JPH03220704A

JPH03220704A - ロータリートランス

Info

Publication number: JPH03220704A
Application number: JP2014956A
Authority: JP
Inventors: ▲おお▼地　敏男; Toshio Oji; Juichi Morikawa; 森川　寿一; Kenji Takemura; 竹村　憲二; Jiro Ishikawa; 石川　二朗
Original assignee: Showa Denko KK; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Resonac Holdings Corp
Priority date: 1990-01-26
Filing date: 1990-01-26
Publication date: 1991-09-27

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、焼結フェライトの表面に、セラミックス系超
電媒体よりなるスパイラル状導体、単位巻数導体、短絡
導体などのコイル用導体、あるいは回数パターン用導体
が形成されたロータリートランスに関するものであり、
焼結性フェライト粉とバインダーとの混合物を射出成形
してグリーン体を製造する際に、金型中にセラミックス
系超電導体よりなる導電層をインサートし、表面にスパ
イラル状導体や回路パターンが形成されたグリーン体を
成形した後、脱脂・焼結させてなることを特徴とし、コ
イル成型及びコイル接着工程が省略され、かつ回路の特
性が大幅に改良される共に量産性に優れ、またフェライ
ト表面に回路素子が直接実装された周辺回路を含んだロ
ータリートランスに関する。

〔従来の技術〕

回転ヘッド型ＶＴＲの回転ドラム装置には、回転部と静
止部との相互間の電気信号伝達手段として、ロータリー
トランスが使用されている。またロータリートランスは
パワー伝送用手段としても使用されている。

ロータリートランスは、焼結フェライトよりなる円環板
状の回転部ローターコアと静止部ステーターコアを有し
ている。これらのコアは、第Ｉ４図に示すように円環板
状のコアｌの一方の面には、同心円状の複数のコイル溝
２が設けられ、コイル溝２には、これらをコア外周と結
ぶ直径方向の弓出し溝３が設けられている。

このように構成されたローターコア及びステーターコア
は、第１５図にその断面を示すように、コイル溝７及び
８がそれぞれ設けられたローターコア４並びにステータ
ーコア５の面を１０〜７０３　・ μｍのギャップＧをおいて対向配置される。そして、各
コイル溝７および８には所定ターン数のローターコイル
９．ステーターコイル１ｏが巻回・配設され、この端部
は引出し溝３を通って引き出され、ＶＴＲの電気回路や
磁気ヘッドと接続される。

従来、焼結フェライトにコイル用導体を配設するには、
同心円状の複数のコイル溝を有する円環板状コアに、外
周に絶縁皮膜が施された導体であって所定のターン数に
成型したコイルを各溝にセットシ、接着剤でコイルの剥
落を防止する方法が行われている。しかし、焼結フェラ
イトコアが粉末プレス法で成形されている場合、特に４
〜１４チヤンネルものコイルや短絡導体を祝する多チヤ
ンネルタイプにおいては、溝幅寸法や真円度にばらつき
が多く一定のサイズのコイルをセットすることが困難で
あると共に、磁気回路特性にもばらつきが発生している
。このような点を改善するために、−例としてダイヤモ
ンド砥石などにより溝を総て後加工で付加することが行
われているが、コアの製造工程が複雑になり、カケなど
が発生するという問題点があった。

この点に対処するために、本発明者らは、焼結フェライ
トコアを射出成形法により製造する方法を、特願昭６３
−１３５７１号として提案した。

この場合、コアの寸法精度は優れていたが、磁気回路を
形成させるためには、やはり所定ターン数に形成したコ
イルを溝にセットし、接着剤で固定するなど複雑な工程
をやはり必要とした。

また特開昭６３−２４４７８９号公報や特開昭６３−２
４４７９０号公報に記載されているように、ロータリー
トランスではない分野であるが、射出成形や加圧成形を
行い表面に導体パターンを、被着あるいは転写して形成
させる方法が提案されているが、これらは磁性体に適用
したものではない。

