(57)【要約】  本発明は、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯を積層して作製され、磁心に８０Ａ／ｍの磁場を印加して測定した直流ＢＨ曲線において、下記（１）〜（３）を満たすＦｅ基アモルファストランス磁心を提供する〔Ｂ８０：８０Ａ／ｍの磁場で磁化したときの磁束密度（Ｔ）、Ｂｒ：８０Ａ／ｍの磁場で磁化した後、磁場を０Ａ／ｍに変化させた場合の残留磁束密度（Ｔ）〕。  Ｂ８０≧１．１Ｔ  ・・・（１）  ０．５Ｔ≦Ｂｒ≦０．７Ｔ  ・・・（２）  Ｂ８０−Ｂｒ≧０．６Ｔ  ・・・（３）
2015022904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ基アモルファス合金薄帯を積層して作製され、磁心に８０Ａ／ｍの磁場を印加して測定した直流ＢＨ曲線において、下記（１）〜（３）を満たすＦｅ基アモルファストランス磁心。
Ｂ８０≧１．１Ｔ  ・・・（１）
０．５Ｔ≦Ｂｒ≦０．７Ｔ  ・・・（２）
Ｂ８０−Ｂｒ≧０．６Ｔ  ・・・（３）
〔Ｂ８０は、８０Ａ／ｍの磁場で磁化したときの磁束密度（Ｔ）を表し、Ｂｒは、８０Ａ／ｍの磁場で磁化した後、磁場を０Ａ／ｍに変化させた場合の残留磁束密度（Ｔ）を表す。〕
【請求項２】
前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の合金は、２原子％〜１３原子％のＳｉと、８原子％〜１６原子％のＢと、３原子％以下のＣとを含み、残部がＦｅ及び不可避不純物である合金である請求項１に記載のＦｅ基アモルファストランス磁心。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のＦｅ基アモルファストランス磁心と、前記Ｆｅ基アモルファストランス磁心に巻回された少なくとも１対の導線と、を備えたトランス。
【請求項４】
インバータの出力側に接続される、請求項３に記載のトランス。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載のＦｅ基アモルファストランス磁心の製造方法であって、
Ｆｅ基アモルファス合金薄帯を積層して積層体を作製する工程と、
前記積層体を、０Ａ／ｍの磁場で、保持温度を３００℃を超えてアモルファス合金の結晶化開始温度よりも１５０℃低い温度以下とし、保持時間を１時間以上６時間以下として熱処理する工程と、
を有する、Ｆｅ基アモルファストランス磁心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーコンディショナに搭載されるインバータ出力電圧の昇圧トランス等に好適なＦｅ基アモルファストランス磁心及びその製造方法、並びにこれを用いたトランスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素の排出がなく地球温暖化の抑制に有効とされる発電方法として、太陽光発電や風力発電が注目されている。
太陽光発電では、発電された直流電力は、インバータを介して直流電力から所望とする周波数の交流電力に変換され、さらに昇圧トランスによって、商用電力系統の電圧に昇圧された後、商用電力網に繋がれる。また、風力発電においても、発電された交流電力を直流電力に変換し、さらにインバータを介して直流電力から所望とする周波数の交流電力に変換することで発電効率の向上が図られている。【０００３】
ところで、太陽光発電では、気象条件や、太陽高度の時間変化等により発電される電力量が変動する。また、風力発電では、時々刻々と変化する風速によって発電量が変動する。そのため、変動する発電量に対して、その直流電力をインバータにより交流電力に変換し、さらに昇圧トランスにより商用電力系統の一定の電圧に昇圧するには、種々の制御回路が必要とされる。このようなインバータ、制御回路、昇圧トランス等を総じて、一般にパワーコンディショナと称される。【０００４】
太陽光発電や風力発電に利用されるパワーコンディショナは、年内の発電量の変動や日々の発電量の変動に鑑みて設計される。ところが、実際の運用において、定格発電量が得られる時間は、全運用時間の一部であり、定格出力未満の出力帯で運用されることが多い。例えば太陽光発電においては、定格出力の３０％〜７０％である出力帯（定格出力に対する％）での発電が最も多いとされている（例えば、特開２０１０−２７３４８９号公報、特開２０１２−１２０２５１号公報参照）。【０００５】
一方、昇圧トランスとしては、従来から、磁心に珪素鋼板を用いたトランスが用いられてきた。しかし、上述のように実際の運用では、定格発電量が得られる時間は短く、定格出力未満の出力帯での変換効率の悪化が問題となっていた。このような状況に関連して、特開２０１０−２７３４８９号公報及び特開２０１２−１２０２５１号公報には、負荷率の低い領域において、珪素鋼板で作製された磁心によるトランスに比べてエネルギー変換効率が高いとされるＦｅ基アモルファス合金薄帯を積層した磁心を用いたアモルファストランスを採用することで、パワーコンディショナを高効率化する技術が提案されている。【０００６】
ところで、インバータの停止等により、トランスが磁化した状態に維持される、いわゆる残留磁化の状態になることがある。こうなると、運転の再稼働時に容易に磁気飽和に至ってしまい、正常な運転ができなくなる。
従来、パワーコンディショナでの磁気飽和が起こるのを防ぐため、昇圧トランスの入力側（１次側）に入力される電流や電圧と、出力側（２次側、昇圧側）から出力される電流や電圧と、を検出し、磁気飽和が起こらないように制御回路が配されている。
例えば、制御回路の一例として、特開２０１０−２７３４８９号公報、特開２０１２−１２０２５１号公報には、運転開始前にオフセット補正する機能を備えるパワーコンディショナが開示されている。
しかしながら、制御回路は、複雑なだけでなく、各トランスの磁心ごとの特性に合わせた設計が不可欠なため、汎用性かつ簡便性の点で問題があった。【０００７】
上記のほか、所定の鉄損を有することで、直流偏磁が起きた場合でも磁気飽和を避けることができるトランス(変圧器)に関する開示がある（例えば、特開２００８−１７７５１７号公報参照）。
また、特開２００８−１７７５１７号公報には、無磁場で焼鈍することで磁気抵抗が大きくなり、磁気飽和が抑制できることの開示がある。また、特開２００８−１７７５１７号公報には、３００℃以下の低温で焼鈍することで磁気抵抗が大きくなり、磁気飽和が抑制できることの記載もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特開２００８−１７７５１７号公報に記載された無磁場中の焼鈍、あるいは低温の焼鈍といった手法を採用してトランス自身に磁気飽和しにくい特性を付与することは、複雑な制御回路を必ずしも設けなくてもよいという点で有効である。【０００９】
ここで、トランスの磁気飽和について説明しておく。
図２は、従来から提案されているＦｅ基アモルファス合金薄帯を用いたトランス（変圧器）のＢＨループ（外部磁場（Ｈ）に対する磁束密度（Ｂ）の変化を示す磁気ヒステリシス曲線）を示す。通常の運転時は、交流の周波数に合わせて交番磁場がかかり、この曲線上の値に相当する磁化がなされる。また、運転停止時には、停止時の磁場に応じて、いくらか磁化された状態で停止される。例えば、図２で、Ｈ＝１０Ａ／ｍ以上の状態で停止された場合は、Ｈ＝０Ａ／ｍでのＢＨループの磁束密度Ｂの正側の線上である約０．８Ｔ（テスラ）で磁化された状態となっている（Ｈ＝０Ａ／ｍでの磁束密度を「残留磁束密度（Ｔ）」といい、Ｂｒで表される。）。【００１０】
次いで、運転を再開する場合、Ｂｒ＝０．８Ｔで磁化された状態から動作するため、飽和磁束密度（Ｂｓ）が約１．５Ｔであるとすると、ＢｓとＢｒとの差が約０．７Ｔ（＝約１．５−約０．８）を超える磁場が発生するような入力電力があると、トランスの磁心は磁気飽和を起こしやすい。つまり、磁性体にそれ以上の磁束を通すことができない状態、換言すれば、空芯コイルのような空芯磁心と同様の状態になりやすい。そうすると、電磁誘導によって生じる誘導起電力が非常に小さくなり、定格電流の１０倍以上の大電流（励磁突入電流）が流れてしまい、正常な昇圧、運転が困難となる現象が発生する。【００１１】
すなわち、磁気ヒステリシス曲線において、所定の磁束密度を得るためには、対応する外部磁場（Ｈ）をコイルによって印加する必要があり、磁束密度（Ｂ）とコイルによって発生する外部磁場との関係は、Ｂ＝μＨ（μ：透磁率）で表される。外部磁場（Ｈ）は、巻き線数（Ｎ）と電流（ｉ）とに比例する。したがって、所定の磁束密度を得ようとした場合、透磁率μが小さいほど一次巻線には大きな電流が必要とされる。所定の磁束密度を得るトランスでは、透磁率μが小さいと一次巻線に大きな電流が流れてしまうことになる。
したがって、動作範囲における透磁率（μ）は、できる限り値が大きいことが好ましく、これは直流偏磁によって動作開始点がＢｒになったときも同様である。換言すれば、磁束密度から残留磁束密度を減じた値（Ｂ−Ｂｒ）は、大きいほど望ましいといえる。そして、運転中の磁気飽和の発生回避の観点のみから見れば、Ｂｒは低いほど望ましい。【００１２】
一方、トランスとしては、磁気飽和が抑えられることに加えて、磁心鉄損の低減、騒音の抑制も重要な要求特性である。上述した磁気飽和の観点のみだと磁気抵抗を大きくする(透磁率を下げる)ことになるが、磁心鉄損の低減や騒音の抑制をも両立できる技術は、確立されていなかった。【００１３】
本発明は、上記に鑑みなされたものである。本発明は、騒音の程度を悪化させることなく、トランス磁心の磁気飽和が抑制され、過大な励磁突入電流（大電流）の発生が防止されるとともに、磁心鉄損が低減されたＦｅ基アモルファストランス磁心及びその製造方法、並びに安定的に運転再開が行えるトランスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を達成するための具体的手段は、以下の通りである。
＜１＞  Ｆｅ基アモルファス合金薄帯を積層して作製され、磁心に８０Ａ／ｍの磁場を印加して測定した直流ＢＨ曲線において、下記（１）〜（３）を満たすＦｅ基アモルファストランス磁心である。
Ｂ８０≧１．１Ｔ  ・・・（１）
０．５Ｔ≦Ｂｒ≦０．７Ｔ  ・・・（２）
Ｂ８０−Ｂｒ≧０．６Ｔ  ・・・（３）
前記（１）〜（３）において、Ｂ８０は、８０Ａ／ｍの磁場で磁化したときの磁束密度（Ｔ）を表し、Ｂｒは、８０Ａ／ｍの磁場で磁化した後、磁場を０Ａ／ｍに変化させた場合の残留磁束密度（Ｔ）を表す。
上記＜１＞において、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の合金は、２原子％〜１３原子％のＳｉ（ケイ素）と、８原子％〜１６原子％のＢ（ホウ素）と、３原子％以下のＣ（炭素）とを含み、残部がＦｅ（鉄）及び不可避不純物である合金であることが好ましい。【００１５】
＜２＞  前記＜１＞に記載のＦｅ基アモルファストランス磁心と、前記Ｆｅ基アモルファストランス磁心に巻回された少なくとも１対の導線と、を備えたトランスである。【００１６】
＜３＞  前記＜２＞に記載のトランスは、インバータの出力側に接続されるものである。【００１７】
＜４＞  前記＜１＞に記載のＦｅ基アモルファストランス磁心の製造方法であって、
Ｆｅ基アモルファス合金薄帯を切断、積層して積層体を作製する工程と、
前記積層体を、０Ａ／ｍの磁場で、保持温度を３００℃を超えてアモルファス合金の結晶化開始温度よりも１５０℃低い温度以下とし、保持時間を１時間以上６時間以下として熱処理する工程と、
を有する、Ｆｅ基アモルファストランス磁心の製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、騒音の程度を悪化させることなく、トランス磁心の磁気飽和が抑制され、過大な励磁突入電流（大電流）の発生が防止されるとともに、磁心鉄損が低減されたＦｅ基アモルファストランス磁心及びその製造方法が提供される。また、
本発明によれば、安定的に運転再開が行えるトランスが提供される。
例えば本発明の変圧器をパワーコンディショナに適用した場合、パワーコンディショナ内部の制御回路を汎用かつ簡便にすることが可能であるとともに、パワーコンディショナを安定的に運転再開させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、実施例で作製したＦｅ基アモルファス磁心の磁束密度（Ｂ）と外部磁場（Ｈ）との関係の一例を示す直流ＢＨ曲線である。
【図２】図２は、従来の磁心の磁束密度（Ｂ）と外部磁場（Ｈ）との関係を示す直流ＢＨ曲線である。
【図３】図３は、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯を製造するための製造装置の一実施形態を概念的に示す概略断面図である。
【図４】図４は、本発明のＦｅ基アモルファス磁心の一例を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明のＦｅ基アモルファストランス磁心及びその製造方法、並びにこの磁心を備えたトランス（以下、「Ｆｅ基アモルファストランス」ともいう。）について、詳細に説明する。
