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BESCHREIBUNG:
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte amorphe Legierung
und insbesondere eine amorphe Legierung auf Fe-Basis, die für magnetische Kernmaterialien
geeignet ist, wie sie in Hochfrequenztransformatoren für die Verwendung bei Frequenzen
von 20 kHz oder mehr, in Gleichtaktdrosseln und anderen elektronischen Bauelementen
Anwendung finden.
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Herkömmlich für Hochfrequenztransformatoren und -drosseln verwendete
magnetische Kernmaterialien bestehen hauptsächlich aus Ferrit, da dieses einen hohen
elektrischen Widerstand aufweist, so daß nur geringe Wirbelstromverluste auftreten.
Da Ferrit jedoch eine relativ geringe Sättigungs-Magnetflußdichte und schlechte
Temperaturcharakteristika hat, liegt der Nachteil darin, daß die Herstellung kleiner
Magnetkerne daraus schwierig ist.
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In letzter Zeit fanden amorphe magnetische Legierungen viel Aufmerksamkeit
als Materialien, die geeignet sind, die herkömmlichen Magnetkernmaterialien aufgrund
ihrer hohen Sättigungs-Magnetflußdichte zu übertreffen. Amorphe Legierungen lassen
sich im allgemeinen in solche auf Fe-Basis und in solche auf Co-Basis einteilen.
Der Nachteil der amorphen Legierungen auf Fe-Basis liegt darin, daß sie im allgemeinen
bei hohen Frequenzen einen großen Kernverlust haben. Amorphe Legierungen auf Co-Basis
haben andererseits einen geringen Anfangskernverlust, der sich jedoch mit der Zeit
in einem breiten Bereich verändert und diese Legierungen für die praktische Anwendung
ungeeignet macht.
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K. Inomata et al. schlugen vor, amorphen Legierungen auf Fe-Basis
Nb zuzugeben, um ihren Magnetostriktionskoeffizienten zu verringern und damit einen
niedrigen Kernverlust zu erzielen (Magnetostriction and Magnetic Core Loss at High
Frequency in Amorphous Fe-Nb-Si-B Alloys",
J. Appl. Phys. 54 (11), November 1983, Seiten 6553 bis 655).
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Solche Nb enthaltenden amorphen Legierungen auf Fe-Basis zeigen jedoch
noch immer einen höheren Kernverlust als amorphe Legierungen auf Co-Basis.
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Amorphe Legierungen auf Fe-Basis haben damit einerseits eine höhere
Beständigkeit gegen zeitliche Veränderungen als amorphe Legierungen auf Co-Basis,
andererseits zeigen sie jedoch einen höheren Kernverlust als diese bei hohen Frequenzen.
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Aus amorphen Legierungen auf Fe-Basis hergestellte magnetische Kerne
sind daher aufgrund des Kernverlustes bei hohen Frequenzen einem beträchtlichen
Temperaturanstieg ausgesetzt.
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Angesichts dieser Tatsache liegt eine wichtige technische Aufgabe
darin, den Kernverlust von amorphen Legierungen auf Fe-Basis so weit wie möglich
zu verringern.
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Daneben sind amorphe Legierungen auf Fe-Basis denen auf Co-Basis
auch bezüglich der Permeabilität unterlegen.
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Die generelle Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt somit darin,
eine amorphe Legierung auf Fe-Basis zu schaffen, die nicht an den oben beschriebenen
Nachteilen des Standes des Technik leidet.
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Insbesondere soll eine amorphe Legierung auf Fe-Basis mit einem geringen
Kernverlust angegeben werden, die für magnetische Kerne von Hochfrequenztransformatoren,
Gleichtaktdrosseln und so weiter geeignet ist, die bei hohen Frequenzen, insbesondere
bei 50 kHz oder mehr, Anwendung finden.
