CN1069145C - 脉冲变压器磁芯 - Google Patents

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Abstract

一种脉冲变压器磁芯，它包括一个由厚度为25微米或更小的软磁合金带制成的多个层叠圆环构成的磁芯主体，当输入0.1伏电压时，该磁芯主体在10千赫下的AL值为4.0微亨/牛顿2或更大。该磁芯主体的外径为10毫米或更小，厚度为1.2毫米或更小。

Description

脉冲变压器磁芯
本发明涉及一种具有优越的阻抗频率特性和优越的脉冲传递特性的脉冲变压器磁芯。
近来，电子设备领域的发展趋势是力求达到微型化、薄型化和高性能具体地说，用于ISDN(集成服务数字网络)等的界面的脉冲变压器必需满足由一些严格的标准(例如ITU-T建议I.430等)所规定的电气特性。根据这样一种标准规定的电气特性，脉冲变压器的初级绕组所要求的阻抗，在10千赫(kHz)时至少应为1,250欧(Ω)，而在100千赫(kHz)时至少应为2,500欧(Ω)。这些阻抗分别相应于电感为20毫亨(mH)和40毫亨(mH)。输出脉冲电压波形必需在上述标准规定的脉冲屏蔽(pulse mask)范围内。另外，希望初级绕组的电感特性最好尽可能平坦。
为了组装PC卡等，非常需要脉冲变压器的微型化。例如，当将一个脉冲变压器封装在一个PCMCIA卡(一种笔记本个人电脑的界面标准卡)的内部板上时，由于该卡本身的厚度大约为5毫米(mm)，因此，脉冲变压器的高度必需不大于3毫米(mm)。在这种情况下，一般封装的面积必需为14.0毫米(mm)×14.0毫米(mm)或更小。
目前，在这种情况下，主要使用高导磁率的铁氧体作为ISDN的脉冲变压器的磁芯材料。脉冲变压器具有EI-或EE-形状的磁芯，磁芯的对接表面经过镜面抛光。EI-形磁芯是将E-形的磁芯材料和I-形的磁芯材料通过对接成一整体而制成的，而导线则缠绕在E-形磁芯材料上，从而构成一个变压器。EE-形磁芯是将二个E-形的磁芯彼此对接成一整体而制成的。
虽然，用于ISDN的脉冲变压器的磁芯的高导磁率铁氧体的初始导磁率的公认值为10,000至12,000，但是，铁氧体的初始导磁率随温度变化而剧烈变化。在-20℃时，铁氧体的初始导磁率的值比其公认值大约低40％。因此，当必需保证该脉冲变压器在-40℃至100℃的温度范围内工作时，在设计使用铁氧体磁芯的变压器时，必需考虑比公认值大大降低的初始导磁率值。
为了使脉冲变压器达到ISDN所要求的电感，磁芯的有效横截面积或线圈的匝数必需增加。然而，在通常结构的脉冲变压器中，由于线圈匝数的增加，缠绕线圈中具有不同电压的部分(例如绕组的起点和终点)不可避免地相互接近，因此导致漏电感和寄生电容增加。这样，变压器的可传递频率区域变窄，并且波形传递的保真度降低。另一方面，磁芯有效横截面积的增加与脉冲变压器本身的微型化是不相容的。因此，很难生产出带有高度为3毫米或更小，并具有优越的传递特性的铁氧体磁芯的脉冲变压器，而该优越的传递特性在上述的脉冲变压器封装面积的限制范围内，却要符合ISDN的要求。
某些脉冲变压器通过使用薄的铁氧体磁芯和将线圈匝数增加至100或更多，可以在极小程度上满足所要求的特性。然而，当线圈匝数减小至小于100时，这种脉冲变压器就不能满足所要求的特性了。
本发明的一个目的是要提供一种高度为3mm或更小，并且线圈匝数较少的脉冲变压器，该变压器在大的温度变化范围内具有优越的频率一阻抗特性和优越的传递特性。
本发明的另一个目的是要提供一种磁芯横截面积增加，而且应力被树脂涂层抑制的脉冲变压器。
根据本发明的脉冲变压器磁芯包括一个由厚度为25微米或更小的软磁合金带制成的多个层叠圆环构成的磁芯主体，其外径为10mm或更小，其厚度为1.2mm或更小。当输入0.1伏电压时，在10kHz下，该磁芯主体的AL值为4.0微亨/牛顿2或更大。
该磁芯主体可以包括一个E-形磁芯和一个I-形磁芯，一个U-形磁芯和一个I-形磁芯或二个U-形磁形的任何一种组合方式，其中，该E-形磁芯，该I-形磁芯和该U-形磁芯分别为由软磁合金带制成的E-形薄片，I-形薄片和U-形薄片堆积构成，而该磁芯主体的厚度为1.2mm或更小。
该磁芯主体可以包括一个螺旋管形圆形，它是通过将宽度为1.2mm或更小的软磁合金带绕成盘形而构成的，该环形磁芯主体的外径为10mm或更小。
该螺旋管形圆环最好封装在由树脂制成的盖内，其封装率为50％或更多。
该软磁合金带的磁致伸缩的绝对值最好为1×10-6或更小。
在-40℃至100℃的温度范围内，该脉冲变压器磁芯的AL值对室温下的AL值的偏离量可以在±20％以内。
该磁芯主体最好用硅酮橡胶浸渍。该硅酮橡胶固化前的粘度为1帕·秒或更小，通过固化作用，硅酮橡胶可以被胶凝起来。
该磁芯主体还最好用固休前粘度为1.5帕·秒或更小，而JIS A硬度为10或更小扣硅酮橡胶浸渍。该硅酮橡胶起到将该磁芯主体固定在磁芯壳体上的粘接剂的作用。
将磁芯主体固定在磁芯壳体上的粘接剂最好为固化前粘度为2帕·秒或更小，而固化后的JIS A硬度为25或更小的硅酮橡胶。
该粘接剂最好涂在该磁芯壳体底面上的二个至四个部分上。
该软磁合金的特点是，50％或更多的软磁合金基本上由许多体心立方细晶粒构成，晶粒的平均尺寸为30纳米或更小。该软磁合金包括铁作为主要成份，另外，至少有一个元素是从由钛、锆、铪、钒、铌、钽、钼、钨和硼组成的元素组中选出的。
根据本发明的第二方面的脉冲变压器的磁芯包括：一个由绕成圆环形的软磁合金带构成的磁芯主体和一个具有固定该磁芯主体的开口的磁芯壳体。
该磁芯壳体的内壁和外壁的两端最好具有0.05mm至0.4mm的曲率半径。
该磁芯主体最好以50％或更大的封装率(packing rate)封装在该磁芯壳体中。
该磁芯壳体的外径可为10mm或更小，内径为3.5mm或更大，高度为1.3mm或更小。而当在输入0.1伏电压时，其在10kHz下的AL值为6.0微亨/牛顿2或更大。
本发明的有益效果为：
根据如上所述的本发明，将软磁合金带卷成盘形构成磁芯，或用压力机将软磁合金带钻孔而冲压构成的叠层圆环的磁芯主体，磁芯主体的外径为10mm以下，厚度为1.2mm以下，输入0.1V时的AL值在10kHz下为4.0μH/N2以上，因此可提供低线圈匝数高感应系数值的磁芯。再有，即使使用温度在-20～+100℃的范围内变化，比起具有铁酸盐制磁芯的传统结构也可减少导磁率的波动，得到稳定的感应系数值。
另外，可将板厚在25μm以下，板宽在1.2mm以下的软磁合金带卷成盘形构成上述特性的脉冲变压器磁芯。
再有，由软磁合金带冲压而构成叠层圆环的磁芯主体，如磁芯主体是以50％～80％的封装率被容纳在壳体内的构成，则可减少导磁率的降低，得到高的阻抗值，提供符合要求特性的脉冲变压器。
