卷绕磁芯和其制造方法

摘要

本发明提供卷绕磁芯和其制造方法。该卷绕磁芯通过卷绕Fe基非晶态合金薄带而成，在Fe基非晶态合金薄带的宽度方向上的中央部具有凹部列，该中央部的该宽度方向上的长度与该Fe基非晶态合金薄带的该宽度方向上的整个幅宽之比是0.2以上且0.8以下，该凹部列由利用激光照射形成的多个凹部构成。

权利要求

1.一种卷绕磁芯，其中，

该卷绕磁芯通过卷绕Fe基非晶态合金薄带而成，在Fe基非晶态合金薄带的宽度方向上的中央部具有凹部列，该中央部的该宽度方向上的长度与该Fe基非晶态合金薄带的该宽度方向上的整个幅宽之比是0.2以上且0.8以下，该凹部列由利用激光照射形成的多个凹部构成。

2.根据权利要求1所述的卷绕磁芯，其中，所述凹部列的、合金薄带长度方向上的间隔是2mm以上且20mm以下。

3.根据权利要求1或2所述的卷绕磁芯，其中，所述Fe基非晶态合金薄带的厚度是15μm以上且40μm以下。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的卷绕磁芯，其中，所述Fe基非晶态合金薄带的整个幅宽是15mm以上且250mm以下。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的卷绕磁芯，其中，以所述凹部列的相邻的凹部之间的中心间距离均等，而且在宽度方向上所述凹部的单位长度上的数量为4个/mm以上且8个/mm以下的方式设置所述凹部的形成间隔。

6.根据权利要求5所述的卷绕磁芯，其中，俯视所述凹部时的形状是圆形或椭圆形。

7.一种卷绕磁芯的制造方法，其中，

该制造方法包括：

凹部形成工序，在该凹部形成工序中，通过向Fe基非晶态合金薄带的宽度方向上的中央部以脉冲状照射激光而形成凹部，该中央部的该宽度方向上的长度与该Fe基非晶态合金薄带的该宽度方向上的整个幅宽之比是0.2以上且0.8以下；以及卷绕工序，在该卷绕工序中，通过卷绕已形成有所述凹部的Fe基非晶态合金薄带而做成磁芯。

8.根据权利要求7所述的卷绕磁芯的制造方法，其中，在所述凹部形成工序中，通过在合金薄带长度方向上设置2mm以上且20mm以下的间隔并以脉冲状照射激光而形成所述凹部。

9.根据权利要求7或8所述的卷绕磁芯的制造方法，其中，所述Fe基非晶态合金薄带的厚度是15μm以上且40μm以下。

说明书

卷绕磁芯和其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及卷绕有主要用作配电用变压器、高频变压器、可饱和电抗器、磁开关等的磁芯材料的Fe基非晶态合金薄带的卷绕磁芯和其制造方法。

背景技术

[0002] 非晶态合金能够利用单辊法等液体骤冷法制造成薄带状的合金。公知有这样的内容：由于含有Fe、Co的非晶态合金不存在晶粒，因此，其不存在结晶磁各向异性，其磁滞较小，其矫顽力低且其磁滞损耗较小，显示出优异的软磁性。因此，含有Fe、Co的非晶态合金薄带可作为各种变压器、扼流线圈、各种传感器、可饱和电抗器、磁开关等的磁芯用的软磁性材料应用于配电用变压器、激光电源、加速器等各种各样的用途。特别是，Fe基非晶态软磁性合金薄带的饱和磁通密度Bs比较高且矫顽力低、铁损低，作为节能材料受到瞩目。在这些Fe基非晶态合金薄带中，热稳定性特别优异的Fe－Si－B系非晶态软磁性合金薄带可广泛地用作变压器用磁芯材料。

[0003] 由于Fe－Si－B系非晶态合金所代表的非晶态软磁性合金的磁滞较小且矫顽力低，因此，磁滞损耗较小。但是，公知有自铁损值减去磁滞损耗而得到的广义的涡流损耗也是同样地假定磁化而求出的古典的涡流损耗的几十倍～100倍那么大。该增加的量被称作异常涡流损耗或者过剩损耗，认为：该增加的量主要是由不均匀磁化变化引起的，起因在于非晶态合金的磁畴宽度较大。

[0004] 作为降低该非晶态合金薄带的异常涡流损耗、降低铁损的方法，公知有机械地在非晶态合金薄带表面上划线的划痕方法、向非晶态合金薄带表面照射激光而使其局部地熔化·骤冷凝固而将磁畴细分化的激光划片法等。

[0005] 在专利文献1中公开了下述非晶态软磁性合金薄带：向非晶态软磁性合金薄带的表面照射脉冲激光，在所述非晶态合金薄带的表面上沿长度方向以预定间隔形成线状或点列状的非晶态的凹部，由此进行磁畴细分化处理，在专利文献1中记载了将形成在非晶态磁性合金薄带上的凹部周边的突状部的高度设为2μm以下的内容。由此，实现了低铁损和低视在功率。

[0006] 现有技术文献

[0007] 专利文献

[0008] 专利文献1：国际公开2011/030907号手册

发明内容

[0009] 发明要解决的问题

[0010] 在应用了专利文献1所记载的激光划片的非晶态合金薄带中，期待降低铁损、视在功率(励磁VA)，进一步提高槽满率(日文：占積率)。但是，就对非晶态合金薄带进行的激光划片而言，虽然对凹部的形状、间隔进行了研究，但是对于由形成凹部的位置产生的影响并未进行充分的研究。