なおまた、特開昭６４−３１４０４号公報、特開昭６２
−１８８３０３号公報、特開昭６２−１５９４０８号公
報などにも、フェライトと樹脂との混合物を射出成形な
どで形成したロータリートランスのコアを用いる技術が
開示されているが、これらはグリーン体を脱脂しないで
用いているため、磁性体の性能上問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような焼結フェライトコアに、磁気回路及び導体を
簡略化された方法で形成させるものとして、例えば特開
昭６２−２７１４．０６号公報、特開昭６３−５４７０
７号公報や特開昭６３−１３３１０号公報などが提案さ
れている。しかし、プリントコイルを焼結フェライトコ
アの溝の中に後工程で埋設させたり、焼結フェライトコ
アの溝の中に導電金属層を形成させ、更に焼結させる方
法などは、あらかじめフェライトコアを焼結させておく
必要があり、その上にプリントコイルを接着させたり導
電塗装を行うという多くの工程を必要としている。

そこで、本発明者らは、コイル用導体あるいは回路パタ
ーン用導体の形成されたロータリートランスを得るに際
し、焼結性フェライトとバインダーとの混合物を射出成
形する時、導電層をインサ−ト成形することにより、回
路形成の工程が省略される事を提案した。しかし、用い
た導電層の導体間にフェライト磁性体層が充填されてし
まうため、ロータリートランスとして結合係数が低下し
伝達効率が下がるという問題があった。また、ロータリ
ートランス表面に電気回路を実装するために回路パター
ンを形成させたとき、導体が磁性体と密着しており、磁
性体中に導体が埋設され気味となると、回路パターンの
長さ方向にインダクタンス成分が付加されるという問題
があった。このような問題に加えて、導電層が銀−パラ
ジウムまたは銀−白金系で構成されている場合、直流抵
抗値が大きいため接続される周辺回路の条件によっても
異なるが、この導体抵抗に起因する挿入損失が相対的に
大きく、特性が低下する欠点を有していた。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
、その目的とするところは、コイルまたはその周辺部の
回路パターン形成の工程が省略され、また結合係数の低
下がなく、かつ回路パターン部にインダクタンス成分を
有しにくく、発熱による特性低下のない回路を実装する
ことが出来る平板型ロータリートランスを得ることにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記の目的を達成するために、コイル用導体あ
るいは回路パターン用導体が溝内または表面に形成され
た焼結フェライトロータリートランスにおいて、焼結フ
ェライトとバインダーとの混合物を射出成形してロータ
リートランスグリーン体を得る際、インサート成形され
る導体層がセラミックス系超電導体よりなり、かつ導体
層間に非磁性絶縁層を設けたものか、また導体層と磁性
フェライト間に非磁性絶縁物が設けられたものであって
、これらが剥離紙上に形成されたものを金型内にインサ
ートし、溝内部または表面に導体層を形成させたロータ
リートランスグリーン体を成形した後、これを脱脂・焼
結させて得られるロータリートランスとして構成される
。

〔作用〕

本発明に係るコイル用導体が形成された焼結フェライト
コアは、導体層がセラミックス系超電導体で形成されて
いるため、結合係数の低下もなく、ロータリーｌ−ラン
スとしての伝達効率も低下せず、特に導体の直流抵抗に
起因した伝送ロスが小さくなり、また回路形成のためコ
イルをセットし接着させる工程などが省略でき、量産性
に優れている。

また、フェライト表面に回路パターンを形成できるため
、他の回路素子（例えば抵抗、キャパシター及びインダ
クターなど）が直接実装出来る。さらにまた、回路パタ
ーン導体が磁性フェライト材より離れて形成できるため
、インダクタンス成分が含有しにくいパターンを構成す
ることが出来る。

〔実施例〕

第１図〜第４図は、本発明に係る磁気回路が形成された
平板型ロータリートランスコアの第１゜第２実施例を示
すものであって、第１図は第１実施例の斜視図、第２図
は第２実施例の斜視図、第３図及び第４図はそれぞれ第
１図及び第２図のＡＡ′線、Ｂ−Ｂ’線に沿った断面図
である。

同各図において、符号１１は焼結フェライトコアであり
、該コア１１の片面にはコイル用導体層１２が設けられ
、コイル用導体層１２の間には絶縁層１３が設けられて
いる。そして、第１実施例においては、上記コイル用導
体層１２並びに絶縁層１３は焼結フェライトコアｌ↓に
形成した溝内に、第２実施例においては、導体層１２並
びに絶縁層上３は焼結フェライトコア１１の表面と面一
にそれぞれ形成されている。また第１実施例では貫通孔
上４を利用して、第２実施例では引出し部導電層１５に
より、コイル用導体１２がそれぞれ外部と接続される。

