Ｃｏ基金属ガラス合金、磁心、電磁変換機および時計
【課題】過冷却液体温度域△Ｔｘが広く、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きい金属ガラスとして安定的に存在するＣｏ基金属ガラス合金を提供する。
【解決手段】 Ｆｅ、Ｎｉ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎｂ、ＭｏおよびＣｒを含む高透磁率のＣｏ基金属ガラス合金であって、Ｆｅの含有率が２原子％以上かつ６原子％以下、Ｎｉの含有率が４原子％以下、Ｂの含有率が１５原子％以上かつ２０原子％以下、Ｓｉの含有率が８原子％以上かつ１３原子％以下、Ｎｂの含有率が３原子％以下、Ｍｏの含有率が０．１原子％以上かつ１原子％以下、Ｃｒの含有率が２原子％以下、残部がＣｏで構成され、かつ、ＣｏとＦｅの含有比率がＣｏ：Ｆｅ＝９５．２：４．８であり、前記含有比率を示すＣｏとＦｅの各値の許容範囲がそれぞれ±０．３以内である。
【解決手段】 Ｆｅ、Ｎｉ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎｂ、ＭｏおよびＣｒを含む高透磁率のＣｏ基金属ガラス合金であって、Ｆｅの含有率が２原子％以上かつ６原子％以下、Ｎｉの含有率が４原子％以下、Ｂの含有率が１５原子％以上かつ２０原子％以下、Ｓｉの含有率が８原子％以上かつ１３原子％以下、Ｎｂの含有率が３原子％以下、Ｍｏの含有率が０．１原子％以上かつ１原子％以下、Ｃｒの含有率が２原子％以下、残部がＣｏで構成され、かつ、ＣｏとＦｅの含有比率がＣｏ：Ｆｅ＝９５．２：４．８であり、前記含有比率を示すＣｏとＦｅの各値の許容範囲がそれぞれ±０．３以内である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｃｏ基金属ガラス合金、磁心、電磁変換機および時計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特定の金属材料を主成分とし、所定の条件を満たす元素を含む材料とを混合した混合物を、溶融状態から極めて急速に冷却すると、結晶が形成される前のランダムな非晶質状態の合金が形成される場合がある。このような合金のなかで、所定の温度領域において、ガラス様に振る舞う非晶質合金は、「金属ガラス」と呼ばれる。
このような金属ガラスは、その特性を示す指標として、昇温に伴って結晶化し始める温度である結晶化開始温度Ｔｘと、ガラス転移を生じる温度であるガラス転移温度Ｔｇという相転移温度と、合金全体が完全な液体状態になる温度である液相線温度Ｔｌを有している。そして、これらの温度の差Ｔｘ−Ｔｇは、一般に、過冷却液体温度域△Ｔｘとして定義され、Ｔｇ／Ｔｌは、換算ガラス化温度として定義されている。これら△Ｔｘ，Ｔｇ／Ｔｌは、金属ガラスのなり易さ（ガラス形成能）を示す指標であり、過冷却液体温度域△Ｔｘが広く、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きい金属ガラスほど安定的に存在することができる。
【０００３】
また、近年、金属ガラスが有する高強度かつ低ヤング率という優れた機械的特性と、高透磁率の軟磁気特性という優れた磁気的特性等が注目され、例えば、モータ、発電機、アンテナ、電圧変換トランスのような電磁変換機の磁心等として、種々の分野に応用されている。
例えば、特許文献１には、Ｆｅを主成分とした金属ガラス合金で構成された磁心、特許文献２には、Ｃｏを主成分とした金属ガラス合金が開示されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１のＦｅを主成分とした金属ガラス合金は、過冷却液体温度域△Ｔｘが２０Ｋ以上と高いものの、比透磁率が１０，０００程度と高い値を示す周波数領域が１００ＫＨｚであり、１０Ｈｚ程度で使用される電子制御式機械時計の磁心などは、十分な磁気特性を発揮することができない。
また、特許文献２のＣｏを主成分とした金属ガラス合金は、過冷却液体温度域△Ｔｘが２０Ｋ以上と高く、軟磁気特性を示すものの、比透磁率が２０，０００以上と高い値を示す周波数領域が１ＫＨｚであり、特許文献１と同様に、電子制御式機械時計の磁心などは、十分な磁気特性を発揮することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５３２３９０号
【特許文献２】特許第３８７７８９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、過冷却液体温度域△Ｔｘが広く、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きい金属ガラスとして安定的に存在することができ、低い周波数において優れた磁気特性を示すことができるＣｏ基金属ガラス合金、かかるＣｏ基金属ガラス合金で構成された高性能の磁心、および、この磁心を備えた高性能の電磁変換機および時計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎｂ、ＭｏおよびＣｒを含む高透磁率のＣｏ基金属ガラス合金であって、Ｆｅの含有率が２原子％以上かつ６原子％以下、Ｎｉの含有率が４原子％以下、Ｂの含有率が１５原子％以上かつ２０原子％以下、Ｓｉの含有率が８原子％以上かつ１３原子％以下、Ｎｂの含有率が３原子％以下、Ｍｏの含有率が０．１原子％以上かつ１原子％以下、Ｃｒの含有率が２原子％以下、残部がＣｏであり、かつ、ＣｏとＦｅの含有比率がＣｏ：Ｆｅ＝９５．２：４．８であり、前記含有比率を示すＣｏとＦｅの各値の許容範囲がそれぞれ±０．３以内である。
この発明によると、過冷却液体温度域△Ｔｘが広く、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きい金属ガラスとして安定的に存在することができ、低い周波数において優れた磁気特性を示すことができ、例えば応力の影響を受けない磁気特性に優れた磁心を得ることができる。
【０００８】
また、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、ＣｏおよびＦｅを合わせた含有率が６８原子％以上かつ７１原子％以下であることが好ましい。
この発明によると、Ｃｏ基金属ガラス合金の比透磁率を高め、例えば磁気特性に優れた磁心を得ることができる。
また、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、Ｓｉの含有率が１０原子％以上かつ１１原子％以下であることが好ましい。
この発明によると、過冷却液体温度域△Ｔｘを広く、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌを大きくしてＣｏ基金属ガラス合金のガラス形成能を高めることができる。
【０００９】
また、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、Ｍｏの含有率が０．２原子％以上かつ０．３５原子％以下であることが好ましい。
この発明によると、過冷却液体温度域△Ｔｘを広く、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌを大きくしてＣｏ基金属ガラス合金のガラス形成能を高めることができるとともに、比透磁率をさらに高めることができる。
【００１０】
また、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、当該Ｃｏ基金属ガラス合金の結晶化開始温度をＴｘ［Ｋ］とし、ガラス転移温度をＴｇ［Ｋ］とし、合金の液相線温度をＴｌ［Ｋ］としたとき、Ｔｘ−Ｔｇで定義される過冷却液体温度域△Ｔｘが３０Ｋ以上であり、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが０．５８以上であることが好ましい。
この発明によると、Ｃｏ基金属ガラス合金は、十分なガラス形成能を示すものとなる。したがって、特殊な冷却手段を用いて、大きな冷却速度で冷却することなく、容易に金属ガラスを得ることができる。
【００１１】
また、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、測定周波数１０Ｈｚにおける最大透磁率が８０，０００以上であることが好ましい。
この発明によると、例えば、低周波数帯で使用されるモータや発電機の磁心材料として、本発明のＣｏ基金属ガラス合金が特に好適に用いられる。すなわち、このような磁心においては、比透磁率が大きいほど磁心の内部を通過する磁束密度が大きくなり、モータや発電機の性能を高めることができる。したがって、低周波数帯において高い性能を示す磁心を得ることができる。
【００１２】
また、本発明の磁心は、上記のＣｏ基金属ガラス合金で構成されていることが好ましい。
この発明によると、低い周波数帯において内部を透過する磁束密度が大きくなり、高性能の磁心を得ることができる。
また、本発明の磁心は、前記Ｃｏ基金属ガラス合金で構成された粉末を成形してなる成形体、または、該成形体を焼結してなる焼結体で構成されることが好ましい。
この発明によると、Ｃｏ基金属ガラス合金の粒子が、樹脂材料によって絶縁されること
になるため、渦電流損失の低減を図ることができる。このため、より低損失の磁心を得ることができる。
【００１３】
また、本発明の磁心は、前記焼結が、放電プラズマ焼結により行われることが好ましい。
この発明によると、放電プラズマ焼結では、Ｃｏ基金属ガラス合金の粒子同士の間隙にパルス状の電気エネルギーを投入し、火花放電で発生する高温プラズマによる高いエネルギーを粒子同士の焼結に用いることができる。このため、特に粒子の表面付近を選択的に焼結させ、各粒子は、金属ガラス合金の特性を確実に維持することができる。
【００１４】
また、本発明の磁心は、当該磁心が、前記Ｃｏ基金属ガラス合金の溶融物を鋳造成形してなるものであることが好ましい。
この発明によると、目的とする形状の磁心を高い寸法精度で得ることができる。
また、本発明の電磁変換機は、本発明の磁心と、該磁心の外周に巻き回されるコイルとを有することを特徴とする。
この発明によると、低い周波数帯において内部を透過する磁束密度が大きくなり、電磁変換機として高い性能を示すものとなる。
【００１５】
また、本発明の電磁変換機は、前記コイルと接触する前記磁心の巻線部の断面形状を円形状とすることが好ましい。
この発明によると、巻線部の外周と、この巻線部に巻き付けられたコイルとの間に、隙間が生じ難くなり、コイルに電圧を印加した場合、磁心に対してより大きな磁束密度をもたらすことができる。
【００１６】
また、本発明の電磁変換機は、前記磁心の前記コイルと接触する表面に、前記Ｃｏ基金属ガラス合金中の元素を含む不働態被膜を有することが好ましい。
この発明によると、磁心とコイルとの絶縁を図る絶縁層を、容易に形成することができる。
さらに、本発明の時計は、本発明の電磁変換機を備えることが好ましい。この発明によると、高性能の時計を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ＣｏおよびＦｅを合わせた含有率と最大透磁率との関係を示す図である。
【図２】ＣｏおよびＦｅを合わせた含有率と磁束密度との関係を示す図である。
【図３】Ｓｉの含有率と換算ガラス化温度との関係を示す図である。
【図４】Ｓｉの含有率と液相線温度との関係を示す図である。
【図５】Ｓｉの含有率と最大透磁率との関係を示す図である。
【図６】Ｓｉの含有率と磁束密度との関係を示す図である。
【図７】Ｍｏの含有率と換算ガラス化温度との関係を示す図である。
【図８】Ｍｏの含有率と液相線温度との関係を示す図である。
【図９】Ｍｏの含有率と磁束密度および保持力の関係を示す図である。
【図１０】磁気特性の評価を行なうために作成した複数のサンプルの組成などを示す図である。
【図１１】そのサンプルの形状および評価方法を説明する図である。
【図１２】サンプルに加える重りの重量と、その重量に対するたわみ量の関係を示す図である。
【図１３】評価によって得られた、各サンプルの重りの重量の変化と、これに対する磁束密度の変化率との関係を示す一例である。
【図１４】図１３の重りの重量が５０ｇのときの、Ｆｅの含有比率と、この比率に対応する磁束密度の変化率との関係を示す図である。
【図１５】本発明の磁心の第１実施形態を示す模式図（斜視図）である。
【図１６】本発明の電磁変換機の第１実施形態を示す模式図（縦断面図）である。
【図１７】図１５に示す磁心の製造に用いられる射出成形装置の構成を示す模式図（縦断面図）である。
【図１８】本発明の磁心の第２実施形態を示す模式図（斜視図）である。
【図１９】図１８に示す磁心の製造に用いられる射出成形装置の構成を示す模式図（縦断面図）である。
【図２０】本発明の磁心の第３実施形態を示し、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその断面図である。
【図２１】第３実施形態に係る磁心について、接着と未接着の場合の鉄損のそれぞれの測定結果を示す図である。
【図２２】その比較例について、接着と未接着の場合の鉄損のそれぞれの測定結果を示す図である。
【図２３】本発明の磁心の第４実施形態を示す模式図（斜視図）である。
【図２４】本発明の磁心の第５実施形態を示す模式図（斜視図）である。
【図２５】本発明の時計の第１実施形態を模式的に示す平面図である。
【図２６】本発明の時計の第２実施形態を模式的に示す平面図である。
【図２７】ローターの回転に必要なトルクの測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のＣｏ基金属ガラス合金、磁心、電磁変換機および時計について、図面を参照して説明する。
［Ｃｏ基金属ガラス合金］
まず、本発明のＣｏ基金属ガラス合金について説明する。
本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、Ｃｏ（コバルト）を主成分とし、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｂ（ホウ素）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｍｏ（モリブデン）およびＣｒ（クロム）を含むものである。
【００１９】
そして、Ｆｅの含有率が２原子％以上かつ６原子％以下、Ｎｉの含有率が０原子％以上かつ４原子％以下、Ｂの含有率が１５原子％以上かつ２０原子％以下、Ｓｉの含有率が８原子％以上かつ１３原子％以下、Ｎｂの含有率が０原子％以上かつ３原子％以下、Ｍｏの含有率が０．１原子％以上かつ１原子％以下、Ｃｒの含有率が２原子％以下、残部がＣｏとされている。
【００２０】
また、本発明のＣｏ基金属ガラス合金では、上記のＣｏとＦｅの含有率の範囲内において、ＣｏとＦｅの含有比率（含有の割合）を変化させる評価を行い、磁気特性が良好である最適値を見出した。
そして、これに基づいて本発明のＣｏ基金属ガラス合金では、ＣｏとＦｅの含有比率が、Ｃｏ：Ｆｅ＝９５．２：４．８であり、その含有比率を示すＣｏとＦｅの各値の許容範囲がそれぞれ±０．３以内になるようにした。
【００２１】
このため、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、上記の含有比率でＣｏおよびＦｅを含有している。
このようなＣｏ基金属ガラス合金は、過冷却液体温度域△Ｔｘが広く、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きく、安定したものとなる。また、このＣｏ基金属ガラス合金は、磁気特性に優れ、低い周波数において高い透磁率を示す。このため、例えば、かかるＣｏ基金属ガラス合金で構成された磁心は、高性能で、かつ信頼性の高いものとなる。
【００２２】
ここで、過冷却液体温度域△Ｔｘは、加熱に伴って金属ガラス合金が結晶化し始める温度である結晶化開始温度Ｔｘとガラス転移を生じる温度であるガラス転移温度Ｔｇとの差Ｔｘ−Ｔｇで定義される指標である。この指標は、金属ガラスのなり易さ（ガラス形成能）を示す指標であり、過冷却液体温度域△Ｔｘが広い金属ガラスほど安定的に存在することができる。
また、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌは、ガラス転移温度Ｔｇを、加熱したときに合金全体が完全な液体状態になる温度である液相線温度Ｔｌで除した値で定義され、金属ガラスのなり易さ（ガラス形成能）を示す指標であり、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きい金属ガラスほど安定的に存在することができる。
【００２３】
以下、本発明のＣｏ基金属ガラス合金を構成する各構成元素の含有率などについて、図１から図１４を参照して順次説明する。
Ｃｏは、本発明のＣｏ基金属ガラス合金の主成分をなし、主に、Ｃｏ基金属ガラス合金の優れた軟磁気特性（軟磁性）とともに、優れた機械的特性を発現する等の性質を有する成分である。なお、本発明において、主成分とは、Ｃｏ基金属ガラス合金を構成する各成分の中で、最も含有率が高いもののことを言う。
【００２４】
Ｆｅは、主に、Ｃｏ基金属ガラス合金の飽和磁束密度に大きく影響し、比透磁率を高める等の性質を有する成分である。
Ｆｅの含有率は、前述した２原子％以上かつ６原子％以下とすることにより、Ｃｏ基金属ガラス合金の飽和磁束密度を高めつつ、十分な過冷却液体温度域ΔＴｘを確保することができる。Ｆｅの含有率が下限値（２原子％以上）を下回ると、Ｃｏ基金属ガラス合金の飽和磁束密度が大きく低下し、例えば、Ｃｏ基金属ガラス合金で構成された磁心の磁気特性が低下する。一方、Ｆｅの含有率が上限値（６原子％以下）を上回ると、Ｃｏ基金属ガラス合金の飽和磁束密度が向上するものの、保磁力が高くなり、結果として比透磁率が低下することとなる。このため、前述と同様に磁心の磁気特性が低下するおそれがある。
【００２５】
ここで、本発明は、後述のように、ＣｏとＦｅの含有比率をＣｏ：Ｆｅ＝９５．２：４．８に選択すると、磁歪零を示して磁気特性が良好になるということを初めて見出したものであり、この点については後述する。
