JP3532391B2

JP3532391B2 - 積層磁心

Info

Publication number: JP3532391B2
Application number: JP23307097A
Authority: JP
Inventors: 寿人小柴; 彰宏牧野; 明久井上
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 2004-05-31
Anticipated expiration: 2017-08-28
Also published as: JPH1174110A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トランス、チョー
クコイル、磁気センサ等に利用される軟磁性金属ガラス
合金を備えた積層磁心に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、トランスやチョークコイル、磁気
センサなどの磁心材料として、５０％Ｎｉ−Ｆｅパーマ
ロイ磁心や、８０％Ｎｉ−Ｆｅパーマロイ磁心、ケイ素
鋼が用いられてきた。しかし、これらの磁性材料からな
る磁心は、比較的コアロスが大きく、数１０ｋＨｚ以上
の周波数帯域では磁心の温度上昇が激しく、使用が困難
であるという課題があった。

【０００３】そこで最近では、コアロスが小さく角形比
が高いＣｏ基アモルファス合金の薄帯、若しくは飽和磁
束密度と最大透磁率が高いＦｅ基アモルファス合金の薄
帯を、トロイダル状に巻回してなる磁心本体や、所定の
形状に打ち抜いたものを積層してなる磁心本体を備えた
積層磁心が、トランス、チョークコイル、磁気センサ等
に用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば、厚
さが２０μｍの上述の薄帯を巻回、若しくは積層する
と、薄帯の表面の凹凸のために、隣り合う薄帯の間に３
μｍ程度の隙間が生じる。磁心本体の体積に対する薄帯
の占める体積を占積率と称し、このときの占積率を計算
すると、２０（μｍ）／（２０＋３（μｍ））×１００＝８７％となり、磁心本体に占める隙間の体積が大きく、磁心を
小型化することができないという課題があった。

【０００５】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、コアロスが小さく、小型化が可能
な積層磁心を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、以下の構成を採用した。本発明の積層
磁心は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの１種または２種以上
の元素を主成分とし、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、
Ｔｉ、Ｖのうちの１種または２種以上の元素とＢを含
み、ΔＴｘ＝Ｔｘ−Ｔｇ（式中、Ｔｘは結晶化開始温
度、Ｔｇはガラス遷移温度を示す）の式で表される過冷
却液体の温度間隔ΔＴｘが６０Ｋ以上であって、下記の
組成で表される軟磁性金属ガラス合金の薄帯が、トロイ
ダル状に巻回されてなる磁心本体を備えることを特徴と
する。（Ｆｅ _{１−ａ−ｂ}Ｃｏ _ａＮｉ _ｂ） _{１００−ｘ−ｙ}Ｍ _ｘＢ
_ｙ但し、０．０４２≦ａ≦０．２９、０．０４２≦ｂ≦
０．１ or ０．４３、５原子％≦ｘ≦２０原子％、１０原
子％≦ｙ≦２２原子％であり、ＭはＺｒ、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｈｆ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｖのうちの１種または２種以上から
なる元素である。

【０００７】また、本発明の積層磁心は、Ｆｅ、Ｃｏ、
Ｎｉのうちの１種または２種以上の元素を主成分とし、
Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｖのうちの１種
または２種以上の元素とＢを含み、ΔＴｘ＝Ｔｘ−Ｔｇ
（式中、Ｔｘは結晶化開始温度、Ｔｇはガラス遷移温度
を示す）の式で表される過冷却液体の温度間隔ΔＴｘが
６０Ｋ以上であって、下記の組成で表される軟磁性金属
ガラス合金の薄帯が、トロイダル状に巻回されてなる磁
心本体を備えることを特徴とする。（Ｆｅ _{１−ａ−ｂ}Ｃｏ _ａＮｉ _ｂ） _{１００−ｘ−ｙ}Ｍ _ｘＢ
_ｙＴ _ｚ但し、０．０４２≦ａ≦０．２９、０．０４２≦ｂ≦
０．１ or ０．４３、５原子％≦ｘ≦２０原子％、１０原
子％≦ｙ≦２２原子％、０原子％≦ｚ≦５原子％であ
り、ＭはＺｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｖのう
ちの１種または２種以上からなる元素、ＴはＣｒ、Ｗ、
Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、Ｃ、Ｐのうちの１種または２種以上からなる元素で
ある。

【０００８】また、本発明の積層磁心は、先に記載の積
層磁心であって、先に記載の軟磁性金属ガラス合金の薄
帯が積層されてなる磁心本体を備えることを特徴とす
る。また、本発明において、前記組成に対してＺｒを必
ず含んでいても良い。