[0011] 本发明即是鉴于上述那样的情况而完成的。根据上述状况，本发明的课题在于特别是提供卷绕Fe基非晶态合金而构成的、铁损较低的卷绕磁芯和其制造方法。

[0012] 用于解决问题的方案

[0013] 用于实现所述课题的具体的手段如下。

[0014] ＜1＞一种卷绕磁芯，其中，该卷绕磁芯通过卷绕Fe基非晶态合金薄带而成，在Fe基非晶态合金薄带的宽度方向上的中央部具有凹部列，该中央部的该宽度方向上的长度与该Fe基非晶态合金薄带的该宽度方向上的整个幅宽之比是0.2以上且0.8以下，该凹部列由利用激光照射形成的多个凹部构成。

[0015] Fe基非晶态合金是指将Fe作为主要成分的非晶态合金。另外，“主成分”是指含有比率最高的成分。

[0016] ＜2＞根据所述＜1＞所述的卷绕磁芯，其中，所述凹部列的、合金薄带长度方向上的间隔是2mm以上且20mm以下。

[0017] ＜3＞根据所述＜1＞或所述＜2＞所述的卷绕磁芯，其中，所述Fe基非晶态合金薄带的厚度是15μm以上且40μm以下。

[0018] ＜4＞根据所述＜1＞～所述＜3＞中任一项所述的卷绕磁芯，其中，所述Fe基非晶态合金薄带的整个幅宽是15mm以上且250mm以下。

[0019] ＜5＞根据所述＜1＞～所述＜4＞中任一项所述的卷绕磁芯，其中，所述凹部列中相邻的凹部之间的中心间距离均等且所述凹部的形成间隔在宽度方向上是4个/mm以上且8个/mm以下的范围。

[0020] ＜6＞根据所述＜5＞所述的卷绕磁芯，其中，俯视所述凹部时的形状是圆形或椭圆形。

[0021] ＜7＞一种卷绕磁芯的制造方法，其中，该制造方法包括：凹部形成工序，在该凹部形成工序中，通过向Fe基非晶态合金薄带的宽度方向上的中央部以脉冲状照射激光而形成凹部，该中央部的该宽度方向上的长度与该Fe基非晶态合金薄带的该宽度方向上的整个幅宽之比是0.2以上且0.8以下；以及卷绕工序，在该卷绕工序中，通过卷绕已形成有所述凹部的Fe基非晶态合金薄带而做成磁芯。

[0022] ＜8＞根据所述＜7＞所述的卷绕磁芯的制造方法，其中，在所述凹部形成工序中，通过在合金薄带长度方向上设置2mm以上且20mm以下的间隔并以脉冲状照射激光而形成所述凹部。

[0023] ＜9＞根据所述＜7＞或所述＜8＞所述的卷绕磁芯的制造方法，其中，所述Fe基非晶态合金薄带的厚度是15μm以上且40μm以下。

[0024] 发明的效果

[0025] 采用本发明，特别是能够提供卷绕Fe基非晶态合金而构成的、铁损较低的卷绕磁芯和其制造方法。

[0026] 在通过使卷绕磁芯的铁损较低而能够制造性较佳地得到卷绕具有有效特性的Fe基非晶态合金而成的磁芯这一点上，本发明的工业价值较大。

附图说明

[0027] 图1－A是表示在除了距Fe基非晶态合金薄带的宽度方向两端的距离为a、b的各区域之外的中央部空开间隔DL地形成有凹部的本发明的一形态的示意图。

[0028] 图1－B是表示在Fe基非晶态合金薄带的宽度方向整个范围内形成有凹部的以往形态的示意图。

[0029] 图2是表示可用于制造本发明的卷绕磁芯的激光照射装置的一例子的概略结构图。

[0030] 图3是示意地表示形成在Fe基非晶态合金薄带上的凹部的概略剖视图。

[0031] 图4是示意地表示形成在Fe基非晶态合金薄带上的凹部的概略俯视图。

[0032] 图5－A是表示将激光照射能量设为0.3mJ/Pulse时的凹部和其周边形状的显微镜照片。

[0033] 图5－B是表示将激光照射能量设为1.26mJ/Pulse时的凹部和其周边形状的显微镜照片。

[0034] 图6是概念地表示用于制造Fe基非晶态合金薄带的制造装置的一实施方式的概略剖视图。

[0035] 图7是采用矩形的卷绕磁芯且具有接合部的磁芯的概略图。

具体实施方式

[0036] 以下，对本发明的卷绕磁芯和其制造方法进行详细的说明。

[0037] 本发明是一种卷绕磁芯，其通过卷绕Fe基非晶态合金薄带而成，在Fe基非晶态合金薄带的宽度方向上的中央部具有由利用激光照射形成的多个凹部构成的凹部列。

[0038] 本发明是发现如下内容而得到的：即便不是在整个宽度范围内进行激光照射，而是以留下宽度方向端部的方式对中央部进行激光照射，只要构成为卷绕磁芯，就也能够获得与在整个宽度范围内进行激光照射的情况同等以上的低铁损化的效果。具体地讲，在本发明中，将把Fe基非晶态合金薄带的整个幅宽设为1时的宽度方向中央部的长度的比例设为0.2以上且0.8以下来实施激光照射。由此，实施激光处理的频率减少，能够降低工时，Fe基非晶态合金薄带的铸造方向(长度方向)的每单位长度的激光处理速度也提高，能够有效地改善生产率。而且，这样得到的卷绕磁芯的铁损较低。

[0039] 本发明的卷绕磁芯只要是上述结构，制造方法就没有限制，但优选的是，利用设置凹部形成工序和卷绕工序而构成的方法(本发明的卷绕磁芯的制造方法)来制造，其中，在上述凹部形成工序中，通过向Fe基非晶态合金薄带的宽度方向上的中央部以脉冲状照射激光而形成凹部(优选为由多个凹部构成的凹部列)，该中央部的该宽度方向上的长度与该Fe基非晶态合金薄带的该宽度方向上的整个幅宽之比是0.2以上且0.8以下，在上述卷绕工序中，通过卷绕已形成有凹部的Fe基非晶态合金薄带而做成磁芯。以下，对各工序逐一进行说明。

