本発明は非晶質合金薄帯の層間に樹脂か� ��なる絶縁層を有する巻磁心であって、前記� ��縁層の両側の非晶質合金薄帯は、一方が前� ��絶縁層と固着し、かつ他方は前記絶縁層と� ��触するのみで固着していないことを特徴と� ��る。固着しているかどうかは巻磁心の非晶� ��合金薄帯を剥がすことで容易に判別可能で� ��る。つまり、非晶質合金薄帯を剥がした時� ��接着剤が両側の非晶質合金薄帯ともに残留� ��ていなければ絶縁層の部分で非晶質合金薄� ��同士が固着していない状態であるといえる� ��

 前記の通り、Fe基の非晶質合金薄帯は比� �的大きな磁歪を有しているため、絶縁層が� �晶質薄帯を両面側とも固着していると磁心� �発生した内部応力による磁歪によって磁気� �性が変化してしまう。しかしながら、非晶� �合金薄帯に熱硬化性樹脂もしくはポリシロ� �サン樹脂を塗布して耐熱絶縁層とし、これ� �硬化もしくは乾燥させてから巻いて磁心と� �ることにより、磁心に磁気特性を最適化さ� �るための熱処理を施してもこれらの樹脂が� �帯同士を接着させることなく、片面だけを� �晶質合金薄帯に固着するので、磁歪の発生� �極力抑えた本発明の巻磁心が得られる。

 前記の通り、非晶質合金薄帯は、絶縁処� ��後に巻き回しなどの作業により巻き磁心を� ��成したのち、焼鈍熱処理されることで、よ� ��良好な磁性特性を得ることができる。巻き� ��しの作業の際に、巻き回し工程の効率化を� ��る目的で、非晶質薄帯フープは、複数枚重� ��た薄帯をフープ状に巻き回しており、この� ��ちの1枚に絶縁層が付与されたFe系非晶質薄� ��を巻き込むことで、2~10層毎に絶縁層を設け ることができる。Fe系非晶質合金薄帯では、3 00~400℃、Co系非晶質合金薄帯では、300~600℃で 行う。このとき、材料は脆化することが知ら れており、非晶質合金薄帯に欠けやクラック などの欠陥を発生しないように無負荷状態で 焼鈍熱処理することが好ましい。熱処理時間 は0.1~20hが好ましい。

 絶縁層として用いる樹脂は、熱硬化性の� ��脂、もしくはポリシロキサン系樹脂を使用� ��きる。ポリシロキサン系樹脂であれば乾燥� ��の絶縁層の厚さを極力薄くできるために磁� ��の占積率が向上でき好ましい。

 ポリシロキサン系樹脂は、主鎖としてケ� ��素-酸素結合が繰り返す高分子鎖構造を有し ており、それに炭素を持つ有機成分が結合し ているものを指す。このケイ素-酸素結合が� �低温から高温まで、幅広い温度域で柔軟性� �保つ。このポリシロキサン樹脂は、5%熱分解 温度が400℃以上であり、150℃~250℃で5分以上� ��燥することで、巻磁心の焼鈍熱処理を行っ� ��も薄帯同士が接着しない絶縁層を形成でき� ��。ポリシロキサン系樹脂の中でも樹脂を乾� ��後に有機SOG膜となるものが好ましい。有機S OG膜としては、例えば、テトラアルコキシシ� ��ンとアルキルアルコキシシランとを共重合� ��せたものなどがある。

 また、熱硬化性樹脂にはポリイミド樹脂� ��ポリアミドイミド樹脂などが使用できるが� ��ポリイミド樹脂は高価であるため、ポリア� ��ドイミド樹脂の方が好ましい。熱硬化性樹� ��を用いるのは、熱可塑性樹脂であると、巻� ��心の焼鈍熱処理の際に溶融して薄帯間を接� ��してしまうためである。

 熱硬化性樹脂のポリアミドイミド樹脂は、� ��般的には、無水トリメリット酸と芳香族ジ� ��ミンの反応によって得られる。例えば、市� ��のポリアミドイミド樹脂溶液のポリアミド� ��含有量は20~30重量%程度であるが、溶媒の添� ��により、5~15重量%に希釈して使用すること� �できる。溶媒乾燥後の厚さを薄くすれば占� �率が向上するが、ピンポールなどの欠陥発� �率も増え、積層体で隣接する金属薄帯間の� �縁が不十分となる恐れがある。
 塗布したポリアミドイミド樹脂溶液は150℃� ��上で5分程度の乾燥により溶媒を95%以上除去 し、粘着性の無い耐熱絶縁層とすることがで きる。この熱硬化性ポリアミドイミド樹脂は 、5%熱分解温度が400℃以上であり、熱処理時� ��温度に十分耐えられる樹脂である。