构成磁芯主体的软磁合金，是由平均晶粒径在30nm以下的体心立方晶格的细晶粒为主体而构成其结构的50％以上，该软磁合金在以Fe为主要成份，包含钛，锆，铪，钒，铌，钽，钼，钨的元素群中的1种或2种以上元素和硼的情况下，输入0.1V时的AL值在10KHz下为4.0μH/N2以上，可得到低线圈匝数高感应系数值，即使使用温度在-20～+100℃的范围内变化，比起具有铁酸盐制磁芯的传统结构，也可确实得到感应系数波动小的脉冲变压器磁芯。
另外，作为适用的软磁合金，是FebBxMy系、FebBxMyXz系、FebBxMyTd系、或是FebBxMyTdXz系的成份、按规定的比例含有各添加成份元素的情况下，输入0.1V时的AL值在10KHz下为4.0μH/N2以上，可得到低线圈匝数高感应系数，即使使用温度在-20～+100℃的范围内变化，比起具有铁酸盐制磁芯的传统结构，也可确实得到感应系数波动小的脉冲变压器。
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
图1为一个变压器的装配图，该变压器具有根据本发明的、包括多个由软磁合金带冲压而成的叠层圆环的磁芯；
图2为一个变压器的装配图，该变压器具有根据本发明的、由软磁合金带卷绕形成的磁芯；
图3为根据本发明的脉冲变压器的磁芯的装配图；
图4为沿着图3所示的磁芯容器的A-A线所取的横截面图；
图5为当具有Fe86Nb3.25Zr3.25B6.5Cu1成份的软磁合金圆环封装在壳体中时，封装率和阻抗之间的相关关系的图形；
图6为表示当具有Fe86Nb3.25Zr3.25B6.5Cu1成份的软磁合金圆环封装在壳体中时，导磁率和阻抗之间的相关关系的图形；
图7为表示在10kHz和100kHz下，AL值相对于软磁合金圆环厚度的变化图形；
图8为表示当分别具有Fe86Nb3.25Zr3.25B6.5Cu1,Fe84Nb3.5Zr3.5B8Cu1和Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1成份的每一个软磁合金圆环封装在壳体中时，封装率和阻抗之间的相关关系图形；
图9为表示图8中所述的每一个样品的导磁率与封装率之间的相关关系图形；
图10为表示图8所述的每一个样品的AL值与封装率之间的相关关系图形；
图11为表示图8中所述的每一个样品和铁氧体材料的导磁率变化和温度之间的相关关系图形；
图12为表示根据本发明的样品和比较样品的AL值随温度变化的图形；
图13为合金带生产装置的一个实施例的示意图；
图14包括根据本发明的样品和比较样品的DSC温谱图；
图15为表示导磁率与保持时间之间的相关关系图形；
图16为表示矫磁力与保持时间之间和饱和磁致伸缩与保持时间之间的相关关系图形；
图17为表示晶粒尺寸与保持时间之间的相关关系图形；
图18为表示导磁率与保持温度之间的相关关系图形；
图19为表示导磁率与保持时间之间的相关关系图形。
例如，根据本发明的脉冲变压器的磁芯形状为圆环形。脉冲变压器的这种圆环形磁芯是通过对具有下面所述成份的软磁合金带进行淬火处理，把该合金带冲压作成圆环，然后将预先决定数量的圆环堆积构成，或是通过将该软磁合金带卷绕成圆环形状而构成的。形成的磁芯涂以一层，例如，环氧树脂或封装在一个树脂制的壳体中，以便绝缘，然后再缠绕导线，得到脉冲变压器的磁芯。
EI-形磁芯是如下这样制造的：通过冲压，以上述的软磁合金带加工出许多E-形的薄片和I-形的薄片，然后分别将各个E-形薄片和I-形薄片堆叠起来构成E-形磁芯和I-形磁芯，再将E-形磁芯和I-形磁芯对接。另一种方法是，在利用树脂涂层或封装在树脂制壳体中，对给定的各个E-形磁芯和I-形磁芯部分进行绝缘和完成绕制导线之后，将该E-形磁芯和I-形磁芯的侧面对接。磁芯的组合不仅仅限于E-形磁芯和I-形磁芯。例如，诸如二个E-形磁芯，一个U-形磁芯和一个I-形磁芯及二个U-形磁芯一类的任何一种组合方式都可用作该脉冲变压器的磁芯。
图1和2表示圆环形变压器的实施例。在图1中，该圆环形变换器包括一个圆形的上壳体1，一个圆形的下壳体2和一个由许多软磁合金带制的圆环构成的磁芯主体3。这些合金带圆环堆叠在上壳体1和下壳体2中。在圈2中，该圆环形变压器包括一个圆形的上壳体1，一个圆形的下壳体2和由软磁合金带5制成的磁芯主体3。该合金带5在该上壳体1和下壳体2内绕成圆盘形，并用树脂涂覆。该上壳体和下壳体并不是总是要用的，这样，该磁芯只是涂一层树脂涂层。
图3表示该脉冲变压器的磁芯的另一个实施例，而图4为沿图3的磁芯壳体7的A-A线所取的横截面图。这个脉冲变压器的形状为圆环形，并包括一个带有中心空洞的圆形壳体7和一个磁芯主体3。而磁芯主体3是通过将放置在该圆形壳体7中的软磁合金带5卷绕成圆环形而构成的。该磁芯壳体7的顶部有一个开口7a，它不用盖等盖住。这种没有盖的磁芯壳体7的容积相对于整个脉冲变压器磁芯的尺寸而言较大。因此，这种脉冲变压器与圈1所示的，包括上壳体1和下壳体2的脉冲变压器比较，由于增大了磁芯主体3的横截面积，使电感得到改善，而整个脉冲变压器的尺寸不需改变。另一种办法是，当使用横截面积与图1所示的磁芯主体的横截面积相同的磁芯主体3时，该脉冲变压器磁芯可以微型化。
该磁芯壳体7没有内壁和外壁。内壁的顶端7b和底端7c与外壁的顶端7d和底端7e具有0.05毫米(mm)至0.4毫米(mm)的曲率半径。当曲率半径小于0.05毫米(mm)时，则缠绕线圈9的涂层可能会被损坏，或者当围绕磁芯壳体7卷绕线圈9时，顶端和底端7b,7c,7d和7e可能会切割该线圈。另一方面，曲率半径超过0.4毫米(mm)会使该磁芯壳体7的厚度增加。结果，该磁芯主体3的横截面积和AL值减小。
该磁芯壳体7最好由合成树脂，例如聚醛树脂或聚乙烯对酞酸盐树脂制成。
为了将磁芯主体3固定在磁芯壳体7上，在该磁芯壳体7的底部7f的二个位置上涂上粘接剂4。为了牢固地固定磁芯主体3，必需至少在底部7f的二个位置处涂以粘接剂4，而过量的粘接剂又会使AL值降低。因此，最好在2至4个位置上涂以粘接剂4。优选的粘接剂例子是固化前粘度为2帕·秒(Pa·S)或更小，而固化后JIS A硬度为25或更小的硅酮橡胶。当固化前粘接剂4的粘度高于这个极限值时，该磁芯主体3可能会从磁芯壳体7的底部括起，并从该磁芯壳体7突出出来。当固化后粘接剂4的硬度高于这个极限值时，由于粘接剂收缩应力的影响，AL值降低。因此，最好在能够将磁芯主体3固定在磁芯壳体7上的范围内、尽可能多地减小粘接剂4的量。
在这个实施例中，磁芯主体3是如下这样制造的：具有下述成份的软磁合金带5经过淬火处理，卷绕成圆环形状，然后最好用硅酮橡胶浸渍，接着进行固化。
通过增加磁芯主体3的高度，可以改善该脉冲变压器的电感。然而，当该磁芯主体3的高度过高时，与该磁芯主体3的上端接触的卷绕线圈9，由于该卷绕线圈9的摩擦作用而可能会损坏。因此，最好使该磁芯主体3的高度比该磁芯壳体7内部的高度低0～0.05毫米(mm)。最好在能将磁芯主体3放在磁芯壳体7中的范围内，使该磁芯主体3的外径尽可能大，而其内径尽可能小。