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Angesichts dieser Aufgabe führten die Erfinder eingehende Untersuchungen
durch, um amorphe Legierungen auf Fe-Basis mit geringem Kernverlust zu finden. Es
ergab sich, daß die Zugabe von Kupfer zu amorphen (Fe-M) -Si-B-Legierungen zu amorphen
Legierungen auf Fe-Basis führt, deren Kernverlust im wesentlichen auf den selben
Wert wie der von amorphen Legierungen auf Co-Basis oder sogar noch weiter verringert
ist.
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Eine erfindungsgemäße amorphe Legierung auf Fe-Basis
ist durch die folgende allgemeine Formel gekennzeichnet: (Fe1-aMa)100-x-y-zCuxSiyBz
Dabei bezeichnet M zumindest ein Element aus der Gruppe, die aus Ti, Zr, Hf, V,
Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn und Ni besteht.
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a, x, y und z genügen den folgenden Ausdrücken: 0,001#a#o,1, 0,1<-x<=3,
y<19, 5<=z<-25 und 15<-y+z<30, wobei x, y und z Atom--%-Anteile angeben.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden
anhand der anliegenden Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 eine
graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Kernverlust W2/100k der erfindungsgemäßen
amorphen Legierungen und dem Gehalt von Cu (=x); Fig. 2 eine graphische Darstellung
der Beziehung zwischen dem Kernverlust W2/100k der erfindungsgemäßen amorphen Legierungen
und dem Anteil von M (=a); Fig. 3 graphische Darstellungen, die jeweils die Gleichstrom-B-H-Kurve,
den Kernverlust W2/100k und die effektive Permeabilität Ae1k der erfindungsgemäßen
amorphen Legierung bei 1 kHz zeigen; Fig. 4 eine graphische Darstellung der Beziehung
zwischen der effektiven Permeabilität ße und der Frequenz f für die erfindungsgemäßen
amorphen Legierungen L, M und die herkömmlichen amorphen Legierungen N, O; Fig.
5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der effektiven Permeabilität
ijelk bei 1 kHz und einem Erregungs-Magnetfeld Hm für die erfindungsgemäßen amorphen
Legierungen P, Q und die herkömmlichen amorphen Legierungen R, S; Fig. 6 eine graphische
Darstellung der Beziehung zwischen der Impedanz [z] und der Frequenz f für Gleichtaktdrosseln,
die einerseits aus einer
erfindungsgemäßen amorphen Legierung T und andererseits aus einem herkömmlichen
Ferrit U hergestellt sind; Fig. 7 eine graphische Darstellung der Impuls-Spannungscharakteristika
einer aus einer erfindungsgemäßen amorphen Legierung X hergestellten Gleichtaktdrossel
und von Gleichtaktdrosseln, die aus einem herkömmlichen Ferrit bzw. einer herkömmlichen
amorphen Legierung auf Co-Basis v, Z hergestellt sind; Fig. 8 eine graphische Darstellung
von Gleichtakt-Rauschpegeln, die an Eingangsanschlüssen von schaltenden Leistungsversorgungseinheiten
abfallen, die eine aus der erfindungsgemäßen amorphen Legierung V hergestellte Gleichtaktdrossel
bzw.
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eine aus dem herkömmlichen Ferrit W hergestellte Gleichtaktdrossel
aufweisen; und Fig. 9 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Veränderungsrate
des Kernverlustes mit der Zeit (W24-W0)/Wo der erfindungsgemäßen amorphen Legierung
und dem Gehalt von B (=z).
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In den graphischen Darstellungen ist die magnetische Feldstärke in
Oerstedt (Oe)-Einheiten aufgetragen, wobei 1 Oe = 103/4w A/m.
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Die erfindungsgemäße amorphe Legierung auf Fe-Basis ist dadurch gekennzeichnet,
daß sie Kupfer in einer Menge von 0,1 - 3 Atom-% enthält. Wenn der Cu-Anteil geringer
als 0,1 Atom-% ist, zeigt er nur geringe Auswirkungen auf die Verringerung der Kernverluste.
