制御することによって、薄帯自体に生じる磁歪（動作磁歪）を低減できたことにある。
ここで言う動作磁歪とは、薄帯に所定の交流周波数で、所定の磁束密度になる磁場を印加したときに薄帯の面内の所定の方向に生じる歪量（歪の最大振幅値）のことである。薄帯の長手方向における歪の最大振幅値で定義するのが好ましい。
【００１３】
励磁電力ＶＡまたは磁束密度Ｂ１がそれぞれ単独で本発明範囲内に入っても、本発明の低い磁歪は得られない。励磁電力ＶＡおよび磁束密度Ｂ１が同時に本発明範囲内に入ることによって初めて低い磁歪が得られる。
励磁電力ＶＡおよび磁束密度Ｂ１は、薄帯の組成、薄帯のアニール条件によって制御することができる。
励磁電力ＶＡは所定の磁束密度まで励磁する時に必要な電力であって、磁束密度Ｂ１とは、両者の単位からして異なることから全く別な次元のパラメータである。本発明者は、これらの別次元のパラメータを組み合わせることによって、動作磁歪を低く制御した薄帯を得ることに成功した。
【００１４】
励磁電力ＶＡを１．５Ｗ／Ｋｇ以下、かつ、磁束密度Ｂ１を１．３Ｔ以上に制御することによって、動作磁歪を５．８９×１０−６以下の低い値にすることが可能となる。
さらに、励磁電力ＶＡを１．０Ｗ／Ｋｇ以下、かつ、磁束密度Ｂ１を１．４Ｔ以上に制御することによって、動作磁歪を５×１０−６以下のさらに低い値にすることができる。
騒音がより厳しい環境で使用する場合には、励磁電力ＶＡを０．５Ｗ／Ｋｇ以下、磁束密度Ｂ１を１．５Ｔ以上に制御することによって、３×１０−６以下のさらに低い動作磁歪を得ることが可能になる。
すなわち、動作磁歪を５×１０−６以下を得るために好ましくは励磁電力ＶＡを１．０Ｗ／Ｋｇ以下、かつ、磁束密度Ｂ１を１．４Ｔ以上にすることが望ましく、さらに、３×１０−６以下のさらに低い動作磁歪を得るために、好ましくは励磁電力ＶＡを０．５Ｗ／Ｋｇ以下、磁束密度Ｂ１を１．５Ｔ以上とすることが望ましい。
ここで、規定した励磁電力ＶＡは、周波数５０Ｈｚ、最大磁束密度１．３Ｔにおいて測定した励磁電力であり、磁束密度Ｂ１は、周波数５０Ｈｚ、最大磁場８０Ａ／ｍで励磁したときの最大磁束密度である。ただし、磁束密度Ｂ１は、飽和磁束密度とは全く異なるものであるが、その飽和磁束密度より大きくなることはない。
【００１５】
本発明の低磁歪の薄帯は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃ、Ｐの主要元素および不可避的不純物から成る元素で構成させることができる。
Ｆｅは７８原子％以上、８６原子％以下の範囲が好ましい。なぜならば、Ｆｅが７８原子％未満の場合には十分な磁束密度が得られなくなり、８６原子％超の場合には非晶質形成が困難になって良好な磁気特性が得られなくなるからである。より好ましくは、Ｆｅを８０原子％超、８２原子％以下にすれば、十分な磁束密度を維持した状態で安定した非晶質化が可能となる。
【００１６】
Ｓｉは１原子％以上、１９原子％以下の範囲が好ましい。Ｓｉが１原子％未満の場合には、非晶質が安定して形成され難くなり、Ｓｉが１９原子％超では磁束密度が低下するからである。２原子％以上、５原子％未満のＳｉの範囲では非晶質化が安定し、磁束密度の低下も抑制されるためより好ましい。
【００１７】
Ｂは５原子％超、１９原子％以下の範囲が好ましい。Ｂが５原子％以下では非晶質が安定して形成され難くなり、１９原子％超としても更なる非晶質形成能の向上は認められなくなるばかりか磁束密度も低下してしまう。
５原子％超、１６原子％以下のＢでは非晶質化が安定し、磁束密度の低下も抑制されるためより好ましい。１４原子％以上、１６原子％以下のＢの範囲にすることによって、非晶質をさらに安定化させることができる。
【００１８】
Ｃは薄帯の鋳造性に効果がある元素である。Ｃを含有させることによって、溶湯と冷却基板の濡性が向上して良好な薄帯を形成させることができる。
Ｃが０．０２原子％未満の場合はこの効果が得られない。また、Ｃを４原子％超含有させてもこの効果の更なる向上は認められない。したがって、０．０２原子％以上４原子％以下の範囲が好ましい。
【００１９】
本発明者は、既に、特許文献５において、０．００８質量％以上、０．１質量％（０．１６原子％）以下のＰは、ＭｎとＳの許容含有量を増加させて安価な鉄源の使用を可能にする効果があることを見出している。
さらに、特許文献６において、０．２原子％以上１２原子％以下のＰが磁束密度のばらつきを低減させる効果があることを見出している。
本発明では、Ｐを０．０１原子％以上、１２原子％以下の範囲で含有させることによって、前記Ｐの効果を得ることができる。
さらに、所定範囲のＰを含有させることによって、励磁電力ＶＡ、および、磁束密度Ｂ１の制御が容易になる効果がある。
Ｐの範囲が、０．０５原子％以上、１２原子％以下であればより好ましい。Ｐの効果をより際立たせるためには、１原子％以上６原子％程度の範囲にすれば良い。
【特許文献５】特開平９−２０２９４６号公報
【特許文献６】特開２００２−２２０６４６号公報
【００２０】
このような本発明のＦｅ基非晶質合金薄帯を電力トランス、高周波トランス、チョークコイル、リアクトルなどの鉄心の素材として用いることによって、騒音を低減させることが可能になる。
【００２１】
本発明の薄帯は、所定の合金成分を溶解し、溶湯を移動している冷却基板上にスロットノズルを通して噴出させて、該合金を急冷凝固させる方法、例えば、単ロール法、双ロール法によって製造することができる。
