(57)【要約】【課題】非晶質磁性金属箔帯を折り曲げる際、折り曲げ予定位置で容易に折り曲げることを可能にする非晶質磁性金属箔帯の折り曲げ方法及びこれを用いた磁気コアの製造方法を提供する。【解決手段】  非晶質磁性金属箔帯を折り曲げる前に、折り曲げ予定位置の表裏いずれか一方の面に高エネルギービームを照射し、前記折り曲げ予定位置をビーム照射面側のみ溶融して溶融部を形成し、該溶融部が冷却して凝固した後、前記折り曲げ予定位置で前記非晶質磁性金属箔帯を折り曲げる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非晶質磁性金属箔帯を折り曲げる前に、
折り曲げ予定位置の表裏いずれか一方の面に高エネルギービームを照射し、
前記折り曲げ予定位置をビーム照射面側のみ溶融して溶融部を形成し、
該溶融部が冷却して凝固した後、
前記折り曲げ予定位置で前記非晶質磁性金属箔帯を折り曲げる
ことを特徴とする非晶質磁性金属箔帯の折り曲げ方法。
【請求項２】
非晶質磁性金属箔帯の長手方向の所定位置を折り曲げ予定位置として、九十九折状に折り曲げて積層体を形成する工程を有する磁気コアの製造方法であって、
前記折り曲げ予定位置の表裏いずれか一方の面に高エネルギービームを照射し、
前記折り曲げ予定位置をビーム照射面側のみ溶融して溶融部を形成し、
該溶融部が冷却して凝固した後、
前記折り曲げ予定位置で前記非晶質磁性金属箔帯を折り曲げて積層体を形成する
ことを特徴とする磁気コアの製造方法。
【請求項３】
前記積層体を形成した後、前記溶融部を含んだ前記積層体の折り曲げ部を除去することを特徴とする請求項２に記載の磁気コアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非晶質磁性金属箔帯を、折り曲げ予定位置において容易に折り曲げることを可能にする、非晶質磁性金属箔帯の折り曲げ方法と、該方法を用いた、磁気コアの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非晶質磁性金属箔帯は、結晶質金属帯に比べ、優れた軟磁気特性が得られることから、変圧器をはじめとする、種々の磁性部品の磁気コアに用いられている。
磁気コアに用いられる非晶質磁性金属箔帯は、通常５０μｍ以下の板厚であり、必要な磁気特性を得るために、積層体とされることが多い。このような積層体は、一般的に巻磁心により形成されるが、平板を積み重ねて形成されることもある。そして、平板を積み重ねる方法では、複数の平板を準備する工程に手間が掛かるので、例えば、特許文献１のように、非晶質磁性金属箔帯を切断せず折り曲げて、積層体を形成する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６４−０６４３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、非晶質磁性金属箔帯を折り曲げた後、押圧成形により積層体を形成する方法が記載されているものの、非晶質磁性金属箔帯を具体的に折り曲げる方法については記載されていない。そこで、本発明者らが非晶質磁性金属箔帯の折り曲げ方法について検討したところ、非晶質磁性金属箔帯は硬くて折り曲げにくく、所定の折り曲げ予定位置で折り曲げようとしても、直線状の正常な折り曲げ部を形成しにくい、という課題が判明した。
【０００５】
そこで本発明では、非晶質磁性金属箔帯を折り曲げる際、折り曲げ予定位置において容易に折り曲げることが可能な、非晶質磁性金属箔帯の折り曲げ方法を提供すると共に、該方法を用いた、磁気コアの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、非晶質磁性金属箔帯の折り曲げ方法であって、非晶質磁性金属箔帯を折り曲げる前に、折り曲げ予定位置の表裏いずれか一方の面に高エネルギービームを照射し、前記折り曲げ予定位置をビーム照射面側のみ溶融して溶融部を形成し、該溶融部が冷却して凝固した後、前記折り曲げ予定位置で前記非晶質磁性金属箔帯を折り曲げる。
【０００７】