したがって、本発明の実施形態に係るＣｏ基金属ガラス合金は、例えば、その含有比率でＣｏおよびＦｅを含有している。
【００２６】
図１及び図２は、その含有比率としたＣｏおよびＦｅを合わせた含有率の変化に対する、最大透磁率μｍ及び磁束密度Ｂｍの特性を示したものである。これら図１、２から明らかなように、ＣｏおよびＦｅの含有率を６８原子％以上かつ７１原子％にすると、最大透磁率μｍ、磁束密度Ｂｍが最大値を示す。これにより、Ｃｏ基金属ガラス合金の比透磁率を高め、例えば、磁気特性に優れた磁心を得ることができる。
Ｎｉの含有率は、前述した４原子％以下で含むのが好ましい。Ｎｉは、主に、Ｃｏ基金属ガラス合金の磁歪に影響する等の性質を有する成分であるため、Ｎｉを前記範囲内の含有率で含むことにより、Ｃｏ基金属ガラス合金の比透磁率を高めることができる。これにより、例えば、磁気特性に優れた磁心を得ることができる。
【００２７】
Ｂは、主成分のＣｏに対して原子サイズが異なる元素であるため、主に、ガラス形成能、すなわち過冷却液体温度域ΔＴｘに影響を及ぼす等の性質を有する成分である。Ｂの含有率は、前述した１５原子％以上かつ２０原子％以下とすることにより、十分な過冷却液体温度域ΔＴｘを確保することができる。Ｂの含有率が下限値（１５原子％）を下回ると、過冷却液体温度域ΔＴｘが著しく狭くなり、Ｃｏ基金属ガラス合金のガラス形成能が著しく低下する。一方、Ｂの含有率が上限値（２０原子％）を上回ると、比透磁率が著しく低下する。
【００２８】
Ｓｉは、本発明のＣｏ基金属ガラス合金が過冷却液体状態にあるとき、主に、その過冷却液体の粘度とその温度依存性に影響を及ぼす等の性質を有する成分である。
図３、図４は、Ｓｉの含有率の変化に対する液相線温度Ｔｌ、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌの特性を示したものである。これら図３、４から、Ｓｉの含有率が８〜１３原子％の範囲で変化すると、液相線温度Ｔｌが低くなり、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きくなることがわかる。
【００２９】
これにより、Ｓｉの含有率は、前述した８原子％以上かつ１３原子％以下とすることにより、Ｃｏ基金属ガラス合金の過冷却液体の粘度を最適化して、過冷却液体の成形性を高めるとともに、十分な過冷却液体温度域ΔＴｘ、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌを大きくすることができる。Ｓｉの含有率が下限値（８原子％）を下回ると、Ｃｏ基金属ガラス合金のガラス形成能が低下する（過冷却液体温度域ΔＴｘが狭くなり、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが小さくなる）。一方、Ｓｉの含有率が上限値（１３原子％）を上回った場合も、過冷却液体温度域ΔＴｘが著しく狭くなり、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌも小さくなって、Ｃｏ基金属ガラス合金のガラス形成能が著しく低下する。
【００３０】
ここで、図５、図６で示すように、Ｓｉの含有率が８原子％〜１３原子％の範囲の磁気特性を示すと、Ｓｉの含有率が８原子％以上かつ１１原子％以下で、最大透磁率μｍ、磁束密度Ｂｍが最大値を示す。これにより、Ｓｉの含有率を８原子％以上かつ１１原子％以下にすると、Ｃｏ基金属ガラス合金のガラス形成能を高めながら比透磁率を高めることができ、例えば、磁気特性に優れた磁心を得ることができる。
【００３１】
Ｎｂは、主に、Ｃｏ基金属ガラス合金の磁歪に影響し、Ｃｏ基金属ガラス合金の磁気特性に影響を及ぼす等の性質を有する成分である。Ｎｂの含有率は、前述した３原子％以下とすることにより、Ｃｏ基金属ガラス合金の比透磁率を高めつつ、十分な過冷却液体温度域ΔＴｘを確保することができる。Ｎｂの含有率が上限値（３原子％）を上回る場合は、Ｃｏ基金属ガラス合金の比透磁率が低下し、例えば、Ｃｏ基金属ガラス合金で構成された磁心の磁気特性が低下する。
【００３２】
Ｃｒは、主に、Ｃｏ基金属ガラス合金の比抵抗を高めるとともに、Ｃｏ基金属ガラス合金に不働態被膜を形成し得る等の性質を有する成分である。Ｃｒの含有率は、前述した２原子％以下とすることにより、Ｃｏ基金属ガラス合金の比透磁率を高めるとともに、耐候性および耐薬品性に優れたＣｏ基金属ガラス合金を得ることができる。その結果、例えば、高性能で信頼性の高い磁心を得ることができる。
Ｍｏの含有率は、前述した０．１原子％以上かつ１原子％以下とすることにより、十分な過冷却液体温度域ΔＴｘを確保することができる。Ｍｏの含有率が下限値（０．１原子％）を下回ると、過冷却液体温度域ΔＴｘが著しく狭くなり、Ｃｏ基金属ガラス合金のガラス形成能が著しく低下する。
図７から図９は、Ｍｏの含有率変化に対応した換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌ、液相線温度Ｔｌ、磁束密度Ｂｍ及び保磁力の変化を示すものである。
【００３３】
ここで、図８に示すように、Ｍｏの含有率が０．３原子％のときに液相線温度Ｔｌが最も低下しているが、０．３原子％含有のＭｏが、Ｂ，Ｓｉの含有により共晶点からずれた合金組成を元の共晶点に戻す役割を果たしている。
【００３４】
そして、図７、図８からＭｏの含有率が０．２〜０．３５原子％の範囲で変化すると、液相線温度Ｔｌが低くなり、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きくなることがわかる。また、図９からＭｏの含有率が０．２〜０．３５原子％の範囲で変化すると、磁束密度Ｂｍが５００ｍＴを確保され、保持力が１．７Ａ／ｍと極小値を示すことがわかる。
これにより、Ｍｏの含有率が０．２原子％以上かつ０．３５原子％以下とすることにより、十分な過冷却液体温度域ΔＴｘを確保しつつ、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きくなってガラス形成能を高くすることができるとともに、保磁力が低くなることで比透磁率を高めることができ、例えば、磁気特性に優れた磁心を得ることができる。
【００３５】
ここで、金属ガラス合金は、溶融状態の原材料を冷却することにより得ることができる。冷却することにより、溶融状態にある原材料の原子配列を固定し、ランダムな原子配列の合金を得ることができる。過冷却液体温度域ΔＴｘが広く、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きいと、十分な冷却速度を確保できない場合にも、金属ガラス合金を確実に得ることができるようになる。
【００３６】
かかる観点から、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、その過冷却液体温度域ΔＴｘが３０Ｋ以上であり、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが０．５８以上であるのがより好ましい。過冷却液体温度域ΔＴｘ及び換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌがこのような範囲内であれば、Ｃｏ基金属ガラス合金は、十分なガラス形成能を示すものとなる。したがって、特殊な冷却手段を用いて、大きな冷却速度で冷却することなく、容易に金属ガラスを得ることができる。
【００３７】
また、熱容量の大きなバルク状の金属ガラス合金を得る場合、内部の冷却速度が十分に大きくなくても、確実にガラス化することができる。このため、形状にとらわれることなく、所望の形状の金属ガラス合金を得ることができる。
また、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、前述したように、軟磁気特性を示すとともに、高い比透磁率を示す。
【００３８】
さらに、本発明は、上記のように、ＣｏとＦｅの含有比率をＣｏ：Ｆｅ＝９５．２：４．８に選択すると、磁歪零を示して磁気特性が良好になるということを初めて見出したものであるので、この点について以下に説明する。
このために、図１０に示すような複数のサンプルを作成し、これらについて外力を加えて磁気特性の評価を行なった。
【００３９】
複数のサンプルは、図１０に示すような組成からなるとともに、上記のＣｏとＦｅの含有率の範囲内において、ＣｏとＦｅの含有比率をそれぞれ異なるようにした。また、その各サンプルの形状は、図１１に示すようなリング（中空円板）５０からなる。サンプルのサイズは、外径が１０ｍｍ、内径が６ｍｍ、および厚みが０．５ｍｍとした。リング５０には、磁束を発生させるために励起電圧を印加するコイル５１を巻くとともに、その発生磁束を検出するためのコイル５２を巻いた。
このような複数のサンプルの磁気特性の評価は、リング５０の一端部を図１１に示すようにバイス５３で固定させ、この状態でその一端部と対向するリング５０の他端部に重り５４を加え、リング５０に対して曲げ応力を加えるようにする。このときの重り５４の重量と、サンプルのたわみ量との関係は、例えば図１２に示すようになる。
【００４０】
そして、各サンプルについて、コイル５１に所定の誘起電圧を印加させ、この状態で重り５４の重量を変化させて、この変化に対応するコイル５２の誘起電圧を測定し、これに基づいて磁束密度を求めるようにした。また、この求めた磁束密度に基づき、各サンプルについて、重り５４の重量に対する磁束密度の変化率ΔＢを次の（１）式で求めるようにした。
ΔＢ＝｛１−（Ｂ２／Ｂ１）｝×１００・・・（１）
ここで、Ｂ１はサンプルに重り５４が加えられないときの磁束密度であり、Ｂ２はサンプルに重り５４が加わったときの磁束密度である。
【００４１】
図１３は、このようにして得られた各サンプルの重り５４の重量の変化と、これに対する磁束密度の変化率との関係を示す一例である。図１４は、図１３の重りの重量が５０ｇのときの、Ｆｅの含有率の割合と、この割合に対応する磁束密度の変化率との関係を示す。
図１４によれば、ＣｏとＦｅの含有比率がＣｏ：Ｆｅ＝９５．２：４．８のときが、磁束密度の変化率が零であり、磁気特性が最適であることがわかる。
ここで、ＣｏとＦｅの含有比率がこのような関係を満たすのは、図１０の「サンプル１０」のときである。
【００４２】
また、図１０、図１３、および図１４を参照すると、ＣｏとＦｅの含有比率が好ましい範囲は、Ｃｏ：Ｆｅ＝９５．２：４．８であって、含有比率を示すＣｏとＦｅの各値の許容範囲がそれぞれ±０．１以内のときである。
さらに、Ｆｅの含有比率が実用的な範囲は、Ｃｏ：Ｆｅ＝９５．２：４．８であって、含有比率を示すＣｏとＦｅの各値の許容範囲がそれぞれ±０．３以内のときである。
このため、本発明のＣｏ基金属ガラス合金で後述のように各種の磁心を構成する場合には、応力の影響を受けない磁気特性に優れた磁心を得ることができる。
【００４３】
ところで、磁性材料の比透磁率は、測定周波数に依存して変化することが知られている。
本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、測定周波数１０Ｈｚにおける最大比透磁率が８０，０００以上であるのが好ましい。１０Ｈｚ程度の比較的低周波数における最大比透磁率が前記範囲内にあると、例えば、低周波数帯で使用されるモータや発電機の磁心材料として、本発明のＣｏ基金属ガラス合金が特に好適に用いられる。すなわち、このような磁心においては、比透磁率が大きいほど磁心の内部を通過する磁束密度が大きくなり、モータや発電機の性能を高めることができる。したがって、低周波数帯において高い性能を示す磁心を得ることができる。
【００４４】
ところで、一般的に用いられる金属材料は、結晶金属で構成されている。この結晶金属は、その内部に結晶粒界が存在するとともに、結晶粒内の転位（原子レベルでの位置ズレ）が生じる。このような結晶粒界や結晶粒内転位は、結晶金属中に生じた亀裂の進展を促進するため、金属材料の機械的強度の低下を招く。また、表面付近の結晶粒界や結晶粒内転位が外気と接触すると、その接触部を起点として金属材料の腐食を招くおそれがある。
また、結晶金属の溶融物を成形型に充填して成形体を得る場合、溶融物の温度が低下するとともに結晶化する。この結晶化の際に、溶融物中の原子が規則的に配列し余剰な体積が消滅するために大きな体積収縮を伴うため、得られる成形体には、成形型に対するズレが生じる。すなわち、成形時の転写性に劣るという問題がある。
【００４５】
これに対し、金属ガラス合金は、前述したように、内部の原子配列が溶融液体構造と同様にランダムであるため余剰な体積を凍結し、結晶粒界や粒内転位が存在しない。このため、金属ガラス合金では、結晶金属で問題となっている機械的強度の低下や腐食の進行を、確実に防止することができる。したがって、金属ガラス合金は、優れた機械的特性と、優れた耐候性および耐薬品性を発揮することができる。
また、成形時に、結晶化に伴う原子の移動が起こらないため、成形型を忠実に再現した成形体を得ることができる。すなわち、金属ガラス合金は、転写性に優れている。このような利点を活かすことにより、金属ガラス合金では、より複雑で微細な成形体を得ることや、微細な文字や模様を転写した成形体を得ることもできる。
【００４６】
［磁心および電磁変換機］
＜第１実施形態＞
次に、本発明の磁心および電磁変換機の第１実施形態について説明する。
図１５は、本発明の磁心の第１実施形態を示す模式図（斜視図）である。
図１５に示す磁心１は、円柱状（横断面形状が円形状）の巻線部４０と、巻線部４０の両端部に設けられた２つのコイル枠４１，４１と、各コイル枠４１，４１の巻線部４０と反対側に、それぞれ各接続部４２，４２が設けられている。２つのコイル枠４１，４１の巻線部４０を向く面は、外周側から内周側に向かうに従い互いに近接するテーパ面４１ａ，４１ａが形成されている。このように、２つのコイル枠４１，４１の巻線部４０を向く面をテーパ面４１ａ，４１ａとした磁心１は、射出成形による成形性が良好となる。
【００４７】
また、図１５に示す巻線部４０、各コイル枠４１、４１および各接続部４２、４２は、一体に形成されている。
この磁心１は、前述した本発明のＣｏ基金属ガラス合金（例えば図１０の「サンプル１０」の合金）で構成されている。前述したように、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、過冷却液体温度域ΔＴｘが広く、かつ換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きく、安定して存在し得るものであり、さらに、低い周波数で高い透磁率を示すものである。したがって、このようなＣｏ基金属ガラス合金で構成された磁心１は、低い周波数帯において内部を透過する磁束密度が大きくなり、磁心および後述する電磁変換機として高い性能を示すものとなる。
【００４８】
このような磁心１は、巻線部４０の周囲に導線（コイル）を巻き付けるようにして用いられ、例えば、モータ、発電機、アンテナ、電圧変換トランスのような各種電磁変換機の磁心に適用される。
このうち、例えば、磁心１をモータの磁心に適用した場合、磁心の磁気特性が向上したことにより、モータの消費電力を低減することができる。その結果、このモータを備えた時計の電池寿命を延長することができる。
また、例えば、磁心１をアンテナの磁心に適用した場合、磁心の磁気特性が向上したことにより、アンテナの受信感度が向上して消費電力が低減し、受信感度を維持しつつアンテナの小型化を図ることができるようになる。その結果、例えば、このアンテナを備えた時計の電池寿命が延長し、時計の小型化を図ることができる。
【００４９】
図１６は、本発明の電磁変換機の第１実施形態を示す模式図（縦断面図）である。
図１６に示す電磁変換機２は、磁心１と、磁心１の巻線部４０の周囲に複数層にわたって巻き付けられた導線（コイル）４３とを有している。そして、巻き付けられた導線４３の外径は、各コイル枠４１の外径とほぼ等しくなっている。
前述したように、巻線部４０は円柱状（横断面形状が円形状）をなしているため、導線４３は、円弧を描くように巻線部４０の周囲に巻き付けられている。このような構成では、導線４３と接触する巻線部４０の外周が曲面になっているため、角柱状の巻線部を備えた従来の磁心と比較して、導線４３が屈曲するのを防止することができる。
【００５０】
また、２つのコイル枠４１，４１の巻線部４０を向く面が、外周側から内周側に向かうに従い互いに近接するテーパ面４１ａ，４１ａとして形成されているので、導線４３は複数層に重なりやすくなる。このため、導線４３と巻線部４０との接触による導線４３の断線を確実に防止することができる。
また、導線４３は、表面に絶縁被膜を備えている。本実施形態の巻線部４０は、前述のように円柱状をなしているため、絶縁被膜の損傷を確実に防止することができる。これにより、導線４３同士の絶縁をより確実に確保することができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、導線４３が備える絶縁被膜により、導線４３と磁心１とが絶縁されているが、この絶縁方法は特に限定されず、例えば、巻線部４０の外周に絶縁層を形成するようにしてもよい。この絶縁層は、例えば、絶縁テープや、有機絶縁材料、無機絶縁材料で構成された各種絶縁層の他、Ｃｏ基金属ガラス合金中の元素を含む絶縁層（不働態被膜）等で構成することができる。
【００５２】
このうち、絶縁層は、不働態被膜で構成されるのが好ましい。この不働態被膜は、磁心１を空気中に放置したり、酸化処理により形成することができる。したがって、絶縁テープの巻き付けや、別途絶縁層を成膜することなく、絶縁層を容易に形成することができる。
さらに、巻線部４０が円柱状をなしているため、その周囲に巻き付けられた導線４３と巻線部４０の外周面との間に、隙間が生じ難いという利点がある。これにより、例えば、導線４３に電圧を印加した場合、磁心１に対して、より大きな磁束密度をもたらすことができる。
【００５３】