単ロール装置にはドラムの内壁を使う遠心急冷装置、エンドレスタイプのベルトを使う装置、およびこれらの改良型である補助ロールを付属させたもの、減圧下あるいは真空中、または不活性ガス中での鋳造装置も含まれる。
【００２２】
本発明では、薄帯の板厚、板幅、などの寸法は特に規定されないが、薄帯の板厚は、例えば、１０μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。板幅は２０ｍｍ以上が好ましい。
本発明の原料として、例えば、鉄鉱石を原料とした製鉄プロセスで生産される一部の鋼種を鉄源に使用することが可能である。
合金組成としては、例えば、Ｆｅ７９Ｓｉ３Ｂ１５Ｃ１Ｐ２、 Ｆｅ８１Ｓｉ２．５Ｂ１５Ｃ１Ｐ０．５、 Ｆｅ８２Ｓｉ２．２Ｂ１５Ｃ０．５Ｐ０．３、 Ｆｅ８４Ｓｉ２．７Ｂ１０Ｃ０．３Ｐ３、 Ｆｅ８４．８Ｓｉ２．５Ｂ７Ｃ０．７Ｐ５、 Ｆｅ８１Ｓｉ３Ｂ１５Ｃ０．９６Ｐ０．０４ 等である。
【００２３】
励磁電力ＶＡ、磁束密度Ｂ１は、薄帯の組成、あるいは、薄帯の磁場中熱処理における磁場の大きさ、熱処理温度、時間によって制御することができる。
薄帯組成は前記した範囲であり、磁場中熱処理における磁場強度は１００Ａ／ｍ〜１００００Ａ／ｍの範囲、熱処理温度は２５０℃〜結晶化温度以下の範囲、時間は０．１〜２０時間であれば制御可能である。
励磁電力ＶＡを低くしたい場合には、熱処理温度を高く、また、時間を長く設定すれば良い。磁束密度Ｂ１を大きくしたい場合には、Ｆｅ含有量を高めたり、磁場強度を大きくしたり、熱処理温度を高めたりすれば良い。
【００２４】
上記本発明薄帯をトロイダルに巻回した巻鉄心、あるいは、本発明薄帯を所定形状に打ち抜き、積層した積鉄心に前記した磁場中熱処理を施すことによって、交流における動作磁歪が小さな鉄心を得ることができる。
【００２５】
ところで、電力トランス、高周波トランス、チョークコイル、リアクトルでは、磁歪だけでなく鉄損も低いことが好ましい。特に、高周波領域においては、鉄損が大きい場合には発熱が問題となる場合がある。
周波数５０Ｈｚ、最大磁束密度１．３Ｔでの単板測定による鉄損が０．１５Ｗ／Ｋｇ以下であれば好ましい。さらに好ましくは、０．１２Ｗ／Ｋｇの鉄損であればエネルギー損失の優れたトランスなどを製造することが可能になる。
【実施例１】
【００２６】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
原子％でＦｅｂａｌＳｉ２．６Ｂ１５Ｃ１Ｐ０．１および０．２原子％のＭｎ、Ｓ等の不純物を含む組成の母合金を製造した。
この母合金を石英ルツボ中で高周波溶解し、ルツボ先端に取り付けた開口形状が０．４mm×２５mmの矩形状スロットノズルを通じてＣｕ合金製冷却ロールの上に溶湯を噴出した。冷却ロールの直径は５８０mm、回転数は８００ｒｐｍである。この鋳造によって、厚さ約２７μｍ、幅２５mmの非晶質薄帯が得られた。
薄帯の励磁電力ＶＡ、および磁束密度Ｂ１を種々の値に制御するために、薄帯を１２０mm長さに切断し、磁場中アニールを施した。
すなわち、本発明例ではアニールの温度を３００〜３８０℃、時間を０．５〜３時間、磁場の強さは４００〜４０００Ａ／ｍとした。
一方、比較例ではアニールの温度を２５０℃未満、時間を０．１時間以下、または磁場の強さを１００Ａ／ｍ未満の少なくとも一条件を選び、それ以外は本発明例と同じ条件とする。磁場方向はいずれも薄帯長手方向とした。
これらの温度、時間、磁場強度によって、励磁電力ＶＡ、および磁束密度Ｂ１を制御した。
磁場中アニール後の試料をＳＳＴ（単板磁気測定器）を用いて、周波数５０Ｈｚ、最大磁束密度１．３Ｔで励磁したときの励磁電力ＶＡ、および、周波数５０Ｈｚ、最大磁場８０Ａ／ｍで励磁したときの最大磁束密度Ｂ１、さらに、励磁電力ＶＡと同一測定条件で鉄損を測定した。
動作磁歪λp-pは１２０ｍｍ長さの薄帯の片側を固定し、反対側に反射板を付けて、周波数は５０Ｈｚ、最大磁束密度１．３Ｔで薄帯長手方向に交流励磁した状態において、レーザードップラー法を用いて測定した。
結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
励磁電力ＶＡが１．５Ｗ／Ｋｇ以下、および磁束密度Ｂ１が１．３Ｔ以上の本発明範囲であるＮｏ．１〜Ｎｏ．１８では、動作磁歪λp-pの値は全て５．８９×１０−６以下の低い値となっている。
特に、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３の励磁電力ＶＡが１．０Ｗ／Ｋｇ以下、磁束密度Ｂ１が１．４Ｔ以上の場合にはλp-pは４．８７×１０−６以下とさらに低下している。
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７の励磁電力ＶＡが０．５Ｗ／Ｋｇ以下、磁束密度Ｂ１が１．５Ｔ以上とさらに励磁電力ＶＡが低下し、磁束密度Ｂ１が大きくなると、λp-pは２．７２×１０−６以下のさらに低い値となることがわかる。
鉄損は、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１８の全てにおいて１．５０Ｗ／Ｋｇ以下の低いものであった。
【００２９】
比較例のＮｏ．１９、Ｎｏ．２０の励磁電力ＶＡは１．５Ｗ／Ｋｇ以下と本発明範囲にあるが、磁束密度Ｂ１が１．３Ｔより低く本発明範囲外となっている。
また、Ｎｏ．２１、Ｎｏ．２２の磁束密度Ｂ１は１．３Ｔ以上と本発明範囲内に入っているが、励磁電力ＶＡが１．５Ｗ／Ｋｇより大きく本発明範囲外となっている。
このようにＮｏ．１９〜Ｎｏ．２２では、励磁電力ＶＡと磁束密度Ｂ１の片方が本発明範囲外となっており、このような場合のλp-pは６．２９×１０−６以上の大きな値となってしまう。
Ｎｏ．２３〜Ｎｏ．２９では、励磁電力ＶＡ、磁束密度Ｂ１ともに本発明範囲外であって、このような場合のλp-pは、６．４７×１０−６以上の大きな値となることがわかる。
【実施例２】
【００３０】
原子％でＦｅｂａｌＳｉ２．７Ｂ１０．２Ｃ０．９Ｐ５．３および０．２原子％のＭｎ、Ｓ等の不純物を含む組成の母合金を製造し、実施例１と同様な方法で非晶質薄帯に鋳造した。得られた薄帯の板厚は２６μｍ、幅は２５ｍｍであった。
実施例１と同様に種々の磁場中アニール条件で熱処理して励磁電力ＶＡ、および磁束密度Ｂ１を制御した薄帯を得るとともに、ＳＳＴおよびレーザードップラー法で、励磁電力ＶＡ、磁束密度Ｂ１、λp-p、鉄損を評価した。
結果を表２に示す。
【００３１】
【表２】
【００３２】
励磁電力ＶＡが１．５Ｗ／Ｋｇ以下、および磁束密度Ｂ１が１．３Ｔ以上の本発明範囲であるＮｏ．３０〜Ｎｏ．４５では、動作磁歪λp-pの値は全て５．６８×１０−６以下の低い値となっている。
特に、Ｎｏ．３０〜Ｎｏ．３６の励磁電力ＶＡが１．０Ｗ／Ｋｇ以下、磁束密度Ｂ１が１．４Ｔ以上の場合にはλp-pは４．２８×１０−６以下とさらに低下している。
Ｎｏ．３０のように励磁電力ＶＡが０．５Ｗ／Ｋｇ以下、磁束密度Ｂ１が１．５Ｔ以上とさらに励磁電力ＶＡが低下し、磁束密度Ｂ１が大きくなると、λp-pは２．１２×１０−６のさらに低い値となることがわかる。
鉄損は、Ｎｏ．３０〜Ｎｏ．４５の全てにおいて１．５０Ｗ／Ｋｇ以下の低いものであった。
比較例のＮｏ．４６〜Ｎｏ．４８の励磁電力ＶＡは１．５Ｗ／Ｋｇ以下と本発明範囲にあるが、磁束密度Ｂ１が１．３Ｔより低く本発明範囲外となっている。
また、Ｎｏ．４９〜Ｎｏ．５１の磁束密度Ｂ１は１．３Ｔ以上と本発明範囲内に入っているが、励磁電力ＶＡが１．５Ｗ／Ｋｇより大きく本発明範囲外となっている。
このようにＮｏ．４６〜Ｎｏ．５１では、励磁電力ＶＡと磁束密度Ｂ１の片方が本発明範囲外となっており、このような場合のλp-pは６．１２×１０−６以上の大きな値となることがわかる。
【実施例３】
【００３３】
原子％でＦｅｂａｌＳｉ２．４Ｂ１３Ｃ０．８Ｐ０．９および０．２原子％のＭｎ、Ｓ等の不純物を含む組成の母合金を製造し、実施例１と同様な方法で非晶質薄帯に鋳造した。得られた薄帯の板厚は２７μｍ、幅は２５ｍｍであった。
実施例１と同様に種々の磁場中アニール条件で熱処理して励磁電力ＶＡ、および磁束密度Ｂ１を制御した薄帯を得るとともに、ＳＳＴおよびレーザードップラー法で、励磁電力ＶＡ、磁束密度Ｂ１、λp-p、鉄損を評価した。
結果を表３に示す。
【００３４】
【表３】
【００３５】
励磁電力ＶＡが１．５Ｗ／Ｋｇ以下、および磁束密度Ｂ１が１．３Ｔ以上の本発明範囲であるＮｏ．５２〜Ｎｏ．５７では、動作磁歪λp-pの値は全て５．４７×１０−６以下の低い値となっている。
特に、Ｎｏ．５２〜Ｎｏ．５４の励磁電力ＶＡが１．０Ｗ／Ｋｇ以下、磁束密度Ｂ１が１．４Ｔ以上の場合にはλp-pは３．９４×１０−６以下とさらに低下しているのがわかる。
鉄損は、Ｎｏ．５２〜Ｎｏ．５７の全てにおいて１．５０Ｗ／Ｋｇ以下の低いものであった。
比較例のＮｏ．５８、Ｎｏ．５９では、磁束密度Ｂ１は１．３Ｔ以上と本発明範囲内に入っているが、励磁電力ＶＡが１．５Ｗ／Ｋｇより大きく本発明範囲外となっている。このようにＮｏ．５８、Ｎｏ．５９では、励磁電力ＶＡと磁束密度Ｂ１の片方が本発明範囲外となっており、このような場合のλp-pは６．１８×１０−６以上の大きな値となることがわかる。
【実施例４】
【００３６】
実施例１の試料５（本発明例）と試料２８（比較例）の薄帯をそれぞれ、３ｍ長さに切断し、外径６０ｍｍの石英ボビンに巻回してトロイダル鉄心を作製した。
この鉄心に励磁用コイルを巻いた後、鉄心の周方向に４０００Ａ／ｍの磁場を印加した状態で、３６０℃の温度、保定時間は２．５時間の磁場中アニールを行った。
アニール後、鉄心の最外周に歪ゲージを貼り付けて、周波数５０Ｈｚ、最大磁束密度１．３Ｔの条件で鉄心の動作磁歪を測定した。その結果、本発明例の鉄心の動作磁歪は３．８５×１０−６、比較例の鉄心では９．６２×１０−６であり、本発明例の薄帯を使用することによって、動作磁歪が小さな巻鉄心を製造することができる。
【実施例５】
【００３７】
同じく、実施例１の試料５（本発明例）と試料２８（比較例）の薄帯をそれぞれ切断した後、積層し、長辺が１００ｍｍ、短辺が５０ｍｍの矩形状の積鉄心を作製した。
この鉄心に励磁用コイルを巻いた後、コアの周方向に４０００Ａ／ｍの磁場を印加した状態で、３６０℃の温度、保定時間は２．５時間の磁場中アニールを行った。
アニール後、鉄心の上端面に歪ゲージを貼り付けて、周波数５０Ｈｚ、最大磁束密度１．３Ｔの条件で鉄心の動作磁歪を測定した。その結果、本発明例の鉄心の動作磁歪は２．９２×１０−６、比較例の鉄心では８．８９×１０−６であり、本発明例の薄帯を使用することによって、動作磁歪が小さな巻鉄心を製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