Wenn er 3 Atom-% übersteigt, werden die Kernverluste größer, als wenn die Legierung
kein Kupfer enthält. Der bevorzugte Kupferanteil liegt bei 0,1-2 Atom-%, um geringere
Kernverluste zu schaffen.
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Silizium und Bor sind notwendig, um die Amorphität der erfindungsgemäßen
Legierung sicherzustellen. Die sich
ergebende Legierung kann kaum
amorph hergestellt werden, wenn die Si-Anteile (=y) und B-Anteile (=z) nicht folgende
Anforderungen erfüllen: y<-19 Atom-%, 5<z525 Atom-% und 15<=y+z<30 Atom-%.
Die bevorzugten Mengen von Silizium und Bor erfüllen folgende Bedingungen: 8<yS19
Atom-%, 7Sz<10 Atom-% und 18<y+z<26 Atom-%.
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Wenn die Silizium- und Boranteile in den oben genannten bevorzugten
Bereichen liegen, zeigt die sich ergebende amorphe Legierung vorteilhaft einen geringeren
Kernverlust und eine kleinere zeitliche Veränderung. Insbesondere wenn der Bor-Gehalt
z im Bereich von 8-9,5 Atom-% liegt, ist die Veränderung des Kernverlustes über
der Zeit extrem gering.
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Ein kleiner Teil von Eisen wird durch ein oder mehrere andere Elemente
M ersetzt, die aus der aus Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn und Ni bestehenden
Gruppe ausgewählt werden. Der Anteil dieser Elemente M sollte insgesamt im Bereich
von 0,001-0,1 liegen. Wenn der M-Anteil (=a) geringer als 0,001 ist, kann durch
die Zugabe von M keine wesentliche Wirkung auf die Verringerung eines Kernverlustes
ausgeübt werden. Übersteigt andererseits der M-Anteil (= a) 0,1, hat die sich ergebende
amorphe Legierung eine extrem verringerte Sättigungs-Magnetflußdichte und wird daneben
so spröde, daß sie nicht leicht in Bänder geformt werden kann. Die bevorzugte Menge
von M beträgt 0,01-0,1.
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Wenn M Cr oder Mn ist, hat die sich ergebende amorphe Legierung ein
kleines Rechteckigkeitsverhältnis, eine hohe Konstanz der Permeabilität in einem
sich verändernden magnetischen Feld und eine große Sättigungs-Magnetflußdichte,
so daß sie für Magnetkerne von Hochfrequenztransformatoren für Vorwärtsumrichter
und für solche von Gleichtaktdrosseln geeignet ist, die gute Charakteristika bezüglich
impulsartiger Hochspannungs-Rauscherscheinungen haben.
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Wenn M Mo oder Nb ist, hat die amorphe Legierung nicht nur einen
geringen Kernverlust, sondern, verglichen mit hoch permeablen amorphen Legierungsmaterialien
auf Co-Basis,auch
eine hohe Permeabilität. Eine derartige, Mo oder
Nb enthaltende amorphe Legierung auf Fe-Basis ist daher nicht nur für Magnetkerne
von Hochfrequenztransformatoren, sondern auch für die gewöhnlicher Gleichtaktdrosseln
geeignet. Da diese Legierung eine hohe Permeabilität im Bereich niedriger Frequenzen
aufweist, ist sie daneben für Zusatzumformer für Schwingspul (MC)-Tonabnehmer geeignet.
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Die erfindungsgemäße amorphe Legierung muß nicht vollständig amorph
sein. Sie kann Kristalle bis zu einem solchen Maß enthalten, daß ihre Hochfrequenz-Magnetcharakteristika
nicht verschlechtert werden. Daneben können in der erfindungsgemäßen amorphen Legierung
die unvermeidlichen Fremdstoffe bzw. Verunreinigungen, wie z.B. N, S, C, O, in kleinen
Mengen enthalten sein, so lange die charakteristischen Wirkungen nicht beeinträchtigt
werden.