このように構成されたコイル用導体層１２を有する焼結
フェライトコア１１を製造するには、例えば、第５図に
示すように、剥離紙１９の上に、コイル用導体Ｎ１２及
び絶９Ｎ１３が形成されたものを用いる。

ここで剥離紙１９は、厚み１０〜３００ＩＬｍであるポ
リプロピレンなどのプラスチックフィルムまたはシリコ
ンなどで表面処理された紙である。

導体層１２は、セラミックス系超電導体よりなるゞ・ア
・、ペーストを用いてスクリーン印刷、スプレー印刷、また
はスプレー塗布されたものである。、ｌ＠ｉ層１３は本
質的にシリカ質よりなるもので、導体５１２が印刷され
た後、同様にスクリーン印刷、スプレー印刷またはスプ
レー塗布することにより形成される。ここで、剥離紙１
９の厚みが１５μｍ未満の場合、金型にインサートする
ことが困難になり、一方３００μｍを超える場合はグリ
ーン体の厚み制御が困難になる。

導体層１２を形成するセラミックス系超電導体は、Ａ−
Ｂ−ＣｕＯ系よりなるペロブスカイト型化合物であり、
ＡはＬａ、Ｃｅ、Ｙ、Ｙｂ、Ｓｃなどのｍａ族金属元素
を示し、ＢはＳｒ、Ｂａなどのアルカリ土類金属元素を
示し、これらの■ａ族金属元素の酸化物、塩化物、フッ
化物、硫化物。

炭酸化物、臭化物などの化合物粉末とアルカリ土類金属
元素の上記化合物粉末及び酸化銅粉が混合されたもので
あり、アクリル樹脂やエポキシ樹脂などの樹脂を用いて
ペースト上に混合・混練される。導体層１２の厚みは工
Ｏ〜２００ＩＬｍ、好ましくは１５〜１５０μｍである
。導体層１２の厚みが１０ｐｍ未満の場合回路が断線す
るため好ましくなく、一方、２００Ｉｔｍを超える場合
は、剥離紙１９に回路を形成することが困難になる。

第６図及び第７図は第５図のｃ−ｃ’線に沿う異なる実
施態様を示す断面図であり、同各回に示すように、導体
層１２間に設けられた非磁性の絶縁層１３は、導体７１
１２間に磁性体層が侵入することを防止するためのもの
で、導体層１２の厚みと同じか、導体層１２の厚みより
厚くてもよく、また導体層１２全体を被覆していてもよ
い。この非磁性の絶縁層工３は、本質的にシリカ質より
なるガラス質絶縁層であって、アルミナ、酸化リチュウ
ム、酸化鉛、酸化はう素及びアルカリ土類金属の酸化物
を含有していてもよい。

このようにして導体層１２間に非磁性の絶縁層１３が設
けられた剥離紙１９を、第８図に示す射出成形金型のキ
ャビティ内部に導体Ｍ１２が固定側金属２２の側に向く
ようにインサートし、移動金型２０．中間金型２↓を閉
じた後、焼結性フェライトとバインダーと混合物を射出
成形することにより、コイル用導体層１２などが形成さ
れたロータリートランスグリーン体２６が製造される。

なお、同図においては、２３は第１スプール、２４はラ
ンナー、２５は第２スプールをそれぞれ示している。

グリーン体２６を射出成形するのに用いられる焼結性フ
ェライト粉は、ニッケルー亜鉛系、マグネシュウム−亜
鉛系、マンガン−亜鉛系のフェライト仮焼粉で、その平
均粒系は０．１〜２００μｍのものが使用できるが、０
．１〜１５０　ＩＬｍのものが好ましく、特に０．１〜
１００　ｐｍのものが好適である。なお、平均径が０．
１μｍ未満では、混練する際の均一分散が困難となり、
焼結後の密度が低下し、磁気特性２機械的強度が低下す
る。