[0040] ＜凹部形成工序(激光处理)＞

[0041] 在本发明的凹部形成工序中，通过向Fe基非晶态合金薄带的宽度方向上的预定范围的中央部以脉冲状照射激光而形成凹部。在本工序中，能够在以脉冲状照射激光而形成凹部的过程中设置由多个凹部构成的凹部列。

[0042] 在此，预定范围的中央部的、相对于Fe基非晶态合金薄带的整个幅宽的比例是0.2以上且0.8以下(即，Fe基非晶态合金薄带的全宽的20％～80％的长度)。

[0043] 本发明优选的是，仅向预定范围的中央部以脉冲状照射激光而形成凹部。

[0044] 通过对Fe基非晶态合金薄带的全宽的中央部中的、占整个幅宽l的0.2以上且0.8以下的区域进行激光处理而制作出的磁芯在谋求减少工时的同时，能够获得与对Fe基非晶态合金薄带的全宽进行激光处理的情况同等以上的低铁损。获得低铁损的原因并不一定明确，但推测为磁芯中的磁畴的动作(日文：振る舞い)等复杂的原因叠加。

[0045] 本发明通过对合金薄带的宽度方向上的除端部之外的中央区域选择性地实施激光处理，从而在构成卷绕磁芯时能够得到低铁损的卷绕磁芯。相对于整个幅宽的比例是0.2以上且0.8以下表示能够减少工时的“中央部”的范围。即，在本发明中，若是中央部的长度相对于整个幅宽1的比例是大于0.8的范围，则相对于对全宽进行激光处理的以往法而言，体现低铁损化的效果并减少激光处理的工时的优点会受损。此外，若中央部的长度相对于整个幅宽1的比例小于0.2，则与以往进行的激光处理相比，激光处理量过于不足，由激光处理产生的效果(磁芯的低损耗化)下降。

[0046] 其中，作为预定范围的中央部的、相对于Fe基非晶态合金薄带的整个幅宽的比例，在低铁损化这一点上优选为0.4以上且0.8以下的范围，更优选为0.4以上且0.6以下的范围。

[0047] 此外，从低铁损化的方面考虑，像后述那样，合金薄带长度方向上的激光照射间隔、换言之是形成在合金薄带长度方向上的凹部列之间的间隔(DL)优选为2mm以上且20mm以下。由此，能够进一步低铁损化。

[0048] 通过针对Fe基非晶态合金薄带的厚度来控制激光的照射能量，能够控制凹部的直径、凹部的深度。

[0049] 在激光处理中，在凹部形成时在薄带宽度方向上扫描照射脉冲激光。

[0050] 作为激光源，能够利用YAG激光、CO2气体激光、光纤激光等。其中，在能够以高输出且长时间稳定地照射高频的脉冲激光这一点上，优选为光纤激光。在光纤激光中，被导入到光纤的激光利用光纤两端的衍射光栅利用FBG(Fiber Bragg grating)的原理振荡。由于激光在细长的光纤中被激发，因此，不存在由于在结晶内部产生的温度梯度而光束质量降低的热透镜效应的问题。并且，由于光纤芯是很细的几微米，因此，激光不仅以高输出单模地传播，而且光束直径缩小，能够得到高能量密度的激光。在此基础之上，由于焦点深度较长，因此，在宽度宽到200mm以上的薄带上也能够高精度地形成凹部列。光纤激光的脉冲宽度通常是微秒～微微秒程度，但也可以使用飞秒级的度量。

[0051] 根据激光光源的不同，激光的波长是约250nm～1100nm，但波长900nm～1100nm的激光在合金薄带中能够被充分吸收，因此优选。

[0052] 激光的光束直径优选为10μm以上，更优选为20μm以上，最优选为30μm以上。此外，光束直径优选为300μm以下，更优选为100μm以下，最优选为90μm以下。

[0053] 接着，参照图2具体地说明本发明的凹部形成工序所能够使用的激光照射装置的一例子。

[0054] 该装置包括激光振荡器(光纤激光器)10、准直器12、光束扩展器13、检电扫描器14、fθ透镜15。由激光振荡器生成的脉冲状的激光L(例如波长1065nm)利用光纤11被传送到准直器12，在此成为平行光。平行的激光L利用光束扩展器13使其直径扩大，在通过了检电扫描器14之后利用fθ透镜15聚光，向载置在沿X轴方向和Y轴方向移动自由的平台5上的非晶态合金薄带1照射。检电扫描器14具备可绕X轴和Y轴转动的反射镜14a、14b，各反射镜
14a、14b能够利用检电马达14c驱动。利用反射镜14a、14b的组合，能够在合金薄带的长度方向上以预定的间隔沿宽度方向扫描脉冲状的激光L。也可以使用在马达顶端具备多面反射镜的多面扫描仪(未图示)而替代检电扫描器14。在Fe基非晶态合金薄带1上沿长度方向以预定的间隔连续形成宽度方向上的凹部列的情况下，由于Fe基非晶态合金薄带沿长度方向移动，因此，优选的是激光L的扫描方向相对于宽度方向以预定的角度倾斜。

[0055] 优选的是，在使Fe基非晶态合金薄带沿长度方向间歇地移动的同时进行激光的照射。例如在利用骤冷凝固法制作Fe基非晶态合金薄带的情况下，也可以在将Fe基非晶态合金薄带卷取在卷轴上之前进行该激光的照射。