また、本発明は、非晶質磁性金属箔帯の長手方向の所定位置を折り曲げ予定位置として、九十九折状に折り曲げて積層体を形成する工程を有する磁気コアの製造方法であって、前記折り曲げ予定位置の表裏いずれか一方の面に高エネルギービームを照射し、前記折り曲げ予定位置をビーム照射面側のみ溶融して溶融部を形成し、該溶融部が冷却して凝固した後、前記折り曲げ予定位置で前記非晶質磁性金属箔帯を折り曲げて積層体を形成する、磁気コアの製造方法でもある。
【０００８】
そして、本発明の磁気コアの製造方法では、前記積層体を形成した後、前記溶融部を含んだ前記積層体の折り曲げ部を除去することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の非晶質磁性金属箔帯の折り曲げ方法によれば、非晶質磁性金属箔帯を、折り曲げ予定位置において確実にかつ容易に折り曲げることが出来るようになる。そして、非晶質磁性金属箔帯を破断させることなく、折り曲げることが出来るので、ハンドリング性良く積層体を形成することが出来、箔体の折り曲げ工程を簡略化出来るようになる。そして、本発明によれば、積層体の応用品である磁気コアの製造においても、製造工程を簡略化出来るようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に用いることが出来る、レーザ照射装置を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態である、磁気コアとなる積層体の製造工程の一部を説明する図である。
【図３】本発明の実施例において、非晶質磁性金属箔帯の折り曲げ性評価の折り曲げ方向を説明する図である。
【図４】本発明の実施例において、非晶質磁性金属箔帯に照射したレーザ照射条件と、折り曲げ予定位置の溶融の有無、及び、折り曲げ性の関係を示す図である。
【図５】本発明の実施例において、レーザを照射した非晶質磁性金属箔帯の表裏面状態を示す図である。
【図６】本発明の実施例において、レーザを照射した非晶質磁性金属箔帯を折り曲げた状態を示す図である。
【図７】本発明の実施例において、レーザを照射した非晶質磁性金属箔帯溶融部の断面ＦＥ−ＳＥＭ像である。
【図８】本発明の実施例において、レーザを照射した非晶質磁性金属箔帯溶融部近傍のＥＢＳＤ像である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の非晶質磁性金属箔帯の折り曲げ方法及び磁気コアの製造方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１２】
まず、図１は、本実施形態の非晶質磁性金属箔帯の折り曲げ方法に用いることが出来る、レーザ照射装置の模式図を示したものである。
本実施形態では、まず、非晶質磁性金属箔帯１を折り曲げる前に、レーザ照射装置２を用いて、非晶質磁性金属箔帯１の折り曲げ予定位置１ａの一方面１ｃに、レーザＬを照射する。なお、以降の説明では、一方面１ｃをレーザ照射面１ｃ或いは表面１ｃと称し、一方面１ｃの反対側の面１ｄを裏面１ｄと称する場合がある。
レーザ照射装置２は、レーザ発振器２ａ、光ファイバ２ｂ、ガルバノ光学系２ｃ、ステージ２ｄを備えていて、レーザ発振器２ａに光ファイバで接続されたガルバノ光学系２ｃを、ステージ２ｄ上に配置している。
そして、レーザ発振器２ａで励起したレーザＬを、光ファイバ２ｂを通してガルバノ光学系２ｃに伝送し、ガルバノ光学系２ｃからステージ２ｄ上に載置された非晶質磁性金属箔帯１の表面１ｃに照射出来るようになっている。
そして、ガルバノ光学系２ｃ内部の光学部品（不図示）を駆動させることにより、レーザ光Ｌを、非晶質磁性金属箔帯１の表面１ｃに対して、図のＹ方向に移動しながら照射出来るようになっている。
【００１３】
本実施形態では、レーザ照射装置２を用いて、非晶質磁性金属箔帯１の折り曲げ予定位置１ａの表面１ｃにレーザＬを照射し、そのレーザＬを、非晶質磁性金属箔帯１の短手方向（図のＹ方向）に一定速度で移動させ、折り曲げ予定位置１ａの表面１ｃ側に、非晶質磁性金属箔帯１が溶融した線状の溶融部１ｂを形成する。そして、溶融部１ｂを冷却して凝固させた後、折り曲げ予定位置１ａにおいて非晶質磁性金属箔帯１を折り曲げるようにする。