【０００９】次に、本発明の積層磁心は、前記元素Ｍが
（Ｍ'_1-cＭ"_c）で表され、Ｍ'はＺｒとＨｆのうちの１
種または２種であり、Ｍ"はＮｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、
Ｖのうちの１種または２種以上からなる元素であり、０
≦ｃ≦０.６であることを特徴とするものでも良い。更
に、前記軟磁性金属ガラス合金の前記組成において、ｃ
が０.２≦ｃ≦０.４の範囲であることを特徴とするもの
でも良く、前記ｃが０≦ｃ≦０.２の範囲であることを
特徴としても良い。更に、本発明の積層磁心は、前記軟
磁性金属ガラス合金の前記組成において、ａが０.０４
２≦ａ≦０.２５、ｂが０.０４２≦ｂ≦０.１であるこ
とを特徴としても良い。本発明の積層磁心は、前記軟磁
性金属ガラス合金に４２７〜６２７℃で熱処理が施され
てなることを特徴とするものでも良い。更に、前記軟磁
性金属ガラス合金の前記組成において元素Ｂの５０％以
下をＣで置換しても良い。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。本発明に係る積層磁心は、例えば
円環形状で実現される。このような円環形状の積層磁心
は、後述する軟磁性金属ガラス合金薄帯を液体急冷法で
製造した後、軟磁性合金薄帯をトロイダル状に巻回して
磁心本体を形成するか、または、軟磁性合金薄帯をプレ
ス打ち抜きしてリングを得、このリングを必要枚数積層
して磁心本体を構成し、これら磁心本体を例えばエポキ
シ系の樹脂で樹脂被覆するか樹脂ケースに封入して絶縁
保護することにより、積層磁心が得られる。

【００１１】また、ＥＩコア型の積層磁心を実現するた
めには、前記軟磁性金属ガラス合金薄帯をＥ型あるいは
Ｉ型になるようにプレス打ち抜きしてＥ型の薄片とＩ型
の薄片を複数枚作成した後、Ｅ型の薄片同士あるいはＩ
型の薄片同士を積層してＥ型コアとＩ型コアとを作成
し、それらを接合することで磁心本体を形成する。この
ような磁心本体を、例えばエポキシ系の樹脂で必要部分
を樹脂被覆するか樹脂ケースに封入して必要部分を絶縁
保護することにより、ＥＩコア型の積層磁心が得られ
る。

【００１２】図１は、円環形状の積層磁心の一例を示す
もので、この積層磁心１は、樹脂製の中空円環状の磁心
本体収納ケース２の内部に、後述する軟磁性金属ガラス
合金からなる薄帯３をトロイダル状に巻回してなる磁心
本体４が収納されてなる。磁心本体収納ケース２は、例
えばポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタレート
樹脂等の樹脂を好ましく用いて形成される。また、磁心
本体収納ケース２の底面２ａ上の２カ所には、磁心本体
４と磁心本体収納ケース２とを安定して固定するための
接着部材５が塗布されている。接着部材を塗布する位置
の数は２〜４カ所の範囲とするのが好ましい。接着部材
５としては、エポキシ樹脂、シリコンゴム等が用いられ
る。

【００１３】図２は、円環形状の積層磁心の別の例を示
すもので、この積層磁心１１は、樹脂製の中空円環状の
磁心本体下ケース１２の内部に、後述する軟磁性金属ガ
ラス合金からなる薄帯３から打ち抜いて得たリングを積
層してなる磁心本体１３を収納し、磁心本体上蓋１４を
磁心本体下ケース１２に嵌合することにより得られる。
磁心本体下ケース１２と磁心本体上蓋１４とは、例えば
ポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂
等の樹脂を好ましく用いて形成される。

【００１４】従来からＦｅ系の合金として、Ｆｅ−Ｐ−
Ｃ系、Ｆｅ−Ｐ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｓｉ系等の組成の
ものがガラス遷移を起こすものとして知られているが、
これらの合金の過冷却液体領域の温度幅ΔＴｘが極めて
小さく、実際的に金属ガラス合金として構成することは
できない。これに対して、本発明に係る軟磁性金属ガラ
ス合金は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの１種または２種以上の元
素を主成分とし、ΔＴｘ＝Ｔｘ−Ｔｇ（式中、Ｔｘは結
晶化開始温度、Ｔｇはガラス遷移温度を示す）の式で表
される過冷却液体領域の温度幅ΔＴｘが２０Ｋ以上、組
成によっては２５〜６０Ｋ以上という顕著な温度間隔を
示すので、徐冷による成形が可能となり、比較的肉厚の
リボン状や線状の成形体を作成することが可能となる。

