JPH03150810A - ラインフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、種々の電子機器の電源線路や信号線路に挿入
してノイズの侵入及び漏洩を防止するラインフィルタに
関するものである。

従来の技術 従来の一般的なラインフィルタは、Ｍｎ−Ｚｎ。

Ｎｉ−Ｚｎフェライトまたは非晶質金属等から成る合金
金属をトロイダル状あるいは口の字、日の字状の閉磁路
磁芯として使用し、この磁芯に往復電流による磁束が相
殺されるように磁芯に一対の巻線を施して構成されてい
る。

このラインフィルタのノイズ減衰効果は、磁芯の透磁率
に関係し透磁率が大きい程ノイズ減衰効果が高くなる。

しかし、ノイズレベルが一定値を越えると、磁芯材料が
磁気飽和を起こし、ラインフィルタとしての機能を失な
う。よって、ラインフィルタ磁芯としては、飽和磁束密
度が高く、透磁率が大きく、かつ透磁率の周波数特性の
良いものが必要である。

発明が解決しようとする課題 最近、電子機器の高周波化に伴って、周波数がＩ　Ｍ　
Ｈｚ以上でノイズレベルの高い高周波パルスノイズの発
生が増加してきており、従来のＭｎ−ＺｎまたはＮｉ−
Ｚｎフェライト磁芯を用いたラインフィルタでは、飽和
磁束密度が低く、また透磁率の周波数特性がＩ　Ｍ　Ｈ
ｚ位までしか伸びず、実用的に高周波、高電圧パルスノ
イズを十分に減衰させるものではなかった。合金材料系
では、非常に薄い約３μｍの薄い板状の材料を多層積層
しなければならず、そのために製造コストが嵩むのみな
らず、積層時の応力によって特性劣化を生じ、耐熱性や
耐湿性も悪い課題があった。

本発明は、上記課題の対策として、Ｉ　Ｍ　Ｈｚ以上の
高周波、高電圧パルスノイズに対して使用できる、飽和
磁束密度が高く、透磁率の周波数特性が良く、さらに従
来全く考えられなかった積層なしに生産性の良いバルク
状の形で使用できる磁芯材料を用いたラインフィルタを
提供するものである。

ＲＲを解決するための手段 上記課題を解決するために本発明は、第１の物質が磁性
金属材料を少なくとも含む母相微小粒子と、第２の物質
が誘電体材料もしくは絶縁体材料の少なくとも何れかの
材料との少なくとも２種の物質を含み、少なくとも前記
第２の物質が独立した極薄い層を形成し、前記母相微小
粒子の周辺をほぼ覆い、かつ前記母相微小粒子間をほぼ
隔離シ、気孔率が５％以下であるナノコンポジット材料
を磁芯とする構成としたものである。

作用 第１の物質と第２の物質が平均的に混合分散されている
場合には、磁束密度はほぼ両者の割合にあった特性が得
られる。その複合体の電気抵抗もほぼその割合に沿って
変化するが、第１の物質である金属の抵抗値が支配的で
あり、全体として金属的な導通を示す。

本発明では、その特殊な構成により非常に特異な特性が
得られ、例えば９９．９％金属でありながら絶縁体であ
る特異な材料が合成される。このために渦電流損失が大
幅に減少し、従来者えられなかった数Ｍ　Ｈｚに至る高
周波領域でも使用できるラインフィルタが提供される。

さらに、複合化による干渉作用によって、硬度の向上等
の特性の向上が生じていると考えられる。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第２図は、磁性金属材料を含む球状に近い母相微小粒子
から１なる第１の物質１１に、誘電体材料もしくは絶縁
体材料との少なくとも２種の物質からなる第２の物質１
２が極薄い層を形成し、第１の物質１１の周辺をほぼ覆
い、かつ第１の物質１１の母相微小粒子間をほぼ隔離し
たナノコンポジット材料の構成を説明する断面概念図で
あり、第３図は磁性金属材料を含む母相微小粒子からな
る第１の物質２１の形状を２＝１以上の偏平状粒子に変
形し、第２の物質２２によって覆ったナノコンポジット
材料の構成を説明する断面概念図である。第１図は、第
２図、第３図に示すナノコンポジット材料を磁芯として
構成した本発明の一実施例におけるラインフィルタの斜
視図である。第２図、第３図に示すナノコンポジット材
料を第１図（ａｌに示すようにトロイダル形状磁芯３１
、または（ｂｌに示すように口の字形状磁芯３２、ＴＣ
）に示すように日の字形状磁芯３３として成形し、これ
らの磁芯に、銅線３４を往復電流による磁束が相殺され
る向きに一対の巻線を施しラインフィルタを構成した。