最好使浸渍在磁芯主体3中的硅酮橡胶固化前的粘度为1帕·秒(Pa·S)或更小，并且能通过固化而胶凝起来。当固化前硅酮橡胶的粘度高于这个极限值时，硅酮橡胶几乎不浸渍在磁芯主体3的各个卷绕层之间。当固化使硅酮橡胶的硬度过高时，由于硅酮橡胶的变形，AL值会降低。
浸渍在磁芯主体3中的硅酮橡胶也可以作为将该磁芯主体3固定在该磁芯壳体7上的粘接剂使用。在这种情况下，最好使用固化前粘度为1.5帕·秒(Pa·S)或更小，而固化后JIS A硬度为10或更小的硅酮橡胶。
磁芯主体3可以不包括硅酮橡胶。然而，适量的浸渍在磁芯主体3中的硅酮橡胶可以抑止在将磁芯主体3固定在磁芯壳体7上时产生的应力影响和加热影响造成的AL值降低。
在这个实施例中，圆环形的磁芯主体3是由卷绕软磁合金带形成的。也可以将软磁合金带冲压成许多圆环，然后将给定数目的圆环堆叠起来，形成磁芯主体3。
该磁芯主体3的形状可以为EI形。EI-形的磁芯主体是如下这样制造的：通过冲压，从软磁合金带加工出许多E-形薄片和I-形薄片，然后分别将各个E-形薄片和I-形薄片堆叠起来形成一个E-形磁芯和一个I-形磁芯，再将该E-形磁芯和该I-形磁芯对接。将该磁芯主体放在带有开放端面的磁芯壳体中，就构成了脉冲变换器的磁芯。磁芯的组合不仅仅限于E-形磁芯和I-形磁芯。例如，对于磁芯主体可以采用诸如二个E-形磁芯，一个U-形磁芯和一个I-形磁芯以及二个U-形磁芯一类的任何一种组合方式。
最优选的用于上述软磁合金带的软磁合金以铁(Fe)作为其主要成份，并且至少有一个元素是从由钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、钼(Mo)、钨(W)和硼(B)组成的元素组中选出的，并且其微观结构有大量的细晶粒以非晶体相析出。该软磁合金包括许多体心立方晶格的细晶粒，其晶粒尺寸为30纳米(nm)或更小，其晶粒数量不小于整个软磁合金微观结构的50％。
最好，软磁合金具有下列成份中的任何一种成份：
FebBxMy，
FebBxMyXz，
FebBxMyTd，或
FebBxMyTdXz，其中，M为至少是从由钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、钼(Mo)和钨(W)组成的元素组中选出的一个元素；T为至少是由铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、钯(Pd)和铂(Pt)组成的元素组中选出的一个元素；X为至少是从由硅(Si)、铝(Al)、锗(Ge)和镓(Ga)组成的元素组中选出的一个元素；而下标b,x,y,d和z表示化学计量，它们满足75≤b≤93个原子百分数，0.5≤X≤18个原子百分数，4≤y≤9个原子百分数，d不大于4.5个原子百分数和z不大于4个原子百分数。
b的数值表示在软磁合金中铁(Fe)的含量，它必需为93个原子百分数或更小。当b值超过93个原子百分数时，液体淬火处理几乎不可能获得非晶体相，并且退火后的合金微观结构是不均匀的，造成导磁率降低。另外，为了达到10千高斯(KG)或更大的饱和磁通密度，b的值最好为75个原子百分数或更大。因此，b值最好在75～93个原子百分数范围内变化。
硼(B)可促使软磁合金中非晶体相的形成，防止晶体结构变粗，并减少在退火过程中形成对磁性性质有不利影响的化合物相。
虽然锆(Zr)、铪(Hf)、铌(Nb)等实质上不能溶解为α-Fe，但淬火过程中形成的非晶体合金可以通过过饱和作用而溶解这些元素。一部分被溶解的元素可以通过退火而结晶，并作为细晶粒析出。所形成的合金带的磁致伸缩现象可以减少，并且软磁性质可以得到改善。为了析出细晶粒和抑止细晶粒的变粗，该非晶体相必需仍然留在晶粒边界上。因为晶粒边界上的非晶体相可以溶解M元素，例如锆(Zr)、铪(Hf)和铌(Nb)，这些元素在退火过程中由于温度升高而从α-Fe中被除去，这就抑止了会恶化软磁性质的Fe-M化合物的形成。因此，在Fe-Zr(Hf,Nb)合金中加入硼(B)是很重要的。
当表示硼(B)的化学计量的X值小于0.5个原子百分数时，晶粒边界上的非晶体相不稳定。另一方面，当X值大于18个原子百分数时，会形成B-M系和Fe-B系的硼化物。这样，为了获得细结晶结构的退火条件受到限制，并且不能得到优越的软磁性质。通过适当调整硼(B)的含量，可以把细晶粒的平均尺寸调整至30纳米(nm)或更小。
通过加入具有高的非晶体相形成能力的锆(Zr)、铪(Hf)和铌(Nb)中的任何一个元素，可以更容易形成非晶体相。一部分锆(Zr)、铪(Hf)和铌(Nb)可以用另一元素组4A至元素组6A中的钛(Ti)、钒(V)、钽(Ta)、钼(Mo)和钨(W)中的任一元素代替。
由于这些具有较低扩散能力的M元素可延缓细晶核的生长，因此这些元素在细化微观结构方面是有效的。
当表示M元素的化学计量的Y值小于4个原子百分数时，细晶核生长的延缓作用丧失，因此晶粒变粗，并且不能得到优越的软磁性质。在Fe-Hf-B合金中，当Hf=5个原子百分数时，平均晶粒尺寸为13纳米(nm)，但当Hf=3个原子百分数时，平均晶粒尺寸增大至39纳米(nm)。另一方面，当Y大于9个原子百分数时，会形成M-B和Fe-M化合物。这些化合物的形成使磁性质恶化，并在液体淬火以后造成合金带脆裂。这样，很难把该合金带做成预先决定的磁芯形状。因此，最好Y值在4～9个原子百分数范围内变化。在这些元素中，由于铌(Nb)和钼(Mo)形成氧化物的自由能的绝对值较小，因此它们是热稳定的，并且在生产过程中几乎不会被氧化。加入这些元素可以用较低的生产成本形成现有的生产条件。
最好加入从由硅(Si)、铝(Al)、锗(Ge)和镓(Ga)组成的元素组中选出的至少一个元素，其量为4个原子百分数或更小。称为准金属元素的这些元素可增强非晶体相的形成能力。它们可溶解成基本上由铁(Fe)构成的bcc(体心立方晶格)相，并改变该合金的电阻率和磁致伸缩现象。当这些元素的含量超过4个原子百分数时，磁致伸缩增大，而饱和磁通密度或导磁率降低。
当加入4.5个原子百分数或更小的从由铜(Cu)、金(Au)、钯(Pd)和铂(Pt)组成的元素组中选出的至少一个元素时，软磁特性改善。微量的这种不溶解于铁(Fe)的元素(例如铜(Cu))，在淬火之后即引起非晶体合金成份的变动。在初始结晶阶段，铜(Cu)在合金中形成许多原子团，这样，由于在该合金中出现富含Fe的区域，因此，α-Fe晶核形成的速率增加。微分扫描测热法的结果显示，该合金的结晶温度随着这种元素(例如铜(Cu)和/或银(Ag))的加入而略微降低。由于这种元素会导致非晶体相的稳定性降低，因此，非晶体相可能不会被均质化。在不均匀的非晶体相的结晶过程中，许多部分结晶的区域形成不均匀的晶核，因而也就形成了细晶粒的微观结构。这样，除了给定的元素之外，任何可以降低结晶温度的元素也都有同样的效果。
为了改善该合金的耐腐蚀性，可以加入铂组元素中的至少一种元素，例如铬(Cr)、钌(Ru)、铑(Rh)和铱(Ir)。但是，这些元素的量必需为5个原子百分数或更小，因为加入超过5个原子百分数的这些元素会显著降低饱和磁通密度。
为了调整所生成的软磁合金的磁致伸缩现象，假如需要的话，还可以加入其他元素，例如钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、锌(Zn)、镉(Cd)、铟(In)、锡(Sn)、铅(Pb)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、硒(Se)、碲(Te)、锂(Li)、铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)和钡(Ba)。
根据本发明的软磁合金可以包括一些偶然性的杂质，(例如H,N,O和S)，但应在不致恶化合金的软磁特性的范围内。
当根据需要向坩埚的喷嘴尖端输送惰性气体时，通过对熔融的合金在大气中进行淬火，可以生产出根据本发明的软磁合金。最好在能调节其保护气氛的真空腔中生产该软磁合金。通过将在坩埚中熔融的合金喷射到淬火设备(例如回转鼓轮)上，并在该淬火设备上对该合金淬火，可以很容易地生产出软磁合金带。
经过淬火后的软磁合金带基本上由非晶体相构成，然后再退火，以析出大量的细晶粒。所得到的合金带具有高的饱和磁通密度和优越的软磁特性。
利用压力机冲压该软磁合金带，可制出许多圆环，再将这些圆环堆叠起来，放在一个诸如树脂制的壳体的容器中。另一种办法是，直接卷绕该软磁合金带成圆盘形，并将它放在一个容器(例如树脂制的壳体)中或用树脂固定起来。利用这种方法可以生产出具有高导磁率的磁芯。所使用的软磁合金带的厚度可以适当地在10～40微米(μm)范围内决定。观今的任何淬火处理方法都几乎不可能生产出厚度小于10微米(μm)的软磁合金带。另一方面，超过40微米(μm)的厚度几乎不可能形成非晶体相的细晶粒的微观结构。
经过这样一个过程得到的软磁芯，当输入0.1V电压，甚至当该软磁芯的外径尺寸为10毫米(mm)或更小，其高度为1.2毫米(mm)或更小时，其AL值在10千赫(kHz)下可达4.0微亨/牛顿2(μH/N2)或更大，而在100千赫(kHz)下，可达2.0微亨/牛顿2(μH/N2)或更大。这样，该软磁芯可满足脉冲变换器的基本特性要求。
在使用根据本发明的合金的磁芯中，在-40℃至+100℃的温度范围内，AL值对室温时的值的偏离量可控制为±20％。由于软磁合金带的磁致伸缩的绝对值为1×10-6或更小，因此，当用树脂覆盖或封装在树脂制的壳体中时，几乎不会产生由于磁致伸缩造成的磁特性恶化。另外，封装面积不大于14.0毫米(mm)乘14.0毫米(mm)，高度不大于3毫米(mm)的脉冲变换器可根据上述的设计制造。此外，很容易得到成份在上述范围内，10千赫(kHz)下的导磁率为40,000或更大的合金。这种合金适合高性能的脉冲变换器使用。
上述的AL值是指线圈每一匝上的电感，可用下式表示：AL值=μ0 μ’(S/l)，式中：S表示圆环形磁芯的横截面积，l表示磁路长度，μ0表示真空中的导磁率，μ’表示材料的特定的导磁率。
在100千赫(kHz)或其以下具有稳定的高电感的磁芯可以传递无畸变的矩形脉冲波。在由卷绕软磁合金带而制成的圆环形磁芯中，由于能够制造的合金带宽度的限制，很难制造出厚度小于1.0毫米(mm)的磁芯。相反，在包括由冲压软磁合金带而得出的多个层叠圆环的磁芯中，可以很容易制出小于1.0毫米(mm)的厚度，从而制造出微型化的磁芯。
软磁合金带最好按下述方法进行退火。将软磁合金带在比第一晶体相析出的第一结晶温度高，而比第二结晶相析出的第二结晶温度低的温度下退火0～20分钟。为了简化生产过程，最好是没有退火时间，即退火时间为0分钟。
淬火后的合金带基本上由非晶体相组成。加热该合金带可析出包括基本上由铁(Fe)组成的bcc(体心立方)晶粒和晶粒平均尺寸为30纳米(nm)或更小的细的结晶体相。在本发明中，具有bcc结构的铁(Fe)细结晶体相析出的温度称为第一结晶温度。第一结晶温度随合金成份而变化，一般在480℃～550℃范围内。
当温度高于第一结晶温度时，化合物相或第二晶体相，例如Fe3Zr(当合金含有Zr时)析出，软磁特性恶化。在本发明中，这个温度称为第二结晶温度。第二结晶温度也随合金成份变化，一般在740℃～810℃范围内。
因此，根据合金成份的不同，非晶体合金带的退火温度在500℃至800℃范围内决定，这样，基本上由铁(Fe)组成的bcc细结晶体相析出，而上述的化合物相不析出。
根据本发明的非晶体合金带的退火时间可以在20分钟或更小的范围内。根据合金成份的不同，退火时间为0分钟，即在加热后立即冷却，也可以得到高的导磁率。不含有铜(Cu)和硅(Si)，特别是硅(Si)的成份可在10分钟或更小的短退火时间内得到高的导磁率。当加入硅(Si)时，为了充分地使Si溶解在铁(Fe)中，需要较长的退火时间。再延长退火时间会造成生产率降低，而磁特性并不会改善。
非晶体合金带从室温加热至退火温度的加热速率在20℃/分～200℃/分范围内，最好在40℃/分～200℃/分范围内变化。虽然，为了缩短生产时间最好加热速率较高，但是用通常的加热装置很难达到比200℃/分再高的加热速率。退火之后，合金带在空气等介质中冷却。
退火的结果可以得到非晶体合金带，即包括50％或更多的，基本上由铁(Fe)组成的，并且平均晶粒尺寸为30纳米(nm)或更小的细bcc晶粒相的合金，而会使磁特性恶化的化合物相(例如Fe3B)不会析出。结果得到的微观结构基本上由细晶粒的晶体相和在晶粒边界上存在的边界非晶体相构成。这种微观结构具有优越的软磁特性。
该经过退火的合金具有优越的软磁特性的理由如下：由于细bcc晶粒之间的磁性相互作用，使得成为造成通常的结晶体材料软磁特性恶化的一个因素的晶体材料各向异性被平坦化了，并且表观的磁性各向异性明显降低。假如晶粒平均尺寸大于30纳米(nm)，则由于晶体的磁性各向异性不能充分的平坦化，软磁特性会恶化。另一方面，细结晶体相少于50％使晶粒之间的磁性相互作用较低，因此，软磁特性也会恶化。
实施例1
冲压厚度为15～25微米(μm)，具有Fe86Nb3.25Zr3.25B6.5Cu1成份的软磁合金带制成外径为7.8毫米(mm)和内径为4.8毫米(mm)的圆环，将该圆环在510～540℃的温度下退火。将预先决定数量的经过退火的圆环放入外径为9毫米(mm)，内径为4毫米(mm)，高度为1.5毫米(mm)的圆形PET(聚乙烯对酞酸盐)树脂壳体中，使磁芯高度(圆环厚度×圆环数目)为0.3～0.95毫米(mm)。需要决定阻抗和导磁率。所用壳体内部深度为1.0毫米(mm)。
(试验结果1)