[0056] 通过实施激光处理，Fe基非结晶体局部地熔融或蒸发，在激光处理之后残留的熔融部分再凝固，因此，会被导入局部形变。若局部形变被导入，则对于形变敏感的Fe基非结晶体的软磁特性劣化，磁滞损耗增加，因此，结果铁损增加。一般认为仅对宽度方向中央部选择性地实施激光处理而设置凹部的本发明具有抑制由于激光处理而导入局部形变所引起的磁滞损耗的增加的作用。

[0057] 如图1－A所示，构成本发明的卷绕磁芯的Fe基非晶态合金薄带例如在Fe基非晶态合金薄带的宽度方向上自宽度方向两端分别空出预定的间隔a、b(例如在图1－A中是a＝b＝5mm)利用激光处理等间隔地设有多个圆形的凹部而形成点列。而且，该点列在薄带的长度方向上以预定的间隔(DL)设置。与像图1－B那样对从宽度方向上的一端到另一端的整体设有凹部的以往的结构相比、即对宽度方向整个区域实施激光处理的情况相比，这样在距薄带的宽度方向端部预定宽度的区域内不设置凹部而将其保留的结构能够缩短对Fe基非晶态合金薄带进行激光处理的时间，对激光处理的生产率提升有很大的帮助。

[0058] 在此，作为利用激光照射设置在薄带上的凹部的形成间隔，优选的是在薄带的宽度方向上成为4个/mm～8个/mm的间隔。通过使凹部的形成间隔处于该范围，铁损的降低效果较大。一般认为通过使凹部的数量不是太少而是达到4个/mm以上，能够利用凹部形成使磁畴细分化。此外，通过凹部的数量不是过多而是在8个/mm以下，因此，能够将生产率维持得较高，而且抑制了由于激光处理的影响而导入的局部形变，能够将磁滞损耗维持得较低。

[0059] 此外，在形成多个凹部而设置凹部列(在凹部是圆形或椭圆形的情况下是点列)的情况下，凹部列的薄带长度方向上的形成间隔(DL)优选为2mm以上，更优选为大于2mm，进一步优选为5mm以上。此外，DL优选为20mm以下。在DL是2mm以上时，低铁损化和生产率提升的效果较大，在大于2mm的范围内，能够更良好地体现低铁损化的效果。此外，通过DL是20mm以下，由激光处理产生的低铁损化效果优异，在提高生产率这一点上是有利的。更优选的DL的范围是5mm～10mm。

[0060] 多个凹部优选为凹部之间的中心间距离是均等的。一般认为通过使凹部和凹部之间的间隔均等，能够利用凹部形成使磁畴细分化。另外，“均等”是指除了包含中心间距离完全相同的情况之外，也包含即使多个中心间距离不完全相同、但仅具有能够被同样视为相同距离的程度的差异的情况。

[0061] 形成在Fe基非晶态合金薄带上的凹部的形状并没有特别的限制，例如可以选择圆形、椭圆形、正方形、长方形、菱形、平行四边形等任意的形状。其中，从利用激光照射形成的方面、形成的容易性的方面考虑，优选为圆形或椭圆形。

[0062] 在此，圆形不必如图4所示凹部2的轮廓一定是正圆，也可以是发生形变的圆形或椭圆形。在圆形或椭圆形存在形变的情况下，作为该形变度，长径Da与短径Db之比(Da/Db)优选为1.5以内。

[0063] 凹部的形状如图3～图4所示那样被定义。图3是概略地表示形成在Fe基非晶态合金薄带上的圆形的凹部2和其周围的环状突状部3的截面的概略说明图。图4是示意地表示俯视图3的凹部时的形状的概略俯视图。

[0064] 如图3所示，凹部2的直径D1是凹部2的与直线1a交叉的位置处的开口部的直径，该直线1a与薄带的表面平齐。凹部2的深度t1是直线1a和凹部2的底部之间的距离。环状突状部3的外形D2是环状突状部的与直线1a交叉的位置处的外形。环状突状部的高度t2是直线1a和环状突状部3的顶点之间的距离。环状突状部3的宽度W是环状突状部3的与直线1a交叉的位置处的宽度((D2－D1)/2)。这些参数均用根据多个宽度方向上的凹部列中的凹部2和环状突状部3求出的值的平均值来表示。

[0065] 作为形成在Fe基非晶态合金薄带上的凹部的大小，例如在为圆形或椭圆形时，最大直径能够设为30μm～120μm的范围，优选设为35μm～70μm的范围。一般认为通过使凹部的大小不是过小而是30μm以上，能够利用凹部形成使磁畴细分化。此外，通过使凹部的大小不是过大而是120μm以下，能够抑制由于激光处理的影响而导入的局部形变，能够将磁滞损耗维持得较低。

[0066] 形成在Fe基非晶态合金薄带上的凹部的深度能够设为1μm以上的范围，优选为2μm以上的范围。此外，凹部的深度能够设为5μm以下的范围，优选为4μm以下的范围。一般认为通过使凹部的深度不是过浅而是2μm以上，能够促进利用凹部形成而实现的卷绕磁芯的铁损磁畴的减少细分化效果。此外，通过使凹部的深度不是过深而是4μm以下，能够使激光处理高速化，而且抑制由于激光处理的影响而导入的局部形变，能够将磁滞损耗维持得较低。由此，能够将铁损抑制得较低。

[0067] 更优选的是，利用激光处理形成有凹部的部分存在环状的隆起，Fe基非晶态合金在利用激光熔融或蒸发之后在周边没有附着飞散物的状态。

[0068] 从提高激光照射效率的方面考虑，Fe基非晶态合金薄带优选的是薄带表面的波长(λ)1000nm的反射率(R)处于50％～80％的范围。另外，能够利用下述式求出反射率(R)。