【００１４】
レーザ照射装置２を用いてレーザＬを照射することにより、非晶質磁性金属箔帯１の折り曲げ予定位置１ａには、レーザ照射による熱変成により脆性が母材と異なる溶融部１ｂが形成される。これにより、非晶質磁性金属箔帯１の曲げ強度が局部的に下がり、非晶質磁性金属箔帯１を折り曲げ予定位置１ａにおいて容易に折り曲げることが出来るようになる。
一方、後述するように、折り曲げ予定位置１ａを、表面１ｃから裏面１ｄに向って溶融し、溶融部１ｂが表面１ｃから裏面１ｄまで到達すると、折り曲げ予定位置１ａの曲げ強度は熱変成により脆性が急激に低下し、非晶質磁性金属箔帯１は折り曲げ予定位置１ａにおいて破断し易くなる。よって、折り曲げ予定位置１ａは、レーザＬの照射により、表面１ｃ側から一定深さ（帯厚みの途中）まで溶融して、裏面１ｄ側は溶融しないようにすることが好ましくなる。言い換えれば、レーザＬ照射後の折り曲げ予定位置１ａは、表面１ｃ側の一定深さ（非晶質磁性金属箔帯１の厚み途中）まで溶融部１ｂを形成して、裏面１ｄ側は母材のままになるようにすることが好ましくなる。
【００１５】
以上、レーザ照射装置２により、折り曲げ予定位置１ａに溶融部１ｂを形成する方法を説明してきたが、溶融部１ｂを形成するには、レーザＬ以外の他の高エネルギービーム、たとえば電子ビーム等を用いても良い。
また、レーザ照射装置２から照射するレーザＬは、連続的なビームと、パルス状のビームの、いずれのビームを用いても良く、非晶質磁性金属箔帯１は、溶融部１ｂが狭幅に形成された方が、線状の折り目が形成されて折り曲げ易くなるので、ビーム中心に向かってエネルギー分布が急峻なレーザを、ビーム径を絞って用いることが好ましい。
【００１６】
次に、上記レーザ照射装置２を用いた、磁気コアの製造方法について説明する。
図２は、磁気コアとなる積層体の製造工程の一部を示したものである。本実施形態では、まず、図２（ａ）のように、非晶質磁性金属箔帯１の長手方向（図のＹ方向）に等間隔にして設定された折り曲げ予定位置１ａに対して、図１のレーザ照射装置２を用いてレーザを照射し、全ての折り曲げ予定位置１ａに溶融部１ｂを形成する。その際、レーザ出力は、レーザ照射面側にのみ溶融部１ｂが形成されるよう調整し、溶融部１ｂがレーザ照射面と反対側の面（裏面）まで到達しないようにする。そして、溶融部１ｂが冷却した後、非晶質磁性金属箔帯１を折り曲げ予定位置１ａで折り曲げ、九十九折状にする。
次に、図２（ｂ）のように、九十九状に折り曲げた非晶質磁性金属箔帯１を、ガイド容器３に収納し、非晶質磁性金属箔帯１の厚み方向に圧縮して、図２（ｃ）のような積層体４を形成する。
ここで、積層体４は、非晶質磁性金属箔帯１の溶融部１ｂが端部４ａになるので、端部４ａと中央部４ｂとの磁気特性に差が生じる場合がある。このような場合、端部４ａを機械加工等により除去しても良く、図２（ｄ）のように、端部４ａが除去された積層体４’にしても良い。
【実施例】
【００１７】
次に、本発明の非晶質磁性金属箔帯の折り曲げ方法について、実施例を詳細に説明する。なお、以下の実施例では、非晶質磁性金属箔帯に、幅２０ｍｍ、厚み２１μｍのＦｅ基非晶質磁性金属箔帯を用いた。
本実施例では、図１のレーザ照射装置２として、レーザ発振器にＩＰＧフォトニクス社製パルスファイバレーザ、ガルバノ光学系にＲＡＹＬＡＳＥ社製ガルバノスキャナを用い、非晶質磁性金属箔帯にパルスレーザを照射した。
レーザＬの照射条件は、レーザ発振器２ａにより、レーザ出力（Ｗ）とパルス周波数（ｋＨｚ）を変更し、ガルバノ光学系２ｃにより、ビーム速度（ｍｍ／Ｈｚ）とデフォーカス量（ｍｍ）を変更した。なお、デフォーカス量は、非晶質磁性金属箔帯のレーザ照射面に対する、レーザＬのフォーカスのずれ量を示すものであり、図１において、レーザＬのフォーカスが＋Ｚ方向にずれた場合、プラスのデフォーカス量とした。
【００１８】
非晶質磁性金属箔帯は、折り曲げ予定位置に溶融部を形成した後、溶融部を光学顕微鏡により観察し、折り曲げ性評価に供した。また、折り曲げる前の溶融部は、断面をＦＥ−ＳＥＭにより観察し、溶融部の結晶性は、断面のＥＢＳＤ（電子線後方散乱回折）により解析した。