【００１５】占積率を増加するには、積層磁心１、１１
に用いるアモルファス合金の薄帯の厚さを大きくすれば
良い。従来のアモルファス合金は、上述のように過冷却
液体領域の温度幅ΔＴｘが極めて小さいので、液体急冷
法により所定の組成の合金溶湯を急速冷却して薄帯を製
造する場合において、軟磁気特性を低下させないために
は薄帯の厚さを５０μｍ以下にする必要があり、占積率
の向上には限界があった。本発明に係る軟磁性金属ガラ
ス合金は、板厚が１００〜２００μｍ程度の薄帯を得る
ことが可能であり、このような薄帯を巻回または積層し
て得られた磁心本体４、１３は占積率が高くなり、部品
の小型化が可能である。また、比抵抗が高いので同じ板
厚の薄帯を用いた場合には、従来のアモルファス合金に
比べてコアロスを小さくすることが可能となる。

【００１６】本発明に係る軟磁性金属ガラス合金の１つ
は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの１種又は２種以上を主成
分とし、これにＺｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｔｉ、
Ｖのうちの１種または２種以上とＢを所定量添加した成
分系で実現される。本発明に係る軟磁性金属ガラス合金
の１つは、一般式においては、（Ｆｅ_1-a-bＣｏ_aＮｉ_b）_100-x-yＭ_xＢ_y で表記することができ、この一般式において、０≦ａ≦
０.２９、０≦ｂ≦０.４３、５原子％≦x≦２０原子
％、１０原子％≦y≦２２原子％なる関係が好ましく、
ＭはＺｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｖのうちの
１種又は２種以上からなる元素である。更に前記の成分
系において、ΔＴx＝Ｔx−Ｔg（ただしＴxは、結晶化開
始温度、Ｔgはガラス遷移温度を示す。）の式で表され
る過冷却液体領域の温度間隔ΔＴxが２０Ｋ以上である
ことを必要とする。前記の組成系において、Ｚｒまたは
Ｈｆを必ず含み、ΔＴxが２５Ｋ以上であることが好ま
しい。また、前記の組成系において、ΔＴxが６０Ｋ以
上であることがより好ましい。更に、前記（Ｆｅ
_1-a-bＣｏ_aＮｉ_b）_100-x-yＭ_xＢ_yなる組成式において
０.０４２≦ａ≦０.２９、０.０４２≦ｂ≦０.４３の関
係にされてなることが好ましい。

【００１７】次に本発明に係る他の軟磁性金属ガラス合
金は、一般式においては、（Ｆｅ_1-a-bＣｏ_aＮｉ_b）
_100-x-y-zＭ_xＢ_yＴ_zで表記され、この一般式において、
０≦ａ≦０.２９、０≦ｂ≦０.４３、５原子％≦x≦２
０原子％、１０原子％≦y≦２２原子％、０原子％≦z≦
５原子％であり、ＭはＺｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、
Ｔｉ、Ｖのうちの１種又は２種以上からなる元素、Ｔは
Ｃｒ、Ｗ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａ
ｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃ、Ｐのうちの１種又は２種以上の元
素である。また、本発明は、前記（Ｆｅ_1-a-bＣｏ_aＮ
ｉ_b）₁₀₀ _-x-y-zＭ_xＢ_yＴ_zなる組成式において０.０４
２≦ａ≦０.２９、０.０４２≦ｂ≦０.４３の関係にさ
れてなるものでも良い。

【００１８】次に、前記元素Ｍが（Ｍ'_1-cＭ"_c）で表さ
れ、Ｍ'はＺｒとＨｆのうちの１種または２種であり、
Ｍ"はＮｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｖのうちの１種または
２種以上からなる元素であり、０≦ｃ≦０.６であるこ
とを特徴とするものでも良い。更に、前記組成において
ｃが０.２≦ｃ≦０.４の範囲であることを特徴とするも
のでも良く、前記ｃが０≦ｃ≦０.２の範囲であること
を特徴としても良い。更に本発明において、０.０４２
≦ａ≦０.２５、０.０４２≦ｂ≦０.１であることを特
徴としても良い。本発明において、軟磁性金属ガラス合
金に４２７℃（７００Ｋ）〜６２７℃（９００Ｋ）で熱
処理が施されてなることを特徴とするものでも良い。こ
の範囲の温度で熱処理がなされたものは、高い透磁率を
示す。

【００１９】「組成限定理由」本発明組成系において、
主成分であるＦｅとＣｏとＮｉは、磁性を担う元素であ
り、高い飽和磁束密度と優れた軟磁気特性を得るために
重要である。また、Ｆｅを多く含む成分系においてΔＴ
xが大きくなり易く、Ｆｅを多く含む成分系においてＣ
ｏ含有量とＮｉ含有量を適正な値とすることで、ΔＴx
の値を６０Ｋ以上にすることができる。具体的には、５
０Ｋ〜６０ＫのΔＴxを確実に得るためには、Ｃｏの組
成比を示すａの値を０≦ａ≦０.２９、Ｎｉの組成比を
示すｂの値を０≦ｂ≦０.４３の範囲、６０Ｋ以上のΔ
Ｔxを確実に得るためには、Ｃｏの組成比を示すａの値
を０.０４２≦ａ≦０.２９、Ｎｉの組成比を示すｂの値
を０.０４２≦ｂ≦０.４３の範囲とすることが好まし
い。また、前記の範囲内において、良好な軟磁気特性を
得るためには、Ｃｏの組成比を示すａの値を０.０４２
≦ａ≦０.２５の範囲とすることが好ましく、高い飽和
磁束密度を得るためには、Ｎｉの組成比を示すｂの値を
０.０４２≦ｂ≦０.１の範囲とすることがより好まし
い。

