专利名称：变压器、变压器用磁心及其制造方法
技术领域：
本发明涉及变压器用磁心和变压器，更详细地说涉及最佳适用于各种通信设备等中的传输用变压器的高次谐波失真小的变压器用磁心和变压器。
背景技术：
作为传输变压器和电源用变压器的磁心，一般使用由铁氧体构成的磁心。这是因为铁氧体与其他软磁金属材料相比，高频频带中的初导磁率低下、功率损耗的增大量少，能够廉价制造。
近年来，在各种电子设备领域中，电子设备的进一步小型化、薄型化和高性能化等的要求逐步增高，为了适应该要求，尝试有提高由铁氧体构成的变压器用的磁心的性能。
例如，在专利文献1(日本特开平11-260652号公报)中公开了这样的铁氧体磁心，其具有由中央支脚部和外侧支脚部及连接这两个支脚部的底面部构成的磁心(磁芯)结构，使外侧支脚部比中央支脚部稍长，并且使该外侧支脚部前端面的最高点与上述中央支脚部前端面的最低点的高度差在0.3μm以下，并进行镜面加工而构成。
根据该文献，能够使对接多个上述铁氧体磁心构成了变压器或电感器的磁心时在对接面上产生的空气间隙充分小，能够实现高电感。
此外，在专利文献2(日本特开平5-299279号公报)中公开了这样的变压器用磁心，使配合面对置，在组合的变压器用磁心中，在对置的配合面间包含铁原子和烷氧基，通过呈尖晶石结构的尖晶石磁层进行接合。
根据该文献，通过将变压器用磁心构成为上述结构，能够防止磁通泄漏，能实现导磁率的提高。
另一方面，在电源变压器等中使用变压器用磁心的情况下，有损耗的问题，但在使用变压器用磁心作为传输变压器的情况中，不仅要求降低损耗，而且要求降低高次谐波失真。但是，根据上述专利文献1、2所述的发明，很难得到在使用作通信传输变压器时要求的那样具有小的高次谐波失真的变压器用磁心。
此外，在通信设备的领域中，对于能进一步高速通信大容量数据的方式的要求提高了，作为可高速通信的技术，普及了xDSL(x Digital Subscriber Line即，全部数字用户线路)技术。作为xDSL技术，有ADSL(Asymmetric Digital SubscriberLines，即不对称数字用户线路)和VDSL(Very high-bit-rate Digital SubscriberLine，即甚高速数字用户线路)等。
在xDSL技术中，必须要有变换数字信号和模拟信号的调制解调器，该调制解调器中必须要有用于绝缘线路的传输变压器。作为使用于这样的xDSL技术的传输变压器，为了在频带中具有高电感和传输信号的再现性及维持通信速度，要求通过变压器传输信号时产生的总高次谐波失真(THDTotal HarmonicDistortion)小。在此，总高次谐波失真(THD)表示高次谐波成分的有效值总和与基波的有效值的比，用下式(1)进行计算。
THD(dB)＝20×log[高次谐波+噪声]/(基波+高次谐波+噪声)]…式(1)在专利文献3(日本特开2003-297641号公报)中公开了使用了下述这样的磁心的通信设备用电子部件，在形成了外柱和内柱的带柱磁心和与该带柱磁心对接的磁心中，设磁心彼此之间的对接面的中心线平均粗糙度Ra在1.2μm以下。
根据该文献，通过将磁心彼此之间的中心线平均粗糙度Ra设为1.2μm以下，能够减小THDF(THDF是用振幅导磁率μa除THD后的值)。但是，在该文献中，以降低THDF(或者THD)为目的进行了表面粗糙度的改善，但仅对对接面进行表面粗糙度的改善，在该文献记载的发明中，很难说能充分实现THDF(或THD)的降低。
为了降低各频率的高次谐波失真，必须要降低变压器的驱动条件中的铁氧体磁心的磁滞损耗，使B-H曲线中的磁化曲线的线性良好。在铁氧体磁心中，为了减小高次谐波失真而降低磁滞损耗特别重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电感高、电感公差小、并且高次谐波失真小的变压器用磁心和变压器。另外，本发明的另一个目的在于提供一种具有上述特性的变压器用磁心的制造方法。
本发明者等着眼于构成以调整电感为目的而形成的间隙的间隙形成面的表面粗糙度(RaG)，发现通过将间隙形成面的表面粗糙度(RaG)设定在规定的范围内，既能保证高电感，又能减小电感的公差，能够降低高次谐波失真、特别是总高次谐波失真(THD)，从而完成了本发明。
即，本发明的第一观点涉及的变压器用磁心的特征在于，在具有调整电感用的间隙的变压器用磁心中，构成上述间隙的间隙形成面的表面粗糙度(RaG)为RaG≤0.70μm。
