JPWO2018062409A1 - core - Google Patents

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Abstract

磁心は、平均結晶粒径１００ｎｍ以下の結晶構造を有する複数の鉄基軟磁性合金板と、複数の鉄基軟磁性合金板の一つと他の一つとの間に設けられた絶縁層と、を具備する。磁心における複数の鉄基磁性合金板の占積率は、６５％以上であり、周波数１００ｋＨｚにおける初透磁率は、２５０００以上である。The magnetic core comprises a plurality of iron-based soft magnetic alloy plates having a crystal structure with an average crystal grain size of 100 nm or less, and an insulating layer provided between one of the plurality of iron-based soft magnetic alloy plates and the other Prepare. The space factor of the plurality of iron-based magnetic alloy plates in the magnetic core is 65% or more, and the initial permeability at a frequency of 100 kHz is 25000 or more.

Description

実施形態は、磁心に関する。   Embodiments relate to a magnetic core.

高周波領域で使用される従来のスイッチングレギュレータ等の磁心は、パーマロイやフェライト等の結晶質材料を含む。しかしながら、パーマロイは比抵抗が小さいので高周波領域での鉄損が大きい。フェライトは、高周波領域での鉄損が小さいが、磁束密度が低く、５００ガウス（Ｇ）程度である。そのため、大きな動作磁束密度での使用時に飽和に近づき鉄損が増大する。これに対し、平均結晶粒径５０ｎｍ以下の微細結晶構造を有する鉄基軟磁性合金が開発されている。上記鉄基軟磁性合金の周波数１ｋＨｚでの透磁率μは約１０００００である。   Magnetic cores such as conventional switching regulators used in the high frequency region include crystalline materials such as permalloy and ferrite. However, since permalloy has a low specific resistance, the core loss in a high frequency region is large. Ferrite has a small core loss in a high frequency region but a low magnetic flux density of about 500 gauss (G). Therefore, when it is used at a large operating magnetic flux density, it approaches saturation and iron loss increases. On the other hand, iron-based soft magnetic alloys having a microcrystalline structure with an average crystal grain size of 50 nm or less have been developed. The permeability μ at a frequency of 1 kHz of the iron-based soft magnetic alloy is about 100,000.

スイッチングレギュレータに使用される電源トランス、平滑チョークコイル、コモンモードチョークコイル等の部品は、磁心の小型化を必要とする。同様に、ノイズフィルタやアンテナ等の部品も磁心の小型化を必要とする。   Components such as a power supply transformer, a smooth choke coil, and a common mode choke coil used for a switching regulator require downsizing of the magnetic core. Similarly, parts such as noise filters and antennas also require miniaturization of the magnetic core.

スイッチングレギュレータは、スイッチング電源の一種である。スイッチング電源は、商用電源の電力変換装置等として広く利用されている。スイッチング電源は、フィードバック回路によって半導体スイッチング素子のオン・オフ時間比率（デューティ比）を制御することにより出力を安定させる電源装置である。スイッチング電源は、医療機器、産業機器、鉄道、通信機器等の様々な機器に用いられている。半導体スイッチング素子の高性能化に伴い動作周波数が５０ｋＨｚ以上と高い。周波数１ｋＨｚでの透磁率μが１０００００である磁心において、周波数１００ｋＨｚでの透磁率μは２００００程度しかない。このため、周波数５０ｋＨｚ以上の高周波領域での磁心の小型化は困難である。   The switching regulator is a type of switching power supply. Switching power supplies are widely used as power converters and the like for commercial power supplies. The switching power supply is a power supply device that stabilizes the output by controlling the on / off time ratio (duty ratio) of the semiconductor switching element by a feedback circuit. Switching power supplies are used in various devices such as medical devices, industrial devices, railways, and communication devices. The operating frequency is as high as 50 kHz or more as the performance of the semiconductor switching element is improved. In a magnetic core whose permeability μ at a frequency of 1 kHz is 100,000, the permeability μ at a frequency of 100 kHz is only about 20000. For this reason, it is difficult to miniaturize the magnetic core in a high frequency region of 50 kHz or higher.

特開平１０−００８２２４号公報JP 10-008224 A

本発明が解決しようとする課題は、磁心の透磁率を向上させることである。   The problem to be solved by the present invention is to improve the permeability of the magnetic core.

実施形態の磁心は、平均結晶粒径１００ｎｍ以下の結晶構造を有する複数の鉄基軟磁性合金板と、複数の鉄基軟磁性合金板の一つと他の一つとの間に設けられた絶縁層と、を具備する。磁心における複数の鉄基磁性合金板の占積率は、６５％以上であり、周波数１００ｋＨｚにおける初透磁率は、２５０００以上である。   The magnetic core of the embodiment comprises an insulating layer provided between a plurality of iron-based soft magnetic alloy plates having a crystal structure with an average crystal grain size of 100 nm or less, one of the plurality of iron-based soft magnetic alloy plates and the other And. The space factor of the plurality of iron-based magnetic alloy plates in the magnetic core is 65% or more, and the initial permeability at a frequency of 100 kHz is 25,000 or more.

券回型磁心の構造例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the example of a structure of a ticket circulation type core. 積層型磁心の構造例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the structural example of a laminated | stacked core. 鉄基軟磁性合金板と絶縁層との境界の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the boundary of an iron-based soft-magnetic-alloy board and an insulating layer.

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。図面は模式的であり、例えば各構成要素の厚さ、幅等の寸法は実際の構成要素の寸法と異なる場合がある。また、実施形態において、実質的に同一の構成要素には同一の符号を付け、説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The drawings are schematic, and for example, dimensions such as thickness and width of each component may differ from the dimensions of an actual component. In the embodiments, substantially the same components may be assigned the same reference numerals and descriptions thereof may be omitted.

図１は、巻回型磁心の構造例を示す断面模式図である。図２は積層型磁心の構造例を示す断面図模式図である。図１および図２に示す磁心１は、鉄基軟磁性合金板２と、絶縁層３と、を具備する。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the structure of a wound core. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a structural example of a laminated core. A magnetic core 1 shown in FIGS. 1 and 2 includes an iron-based soft magnetic alloy plate 2 and an insulating layer 3.

図１に示す磁心１は、券回型磁心であり、絶縁層３を挟んで複数の鉄基軟磁性合金板２の一つと他の一つとを積層し、当該積層体を巻回することにより形成される巻回体である。券回型磁心はトロイダルコアとも呼ばれている。図１に示す磁心１は、磁心１の中心に中空部４を有する。   A magnetic core 1 shown in FIG. 1 is a winding type magnetic core, and one of a plurality of iron-based soft magnetic alloy plates 2 and another one are laminated with an insulating layer 3 interposed therebetween, and the laminated body is wound. It is a wound body formed. The pass-round magnetic core is also called a toroidal core. A magnetic core 1 shown in FIG. 1 has a hollow portion 4 at the center of the magnetic core 1.

図２に示す磁心は、積層型磁心であり、複数の鉄基軟磁性合金板２の一つと他の一つとを間に絶縁層３を挟んで積層することにより形成される積層体である。   The magnetic core shown in FIG. 2 is a laminated type magnetic core, and is a laminated body formed by laminating one of the plurality of iron-based soft magnetic alloy plates 2 and the other one with the insulating layer 3 interposed therebetween.

図１および図２に示す磁心１にコイルが巻き付けられていてもよい。磁心１は、必要に応じてケースに収納してもよい。磁心１をケースに収納してから、コイルを巻いてもよい。   A coil may be wound around the magnetic core 1 shown in FIGS. 1 and 2. The magnetic core 1 may be housed in a case as required. The coil may be wound after the magnetic core 1 is housed in the case.

鉄基軟磁性合金板２は、例えば鉄（Ｆｅ）を５０原子％以上含む軟磁性合金薄板により構成される。鉄基軟磁性合金板２は、平均結晶粒径１００ｎｍ以下の微細結晶構造を有する。平均結晶粒径が１００ｎｍを超えると軟磁気特性が低下する。このため、平均結晶粒径は１００ｎｍ以下、さらには５０ｎｍ以下であることが好ましい。また、平均結晶粒径は１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下、さらには１０ｎｍ以上３０ｎｍ未満であることがより好ましい。   The iron-based soft magnetic alloy plate 2 is made of, for example, a soft magnetic alloy thin plate containing 50 atomic% or more of iron (Fe). The iron-based soft magnetic alloy plate 2 has a microcrystalline structure with an average crystal grain size of 100 nm or less. When the average grain size exceeds 100 nm, the soft magnetic properties are degraded. Therefore, the average crystal grain size is preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less. The average crystal grain size is more preferably 10 nm or more and 30 nm or less, and further preferably 10 nm or more and less than 30 nm.

平均結晶粒径は、Ｘ線回折（Ｘ−ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ：ＸＲＤ）分析により求められる回折ピークの半値幅からシェラー（Ｓｃｈｅｒｒｅｒ）の式により求められる。シェラーの式は、Ｄ＝（Ｋ・λ）／（βｃｏｓθ）、で示される。ここでＤは平均結晶粒径、Ｋは形状因子、λはＸ線の波長、βはピーク半値全幅（ＦＷＨＭ）、θはブラッグ角である。形状因子Ｋは０．９とする。ブラッグ角は回折角２θの半分である。ＸＲＤ分析は、Ｃｕターゲット、管電圧４０ｍＶ、管電流４０ｍＡ、スリット幅（ＲＳ）０．２０ｍｍの条件下で行われる。   The average crystal grain size is determined by the Scherrer formula from the half-width of the diffraction peak determined by X-ray diffraction (XRD) analysis. Scheller's equation is given by D = (K · λ) / (β cos θ). Here, D is an average grain size, K is a form factor, λ is a wavelength of an X-ray, β is a full width at half maximum (FWHM), and θ is a Bragg angle. The form factor K is 0.9. The Bragg angle is half of the diffraction angle 2θ. The XRD analysis is performed under the conditions of Cu target, tube voltage 40 mV, tube current 40 mA, slit width (RS) 0.20 mm.