[0069]

[0070] 在上述式中， 表示垂直地入射到薄带表面的光束量， 表示在薄带表面上向入射方向反射的光束量。在此， 和 是使用分光光度计(日本分光(株)制的JASCOV－570)在波长1000nm下测量的值。

[0071] －Fe基非晶态合金薄带－

[0072] 作为构成本发明的卷绕磁芯的Fe基非晶态合金薄带的合金，能够应用Fe－B系、Fe－Si－B系、Fe－Si－B－C系、Fe－Si－B－P系、Fe－Si－B－C－P系、Fe－P－B系等。从即使照射激光也难以脆化、切断等加工容易的方面考虑，特别优选为Fe－Si－B系、Fe－Si－B－C系的合金。

[0073] 作为Fe－Si－B系非晶态合金，优选为具有含有2原子％～13原子％的Si和8原子％～16原子％的B、剩余部分实质上是Fe和不可避免的杂质的组成的系的合金。作为Fe－Si－B－C系非晶态合金，优选为具有含有2原子％～13原子％的Si、8原子％～16原子％的B、以及3原子％以下的C、剩余部分是Fe和不可避的杂质的组成的系的合金。对于任一种系而言，在Si均为10原子％以下且B均为16原子％以下的情况下，饱和磁通密度Bs较高，利用激光照射实现的铁损的减少效果较大，制造容易。

[0074] 此外，在Fe－Si－B－C系非晶态合金薄带中，若过多地添加C，则薄带存在变脆的倾向。因此，C的量优选为0.3原子％以下。

[0075] Fe基非晶态合金除了含有上述成分之外，还可以以相对于Fe量而言合计为5原子％以下的比例含有从由Co、Ni、Mn、Cr、V、Mo、Nb、Ta、Hf、Zr、Ti、Cu、Au、Ag、Sn、Ge、Re、Ru、Zn、In以及Ga构成的组中选择的元素。

[0076] Fe基非晶态合金薄带的厚度优选为15μm以上的范围，更优选为20μm以上的范围。此外，厚度优选为40μm以下的范围，更优选为35μm以下的范围，进一步优选为30μm以下的范围。在厚度是15μm以上时，除了能够保持薄带的机械强度之外，在能够提高槽满率，卷绕于卷绕磁芯时的层数变少的方面是有利的。此外，通过使厚度是40μm以下，除了将涡流损耗抑制得较小之外，在减小对卷绕磁芯进行加工时的弯曲形变、易于稳定地得到非晶态相的方面是有利的。

[0077] Fe基非晶态合金薄带的、与长度方向(铸造方向)正交的宽度方向上的长度(幅宽)优选为15mm以上且250mm以下。在幅宽是15mm以上时，易于得到大容量的磁芯。此外，在幅宽是250mm以下时，易于得到在宽度方向上板厚均匀的合金薄带。为了得到大容量且实用的磁芯，幅宽更优选为50mm以上且220mm以下。

[0078] 例如能够利用液体骤冷法(单辊法、双辊法、离心法等)等公知的方法制造(铸造)Fe基非晶态合金薄带。其中，单辊法是制造设备比较简单且能够稳定制造的制造法，具有优异的工业生产率。

[0079] 在此，参照图6说明采用单辊法的制造方法的实施方式。

[0080] 图6是概念地表示用于制造Fe基非晶态合金薄带的Fe基非晶态合金薄带制造装置的一例子的概略剖视图。图6表示用与冷却辊30的轴线方向和Fe基非晶态合金薄带22C的宽度方向(这2个方向相同)垂直的面切断Fe基非晶态合金薄带制造装置100时的截面。

[0081] 图6所示的Fe基非晶态合金薄带制造装置100是采用单辊法的Fe基非晶态合金薄带制造装置，其包括具备熔液喷嘴10的坩埚20和其表面与熔液喷嘴10的顶端相对的冷却辊30。

[0082] 坩埚20具有可容纳作为Fe基非晶态合金薄带的原料的合金熔液22A的内部空间，该内部空间和熔液喷嘴10内的熔液流路连通。由此，能够利用熔液喷嘴10将容纳在坩埚20内的合金熔液22A喷出到冷却辊30(在图6中用箭头Q表示合金熔液22A的喷出方向和流通方向)。另外，坩埚20和熔液喷嘴10既可以一体地构成，也可以独立地构成。

[0083] 在坩埚20的周围的至少一部分配置有作为加热部件的高频线圈40。由此，能够将容纳有Fe基非晶态合金薄带的母合金的状态的坩埚20加热而在坩埚20内生成合金熔液22A、或者维持从外部供给到坩埚20的合金熔液22A的液体状态。

[0084] 此外，熔液喷嘴10具有用于喷出合金熔液的开口部(喷出口)。开口部优选具有矩形(狭缝形状)的开口形状。

[0085] 矩形的开口部的长边的长度成为与要制造的Fe基非晶态合金薄带的宽度相对应的长度。

[0086] 熔液喷嘴10的顶端和冷却辊30的表面之间的距离接近在利用熔液喷嘴10喷出合金熔液22A时形成有由合金熔液22A构成的积液部22B的程度。

[0087] 该距离能够设为单辊法中通常设定的范围，但优选为500μm以下，更优选为300μm以下，特别优选为200μm以下。从抑制熔液喷嘴10的顶端和冷却辊30的表面接触的方面考虑，该距离优选为50μm以上。

[0088] 冷却辊30构成为能够向箭头P的方向轴旋转。在冷却辊30的内部流通有水等冷却介质。由此，能够将被赋予(喷出)到冷却辊30的表面的合金熔液22A冷却而制造(铸造)Fe基非晶态合金薄带22C。