根据本发明的第一观点，在具有构成间隙的间隙形成面的变压器用磁心(分割型或非分割型)中，通过将间隙形成面的表面粗糙度(RaG)设定为上述范围，能得到电感高、电感公差小、并且高次谐波失真小的变压器用磁心。
本发明的第二观点涉及的变压器用磁心的特征在于，在具有基准面和间隙形成面，并具有上述基准面与上述间隙形成面的高度差、即间隙的分割型的变压器用磁心中，构成上述间隙的间隙形成面的表面粗糙度(RaG)为RaG≤0.70μm。
根据本发明的第二观点，在组合本发明的变压器用磁心的基准面和其他变压器用磁心的基准面而使用的分割型的变压器用磁心中，通过将上述间隙形成面的表面粗糙度(RaG)设定为上述范围，能得到电感高、电感公差小、并且高次谐波失真小的变压器用磁心。再有，作为上述其他的变压器用磁心，可以是本发明的变压器用磁心，也可以不是这样的磁心。
再有，根据现有技术，已知电感的大小与间隙的深度有相关关系，在分割型的变压器用磁心中，以调整电感为目的进行了变压器用磁心的间隙加工。
此外，在现有技术中，以降低高次谐波失真等为目的，对直接与另一个磁心接触的基准面(对接面)进行镜面加工，减小其表面粗糙度。
但是，关于施行了间隙加工后形成的间隙形成面，其目的不是直接与另一个磁心接触，而是为了将电感调整为规定的值而控制间隙深度，考虑到不需要象成为接触面的基准面这样地使表面粗糙度极小的加工，未主动地进行这样的加工。
但是，根据本发明者等的新发现，为了降低高次谐波失真，控制间隙形成面的表面粗糙度(RaG)比控制基准面的表面粗糙度(RaS)更重要。因此，根据本发明，通过将间隙形成面的表面粗糙度(RaG)设定为上述范围，就能够降低高次谐波失真。
本发明涉及的变压器用磁心，最好构成上述间隙的间隙形成面的表面粗糙度(RaG)为RaG≤0.45μm。
本发明涉及的变压器用磁心，最好构成上述间隙的间隙形成面的表面粗糙度(RaG)为RaG≥0.005μm。
本发明涉及的变压器用磁心，最好上述基准面的表面粗糙度(RaS)为0.005μm≤RaS≤1.0μm。
在本发明中，通过在将上述间隙形成面的表面粗糙度(RaG)设定为上述范围的同时，将基准面的表面粗糙度(RaS)设定为上述范围，能够实现高次谐波失真的进一步降低。
本发明涉及的变压器用磁心，最好上述间隙形成面的表面粗糙度(RaG)与上述基准面的表面粗糙度(RaS)的关系是RaG≤RaS的关系。
根据本发明者等的新发现，若减小上述间隙形成面和上述基准面的某一个的表面粗糙度，就能减小高次谐波失真，但减小了间隙形成面(RaG)的情况比减小了表面粗糙度的情况的高次谐波失真的改善效果大。
即，利用抛光等方法，将间隙形成面的表面粗糙度(RaG)和基准面的表面粗糙度(RaS)减小到大致同等的水准的情况中，减小了间隙形成面的表面粗糙度(RaG)的情况能够降低高次谐波失真。
因此，为了降低高次谐波失真，由于加工间隙形成面的表面粗糙度(RaG)比加工基准面的表面粗糙度(RaS)有效果，因此，最好RaG≤RaS。
根据本发明，通过将间隙形成面的表面粗糙度(RaG)设定为上述范围，就能够不对基准面的表面粗糙度(RaS)高精度地加工而达到高次谐波失真的降低。
本发明涉及的变压器用磁心最好由Mn-Zn系铁氧体构成。
本发明涉及的变压器用磁心，最好按Fe2O3换算含有氧化铁51.0～55.0mol％，按MnO换算含有氧化锰20.0～30.0mol％，按ZnO换算含有氧化锌18.0～25.0mol％。
本发明涉及的变压器通过在上述某个变压器用磁心的周围缠绕线圈来制成。
或者，本发明涉及的变压器具有上述某个变压器用磁心和与上述变压器用磁心组合的其他变压器用磁心，通过在组合后的变压器用磁心的周围缠绕线圈来制成。
再有，作为上述其他的变压器用磁心，可以是本发明的变压器用磁心，也可以不是这样的磁心。即，只要组合的变压器用磁心中的至少一个是本发明的变压器用磁心即可。
本发明涉及的变压器最好是通信用的传输变压器。
作为通信用的传输变压器，例如，例举有在xDSL技术中使用于变换数字信号和模拟信号的调制解调器的传输用变压器，特别是使用于ADSL用调制解调器的传输用变压器等。
本发明涉及的变压压器用磁心的制造方法的特征在于，使用抛光磨粒的粒度是#400～#8000(JIS-R6001)的磨削砂轮来抛光构成上述间隙的间隙形成面。
本发明涉及的变压器用磁心的制造方法的特征在于，作为上述磨削砂轮，最好使用抛光磨粒的粒度是#600～#8000(JIS-R6001)的磨削砂轮。
根据本发明，通过将构成以调整电感为目的而形成的间隙的间隙形成面的表面粗糙度(RaG)设定在规定的范围内，能够提供一种电感高、电感公差小、并且高次谐波失真小的变压器用磁心和变压器。
此外，根据本发明的制造方法，通过将抛光构成间隙的间隙形成面时使用的磨削砂轮的抛光磨粒的粒度设定在规定的范围内，能够提供一种电感高、电感公差小、并且高次谐波失真小的变压器用磁心的制造方法。
以下，基于附图中示出的实施方式说明本发明。
图1(a)、(b)是本发明的一个实施方式涉及的具有间隙形成面的EP型磁心的斜视图和正视图，图1(c)、(d)是不具有间隙形成面的EP型磁心的斜视图和正视图。
图2(a)、(b)是示出以对接面组合具有间隙形成面的EP型磁心和不具有间隙形成面的EP型磁心的前后状态的正视图。
图3是示出本发明的实施方式涉及的变压器用磁心的间隙形成面的加工方法的例子的图。
图4是示出本发明的实施方式涉及的变压器用磁心的间隙形成面的加工方法的例子的图。
图5(a)～(e)是示出本发明的实施方式涉及的变压器用磁心的例子的图。
图6是示出本发明的实施方式涉及的变压器用磁心的基准面和间隙形成面的加工方法的例子的图。
图7是示出本发明的实施方式涉及的变压器用磁心的基准面和间隙形成面的加工方法的例子的图。
图8(a)、(b)是用于说明在本发明的实施例中制作的EP型磁心的尺寸的图。
图9是在本发明的实施例中进行了THD测定的电路图。
图10是示出本发明的实施例中的间隙形成面和基准面的表面粗糙度与THD的关系的图表。
图11是示出本发明的实施例中的基准面的表面粗糙度与THD的关系的图表。
具体实施例方式
如图2(a)、(b)所示，本发明的一个实施方式涉及的变压器用磁心1组合了EP型的磁性11和12，各磁心11和12用底板部4连接中支脚部2和外支脚部3而构成。
图1(a)、(b)中示出的具有间隙形成面的一方的EP型磁心11在中支脚部2的上表面具有间隙形成面21，在外支脚部3的上表面具有基准面31。该EP型磁心11具有间隙ΔG，所述间隙ΔG是间隙形成面21与基准面31的距底板部4的高度差。
图1(c)、(d)中示出的不具有间隙形成面的EP型磁心12在中支脚部2的上表面具有基准面22，在外支脚部3的上表面也具有基准面31，它们成为大致同一平面，不具有间隙ΔG。
本实施方式涉及的变压器用磁心1如图2(a)、(b)所示，组合了具有间隙形成面的EP型磁心11和不具有间隙形成面的EP型磁心12，使得外支脚部3的基准面31相互重叠，作为一对变压器用磁心1来使用。这样组合的变压器用磁心1在具有间隙形成面的EP型磁心11的间隙形成面21与不具有间隙形成面的EP型磁心12的基准面22之间形成间隙ΔG。本实施方式涉及的变压器具有用于调整电感的间隙ΔG，通过调整该间隙ΔG的深度，就能调整电感。
变压器用磁心本实施方式的变压器用磁心1(磁心11和12)由含有氧化铁、氧化锰、氧化锌的Mn-Zn系铁氧体组成物构成。
氧化铁的含有量的范围按Fe2O3换算最好是51.0～55.0mol％，更好的是52.0～54.0mol％。
若氧化铁的含有量过少，则磁心中的晶体磁各向异性变大，有高次谐波失真增大的趋势，同样地，过多也有高次谐波失真增大的趋势。
氧化锰的含有量的范围按MnO换算是20.0～30.0mol％，更好的是21.0～28.0mol％。
若氧化锰的含有量过少，则居里点就降低到实际使用温度区域，有丧失作为铁氧体的特性的趋势，若过多，则磁心的晶体磁各向异性变大，高次谐波失真增大。
氧化锌的含有量的范围按ZnO换算最好是18.0～25.0mol％，更好的是21.0～25.0mol％。
若氧化锌的含有量过少，则磁心的晶体磁各向异性变大，高次谐波失真增大，若过多，则居里点就降低到实际使用温度区域，丧失作为铁氧体的特性。
此外，在能达到本发明目的的范围中，除了上述氧化铁、氧化锌、氧化锰以外，也可以含有各种各样的添加物。
下面，说明本实施方式的变压器用磁心1(磁心11和12)的制造方法。
首先，作为起始原料，准备Fe2O3、MnO、ZnO、或烧结后成为它们的氧化物的原料、及根据需要的其他原料。
称量准备好的起始原料，调整成烧结后的最终组成成为目的组成。
再有，在原料混合物中可以包含原料中的不可避免的杂质元素。作为这样的元素，例举有B、Al、Si、P、Ca、Cr、Co、Na、K、S、Cl等。为了抑制功率损耗和对磁特性的影响，最好这些元素对于组成物全体的重量比率在500ppm以下，特别是关于B、P，最好在100ppm以下。
混合称量后的起始原料进行焙烧。进行焙烧是为了原料的热分解、成分的均化、铁氧体的生成、利用烧结而超细微粉消失和使其向适度的粒子尺寸进行晶粒生长，将原料混合物变换成适于后工序的形态。焙烧在氧化气氛中进行，通常是在空气中进行。焙烧温度最好设在800～1000度。