图5为表示阻抗(｜Z｜)随封装率(packing rate)(％)变化的图形，该封装率是从厚度为15微米(μm)，具有上述成份和壳体的内部深度，使用20匝导线的磁芯高度计算出来的。图6为表示导磁率(μ’)随封装率(％)变化的图形。
在各个圆环层叠在壳体中的这种结构形式中，圆环的垂直应力和所用材料所固有的磁致伸缩现象一般会使导磁率降低。然而，因为具有Fe86Nb3.25Zr3.25B6.5Cu1成份的软磁合金带的磁致伸缩常数很小，即在540℃下退火30分钟后，大约为-0.3×10-6，因此，即使在封装率大约为90％的情况下，应力也不会使导磁率降低，而阻抗随着封装率增大而增大，如图5和图6所示。因此，为了得到高的阻抗，最好封装率要尽可能高。
表1表示封装率为92～93％时，软磁合金带的厚度和当输入0.1伏(V)电压时，所观察到的AL值(AL值表示线圈每一匝的电感)。
表1
 厚度(μm)     10千赫(kHz)时的AL值微亨/牛顿2(μH/N2)     100千赫(kHz)时的AL值微亨/牛顿2(μH/N2)
    15.215.716.316.619.5     5.736.095.735.585.93     3.333.273.043.002.77
图7为表示10千赫(kHz)和100千赫(kHz)时的AL值随软磁合金带厚度变化的图形。众所用知，在使用软磁合金带的磁芯中，一般涡流损失随着软磁合金带的厚度增加而增加，因此，高频导磁率和电感降低。使用根据本发明的软磁合金带的磁芯，在100千赫(kHz)时的AL值也随该软磁合金带的厚度增加而减小，如图7所示。然而，10千赫(kHz)时的AL值在该软磁合金带厚度达到25微米(μm)之前，基本上不改变。
对于上述ISDN标准的脉冲变压器，其在100千赫(kHz)时的AL值最好为2.0微亨/牛顿2(μH/N2)或更大。当如上所述，由具有Fe86Nb3.25Zr3.25B6.5Cu1成份，厚度为25微米(μm)或更小的软磁合金带制成外径为7.8毫米(mm)，内径为4.8毫米(mm)，高度为0.92～0.93毫米(mm)的圆环形磁芯时，可以得到这样一个AL值。虽然，软磁合金带的厚度可以适当地在10～25微米(μm)范围内决定，但是考虑到简化该软磁合金带的生产条件和脉冲变压器的堆叠厚度，软磁合金带的厚度最好在15～20微米(μm)范围内。
实施例2
利用具有Fe84Nb3.5Zr3.5B8Cu1成份，厚度为16微米(μm)的软磁合金带。经过冲压和520℃下退火制造外径为7.8毫米(mm)，内径为4.8毫米(mm)的圆环。合金带的磁致伸缩常数大约为+0.6×10-6。将给定数目的圆环放入外径为9毫米(mm)、内径为4毫米(mm)、高度为1.5毫米(mm)的树脂壳体中，要求决定其阻抗(｜Z｜)和导磁率μ’，使磁芯的高度为0.5～0.9毫米(mm)。
(试验结果2)
图8为表示阻抗随封装率(％)变化的图形，该封装率是从使用20匝导线的磁芯高度和壳体的内部深度计算得出的。图9为表示导磁率随封装率(％)变化的图形。图8和图9也表示了具有实施例1中所用的Fe86Nb8.25Zr3.25B6.5Cu1成份的软磁合金带的结果。这个例子中的磁芯的导磁率，在封装率高于60％时逐渐降低，而当封装率高于75％时，由于材料所固有的磁致伸缩和封装应力的影响，磁芯的导磁率大大降低。与磁芯导磁率和横截面积成正比的10千赫(kHz)和100千赫(kHz)时的阻抗，在封装率大约为70％时达到最大值。
为了比较，图8和图9表示了具有Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1成份的细结晶体软磁合金带的结果。厚度为19.6微米(μm)的这种软磁合金带，在530℃下退火后的磁致伸缩常数为+1.3×10-6，而1千赫(kHz)时的导磁率μ’为80,000。该软磁合金带非常脆，在低频时导磁率降低，而厚度为15微米(μm)的样品，在1千赫(kHz)时的导磁率μ’大约为50,000。因此，具有这种厚度的样品没有用于作试验。
供比较用的这种合金的阻抗在较低的封装率时即开始降低。这可能是由于，当壳体中的封装率增加时，磁致伸缩对导磁率的巨大影响造成的。相反，在用根据本发明的软磁合金带制造的磁芯中，阻抗在非常高的封装率时才开始降低。
图10为表示图8和图9中所示的同样样品的AL值和封装率之间的相关关系图形。图10指出，为了清除10千赫(kHz)和100千赫(kHz)时的两个较低的极限值，当磁芯具有包括封装在树脂壳体中的多个软磁合金圆环的结构时，封装率最好为50％或更大，而55～80％就更好。
实施例3
(试验结果3)
图11为表示导磁率随磁芯温度变化的图形，该磁芯可以为在实施例1和实施例2中所使用的、封装率为80％的磁芯以及铁氧体磁芯。图11显示，采用根据本发明的软磁合金，并封装在树脂壳体中的变压器(□：实施例1，○：实施例2)，在-20～+100℃的大温度范围内，导磁率变化极小，具体地说，在-20～+70℃范围内，大约变化士5％，而在-20～100℃范围内，变化+5～-10％。因此，与对比实施例的导磁率变化比较，根据本发明的变压器的导磁率变化明显地较小。
实施例4
将宽度为0.9毫米(mm)，具有Fe84Nb3.5Zr3.5B8Cu1成份的软磁合金带卷成盘形制造一个圆环形的磁芯主体，然后使该磁芯主体在650～690℃的温度下退火，使该磁芯主体的外径为8.8毫米(mm)，内径为4.2毫米(mm)，高度为0.9毫米(mm)。经过退火的磁芯主体用粘度为0.7帕·秒(Pa·s)的硅酮橡胶(东芝硅酮公司生产的TSE3051)浸渍，并在110～140℃的温度下加热，使硅酮橡胶固化。
带有图3所述开口的磁芯壳体由聚醛树脂制成。将固化前粘度为1.5帕秒(Pa.s)，固化后JIS A硬度为19的硅酮橡胶(东芝硅酮公司生产的TSE3991)涂敷在底面的二个位置处，每处的面积为1毫米2(mm2)。磁芯壳体的外径为9.5毫米(mm)，内径为3.5毫米(mm)，高度为1.15毫米(mm)，厚度为0.15毫米(mm)。磁芯壳体的内壁二端和外壁二端分别具有0.1毫米(mm)的曲率半径。
磁芯主体放在磁芯壳体中，磁芯壳体底面上的硅酮橡胶在室温下固化，以固定磁芯主体。这样就制成了脉冲变压器。
实施例5
除了磁芯不用硅酮橡胶浸渍之外，如实施例4一样，制成脉冲变压器。
(试验结果4)
将绕制线圈围绕实施例4和实施例5的磁芯主体卷成盘形而作出变压器，该磁芯主体不放在磁芯壳体中。也可以将绕制线圈围绕放置在实施例4和实施例5的磁芯壳体中的磁芯主体卷成盘形而作出变压器。当输入0.1伏(V)电压时，测量这些变压器在10千赫(kHz)时的AL值，并决定在磁芯主体固定在磁芯壳体上之后与在放入该壳体之前的AL值的变化率。结果列在表2中，表中AL值的单位为微亨/牛顿2(μH/N2)。
表2
