(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の環状磁性体と、該第１の環状磁性体よりも内側に該第１の環状磁性体と同心円状に配置された、第２の環状磁性体とを含み、該第２の環状磁性体の内側にケーブルを挿通させて用いる、ノイズ対策用環状磁性体であって、
前記第１の環状磁性体は、重畳磁界が０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが２０Ω／ｍｍ以上であり、
前記第２の環状磁性体は、重畳磁界が１０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが１０Ω／ｍｍ以上である、ノイズ対策用環状磁性体。
【請求項２】
前記第１の環状磁性体は、重畳磁界が０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが２５Ω／ｍｍ以上である、請求項１に記載のノイズ対策用環状磁性体。
【請求項３】
前記第２の環状磁性体は、重畳磁界が１０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが１５Ω／ｍｍ以上である、請求項１または２に記載のノイズ対策用環状磁性体。
【請求項４】
前記第２の環状磁性体は、重畳磁界が２０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが５Ω／ｍｍ以上である、請求項１から３のいずれか１項に記載のノイズ対策用環状磁性体。
【請求項５】
前記第１の環状磁性体および前記第２の環状磁性体を、それぞれ２０体積％以上含む、請求項１から４のいずれか１項に記載のノイズ対策用環状磁性体。
【請求項６】
前記第１の環状磁性体および前記第２の環状磁性体は、それぞれ中心軸方向に平行に複数に分割された複数のパーツからなる、請求項１から５のいずれか１項に記載のノイズ対策用環状磁性体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズ対策用環状磁性体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器に繋がるケーブルに伝播するノイズ電流を低減させるために、ケーブルを挿通させて用いるノイズ対策用環状磁性体が知られている。近年、インバータおよびモータ等の電子機器が高出力化している。また、インバータは、従来のＳｉ−ＩＧＢＴを用いたインバータから、高効率で高速スイッチングが可能なＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴを用いたインバータへと変化してきている。したがって、これらの電子機器において大きなノイズ電流が発生する虞があり、大きなノイズ電流への対策が望まれている。
【０００３】
ノイズ対策用環状磁性体に使用される軟磁性体には、ノイズ電流を効果的に低減させるために、透磁率の高い材料が用いられている。透磁率の高い材料によれば、ノイズ電流が小さい場合に、高いノイズ抑制効果を得ることができる。しかしながら、透磁率の高い材料においては、印加磁界が大きくなるにつれてインピーダンスが低下する、いわゆる磁気飽和が生じて、印加磁界が大きい場合にノイズ抑制効果が減少する。ノイズ電流が大きくなると、ノイズ対策用環状磁性体への印加磁界も大きくなる。よって、大きなノイズ電流を効果的に低減させるためには、磁気飽和しにくい、すなわち、印加磁界が大きくなってもインピーダンスが低下しづらいノイズ対策用環状磁性体が必要とされている。このように、印加磁界が大きくなってもインピーダンスが低下しづらいという性質を、以下では直流重畳特性に優れるとも称する。
【０００４】
従来、磁気特性の異なる磁性体を組み合わせて使用することで、ノイズ対策用環状磁性体のノイズ抑制効果の改善を図っている。特許文献１には、透磁率の周波数特性の異なる磁性体を同心になるように隣接させた構造に配列したコモンモードチョーク用複合トロイダルコアが提案されている。コアの内側ほど磁束密度が高くなるため、コア材の飽和磁束密度の高さの順に内側から外側へ配列することで、材料の飽和磁束密度を最大限有効活用できるとしている。また、特許文献２には、ナノ結晶高透磁率閉回路磁心と、ギャップを形成した磁心または圧粉磁心とを一体化したチョークコイル用磁心が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−３１８９０６号公報
【特許文献２】特開平７−１５３６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、飽和磁束密度の高さと直流重畳特性の優劣とは必ずしも一致しないため、特許文献１に記載の技術のように、単に飽和磁束密度の高さの順に環状磁性体を内側から外側へと配列しただけでは、ノイズ対策用環状磁性体の全体としての直流重畳特性が悪化し、ノイズ電流が大きい場合に十分に高いノイズ抑制効果を得ることができない虞がある。また、特許文献２に記載の技術について、ギャップを形成した磁心および圧粉磁心は透磁率が非常に低いことから、これらの磁心によって構成されたノイズ対策用環状磁性体はノイズ抑制効果が非常に低いことも問題である。
【０００７】
そこで本発明は、ノイズ電流が大きい場合でも小さい場合でも、高いインピーダンスを示すノイズ対策用環状磁性体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の要旨構成は次のとおりである。
