JP2866793B2

JP2866793B2 - Ｉｓｄｎ用パルストランス

Info

Publication number: JP2866793B2
Application number: JP5351953A
Authority: JP
Inventors: 亨伊藤; 裕彦三木
Original assignee: Hitachi Ferrite Electronics Ltd
Current assignee: Hitachi Ferrite Electronics Ltd
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1999-03-08
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: JPH07201588A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＩＳＤＮ用パルストラ
ンスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＩＳＤＮ用パルストランスは、２０ｋＨ
ｚで２０ｍＨ以上の高いインダクタンスを保証し、尚か
つ低容量、低リーケージインダクタンスを実現しなけれ
ばならない。従来は、ポット型，ＥＩ型，ＥＥ型等のフ
ェライト磁心に巻線付きのボビンを組合わせて構成す
る。または、リング状のフェライト磁心に巻線を施して
構成する。或いは、Ｃｏ基アモルファスを巻回してなる
巻磁心に、絶縁ケースを取り付けた後、或いはエポキシ
コーティングを施した後、巻線を取付けて構成してい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年のＩＳＤＮ用パル
ストランスは、ＩＣカード内に収納するため、最低高さ
５ｍｍ以下、現実的には高さ３．６ｍｍ又は２．８ｍｍ
以下等の極薄の寸法が要求されるようになっている。ま
た、カード寸法も５４×８５．６ｍｍと限定され、この
面積内に、ドライブ用、レシーブ用の２個のトランスを
実装することが必要とされる。このＩＣカード内に収納
可能なＩＳＤＮ用パルストランスを構成しようとした場
合、従来のポット型，ＥＩ型，ＥＥ型等のフェライト磁
心では、透磁率がせいぜい８０００〜１００００であ
り、要求寸法で高いインダクタンスを得るためには膨大
な巻数を必要とし、結果として漏れインダクタンスの増
加、或いは容量の増加をきたすため、要求特性を満足さ
せることは非常に困難であり、現実的でない。また、リ
ング状フェライト磁心を用いた場合では、最高で透磁率
１５０００程度を得ることができるがやはり大きな巻数
が必要となる。仮に試算すると、μｉ＝１５０００でＯ
Ｒ１１―３―４Ｈのリング状フェライト磁心を用いたと
き、０．０５φの線材で最低４９ターンとなり、現実的
な仕様ではない。この試算は、μｉ＝１５０００ＭＩ
Ｎ．で試算したものであり、特性バラツキ、温度特性等
を考慮すると更に厳しい仕様となる。更に、リング状フ
ェライト磁心において巻数が多くなるということは、次
のような問題点を生じる。１）作業が困難、コスト上昇。２）層間絶縁不良の発生率が高くなる。３）巻線が１層で済めばコイル高さへの影響は少ない
が、２層、３層となった場合、コイル高さへの影響が大
きく生産バラツキが大きくなる。４）巻線容量の増加。５）漏れインダクタンスの増加。一方、Ｃｏ基アモルファス巻磁心では透磁率１００００
０といった非常に高い値を得ることができるが次のよう
な難点がある。１）一般的な薄型のリング状巻磁心は、磁心高さ３ｍｍ
程度であり、これより幅の狭い形状を製造することはリ
ボン製造、コア巻取り共に困難でありコスト上昇をまね
く。２）幅３ｍｍのリボンを巻取る際、リボンずれを生じる
ため磁心高さは最大３．５ｍｍ程度までバラついてしま
う。更に、リング状磁心に１層で巻線を行なった場合、巻枠
中心部に不要な空間が出来てしまうため、コイルの小型
化を阻害することになる。従って、従来のＣｏ基アモル
ファス巻磁心でも、要求特性及び要求寸法を満足させる
ことは極めて困難であった。また、近年では、漏れイン
ダクタンスの低減には限界があるとして、漏れインダク
タンスの対策回路等も考案されており、これが要求特性
を煩雑なものとしている。この回路は、伝送パルスのア
ンダーシュートを検出することにより回路の動作を判別
するものであり、漏れインダクタンスが少ない場合正常
に動作しない。このため、この回路を使用する場合、本
来の要求とは逆に漏れインダクタンスをある程度大きく
することが要求される。一般的に、トランスの漏れイン
ダクタンスは巻線を粗巻きにする、１次２次を分離して
巻線することにより増加することが出来る。しかし、粗
巻きにするのでは漏れインダクタンスの値がコントロー
ル出来ず品質を悪化させてしまう。一方、１次２次を分
離して巻線すると巻線を２回に分けて行う必要が有りコ
スト上昇につながる。上記の様な問題が生じ、従来では
高さ寸法、要求特性をともに満足することは現実的に不
可能であった。本発明は、上記のことを鑑みて、高さ寸
法、要求特性をともに満足し、生産容易なＩＳＤＮ用パ
ルストランスを提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するべ
く研究を行なった結果、以下の構成にて高さ寸法及び要
求特性ともに満足させることができることを見出したも
のである。本発明は、最大厚み１５μｍ以下のＦｅ基超
微結晶軟磁性合金を巻回して成るパイプ状の磁心を２本
並列に配列し、相対する側面を中心にして２つの貫通孔
を通るバイファイラ巻線を施して構成されるＩＳＤＮ用
パルストランスである。また、前記バイファイラ巻線
は、最低３本の平行線を使用し、このうち最低２本を巻
き始め端と巻き終り端を接続して一つのコイルとし、
１：２の巻数比のトランスを構成するものである。ま
た、前記バイファイラ巻線の少なくとも１本に着色する
ものである。また、前記バイファイラ巻線の１次コイル
及び２次コイルの巻数を整数回とし、漏れインダクタン
スを低減させたものである。また、前記バイファイラ巻
線のうち最低１個のコイルの巻数を整数回＋０．５回と
し、漏れインダクタンスを増加させ、漏れインダクタン
ス対策回路と共に使用されるものである。また本発明で
は、μｅ＝３００００以上の材質を用いることが望まし
い。このＦｅ基超微結晶軟磁性合金材の場合、保護、絶
縁処理を行なう必要が有るためコーティング或いはケー
ス封入などを行なうことが良い。また、巻数は整数回と
することにより漏れインダクタンスを低減する。また、
漏れインダクタンス対策回路を前提とした場合、最低１
個のコイルの巻数を整数回＋０．５回とすることにより
漏れインダクタンスを増加させる。

