JPH02295101A - インタフエース変成器用磁心 - 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］ この発明は、微結晶鉄ベース合金から成るインタフェー
ス変歳器用磁心に関する． ［従来の技術コ ディジタル伝送システムで使用するために結合キャパシ
タンスができるだけ少な＜２０ｍＨを超一 えるインダクタンスＬを有するインタフェース変成器は
、例えばサービス総合ディジタル通信網（ＩＳＤＮ）の
いわゆるＳｏ　インタフェースにおいて、変成器として
網終端と個々の端末装置との間のインタフェースで用い
られる． Ｉ　ＳＤＮは新しい世界的なデイジタル通信システムで
ある，ＩＳＤＮではデイジタル市内交換局と網終端との
間の結合がＵｋＯ線路インタフェースを介して行われる
．その際デイジタル市内交換局と網終端との距離は最大
で８ｋｍとすることができる．一つの網終端には８台以
下の端末装置を接続することができる．端末装置は例え
ば電話機、テレビジョン電話機、ビデオテクッス、ファ
クシミリ、テクストファックス、ワークステーションな
どとすることができる。端末装置はここでも各網終端か
ら１５０ｍまで離すことができる．網終端と端末装置と
の間のインタフェースはＳｏユーザインタフェースと呼
ばれる． かかるＳｏ　インタフェースに対する要求は国際規格Ｇ
ＣＩＴＴ　１．４３０又はドイツ連邦郵便局規格ＦＴＺ
　Ｉ　ＴＲ　２３０に定められている．これらの規格は
例えば、伝送されるディジタルパルスの周波数又はパル
スマスクに関係して、インタフェースのインピーダンス
を定めている．これらの規格に基づ＜Ｓｏ　インタフェ
ース変成器の磁気的及び電気的特性についての要求に関
しては、例えばシャフナ　エレクトロニク（Ｓｃｈａｆ
ｆｎｅｒ　Ｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋ）社、ルーテルバッハ
、スイスの会社刊行物ＰＯＯＬ１１０１Ｅ　、ｘ−　ッ
チ●ヘム７イ）レ（Ｈ．　Ｈｅｍｐｈｉｌｌ　）著ｒＩ
　ＳＤＮ適用のためのパルス変成器の使用（Ｕｓｉｎｇ
　Ｐｕｌｓｅ　Ｔｒａｎｓｆｏｒ＋ｓｅｒｓ　ｆｏｒ　
ＩＳＤＮ−Ａｐｐｌｉ−ｃａｔｉｏｎｓ　）　Ｊに記載
されている。この刊行物の第２図及び第３図には郵便局
規格に基づくインピーダンスとパルス伝送とについての
要求が示されている．ディジタルパルスを所定のパルス
マスクの範囲内で伝送できるかどうかは，主として変成
器のインダクタンスとキャバシタンスとに関係する．変
成器のインダクタンスＬは主として伝送されるパルスの
トップチルトを決定する．トップチルトとは伝送される
パルス電圧のパルス期間中に生じる望ましくない減少で
ある，ｒｓＤＮの要求を満たすために変成器のインダク
タンスは１０ｋＨｚで約２０ｍＨを超えなければならな
い．変成器のキャパシタンスは、特に高いレベルから低
いレベルへ移行する際に、伝送されるパルスの信号形状
に影響する．その際結合キャバシタンスに対してできる
だけ低い値が必要である．結合キャパシタンスとは変成
器の二つの異なる巻線間のキャパシタンスをいう．結合
キャパシタンスは特に設けられたターン数と巻線配置と
に関係する．Ｓｏインタフェース変成器のための磁心と
して前記刊行物に例えばＲＭ６磁心が示されている．磁
心材料にフエライトが指定されている．フエライトを使
用する場合に透磁率弘及び飽和磁束密度Ｂｓに対する値
が制限される．これに対する代表的な値はｇ＝１０００
０．Ｂｓ　＝０．４５７である（シーメンス社のＳＩＦ
ＥＲＩ丁　（ジフェリト）〒３８参照）． 変成器のインダクタンスは磁心材料の透磁率に正比例す
る．特に変成器の直流初期磁化の場合にも、フエライト
の透磁率及び飽和磁束密度の値がインダクタンスに関す
るＩ　ＳＤＮの要求を満足するだめには、比較的大きい
磁心断面積又は多いターン数が必要である．しかし大き
い磁心断面積は磁心の寸法増大従って変成器の体積増大
を意味する．しかしながらできるだけ小さい部品が望ま
れる．多いターン数はまず結合キャパシタンスの増加従
って伝送特性の劣化を意味する．これを避けるために巻
線間に絶縁層を挟んだ複雑な巻線構造が必要である．そ
れにより巻線の製造が複雑化し高価となる。

［発明が解決しようとする課題］ この発明の課題は，できるだけ小さい体積を有し、簡単
な巻線構造と少ないターン数とにょりＩ　ＳＤＮの要求
に基づ＜Ｓｏ　インタフェース変成器の製造を可能にす
るような、ＳＯ　インタフェース変成器のための磁心を
提供することにある．特にＩ　ＳＤＮの要求を変成器の
直流初期磁化の場合にも満足するようにしようとするも
のである．［課題を解決するための手段］ この課題はこの発明に基づき、磁心材料として６０原子
％以上の鉄含有量を有し磁気ひずみの少ない鉄ベース合
金が用いられ、この合金の組織の５０％以上が１００ｎ
ｍ未満の粒度を有する微結晶粒子から成り、この合金が
０．２未満の残留磁気比Ｂ　ｒ／　Ｂ　ｓ　と２０００
０〜５００００の範囲の相対初透磁率とを有することに
より解決される． ［作用効果］ 微結晶鉄ベース合金は非常に小さい磁気ひずみ値を有す
る．このことは材料の中の応力による透磁率低下が非常
に小さいことを意味する．この発明に基づく磁心により
、小さい寸法を備えたコンパクトなインタフェース変成
器を製作することができる．このインタフェース変成器
は簡単な巻線構造によっても規格に定められた要求を満
たす．特にこの変成器は、Ｉ　ＳＤＮ網における非対称
な電流分布に基づき予想されるような初期磁化の場合に
も，インダクタンスに対′シ要求される値を達成する．
　ＪＬ＞５００００を有する微結晶鉄ベース合金の場合
には小さい初期磁化でも透磁率が既に著しく低下するの
で、要求されたインダクタンスは比較的大きい磁心断面
又は多いターン数によるときしか達成されない．透磁率
ｇ＜２００００ならば，要求されるインダクタンスは同
様に同じ手段によるときしか達成されない． 微結晶鉄ベース合金とその製法とは欧州特許出願公開第
２７１１３５７号公報から知られている．この合金は特
に、鉄のほかに主として０．１〜３Ｗｔ子％の銅、０．
１　〜３０原子％ｃ７）Ｎｂ．　Ｗ　，　Ｔａ，　Ｚｒ
、Ｈｆ．　丁ｉ又はＭＯのような別の金属．３０原子％
以下のケイ素及び２５原子％以下のホウ素を含む合金で
あり，その際ケイ素及びホウ素の合計含有量は５〜３０
原子％の範囲にある．高い周波数でのその良好な磁気特
性に基づき、これらの合金は高周波変成器、チョーク及
び磁気ヘッドのために提案される．欧州特許出願公開第
２１１９４９８号公報から更に微結晶鉄ベース合金から
成る磁心が知られており、この合金は高い使用温度の場
合にもその良好な磁気特性がほぼ維持される。前記適用
分野は主として既に欧州特許出願公開ｉ２７１８５７号
公報に述ベらているのと同じ分野である． 驚くべきことに、２００００を超え５００００未満の初
期透磁率を有する微結晶鉄ベース合金では、直流初期磁
化の存在する場合に透磁率が非常に僅かしか低下しない
ということが発見された．従ってこの種の合金は、結合
キャパシタンスができるだけ少な＜１０ｋＨｚで測定さ
れたとき２０ｍＨを超えるインダクタンスＬを有するべ
きインタフェース変成器において、磁心材料として使用
するために非常に適している．適した合金の鉄含有量は
６０原子％を超える。これらの合金は５０％以上が１０
０ｎｍ未満，望ましくは２５ｎｍ未溝の粒度を有する微
結晶粒子から成る組織を有する．これらの材料は０．２
未満の残留磁気比を有する平らなヒステリシスループを
持たなければならない． ［実施例］ 次にこの発明に基づく磁心材料の複数の実施例の特性図
により、この発明を詳細に説明する．第１図は、Ｉ　Ｓ
ＤＮにおけるインタフェース２誘導性デバイスとを示す
．これらはデイジタル交換局１と網終端（ＮＴ）２との
間のＵｈｎ線路インタフェース、及び網終端２と端末装
置（ＴＥ）３との間のＳｏユーザインタフェースとであ
る．ディジタル交換局１と網終端２との間の情報の伝送
のためにＵｋｏインタフェース変成器４が用いられる．
網終端２におけるディジタル信号の処理は電子デバイス
５により行われる．網終端は更にＳｏ　インタフェース
のＮＴインタフェース変成器６を備える．網終端２と端
末装置３との間のディジタル信号の伝送は送信線路７、
８及び受信線路９，１０を経て行われる．端末装置３で
はＴＥインタフェース変成器ｔｉを介しての信号の交換
と電子デバイスｌ２による処理とが行われる．端末装置
は更に電流補償された電波障害防止チョークｌ３を備え
る． この発明に基づく磁心はＳｏ　インタフェースのＮＴイ
ンタフェース変成器６及びＴＥインタフェース変成器ｌ
１に用いられる．端末装置への給電は一部ではディジタ
ル交換局からＳｏユーザインタフェースを経て行われる
．これは例えば端末装置が電話機である場合に該当する
．端末装置の遠隔給電装置は第１図には示されていない
．遠隔給電はＮＴインタフェース変成器６の中央タツプ
ｌ４を経て行われる．実情に即していない理想的な場合
には、給電電流は送信線路７、８又は受信線路９、ｌＯ
に同一の割合で分配される．しかしながら実際には異な
る電流経路は異なる抵抗を有する．このための原因とし
て例えば、変成器の異なる巻線抵抗並びに線路又は端末
装置の接続コードの差し込み接点の異なる抵抗が考えら
れる．送信線路７，８又は受信線路９，１０の電流のか
かる非対称性は、Ｓｏ　インタフェースのＮＴインタフ
ェース変成器６又はＴＥインタフェース変成器１１に初
期磁化をもたらす．これに対する徹底的な研究と計算と
により、ＴＥインタフェース変成器１１では約３ｍＡの
初期磁化電流を考慮しなければならないことが判明した
．これに比べてＮＴインタフェース変成器６での予想さ
れる最大初期磁化電流は非常に大きい．なぜならば一つ
の網終端に８台までの端末装置が並列に接続できるから
である。このために約１２ｍＡまでの初期磁化電流が予
想される． 所定のパルスマスク範囲内に収まるディジタルパルスの
規格に要求される伝送を保証するために、変成器は前記
の初期磁化電流の場合にも２０ｍＨを超えるインダクタ
ンスを有しなければならない．更に結合キャパシタンス
を小さくすべきである．これに対する上限は約１００ｐ
Ｆと見なすことができる． 下記の実施例に述べる磁心材料は、欧州特許出願公開第
２７１８５７号公報から知られた方法に基づき薄いテー
プの形で製造された．そしてこれらのテープから環状テ
ープ磁心が巻かれた．これらの環状テープ磁心は続いて
横磁界、すなわち環状テープ磁心の回転対称軸線に平行
な磁界のもとで熱処理を受けた．これにより０．２未満
の残留磁気比Ｂ　（　／　Ｂ　Ｓ　を有する平らなヒス
テリシスループが得られた．ここでＢｒは残留磁束密度
であり、Ｂｓは飽和磁束密度である．比較のために環状
テーブ磁心は縦磁界又は無磁界のもとでも熱処理された
．後者の場合には要求される範囲を外れた初透磁率及び
残留磁気比の値を有する磁心材料が生じた．寸法φ１４
Ｘφ７　Ｘ　６　ｍ　ｍの環状テーブ磁心により変成器
が完成され、それぞれインダクタンスＬと初期磁化電流
との関係がｌＯｋＨｚで測定された． 例　　ａ）　： ７３．５原子％の鉄のほかに１原子％の銅、３原子％の
ニオブ、１３．５原子％のケイ素及び９原子％のホウ素
を含む磁心が、横磁界のもとで１時間、５４０°Ｃ及び
３時間、２８０°Ｃの熱処理を受けた．磁心は２３００
０の初透磁率を有していた．第２図には、規格に定めら
れた透磁率（初期磁化を伴なう透磁率を初期磁化の無い
透磁率で割ったもの）と初期磁化との関係が記載されて
いる．ここでは透磁率従ってインダクタンスと初期磁化
との関係が少ないことを示す（曲ｗａＡ参照）．第３図
の曲線Ａには、インダクタンスと２Ｎ＝４８の総ターン
数を有する変成器のための初期磁化電流との関係が示さ
れている．この磁心は直流初期負荷を受けるインタフェ
ース変成器に使用するために著しく適している，１２ｍ
Ａの直流初期負荷の場合にもインダクタンスはなお３３
ｍＨである．少なくとも２０ｍＨの変成器に要求される
インダクタンスをこの磁心を用いて１２ｍＡの初期磁化
の場合にも既に２Ｎ＝３６の総ターン数で達成できる．
この少ないターン数により、簡単な巻線構造の場合にも
結合キャパシタンスに対して約３５ｐＦの低い値が得ら
れる．例　　ｂ）　： 例ａ）と同じ組成を有する磁心材料が横磁界のもとで１
時間、５４０°Ｃの熱処理を受け、続いてこの磁界のも
とで１０Ｋ／分の速度で冷却された．こうし′て製作さ
れた環状テープ磁心は３１０００の初透磁率を有してい
た．透磁率と初期磁化との関係はここでも第２図に示さ
れている（曲ｋＱＢ参照）。この磁心も透磁率と初期磁
化との関係が非常に僅かにすぎない．２Ｎ＝４０の総タ
ーン数を有する完成された変成器は、要求される最小値
を明らかに上回るインダクタンス値を有していた（第３
図の曲ｉＢ参照）． 例　　Ｃ）　： 例ａ）及びｂ）と同じ組成を有する磁心材料が横磁界の
もとて１時間、５４０°Ｃの熱処理を受け，続いて空冷
された．この熱処理により約３５０００という初透磁率
の更に幾分大きい値が得られた．第２図の曲線Ｃに示す
ように、透磁率がこの場合には初期磁化の増加と共に若
干強く低下する．しかしながらこの磁心によっても、２
Ｎ＝３８の総ターン数を有する変成器に対する第３図の
曲線Ｃから分かるように、インタフェース変成器に課せ
られた要求を満たすことができた． 例　　ｄ）　： ７３．５原子％の鉄のほかに１原子％の銅、３原子％の
ニオブ、１６．５原子％のケイ素及び６１Ｋ子％のホウ
素を含む磁心材料が、例ａ）と同じ熱処理を受けた．こ
の材料では２８０００の初透磁率が測定された．第２図
の曲線Ｄから分かるように、この磁心も透磁率と初期磁
化との関係が僅かにすぎなかった．インダクタンスにつ
いての要求は２Ｎ＝４２の総ターン数を有する変成器に
よりここでも良好に満たされた（第３図の曲線Ｄ参照）
． 例　　ｅ）　： 例ｄ）と同じ組成の磁心材料が例ｂ）と同じ熱処理を受
けた．透磁率と初期磁化との関係が第２図の曲ＭＥに示
され，インダクタンスと２Ｎ＝３８を有する変成器に対
する初期磁化電流との関係が第３図の曲線Ｅに示されて
いる．例　　ｆ）　： 例ｄ）及びｅ）と同じ組成の磁心が、例Ｃ）と同じ熱処
理を受けた，３８０００の透磁率が測定された．初期磁
化に関係する透磁率の低下はここでは例ｄ）及びｅ）よ
り幾分太き〈、第２図の曲線Ｆに示されている。しかし
第３図の曲線Ｆから分かるように、ここでも２Ｎ＝３６
の総ターン数の場合に１２ｍＡの初期磁化電流の際に３
０ｍＨを超えるインダクタンスが達成された．従って例
ａ）〜ｆ）から分かるように、これらの例によるこの発
明に基づくすべての磁心はインタフェース変成器に使用
するのに好適である．比較のために例ａ）〜Ｃ）と同じ
組成の磁心材料が、磁界無しで１時間、５４０’Ｃで熱
処理を受け続いて空冷され（例ｇ））、また縦磁界のも
とで１時間，５４０°Ｃで熱処理を受け続いてＩＫ／分
の速度で冷却された（例ｈ））．磁界無しで熱処理され
た磁心は５８０００の初透磁率を有し，縦磁界のもとで
処理された磁心はｓｏｏｏの初透磁率を有していた．第
２図の曲線Ｇ及びＨから分かるように、これらの比較用
磁心は直流初期磁化の際に透磁率の非常に強い低下を示
した．磁界無しで処理された材料（例ｇ））を用い２Ｎ
＝２８の総ターン数を有する完成された変成器は、第３
図の曲線Ｇに示すように、初期磁化電流無しでは約３５
ｍＨのこの発明に基づく変成器に匹敵するインダクタン
スを達成したが、しかしながら１２ｍＡの初期磁化電流
の場合には７ｍＨのインダクタンスしか達成できなかっ
た．例ｈ）に示す縦磁界のもとに熱処理された材料から
成る環状テープ磁心を備えた変成器は、２Ｎ＝４２の総
ターン数を有する変成器に対する第３図の曲線Ｈに示す
ように，同様に初期磁化電流の増加と共にインダクタン
スの強い低下を示した．これに反してこの発明に基づく
磁心によれば、Ｉ　ＳＤＮの要求を満たす非常にコンパ
クトな変成器を製作することができる．これらの磁心は
特に約１２ｍＡまでの初期磁化電流が予想されるＮＴイ
ンタフェース変成器６のためにも使用することができる
．

【図面の簡単な説明】

第１図はＩ　ＳＤＮインタフェースの配線略図、第２図
はこの発明に基づく磁心の複数の実施例と比較磁心とに
ついて透磁率比と初期磁化との関係をグラフで示′した
図，第３図は第２図に示す磁心を備えた変成器について
インダクタンスと直流初期負荷電流との関係をグラフで
示した図である．６、１１・・・インタフェース変成器 Ｆｌ（３　２ ａ　　　２ １　（ｍＡノ ＦＩＧ　３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ディジタル伝送システムで使用するために結合キャ
   パシタンスができるだけ少なく ２０ｍＨを超えるインダクタンスＬを有す るインタフェース変成器用磁心において、 磁心材料として６０原子％以上の鉄含有量 を有し磁気ひずみの少ない鉄ベース合金が 用いられ、この合金の組織の５０％以上が １００ｎｍ未満の粒度を有する微結晶粒子から成り、こ
   の合金が０．２未満の残留磁気比Ｂ＿ｒ／Ｂ＿ｓと２０
   ０００〜５００００の範囲の相対初透磁率とを有するこ
   とを特徴とするインタフェース変成器用磁心。 ２）粒度が２５ｎｍ未満であることを特徴とする請求項
   １記載の磁心。 ３）鉄のほかに主として０．１〜３原子％の銅、０．１
   〜３０原子％のニオブ、タングステン、タンタル、ジル
   コニウム、ハフニウ ム、チタン又はモリブデンのような別の金 属、３０原子％以下のケイ素及び２５原子％以下のホウ
   素を含む合金が用いられ、その際ケイ素とホウ素との合
   計含有量が５〜３０原子％の範囲にあることを特徴とす
   る請求項１記載の磁心。 ４）請求項１に記載の磁心を備え、１２ｍＡの直流初期
   負荷までは結合キャパシタンスができるだけ少なく２０
   ｍＨを超えるインダク タンスＬを有することを特徴とするインタ フェース変成器。