磁芯单元、电流互感器和它们的制造方法技术

磁芯单元包括：卷磁芯，其包括卷绕的纳米晶体合金薄带；壳体，其具有与卷磁芯的外形对应的空间，将卷磁芯收纳在空间中；和粘接剂，其配置在空间的底面与卷磁芯的层叠面之间，将卷磁芯和底面粘接，纳米晶体合金薄带具有大于1ppm的饱和磁致伸缩，设对粘接在壳体上的状态的卷磁芯施加频率f＝50Hz、振幅H＝1.0安培/米(A/m)的交流磁场的状态下在温度T℃测量时的磁导率为μunit(T)时，磁导率μunit(25)为400000以上，并且满足下述(式1)和(式2)：(式1)‑0.28≤(μunit(100)‑μunit(25))/μunit(25)≤0.1，(式2)‑0.28≤(μunit(‑25)‑μunit(25))/μunit(25)≤0。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁芯单元、电流互感器和它们的制造方法
本专利技术涉及磁芯单元、电流互感器和它们的制造方法，其中，磁芯单元具有纳米晶体合金薄带卷绕而成的卷磁芯和收纳卷磁芯的壳体。
技术介绍
利用单辊法制造的非晶合金、纳米晶体合金等软磁性合金薄带，软磁特性优异，因此，被用于各种磁性部件。尤其是，纳米晶体合金表现出如下的优异的软磁特性：与坡莫合金或Co基非晶合金相比具有高的饱和磁通密度，与Fe基非晶合金相比具有高的磁导率。因此，纳米晶体合金被用于共模扼流线圈、高频变压器、脉冲变压器、电流互感器等的磁芯。纳米晶体合金磁芯，通过热处理时的温度分布、在热处理时在特定方向施加磁场，能够大幅改变磁导率μ和矩形比等磁特性。例如，专利文献1公开了通过3个工序的加热来进行磁场中热处理。详细而言，公开了：进行纳米结晶化的热处理，然后，以比纳米结晶化的热处理的温度低的温度，在纵向(磁路的方向)施加磁场的同时进行热处理，然后，在横向(与磁路正交的方向)施加磁场的同时进行热处理。在第6页第1段公开了，纳米结晶化的热处理优选在1小时～3小时的期间，维持540℃～600℃的最高温度。专利文献2和专利文献3公开了：在不施加磁场的条件下进行用于纳米结晶化的一次热处理，然后，在与磁路正交的方向施加磁场的同时，以比纳米结晶化的热处理的温度低的温度进行加热的二次热处理。除了上述的技术以外，纳米晶体合金的卷磁芯还存在容易破损的问题，抑制该问题的技术也是重要的。卷磁芯上要卷绕线圈，但是由纳米晶体合金构成的卷磁芯比由非晶薄带制造的磁芯脆，因此，当将线圈直接卷绕在磁芯上时，磁芯的端部容易破损。从磁芯破损而剥离的合金屑会进入装置的电路内而引起无意的通电，成为将电路导线切断的原因。为了抑制该合金屑的产生，一直以来采用了将卷磁芯收纳在由树脂等构成的非磁性的壳体中，在壳体的外部卷绕线圈的方法。例如，专利文献4公开了：以将由非晶磁性合金薄带构成的卷磁芯收纳在壳体中为前提，设卷磁芯的质量为m[kg]、粘接剂固化后的杨氏模量为E[N/m2]、设置在磁芯端面与所述壳体的间隙中的粘接剂的总厚度为d[m]、该粘接剂在磁芯端面与所述壳体之间的总粘接面积为A[m2]时，满足3×106≤A·E/(m·d)≤1×108的关系，从而能够抑制噪声的产生。但是，专利文献4研究的是使用磁致伸缩超过10ppm的非晶合金的情况下的噪声防止。现有技术文献专利文献专利文献1:国际公开第2010/081993号专利文献2:日本特开平3-107417号专利文献3:日本特开2000-328206专利文献4:日本特开平9-69443号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题在电流互感器等中，需要磁导率相对于温度的变化小的磁芯单元。本专利技术提供通过比较简单的热处理使得磁导率相对于温度的变化小的磁芯单元、电流互感器和它们的制造方法。