【００２０】ＭはＺｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｔ
ｉ、Ｖのうちの１種又は２種以上からなる元素である。
これらはアモルファスを生成させるために有効な元素で
あり、５原子％以上、２０原子％以下の範囲であると良
い。更に、高い磁気特性を得るためには、より好ましく
は５原子％以上、１５原子％以下にすると良い。これら
元素Ｍのうち、特にＺｒとＨｆが有効である。Ｚｒまた
はＨｆは、その一部をＮｂ等の元素と置換することがで
きるが、置換する場合の組成比ｃは、０≦ｃ≦０.６の
範囲であると、高いΔＴxを得ることができるが、特に
ΔＴxを８０以上とするには０.２≦ｃ≦０.４の範囲が
好ましい。

【００２１】Ｂは、高いアモルファス形成能があり、本
発明では１０原子％以上、２２原子％以下の範囲で添加
する。この範囲を外れると、Ｂが１０原子％未満である
と、ΔＴx が消滅するために好ましくなく、２２原子％
よりも大きくなると脆くなるために好ましくない。より
高いアモルファス形成能と良好な磁気特性を得るために
は、１６原子％以上、２０原子％以下とすることがより
好ましい。

【００２２】前記の組成系に更に、Ｔで示される、Ｃ
ｒ、Ｗ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｌ、
Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃ、Ｐのうちの１種又は２種以上の元素を
添加することもできる。本発明ではこれらの元素を０原
子％以上、５原子％以下の範囲で添加することができ
る。これらの元素は主に耐食性を向上させる目的で添加
するもので、この範囲を外れると、軟磁気特性が低下す
る。また、この範囲を外れるとアモルファス形成能が劣
化するために好ましくない。

【００２３】本発明に係る軟磁性金属ガラス合金の薄帯
３の製造方法は、例えば、各成分の元素単体粉末を用意
し、前記組成範囲になるようにこれらの元素単体粉末を
混合し、次いでこの混合粉末をＡｒガス等の不活性ガス
雰囲気中において、るつぼ等の溶解装置で溶解して所定
組成の合金溶湯を得、この合金溶湯を単ロール法を用い
て急冷することで、軟磁性金属ガラス合金の薄帯を得る
ことができる。単ロール法とは、回転している金属ロー
ルに溶湯を吹き付けて急冷し、溶湯を冷却した薄帯状の
金属ガラスを得る方法である。

【００２４】上述の積層磁心１、１１は、ΔＴ_x＝Ｔ_x−
Ｔ_g（ただしＴ_xは結晶化開始温度、Ｔ_gはガラス遷移温
度を示す。）の式で表される過冷却液体の温度間隔ΔＴ
_xが２０Ｋ以上である軟磁性金属ガラス合金の薄帯が、
トロイダル状に巻回されてなる磁心本体４若しくは積層
されてなる磁心本体１３を備えているので、板厚の厚い
薄帯から積層磁心を作成することが可能となり、積層磁
心１、１１の占積率を増加させることができるので、コ
アロスを低くするとともに、小型化を図ることができ
る。

【００２５】また、上述の軟磁性金属ガラス合金は、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの１種または２種以上を主成分と
し、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｖのうちの
１種または２種以上の元素とＢを含み、過冷却液体の温
度間隔ΔＴｘを大きくすることができるので、板厚の大
きい薄帯から積層磁心１、１１を作成することが可能と
なり、積層磁心１、１１の占積率を向上させ、コアロス
を小さくできる。

【００２６】本発明の積層磁心１、１１は、過冷却液体
の温度間隔ΔＴｘが６０Ｋ以上であり、その組成が以下
の式で表されるものであり、透磁率が高く、保磁力が小
さく、飽和磁束密度が高く、軟磁気特性に優れた軟磁性
金属ガラス合金からなる磁心本体４、１３を備えている
ので、コアロスを小さくすることができる。（Ｆｅ_1-a-bＣｏ_aＮｉ_b）_100-x-yＭ_xＢ_y 但し、０≦ａ≦０．２９、０≦ｂ≦０．４３、５原子％
≦ｘ≦２０原子％、１０原子％≦ｙ≦２２原子％であ
り、ＭはＺｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｖのう
ちの１種または２種以上からなる元素である。または、（Ｆｅ_1-a-bＣｏ_aＮｉ_b）_100-x-y-zＭ_xＢ_yＴ_z 但し、０≦ａ≦０．２９、０≦ｂ≦０．４３、５原子％
≦ｘ≦２０原子％、１０原子％≦ｙ≦２２原子％、０原
子％≦ｚ≦５原子％であり、ＭはＺｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈ
ｆ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｖのうちの１種または２種以上からな
る元素、ＴはＣｒ、Ｗ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉ
ｒ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃ、Ｐのうちの１種また
は２種以上からなる元素である。