鉄基軟磁性合金板２の組成は、例えば下記一般式（組成式）により表される。
一般式：ＦｅａＣｕｂＭｃＭ’ｄＭ”ｅＳｉｆＢｇ
（式中、Ｍは周期表の４族元素、５族元素、６族元素および希土類元素からなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であり、Ｍ’はＭｎ、Ａｌおよび白金族元素からなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であり、Ｍ”はＣｏおよびＮｉからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であり、ａはａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＝１００原子％を満足する数であり、ｂは０．０１≦ｂ≦８原子％を満足する数であり、ｃは０．０１≦ｃ≦１０原子％を満足する数であり、ｄは０≦ｄ≦１０を満足する数であり、ｅは０≦ｅ≦２０原子％を満足する数であり、ｆは１０≦ｆ≦２５原子％を満足する数であり、ｇは３≦ｇ≦１２原子％を満足する数である。）The composition of the iron-based soft magnetic alloy plate 2 is represented, for example, by the following general formula (composition formula).
General formula: Fe a Cu b M c M 'd M "e Si f B g
(Wherein, M is at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 5 elements, Group 6 elements and rare earth elements in the periodic table, and M ′ is a group consisting of Mn, Al and platinum group elements M ′ is at least one element selected, M ′ ′ is at least one element selected from the group consisting of Co and Ni, a is a number satisfying a + b + c + d + e + f + g = 100 at%, b is 0.01 ≦ b ≦ C is a number satisfying 0.01 ≦ c ≦ 10 at%, d is a number satisfying 0 ≦ d ≦ 10, and e is 0 ≦ e ≦ 20 % Is a number that satisfies%, f is a number that satisfies 10 ≦ f ≦ 25 atomic%, and g is a number that satisfies 3 ≦ g ≦ 12 atomic%.

Ｃｕは耐食性を高め、結晶粒の粗大化を防ぎ、鉄損、透磁率等の軟磁気特性の改善に有効である。Ｃｕの含有量は０．０１原子％以上８原子％以下（０．０１≦ｂ≦８）であることが好ましい。含有量が０．０１原子％未満では添加の効果が小さく、８原子％を超えると磁気特性が低下する。   Cu improves corrosion resistance, prevents coarsening of crystal grains, and is effective in improving soft magnetic properties such as iron loss and magnetic permeability. The content of Cu is preferably 0.01 atomic percent or more and 8 atomic percent or less (0.01 ≦ b ≦ 8). If the content is less than 0.01 atomic%, the effect of addition is small, and if it exceeds 8 atomic%, the magnetic properties are degraded.

Ｍは、周期表の４族元素、５族元素、６族元素、および希土類元素からなる群より選ばれる少なくとも一つの元素である。４族元素の例は、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）等を含む。５族元素の例は、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）等を含む。６族元素の例は、Ｃｒ（クロム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）等を含む。希土類元素の例は、Ｙ（イットリウム）、ランタノイド元素、アクチノイド元素等を含む。Ｍ元素は、結晶粒径の均一化や温度変化に対する磁気特性の安定化に有効である。Ｍ元素の含有量は０．０１原子％以上１０原子％以下（０．０１≦ｃ≦１０）であることが好ましい。   M is at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 5 elements, Group 6 elements, and rare earth elements in the periodic table. Examples of group 4 elements include Ti (titanium), Zr (zirconium), Hf (hafnium) and the like. Examples of group V elements include V (vanadium), Nb (niobium), Ta (tantalum) and the like. Examples of group 6 elements include Cr (chromium), Mo (molybdenum), W (tungsten) and the like. Examples of rare earth elements include Y (yttrium), lanthanoid elements, actinide elements, and the like. The element M is effective in making the crystal grain size uniform and stabilizing the magnetic characteristics against temperature change. The content of the M element is preferably 0.01 atomic percent or more and 10 atomic percent or less (0.01 ≦ c ≦ 10).

Ｍ’は、Ｍｎ（マンガン）、Ａｌ（アルミニウム）、および白金族元素からなる群より選ばれる少なくとも一つの元素である。白金族元素の例は、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）等を含む。Ｍ’元素は、飽和磁束密度等の軟磁気特性の向上に有効である。Ｍ’元素の含有量は０原子％以上１０原子％以下（０≦ｄ≦１０）であることが好ましい。   M 'is at least one element selected from the group consisting of Mn (manganese), Al (aluminum), and a platinum group element. Examples of platinum group elements include Ru (ruthenium), Rh (rhodium), Pd (palladium), Os (osmium), Ir (iridium), Pt (platinum) and the like. The element M 'is effective for improving soft magnetic properties such as saturation magnetic flux density. It is preferable that content of M 'element is 0 atomic% or more and 10 atomic% or less (0 <= d <= 10).

Ｍ”元素はＣｏ（コバルト）およびＮｉ（ニッケル）からなる群より選ばれる少なくとも一つの元素である。Ｍ”元素は飽和磁束密度等の軟磁気特性の向上に有効である。Ｍ”元素の含有量は０原子％以上２０原子％以下（０≦ｅ≦２０）であることが好ましい。   The M ′ ′ element is at least one element selected from the group consisting of Co (cobalt) and Ni (nickel). The M ′ ′ element is effective for improving soft magnetic characteristics such as saturation magnetic flux density. The content of the M ′ ′ element is preferably 0 atomic percent or more and 20 atomic percent or less (0 ≦ e ≦ 20).

Ｓｉ（珪素）およびＢ（ホウ素）は、製造時における合金の非晶質化または微結晶の析出を助成する。ＳｉおよびＢは、結晶化温度の改善や、磁気特性向上のための熱処理に対して有効である。特に、Ｓｉは微細結晶粒の主成分であるＦｅに固溶し、磁歪や磁気異方性の低減に有効である。Ｓｉの含有量は１０原子％以上２５原子％以下（１０≦ｆ≦２５）であることが好ましい。Ｂの含有量は３原子％以上１２原子％以下（３≦ｇ≦１２）であることが好ましい。   Si (silicon) and B (boron) promote amorphization of the alloy or precipitation of crystallites during production. Si and B are effective for improving the crystallization temperature and heat treatment for improving the magnetic properties. In particular, Si forms a solid solution in Fe, which is the main component of fine crystal grains, and is effective in reducing magnetostriction and magnetic anisotropy. The content of Si is preferably 10 at% or more and 25 at% or less (10 ≦ f ≦ 25). It is preferable that content of B is 3 atomic% or more and 12 atomic% or less (3 <= g <= 12).

上記一般式を満たす場合、Ｆｅ３Ｓｉ相が形成される。平均結晶粒径１００ｎｍ以下の微細結晶は、主に、α−Ｆｅ相、Ｆｅ３Ｓｉ相、およびＦｅ２Ｂ相からなる群より選ばれる少なくとも一つの相を有する。各結晶は、一般式を満たす構成元素を含んでいてもよい。When the above general formula is satisfied, an Fe 3 Si phase is formed. The fine crystals having an average crystal grain size of 100 nm or less mainly have at least one phase selected from the group consisting of an α-Fe phase, an Fe 3 Si phase, and an Fe 2 B phase. Each crystal may contain a constituent element satisfying the general formula.

Ｆｅ３Ｓｉ結晶相に対して平行方向には引っ張り応力、垂直方向には圧縮応力が生じていることが好ましい。引っ張り応力および圧縮応力の有無の解析は、ＸＲＤの残留応力解析手法を用いて行われる。平行方向は、鉄基軟磁性合金板２の長手方向である。つまり、ロール急冷法で作製した薄帯の長手方向である。垂直方向とは薄帯の幅方向である。Preferably, a tensile stress is generated in the direction parallel to the Fe 3 Si crystal phase, and a compressive stress is generated in the perpendicular direction. Analysis of the presence or absence of tensile stress and compressive stress is performed using the residual stress analysis method of XRD. The parallel direction is the longitudinal direction of the iron-based soft magnetic alloy plate 2. That is, it is the longitudinal direction of the ribbon produced by the roll quenching method. The vertical direction is the width direction of the ribbon.

ＸＲＤ分析による残留応力解析は、以下の手法で行われる。ＸＲＤ分析は、Ｃｕターゲット、管電圧４０ｍＶ、管電流４０ｍＡ、スリット幅（ＲＳ）０．２０ｍｍの条件で行われる。   Residual stress analysis by XRD analysis is performed by the following method. The XRD analysis is performed under the conditions of a Cu target, a tube voltage of 40 mV, a tube current of 40 mA, and a slit width (RS) of 0.20 mm.

回折角（２θ）が１４０度以上１８０度以下の範囲に現れる一番大きなピークを基準とする。Ｘ線の照射角度を１５度単位で４５度までずらしながら測定する。このピークの位置が向かって右側にずれると引っ張り応力、左側にずれると圧縮応力となる。   Based on the largest peak that appears in the range of the diffraction angle (2θ) of 140 degrees or more and 180 degrees or less. Measurement is performed while shifting the irradiation angle of the X-ray up to 45 degrees in units of 15 degrees. When the position of this peak is shifted to the right on the direction, it becomes tensile stress, and if it shifts to the left, it becomes compressive stress.

Ｆｅ３Ｓｉ結晶相への引っ張り応力および圧縮応力の発生は、鉄基軟磁性合金板が磁気異方性を有していることを示す。前述のとおり、Ｆｅ（鉄）、Ｓｉ（珪素）、Ｂ（ホウ素）を構成元素として含有する鉄基軟磁性合金板２は、α−Ｆｅ、Ｆｅ３Ｓｉ、およびＦｅ２Ｂからなる群より選ばれる少なくとも一つの結晶相を有する。従来の微細結晶を有する磁性材料は、磁気異方性を無くすことにより軟磁気特性を付与することができる。この方法ではこれ以上の初透磁率の向上は困難である。The generation of tensile stress and compressive stress on the Fe 3 Si crystal phase indicates that the iron-based soft magnetic alloy sheet has magnetic anisotropy. As described above, the iron-based soft magnetic alloy plate 2 containing Fe (iron), Si (silicon), and B (boron) as a constituent element is selected from the group consisting of α-Fe, Fe 3 Si, and Fe 2 B Have at least one crystalline phase. Conventional magnetic materials having fine crystals can impart soft magnetic properties by eliminating magnetic anisotropy. It is difficult to further improve the initial permeability by this method.

実施形態の磁心は、Ｆｅ３Ｓｉ結晶相に磁気異方性を付与することにより、初透磁率を大きくすることができる。特に、周波数１００ｋＨｚの初透磁率を２５０００以上、さらには３００００以上と大きくすることができる。磁気異方性を付与することにより、熱処理後の磁心の直流保磁力を大きくすることができる。The magnetic core of the embodiment can increase the initial permeability by imparting magnetic anisotropy to the Fe 3 Si crystal phase. In particular, the initial permeability at a frequency of 100 kHz can be increased to 25,000 or more, and further to 30,000 or more. By providing the magnetic anisotropy, the DC coercivity of the magnetic core after heat treatment can be increased.