[0089] 冷却辊30的材质优选为从Cu和Cu合金(Cu－Be合金、Cu－Cr合金、Cu－Zr合金、Cu－Zn合金、Cu－Sn合金、Cu－Ti合金等)中选择的导热性较高的材质。

[0090] 冷却辊30表面的表面粗糙度并没有特别的限制，但从槽满率的方面考虑，冷却辊30表面的算术平均粗糙度(Ra)优选为0.5μm以下，更优选为0.3μm以下。从调整表面粗糙度的加工性的方面考虑，冷却辊30表面的算术平均度(Ra)优选为0.1μm以上。此外，为了维持表面粗糙度(Ra)，也可以在制造合金薄带的过程中用刷子等研磨冷却辊30的表面。

[0091] 表面粗糙度(所述算术平均度Ra)是指依照JISB0601(2001)测量出的表面粗糙度。

[0092] 此外，冷却辊30可以使用在单辊法中通常采用的冷却辊。

[0093] 从冷却能的方面考虑，冷却辊30的直径优选为200mm以上，更优选为300mm以上。此外，直径优选为700mm以下。

[0094] 冷却辊30的转速能够设为在单辊法中通常设定的范围。为了提高生产率，周速较大的情况较佳，但为了维持辊的稳定的旋转，优选周速为40m/s以下。考虑到生产率和旋转的稳定性，优选周速为10m/s以上，更优选周速为20m/s以上。此外，作为上限，优选周速为35m/s以下，更优选周速为30m/s以下。

[0095] 此外，冷却辊30表面的温度优选为从铸造开始起就稳定的温度，具体地讲，在从开始向温度冷却辊30表面供给合金熔液经过了5秒以上之后，优选为80℃以上，更优选为100℃以上。此外，作为上限，优选为300℃以下，更优选为250℃以下。

[0096] 为了稳定地得到非晶态状态的合金薄带，冷却辊30的对合金熔液的冷却速度优选为1×105℃/s以上，更优选为1×106℃/s以上。

[0097] 从喷出合金熔液到卷取(回收)Fe基非晶态合金薄带的操作能够连续地进行。由此，例如能够得到长度方向上的长度是3000m以上的纵长状的Fe基非晶态合金薄带。

[0098] 在冷却辊30的表面附近(冷却辊30的旋转方向上的熔液喷嘴10的下游侧)配置有剥离气体喷嘴50。由此，通过向与冷却辊30的旋转方向(箭头P)相反的方向(图6中的虚线箭头的方向)吹送剥离气体(例如氮气、压缩空气等高压气体)，能够更高效地自冷却辊30剥离Fe基非晶态合金薄带22C。

[0099] 优选的是，在300℃～400℃的温度范围内对Fe基非晶态合金薄带实施热处理。优选的是，在磁芯圆周方向上施加200A/m以上的磁场、更优选为400A/m以上的磁场来进行热处理。

[0100] －卷绕工序－

[0101] 本发明的卷绕工序通过卷绕已在凹部形成工序中形成有凹部的Fe基非晶态合金薄带来制作磁芯。

[0102] 在本工序中，通过在赋予预定的拉伸应力的同时卷绕在预定的芯材上来制作磁芯。此时，卷绕时的拉伸应力通常能够设为2N～20N的范围，在更有效地起到本发明的效果这一点上，优选的是在一定程度的应力下进行，具体地讲，优选将卷绕时的拉伸应力设为4N～12N的范围。

[0103] 优选的是，在卷绕Fe基非晶态合金薄带而做成卷绕磁芯之后，在300℃～400℃的温度范围内进行热处理。此外，优选的是，在热处理时在磁芯圆周方向上施加200A/m以上的磁场、更优选施加400A/m以上的磁场。

[0104] ＜卷绕磁芯＞

[0105] 本发明的卷绕磁芯是通过卷绕对Fe基非晶态合金薄带的宽度方向上的中央部实施激光加工后的合金薄带而制作的，其构成为，在Fe基非晶态合金薄带的宽度方向上的中央部设置由利用激光照射形成的多个凹部构成的凹部列，该中央部的该宽度方向上的长度与该Fe基非晶态合金薄带的该宽度方向上的整个幅宽之比是0.2以上且0.8以下。

[0106] 本发明的卷绕磁芯只要具有这样的结构，就可以利用任一种方法制造出，优选的是，利用上述本发明的卷绕磁芯的制造方法来制造。

[0107] 本发明的卷绕磁芯的形状不仅是圆形，也可以是图7所示的矩形。此外，本发明的卷绕磁芯也可以由多片Fe基非晶态合金薄带来制作。并且，本发明的卷绕磁芯也可以具有搭接的接合部、对接的接合部。

[0108] 实施例

[0109] 以下，利用实施例更具体地说明本发明，但本发明只要不超出其主旨，就并不限定于以下的实施例。

[0110] －Fe基非晶态合金薄带的制作－

[0111] 通过在大气中实施的单辊法，利用以下所示的方法制作宽度25mm、厚度24μm的纵长状的Fe81.7Si2B16C0.3合金薄带(Fe基非晶态合金薄带)。组成比的单位是“原子％”。

[0112] 就各元素的测量而言，利用ICP发光分光分析法对Si和B进行测量，利用氧气流中燃烧-红外线吸收法对C进行测量。此外，自100减去Si、B以及C的总量而求出Fe量。

