JP3388247B2 - 巻磁心およびその製造方法 - Google Patents
巻磁心およびその製造方法Info
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Landscapes
- Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種トランス、チョー
クコイル等に用いられる磁心損失が低く強度に優れる超
急冷薄帯からなる巻磁心およびその製造方法に関する。
クコイル等に用いられる磁心損失が低く強度に優れる超
急冷薄帯からなる巻磁心およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、各種トランス、チョ−クコイル等
に用いられる巻磁心としては、珪素鋼やフェライト等か
らなる巻磁心が主に用いられてきた。フェライト巻磁心
は高周波における磁心損失が低いため特に100kHz以上の
高周波領域で使用されている。一方珪素鋼巻磁心は飽和
磁束密度が高く低周波では巻磁心を他の材料に比べ小型
化できるため数kHz以下の周波数帯で主に使用されてい
る。近年、インバータやスイッチング電源等は、トラン
ス等の磁性部品を小型化するために駆動周波数を上げる
動きがある。しかし、フェライトは飽和磁束密度が低く
数10kHz帯の周波数では巻磁心を思った程小型化できな
い問題がある。また珪素鋼はこの周波数帯では磁心損失
が大きくなりすぎるため発熱が大きく使用が困難であ
る。
に用いられる巻磁心としては、珪素鋼やフェライト等か
らなる巻磁心が主に用いられてきた。フェライト巻磁心
は高周波における磁心損失が低いため特に100kHz以上の
高周波領域で使用されている。一方珪素鋼巻磁心は飽和
磁束密度が高く低周波では巻磁心を他の材料に比べ小型
化できるため数kHz以下の周波数帯で主に使用されてい
る。近年、インバータやスイッチング電源等は、トラン
ス等の磁性部品を小型化するために駆動周波数を上げる
動きがある。しかし、フェライトは飽和磁束密度が低く
数10kHz帯の周波数では巻磁心を思った程小型化できな
い問題がある。また珪素鋼はこの周波数帯では磁心損失
が大きくなりすぎるため発熱が大きく使用が困難であ
る。
【０００３】最近になり、飽和磁束密度が高く比較的高
周波特性に優れたFe基アモルファス合金を用いた巻磁心
がこれらの用途に使用されている。Co基アモルファス合
金は磁心損失が低く磁歪が小さいため特性面では適する
が経時変化が大きく実用的に使用するのには問題があ
る。また、特開平1-110707号に記載されているように近
年Fe基の微結晶合金が開発されこれらの用途に適するこ
とが報告されている。
周波特性に優れたFe基アモルファス合金を用いた巻磁心
がこれらの用途に使用されている。Co基アモルファス合
金は磁心損失が低く磁歪が小さいため特性面では適する
が経時変化が大きく実用的に使用するのには問題があ
る。また、特開平1-110707号に記載されているように近
年Fe基の微結晶合金が開発されこれらの用途に適するこ
とが報告されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】これらの巻磁心の中
で、金属磁性材料を用いた巻磁心は変形や信頼性を上げ
るなどの要求からコアケ−スに入れたり、エポキシ系、
ポリイミド系樹脂に浸漬、硬化させ使用している。なお
この場合樹脂は、巻磁心を構成する薄帯の各層間に充填
されるとともに、磁心周囲を被覆する。しかし、Fe基ア
モルファス合金は磁歪が著しく大きく、エポキシ系、ポ
リイミド系樹脂で薄帯の各層間に充填するとともに磁心
周囲を被覆すると磁心損失が著しく増加し、素材の特性
が活かせないのが現状である。このため発熱が大きく、
効率も悪い問題点がある。Fe基微結晶合金からなる巻磁
心はFe基アモルファス合金を用いた場合に比べると著し
く磁心損失は低いが、樹脂で層間充填、被覆した場合樹
脂に起因する応力により磁心損失の増加が起こる問題点
も残されている。樹脂で層間充填、被覆をしない巻磁心
は磁心損失は低いが、薄帯が脆く薄帯の表面部が剥離し
その剥離片が磁心を組み込んだ装置の電気回路を破壊す