ところで、例えば、導線４３の両端に電圧を印加すると、導線４３を流れる電流に伴って、磁心１の巻線部４０中に磁界が発生する。この磁界は、巻線部４０からコイル枠４１を通過して、接続部４２に到達する。
図１５に示す磁心１は、前述したように、巻線部４０、各コイル枠４１、４１、および各接続部４２、４２が一体に形成されているため、これらの各部の間において磁界が通過し易くなる。このため、接続部４２における磁束密度が高くなり、磁心１の性能をより高めることができる。
【００５４】
また、各接続部４２、４２の巻線部４０と反対側の端部は、図１５に示すように、それぞれ櫛歯状をなしている。これにより、例えば、各櫛歯部分に、図示しない他の部材の櫛歯部分を嵌め合わせるようにして接続することにより、各接続部４２、４２と、他の部材との間に隙間が生じ難くなる。これにより、隙間に反磁界が生じるのを防止し、磁心１の磁気特性の低下を防止することができる。その結果、磁心１を、例えば、より高性能のモータ用磁心として用いることができる。
このような磁心１は、例えば、図１７に示すような射出成形装置（鋳造成形装置）１００を用いて製造することができる。なお、以下の説明では、図１７中の上側を「上」、下側を「下」という。
【００５５】
図１７に示す射出成形装置１００は、装置本体１０１と、装置本体１０１内に設けられた円筒状のスリーブ１０２と、スリーブ１０２の外周に巻き付けられた誘導コイル１０３と、スリーブ１０２内を上下方向に移動可能なピストン１０４と、装置本体１０１の上部に配置した成形型１１０とを備えている。成形型１１０内には、キャビティ１１１が設けられており、前述のスリーブ１０２の内部とキャビティ１１１とが流路（ゲート）１１２を介して連通している。また、射出成形装置１００は、図示しない減圧手段を有しており、スリーブ１０２の内部、キャビティ１１１および流路１１２を減圧することができる。
【００５６】
射出成形装置１００のスリーブ１０２は、原材料および原材料を溶解した溶湯（溶融物）を貯留する機能を有するものである。このようなスリーブ１０２は、例えば、石英ガラスやセラミックス等の高耐熱材料で構成されている。誘導コイル１０３は、高周波電圧を印加することにより、原材料内に渦電流を発生させ、原材料を自己発熱させる加熱手段として機能する。このような加熱手段は、アーク加熱、ガス加熱等のその他の加熱手段で代替することもできる。
【００５７】
成形型１１０は、キャビティ１１１内に充填された溶湯を、キャビティ１１１内で固化させることにより、キャビティ１１１の形状に応じた成形体を得るものである。前述したように、金属ガラス合金を得る場合、溶湯を急速に冷却する必要があるため、成形型１１０は、キャビティ１１１内に射出された溶湯を冷却するための冷却手段（図示せず）を有している。このような冷却手段としては、例えば、冷媒を用いた熱交換器等が挙げられる。かかる観点から、成形型１１０は、耐熱性に優れるとともに、熱伝導性に優れた材料で構成されるのが好ましい。これにより、キャビティ１１１内に射出された溶湯を急速に冷却することができる。
【００５８】
次に、図１７に示す射出成形装置１００を用いて、磁心を製造する方法について説明する。
［１］まず、本発明のＣｏ基金属ガラス合金を得るための構成元素材料を、前述の各構成元素の含有率にしたがって秤量し、原材料を得る。
［２］次に、この原材料を、射出成形装置１００のスリーブ１０２内のピストン１０４上に載置する。そして、減圧手段により、スリーブ１０２の内部、キャビティ１１１および流路１１２を減圧する。続いて、誘導コイル１０３に高周波電圧を印加して、スリーブ１０２内の原材料を所定の温度に加熱する。これにより、原材料を溶解し、溶湯（溶融物）を得る。
【００５９】
［３］次に、成形型１１０を冷却する。続いて、ピストン１０４を上方に移動させる。これにより、ピストン１０４上の溶湯を、流路１１２を介してキャビティ１１１内に射出する。キャビティ１１１内に射出された溶湯は、キャビティ１１１の内壁に接触することにより急速に冷却される。これにより、溶湯中にランダムに存在していた各原子は、そのランダムな配置を保存した状態で固化に至る。その結果、溶湯は、原子がランダムに配置した金属ガラス合金となる。そして、キャビティ１１１の形状を忠実に再現して、目的とする形状の磁心を高い寸法精度で得ることができる。
［４］次に、成形型１１０を開いて、磁心を取り出す。
【００６０】
以上のようにして、図１５に示す磁心１を製造することができる。
このような方法で得られた磁心１は、実質的に、その全体が金属ガラス合金で構成されたものとなる。このため、磁心１中において金属ガラス合金が占める割合（占積率）が極めて高くなり、それに伴って、磁心１の磁束密度が向上する。その結果、より高性能な磁心１が得られる。
なお、この後、得られた磁心１の巻線部４０に酸化処理を施すのが好ましい。これにより、巻線部４０の表面に、Ｃｏ基金属ガラス合金の酸化物で構成された前述の絶縁層が形成される。このような方法で絶縁層を形成すれば、従来のように、巻線部の表面を絶縁テープ等の絶縁材料で被覆する手間を省略することができ、製造工程の簡略化および低コスト化を図ることができる。
【００６１】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の磁心および電磁変換機の第２実施形態について説明する。
図１８は、本発明の磁心の第２実施形態を示す模式図（斜視図）である。
以下、第２実施形態について説明するが、図１５で示した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の磁心および電磁変換機は、磁心の構成材料および製造方法が異なる以外は、前記第１実施形態と同様である。
図１８に示す磁心１ａは、前述した本発明のＣｏ基金属ガラス合金の粉末と、この粉末中の粒子同士を絶縁する樹脂材料とで構成されている。
【００６２】
このような磁心１ａでは、Ｃｏ基金属ガラス合金の粒子が、樹脂材料によって絶縁されることになるため、渦電流損失の低減を図ることができる。このため、より低損失の磁心を得ることができる。また、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、前述したように、低い周波数において優れた磁気特性を示すことができるので、低い周波数域において高い性能を示す磁心が得られる。
磁心１ａは、例えば、図１９に示すような射出成形装置２００を用いて製造することができる。なお、以下の説明では、図１９中の上側を「上」、下側を「下」という。
図１９に示す射出成形装置２００は、成形型２０１と、成形型２０１内に設けられたキャビティ２０２と、キャビティ２０２内に溶湯を射出するノズル２０３と、このノズル２０３とキャビティ２０２とを接続する流路（ゲート）２０４とを有している。
【００６３】
次に、図１９に示す射出成形装置２００を用いて、磁心１ａを製造する方法について説明する。
［１］まず、本発明のＣｏ基金属ガラス合金を得るための構成元素材料を、前述の各構成元素の含有率にしたがって秤量し、原材料を得る。
［２］次に、この原材料を加熱して溶解し、溶湯（溶融物）を得る。
［３］次に、得られた溶湯を、粉末化するとともに急速に冷却して固化し、Ｃｏ基金属ガラス合金で構成された粉末を得る。粉末化するとともに冷却する方法としては、例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法のような各種アトマイズ法を用いることができる。アトマイズ法によれば、極めて微小な粉末を効率よく製造することができる。また、アトマイズ法で製造された粉末中の粒子は、真球に近い球形状をなしているため、分散性や流動性に優れており、例えば、このような粉末を含む組成物を成形型に充填する際には、その充填性が高まるという利点がある。
【００６４】
［４］本発明の材料はφ２mmの棒材を成形できる程度のガラス形成能があり、例えば各種アトマイズ法で粉末を作成した場合、同程度の磁気特性を持つアモルファス材料での収率が１０%程度であることに比較して、本発明では１００%の収率となる。また、作成可能な粒径分布が広がることにより、製品の特性に最適な粒径の粉末作成が可能となり、これにより粉末で成形した製品の特性が向上するという利点がある。
【００６５】
［５］次に、得られた粉末と樹脂材料とを混練し、混練物を得る。この混練により、混練物中では、粉末と樹脂材料が均一に分散している。樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、またはこれらの共重合体等の各種樹脂や、各種ワックス、パラフィン、高級脂肪酸（例：ステアリン酸）、高級アルコール、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド等が
挙げられ、これらのうち１種または２種以上を混合して用いることができる。
【００６６】
また、混練物中に、可塑剤が添加されていてもよい。この可塑剤としては、例えば、フタル酸エステル（例：ＤＯＰ、ＤＥＰ、ＤＢＰ）、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、セバシン酸エステル等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。
さらに、混練物中には、粉末、樹脂材料、可塑剤の他に、例えば、酸化防止剤、脱脂促進剤、界面活性剤等の各種添加物を必要に応じ添加することができる。なお、混練物は、必要に応じて、ペレット（小塊）化してもよい。
【００６７】
［６］次に、得られた混練物またはそのペレットを、図１９に示す射出成形装置２００のノズル２０３から流路２０４を介してキャビティ２０２内に射出する。これにより、混練物は、キャビティ２０２内に充填され、磁心の形状をなす成形体が得られる。
［７］次に、得られた成形体に熱処理を施す。これにより、成形体が硬化し、Ｃｏ基金属ガラス合金の粉末および樹脂材料で構成された磁心１ａが得られる。
かかる熱処理としては、放電プラズマ焼結、焼成炉による焼結、マイクロ波またはミリ波の照射による焼結等の方法が挙げられるが、この中でも放電プラズマ焼結による熱処理が好ましい。放電プラズマ焼結では、Ｃｏ基金属ガラス合金の粒子同士の間隙にパルス状の電気エネルギーを投入し、火花放電で発生する高温プラズマによる高いエネルギーを粒子同士の焼結に用いることができる。このため、特に粒子の表面付近を選択的に焼結させるとともに、各粒子は、金属ガラス合金の特性を確実に維持することができる。
【００６８】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の磁心および電磁変換機の第３実施形態について説明する。
図２０は、本発明の磁心の第３実施形態を示す一例であり、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその断面図である。
図２０に示す磁心１ｂは、薄板からなる複数（この例では４枚）の中空円板（ドーナツ型の円板）４５を、接着剤４６で接着させて積み重ねたものである。
【００６９】
また、本発明の電磁変換機の第３実施形態は、図２０に示す磁心１ｂの湾曲部の一部または全部に、図示しない導線（コイル）を巻き付けたものである。
図２０に示す磁心１ｂは、前述した本発明のＣｏ基金属ガラス合金（例えば図１０の「サンプル１０」の合金）で構成されている。前述したように、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、過冷却液体温度域ΔＴｘが広く、かつ換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きく、安定して存在し得るものであり、さらに、低い周波数で高い透磁率を示すものである。
したがって、このようなＣｏ基金属ガラス合金で構成された磁心１ｂは、低い周波数帯において内部を透過する磁束密度が大きくなり、磁心および電磁変換機として高い性能を示すものとなる。
【００７０】
ところで、磁性材料からなる薄板を接着剤を用いて積み重ねて図２０のような磁心１ｂを作成する場合には、接着剤の固化時に応力が残って変形し、磁気特性が悪化するおそれがある。
しかし、第３実施形態に係る磁心１ｂは、中空円板４５を接着剤４６で積層しているが、前記のように本発明のＣｏ基金属ガラス合金は応力の影響を殆ど受けないので、磁気特性の劣化がない。そこで、これを確認するために、第３実施形態に係る磁心１ｂについて、接着の場合と未接着の場合とでそれぞれ鉄損の測定を行い、図２１に示すような結果を得た。
【００７１】
一方、これと比較するために、磁心１ｂの中空円板４５の材料として、例えば磁歪のあるアモルファス材料を使用して同一形状の磁心を作成し、接着の場合と未接着の場合とでそれぞれ鉄損の測定を行い、図２２に示すような結果を得た。
図２１によれば、接着による応力（歪み）が加わっても鉄損が変化せず、磁気特性が変化がないことがわかる。一方、図２２によれば、磁性材料を接着することにより鉄損が２０％程度増加し、この増加によって磁気特性が悪化することがわかる。
このような磁心１ｂは、その湾曲部の一部または全部に、図示しない導線（コイル）を巻き付けることにより、インダクタ、インピーダス変換器、電圧変換トランス、電流センサのような各種の電磁変換機の磁心に適用される。
【００７２】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の磁心および電磁変換機の第４実施形態について説明する。
図２３は、本発明の磁心の第４実施形態を示す模式図（斜視図）である。
図２３に示す磁心１ｃは、時計の発電機のステーターの磁心に適用できるものであり、ローター６３との組み合わせにより、発電機を構成する。そして、この磁心１ｃは、図２３に示すように、第１の磁心６１と第２の磁心６２とに分割されている
【００７３】
第１の磁心６１は、薄板からなる積層板を接着剤で貼り合わせて形成され、巻線を巻くための巻線部６１ａと、ネジにより第１の磁心６１を締め付けて固定するための貫通孔６１ｂ、６１ｃとを備えている。
同様に、第２の磁心６２は、薄板からなる積層板を接着剤で貼り合わせて形成され、巻線を巻くための巻線部６２ａと、ネジにより第２の磁心６２を締め付けて固定するための貫通孔６２ｂ、６２ｃとを備えている。
【００７４】
また、本発明の電磁変換機の第４実施形態は、図２３に示す第１および第２の磁心６１、６２の巻線部６１ａ、６２ａに、図示しない導線（コイル）をそれぞれ巻き付けて構成される。
この磁心１ｃは、前述した本発明のＣｏ基金属ガラス合金（例えば図１０の「サンプル１０」の合金）で構成されている。このため、第４実施形態に係る磁心１ｃは、第３実施形態に係る磁心１ｂと同様の作用効果を実現できる。
【００７５】
また、図２３に示す磁心１ｃでは、薄板をプレス加工などによって所定形状に加工して積層板を作成するが、その加工の際に積層板に生じる加工歪みにより磁気特性が劣化することがない。
さらに、図２３に示す磁心１ｃは、第１および第２の磁心６１、６２の巻線部６１ａ、６２ａに、図示しない導線（コイル）をそれぞれ巻き付けて、後述の時計のステーターに適用すれば、発電機のトルク特性が良好になる。
【００７６】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の磁心および電磁変換機の第５実施形態について説明する。
図２４は、本発明の磁心の第５実施形態を示す模式図（斜視図）である。
図２４に示す磁心１ｄは、薄板状の複数の積層板６５を、接着剤（図示せず）で接着させて積み重ねたものである。積層板６５は、図２４に示すように、長方形の薄板からなり、２つの中空部６６、６７を備えている。また、各積層板６５は、巻線を巻くための巻線部６５ａ〜６５ｃを備えている。
【００７７】
また、本発明の電磁変換機の第５実施形態は、図２４に示す磁心１ｄの巻線部６５ａ〜６５ｃのうちの少なくとも１つに、用途に応じて、図示しない導線（コイル）を巻き付けたものである。
この磁心１ｄは、前述した本発明のＣｏ基金属ガラス合金（例えば図１０の「サンプル１０」の合金）で構成されている。前述したように、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、過冷却液体温度域ΔＴｘが広く、かつ換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きく、安定して存在し得るものであり、さらに、低い周波数で高い透磁率を示すものである。
したがって、このようなＣｏ基金属ガラス合金で構成された磁心１ｄは、低い周波数帯において内部を透過する磁束密度が大きくなり、磁心および後述する電磁変換機として高い性能を示すものとなる。
【００７８】
ところで、図２４に示すと同じような磁心の積層板は、薄板をプレスで打ち抜いて作成するので、加工時の応力によって歪みが生じ、磁気特性を劣化させていた。さらに、接着剤の使用によっても、磁気特性を低下させる。
このため、従来の磁性材料を用いて図２４と同じような磁心を作成し、この磁心にコイルを巻いて電力用のトランス（変圧器）として使用する場合には、使用される磁気材料の磁歪が大きく、磁気を印加した際に材料が伸縮するため、交流周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の騒音が発生するという不具合がある。
しかし、第５実施形態に係る磁心１ｄは、プレス加工した積層板６５を接着剤で積層するが、前記のように本発明のＣｏ基金属ガラス合金は応力の影響を殆ど受けないので、磁気特性の劣化がなく、磁歪が零であるため伸縮が生じず、上記の騒音を抑制することができる。
【００７９】
［時計］
上記の第１および第２実施形態に係る電磁変換機は、例えば、時計に組み込むことができる。以下、本発明の電磁変換機を備える本発明の時計について説明する。
≪第１実施形態≫
図２５は、本発明の時計の第１実施形態を模式的に示す平面図であり、電子制御式機械時計を一例とした時計５００を示している。
この時計５００は、香箱車５０１、二番車５０６、三番車５０７、秒針車５０８、四十四番車（中間車）５０９、四番車５１０、五番車５１１、六番車５１２、およびローター５１３の各歯車等の機械部品を有している。