    树脂浸渍 放入壳体之前的AL值 固定之后的AL值     变化率
实施例4实施例5 已浸渍没有浸渍     6.986.70     6.876.48     -1.58-3.28
(试验结果5)
将绕制线圈围绕实施例4和实施例5中准备的磁芯卷成盘形而作出脉冲变压器。当输入0.1伏(V)电压，同时在-50～100℃范围内改变大气温度时，测量10千赫(kHz)下的脉冲变压器的AL值。决定每一个温度下的AL值对20℃下的AL值的变化率。结果表示在图12中，图中实线表示实施例4中的脉冲变压器的磁芯，虚线表示实施例5中的脉冲变压器磁芯。实验结果4表明，虽然实施例5中可以达到大的AL值和AL值的小的变化率，然而通过将磁芯主体浸渍在固化后会胶凝起来的硅酮橡胶中，可以缓和磁芯主体固定在磁芯壳体上所产生的应力，结果可使AL的恶化进一步得到改善。
如实验结果5所述那样，与实施例5比较，将磁芯主体浸渍在通过固化可以胶凝的硅酮橡胶中，可以进一步抑制高温下AL的恶化。
实施例6
除了磁芯主体和磁芯壳体的尺寸如下面表3所述那样改变之外，作出如实施例4一样的脉冲变压器磁芯。
实施例7
制造一个使用包括如图2所示的上壳体和下壳体的磁芯壳体的脉冲变压器磁芯。磁芯壳体和磁芯主体的尺寸如表3所示。
将宽度为0.7毫米(mm)，具有Fe84Nb3.5Zr3.5B8Cu1成份的软磁合金带卷成盘形，并在650～690℃的温度下退火制造一个圆环形的磁芯。经过退火的磁芯主体放在由聚醛树脂制的磁芯壳体中。
(试验结果6)
将绕制线圈围绕实施例6和实施例7中准备的脉冲变压器磁芯卷成盘形而制出变压器，并且当输入0.1伏(V)电压时，测量10千赫(kHz)下的AL值。决定实施例7至实施例6的AL值变化率结果表示在表3中。在实施例6中，作为10个磁芯主体的平均值，当输入0.1伏(V)电压时，在放入至磁芯壳体中之前，该磁芯主体在10千赫(kHz)下的AL值为8.6微亨/牛顿2(μH/N2)。
表3
    实施例6     实施例7
    壳体尺寸(mm)外径内径高度厚度 9.53.51.20.15 9.53.51.20.15
磁芯主体尺寸(mm)外径内径高度 8.84.20.9 8.44.20.8
 AL值(μH/N2)     7.79     6.49
    变化率     20.0     0.0
表3所列的结果表明，在实施例6中AL值较大。实施例6中的磁芯主体尺寸(外径，内径和高度)比实施例7中的磁芯主体尺寸大，因为实施例6中没有采用上壳体，并且磁芯壳体厚度减小。结果，与实施例7比较，磁芯主体的横截面积增大，并且AL值还改善了20％或更多。
实施例8
将与实施例4中一样的磁芯主体放入磁芯壳体(外径为9.5毫米(mm)，内径为3.5毫米(mm)，高度为1.15毫米(mm)，厚度为0.15毫米(mm))中，并用固化前粘度为1.3帕·秒(Pa·s)，固化后JIS A硬度为9的硅酮橡胶(东芝硅酮公司生产的TSE3250)浸渍，接着进行固化。
将绕制线圈围绕磁芯卷成盘形制成脉冲变压器，并决定其AL值。由于实施例8中的变压器的特性没有由于硅酮橡胶的应力影响而恶化，因此，与实施例4比较，AL值(10个变压器的平均值)还改善了，达到8.6～10微亨/牛顿2(μH/N2)。
现在来说明生产用于脉冲变压器的软磁合金的优选例子。
实施例9
作为根据本发明的合金实施例的、具有Fe84Nb3.5Zr3.5B8Cu1成份的非晶体合金带利用图13所示的生产设备进行生产。
在图13所示的生产装置中，设有冷却滚35和坩埚12的腔10包括棱形的主体部分13和与该棱形主体部分13连接的保持部分14。主体部分13和保持部分14利用螺钉，通过法兰部分13a和13b彼此密封连接。腔10的主体部分13设有与抽真空系统连接的排气管15。回转轴11支承着冷却滚35。回转轴11穿过腔10的二个侧壁，并由电机驱动(电机图中没有示出)。在坩埚12的底部设有喷嘴37，在坩埚12的下部设有加热线圈38。熔融的金属34保存在坩埚12中。
坩埚12的上部与供气源18连接，用于例如，通过送气管道16输送氩气(Ar)。送气管道16上装有压力控制阀19和电磁阀20。在压力控制阀19和电磁阀20之间装有压力表21。送气管道16设有一个旁通管道23，它与压力控制量仪24，流量控制阀25和流量计26平行。坩埚12中的熔融金属34借助从供气源18送往坩埚的氩气(Ar)产生的压力，通过喷嘴37喷射到冷却滚35上。腔10的顶壁设有送气管道32。送气管道32装有与供气源31连接的压力控制阀33。供气源31用于例如，向腔10输送氩气(Ar)。
利用该生产装置，可按以下方法生产合金带：在供气源31将不氧化的气体(例如氩气(Ar))送入腔10的同时，使腔10抽真空。熔融的金属34，借助供气源31送入坩埚12的氩气(Ar)的压力，通过喷嘴37喷射至高速转动的冷却滚35的顶部上。熔融的金属34沿着冷却滚35的表面滚动，形成薄带36。
连续地从坩埚12中将熔融的金属34喷射至冷却滚35上，就可连续地生产出长的薄带36。薄带36从冷却滚35拉出，并保持在腔10的保持部分14中。由于腔10充满氩气(Ar)，因此可以防止由于热惯性仍然炽热的薄带36氧化。当在生产出薄带后，将薄带36冷却至接近室温时，将保持部分14从腔10的主体部分13上拆下，取出薄带36。
利用微分扫描测热法(DSC)，在加热速率为40℃/分下，决定宽度为15毫米(mm)，厚度为20微米(μm)的所得出的非晶体合金带的结晶温度。这样，可得到图14中用实线表示的DSC温谱图。结果表明，在40℃/分的加热速率下，这种非晶体合金带的第一结晶温度Tx约为508℃。
比较例1
再生产一种具有Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1成份的非晶合金带作为实施例9中本发明范围以外的一种合金例子。在40℃/分的加热速率下，利用微分扫描测热法(DSC)决定该所得出的非晶合金带的结晶温度。这样，得到图14中用虚线表示的一个DSC温谱图。结果表明，这种非晶合金带的第一结晶温度Tx大约为548℃。
为了制造软磁合金，将实施例9和比较例1中得到的非晶合金带在不同的保持时间t内进行退火处理。利用所得出的软磁合金来评价磁特性，即1千赫(kHz)下的导磁率，矫磁力Hc(Oe)，饱和磁致伸缩λs和晶粒平均尺寸D纳米(nm)。
加热程序如下：在40℃/分的加热速率下，将每一个非晶合金带加热至给定的保持温度Ta，在该保持温度下保持一段给定的时间，然后冷却。保持温度Ta设定为比该合金的第一结晶温度稍微亮一点的温度，即在Fe84Nb3.5Zr3.5B8Cu1(实施例9)中为510℃，而在Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1(比较例1)中为550℃。结果表示在图15至图17中，图中●代表实施例9，○代表比较例1。
