(57)【要約】【課題】  鉄系アモルファス金属を用いた巻回型磁心の熱処理時におけるアモルファス金属の結晶化を防止する。【解決手段】  帯状の鉄系アモルファス金属箔２の表面に、脱酸素剤１１を封入したマイクロカプセル１０を付着させて巻回して巻回型磁心１を作成し、その後に熱処理する。マイクロカプセルは２００℃以上の温度で熱分解または溶解し、脱酸素剤を雰囲気に晒すものとする。２００℃以上で熱処理をすると、マイクロカプセルの脱酸素剤が雰囲気に晒され、巻回型磁心１の内部に残された酸素を脱酸素剤１１が吸収するため、酸素の影響によるアモルファス金属の結晶化を防止することができる。【選択図】  図１
2005286252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状のアモルファス金属箔を巻回して形成する巻回型磁心の製造方法であって、帯状のアモルファス金属箔の表面に、脱酸素剤を封入したマイクロカプセルを付着させて巻回し、その後に熱処理することを特徴とする巻回型磁心の製造方法。
【請求項２】
マイクロカプセルが２００℃以上の温度で熱分解または溶解し、脱酸素剤が雰囲気に晒されるものであることを特徴とする請求項１に記載の巻回型磁心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チョークコイル等に用いられる巻回型磁心の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、アモルファス金属の優れた磁気特性を利用したインダクタ等の電子部品が広く用いられている。
【０００３】
ところで、アモルファス金属は溶融した金属を急冷することによって優れた特性を得るもので有るため、鋳造により製造することは困難である。このため、液相温度以上に加熱された合金融液を高速で回転する銅製の冷却ロール上にノズルから噴出させ、冷却固化させる片ロール法により、帯状のアモルファス金属箔として製造される。このような片ロール法によって得られる帯状のアモルファス金属箔は、合金融液の噴出量をコントロールしても完全に平坦にすることが極めて困難であり、厚さが微妙に異なるものとなってしまう。
【０００４】
この帯状のアモルファス金属箔を用いて、Ｃ字型磁心または円環状磁心等を製造する方法としては、アモルファス金属箔を巻き軸に取り付けて回転することにより、アモルファス金属箔を巻回して環状の巻回型磁心を構成している。そして、Ｃ字型磁心の場合には、巻回型磁心を切断することにより構成している。
【０００５】
ここで用いられる帯状のアモルファス金属箔は、一般にバネ鋼のようなバネ弾性を有する素材であり、帯状のアモルファス金属箔を環状に巻回して巻回型コアとした場合には、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、アモルファス金属箔の巻き始め部５および巻き終わり部６が巻回型コア１の内周面および外周面から離脱して巻きほぐれが発生する。このため、アモルファス金属箔の巻き始め部および巻き終わり部を巻き止めテープによって巻きほぐれを防止することやスポット溶接によりアモルファス金属箔の先端部を溶接して固定することが行われている。そして、一定形状に固定した巻回型磁心を熱処理することにより、巻回型磁心の内部に残る残留応力を消去している。
【０００６】
以上のような磁心の製造方法については、次のような特許文献が存在する。
【特許文献１】特開２００１−１２９６４１
【特許文献２】特開２０００−３２３３３０
【特許文献３】特開平５−３３５１５４
【特許文献４】特開平２−５８２０４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、巻回型磁心を熱処理する際に、酸素を含有する雰囲気化で行った場合には、アモルファス金属箔が、酸素の影響で部分的に結晶化することが知られている。そして、アモルファス金属が結晶化すると、アモルファス金属の磁気特性が変化してしまい、コイル特性に影響を及ぼすこととなる。そのため、熱処理は酸素が存在しない、あるいは酸素濃度が低い雰囲気に置換して行うことが必要である。その方法としては、熱処理雰囲気を窒素雰囲気とすることが広く行われている。
