使用了Fe基納米晶體軟磁性合金的環(huán)狀磁芯、以及使用其的磁性部件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及為了抑制大電流時(shí)的噪音而配置于電源與電子設(shè)備之間的噪聲濾波 器等所使用的環(huán)狀磁芯、以及使用其的磁性部件。
【背景技術(shù)】
[0002] 如圖9所示，在包括電源201、逆變器（inverter) 202、電子設(shè)備203等的電子電路 中，存在由電源201側(cè)的轉(zhuǎn)換部產(chǎn)生的高頻轉(zhuǎn)換噪音、由電機(jī)等電子設(shè)備203產(chǎn)生的高電壓 脈沖性噪音等噪音，成為故障的原因。為了防止這樣的噪音，在電源201與逆變器202以及 電子設(shè)備203之間插入有噪聲濾波器10。
[0003] 圖10表示三相電源用噪聲濾波器10的通常的構(gòu)成。該噪聲濾波器10中， 在電源側(cè)的輸入終端l〇la與電子設(shè)備側(cè)的輸出終端101b之間，配置有：降低常模噪 音（normal-mode noise)的相間電容器 Cll、C12、C13、C21、C22、C23,降低共模噪音 (common-mode noise)的共模扼流線圈5、以及接地電容器C31、C32、C33。還與電源路徑串 聯(lián)地配置用于抑制常模噪音的扼流線圈。
[0004] 圖11表示共模扼流線圈5的一例。該共模扼流線圈5例如如日本特開 2000-340437號(hào)記載的那樣，由環(huán)狀磁芯1和卷繞于環(huán)狀磁芯1的多個(gè)線圈7a、7b、7c構(gòu)成， 所述環(huán)狀磁芯1由Mn-Zn系鐵氧體、Fe-Si-B系非晶合金或納米晶體軟磁性合金等形成。 也可以將線圈制成為雙股線圈。共模扼流線圈5對(duì)于在電源路徑流通的共模噪音表現(xiàn)出大 的阻抗，通過由各線圈7a、7b、7c產(chǎn)生的電感和接地電容器C31、C32、C33,使來自電源的共 模噪音衰減；通過在輸入終端的各相間連接的相間電容器C11、C12、C13和在輸出終端的各 相間連接的相間電容器C21、C22、C23以及各線圈的漏洩電感，使向輸入終端的常模噪音衰 減，從而防止電源和電子設(shè)備的噪音相互地侵入。
[0005] 例如，在VCCI標(biāo)準(zhǔn)或CISPR標(biāo)準(zhǔn)的噪音限制中，規(guī)定了 150kHz~30MHz頻率帶的 噪音終端電壓的限度，作為噪聲濾波器，不僅尋求高電壓的噪音的降低，還尋求在寬的頻率 范圍內(nèi)的噪音的降低。為了抑制高電壓的噪音，共模扼流線圈用磁芯所使用的磁性材料的 飽和磁通密度是重要的；為了降噪的寬頻帶化，磁性材料的磁導(dǎo)率及其頻率特性是重要的。
[0006] 日本特公平7-74419號(hào)公開了一種Fe基軟磁性合金，其具有由通式：(Fei aMa) 1Q。x YZaCuxSiYB zM'其中，M為Co和/或Ni;M'為選自由他^3、2廠批、!1和]\1〇所組成 的組中的至少一種元素；a、x、y、z和a分別滿足〇彡 a彡〇? 5、0. 1彡x彡3、0彡y彡30、 0彡z彡25、5彡y+z彡30和0? 1彡a彡30。）所示的組成，組織的至少50%由具有100nm 以下的平均粒徑的微細(xì)晶粒形成、其余實(shí)質(zhì)上為非晶質(zhì)。該Fe基軟磁性合金即便在高頻下 也具有高磁導(dǎo)率，但是卻有對(duì)于大電流容易磁飽和而作為扼流線圈不能充分地發(fā)揮作用的 擔(dān)心。大電流致使磁芯磁飽和時(shí)，磁導(dǎo)率變小、電感降低。因此，用于噪聲濾波器的情況下， 共模噪音和常模噪音的衰減性能低。為了防止衰減性能的降低而在磁芯設(shè)置磁隙時(shí)，不僅 磁芯損失增加而且還會(huì)產(chǎn)生磁隙處的漏洩磁通的問題。
[0007] 另外，日本特表2006-525655號(hào)公開了一種磁芯，其由具有500~15000的相對(duì)磁 導(dǎo)率]i和小于15ppm的飽和磁致伸縮A的超微晶合金形成，在線性磁滯回線（linear B-H loop)以及交流和直流下具有高的工作特性，超微晶合金的至少50%被平均粒徑100nm以 下的微細(xì)晶體顆粒所占據(jù)，并且所述超微晶合金由通式：Fe aC〇bNicCuASifBgX h (其中，M為 ￥、他、1&、！1、]\1〇、1、2廠0、]\111和1^中的至少一種3為？、66、(：和不可避免的雜質(zhì)毋、13、 c、d、e、f、g和h用原子％表示，且滿足0彡b彡40、2 < c < 20、0. 5彡d彡2、1彡e彡6、 6. 5彡f彡18、5彡g彡14、5彡b+c彡45、a+b+c+d+e+f = 100和h<5的條件。）表示。但是， 可知日本特表2006-525655號(hào)中具體記載的組成的磁芯具有如下缺點(diǎn)：如果直流施加磁場(chǎng) 強(qiáng)度為150A/m以上，則難以維持高的交流相對(duì)磁導(dǎo)率yr(AC specific permeability)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明要解決的問題