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Die erfindungsgemäße amorphe Legierung kann nach einem bekannten
Flüssigkeits-Abschreckverfahren hergestellt werden, wie z.B. einem Einzelwalzverfahren,
einem Doppelwalzverfahren usw. Für praktische Zwecke findet vorzugsweise das Einzelwalzverfahren
Anwendung. Damit läßt sich ein amorphes Legierungsband mit einer Dicke von 8-100
ßm und einer Breite von ca. 0,5-100 mm herstellen. Als magnetisches Kernmaterial
für Verwendung bei hohen Frequenzen findet vorzugsweise ein amorphes Band mit einer
Dicke von 25 ßm oder weniger Anwendung.
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Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele im
einzelnen erläutert.
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Beispiel 1 Unter Verwendung der in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen
von Legierungselementen wurden nach einem Einzelwalzverfahren verschiedene amorphe
Legierungsbänder auf Fe-Basis hergestellt. Jedes Band hatte eine Breite von 5 mm
und eine Dicke von etwa 18 ßm. Jedes Band wurde so gewickelt, daß sich
ein
gewickelter Magnetkern mit 15 mm Innendurchmesser und 19 mm Außendurchmesser ergab.
Der gewickelte Magnetkern wurde einer Wärmebehandlung in einer Stickstoffgas-Atmosphäre
bei 400-5600C für eine Stunde ausgesetzt. Alle Wickelkerne wurden auf einen Kernverlust
W2/100k vermessen, d.h. bei einer maximalen Magnetflußdichte von 2 kG und einer
Frequenz f=100 kHz, wobei ein von der Firma NORMA MESS-TECHNIK GMBH hergestelltes
U-Funktionsmeter Anwendung fandt. Der gemessene Kernverlust für jede Legierung ist
ebenfalls in Tabelle 1 dargestellt.
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Zu Vergleichszwecken enthält Tabelle 1 auch die Kernverlust-Werte
von herkömmlichen amorphen Legierungen auf Fe-Basis, von einer amorphen Legierung
auf Co-Basis und von Mn-Zn-Ferrit.
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Tabelle 1 Kernverlust W2/100k Nr. Zusammensetzung (Atom-%) (mW/cm3)
1 (Fe0.987Cr0.013)76.5CuSi13.5B9 290 2 (Fe0.987Ti0.013)76.5Cu1Si13.5B9 400 3 (Fe0.987Zr0.013)76.5CuSi13.5B9
400 4 (Fe0.987Hf0.013)76.5CuSi13.5B9 380 5 (FeO gg7V (0.013)76.5CuSi13.5B9 390 6
(Fe0.987Nb0.013)76.5Cu1Si13.5B9 240 7 (Fe0.987Ta0.013)76.5Cu1Si13.5B9 340 8 (Fe0.987Mo0.013)76.5Cu1Si13.5B9
260 9 (Fe0.987W 0.013)76.sCulSil3.5B9 340 10 (Fe0.987Mn0.013Mn0.013)76.5Si13.5B9
280 11 (Fe0.987Mn0.013Ni0.013)76.5Cu1Si13.5B9 380 12 (Fe0.95 CrO*05 )78 CulSil2
B9 300
13 (Fe0.97Cr0.03)80CuSi10B9 350 14 (Fe0.96Cr0.04)77.5Si13.3B9
300 15 (Fe0.98Cr0.02)75.5CuSi13.5B10 360 16 (Fe0.92Cr0.08)74CuSi10B15 360 17 (Fe0.999Mo0.001)77
CulSil3 Bg 380 18 (Fe0.98Mo0.02)73Cu1Si1B25 320 19 (Fe0.97Mo0.03)70CuSi19B10 300
20 (Fe0.95Mo0.05)78CuSi12B9 280 21 (Fe0.93Mo0.07)76CuSi14B9 320 22 (Fe0.96Nb0.04)77.5Cu0.5Si13B9
290 23 (Fe0.93Nb0.07)75.5Cu1.5Si14B9 330 24 (Fe0.96Mn0.04)73Cu2Si15B10 330 25 (Fe0.90Mn0.10)73Cu2Si15B10