これらの動作磁歪を低減させたＦｅ基非晶質合金薄帯を電力トランス、高周波トランス、チョークコイル、リアクトルなどの鉄心として用いる場合、騒音の主要因となっている薄帯の磁歪振動が低減するため、トランスなどに組み上げた際の騒音自体が低減するばかりでなく、騒音対策として用いられていた部品を減らすことが可能になるため、トランスなどの小型化、低コスト化が可能になる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力トランス、高周波トランス、チョークコイル、リアクトルなどの鉄心にいられる非晶質合金薄帯に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合金を溶融状態から急冷することによって、連続的に薄帯や線を製造する方法として、遠心急冷法、単ロール法、双ロール法などが知られている。
これらの方法は、高速回転する金属製ドラムの内周面または外周面に溶融金属をオリフィスなどから噴出させることによって、急速に溶融金属を凝固させて薄帯や線を製造するものである。
例えばＦｅ基非晶質合金に、従来は好ましくないとされたＰを積極的に添加し、薄板における非晶質母相の特性をより向上させる技術が開示されている（国際公開第０３／０８５１５０号公報）。
さらに、合金組成を適正に選ぶことによって、液体金属に類似した非晶質合金を得ることができ、磁気的性質あるいは機械的性質に優れた材料を製造することができる。
この非晶質合金は、その優れた特性から多くの用途において、工業材料として有望視されている。その中でも、電力トランスや高周波トランスなどの鉄心材料の用途としては、鉄損が低く、かつ、飽和磁束密度や透磁率が高いことなどの理由からＦｅ系非晶質合金薄帯、例えば、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系が採用されている。
【０００３】
しかし、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系非晶質合金薄帯をコア材に用いたトランスは珪素鋼板をコア材に用いたトランスと比較して、鉄損を低くできるためエネルギー損失は低減できるものの、騒音が大きくなるということが指摘されている。
このような指摘があるにもかかわらず、非晶質合金薄帯をコア材に使用したトランス、あるいはチョークコイルなどの騒音低減に関する技術は、例えば、特許文献１に記載されているチョークコイルコアのギャップからの漏洩磁束による騒音を低減するために薄帯内に結晶層を有した薄帯を用いてギャップレス化することによって騒音を低減する方法が開示されている程度で、ほとんど無いのが現状である。
【０００４】
Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系非晶質合金薄帯の励磁電力に関しては、約０．３Ｗ／Ｋｇを越えない鉄損および約１ＶＡ／Ｋｇを越えない励磁電力を兼ね備えた薄帯が開示されている（特許文献２）。
また、合金組成を特定範囲に規定することによって、飽和磁化、キュリー温度、および結晶化温度が実用的にバランスされた約０．３５Ｗ／Ｋｇ以下の鉄損と約１ＶＡ／Ｋｇ以下の励磁電力を有している優れた薄帯が開示されている（特許文献３）。
特許文献４には、板厚変動を１０％以下にすることによって励磁電力が０．４〜０．５Ｗ／Ｋｇ程度であって、８００Ａ／ｍの磁場を印加したときの磁束密度が１．５〜１．６Ｔ程度の特性を有する薄帯が開示されている。
騒音は薄帯の磁歪に大きく依存するが、特許文献２、特許文献３、および特許文献４には、騒音あるいは磁歪に関する記載は一切無い。
また、特許文献４には、励磁電力と磁束密度が記載されているが、記載されている磁束密度は８００Ａ／ｍの磁場印加ときの磁束密度であって、非晶質合金薄帯の場合には、飽和磁束密度にほぼ等しいものである。
【特許文献１】特開平４−３２００１４号公報
【特許文献２】特表平５−５０３９６２号公報
【特許文献３】特表平８−５０５１８８号公報
【特許文献４】特開平７−１１３１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述したように、Ｆｅ基非晶質合金薄帯をコアに用いたトランスの騒音を低減する技術は無いのも同然であった。
そこで、本発明は、薄帯の励磁電力ＶＡおよび磁束密度Ｂ１を所定の範囲に制御することによって、薄帯の動作磁歪を６×１０−６以下の低いレベルまで低減させ、その結果、電力トランス、高周波トランス、チョークコイル、リアクトルの低騒音化を可能にするＦｅ基非晶質合金薄帯を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、Ｆｅ基非晶質合金薄帯を使用したトランスの騒音を低減するために、その騒音の主要因と考えられる薄帯の動作磁歪を測定し、さらに、得られたデ−タを詳細に解析した結果、見出されたものである。
本発明の要旨は、以下の通りである。
【０００７】
（１）周波数５０Ｈｚ、最大磁束密度１．３Ｔにおいて測定した励磁電力ＶＡが１．５Ｗ／Ｋｇ以下であって、かつ、周波数５０Ｈｚ、８０Ａ／ｍの磁場を印加したときの磁束密度Ｂ１が１．３Ｔ以上、動作磁歪λp-pが５．８９×１０−６以下であることを特徴とする動作磁歪が小さなＦｅ基非晶質合金薄帯。
【０００８】
（２）原子％で１％以上１９％以下のＳｉ、５％超１９％以下のＢ、０．０２％以上４％以下のＣ、０．０１％以上１２％以下のＰ、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする請求項１記載の動作磁歪が小さなＦｅ基非晶質合金薄帯。