图15显示，在实施例9中，在0～20分钟的较短的保持时间内即达到了较高的导磁率，而比较例1的样品且是在保持时间约为30分钟时才达到最大的导磁率，并且在较短的保持时间时，导磁率急剧降低。
图16显示，实施例9和比较例1中的矫磁力基本上不随保持时间变化，并几乎在一个水平线上。在比较例1中，饱和磁致伸缩λs随着保持时间的减小而增大，而实施例9中的样品，在0～20分钟的较短的保持时间内，其饱和磁致伸缩总是比比较例1中的饱和磁致伸缩小些。
图17显示，在实施例9和比较例1中，平均直径D基本上不改变，而实施例9中的样品，其平均直径比比较例1中的平均直径小。
这些结果表明，在0～20分钟的较短的保持时间内，实施例9和比较例1中的样品具有几乎一样的矫磁力，而导磁率和饱和磁致伸缩比比较例1的优越。另外，在实施例9中，晶粒平均尺寸较小使得软磁特性有这样的改善。
在不同的保持温度Ta下，在0分钟的保持时间内，对实施例9中所制造的非晶合金进行退火，测量在1千赫(kHz)下的所得出的软磁合金的导磁率μ’的变化。在40℃/分的加热速率下，将非晶合金带加热至给定的保持温度Ta，然后立即冷却，这样未进行退火。保持温度Ta在480℃～800℃范围内变化。结果表示在图18中。图18表明，在500～700℃的温度下，不要保持时间，这样来进行退火时，实施例9的非晶合金带的导磁率较高。
实施例10
如实施例9中那样，制造一条具有Fe84Nb7B9成份的，根据本发明的非晶合金带。
实施例11
如实施例9中那样，制造一条具有Fe90Zr7B3成份的，根据本发明的非晶合金带。
在不同的保持时间t内，对实施例10和实施例11中制造的非晶合金带进行退火，并评价在1千赫(kHz)下，退火后的第一种软磁合金的导磁率μ’。
退火程序包括在180℃/分的加热速率下，加热至给定的保持温度Ta，保持一段给定的时间，然后冷却。每一个样品的保持温度Ta设置成比该样品的第一结晶温度高，而比第二结晶温度低的温度，即对Fe84Nb7B9(实施例10)为650℃，对Fe90Zr7B8(实施例11)为600℃。结果表示在图19中，图中●表示实施例10，○代表比较例11。图19显示，实施例10中的样品，在1～120分钟，最好是2～30分钟的保持时间内，具有较大的导磁率，而实施例11中的样品，在0～120分钟，最好是2～30分钟内具有较高的导磁率。

Claims (21)

1．一种脉冲变压器磁芯，其特征为它包括一个由厚度为25微米或更小的软磁合金带制成的多个层叠圆环构成的磁芯主体，所述磁芯主体的外径为10毫米或更小，厚度为1.2毫米或更小，当输入0.1伏电压时，在10千赫下的所述磁芯主体的AL值为4.0微亨/牛顿2或更大。
2．如权利要求1所述的脉冲变压器磁芯，其特征为，所述磁芯主体包括一个E-形磁芯和一个I-形磁芯，一个U-形磁芯和一个I-形磁芯或二个U-形磁芯中的任何一种组合方式，所述E-形磁芯，所述I-形磁芯和所述U-形磁芯是分别将由所述软磁合金带制成的E-形薄片，I-形薄片和U-形薄片堆叠构成的，所述磁芯主体的厚度为1.2毫米或更小。
3．如权利要求1所述的脉冲变压器磁芯，其特征为，所述磁芯主体包括将宽度为1.2毫米或更小的软磁合金带卷成盘形而构成的圆环，所述圆环形磁芯主体的外径为10毫米或更小。
4．如权利要求1所述的脉冲变压器磁芯，其特征为，所述圆环以50％或更大的封装率封装在由树脂制成的盖中。
5．如权利要求1所述的脉冲变压器磁芯，其特征为，所述软磁合金带的磁致伸缩的绝对值为1×10-6或更小。
6．如权利要求1所述的脉冲变压器磁芯，其特征为，在-40℃～+100℃的温度范围内，所述脉冲变压器磁芯的AL值对室温下的AL值的偏离量在±20％以内。
7．如权利要求1所述的脉冲变压器磁芯，其特征为，所述磁芯主体用固化前粘度为1帕·秒或更小，可通过固化而胶凝起来的硅酮橡胶浸渍。
8．如权利要求1所述的脉冲变压器磁芯，其特征为，所述磁芯主体用固化前粘度为1.5帕·秒或更小，JIS A硬度为10或更小的硅酮橡胶浸渍，所述硅酮橡胶可起粘接剂作用，用于将所述磁芯主体固定在磁芯壳体上。
9．如权利要求8所述的脉冲变压器磁芯，其特征为，用于将所述磁芯主体固定在所述磁芯壳体上的粘接剂为固化前粘度为2帕·秒或更小，固化后JIS A硬度为25或更小的硅酮橡胶。
10．如权利要求9所述的脉冲变压器磁芯，其特征为，所述粘接剂涂敷在所述磁芯壳体底面的2～4个部分上。
11．如权利要求1所述的脉冲变压器磁芯，其特征为，50％或更多的所述软磁合金基本上由体心立方细晶粒组成，晶粒的平均尺寸为30纳米或更小，所述软磁合金包括铁作为主要成份，至少有一个元素是从由钛，锆，铪，钒，铌，钽，钼和钨与硼组成的元素组中选出的。
12．一种脉冲变压器磁芯，其特征为它包括：一个由卷成圆环形的软磁合金带构成的磁芯主体和具有用于固定所述磁芯主体的开口的磁芯壳体。
13．如权利要求12所述的脉冲变压器磁芯，其特征为，所述磁芯壳体的内壁和外壁的两端具有0.05～0.4毫米的曲率半径。
14．如权利要求12所述的脉冲变压器磁芯，其特征为，所述磁芯主体以50％或更大的封装率封装在所述磁芯壳体中。
15．如权利要求12所述的脉冲变压器磁芯，其特征为，所述磁合金带的磁致伸缩绝对值为1×10-6或更小。
16．如权利要求12所述的脉冲变压器磁芯，其特征为，所述磁芯主体用固化前粘度为1帕·秒或更小，可通过固化胶凝起来的硅酮橡胶浸渍。
17．如权利要求12所述的脉冲变压器磁芯，其特征为，所述磁芯主体用固化前粘度为1.5帕·秒或更小，JIS A硬度为10或更小的硅酮橡胶浸渍，所述硅酮橡胶起粘接剂作用，用于将所述磁芯主体固定在磁芯壳体上。
18．如权利要求12所述的脉冲变压器磁芯，其特征为，所述用于将所述磁芯主体固定在所述磁芯壳体上的粘接剂为固化前粘度为2帕·秒或更小，固化后JIS A硬度为25或更小的硅酮橡胶。
19．如权利要求18所述的脉冲变压器磁芯，其特征为，所述粘接剂涂敷在所述磁芯壳体底面的2～4个部分上。
20．如权利要求12所述的脉冲变压器磁芯，其特征为，所述磁芯壳体的外径为10毫米或更小，内径为3.5毫米或更大，高度为1.3毫米或更小，当输入0.1伏电压时，10千赫下的AL值为6.0微亨/牛顿2或更大。
21．如权利要求12所述的脉冲变压器磁芯，其特征为，50％或更多的所述软磁合金基本上由体心立方细晶粒构成，晶粒平均尺寸为30纳米或更小，所述软磁合金包括铁作为主要成份，至少有一个元素是从由钛，锆，铪，钒，铌，钽，钼和钨与硼组成的元素组中选出的。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110352464A (zh) * 2017-02-22 2019-10-18 日立金属株式会社 磁芯单元、电流互感器和它们的制造方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19907542C2 (de) 1999-02-22 2003-07-31 Vacuumschmelze Gmbh Flacher Magnetkern
