【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
〔技術分野〕
この発明は高周波コイルおよびトランスなどの
磁心として使用する軟質磁性体に関するものであ
る。
〔背景技術〕
従来の軟質磁性体では、磁化過程は主に磁壁移
動によつて生じていた。しかしながら、磁壁移動
による磁化過程は、磁化の大きい範囲になると不
可逆変化となり、ヒステリシスを生じ、また磁場
変化が高周波となると磁壁移動は外部磁場変化に
追従できず、その結果異常渦電流損失が生じ、鉄
損が増大していた。
〔発明の目的〕
この発明は、鉄損の小さい新規な軟質磁性体を
提供することを目的とする。
〔発明の開示〕
この発明の軟質磁性体は、表層全面が結晶化
し、内部がアモルフアス状態にあり、磁気歪定数
が正であることを特徴とするものである。
このような構成により、磁気歪定数が正のアモ
ルフアス状態にある軟質磁性体の表層を結晶化す
る際に、収縮した表層の磁性体がアモルフアス状
態にある内部の磁気歪定数が正の磁性体に圧縮応
力を加えることになり、外部磁場のないときの磁
気モーメントの方向を磁場方向に対して垂直にす
ることができ、磁化曲線のヒステリシスをなくす
ことができ、鉄損を減少させることができる。
軟質磁性体の表層の結晶化は、磁気歪定数が正
のアモルフアス状態の軟質磁性薄帯を一定の条件
下で熱処理することによつて得られる。このよう
にして表層全面を結晶化することにより、外部磁
場方向の面内に圧縮応力を加えたと同じ効果が得
られ、外部磁場のないときの磁気モーメントの方
向を磁場方向に垂直にすることができる。
すなわち、よく知られている磁性理論によると
磁化容易軸を外部磁場に対して垂直としたとき、
その磁化曲線は第1図のようになり、ヒステリシ
スはなくなる。このときの磁化過程は磁気モーメ
ントの回転のみによつて生じるので、外部磁場変
化が高周波となつても磁化変化の追従性はよく、
異常渦電流損失を生じないので鉄損は小さくな
る。鉄基のアモルフアス磁性材料のように磁歪が
正の軟質磁性材料では、第2図に示すように、薄
帯1の面方向に圧縮応力Aを加えれば、いわゆる
ビラリ効果(磁歪の逆現象)によつて磁気モーメ
ントBは面に対して垂直となる。アモルフアスの
ような薄帯材料で、その面に対して平行に圧縮応
力Aを加えることは実際上困難であるが、所定の
組成のアモルフアス磁性体を一定の条件で熱処理
すると、第3図に示すように表層2のみが結晶化
し、薄帯1の面に平行に圧縮応力Aを加えたのと
同様な効果が得られるのである。
実施例
次表に示す組成を有する各アモルフアス磁性薄
帯を第4図に示すような形状のコア3(a:20
mm、b:8mm、c:3mm、R:4mm)に巻回し
た。使用した薄帯は厚さ25〜30μmで幅1cmのも
ので、これを100回巻回した。各コア3をそれぞ
れ表に示す条件で熱処理したのち、20KHz、3KG
で鉄損を測定した。その結果を表に示す。
[Technical Field] The present invention relates to a soft magnetic material used as a magnetic core for high frequency coils and transformers. [Background Art] In conventional soft magnetic materials, the magnetization process is mainly caused by domain wall movement. However, the magnetization process due to domain wall motion becomes irreversible in a large magnetization range, resulting in hysteresis, and when the magnetic field changes at a high frequency, the domain wall motion cannot follow external magnetic field changes, resulting in abnormal eddy current loss. Iron loss was increasing. [Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a novel soft magnetic material with low iron loss. [Disclosure of the Invention] The soft magnetic material of the present invention is characterized in that the entire surface layer is crystallized, the inside is in an amorphous state, and the magnetostriction constant is positive. With this configuration, when the surface layer of a soft magnetic material in an amorphous state with a positive magnetostriction constant is crystallized, the contracted surface layer magnetic material becomes a magnetic material in an amorphous state with a positive magnetostriction constant. By applying compressive stress, the direction of the magnetic moment in the absence of an external magnetic field can be made perpendicular to the direction of the magnetic field, eliminating hysteresis in the magnetization curve and reducing iron loss. Crystallization of the surface layer of the soft magnetic material is obtained by heat-treating an amorphous soft magnetic ribbon having a positive magnetostriction constant under certain conditions. By crystallizing the entire surface layer in this way, the same effect as applying compressive stress in the plane in the direction of the external magnetic field can be obtained, and the direction of the magnetic moment in the absence of an external magnetic field can be made perpendicular to the direction of the magnetic field. can. In other words, according to well-known magnetic theory, when the axis of easy magnetization is perpendicular to the external magnetic field,
The magnetization curve becomes as shown in FIG. 1, and there is no hysteresis. The magnetization process at this time occurs only by the rotation of the magnetic moment, so even if the external magnetic field changes at a high frequency, the magnetization changes can be easily tracked.