【０００８】
しかしながら、アモルファス金属箔を巻回して形成した巻回型磁心は、アモルファス金属箔同士が密着した状態となっているが、前述したように、アモルファス金属箔の厚さはばらつきを有しているものであるため、巻回磁心の内部には微視的にみると隙間が多く存在することになる。そのため、巻回型磁心を巻回する際の雰囲気が大気雰囲気であると、巻回型磁心の微視的な隙間の間には大気が存在することになる。
【０００９】
そして、熱処理時に熱処理雰囲気を窒素に置換した場合でも、この巻回型磁心の内部の微視的な隙間に残留した大気をも完全に窒素に置換することは困難であり、この残留した酸素により、アモルファス金属が結晶化するという問題があった。
【００１０】
この発明は上記のような問題を解決するためのもので、熱処理時にアモルファスの結晶化を防止することのできる巻回型磁心の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、帯状のアモルファス金属箔を巻回して形成する巻回型磁心の製造方法であって、帯状のアモルファス金属箔の表面に、脱酸素剤を包含したマイクロカプセルを付着させて巻回し、その後に熱処理することを特徴とする巻回型磁心の製造方法である。
【００１２】
脱酸素剤を包含したマイクロカプセルは、マイクロカプセルが熱分解または溶解するまでは、脱酸素剤が大気中の酸素に晒されることがない。このため、脱酸素剤の酸素吸着作用は劣化しない。そして、熱処理時にマイクロカプセルの樹脂が熱分解、あるいは熱溶解し、脱酸素剤が雰囲気に晒される。そのため、熱処理時のみ脱酸素剤が機能するようになる。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の巻回型磁心の製造方法において、マイクロカプセルが２００℃以上の温度で熱分解または熱溶解し、脱酸素剤を雰囲気に晒するものであることを特徴とする。
【００１４】
アモルファス金属は２００以上の温度範囲で熱処理することにより、残留応力を除去することができる。そのため、アモルファス金属の熱処理は２００〜６００℃の範囲で行われる。そこで、２００℃以上の温度で熱分解し、脱酸素剤を雰囲気に晒すマイクロカプセルを用いると、アモルファス金属箔にマイクロカプセルを付着させる工程では、脱酸素剤は大気中の酸素に晒されることがないため、脱酸素剤の酸素吸着作用は劣化しない。そして、熱処理時に２００℃以上となった際に、マイクロカプセルの樹脂が熱分解、あるいは熱溶解し、脱酸素剤が雰囲気に晒される。そのため、熱処理時のみ脱酸素剤が機能するようになる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明では、アモルファス金属箔を巻回して形成した巻回型磁心を熱処理する際に、巻回型磁心に残留した酸素が脱酸素剤に吸着され、実質的に無酸素状態で熱処理を行うことができる。このため、酸素の存在によるアモルファス金属の結晶化が抑制され、アモルファス金属の優れた磁気特性が損なわれることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次にこの発明を実施するための最良の形態について説明する。
巻回型磁心に用いられる帯状のアモルファス金属箔は、その材質としては鉄系アモルファス金属箔として、Ｆｅ−Ｂ，Ｆｅ−Ｂ−Ｃ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃｒ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ等の鉄系アモルファス金属を例示することができる。また、用いられるアモルファス金属箔は鉄系のアモルファス金属リボンに限定されるものではなく、コバルト系のアモルファス金属、例えば、Ｃｏ−Ｂ，Ｃｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ，Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ−Ｓｉ，Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｂ−Ｓｉ，Ｃｏ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｎｉ，Ｃｏ−Ｍｎ−Ｎｉ−Ｂ−Ｓｉ，Ｃｏ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｎｉ−Ｂ等のコバルト系のアモルファス金属を用いることができる。