【０００９】
（３）（１）または（２）記載のＦｅ基非晶質合金薄帯をトロイダルに巻回したことを特徴とする交流における動作磁歪が小さな巻鉄心。
【００１０】
（４）（１）または（２）記載のＦｅ基非晶質合金薄帯を所定形状に打ち抜き、積層したことを特徴とする交流における動作磁歪が小さな積鉄心。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によって、励磁電力ＶＡを１．５Ｗ／Ｋｇ以下、かつ、８０Ａ／ｍの磁場を印加したときの磁束密度Ｂ１を１．３Ｔ以上の範囲に制御することによって、１．３Ｔの最大磁束密度で交流励磁したときの磁歪が５．８９×１０−６以下である動作磁歪が小さなＦｅ基非晶質合金薄帯を得ることができる。
さらに、励磁電力ＶＡを１．０Ｗ／Ｋｇ以下、かつ、磁束密度Ｂ１を１．４Ｔ以上に制御することによって、１．３Ｔの最大磁束密度で交流励磁したときの磁歪が５×１０−６以下である動作磁歪が小さなＦｅ基非晶質合金薄帯を得ることができる。
さらに、励磁電力ＶＡを０．５Ｗ／Ｋｇ以下、かつ、磁束密度Ｂ１を１．５Ｔ以上に制御することによって、１．３Ｔの最大磁束密度で交流励磁したときの磁歪が３×１０−６以下である動作磁歪が小さなＦｅ基非晶質合金薄帯を得ることができる。
これらの動作磁歪を低減させたＦｅ基非晶質合金薄帯を電力トランス、高周波トランス、チョークコイル、リアクトルなどの鉄心として用いる場合、騒音の主要因となっている薄帯の磁歪振動が低減するため、トランスなどに組み上げた際の騒音自体が低減するばかりでなく、騒音対策として用いられていた部品を減らすことが可能になるため、トランスなどの小型化、低コスト化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の特徴は、Ｆｅ基非晶質合金薄帯を所定の交流周波数、および、所定の動作磁束密度で励磁させた場合、そのときの励磁電力ＶＡおよび８０Ａ／ｍの磁場を印加したときの磁束密度Ｂ１を特定範囲に制御することによって、薄帯自体に生じる磁歪（動作磁歪）を低減できたことにある。
ここで言う動作磁歪とは、薄帯に所定の交流周波数で、所定の磁束密度になる磁場を印加したときに薄帯の面内の所定の方向に生じる歪量（歪の最大振幅値）のことである。薄帯の長手方向における歪の最大振幅値で定義するのが好ましい。
【００１３】
励磁電力ＶＡまたは磁束密度Ｂ１がそれぞれ単独で本発明範囲内に入っても、本発明の低い磁歪は得られない。励磁電力ＶＡおよび磁束密度Ｂ１が同時に本発明範囲内に入ることによって初めて低い磁歪が得られる。
励磁電力ＶＡおよび磁束密度Ｂ１は、薄帯の組成、薄帯のアニール条件によって制御することができる。
励磁電力ＶＡは所定の磁束密度まで励磁する時に必要な電力であって、磁束密度Ｂ１とは、両者の単位からして異なることから全く別な次元のパラメータである。本発明者は、これらの別次元のパラメータを組み合わせることによって、動作磁歪を低く制御した薄帯を得ることに成功した。
【００１４】
励磁電力ＶＡを１．５Ｗ／Ｋｇ以下、かつ、磁束密度Ｂ１を１．３Ｔ以上に制御することによって、動作磁歪を５．８９×１０−６以下の低い値にすることが可能となる。
さらに、励磁電力ＶＡを１．０Ｗ／Ｋｇ以下、かつ、磁束密度Ｂ１を１．４Ｔ以上に制御することによって、動作磁歪を５×１０−６以下のさらに低い値にすることができる。
騒音がより厳しい環境で使用する場合には、励磁電力ＶＡを０．５Ｗ／Ｋｇ以下、磁束密度Ｂ１を１．５Ｔ以上に制御することによって、３×１０−６以下のさらに低い動作磁歪を得ることが可能になる。
すなわち、動作磁歪を５×１０−６以下を得るために好ましくは励磁電力ＶＡを１．０Ｗ／Ｋｇ以下、かつ、磁束密度Ｂ１を１．４Ｔ以上にすることが望ましく、さらに、３×１０−６以下のさらに低い動作磁歪を得るために、好ましくは励磁電力ＶＡを０．５Ｗ／Ｋｇ以下、磁束密度Ｂ１を１．５Ｔ以上とすることが望ましい。
ここで、規定した励磁電力ＶＡは、周波数５０Ｈｚ、最大磁束密度１．３Ｔにおいて測定した励磁電力であり、磁束密度Ｂ１は、周波数５０Ｈｚ、最大磁場８０Ａ／ｍで励磁したときの最大磁束密度である。ただし、磁束密度Ｂ１は、飽和磁束密度とは全く異なるものであるが、その飽和磁束密度より大きくなることはない。
【００１５】
本発明の低磁歪の薄帯は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃ、Ｐの主要元素および不可避的不純物から成る元素で構成させることができる。
Ｆｅは７８原子％以上、８６原子％以下の範囲が好ましい。なぜならば、Ｆｅが７８原子％未満の場合には十分な磁束密度が得られなくなり、８６原子％超の場合には非晶質形成が困難になって良好な磁気特性が得られなくなるからである。より好ましくは、Ｆｅを８０原子％超、８２原子％以下にすれば、十分な磁束密度を維持した状態で安定した非晶質化が可能となる。
【００１６】
Ｓｉは１原子％以上、１９原子％以下の範囲が好ましい。Ｓｉが１原子％未満の場合には、非晶質が安定して形成され難くなり、Ｓｉが１９原子％超では磁束密度が低下するからである。２原子％以上、５原子％未満のＳｉの範囲では非晶質化が安定し、磁束密度の低下も抑制されるためより好ましい。
【００１７】
Ｂは５原子％超、１９原子％以下の範囲が好ましい。Ｂが５原子％以下では非晶質が安定して形成され難くなり、１９原子％超としても更なる非晶質形成能の向上は認められなくなるばかりか磁束密度も低下してしまう。