320 26 (Fe0.98Cr0.01Ti0.01)75Cu3Si10B12 380 27 (Fe0.98Ti0.01Zr0.01)79.9Cu0.1Si12B8
360 28 (Fe0.98Mo0,01Nb0.01)78.3Cu0,7Si14B7 330 29 (Fe0.98Cr0.01Mn0.01)74.5Cu1.5Si15B9
330 30 (Fe0.98Cr0.01Mo0.01)88Cu2Si16B9 340 31 (Fe0.98Cr0.01Mn0.01)76.8Cu0.2Si14B9
340 32 (Fe0.98Ni0.01Nb0.01)75.9Cu0.1Si15B9 380 33 (Fe0.98Ni0.01Mo0.01)77.5Cu0.5Si13B9
370 34 (Fe0.98V0.01Ta0.01)78Cu1Si12B9 360 35 (Fe0.98V0.01Nb0.01)80CuSi10B9 340 36
(Fe0.98V0.01Cr0.01)75Cu1Si15B9 340
37 (Fe0.98 Zr0.01Hf0.01)75Cu1Si15B9
350 38 (Fe0.97Cr0.01Mo0.01Nb0.01)76Cu1Si14B9 320 39 Fe78Si10B12 llQ0 40 Fe73Nb3Si14B10
470 41 Fe765Cu1Si135B9 450 42 Co7.SFe4Sil6.5B10Mo2 380 43 Mn - Zn-Ferrit 400 Anmerkung:
Die Proben-Nummern 39-43 sind herkömmliche Materialien.
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Wie sich aus Tabelle 1 ergibt, haben die erfindungsgemäßen amorphen
Legierungen geringere Kernverluste als die
herkömmlichen amorphen Legierungen auf
Fe-Basis und das Ferrit.
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Beispiel 2 Die Kernverluste wurden bei einer maximalen Magnetflußdichte
Bm=2kG und einer Frequenz f=100 kHz an den folgenden amorphen Legierungen gemessen:
A: (Fe0.98Cr0.02)77.5-xCuxSi13.5B9 B: (Fe0.98Cr0.02)77.5-xCuxSi13.5B9 C: Fe77.5-xCuxSi13.5B9
Dabei wurde der Cu-Gehalt (=x) zwischen 0 und 3,5 Atom-% verändert.
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Fig. 1 zeigt die Beziehungen zwischen den Kernverlusten W2/100k und
dem Cu-Gehalt (=x). Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß in dem Bereich von 0,1-3 Atom-%
Kupfergehalt die Kupfer enthaltenden Legierungen geringere Kernverluste haben als
die Legierungen, die kein Kupfer enthalten. Daneben hat die amorphe Legierung C,
die kein M-Element enthält, über den gesamten Meßbereich einen höheren Kernverlust
als die amorphen Legierungen A und B, die Cr bzw. Mo
enthalten.
Damit wird verifiziert, daß das M-Element für die Verringerung des Kernverlustes
der erfindungsgemäßen amorphen Legierung auf Fe-Basis notwendig ist.
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Beispiel 3 Es ,rden die Kernverluste bei einer maximalen Magnetflußdichte
Bm = 2 kG und einer Frequenz = 100 kHz an amorphen Legierungen gemessen, die durch
die Formel: (Fe1aMa)76.5Cu1Si 13.5 B9 angegeben werden, wobei M Cr, Mo, Nb oder
Mn ist. Fig. 2 zeigt die Beziehungen zwischen den Kernverlusten W2/100k und dem
M-Gehalt (=a), wobei die Buchstaben D, E, F und G folgende Legierungen angeben:
D: M = Cr E: M = Mo F: M = Nb G: M = Mn Wie aus Fig. 2 ersichtlich, werden die Kernverluste
verringert, wenn der M-Gehalt (= a) von 0 auf 0,001 ansteigt, und sie verlaufen
abfallend weiter, wenn der M-Gehalt (= a) 0,001 übersteigt. Übersteigt der M-Gehalt
(= a) jedoch 0,05, dreht sich die Tendenz der Kernverluste der amorphen Legierungen
um, und diese beginnen anzusteigen.