鉄基軟磁性合金板２の平均厚さは、３０μｍ以下であることが好ましい。鉄基軟磁性合金板２が厚くなると渦電流損失が大きくなる。渦電流損失Ｘは、式：Ｘ＝Ｂ２ｆ２ｄ２／ρにより表される。Ｂは磁心１の磁束密度を表し、ｆは磁心１の周波数を表し、ｄは鉄基軟磁性合金板２の平均厚さを表し、ρは磁心１の電気抵抗率を表す。鉄基軟磁性合金板２の平均厚さは２０μｍ以下、さらには１８μｍ以下であることがより好ましい。平均厚さは、鉄基軟磁性合金板２の断面を走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）を使用して観察したとき、任意の５ヶ所の厚さの平均値により定義される。The average thickness of the iron-based soft magnetic alloy plate 2 is preferably 30 μm or less. As the iron-based soft magnetic alloy plate 2 becomes thicker, the eddy current loss increases. The eddy current loss X is represented by the equation: X = B 2 f 2 d 2 / ρ. B represents the magnetic flux density of the magnetic core 1, f represents the frequency of the magnetic core 1, d represents the average thickness of the iron-based soft magnetic alloy plate 2, and ρ represents the electrical resistivity of the magnetic core 1. The average thickness of the iron-based soft magnetic alloy plate 2 is more preferably 20 μm or less, and further preferably 18 μm or less. The average thickness is defined by the average value of the thickness at any five places when the cross section of the iron-based soft magnetic alloy plate 2 is observed using a scanning electron microscope (SEM).

鉄基軟磁性合金板２の密度の実測値に対する当該密度の計算値の比Ｋｓは、１．００≦Ｋｓ≦１．５０を満足する数であることが好ましい。密度の計算値は、鉄基軟磁性合金板２の組成から求められる理論値である。鉄基軟磁性合金板２の組成が式：Ｆｅ７３Ｃｕ１Ｎｂ４Ｓｉ１５Ｂ７により表されるときの密度の計算値は以下のとおり算出される。Ｆｅの密度を７．８７ｇ／ｃｍ３とし、Ｃｕの密度を８．９６ｇ／ｃｍ３とし、Ｎｂの密度を８．５６ｇ／ｃｍ３とし、Ｓｉの密度を２．３３ｇ／ｃｍ３とし、Ｂの密度を２．３７ｇ／ｃｍ３としたとき、鉄基軟磁性合金板２の密度の計算値は、７．８７×０．７３＋８．９６×０．０１＋８．５６×０．０４＋２．３３×０．１５＋２．３７×０．０７＝６．６９２５ｇ／ｃｍ３（≒６．６９ｇ／ｃｍ３）である。また、密度の実測値は以下のとおり算出される。鉄基軟磁性合金板２から面積１ｃｍ２分だけ切り取り、密度を測定する。密度の実測値は、測定された密度を鉄基軟磁性合金板２の平均厚さで割った値である。Ｋｓが１．００に近いほど密度の実測値が理論値に近いことを示す。The ratio Ks of the calculated value of the density to the measured value of the density of the iron-based soft magnetic alloy plate 2 is preferably a number satisfying 1.00 ≦ Ks ≦ 1.50. The calculated value of the density is a theoretical value determined from the composition of the iron-based soft magnetic alloy plate 2. The calculated value of the density when the composition of the iron-based soft magnetic alloy plate 2 is represented by the formula: Fe 73 Cu 1 Nb 4 Si 15 B 7 is calculated as follows. The density of Fe and 7.87 g / cm 3, the density of Cu and 8.96 g / cm 3, the density of the Nb and 8.56 g / cm 3, the density of Si and 2.33 g / cm 3, and B When the density is 2.37 g / cm 3 , the calculated value of the density of the iron-based soft magnetic alloy plate 2 is 7.87 × 0.73 + 8.96 × 0.01 + 8.56 × 0.04 + 2.33 × 0. It is 15 + 2.37x0.07 = 6.6925g / cm < 3 > ((approx. 6.69g / cm < 3 >). Also, the measured value of density is calculated as follows. The density is measured by cutting out from the iron-based soft magnetic alloy plate 2 for an area of 1 cm 2 . The measured value of the density is a value obtained by dividing the measured density by the average thickness of the iron-based soft magnetic alloy sheet 2. As Ks approaches 1.00, it indicates that the measured value of density is closer to the theoretical value.

Ｋｓが１．５０を超えることは、鉄基軟磁性合金板２の表面の凹凸が大きいまたは凸部が多いことを示す。表面凹凸が大きすぎると、磁心１における複数の鉄基軟磁性合金板２の占積率を大きくすることが困難となる。後述するように、鉄基軟磁性合金板２と絶縁層３との間の空隙を小さくすることも困難となる。Ｋｓは１．００以上１．３０以下であることがより好ましい。   The fact that Ks exceeds 1.50 indicates that the irregularities of the surface of the iron-based soft magnetic alloy plate 2 are large or there are many convex portions. If the surface irregularities are too large, it will be difficult to increase the space factor of the plurality of iron-based soft magnetic alloy plates 2 in the magnetic core 1. As will be described later, it is also difficult to reduce the space between the iron-based soft magnetic alloy plate 2 and the insulating layer 3. It is more preferable that Ks be 1.00 or more and 1.30 or less.

鉄基軟磁性合金板２の組成の情報を有していれば、磁心１をそのまま用いてＫｓを算出することができる。後述するように、例えば酸化物により形成された厚さ１０μｍ以下の絶縁層３を有する場合、磁心１をそのまま用いて密度の実測値を測定してもよい。薄い酸化物層からなる絶縁層３であれば、磁心１の質量に対する絶縁層３の質量の割合が３％以下であるため絶縁層３の質量を考慮せずにＫｓを算出してもよい。磁心１をそのまま用いて測定されたＫｓを磁心１全体から求めたＫｓとみなすことができる。磁心１全体から求められたＫｓは１．００以上１．５０以下であることが好ましい。Ｋｓは１．１以上１．３以下であることがより好ましい。   If the information of the composition of the iron-based soft magnetic alloy plate 2 is included, it is possible to calculate Ks using the magnetic core 1 as it is. As described later, in the case of having the insulating layer 3 with a thickness of 10 μm or less formed of, for example, an oxide, the magnetic core 1 may be used as it is to measure an actual value of density. In the case of the insulating layer 3 made of a thin oxide layer, since the ratio of the mass of the insulating layer 3 to the mass of the magnetic core 1 is 3% or less, Ks may be calculated without considering the mass of the insulating layer 3. Ks measured using the magnetic core 1 as it is can be regarded as Ks obtained from the entire magnetic core 1. It is preferable that Ks calculated | required from the magnetic core 1 whole is 1.00 or more and 1.50 or less. It is more preferable that Ks be 1.1 or more and 1.3 or less.

磁心１全体から求められたＫｓをＫｓ１としたとき、鉄基軟磁性合金板２の平均厚さは、２０μｍ以下であり、Ｋｓ１は、１．００≦Ｋｓ１≦１．５０を満足する数であることが好ましい。また、Ｋｓ１が１．００≦Ｋｓ１≦１．５０を満足する数であり、磁心１を４等分して得られる４つの分割片のそれぞれにおける密度の実測値に対する計算値の比ＫｓをＫｓ２としたとき、Ｋｓ２とＫｓ１との差は、±０．２以内であることが好ましい。Ｋｓ１、Ｋｓ２は、以下のように算出される。磁心１を４等分し、４つの分割片のそれぞれの密度を測定して得られる密度の実測値をＫｓ２する。また、Ｋｓ１は４つの分割片におけるＫｓ２の平均値により定義される。上記差を算出することにより、磁心１の部分的なばらつきの有無を確認できる。Ｋｓの部分的なばらつきを小さくすることにより、薄い絶縁層３を設けることができ、磁心１における複数の鉄基軟磁性合金板２の占積率を大きくすることができる。Assuming that Ks 1 obtained from the entire magnetic core 1 is Ks 1 , the average thickness of the iron-based soft magnetic alloy plate 2 is 20 μm or less, and Ks 1 satisfies 1.00 ≦ Ks 1 ≦ 1.50 Preferably it is a number. In addition, Ks 1 is a number satisfying 1.00 ≦ Ks 1 ≦ 1.50, and the ratio Ks of the calculated value to the measured value of the density in each of the four divided pieces obtained by dividing the magnetic core 1 into four is When Ks 2 is used, the difference between Ks 2 and Ks 1 is preferably within ± 0.2. Ks 1 and Ks 2 are calculated as follows. The magnetic core 1 was divided into four equal parts, Ks 2 to the measured value of density obtained by measuring the respective densities of four divided pieces. Also, Ks 1 is defined by the average value of Ks 2 in the four divided pieces. By calculating the difference, the presence or absence of partial variation of the magnetic core 1 can be confirmed. By reducing the partial variation of Ks, the thin insulating layer 3 can be provided, and the space factor of the plurality of iron-based soft magnetic alloy plates 2 in the magnetic core 1 can be increased.

磁心１は、絶縁層３を有するともに、複数の鉄基軟磁性合金板２の占積率が６５％以上であることが好ましい。絶縁層３を設けない場合、（１）鉄基軟磁性合金板２同士が接触する構造、（２）鉄基軟磁性合金板２同士の間隔が大きい構造、の２つが考えられる。鉄基軟磁性合金板２同士が直接接触すると透磁率が低下する。鉄基軟磁性合金板２同士の間隔が大きいと鉄基軟磁性合金板２の占積率が下がるため、透磁率が下がる。つまり、透磁率を上げるには、鉄基軟磁性合金板２同士が直接接触しないように鉄基軟磁性合金板２の間を絶縁したうえで、占積率を高くすることが必要である。占積率は、７５％以上であることがより好ましい。占積率の上限は特に限定されないが９５％以下であることが好ましい。占積率が９５％を超えると、層間絶縁が不十分になる場合がある。   The magnetic core 1 preferably has an insulating layer 3 and the space factor of the plurality of iron-based soft magnetic alloy plates 2 is 65% or more. When the insulating layer 3 is not provided, two are considered: (1) a structure in which the iron-based soft magnetic alloy plates 2 are in contact with each other, and (2) a structure in which the distance between the iron-based soft magnetic alloy plates 2 is large. When the iron-based soft magnetic alloy plates 2 are in direct contact with each other, the permeability decreases. When the distance between the iron-based soft magnetic alloy plates 2 is large, the space factor of the iron-based soft magnetic alloy plate 2 decreases, and the magnetic permeability decreases. That is, in order to increase the magnetic permeability, it is necessary to increase the space factor after insulating between the iron-based soft magnetic alloy plates 2 so that the iron-based soft magnetic alloy plates 2 are not in direct contact with each other. The space factor is more preferably 75% or more. The upper limit of the space factor is not particularly limited, but is preferably 95% or less. If the space factor exceeds 95%, interlayer insulation may be insufficient.