【０００５】

【作用】本発明によれば、パイプ状の磁心としており、
このパイプ状磁心により、磁心の外径を大きくすること
無く、高いＡＬ値を得ることができ、巻数を低減するこ
とができる。また、２つの磁心の相対する側面を中心に
して２つの貫通孔を通るバイファイラ巻線を施すため、
巻線がコア外径に出ることが無く、巻線厚み分の高さ寸
法を低減できる。磁心寸法としては、外径４ｍｍ以下、
コア長さ３０ｍｍ以下であることが好ましく、これによ
り特性を十分に満足し、実装可能なパルストランスが得
られる。更に好ましくは、外径２．４〜２．０ｍｍ、内
径１．３〜１．７ｍｍ、長さ１０〜３０ｍｍとした場合
であり、高さ２．８ｍｍＭＡＸ．を満足し、特性も十分
なパルストランスが得られ最適である。上記寸法は、Ｆ
ｅ基超微結晶軟磁性合金材料を用いた場合でありフェラ
イトコアを用いて特性，寸法を満足することは困難であ
る。その理由は、フェライトではμ＝１５０００程度し
か得られず、本発明に対し巻数が１．４倍程度必要とな
りコアを大きくしなければ特性を満足しない。コーティ
ング、ケース封入は云うまでもなくコアの絶縁、保護及
びコイル―コイル間の絶縁を行なうものである。漏れイ
ンダクタンスの低減にコイルの巻数を整数回とすること
は次の様な効果を得ることを目的としたものである。本
発明の構成は、パイプ状の磁心を２本配列し、相対する
側面を中心にバイファイラ巻線を施すと云うものである
が、バイファイラ巻線は、漏れインダクタンスを低減す
るための構成である。しかし、コイルの巻始め端、巻き
終わり端が磁心の長手方向両端となる構成では、０．５
ターンという巻数が存在し、空心コイルを生じ漏れイン
ダクタンスが増加してしまう。従って、巻数を整数回す
るために、コイルの巻始め端、巻き終わり端が一方端に
集中し、空心コイルが出来ないように構成することによ
り、漏れインダクタンスを低減できる。一方、特定の回
路を前提とした場合、漏れインダクタンスを増加させる
必要が生じることは前述の通りである。そうしたケース
では、整数巻数＋０．５ターンといった巻数を採用しす
ることにより、要求を満たすことが出来る。またＦｅ基
超微結晶軟磁性合金のリボン厚さを１５μｍ以下に限定
した理由は、巻磁心を作製時の作業性、歩留りを考慮し
たものである。つまり、一般的なアモルファスリボン
は、厚さが１７〜２５μｍであるが、リボンの厚さが厚
ければそれだけ磁心の内径を小さく巻き取ることが困難
となる。この巻き取りが困難となる最大の問題点とし
て、リボンの破断が挙げられる。このリボン厚さとリボ
ンの破断の実験結果を表１に示す。この表１のリボン厚
みは、各リボンの最小厚みと最大厚みであり、破断回数
は、内径１．５ｍｍに１００回巻いたときの破断回数で
ある。この表１からわかるとおり、最大厚み１５μｍ以
下とすることにより、破断が少なく、作業性及び歩留り
が良い。