［１］第１の環状磁性体と、該第１の環状磁性体よりも内側に該第１の環状磁性体と同心円状に配置された、第２の環状磁性体とを含み、該第２の環状磁性体の内側にケーブルを挿通させて用いる、ノイズ対策用環状磁性体であって、
前記第１の環状磁性体は、重畳磁界が０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが２０Ω／ｍｍ以上であり、
前記第２の環状磁性体は、重畳磁界が１０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが１０Ω／ｍｍ以上である、ノイズ対策用環状磁性体。
【０００９】
［２］前記第１の環状磁性体は、重畳磁界が０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが２５Ω／ｍｍ以上である、前記［１］に記載のノイズ対策用環状磁性体。
【００１０】
［３］前記第２の環状磁性体は、重畳磁界が１０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが１５Ω／ｍｍ以上である、前記［１］または［２］に記載のノイズ対策用環状磁性体。
【００１１】
［４］前記第２の環状磁性体は、重畳磁界が２０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが５Ω／ｍｍ以上である、前記［１］から［３］のいずれか１項に記載のノイズ対策用環状磁性体。
【００１２】
［５］前記第１の環状磁性体および前記第２の環状磁性体を、それぞれ２０体積％以上含む、前記［１］から［４］のいずれか１項に記載のノイズ対策用環状磁性体。
【００１３】
［６］前記第１の環状磁性体および前記第２の環状磁性体は、それぞれ中心軸方向に平行に複数に分割された複数のパーツからなる、前記［１］から［５］のいずれか１項に記載のノイズ対策用環状磁性体。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ノイズ電流が大きい場合でも小さい場合でも、高いインピーダンスを示すノイズ対策用環状磁性体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ノイズ対策用環状磁性体の概要を示す図である。
【図２】実施例１および比較例１における、重畳磁界と材料インピーダンスとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を具体的に説明する。なお、本明細書中において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
【００１７】
本発明に係るノイズ対策用環状磁性体は、
第１の環状磁性体と、該第１の環状磁性体よりも内側に該第１の環状磁性体と同心円状に配置された、第２の環状磁性体とを含み、該第２の環状磁性体の内側にケーブルを挿通させて用いる、ノイズ対策用環状磁性体であって、
前記第１の環状磁性体は、重畳磁界が０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが２０Ω／ｍｍ以上であり、
前記第２の環状磁性体は、重畳磁界が１０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが１０Ω／ｍｍ以上である、ノイズ対策用環状磁性体である。
【００１８】
なお、ここで材料インピーダンスとは、供試材の有効断面積Ａｅ（ｍｍ２）を供試材の平均磁路長Ｌｍ（ｍｍ）で除した値である形状因子（ｍｍ）で、単一の磁性材料からなる供試材のインピーダンス（Ω）を除した値を指す。材料インピーダンスは、供試材の大きさに依存しない、材料固有のインピーダンスを評価するための指標である。
【００１９】
なお、ノイズ対策用環状磁性体、ならびに第１および第２の環状磁性体のインピーダンスは、以下の条件にて測定する。
・測定装置：キーサイト製４９９０Ａ
・測定周波数：１００ｋＨｚ
・ＯＳＣ電流：２０ｍＡ
・ＤＣ電流：０〜１００ｍＡ
・ターン数：３０ターン
得られたインピーダンス（Ω）を、各環状磁性体の形状因子（ｍｍ）にて除して、材料インピーダンス（Ω／ｍｍ）を求める。
【００２０】
また、本発明において、ノイズ電流が大きい場合でも高いインピーダンスを示す、すなわち直流重畳特性に優れるとは、重畳磁界が１０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが１０Ω／ｍｍ以上であることを指す。さらに、ノイズ電流が小さい場合でも高いインピーダンスを示すとは、重畳磁界が０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが２０Ω／ｍｍ以上であることを示す。
【００２１】
図１に、本発明の一実施形態に係るノイズ対策用環状磁性体の概要について示す。図１に示すように、本実施形態に係るノイズ対策用環状磁性体１００は、第１の環状磁性体１０と、第１の環状磁性体１０よりも内側に該第１の環状磁性体１０と同心円状に配置された、第２の環状磁性体２０とを含む。第１の環状磁性体１０は、重畳磁界が０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが２０Ω／ｍｍ以上である。第２の環状磁性体２０は、重畳磁界が１０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが１０Ω／ｍｍ以上である。第２の環状磁性体２０の内周が区画する中空部３０には、電子機器および電子部品等に接続されたケーブルが挿通される。