[0009] 因此，本發(fā)明的目的在于提供：對(duì)于大電流不易磁飽和且能夠維持高的磁導(dǎo)率的 環(huán)狀磁芯、以及能夠發(fā)揮出優(yōu)異的噪音降低效果的扼流線圈等磁性部件。
[0010] 用于解決問題的方案
[0011] 本發(fā)明的環(huán)狀磁芯的特征在于，其由部分Fe被Ni和/或Co置換的Fe基納米晶 體軟磁性合金形成，
[0012] 頻率100kHz且直流施加磁場(chǎng)強(qiáng)度50A/m時(shí)的交流相對(duì)磁導(dǎo)率y r1QQk(5Q)S 4000以 上，
[0013] 頻率100kHz且直流施加磁場(chǎng)強(qiáng)度150A/m時(shí)的交流相對(duì)磁導(dǎo)率y r1QQk(15Q)為2500 以上，
[0014] 直流施加磁場(chǎng)強(qiáng)度為400A/m時(shí)的最大磁導(dǎo)率y Max為8000以下且磁通密度B 4。。為 1. 3T以上。
[0015] 上述環(huán)狀磁芯在頻率10kHz且直流施加磁場(chǎng)強(qiáng)度150A/m時(shí)的交流相對(duì)磁導(dǎo)率 y r1Qk(15Q)優(yōu)選為4000以上，頻率10kHz且直流施加磁場(chǎng)強(qiáng)度200A/m時(shí)的交流相對(duì)磁導(dǎo)率 ^ ^10k(200) 優(yōu)選為2000以上。
[0016] 上述Fe基納米晶體軟磁性合金優(yōu)選含有：總計(jì)大于75. 5原子％的Fe以及Ni和 /或Co、6原子％以下的Ni和/或Co、0. 1~2原子％的&1、0. 1~4原子％的他、8~12 原子％的Si、以及9~12原子％的B。Fe基納米晶體軟磁性合金更優(yōu)選的組成為：Fe以 及Ni和/或Co總計(jì)大于75. 5原子％、Ni和/或Co為4~6原子％、Si為10~11. 5原 子％、以及B為9. 2~10原子％。
[0017] 上述Fe基納米晶體軟磁性合金優(yōu)選為厚度10~25 ym的薄帶狀。上述薄帶的厚 度更優(yōu)選為14~25 y m。
[0018] 本發(fā)明的磁性部件的特征在于，將上述環(huán)狀磁芯收納于樹脂制外殼內(nèi)，將前述環(huán) 狀磁芯的一部分用粘接劑固定。第一例中，前述環(huán)狀磁芯的中空部貫穿有導(dǎo)體。第二例中， 前述環(huán)狀磁芯卷繞有導(dǎo)體。前述導(dǎo)體為導(dǎo)線或母線。
[0019] 發(fā)明的效果
[0020] 本發(fā)明的環(huán)狀磁芯不易磁飽和且即便在大電流下也能夠維持高的磁導(dǎo)率，所以高 電壓噪音的降低性能和脈沖衰減特性優(yōu)異、適合于降低寬頻帶的噪音的小型輕量的扼流圈 濾波器。另外，使用高磁導(dǎo)率的Fe基納米晶體軟磁性合金的情況下所需的磁隙是不需要 的，所以能夠降低加工工時(shí)。進(jìn)而，還有如下優(yōu)點(diǎn)：像Fe基非晶合金那樣，由磁致伸縮導(dǎo)致 的特性變化少。
【附圖說明】
[0021] 圖1是表不本發(fā)明的環(huán)狀磁芯的一例（實(shí)施例1)的立體圖。
[0022] 圖2是表示實(shí)施例1的環(huán)狀磁芯的直流磁滯回線的圖表。
[0023] 圖3是表示實(shí)施例1的環(huán)狀磁芯的交流相對(duì)磁導(dǎo)率yr與磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系的圖 表。
[0024] 圖4是表示實(shí)施例1的環(huán)狀磁芯的交流相對(duì)磁導(dǎo)率yr的頻率特性的圖表。
[0025] 圖5是表示實(shí)施例2的扼流線圈的阻抗的頻率特性的圖表。
[0026] 圖6是表示實(shí)施例2和比較例1的扼流線圈的直流電流疊加電感特性的圖表。
[0027] 圖7是表不三相共模扼流線圈（three-phase commo