【００２１】
本発明のＦｅ基アモルファストランス磁心は、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯を積層して作製された磁心であり、磁心に８０Ａ／ｍの磁場を印加して測定した直流ＢＨ曲線において、下記の（１）、（２）及び（３）を満たしている。Ｂ８０及びＢｒの単位は、Ｔ（テスラ）である。
Ｂ８０≧１．１Ｔ  ・・・（１）
０．５Ｔ≦Ｂｒ≦０．７Ｔ  ・・・（２）
Ｂ８０−Ｂｒ≧０．６Ｔ  ・・・（３）
上記（１）〜（３）において、Ｂ８０は、８０Ａ／ｍの磁場で磁化したときの磁束密度（Ｔ）を表し、Ｂｒは、８０Ａ／ｍの磁場で磁化した後、磁場を０（ゼロ）Ａ／ｍに変化させた場合の残留磁束密度（Ｔ）を表す。
【００２２】
なお、本発明において、トランスとは、磁心に少なくとも１対の導線を巻回して作製された変圧器あるいは変成器と呼ばれるものである。詳細には、磁心と、２つ又は３つ以上の巻線と、を有し、かつそれらが相互に位置を変えない装置で、１つ又は２つ以上の回路から交流電力を受け、電磁誘導作用により電圧および電流を変成して、他の１つ又は２つ以上の回路に同一周波数の交流電力を供給するものをいう。
また、本発明において、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯を積層して作製された磁心とは、積層形態を有するものであれば、その形態は問わない。例えば、所定形状に成形された薄帯が積層された、いわゆる積層磁心や、薄帯が巻き回わされた、いわゆる巻磁心等が含まれる。特に巻磁心は、極めて薄いアモルファス合金薄帯にとって容易に積層形態を形成できるため有利である。
【００２３】
本発明は、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯を積層した積層体に対して、熱処理により付与できる磁気特性についての評価検討を実施し、その結果、Ｆｅ基アモルファストランス磁心に対して、磁気飽和の抑制並びに鉄損の低減や騒音の抑制の両立を可能にした磁気特性を付与できることを見出したものである。
前述の通り、所定の磁束密度を得る必要のあるトランスでは、透磁率μが小さいほど一次巻線に大きな電流が流れてしまうことになる。
したがって、透磁率（μ）は大きい方が好ましく、磁束密度から残留磁束密度を減じた値（Ｂ−Ｂｒ）は、大きい方が望ましいのである。そして、運転中の磁気飽和の発生を回避する観点からは、Ｂｒは低い方が望ましい。しかしながら、Ｂｒが低くなると、磁心の磁化過程が磁化反転となり、騒音が増大しやすい。また、鉄損もこれらの磁気特性に大きく依存する。
上記から、本発明においては、Ｂ８０及びＢｒが上記（１）〜（３）の全てを満足する。このようにすることで、磁心の磁気飽和が抑制され、過大な突入電流の発生が防止される。加えて、鉄損の低減や騒音の抑制も可能になる。Ｂ８０迄にて評価を行なったのは、鉄損が重要視される通常運転時の範囲だからである。
【００２４】
本発明では、８０Ａ／ｍの磁場で磁化したときの磁束密度（Ｂ８０）は１．１Ｔ以上である。Ｂ８０の絶対値が大きいことは、通常の運転において磁心が磁気飽和せずに動作する上で不可欠な特性と考えられ、Ｂ８０の値は、理論的には大きいほどよい。Ｂ８０が１．１Ｔ未満であると、残留磁束密度（Ｂｒ）との差が小さくなり、磁気飽和が生じやすい。
中でも、Ｂ８０は、上記と同様の理由から、１．２Ｔ以上がより好ましい。なお、Ｂ８０は、熱処理温度を高めたり、特定の磁場中熱処理を行なうことで、より高い値を得ることができる。しかしながら、この場合には残留磁束密度（Ｂｒ）も高い値となってしまうため、Ｂ８０は、実質的には１．４Ｔ程度が上限となる。
【００２５】
本発明では、８０Ａ／ｍの磁場で磁化した後、磁場を０Ａ／ｍに変化させた場合の残留磁束密度Ｂｒは、０．５Ｔ以上０．７Ｔ以下である。Ｂｒが０．７Ｔを超えると、偏磁された状態から設計磁束密度分の振れ幅を得ようとすると磁心が磁気飽和し、過大な突入電流が流れてしまう。また、磁心を磁気飽和させない観点からはＢｒは低いほど望ましいが、Ｂｒが０．５Ｔ未満と低くなり過ぎると、磁化回転が主体の磁化過程となるため騒音が大きくなってしまう。
中でも、Ｂｒは、上記と同様の理由から、０．６Ｔ以上０．７Ｔ以下が好ましい。
【００２６】