５原子％超、１６原子％以下のＢでは非晶質化が安定し、磁束密度の低下も抑制されるためより好ましい。１４原子％以上、１６原子％以下のＢの範囲にすることによって、非晶質をさらに安定化させることができる。
【００１８】
Ｃは薄帯の鋳造性に効果がある元素である。Ｃを含有させることによって、溶湯と冷却基板の濡性が向上して良好な薄帯を形成させることができる。
Ｃが０．０２原子％未満の場合はこの効果が得られない。また、Ｃを４原子％超含有させてもこの効果の更なる向上は認められない。したがって、０．０２原子％以上４原子％以下の範囲が好ましい。
【００１９】
本発明者は、既に、特許文献５において、０．００８質量％以上、０．１質量％（０．１６原子％）以下のＰは、ＭｎとＳの許容含有量を増加させて安価な鉄源の使用を可能にする効果があることを見出している。
さらに、特許文献６において、０．２原子％以上１２原子％以下のＰが磁束密度のばらつきを低減させる効果があることを見出している。
本発明では、Ｐを０．０１原子％以上、１２原子％以下の範囲で含有させることによって、前記Ｐの効果を得ることができる。
さらに、所定範囲のＰを含有させることによって、励磁電力ＶＡ、および、磁束密度Ｂ１の制御が容易になる効果がある。
Ｐの範囲が、０．０５原子％以上、１２原子％以下であればより好ましい。Ｐの効果をより際立たせるためには、１原子％以上６原子％程度の範囲にすれば良い。
【特許文献５】特開平９−２０２９４６号公報
【特許文献６】特開２００２−２２０６４６号公報
【００２０】
このような本発明のＦｅ基非晶質合金薄帯を電力トランス、高周波トランス、チョークコイル、リアクトルなどの鉄心の素材として用いることによって、騒音を低減させることが可能になる。
【００２１】
本発明の薄帯は、所定の合金成分を溶解し、溶湯を移動している冷却基板上にスロットノズルを通して噴出させて、該合金を急冷凝固させる方法、例えば、単ロール法、双ロール法によって製造することができる。
単ロール装置にはドラムの内壁を使う遠心急冷装置、エンドレスタイプのベルトを使う装置、およびこれらの改良型である補助ロールを付属させたもの、減圧下あるいは真空中、または不活性ガス中での鋳造装置も含まれる。
【００２２】
本発明では、薄帯の板厚、板幅、などの寸法は特に規定されないが、薄帯の板厚は、例えば、１０μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。板幅は２０ｍｍ以上が好ましい。
本発明の原料として、例えば、鉄鉱石を原料とした製鉄プロセスで生産される一部の鋼種を鉄源に使用することが可能である。
合金組成としては、例えば、Ｆｅ７９Ｓｉ３Ｂ１５Ｃ１Ｐ２、 Ｆｅ８１Ｓｉ２．５Ｂ１５Ｃ１Ｐ０．５、 Ｆｅ８２Ｓｉ２．２Ｂ１５Ｃ０．５Ｐ０．３、 Ｆｅ８４Ｓｉ２．７Ｂ１０Ｃ０．３Ｐ３、 Ｆｅ８４．８Ｓｉ２．５Ｂ７Ｃ０．７Ｐ５、 Ｆｅ８１Ｓｉ３Ｂ１５Ｃ０．９６Ｐ０．０４ 等である。
【００２３】
励磁電力ＶＡ、磁束密度Ｂ１は、薄帯の組成、あるいは、薄帯の磁場中熱処理における磁場の大きさ、熱処理温度、時間によって制御することができる。
薄帯組成は前記した範囲であり、磁場中熱処理における磁場強度は１００Ａ／ｍ〜１００００Ａ／ｍの範囲、熱処理温度は２５０℃〜結晶化温度以下の範囲、時間は０．１〜２０時間であれば制御可能である。
励磁電力ＶＡを低くしたい場合には、熱処理温度を高く、また、時間を長く設定すれば良い。磁束密度Ｂ１を大きくしたい場合には、Ｆｅ含有量を高めたり、磁場強度を大きくしたり、熱処理温度を高めたりすれば良い。
【００２４】
上記本発明薄帯をトロイダルに巻回した巻鉄心、あるいは、本発明薄帯を所定形状に打ち抜き、積層した積鉄心に前記した磁場中熱処理を施すことによって、交流における動作磁歪が小さな鉄心を得ることができる。
【００２５】
ところで、電力トランス、高周波トランス、チョークコイル、リアクトルでは、磁歪だけでなく鉄損も低いことが好ましい。特に、高周波領域においては、鉄損が大きい場合には発熱が問題となる場合がある。
周波数５０Ｈｚ、最大磁束密度１．３Ｔでの単板測定による鉄損が０．１５Ｗ／Ｋｇ以下であれば好ましい。さらに好ましくは、０．１２Ｗ／Ｋｇの鉄損であればエネルギー損失の優れたトランスなどを製造することが可能になる。
【実施例１】
【００２６】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
原子％でＦｅｂａｌＳｉ２．６Ｂ１５Ｃ１Ｐ０．１および０．２原子％のＭｎ、Ｓ等の不純物を含む組成の母合金を製造した。
この母合金を石英ルツボ中で高周波溶解し、ルツボ先端に取り付けた開口形状が０．４mm×２５mmの矩形状スロットノズルを通じてＣｕ合金製冷却ロールの上に溶湯を噴出した。冷却ロールの直径は５８０mm、回転数は８００ｒｐｍである。この鋳造によって、厚さ約２７μｍ、幅２５mmの非晶質薄帯が得られた。
薄帯の励磁電力ＶＡ、および磁束密度Ｂ１を種々の値に制御するために、薄帯を１２０mm長さに切断し、磁場中アニールを施した。
すなわち、本発明例ではアニールの温度を３００〜３８０℃、時間を０．５〜３時間、磁場の強さは４００〜４０００Ａ／ｍとした。
一方、比較例ではアニールの温度を２５０℃未満、時間を０．１時間以下、または磁場の強さを１００Ａ／ｍ未満の少なくとも一条件を選び、それ以外は本発明例と同じ条件とする。磁場方向はいずれも薄帯長手方向とした。