る可能性がある。そこで本発明は含浸樹脂に起因する応
力の発生を抑制するとともに、薄帯の剥離を防止するこ
とができる巻磁心とその製造方法を提供することを課題
とする。
で、金属磁性材料を用いた巻磁心は変形や信頼性を上げ
るなどの要求からコアケ−スに入れたり、エポキシ系、
ポリイミド系樹脂に浸漬、硬化させ使用している。なお
この場合樹脂は、巻磁心を構成する薄帯の各層間に充填
されるとともに、磁心周囲を被覆する。しかし、Fe基ア
モルファス合金は磁歪が著しく大きく、エポキシ系、ポ
リイミド系樹脂で薄帯の各層間に充填するとともに磁心
周囲を被覆すると磁心損失が著しく増加し、素材の特性
が活かせないのが現状である。このため発熱が大きく、
効率も悪い問題点がある。Fe基微結晶合金からなる巻磁
心はFe基アモルファス合金を用いた場合に比べると著し
く磁心損失は低いが、樹脂で層間充填、被覆した場合樹
脂に起因する応力により磁心損失の増加が起こる問題点
も残されている。樹脂で層間充填、被覆をしない巻磁心
は磁心損失は低いが、薄帯が脆く薄帯の表面部が剥離し
その剥離片が磁心を組み込んだ装置の電気回路を破壊す
る可能性がある。そこで本発明は含浸樹脂に起因する応
力の発生を抑制するとともに、薄帯の剥離を防止するこ
とができる巻磁心とその製造方法を提供することを課題
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明者らは鋭意検討の結果、超急冷薄帯が巻回さ
れた磁心であって、薄帯間が可塑性の樹脂で充填され、
周囲がエポキシ系またはポリイミド系樹脂で被覆されて
いる巻磁心により前記課題を解決することを見いだし本
発明に想到した。すなわち本発明は、薄帯間の充填を可
塑性の樹脂とすることにより応力の発生を抑制し、周囲
を硬さの高いエポキシ系またはポリイミド系の樹脂で被
覆することにより薄帯の外部への剥離を防止するととも
に外力による変形を防止するのである。本発明で用いる
可塑性の樹脂としては、たとえばシリコン系樹脂が挙げ
られる。また超急冷薄帯とは、たとえば公知のアモルフ
ァス合金や特開平1-110707号に記載される超微結晶合金
薄帯があるが、超微結晶合金薄帯を使用した場合特に低
い磁心損失が得られ好ましい。
めに本発明者らは鋭意検討の結果、超急冷薄帯が巻回さ
れた磁心であって、薄帯間が可塑性の樹脂で充填され、
周囲がエポキシ系またはポリイミド系樹脂で被覆されて
いる巻磁心により前記課題を解決することを見いだし本
発明に想到した。すなわち本発明は、薄帯間の充填を可
塑性の樹脂とすることにより応力の発生を抑制し、周囲
を硬さの高いエポキシ系またはポリイミド系の樹脂で被
覆することにより薄帯の外部への剥離を防止するととも
に外力による変形を防止するのである。本発明で用いる
可塑性の樹脂としては、たとえばシリコン系樹脂が挙げ
られる。また超急冷薄帯とは、たとえば公知のアモルフ
ァス合金や特開平1-110707号に記載される超微結晶合金
薄帯があるが、超微結晶合金薄帯を使用した場合特に低
い磁心損失が得られ好ましい。
【０００６】また前記課題は、超急冷薄帯が巻回された
磁心であって、薄帯間が酸化物を主体とする物質で充填
され、周囲がエポキシ系またはポリイミド系樹脂で被覆
されていることを特徴とする超急冷薄帯からなる巻磁心
によっても解決される。薄帯間を充填する物質は金属ア
ルコキシドが好ましく、これを熱処理により加熱すると
酸化物に変化する。前記巻磁心は、単ロ−ル法や、双ロ
−ル法等の超急冷法により板厚3〜100μm程度の薄帯を
製造後これを巻回し熱処理を行った後、硬化後可塑性と
なる樹脂で層間を充填しこれを硬化した後エポキシ系ま
たはポリイミド系の樹脂で周囲を被覆、硬化する。ある
いは、超急冷法により薄帯を製造後これを積層あるいは
巻回し、アルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガス雰囲気
中あるいは真空中等で熱処理を行い、次に金属アルコキ
シド系の溶液で層間を充填しこれを硬化し酸化物とした
後エポキシ系樹脂で含浸し硬化することにより製造す
る。この際あらかじめ合金薄帯表面をSiO2やAl2O3等の
酸化物で被覆し層間絶縁を行うと特に広幅材においてよ