[0113] 具体地讲，准备了与图6所示的制造装置100同样构成的Fe基非晶态合金薄带制造装置。在此，使用了以下的冷却辊。

[0114] 首先，在坩埚内调制了由Fe、Si、B、C以及不可避免的杂质构成的合金熔液(以下也称作Fe－Si－B－C系合金熔液。)。详细地讲，通过将由Fe、Si、B以及不可避免的杂质构成的母合金熔化，向得到的熔液中添加碳并使其混合、熔化，来调制了用于制造上述组成的Fe基非晶态合金薄带的合金熔液。其次，将该Fe－Si－B－C系合金熔液从具有长边的长度25mm×短边的长度0.6mm的矩形(狭缝形状)的开口部的熔液喷嘴的开口部喷出到旋转的冷却辊表面，使其骤冷凝固而制作了宽度25mm、厚度24μm的Fe基非晶态合金薄带30kg。

[0115]

[0116] ·冷却辊：·材质：Cu－Be合金

[0117] ·直径：400mm

[0118] ·冷却辊表面的算术平均粗糙度Ra：0.3μm

[0119] ·合金熔液的喷出压力：20kPa

[0120] ·冷却辊的周速：25m/s

[0121] ·合金熔液温度：1300℃

[0122] ·熔液喷嘴顶端和冷却辊表面之间的距离：200μm

[0123] (实施例1)

[0124] 如图1－A所示，以不向在薄带宽度方向上距两端预定距离的区域照射的方式自光纤激光器并借助检电扫描器(反射镜)对上述得到的Fe81.7Si2B16C0.3合金薄带的自由凝固面进行波长：1065nm、脉冲宽度：550ns以及光束直径：60μm的脉冲激光的扫描，在薄带宽度方向上的中央部形成了凹部列。将此时的照射能量设为0.3mJ/Pulse或1.26mJ/Pulse。在此，就凹部例的形成而言，通过使照射能量变化两种，制作了如图1－A所示那样在除了距宽度方向两端5mm的区域之外的中央部(长度与整个幅宽1之比：0.6)形成有多个凹部的试样和作为比较用材料如图1－B所示那样在宽度方向整个范围内形成有凹部的试样合计4种(薄带试样2～薄带试样5)。并且，作为比较用材料，准备了不进行激光处理的薄带试样1。

[0125] 在像上述那样形成凹部时，宽度方向上的凹部列的凹部之间的间隔(数密度)设为6个/mm，薄带长度方向上的凹部列之间的间隔DL设为5mm。此外，将在以凹部的深度[μm]和
1.26mJ/Pulse在薄带宽度方向整个范围内进行激光处理的情况下所需要的时间设为100时在各条件下激光处理所需要的时间如下述表1所示。

[0126] 另外，图5－A中表示将照射能量设为0.3mJ/Pulse时的凹部和其周围的形状，图5－B中表示将照射能量设为1.26mJ/Pulse时的凹部和其周围的形状。

[0127] [表1]

[0128]

[0129] －Fe基非晶态合金薄带的热处理－

[0130] 针对像上述那样准备的5种薄带试样1～薄带试样5，分别切断为长度120mm，一边沿薄带的长度方向施加2400mA/m的直流磁场一边在340℃下进行了两个小时的热处理。

[0131] －薄带的铁损－

[0132] 针对热处理后的各薄带试样(Fe81.7Si2B16C0.3合金薄带)，测量了频率：50Hz、磁通密度B：1.35(T)～1.50(T)时的铁损(W/kg)。在下述表2中表示测量结果。

[0133] [表2]

[0134]

[0135] 如所述表2所示，进行了激光处理的薄带试样2～薄带试样5与未进行激光处理的薄带试样1相比在各磁通密度中都显示了低铁损。

[0136] 在对向宽度方向整个范围照射了激光的薄带试样2(0.3mJ/Pulse)和薄带试样4(1.26mJ/Pulse)进行对比时，在各磁通密度中照射能量更大的薄带试样4都显示了低铁损。此外，在对向除了距宽度方向两端部5mm之外的中央部(长度与整个幅宽之比：0.6)照射了激光的薄带试样3(0.3mJ/Pulse)和薄带试样5(1.26mJ/Pulse)进行对比时，与上述同样，照射能量更大的薄带试样5显示了低铁损。

[0137] 另外，在按照各照射能量对比了铁损的结果可知，在对向宽度方向整个范围照射了激光的薄带试样2、4和对除了距宽度方向两端部5mm之外的中央部照射了激光的薄带试样3、5进行对比时，如表2所示，在薄带试样2和薄带试样3中，向中央部照射了激光的薄带试样3大致显示低铁损，在薄带试样4和薄带试样5中，反而薄带试样5的铁损较大。这样，在薄带试样的状态下，无法确认仅向中央部照射了激光的情况相对于向宽度方向整个范围照射了激光的情况的优越性。

[0138] －卷绕磁芯的制作和其热处理－

[0139] 接着，通过将所述表1所示的5种薄带试样1～薄带试样5分别卷绕在预定尺寸的芯材上，来制作出内径40mm、外径45.8mm的卷绕磁芯。对于各卷绕磁芯，一边沿磁路长度方向、即卷绕磁芯的圆周方向施加1500A/m的直流磁场一边在340℃下进行了两个小时的热处理。

[0140] －卷绕磁芯的铁损－

[0141] 通过将一次绕线和二次绕线卷绕在磁芯上，以频率50Hz使励磁磁通密度在1.35T～1.50T的范围进行变化来测量了铁损。在下述表3中表示测量结果。表3中的卷绕磁芯的试样No分别与所述表1中的薄带试样No相对应。

[0142] [表3]

[0143]

[0144] 采用实施了激光处理的薄带试样2～薄带试样5而制作出的卷绕磁芯2～5与采用未进行激光处理的薄带试样1而制作出的卷绕磁芯1相比，在各磁通密度中都显示低铁损。此外，按照每个照射能量对比铁损。