占積率の測定方法について以下に説明する。まず、磁心１の任意の断面をＳＥＭ観察して、観察像における鉄基軟磁性合金板２の合計面積を求める。断面のＳＥＭ観察により単位面積５００μｍ×５００μｍの５ヶ所の領域の占積率を算出し、その平均値を磁心の占積率（％）とする。   The method of measuring the space factor will be described below. First, an arbitrary cross section of the magnetic core 1 is observed by SEM to obtain the total area of the iron-based soft magnetic alloy plate 2 in the observation image. Space factors of five regions having a unit area of 500 μm × 500 μm are calculated by SEM observation of the cross section, and the average value thereof is taken as the space factor (%) of the core.

絶縁層３の厚さは、０．１μｍ以上であることが好ましい。絶縁層３の厚さが０．１μｍ未満であると、部分的に層間絶縁が不十分となる箇所が生じる場合がある。絶縁層３の厚さは、１０μｍ以下であることが好ましい。絶縁層３の厚さが１０μｍを超えると、占積率を大きくすることが困難である。すなわち、絶縁層３の厚さは、０．１μｍ以上１０μｍ以下、さらには０．５μｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。絶縁層３の厚さは、磁心１の任意の断面において測定される。この作業を任意の５ヶ所で行い、その平均値を絶縁層の厚さ（平均厚さ）とする。   The thickness of the insulating layer 3 is preferably 0.1 μm or more. If the thickness of the insulating layer 3 is less than 0.1 μm, there may be a portion where the interlayer insulation becomes insufficient. The thickness of the insulating layer 3 is preferably 10 μm or less. When the thickness of the insulating layer 3 exceeds 10 μm, it is difficult to increase the space factor. That is, the thickness of the insulating layer 3 is preferably 0.1 μm to 10 μm, more preferably 0.5 μm to 3 μm. The thickness of the insulating layer 3 is measured at any cross section of the magnetic core 1. This operation is performed at any five places, and the average value thereof is taken as the thickness (average thickness) of the insulating layer.

絶縁層３は、平均粒径０．００１μｍ以上（１ｎｍ以上）の絶縁性微粒子を堆積することにより形成される絶縁膜であることが好ましい。絶縁性微粒子を堆積することにより、鉄基軟磁性合金板２に応力が加わらないようにすることができる。絶縁性微粒子としては、酸化物が好ましく、絶縁性微粒子の例は、酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の酸化物、樹脂粉末を含む。酸化珪素（ＳｉＯ２）を用いることが特に好ましい。酸化物は乾燥の際に収縮を伴わないため、応力の発生を抑制することができる。特に、酸化珪素は鉄基軟磁性合金板２とのなじみがよいので透磁率のばらつきを低減することができる。これは、酸化珪素と鉄基軟磁性合金板２が共に、必須の構成元素として珪素を含有しているためであると考えられる。The insulating layer 3 is preferably an insulating film formed by depositing insulating fine particles having an average particle size of 0.001 μm or more (1 nm or more). By depositing the insulating fine particles, stress can be prevented from being applied to the iron-based soft magnetic alloy plate 2. The insulating fine particles are preferably oxides, and examples of the insulating fine particles include oxides such as silicon oxide (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and resin powder. It is particularly preferred to use silicon oxide (SiO 2 ). Since the oxide does not shrink during drying, the generation of stress can be suppressed. In particular, since silicon oxide conforms well to the iron-based soft magnetic alloy plate 2, variations in permeability can be reduced. It is considered that this is because both silicon oxide and the iron-based soft magnetic alloy plate 2 contain silicon as an essential constituent element.

絶縁性微粒子の平均粒径は０．００１μｍ以上０．１μｍ以下であることが好ましい。絶縁性微粒子の平均粒径が０．１μｍ（１００ｎｍ）を超えると、絶縁性微粒子同士の隙間が広くなるため、占積率を向上させることが困難である。前述のように、鉄基軟磁性合金板２の表面に微小な凹凸があった場合に、鉄基軟磁性合金板２と絶縁層３の境界に隙間が形成されやすくなってしまう。絶縁性微粒子を用いる場合は、絶縁性微粒子を含有した溶液に鉄基軟磁性合金板２を浸漬し、乾燥させる方法により絶縁層３を形成することができる。この方法であれば、絶縁材料の収縮を伴わないため鉄基軟磁性合金板２に応力が加わらない。このため、絶縁性微粒子の平均粒径は、０．００１μｍ以上０．１μｍ以下、さらには０．００５μｍ以上０．０５μｍ以下（５ｎｍ以上５０ｎｍ以下）であることが好ましい。堆積された絶縁性微粒子を含む絶縁層３であるか否かは、例えばＳＥＭ観察等により得られる拡大写真により判別可能である。   The average particle diameter of the insulating fine particles is preferably 0.001 μm or more and 0.1 μm or less. If the average particle diameter of the insulating fine particles exceeds 0.1 μm (100 nm), the gaps between the insulating fine particles become wide, and it is difficult to improve the space factor. As described above, when the surface of the iron-based soft magnetic alloy plate 2 has minute asperities, a gap is easily formed in the boundary between the iron-based soft magnetic alloy plate 2 and the insulating layer 3. In the case of using the insulating fine particles, the insulating layer 3 can be formed by immersing the iron-based soft magnetic alloy plate 2 in a solution containing the insulating fine particles and drying it. In this method, no stress is applied to the iron-based soft magnetic alloy sheet 2 because the shrinkage of the insulating material is not involved. Therefore, the average particle size of the insulating fine particles is preferably 0.001 μm to 0.1 μm, and more preferably 0.005 μm to 0.05 μm (5 nm to 50 nm). Whether or not the insulating layer 3 contains the deposited insulating fine particles can be determined by, for example, an enlarged photograph obtained by SEM observation or the like.

図３は、鉄基軟磁性合金板２と絶縁層３との境界の一例を示す断面模式図である。後述するように鉄基軟磁性合金板２は、ロール急冷法により作製される非晶質鉄基合金薄帯を原材料として用いて形成される。ロール急冷法で作製した薄帯は、冷却ロール表面の微小な凹凸が薄帯表面の表面性に影響を与える。このため、ミクロに拡大すると鉄基軟磁性合金板２の表面には微小な凹凸が形成されている。絶縁性微粒子を用いると、磁性薄帯の微小な凹凸を埋めるように絶縁層３を設けることができる。一方、樹脂ペーストの場合、加熱により固化する際に樹脂層の収縮を伴うため、鉄基軟磁性合金板２に応力が生じてしまう。鉄基軟磁性合金板２に応力が生じると透磁率の低下につながる。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the boundary between the iron-based soft magnetic alloy plate 2 and the insulating layer 3. As will be described later, the iron-based soft magnetic alloy plate 2 is formed using an amorphous iron-based alloy ribbon produced by a roll quenching method as a raw material. In the thin strip produced by the roll quenching method, the minute unevenness on the surface of the cooling roll affects the surface properties of the thin ribbon surface. For this reason, when it expands microscopically, fine unevenness is formed on the surface of the iron-based soft magnetic alloy plate 2. When insulating fine particles are used, the insulating layer 3 can be provided so as to fill the fine unevenness of the magnetic ribbon. On the other hand, in the case of the resin paste, since the resin layer is shrunk when solidified by heating, stress is generated in the iron-based soft magnetic alloy plate 2. When stress is generated in the iron-based soft magnetic alloy plate 2, the permeability is reduced.

鉄基軟磁性合金板２と絶縁層３との境界において、単位長さＬが１００μｍあたりの空隙５の合計長さＰが５μｍ以下（ゼロ含む）であることが好ましい。鉄基軟磁性合金板２と絶縁層３の境界の空隙（隙間）を小さくすることにより、薄い絶縁層３で占積率を向上させることができる。この結果、透磁率を向上させることができる。図３では空隙５が１個の例を示すが、複数個の場合もある。その合計長さが５μｍ以下であれば占積率を向上させることができる。   At the boundary between the iron-based soft magnetic alloy plate 2 and the insulating layer 3, the total length P of the air gaps 5 per 100 μm of unit length L is preferably 5 μm or less (including zero). By reducing the space (gap) at the boundary between the iron-based soft magnetic alloy plate 2 and the insulating layer 3, the space factor can be improved by the thin insulating layer 3. As a result, the permeability can be improved. Although FIG. 3 shows one example of the space 5, there may be a plurality of cases. If the total length is 5 μm or less, the space factor can be improved.

鉄基軟磁性合金板２と絶縁層３との境界の空隙の割合（面積割合）は、ＳＥＭ観察により得られる断面写真により測定される。ＳＥＭ観察像において、空隙５は、鉄基軟磁性合金板２および絶縁層３とコントラストが異なる。空隙の割合は、例えば５％以下、さらには２％以下であることが好ましい。   The ratio (area ratio) of the voids at the boundary between the iron-based soft magnetic alloy plate 2 and the insulating layer 3 is measured by a cross-sectional photograph obtained by SEM observation. In the SEM observation image, the air gap 5 is different in contrast from the iron-based soft magnetic alloy plate 2 and the insulating layer 3. The percentage of voids is, for example, preferably 5% or less, and more preferably 2% or less.

以上のような磁心は、周波数１００ｋＨｚにおける初透磁率μが２５０００以上である。さらに、周波数１００ｋＨｚにおける初透磁率μを３００００以上とすることができる。初透磁率μの測定方法はインピーダンスアナライザにて、室温、１ｔｕｒｎ、１Ｖとする。インピーダンスアナライザは日本ヒューレットパッカート社ＹＨＰ４１９２Ａとする。   The magnetic core as described above has an initial permeability μ of 25,000 or more at a frequency of 100 kHz. Furthermore, the initial permeability μ at a frequency of 100 kHz can be 30,000 or more. The initial permeability μ is measured at room temperature, 1 turn, 1 V with an impedance analyzer. The impedance analyzer is Japan Hewlett-Packard YHP 4192A.

従来の微細結晶構造を有する鉄基軟磁性合金を用いた磁心は、動作周波数５０ｋＨｚ以上の領域では小型化に限界がある。この原因は、微細結晶構造を有する鉄基軟磁性合金板の透磁率が低く、さらに、占積率が低いことであると考えられる。   A magnetic core using a conventional iron-based soft magnetic alloy having a fine crystal structure has a limit in miniaturization in the region of an operating frequency of 50 kHz or more. It is considered that this is because the permeability of the iron-based soft magnetic alloy plate having a fine crystal structure is low and the space factor is low.

実施形態に係る磁心は、鉄基軟磁性合金板の占積率を６５％以上と高くしつつ損失を抑制し、周波数１００ｋＨｚにおける初透磁率μが高く２５０００以上である。これにより、磁心１を小型化することができる。   The magnetic core according to the embodiment suppresses the loss while increasing the space factor of the iron-based soft magnetic alloy plate to 65% or more, and has a high initial permeability μ at a frequency of 100 kHz and 25000 or more. Thereby, the magnetic core 1 can be miniaturized.