【００８０】
香箱車５０１は、ゼンマイ、香箱歯車、香箱真および香箱蓋（いずれも図示せず）を有している。そして、ゼンマイの回転エネルギーは、香箱車５０１から二番車５０６に伝達された後、増速されて三番車５０７に伝達される。続いて、三番車５０７から、時計５００の秒針（図示せず）を駆動する秒針車５０８を介して、四十四番車５０９に伝達される。その後、四十四番車５０９から、さらに増速しつつ、四番車５１０、五番車５１１、六番車５１２、およびローター５１３へと順次伝達される。
【００８１】
また、時計５００は、ローター５１３、ステーター５２１、第１コイルブロック５２２、第２コイルブロック５２３、および継手５２４から構成される発電機５２０を備えている。ステーター５２１は、発電機５２０の磁気回路の一部を形成するものであり、ローター磁石が配置される配置穴５２１ａを有することで、ローター５１３の磁束を鎖交させるようになっている。
【００８２】
第１コイルブロック５２２および第２コイルブロック５２３は、それぞれ、磁心５２２ａ、５２３ａにコイル（導線）を巻き付けてなるものである。このような磁心５２２ａ、５２３ａとして、本発明の第１および第２実施形態に係る磁心が用いられており、第１コイルブロック５２２および第２コイルブロック５２３として、本発明の第１および第２実施形態に係る電磁変換機が用いられている。これにより、第１コイルブロック５２２および第２コイルブロック５２３の磁気特性が向上し、発電機５２０の発電性能を大幅に高めることができる。
【００８３】
また、ステーター５２１および継手５２４を、本発明のＣｏ基金属ガラス合金で構成することもできる。これにより、発電機５２０の発電性能がさらに向上する。その結果、ゼンマイの回転エネルギーを効率よく利用することができるようになり、１回のゼンマイ巻き上げに伴う時計の駆動時間を延長することができて、より高性能の時計５００を得ることができる。
このような発電機５２０では、香箱車５０１中のゼンマイを巻き上げると、ゼンマイが解ける際に出力されるトルクが香箱車５０１から六番車５１２の輪列を介してローター５１３に伝達され、ローター５１３の回転によって各コイルブロック５２２、５２３に交流電圧が誘起される。
【００８４】
発電機５２０からの交流出力は、昇圧整流、全波整流、半波整流、トランジスタ整流等で構成された整流回路を介して昇圧、整流されて平滑用コンデンサに充電される。そして、このコンデンサからの電力で発電機２０の回転を制御する図示しない制御回路を作動させている。なお、制御回路は、発振回路、分周回路、回転検出回路、回転数比較回路、電磁ブレーキ制御手段等を含む集積回路（ＩＣ）を有している。また、発振回路は、水晶振動子を有している。
【００８５】
香箱車５０１中のゼンマイは、図２５に示す角穴車５０４を回転させることにより巻き上げられる。
この角穴車５０４を回転させる方法は、図示しない竜頭に接続された巻真５３０を操作することにより、キチ車５３１、丸穴車５３２、角穴中間車５３３を介して行われるが、この際、角穴車５０４の回転方向は、コハゼ５０４ａによって規制されている。また、分針および時針を合わせる方法は、同様に、巻真５３０を操作し、つづみ車５３４、小鉄車５３５、日の裏中間車５３６、日の裏車５３７を介して行われるが、この際、駆動系は、制御レバー５３８を五番車５１１に当接させることにより停止するようになっている。なお、これらの機構は、一般的な機械時計の自動巻または手巻機構と同様であるため、さらなる詳細な説明を省略する。
【００８６】
≪第２実施形態≫
次に、図２６は、本発明の時計の第２実施形態を模式的に示す平面図であり、時刻情報が重畳された標準電波を受信して表示時刻を修正する機能を有する電波修正時計の一例とした時計６００である。なお、以下の説明では、図２６中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」という。また、図２６は、時計のムーブメントを収納するケースを省略して描いている。
【００８７】
この時計６００のムーブメントは、地板６８１と、秒針、分針および時針で構成される指針（図示せず）を駆動する２つのステッピングモータ６８２と、これらのステッピングモータ６８２の回転運動を指針に伝達する図示しない輪列と、電池（駆動源）６８３と、時計６００の動作を制御するＣＰＵ（制御手段）６８４等を備える回路ブロック６８５と、標準電波を受信する電波受信用アンテナ（本発明の電磁変換機）６９０を有している。また、時計６００の３時方向には、指針位置を手動調整するため巻真６８６が設けられている。
【００８８】
ステッピングモータ６８２は、秒針用のステッピングモータ６８２Ａと、分針および時針用のステッピングモータ６８２Ｂとを備えている。ステッピングモータ６８２Ａは、時計６００の略８時方向に、ステッピングモータ６８２Ｂは、時計６００の略５時方向にそれぞれ配設されている。これらのステッピングモータ６８２Ａ、６８２Ｂは、それぞれ独立した輪列を介してムーブメント中央の指針に接続されており、これにより、秒針と、分針および時針とは、それぞれ独立して駆動可能となっている。
【００８９】
電池６８３は、一次電池または二次電池で構成される。このような電池６８３は、時計６００の略１時から略２時方向に配設されており、ばね性を有する電池押さえ６８３１によって導通が図られるとともに地板６８１に保持されている。
回路ブロック６８５は、基準クロックを発振する計時用の水晶振動子６８５１と、前述のＣＰＵ６８４と、標準電波の信号を選択的に通過させるバンドパスフィルタ用水晶振動子（図示せず）と、電波受信用アンテナ６９０で受信した標準電波を処理する受信用ＩＣ（受信用回路）６８７等とを備えている。このような回路ブロック６８５は、回路押さえと地板６８１との間に挟持され、ねじ等の固定手段を用いて地板６８１に固定されている。
【００９０】
計時用の水晶振動子６８５１は、時計６００の略３時方向に配設されている。また、バンドパスフィルタ用水晶振動子は、例えば、日本国内では、６０ｋＨｚの標準電波をフィルタするための水晶振動子と、４０ｋＨｚの標準電波をフィルタするための水晶振動子との２つが設けられる。また、例えば、欧米では、６０ｋＨｚ用の水晶振動子および７７．５ｋＨｚ用の水晶振動子を用いればよい。
【００９１】
ＣＰＵ６８４は、時計６００の略９時から略１１時方向に配設されており、水晶振動子６８５１からの周波数を分周して基準クロックを生成する分周回路、基準クロックをカウントして時刻を計時する計時回路、計時回路からの信号に基づいてステッピングモータ６８２Ａ、６８２Ｂの動作を制御する制御回路などを備えている。
受信用ＩＣ６８７は、電波受信用アンテナ６９０で受信した標準電波を復調する復調回路や、受信信号を増幅する増幅回路などを備えて構成されている。
【００９２】
電波受信用アンテナ６９０は、ムーブメント内に配置され、時計６００の略９時方向に配設されており、略７時方向から略１２時方向のスペースを占めている。ここで、電波受信用アンテナ６９０は、ムーブメント内で電池６８３とは離れた位置に配置されている。これにより、電波受信用アンテナ６９０が標準電波を受信する際に、電池６８３の金属外缶が標準電波の受信に及ぼす影響を最小限に抑制することができる。また、ムーブメント内において電波受信用アンテナ６９０と受信用ＩＣ６８７とが近接して配置されているので、電波受信用アンテナ６９０から受信用ＩＣ６８７へ受信信号が流れる際に、信号の劣化およびノイズの混入が少なくなり、受信用ＩＣ６８７での信号受信を良好に行うことができる。なお、ＣＰＵ６８４およびステッピングモータ６８２Ａは、電波受信用アンテナ６９０に干渉しない範囲で、電波受信用アンテナ６９０よりも内側（中央側）に配置するのが好ましい。
【００９３】
本実施形態では、この電波受信用アンテナ６９０として、本発明の第１または第２実施形態に係る電磁交換機が用いられている。これにより、電波受信用アンテナ６９０の標準電波受信における受信感度を大幅に高めることができる。その結果、電波受信用アンテナ６９０の電波受信に要する消費電力を低減して、電池６８３の寿命を延長することができる。
【００９４】
以上、本発明のＣｏ基金属ガラス合金、磁心、電磁交換機、および時計について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、前記実施形態では、本発明の磁心および電磁交換機を時計に用いた場合を代表に説明したが、このような場合に限定されない。
また、本発明の磁心、電磁交換機および時計の各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。
また、本発明の磁心、電磁交換機および時計の各部は、前記各実施形態で説明した複数の構成を組み合わせたものでもよい。
【実施例】
【００９５】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．Ｃｏ基金属ガラス合金の磁心の製造および評価
Ｆｅの含有率が２原子％以上かつ６原子％以下、Ｎｉの含有率が４原子％以下、Ｂの含有率が１５原子％以上かつ２０原子％以下、Ｓｉの含有率が８原子％以上かつ１３原子％以下、Ｎｂの含有率が３原子％以下、Ｍｏの含有率が０．１原子％以上かつ１原子％以下、Ｃｒの含有率が２原子％以下、残部がＣｏの組成範囲となるように、（Ｃｏ0.664 Ｆｅ0.0336Ｓｉ0.11Ｂ0.17Ｎｂ0.02）99.7Ｍｏ0.3 の組成からなるＣｏ基金属ガラス合金製の図１５で示す磁心１（以下、本実施形態の磁心１と称する）を、図１７の射出成形装置１００を用いて成形した。
【００９６】
本実施形態の磁心１に対して、示差走査熱量計（ＤＳＣ法）により示差走査熱量測定を行った。そして、測定結果から、結晶化開始温度Ｔｘと、ガラス転移温度Ｔｇとを見積もり、これらの温度の差ΔＴｘ（＝Ｔｘ−Ｔｇ）を算出した。また、液相線温度Ｔｌとガラス転移温度Ｔｇとから換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌを算出した。
【００９７】
次に、本実施形態の磁心１に対して、測定周波数１０Ｈｚにおける最大比透磁率を測定した。
本実施形態の磁心１は、過冷却液体温度域ΔＴｘが４２Ｋと広い範囲であり、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが０．６０２と大きい値を示し、ガラス形成能が高いものとなった。また、本実施形態の磁心１は、１０Ｈｚの低周波数において高い比透磁率を有し、バルク一体成形品であるため占積率は１００％となる。
【００９８】
２．時計の製造および評価（１）
本実施形態の磁心１を用いて、図１６で示す電磁変換機２を製造した。この際、磁心１の巻線部４０の外周には、Ｃｏ基金属ガラス合金中の元素を含む絶縁層（不働態被膜）を形成した。また、電磁変換機２を、図２５の発電機５２０の第１コイルブロック５２２及び第２コイルブロック５２３として図２５の電子制御式機械時計５００（以下、本実施形態の時計５００と称する）を製作した。
【００９９】
そして、本実施形態の時計５００のゼンマイを最後まで巻き上げ、次いで、時計５００の指針が停止するまでの時間を測定した。その結果、従来の時計（本実施形態の磁心１を使用していない時計）の駆動時間は４８時間程度であったが、本実施形態の時計５００は、８４時間の駆動時間を実現した。本実施形態の電磁変換機２を構成する磁心１の巻線部４０は円柱状（横断面形状が円形状）であり、巻線部４０の外周には絶縁テープではなく絶縁層（不働態被膜）が形成されているので、導線４３の巻線効率が向上する。これにより、電磁変換機２（第１コイルブロック５２２及び第２コイルブロック５２３）を構成部材とする発電機５２０の発電効率が向上するので、本実施形態の時計５００の駆動時間の性能を高め得ることが明らかとなった。
【０１００】
３．時計の製造および評価（２）
本実施形態の磁心１ｄを用いて、実施例に係る電磁変換機を製造した。すなわち、図２３に示す第１および第２の磁心６１、６２の巻線部６１ａ、６２ａに、所定の導線（コイル）をそれぞれ巻き付けて実施例に係る電磁変換機を作成した。この実施例に係る電磁変化機の比較評価を行なうために、従来の磁歪のあるアモルファス材料を使用して同じ形状からなる比較用の電磁変換機を作成した。
【０１０１】
その作成した２つの電磁変換機を、図２５の発電機５２０のステーター５２１および継手５２４等としてそれぞれ組み込み、実施例に係る時計と比較例に係る時計をそれぞれ制作した。
そして、これらの２つの時計について、ローターが回転するのに必要なトルクの測定を行なって、図２７に示すような結果を得た。
この例では、最初に実施例に係る時計のトルク測定を行い、図２７の破線ａおよび実線ｂで示すような結果を得た。破線ａは、図２３に示す第１および第２の磁心６１、６２を貫通孔６１ｂ、６１ｃ、６２ｂ、６２ｃを用いてネジで締めつけるときのネジ締めトルクが１０ｇｃｍのときであり、破線ｂはそのトルクが２００ｇｃｍのときである。
【０１０２】
次に、比較例に係る時計のトルク測定を行い、図２７の破線ｃおよび実線ｄで示すような結果を得た。破線ｃは、そのネジ締めトルクが１０ｇｃｍのときであり、破線ｄはそのネジ締めトルクが２００ｇｃｍのときである。
なお、このトルク測定時には、発電機５２０の周波数は８Ｈｚで駆動されている。
図２７の結果によれば、比較例の時計では、ネジ締めトルクが増加することにより、ローターの回転に必要なトルクが著しく増加し、トルク特性が大幅に低下することがわかる。これに対して、実施例の時計では、比較例の時計に比べて回転に必要なトルクを小さくできる上に、ネジ締めトルクが増加しても、ローターの回転に必要なトルクが殆ど変化せずに、良好なトルク特性が得られる。
このように、実施例に係る時計によれば、ローターの磁心として本発明のＣｏ基金属ガラス合金を使用しているので、ローターの固定に必要なトルクでネジ締めしてローターを固定しても、ローターの応力によって磁気特性が低下せず良好である。
【符号の説明】
【０１０３】
１、１ａ〜１ｄ…磁心、２…電磁変換機、４０…巻線部、４１…コイル枠、４２……接続部、４３…導線（コイル）、４５…中空円板、４６…接着剤、５０…リング、５４…重り、６１、６２…磁心、６５…積層板、１００…射出成形装置、１０１…装置本体、１０２…スリーブ、１０３…誘導コイル、１０４…ピストン、１１０…成形型、１１１…キャビティ、１１２…流路（ゲート）、２００…射出成形装置、２０１…成形型、２０２…キャビティ、２０３…ノズル、２０４…流路（ゲート）、５００……時計、５０１…香箱車、５０４…角穴車、５０４ａ…コハゼ、５０６…二番車、５０７…三番車、５０８…秒針車、５０９…四十四番車（中間車）、５１０…四番車、５１１…五番車、５１２…六番車、５１３…ローター、５２０…発電機、５２１…ステーター、５２１ａ…配置穴、５２２…第１コイルブロック、５２２ａ，５２３ａ…磁心、５２３…第２コイルブロック、５２４…継手、５３０…巻真、５３１…キチ車、５３２…丸穴車、５３３…角穴中間車、５３４…つづみ車、５３５…小鉄車、５３６…日の裏中間車、５３７…日の裏車、５３８…制御レバー、６００…時計、６８１…地板、６８２，６８２Ａ，６８２Ｂ…ステッピングモータ、６８３…電池（駆動源）、６８３…電池押さえ、６８４…ＣＰＵ（制御手段）、６８５…回路ブロック、６８５…水晶振動子、６８６…巻真、６８７…受信用ＩＣ、６９０…電波受信用アンテナ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｃｏ基金属ガラス合金、磁心、電磁変換機および時計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特定の金属材料を主成分とし、所定の条件を満たす元素を含む材料とを混合した混合物を、溶融状態から極めて急速に冷却すると、結晶が形成される前のランダムな非晶質状態の合金が形成される場合がある。このような合金のなかで、所定の温度領域において、ガラス様に振る舞う非晶質合金は、「金属ガラス」と呼ばれる。
このような金属ガラスは、その特性を示す指標として、昇温に伴って結晶化し始める温度である結晶化開始温度Ｔｘと、ガラス転移を生じる温度であるガラス転移温度Ｔｇという相転移温度と、合金全体が完全な液体状態になる温度である液相線温度Ｔｌを有している。そして、これらの温度の差Ｔｘ−Ｔｇは、一般に、過冷却液体温度域△Ｔｘとして定義され、Ｔｇ／Ｔｌは、換算ガラス化温度として定義されている。これら△Ｔｘ，Ｔｇ／Ｔｌは、金属ガラスのなり易さ（ガラス形成能）を示す指標であり、過冷却液体温度域△Ｔｘが広く、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きい金属ガラスほど安定的に存在することができる。
【０００３】
また、近年、金属ガラスが有する高強度かつ低ヤング率という優れた機械的特性と、高透磁率の軟磁気特性という優れた磁気的特性等が注目され、例えば、モータ、発電機、アンテナ、電圧変換トランスのような電磁変換機の磁心等として、種々の分野に応用されている。
例えば、特許文献１には、Ｆｅを主成分とした金属ガラス合金で構成された磁心、特許文献２には、Ｃｏを主成分とした金属ガラス合金が開示されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１のＦｅを主成分とした金属ガラス合金は、過冷却液体温度域△Ｔｘが２０Ｋ以上と高いものの、比透磁率が１０，０００程度と高い値を示す周波数領域が１００ＫＨｚであり、１０Ｈｚ程度で使用される電子制御式機械時計の磁心などは、十分な磁気特性を発揮することができない。
また、特許文献２のＣｏを主成分とした金属ガラス合金は、過冷却液体温度域△Ｔｘが２０Ｋ以上と高く、軟磁気特性を示すものの、比透磁率が２０，０００以上と高い値を示す周波数領域が１ＫＨｚであり、特許文献１と同様に、電子制御式機械時計の磁心などは、十分な磁気特性を発揮することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５３２３９０号