これらの温度、時間、磁場強度によって、励磁電力ＶＡ、および磁束密度Ｂ１を制御した。
磁場中アニール後の試料をＳＳＴ（単板磁気測定器）を用いて、周波数５０Ｈｚ、最大磁束密度１．３Ｔで励磁したときの励磁電力ＶＡ、および、周波数５０Ｈｚ、最大磁場８０Ａ／ｍで励磁したときの最大磁束密度Ｂ１、さらに、励磁電力ＶＡと同一測定条件で鉄損を測定した。
動作磁歪λp-pは１２０ｍｍ長さの薄帯の片側を固定し、反対側に反射板を付けて、周波数は５０Ｈｚ、最大磁束密度１．３Ｔで薄帯長手方向に交流励磁した状態において、レーザードップラー法を用いて測定した。
結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
励磁電力ＶＡが１．５Ｗ／Ｋｇ以下、および磁束密度Ｂ１が１．３Ｔ以上の本発明範囲であるＮｏ．１〜Ｎｏ．１８では、動作磁歪λp-pの値は全て５．８９×１０−６以下の低い値となっている。
特に、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３の励磁電力ＶＡが１．０Ｗ／Ｋｇ以下、磁束密度Ｂ１が１．４Ｔ以上の場合にはλp-pは４．８７×１０−６以下とさらに低下している。
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７の励磁電力ＶＡが０．５Ｗ／Ｋｇ以下、磁束密度Ｂ１が１．５Ｔ以上とさらに励磁電力ＶＡが低下し、磁束密度Ｂ１が大きくなると、λp-pは２．７２×１０−６以下のさらに低い値となることがわかる。
鉄損は、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１８の全てにおいて１．５０Ｗ／Ｋｇ以下の低いものであった。
【００２９】
比較例のＮｏ．１９、Ｎｏ．２０の励磁電力ＶＡは１．５Ｗ／Ｋｇ以下と本発明範囲にあるが、磁束密度Ｂ１が１．３Ｔより低く本発明範囲外となっている。
また、Ｎｏ．２１、Ｎｏ．２２の磁束密度Ｂ１は１．３Ｔ以上と本発明範囲内に入っているが、励磁電力ＶＡが１．５Ｗ／Ｋｇより大きく本発明範囲外となっている。
このようにＮｏ．１９〜Ｎｏ．２２では、励磁電力ＶＡと磁束密度Ｂ１の片方が本発明範囲外となっており、このような場合のλp-pは６．２９×１０−６以上の大きな値となってしまう。
Ｎｏ．２３〜Ｎｏ．２９では、励磁電力ＶＡ、磁束密度Ｂ１ともに本発明範囲外であって、このような場合のλp-pは、６．４７×１０−６以上の大きな値となることがわかる。
【実施例２】
【００３０】
原子％でＦｅｂａｌＳｉ２．７Ｂ１０．２Ｃ０．９Ｐ５．３および０．２原子％のＭｎ、Ｓ等の不純物を含む組成の母合金を製造し、実施例１と同様な方法で非晶質薄帯に鋳造した。得られた薄帯の板厚は２６μｍ、幅は２５ｍｍであった。
実施例１と同様に種々の磁場中アニール条件で熱処理して励磁電力ＶＡ、および磁束密度Ｂ１を制御した薄帯を得るとともに、ＳＳＴおよびレーザードップラー法で、励磁電力ＶＡ、磁束密度Ｂ１、λp-p、鉄損を評価した。
結果を表２に示す。
【００３１】
【表２】
【００３２】
励磁電力ＶＡが１．５Ｗ／Ｋｇ以下、および磁束密度Ｂ１が１．３Ｔ以上の本発明範囲であるＮｏ．３０〜Ｎｏ．４５では、動作磁歪λp-pの値は全て５．６８×１０−６以下の低い値となっている。
特に、Ｎｏ．３０〜Ｎｏ．３６の励磁電力ＶＡが１．０Ｗ／Ｋｇ以下、磁束密度Ｂ１が１．４Ｔ以上の場合にはλp-pは４．２８×１０−６以下とさらに低下している。
Ｎｏ．３０のように励磁電力ＶＡが０．５Ｗ／Ｋｇ以下、磁束密度Ｂ１が１．５Ｔ以上とさらに励磁電力ＶＡが低下し、磁束密度Ｂ１が大きくなると、λp-pは２．１２×１０−６のさらに低い値となることがわかる。
鉄損は、Ｎｏ．３０〜Ｎｏ．４５の全てにおいて１．５０Ｗ／Ｋｇ以下の低いものであった。
比較例のＮｏ．４６〜Ｎｏ．４８の励磁電力ＶＡは１．５Ｗ／Ｋｇ以下と本発明範囲にあるが、磁束密度Ｂ１が１．３Ｔより低く本発明範囲外となっている。
また、Ｎｏ．４９〜Ｎｏ．５１の磁束密度Ｂ１は１．３Ｔ以上と本発明範囲内に入っているが、励磁電力ＶＡが１．５Ｗ／Ｋｇより大きく本発明範囲外となっている。
このようにＮｏ．４６〜Ｎｏ．５１では、励磁電力ＶＡと磁束密度Ｂ１の片方が本発明範囲外となっており、このような場合のλp-pは６．１２×１０−６以上の大きな値となることがわかる。
【実施例３】
【００３３】
原子％でＦｅｂａｌＳｉ２．４Ｂ１３Ｃ０．８Ｐ０．９および０．２原子％のＭｎ、Ｓ等の不純物を含む組成の母合金を製造し、実施例１と同様な方法で非晶質薄帯に鋳造した。得られた薄帯の板厚は２７μｍ、幅は２５ｍｍであった。
実施例１と同様に種々の磁場中アニール条件で熱処理して励磁電力ＶＡ、および磁束密度Ｂ１を制御した薄帯を得るとともに、ＳＳＴおよびレーザードップラー法で、励磁電力ＶＡ、磁束密度Ｂ１、λp-p、鉄損を評価した。
結果を表３に示す。
【００３４】
【表３】
【００３５】
励磁電力ＶＡが１．５Ｗ／Ｋｇ以下、および磁束密度Ｂ１が１．３Ｔ以上の本発明範囲であるＮｏ．５２〜Ｎｏ．５７では、動作磁歪λp-pの値は全て５．４７×１０−６以下の低い値となっている。
特に、Ｎｏ．５２〜Ｎｏ．５４の励磁電力ＶＡが１．０Ｗ／Ｋｇ以下、磁束密度Ｂ１が１．４Ｔ以上の場合にはλp-pは３．９４×１０−６以下とさらに低下しているのがわかる。
鉄損は、Ｎｏ．５２〜Ｎｏ．５７の全てにおいて１．５０Ｗ／Ｋｇ以下の低いものであった。
