[发明专利]磁芯以及使用该磁芯的应用产品

说明书

技术领域

本发明涉及一种主要为了减小噪声而使用Fe-基非晶态合金带材(ribbon)的磁芯，并且可以用于应用产品，例如马达、变压器、扼流线圈、发电机或传感器。

背景技术

作为变压器、马达、扼流线圈、传感器等的磁芯材料，Fe-基非晶态合金带材由于优异的软磁性，特别是在它们中的低的铁损而引起了关注。它实际上已经用于各种磁芯、部件和装置。在Fe-基非晶态合金带材中，特别是FeSiB-基非晶态合金带材已经被广泛使用，因为它显示了相对高的饱和磁通量密度B_s和优良的热稳定性。然而，FeSiB-基非晶态合金带材具有的问题在于：由于FeSiB-基非晶态合金带材具有比硅钢片低的B_s，因此磁芯变大；以及磁芯产生高的噪声级。至于增加Fe-基非晶态合金带材中的B_s的方法，已经在实践上进行了以下方法：增加带有磁性的Fe的量；通过加入Sn、S等来抑制由于Fe量增加所致的热稳定性劣化；加入C；或加入C和P。JP-A-05-140703公开了一种通过使用FeSiBCSn的组合物来增加B_s、通过加入Sn来提高富铁区域中的非晶态的易成型性的方法。另一方面，JP-A-2002-285304公开了一种通过使用FeSiBCP的组合物来增加B_s、通过向Fe、Si、B和C的有限组成范围中具体地加入P来大大增加Fe含量的方法。关于对于减小噪声级所必须的减小磁致伸缩，Fe-基非晶态合金带材的饱和磁致伸缩与B_s的平方近似成比例。因此，至今还未实现具有高的B_s和低的磁致伸缩的Fe-基非晶态合金带材。为此原因，将具有低的B_s和低的磁致伸缩的非晶态或纳米-晶态合金带材用于需要不产生噪声问题的磁芯和使用该磁芯的应用产品。

[专利文件1]

JP-A-05-140703((0008)至(0010)，和图1)

[专利文件2]

JP-A-2002-285304((0010)至(0016)，和表1)

发明内容

要解决的问题

如上所述，从具有高B_s的常规Fe-基非晶态合金带材制成的磁芯具有高的饱和磁致伸缩，并且引起高的噪声级。换言之，还没有这样的磁芯可以同时满足高的B_s和低的噪声级。为此原因，本发明的目的是提供一种使用Fe-基非晶态合金带材的磁芯和使用该磁芯的应用产品，所述磁芯通过实现高的B_s来同时实现小型化和噪声减小。

解决问题的方法

为了通过实现高的B_s和噪声减小来实现小型化，研究了噪声的起因，并且发现，Fe-基非晶态合金带材的矩形性(squareness)与由该Fe-基非晶态合金带材制成的磁芯所产生的噪声具有密切的联系；并且通过最优化合金的组成、表面附近的组成和合金中的偏析，以及且通过改善表面条件，可以进一步提高矩形性。结果，发现，可以由Fe-基非晶态合金带材制成产生史无前例低的噪声级的磁芯，因而本发明得以完成。

根据本发明的磁芯使用了Fe-基非晶态合金带材，其特征在于：该带材具有不低于1.60T的饱和磁通量密度B_s和不小于0.90的比率B₈₀/B_s,所述比率B₈₀/B_s是在施加给磁芯的80A/m的外部磁场中所产生的磁通量密度B₈₀相对于B_s的比率。

使用具有适当矩形性的Fe-基非晶态合金带材所制成的磁芯显示，在50Hz频率时，磁通量密度为1.4T，并且铁损W_14/50不高于0.28W/kg。此外，当磁通量密度为1.4T、频率为50Hz以及平均磁路长度为Lmm时，它可以提供产生20×log[(L²×10^-9+2×10^-5)/(2×10^-6)]dB或更小的史无前例低的噪声级的产品。平均磁路长度“L”mm是指在磁芯厚度的中间的圆周长度。例如，当磁芯具有优选环形的形状并且平均直径((外径+内径)/2)为R时，长度L变为ПR(L＝ПR)。当测量本发明和比较例的平均磁路长度和噪声级之间的关系时，上述对于噪声级的表达式以近似表达形式显示在本发明和比较例之间的界限(boundary)。