【０００６】

【表１】

【０００７】

【実施例】

実施例１Ｆｅ基超微細結晶材（日立金属（株）製ＦＴ―３材）の
リボン（厚さ１５μｍ、幅１５ｍｍ）を用いて、外径
２．２ｍｍ、内径１．５ｍｍ、長さ１５ｍｍの巻磁心を
作成し、５７０℃窒素雰囲気中で１時間熱処理を施し
た。このパイプ状磁心の特性を測定したところ、μｅ＝
３００００、ＡＬ値３４μＨ／Ｎ＾２であった。このパ
イプ状磁心に厚さ８０μｍのパリレンコーティングを施
し、０．０６φの線材を用い６本の平行線を９ターン巻
線し、１次１８ターン、２次３６ターンのパルストラン
スとした。このとき、６本の平行線のうち、２本を直列
に接続して１８ターンとし、４本を直列に接続し３６タ
ーンとした。この実施例の斜視図を図１に示す。図１に
おいて、１は磁心であり、２は巻線であり、３は線材で
ある。この磁心の配設されるケースの正面図を図２に、
裏面図を図３に示す。このケース１１は、パイプ状の磁
心１（図中破線で示す）が挿入される貫通孔１２を有
し、その貫通孔１２の軸線と並行な側面側には、複数の
配線用端子１３が凹部１５内から突出して設けられてお
り、また貫通孔１２の設けられている部分と配線用端子
が設けられている部分との間には、リード線を通すため
の配線用溝１４が形成されている。このケース１１の貫
通孔１２内に、パイプ状の磁心１が配設されてＩＳＤＮ
用パルストランスを構成した。この特性は、上記の通り
である。本実施例では、説明の都合上巻線状態とケース
とを別に説明したが、本実施例では、上記ケース１１
に、上記のパイプ状磁心１を挿入し、その後上記の巻線
を施して、巻線のリード線（上記線材３）をケース１１
の配線用端子１３に接続して上記のパルストランスを構
成したものである。またこの配線用端子１３を利用して
平行線の直列接続を行った。この実施例の２０ｋＨｚに
おけるインダクタンスを測定したところ、２２．１ｍＨ
と充分なインダクタンスが得られた。

【０００８】実施例２実施例１と同様に、ＦＴ―３材のリボン（厚さ１２μ
ｍ、幅１５ｍｍ）を用いて、外径２．２ｍｍ、内径１．
５ｍｍ、長さ１５ｍｍの巻磁心を作成し、５７０℃窒素
雰囲気中で１時間熱処理を施した。このパイプ状磁心の
特性を測定したところ、μｅ＝４５０００、ＡＬ値５
１．１μＨ／Ｎ＾２であった。この磁心に厚さ８０μｍ
のパリレンコーティングを施し、０．０６φの線材を用
い６本の平行線を８ターン巻線し、１次１６ターン、２
次３２ターンのパルストランスとした。この実施例の２
０ｋＨｚにおけるインダクタンスを測定したところ、２
６．２ｍＨと充分なインダクタンスが得られた。このパ
ルストランスを構成するケースの正面図を図４に、裏面
図を図５に示す。このケース２１は、上記のパイプ状の
磁心２６（図中破線で示す）が挿入される貫通孔２２を
有し、そのの軸線と並行な側面側には、複数の配線用端
子２３が凹部２５内から突出して設けられており、また
貫通孔２２の設けられている部分と配線用端子２３が設
けられている部分との間には、リード線を通すための配
線用溝２４が形成されている。この貫通孔２２は、２個
のパイプ状の磁心２６が隣接して挿入可能な形状に形成
され、これが２つａ，ｂ形成されている。このａ，ｂそ
れぞれに、図１に示したような構造である上記パルスト
ランスを構成し、ａをドライブ用とし、ｂをレシーブ用
としてＩＳＤＮ用パルストランスを構成した。本実施例
では、説明の都合上巻線状態とケースとを別に説明した
が、本実施例では、上記ケース２１に、上記のパイプ状
磁心２６を挿入し、その後上記の巻線を施して、巻線の
リード線をケース２１の配線用端子２３に接続して上記
のパルストランスを構成したものである。

【０００９】比較例１Ｆｅ基超微細結晶材ＦＴ―３材のリボン（厚さ１７μ
ｍ、幅１．５ｍｍ）を用いて、外径１０ｍｍ、内径４ｍ
ｍ、高さ１．５ｍｍの巻磁心を作成し、５７０℃窒素雰
囲気中で１時間熱処理を施した。この磁心の特性を測定
したところ、μｅ＝５００００、ＡＬ値１２．８μＨ／
Ｎ＾２であった。この磁心を所定ケースに収納し、０．
０６φの線材を用い６本の平行線を２１ターン巻線し、
１次４２ターン、２次８４ターンのパルストランスとし
た。この比較例の斜視図を図６に示す。図６において、
６１が磁心であり、６２が巻線であり、６３が線材であ
る。この比較例の２０ｋＨｚにおけるインダクタンスを
測定したところ、２２．７ｍＨと充分なインダクタンス
が得られた。