り好ましい結果が得られる。層間絶縁の方法としては、
電気泳動法によりMgO等の酸化物を付着させる方法、金
属アルコキシド溶液を表面につけこれを加熱しSiO2等の
酸化物を形成させる方法、リン酸塩やクロム酸塩処理を
行い表面に酸化物の被覆を行う方法等がある。
磁心であって、薄帯間が酸化物を主体とする物質で充填
され、周囲がエポキシ系またはポリイミド系樹脂で被覆
されていることを特徴とする超急冷薄帯からなる巻磁心
によっても解決される。薄帯間を充填する物質は金属ア
ルコキシドが好ましく、これを熱処理により加熱すると
酸化物に変化する。前記巻磁心は、単ロ−ル法や、双ロ
−ル法等の超急冷法により板厚3〜100μm程度の薄帯を
製造後これを巻回し熱処理を行った後、硬化後可塑性と
なる樹脂で層間を充填しこれを硬化した後エポキシ系ま
たはポリイミド系の樹脂で周囲を被覆、硬化する。ある
いは、超急冷法により薄帯を製造後これを積層あるいは
巻回し、アルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガス雰囲気
中あるいは真空中等で熱処理を行い、次に金属アルコキ
シド系の溶液で層間を充填しこれを硬化し酸化物とした
後エポキシ系樹脂で含浸し硬化することにより製造す
る。この際あらかじめ合金薄帯表面をSiO2やAl2O3等の
酸化物で被覆し層間絶縁を行うと特に広幅材においてよ
り好ましい結果が得られる。層間絶縁の方法としては、
電気泳動法によりMgO等の酸化物を付着させる方法、金
属アルコキシド溶液を表面につけこれを加熱しSiO2等の
酸化物を形成させる方法、リン酸塩やクロム酸塩処理を
行い表面に酸化物の被覆を行う方法等がある。
【０００７】
【実施例】以下本発明を実施例にしたがって説明するが
本発明はこれらに限定されるものではない。 （実施例１） 単ロ−ル法により幅25mm、厚さ17μmのFebal.Cu1Nb3Si
14.5B7アモルファス合金薄帯を作製した。次にこの合金
薄帯をアルコキシシラン溶液中を通した後乾燥し厚さ1
μmずつの絶縁層を薄帯両面に形成し、ステンレスリン
グを巻芯として図１に示す形状の巻磁心を作製した。次
にこの磁心を窒素ガス雰囲気中530℃で1時間熱処理を行
った。昇温速度は10℃/min、冷却速度は20℃/minとし
た。次にこの磁心を可塑性のシリコン樹脂中に浸漬して
層間をこの樹脂で充填した後室温に放置し硬化させた。
次にエポキシ樹脂中にこの巻磁心を浸漬して磁心周囲を
被覆した150℃で硬化させ本発明巻磁心を作製した。ま
た合金の組織を透過電子顕微鏡により観察した結果、結
晶粒径は130Å、結晶粒の割合は80%以上であった。次に
作製後の巻磁心の20kHz、0.2Tの室温の磁心損失を測定
した。得られた結果を表１に示す。また比較のためにシ
リコン樹脂で層間を充填せずに直接エポキシ樹脂で周囲
を被覆、硬化した従来の含浸巻磁心の特性も示す。本発
明巻磁心は従来の含浸を行った巻磁心に比べ磁心損失が
低く優れていることが分かる。
本発明はこれらに限定されるものではない。 （実施例１） 単ロ−ル法により幅25mm、厚さ17μmのFebal.Cu1Nb3Si
14.5B7アモルファス合金薄帯を作製した。次にこの合金
薄帯をアルコキシシラン溶液中を通した後乾燥し厚さ1
μmずつの絶縁層を薄帯両面に形成し、ステンレスリン
グを巻芯として図１に示す形状の巻磁心を作製した。次
にこの磁心を窒素ガス雰囲気中530℃で1時間熱処理を行
った。昇温速度は10℃/min、冷却速度は20℃/minとし
た。次にこの磁心を可塑性のシリコン樹脂中に浸漬して
層間をこの樹脂で充填した後室温に放置し硬化させた。
次にエポキシ樹脂中にこの巻磁心を浸漬して磁心周囲を
被覆した150℃で硬化させ本発明巻磁心を作製した。ま
た合金の組織を透過電子顕微鏡により観察した結果、結
晶粒径は130Å、結晶粒の割合は80%以上であった。次に
作製後の巻磁心の20kHz、0.2Tの室温の磁心損失を測定
した。得られた結果を表１に示す。また比較のためにシ
リコン樹脂で層間を充填せずに直接エポキシ樹脂で周囲
を被覆、硬化した従来の含浸巻磁心の特性も示す。本発
明巻磁心は従来の含浸を行った巻磁心に比べ磁心損失が