【００２２】
本実施形態のノイズ対策用環状磁性体１００においては、外側に、重畳磁界が０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが２０Ω／ｍｍ以上の第１の環状磁性体１０を配置し、内側に、重畳磁界が１０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが１０Ω／ｍｍ以上の第２の環状磁性体２０を配置することで、ノイズ電流が大きい場合でも小さい場合でも、高いインピーダンスを得ることができる。
【００２３】
ノイズ対策用環状磁性体１００にケーブルを挿通させて電流を流した時に、ノイズ対策用環状磁性体１００の特定の位置において発生する磁界Ｈ(Ａ／ｍ)は、ケーブルを流れる電流をｉ(Ａ)、該位置の電流からの距離をｒ(ｍ)、ノイズ対策用環状磁性体１００に対するケーブルの巻き数をｎとすると、アンペールの法則より、
Ｈ＝ｎｉ／（２πｒ）
となる。すなわち、ノイズ対策用環状磁性体１００中の特定の位置の磁界Ｈは、電流からの距離ｒに反比例する。つまり、ノイズ対策用環状磁性体１００の内側ほど大きな磁界が発生するため、内側に直流重畳特性に優れた第２の環状磁性体２０を使用することで、ノイズ電流が大きいときに高いインピーダンスを維持することができる。一方、コアの外側ほど磁界が小さいため、外側では直流重畳特性が劣る高透磁率の第１の環状磁性体１０であっても、ノイズ電流が大きいときに高いインピーダンスを維持することができる。さらに、ノイズ電流が小さいときは、第１の環状磁性体１０の高い透磁率により高いインピーダンスを得ることができ、高いノイズ抑制効果が期待できる。すなわち、本実施形態によれば、重畳磁界が１０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが１０Ω／ｍｍ以上であり、かつ重畳磁界が０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが２０Ω／ｍｍ以上である、ノイズ対策用環状磁性体１００を提供することができる。第２の環状磁性体２０の、重畳磁界が１０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスは、好ましくは１５Ω／ｍｍ以上である。また、第１の環状磁性体１０の、重畳磁界が０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスは、好ましくは２５Ω／ｍｍ以上である。
【００２４】
逆に、内側に重畳磁界が０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが２０Ω／ｍｍ以上の環状磁性体、外側に重畳磁界が１０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが１０Ω／ｍｍ以上の環状磁性体という逆の配置にしてしまうと、各環状磁性体が効果的にノイズ電流を低減させることができる環境下で使用することができなくなり、ノイズ対策用環状磁性体１００のノイズ抑制効果が小さくなる。また、第１の環状磁性体１０および第２の環状磁性体２０を同心円状に配置せずに直列に並べて配置した場合には、高透磁率の第１の環状磁性体１０は磁界の大きい内側で透磁率が減少する。一方で直流重畳特性に優れた第２の環状磁性体２０は磁界の小さい外側で直流重畳特性の高さを有効に利用できなくなり、また透磁率の低さがノイズ対策用環状磁性体１００全体のノイズ抑制効果に悪影響する。よって、ノイズ対策用環状磁性体１００の全体としてのノイズ抑制効果が低下してしまう。したがって、外側に高透磁率の第１の環状磁性体１０、内側に直流重畳特性に優れる第２の環状磁性体２０を同心になるように配置することで、ノイズ電流が大きい場合でも小さい場合でも、優れたノイズ抑制効果を発揮することができる。
【００２５】
また、本実施形態においては、上述した特許文献２のようにギャップを形成した磁心を必要としない。よって、特許文献２のように、磁心にギャップを形成するためにコストが上昇する虞がない。また、上述した特許文献２で用いられているギャップを形成した磁心および圧粉磁心は、振動などの外力に対して強度面で弱いという問題もある。これに対し、本実施形態においては、ギャップを形成した磁心および圧粉磁心を必要としないため、強度面でも問題がない。
【００２６】
径方向における外側に配置する第１の環状磁性体１０は、重畳磁界が０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが２０Ω／ｍｍ以上である。重畳磁界が０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが２０Ω／ｍｍ未満であると、ノイズ電流が小さい場合のノイズ抑制効果が小さくなる。よって、必要なノイズ抑制効果を得るために環状磁性体の寸法を大きくする必要があり、ノイズ対策用環状磁性体１００を収容するスペースが拡大する問題の他、ノイズ対策用環状磁性体１００の重量が増加する問題、およびノイズ対策用環状磁性体１００の製造コストが増大する問題が生じる。第１の環状磁性体は、より好ましくは、重畳磁界が０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが２５Ω／ｍｍ以上である。なお、第１の環状磁性体１０の重畳磁界が０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスの上限は特に限定されないが、５０Ω／ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２７】