 樹脂を塗布する厚さは10nm以上850nm以下とす� ��ことが好ましい。10nm未満になると耐電圧性 が不足して絶縁層としての機能が不足する。 一方850nmを超えると非晶質金属薄帯への圧縮� ��力が大きくなり、ビルディングファクタが� ��下してしまう。
 さらに望ましい絶縁層の厚さは、非晶質合� ��薄帯の表面粗さRaよりも薄いものが好まし� �。表面粗さRaよりも薄ければ、非晶質合金薄 帯を巻いた時に絶縁層よりも薄帯の表面の凸 部が対向する薄帯と接触するので、樹脂と対 向する非晶質合金薄帯の間が接触しなくなる 。樹脂自体は前記のように薄帯同士を接着し ない状態にしているが、巻磁心の焼鈍熱処理 を行うと絶縁層は多少なりとも軟化するので 、非晶質薄帯に僅かな歪を与えてしまう。し かしながら、上記のように薄く絶縁層を設け ることで、この僅かな歪の発生さえも抑制す ることが可能となる。表面粗さは平均的に50n mから250nm程度である。したがって、より好ま しい絶縁層の厚さの範囲は250nm以下である。� ��らに巻磁心の占積率を確保するためには、� ��縁層の厚さはできる限り薄い方が好ましい� ��

 非晶質合金薄帯は、10~50μmと板厚が薄い� �め、全ての層間に耐熱絶縁層を設ける必要� �なく、非晶質合金薄帯の2~10層毎にこの耐熱� ��縁層が一層形成された非晶質合金薄帯を巻� ��込んだ巻き磁心であってもよく、耐熱絶縁� ��を数層の非晶質合金薄帯に対して一層の割� ��で設けることで高い占積率の磁心を得るこ� ��ができる。

 用いる非晶質合金薄帯は、FeSiB系の非晶質� �金薄帯がコスト、生産性ともに望ましい。
 非晶質合金薄帯の合金組成は、一般式:(Fe _100-a M _a ) _b Si _c B _d (原子%)(ただし、上記式においてMはCo及び/又� ��Niであり、a、b、c、dはそれぞれ0≦a≦30、76� ��b≦84、1≦c≦12、8≦d≦18を満たす)により表� ��れるものが好ましい。また、Feの一部をC、P 、S、Gaなどの元素と3原子%以下の範囲で置換� ��てもよいし、Feの一部をNb、W、Ta、Hf、Ti、V� ��Cr、Mnなどの元素と10原子%以下の範囲で置換 してもよい。
 また、本願発明の鉄損低減効果を得るため� ��、非晶質合金薄帯の厚さは15μm~30μmとする� �とが好ましい。30μmよりも厚いと絶縁層付与 による層間渦電流損失の低減効果が小さくな る。また、薄帯が厚い場合には同じ体積のコ アを作製したときの層の数が少なくなるため 、元々の層間渦電流損失が小さくなり、多少 の低減効果があっても従来品との差が得られ にくい。また、薄帯が厚くなると層間ではな く材料内部の渦電流損失が増加するというデ メリットがある。逆に15μm未満であると占積� ��が小さくなり、磁心寸法を大きくしなくて� ��ならず、小型化の要求を満たせない。また� ��ール冷却で得る非晶質合金薄帯の製造条件� ��厳しくなり、安定した特性の薄帯が得られ� ��くくなる。

 層間に発生する起電力は磁束が通る磁性� ��料部分の断面積に比例するため、非晶質合� ��薄帯の板厚が一定のときには、該起電力は� ��帯幅に比例する。すなわち、層間渦電流損� ��は非晶質合金薄帯幅の2乗に比例するため、 100Hz以下、具体的には50Hz又は60Hzの周波数域� �使用される変圧器用途において、薄帯幅が� �いものは全体の鉄損に対して、層間渦電流� �失の減少効果が占める割合が無視できなく� �る。よって薄帯幅が100mm以上、さらに望まし くは130mm以上の非晶質合金薄帯を用いて本発� ��の巻磁心を製造することで鉄損を低減する� ��果を極力得られるようにすることができる� ��

 樹脂の塗布方法としては、ディップ法、ド� ��ターブレード法、グラビアロール法など、� ��知の塗布方法が可能であるが、塗布厚さの� ��一性と時間当たりの生産性(塗布速度)を考� �するとロールtoロールプロセスに適したグラ ビアロール法等が優れている。グラビアロー ル法を用いて両面に塗布するには、片面ずつ 行う必要がある。図3に絶縁層形成方法の実� �例の一つを示す。非晶質合金薄帯1は、絶縁� ��脂溶液2をロールコータ3により一定量の樹� �が塗布され、その後、熱風乾燥炉4のより溶� ��などの揮発成分を取り除いた後再び巻き直� ��れる。なお、絶縁樹脂溶液の濃度やロール� ��ータの転写量を調整することで、絶縁層の� ��さは調整することが可能である。
 このように絶縁層を塗布した薄帯を巻き回� ��ことで図4に示すような巻磁心が得られる。 図4aのように1枚を巻き回してもよいし、複数 層の薄帯に1層の絶縁層を設ける場合など図4b のように何枚か積層した薄帯を重ねてその両 端部を互いに付き合わせる、もしくは重ね合 わせて形成することもできる。

