JP2004514282A - 新しい構造形態を有するフェライトコア - Google Patents

Abstract

特にトランスに適した改良されたフェライトコアが提案されており、このフェライトコアは、楕円形の横断面を有する中央膨らみ部を形成するために、Ｅコアから導き出される形態で提案されており、この場合中央膨らみ部の長手軸線は、取付面に対して平行に向けられており、楕円形の横断面の長軸は、取付面に対して垂直に位置している。コアは、長手軸線を含みかつ取付面に対して垂直に位置する対称面に関して対称的に形成されていて、特に少ないひずみで形成されている。

Description

【０００１】
フェライトコアは、多種多様の新たな形式で通信およびデータテクニックにおいて使用される。データ通信標準たとえばｘＤＳＬまたはＩＳＤＮのためには、特殊材料−コア−コンビネーションが必要である。なぜならばフェライトコアを備えた構成素子の特性は、フェライトコアの材料にもコア形態にも影響されるからである。
【０００２】
フェライトコアの使用例として、インピーダンス整合のための広帯域変成器、通話チャンネル−データチャンネルの分離のためのスプリッタ（ＰＯＴＳ）、またはデジタル通信ネットワークにおける信号−パルス変成器が存在しており、このようなものでは、デジタルまたはアナログ信号が僅かなひずみで伝送される。通信の最新の端末機器では、必要な構成素子の数は大幅に増加している。同時に端末機器のサイズおよび重量をさらに低減し、ひいては操作性を改善するために、構成群およびモジュールをより一層小さくする努力が成されている。これに応じて構成群およびモジュールの有する、構成素子の充填密度は増え続けている。追加的に支台たとえばボードに対してよりわずかな組付面積しか必要としないような構成素子を選択することによって、充填密度を高める努力が成されている。あらゆる構成素子寸法の低減にもかかわらず、構成素子の能力および特性が損なわれないようにするのが所望されている。
【０００３】
ｘＤＳＬトランスのための標準構造形態は、現在ではＥＰ１３フェライトコアである。このフェライトコアは、ひずみの僅かな伝送に関して良好な特性を有しており、特にＥＰ１３コアは、有利なＣｏｒｅ　Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ　Ｆａｃｔｏｒを有している。このＥＰ１３コアは、ひずみ特性およびひずみ率の判断に関して適したサイズを成している。フェライトコアの所要面積を低減するために、ＥＰ１３コアよりも小さなコア、特にＥＰ１０コアおよびＥＰ７コアのような標準構造形態が考慮される。しかしながらサイズが小さくなるにつれ、コアはより小さな中央膨らみ部を有しており、構成素子のためのこの小さな中央膨らみ部によって、著しく高いＣｏｒｅ　Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ　Ｆａｃｔｏｒが生じ、ひいては構成素子のパフォーマンスおよびデータ伝送のための適合性が低減される。
【０００４】
したがって本発明の課題は、組付面積が低減されても十分に良好なひずみ特性を有し、かつ標準構造形態で同じサイズのコアに対して改善されたＣｏｒｅ　Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ　Ｆａｃｔｏｒを有するフェライトコアのための新たな構造形態を提供することである。
【０００５】
この課題は、請求項１の特徴部に記載した構成手段を有するフェライトコアによって解決される。本発明の有利な実施形態および使用法は、請求項２以下に記載されている。
【０００６】