接着，进行由上述得到的焙烧材料的粉碎，得到粉碎材料。进行粉碎是为了破坏焙烧材料凝集，制造具有适度烧结性的粉末。在焙烧材料形成了大块时，进行粗粉碎后使用球磨机和微粉碎机等进行湿式粉碎。
接着，进行粉碎材料的粒化(颗粒)，得到粒化物。进行粒化是为了使粉碎材料成为适度大小的凝集粒子，变换成适于成形的形态。作为这样的粒化法，例如，例举有加压粒化法和雾状蒸发干燥法等。雾状蒸发干燥法是在粉碎材料中添加聚乙烯醇等通常使用的粘结剂之后，在喷雾式干燥机中进行雾化和干燥的方法。
接着，将粒化物成形为规定形状，得到成形体。作为粒化物的成形，例如例举有干式成形、湿式成形、挤压成形等。干式成形法是将粒化物填充在模具中通过压缩加压(按压)进行的成形法。
成形体的形状不特殊限定，可以根据用途适当决定，但在本实施方式中是如图1(a)～(d)中示出的EP型磁心。
在本实施方式中，首先，成形多个图1(c)、(d)中示出的中支脚部2的基准面22与外支脚部3的基准面31的高度相同的不具有间隙形成面的EP型磁心12，进行烧釉，得到不具有间隙形成面的EP型磁心12的烧结体。
进行烧釉是为了在包含着许多空隙的成形体的粉末粒子间引起粉末在熔点以下的温度中凝固的烧结，得到致密的烧结体，最好以50～300℃/hr升温，在稳定温度1200～1400℃中进行2～8小时，从稳定温度开始，在控制成Mn-Zn系铁氧体的平衡氧气分压的气氛中烧结冷却部分。
接着进行烧结体的表面磨削。首先，对不具有间隙形成面的EP型磁心12的烧结体的中支脚部2的基准面22和外支脚部3的基准面31，进行用于调整基准面的表面粗糙度(RaS)的表面磨削。
作为用于调整基准面的表面粗糙度(RaS)的表面磨削的方法，不特殊限定，只要是能控制基准面的表面粗糙度和平整度的加工方法就可以，例如例举有使用了立式加工机的加工方法等。
基准面的表面粗糙度(RaS)以0.005μm≤RaS≤1.0μm为好，更好的是0.005μm≤RaS≤0.70μm，0.005μm≤RaS≤0.20μm最好。
若基准面的表面粗糙度(RaS)过大，则产生磁通的泄漏，磁滞损耗变大，因此有高次谐波失真增大的趋势。此外，由于在铁氧体这样的多晶体中，在结晶粒子间和结晶粒子内存在空位，并且加工成本变高，因此，很难将基准面的表面粗糙度(RaS)设为极小值(例如RaS＝0.005μm以下)。再有，在本实施方式中，最好对成为对接面的基准面进行镜面加工等微细加工，将基准面的表面粗糙度(RaS)设为0.005～0.20μm。
再有，在此，所述表面粗糙度是指以JIS-B0601为标准的表面粗糙度(算术表面高度Ra)。此外，例如可以使用表面粗糙度计等进行表面粗糙度的测定。
接着，为了得到图1(a)、(b)中示出的具有间隙形成面的EP型磁心11，关于由上述进行了表面磨削的不具有间隙形成面的EP型磁心12，对中支脚部2的上表面进行以间隙加工为目的的表面磨削，在中支脚部2的上表面形成间隙形成面21。
作为以间隙加工为目的的表面磨削的方法，不特殊限定，可以适当地选择适合变压器用磁心的形状的方法，但在本实施方式的EP型磁心这样的分割型的磁心的情况下，可以用图3或图4中示出的加工方法来进行。
在图3中示出的加工方法中，一边使下面和侧面具有抛光磨粒面的圆柱状的磨削砂轮5旋转，一边使其下降间隙深度的量，前后移动来磨削EP型磁心11的中支脚部2，形成间隙形成面21。
此外，在图4中示出的加工方法中，在磨削台7的上面固定EP型磁心11，使得中支脚部2的上表面向下，通过使上表面具有抛光磨粒面的磨削砂轮6和EP型磁心11旋转，并使磨削砂轮6升降，来磨削中支脚部2的上表面，形成间隙形成面21。再有，也可以通过使磨削台7旋转来使EP型磁心11旋转。
在本实施方式中，由间隙加工形成的间隙形成面21的表面粗糙度(RaG)以RaG≤0.70μm为好，更好是RaG≤0.45μm，RaG≤0.30μm更好。此外，作为表面粗糙度的下限，最好是RaG≥0.005μm。
本发明的特征点在于将间隙形成面21的表面粗糙度(RaG)设定为上述范围，这样，就能得到电感高、并且电感的公差小、高次谐波失真小的变压器用磁心。
再有，关于间隙形成面21的表面粗糙度(RaG)与高次谐波失真的相关关系不一定明确，但可知若间隙形成面的表面粗糙度(RaG)大，则间隙形成面中的磁通密度的偏差就变大，磁通的泄漏就变大，交流磁场中的磁滞损耗就增大，其结果高次谐波失真增大。