【特許文献２】特許第３８７７８９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、過冷却液体温度域△Ｔｘが広く、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きい金属ガラスとして安定的に存在することができ、低い周波数において優れた磁気特性を示すことができるＣｏ基金属ガラス合金、かかるＣｏ基金属ガラス合金で構成された高性能の磁心、および、この磁心を備えた高性能の電磁変換機および時計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎｂ、ＭｏおよびＣｒを含む高透磁率のＣｏ基金属ガラス合金であって、Ｆｅの含有率が２原子％以上かつ６原子％以下、Ｎｉの含有率が４原子％以下、Ｂの含有率が１５原子％以上かつ２０原子％以下、Ｓｉの含有率が８原子％以上かつ１３原子％以下、Ｎｂの含有率が３原子％以下、Ｍｏの含有率が０．１原子％以上かつ１原子％以下、Ｃｒの含有率が２原子％以下、残部がＣｏであり、かつ、ＣｏとＦｅの含有比率がＣｏ：Ｆｅ＝９５．２：４．８であり、前記含有比率を示すＣｏとＦｅの各値の許容範囲がそれぞれ±０．３以内である。
この発明によると、過冷却液体温度域△Ｔｘが広く、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きい金属ガラスとして安定的に存在することができ、低い周波数において優れた磁気特性を示すことができ、例えば応力の影響を受けない磁気特性に優れた磁心を得ることができる。
【０００８】
また、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、ＣｏおよびＦｅを合わせた含有率が６８原子％以上かつ７１原子％以下であることが好ましい。
この発明によると、Ｃｏ基金属ガラス合金の比透磁率を高め、例えば磁気特性に優れた磁心を得ることができる。
また、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、Ｓｉの含有率が１０原子％以上かつ１１原子％以下であることが好ましい。
この発明によると、過冷却液体温度域△Ｔｘを広く、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌを大きくしてＣｏ基金属ガラス合金のガラス形成能を高めることができる。
【０００９】
また、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、Ｍｏの含有率が０．２原子％以上かつ０．３５原子％以下であることが好ましい。
この発明によると、過冷却液体温度域△Ｔｘを広く、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌを大きくしてＣｏ基金属ガラス合金のガラス形成能を高めることができるとともに、比透磁率をさらに高めることができる。
【００１０】
また、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、当該Ｃｏ基金属ガラス合金の結晶化開始温度をＴｘ［Ｋ］とし、ガラス転移温度をＴｇ［Ｋ］とし、合金の液相線温度をＴｌ［Ｋ］としたとき、Ｔｘ−Ｔｇで定義される過冷却液体温度域△Ｔｘが３０Ｋ以上であり、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが０．５８以上であることが好ましい。
この発明によると、Ｃｏ基金属ガラス合金は、十分なガラス形成能を示すものとなる。したがって、特殊な冷却手段を用いて、大きな冷却速度で冷却することなく、容易に金属ガラスを得ることができる。
【００１１】
また、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、測定周波数１０Ｈｚにおける最大透磁率が８０，０００以上であることが好ましい。
この発明によると、例えば、低周波数帯で使用されるモータや発電機の磁心材料として、本発明のＣｏ基金属ガラス合金が特に好適に用いられる。すなわち、このような磁心においては、比透磁率が大きいほど磁心の内部を通過する磁束密度が大きくなり、モータや発電機の性能を高めることができる。したがって、低周波数帯において高い性能を示す磁心を得ることができる。
【００１２】
また、本発明の磁心は、上記のＣｏ基金属ガラス合金で構成されていることが好ましい。
この発明によると、低い周波数帯において内部を透過する磁束密度が大きくなり、高性能の磁心を得ることができる。
また、本発明の磁心は、前記Ｃｏ基金属ガラス合金で構成された粉末を成形してなる成形体、または、該成形体を焼結してなる焼結体で構成されることが好ましい。
この発明によると、Ｃｏ基金属ガラス合金の粒子が、樹脂材料によって絶縁されること
になるため、渦電流損失の低減を図ることができる。このため、より低損失の磁心を得ることができる。
【００１３】
また、本発明の磁心は、前記焼結が、放電プラズマ焼結により行われることが好ましい。
この発明によると、放電プラズマ焼結では、Ｃｏ基金属ガラス合金の粒子同士の間隙にパルス状の電気エネルギーを投入し、火花放電で発生する高温プラズマによる高いエネルギーを粒子同士の焼結に用いることができる。このため、特に粒子の表面付近を選択的に焼結させ、各粒子は、金属ガラス合金の特性を確実に維持することができる。
【００１４】
また、本発明の磁心は、当該磁心が、前記Ｃｏ基金属ガラス合金の溶融物を鋳造成形してなるものであることが好ましい。
この発明によると、目的とする形状の磁心を高い寸法精度で得ることができる。
また、本発明の電磁変換機は、本発明の磁心と、該磁心の外周に巻き回されるコイルとを有することを特徴とする。
この発明によると、低い周波数帯において内部を透過する磁束密度が大きくなり、電磁変換機として高い性能を示すものとなる。
【００１５】
また、本発明の電磁変換機は、前記コイルと接触する前記磁心の巻線部の断面形状を円形状とすることが好ましい。
この発明によると、巻線部の外周と、この巻線部に巻き付けられたコイルとの間に、隙間が生じ難くなり、コイルに電圧を印加した場合、磁心に対してより大きな磁束密度をもたらすことができる。
【００１６】
また、本発明の電磁変換機は、前記磁心の前記コイルと接触する表面に、前記Ｃｏ基金属ガラス合金中の元素を含む不働態被膜を有することが好ましい。
この発明によると、磁心とコイルとの絶縁を図る絶縁層を、容易に形成することができる。
さらに、本発明の時計は、本発明の電磁変換機を備えることが好ましい。この発明によると、高性能の時計を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ＣｏおよびＦｅを合わせた含有率と最大透磁率との関係を示す図である。
【図２】ＣｏおよびＦｅを合わせた含有率と磁束密度との関係を示す図である。
【図３】Ｓｉの含有率と換算ガラス化温度との関係を示す図である。
【図４】Ｓｉの含有率と液相線温度との関係を示す図である。
【図５】Ｓｉの含有率と最大透磁率との関係を示す図である。
【図６】Ｓｉの含有率と磁束密度との関係を示す図である。
【図７】Ｍｏの含有率と換算ガラス化温度との関係を示す図である。
【図８】Ｍｏの含有率と液相線温度との関係を示す図である。
【図９】Ｍｏの含有率と磁束密度および保持力の関係を示す図である。
【図１０】磁気特性の評価を行なうために作成した複数のサンプルの組成などを示す図である。
【図１１】そのサンプルの形状および評価方法を説明する図である。
【図１２】サンプルに加える重りの重量と、その重量に対するたわみ量の関係を示す図である。
【図１３】評価によって得られた、各サンプルの重りの重量の変化と、これに対する磁束密度の変化率との関係を示す一例である。
【図１４】図１３の重りの重量が５０ｇのときの、Ｆｅの含有比率と、この比率に対応する磁束密度の変化率との関係を示す図である。
【図１５】本発明の磁心の第１実施形態を示す模式図（斜視図）である。
【図１６】本発明の電磁変換機の第１実施形態を示す模式図（縦断面図）である。
【図１７】図１５に示す磁心の製造に用いられる射出成形装置の構成を示す模式図（縦断面図）である。
【図１８】本発明の磁心の第２実施形態を示す模式図（斜視図）である。
【図１９】図１８に示す磁心の製造に用いられる射出成形装置の構成を示す模式図（縦断面図）である。
【図２０】本発明の磁心の第３実施形態を示し、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその断面図である。
【図２１】第３実施形態に係る磁心について、接着と未接着の場合の鉄損のそれぞれの測定結果を示す図である。
【図２２】その比較例について、接着と未接着の場合の鉄損のそれぞれの測定結果を示す図である。
【図２３】本発明の磁心の第４実施形態を示す模式図（斜視図）である。
【図２４】本発明の磁心の第５実施形態を示す模式図（斜視図）である。
【図２５】本発明の時計の第１実施形態を模式的に示す平面図である。
【図２６】本発明の時計の第２実施形態を模式的に示す平面図である。
【図２７】ローターの回転に必要なトルクの測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のＣｏ基金属ガラス合金、磁心、電磁変換機および時計について、図面を参照して説明する。
［Ｃｏ基金属ガラス合金］
まず、本発明のＣｏ基金属ガラス合金について説明する。
本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、Ｃｏ（コバルト）を主成分とし、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｂ（ホウ素）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｍｏ（モリブデン）およびＣｒ（クロム）を含むものである。
【００１９】
そして、Ｆｅの含有率が２原子％以上かつ６原子％以下、Ｎｉの含有率が０原子％以上かつ４原子％以下、Ｂの含有率が１５原子％以上かつ２０原子％以下、Ｓｉの含有率が８原子％以上かつ１３原子％以下、Ｎｂの含有率が０原子％以上かつ３原子％以下、Ｍｏの含有率が０．１原子％以上かつ１原子％以下、Ｃｒの含有率が２原子％以下、残部がＣｏとされている。
【００２０】
また、本発明のＣｏ基金属ガラス合金では、上記のＣｏとＦｅの含有率の範囲内において、ＣｏとＦｅの含有比率（含有の割合）を変化させる評価を行い、磁気特性が良好である最適値を見出した。
そして、これに基づいて本発明のＣｏ基金属ガラス合金では、ＣｏとＦｅの含有比率が、Ｃｏ：Ｆｅ＝９５．２：４．８であり、その含有比率を示すＣｏとＦｅの各値の許容範囲がそれぞれ±０．３以内になるようにした。
【００２１】
このため、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、上記の含有比率でＣｏおよびＦｅを含有している。
このようなＣｏ基金属ガラス合金は、過冷却液体温度域△Ｔｘが広く、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きく、安定したものとなる。また、このＣｏ基金属ガラス合金は、磁気特性に優れ、低い周波数において高い透磁率を示す。このため、例えば、かかるＣｏ基金属ガラス合金で構成された磁心は、高性能で、かつ信頼性の高いものとなる。
【００２２】
ここで、過冷却液体温度域△Ｔｘは、加熱に伴って金属ガラス合金が結晶化し始める温度である結晶化開始温度Ｔｘとガラス転移を生じる温度であるガラス転移温度Ｔｇとの差Ｔｘ−Ｔｇで定義される指標である。この指標は、金属ガラスのなり易さ（ガラス形成能）を示す指標であり、過冷却液体温度域△Ｔｘが広い金属ガラスほど安定的に存在することができる。
また、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌは、ガラス転移温度Ｔｇを、加熱したときに合金全体が完全な液体状態になる温度である液相線温度Ｔｌで除した値で定義され、金属ガラスのなり易さ（ガラス形成能）を示す指標であり、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きい金属ガラスほど安定的に存在することができる。
【００２３】
以下、本発明のＣｏ基金属ガラス合金を構成する各構成元素の含有率などについて、図１から図１４を参照して順次説明する。
Ｃｏは、本発明のＣｏ基金属ガラス合金の主成分をなし、主に、Ｃｏ基金属ガラス合金の優れた軟磁気特性（軟磁性）とともに、優れた機械的特性を発現する等の性質を有する成分である。なお、本発明において、主成分とは、Ｃｏ基金属ガラス合金を構成する各成分の中で、最も含有率が高いもののことを言う。
【００２４】
Ｆｅは、主に、Ｃｏ基金属ガラス合金の飽和磁束密度に大きく影響し、比透磁率を高める等の性質を有する成分である。
Ｆｅの含有率は、前述した２原子％以上かつ６原子％以下とすることにより、Ｃｏ基金属ガラス合金の飽和磁束密度を高めつつ、十分な過冷却液体温度域ΔＴｘを確保することができる。Ｆｅの含有率が下限値（２原子％以上）を下回ると、Ｃｏ基金属ガラス合金の飽和磁束密度が大きく低下し、例えば、Ｃｏ基金属ガラス合金で構成された磁心の磁気特性が低下する。一方、Ｆｅの含有率が上限値（６原子％以下）を上回ると、Ｃｏ基金属ガラス合金の飽和磁束密度が向上するものの、保磁力が高くなり、結果として比透磁率が低下することとなる。このため、前述と同様に磁心の磁気特性が低下するおそれがある。
【００２５】
ここで、本発明は、後述のように、ＣｏとＦｅの含有比率をＣｏ：Ｆｅ＝９５．２：４．８に選択すると、磁歪零を示して磁気特性が良好になるということを初めて見出したものであり、この点については後述する。
したがって、本発明の実施形態に係るＣｏ基金属ガラス合金は、例えば、その含有比率でＣｏおよびＦｅを含有している。
【００２６】
図１及び図２は、その含有比率としたＣｏおよびＦｅを合わせた含有率の変化に対する、最大透磁率μｍ及び磁束密度Ｂｍの特性を示したものである。これら図１、２から明らかなように、ＣｏおよびＦｅの含有率を６８原子％以上かつ７１原子％にすると、最大透磁率μｍ、磁束密度Ｂｍが最大値を示す。これにより、Ｃｏ基金属ガラス合金の比透磁率を高め、例えば、磁気特性に優れた磁心を得ることができる。
Ｎｉの含有率は、前述した４原子％以下で含むのが好ましい。Ｎｉは、主に、Ｃｏ基金属ガラス合金の磁歪に影響する等の性質を有する成分であるため、Ｎｉを前記範囲内の含有率で含むことにより、Ｃｏ基金属ガラス合金の比透磁率を高めることができる。これにより、例えば、磁気特性に優れた磁心を得ることができる。
【００２７】
Ｂは、主成分のＣｏに対して原子サイズが異なる元素であるため、主に、ガラス形成能、すなわち過冷却液体温度域ΔＴｘに影響を及ぼす等の性質を有する成分である。Ｂの含有率は、前述した１５原子％以上かつ２０原子％以下とすることにより、十分な過冷却液体温度域ΔＴｘを確保することができる。Ｂの含有率が下限値（１５原子％）を下回ると、過冷却液体温度域ΔＴｘが著しく狭くなり、Ｃｏ基金属ガラス合金のガラス形成能が著しく低下する。一方、Ｂの含有率が上限値（２０原子％）を上回ると、比透磁率が著しく低下する。
【００２８】
Ｓｉは、本発明のＣｏ基金属ガラス合金が過冷却液体状態にあるとき、主に、その過冷却液体の粘度とその温度依存性に影響を及ぼす等の性質を有する成分である。
図３、図４は、Ｓｉの含有率の変化に対する液相線温度Ｔｌ、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌの特性を示したものである。これら図３、４から、Ｓｉの含有率が８〜１３原子％の範囲で変化すると、液相線温度Ｔｌが低くなり、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きくなることがわかる。
【００２９】
これにより、Ｓｉの含有率は、前述した８原子％以上かつ１３原子％以下とすることにより、Ｃｏ基金属ガラス合金の過冷却液体の粘度を最適化して、過冷却液体の成形性を高めるとともに、十分な過冷却液体温度域ΔＴｘ、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌを大きくすることができる。Ｓｉの含有率が下限値（８原子％）を下回ると、Ｃｏ基金属ガラス合金のガラス形成能が低下する（過冷却液体温度域ΔＴｘが狭くなり、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが小さくなる）。一方、Ｓｉの含有率が上限値（１３原子％）を上回った場合も、過冷却液体温度域ΔＴｘが著しく狭くなり、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌも小さくなって、Ｃｏ基金属ガラス合金のガラス形成能が著しく低下する。
【００３０】
ここで、図５、図６で示すように、Ｓｉの含有率が８原子％〜１３原子％の範囲の磁気特性を示すと、Ｓｉの含有率が８原子％以上かつ１１原子％以下で、最大透磁率μｍ、磁束密度Ｂｍが最大値を示す。これにより、Ｓｉの含有率を８原子％以上かつ１１原子％以下にすると、Ｃｏ基金属ガラス合金のガラス形成能を高めながら比透磁率を高めることができ、例えば、磁気特性に優れた磁心を得ることができる。
【００３１】
Ｎｂは、主に、Ｃｏ基金属ガラス合金の磁歪に影響し、Ｃｏ基金属ガラス合金の磁気特性に影響を及ぼす等の性質を有する成分である。Ｎｂの含有率は、前述した３原子％以下とすることにより、Ｃｏ基金属ガラス合金の比透磁率を高めつつ、十分な過冷却液体温度域ΔＴｘを確保することができる。Ｎｂの含有率が上限値（３原子％）を上回る場合は、Ｃｏ基金属ガラス合金の比透磁率が低下し、例えば、Ｃｏ基金属ガラス合金で構成された磁心の磁気特性が低下する。
【００３２】
Ｃｒは、主に、Ｃｏ基金属ガラス合金の比抵抗を高めるとともに、Ｃｏ基金属ガラス合金に不働態被膜を形成し得る等の性質を有する成分である。Ｃｒの含有率は、前述した２原子％以下とすることにより、Ｃｏ基金属ガラス合金の比透磁率を高めるとともに、耐候性および耐薬品性に優れたＣｏ基金属ガラス合金を得ることができる。その結果、例えば、高性能で信頼性の高い磁心を得ることができる。