第１の環状磁性体１０は、単一の磁性材料からなる。なお、ここで単一の磁性材料とは、同一の組成を有する素材に対して同一の処理を施して得た材料を指す。第１の環状磁性体１０は、保磁力が小さく、かつ透磁率が高い軟磁性材料からなることが好ましい。軟磁性材料としては、例えば、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト等のフェライト；Ｆｅ−Ｎｉ系合金（パーマロイ）、Ｆｅ−Ｓｉ系合金（ケイ素鉄）等の軟磁性金属；Ｃｏ基アモルファス合金、Ｆｅ基アモルファス合金等のアモルファス合金；ならびにＦｅ基ナノ結晶合金等を用いることができる。第１の環状磁性体１０は、軟磁性材料の中でも、Ｆｅ−Ｎｉ系合金（パーマロイ）、およびＦｅ基ナノ結晶合金から構成されていることがより好ましい。第１の環状磁性体１０をＦｅ基ナノ結晶合金から構成する場合、例えば、一般式：（Fe1-aMa）100-x-y-z-b-c-dAxM’yM”zXbSicBd（原子%）（式中MはCo,Niから選ばれた少なくとも1種の元素を、AはCu,Auから選ばれた少なくとも1種の元素、M’はTi,V,Zr,Nb,Mo,Hf,TaおよびWから選ばれた少なくとも1種の元素、M”はCr,Mn,Sn,Zn,Ag,In,白金属元素,Mg,NおよびSから選ばれた少なくとも1種の元素、XはC,Ge,Ga,AlおよびPから選ばれた少なくとも1種の元素を示し、a,x,y,z,b,cおよびdはそれぞれ0≦a≦0.1、0.1≦x≦3、1≦y≦10、0≦z≦10、0≦b≦10、11≦c≦17、3≦d≦10を満たす数である。）で表される一般式を有するＦｅ基ナノ結晶合金が特に好ましい。また、Ｆｅ基ナノ結晶合金の成分組成は特に限定されないが、原子％で、Ｃｕ：０．５〜２．０％、Ｎｂ：１．０〜５．０％、Ｓｉ：１１．０〜１５．０％、Ｂ：５．０〜１０．０％であり、残部が実質的にＦｅからなる成分組成とすることが好ましい。
【００２８】
第１の環状磁性体１０の製造方法は特に限定されず、環状磁性体の公知の製造方法に従って製造することができる。例えば、合金溶湯から単ロール法等によって、厚さ５〜５０μｍの薄帯状のアモルファス合金を得、該薄帯状のアモルファス合金を円筒状に巻回して、３００℃以上７００℃以下の温度にて、５〜２０分間の熱処理を施して、第１の環状磁性体１０を得ることができる。
【００２９】
内側に配置する第２の環状磁性体２０は、重畳磁界が１０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが１０Ω／ｍｍ以上である。重畳磁界が１０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスがこれよりも低いと大きな印加磁場に対してノイズ抑制効果が小さくなり、大きなノイズ電流が流れたときに十分なノイズ抑制が発揮されない。より好ましくは、重畳磁界が１０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが１５Ω／ｍｍ以上である。また、ノイズ電流が大きく、印加される重畳磁場がより大きい場合、内側に使用する軟磁性材料としては、重畳磁界が２０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが、５Ω／ｍｍ以上のものがさらに好ましい。なお、第２の環状磁性体２０の重畳磁界が１０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスの上限は特に限定されないが、３０Ω／ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００３０】
第２の環状磁性体２０は、第１の環状磁性体１０を構成する磁性材料とは異なる、単一の磁性材料からなる。第２の環状磁性体２０は、保磁力が小さく、かつ透磁率が高い軟磁性材料からなることが好ましい。軟磁性材料としては、例えば、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト等のフェライト；Ｆｅ−Ｎｉ系合金（パーマロイ）、Ｆｅ−Ｓｉ系合金（ケイ素鉄）等の軟磁性金属；Ｃｏ基アモルファス合金、Ｆｅ基アモルファス合金等のアモルファス合金；ならびにＦｅ基ナノ結晶合金等を用いることができる。第２の環状磁性体２０は、軟磁性材料の中でも、Ｆｅ基ナノ結晶合金から構成されていることがより好ましい。Ｆｅ基ナノ結晶合金としては、磁界を印加しながら熱処理して角形比を低下させたＦｅ基ナノ結晶合金が特に効果的であるが、直流重畳特性に優れるものであればこの限りではない。第２の環状磁性体２０をＦｅ基ナノ結晶合金から構成する場合、例えば、一般式：（Fe1-aMa）100-x-y-z-b-c-dAxM’yM”zXbSicBd（原子%）（式中MはCo,Niから選ばれた少なくとも1種の元素を、AはCu,Auから選ばれた少なくとも1種の元素、M’はTi,V,Zr,Nb,Mo,Hf,TaおよびWから選ばれた少なくとも1種の元素、M”はCr,Mn,Sn,Zn,Ag,In,白金属元素,Mg,NおよびSから選ばれた少なくとも1種の元素、XはC,Ge,Ga,AlおよびPから選ばれた少なくとも1種の元素を示し、a,x,y,z,b,cおよびdはそれぞれ0≦a≦0.1、0.1≦x≦3、1≦y≦10、0≦z≦10、0≦b≦10、11≦c≦17、3≦d≦10を満たす数である。）で表される一般式を有するＦｅ基ナノ結晶合金が特に好ましい。また、Ｆｅ基ナノ結晶合金の成分組成は特に限定されないが、原子％で、Ｃｕ：０．５〜２．０％、Ｎｂ：１．０〜５．０％、Ｓｉ：１１．０〜１５．０％、Ｂ：５．０〜１０．０％であり、残部が実質的にＦｅからなる成分組成とすることが好ましい。