(実施例1)
 Fe基非晶質合金薄帯として、平均厚さ25μm、 幅180mmのMetglas社製2605SA1材を用いた。
 絶縁層として固形分濃度0.18から29%のポリシ ロキサン樹脂(有機SOG膜)を用いた。ロールコ� ��タにてウェット膜厚5μmのロールを用いて絶 縁層を塗布し、190℃で10秒間乾燥硬化させ約5 nmから950nmまでの厚さの樹脂膜を形成した。� �の非晶質合金薄帯の鉄損を測定した結果を� �1に示す。絶縁層の厚さが850nmを超えると鉄� �は増加する。これは、絶縁層から発生した� �により非晶質合金薄帯の特性が変化してい� �ためと考えられる。また、5nmの膜厚では、� �分な鉄損の低下が確認できなかった。これ� �、膜厚が薄く均一に塗布できずに、露出し� �金属面同士が接触してしまったことによる� �考えられる。

 図1は本発明の巻磁心における鉄損の測定結 果である。10nmから850nmの範囲で鉄損値は小さ くなる。また、その範囲の中でも特に鉄損が 小さくなる絶縁層の厚さの範囲が2箇所存在� �る。まず絶縁層の厚さが30nmから150nmの範囲(A )で鉄損値が小さくなり、次に400nmから750nmの� ��囲(B)で同様に鉄損値が小さくなる。さらに� ��絶縁層の厚さが50nmから120nmの範囲、および5 00nmから730nmの範囲で鉄損の値は0.140W/kg以下と 小さくなる。この理由としてはヒステリシス 損失と渦電流損失の変化する割合が異なると いうことが挙げられる。
 図2は図1に示した鉄損を測定した巻磁心の� �ステリシス損失の測定結果とそれにより算� �した渦電流損失を示している。絶縁層の厚� �が増すにつれてヒステリシス損失は増加す� �傾向にあるが、特に絶縁層が100nmから200nmの� ��さになる範囲で増加し、200nmから600nmの範囲 では増加量は少なく、600nmを超える厚さにな� ��と大きく増加する。一方、渦電流損失は絶� ��層が10nmを超えると急激に減少し始め、100nm� ��超えるとその減少量は小さくなり、600nmを� �えると十分な絶縁がとれて渦電流損失はほ� �一定となる。これらの変化を足し合わせた� �のが図1の鉄損に相当するため鉄損がより小� ��くなる絶縁層厚さの範囲が2箇所生じる。
 100Hz以下の低周波用途であれば、ヒステリ� �ス損失値の抑制を考慮して絶縁層の厚さは30 nm~150nmの範囲(A)とすることが好ましい。絶縁� ��が薄いと巻磁心の占積率が低下しないため� ��心として好ましい軟磁気特性が得られる。� ��方、パルスパワー用磁心などは高い電圧が� ��加されるために高い層間絶縁性が必要にな� ��。これらの電圧が200V以上印加されるような 用途には絶縁層の厚は400nm~750nmの範囲(B)とす� ��ことで高い層間絶縁性と渦電流損失の低減� ��果を得ることができる。

(実施例2)
 Fe基非晶質合金薄帯として、平均厚さ25μm、 幅25、50、100、130、180mmのMetglas社製2605SA1材を� ��いた。
 絶縁層は前記実施例1と同様の方法で80nmの� �さで形成し、絶縁層つき非晶質合金薄帯を� �た。この薄帯を用いて巻磁心を作製し、鉄� �を測定した結果を表2に示す。25mm幅では絶縁 層による応力の影響で鉄損低減効果は見られ ないが、180mm幅では絶縁層によって層間渦損� ��減少し全体の鉄損が低減した。

(実施例3)
 Fe系非晶質合金薄帯として、平均厚さ25μm、 幅180mmのMetglas社製2605SA1材を用いた。
 絶縁層は前記実施例1と同様の方法で80nmの� �さで形成し、絶縁層つき非晶質合金薄帯を� �た。具体的には、非晶質合金薄帯を数層に� �たものに前記絶縁層を1層ずつ入れた巻磁心� ��作製した。そして各巻磁心の鉄損を測定し� ��。その結果を表3に示す。このように、絶縁 層を1層毎に設けなくても絶縁の効果が得ら� �た。