近年は、半導体素子（半導体スイッチング素子）の高性能化に伴い、動作周波数が５０ｋＨｚ以上と高い。半導体素子の動作周波数は４００ｋＨｚまで高くなっている。実施形態に係る磁心は、周波数１００ｋＨｚにおける初透磁率を２５０００以上としている。このため、動作周波数５０ｋＨｚ以上４００ｋＨｚ以下の半導体素子を有する電子機器に搭載する磁心として優れた特性を示す。   In recent years, the operating frequency is as high as 50 kHz or more as the performance of semiconductor devices (semiconductor switching devices) is improved. The operating frequency of semiconductor devices is as high as 400 kHz. The magnetic core according to the embodiment has an initial permeability of 25,000 or more at a frequency of 100 kHz. Therefore, the magnetic core exhibits excellent characteristics as a magnetic core mounted on an electronic device having a semiconductor element with an operating frequency of 50 kHz or more and 400 kHz or less.

動作周波数５０ｋＨｚ以上４００ｋＨｚの半導体素子を有する電子機器は、スイッチング電源、アンテナ装置、インバータ等が挙げられる。電子機器は、通信基地局、太陽光発電所、電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（Ｈｙｂｒｉｄ−Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（Ｐｌｕｇ−ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＰＨＶ）のような自動車、産業機器等に使用される。これ以外にも、パソコンやサーバ等のオフィスオートメーション（ＯＡ）機器に使うこともできる。   Examples of the electronic device having a semiconductor element with an operating frequency of 50 kHz or more and 400 kHz include a switching power supply, an antenna device, an inverter, and the like. The electronic devices include communication base stations, solar power plants, electric vehicles (EVs), hybrid-electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid vehicles (PHVs), etc. Used in automobiles, industrial equipment, etc. Besides this, it can also be used for office automation (OA) equipment such as personal computers and servers.

実施形態の磁心は、ＡＬ値を大きくすることができる。ＡＬ値は、式：ＡＬ値∝μ×Ａｅ／Ｌｅの関係を満たす。μは初透磁率を表し、Ａｅは平均磁路長を表し、Ｌｅは有効断面積を表す。ＡＬ値は、磁心１の性能を示す指標である。ＡＬ値が高いほど、インダクタンス値が高いことを示す。   The magnetic core of the embodiment can increase the AL value. The AL value satisfies the relationship of the equation: AL value ∝μ × Ae / Le. μ represents the initial permeability, Ae represents the average magnetic path length, and Le represents the effective cross section. The AL value is an index indicating the performance of the magnetic core 1. The higher the AL value, the higher the inductance value.

磁心のサイズ（Ａｅ／Ｌｅ）が同じとき、初透磁率μが大きいほどＡＬ値は高くなる。有効断面積Ｌｅを小さくすること、または、平均磁路長Ａｅを大きくすることによりＡＬ値は大きくなる。平均磁路長Ａｅを長くすることによりＡＬ値は大きくなる。有効断面積Ｌｅを小さくすることにより、ＡＬ値は大きくなる。   When the core size (Ae / Le) is the same, the larger the initial permeability μ, the higher the AL value. The AL value is increased by decreasing the effective sectional area Le or increasing the average magnetic path length Ae. The AL value increases by lengthening the average magnetic path length Ae. By reducing the effective sectional area Le, the AL value increases.

磁心１を大型化すればＡＬ値は大きくなる。一方で、磁心１の大型化は電子機器内の配置スペースの問題が生じる。実施形態にかかる磁心は、初透磁率μを大きくし、かつ、鉄基軟磁性合金板の占積率を大きくしている。占積率を向上させると、鉄基軟磁性合金板の使用量が同じであれば、磁心の体積を小さくすることができる。これにより、磁心の有効断面積Ｌｅを小さくすることができる。占積率を向上させると、磁心のサイズが同じであるとき、鉄基軟磁性合金板２の使用量が増えるため平均磁路長Ａｅを長くすることができる。実施形態にかかる磁心は、初透磁率、占積率の両方が高いため、ＡＬ値を高くすることができる。ＡＬ値の向上が磁心の小型化を可能とする。これにより、磁心の軽量化と電子機器への配置スペースを確保しやすくなる。よって、電子機器内の設計の自由度を向上させることができる。例えば、周波数１００ｋＨｚにおける初透磁率μが１７０００の磁心と３００００の磁心を比較した場合、初透磁率３００００の磁心の直径は約２０％小型化できる。   If the size of the magnetic core 1 is increased, the AL value is increased. On the other hand, the enlargement of the magnetic core 1 causes a problem of arrangement space in the electronic device. The magnetic core according to the embodiment increases the initial permeability μ and increases the space factor of the iron-based soft magnetic alloy plate. When the space factor is improved, the volume of the magnetic core can be reduced as long as the amount of iron-based soft magnetic alloy plate used is the same. Thereby, the effective cross-sectional area Le of the magnetic core can be reduced. When the space factor is improved, when the size of the magnetic core is the same, the amount of use of the iron-based soft magnetic alloy plate 2 is increased, so that the average magnetic path length Ae can be made longer. The magnetic core according to the embodiment can increase the AL value because both the initial permeability and the space factor are high. The improvement of the AL value makes it possible to miniaturize the magnetic core. This makes it easy to reduce the weight of the magnetic core and to arrange the space for the electronic device. Thus, the degree of freedom in design in the electronic device can be improved. For example, when the initial permeability μ at a frequency of 100 kHz is compared with a magnetic core of 17,000 and a magnetic core of 30,000, the diameter of the magnetic core of the initial permeability 30,000 can be reduced by about 20%.

磁心１を小型にすると、磁心１を構成する材料が少なくて済むのでコストダウンも可能である。巻線回数を減らしても、同等の特性を得ることができる。巻線回数の減少は、巻線の使用量を減らすことができるためコストダウンにつながる。さらに、巻線回数を減らすことにより、巻線工程中に磁心が破損する確率を減らすことができる。このため、巻線工程での歩留りを向上させることができる。巻線回数を減少させると、巻き線の発熱量を低減できる。   If the magnetic core 1 is made smaller, the material constituting the magnetic core 1 can be reduced, so that the cost can be reduced. Similar characteristics can be obtained even if the number of windings is reduced. The reduction of the number of windings leads to cost reduction because the amount of use of the windings can be reduced. Furthermore, reducing the number of windings can reduce the probability of the core being damaged during the winding process. Therefore, the yield in the winding process can be improved. By reducing the number of windings, the amount of heat generation of the windings can be reduced.

磁心１の小型化は軽量化にもつながる。つまり、磁心１の特性が従来の磁心の特性と同等の場合、小型軽量化が可能となる。磁心１の小型軽量化は、スイッチング電源、アンテナ装置、インバータ等の電子機器の小型軽量化につながる。   Miniaturization of the magnetic core 1 leads to weight reduction. That is, when the characteristics of the magnetic core 1 are equal to the characteristics of the conventional magnetic core, it is possible to reduce the size and weight. The reduction in size and weight of the magnetic core 1 leads to the reduction in size and weight of electronic devices such as switching power supplies, antenna devices, and inverters.

次に、実施形態に係る磁心１の製造方法について説明する。磁心１の製造方法は、上記構成を磁心１が有していれば特に限定されないが、歩留り良く得るための方法として次の方法が挙げられる。   Next, a method of manufacturing the magnetic core 1 according to the embodiment will be described. The method of manufacturing the magnetic core 1 is not particularly limited as long as the magnetic core 1 has the above-described configuration, but the following method may be mentioned as a method for obtaining the product with high yield.

まず、鉄基非晶質合金薄帯を作製する。鉄基非晶質合金は前述の一般式（組成式）を満たすように、各構成成分を混合した原料粉末を調製する。次に、この原料粉末を溶解して原料溶湯を作製する。原料溶湯を用いてロール急冷法により、長尺の鉄基非晶質合金薄帯を作製する。ロール急冷法を行う際に、冷却ロールの表面粗さＲａを１μｍ以下にすることが好ましい。冷却ロールの表面を平坦にすることにより、得られた鉄基非晶質合金薄帯の表面にある凹凸を小さくすることができる。これにより、Ｋｓを１．００以上１．３０以下にすることができる。表面凹凸を小さくするためには、不活性雰囲気中で行うことも有効である。不活性雰囲気としてはアルゴンが好ましい。冷却ロールの回転速度や雰囲気の温度等を制御することにより平均厚さを制御することができる。   First, an iron-based amorphous alloy ribbon is produced. The iron-based amorphous alloy is mixed with each component so as to satisfy the above-mentioned general formula (composition formula) to prepare a raw material powder. Next, the raw material powder is melted to prepare a raw material molten metal. A long iron-based amorphous alloy ribbon is produced by a roll quenching method using a raw material molten metal. When the roll quenching method is performed, the surface roughness Ra of the cooling roll is preferably 1 μm or less. By flattening the surface of the cooling roll, it is possible to reduce unevenness on the surface of the obtained iron-based amorphous alloy ribbon. Thereby, Ks can be 1.00 or more and 1.30 or less. In order to reduce surface unevenness, it is also effective to carry out in an inert atmosphere. As an inert atmosphere, argon is preferred. The average thickness can be controlled by controlling the rotational speed of the cooling roll, the temperature of the atmosphere, and the like.

次に、絶縁層３を形成する。絶縁層３は、例えば平均粒径０．００１μｍ以上０．１μｍ以下の絶縁性微粒子を用いて形成される。絶縁性微粒子は、酸化物または樹脂を用いて形成されることが好ましい。特に、酸化珪素、酸化マグネシウム、および酸化アルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも一つの酸化物を含むことが好ましい。絶縁性微粒子を含有する溶液中に鉄基非晶質合金薄帯から形成された合金板を浸漬する。その後、乾燥させて合金板上に絶縁層３を設ける。必要に応じ、浸漬と乾燥を交互に繰り返してよい。絶縁層３を形成する工程は、予め合金板を目的とする磁心のサイズに切断してから行ってもよいし、長尺の磁性薄帯のまま行ってもよい。   Next, the insulating layer 3 is formed. The insulating layer 3 is formed using, for example, insulating fine particles having an average particle diameter of 0.001 μm to 0.1 μm. The insulating fine particles are preferably formed using an oxide or a resin. In particular, it is preferable to include at least one oxide selected from the group consisting of silicon oxide, magnesium oxide, and aluminum oxide. The alloy plate formed from the iron-based amorphous alloy ribbon is immersed in a solution containing insulating fine particles. Then, it is made to dry and the insulating layer 3 is provided on an alloy board. Immersion and drying may be alternately repeated as necessary. The step of forming the insulating layer 3 may be performed after cutting the alloy plate into a target magnetic core size in advance, or may be performed with a long magnetic thin strip.