本発明のフェライトコアは、その構造形態で、たとえば標準構造形態ＥＰに近いものであり、要するに組付面／取付面に対して垂直でかつ長手軸線に対して垂直に延びる合わせ面を備えた２つのコア半部から成っている。本発明のフェライトコアは、ＥＰコアと同様に、Ｅコアとシェルコア（Ｓｃｈａｌｅｎｋｅｒｎ）との間の中間形態を成している。このフェライトコアは、取付面に対して平行でかつ長手軸線に対して平行に中央膨らみ部を備えており、２つの側方部分が中央膨らみ部の両側で並んで延びている。中央膨らみ部の長手軸線に対して横向きに配置された端部片は、中央膨らみ部の下縁と側方部分の下縁とが取付平面に対して平行に位置する一平面上に配置されるように、中央膨らみ部と側方部分とを結合する。コアは、取付面に対して垂直に位置しかつ長手軸線を有する対称面を備えている。公知のＥＰコアとの違いによれば、本発明のフェライトコアは、楕円形の横断面を有する中央膨らみ部を備えており、この中央膨らみ部の長い方の延伸部（長軸）は、取付面に対して垂直に位置する。
【０００７】
本発明の有利な実施形態によれば、側方部分の内向きの面が、ほぼ一定の間隔で、中央膨らみ部の楕円形の横断面に追従して延びていて、かつコイル体を収容するための中空室を形成している。
【０００８】
本発明のフェライトコアは、同じ取付面積を有する比較可能な標準構造形態と比べて、改善されたパフォーマンスを有している。これの意味するところによれば、本発明のフェライトコアは、ほぼ同じ特性では、ごく僅かな損失で、より大きな組付面積を有するフェライトコアを代用し得る。本発明のフェライトコアによって、より高い充填密度を許容する構成素子を生産することができる。
【０００９】
本発明のフェライトコアは、その外寸で、標準ＥＰコアと同様に形成することができ、かつ取付面に対して平行な矩形の基準面を有している。少なくとも１つの巻線を備えたコイル体を収容するために役立つ、中央膨らみ部と側方部分との間の中空室は、側方部分によって部分的にカバーされている。したがって側方部分は、取付面に沿って中央膨らみ部よりも大きな高さを有している。有利には、側方部分によって形成される中空室は、上向きには完全には閉鎖されておらず、かつ下向きには取付面に向かって最大開口を備えており、この最大開口は中空室の最大径に相当するものである。
【００１０】
本発明のフェライトコアでは、中央膨らみ部の横断面が幅寸法よりも大きな高さ寸法を有していると有利である。有利には、取付面に対して垂直に向けられた、楕円形の横断面の長軸が、取付面に対して平行の短軸の少なくとも１．２倍に相当する。本発明のフェライトコアは、横断面でファクタ５まで異なるような主軸もしくは直径を有する中央膨らみ部を備えることができる。
【００１１】
本発明のフェライトコアは、閉鎖した磁気回路を有しており、かつコイル体もしくは巻線の取付を簡単にするために２分割されているか、もしくは２つのコア半部から形成されており、これらの２つのコア半部は、合わせ面に沿って組み合わせられて全体コアを形成する。この場合完全なフェライトコアは、有利には鏡像的な２つの半部から成っており、これらの半部の対称面は、取付面に対して垂直でかつ長手軸線に対して垂直に位置している。中央膨らみ部と側方部分とが完全に１つのコア半部に所属するようにフェライトコアを分割することもでき、これに対して第２の「コア半部」は、別の端部片から成っており、この端部片は中央膨らみ部の自由端部と側方部分の自由端部とを互いに結合する。さらに本発明のフェライトコアの合わせ面を長手軸線に対して横向きの任意の位置で設けることもでき、この場合それぞれ異なる大きさのコア半部が生じる。
【００１２】
本発明のフェライトコアからトランスを製作するためには、中央膨らみ部に沿って、有利には２つの巻線を備えたコイル体が移動され、磁気回路が両方のコア半部の接合によって閉鎖される。追加的にコイル体は、取付兼接触ピンを備えており、これらのピンは、プリント基板またはモジュール基板に対して巻線端部を接続するため、かつプリント基板またはモジュール基板に対する電気的なコンタクトを形成するために使用することができる。保持部分たとえば湾曲部材、クリップまたはカバーキャップは、コア半部の共通保持を保証する。
【００１３】