また、本発明では、Ｂ８０からＢｒを減じた差（Ｂ８０−Ｂｒ）を０．６Ｔ以上とする。Ｂ８０−Ｂｒの値が０．６Ｔ未満になると、磁気飽和が生じやすく、偏磁状態からの透磁率を大きくとれず(磁気抵抗が大きい)、一次巻線に過大な電流が流れてしまう。
中でも、Ｂ８０−Ｂｒは、上記と同様の理由から、０．６５Ｔ以上が好ましい。
また、Ｂ８０−Ｂｒの上限値には、特に制限はないが、現実的には０．８Ｔ程度が上限となる。
【００２７】
本発明のＦｅ基アモルファストランス磁心は、上記した（１）〜（３）を満たす磁心が得られる方法であれば、特に制限なくいずれの方法で作製されてもよいが、以下に示す工程（Ａ）〜（Ｂ）を有する製造方法（本発明のＦｅ基アモルファストランス磁心の製造方法）によって最も好適に作製することができる。
【００２８】
（Ａ）Ｆｅ基アモルファス合金薄帯（リボン）を積層して積層体を作製する工程
（Ｂ）前記積層体を、０Ａ／ｍの磁場で、保持温度を３００℃を超えてアモルファス合金の結晶化開始温度よりも１５０℃低い温度以下とし、保持時間を１時間以上６時間以下として熱処理する工程
【００２９】
上述したように、前記工程（Ａ）では、例えば、所定形状に成形した短冊状の薄帯を所望数重ねて積層体とする、いわゆる積層磁心としてもよいし、長尺状の薄帯（リボン）を所望とする磁芯に所望数巻回することによって巻磁心としてもよい。
【００３０】
前記工程（Ｂ）では、工程（Ａ）で作製した積層体を無磁場の環境で熱処理する。無磁場（０Ａ／ｍ）での熱処理は、特に残留磁束密度（Ｂｒ）を飛躍的に低減するのに適している。
【００３１】
また、熱処理時に保持する保持温度としては、３００℃を超えてアモルファス合金の結晶化開始温度よりも１５０℃低い温度以下の範囲とする。
保持温度が３００℃以下であると、Ｂ８０が小さくなり過ぎ、ひいてはＢ８０−Ｂｒの値が小さくなり過ぎて、磁心の磁気飽和を防ぐことができないばかりか、Ｂｒの値が低くなり過ぎて、騒音が大きくなってしまう。さらに、保持温度が３００℃を超えていることで、磁心に内在する歪が十分に取り除かれるため、磁心毎の性能バラツキが抑制される。
また、保持温度が「アモルファス合金の結晶化開始温度よりも１５０℃低い温度」を超える範囲であると、合金のアモルファス状態を安定に維持できないばかりか、Ｂｒが大きくなり過ぎ、磁心の磁気飽和が生じやすくなる。
中でも、保持温度は、上記と同様の理由から、３００℃を超えて３４０℃以下が好ましく、３１０℃以上３３０℃以下がより好ましい。
【００３２】
ここで、アモルファス合金の結晶化開始温度とは、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯を、示差走査熱量計（ＤＳＣ）で、室温から２０℃／分の条件で昇温した際の発熱開始温度として測定されるものである。
【００３３】
熱処理時に上記保持温度で保持する保持時間としては、１時間以上６時間以下の範囲とする。
保持時間が１時間未満であると、磁心ごとの性能バラツキが大きくなる。また、そのバラツキは、Ｂ８０が小さくなり過ぎ、ひいてはＢ８０−Ｂｒの値が小さくなり過ぎるため、磁心の磁気飽和を防ぐことができないばかりか、Ｂｒの値も低くなり過ぎて騒音が大きくなってしまう方向に拡大する。また、保持時間が６時間を超えると、合金のアモルファス状態を維持することが困難となり、かつ  Ｂｒが大きくなり過ぎ、磁心の磁気飽和が生じやすくなる。中でも、保持時間は、上記と同様の理由から、１時間以上６時間以下が好ましい。
【００３４】
本発明においては、熱処理を、無磁場でかつ適正化した保持温度環境下で行なうことにより、所望とするＢｒ及びＢ８０の値を得ることができる。また、磁心の大きさが変わると熱容量が変わってくるので、保持温度と保持時間はその都度適正化することが望ましい。
【００３５】
本発明のＦｅ基アモルファストランスは、前記工程により作製した磁心に、１対の導線を巻回することにより、１次及び２次の入出力端子を備えたトランスとして作製することができる。
本発明のＦｅ基アモルファストランスは、磁気飽和の発生を防止できるため、インバータの出力側に接続するものとして好適である。本発明のトランスとしては、昇圧トランス、絶縁トランス、降圧トランスとして適用することができる。本発明のトランスは、特に昇圧トランスに好適である。
【００３６】