Ｍｏの含有率は、前述した０．１原子％以上かつ１原子％以下とすることにより、十分な過冷却液体温度域ΔＴｘを確保することができる。Ｍｏの含有率が下限値（０．１原子％）を下回ると、過冷却液体温度域ΔＴｘが著しく狭くなり、Ｃｏ基金属ガラス合金のガラス形成能が著しく低下する。
図７から図９は、Ｍｏの含有率変化に対応した換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌ、液相線温度Ｔｌ、磁束密度Ｂｍ及び保磁力の変化を示すものである。
【００３３】
ここで、図８に示すように、Ｍｏの含有率が０．３原子％のときに液相線温度Ｔｌが最も低下しているが、０．３原子％含有のＭｏが、Ｂ，Ｓｉの含有により共晶点からずれた合金組成を元の共晶点に戻す役割を果たしている。
【００３４】
そして、図７、図８からＭｏの含有率が０．２〜０．３５原子％の範囲で変化すると、液相線温度Ｔｌが低くなり、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きくなることがわかる。また、図９からＭｏの含有率が０．２〜０．３５原子％の範囲で変化すると、磁束密度Ｂｍが５００ｍＴを確保され、保持力が１．７Ａ／ｍと極小値を示すことがわかる。
これにより、Ｍｏの含有率が０．２原子％以上かつ０．３５原子％以下とすることにより、十分な過冷却液体温度域ΔＴｘを確保しつつ、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きくなってガラス形成能を高くすることができるとともに、保磁力が低くなることで比透磁率を高めることができ、例えば、磁気特性に優れた磁心を得ることができる。
【００３５】
ここで、金属ガラス合金は、溶融状態の原材料を冷却することにより得ることができる。冷却することにより、溶融状態にある原材料の原子配列を固定し、ランダムな原子配列の合金を得ることができる。過冷却液体温度域ΔＴｘが広く、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きいと、十分な冷却速度を確保できない場合にも、金属ガラス合金を確実に得ることができるようになる。
【００３６】
かかる観点から、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、その過冷却液体温度域ΔＴｘが３０Ｋ以上であり、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが０．５８以上であるのがより好ましい。過冷却液体温度域ΔＴｘ及び換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌがこのような範囲内であれば、Ｃｏ基金属ガラス合金は、十分なガラス形成能を示すものとなる。したがって、特殊な冷却手段を用いて、大きな冷却速度で冷却することなく、容易に金属ガラスを得ることができる。
【００３７】
また、熱容量の大きなバルク状の金属ガラス合金を得る場合、内部の冷却速度が十分に大きくなくても、確実にガラス化することができる。このため、形状にとらわれることなく、所望の形状の金属ガラス合金を得ることができる。
また、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、前述したように、軟磁気特性を示すとともに、高い比透磁率を示す。
【００３８】
さらに、本発明は、上記のように、ＣｏとＦｅの含有比率をＣｏ：Ｆｅ＝９５．２：４．８に選択すると、磁歪零を示して磁気特性が良好になるということを初めて見出したものであるので、この点について以下に説明する。
このために、図１０に示すような複数のサンプルを作成し、これらについて外力を加えて磁気特性の評価を行なった。
【００３９】
複数のサンプルは、図１０に示すような組成からなるとともに、上記のＣｏとＦｅの含有率の範囲内において、ＣｏとＦｅの含有比率をそれぞれ異なるようにした。また、その各サンプルの形状は、図１１に示すようなリング（中空円板）５０からなる。サンプルのサイズは、外径が１０ｍｍ、内径が６ｍｍ、および厚みが０．５ｍｍとした。リング５０には、磁束を発生させるために励起電圧を印加するコイル５１を巻くとともに、その発生磁束を検出するためのコイル５２を巻いた。
このような複数のサンプルの磁気特性の評価は、リング５０の一端部を図１１に示すようにバイス５３で固定させ、この状態でその一端部と対向するリング５０の他端部に重り５４を加え、リング５０に対して曲げ応力を加えるようにする。このときの重り５４の重量と、サンプルのたわみ量との関係は、例えば図１２に示すようになる。
【００４０】
そして、各サンプルについて、コイル５１に所定の誘起電圧を印加させ、この状態で重り５４の重量を変化させて、この変化に対応するコイル５２の誘起電圧を測定し、これに基づいて磁束密度を求めるようにした。また、この求めた磁束密度に基づき、各サンプルについて、重り５４の重量に対する磁束密度の変化率ΔＢを次の（１）式で求めるようにした。
ΔＢ＝｛１−（Ｂ２／Ｂ１）｝×１００・・・（１）
ここで、Ｂ１はサンプルに重り５４が加えられないときの磁束密度であり、Ｂ２はサンプルに重り５４が加わったときの磁束密度である。
【００４１】
図１３は、このようにして得られた各サンプルの重り５４の重量の変化と、これに対する磁束密度の変化率との関係を示す一例である。図１４は、図１３の重りの重量が５０ｇのときの、Ｆｅの含有率の割合と、この割合に対応する磁束密度の変化率との関係を示す。
図１４によれば、ＣｏとＦｅの含有比率がＣｏ：Ｆｅ＝９５．２：４．８のときが、磁束密度の変化率が零であり、磁気特性が最適であることがわかる。
ここで、ＣｏとＦｅの含有比率がこのような関係を満たすのは、図１０の「サンプル１０」のときである。
【００４２】
また、図１０、図１３、および図１４を参照すると、ＣｏとＦｅの含有比率が好ましい範囲は、Ｃｏ：Ｆｅ＝９５．２：４．８であって、含有比率を示すＣｏとＦｅの各値の許容範囲がそれぞれ±０．１以内のときである。
さらに、Ｆｅの含有比率が実用的な範囲は、Ｃｏ：Ｆｅ＝９５．２：４．８であって、含有比率を示すＣｏとＦｅの各値の許容範囲がそれぞれ±０．３以内のときである。
このため、本発明のＣｏ基金属ガラス合金で後述のように各種の磁心を構成する場合には、応力の影響を受けない磁気特性に優れた磁心を得ることができる。
【００４３】
ところで、磁性材料の比透磁率は、測定周波数に依存して変化することが知られている。
本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、測定周波数１０Ｈｚにおける最大比透磁率が８０，０００以上であるのが好ましい。１０Ｈｚ程度の比較的低周波数における最大比透磁率が前記範囲内にあると、例えば、低周波数帯で使用されるモータや発電機の磁心材料として、本発明のＣｏ基金属ガラス合金が特に好適に用いられる。すなわち、このような磁心においては、比透磁率が大きいほど磁心の内部を通過する磁束密度が大きくなり、モータや発電機の性能を高めることができる。したがって、低周波数帯において高い性能を示す磁心を得ることができる。
【００４４】
ところで、一般的に用いられる金属材料は、結晶金属で構成されている。この結晶金属は、その内部に結晶粒界が存在するとともに、結晶粒内の転位（原子レベルでの位置ズレ）が生じる。このような結晶粒界や結晶粒内転位は、結晶金属中に生じた亀裂の進展を促進するため、金属材料の機械的強度の低下を招く。また、表面付近の結晶粒界や結晶粒内転位が外気と接触すると、その接触部を起点として金属材料の腐食を招くおそれがある。
また、結晶金属の溶融物を成形型に充填して成形体を得る場合、溶融物の温度が低下するとともに結晶化する。この結晶化の際に、溶融物中の原子が規則的に配列し余剰な体積が消滅するために大きな体積収縮を伴うため、得られる成形体には、成形型に対するズレが生じる。すなわち、成形時の転写性に劣るという問題がある。
【００４５】
これに対し、金属ガラス合金は、前述したように、内部の原子配列が溶融液体構造と同様にランダムであるため余剰な体積を凍結し、結晶粒界や粒内転位が存在しない。このため、金属ガラス合金では、結晶金属で問題となっている機械的強度の低下や腐食の進行を、確実に防止することができる。したがって、金属ガラス合金は、優れた機械的特性と、優れた耐候性および耐薬品性を発揮することができる。
また、成形時に、結晶化に伴う原子の移動が起こらないため、成形型を忠実に再現した成形体を得ることができる。すなわち、金属ガラス合金は、転写性に優れている。このような利点を活かすことにより、金属ガラス合金では、より複雑で微細な成形体を得ることや、微細な文字や模様を転写した成形体を得ることもできる。
【００４６】
［磁心および電磁変換機］
＜第１実施形態＞
次に、本発明の磁心および電磁変換機の第１実施形態について説明する。
図１５は、本発明の磁心の第１実施形態を示す模式図（斜視図）である。
図１５に示す磁心１は、円柱状（横断面形状が円形状）の巻線部４０と、巻線部４０の両端部に設けられた２つのコイル枠４１，４１と、各コイル枠４１，４１の巻線部４０と反対側に、それぞれ各接続部４２，４２が設けられている。２つのコイル枠４１，４１の巻線部４０を向く面は、外周側から内周側に向かうに従い互いに近接するテーパ面４１ａ，４１ａが形成されている。このように、２つのコイル枠４１，４１の巻線部４０を向く面をテーパ面４１ａ，４１ａとした磁心１は、射出成形による成形性が良好となる。
【００４７】
また、図１５に示す巻線部４０、各コイル枠４１、４１および各接続部４２、４２は、一体に形成されている。
この磁心１は、前述した本発明のＣｏ基金属ガラス合金（例えば図１０の「サンプル１０」の合金）で構成されている。前述したように、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、過冷却液体温度域ΔＴｘが広く、かつ換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きく、安定して存在し得るものであり、さらに、低い周波数で高い透磁率を示すものである。したがって、このようなＣｏ基金属ガラス合金で構成された磁心１は、低い周波数帯において内部を透過する磁束密度が大きくなり、磁心および後述する電磁変換機として高い性能を示すものとなる。
【００４８】
このような磁心１は、巻線部４０の周囲に導線（コイル）を巻き付けるようにして用いられ、例えば、モータ、発電機、アンテナ、電圧変換トランスのような各種電磁変換機の磁心に適用される。
このうち、例えば、磁心１をモータの磁心に適用した場合、磁心の磁気特性が向上したことにより、モータの消費電力を低減することができる。その結果、このモータを備えた時計の電池寿命を延長することができる。
また、例えば、磁心１をアンテナの磁心に適用した場合、磁心の磁気特性が向上したことにより、アンテナの受信感度が向上して消費電力が低減し、受信感度を維持しつつアンテナの小型化を図ることができるようになる。その結果、例えば、このアンテナを備えた時計の電池寿命が延長し、時計の小型化を図ることができる。
【００４９】
図１６は、本発明の電磁変換機の第１実施形態を示す模式図（縦断面図）である。
図１６に示す電磁変換機２は、磁心１と、磁心１の巻線部４０の周囲に複数層にわたって巻き付けられた導線（コイル）４３とを有している。そして、巻き付けられた導線４３の外径は、各コイル枠４１の外径とほぼ等しくなっている。
前述したように、巻線部４０は円柱状（横断面形状が円形状）をなしているため、導線４３は、円弧を描くように巻線部４０の周囲に巻き付けられている。このような構成では、導線４３と接触する巻線部４０の外周が曲面になっているため、角柱状の巻線部を備えた従来の磁心と比較して、導線４３が屈曲するのを防止することができる。
【００５０】
また、２つのコイル枠４１，４１の巻線部４０を向く面が、外周側から内周側に向かうに従い互いに近接するテーパ面４１ａ，４１ａとして形成されているので、導線４３は複数層に重なりやすくなる。このため、導線４３と巻線部４０との接触による導線４３の断線を確実に防止することができる。
また、導線４３は、表面に絶縁被膜を備えている。本実施形態の巻線部４０は、前述のように円柱状をなしているため、絶縁被膜の損傷を確実に防止することができる。これにより、導線４３同士の絶縁をより確実に確保することができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、導線４３が備える絶縁被膜により、導線４３と磁心１とが絶縁されているが、この絶縁方法は特に限定されず、例えば、巻線部４０の外周に絶縁層を形成するようにしてもよい。この絶縁層は、例えば、絶縁テープや、有機絶縁材料、無機絶縁材料で構成された各種絶縁層の他、Ｃｏ基金属ガラス合金中の元素を含む絶縁層（不働態被膜）等で構成することができる。
【００５２】
このうち、絶縁層は、不働態被膜で構成されるのが好ましい。この不働態被膜は、磁心１を空気中に放置したり、酸化処理により形成することができる。したがって、絶縁テープの巻き付けや、別途絶縁層を成膜することなく、絶縁層を容易に形成することができる。
さらに、巻線部４０が円柱状をなしているため、その周囲に巻き付けられた導線４３と巻線部４０の外周面との間に、隙間が生じ難いという利点がある。これにより、例えば、導線４３に電圧を印加した場合、磁心１に対して、より大きな磁束密度をもたらすことができる。
【００５３】
ところで、例えば、導線４３の両端に電圧を印加すると、導線４３を流れる電流に伴って、磁心１の巻線部４０中に磁界が発生する。この磁界は、巻線部４０からコイル枠４１を通過して、接続部４２に到達する。
図１５に示す磁心１は、前述したように、巻線部４０、各コイル枠４１、４１、および各接続部４２、４２が一体に形成されているため、これらの各部の間において磁界が通過し易くなる。このため、接続部４２における磁束密度が高くなり、磁心１の性能をより高めることができる。
【００５４】
また、各接続部４２、４２の巻線部４０と反対側の端部は、図１５に示すように、それぞれ櫛歯状をなしている。これにより、例えば、各櫛歯部分に、図示しない他の部材の櫛歯部分を嵌め合わせるようにして接続することにより、各接続部４２、４２と、他の部材との間に隙間が生じ難くなる。これにより、隙間に反磁界が生じるのを防止し、磁心１の磁気特性の低下を防止することができる。その結果、磁心１を、例えば、より高性能のモータ用磁心として用いることができる。
このような磁心１は、例えば、図１７に示すような射出成形装置（鋳造成形装置）１００を用いて製造することができる。なお、以下の説明では、図１７中の上側を「上」、下側を「下」という。
【００５５】
図１７に示す射出成形装置１００は、装置本体１０１と、装置本体１０１内に設けられた円筒状のスリーブ１０２と、スリーブ１０２の外周に巻き付けられた誘導コイル１０３と、スリーブ１０２内を上下方向に移動可能なピストン１０４と、装置本体１０１の上部に配置した成形型１１０とを備えている。成形型１１０内には、キャビティ１１１が設けられており、前述のスリーブ１０２の内部とキャビティ１１１とが流路（ゲート）１１２を介して連通している。また、射出成形装置１００は、図示しない減圧手段を有しており、スリーブ１０２の内部、キャビティ１１１および流路１１２を減圧することができる。
【００５６】
射出成形装置１００のスリーブ１０２は、原材料および原材料を溶解した溶湯（溶融物）を貯留する機能を有するものである。このようなスリーブ１０２は、例えば、石英ガラスやセラミックス等の高耐熱材料で構成されている。誘導コイル１０３は、高周波電圧を印加することにより、原材料内に渦電流を発生させ、原材料を自己発熱させる加熱手段として機能する。このような加熱手段は、アーク加熱、ガス加熱等のその他の加熱手段で代替することもできる。
【００５７】
成形型１１０は、キャビティ１１１内に充填された溶湯を、キャビティ１１１内で固化させることにより、キャビティ１１１の形状に応じた成形体を得るものである。前述したように、金属ガラス合金を得る場合、溶湯を急速に冷却する必要があるため、成形型１１０は、キャビティ１１１内に射出された溶湯を冷却するための冷却手段（図示せず）を有している。このような冷却手段としては、例えば、冷媒を用いた熱交換器等が挙げられる。かかる観点から、成形型１１０は、耐熱性に優れるとともに、熱伝導性に優れた材料で構成されるのが好ましい。これにより、キャビティ１１１内に射出された溶湯を急速に冷却することができる。
【００５８】
次に、図１７に示す射出成形装置１００を用いて、磁心を製造する方法について説明する。
［１］まず、本発明のＣｏ基金属ガラス合金を得るための構成元素材料を、前述の各構成元素の含有率にしたがって秤量し、原材料を得る。
［２］次に、この原材料を、射出成形装置１００のスリーブ１０２内のピストン１０４上に載置する。そして、減圧手段により、スリーブ１０２の内部、キャビティ１１１および流路１１２を減圧する。続いて、誘導コイル１０３に高周波電圧を印加して、スリーブ１０２内の原材料を所定の温度に加熱する。これにより、原材料を溶解し、溶湯（溶融物）を得る。
【００５９】
［３］次に、成形型１１０を冷却する。続いて、ピストン１０４を上方に移動させる。これにより、ピストン１０４上の溶湯を、流路１１２を介してキャビティ１１１内に射出する。キャビティ１１１内に射出された溶湯は、キャビティ１１１の内壁に接触することにより急速に冷却される。これにより、溶湯中にランダムに存在していた各原子は、そのランダムな配置を保存した状態で固化に至る。その結果、溶湯は、原子がランダムに配置した金属ガラス合金となる。そして、キャビティ１１１の形状を忠実に再現して、目的とする形状の磁心を高い寸法精度で得ることができる。
［４］次に、成形型１１０を開いて、磁心を取り出す。
【００６０】
以上のようにして、図１５に示す磁心１を製造することができる。