[0145] 在将照射能量设为0.3mJ/Pulse的薄带材料2、3中，采用薄带试样3的本发明的卷绕磁芯3与采用薄带试样2的比较用的卷绕磁芯2相比，在各磁通密度中都显示低铁损。

[0146] 在将照射能量设为1.26mJ/Pulse的薄带材料4、5中，采用薄带试样5的本发明的卷绕磁芯5与采用薄带试样4的比较用的卷绕磁芯4相比，在各磁通密度中都是相同的铁损或者显示低铁损。

[0147] 特别是，例如B＝1.50(T)时，采用薄带试样5的本发明的卷绕磁芯5能够得到比采用薄带试样4的比较用的卷绕磁芯4低出0.01W/kg的铁损，采用薄带试样3的本发明的卷绕磁芯3能够得到比采用薄带试样2的卷绕磁芯2低出0.01W/kg的铁损。

[0148] 在此，对于0.01W/kg的铁损差来说，由于是相对于铁损是0.14W/kg而言的0.01W/kg，因此可知，表示减少了7％～8％铁损，是较大的减少效果。

[0149] 根据这些结果可知：在卷绕Fe基非晶态合金薄带而做成卷绕磁芯的情况下，通过在Fe基非晶态合金薄带的宽度方向端部不实施激光处理、也就是仅对中央部进行激光处理，与采用未进行激光处理的合金薄带的卷绕磁芯1、采用对幅宽整个区域进行了激光处理的合金薄带的卷绕磁芯2、4相比显示低铁损。

[0150] (实施例2)

[0151] 在实施例1中，除了如下述表4所示变更激光处理的条件之外，与实施例1同样在薄带宽度方向上的中央部形成凹部列，如图1－A所示制作了在除了距宽度方向两端预定的区域之外的中央部(长度与整个幅宽1之比参照表4)形成有多个凹部的试样(薄带试样7～薄带试样13)。此时，照射能量设为0.3mJ/Pulse，凹部之间的间隔(数密度)设为6个/mm。

[0152] [表4]

[0153]

[0154] －卷绕磁芯的制作和其热处理－

[0155] 接着，针对所述表4所示的薄带试样6～薄带试样13中，与实施例1同样地制作卷绕磁芯，进行了热处理。在热处理中，温度、直流磁场施加等条件是同样的，但热处理炉使用不同的热处理炉。

[0156] －卷绕磁芯的铁损－

[0157] 通过将一次绕线和二次绕线卷绕在磁芯上，以频率50Hz使励磁磁通密度在1.35(T)～1.50(T)的范围内进行变化来测量了铁损。在下述表5中表示测量结果。表5中的卷绕磁芯的试样No分别与所述表4中的薄带试样No相对应。

[0158] [表5]

[0159]

[0160] 采用向除了距宽度方向两端部5mm、7mm、10mm之外的中央部(长度与整个幅宽之比：分别是0.6、0.44、0.2)照射了激光的薄带试样8～10的卷绕磁芯8～10与采用未进行激光处理的薄带试样6的卷绕磁芯6相比，在各磁通密度中都显示低铁损。此外，该卷绕磁芯8～10与向除了距宽度方向两端部1mm之外的中央部(长度与整个幅宽之比：0.92)照射了激光的薄带试样7的卷绕磁芯7相比，在各磁通密度中都显示低铁损。

[0161] 根据这些结果可知：在卷绕Fe基非晶态合金薄带而做成卷绕磁芯的情况下，通过在Fe基非晶态合金薄带的宽度方向两端部不实施激光处理、即仅对除了距宽度方向两端部预定的区域之外的中央部(长度与整个幅宽之比：0.6、0.44、或者0.2)进行激光处理，从而与合金薄带是未进行激光处理的卷绕磁芯6、对合金薄带的接近整个幅宽的区域(长度与整个幅宽之比：0.92)实施了激光处理的卷绕磁芯7相比显示低铁损。

[0162] 另外，对于没有照射激光的卷绕磁芯的铁损而言，在对表1、表3所记载的No.1和表4～表5所记载的No.6进行对比时，No.6的铁损大于No.1的铁损。其原因可推测为使用了不同的热处理炉。

[0163] 在对采用改变薄带长度方向上的凹部形成间隔DL(mm)并照射了激光的合金薄带No.8、11、12、13(DL分别是5mm、2mm、7mm、10mm)的卷绕磁芯8、11、12、13、采用未进行激光处理的合金薄带的卷绕磁芯6、以及采用对接近整个幅宽的区域(长度与整个幅宽之比：0.92)进行了激光处理的合金薄带7的卷绕磁芯7进行对比时，卷绕磁芯8、11、12、13与卷绕磁芯6相比在各磁通密度中大致全都显示低铁损。另外，在DL＝2mm的卷绕磁芯11中，其在B＝1.45T和1.50T时的损耗与卷绕磁芯7在B＝1.45T和1.50T时的损耗是大致相同程度，这表示在薄带长度方向上的DL是2mm以下时利用激光处理实现的卷绕磁芯的低铁损化效果变小。
根据上述结果可知：薄带长度方向上的凹部形成间隔DL优选为2mm以上。

[0164] 产业上的可利用性

[0165] 本发明适合配电用变压器、高频变压器、可饱和电抗器、磁开关等领域。

[0166] 日本申请2013－051035公开的全部内容通过参照编入到本说明书中。

[0167] 本说明书所记载的全部文献、专利申请、以及技术标准以与各个文献、专利申请、以及技术标准通过参照想要编入的内容是具体地记载且各自记载的情况下的内容相同的程度通过参照编入到本说明书中。