本発明のＦｅ基アモルファス磁心を形成するＦｅ基アモルファス合金薄帯の合金としては、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃ系の合金が好ましい。
前記Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系アモルファス合金としては、２原子％〜１３原子％のＳｉ及び８原子％〜１６原子％のＢを含有し、残部が実質的にＦｅ及び不可避不純物である組成を有する系の合金が好ましい。
また、前記Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃ系アモルファス合金としては、２原子％〜１３原子％のＳｉ、８原子％〜１６原子％のＢ、及び３原子％以下のＣを含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物である組成を有する系の合金が好ましい。
いずれの系においても、Ｓｉが１０原子％以下であり且つＢが１７原子％以下である場合が、飽和磁束密度Ｂｓが高い点で好ましい。また、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃ系アモルファス合金薄帯では、Ｃを多く加え過ぎると、経年変化が大きくなるため、Ｃの量は０．５原子％以下が好ましい。
【００３７】
Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の厚みとしては、１５μｍ以上４０μｍ以下の範囲が好ましく、２０μｍ以上３０μｍ以下の範囲がより好ましい。厚みが１５μｍ以上であると、リボンの機械的強度を保持できる点、及び占積率を高くなり、積層した場合の層数が少なくなる点で有利である。また、厚みが４０μｍ以下であると、渦電流損が小さく抑えられる点、及び積層の磁心を加工した際の曲げ歪を小さくできる点、更にアモルファス相を安定的に得やすい点で有利である。
【００３８】
Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の、長手方向と直交する幅方向の長さ（幅長）としては、１５ｍｍ以上２５０ｍｍ以下が好ましい。幅長が１５ｍｍ以上であると、大容量の磁心が得られやすい。また、幅長が２５０ｍｍ以下であることで、幅方向において板厚の均一性の高い合金薄帯が得られやすい。
中でも、幅長は、大容量で実用的な磁心を得る観点から、５０ｍｍ以上２２０ｍｍ以下がより好ましい。
【００３９】
Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の製造は、例えば、液体急冷法（単ロール法、双ロール法、遠心法等）等の公知の方法により行なうことができる。中でも、単ロール法は、製造設備が比較的単純で、かつ安定製造が可能な製造法であって、優れた工業生産性を有する。
【００４０】
本発明の磁心の形状としては、円形だけでなく、図４に示すような矩形でもよい。また、本発明の磁心は、複数枚のＦｅ基アモルファス合金薄帯から作製されてもよい。更には、本発明の磁心は、オーバーラップやバットラップの接合部を有してもよい。
【実施例】
【００４１】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。【００４２】
（実施例１）
−Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の作製−
大気中での単ロール法によって、以下に示す方法で１７０ｍｍ幅、２４μｍ厚の長尺状の、組成：Ｆｅ８１．７Ｓｉ２Ｂ１６Ｃ０．３（原子％）で表されるＦｅ基アモルファス合金薄帯（合金リボン）を作製した。組成比の単位は「原子％」である。【００４３】
具体的には、図３に示す装置１００と同様のＦｅ基アモルファス合金薄帯製造装置を準備した。ここで、以下の冷却ロールを用いた。
まず、坩堝内でＦｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃ、及び不可避不純物からなる合金溶湯（以下、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃ系合金溶湯ともいう。）を調製した。詳細には、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、及び不可避不純物からなる母合金を溶解し、得られた溶湯に炭素を添加して混合し溶解させることで、上記組成のＦｅ基アモルファス合金薄帯を製造するための合金溶湯を調製した。次いで、このＦｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃ系合金溶湯を、長辺の長さ２５ｍｍ×短辺の長さ０．６ｍｍの矩形（スリット形状）の開口部を有する溶湯ノズルの開口部から、回転する冷却ロール表面に吐出し、急冷凝固させて幅：１７０ｍｍ、厚さ：２４μｍのＦｅ基アモルファス合金薄帯３０ｋｇを作製した。
<Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の作製条件>
・冷却ロール：・材質：Ｃｕ合金
・直径：４００ｍｍ
・冷却ロール表面の算術平均粗さＲａ：０．３μｍ
・合金溶湯の吐出圧力：２０ｋＰａ
・冷却ロールの周速：２５ｍ／ｓ
・合金溶湯温度：１３００℃
・溶湯ノズル先端と冷却ロール表面との距離：２００μｍ【００４４】
各元素の測定は、ＳｉおよびＢについてはＩＣＰ発光分光分析法により、Ｃについては酸素気流中燃焼-赤外線吸収法により、それぞれ行なった。また、Ｆｅ量は、Ｓｉ、ＢおよびＣの総量を１００から減算して求めた。
上記組成のＦｅ基アモルファス合金薄帯の飽和磁束密度（Ｂｓ）は、１．６３Ｔであった。Ｂｓは、幅１０ｍｍ、長さ１２０ｍｍのＦｅ基アモルファス合金薄帯を用い、その薄帯長手方向に２４００Ａ／ｍの直流磁界を印加しながら、熱処理温度：３２０℃、保持時間：２時間の条件にて熱処理を施した薄帯に対し、８０００Ａ／ｍの磁場を印加して測定した直流ＢＨ曲線の磁束密度の最大値（Ｂ８０００）として求めた。
また、示差走査熱量計（ＤＳＣ）によって求めた結晶化開始温度は、４９０℃であった。【００４５】
−磁心の作製−
上記で作製したＦｅ基アモルファス合金薄帯を用い、図４に示すように、所定サイズの芯材に対して、所定サイズに切断、積層後、各合金薄帯を、オーバーラップ部分２を有するように巻き上げて、積層体を作製した。【００４６】
次いで、作製した積層体を、無磁場（０Ａ／ｍの磁場）の環境下で下記表に示す各保持温度（２８０℃，３００℃，３１０℃，３２０℃，３３０℃，３４０℃，３５０℃，３６０℃）で１時間保持することによって熱処理を施し、本発明の磁心（図４に示すＦｅ基アモルファストランス磁心１）及び比較用の磁心を作製した。
また、上記とは別に、作製した積層体を、磁路長手方向、すなわち磁心の円周方向に１２．５Ａ／ｍ、８００Ａ／ｍの直流磁界を印加しながら、３３０℃で１時間の熱処理を施し、比較用の磁心を作製した。【００４７】
最終的に作製された磁心の寸法（図４に示す寸法Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、それぞれ、Ａ＝２４０ｍｍ、Ｂ＝８０ｍｍ、Ｃ＝５０ｍｍ、Ｄ＝１７０ｍｍである。磁心の占積率（ＬＦ）は、８６％であり、磁心の実効断面積は、７３ｃｍ２であった。【００４８】
磁心の占積率ＬＦは、薄帯の積層体の断面積における薄帯の断面積の割合のことであり、１００％に近いほど積層体中に薄帯が占める割合が高いことを示す。
磁心の占積率は、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯から幅Ｗ［ｍｍ］、長さ２４００［ｍｍ］のサイズに切り出した薄帯片の質量Ｍを測定し、下記式（ａ）からＦｅ基アモルファス合金薄帯の厚みｔ１［ｍｍ］を求め、下記式（ｂ）によりＬＦを算出した。
ｔ１＝Ｍ／（Ｗ×２４００×アモルファス合金の密度［ｇ／ｍｍ３］）・・・（ａ）
ＬＦ＝１００×薄帯の積層数×ｔ１／Ｃ  ・・・（ｂ）
なお、上記の「アモルファス合金の密度」は、ヘリウムガスを用いた定容積膨張法により求められる値である。
また、磁心の実効断面積は、「実効断面積＝Ｃ×Ｄ×ＬＦ」により算出した。【００４９】
−巻磁心及びその特性−
熱処理を施した磁心に、一次巻線３０ターン、二次巻線５ターンを巻回し、直流磁化特性試験装置で、最大磁場８０Ａ／ｍで直流ＢＨ曲線を測定した。加熱時の保持温度を３００℃、３３０℃とした場合の直流ＢＨ曲線を図１に示す。このように作成した直流ＢＨ曲線をもとに、残留磁束密度Ｂｒ（Ｔ）、及び８０Ａ／ｍの磁場で磁化したときの磁束密度Ｂ８０（Ｔ）を求め、さらにこれらの値から「Ｂ８０−Ｂｒ」の値を求めた。これらの結果を下記表１〜表３に示す。【００５０】
−巻磁心の鉄損−