【００２７】

【実施例】

（実施例１）ＦｅとＣｏとＮｉとＺｒの単体純金属と純
ボロン結晶をＡｒガス雰囲気中において混合しアーク溶
解して母合金を製造した。次に、この母合金をルツボで
溶解し、アルゴンガス雰囲気中において４０ｍ／Ｓで回
転している銅ロールにルツボ下端の０.４ｍｍ径のノズ
ルから射出圧力０.３９×１０⁵Ｐａで吹き出して急冷す
る単ロール法を実施することにより、幅０.４〜１ｍ
ｍ、厚さ１３〜２２μｍの金属ガラス合金薄帯の試料を
製造した。得られた試料は、示差走査熱量測定（ＤＳ
Ｃ）により分析した。

【００２８】図３には、各々Ｆｅ₆₀Ｃｏ₃Ｎｉ₇Ｚｒ₁₀Ｂ
₂₀、Ｆｅ₅₆Ｃｏ₇Ｎｉ₇Ｚｒ₁₀Ｂ₂₀、Ｆｅ₄₉Ｃｏ₁₄Ｎｉ₇
Ｚｒ₁₀Ｂ₂₀、Ｆｅ₄₆Ｃｏ₁₇Ｎｉ₇Ｚｒ₁₀Ｂ₂₀なる組成の
金属ガラス合金薄帯試料のＤＳＣ曲線を示す。これらの
いずれの試料においても、温度を上昇させてゆくことで
広い過冷却液体領域が存在することを確認でき、その過
冷却液体領域を超えて加熱することで結晶化することが
明らかになった。過冷却液体領域の温度間隔ΔＴxは、
ΔＴx＝Ｔx−Ｔgの式で表されるが、図３に示すＴx−Ｔ
gの値はいずれの試料でも６０Ｋを超え、６４〜６８Ｋ
の範囲になっている。過冷却液体領域を示す実質的な平
衡状態は、発熱ピークによる結晶化を示す温度より少し
低い５９６℃（８６９Ｋ）〜６３２℃（９０５Ｋ）の広
い範囲で得られた。

【００２９】図４は（Ｆｅ_1-a-bＣｏ_aＮｉ_b）₇₀Ｚｒ₁₀
Ｂ₂₀なる組成系におけるΔＴx（＝Ｔx−Ｔg）の値に対
するＦｅとＣｏとＮｉのそれぞれの含有量依存性を示す
三角組成図である。図４に示す結果から明らかなよう
に、（Ｆｅ_1-a-bＣｏ_aＮｉ_b）₇₀Ｚｒ₁₀Ｂ₂₀なる組成系
の全ての範囲においてΔＴxの値は２５Ｋを超えてい
る。また、Ｔgの値に関し、Ｃｏを７原子％程度から５
０原子％程度の範囲で増加させることでＴgが単調に増
加することも明らかになった。一方、ΔＴxに関し、図
５に示すようにＦｅを多く含む組成系において大きな値
になっていることがわかり、ΔＴxを６０Ｋ以上にする
には、Ｃｏ含有量を３原子％以上、２０原子％以下、Ｎ
ｉ含有量を３原子％以上、３０原子％以下にすることが
好ましいことがわかる。なお、（Ｆｅ_1-a-bＣｏ_aＮ
ｉ_b）₇₀Ｚｒ₁₀Ｂ₂₀なる組成式においてＣｏ含有量を３
原子％以上にするには、（Ｆｅ_1-a-bＣｏ_aＮｉ_b）を７
０原子％とするので、Ｃｏの組成比ａが０.０４２以
上、Ｃｏ含有量を２０原子％以下にするには、Ｃｏの組
成比ａが０.２９以下となる。また、同様にＮｉ含有量
を３原子％以上にするにはＮｉの組成比ｂが０.０４２
以上、３０原子％以下にするには、Ｎｉの組成比ｂが
０.４３以下となる。

【００３０】（実施例２）ＦｅとＣｏとＮｉとＺｒの単
体純金属と純ボロン結晶をＡｒガス雰囲気中において混
合しアーク溶解してＦｅ₅₆Ｃｏ₇Ｎｉ₇Ｚｒ₄Ｎｂ₆Ｂ₂₀な
る組成の母合金を製造した。次に、この母合金をルツボ
で溶解し、アルゴンガス雰囲気中において回転している
銅ロールに合金溶湯を吹き出して急冷する単ロール法を
実施することにより、金属ガラス合金薄帯の試料を製造
した。このとき、るつぼのノズル径、ノズル先端とロー
ル表面との距離（ギャップ）、ロールの回転数、射出圧
力及び雰囲気圧力等を適当に調整することにより、板厚
が２０〜１９５μｍの合金薄帯が得られた。各々の試料
について、Ｘ線回折により分析を行った。結果を図５に
示す。図５から、いずれの試料についても２θ＝３８〜
５２゜にハローなパターンを有しており、アモルファス
単相組織を有していることがわかる。

【００３１】（実施例３）原子組成比が、Ｆｅ₅₆Ｃｏ₇
Ｎｉ₇Ｚｒ_10-xＮｂ_xＢ₂₀（x＝０,２,４,６,８,１０原子
％）であること以外は実施例１と同様にして、金属ガラ
ス合金薄帯の試料を製造した。次に、得られた試料を、
５２７℃（８００Ｋ）の温度で５分間の熱処理を行っ
た。図６には、作製した試料の飽和磁束密度（Ｂｓ）、
保磁力（Ｈｃ）、１ｋＨｚにける透磁率（μe）、磁歪
（λｓ）のＮｂ含有量依存性を示す。飽和磁束密度（Ｂ
ｓ）は、急冷状態および熱処理後の試料ともに、Ｎｂを
添加するに従い低下し、Ｎｂを含まない試料が０.９
（Ｔ）以上、Ｎｂを２原子％含む試料では約０.７５
（Ｔ）であった。透磁率（μe）の値は、急冷状態の試
料にあっては、Ｎｂを含まない試料が５０３１、Ｎｂを
２原子％含む試料が２２２８であり、Ｎｂを１０原子％
含む試料においては９０６に低下した。しかし、熱処理
を施すことにより透磁率（μe）は格段に向上し、特に
Ｎｂを２原子％含む試料においては、２５０００程度の
透磁率（μe）を得ることができる。保磁力（Ｈｃ）に
関し、急冷状態の試料にあっては、Ｎｂを含まない試料
とＮｂを２原子％含む試料はいずれも５０Ａ／ｍ（＝
０.６２５Ｏｅ）と低い値であった。特にＮｂが２原子
％以下の試料は、５Ａ／ｍ（＝０.０６２５Ｏｅ）と非
常に良好な値を示している。熱処理を施すと、Ｎｂを４
原子％以上含む試料においても優れた保磁力（Ｈｃ）を
得ることが可能となる。以上のように、この系の合金試
料にあっては、良好な軟磁気特性を得るためには、Ｎｂ
は０以上、２原子％以下の範囲がより好ましいことがわ
かる。従って、飽和磁束密度が大きく、保磁力が小さ
く、更に透磁率が高い軟磁性金属ガラス合金を備えた積
層磁心を得ることが可能となり、この積層磁心を用いて
トランスを作製した場合には、コアロスが小さく、電力
伝達効率に優れたトランスを得ることが可能となる。

【００３２】（実施例４）実施例１と同様にして、Ｆｅ
₅₆Ｃｏ₇Ｎｉ₇Ｚｒ₄Ｎｂ₆Ｂ₂₀なる組成で、種々の板厚で
ある金属ガラス合金の薄帯を得た。次に、上述の各々の
薄帯を、リング状に打ち抜いて必要枚数を積層し、各層
の絶縁と固定のために層間にエポキシまたはポリイミド
の樹脂を含浸した後に、図２に示すような外径１２ｍ
ｍ、内径４ｍｍ、厚さ５ｍｍの円環状の積層磁心を作成
した。

【００３３】図７には、上述のようにして得られた積層
磁心の薄帯の板厚と占積率との関係を示す。占積率の測
定は、積層磁心の断面を顕微鏡にて観察することにより
求めた。図７に示すように、占積率は板厚の増加と共に
向上し、１００μｍをこえると占積率が９７％以上とほ
ぼ一定になる。本発明に係る軟磁性金属ガラス合金から
なる積層磁心は、薄帯の板厚が１００μｍを超えたもの
であっても、上述のように軟磁気特性が劣化することが
ないので、コアロスが小さい積層磁心が得られる。一
方、Ｆｅ₇₈Ｓｉ₉Ｂ₁₃なる従来公知のアモルファス合金
は、板厚が２０μｍ程度のものしか得られないために、
この場合の占積率は８７％と低くなる。従来のアモルフ
ァス合金は、過冷却液体領域の温度幅ΔＴｘが小さいの
で、液体急冷法により所定の組成の合金溶湯を急速冷却
して薄帯を製造する場合において、軟磁気特性を低下さ
せないためには薄帯の厚さを５０μｍ以下にする必要が
あり、この板厚を超えると軟磁気特性が劣化するので、
占積率の増加と軟磁気特性の向上を同時に実現すること
ができず、コアロスの小さい積層磁心を得ることができ
ない。