【００３１】
第２の環状磁性体２０の製造方法は特に限定されず、環状磁性体の公知の製造方法に従って製造することができる。例えば、合金溶湯から単ロール法等によって、厚さ５〜５０μｍの薄帯状のアモルファス合金を得、該薄帯状のアモルファス合金を円筒状に巻回して、３００℃以上７００℃以下の温度にて、円筒の高さ方向または径方向に８０ｋＡ／ｍ以上の磁界を印加しながら５〜２０分間の熱処理を施して、第２の環状磁性体２０を得ることができる。
【００３２】
第１の環状磁性体１０および第２の環状磁性体２０の、ノイズ対策用環状磁性体１００全体に対して占める体積％は、適宜調整することができる。第１の環状磁性体１０の体積％を高めると、ノイズ電流が低い場合におけるインピーダンスが高められる。一方で、第２の環状磁性体２０の体積％を高めると、ノイズ電流が大きい場合におけるインピーダンスを高めることができる。第１の環状磁性体１０および第２の環状磁性体２０は、いずれも２０体積％以上あることが好ましい。換言すれば、第１の環状磁性体１０および第２の環状磁性体２０の体積％の上限は、いずれも８０体積％以下とすることが好ましい。第１の環状磁性体１０または第２の環状磁性体２０の少なくとも一方が２０体積％に満たないと、これらを複合化してノイズ対策用環状磁性体１００とした場合に十分なノイズ抑制効果が得られない。より好ましくは、第１の環状磁性体１０および第２の環状磁性体２０は、いずれも３０体積％以上である。
【００３３】
本実施形態のノイズ対策用環状磁性体１００は、自動車に備えられた電子部品、発電装置、電源装置、通信機器、およびＯＡ／ＦＡ機器等のケーブルに装着され、これらの電子部品および電子機器内部で発生し、または外部で発生してケーブル内を伝播するノイズを抑制するノイズ対策用環状磁性体として特に有効である。ノイズ対策用環状磁性体１００をこれらの用途において用いる場合、ノイズ対策用環状磁性体１００を挿通させるケーブルの太さは、５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり得る。したがって、該ケーブルを挿通させることができるように、また、第２の環状磁性体２０は、内径が６ｍｍ以上１５５ｍｍ以下であることが好ましい。なお、ノイズ対策用環状磁性体１００に複数本のケーブルを挿通させてもよい。第２の環状磁性体２０の外径は、十分な直流重畳特性を得ることができるように、１０ｍｍ以上２３０ｍｍ以下であることが好ましい。また、第１の環状磁性体１０は、第２の環状磁性体２０を内側に配置することができるように、内径が１０．５ｍｍ以上２３０．５ｍｍ以下であることが好ましい。また、第１の環状磁性体１０の外径は、ノイズ電流が小さい場合に高いノイズ抑制効果を得るために、１４．５ｍｍ以上２５０ｍｍ以下であることが好ましい。第１の環状磁性体１０、第２の環状磁性体２０、およびノイズ対策用環状磁性体１００の環状の中心軸方向における寸法（高さ）は特に限定されないが、例えば５ｍｍ以上５０ｍｍ以下とすることができる。
【００３４】
第１の環状磁性体１０および第２の環状磁性体２０の他に、その他の環状磁性体を有していてもよい。その他の環状磁性体は、第１の環状磁性体１０および第２の環状磁性体２０に対して同心円状に設けられていればよい。その他の環状磁性体は、第２の環状磁性体２０の内側に設けられていてもよく、第１の環状磁性体１０および第２の環状磁性体２０の間に設けられていてもよく、第１の環状磁性体１０の外側に設けられていてもよい。その他の環状磁性体は、その重畳特性を第１の環状磁性体１０および第２の環状磁性体２０と比較した上で優れている順に、例えば、重畳磁界１０Ａ／ｍ、周波数１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが大きい順に、ノイズ対策用環状磁性体１００の内側から外側に、環状磁性体を配置することが好ましい。
【００３５】
第１の環状磁性体１０および第２の環状磁性体２０、ならびにその他の環状磁性体の間の隙間は、０．２５ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることが好ましい。これらの環状磁性体の間の隙間を０．２５ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることで、第１の環状磁性体１０および第２の環状磁性体２０を組み付けやすく、また無駄になる空間が少ないノイズ対策用環状磁性体１００を得ることができる。
【００３６】
ノイズ対策用環状磁性体を構成する、第１の環状磁性体１０、第２の環状磁性体２０、およびその他の環状磁性体は、隣接した環状磁性体同士が互いに動かないように、接着されたり、ケースおよびバンド等によって互いに固定されたりすることが好ましいが、隣接した環状磁性体同士が完全に接着されている必要はない。第１の環状磁性体１０、第２の環状磁性体２０、およびその他の環状磁性体を一体化させるために、これらの環状磁性体をまとめて、樹脂またはエラストマーによって構成されたコアケースに入れたり、これらの環状磁性体の周囲を樹脂によってコーティングしたり、これらの環状磁性体の周囲に絶縁テープを巻いたりしてもよい。各環状磁性体は、必要に応じて樹脂含浸されていてもよい。
【００３７】
さらに、第１の環状磁性体１０および第２の環状磁性体２０は、それぞれ中心軸方向に平行に複数に分割された複数のパーツからなっていてもよい。なお、ここで中心軸方向とは、第１の環状磁性体１０および第２の環状磁性体２０の中心から径方向に対して垂直に伸ばした直線上の方向を指す。第１の環状磁性体１０および第２の環状磁性体２０を構成するパーツの数および大きさは特に限定されない。また、各環状磁性体は、中心軸方向と平行であればどのように分割されていてもよい。例えば、各パーツは、各環状磁性体を径方向に沿って分割した形状であり得る。該構成によれば、ケーブルが電子機器および電子部品等に配線された状態であってもノイズ対策用環状磁性体１００をケーブルに挿通させることができるので、ノイズ対策用環状磁性体１００のケーブルへの取り付けをより容易にすることができる。なお、ノイズ対策用環状磁性体１００がその他の環状磁性体を有する場合、その他の環状磁性体も、中心軸方向に平行に複数に分割された複数のパーツからなっていることが好ましい。
【００３８】
ノイズ対策用環状磁性体１００の使用周波数は１００ｋＨｚに限定されず、広範な周波数において使用され得る。ノイズ対策用環状磁性体１００は、例えば、１０ｋＨｚ以上１０００ｋＨｚ以下の周波数において使用することができる。なお、周波数１００ｋＨｚ以外で使用されるノイズ対策用環状磁性体であっても、周波数を１００ｋＨｚとして測定したときの重畳磁界および材料インピーダンスの値が本発明の範囲内であれば、本発明の技術的範囲に含まれる。
【００３９】
以下、本実施形態を実施例に従って説明するが、本実施形態はこれらの実施例に限定されない。
【実施例】
【００４０】
（実施例１）
図１に示すように、第１の環状磁性体および第２の環状磁性体の２種類の環状磁性体から構成されるノイズ対策用環状磁性体を作製した。まず、第１の環状磁性体を以下の手順で作製した。原子％で、Ｃｕ：１％、Ｎｂ：３％、Ｓｉ：１３．５％、Ｂ：９％であり、残部が実質的にＦｅからなる合金溶湯を単ロール法により急冷して、幅１５ｍｍ厚さ２０μｍの薄帯状のアモルファス合金を得た。該アモルファス合金を、外径４１ｍｍの筒に巻回して、内径４１ｍｍ、外径５０ｍｍの円筒状とした。円筒状のアモルファス合金を、アルゴン雰囲気下にて５５０℃に保った熱処理炉に挿入し、１０分間熱処理を施した。そして、高透磁率ナノ結晶材からなる、内径４１ｍｍ、外径５０ｍｍ、高さ１５ｍｍの円筒状の第１の環状磁性体を得た。また、第２の環状磁性体を以下の手順で作製した。まず、第１の環状磁性体と同様にアモルファス合金を得た。該アモルファス合金を、外径４０ｍｍ、内径３０ｍｍの円筒状に巻回した。次いで円筒状のアモルファス合金をアルゴン雰囲気下にて５５０℃に保った熱処理炉に挿入した。アモルファス合金の円筒の高さ方向に２８０ｋＡ／ｍの磁界を印加しながら１０分間熱処理を施した。そして、高耐飽和ナノ結晶材からなる第２の環状磁性体を得た。次いで、第１の環状磁性体の内側に第２の環状磁性体を配置し、周囲を絶縁テープで巻いて、第１の環状磁性体および第２の環状磁性体を固定して、ノイズ対策用環状磁性体を得た。上述した方法に従って、重畳磁界０Ａ／ｍ、周波数１００ｋＨｚにおける第１の環状磁性体の材料インピーダンス、および重畳磁界１０Ａ／ｍ、周波数１００ｋＨｚにおける第２の環状磁性体の材料インピーダンスを測定した。また、ノイズ対策用環状磁性体の周波数１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスを、重畳磁界を０Ａ／ｍ〜２０Ａ／ｍまで変化させながら測定した。結果を表１に示す。また、ノイズ対策用環状磁性体について得られた材料インピーダンスを、横軸を重畳磁界、縦軸を材料インピーダンスとしてグラフにプロットした。結果を図２に示す。
【００４１】
（実施例２）
第２の環状磁性体を作製するために使用した薄帯状のアモルファス合金を幅１５ｍｍ厚さ１５μｍとした以外は、実施例１と同様にノイズ対策用環状磁性体を作製した。重畳磁界１０Ａ／ｍ、周波数１００ｋＨｚにおける第２の環状磁性体の材料インピーダンス、およびノイズ対策用環状磁性体の周波数１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスを、上述した方法に従って測定した。結果を表１に示す。
【００４２】
（比較例１）
第１の環状磁性体および第２の環状磁性体の材料を入れ替えた、すなわち第１の環状磁性体を高耐飽和ナノ結晶材から構成し、第２の環状磁性体を高透磁率ナノ結晶材から構成したこと以外は、実施例１と同様にノイズ対策用環状磁性体を作製した。上述した方法に従って、重畳磁界０Ａ／ｍ、周波数１００ｋＨｚにおける第１の環状磁性体の材料インピーダンス、および重畳磁界１０Ａ／ｍ、周波数１００ｋＨｚにおける第２の環状磁性体の材料インピーダンスを測定した。また、上述した方法に従って、得られたノイズ対策用環状磁性体の１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスを、重畳磁界を０Ａ／ｍ〜２０Ａ／ｍまで変化させながら測定した。結果を表１に示す。また、ノイズ対策用環状磁性体について得られた材料インピーダンスを、横軸を重畳磁界、縦軸を材料インピーダンスとしてグラフにプロットした。結果を図２に示す。
【００４３】