次に、磁心１を作製する。巻回型磁心の場合は、絶縁層を設けた長尺の磁性薄帯（鉄基軟磁性合金板２）を巻回していく。券回の最外周をスポット溶接、接着剤で固定する。絶縁層３の厚さを４μｍ以下に調整しておけば、巻回工程で絶縁層が剥がれ難い。   Next, the magnetic core 1 is manufactured. In the case of a wound core, a long magnetic strip (iron-based soft magnetic alloy plate 2) provided with an insulating layer is wound. Fix the outer periphery of the ticket circuit by spot welding and an adhesive. If the thickness of the insulating layer 3 is adjusted to 4 μm or less, the insulating layer is less likely to be peeled off in the winding step.

積層型磁心の場合は、絶縁層３が設けられた長尺の磁性薄帯（鉄基軟磁性合金板２）を積層してから、必要なサイズに切断する方法が挙げられる。絶縁層３が設けられた長尺の磁性薄帯を必要なサイズに切断してから積層してもよい。積層体の側面を接着剤で固定する。磁心の表面に樹脂をコーティングすることが好ましい。樹脂コーティングにより、磁心の強度を向上させることができる。   In the case of a laminated core, there is a method of laminating a long magnetic ribbon (iron-based soft magnetic alloy plate 2) provided with the insulating layer 3 and then cutting it into a required size. The long magnetic ribbon provided with the insulating layer 3 may be cut into a required size and then stacked. Fix the side of the laminate with an adhesive. It is preferable to coat a resin on the surface of the magnetic core. The resin coating can improve the strength of the magnetic core.

次に、合金板を熱処理して微細結晶を析出させて、鉄基軟磁性合金板２を形成する。巻回型磁心の場合は巻回してから熱処理することが好ましい。積層型磁心の場合は、積層してから熱処理してもよし、予め熱処理した鉄基軟磁性合金板２を積層してもよい。鉄基非晶質合金板は微細結晶を析出させることにより脆くなるので、磁心を作製してから熱処理することが好ましい。   Next, the alloy sheet is heat-treated to precipitate fine crystals, thereby forming the iron-based soft magnetic alloy sheet 2. In the case of a wound core, it is preferable to perform heat treatment after winding. In the case of a laminated core, the lamination may be followed by heat treatment, or the iron-based soft magnetic alloy plate 2 heat-treated in advance may be laminated. Since an iron-based amorphous alloy sheet becomes brittle by precipitating fine crystals, it is preferable to heat treat after producing a magnetic core.

熱処理温度は結晶化温度近傍の温度またはそれよりも高い温度であることが好ましい。結晶化温度の−２０℃よりも高い温度が好ましい。前述の一般式を満たす鉄基軟磁性合金板２であれば、結晶化温度は５００℃以上５１５℃以下である。このため、熱処理温度は４８０℃以上６００℃以下であることが好ましい。さらに好ましくは５１０℃以上５６０℃以下であることが好ましい。   The heat treatment temperature is preferably a temperature near or higher than the crystallization temperature. A temperature higher than the crystallization temperature -20 ° C is preferred. In the case of the iron-based soft magnetic alloy plate 2 satisfying the general formula described above, the crystallization temperature is 500 ° C. or more and 515 ° C. or less. Therefore, the heat treatment temperature is preferably 480 ° C. or more and 600 ° C. or less. More preferably, the temperature is 510 ° C. or more and 560 ° C. or less.

熱処理温度は磁心１の温度が４８０℃以上６００℃以下になるように制御する。例えば、電気炉である場合、電熱器の温度を調整することにより磁心の温度を制御することができる。電熱器に近いところと遠いところでは温度に差が生じる。複数の磁心１を配置して熱処理すると、炉内の温度ばらつきが生じる。磁心１の熱処理温度を制御するためには、熱処理中の磁心１の温度を温度センサを用いて測定することが好ましい。例えば、熱電対を使って磁心１の温度を直接測定する方法が有効である。   The heat treatment temperature is controlled so that the temperature of the magnetic core 1 becomes 480 ° C. or more and 600 ° C. or less. For example, in the case of an electric furnace, the temperature of the magnetic core can be controlled by adjusting the temperature of the electric heater. There is a difference in temperature near and far from the heater. When a plurality of magnetic cores 1 are disposed and heat treated, temperature variations in the furnace occur. In order to control the heat treatment temperature of the magnetic core 1, it is preferable to measure the temperature of the magnetic core 1 during the heat treatment using a temperature sensor. For example, a method of directly measuring the temperature of the magnetic core 1 using a thermocouple is effective.

炉の温度ばらつきが抑制できる個数の磁心１を熱処理することにより熱処理温度を制御しやすくすることができる。炉内の電熱器を複数個所設けることにより熱処理温度を制御してもよい。炉内の雰囲気を循環させることにより熱処理温度を制御しやすくすることができる。大型の熱処理炉を使うことにより熱処理温度を制御してもよい。炉内を熱伝導率が高い材料で囲み、放熱性を均一にすることにより熱処理温度を制御しやすくすることができる。   The heat treatment temperature can be easily controlled by heat treating the number of magnetic cores 1 that can suppress the temperature variation of the furnace. The heat treatment temperature may be controlled by providing a plurality of electric heaters in the furnace. The heat treatment temperature can be easily controlled by circulating the atmosphere in the furnace. The heat treatment temperature may be controlled by using a large heat treatment furnace. The heat treatment temperature can be easily controlled by enclosing the inside of the furnace with a material having high thermal conductivity and making the heat dissipation uniform.

熱処理時間は３０時間以下であることが好ましい。熱処理時間とは、磁心の温度が４８０℃以上６００℃以下であるときの時間である。３０時間を超えると微細結晶粒の平均粒径が１００ｎｍを超える場合がある。熱処理時間は２０分以上２０時間以下であることがより好ましい。熱処理時間は１時間以上１０時間以下であることがより好ましい。この範囲であれば平均結晶粒径を５０ｎｍ以下に制御しやすい。   The heat treatment time is preferably 30 hours or less. The heat treatment time is a time when the temperature of the magnetic core is 480 ° C. or more and 600 ° C. or less. If it exceeds 30 hours, the average grain size of the fine crystal grains may exceed 100 nm. The heat treatment time is more preferably 20 minutes or more and 20 hours or less. The heat treatment time is more preferably 1 hour or more and 10 hours or less. Within this range, the average crystal grain size can be easily controlled to 50 nm or less.

結晶化温度時点での昇温速度は７℃／分以上３０℃／分以下であることが好ましい。この範囲であれば前述の引っ張り応力および圧縮応力を付与しやすい。昇温速度が３０℃／分を超えると急激な粒成長が起きて磁気特性が低下する場合がある。昇温速度の下限は特に限定されないが、１℃／分以上であることが好ましい。１℃／分未満であると、昇温時間が長すぎて量産性が低下する。このため、結晶化温度時点での昇温速度は７℃／分以上３０℃／分以下、さらには１０℃／分以上２０℃／分以下であることが好ましい。   The temperature rising rate at the crystallization temperature is preferably 7 ° C./min or more and 30 ° C./min or less. Within this range, the above-mentioned tensile stress and compressive stress can be easily applied. If the temperature rise rate exceeds 30 ° C./min, rapid grain growth may occur to deteriorate the magnetic properties. The lower limit of the heating rate is not particularly limited, but is preferably 1 ° C./min or more. If the temperature is less than 1 ° C./min, the temperature rise time is too long, and the mass productivity is lowered. Therefore, the temperature rising rate at the crystallization temperature is preferably 7 ° C./min or more and 30 ° C./min or less, and more preferably 10 ° C./min or more and 20 ° C./min or less.

以上のような熱処理を行うことにより、磁心１の直流保磁力を２Ａ／ｍ以上４Ａ／ｍ以下にすることができる。従来の磁心は、熱処理後の直流保磁力が１Ａ／ｍ程度である。保磁力を２Ａ／ｍ以上４Ａ／ｍ以下にすることにより、初透磁率を大きくすることができる。直流保磁力が４Ａ／ｍを超えると軟磁気特性が低下する。   By performing the heat treatment as described above, the DC coercivity of the magnetic core 1 can be set to 2 A / m or more and 4 A / m or less. The conventional magnetic core has a direct current coercive force of about 1 A / m after heat treatment. The initial permeability can be increased by setting the coercivity to 2 A / m or more and 4 A / m or less. When the DC coercivity exceeds 4 A / m, the soft magnetic properties are degraded.

次に、必要に応じ、磁場中での熱処理をさらに行ってもよい。磁場中での熱処理では、磁場を鉄基軟磁性合金板２の短辺方向に印加することが好ましい。巻回型磁心では、鉄基軟磁性合金板２の幅方向に磁場を印加する。積層型磁心では、鉄基軟磁性合金板２の短辺側方向に磁場を印加する。鉄基軟磁性合金板２の短辺方向に磁場を印加しながら熱処理を行うことにより、鉄基軟磁性合金板２の磁壁を消失させることができる。磁壁を低減させることにより損失が低減されるため透磁率が向上する。印加する磁場は８０ｋＡ／ｍ以上、さらには１００ｋＡ／ｍ以上であることが好ましい。熱処理温度は２００℃以上７００℃以下であることが好ましい。磁場中熱処理の熱処理時間は、２０分以上１０時間以下であることが好ましい。磁場中熱処理は、前述の微細結晶析出のための熱処理と一つの工程で行ってもよい。必要に応じ、磁心をケースに収納してもよい。各種電子機器に搭載する際は、必要に応じ、巻線処理を施してもよい。   Next, if necessary, heat treatment in a magnetic field may be further performed. In the heat treatment in a magnetic field, it is preferable to apply a magnetic field in the short side direction of the iron-based soft magnetic alloy plate 2. In the wound type magnetic core, a magnetic field is applied in the width direction of the iron-based soft magnetic alloy plate 2. In the laminated core, a magnetic field is applied in the direction of the short side of the iron-based soft magnetic alloy plate 2. By performing the heat treatment while applying a magnetic field in the direction of the short side of the iron-based soft magnetic alloy plate 2, the domain wall of the iron-based soft magnetic alloy plate 2 can be eliminated. Since the loss is reduced by reducing the domain wall, the permeability is improved. The magnetic field to be applied is preferably 80 kA / m or more, and more preferably 100 kA / m or more. The heat treatment temperature is preferably 200 ° C. or more and 700 ° C. or less. The heat treatment time of the heat treatment in the magnetic field is preferably 20 minutes or more and 10 hours or less. The heat treatment in a magnetic field may be performed in one step with the above-described heat treatment for fine crystal deposition. If necessary, the magnetic core may be housed in a case. When installed in various electronic devices, winding processing may be performed if necessary.