上記のように各磁心に一次巻線と二次巻線とを巻いた巻磁心の各々について、周波数６０Ｈｚで励磁磁束密度を１．３Ｔとして鉄損（Ｗ／ｋｇ）を測定した。測定結果を下記表４に示す。【００５１】
【表１】
2015022904.tif 000003
【００５２】
前記表１において、Ｂ８０は、保持温度３１０℃以上で１．１Ｔ以上を得ることができている。【００５３】
【表２】
2015022904.tif 000004
【００５４】
前記表２に示されるように、Ｂｒを小さくする点では、無磁場でかつ低い温度で熱処理することが好ましいことがわかる。また、Ｂｒは磁気飽和の点で小さいほど好ましいが、表１に示したＢ８０とのバランスおよび騒音の点を踏まえると、Ｂｒは、０．５Ｔ〜０．７Ｔの範囲が好適である。【００５５】
【表３】
2015022904.tif 000005
【００５６】
磁気飽和を防ぐためには、Ｂ８０−Ｂｒ、すなわちＢ８０とＢｒとの差は大きいほど望ましい。表３に示されるように、表２に示したＢｒが、０．５Ｔ〜０．７Ｔの範囲であっても、Ｂ８０−Ｂｒは０．６以上と比較的高い値を得ることができることがわかる。【００５７】
【表４】
2015022904.tif 000006
【００５８】
上記した表１ないし表２に示す本発明の範囲においては、表４に示される鉄損も少なく抑えた状態で維持することが可能であることがわかる。【００５９】
−巻磁心の磁気飽和−
本発明の巻磁心のうち、３３０℃、無磁場で熱処理した磁心に対して、導線を所定の回数巻回し、１次側の電圧：２００Ｖ、２次側の電圧：６６００Ｖとした本発明の昇圧トランスを作製した。また、比較として、３３０℃、８００Ａ／ｍの磁界を巻磁心の円周方向に印加して熱処理した磁心に対して同様に導線を巻回し、同電圧とした比較用の昇圧トランスを作製した。これらは、インバータの出力側を想定した昇圧トランスである。
これら２つのトランスに対して、負荷をつながない状態で、１次巻線に定格電圧２００Ｖを供給し、そのときに１次巻線に流れる突入電流をオシロスコープで記録し、その突入電流の第３波の波高値を測定した。結果、本発明のトランスでは、電流値が２５Ａであり、作製したトランスの定格電流（５０Ａ）以下であった。他方、比較用のトランスでは、最大１７５Ａを検出し、定格電流の３倍以上の電流が１次巻線に流れた。これは、磁気飽和により生じた現象と推測される。【００６０】
（実施例２）
実施例１において、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の組成を、以下に示す組成に変更したこと以外は、実施例１と同様にして、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯（合金リボン）を作製し、さらに磁心を作製した。そして、作製した磁心を用いて、実施例１と同様に巻磁心を得て、各特性について実施例１と同様の方法で評価した。結果を以下に示す。
組成：Ｆｅ７９．７Ｓｉ９Ｂ１１Ｃ０．３（原子％）【００６１】
【表５】
2015022904.tif 000007
【００６２】
前記表５に示すように、実施例１と同様、Ｂ８０は、保持温度３１０℃以上の領域で１．１Ｔ以上を得ることができている。【００６３】
【表６】
2015022904.tif 000008
【００６４】
前記表６に示されるように、Ｂｒを小さくする点では、無磁場でかつ低い温度で熱処理することが好ましい。Ｂｒは、前記表５に示すＢ８０とのバランスおよび騒音の点を踏まえると、０．５Ｔ〜０．７Ｔの範囲が好適である。【００６５】
【表７】
2015022904.tif 000009
【００６６】
前記表７に示されるように、本実施例の薄帯の組成では、保持温度が３５０℃〜３６０℃の領域において、前記表６に示すＢｒが０．５Ｔ〜０．７Ｔの範囲ではあるが、Ｂ８０−Ｂｒは０．６以上と比較的高い値が得られた。【００６７】
【表８】
2015022904.tif 000010
【００６８】
上記のように、本実施例の薄帯の組成では、特に保持温度が３５０℃〜３６０℃の領域において、前記表８に示す鉄損を少なく抑えた状態で維持することが可能であった。【００６９】
日本出願２０１３−１６８２１５の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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