（比較例２）
実施例１の第１の環状磁性体と同様に得た薄帯状のアモルファス合金を、外径３０ｍｍの筒に巻回して、内径３０ｍｍ、外径５０ｍｍの円筒状とした後、実施例１の第１の環状磁性体と同様の熱処理を施して、第２の環状磁性体と複合させずに、外径５０ｍｍ、内径３０ｍｍ、高さ１５ｍｍの比較例２のノイズ対策用環状磁性体とした。上述した方法に従って、得られたノイズ対策用環状磁性体の１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスを、重畳磁界を０Ａ／ｍ〜２０Ａ／ｍまで変化させながら測定した。結果を表１に示す。
【００４４】
（比較例３）
実施例１の第２の環状磁性体と同様に得た薄帯状のアモルファス合金を、外径３０ｍｍの筒に巻回して、内径３０ｍｍ、外径５０ｍｍの円筒状とした。次いで、該円筒状のアモルファス合金に、実施例１の第２の環状磁性体と同様の条件で磁界を印加しながら熱処理し、第１の環状磁性体と複合させずに、外径５０ｍｍ、内径３０ｍｍ、高さ１５ｍｍの比較例３のノイズ対策用環状磁性体とした。得られたノイズ対策用環状磁性体の１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスを、重畳磁界を０Ａ／ｍ〜２０Ａ／ｍまで変化させながら測定した。結果を表１に示す。
【００４５】
（比較例４）
第２の環状磁性体をギャップ付きナノ結晶材に変えたこと以外は、実施例１と同様にノイズ対策用環状磁性体を作製した。ギャップ付きナノ結晶材は以下の手順にて製造した。まず実施例１の第２の環状磁性体と同様の薄帯状のアモルファス合金を、外径３０ｍｍの筒に巻回して、内径３０ｍｍ、外径４０ｍｍの円筒状とした後、アルゴン雰囲気下にて５５０℃に保った熱処理炉に挿入し、磁界を印加せずに、１０分間熱処理を施して円筒状の環状磁性体とした。次いで、該環状磁性体をエポキシ樹脂に１０分間浸漬させた後に取り出し、余分な樹脂を取り除いた後に８０℃で３時間保持して固化させた。その後、厚さ１ｍｍの砥石を用いて円筒の高さ方向に沿って１か所切れ目を入れて、外径４０ｍｍ、内径３０ｍｍ、高さ１５ｍｍのギャップ付きナノ結晶材とした。得られたギャップ付きナノ結晶材は、実施例１と同様にして、第１の環状磁性体と固定して、ノイズ対策用環状磁性体を得た。上述した方法に従って、重畳磁界１０Ａ／ｍ、周波数１００ｋＨｚにおける第２の環状磁性体の材料インピーダンスを測定した。また、上述した方法に従って、得られたノイズ対策用環状磁性体の１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスを、重畳磁界を０Ａ／ｍ〜２０Ａ／ｍまで変化させながら測定した。結果を表１に示す。
【００４６】
（比較例５）
実施例１の第２の環状磁性体を、ナノ結晶圧粉磁心に変えたこと以外は、実施例１と同様にノイズ対策用環状磁性体を作製した。ナノ結晶圧粉磁心は以下の手順にて製造した。実施例１において第２の環状磁性体を作製するために使用したアモルファス合金を粉砕して粉末とした。次いで、該粉末をバインダー（ポリイミド）と混合した後、８００ＭＰａの圧力をかけて外径４０ｍｍ、内径３０ｍｍの円筒状とし、磁界を印加せずに、最高温度５５０℃にて焼成して第２の環状磁性体を得た。上述した方法に従って、重畳磁界１０Ａ／ｍ、周波数１００ｋＨｚにおける第２の環状磁性体の材料インピーダンスを測定した。また、上述した方法に従って、得られたノイズ対策用環状磁性体の１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスを、重畳磁界を０Ａ／ｍ〜２０Ａ／ｍまで変化させながら測定した。結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
0006860716.tif 000002
【００４８】
実施例１および比較例１の１００ｋＨｚにおける重畳磁界と材料インピーダンスとの関係を図２に示す。図２から明らかなように、比較例１においては、重畳磁界が０Ａ／ｍのときは材料インピーダンスが高いが、高透磁率ナノ結晶材が内側にあるため、重畳磁界が大きくなるにつれて材料インピーダンスが急激に低下する。一方、実施例１においては内側に高耐飽和ナノ結晶材を使用しているため、重畳磁界が０Ａ／ｍのときであっても２０Ω／ｍｍ以上の高い材料インピーダンスを示しつつ、重畳磁界が１０Ａ／ｍのときであっても材料インピーダンスが１０Ω／ｍｍ以上の高い値を維持しており、ノイズ電流が大きい場合でも小さい場合でも、高いノイズ抑制効果を奏する。
【００４９】
実施例２においては、第２の環状磁性体として、実施例１よりも透磁率の高い高耐飽和ナノ結晶材を使用している。そのため、重畳磁界が１０Ａ／ｍで１０Ω／ｍｍ以上の高い材料インピーダンスを維持しつつ、重畳磁界が０Ａ／ｍのときの材料インピーダンスを２５Ω／ｍｍ以上に高めている。
【００５０】
比較例２と３とは、実施例１の第１の環状磁性体および第２の環状磁性体をそれぞれ１種類のみ使用した場合である。高透磁率ナノ結晶材である第１の環状磁性体のみでノイズ対策用環状磁性体を構成した場合、重畳磁界が０Ａ／ｍのときの材料インピーダンスは２５Ω／ｍｍ以上と高い値を取っているが、重畳磁界が１０Ａ／ｍのときの材料インピーダンスが１０Ω／ｍｍ未満となってしまい、ノイズ電流が大きい場合にノイズ抑制効果が低下してしまう。また、高耐飽和ナノ結晶材である第２の環状磁性体のみでノイズ対策用環状磁性体を構成した場合、重畳磁界が１０Ａ／ｍのときの材料インピーダンスは１５Ω／ｍｍ以上と高い値を取っているが、重畳磁界が０Ａ／ｍのときの材料インピーダンスが２０Ω／ｍｍ未満となってしまい、逆にノイズ電流が小さい場合にノイズ抑制効果が低下してしまう。