Since no abnormal eddy current loss occurs, iron loss is reduced. For soft magnetic materials with positive magnetostriction, such as iron-based amorphous magnetic materials, if compressive stress A is applied in the plane direction of the ribbon 1, as shown in Figure 2, the so-called Villari effect (the inverse phenomenon of magnetostriction) will occur. The magnetic moment B is therefore perpendicular to the plane. It is practically difficult to apply compressive stress A parallel to the surface of a ribbon material such as amorphous amorphous, but if an amorphous amorphous magnetic material of a given composition is heat-treated under certain conditions, the result shown in Figure 3 is as follows. In this way, only the surface layer 2 is crystallized, and an effect similar to that obtained by applying compressive stress A parallel to the surface of the ribbon 1 can be obtained. Example Each amorphous magnetic ribbon having the composition shown in the following table was used as the core 3 (a: 20
mm, b: 8 mm, c: 3 mm, R: 4 mm). The ribbon used had a thickness of 25 to 30 μm and a width of 1 cm, and was wound 100 times. After heat treating each core 3 under the conditions shown in the table, 20KHz, 3KG
Iron loss was measured. The results are shown in the table.
〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕
この発明は、磁気歪定数が正のアモルフアス状
態にある軟質磁性体の表層全面を結晶化したの
で、軟質磁性体の面に対して平行な圧縮圧力が作
用し、磁気モーメントが面に対して垂直となり、
鉄損を減少させることができるという効果があ
る。
In this invention, the entire surface layer of a soft magnetic material in an amorphous state with a positive magnetostriction constant is crystallized, so compressive pressure parallel to the surface of the soft magnetic material acts, and the magnetic moment is perpendicular to the surface. Then,
This has the effect of reducing iron loss.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第1図は磁化容易軸と磁場方向が垂直になつた
ときの磁化曲線、第2図は磁歪が正の軟質磁性体
に圧縮応力を加えたときの磁気モーメントの方向
を示す説明図、第3図はこの発明における軟質磁
性体の表層結晶化による磁気モーメントの方向を
示す説明図、第4図はこの発明の実施例で使用し
た試料コアの平面図、第5図はこの実施例におけ
る試料No.1の熱処理前後におけるメスバウアース
ペクトルのグラフ、第6図AないしCは透過型電
子顕微鏡観察に使用した試料薄片の断面図であ
る。
1……薄帯(軟質磁性体)、2……表層。
Figure 1 is the magnetization curve when the axis of easy magnetization and the magnetic field direction are perpendicular, Figure 2 is an explanatory diagram showing the direction of the magnetic moment when compressive stress is applied to a soft magnetic material with positive magnetostriction, and Figure 3 The figure is an explanatory diagram showing the direction of the magnetic moment due to surface crystallization of the soft magnetic material in this invention, Figure 4 is a plan view of the sample core used in the example of this invention, and Figure 5 is the sample No. The graphs of Mössbauer spectra before and after heat treatment in .1 and FIGS. 6A to 6C are cross-sectional views of sample thin sections used for transmission electron microscopy. 1... Thin ribbon (soft magnetic material), 2... Surface layer.