若间隙形成面的表面粗糙度(RaG)过大，则由于上述原因而有高次谐波失真增大的趋势。此外，由于在铁氧体这样的多晶体中在结晶粒子间和结晶粒子内存在空位，并且加工成本增高，因此很难将基准面的表面粗糙度(RaG)设为极小值(例如RaG＝0.005μm以下)。
此外，如上所述，作为高次谐波失真增大的主要原因，不仅是间隙形成面的表面粗糙度(RaG)，而且控制基准面31(对接面)的表面粗糙度(RaS)也很重要。因此，最好将间隙形成面的表面粗糙度(RaG)设定为上述范围，另外将基准面的表面粗糙度(RaS)设定为上述范围，这样，就能比现有技术降低高次谐波失真。
在本实施方式中，将间隙形成面的表面粗糙度(RaG)与基准面的表面粗糙度(RaS)的关系设定为RaG≤RaS。这是因为，为了降低的高次谐波失真，加工间隙形成面的表面粗糙度(RaG)的方法比加工基准面的表面粗糙度(RaS)的方法有效。
作为在进行以间隙加工为目的的表面磨削时使用的磨削砂轮，最好构成磨削砂轮的抛光磨粒的粒度是#400～#8000(JIS-R6001)，更好的是#600～#8000。
若抛光磨粒的粒度大于#400，则有不能使间隙形成面的表面粗糙度(RaG)充分小的趋势，此外，若粒度小于#8000，则有加工成本增大的趋势。
变压器本实施方式涉及的变压器如图2所示，通过组合了具有间隙形成面的EP型磁心11和不具有间隙形成面的EP型磁心12作为一对变压器用磁心，使得外支脚部3的基准面31相互重叠，在中支脚部2的周围缠绕规定匝数绕线来形成。
本实施方式涉及的变压器在具有间隙形成面的EP型磁心11的间隙形成面21与不具有间隙形成面的EP型磁心12的基准面22之间形成间隙ΔG，通过调整该间隙ΔG的深度，就能调整电感。
再有，本发明不限定于上述实施方式，可以在本发明的范围内做各种各样的变形。
例如，在上述实施方式中，将间隙形成面的表面粗糙度(RaG)与基准面的表面粗糙度(RaS)的关系设定为RaG≤RaS的关系，但也可以在能达到本发明的目的的范围内设定为不成为RaG≤RaS的关系。即，在上述实施方式中，为了高效地降低高次谐波失真而设定为RaG≤RaS的关系，但若考虑制造工序的困难性，也可以设定为RaG＞RaS。
此外，在上述实施方式中，例示了EP型的变压器用磁心，但作为本发明涉及的变压器用磁心，也可以设为具有图5(a)～(e)中示出的各形状的磁心。
图5(a)是非分割型的磁心，是通过由精密刀具(fine cutter)或平面等切断磁心的一部分形成间隙而得到的具有间隙ΔG的环型磁心。
图5(b)也是非分割型的磁心，是同样地通过由精密刀具或平面等切断磁心的一部分形成间隙而得到的具有间隙ΔG的FT型磁心。
图5(c)是分割型的磁心，是组合E型磁心和I型磁心而构成的EI型磁心。在该磁心中，例如对E型磁心的正中的柱进行间隙加工，形成间隙形成面。然后，通过组合具有该间隙形成面的E型磁心和I型磁心来形成间隙ΔG。
再有，在进行E型磁心的间隙加工时，作为加工方法，可以用例如图6或图7中示出的方法进行加工。
图6是关于对接面和间隙形成能连续进行加工的方法。在该方法中，首先，使E型磁心13的外支脚部132和中支脚部131的上表面与下面和侧面具有抛光磨粒面的圆板状的磨削砂轮8a的下面接触，通过使圆板状的磨削砂轮8a旋转，进行外支脚部132和中支脚部131的上表面的磨削。接着，使E型磁心13的中支脚部131的上表面与侧面具有抛光磨粒面的圆板状的磨削砂轮8b的侧面接触，通过使圆板状的磨削砂轮8b旋转，对中支脚部131的上表面进行磨削，形成间隙形成面。再有，在图6中示出的加工方法中，在使E型磁心固定的状态下分别进行磨削。此外，磨削砂轮8a的旋转轴与磨削砂轮8b的旋转轴呈垂直关系。
图7中示出的加工方法也与图6中示出的加工方法同样地，是关于对接面和间隙形成面连续进行加工的方法，但与图6中示出的加工方法的不同点在于，将E型磁心固定在磁卡盘9上，通过磁卡盘9移动来连续进行磨削。再有，图6和图7中示出的加工方法都是关于对接面和间隙形成面连续进行加工的方法，但也可以个别地进行对接面或间隙形成面的磨削。即，在图6、7中，可以是不使用磨削砂轮8a的加工方法，或者是不使用磨削砂轮8b的加工方法。
图5(d)也是分割型的磁心，是组合两个U型磁心构成的U型磁心。在该磁心中，例如将两方的U型磁心的两个柱的侧面部分作为间隙形成面，通过在两磁心的间隙形成面间夹介质薄膜来形成间隙ΔG。
图5(e)也是分割型磁心，是组合两个E型磁心构成的E型磁心。在该磁心中，例如，对两个E型磁心中的一方磁心的正中的柱进行间隙加工，形成间隙形成面。然后，通过组合具有该间隙形成面的E型磁心和不具有间隙形成面的E型磁心来形成间隙ΔG。或者，也可以是具有间隙形成面的磁心彼此之间的组合。