用于解决技术问题的手段本专利技术的磁芯单元包括：卷磁芯，其包括卷绕的纳米晶体合金薄带；壳体，其具有与所述卷磁芯的外形对应的空间，将所述卷磁芯收纳在所述空间中；和粘接剂，其配置在所述空间的底面与所述卷磁芯的层叠面之间，将所述卷磁芯和所述底面粘接，所述纳米晶体合金薄带具有大于1ppm的饱和磁致伸缩，设对粘接在所述壳体上的状态的所述卷磁芯施加频率f＝50Hz、振幅H＝1.0安培/米(A/m)的交流磁场的状态下在温度T℃测量时的磁导率为μunit(T)时，磁导率μunit(25)为400000以上，并且满足下述(式1)和(式2)：(式1)-0.28≤(μunit(100)-μunit(25))/μunit(25)≤0.1，(式2)-0.28≤(μunit(-25)-μunit(25))/μunit(25)≤0。优选所述磁导率μunit(T)满足下述(式1')和(式2’)：(式1')-0.20≤(μunit(100)-μunit(25))/μunit(25)≤0，(式2')-0.20≤(μunit(-25)-μunit(25))/μunit(25)≤0。优选将所述磁芯单元在100℃保持100小时后的所述磁导率μunit(25)相对于将所述磁芯单元在100℃保持100小时前的所述磁导率μunit(25)的变化率Δμ为±6％以内。优选所述磁导率μunit(25)为700000以下。优选：所述卷磁芯的所述层叠面，在所述卷磁芯的层叠面的面积的30％以上50％以下的范围通过所述粘接剂粘接在所述壳体上。优选所述粘接剂具有10以上且小于50的肖氏A硬度。优选所述纳米晶体合金薄带由具有通式(Fe1-aMa)100-x-y-z-α-β-γCuxSiyBzM’αM”βXγ(原子％)表示的组成的合金构成，其中，M是Co和/或Ni，M’是选自Nb、Mo、Ta、Ti、Zr、Hf、V、Cr、Mn和W中的至少1种元素，M”是选自Al、铂族元素、Sc、稀土元素、Zn、Sn和Re中的至少1种元素，X是选自C、Ge、P、Ga、Sb、In、Be和As中的至少1种元素，a、x、y、z、α、β和γ分别满足0≤a≤0.5、0.1≤x≤3、0≤y≤30、0≤z≤25、5≤y+z≤30、0≤α≤20、0≤β≤20和0≤γ≤20。本专利技术的电流互感器包括上述磁芯单元。本专利技术的磁芯单元的制造方法包括：准备磁芯材料的工序，该磁芯材料由非晶合金薄带卷绕而成，具有由通式(Fe1-aMa)100-x-y-z-α-β-γCuxSiyBzM’αM”βXγ(原子％)表示的组成，其中，M是Co和/或Ni，M’是选自Nb、Mo、Ta、Ti、Zr、Hf、V、Cr、Mn和W中的至少1种元素，M”是选自Al、铂族元素、Sc、稀土元素、Zn、Sn和Re中的至少1种元素，X是选自C、Ge、P、Ga、Sb、In、Be和As中的至少1种元素，a、x、y、z、α、β和γ分别满足0≤a≤0.5、0.1≤x≤3、0≤y≤30、0≤z≤25、5≤y+z≤30、0≤α≤20、0≤β≤20和0≤γ≤20；获得卷磁芯的工序，其具有对所述磁芯材料实施一次热处理和二次热处理的工序，其中，所述一次热处理是在不施加磁场的条件下以结晶开始温度以上的温度进行加热的热处理，所述二次热处理是以比结晶开始温度低的温度进行加热的热处理，在二次热处理工序中在与磁路正交的方向施加磁场，所述卷磁芯具有大于1ppm的饱和磁致伸缩，设在对所述卷磁芯施加频率f＝50Hz、振幅H＝1.0安培/米(A/m)的交流磁场的状态下在温度T℃测量时的磁导率为μcore(T)时，磁导率μcore(25)为400000以上，并且满足下述(式3)和(式4)：(式3)0＜(μcore(-25)-μcore(25))/μcore(25)，(式4)-0.25≤(μcore(100)-μcore(25))/μcore(25)＜0；和在壳体与所述卷磁芯的层叠面之间配置粘接剂，粘接所述壳体和所述卷磁芯的工序，其中，所述壳体具有与所述卷磁芯的外形对应的空间。优选所述一次热处理的最高温度为520℃以上550℃以下。优选所述一次热处理的最高温度为530℃以上且小于545℃，所述磁导率μcore(T)满足(式4’)：(式4’)-0.20≤(μcore(100)-μcore(25))/μcore(25)≤-0.05。优选所述二次热处理的最高温度为225℃以上270℃以下。