低く優れていることが分かる。
【０００８】
【表１】
【０００９】（実施例２）Febal.Cu1Ta3Si15.5B7 (at%)
なる組成を有する幅25mm厚さ17μmのアモルファス合金
薄帯を単ロ−ル法により作製した。次にこの合金薄帯表
面にMgOによる電気泳動法により絶縁層を形成しながら
図１に示す形状のトロイダル磁心を作製した。次にこの
磁心を変性アルキルシリケートの無機ワニス中に浸漬し
層間を充填した後室温で乾燥後180゜Cで6h放置し硬化さ
せた。さらにこの巻磁心をアルゴンガス雰囲気中550゜C
で1時間熱処理を行った。昇温速度は15゜C/min、冷却速
度は10゜C/minとした。次にこの巻磁心をエポキシ樹脂中
に浸漬して周囲を被覆、硬化させ本発明巻磁心を作製し
た。また合金の組織を透過電子顕微鏡により観察した結
果、結晶粒径は110オングストローム、結晶粒の割合は8
0%以上であった。また、無機ワニスは層間に存在しSiO2
を主体とする物質に変化していた。表２に100kHz,0.2T
における磁心損失を示す。比較のために無機ワニスによ
る層間充填をしなかった従来の巻磁心の特性も示す。本
発明巻磁心の方が磁心損失が低く優れている。
なる組成を有する幅25mm厚さ17μmのアモルファス合金
薄帯を単ロ−ル法により作製した。次にこの合金薄帯表
面にMgOによる電気泳動法により絶縁層を形成しながら
図１に示す形状のトロイダル磁心を作製した。次にこの
磁心を変性アルキルシリケートの無機ワニス中に浸漬し
層間を充填した後室温で乾燥後180゜Cで6h放置し硬化さ
せた。さらにこの巻磁心をアルゴンガス雰囲気中550゜C
で1時間熱処理を行った。昇温速度は15゜C/min、冷却速
度は10゜C/minとした。次にこの巻磁心をエポキシ樹脂中
に浸漬して周囲を被覆、硬化させ本発明巻磁心を作製し
た。また合金の組織を透過電子顕微鏡により観察した結
果、結晶粒径は110オングストローム、結晶粒の割合は8
0%以上であった。また、無機ワニスは層間に存在しSiO2
を主体とする物質に変化していた。表２に100kHz,0.2T
における磁心損失を示す。比較のために無機ワニスによ
る層間充填をしなかった従来の巻磁心の特性も示す。本
発明巻磁心の方が磁心損失が低く優れている。
【００１０】
【表２】
【００１１】（実施例３）表３に示す組成の幅10mm、厚
さ15μmの各種超急冷合金薄帯を単ロ−ル法により作製
した。次にこの合金薄帯を外径25mm、内径20mmのトロイ
ダル磁心を作製した。次にこの磁心をアルゴンガス雰囲
気中で熱処理を行った。次に硬化後可塑性となる樹脂で
層間を充填しこれを硬化した後エポキシ系樹脂で周囲を
被覆、硬化する、あるいは金属アルコキシド系の溶液で
層間を充填しこれを加熱硬化し酸化物とした後エポキシ
系樹脂で周囲を被覆、硬化し本発明巻磁心を作製した。
次にこれらの巻磁心の100kHz,2kGにおける磁心損失測定
および、50cmの高さから床に落とした場合に超急冷薄帯
から剥離片が生ずるかを検討した。得られた結果を表３
に示す。本発明巻磁心は含浸を行っているにも係わらず
磁心損失が低くかつ強度も優れている。このため、信頼
性が高く幅広い応用が期待できる。
さ15μmの各種超急冷合金薄帯を単ロ−ル法により作製
した。次にこの合金薄帯を外径25mm、内径20mmのトロイ
ダル磁心を作製した。次にこの磁心をアルゴンガス雰囲
気中で熱処理を行った。次に硬化後可塑性となる樹脂で
層間を充填しこれを硬化した後エポキシ系樹脂で周囲を
被覆、硬化する、あるいは金属アルコキシド系の溶液で
層間を充填しこれを加熱硬化し酸化物とした後エポキシ
系樹脂で周囲を被覆、硬化し本発明巻磁心を作製した。
次にこれらの巻磁心の100kHz,2kGにおける磁心損失測定
および、50cmの高さから床に落とした場合に超急冷薄帯
から剥離片が生ずるかを検討した。得られた結果を表３
に示す。本発明巻磁心は含浸を行っているにも係わらず
磁心損失が低くかつ強度も優れている。このため、信頼
性が高く幅広い応用が期待できる。
【００１２】
【表３】
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、磁心損失が低く強度に