实施例以下，基于更详细的实施例来说明本发明，但本发明不限定于这些实施例。
实施例1[磁心的制作]准备主要成分和辅助成分的起始原料。作为主要成分的起始原料，使用了Fe2O3、MnO、ZnO。此外，作为辅助成分的起始原料，使用了SiO2、CaO。称量这些起始原料使得烧结后的组成如下。
Fe2O3:53摩尔％MnO 24摩尔％ZnO 23摩尔％SiO2 0.01重量％CaO 0.06重量％再有，Fe2O3、MnO、ZnO的量用对于主要成分全体的摩尔百分比进行表示，SiO2、CaO的添加量用对于铁氧体组成物全体的重量百分比进行表示。
接着，在以下条件下将这些原料进行掺合、焙烧结、粉碎，调制了铁氧体材料。
·掺合和粉碎用罐使用不锈钢球磨罐·掺合和粉碎用媒介物使用钢球·掺合时间16小时·焙烧结条件850℃、3小时·焙烧后的粉碎时间8小时在得到的铁氧体材料100重量部中添加作为粘结剂的聚乙烯醇1.0重量部，进行粒化成为粒化物，进行加压成形，在1350℃中进行烧结，得到了具有中支脚部和外支脚部的EP型磁心(EP13型)。再有，EP型磁心的尺寸在图8中设为，A＝12.5±0.3mm、B＝10.0±0.3mm、ΦC＝4.35±0.15mm、2D＝12.85±0.15mm、E＝8.8±0.2mm、2H＝9.2±0.2mm。
接着，利用立式加工机对由上述得到的烧结体的中支脚部和外支脚部的基准面进行表面加工，得到了不具有间隙形成面的EP型磁心。中支脚部和外支脚部的基准面的表面粗糙度(RaS)是RaS＝0.100μm。再有，在表面粗糙度的测定中使用了(株)小坂研究所制的サ-フコ-ダSE-30D。
另外，关于不具有间隙形成面的EP型磁心试样中的一半试样，利用MGL(微型间隙线路)加工，对中支脚部的基准面进行间隙加工，得到了具有间隙形成面的EP型磁心。在此，通过调整对各试样进行MGL加工时的磨削砂轮的抛光磨粒的粒度和磨削速度等加工条件，制成了表1中示出的间隙形成面的表面粗糙度(RaG)不同的试样1～16。再有，将这时的间隙深度调整为电感是5.0mH，电感的公差为±9％。其结果，间隙深度大约是30μm。制作100匝线圈，使用LCR测量器(ヒュ-レツトパツカ-ド(株)制)，在测定频率1kHz、测定电流0.5mA下进行了电感的测定。
同样地，如图2所示，通过将不具有间隙形成面的EP型磁心和具有间隙形成面的EP型磁心设置成外支脚部3的接触面31相互重叠的状态，并且将两个磁心的中支脚部2插入到缠绕了一次绕组和二次绕组的线圈骨架上，制成了变压器试样。
再有，为了减小磁漏电感，将绕组分割成2个一次绕组，设置为一次绕组(70匝)—二次绕组(140匝)—一次绕组(70匝)这样的分层绕组。
将由上述制成的变压器试样与声频测定器(Precision社制System2)连接，进行了THD的测定。在本实施例中，在评价变压器试样的高次谐波失真时，测定总高次谐波失真(THD)进行了评价。再有，用下式(1)计算总高次谐波失真(THD)。
THD(dB)＝20×log[高次谐波+噪声]/(基波+高次谐波+噪声)]…式(1)如图9所示，一次绕组Np串联了10Ω的电阻，与发电机侧的端子t1、t2连接，二次绕组Ns串联了50Ω的电阻，与测定器侧的端子t3、t4连接。再有，由于与测定器的发电机侧串联了40Ω的电阻，因此就成为在一次绕组中串联了50Ω的电阻。
通过由端子t1、t2向变压器的一次绕组Np输入频率5kHz的数据信号，使得一次绕组两端的电压等于2.5V，这时，由端子t3、t4从一次绕组Np侧输入向二次绕组Ns侧输出的传输波形，然后分析，进行了测定。这时，如图9所示，将变压器放置在恒温槽TH中，保持在25℃中进行了测定。THD值小的最好。
再有，一般地，若用高频进行THD的测定，则THD的值变小，有容易变为良好结果的趋势，因此，在变压器的THD特性中难以出现明显误差。因此，为了在变压器的THD特性中出现明显误差，需要用低频进行测定，在本实施例中，用5kHz进行了THD的测定。
表1表1
表1中示出了设为具有间隙形成面的表面粗糙度(RaG)不同的间隙形成面的EP型磁心的变压器试样1～16的间隙形成面的表面粗糙度(RaG)、基准面的表面粗糙度(RaS)和THD的测定结果。再有，哪种试样的基准面的表面粗糙度(RaS)都设定为RaS＝0.100μm。
在本实施例中，设构成变压器的磁心的各基准面(在图1中，具有间隙形成面的EP型磁心11的外支脚部3的基准面31、不具有间隙形成面的EP型磁心12的中支脚部2的基准面22和外支脚部3的基准面31的合计3个面)的表面粗糙度(RaS)相同。