【００３４】（実施例５）実施例１と同様にして、厚さ
２０μｍのＦｅ₅₆Ｃｏ₇Ｎｉ₇Ｚｒ₈Ｎｂ₂Ｂ₂₀、厚さ２０
μｍのＦｅ₆₂Ｃｏ₇Ｎｉ₇Ｚｒ₈Ｎｂ₂Ｂ₁₄なる組成の金属
ガラス合金の薄帯を得た後に、実施例４のようにリング
状に打ち抜いて積層し、これらの薄帯を５２７℃（８０
０Ｋ）の温度で５分間熱処理した。次に、これらの薄帯
から、実施例４と同様にポリイミド樹脂に含浸して積層
磁心を得た。図８及び図９に、これらの積層磁心の動作
磁束密度（Ｂm）とコアロスとの関係を示す。更に、ケ
イ素鋼（Ｓｉ６．５％）を用いて作製した積層磁心のコ
アロスの結果を比較例として図８及び図９に同時に示
す。また、図８及び図９では、同様な処置を施した３つ
の試料の結果を示している。図８及び図９より、本発明
に係る積層磁心は、比較例の積層磁心よりもコアロスが
小さいことがわかる。

【００３５】なお、この発明は、以上の例によって何ら
限定されるものではなく、その組成、製造方法、熱処理
条件、形状等について様々な態様が可能であることは勿
論である。

【００３６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
積層磁心は、ΔＴ_ｘ＝Ｔ_ｘ−Ｔ_ｇ（ただしＴ_ｘは結晶化
開始温度、Ｔ_ｇはガラス遷移温度を示す。）の式で表さ
れる過冷却液体の温度間隔ΔＴ_ｘが２０Ｋ以上、好まし
くは６０Ｋ以上である軟磁性金属ガラス合金の薄帯が、
トロイダル状に巻回されてなる磁心本体若しくは積層さ
れてなる磁心本体を備えているので、板厚の厚い薄帯か
ら積層磁心を作成することが可能となり、占積率を増加
させることができるので、コアロスを低くするととも
に、小型化を図ることができる。

【００３７】また、本発明の積層磁心は、Ｆｅ、Ｃｏ、
Ｎｉのうちの１種または２種以上を主成分とし、Ｚｒ、
Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｖのうちの１種または
２種以上の元素とＢを含み、過冷却液体の温度間隔ΔＴ
ｘを大きくすることができるので、厚みの大きい薄帯か
ら積層磁心を作成することが可能となり、積層磁心の占
積率を向上させ、コアロスを小さくできる。

【００３８】本発明の積層磁心は、過冷却液体の温度間
隔ΔＴｘが６０Ｋ以上であり、組成が以下の式で表され
るものであり、透磁率が高く、保磁力が小さく、飽和磁
束密度が高く、軟磁気特性に優れた軟磁性金属ガラス合
金からなる磁心本体を備えているので、コアロスを小さ
くすることができる。（Ｆｅ_{１−ａ−ｂ}Ｃｏ_ａＮｉ_ｂ）_{１００−ｘ−ｙ}Ｍ_ｘＢ
_ｙ但し、０．０４２≦ａ≦０．２９、０．０４２≦ｂ≦
０．１ or ０．４３、５原子％≦ｘ≦２０原子％、１０原
子％≦ｙ≦２２原子％であり、ＭはＺｒ、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｈｆ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｖのうちの１種または２種以上から
なる元素である。または、（Ｆｅ_{１−ａ−ｂ}Ｃｏ_ａＮｉ_ｂ）_{１００−ｘ−ｙ}Ｍ_ｘＢ
_ｙＴ_ｚ但し、０．０４２≦ａ≦０．２９、０．０４２≦ｂ≦
０．１ or ０．４３、５原子％≦ｘ≦２０原子％、１０原
子％≦ｙ≦２２原子％、０原子％≦ｚ≦５原子％であ
り、ＭはＺｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｖのう
ちの１種または２種以上からなる元素、ＴはＣｒ、Ｗ、
Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、Ｃ、Ｐのうちの１種または２種以上からなる元素で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である積層磁心を示す分
解図である。