図３に示すように、折り曲げ性評価は、外曲げと内曲げの２通りで評価を行った。外曲げは、図３（１）に示すように、レーザ照射面１ｃを外側にして曲げる方法であり、内曲げは、図３（２）に示すように、レーザ照射面１ｃを内側にして曲げる方法である。
また、折り曲げは、非晶質磁性金属箔帯１を指でつまんで行い、非晶質磁性金属箔帯１が、線状の折り曲げ予定位置１ａに沿って折り曲げて箔帯の表面同士を接することが出来た場合、折り曲げ予定位置１ａにおいて正常な折り曲げ部を形成して折り曲げることが出来、折り曲げ容易であると判断した。
【００１９】
図４は、レーザ照射条件と、折り曲げ予定位置の観察結果、及び、折り曲げ性の関係を示したものである。
本発明の実施例は、条件１から条件９であり、図５に、代表として条件１でレーザを照射した折り曲げ予定位置の写真を示す。図５の写真に示されるように、本実施例の条件では、折り曲げ予定位置が、表面（レーザ照射面）１ｃ側のみ溶融され、裏面１ｄ側は溶融されない状態になる。言い換えれば、折り曲げ予定位置の表面１ｃ側にのみ（非晶質磁性金属箔帯１の厚み途中まで）溶融部が形成され、裏面１ｄ側は母材ままの状態になる。このような条件でレーザを照射した非晶質磁性金属箔帯は、外曲げ、内曲げのいずれの方法でも、折り曲げ予定位置１ａにおいて容易に折り曲げることが出来、図６の条件１の写真のように、容易に九十九折状に折り曲げることが出来た。
一方、条件１０から条件１２は本発明の比較例であり、図５に、代表して条件１０でレーザを照射した折り曲げ予定位置の写真を示す。図５の写真に示されるように、本比較例の条件によれば、折り曲げ予定位置が、表裏両面が溶融された状態になる。言い換えれば、折り曲げ予定位置の表面から裏面まで溶融部が形成された状態になる。このような条件でレーザを照射した非晶質磁性金属箔帯は、外曲げ、内曲げのいずれの方法でも折り曲げた状態を保持出来ずに、破断してしまった。
また、条件１３も本発明の比較例であり、レーザを照射していない非晶質磁性金属箔帯を折り曲げた結果を示すものである。レーザを照射していない非晶質磁性金属箔帯は、折り曲げ予定位置に沿って正常な折り曲げ部を形成することが出来ず、折り曲げ予定位置において容易に折り曲げることは出来なかった。
【００２０】
また、図７は、実施例の非晶質磁性金属箔帯１について、折り曲げる前の溶融部１ｂの断面をＦＥ−ＳＥＭにより観察した結果である。非晶質磁性金属箔１の溶融部１ｂのレーザ照射面側１ｃには、窪みが形成されているものの、溶融部１ｂと非晶質磁性金属箔帯１の母材との間に、明確な境界は観察されなかった。
また、図８は、実施例の非晶質磁性金属箔帯１について、溶融部と溶融部の近傍（母材）を、ＥＢＳＤ分析した結果であるが、溶融部と母材のいずれからも、結晶化を示す菊池パターンは観察されず、母材と同様に溶融部も非晶質であることが分かった。これは、レーザの照射により溶融した非晶質磁性金属箔帯が、急速に冷却されたため、非晶質に凝固したものと考えられる。
【００２１】
また、非晶質磁性金属箔帯１は、一般に熱処理により脆化することが知られている。本実施例は、前記のように非晶質磁性金属箔帯１の折り曲げ予定位置１ａが、溶融部１ｂと、溶融せずに残った母材を同じ非晶質からなるが、詳細には脆性が高い溶融部と、脆性が低い母材部を箔帯の厚さ方向に隣接するような組成とすることにより折り曲げ容易にして、且つ、破断し難くしているものである。
【符号の説明】
【００２２】
１  非晶質磁性金属箔帯
１ａ  折り曲げ予定位置
１ｂ  溶融部
１ｃ  表面（一方面、レーザ照射面）
１ｄ  裏面（レーザ照射面と反対面）
２  レーザ照射装置
２ａ  レーザ発振器
２ｂ  光ファイバ
２ｃ  ガルバノ光学系
２ｄ  ステージ
３  ガイド容器
４，４’  積層体
４ａ  端部
４ｂ  中央部
Ｌ  レーザ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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