由表1可以确认，在基准面的表面粗糙度(RaS)一定的情况下，间隙形成面的表面粗糙度(RaG)越小，THD的值就越小。此外，从图表化了间隙形成面的表面粗糙度(RaG)和THD的测定结果的图10(本实施例的结果在图10中用涂黑的点示出)也可以明确该趋势。此外，间隙形成面的表面粗糙度(RaG)为RaG＝0.700μm以下的实施例的试样1～11，THD的值都成为-88.5dB以下的良好的值。
实施例2在制作不具有间隙形成面的EP型磁心和具有间隙形成面的EP型磁心时，除了在以下条件下进行了基准面的加工和间隙形成面的加工以外，在与实施例1同样的条件下制作磁心，使用该磁心制作变压器试样，进行了THD的测定。
与实施例1同样地利用立式加工机进行了基准面的加工，但在本实施例中使加工条件变化，制成了基准面的表面粗糙度(RaS)不同的不具有间隙形成面的EP型磁心。
另外，以得到具有间隙形成面的EP型磁心为目的，对由上述制成的不具有间隙形成面的EP型磁心分别进行了间隙形成面的加工。进行了间隙形成面的加工，使得间隙形成面的表面粗糙度(RaG)一定，即RaG＝0.240μm。
即，在本实施例中，将间隙形成面的表面粗糙度(RaG)设为一定，制作使基准面的表面粗糙度(RaS)变化的磁心，进行了特性评价。此外，在本实施例中也与实施例1同样地，设构成各变压器试样的磁心的各基准面(合计3个面)的表面粗糙度(RaS)相同。
表2表2
表2中示出了基准面的表面粗糙度(RaS)不同的变压器试样3、17～25的间隙形成面的表面粗糙度(RaG)、基准面的表面粗糙度(RaS)和THD的测定结果。再有，表2中示出的试样中，哪种试样的间隙形成面的表面粗糙度(RaG)都是设定为RaG＝0.240μm的试样。
由表2可以确认，在间隙形成面的表面粗糙度(RaG)一定的情况下，基准面的表面粗糙度(RaS)越小，THD的值就越小。此外，从图表化了基准面的表面粗糙度(RaS)和THD的测定结果的图10(本实施例的结果在图10中用空白点示出)也可以明确该趋势。此外，基准面的表面粗糙度(RaS)为RaS＝1.000μm以下的实施例的试样3、17～24，THD的值都成为-88.5dB以下的良好的值。
再有，由图10可以确认，使间隙形成面的表面粗糙度(RaG)变化的情况下(涂黑的点)的近似直线1比使基准面的表面粗糙度(RaS)变化的情况下(空白的点)的近似直线2的斜度大。即，使间隙形成面的表面粗糙度(RaG)变化的情况比使基准面的表面粗糙度(RaS)变化的情况THD的改善效果大。从而，在本实施例中，在RaG＞RaS的实施例的试样2～11中也得到良好的结果，设为RaG＞RaS也能达到本发明的目的，但若考虑上述结果，则最好是设定为RaG≤RaS。
再有，关于该理由未必明确，但考虑到这是因为在EP型的磁心中，形成着间隙的中支脚部的磁通比具有对接面的外支脚部的磁通集中。
实施例3除了将间隙形成面的表面粗糙度(RaG)设定为一定RaG＝0.500μm以外，与实施例2同样地制作磁心，使用该磁心制成变压器试样，进行了THD的测定。此外，在本实施例中，与实施例1、2同样地，设构成各变压器试样的磁心的各基准面(合计3个面)的表面粗糙度(RaS)相同。
表3表3
表3中示出了间隙形成面的表面粗糙度(RaG)是RaG＝0.240μm或RaG＝0.500μm，基准面的表面粗糙度(RaS)不同的变压器试样3、21、25～28的间隙形成面的表面粗糙度(RaG)、基准面的表面粗糙度(RaS)和THD的测定结果。
由表3可以确认，基准面的表面粗糙度(RaS)相同RaS＝0.100μm，间隙形成面的表面粗糙度(RaG)不同的试样3、26中，间隙形成面的表面粗糙度(RaG)小的试样3，其THD成为小的值。此外，试样21和27、试样25和28中也成为同样的结果。
此外，试样21是间隙形成面的表面粗糙度(RaG)为RaG＝0.240μm，因此，不管基准面的表面粗糙度(RaS)是否为RaS＝0.650μm，都能成为与基准面的表面粗糙度(RaS)为RaS＝0.100的试样26相同程度的THD。
即，可以确认，通过减小间隙形成面的表面粗糙度(RaG)，就可以不提高基准面的表面粗糙度(RaS)的精度(例如RaS＝0.100以下)而得到与高精度的情况相同程度的THD。此外，关于试样25和27也发现同样的趋势。