【図２】本発明の実施の形態である積層磁心を示す分
解図である。

【図３】Ｆｅ₆₀Ｃｏ₃Ｎｉ₇Ｚｒ₁₀Ｂ₂₀、Ｆｅ₅₆Ｃｏ₇
Ｎｉ₇Ｚｒ₁₀Ｂ₂₀、Ｆｅ₄₉Ｃｏ₁₄Ｎｉ₇Ｚｒ₁₀Ｂ₂₀、Ｆｅ
₄₆Ｃｏ₁₇Ｎｉ₇Ｚｒ₁₀Ｂ₂₀なる各組成の金属ガラス合金
薄帯試料のＤＳＣ曲線を示す図である。

【図４】（Ｆｅ_1-a-bＣｏ_aＮｉ_b）₇₀Ｍ₁₀Ｂ₂₀なる組
成系におけるΔＴx（＝Ｔx−Ｔg）の値に対するＦｅと
ＣｏとＮｉのそれぞれの含有量依存性を示す三角組成図
である。

【図５】Ｆｅ₅₆Ｃｏ₇Ｎｉ₇Ｚｒ₄Ｎｂ₆Ｂ₂₀なる組成の
急冷薄帯の種々の板厚におけるＸ線回折パターンを示す
図である。

【図６】Ｆｅ₅₆Ｃｏ₇Ｎｉ₇Ｚｒ_10-xＮｂ_xＢ₂₀（x＝
０,２,４,６,８,１０原子％）なる組成の試料の飽和磁
束密度（Ｂｓ）、保磁力（Ｈｃ）、１ｋＨｚにおける透
磁率（μe）、磁歪（λｓ）のＮｂ含有量依存性を示す
図である。

【図７】本発明に係る金属ガラス合金の板厚と占積率
との関係を示す図である。

【図８】Ｆｅ₅₆Ｃｏ₇Ｎｉ₇Ｚｒ₈Ｎｂ₂Ｂ₂₀なる組成の
薄帯から作製した積層磁心のコアロスとＢｍとの関係を
示す図である。

【図９】Ｆｅ₆₂Ｃｏ₇Ｎｉ₇Ｚｒ₈Ｎｂ₂Ｂ₁₄なる組成の
薄帯から作製した積層磁心のコアロスとＢｍとの関係を
示す図である。

【符号の説明】

１積層磁心２磁心本体収納ケース３薄帯４磁心本体５接着部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井上明久宮城県仙台市青葉区川内元支倉35番地川内住宅11−806 (56)参考文献特開平８−333660（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−76607（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01F 1/12 - 1/38 H01F 27/24 - 27/26

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの１種または２
種以上の元素を主成分とし、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、
Ｍｏ、Ｔｉ、Ｖのうちの１種または２種以上の元素とＢ
を含み、ΔＴｘ＝Ｔｘ−Ｔｇ（式中、Ｔｘは結晶化開始
温度、Ｔｇはガラス遷移温度を示す）の式で表される過
冷却液体の温度間隔ΔＴｘが６０Ｋ以上であって、下記
の組成で表される軟磁性金属ガラス合金の薄帯が、トロ
イダル状に巻回されてなる磁心本体を備えることを特徴
とする積層磁心。（Ｆｅ _{１−ａ−ｂ}Ｃｏ _ａＮｉ _ｂ） _{１００−ｘ−ｙ}Ｍ _ｘＢ
_ｙ但し、０．０４２≦ａ≦０．２９、０．０４２≦ｂ≦
０．１ or ０．４３、５原子％≦ｘ≦２０原子％、１０原
子％≦ｙ≦２２原子％であり、ＭはＺｒ、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｈｆ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｖのうちの１種または２種以上から
なる元素である。
【請求項２】Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの１種または２
種以上の元素を主成分とし、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、
Ｍｏ、Ｔｉ、Ｖのうちの１種または２種以上の元素とＢ
を含み、ΔＴｘ＝Ｔｘ−Ｔｇ（式中、Ｔｘは結晶化開始
温度、Ｔｇはガラス遷移温度を示す）の式で表される過
冷却液体の温度間隔ΔＴｘが６０Ｋ以上であって、下記
の組成で表される軟磁性金属ガラス合金の薄帯が、トロ
イダル状に巻回されてなる磁心本体を備えることを特徴
とする積層磁心。（Ｆｅ _{１−ａ−ｂ}Ｃｏ _ａＮｉ _ｂ） _{１００−ｘ−ｙ}Ｍ _ｘＢ
_ｙＴ _ｚ但し、０．０４２≦ａ≦０．２９、０．０４２≦ｂ≦
０．１ or ０．４３、５原子％≦ｘ≦２０原子％、１０原
子％≦ｙ≦２２原子％、０原子％≦ｚ≦５原子％であ
り、ＭはＺｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｖのう
ちの１種または２種以上からなる元素、ＴはＣｒ、Ｗ、
Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、Ｃ、Ｐのうちの１種または２種以上からなる元素で
ある。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の軟磁性
金属ガラス合金の薄帯が積層されてなる磁心本体を備え
ることを特徴とする積層磁心。