また、使用されるバインダーとしては、例えばスチレン
系重合体、エチレン系重合体、プロピレン系重合体、エ
チレン−酢酸ビニル共重合体、アルキン（炭素数６以下
）メタアクリレ−１・を主成分（５０重量％以上）とす
る共重合体（例えばポーへ＼リフチルメタアクリレ−１〜、ポリエチルメタアクリレ
−１−）、アルキル（炭素数６以下）アクリレートを主
成分（５０重量％以上）とする共重合体（例えばポリメ
チルメタアクリレート、ポリエチルメタアクリレート、
ポリブチルアクリレ−１−）が挙げられる。これら合成
樹脂バインダーの蒸気圧浸透法によって測定した数平均
分子量は２０００〜５０万、特に４０００〜３０万が好
ましい。

上記焼結性フェライト粉及びバインダーを用いてコア用
グリーン体を成形するには、まずフェライト粉末とバイ
ンダーとを所定の割合（通常フェライト粉１００重量部
に対してバインダーが５〜４０重量部）で溶融混練し、
ペレット状に成形する。このペレットを射出成形機の射
出装置により溶融して金型に射出する。溶融物は、第１
スプール２３．ランナー２４．第２スプール２５を経由
して、第２スプール先端のピンゲー１−よりコイル用導
体層１２（あるいは回路パターン用導体）を形成した剥
離紙１９がインサートされたキャビティ内（グリーン体
２６成形部分）に圧入充填され”′。＼る。

上記溶融物が冷却固化した後、中間金型２１及び移動金
型２０を移動すると、表面または溝内部の導体層上２間
に絶縁層１３が設けられたコイルを有するロータリート
ランスグリーン体２６は移動金型２０内に残り、この後
、図示せぬ公知の突き出しピンを突き出すことにより離
型される。この分離されたグリーン体２６から剥離紙１
９を剥離した後、脱脂・焼結をおこなうことにより、導
体層１２間に絶縁層１３が設けられたコイルが形成され
た平板型ロータリートランスが得られる。

脱脂は、室温より雰囲気の温度を上昇させ本質的にバイ
ンダーがなくなるまで行うが、雰囲気として大気下、真
空下、またはアルゴン、窒素などの不活性ガスの雰囲気
で行ってもよい。脱脂の最高温度は通常２００℃以上で
あるが、上昇速度は通常１時間当り１〜１００℃（好ま
しくは１〜８０℃）である。また脱脂は雰囲気加圧（最
高１０ｋｇ／ｃＪ）下で実施してもよい。脱脂されたロ
ータリートランスは、フェライトの焼結の分野で行われ
ている方法にしたがって焼結される。焼結は、大気下、
またはアルゴン、窒素などの不活性ガス雰囲気下で７０
０−１２００℃の範囲で実施される。なお、上記脱脂、
焼結の工程は連続して行っても、別の工程で行ってもよ
い。

更にこのようにして得られた、コイル（あるいは回路パ
ターン）が形成されたロータリートランスに研削を加え
て表面精度を高めることもできる。

本発明のコイル用導体や回路パターン用導体が形成され
たロータリートランスの厚みは目的とするロータリー１
〜ランスの性能によっても異なるが、通常０．５〜５０
ｍｍで直径は１０−１５０ｍｍ、内径は３〜５０ｍｍで
ある。

第９図は、上述した手法にて作製されたロータリー１〜
ランスのｌ個を示す断面図であり、所定のギャップＧを
おいて対向配置されたローターコア２７とステーターコ
ア２８には、それぞれローターコイル用導体層１２−Ａ
並びにステーターコイル用導体層工２−Ｂが配置されて
いる。

またチャンネル数は２〜１４であり、第１０図に９チヤ
ンネルの例を示している。各チャンネルに対応する導体
層１２は貫通孔１４または引出し部導体層工５により引
き出される。

なお、上述した実施例においては、ローターコイル並び
にステーターコイルを焼結フェライトコア１１に埋設し
た例を示したが、第１１図〜第１３図に示したように、
同様の手法で回路パターン用導体１２′を剥離紙１９上
に所定間隔をおいて形成したものを、コアのコイル設置
面と反対側に埋設するようにしても良く、このようにす
れば、焼結フェライトコア１１’上にインダクタンス素
子３１．集積回路３２．チップ型抵抗素子３３゜チップ
型キャパシター３４．チップ型ダイオード３５などを直
接実装することが可能となる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明に係るコイル用導体や回路パ
ターンが形成されたロータリートランスは上記特徴を有
しているので、焼結フェライトコアの製造工程で導体を
形成することができ、コイルの挿入や、接着の工程が省
略されると共に、冷・Ｌ７・　　　　　　　　　　　−
１ｃ却媒体として液体窒素等を用いた冷却装置を用いて
、結合係数の低下もなく伝送特性においても溝に対する
コイル用導体の占有率が非常に高いことにより結合係数
が高く、また導体の直流抵抗に起因した損失が著しく少
ない安定した製品が、増幅器やスイッチング回路を備え
た形で小型で安価に製造できると共にロータリートラン
スの外部に付属する回路パターンにインダクタンス成分
が含有しにくいことにより高帯域用に適するなど多くの
長所を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明に係るロータリートランスの第
１．第２実施例を示し、第１図は第１実施例の斜視図、
第２図は第２実施例の斜視図、第３図は第１図のＡ−Ａ
’’断面図、第４図は第２図のＢ−Ｂ’線線断断面図第
５図〜第７図は金型中にインサートされる剥離紙上に形
成された導電層パターンを示す図で、第５図はその斜視
図、第６図及び第７図は第５図のｃ−ｃ’線に沿う異な
る実施態様それぞれを示す断面図、第８図は金型″″〕
゛、・−１８・が閉じた状態の説明図、第９図は本発明によるロータリ
ートランスの１例を示す断面図、第１０図は本発明によ
る９チヤンネル対応のロータリー１〜ランスを示す平面
図、第１１図〜第１３図は本発明の第３実施例に係り、
第１１図はコア側に密着される回路パターン用導体の形
状を示す説明図、第１２図は実装された部品を示す平面
図、第１３図は焼結フェライトコアの側面図、第１４図
及び第１５図は従来例に係り、第工４図はフェライトコ
アの平面図、第１５図はロータリートランスの断面図で
ある。１・・・焼結フェライトコア、２・・・コイル溝、　　　　３・・・引出し溝、４・・
・ローターコア、　　５・・・ステーターコア、Ｇ・・
・ギャップ、　　　　７，８・・コイル溝、９・・・ロ
ーターコイル、１０・・・ステーターコイル、１１．１１’　・・・焼結フェライトコア、１２・・・
コイル用導体層、１２′・・・回路パターン用導体層、）艷、１３・・・絶縁層、　　　１４・・・貫通孔、１５・−
引出し部導電層、１９・・・剥離紙、　　　２０・・・移動金型、２１・
・・中間金型、　　　２２・・・固定金型、２３・・・
第１スプール、２４・・・ランナー２５・・・第２スプ
ール、２６・・・グリーン体、２７・・・ローターコア
、２８・・・ステーターコア、３１・・・インダクタン
ス素子、３２・・・集積回路、　　　３３・・・チップ型抵抗素
子、３４・・・チップ型キャパシター３５・・・チップ型ダイオード。第目第２閂第６目第≦凶５第別５晃

Claims

【特許請求の範囲】

１．　コイル用媒体あるいは回路パターン用媒体と非磁
性絶縁層とを、焼結性フェライトとバインダーとの混合
物を射出成形する際にインサートして導体層が被着形成
されたグリーン体を得、該グリーン体を脱脂、焼結させ
てなるロータリートランスにおいて、前記導体層がセラ
ミックス系超電導体を用いて形成されていることを特徴
とするロータリートランス。
２．　請求項１記載において、前記導体層間および／ま
たは導体層の周りに、本質的にシリカよりなるガラス質
で構成された非磁性絶縁層を設けたことを特徴とするロ
ータリートランス。
３．　請求項１または２記載において、前記導体層およ
び絶縁層が剥離紙上に形成されたものを用いてインサー
ト射出成形がなされることを特徴とするロータリートラ
ンス。
４．　請求項１乃至３記載において、前記ロータリート
ランスは回転磁気ヘッド装置に用いられることを特徴と
するロータリートランス。
５．　請求項１乃至３記載において、前記ロータリート
ランスは電力電送装置に用いられることを特徴とするロ
ータリートランス。