コアは、中央膨らみ部に、空隙を有して設けることも、空隙なしに設けることもでき、かつ様々なフェライト材料から製作することができる。信号伝送のために、ＥＰＣＯＳデータブックから公知のフェライト材料Ｔ３８、Ｔ４２、Ｎ２６およびＴ５５が特に有利である。
【００１４】
本発明のフェライトコアの使用は、信号伝送に制限されるものではない。このフェライトコアは、出力変成器としても使用することができ、改善された、もしくはより小さな取付面積で良好なパフォーマンスを有している点で優れている。
【００１５】
以下に本発明の実施例を、図面を用いて具体的に説明する。
【００１６】
図１には、本発明のフェライトコアが示されており、中央膨らみ部ＭＢおよび２つの側方部分が、長手軸線Ｌに対して平行に向けられている。長手軸線に対して横向きに端部片ＥＳが配置されており、この端部片ＥＳは側方部分Ｓ，Ｓ′と中央膨らみ部ＭＢとを結合している。コア全体は、対称面ＳＥに関して鏡面対称的（ｓｐｉｅｇｅｌｓｙｍｍｅｔｒｉｓｃｈ）に形成されており、この対称面ＳＥは中央膨らみ部の中央を通って延びていて、かつ長手軸線Ｌを有していて、しかも取付平面に対して横向きに位置している。側方部分Ｓ，Ｓ′の下縁および中央膨らみ部ＭＢの下縁は、取付平面ＢＥに対して平行な一平面上に位置する。中央膨らみ部ＭＢは、楕円形の横断面を有しており、その楕円の長い方の延伸部（長軸）は、取付平面ＢＥに対して垂直に向けられている。側方部分Ｓの高さ（長さ）と、中央膨らみ部ＭＢの高さ（長さ）とは、図示の実施例では同じに選択されているが、本発明のコアの前提条件を成すものではない。
【００１７】
図２には、本発明のフェライトコアの別の実施例が、長手軸線Ｌに対する横方向の断面図で概略的に示されている。図２に示した実施例では、側方部分Ｓ，Ｓ′の高さＨＫは、中央膨らみ部の高さＨＢよりも大きくなっている。図１に示した比較的簡単な実施例と比較して、ここでは側方部分Ｓ，Ｓ′の、中央膨らみ部に向いた側面ＳＦが丸み付けされていて、これに応じて拡張された曲率半径で中央膨らみ部ＭＢの曲率に追従して延びている。したがって側方部分Ｓ，Ｓ′は、中空室を形成しており、その内面は、中央膨らみ部の表面に追従して延びており、したがってほぼ楕円形に形成されている。半分の楕円形の横断面を有する、側方部分によって形成された中空室は、図２のａでは完全には閉鎖されておらず、取付平面ＢＥに向かって最大開口を有している。ＢＢに対するＨＢの比、つまり中央膨らみ部の幅に対する中央膨らみ部の高さの比は、本発明のフェライトコアでは、１．２から４までの間である。
【００１８】
図２のｂには、図２のａよりも高い幅ＢＢに対する高さＨＢの比を有するフェライトコアが、概略的な横断面図で示されている。さらに両方の側方部分は、上向きに拡張されているので、側方部分から中央膨らみ部を越えて形成された中空室は上向きに閉鎖されている。
【００１９】
図３には、本発明のフェライトコアが平面図で示されている。完全なフェライトコアは、閉鎖した磁気回路を有しており、このためには本発明による２つのコア半部が必要である。図３には、同一の２つのコア半部が、合わせ面ＴＦに沿って、完全なコアを成すように組み合わせられており、それも完全なコアが既に述べた対称面ＳＥの他に、長手軸線Ｌに沿って、合わせ面ＴＦに対して平行の別の対称面を有するように組み合わせられている。この平面図に示したコアは、図２のａに示したコアに相当しており、ここでは中央膨らみ部ＭＢの幅（一点鎖線で示した）は、両方の側方部分Ｓ，Ｓ′の、上向きの開口よりも大きくなっている。両方のコア半部の、図示の対称的な分割の他に、磁束を、図示のコア半部の内側で、同一の前記コア半部とは別の第２のコア半部によってではなく、適当な別の端部片ＥＳによって閉鎖することもできる。もちろん別のあらゆる非対称的な分割も考えられ、この場合両方の「コア半部」が、それぞれ異なる長さの側方部分Ｓおよび中央膨らみ部ＭＢを備えている。しかしながら対称にするという理由から、図３に示した対称的な分割は有利である。