このような方法で得られた磁心１は、実質的に、その全体が金属ガラス合金で構成されたものとなる。このため、磁心１中において金属ガラス合金が占める割合（占積率）が極めて高くなり、それに伴って、磁心１の磁束密度が向上する。その結果、より高性能な磁心１が得られる。
なお、この後、得られた磁心１の巻線部４０に酸化処理を施すのが好ましい。これにより、巻線部４０の表面に、Ｃｏ基金属ガラス合金の酸化物で構成された前述の絶縁層が形成される。このような方法で絶縁層を形成すれば、従来のように、巻線部の表面を絶縁テープ等の絶縁材料で被覆する手間を省略することができ、製造工程の簡略化および低コスト化を図ることができる。
【００６１】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の磁心および電磁変換機の第２実施形態について説明する。
図１８は、本発明の磁心の第２実施形態を示す模式図（斜視図）である。
以下、第２実施形態について説明するが、図１５で示した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の磁心および電磁変換機は、磁心の構成材料および製造方法が異なる以外は、前記第１実施形態と同様である。
図１８に示す磁心１ａは、前述した本発明のＣｏ基金属ガラス合金の粉末と、この粉末中の粒子同士を絶縁する樹脂材料とで構成されている。
【００６２】
このような磁心１ａでは、Ｃｏ基金属ガラス合金の粒子が、樹脂材料によって絶縁されることになるため、渦電流損失の低減を図ることができる。このため、より低損失の磁心を得ることができる。また、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、前述したように、低い周波数において優れた磁気特性を示すことができるので、低い周波数域において高い性能を示す磁心が得られる。
磁心１ａは、例えば、図１９に示すような射出成形装置２００を用いて製造することができる。なお、以下の説明では、図１９中の上側を「上」、下側を「下」という。
図１９に示す射出成形装置２００は、成形型２０１と、成形型２０１内に設けられたキャビティ２０２と、キャビティ２０２内に溶湯を射出するノズル２０３と、このノズル２０３とキャビティ２０２とを接続する流路（ゲート）２０４とを有している。
【００６３】
次に、図１９に示す射出成形装置２００を用いて、磁心１ａを製造する方法について説明する。
［１］まず、本発明のＣｏ基金属ガラス合金を得るための構成元素材料を、前述の各構成元素の含有率にしたがって秤量し、原材料を得る。
［２］次に、この原材料を加熱して溶解し、溶湯（溶融物）を得る。
［３］次に、得られた溶湯を、粉末化するとともに急速に冷却して固化し、Ｃｏ基金属ガラス合金で構成された粉末を得る。粉末化するとともに冷却する方法としては、例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法のような各種アトマイズ法を用いることができる。アトマイズ法によれば、極めて微小な粉末を効率よく製造することができる。また、アトマイズ法で製造された粉末中の粒子は、真球に近い球形状をなしているため、分散性や流動性に優れており、例えば、このような粉末を含む組成物を成形型に充填する際には、その充填性が高まるという利点がある。
【００６４】
［４］本発明の材料はφ２mmの棒材を成形できる程度のガラス形成能があり、例えば各種アトマイズ法で粉末を作成した場合、同程度の磁気特性を持つアモルファス材料での収率が１０%程度であることに比較して、本発明では１００%の収率となる。また、作成可能な粒径分布が広がることにより、製品の特性に最適な粒径の粉末作成が可能となり、これにより粉末で成形した製品の特性が向上するという利点がある。
【００６５】
［５］次に、得られた粉末と樹脂材料とを混練し、混練物を得る。この混練により、混練物中では、粉末と樹脂材料が均一に分散している。樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、またはこれらの共重合体等の各種樹脂や、各種ワックス、パラフィン、高級脂肪酸（例：ステアリン酸）、高級アルコール、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド等が
挙げられ、これらのうち１種または２種以上を混合して用いることができる。
【００６６】
また、混練物中に、可塑剤が添加されていてもよい。この可塑剤としては、例えば、フタル酸エステル（例：ＤＯＰ、ＤＥＰ、ＤＢＰ）、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、セバシン酸エステル等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。
さらに、混練物中には、粉末、樹脂材料、可塑剤の他に、例えば、酸化防止剤、脱脂促進剤、界面活性剤等の各種添加物を必要に応じ添加することができる。なお、混練物は、必要に応じて、ペレット（小塊）化してもよい。
【００６７】
［６］次に、得られた混練物またはそのペレットを、図１９に示す射出成形装置２００のノズル２０３から流路２０４を介してキャビティ２０２内に射出する。これにより、混練物は、キャビティ２０２内に充填され、磁心の形状をなす成形体が得られる。
［７］次に、得られた成形体に熱処理を施す。これにより、成形体が硬化し、Ｃｏ基金属ガラス合金の粉末および樹脂材料で構成された磁心１ａが得られる。
かかる熱処理としては、放電プラズマ焼結、焼成炉による焼結、マイクロ波またはミリ波の照射による焼結等の方法が挙げられるが、この中でも放電プラズマ焼結による熱処理が好ましい。放電プラズマ焼結では、Ｃｏ基金属ガラス合金の粒子同士の間隙にパルス状の電気エネルギーを投入し、火花放電で発生する高温プラズマによる高いエネルギーを粒子同士の焼結に用いることができる。このため、特に粒子の表面付近を選択的に焼結させるとともに、各粒子は、金属ガラス合金の特性を確実に維持することができる。
【００６８】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の磁心および電磁変換機の第３実施形態について説明する。
図２０は、本発明の磁心の第３実施形態を示す一例であり、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその断面図である。
図２０に示す磁心１ｂは、薄板からなる複数（この例では４枚）の中空円板（ドーナツ型の円板）４５を、接着剤４６で接着させて積み重ねたものである。
【００６９】
また、本発明の電磁変換機の第３実施形態は、図２０に示す磁心１ｂの湾曲部の一部または全部に、図示しない導線（コイル）を巻き付けたものである。
図２０に示す磁心１ｂは、前述した本発明のＣｏ基金属ガラス合金（例えば図１０の「サンプル１０」の合金）で構成されている。前述したように、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、過冷却液体温度域ΔＴｘが広く、かつ換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きく、安定して存在し得るものであり、さらに、低い周波数で高い透磁率を示すものである。
したがって、このようなＣｏ基金属ガラス合金で構成された磁心１ｂは、低い周波数帯において内部を透過する磁束密度が大きくなり、磁心および電磁変換機として高い性能を示すものとなる。
【００７０】
ところで、磁性材料からなる薄板を接着剤を用いて積み重ねて図２０のような磁心１ｂを作成する場合には、接着剤の固化時に応力が残って変形し、磁気特性が悪化するおそれがある。
しかし、第３実施形態に係る磁心１ｂは、中空円板４５を接着剤４６で積層しているが、前記のように本発明のＣｏ基金属ガラス合金は応力の影響を殆ど受けないので、磁気特性の劣化がない。そこで、これを確認するために、第３実施形態に係る磁心１ｂについて、接着の場合と未接着の場合とでそれぞれ鉄損の測定を行い、図２１に示すような結果を得た。
【００７１】
一方、これと比較するために、磁心１ｂの中空円板４５の材料として、例えば磁歪のあるアモルファス材料を使用して同一形状の磁心を作成し、接着の場合と未接着の場合とでそれぞれ鉄損の測定を行い、図２２に示すような結果を得た。
図２１によれば、接着による応力（歪み）が加わっても鉄損が変化せず、磁気特性が変化がないことがわかる。一方、図２２によれば、磁性材料を接着することにより鉄損が２０％程度増加し、この増加によって磁気特性が悪化することがわかる。
このような磁心１ｂは、その湾曲部の一部または全部に、図示しない導線（コイル）を巻き付けることにより、インダクタ、インピーダス変換器、電圧変換トランス、電流センサのような各種の電磁変換機の磁心に適用される。
【００７２】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の磁心および電磁変換機の第４実施形態について説明する。
図２３は、本発明の磁心の第４実施形態を示す模式図（斜視図）である。
図２３に示す磁心１ｃは、時計の発電機のステーターの磁心に適用できるものであり、ローター６３との組み合わせにより、発電機を構成する。そして、この磁心１ｃは、図２３に示すように、第１の磁心６１と第２の磁心６２とに分割されている
【００７３】
第１の磁心６１は、薄板からなる積層板を接着剤で貼り合わせて形成され、巻線を巻くための巻線部６１ａと、ネジにより第１の磁心６１を締め付けて固定するための貫通孔６１ｂ、６１ｃとを備えている。
同様に、第２の磁心６２は、薄板からなる積層板を接着剤で貼り合わせて形成され、巻線を巻くための巻線部６２ａと、ネジにより第２の磁心６２を締め付けて固定するための貫通孔６２ｂ、６２ｃとを備えている。
【００７４】
また、本発明の電磁変換機の第４実施形態は、図２３に示す第１および第２の磁心６１、６２の巻線部６１ａ、６２ａに、図示しない導線（コイル）をそれぞれ巻き付けて構成される。
この磁心１ｃは、前述した本発明のＣｏ基金属ガラス合金（例えば図１０の「サンプル１０」の合金）で構成されている。このため、第４実施形態に係る磁心１ｃは、第３実施形態に係る磁心１ｂと同様の作用効果を実現できる。
【００７５】
また、図２３に示す磁心１ｃでは、薄板をプレス加工などによって所定形状に加工して積層板を作成するが、その加工の際に積層板に生じる加工歪みにより磁気特性が劣化することがない。
さらに、図２３に示す磁心１ｃは、第１および第２の磁心６１、６２の巻線部６１ａ、６２ａに、図示しない導線（コイル）をそれぞれ巻き付けて、後述の時計のステーターに適用すれば、発電機のトルク特性が良好になる。
【００７６】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の磁心および電磁変換機の第５実施形態について説明する。
図２４は、本発明の磁心の第５実施形態を示す模式図（斜視図）である。
図２４に示す磁心１ｄは、薄板状の複数の積層板６５を、接着剤（図示せず）で接着させて積み重ねたものである。積層板６５は、図２４に示すように、長方形の薄板からなり、２つの中空部６６、６７を備えている。また、各積層板６５は、巻線を巻くための巻線部６５ａ〜６５ｃを備えている。
【００７７】
また、本発明の電磁変換機の第５実施形態は、図２４に示す磁心１ｄの巻線部６５ａ〜６５ｃのうちの少なくとも１つに、用途に応じて、図示しない導線（コイル）を巻き付けたものである。
この磁心１ｄは、前述した本発明のＣｏ基金属ガラス合金（例えば図１０の「サンプル１０」の合金）で構成されている。前述したように、本発明のＣｏ基金属ガラス合金は、過冷却液体温度域ΔＴｘが広く、かつ換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが大きく、安定して存在し得るものであり、さらに、低い周波数で高い透磁率を示すものである。
したがって、このようなＣｏ基金属ガラス合金で構成された磁心１ｄは、低い周波数帯において内部を透過する磁束密度が大きくなり、磁心および後述する電磁変換機として高い性能を示すものとなる。
【００７８】
ところで、図２４に示すと同じような磁心の積層板は、薄板をプレスで打ち抜いて作成するので、加工時の応力によって歪みが生じ、磁気特性を劣化させていた。さらに、接着剤の使用によっても、磁気特性を低下させる。
このため、従来の磁性材料を用いて図２４と同じような磁心を作成し、この磁心にコイルを巻いて電力用のトランス（変圧器）として使用する場合には、使用される磁気材料の磁歪が大きく、磁気を印加した際に材料が伸縮するため、交流周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の騒音が発生するという不具合がある。
しかし、第５実施形態に係る磁心１ｄは、プレス加工した積層板６５を接着剤で積層するが、前記のように本発明のＣｏ基金属ガラス合金は応力の影響を殆ど受けないので、磁気特性の劣化がなく、磁歪が零であるため伸縮が生じず、上記の騒音を抑制することができる。
【００７９】
［時計］
上記の第１および第２実施形態に係る電磁変換機は、例えば、時計に組み込むことができる。以下、本発明の電磁変換機を備える本発明の時計について説明する。
≪第１実施形態≫
図２５は、本発明の時計の第１実施形態を模式的に示す平面図であり、電子制御式機械時計を一例とした時計５００を示している。
この時計５００は、香箱車５０１、二番車５０６、三番車５０７、秒針車５０８、四十四番車（中間車）５０９、四番車５１０、五番車５１１、六番車５１２、およびローター５１３の各歯車等の機械部品を有している。
【００８０】
香箱車５０１は、ゼンマイ、香箱歯車、香箱真および香箱蓋（いずれも図示せず）を有している。そして、ゼンマイの回転エネルギーは、香箱車５０１から二番車５０６に伝達された後、増速されて三番車５０７に伝達される。続いて、三番車５０７から、時計５００の秒針（図示せず）を駆動する秒針車５０８を介して、四十四番車５０９に伝達される。その後、四十四番車５０９から、さらに増速しつつ、四番車５１０、五番車５１１、六番車５１２、およびローター５１３へと順次伝達される。
【００８１】
また、時計５００は、ローター５１３、ステーター５２１、第１コイルブロック５２２、第２コイルブロック５２３、および継手５２４から構成される発電機５２０を備えている。ステーター５２１は、発電機５２０の磁気回路の一部を形成するものであり、ローター磁石が配置される配置穴５２１ａを有することで、ローター５１３の磁束を鎖交させるようになっている。
【００８２】
第１コイルブロック５２２および第２コイルブロック５２３は、それぞれ、磁心５２２ａ、５２３ａにコイル（導線）を巻き付けてなるものである。このような磁心５２２ａ、５２３ａとして、本発明の第１および第２実施形態に係る磁心が用いられており、第１コイルブロック５２２および第２コイルブロック５２３として、本発明の第１および第２実施形態に係る電磁変換機が用いられている。これにより、第１コイルブロック５２２および第２コイルブロック５２３の磁気特性が向上し、発電機５２０の発電性能を大幅に高めることができる。
【００８３】
また、ステーター５２１および継手５２４を、本発明のＣｏ基金属ガラス合金で構成することもできる。これにより、発電機５２０の発電性能がさらに向上する。その結果、ゼンマイの回転エネルギーを効率よく利用することができるようになり、１回のゼンマイ巻き上げに伴う時計の駆動時間を延長することができて、より高性能の時計５００を得ることができる。
このような発電機５２０では、香箱車５０１中のゼンマイを巻き上げると、ゼンマイが解ける際に出力されるトルクが香箱車５０１から六番車５１２の輪列を介してローター５１３に伝達され、ローター５１３の回転によって各コイルブロック５２２、５２３に交流電圧が誘起される。
【００８４】
発電機５２０からの交流出力は、昇圧整流、全波整流、半波整流、トランジスタ整流等で構成された整流回路を介して昇圧、整流されて平滑用コンデンサに充電される。そして、このコンデンサからの電力で発電機２０の回転を制御する図示しない制御回路を作動させている。なお、制御回路は、発振回路、分周回路、回転検出回路、回転数比較回路、電磁ブレーキ制御手段等を含む集積回路（ＩＣ）を有している。また、発振回路は、水晶振動子を有している。
【００８５】
香箱車５０１中のゼンマイは、図２５に示す角穴車５０４を回転させることにより巻き上げられる。
この角穴車５０４を回転させる方法は、図示しない竜頭に接続された巻真５３０を操作することにより、キチ車５３１、丸穴車５３２、角穴中間車５３３を介して行われるが、この際、角穴車５０４の回転方向は、コハゼ５０４ａによって規制されている。また、分針および時針を合わせる方法は、同様に、巻真５３０を操作し、つづみ車５３４、小鉄車５３５、日の裏中間車５３６、日の裏車５３７を介して行われるが、この際、駆動系は、制御レバー５３８を五番車５１１に当接させることにより停止するようになっている。なお、これらの機構は、一般的な機械時計の自動巻または手巻機構と同様であるため、さらなる詳細な説明を省略する。
【００８６】
≪第２実施形態≫
次に、図２６は、本発明の時計の第２実施形態を模式的に示す平面図であり、時刻情報が重畳された標準電波を受信して表示時刻を修正する機能を有する電波修正時計の一例とした時計６００である。なお、以下の説明では、図２６中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」という。また、図２６は、時計のムーブメントを収納するケースを省略して描いている。
【００８７】
この時計６００のムーブメントは、地板６８１と、秒針、分針および時針で構成される指針（図示せず）を駆動する２つのステッピングモータ６８２と、これらのステッピングモータ６８２の回転運動を指針に伝達する図示しない輪列と、電池（駆動源）６８３と、時計６００の動作を制御するＣＰＵ（制御手段）６８４等を備える回路ブロック６８５と、標準電波を受信する電波受信用アンテナ（本発明の電磁変換機）６９０を有している。また、時計６００の３時方向には、指針位置を手動調整するため巻真６８６が設けられている。
【００８８】