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Was den Kernverlust anlangt, kann M in einer Menge von mehr als 0,1
enthalten sein. Da jedoch ein M-Anteil von mehr als 0,1 zur Sprödigkeit der amorphen
Legierungen führt, sollte der obere Grenzwert von M 0,1 betragen.
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Beispiel 4 An den folgenden erfindungsgemäßen amorphen Legierungen
auf Fe-Basis wurden Gleichstrom (DC)-B-H-Kurven gemessen:
H: (Fe0.98Cr0.02)76.5Cu1Si13.5B9
I: (Fe0.094Mo0.06)76.5Cu1Si13.5B9 J: (Fe0.98Mn0.02)76.5Cu1Si13.5B9 (Fe0094Nb006)76,5Cu1Si135B9
Fig. 3 zeigt die Gleichstrom-B-H-Kurven der vier amorphen Legierungen H, I, J und
K sowie ihre Kernverluste W2/100k bei einer maximalen Magnetflußdichte Bm = 2 kG
und einer Frequenz f = 100 kHz und ihre effektive Permeabilität ße1k bei 1 kHz.
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Fig. 3 zeigt, daß die Cr bzw. Mn enthaltenden Legierungen H und J
B - H-Kurven mit niedrigen Rechteckigkeitsverhältnissen haben, die für die Sättigung
geringer geneigt sind und daneben eine hohe Konstanz der Permeabilität über einen
weiten Magnetfeldbereich aufweisen. Damit sind sie für Magnetkerne von Hochfrequenztransformatoren
für Vorwärtsumrichter und von Gleichtaktdrosseln sehr geeignet, die für impulsförmige
Hochspannungsrauscherscheinungen sehr wirksam sind.
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Fig. 3 zeigt auch, daß die Mo bzw. Nb enthaltenden Legierungen I
und K so hohe Sättigungs-Magnetflußdichten und Permeabilitäten wie amorphe Legierungen
auf Co-Basis aufweisen. Damit sind sie nicht nur für Magnetkerne von Hochfrequenztransformatoren,
sondern auch für die von Gleichtaktdrosseln mit guten Eigenschaften für gewöhnliche
Gleichtaktrauscherscheinungen und von Booster-Transformatoren für Schwingspul (MC)-Tonabnehmer
sehr geeignet.
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Beispiel 5 Unter Verwendung einer erfindungsgemäßen amorphen Legierung
auf Fe-Basis (Fe-Cr-Cu-Si-B-Legierung) (Nr. 1), einer amorphen Legierung auf Co-Basis
(Nr. 2) und eines Mn-Zn-Ferrits (Nr. 3), wie sie jeweils in Tabelle 2 dargestellt
sind, wurden Hochfrequenz-Transformatoren hergestellt. Jeder Hochfrequenztransformator
wurde in einer
100 kHz-Schaltleistungsversorgung montiert, um den
Temperaturanstieg des Magnetkerns jedes Transformators zu messen.
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Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.
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Tabelle 2 Temperatur-Nr. Magnetkernmaterial anstieg (°C) 1 (Fe0.97Cr0.03)76.5Cu1Si13.5B9
27 2 Co69Fe5S15BMo1 30 3 Ferrit 35 Wie aus obigem Vergleich deutlich wird, zeigt
die erfindungsgemäße amorphe Legierung auf Fe-Basis (Nr. 1) einen erheblich geringeren
Temperaturanstieg als das Ferrit (Nr. 3), und sie ist besser als die amorphe Legierung
auf Co-Basis (Nr. 2), was die Verhinderung des Temperaturanstiegs anlangt.