【００１０】比較例２Ｍｎ―Ｚｎ系高透磁率材（日立フェライト（株）製ＧＰ
―１１材）を用いて、外径２．２ｍｍ、内径１．５ｍ
ｍ、長さ１５ｍｍのパイプ状の磁心を作成した。この磁
心の特性を測定したところμｅ＝１００００、ＡＬ値１
１．４μＨ／Ｎ＾２であった。この磁心に厚さ８０μｍ
のパリレンコーティングを施し、所定のボビンに挿入し
た後０．０６φの線材を用い６本の平行線を巻線可能な
だけ巻き線したところ１０ターンであった。これを１次
２０ターン２次４０ターンのトランスとした。このトラ
ンスの２０ｋＨｚにおけるインダクタンスを測定したと
ころ、９．１ｍＨと不充分なインダクタンスしか得られ
なかった。以上の実施例、比較例の高さ寸法、インダク
タンス、コイル巻数を表２に示す。

【００１１】

【表２】

【００１２】表２から、実施例では、高さ２．８ｍｍを
超えず、インダクタンスも満足し巻数も少なく実現でき
ているが、比較例１では高さは２．８ｍｍ以下でインダ
クタンスも満足しているが巻数は実施例１の１８ター
ン：３６ターンに比較し４２ターン：８４ターンと著し
く多く作業性が悪いことは明らかである。またフェライ
トを使用した比較例２では、必要な特性が得られなかっ
た。表３は、実施例１のコアを使用し、１次コイル巻数
を１８ターンとした時と１８．５ターンとした時の漏れ
インダクタンスを示したものである。この１８．５ター
ンについては、１本の線材について半ターン分伸ばし、
対向するもう一方の端面から引き出して構成した。この
表３からこの方法が漏れインダクタンスのコントロール
に有効であることが判る。

【００１３】

【表３】

【００１４】また上記実施例では、１次コイルを構成す
る線材を予め着色しておき、巻線作業、端子絡げ作業に
おいて、判別及び作業を容易にすることができた。ま
た、上記実施例では、パイプ状磁心の絶縁にコーティン
グを施したが、薄型化を達成するためにもコーティング
厚さは１５０μｍ以下であることが望ましい。また絶縁
手段としては、コーティングに限られるものではなく、
ケースを用いても良い。この場合、ケースの厚さは、
０．１５ｍｍ以下にすることが望ましい。

【００１５】

【発明の効果】以上のように、本発明によればＩＳＤＮ
用パルストランスの特性を満足し、かつ薄型化が達成さ
れるものであり、しかも製造法の簡素化に有効であるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる一実施例の斜視図である。

【図２】本発明に係わる一実施例のケースの正面図であ
る。

【図３】本発明に係わる一実施例のケースの裏面図であ
る。

【図４】本発明に係わる別の実施例のケースの正面図で
ある。

【図５】本発明に係わる別の実施例のケースの裏面図で
ある。

【図６】本発明に係わる比較例の斜視図である。

【符号の説明】

１、２６磁心２巻線３線材１１、２１ケース１２、２２貫通孔１３、２３配線用端子１４、２４配線用溝１５、２５凹部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】最大厚み１５μｍ以下のＦｅ基超微結晶
軟磁性合金を巻回して成るパイプ状の磁心を２本並列に
配列し、相対する側面を中心にして２つの貫通孔を通る
バイファイラ巻線を施して構成されることを特徴とする
ＩＳＤＮ用パルストランス。
【請求項２】請求項１において、前記バイファイラ巻
線は、最低３本の平行線を使用し、このうち最低２本を
巻き始め端と巻き終り端を接続して一つのコイルとし、
１：２の巻数比のトランスを構成することを特徴とする
ＩＳＤＮ用パルストランス。
【請求項３】請求項１において、前記バイファイラ巻
線の少なくとも１本に着色したことを特徴とするＩＳＤ
Ｎ用パルストランス。
【請求項４】請求項１において、前記バイファイラ巻
線の１次コイル及び２次コイルの巻数を整数回とし、漏
れインダクタンスを低減させたことを特徴とするＩＳＤ
Ｎ用パルストランス。
【請求項５】請求項１において、前記バイファイラ巻
線のうち最低１個のコイルの巻数を整数回＋０．５回と
し、漏れインダクタンスを増加させ、漏れインダクタン
ス対策回路と共に使用されることを特徴とするＩＳＤＮ
用パルストランス。