JPH1012447A

JPH1012447A - パルストランス磁心

Info

Publication number: JPH1012447A
Application number: JP16491896A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Naito; 豊内藤; Takashi Hatauchi; 隆史畑内; Yoshiaki Jinbo; 義明神保; Teruhiro Makino; 彰宏牧野
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1996-06-25
Filing date: 1996-06-25
Publication date: 1998-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】小型でかつ少ない巻線数でＩＳＤＮ用の伝送
特性を満たすことができるパルストランスを実現すると
ともに、パルストランスの大きさの制約の中でインダク
タンス値を向上できるようにしたパルストランス磁心を
提供する。【解決手段】軟磁性合金薄帯２をトロイダル状に巻回
してなる磁心本体３と、磁心本体３を収容し一面に開口
部１ａを有する磁心本体収容ケース１からなるパルスト
ランス磁心を構成する。磁心本体３は軟磁性合金薄帯を
積層して構成してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、小型化に好適に対
応でき、かつインダクタンス値を向上できるようにした
パルストランス磁心に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の分野において、小型
化、薄型化、高性能化が推し進められているが、特にＩ
ＳＤＮ（統合デジタル通信網）等のインターフェース用
のパルストランスにあっては、ＩＴＵ-Ｔ勧告Ｉ.430等
の厳しい規格に合致した電気的特性を満たす必要があ
る。前記規格に記載されている電気的特性の規定におい
て、パルストランスの１次巻線インピーダンスは、１０
ｋＨｚで１２５０Ω、１００ｋＨｚで２５００Ω以上が
必要であり、それぞれインダクタンスに換算すると、２
０ｍＨ、４ｍＨとなる。また、出力パルス電圧波形は、
前記規格に記載されているパルスマスクの範囲内に入ら
なければならず、インダクタンス値は、周波数に対して
できる限りフラットであることが望まれる。一方、パル
ストランスに対しては、ＰＣカード等への搭載のため
に、小型化の要求が強く、例えば、ＰＣＭＣＩＡカード
（ノートパソコン用のインターフェース規格カードの１
種）の内部基板上に実装するためには、カード自体の厚
さが５ｍｍ程度であるのでパルストランスの高さを３ｍ
ｍ以下にしなくてはならない制約がある。また、この場
合の実装面積としては、一般に、１４.０ｍｍ×１４.０
ｍｍ程度以下とする必要がある。

【０００３】以上のような背景から、現在、ＩＳＤＮ用
のパルストランスの磁心材料には、主に高透磁率フェラ
イトが用いられ、トランスの磁心形状としては、結合面
を鏡面加工したＥＩ型あるいはＥＥ型のものが用いられ
ている。前記のＥＩ型磁心とは、Ｅ型のコア材とＩ型の
コア材を突き合わせて一体化するものであり、Ｅ型コア
材に巻線を施してトランスを構成する。また、ＥＥ型磁
心とは、Ｅ型のコア材を互いに合致するように突き合わ
せて一体化したものである。

【０００４】現在、ＩＳＤＮ用のパルストランス磁心に
用いられている高透磁率フェライトの初透磁率の公称値
は、１００００〜１２０００であるが、フェライトの初
透磁率は温度に対する変動が大きく、−２０℃付近では
公称値の−４０％程度の値となることが知られている。
従って、−４０℃付近〜＋１００℃付近の温度範囲でパ
ルストランスの動作を保証するためには、フェライト磁
心を用いる場合、公称値よりも遥かに低い初透磁率でト
ランスの設計を行わなくてはならない問題があった。こ
のため、ＩＳＤＮ用のパルストランスに必要とされるイ
ンダクタンスを得るためには、磁心の有効断面積を大き
くするか巻数を多くすることが必要となる。しかしなが
ら、従来構造のパルストランスにおいて巻数を多くする
と、漏れインダクタンスが増大すること、巻線コイルの
電位差のある部分（例えば、巻き始めと巻き終わり）の
接近が避けられず、浮遊容量の増大を招くことになる。
このため、トランスの伝送周波数帯域が狭くなり、波形
の伝送忠実度を劣化させる。また一方、磁心の有効断面
積を大きくするとパルストランス全体を小型化できない
という問題がある。このため、フェライト磁心を用いて
前記実装面積でＩＳＤＮ用の伝送特性の優れたパルスト
ランスを製作しようとしても、トランスの高さを３ｍｍ
以下にすることは困難である。なお、一部では、薄いフ
ェライト磁心を用いて巻線数を１００ターン以上の数に
増加することで、要求される特性の最低範囲に到達でき
た構成も知られているが、この構成では巻線数が多く、
１００ターン以下の巻数で前述の如く要求される特性を
満たすことはできなかった。

【０００５】そこで本発明者等は先に、広い温度範囲で
インピーダンスの周波数特性と伝送特性に優れたパルス
トランスを実現できるとともに、トランスの高さを３ｍ
ｍ以下に形成しても巻線数が少なくて済むパルストラン
スを提案した（特願平８−５０５４５号；平成８年３月
７日出願）。図４はこの先願のパルストランス磁心の一
例を示した分解図である。この例のパルストランス磁心
は、軟磁性合金薄帯２を巻回してなる磁心本体７を用い
たもので、磁心本体７は保護、絶縁、および巻線の保護
のために、その表面に樹脂被覆が施され、かつ上下２つ
割中空円環状の上ケース５と下ケース６からなる磁心本
体収容ケース内に収納されている。またこの構成におい
て、上ケース５および下ケース６を用いず、表面を樹脂
被覆しただけの磁心本体７を用いてパルストランスを構
成することもできる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁心本
体７を上ケース５および下ケース６内に収納すること
は、パルストランスを小型機器等に実装するためにその
外形寸法が制限されている場合、これらのケース５，６
の大きさの分だけ磁心本体７の断面積が小さくなってし
まうので、インダクタンスが低下するという欠点があっ
た。また、磁心本体７の表面を樹脂で被覆することは、
被覆樹脂による応力によって、インダクタンスの低下を
招くという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】よって、この発明にお
ける課題は、小型でかつ少ない巻線数でＩＳＤＮ用の伝
送特性を満たすことができるパルストランスを実現する
とともに、パルストランスの大きさの制約の中でインダ
クタンス値を向上できるようにすることにある。具体的
には、軟磁性合金薄帯を用いた先願のパルストランス磁
心における磁心の断面積を増加できるようにし、また被
覆樹脂による応力発生を防止できるようにすることを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るパルストラ
ンス磁心は前記課題を解決するために、軟磁性合金薄帯
をトロイダル状に巻回してなる磁心本体、または軟磁性
合金薄帯を積層してなる磁心本体と、前記磁心本体を収
容し一面に開口部を有する磁心本体収容ケースからなる
ことを特徴とする。本発明では、前記磁心本体収容ケー
スの内周端縁部および外周端縁部が、０．０５ｍｍ〜
０．４ｍｍの曲率半径を有する曲面で形成されているこ
とが好ましい。また前記磁心本体に、硬化前粘度が１Ｐ
ａ・ｓ以下かつ硬化後にゲル状となるシリコーンゴムを
含浸させることが好ましい。さらに、磁心本体に、硬化
前粘度が１．５Ｐａ・ｓ以下かつ硬化後硬さ１０（ＪＩ
ＳＡ）以下のシリコーンゴムを含浸させてなり、該シ
リコーンゴムが、前記磁心本体と磁心本体収容ケースと
を固定する接着部材を兼ねていることが好ましい。また
前記磁心本体と磁心本体収容ケースとを固定する接着部
材として、硬化前粘度が２Ｐａ・ｓ以下かつ硬化後硬さ
２５（ＪＩＳＡ）以下のシリコーンゴムを使用するこ
とが好ましい。さらに前記接着部材は、前記磁心本体収
容ケースの底面の２〜４箇所に塗布されていることが好
ましい。本発明では、前記磁心本体収容ケースの外径が
１０ｍｍ以下、内径が３．５ｍｍ以上、高さが１．３ｍ
ｍ以下であり、０.１Ｖ入力時のＡＬ値が１０ｋＨｚに
おいて６.０μＨ／Ｎ²以上である構成とすることができ
る。

【０００９】また本発明では、前記軟磁性合金を、その
組織の５０％以上を平均結晶粒径３０ｎｍ以下の体心立
方構造の微細な結晶粒を主体として構成され、Ｆｅを主
成分とし、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、
Ｗからなる群から選ばれた１種または２種以上の元素
と、Ｓｉ及び又はＢを含んだものとすることができる。
次に前記軟磁性合金を次式で示される組成を有するもの
とすることができる。Ｆｅ_bＢ_xＭ_y 但し、Ｍは、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗからなる群
から選ばれた１種または２種以上の元素であり、組成比
を示すb、x、yは、７５≦b≦９３原子％、０.５≦x≦１
８原子％、４≦y≦９原子％である。前記軟磁性合金を
次式で示される組成を有するものとすることができる。
Ｆｅ_bＢ_xＭ_yＸ_Z 但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、
Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗからなる群から選ばれた１種また
は２種以上の元素であり、ＸはＳｉ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ
のうちの１種または２種以上の元素であり、組成比を示
すb、x、y、zは、７５≦b≦９３原子％、０.５≦x≦１
８原子％、４≦y≦９原子％、zは４原子％以下である。
前記軟磁性合金を次式で示される組成を有するものとす
ることができる。Ｆｅ_bＢ_xＭ_yＴ_d 但し、Ｍは、Ｔｉ、
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗからなる群から
選ばれた１種または２種以上の元素であり、Ｔは、Ｃ
ｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔからなる群から選ばれた１
種または２種以上の元素であり、組成比を示すb、x、y
、dは、７５≦b≦９３原子％、０.５≦x≦１８原子
％、４≦y≦９原子％、dは４.５原子％以下である。前
記軟磁性合金を次式で示される組成を有するものとする
ことができる。Ｆｅ_bＢ_xＭ_yＴ_dＸ_Z 但し、Ｍは、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗからなる群
から選ばれた１種または２種以上の元素であり、Ｔは、
Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔからなる群から選ばれた
１種または２種以上の元素であり、ＸはＳｉ、Ａｌ、Ｇ
ｅ、Ｇａのうちの１種または２種以上の元素であり、組
成比を示すb、x、y、d、zは、７５≦b≦９３原子％、
０.５≦x≦１８原子％、４≦y≦９原子％、dは４.５原
子％以下、zは４原子％以下である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は本実施例のパルストランス磁心の一
実施例を示すもので、図２は図１で使用されている磁心
本体収容ケース１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。本実
施例のパルストランス磁心は、トロイダル形状で実現さ
れており、中空円環状の磁心本体収容ケース１の内部
に、軟磁性合金薄帯２をトロイダル状に巻回してなる磁
心本体３が収容されている。

【００１１】磁心本体収容ケース１は、上面に開口部１
ａを有しており、この開口部１ａが蓋体等によって閉じ
られていない構成となっている。磁心本体収容ケース１
をこのような構成とすることにより、パルストランス磁
心全体の外形寸法に対して、蓋体等が無い分だけ磁心本
体収容ケース１の容積を大きくすることができる。した
がって、例えば図４に示したような上ケース５と下ケー
ス６とからなる収容ケースを用いる場合に比べて、パル
ストランス磁心全体の外形寸法は変えずに、磁心本体３
の断面積を大きくしてインダクタンスを向上させること
が可能である。あるいは上ケース５と下ケース６とから
なる収容ケースを用いる場合と磁心本体３の断面積を等
しくすれば、パルストランス磁心全体を小型化すること
ができる。

【００１２】磁心本体収容ケース１の内周端縁部１ｂ，
１ｃおよび外周端縁部１ｄ，１ｅは、いずれも曲率半径
０．０５ｍｍ〜０．４ｍｍの曲面で形成されている。こ
れらの曲率半径が０．０５ｍｍより小さいと磁心本体収
容ケース１内に磁心本体３を収容し、磁心本体収容ケー
ス１の周囲にコイル巻線１０を施してトランスを構成し
た際に、内周端縁部１ｂ，１ｃや外周端縁部１ｄ，１ｅ
でコイル巻線１０の被覆層が損傷したり、断線が生じる
恐れがある。また上記曲率半径が０．４ｍｍより大きい
と磁心本体収容ケース１の肉厚が厚くなり、磁心本体３
の断面積を減少させなければならなくなり、その結果Ａ
Ｌ値が減少するので好ましくない。この磁心本体収容ケ
ース１は、例えばポリアセタール樹脂、ポリエチレンテ
レフタレート樹脂等の樹脂を好ましく用いて形成され
る。

【００１３】また、磁心本体収容ケース１の底面１ｆ上
の２箇所には磁心本体３と磁心本体収容ケース１とを固
定するための接着部材４が塗布されている。接着部材４
を塗布する位置の数は、磁心本体３と磁心本体収容ケー
ス１とを安定して固定するためには少なくとも２箇所は
必要であるが、多すぎると接着部材４の収縮応力により
ＡＬ値が劣化するので好ましくない。したがって接着部
材４を塗布する位置の数は２〜４箇所の範囲とするのが
好ましい。接着部材４としては、硬化前の粘度が２Ｐａ
・ｓ以下かつ硬化後の硬さが２５（ＪＩＳＡ）以下で
あるシリコーンゴムが好適に用いられる。接着部材４の
硬化前の粘度がこれより大きいと、磁心本体３が磁心本
体収容ケース１の底部より浮き、磁心本体収容ケース１
からはみ出してしまうため好ましくない。また硬化後の
硬さがこれより硬いと接着部材による収縮応力によりＡ
Ｌ値が劣化するため好ましくない。接着部材４の塗布量
は、磁心本体収容ケース１と磁心本体３とを固定できる
範囲で、できるだけ少ない方が好ましい。

【００１４】本実施例における磁心本体３は、後述する
組成の軟磁性合金薄帯２を後述する急冷法で製造した
後、この軟磁性合金薄帯２を円環状に巻回した後、好ま
しくはシリコーンゴムを含浸し、硬化させて構成されて
いる。磁心本体３の高さは、大きいほどインダクタンス
を向上できるが、磁心本体３を磁心本体収容ケース１に
収容し、その周囲にコイル巻線１０を施してトランスを
構成した状態で、磁心本体３の上面とコイル巻線１０と
が接触すると、コイル巻線１０のすべりが悪くなり断線
等が生じる恐れがあるので、磁心本体３の高さは磁心本
体収容ケース１の内寸の高さよりも０〜０．０５ｍｍ程
度小さくなるようにするのが好ましい。磁心本体３の外
径および内径は、磁心本体３を磁心本体収容ケース１内
に挿入可能な範囲で、外径は大きく内径は小さくして磁
心本体３の断面積ができるだけ大きくなるようにするこ
とが好ましい。

【００１５】また、磁心本体３に含浸させるシリコーン
ゴムは、硬化前の粘度が１Ｐａ・ｓ以下かつ硬化後ゲル
状となるものが好ましく用いられる。このシリコーンゴ
ムの硬化前の粘度が大き過ぎると磁心本体３の層間にシ
リコーンゴムが浸透し難いので好ましくなく、硬化後に
硬くなると、シリコーンゴムの応力によりＡＬ値が劣化
するといった不都合が生じる。また磁心本体３に含浸さ
せるシリコーンゴムが、磁心本体３と磁心本体収容ケー
ス１とを固定するための接着部材を兼ねるようにするこ
ともでき、この場合には硬化前粘度が１．５Ｐａ・ｓ以
下かつ硬化後硬さ１０（ＪＩＳＡ）以下のシリコーン
ゴムが好適に用いられる。さらに磁心本体３にシリコー
ンゴムを含浸させない構成とすることもできるが、上記
の性質を有するシリコーンゴムを磁心本体３に含浸させ
ると、磁心本体３を磁心本体収容ケース１内に固定する
時に発生する応力によるＡＬ値の劣化や、高温時のＡＬ
値の劣化を抑えることができるので好ましい。

【００１６】ここで、本実施例では、軟磁性合金薄帯２
を巻回してトロイダル形状の磁心本体３を構成している
が、軟磁性合金薄帯をリング状にプレス打ち抜きし、こ
のリングを必要枚数積層して磁心本体を構成してもよ
い。また、磁心本体３の形状をＥＩコア型としてもよ
い。ＥＩコア型の磁心を実現するためには、軟磁性合金
薄帯をＥ型あるいはＩ型になるようにプレス打ち抜きし
てＥ型の薄片とＩ型の薄片を複数作成した後、Ｅ型薄片
どうしあるいはＩ型の薄片どうしを積層してＥ型コアと
Ｉ型コアを作成し、それらを接合することで磁心本体を
形成することができる。そして、この磁心本体を一面に
開口部を有する磁心本体収容ケースに収容してパルスト
ランス磁心が得られる。さらに、磁心本体は、Ｅ型とＩ
型コアを組み合わせたものに限定されず、同様にしてＥ
型コアとＥ型コア、Ｕ型コアとＩ型コア、あるいはＵ型
コアとＵ型コアを組み合わせたものであっても差し支え
ない。

【００１７】前記軟磁性合金薄帯２を構成する軟磁性合
金としては、Ｆｅを主成分とし、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗからなる群から選ばれた１種
または２種以上の元素と、Ｂを含み、非晶質相の中に微
細結晶粒が多数析出した組織のものが好適である。ま
た、下記の各式で示される組成の軟磁性合金が特に好適
である。Ｆｅ_bＢ_xＭ_y Ｆｅ_bＢ_xＭ_yＸ_Z Ｆｅ_bＢ_xＭ_yＴ_d Ｆｅ_bＢ_xＭ_yＴ_dＸ_Z 但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍ
ｏ、Ｗからなる群から選ばれた１種または２種以上の元
素であり、Ｔは、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔからな
る群から選ばれた１種または２種以上の元素であり、Ｘ
は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａのうちの１種または２種以
上の元素であり、組成比を示すb、x、y、d、zは、７５
≦b≦９３原子％、０.５≦x≦１８原子％、４≦y≦９原
子％、dは４.５原子％以下、zは４原子％以下である。
これらの組成の軟磁性合金において、Ｆｅの添加量を示
すbの値は、９３原子％以下である。これは、bが９３原
子％を超えると液体急冷法によって非晶質単相を得るこ
とが困難になり、この結果、熱処理してから得られる合
金の組織が不均一になって高い透磁率が得られないため
である。また、飽和磁束密度１０ｋＧ以上を得るために
は、bが７５原子％以上であることがより好ましいのでb
の範囲を７５〜９３原子％とすることが好ましい。

【００１８】また、Ｂには、軟磁性合金の非晶質形成能
を高める効果、結晶組織の粗大化を防ぐ効果、および熱
処理工程において磁気特性に悪影響を及ぼす化合物相の
生成を抑制する効果がある。また、本来、α-Ｆｅに対
してＺｒ、Ｈｆ、Ｎｂ等はほとんど固溶しないが、合金
の全体を急冷して非晶質化することで、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎ
ｂ等を過飽和に固溶させ、この後に施す熱処理によりこ
れら元素の固溶量を調節して一部結晶化し、微細結晶相
として析出させることで、得られる合金薄帯の磁歪を小
さくし、軟磁気特性を向上させることができる。また、
微結晶相を析出させ、その微結晶相の結晶粒の粗大化を
抑制するには、結晶粒成長の障害となり得る非晶質相を
粒界に残存させることが必要である。さらに、この粒界
非晶質相は、熱処理温度の上昇によってα−Ｆｅから排
出されるＺｒ、Ｈｆ、Ｎｂ等のＭ元素を固溶することで
軟磁気特性を劣化させるＦｅ−Ｍ系化合物の生成を抑制
する。よって、Ｆｅ−Ｚｒ（Ｈｆ，Ｎｂ）系の合金にＢ
を添加することが重要となる。Ｂの添加量を示すXが、
０.５原子％を下回る場合、粒界の非晶質相が不安定と
なるため、十分な添加効果が得られない。また、Ｂの添
加量を示すXが１８原子％を超えると、Ｂ-Ｍ系およびＦ
ｅ-Ｂ系において、ホウ化物の生成傾向が強くなり、こ
の結果、微細結晶組織を得るための熱処理条件が制約さ
れ、良好な軟磁気特性が得られなくなる。このように適
切な量のＢを添加することで析出する微細結晶相の平均
結晶粒径を３０ｎｍ以下に調整することができる。

【００１９】また、前記非晶質相を得やすくするために
は、非晶質形成能の特に高いＺｒ、Ｈｆ、Ｎｂのいずれ
かを含むことが好ましく、Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂの一部は他
の４Ａ〜６Ａ族元素のうち、Ｔｉ，Ｖ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ
のいずれかと置換することができる。このようなＭ元素
は、比較的遅い拡散種であり、Ｍ元素の添加は、微細結
晶核の成長速度を小さくする効果を持つと考えられ、組
織の微細化に有効である。しかし、Ｍ元素の添加量を示
すyが４原子％を下回る値になると、核成長速度を小さ
くする効果が失われ、この結果、結晶粒径が粗大化し良
好な軟磁性が得られない。Ｆｅ-Ｈｆ-Ｂ系合金の場合、
Ｈｆ＝５原子％での平均結晶粒径は１３ｎｍであるのに
対してＨｆ＝３原子％では３９ｎｍと粗大化する。他
方、Ｍ元素の添加量を示すyが９原子％を超えると、Ｍ-
Ｂ系またはＦｅ-Ｍ系の化合物の生成傾向が大きくな
り、良好な特性が得られない他、液体急冷後の薄帯状合
金が脆化し、所定の磁心形状等に加工することが困難と
なる。よって、yの範囲を４〜９原子％とすることが好
ましい。

【００２０】これらの元素の中でもＮｂとＭｏは、酸化
物の生成自由エネルギーの絶対値が小さく、熱的に安定
であり、製造時に酸化しづらいものである。よって、こ
れらの元素を添加している場合は、製造条件が容易で安
価に製造することができ、また、製造コストの面でも有
利である。また、Ｓｉ，Ａｌ，Ｇｅ，Ｇａのうち１種ま
たは２種以上（Ｘ）を４原子％以下含有することが好ま
しい。これらの元素は半金属元素として知られるもので
あるが、これらの半金属元素は、非晶質形成能を増大さ
せ、またＦｅを主成分とするｂｃｃ相（体心立方晶の
相）に固溶し、合金の比抵抗や磁歪値を変化させる。そ
れらの元素の含有量が４原子％を超えると磁歪が大きく
なるか、飽和磁束密度が低下するか、透磁率が低下する
ので好ましくない。

【００２１】更に、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔの１
種または２種以上（Ｔ）を４.５原子％以下含有させる
と、軟磁気特性が改善される。Ｃｕ等のように、Ｆｅと
固溶しない元素を微量添加することにより、急冷直後の
非晶質合金の組成が揺らぎ、Ｃｕが結晶化の初期段階に
クラスターを形成し、相対的にＦｅリッチな領域が生
じ、α−Ｆｅの核生成頻度を増加させることができる。
また、結晶化温度を示差熱分析法により測定したとこ
ろ、上記Ｃｕ，Ａｇ等の元素の添加は結晶化温度をやや
低めるようである。これは、これらの添加により非晶質
が不均一となり、その結果、非晶質の安定性が低下した
ことに起因すると考えられる。不均一な非晶質相が結晶
化する場合、部分的に結晶化しやすい領域が多数でき不
均一核生成するため、得られる組成が微細結晶粒組織と
なると考えられる。以上の観点からこれらの元素以外の
元素でも結晶化温度を低下させる元素には、同様の効果
が期待できる。

【００２２】尚、これらの元素以外でも耐食性を改善す
るために、Ｃｒ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｉｒなどの白金族元素を
添加することも可能である。これらの元素は、５原子％
よりも多く添加すると、飽和磁束密度の劣化が著しくな
るため、添加量は５原子％以下に抑える必要がある。ま
た、他に、必要に応じてＹ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，
Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔ
ｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ａ
ｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｌｉ，Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃ
ａ，Ｓｒ，Ｂａ等の元素を添加することで得られる軟磁
性合金の磁歪を調整することもできる。その他、前記組
成系の軟磁性合金において、Ｈ、Ｎ、Ｏ、Ｓ等の不可避
的不純物については所望の特性が劣化しない程度に含有
していても本発明で用いる軟磁性合金の組成と同一とみ
なすことができるのは勿論である。

【００２３】これらの元素を添加して前記軟磁性合金を
製造する場合、具体的には、溶湯を急冷する際に使用す
るるつぼのノズルの先端部に、不活性ガスを部分的に供
給しつつ大気中で製造、もしくは大気中の雰囲気で製造
することができる。また、前記の組成の合金は雰囲気調
整可能な減圧室で製造することが好ましく、るつぼ内の
溶湯を回転ドラム等の急冷装置に吹き付けて急冷するこ
とでリボン状の軟磁性合金薄膜を容易に得ることができ
る。急冷後の軟磁性合金薄帯は非晶質を主体とする組織
を有するが、これを熱処理することで、微細結晶粒を多
数析出させることができ、これにより高い飽和磁束密度
と優れた軟磁気特性を兼ね備えた合金薄帯を得ることが
できる。

【００２４】次に、この軟磁性合金薄帯をトロイダル状
に巻回するか、もしくはプレス加工等で所定の形状に打
ち抜いて積層することにより磁心本体を形成し、さらに
好ましくはシリコーンゴムを含浸、硬化させた後、磁心
本体収容ケース内に固定することにより高い透磁率のパ
ルストランス磁心を得ることができるが、ここで用いる
軟磁性合金薄帯の厚さは１０〜４０μｍの範囲で自由に
選択することができる。これは、軟磁性合金薄帯の厚さ
を１０μｍを下回る値にすることは現状の急冷法の製造
技術では難しく、軟磁性合金の厚さを４０μｍを上回る
値にすると非晶質相中に微細結晶粒を有する組織を得る
ことが出来難くなるからである。また、このようにして
得られるパルストランス磁心全体の大きさを外径１０ｍ
ｍ以下、高さが１.３ｍｍ以下としても、０.１Ｖ入力時
のＡＬ値が１０ｋＨｚで６.０μＨ／Ｎ²以上、１００ｋ
Ｈｚで２.０μＨ／Ｎ²以上を得ることができ、パルスト
ランス用の磁心として必要な特性を確保できるようにな
る。なおここで、ＡＬ値とは、巻線数１ターン当たりの
インダクタンスを示し、リング状磁心の断面積をＳ、磁
路長をｌとした場合に、ＡＬ値＝μ₀μ'（Ｓ／ｌ）（単
位は、Ｈ／Ｎ²、μ₀は真空の透磁率、μ'は材料の比透
磁率である）の式で示される値である。

【００２５】また、前記の組成系の合金を用いた磁心で
あれば、−４０℃〜＋１００℃の温度範囲において室温
に対するＡＬ値の変動を±２０％にすることができ、さ
らに軟磁性合金薄帯の磁歪の絶対値が１×１０^-6以下で
あるので、例えば巻線を施し、それをトランスケースに
入れ、さらに樹脂で封止した場合等、外部応力がかかっ
た場合に磁歪により特性劣化を起こすおそれも少ない。
また、前記の構成であれば、実装面積１４.０ｍｍ×１
４.０ｍｍ以下で高さ２．５ｍｍ以下のパルストランス
を実現することができる。また、前記の組成系であれ
ば、１０ｋＨｚでの透磁率が４００００以上のものが容
易に得られるので、優れたパルストランスを得ることが
できる。なお、磁心のインダクタンスが１００ｋＨｚ以
下で安定して高い値であれば、パルス波形を形の崩れて
いない整った矩形波として伝送することができる。なお
また、軟磁性合金薄帯を巻回してなるトロイダル形状の
磁心にあっては、形成できる薄帯の幅において０．８ｍ
ｍ程度が限界と思われるので、これ以上薄い磁心の製造
には無理があると思われるが、軟磁性合金薄帯から打ち
抜いたリングを積層してなる磁心本体の構造では、０．
８ｍｍ程度よりも薄い磁心本体を容易に製造することが
できるので、薄型化を図るのが容易である。

【００２６】

【実施例】

「実施例１」Ｆｅ₈₄Ｎｂ_3.5Ｚｒ_3.5Ｂ₈Ｃｕ₁の組成を有
する幅０．９ｍｍの軟磁性合金薄帯をトロイダル状に巻
回して磁心本体を作製し、６５０〜６９０℃の温度で熱
処理を行った。磁心本体の寸法は、外径８．８ｍｍ、内
径４．２ｍｍ、高さ０．９ｍｍとした。熱処理後の磁心
本体を、硬化前粘度０．７Ｐａ・ｓで硬化後ゲル状とな
るシリコーンゴム（ＴＳＥ３０５１東芝シリコーン社
製）に含浸させた後、１１０〜１４０℃の温度で加熱し
て硬化させた。一方、図１に示す形状の磁心本体収容ケ
ースをポリアセタール樹脂で作製し、底面上の２箇所に
硬化前粘度１．５Ｐａ・ｓ、硬化後硬さ１９（ＪＩＳ
Ａ）のシリコーンゴム（ＴＳＥ３９９１東芝シリコー
ン社製）をそれぞれ１ｍｍ³ずつ塗布した。この磁心本
体収容ケースの寸法は、外寸で外径９．５ｍｍ、内径
３．５ｍｍ、高さ１．１５ｍｍで、肉厚は０．１５ｍｍ
とした。また磁心本体収容ケースの内周端縁部および外
周端縁部は、いずれも曲率半径０．１ｍｍの曲面で構成
した。そして、この磁心本体収容ケース内に上記磁心本
体を収容し、磁心本体収容ケース底面上のシリコーンゴ
ムを室温で硬化させて磁心本体を固定し、パルストラン
ス磁心を作製した。

【００２７】「比較例１」上記実施例１において、磁心
本体をシリコーンゴムに含浸させない他は同様にしてパ
ルストランス磁心を作製した。「試験例１」上記実施例１および比較例１の構成のパル
ストランス磁心各々について、磁心本体収容ケースに収
容する前の磁心本体、および磁心本体を磁心本体収容ケ
ースに固定して得られたパルストランス磁心のそれぞれ
に、コイル巻線してトランスを構成し、それぞれＡＬ値
を測定した。ＡＬ値は０．１Ｖ入力時の１０ｋＨｚにお
ける値を測定し、ケース収容前のＡＬ値に対するケース
固定後のＡＬ値の変化率を求めた。その結果を下記表１
に示す。尚、ＡＬ値の単位はμＨ／Ｎ²である。

【００２８】

【表１】

【００２９】「試験例２」上記実施例１および比較例１
で得られたパルストランス磁心について、それぞれにコ
イル巻線してトランスを構成した。そして環境温度を−
５０℃〜１００℃の範囲で変化させて、ＡＬ値を測定し
た。ＡＬ値は０．１Ｖ入力時の１０ｋＨｚにおける値を
測定し、２０℃でのＡＬ値に対する変化率を求めた。そ
の結果を図３に示す。図３において、実線は実施例１の
パルストランス磁心を用いた場合、破線は比較例１のパ
ルストランス磁心を用いた場合をそれぞれ示す。

【００３０】試験例１の結果より、磁心本体に、硬化後
にゲル状となるシリコーンゴムを含浸させることによ
り、磁心本体を磁心本体収容ケース内に固定する際に発
生する応力が緩和され、ＡＬ値の劣化が抑えられること
が認められる。また試験例２の結果より、磁心本体に、
硬化後にゲル状となるシリコーンゴムを含浸させること
により、高温時のＡＬ値の劣化が抑えられることが認め
られる。

【００３１】「実施例２」上記実施例１において、磁心
本体の寸法および磁心本体収容ケースの寸法（外寸）を
下記表２に示すように変えた他は同様にして、パルスト
ランス磁心を作製した。「比較例２」図４に示すような上ケースと下ケースとか
らなる磁心本体収容ケースを用いた構成のパルストラン
ス磁心を作製した。磁心本体収容ケースの寸法（外寸）
および磁心本体の寸法は下記表２に示すように設定し
た。すなわち、Ｆｅ₈₄Ｎｂ_3.5Ｚｒ_3.5Ｂ₈Ｃｕ₁の組成を
有する幅０．７ｍｍの軟磁性合金薄帯をトロイダル状に
巻回して磁心本体を作製し、６５０〜６９０℃の温度で
熱処理を行った。熱処理後の磁心本体を、ポリアセター
ル樹脂製の磁心本体収容ケース（上ケース及び下ケー
ス）内に収納してパルストランス磁心を作製した。

【００３２】「試験例３」実施例２および比較例２で得
られたパルストランス磁心にそれぞれコイル巻線してト
ランスを構成し、０．１Ｖ入力時の１０ｋＨｚにおける
ＡＬ値を測定した。そして比較例２のＡＬ値に対する実
施例２のＡＬ値の変化率を求めた。その結果を下記表２
に示す。尚、実施例２において、磁心本体を磁心本体収
容ケースに収容する前の、０．１Ｖ入力時の１０ｋＨｚ
におけるＡＬ値を測定したところ、１０個の磁心本体の
平均の値で８．６μＨ／Ｎ²であった。