ステッピングモータ６８２は、秒針用のステッピングモータ６８２Ａと、分針および時針用のステッピングモータ６８２Ｂとを備えている。ステッピングモータ６８２Ａは、時計６００の略８時方向に、ステッピングモータ６８２Ｂは、時計６００の略５時方向にそれぞれ配設されている。これらのステッピングモータ６８２Ａ、６８２Ｂは、それぞれ独立した輪列を介してムーブメント中央の指針に接続されており、これにより、秒針と、分針および時針とは、それぞれ独立して駆動可能となっている。
【００８９】
電池６８３は、一次電池または二次電池で構成される。このような電池６８３は、時計６００の略１時から略２時方向に配設されており、ばね性を有する電池押さえ６８３１によって導通が図られるとともに地板６８１に保持されている。
回路ブロック６８５は、基準クロックを発振する計時用の水晶振動子６８５１と、前述のＣＰＵ６８４と、標準電波の信号を選択的に通過させるバンドパスフィルタ用水晶振動子（図示せず）と、電波受信用アンテナ６９０で受信した標準電波を処理する受信用ＩＣ（受信用回路）６８７等とを備えている。このような回路ブロック６８５は、回路押さえと地板６８１との間に挟持され、ねじ等の固定手段を用いて地板６８１に固定されている。
【００９０】
計時用の水晶振動子６８５１は、時計６００の略３時方向に配設されている。また、バンドパスフィルタ用水晶振動子は、例えば、日本国内では、６０ｋＨｚの標準電波をフィルタするための水晶振動子と、４０ｋＨｚの標準電波をフィルタするための水晶振動子との２つが設けられる。また、例えば、欧米では、６０ｋＨｚ用の水晶振動子および７７．５ｋＨｚ用の水晶振動子を用いればよい。
【００９１】
ＣＰＵ６８４は、時計６００の略９時から略１１時方向に配設されており、水晶振動子６８５１からの周波数を分周して基準クロックを生成する分周回路、基準クロックをカウントして時刻を計時する計時回路、計時回路からの信号に基づいてステッピングモータ６８２Ａ、６８２Ｂの動作を制御する制御回路などを備えている。
受信用ＩＣ６８７は、電波受信用アンテナ６９０で受信した標準電波を復調する復調回路や、受信信号を増幅する増幅回路などを備えて構成されている。
【００９２】
電波受信用アンテナ６９０は、ムーブメント内に配置され、時計６００の略９時方向に配設されており、略７時方向から略１２時方向のスペースを占めている。ここで、電波受信用アンテナ６９０は、ムーブメント内で電池６８３とは離れた位置に配置されている。これにより、電波受信用アンテナ６９０が標準電波を受信する際に、電池６８３の金属外缶が標準電波の受信に及ぼす影響を最小限に抑制することができる。また、ムーブメント内において電波受信用アンテナ６９０と受信用ＩＣ６８７とが近接して配置されているので、電波受信用アンテナ６９０から受信用ＩＣ６８７へ受信信号が流れる際に、信号の劣化およびノイズの混入が少なくなり、受信用ＩＣ６８７での信号受信を良好に行うことができる。なお、ＣＰＵ６８４およびステッピングモータ６８２Ａは、電波受信用アンテナ６９０に干渉しない範囲で、電波受信用アンテナ６９０よりも内側（中央側）に配置するのが好ましい。
【００９３】
本実施形態では、この電波受信用アンテナ６９０として、本発明の第１または第２実施形態に係る電磁交換機が用いられている。これにより、電波受信用アンテナ６９０の標準電波受信における受信感度を大幅に高めることができる。その結果、電波受信用アンテナ６９０の電波受信に要する消費電力を低減して、電池６８３の寿命を延長することができる。
【００９４】
以上、本発明のＣｏ基金属ガラス合金、磁心、電磁交換機、および時計について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、前記実施形態では、本発明の磁心および電磁交換機を時計に用いた場合を代表に説明したが、このような場合に限定されない。
また、本発明の磁心、電磁交換機および時計の各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。
また、本発明の磁心、電磁交換機および時計の各部は、前記各実施形態で説明した複数の構成を組み合わせたものでもよい。
【実施例】
【００９５】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．Ｃｏ基金属ガラス合金の磁心の製造および評価
Ｆｅの含有率が２原子％以上かつ６原子％以下、Ｎｉの含有率が４原子％以下、Ｂの含有率が１５原子％以上かつ２０原子％以下、Ｓｉの含有率が８原子％以上かつ１３原子％以下、Ｎｂの含有率が３原子％以下、Ｍｏの含有率が０．１原子％以上かつ１原子％以下、Ｃｒの含有率が２原子％以下、残部がＣｏの組成範囲となるように、（Ｃｏ0.664 Ｆｅ0.0336Ｓｉ0.11Ｂ0.17Ｎｂ0.02）99.7Ｍｏ0.3 の組成からなるＣｏ基金属ガラス合金製の図１５で示す磁心１（以下、本実施形態の磁心１と称する）を、図１７の射出成形装置１００を用いて成形した。
【００９６】
本実施形態の磁心１に対して、示差走査熱量計（ＤＳＣ法）により示差走査熱量測定を行った。そして、測定結果から、結晶化開始温度Ｔｘと、ガラス転移温度Ｔｇとを見積もり、これらの温度の差ΔＴｘ（＝Ｔｘ−Ｔｇ）を算出した。また、液相線温度Ｔｌとガラス転移温度Ｔｇとから換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌを算出した。
【００９７】
次に、本実施形態の磁心１に対して、測定周波数１０Ｈｚにおける最大比透磁率を測定した。
本実施形態の磁心１は、過冷却液体温度域ΔＴｘが４２Ｋと広い範囲であり、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが０．６０２と大きい値を示し、ガラス形成能が高いものとなった。また、本実施形態の磁心１は、１０Ｈｚの低周波数において高い比透磁率を有し、バルク一体成形品であるため占積率は１００％となる。
【００９８】
２．時計の製造および評価（１）
本実施形態の磁心１を用いて、図１６で示す電磁変換機２を製造した。この際、磁心１の巻線部４０の外周には、Ｃｏ基金属ガラス合金中の元素を含む絶縁層（不働態被膜）を形成した。また、電磁変換機２を、図２５の発電機５２０の第１コイルブロック５２２及び第２コイルブロック５２３として図２５の電子制御式機械時計５００（以下、本実施形態の時計５００と称する）を製作した。
【００９９】
そして、本実施形態の時計５００のゼンマイを最後まで巻き上げ、次いで、時計５００の指針が停止するまでの時間を測定した。その結果、従来の時計（本実施形態の磁心１を使用していない時計）の駆動時間は４８時間程度であったが、本実施形態の時計５００は、８４時間の駆動時間を実現した。本実施形態の電磁変換機２を構成する磁心１の巻線部４０は円柱状（横断面形状が円形状）であり、巻線部４０の外周には絶縁テープではなく絶縁層（不働態被膜）が形成されているので、導線４３の巻線効率が向上する。これにより、電磁変換機２（第１コイルブロック５２２及び第２コイルブロック５２３）を構成部材とする発電機５２０の発電効率が向上するので、本実施形態の時計５００の駆動時間の性能を高め得ることが明らかとなった。
【０１００】
３．時計の製造および評価（２）
本実施形態の磁心１ｄを用いて、実施例に係る電磁変換機を製造した。すなわち、図２３に示す第１および第２の磁心６１、６２の巻線部６１ａ、６２ａに、所定の導線（コイル）をそれぞれ巻き付けて実施例に係る電磁変換機を作成した。この実施例に係る電磁変化機の比較評価を行なうために、従来の磁歪のあるアモルファス材料を使用して同じ形状からなる比較用の電磁変換機を作成した。
【０１０１】
その作成した２つの電磁変換機を、図２５の発電機５２０のステーター５２１および継手５２４等としてそれぞれ組み込み、実施例に係る時計と比較例に係る時計をそれぞれ制作した。
そして、これらの２つの時計について、ローターが回転するのに必要なトルクの測定を行なって、図２７に示すような結果を得た。
この例では、最初に実施例に係る時計のトルク測定を行い、図２７の破線ａおよび実線ｂで示すような結果を得た。破線ａは、図２３に示す第１および第２の磁心６１、６２を貫通孔６１ｂ、６１ｃ、６２ｂ、６２ｃを用いてネジで締めつけるときのネジ締めトルクが１０ｇｃｍのときであり、破線ｂはそのトルクが２００ｇｃｍのときである。
【０１０２】
次に、比較例に係る時計のトルク測定を行い、図２７の破線ｃおよび実線ｄで示すような結果を得た。破線ｃは、そのネジ締めトルクが１０ｇｃｍのときであり、破線ｄはそのネジ締めトルクが２００ｇｃｍのときである。
なお、このトルク測定時には、発電機５２０の周波数は８Ｈｚで駆動されている。
図２７の結果によれば、比較例の時計では、ネジ締めトルクが増加することにより、ローターの回転に必要なトルクが著しく増加し、トルク特性が大幅に低下することがわかる。これに対して、実施例の時計では、比較例の時計に比べて回転に必要なトルクを小さくできる上に、ネジ締めトルクが増加しても、ローターの回転に必要なトルクが殆ど変化せずに、良好なトルク特性が得られる。
このように、実施例に係る時計によれば、ローターの磁心として本発明のＣｏ基金属ガラス合金を使用しているので、ローターの固定に必要なトルクでネジ締めしてローターを固定しても、ローターの応力によって磁気特性が低下せず良好である。
【符号の説明】
【０１０３】
１、１ａ〜１ｄ…磁心、２…電磁変換機、４０…巻線部、４１…コイル枠、４２……接続部、４３…導線（コイル）、４５…中空円板、４６…接着剤、５０…リング、５４…重り、６１、６２…磁心、６５…積層板、１００…射出成形装置、１０１…装置本体、１０２…スリーブ、１０３…誘導コイル、１０４…ピストン、１１０…成形型、１１１…キャビティ、１１２…流路（ゲート）、２００…射出成形装置、２０１…成形型、２０２…キャビティ、２０３…ノズル、２０４…流路（ゲート）、５００……時計、５０１…香箱車、５０４…角穴車、５０４ａ…コハゼ、５０６…二番車、５０７…三番車、５０８…秒針車、５０９…四十四番車（中間車）、５１０…四番車、５１１…五番車、５１２…六番車、５１３…ローター、５２０…発電機、５２１…ステーター、５２１ａ…配置穴、５２２…第１コイルブロック、５２２ａ，５２３ａ…磁心、５２３…第２コイルブロック、５２４…継手、５３０…巻真、５３１…キチ車、５３２…丸穴車、５３３…角穴中間車、５３４…つづみ車、５３５…小鉄車、５３６…日の裏中間車、５３７…日の裏車、５３８…制御レバー、６００…時計、６８１…地板、６８２，６８２Ａ，６８２Ｂ…ステッピングモータ、６８３…電池（駆動源）、６８３…電池押さえ、６８４…ＣＰＵ（制御手段）、６８５…回路ブロック、６８５…水晶振動子、６８６…巻真、６８７…受信用ＩＣ、６９０…電波受信用アンテナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎｂ、ＭｏおよびＣｒを含む高透磁率のＣｏ基金属ガラス合金であって、
Ｆｅの含有率が２原子％以上かつ６原子％以下、
Ｎｉの含有率が４原子％以下、
Ｂの含有率が１５原子％以上かつ２０原子％以下、
Ｓｉの含有率が８原子％以上かつ１３原子％以下、
Ｎｂの含有率が３原子％以下、
Ｍｏの含有率が０．１原子％以上かつ１原子％以下、
Ｃｒの含有率が２原子％以下、
残部がＣｏであり、
かつ、ＣｏとＦｅの含有比率がＣｏ：Ｆｅ＝９５．２：４．８であり、前記含有比率を示すＣｏとＦｅの各値の許容範囲がそれぞれ±０．３以内であることを特徴とするＣｏ基金属ガラス合金。
【請求項２】
ＣｏおよびＦｅを合わせた含有率が６８原子％以上かつ７１原子％以下であることを特徴とする請求項１記載のＣｏ基金属ガラス合金。
【請求項３】
Ｓｉの含有率が１０原子％以上かつ１１原子％以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のＣｏ基金属ガラス合金。
【請求項４】
Ｍｏの含有率が０．２原子％以上かつ０．３５原子％以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のＣｏ基金属ガラス合金。
【請求項５】
当該Ｃｏ基金属ガラス合金の結晶化開始温度をＴｘ［Ｋ］とし、ガラス転移温度をＴｇ［Ｋ］とし、合金の液相線温度をＴｌ［Ｋ］としたとき、Ｔｘ−Ｔｇで定義される過冷却液体温度域△Ｔｘが３０Ｋ以上であり、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが０．５８以上であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のＣｏ基金属ガラス合金。
【請求項６】
測定周波数１０Ｈｚにおける最大透磁率が８０，０００以上であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のＣｏ基金属ガラス合金。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載のＣｏ基金属ガラス合金で構成されていることを特徴とする磁心。
【請求項８】
前記Ｃｏ基金属ガラス合金で構成された粉末を成形してなる成形体、または、該成形体を焼結してなる焼結体で構成されることを特徴とする請求項７に記載の磁心。
【請求項９】
前記焼結は、放電プラズマ焼結により行われることを特徴とする請求項８に記載の磁心。
【請求項１０】
前記Ｃｏ基金属ガラス合金の溶融物を鋳造成形してなることを特徴とする請求項７に記載の磁心。
【請求項１１】
請求項７乃至１０の何れか１項に記載の磁心と、当該磁心の外周に巻き回されるコイルとを有することを特徴とする電磁変換機。
【請求項１２】
前記コイルと接触する前記磁心の巻線部の断面形状を円形状とすることを特徴とする請求項１１記載の電磁変換機。
【請求項１３】
前記磁心の前記コイルと接触する表面に、不働態被膜を形成することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の電磁変換機。
【請求項１４】
請求項１１乃至１３の何れか１項に記載の電磁変換機を備えたことを特徴とする時計。
【請求項１】
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎｂ、ＭｏおよびＣｒを含む高透磁率のＣｏ基金属ガラス合金であって、
Ｆｅの含有率が２原子％以上かつ６原子％以下、
Ｎｉの含有率が４原子％以下、
Ｂの含有率が１５原子％以上かつ２０原子％以下、
Ｓｉの含有率が８原子％以上かつ１３原子％以下、
Ｎｂの含有率が３原子％以下、
Ｍｏの含有率が０．１原子％以上かつ１原子％以下、
Ｃｒの含有率が２原子％以下、
残部がＣｏであり、
かつ、ＣｏとＦｅの含有比率がＣｏ：Ｆｅ＝９５．２：４．８であり、前記含有比率を示すＣｏとＦｅの各値の許容範囲がそれぞれ±０．３以内であることを特徴とするＣｏ基金属ガラス合金。
【請求項２】
ＣｏおよびＦｅを合わせた含有率が６８原子％以上かつ７１原子％以下であることを特徴とする請求項１記載のＣｏ基金属ガラス合金。
【請求項３】
Ｓｉの含有率が１０原子％以上かつ１１原子％以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のＣｏ基金属ガラス合金。
【請求項４】
Ｍｏの含有率が０．２原子％以上かつ０．３５原子％以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のＣｏ基金属ガラス合金。
【請求項５】
当該Ｃｏ基金属ガラス合金の結晶化開始温度をＴｘ［Ｋ］とし、ガラス転移温度をＴｇ［Ｋ］とし、合金の液相線温度をＴｌ［Ｋ］としたとき、Ｔｘ−Ｔｇで定義される過冷却液体温度域△Ｔｘが３０Ｋ以上であり、換算ガラス化温度Ｔｇ／Ｔｌが０．５８以上であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のＣｏ基金属ガラス合金。
【請求項６】
測定周波数１０Ｈｚにおける最大透磁率が８０，０００以上であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のＣｏ基金属ガラス合金。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載のＣｏ基金属ガラス合金で構成されていることを特徴とする磁心。
【請求項８】
前記Ｃｏ基金属ガラス合金で構成された粉末を成形してなる成形体、または、該成形体を焼結してなる焼結体で構成されることを特徴とする請求項７に記載の磁心。
【請求項９】
前記焼結は、放電プラズマ焼結により行われることを特徴とする請求項８に記載の磁心。
【請求項１０】
前記Ｃｏ基金属ガラス合金の溶融物を鋳造成形してなることを特徴とする請求項７に記載の磁心。
【請求項１１】
請求項７乃至１０の何れか１項に記載の磁心と、当該磁心の外周に巻き回されるコイルとを有することを特徴とする電磁変換機。
【請求項１２】
前記コイルと接触する前記磁心の巻線部の断面形状を円形状とすることを特徴とする請求項１１記載の電磁変換機。
【請求項１３】
前記磁心の前記コイルと接触する表面に、不働態被膜を形成することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の電磁変換機。
【請求項１４】
請求項１１乃至１３の何れか１項に記載の電磁変換機を備えたことを特徴とする時計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１１−２３１３５１（Ｐ２０１１−２３１３５１Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１００６２５（Ｐ２０１０−１００６２５）
【出願日】平成２２年４月２６日（２０１０．４．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２６日（２０１０．４．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
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