【００２０】
図４には、適当なコアが立体図で概略的に示されている。フェライトコアとは別個に、コイル体ＳＫが示されており、このコイル体ＳＫは中央膨らみ部に沿って移動され、かつ巻線を受容するのに用いられる。このためにコイル体ＳＫは、中央膨らみ部の横断面に相当する開口ＯＦを備えている。下位端部片でコイル体はフランジＦを備えており、フランジＦに接続ピンＡＳが取り付けられている。接続ピンＡＳは、コイル体ＳＫに配置された巻線の接続のために役立ち、かつコイル体と巻線とフェライトコアとから成る全体装置、たとえばトランスの取り付けに役立つ。
【００２１】
以下に、本発明の図４に基づいて形成されたフェライトコアのひずみ特性を評価するために、幾何学的なＣｏｒｅ　Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ　Ｆａｃｔｏｒ（コアひずみ率）を求め、これに対応する公知の標準構造形態ＥＰ１０およびＥＰ１３の値と比較する。本発明による楕円形の中央膨らみ部を備えた、標準構造形態ＥＰ１０の外寸を有するフェライトコアが製作される。表には、本発明によるＥＰＸ１０と呼ばれるフェライトコアの特性値が、比較可能な標準構造形態ＥＰ１０の値ならびに次ぎに大きな標準構造形態ＥＰ１３の値と対比されている。
【００２２】
【表１】

【００２３】
この表において、ａおよびｂはフェライトコアの外側で測定された幅および高さ、ｈ１は長さ、Ｖ_{ＥＩＮＢＡＵ}は体積、ｌ_ｅはフェライトコアの実行磁路長、Ａ_ｅはフェライトコアの実行磁気横断面積、ｌ_ｎはコイル体の中央の巻線長さ、そしてＡ_ｎはコイル体の巻線横断面積を意味している。Ｃｏｒｅ　Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ　Ｆａｃｔｏｒ　ＣＤＦは、たとえばＭＭＰＡ　Ｕｓｅｒ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｃｈｉｃａｇｏ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ　１９９７で紹介された方法で、
【００２４】
【数１】

【００２５】
に基づいて計算される。
【００２６】
この表によれば、本発明のＥＰＸ１０コアは、ＥＰ１０コアと同様の外寸で、しかも大幅に改善された磁気特性、特に０，５０６から０，３３３に大幅に改善されたＣｏｒｅ　Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ　Ｆａｃｔｏｒを示している。ＥＰＸ１０コアの低いＣＤＦは、次ぎに大きな標準構造形態ＥＰ１３コアの近くに位置している。このことによって、本発明によって、磁気的な値が同じ場合、構造形態、および特に必要な組付面積を低減することができるか、もしくは構造サイズが同じで、特に組付面積が同じ場合、フェライトコアの磁気的な値を大幅に改善することができる、ということが明らかである。このことによって、本発明のフェライトコアもしくはこのフェライトコアに基づいて製作される構成素子たとえばトランスを備えた、モジュールおよびプリント基板に関する高い集積密度が得られる。
【００２７】
本発明は、代表的な幾つかの実施例を示したに過ぎないが、本発明の思想から外れることなしに、コアの形態をさらに別の形式で形成することも本発明の範疇である。特にフェライトコアの外側形態、つまり側方部分の形態は制限されていない。図示の立体の外側形態は有利であり、所与の体積では、最良の磁気特性を有するフェライトコアが生じる。本発明のフェライトコアの立体的な外寸は、組込に際してスペース的な最適化に関しても有利である。なぜならば立体的な外寸はコンパクトな構造形態を意味するからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明のフェライトコアを概略的に示す立体図である。
【図２】