以下に限定的でないラインフィルタ磁芯（ナノコンポジ
ット材料）の製造法についての実施例を示す。

実施例１ 第１の物質としてＦｅ−２％Ｓｉ合金の平均粒径２５μ
ｍの粉体を、８５℃３時間空気中にて加熱し、酸化する
ことによって、第２の物質の薄層を周囲にまんべんなく
形成した。第２の物質としてはほぼ酸化珪素からなる絶
縁体が認められた。

この複合体に低温揮発性ワックスを０．０５％混ぜて成
形し、バインダーを除去したのち耐熱性の容器に充填し
、７５０℃１時間２５０気圧でホットプレスしたところ
、第１図に示すような気孔率５％以下の高密度のナノコ
ンポジット焼結体を得た。第１の物質１１が、第２の物
質１２にほぼ一様に覆われており、更に、研磨面を詳細
に評価したところ、粒子が３ヶ以上あう三角点１３の面
積は２．５％以下であった。

この断面の抵抗はテスターでは２０ＭΩ以上あり測定で
きなかった。硬度は約１２５％に改善された。

又、ダイヤモンドブレードによる切断加工においては、
従来材料では頻繁なドレッシングが必要であったのに対
して、本発明の材料では約１７２に低減され、大幅な機
械加工性の改善が認められたる。

実施例２ 実施例１のホットプレスを３５０気圧で行ったところ、
気孔率が３％以下のナノコンポジット焼結体を得た。得
られた焼結体の磁束密度は１６０ＯＯＧ以上観測された
。この時の酸化膜厚は約０．４μｍがＳＥＭによって測
定された。

又この焼結体のＩ　Ｍ　Ｈｚにおける透磁率は約１００
０あり、従来の薄板（約２０μｍ）を樹脂などの絶縁層
によって積層したものとほぼ同じ磁気特性を示している
ものの、飽和磁束密度は本発明による方が絶縁層の厚さ
の分だけ、約倍近く優れている。即ち、同じ特性のライ
ンフィルタとして体積が半分で良いことになる。

又、積層による複雑な応力による劣化の心配は全くなく
優れた特性を示す。

さらに、樹脂などの接着層のないことから耐湿性、耐熱
性共に優れていることは言うまでもない。

実施例３ 第１の物質として平均粒径３μｍの微細なＦｅ−Ａｌ−
８ｉの母相となる合金粉体に、１％の酸素中で８００℃
２時間で加熱することによって、主にｋｌ−８ｉよりな
る薄い酸化膜の第２の物質が形成された。

この粉体に０．１％のポニビニルアルコール液を加え、
５０００気圧の高圧で成形した。

この成形体をホットプレス装置に入れ、８００℃５００
気圧の条件で空気中で３時間加圧焼成しナノコンポジッ
ト材料を得た。この時の重量増加はモデル実験の結果よ
り０．１％であり、従って、９９．９％金属であること
が示されている。

得られたナノコンポジット材料は、２％以下の気孔率、
０．９％以下の三角点面積率を有しており、金属光沢の
鏡面に研磨され、抵抗値は２０ＭΩ以上を示した。

本試料のピッカス硬度は、従来材の５００−５５０に対
して７００以上の非常に高い値を示した。

実施例４ 実施例３のホットプレスの加圧力を２０００気圧以上に
上昇することによって、さらに気孔率を０．１％以下と
減少させることができた。

実施例５ 実施例４のホットプレスの温度を８５０℃とすれば、０
．０３％以下の気孔率も実現された。

実施例１〜５の低気孔率や三角点面積率が、特性の大幅
な向上に役だっているのは言うまでもない。

又、実施例１〜５のナノコンポジット材料の飽和磁束密
度は、酸化物材料Ｍｎ−Ｚｎフェライトの４２００Ｇに
対して、いずれも１００ＯＯＧ以上と非常に大きかった
。

さらに高周波帯の３　Ｑ　Ｍ　Ｈｚにおける透磁率は、
従来材のフェライトや合金積層材では全く測れないのに
対して、積層などしないバルク状態で概略１０００以上
が観測され、非常に優れた値を示し、ＩＭＨｚ以上の高
周波用のラインフィルタとして非常に優れている。

なお、実施例１〜５によるナノコンポジット材料の機械
加工性は非常に良く、従来難加工性であった母相のみの
合金が、容易にダイアモンドブレードで切断されること
が判明した。このことは第２の物質によるドレッシング
効果等の切断時の複雑な干渉によるものと推定される。