以上のような製造方法であれば、占積率を向上させるとともに、周波数１００ｋＨｚにおける初透磁率μを２５０００以上、さらには３００００以上にすることができる。占積率、微細結晶析出のための熱処理、磁場中熱処理を１つまたは２つ以上組み合わせることにより、周波数１００ｋＨｚでの初透磁率μを２５０００以上、さらには３００００以上と大きくすることができる。   With the manufacturing method as described above, the space factor can be improved, and the initial permeability μ at a frequency of 100 kHz can be set to 25,000 or more, and further to 30,000 or more. The initial permeability μ at a frequency of 100 kHz can be increased to 25,000 or more, further 30,000 or more by combining one or two or more heat treatments for space factor, fine crystal deposition, and heat treatment in a magnetic field.

（実施例１〜８、比較例１〜２）
ロール急冷法を用いて鉄基非晶質合金薄帯を作製した。ロール急冷法の条件を変えることにより平均厚さおよびＫｓを変えた。この作業により、試料１〜４に係る鉄基非晶質合金板を用意した。鉄基非晶質合金板の平均厚さ、Ｋｓは表１に示すとおりである。試料１〜４の結晶化温度は５００℃以上５１５℃以下である。(Examples 1-8, comparative examples 1-2)
Iron-based amorphous alloy ribbons were fabricated using the roll quenching method. The average thickness and Ks were changed by changing the conditions of the roll quenching method. By this operation, iron-based amorphous alloy sheets according to Samples 1 to 4 were prepared. The average thickness of the iron-based amorphous alloy sheet, Ks, is as shown in Table 1. The crystallization temperature of Samples 1 to 4 is 500 ° C. or more and 515 ° C. or less.

Figure 2018062409
Figure 2018062409

次に、鉄基非晶質合金板の表面に絶縁層を形成した。実施例１〜８、比較例１では、表２に示すように試料１〜４のいずれかの合金板の表面に酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、または酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の絶縁性微粒子を用いて前述の方法により絶縁層を形成した。比較例２では試料１の合金板の表面に樹脂ペーストを塗布して絶縁層を形成した。絶縁性微粒子の材質、平均粒径、絶縁層の厚さを表２に示す。Next, an insulating layer was formed on the surface of the iron-based amorphous alloy plate. In Examples 1 to 8 and Comparative Example 1, as shown in Table 2, silicon oxide (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO), or aluminum oxide (Al 2 O) was formed on the surface of any of the alloy plates of Samples 1 to 4 An insulating layer was formed by the method described above using the insulating particles of 3 ). In Comparative Example 2, a resin paste was applied to the surface of the alloy plate of Sample 1 to form an insulating layer. The material of the insulating fine particles, the average particle diameter, and the thickness of the insulating layer are shown in Table 2.

Figure 2018062409
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絶縁層を形成した後に合金板を巻回して巻回型磁心を作製した。その後、微細結晶を析出させるための第１の熱処理と、磁場中での第２の熱処理と、を行った。これにより、実施例１〜８および比較例１〜２にかかる巻回型磁心を作製した。実施例および比較例に係る磁心のサイズは、外径１２ｍｍ×内径１０ｍｍ×幅２ｍｍに統一した。第１の熱処理および第２の熱処理の条件を表３に示す。第１の熱処理後に磁心の保磁力を測定した。結果を表３に示す。   After forming the insulating layer, the alloy plate was wound to produce a wound core. After that, a first heat treatment for depositing fine crystals and a second heat treatment in a magnetic field were performed. Thereby, the winding type magnetic cores concerning Examples 1-8 and comparative examples 1-2 were produced. The sizes of the magnetic cores according to the example and the comparative example were unified to 12 mm in outer diameter x 10 mm in inner diameter x 2 mm in width. The conditions of the first heat treatment and the second heat treatment are shown in Table 3. The coercivity of the magnetic core was measured after the first heat treatment. The results are shown in Table 3.

Figure 2018062409
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第１の熱処理では、磁心の温度を熱電対で測定した。実施例１〜８では、熱処理温度が磁心の結晶化温度近傍であった。表３の範囲内になるように「電気容量が大きい炉」を用いて熱処理温度を制御した。実施例では第１の熱処理後の保磁力が２Ａ／ｍ以上４Ａ／ｍ以下であった。   In the first heat treatment, the temperature of the core was measured by a thermocouple. In Examples 1 to 8, the heat treatment temperature was near the crystallization temperature of the magnetic core. The heat treatment temperature was controlled using a "large electric capacity furnace" so as to fall within the range of Table 3. In the example, the coercivity after the first heat treatment was 2 A / m or more and 4 A / m or less.

一方、比較例１、２では、昇温速度が５０℃／分であり、好ましい範囲から外れている。実施例および比較例にかかる巻回型磁心について、微細結晶構造の平均結晶粒径およびＦｅ３Ｓｉ結晶相の応力について測定した。微細結晶構造の平均結晶粒径は、前述のとおりＸＲＤにより求められる回折ピークの半値幅からシェラーの式で求めたものである。Ｆｅ３Ｓｉ結晶相の応力はＸＲＤの残留応力解析法で行った。Ｆｅ３Ｓｉ結晶相の長手方向成分に引っ張り応力および垂直方向成分に圧縮応力の両方が観察されたものを「○（Ｇｏｏｄ）」とし、そうでないものを「×（Ｂａｄ）」とした。長手方向とは鉄基軟磁性合金板の長手方向、垂直方向とは鉄基軟磁性合金板の幅方向のことである。その結果を表４に示す。On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the temperature rising rate is 50 ° C./min, which is out of the preferable range. For wound core according to Examples and Comparative Examples were measured for the stress of the average grain size and Fe 3 Si crystal phase of fine crystalline structure. The average grain size of the fine crystal structure is determined by the Scheller equation from the half value width of the diffraction peak determined by XRD as described above. The stress of the Fe 3 Si crystal phase was determined by residual stress analysis of XRD. A sample in which both tensile stress and compressive stress were observed in the longitudinal component and in the longitudinal component of the Fe 3 Si crystal phase was designated as “Good”, and those not were designated as “× (Bad)”. The longitudinal direction is the longitudinal direction of the iron-based soft magnetic alloy plate, and the perpendicular direction is the width direction of the iron-based soft magnetic alloy plate. The results are shown in Table 4.

Figure 2018062409
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表からわかるとおり、実施例にかかる磁心の平均結晶粒径は５０ｎｍ以下であった。ＸＲＤ分析による残留応力解析でも長手方向に引っ張り応力、垂直方向に圧縮応力が付与されていることが確認された。比較例の平均結晶粒径は５０ｎｍ以下であった。しかしながら、引っ張り応力および圧縮応力の両方の付与は確認されなかった。   As can be seen from the table, the average crystal grain size of the magnetic core according to the example was 50 nm or less. It was also confirmed that tensile stress in the longitudinal direction and compressive stress in the vertical direction were applied also by residual stress analysis by XRD analysis. The average crystal grain size of the comparative example was 50 nm or less. However, application of both tensile stress and compressive stress was not confirmed.

実施例および比較例にかかる巻回型磁心に対して、占積率（％）、初透磁率μ、損失（ｋＷ／ｍ３）を測定した。占積率は、磁心の任意の断面をＳＥＭ観察し、単位面積５００μｍ×５００μｍを５ヶ所で鉄基軟磁性合金板の面積割合を測定し、鉄基軟磁性合金板の面積割合の平均値を占積率（％）とした。The space factor (%), the initial permeability μ, and the loss (kW / m 3 ) of the wound cores according to the example and the comparative example were measured. The space factor is an SEM observation of any cross section of the magnetic core, and the area ratio of the iron-based soft magnetic alloy plate is measured at five unit areas of 500 μm × 500 μm, and the average value of the area ratio of the iron-based soft magnetic alloy plate is Space factor (%).

初透磁率μの測定方法は、インピーダンスアナライザ（日本ヒューレットパッカート社ＹＨＰ４１９２Ａ）にて、室温、１ｔｕｒｎ、１Ｖ、で行った。初透磁率μについては周波数１０ｋＨｚでの初透磁率と周波数１００ｋＨｚでの初透磁率を測定した。   The measurement method of the initial permeability μ was carried out at room temperature, 1 turn, 1 V, using an impedance analyzer (Y Hewlett-Packard Japan YHP 4192A). For the initial permeability μ, the initial permeability at a frequency of 10 kHz and the initial permeability at a frequency of 100 kHz were measured.

損失は、ＢＨアナライザ（岩崎通信機株式会社ＳＹ−８２１６）を用いて、室温、１次側２ｔｕｒｎ、２次側２ｔｕｒｎ、周波数１００ｋＨｚ、２００ｍＴ、として測定した。結果を表５に示す。   The loss was measured as room temperature, 2 turns on the primary side, 2 turns on the secondary side, and a frequency of 100 kHz, 200 mT, using a BH analyzer (Iwasaki Communication Machine Co., Ltd. SY-8216). The results are shown in Table 5.

Figure 2018062409
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表からわかるとおり、実施例に係る磁心の周波数１００ｋＨｚにおける初透磁率μは２５０００以上、さらには３００００以上であった。占積率、第１の熱処理、第２の熱処理を好ましい条件にすることにより、周波数１００ｋＨｚでの初透磁率μを大きくできることがわかる。これに対し、比較例のように絶縁材が厚い磁心では占積率が大きく低下し、併せて透磁率も低下した。実施例にかかる磁心は損失に関してもいずれも低い値であった。比較例にかかる磁心の周波数１０ｋＨｚにおける初透磁率は高く、９００００以上９５０００であった。しかしながら、周波数１００ｋＨｚにおける初透磁率は低下した。   As can be seen from the table, the initial permeability μ at a frequency of 100 kHz of the magnetic core according to the example was 25,000 or more, and further 30,000 or more. It can be seen that the initial permeability μ at a frequency of 100 kHz can be increased by making the space factor, the first heat treatment, and the second heat treatment preferable conditions. On the other hand, in the case of the magnetic core having a thick insulating material as in the comparative example, the space factor significantly decreased, and the magnetic permeability also decreased. The magnetic cores according to the examples all had low values for loss. The initial permeability at a frequency of 10 kHz of the magnetic core according to the comparative example was high, and was 90000 or more and 95,000. However, the initial permeability at a frequency of 100 kHz decreased.

実施例１と比較例１の周波数１ｋＨｚにおける初透磁率μを測定したところ、実施例１は６３０００、比較例１は１０００００とあまり大きな差は無かった。このため、動作周波数を５０ｋＨｚ以上と高くする場合には、特に有効であることがわかる。   When the initial permeability μ at a frequency of 1 kHz in Example 1 and Comparative Example 1 was measured, there was no significant difference between Example 1 and Comparative Example 1 of 63,000 and 100,000. Therefore, it can be seen that this is particularly effective when the operating frequency is increased to 50 kHz or more.