【００１７】
上記の鉄系アモルファス金属の中で特に好適なものとしては、ＦｅＸＳｉＹＢＺＭＷを例示できる。ここで、Ｘ＝５０〜８５、Ｙ＝１〜１５、Ｚ＝５〜２５（Ｘ、Ｙ、Ｚはいずれも原子％を表す）の範囲である。また、ＭはＣｏ、Ｍｎ、Ｃ、Ａｌ、Ｐ等の一種または二種以上の組合せからなる金属で、Ｗ＝０〜５原子％のものを例示できる。
【００１８】
このアモルファス金属箔は、液相温度以上に加熱された合金融液を高速で回転する銅製の冷却ロール上にノズルから噴出させ、冷却固化させる片ロール法により、帯状のアモルファス金属箔として製造される。以上のように製造されたアモルファス金属箔は、合金融液の噴出量をコントロールしても完全に平坦にすることが極めて困難であり、厚さが微妙に異なるものとなっている。
【００１９】
この帯状のアモルファス金属箔の両面には、図１に示すように脱酸素剤１１が包含されたマイクロカプセル１０を付着させる。
【００２０】
マイクロカプセル１０はその直径が数μｍ程度のもので、マイクロカプセル化材料にはポリスチレン、アクリル樹脂、メラミン／ホルマリン、ポリウレタン、ポリアミド、ゼラチン等を使用したものである。これらの樹脂は高温になると、樹脂が溶解または分解し、包含する脱酸素剤を周囲雰囲気に晒すことができる。また、樹脂が溶解または分解する際に、酸化性のガスを発生させないため、脱酸素剤の効果を高めることができる。
【００２１】
上記に示した樹脂の添加物成分を調整し、２００℃以上の温度になると樹脂が溶解又は分解するような樹脂を選択すると好適である。
【００２２】
マイクロカプセル１０に包含される脱酸素剤１１としては特に限定はないが、非磁性材料であることが好ましく、例えば亜リン酸塩または次亜リン酸塩と、白金族金属の錯体からなる脱酸素剤、マグネシウム金属系脱酸素剤等を用いることができる。また、脱酸素剤１１が非道電性であると好適であるが、この観点からは、前に例示した脱酸素剤の中で、亜リン酸塩または次亜リン酸塩と、白金族金属の錯体からなる脱酸素剤が好適である。
【００２３】
そして脱酸素剤１１をカプセル化したマイクロカプセル１０をポリエチレンワックス等の媒体に分散させ、この分散液をアモルファス金属箔の表面に塗布、吹き付け、あるいはアモルファス金属箔を分散液に浸漬する等により、マイクロカプセルをアモルファス金属箔の表面に付着させ、その後に分散媒を乾燥・揮発させることにより、アモルファス金属箔の表面にマイクロカプセルを固着させる。なお、ポリエチレンワックス等のワックス成分はアモルファス金属箔の表面に付着した状態であるが、図１ではワックス成分については省略してある。
【００２４】
このようにして準備したアモルファス金属箔を巻回して所定形状の環状コアを作成する。すなわち、図２（ａ）に示すように、アモルファス金属箔を巻き軸３に取り付けて、さらに図２（ｂ）に示すように、所定回数だけ回転することにより、アモルファス金属箔を巻回して、図２（ｃ）に示すように環状の巻回型磁心１を作成する。図２（ｄ）は巻き軸３から巻回型磁心を取り外した図面である。
【００２５】
なお、アモルファス金属箔はバネ弾性を有しているために、アモルファス金属箔の巻き始め部および巻き終わり部６が巻回型磁心の内周面および外周面から離脱して巻きほぐれが発生する。このため、アモルファス金属箔の巻き始め部および巻き終わり部を巻き止めテープ４によって巻きほぐれを防止する。なお、巻回型磁心１の巻きほぐれを防止するためには、アモルファス金属箔の巻き始め部および巻き終わり部をそれぞれ溶接によって巻回型磁心に固定する方法であってもよい。
【００２６】