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Beispiel 6 An den folgenden amorphen Legierungen wurde im Frequenzbereich
von 1-200 kHz die effektive Permeabilität gemessen: (Fe0.95Nb0.05)77Cu1Si13B9 (Fe0.95Mo0.05)77Cu1Si13B9
Fe77.5Si13.5B9 O: Co69Fe5Si15B10Mo1 Mit den Buchstaben L und M sind erfindungsgemäße
Legierungen, mit N eine herkömmliche amorphe Legierung auf Fe-Basis und mit 0 eine
amorphe Legierung auf Co-Basis bezeichnet. Die Beziehungen zwischen der effektiven
Permeabilität der vier amorphen Legierungen und der Frequenz sind in Fig. 4 dargestellt.
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Wie sich vorteilhaft herausstellt, haben die erfindungsgemäßen amorphen
Legierungen auf Fe-Basis L und M eine erheblich höhere effektive Permeabilität als
die herkömm-
liche amorphe Legierung auf Fe-Basis N und auch eine
höhere effektive Permeabilität als die amorphe Legierung auf Co-Basis O.
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Beispiel 7 An den folgenden amorphen Legierungen wurde die effektive
Permeabilität bei 1 kHz ße1k gemessen, wobei ein Erregungsmagnetfeld Hm in einem
Bereich zwischen 0 und 150 mOe (12 A/m) lag: (Fe0.95Nb0.05)77Cu1Si13B9 (Fe0.98Cr0.02)76Cu1Si14B9
R: Fe77 5Sil3 5Bg S: Co70Fe5Si15B9Mo1 Die Beziehungen zwischen der effektiven Permeabilität
ße1k der vier amorphen Legierungen und einem Erregungsmagnetfeld Hm sind in Fig.
5 dargestellt.
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Fig. 5 zeigt, daß die erfindungsgemäße, Nb enthaltende amorphe Legierung
auf Fe-Basis P eine hohe Permeabilität Ae1k hat und der herkömmlichen amorphen Legierung
auf Co-Basis S in der Erregungsmagnetfeld-Abhängigkeit überlegen ist.
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Fig. 5 ergibt weiterhin, daß die erfindungsgemäße, Cr enthaltende
amorphe Legierung auf Fe-Basis Q eine effektive Permeabilität ße1k hat, die nur
geringfügig von dem Erregungsmagnetfeld abhängt, womit sie der herkömmlichen amorphen
Legierung auf Fe-Basis R in der Konstanz der Permeabilität überlegen ist.
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Beispiel 8 An einer aus einer erfindungsgemäßen amorphen Legierung
auf Fe-Basis T mit der Formel: (Fe0.95Nb0.05)77Cu1Si13B9 hergestellten Gleichtaktdrossel
sowie an einer aus einem Ferrit U hergestellten Gleichtaktdrossel wurde die Impedanz
im
Frequenzbereich von 0,01-2 MHz gemessen. Beide Gleichtaktdrosseln aus den Materialien
T und U hatten die Form eines Toroids mit 25 mm Außendurchmesser, 15 mm Innendurchmesser
und 12 mm Höhe und 40 Wicklungen aus einem 0,7 mm-Draht.
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Fig. 6 zeigt die Beziehungen zwischen der Impedanz der Gleichtaktdrosseln
aus den Materialien T und U und der Frequenz. Es ergibt sich, daß die erfindungsgemäße
amorphe Legierung auf Fe-Basis T fast über den gesamten gemessenen Frequenzbereich
eine höhere Impedanz als das Ferrit U hat.
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Damit ist die obige amorphe Legierung auf Fe-Basis T als ein Magnetkernmaterial
für Gleichtaktdrosseln geeignet.
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Beispiel 9 Die Spannungsimpulscharakteristika bei einer Impulsbreite
von einer Sekunde wurden an Gleichtaktdrosseln gemessen, die aus folgenden Materialien
hergestellt waren: einer erfindungsgemäßen amorphen Legierung auf Fe-Basis X mit
der Formel: FeO 98Cr0 02)77CU1Si13 9 einem herkömmlichen Ferrit Y und einer amorphen
Legierung auf Co-Basis Z mit der Formel: Co70Fe5Si15B10.