磁心の断面をＳＥＭ観察し、鉄基軟磁性合金板と絶縁層の境界にある空隙の存在割合を測定した。任意の断面における単位長さ１００μｍ中の空隙の長さを測定した。結果を表６に示す。磁心全体から求めたＫｓ１、磁心を４等分（１／４サイズに切断）した試料から求めたＫｓ２を測定した。磁心を４等分した試料から求めたＫｓ１と、４つのＫｓ２の中から最小値と最大値とを表６に示す。The cross section of the magnetic core was observed by SEM, and the proportion of voids existing at the boundary between the iron-based soft magnetic alloy plate and the insulating layer was measured. The length of the void in a unit length of 100 μm in any cross section was measured. The results are shown in Table 6. Ks 1 determined from the entire magnetic core and Ks 2 determined from a sample obtained by dividing the magnetic core into four equal halves (cut into 1⁄4 size) were measured. Table 6 shows the minimum value and the maximum value among Ks 1 obtained from the sample obtained by dividing the magnetic core into four equal parts and the four Ks 2 .

Figure 2018062409
Figure 2018062409

表からわかるとおり、実施例に係る磁心は鉄基軟磁性合金板と絶縁層の境界にある空隙が小さかった（ゼロ含む）。このことから空隙を低減することにより占積率を向上させることができることがわかる。   As can be seen from the table, in the magnetic core according to the example, the void at the boundary between the iron-based soft magnetic alloy plate and the insulating layer was small (including zero). From this, it is understood that the space factor can be improved by reducing the space.

（実施例９、比較例３）
外形３７ｍｍ×内径２３ｍｍ×幅１５ｍｍにした以外は比較例１と同じ磁心を比較例３として作製した。また、同サイズ（外形３７ｍｍ×内径２３ｍｍ×幅１５ｍｍ）にした以外は実施例７と同じ磁心を実施例９として作製した。周波数１００ｋＨｚの初透磁率μは、比較例３が１７０００、実施例９は３５０００であった。(Example 9, Comparative Example 3)
The same magnetic core as Comparative Example 1 was manufactured as Comparative Example 3 except that the outer diameter was 37 mm, the inner diameter was 23 mm, and the width was 15 mm. Moreover, the same magnetic core as Example 7 was produced as Example 9 except having made it into the same size (outside 37 mm x internal diameter 23 mm x width 15 mm). The initial permeability μ at a frequency of 100 kHz was 17000 in Comparative Example 3 and 35000 in Example 9.

比較例３の磁心に巻線を８ターン巻いたもののＬ値は１．２ｍＨであった。それに対し、実施例９の巻線を６ターン巻いた磁心のＬ値は１．４ｍＨであった。磁心サイズが同じであった場合、周波数１００ｋＨｚの初透磁率μの大きい実施例９の方が巻線数が少ないにも関わらず、Ｌ値が大きくなった。このため、周波数１００ｋＨｚの初透磁率を大きくすることにより、巻線数を減らすことができる。   The L value of the magnetic core of Comparative Example 3 in which the winding was wound eight turns was 1.2 mH. On the other hand, L value of the magnetic core which wound the winding of Example 9 6 turns was 1.4 mH. When the core size was the same, the L value became larger in Example 9 in which the initial permeability μ with a frequency of 100 kHz was larger, although the number of windings was smaller. Therefore, the number of windings can be reduced by increasing the initial permeability at a frequency of 100 kHz.

（実施例１０、比較例４）
比較例４の磁心（外形３７ｍｍ×内径２３ｍｍ×幅１５ｍｍ、巻線数８ターン、Ｌ値１．２ｍＨ）を用意した。巻線後の磁心のＬ値が同じ１．２ｍＨとなるように実施例９（周波数１００ｋＨｚの初透磁率μが３５０００）の磁心サイズを変えた以外は実施例９と同様の磁心を実施例１０として作製した。実施例１０の磁心サイズは、外形２９ｍｍ×内径２３ｍｍ×幅１５ｍｍと小型化できた。比較例４の磁心の質量は５７ｇであったのに対し、実施例１０は２１ｇであった。このように周波数１００ｋＨｚの初透磁率μを大きくした場合、同じ性能を求めると小型化ができることがわかる。(Example 10, Comparative Example 4)
A magnetic core of the comparative example 4 (external size 37 mm × inner diameter 23 mm × width 15 mm, number of turns 8 turns, L value 1.2 mH) was prepared. Example 10 The same core as example 9 except that the core size of example 9 (the initial permeability μ at a frequency of 100 kHz is 35000) was changed so that the L value of the core after winding was the same 1.2 mH. Made as The magnetic core size of Example 10 could be miniaturized to an outer diameter of 29 mm × inner diameter 23 mm × width 15 mm. The mass of the magnetic core of Comparative Example 4 was 57 g, whereas Example 10 was 21 g. Thus, when the initial permeability μ at a frequency of 100 kHz is increased, it can be seen that the size can be reduced by obtaining the same performance.

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。   While certain embodiments of the present invention have been illustrated, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and the gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof. The embodiments described above can be implemented in combination with each other.

Claims (13)

平均結晶粒径１００ｎｍ以下の結晶構造を有する複数の鉄基軟磁性合金板と、
前記複数の鉄基軟磁性合金板の一つと他の一つとの間に設けられた絶縁層と、を具備する磁心であって、
前記磁心における前記複数の鉄基磁性合金板の占積率は、６５％以上であり、
周波数１００ｋＨｚにおける初透磁率は、２５０００以上である、磁心。A plurality of iron-based soft magnetic alloy plates having a crystal structure having an average crystal grain size of 100 nm or less;
A magnetic core comprising an insulating layer provided between one of the plurality of iron-based soft magnetic alloy plates and the other,
The space factor of the plurality of iron-based magnetic alloy plates in the magnetic core is 65% or more,
The initial permeability at a frequency of 100 kHz is 25,000 or more. 前記平均結晶粒径が５０ｎｍ以下である、請求項１に記載の磁心。   The magnetic core according to claim 1, wherein the average crystal grain size is 50 nm or less. 前記絶縁層の厚さは、０．１μｍ以上である、請求項１に記載の磁心。   The magnetic core according to claim 1, wherein a thickness of the insulating layer is 0.1 μm or more. 前記複数の鉄基軟磁性合金板のそれぞれの平均厚さは、３０μｍ以下である、請求項１に記載の磁心。   The magnetic core according to claim 1, wherein an average thickness of each of the plurality of iron-based soft magnetic alloy plates is 30 μm or less. 前記複数の鉄基軟磁性合金板のそれぞれの組成は、
式：ＦｅａＣｕｂＭｃＭ’ｄＭ”ｅＳｉｆＢｇ
（式中、Ｍは周期表の４族元素、５族元素、６族元素、および希土類元素からなる群より選ばれる少なくとも一つの元素を表し、Ｍ’はＭｎ、Ａｌ、および白金族元素からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素を表し、Ｍ”はＣｏおよびＮｉからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素を表し、ａはａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＝１００原子％を満足する数であり、ｂは０．０１≦ｂ≦８原子％を満足する数であり、ｃは０．０１≦ｃ≦１０原子％を満足する数であり、ｄは０≦ｄ≦１０原子％を満足する数であり、ｅは０≦ｅ≦２０を満足する数であり、ｆは１０≦ｆ≦２５原子％を満足する数であり、ｇは３≦ｇ≦１２原子％を満足する数である）により表される、請求項１に記載の磁心。The composition of each of the plurality of iron-based soft magnetic alloy plates is
Formula: Fe a Cu b M c M 'd M "e Si f B g
(Wherein, M represents at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 5 elements, Group 6 elements, and rare earth elements in the periodic table, and M ′ consists of Mn, Al, and a platinum group element M represents at least one element selected from the group, M ′ ′ represents at least one element selected from the group consisting of Co and Ni, a is a number satisfying the a + b + c + d + e + f + g = 100 at%, b is 0.01 ≦ It is a number satisfying b ≦ 8 atomic%, c is a number satisfying 0.01 ≦ c ≦ 10 atomic%, d is a number satisfying 0 ≦ d ≦ 10 atomic%, and e is 0 ≦ and d is a number satisfying e ≦ 20, f is a number satisfying 10 ≦ f ≦ 25 atomic percent, and g is a number satisfying 3 ≦ g ≦ 12 atomic percent. Magnetic core described in. 前記磁心の密度の実測値に対する前記密度の計算値の比Ｋｓ１は、１．００≦Ｋｓ１≦１．５０を満足する数である、請求項１に記載の磁心。The ratio Ks 1 calculated value of the density to the measured value of the density of the magnetic core is a number satisfying 1.00 ≦ Ks 1 ≦ 1.50, core according to claim 1. 前記磁心を４等分したとき、４つの分割片のそれぞれの密度の実測値に対する前記密度の計算値の比Ｋｓ２と前記Ｋｓ１の値との差は、±０．２以内である、請求項６に記載の磁心。When quartered the core, the difference between the value of the Ks 1 ratio Ks 2 and the calculated values of the density to the measured values of the respective densities of the four split pieces is within ± 0.2, wherein A magnetic core according to Item 6. 前記初透磁率は、３００００以上である、請求項１に記載の磁心。   The magnetic core according to claim 1, wherein the initial permeability is 30000 or more. 前記鉄基軟磁性合金板と前記絶縁層との境界において、単位長さ１００μｍあたりの空隙の合計長さは、０μｍ以上５μｍ以下である、請求項１に記載の磁心。   The magnetic core according to claim 1, wherein a total length of air gaps per unit length of 100 μm is 0 μm or more and 5 μm or less at the boundary between the iron-based soft magnetic alloy plate and the insulating layer. 動作周波数が５０ｋＨｚ以上である、請求項１に記載の磁心。   The magnetic core according to claim 1, wherein the operating frequency is 50 kHz or more. 前記絶縁層は、平均粒径０．００１μｍ以上０．１μｍ以下の絶縁性微粒子を含み、
前記絶縁性微粒子は、酸化珪素、酸化マグネシウム、および酸化アルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも一つの酸化物を含む、請求項１に記載の磁心。The insulating layer contains insulating fine particles having an average particle diameter of 0.001 μm to 0.1 μm,
The magnetic core according to claim 1, wherein the insulating fine particles include at least one oxide selected from the group consisting of silicon oxide, magnesium oxide, and aluminum oxide. 前記絶縁性微粒子は、前記酸化珪素を含む、請求項１１に記載の磁心。   The magnetic core according to claim 11, wherein the insulating fine particles include the silicon oxide. 前記結晶構造は、Ｆｅ３Ｓｉ相を有する、請求項１に記載の磁心。The magnetic core according to claim 1, wherein the crystal structure has an Fe 3 Si phase.
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