巻き止めテープ４によって形状を安定させた巻回型磁心の内部残留応力を除去するために、熱処理を行う。そこで、図３に示すように、巻回型磁心を熱処理炉１５に搬送し、熱処理炉１５の雰囲気を窒素に置換する。雰囲気を窒素に置換するには、一度熱処理炉内に大気を真空ポンプ１６にて減圧状態にし、そこに窒素を注入することが好ましい。このような装置については、周知の減圧装置を用いることができるため、その詳細は省略する。
【００２７】
しかしながら、熱処理雰囲気を窒素に置換したとしても、巻回型磁心の内部には隙間があり、この隙間に残された大気をも完全に窒素に置換することは困難で、巻回型磁心の内部には酸素が残留した状態となっている。
【００２８】
そして、熱処理炉１５によって巻回型磁心１を加熱し、２００〜６００℃の温度範囲で、巻回型磁心１の熱処理を行う。熱処理を行うことによって、アモルファス金属内の内部応力を緩和し、アモルファス金属箔のバネ弾性が失われる。そのため、巻回コアは固定枠に収納されて保持された形状で、バネ弾性が失われるため、固定枠に保持された形状を維持するようになる。なお、この熱処理は、巻回コアの形状を安定させるために行うものであるが、同時にアモルファス金属箔の磁気特性を変化させることもできる。
【００２９】
熱処理は、内部応力の緩和を目的とするものであり、比較的高温で処理すると熱処理時間は短く、低温で処理すると熱処理時間は長くなる傾向にある。熱処理時間は、熱処理温度に応じて、５分から１２時間の範囲で行うことができる。
【００３０】
この熱処理の温度範囲では、マイクロカプセル１０の樹脂成分が溶解し、包含した脱酸素剤１１が雰囲気に晒されるようになる。そのため、巻回型磁心１の内部に残留していた酸素を脱酸素剤１１が吸収し、熱処理時の酸素によるアモルファス金属の結晶化を防止することができる。
【００３１】
熱処理を終えた巻回型磁心１は溶融樹脂に浸漬し、巻回型磁心１の層間に樹脂を含浸する。含浸させる樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリレート樹脂、グラスファイバー入りフェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリスチレン、グラスファイバー入りＡＢＳ、グラスファイバー入りポリカーボネート等を使用する。このような樹脂含浸を行うことにより、巻回型磁心１の形状は安定なものとなる。
【００３２】
なお、以上のように形成した巻回型磁心１は、切断してＣ字型磁心に加工することもできる。また、磁気特性を改善するために、磁路にギャップ部を形成することもできる。
【００３３】
以上のような工程を経て製造された巻回型磁心は、アモルファス金属箔が結晶化することがない、または、結晶化したとしてもその結晶化の度合いは低く、アモルファス金属の優れた磁気特性を損なうことがない。
【００３４】
なお、この発明は上記の実施の形態で説明した巻回型磁心に限定されるものではない。別の実施の形態としては、巻回型磁心に溶融樹脂を含浸させなくても良い。さらに磁路にギャップ部を形成しない、いわゆるノンギャップの巻回型磁心としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】アモルファス金属箔にマイクロカプセルを付着させた状態を示す模式図である。
【図２】巻回型磁心を製造する工程を示す工程図で、（ａ）から（ｄ）は各工程を示す。
【図３】巻回型磁心の熱処理工程を示す図面である。
【図４】アモルファス金属箔を巻回した状態を示す図面であり、（ａ）は巻き始め部での巻きほぐれ、（ｂ）は巻き終わり部での巻きほぐれの状態を示す。
【符号の説明】
【００３６】
１  巻回型磁心
２  アモルファス金属箔
３  巻き軸
４  巻き止めテープ
５  巻き始め部
６  巻き終わり部
１０  マイクロカプセル
１１  脱酸素剤
１５  熱処理炉
１６  真空ポンプ
【図１】
2005286252.tif 000003
【図２】
2005286252.tif 000004
【図３】
2005286252.tif 000005
【図４】
2005286252.tif 000006