優れる超急冷薄帯からなる巻磁心およびその製造方法が
提供できるためその効果は著しいものがある。
優れる超急冷薄帯からなる巻磁心およびその製造方法が
提供できるためその効果は著しいものがある。
【図１】本発明に係わる巻磁心の形状の一例を示した図
である。
である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭58−148413（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−56708（ＪＰ，Ａ)
国際公開91／18404（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01F 27/24
H01F 41/02
Claims (5)
- 【請求項１】 超急冷薄帯が巻回された磁心であって、
薄帯間が可塑性の樹脂で充填され、周囲がエポキシ系ま
たはポリイミド系樹脂で被覆されていることを特徴とす
る巻磁心。 - 【請求項２】 超急冷薄帯が巻回された磁心であって、
薄帯間が酸化物を主体とする物質で充填され、周囲がエ
ポキシ系またはポリイミド系樹脂で被覆されていること
を特徴とする巻磁心。 - 【請求項３】 超急冷薄帯が、ナノ結晶軟磁性合金であ
ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の巻
磁心。 - 【請求項４】 超急冷法により薄帯を製造後これを巻回
した後、硬化後可塑性となる樹脂で薄帯間を充填、硬化
した後エポキシ系またはポリイミド系樹脂で周囲を被
覆、硬化することを特徴とする巻磁心の製造方法。 - 【請求項５】 超急冷法により薄帯を製造後これを巻回
し、金属アルコキシド系の溶液で薄帯間を充填しこれを
加熱硬化し酸化物とした後エポキシ系またはポリイミド
系樹脂で周囲を被覆、硬化することを特徴とする巻磁心
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27411092A JP3388247B2 (ja) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | 巻磁心およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP27411092A JP3388247B2 (ja) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | 巻磁心およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH06124841A JPH06124841A (ja) | 1994-05-06 |
| JP3388247B2 true JP3388247B2 (ja) | 2003-03-17 |
Family
ID=17537151
Family Applications (1)
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| JP27411092A Expired - Lifetime JP3388247B2 (ja) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | 巻磁心およびその製造方法 |
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| JP (1) | JP3388247B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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1992
- 1992-10-13 JP JP27411092A patent/JP3388247B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06124841A (ja) | 1994-05-06 |
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