DE10024824A1 (de) 2000-05-19 2001-11-29 Vacuumschmelze Gmbh Induktives Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
US6773619B2 (en) 2001-07-17 2004-08-10 Tdk Corporation Magnetic core for transformer, Mn-Zn based ferrite composition and methods of producing the same
DE102005034486A1 (de) 2005-07-20 2007-02-01 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Kerns für Generatoren sowie Generator mit einem derartigen Kern
DE102006028389A1 (de) 2006-06-19 2007-12-27 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Magnetkern und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102007034532A1 (de) 2007-07-24 2009-02-05 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Magnetkern, Verfahren zu seiner Herstellung sowie Fehlerstromschutzschalter
DE102007034925A1 (de) 2007-07-24 2009-01-29 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung von Magnetkernen, Magnetkern und induktives Bauelement mit einem Magnetkern
US8012270B2 (en) 2007-07-27 2011-09-06 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Soft magnetic iron/cobalt/chromium-based alloy and process for manufacturing it
US9057115B2 (en) 2007-07-27 2015-06-16 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Soft magnetic iron-cobalt-based alloy and process for manufacturing it
CN106653322B (zh) * 2016-11-20 2018-06-22 江苏阜宁金宁三环富士电气有限公司 一种通用电感
CN106653323B (zh) * 2016-11-20 2018-10-02 江苏阜宁金宁三环富士电气有限公司 一种通用规格电感
CN106683825B (zh) * 2016-11-20 2018-10-02 江苏阜宁金宁三环富士电气有限公司 一种工标电感试件

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58148419A (ja) * 1982-02-27 1983-09-03 Matsushita Electric Works Ltd 非晶質コアの製造方法
JPH0319307A (ja) * 1989-06-16 1991-01-28 Hitachi Ferrite Ltd 磁心
US5074932A (en) * 1989-04-08 1991-12-24 Vacuumschmelze Gmbh Fine-crystalline iron-based alloy core for an interface transformer

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4881989A (en) * 1986-12-15 1989-11-21 Hitachi Metals, Ltd. Fe-base soft magnetic alloy and method of producing same
FR2674674B1 (fr) * 1991-03-27 1993-10-22 Merlin Gerin Transformateur homopolaire a circuit magnetique insensible a des contraintes mecaniques, et procede de fabrication.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58148419A (ja) * 1982-02-27 1983-09-03 Matsushita Electric Works Ltd 非晶質コアの製造方法
US5074932A (en) * 1989-04-08 1991-12-24 Vacuumschmelze Gmbh Fine-crystalline iron-based alloy core for an interface transformer
JPH0319307A (ja) * 1989-06-16 1991-01-28 Hitachi Ferrite Ltd 磁心

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110352464A (zh) * 2017-02-22 2019-10-18 日立金属株式会社 磁芯单元、电流互感器和它们的制造方法
CN110352464B (zh) * 2017-02-22 2021-02-19 日立金属株式会社 磁芯单元、电流互感器和它们的制造方法

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DE69714103T2 (de) 2003-03-27

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