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Die Beziehungen zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung
in den drei Gleichtaktdrosseln sind in Fig. 7 dargestellt.
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Aus Fig. 7 wird deutlich, daß die aus der erfindungsgemäßen Legierung
X hergestellte Gleichtaktdrossel verglichen mit den aus dem Ferrit Y bzw. der amorphen
Legierung auf Co-Basis Z hergestellten Gleichtaktdrosseln bis zu einer bedeutend
höheren Spannung eine beträchtliche Dämpfungs-
wirkung aufweist.
Damit zeigt die aus der erfindungsgemäßen amorphen Legierung auf Fe-Basis X hergestellte
Gleichtaktdrossel hervorragende Wirkungen für die Verringerung von impulsförmigen
Hochspannungs-Rauscherscheinungen.
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Beispiel 10 Aus einer erfindungsgemäßen amorphen Legierung auf Fe-Basis
V mit der Formel: (FeO 95Nbo 05)77CU1S i13B9 sowie aus einem herkömmlichen Ferrit
W wurden Gleichtaktdrosseln hergestellt. Jede Gleichtaktdrossel wurde in einer von
der Firma Hitachi Metals, Ltd. hergestellten Schaltleistungsversorgung montiert,
um das von den Eingangsanschlüssen der Schaltleistungsversorgung abfallende Gleichtaktrauschen
zu messen. Die Beziehungen zwischen den Gleichtakt-Rauschpegeln und der Frequenz
sind in Fig. 8 dargestellt.
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Aus Fig. 8 wird deutlich, daß der Rauschpegel im Falle der aus der
erfindungsgemäßen amorphen Legierung auf Fe-Basis V hergestellten Gleichtaktdrossel
in Bereichen niedriger und hoher Frequenzen geringer als im Falle der aus dem Ferrit
W hergestellten Gleichtaktdrossel ist. Damit ergibt sich eine gute Eignung der erfindungsgemäßen
amorphen Legierung auf Fe-Basis für Gleichtaktdrosseln.
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Beispiel 11 Die Veränderungsrate des Kernverlustes mit der Zeit wurde
an einer erfindungsgemäßen amorphen Legierung auf Fe-Basis mit der Formel: (Fe0.95Nb0.05)85.5-zCu1Si13.5Bz
gemessen, wobei z von 7 auf 13 Atom-% verändert wurde. Die Veränderungsrate wurde
bestimmt, indem zuerst der Kernverlust (W0) der amorphen Legierung bei 2 kG und
100 kHz gemessen, die amorphe Legierung für 24 Stunden bei 1500C gehalten, danach
wieder ihr Kernverlust (W24) gemessen und anschließend der Wert (W24-W0)/Wo berechnet
wurde.
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Die Beziehung zwischen der Veränderungsrate des Kernverlustes mit
der Zeit und dem B-Gehalt (= z) ist in Fig. 9 dargestellt.
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Aus Fig. 9 wird deutlich, daß sich selbst bei einer Veränderung des
B-Gehalts die zeitliche Veränderungsrate des Kernverlustes nicht stark ändert, und
daß sie insbesondere annähernd null ist, wenn der B-Gehalt in einem Bereich von
8-9,5 Atom-% liegt.
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Wie oben ausgeführt, zeigt die erfindungsgemäße amorphe Legierung
auf Fe-Basis vorteilhaft einen geringeren Kernverlust bei hoher Frequenz und eine
höhere Permeabilität als herkömmliche amorphe Legierungen auf Fe-Basis. Sie läßt
sich daher sehr vorteilhaft für Hochfrequenztransformatoren, Gleichtaktdrosseln
und so weiter einsetzen.
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Die Erfindung wurde oben anhand von Beispielen erläutert.
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Sie ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt, sondern läßt
sich, ohne den grundlegenden Erfindungsgedanken zu verlassen, vielfach abwandeln.
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