【００３３】

【表２】

【００３４】表２の結果より、実施例２と比較例２とで
は、磁心本体収容ケースの外寸は同じであるが、実施例
２では上ケースを用いず磁心本体収容ケースを一面に開
口部を有する形状とし、また磁心収容ケースの肉厚を薄
く形成したことにより、磁心本体の外径、内径および高
さを比較例２のものより大きく形成することができた。
その結果、磁心本体の断面積が大きくなり、ＡＬ値を比
較例２のものに比べて２０％以上も向上させることがで
きた。

【００３５】「実施例３」実施例１と同様の磁心本体
を、実施例１と同様の磁心本体収容ケース（外径９．５
ｍｍ、内径３．５ｍｍ、高さ１．１５ｍｍ、肉厚０．１
５ｍｍ）に入れ、硬化前粘度１．３Ｐａ・ｓ、硬化後硬
さ９（ＪＩＳＡ）のシリコーンゴム（ＴＳＥ３２５０
東芝シリコーン社製）を用いて、含浸かつ接着を行っ
た。このようにして作製したパルストランス磁心にコイ
ル巻線してトランスを構成し、ＡＬ値を測定した。本実
施例で得られたトランスは、実施例１のものと比べて接
着用シリコーンゴムの応力による特性劣化がないため、
ＡＬ値（１０個の平均値）が８．６μＨ／Ｎ²〜１０μ
Ｈ／Ｎ²であり、実施例１よりもさらに特性が向上して
いることが認められた。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、軟
磁性合金薄帯をトロイダル状に巻回してなる磁心本体、
または軟磁性合金薄帯を積層してなる磁心本体と、前記
磁心本体を収容し一面に開口部を有する磁心本体収容ケ
ースからなるパルストランス磁心を構成することによ
り、小型でかつ少ない巻線数でＩＳＤＮ用の伝送特性を
満たす磁心を実現できるとともに、パルストランスの大
きさの制約の中で磁心本体の断面積を大きく構成するこ
とができるので、これによりさらにインダクタンス値を
向上させることができる。また、磁心本体の表面に樹脂
被覆を施さないので、被覆樹脂による応力発生をなくし
てインダクタンス値の劣化を防止することができる。

【００３７】前記磁心本体収容ケースの内周端縁部およ
び外周端縁部が、０．０５ｍｍ〜０．４ｍｍの曲率半径
を有する曲面で形成されている構成であると、磁心本体
収容ケースの周囲にコイル巻線してトランスを構成した
際に、磁心本体収容ケースの内周端縁部や外周端縁部で
コイル巻線の被覆層が損傷したり、断線するのを防止す
ることができるので、信頼性が高いパルストランス磁心
を安定して得ることができる。また前記磁心本体に、硬
化前粘度が１Ｐａ・ｓ以下かつ硬化後にゲル状となるシ
リコーンゴムを含浸させた構成であると、磁心本体を磁
心本体収容ケース内に固定する時に発生する応力による
ＡＬ値の劣化や、高温時のＡＬ値の劣化を抑えることが
できるので、高性能のパルストランス磁心を得ることが
できる。さらに、前記磁心本体に、硬化前粘度が１．５
Ｐａ・ｓ以下かつ硬化後硬さ１０（ＪＩＳＡ）以下の
シリコーンゴムを含浸させ、該シリコーンゴムを、前記
磁心本体と磁心本体収容ケースとを固定する接着部材と
して兼用することにより、接着用シリコーンゴムの応力
による特性劣化を抑えることができる。

【００３８】また前記磁心本体と磁心本体収容ケースと
を固定する接着部材として、硬化前粘度が２Ｐａ・ｓ以
下かつ硬化後硬さ２５（ＪＩＳＡ）以下のシリコーン
ゴムを使用した構成であると、磁心本体と磁心本体収容
ケースとを固定する際に生じる応力が小さいので、この
応力によるＡＬ値の劣化を抑えて高性能のパルストラン
ス磁心を得ることができる。さらに前記接着部材が、前
記磁心本体収容ケースの底面の２〜４箇所に塗布されて
いる構成であると、磁心本体と磁心本体収容ケースとを
固定する際に、接着部材に起因して発生する応力を抑え
つつ、磁心本体と磁心本体収容ケースとを安定して固定
することができる。また本発明では、磁心本体収容ケー
スの外径が１０ｍｍ以下、内径が３．５ｍｍ以上、高さ
が１．３ｍｍ以下とし、０.１Ｖ入力時のＡＬ値が１０
ｋＨｚにおいて６.０μＨ／Ｎ²以上である構成とするこ
とができ、小型でかつ少ない巻線数で高いインダクタン
ス値を達成できる優れたパルストランス磁心を提供する
ことができる。

【００３９】磁心本体を構成する軟磁性合金が、その組
織の５０％以上を平均結晶粒径３０ｎｍ以下の体心立方
構造の微細な結晶粒を主体として構成される軟磁性合金
であって、この軟磁性合金が、Ｆｅを主成分とし、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗからなる群
から選ばれた１種または２種以上の元素とＢを含んだも
のである場合、０.１Ｖ入力時のＡＬ値が１０ｋＨｚに
おいて６.０μＨ／Ｎ²以上であり、少ない巻線数で高い
インダクタンス値が得られ、使用温度が−２０〜＋１０
０℃の範囲で変動しても、フェライト製の磁心を有する
従来構造のものよりもインダクタンス変動が少ないパル
ストランス磁心を確実に得ることができる。

【００４０】また、適用する軟磁性合金として、Ｆｅ_b
Ｂ_xＭ_y系、Ｆｅ_bＢ_xＭ_yＸ_Z系、Ｆｅ_bＢ_xＭ_yＴ_d系、ある
いは、Ｆｅ_bＢ_xＭ_yＴ_dＸ_Z系の組成であって、各添加成
分元素を規定の割合で含有させたものの場合、０.１Ｖ
入力時のＡＬ値が１０ｋＨｚにおいて６.０μＨ／Ｎ²以
上であり、少ない巻線数で高いインダクタンスが得ら
れ、使用温度が−２０〜＋１００℃の範囲で変動して
も、フェライト製の磁心を有する従来構造のものよりも
インダクタンス変動が少ないパルストランスを確実に得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るパルストランス磁心の例を示す分
解図である。

【図２】図１で用いられている磁心本体収容ケースのＡ
−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】本発明に係る実施例および比較例におけるＡＬ
値の温度変動を試験した結果を示すグラフである。

【図４】先願のパルストランス磁心の例を示す分解図で
ある。

【符号の説明】

１磁心本体収容ケース１ａ開口部２軟磁性合金薄帯３磁心本体４接着部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者牧野彰宏東京都大田区雪谷大塚町１番７号アルプス電気株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軟磁性合金薄帯をトロイダル状に巻回し
てなる磁心本体、または軟磁性合金薄帯を積層してなる
磁心本体と、前記磁心本体を収容し一面に開口部を有す
る磁心本体収容ケースからなることを特徴とするパルス
トランス磁心。
【請求項２】前記磁心本体収容ケースの内周端縁部お
よび外周端縁部が、０．０５ｍｍ〜０．４ｍｍの曲率半
径を有する曲面で形成されていることを特徴とする請求
項１記載のパルストランス磁心。
【請求項３】前記磁心本体に、硬化前粘度が１Ｐａ・
ｓ以下かつ硬化後にゲル状となるシリコーンゴムを含浸
させてなることを特徴とする請求項１または２のいずれ
かに記載のパルストランス磁心。
【請求項４】前記磁心本体に、硬化前粘度が１．５Ｐ
ａ・ｓ以下かつ硬化後硬さ１０（ＪＩＳＡ）以下のシ
リコーンゴムを含浸させてなり、該シリコーンゴムが、
前記磁心本体と磁心本体収容ケースとを固定する接着部
材を兼ねていることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
かに記載のパルストランス磁心。
【請求項５】前記磁心本体と磁心本体収容ケースとを
固定する接着部材として、硬化前粘度が２Ｐａ・ｓ以下
かつ硬化後硬さ２５（ＪＩＳＡ）以下のシリコーンゴ
ムを使用してなることを特徴とする請求項１〜３のいず
れかに記載のパルストランス磁心。
【請求項６】前記接着部材が、前記磁心本体収容ケー
スの底面の２〜４箇所に塗布されていることを特徴とす
る請求項５記載のパルストランス磁心。
【請求項７】前記磁心本体収容ケースの外径が１０ｍ
ｍ以下、内径が３．５ｍｍ以上、高さが１．３ｍｍ以下
であり、０．１Ｖ入力時のＡＬ値が１０ｋＨｚにおいて
６．０μＨ／Ｎ²以上であることを特徴とする請求項１
〜６のいずれかに記載のパルストランス磁心。
【請求項８】軟磁性合金が、その組織の５０％以上を
平均結晶粒径３０ｎｍ以下の体心立方構造の微細な結晶
粒を主体として構成される軟磁性合金であって、この軟
磁性合金が、Ｆｅを主成分とし、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗからなる群から選ばれた１種
または２種以上の元素とＢを含んだものであることを特
徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のパルストラン
ス磁心。
【請求項９】磁心本体を構成する軟磁性合金が、次式
で示される組成を有するものであることを特徴とする請
求項１〜８のいずれかに記載のパルストランス磁心。Ｆｅ_bＢ_xＭ_y 但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍ
ｏ、Ｗからなる群から選ばれた１種または２種以上の元
素であり、組成比を示すb、x、yは、７５≦b≦９３原子％、０.５≦x≦１８原子％、４≦y≦
９原子％である。
【請求項１０】磁心本体を構成する軟磁性合金が、次
式で示される組成を有するものであることを特徴とする
請求項１〜８のいずれかに記載のパルストランス磁心。Ｆｅ_bＢ_xＭ_yＸ_Z 但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍ
ｏ、Ｗからなる群から選ばれた１種または２種以上の元
素であり、ＸはＳｉ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａのうちの１種ま
たは２種以上の元素であり、組成比を示すb、x、y、z
は、７５≦b≦９３原子％、０.５≦x≦１８原子％、４≦y≦
９原子％、zは４原子％以下である。
【請求項１１】磁心本体を構成する軟磁性合金が、次
式で示される組成を有するものであることを特徴とする
請求項１〜８のいずれかに記載のパルストランス磁心。Ｆｅ_bＢ_xＭ_yＴ_d 但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍ
ｏ、Ｗからなる群から選ばれた１種または２種以上の元
素であり、Ｔは、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔからな
る群から選ばれた１種または２種以上の元素であり、組
成比を示すb、x、y、dは、７５≦b≦９３原子％、０.５≦x≦１８原子％、４≦y≦
９原子％、dは４.５原子％以下である。
【請求項１２】磁心本体を構成する軟磁性合金が、次
式で示される組成を有するものであることを特徴とする
請求項１〜８のいずれかに記載のパルストランス磁心。Ｆｅ_bＢ_xＭ_yＴ_dＸ_Z 但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍ
ｏ、Ｗからなる群から選ばれた１種または２種以上の元
素であり、Ｔは、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔからな
る群から選ばれた１種または２種以上の元素であり、Ｘ
はＳｉ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａのうちの１種または２種以上
の元素であり、組成比を示すb、x、y、d、zは、７５≦b
≦９３原子％、０.５≦x≦１８原子％、４≦y≦９原子
％、dは４.５原子％以下、zは４原子％以下である。