本発明のフェライトコアを概略的に示す横断面図である。
【図３】
本発明のフェライトコアを上方からみて示す平面図である。
【図４】
コイル体を備えた、本発明のフェライトコアを示す図である。
【符号の説明】
ＭＢ　中央膨らみ部、　Ｌ　長手軸線、　Ｓ，Ｓ′　側方部分、　ＳＥ　対称面、　ＥＳ　端部片、　ＢＥ　取付平面、　ＨＫ　側方部分の高さ、　ＨＢ　中央膨らみ部の高さ、　ＳＦ　側面、　ＢＢ　幅、　ＳＫ　コイル体、　ＯＦ　開口、　ＡＳ　接続ピン、　ＴＦ　合わせ面、　Ｆ　フランジ

Claims (11)

1. トランスのためのフェライトコアにおいて、
   ２つの側方部分（Ｓ，Ｓ′）が、対称的に両側で中央膨らみ部（ＭＢ）に並んで延びており、前記側方部分（Ｓ，Ｓ′）が、空隙の存在しないフェライトコアでは中央膨らみ部（ＭＢ）と同じ長さを有していて、かつ空隙の存在するフェライトコアでは空隙幅の分だけ中央膨らみ部（ＭＢ）とは異なる長さを有しており、前記側方部分（Ｓ，Ｓ′）が、それぞれ一定の横断面でフェライトコア（ＦＫ）の長手軸線（Ｌ）に沿って延びており、中央膨らみ部の下縁と側方部分の下縁とが取付平面（ＢＥ）に対して平行な一平面上に位置するように、前記長手軸線に対して横向きに配置された端部片（ＥＳ）が、中央膨らみ部と側方部分とを結合しており、該中央膨らみ部が、角または角隅部のない楕円形の横断面を有しており、該中央膨らみ部が、取付平面に対して垂直の長い方の延伸部分を有しており、コアが、前記長手軸線を含みかつ取付平面に対して垂直に延びる対称面（ＳＥ）に関して対称的に形成されていることを特徴とする、フェライトコア。
2. 側方部分（Ｓ，Ｓ′）の内向きの面（ＳＦ）が、ほぼ一定の間隔で、中央膨らみ部（ＭＢ）の楕円形の横断面に追従して延びていて、かつコイル体（ＳＫ）を収容するための中空室を形成している、請求項１記載のフェライトコア。
3. 側方部分（Ｓ，Ｓ′）が、取付平面（ＢＥ）に沿って、中央膨らみ部（ＭＢ）よりも大きな高さを有している、請求項１または２記載のフェライトコア。
4. コイル体（ＳＫ）を収容するための、側方部分（Ｓ，Ｓ′）によって形成された中空室が、下向きに取付平面（ＢＥ）に向かって最大開口を有していて、上向きにほとんどまたは完全に閉鎖されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のフェライトコア。
5. 当該フェライトコアが、ＥＰコアとして、取付平面（ＢＥ）に対して平行な矩形の周囲と立体的な外寸とを有して形成されている、請求項１記載のフェライトコア。
6. 中央膨らみ部（ＭＢ）における楕円の横断面の長軸が、短軸の約１．２から５．０倍までの寸法を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載のフェライトコア。
7. 当該フェライトコアが、取付平面に対して垂直で、かつ長手軸線に対して垂直に位置する対称面に関して対称的に形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のフェライトコア。
8. 請求項１から７までのいずれか１項記載のフェライトコアを備えたトランスにおいて、
   コアにおける磁気回路が、同形または類似の形態で形成された２つのコア半部によってか、またはコア半部と該コア半部とは別の端部片とによって閉鎖されており、中央膨らみ部に沿って、少なくとも１つの巻線を備えたコイル体（ＳＫ）が配置されていることを特徴とする、トランス。
9. 信号伝送のためのトランスに使用する、請求項１から７までのいずれか１項記載のフェライトコアの使用法。
10. インピーダンス整合およびアイソレーションを目的とするトランスとしてｘＤＳＬのために使用する、請求項１から７までのいずれか１項記載のフェライトコアの使用法。
11. 従来のＥＰ１３コアの代わりにＥＰ１０コアの外寸を有して使用する、請求項１から７までのいずれか１項記載のフェライトコアの使用法。