另外，从图表化了间隙形成面的表面粗糙度(RaG)为RaG＝0.240μm的试样与RaG＝0.500μm的试样的基准面的表面粗糙度(RaS)及THD的关系的图11，可以明确该趋势。即，由图11可知，例如在想将THD的值设为-90以下的情况中，在RaG＝0.500μm的情况下，需要RaS＝0.1μm左右，但在RaG＝0.240μm的情况下，即使RaS＝0.5μm左右，也能充分达到。
实施例4在制作具有间隙形成面的EP型磁心时，除了在以下条件下进行了间隙形成面的加工以外，在与实施例1同样的条件下制作磁心，使用该磁心制作变压器试样，进行了THD的测定。
与实施例1同样地利用MGL加工机进行了间隙形成面的加工，但使MGL加工时使用的磨削砂轮的抛光磨粒的粒度分别变化为#200、#300、#400、#600、#800，除此之外的加工条件一定。再有，将基准面的表面粗糙度(RaS)设为RaS＝0.100μm，在本实施例中，与实施例1同样地，设构成各变压器试样的磁心的各基准面(合计3个面)的表面粗糙度(RaS)相同。
表4表4
表4中示出了使抛光磨粒的粒度变化的试样29～33的抛光砂轮的粒度、间隙形成面的表面粗糙度(RaG)、基准面的表面粗糙度(RaS)和THD的测定结果。
由表4可以确认，若使使用的抛光砂轮的粒度变细，则间隙形成面的表面粗糙度(RaG)变小，THD也变小。特别是将粒度设为#400、#600、#800的试样，成为间隙形成面的表面粗糙度(RaG)在0.700以下，THD在-88.5dB以下的良好结果。
权利要求
1.一种变压器用磁心，具有调整电感用的间隙，其特征在于，构成上述间隙的间隙形成面的表面粗糙度(RaG)为RaG≤0.70μm。
2.一种变压器用磁心，是具有基准面和间隙形成面，并具有上述基准面与上述间隙形成面的高度差、即间隙的分割型的变压器用磁心，其特征在于，构成上述间隙的间隙形成面的表面粗糙度(RaG)为RaG≤0.70μm。
3.如权利要求1所述的变压器用磁心，其特征在于，构成上述间隙的间隙形成面的表面粗糙度(RaG)为RaG≤0.45μm。
4.如权利要求1所述的变压器用磁心，其特征在于，构成上述间隙的间隙形成面的表面粗糙度(RaG)为RaG≥0.005μm。
5.如权利要求2所述的变压器用磁心，其特征在于，构成上述间隙的间隙形成面的表面粗糙度(RaG)为RaG≤0.45μm。
6.如权利要求2所述的变压器用磁心，其特征在于，构成上述间隙的间隙形成面的表面粗糙度(RaG)为RaG≥0.005μm。
7.如权利要求2所述的变压器用磁心，其特征在于，上述基准面的表面粗糙度(RaS)为0.005μm≤RaS≤1.0μm。
8.如权利要求2所述的变压器用磁心，其特征在于，上述间隙形成面的表面粗糙度(RaG)与上述基准面的表面粗糙度(RaS)的关系是RaG≤RaS的关系。
9.如权利要求1所述的变压器用磁心，其特征在于，上述变压器用磁心由Mn-Zn系铁氧体构成。
10.如权利要求9所述的变压器用磁心，其特征在于，上述Mn-Zn系铁氧体按Fe2O3换算含有氧化铁51.0～55.0mol％，按MnO换算含有氧化锰20.0～30.0mol％，按ZnO换算含有氧化锌18.0～25.0mol％。
11.一种变压器，其特征在于，在权利要求1所述的变压器用磁心的周围缠绕有线圈。
12.一种变压器，其特征在于，具有权利要求1所述的变压器用磁心和与上述变压器用磁心组合的其他的变压器用磁心，在组合后的变压器用磁心的周围缠绕有线圈。
13.如权利要求11所述的变压器，其特征在于，上述变压器是通信用的传输变压器。
14.一种变压器用磁心的制造方法，用于制造权利要求1所述的变压器用磁心，其特征在于，使用抛光磨粒的粒度是#400～#8000(JIS-R6001)的磨削砂轮来抛光构成上述间隙的间隙形成面。
15.如权利要求14所述的变压器用磁心的制造方法，其特征在于，作为上述磨削砂轮，使用抛光磨粒的粒度是#600～#8000(JIS-R6001)的磨削砂轮。
全文摘要
提供一种电感高、电感公差小、并且高次谐波失真小、特别是总高次谐波失真(THD)小的变压器用磁心和变压器及具有上述特性的变压器用磁心的制造方法，所述变压器用磁心具有调整电感用的间隙，其特征在于，构成上述间隙的间隙形成面的表面粗糙度(RaG)为RaG≤0.70μm，更好的是RaG≤0.45μm，使用抛光磨粒的粒度是#400～#800、最好是#600～#8000(JIS－R6001)的磨削砂轮来抛光构成上述间隙的间隙形成面。
文档编号H01F3/00GK1619722SQ20041010056
公开日2005年5月25日 申请日期2004年11月17日 优先权日2003年11月17日
发明者渡边雅彦, 加藤滋, 濑在勇司, 安原克志 申请人:Tdk株式会社