このために従来では薄板に加工するのが非常に難しかっ
たのが、簡単に加工できるためにラインフィルタのコス
トが軽減されるという特徴もある。

実施例６ 実施例１〜５におけるホットプレスを一軸性にすること
により、球状に近い第１の物質よりなる粒子の形状が第
２図に示すように２＝１以上の偏平状粒子２１に変形し
、かつ第２の物質２２によって覆われている。

圧力と一軸性を調整することによってさらに偏平度を変
化させることができ、１０：１程度まで実現できた。

異方化により高密度化がさらに達成され、以上の例にお
いて、５％の気孔率が３％に、２％が約１％に改善され
た。

尚、このような材料は、硬度異方性、耐摩耗異方性、磁
気異方性を有しており、いずれも偏平な面に対し直角の
面において２０〜５０％向上していた。

このような面を用いたトランスはさらに磁気特性が改良
された。

気孔率が改善された分だけ体積が小さくなり、又、その
分損失が軽減されている。

以上のような効果は、母相微小粒子が単一でなく複合微
粒子であっても同様の効果があり、又説明に用いた合金
材料に限らず、他の多くの金属材料に適用され優れたラ
インフィルタが実現されることは云うまでもない。

発明の効果 本発明のラインフィルタは、第１の物質が磁性金属材料
を少なくとも含む母相微小粒子と、第２の物質が誘電体
材料もしくは絶縁体材料の少なくとも何れかの材料との
少なくとも２種の物質を含み、少なくとも前記第２の物
質が独立した極薄い層を形成し、前記母相微小粒子の周
辺をほぼ覆い、かつ前記母相微小粒子間をほぼ隔離し、
気孔率が５％以下であるナノコンポジット材料を磁芯と
したため、積層することなしにバルク状で優れた特性の
ラインフィルタが実現された。即ち上記の実施例にある
ように９９．９％金属でありながら絶縁体である特異な
材料により、飽和磁束密度が高く、Ｉ　Ｍ　Ｈｚ以上に
おける透磁率の周波数特性も良＜、ＩＭｆ（ｚ以上の高
周波、高電圧パルスノイズに対して従来にはない高いノ
イズ減衰特性を示し、又、１７２程度の小型化が実現さ
れている。

又、硬度の向上や他の機械加工性の改善が同時に観察さ
れた。

更に、耐熱性や耐湿性は比較できない程優れている。

又、１０ＭＨｚ以上の特性も優れていることから将来の
高周波ラインフィルタとしても非常に有望である。

以上のように、従来技術による第１の物質と第２の物質
が平均的に混合分散されている場合には、両者の平均の
ような特性が得られるが、本発明では、その特殊な構成
により両者を掛は合わせたような特性や、予想外の特異
な性質が得られたラインフィルタを供給する。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ−Ｃは本発明のラインフィルタの実施例を示す
斜視図、第２図は実施例１のナノコンポジット材料の構
成を説明する断面概念図、第３図は実施例６のナノコン
ポジット材料の構成を説明する断面概念図である。 １１．２１・・・・・・第１の物質、１２．２２・・・
・・・第２の物質、１３・・・・・・三角点、３１・・
・・・・トロイダル形状磁芯、３２・・・・・・口の字
形状磁芯、３３・・・・・・日の字形状磁芯、３４・・
・・・・銅線。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　第１の物質が磁性金属材料を少なくとも含む母
   相微小粒子と、第２の物質が誘電体材料もしくは絶縁体
   材料の少なくとも何れかの材料との少なくとも２種の物
   質を含み、少なくとも前記第２の物質が独立した極薄い
   層を形成し、前記母相微小粒子の周辺をほぼ覆い、かつ
   前記母相微小粒子間をほぼ隔離し、気孔率が５％以下で
   あるナノコンポジット材料を磁芯としたことを特徴とす
   るラインフィルタ。
2. （２）　第１の物質である磁性金属材料よりなる母相と
   第２の物質である誘電体材料ないしは絶縁体材料の少な
   くとも２種の物質からなる微小粒径複合体より構成され
   、当該第１の物質よりなる母相複合磁性粒子の周辺を、
   少なくとも該第２の極薄い物質が別の相を形成しほぼ全
   面を覆っており、かつ前記第１の物質よりなる母相粒子
   間をほぼ隔離してなる、気孔率が５％以下であるナノコ
   ンポジット材料を磁芯としたことを特徴としたとインフ
   ィルタ。
3. （３）　第１の物質が偏平な形状を有し、気孔率が３％
   以下であるナノコンポジット材料を磁芯としたことを特
   徴とする請求項１もしくは２に記載のラインフィルタ。