比較例のＮｏ．５８、Ｎｏ．５９では、磁束密度Ｂ１は１．３Ｔ以上と本発明範囲内に入っているが、励磁電力ＶＡが１．５Ｗ／Ｋｇより大きく本発明範囲外となっている。このようにＮｏ．５８、Ｎｏ．５９では、励磁電力ＶＡと磁束密度Ｂ１の片方が本発明範囲外となっており、このような場合のλp-pは６．１８×１０−６以上の大きな値となることがわかる。
【実施例４】
【００３６】
実施例１の試料５（本発明例）と試料２８（比較例）の薄帯をそれぞれ、３ｍ長さに切断し、外径６０ｍｍの石英ボビンに巻回してトロイダル鉄心を作製した。
この鉄心に励磁用コイルを巻いた後、鉄心の周方向に４０００Ａ／ｍの磁場を印加した状態で、３６０℃の温度、保定時間は２．５時間の磁場中アニールを行った。
アニール後、鉄心の最外周に歪ゲージを貼り付けて、周波数５０Ｈｚ、最大磁束密度１．３Ｔの条件で鉄心の動作磁歪を測定した。その結果、本発明例の鉄心の動作磁歪は３．８５×１０−６、比較例の鉄心では９．６２×１０−６であり、本発明例の薄帯を使用することによって、動作磁歪が小さな巻鉄心を製造することができる。
【実施例５】
【００３７】
同じく、実施例１の試料５（本発明例）と試料２８（比較例）の薄帯をそれぞれ切断した後、積層し、長辺が１００ｍｍ、短辺が５０ｍｍの矩形状の積鉄心を作製した。
この鉄心に励磁用コイルを巻いた後、コアの周方向に４０００Ａ／ｍの磁場を印加した状態で、３６０℃の温度、保定時間は２．５時間の磁場中アニールを行った。
アニール後、鉄心の上端面に歪ゲージを貼り付けて、周波数５０Ｈｚ、最大磁束密度１．３Ｔの条件で鉄心の動作磁歪を測定した。その結果、本発明例の鉄心の動作磁歪は２．９２×１０−６、比較例の鉄心では８．８９×１０−６であり、本発明例の薄帯を使用することによって、動作磁歪が小さな巻鉄心を製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
これらの動作磁歪を低減させたＦｅ基非晶質合金薄帯を電力トランス、高周波トランス、チョークコイル、リアクトルなどの鉄心として用いる場合、騒音の主要因となっている薄帯の磁歪振動が低減するため、トランスなどに組み上げた際の騒音自体が低減するばかりでなく、騒音対策として用いられていた部品を減らすことが可能になるため、トランスなどの小型化、低コスト化が可能になる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数５０Ｈｚ、最大磁束密度１．３Ｔにおいて測定した励磁電力ＶＡが１．５Ｗ／Ｋｇ以下であって、かつ、周波数５０Ｈｚ、８０Ａ／ｍの磁場を印加したときの磁束密度Ｂ１が１．３Ｔ以上、動作磁歪λp-pが５．８９×１０−６以下であることを特徴とする動作磁歪が小さなＦｅ基非晶質合金薄帯。
【請求項２】
原子％で１％以上１９％以下のＳｉ、５％超１９％以下のＢ、０．０２％以上４％以下のＣ、０．０１％以上１２％以下のＰ、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする請求項１記載の動作磁歪が小さなＦｅ基非晶質合金薄帯。
【請求項３】
請求項１または２記載のＦｅ基非晶質合金薄帯を、トロイダルに巻回したことを特徴とする交流における動作磁歪が小さな巻鉄心。
【請求項４】
請求項１または２記載のＦｅ基非晶質合金薄帯を所定形状に打ち抜き、積層したことを特徴とする交流における動作磁歪が小さな積鉄心。
【請求項１】
周波数５０Ｈｚ、最大磁束密度１．３Ｔにおいて測定した励磁電力ＶＡが１．５Ｗ／Ｋｇ以下であって、かつ、周波数５０Ｈｚ、８０Ａ／ｍの磁場を印加したときの磁束密度Ｂ１が１．３Ｔ以上、動作磁歪λp-pが５．８９×１０−６以下であることを特徴とする動作磁歪が小さなＦｅ基非晶質合金薄帯。
【請求項２】
原子％で１％以上１９％以下のＳｉ、５％超１９％以下のＢ、０．０２％以上４％以下のＣ、０．０１％以上１２％以下のＰ、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする請求項１記載の動作磁歪が小さなＦｅ基非晶質合金薄帯。
【請求項３】
請求項１または２記載のＦｅ基非晶質合金薄帯を、トロイダルに巻回したことを特徴とする交流における動作磁歪が小さな巻鉄心。
【請求項４】
請求項１または２記載のＦｅ基非晶質合金薄帯を所定形状に打ち抜き、積層したことを特徴とする交流における動作磁歪が小さな積鉄心。
【公開番号】特開２０１１−４９５７４（Ｐ２０１１−４９５７４Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２１０２９（Ｐ２０１０−２２１０２９）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【分割の表示】特願２００４−７０４７８（Ｐ２００４−７０４７８）の分割
【原出願日】平成１６年３月１２日（２００４．３．１２）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【分割の表示】特願２００４−７０４７８（Ｐ２００４−７０４７８）の分割
【原出願日】平成１６年３月１２日（２００４．３．１２）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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