【００５１】
比較例４および５のように、第２の環状磁性体として直流重畳特性に優れるギャップ付きナノ結晶材またはナノ結晶圧粉磁心を使用した場合、これらの透磁率が低すぎるために材料インピーダンスは重畳磁界０Ａ／ｍ〜２０Ａ／ｍの全域に渡って低くなり、ノイズ抑制効果が大きく低下してしまう。
【００５２】
（実施例３〜６）
実施例１の第１の環状磁性体および第２の環状磁性体の組み合わせで、各環状磁性体の体積率を変更して、材料インピーダンス、および直流重畳特性の変化を調査した。実施例１の第１の環状磁性体および第２の環状磁性体の体積率を表２に示すように変化させたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例３〜６のノイズ対策用環状磁性体を作製した。ノイズ対策用環状磁性体のサイズは外径５０ｍｍ、内径３０ｍｍ、高さ１５ｍｍとした。上述した方法に従って、重畳磁界０Ａ／ｍ、周波数１００ｋＨｚにおける第１の環状磁性体の材料インピーダンス、および重畳磁界１０Ａ／ｍ、周波数１００ｋＨｚにおける第２の環状磁性体の材料インピーダンスを測定した。また、上述した方法に従って、ノイズ対策用環状磁性体の１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスを測定した。結果を表２に示す。
【００５３】
（比較例６〜７）
比較例６および７は、第１の環状磁性体または第２の環状磁性体の割合を、それぞれ２０％未満にした例である。第１の環状磁性体および第２の環状磁性体の割合を表２に示す値としたこと以外は、実施例１と同様にして、ノイズ対策用環状磁性体を作製した。上述した方法に従って、重畳磁界０Ａ／ｍ、周波数１００ｋＨｚにおける第１の環状磁性体の材料インピーダンス、および重畳磁界１０Ａ／ｍ、周波数１００ｋＨｚにおける第２の環状磁性体の材料インピーダンスを測定した。また、上述した方法に従って、ノイズ対策用環状磁性体の１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスを測定した。結果を表２に示す。
【００５４】
【表２】
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【００５５】
実施例３においては、第２の環状磁性体の体積率が高いため、重畳磁界が１０Ａ／ｍのときの材料インピーダンスが１４．４Ω／ｍｍと高い値である。逆に、実施例６においては第１の環状磁性体の体積率が高いため、重畳磁界が０Ａ／ｍのときの材料インピーダンスが２３．３Ω／ｍｍと高い値である。このように、使用する第１の環状磁性体および第２の環状磁性体の体積率を調整することで、直流重畳特性と、ノイズ電流が小さい場合における材料インピーダンスとのバランスを調整し、ノイズ電流が大きい場合でも小さい場合でも優れたノイズ抑制効果を得ることができる。
【００５６】
また、比較例６の結果から明らかなように、第１の環状磁性体の割合が少ないと、重畳磁界が０Ａ／ｍのときの材料インピーダンスが２０Ω／ｍｍ未満となる。一方で、比較例７の結果から明らかなように、第２の環状磁性体の割合が少ないと、重畳磁界が１０Ａ／ｍのときの材料インピーダンスが１０Ω／ｍｍ未満となる。このように、第１の環状磁性体および第２の環状磁性体の体積率がいずれも２０体積％以上ないと、直流重畳特性と、ノイズ電流が小さい場合における材料インピーダンスとのバランスが崩れ、ノイズ電流が大きい場合または小さい場合において、ノイズ抑制効果が劣位になってしまう。
【００５７】
上記より、本実施形態の実施例１〜６は直流重畳特性に優れ、かつノイズ電流が小さい場合であっても高いインピーダンスを示すノイズ対策用環状磁性体であることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本ノイズ対策用環状磁性体は、自動車に備えられた電子部品、発電装置、電源装置、通信機器、およびＯＡ／ＦＡ機器等のケーブルに装着され、これらの電子部品や電子機器内部で発生し、または外部で発生してケーブル内を伝播するノイズを抑制するノイズ対策用環状磁性体として特に有効である。
【符号の説明】
【００５９】
１００  ノイズ対策用環状磁性体
１０  第１の環状磁性体
２０  第２の環状磁性体
３０  中空部
【要約】      （修正有）【課題】ノイズ電流が大きい場合でも小さい場合でも、高いインピーダンスを示すノイズ対策用環状磁性体を提供する。【解決手段】第１の環状磁性体１０と、第１の環状磁性体１０よりも内側に該第１の環状磁性体１０と同心円状に配置された、第２の環状磁性体２０とを含み、第２の環状磁性体２０の内側にケーブルを挿通させて用いる、ノイズ対策用環状磁性体１００であって、第１の環状磁性体１０は、重畳磁界が０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが２０Ω／ｍｍ以上であり、第２の環状磁性体２０は、重畳磁界が１０Ａ／ｍ、周波数が１００ｋＨｚにおける材料インピーダンスが１０Ω／ｍｍ以上である。【選択図】図１【図１】
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【図２】
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