优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁芯单元，其特征在于，包括：卷磁芯，其包括卷绕的纳米晶体合金薄带；壳体，其具有与所述卷磁芯的外形对应的空间，将所述卷磁芯收纳在所述空间中；和粘接剂，其配置在所述空间的底面与所述卷磁芯的层叠面之间，将所述卷磁芯和所述底面粘接，所述纳米晶体合金薄带具有大于1ppm的饱和磁致伸缩，设对粘接在所述壳体上的状态的所述卷磁芯施加频率f＝50Hz、振幅H＝1.0安培/米(A/m)的交流磁场的状态下在温度T℃测量时的磁导率为μunit(T)时，磁导率μunit(25)为400000以上，并且满足下述(式1)和(式2)：(式1)‑0.28≤(μunit(100)‑μunit(25))/μunit(25)≤0.1，(式2)‑0.28≤(μunit(‑25)‑μunit(25))/μunit(25)≤0。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.22 JP 2017-0311121.一种磁芯单元，其特征在于，包括：卷磁芯，其包括卷绕的纳米晶体合金薄带；壳体，其具有与所述卷磁芯的外形对应的空间，将所述卷磁芯收纳在所述空间中；和粘接剂，其配置在所述空间的底面与所述卷磁芯的层叠面之间，将所述卷磁芯和所述底面粘接，所述纳米晶体合金薄带具有大于1ppm的饱和磁致伸缩，设对粘接在所述壳体上的状态的所述卷磁芯施加频率f＝50Hz、振幅H＝1.0安培/米(A/m)的交流磁场的状态下在温度T℃测量时的磁导率为μunit(T)时，磁导率μunit(25)为400000以上，并且满足下述(式1)和(式2)：(式1)-0.28≤(μunit(100)-μunit(25))/μunit(25)≤0.1，(式2)-0.28≤(μunit(-25)-μunit(25))/μunit(25)≤0。2.如权利要求1所述的磁芯单元，其特征在于：所述磁导率μunit(T)满足下述(式1')和(式2’)：(式1')-0.20≤(μunit(100)-μunit(25))/μunit(25)≤0，(式2')-0.20≤(μunit(-25)-μunit(25))/μunit(25)≤0。3.如权利要求1或2所述的磁芯单元，其特征在于：将所述磁芯单元在100℃保持100小时后的所述磁导率μunit(25)相对于将所述磁芯单元在100℃保持100小时前的所述磁导率μunit(25)的变化率Δμ为±6％以内。4.如权利要求1～3中任一项所述的磁芯单元，其特征在于：所述磁导率μunit(25)为700000以下。5.如权利要求1～4中任一项所述的磁芯单元，其特征在于：所述卷磁芯的所述层叠面，在所述卷磁芯的层叠面的面积的30％以上50％以下的范围通过所述粘接剂粘接在所述壳体上。6.如权利要求1～5中任一项所述的磁芯单元，其特征在于：所述粘接剂具有10以上且小于50的肖氏A硬度。7.如权利要求1～6中任一项所述的磁芯单元，其特征在于：所述纳米晶体合金薄带由具有通式(Fe1-aMa)100-x-y-z-α-β-γCuxSiyBzM’αM”βXγ(原子％)表示的组成的合金构成，其中，M是Co和/或Ni，M’是选自Nb、Mo、Ta、Ti、Zr、Hf、V、Cr、Mn和W中的至少1种元素，M”是选自Al、铂族元素、Sc、稀土元素、Zn、Sn和Re中的至少1种元素，X是选自C、Ge、P、Ga、Sb、In、Be和As中的至少1种元素，a、x、y、z、α、β和γ分别满足0≤a≤0.5、0.1≤x≤3、0≤y≤30、0≤z≤25、5≤y+z≤30、0≤α≤20、0≤β≤20和0≤γ≤20。8.一种电流互感器，其特征在于：包括权利要求1～7中任一项所述的磁芯单元。9.一种磁芯单元的制造方法，其特征在于，包括：准备磁芯材料的工序，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：萩原和弘，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP