JPH11233346A5 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH11233346A5 JPH11233346A5 JP1998069208A JP6920898A JPH11233346A5 JP H11233346 A5 JPH11233346 A5 JP H11233346A5 JP 1998069208 A JP1998069208 A JP 1998069208A JP 6920898 A JP6920898 A JP 6920898A JP H11233346 A5 JPH11233346 A5 JP H11233346A5
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- winding
- magnetic core
- magnetic
- sectional area
- core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インダクタに関し、より具体的には可飽和インダクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
可飽和インダクタは、飽和するまでは無限に大きいインダクタンスを持ち、飽和後はゼロオームに近い特性を示すのが理想である。この理想に近づけるために透磁率と飽和磁束密度の値がいずれも高く、角型比が１に近く、そして保磁力の小さい磁性材を用いて、なるべく磁路長が短く断面積の大きい形にした磁心が用いられている。
【０００３】
その理由は、透磁率が高い程、断面積が大きい程、また、磁路長が短い程大きいインダクタンスが得られるということと、飽和磁束密度が高くて角型比が１に近い程電圧時間積が大きいからである。
【０００４】
電圧時間積とは、可飽和インダクタにパルスを印加するとき、印加直後から飽和するまでのパルスの電圧の値を時間積分したものである。この電圧時間積ＶＳ（ボルト秒）は飽和磁束密度をＢｍ（テスラ）、巻数をｎ（回）、磁心の断面積をＡ（ｍ２）、角型比をｂとすると、次の数１で表すことができる。式が示しているように飽和磁束密度が高くて角型比が１に近い程電圧時間積が大きくなる。
【０００５】
【数１】
【０００６】
また、数１が示しているように電圧時間積は巻数と断面積の積に比例するので巻数が多ければ断面積が小さくて済み、断面積が大きければ巻数は少なくて済む。
【０００７】
また、透磁率と角型比は磁心の磁路に空気によるギャップが存在すると特性が悪くなるため、磁心はギャップのないリング状に加工されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ギャップのないリング状の磁心の巻線加工は、ボビンを回転させて巻く方法に比べて時間がかかる。そこで、断面積の大きいコアを用いることによって巻線の巻数を減らす方が生産性が良い。
【０００９】
しかし、可飽和インダクタの磁心にはアモルファス構造や微細結晶化された強磁性体の合金が用いられているので、断面積の大きい磁心を使うと材料コストが高くなる。
【００１０】
そこで本発明は、巻線の加工コストと材料コストの両方を削減することができ、かつ、従来の可飽和インダクタと同じレベルの特性が得られる方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、繊維状またはリボン状でその断面積に対して長さの割合がある値を越えた磁心は、まっすぐのばして用いても、又リング状にして用いても、巻線の巻数が同じであればインダクタンスがそれ程変わらないことに着目し、磁心を断面積が小さくて長い形状に加工し、その一端側から他端側にかけて電線を巻き付けてこれを巻線とした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
磁心の比透磁率をμ１、断面積をＡ（ｍ２）、長さをｌ１（ｍ）とし、空気によるギャップの長さをｌ０（ｍ）、空気の透磁率をμ０（Ｈ／ｍ）、ギャップにおける磁束の漏洩率をαとし、巻線の巻数をｎ（回）とすると、この巻線のインダクタンスＬ（Ｈ）は次の数２で表すことができる。
【００１３】
【数２】
【００１４】
数２において、ｌ０をゼロにしたとき、インダクタンスはギャップのないリング状の磁心の値になる。
【００１５】
漏洩率αは、磁心の断面積が小さくて磁路が長い程小さくなるので、断面積に対する長さの割合がある値を越えると、α・μ・ｌ０がｌ１に対して十分小さくなり、インダクタンスを求める式は、ｌ０がゼロのときに求める式とほぼ一致する。すなわち、磁心を断面積が小さくてかつ長い形状にし、その磁心の一端側から他端側にかけて巻線を巻くと、等価的に磁路長が等しいリング状の磁心に巻いたときと同じ特性が得られる。
【００１６】
従来の閉磁路の可飽和インダクタにおいて磁路に小さなギャップが存在すると角形比が小さくなるが、本発明の可飽和インダクタは開磁路であるにもかかわらず、角型の特徴が得られる。
【００１７】
【実施例】
図１は、本発明の一実施例に係る開磁路の可飽和インダクタを示す図である。図において、磁心１は直径が０．１２５ｍｍ、長さが１００ｍｍのコバルトを主原料としたアモルファス合金であり、巻線は磁心の両端より５ｍｍ内側に入ったところから直径が０．１ｍｍのウレタン被膜導線が密巻きされている。
【００１８】
図１の実施例の可飽和インダクタは、角型比が０．７７、インダクタンスが２３０μＨの特性を示した。これらの特性は同じ材料を用いた体積比にして５０倍に近いリング状の磁心に巻線を４回巻いたものに近い結果であった。
【００１９】
図２は、本発明の別の実施例に係る開磁路の可飽和インダクタを示す図である。図において、磁心１は厚さが０．０２ｍｍ、幅が５ｍｍ、長さが２０ｍｍの鉄を主原料とする微細結晶化されたリボンであり、巻線は一端より５ｍｍ内側に入ったところから５ｍｍ程の幅に巻かれている。磁心１は厚さ０．３ｍｍのうすい板３の上にはり付けられており、電線２は磁心１とうすい板３をまわるように巻かれている。
【００２０】
図２の実施例の可飽和インダクタの磁心の断面積は０．１ｍｍ ２ で直径が０．３６ｍｍの繊維状の磁心とほぼ同じ断面積になるが、単位長さ当たりの表面積は、同じ断面積の繊維状のものに比べて９倍近い大きさになるため漏洩率が大きくなり、繊維状の磁心に比べて長さ方向で短縮しても繊維状の磁心に巻いたものと同等の特性が得られるのではないかと考えられる。
【００２１】
図３は図１の実施例の可飽和インダクタにリード端子５を付けて電気回路の部品として実用できる形として表したものである。電線が巻かれたコアが折りたたまれてケースにお さめられ、巻線の両端がリード端子５に接続されている。
【００２２】
【発明の効果】
細長い繊維状の磁心に巻線を行う技術はナイロン繊維に木綿繊維を巻き付ける、織物工場でよく用いられている技術の応用が可能であり、高速でしかも低コストで行うことができる。また、磁心に用いる材料が少なくて済むので材料コストを減らすことができる。
リボンをうすい板にはり付けてその上から巻くことは、ボビンを回転させて巻くことと同じであり、従来の巻線機を使うことができ、従来高価であった可飽和インダクタを一般チョークコイル並のコストで供給することができ経済効果が大きい。
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インダクタに関し、より具体的には可飽和インダクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
可飽和インダクタは、飽和するまでは無限に大きいインダクタンスを持ち、飽和後はゼロオームに近い特性を示すのが理想である。この理想に近づけるために透磁率と飽和磁束密度の値がいずれも高く、角型比が１に近く、そして保磁力の小さい磁性材を用いて、なるべく磁路長が短く断面積の大きい形にした磁心が用いられている。
【０００３】
その理由は、透磁率が高い程、断面積が大きい程、また、磁路長が短い程大きいインダクタンスが得られるということと、飽和磁束密度が高くて角型比が１に近い程電圧時間積が大きいからである。
【０００４】
電圧時間積とは、可飽和インダクタにパルスを印加するとき、印加直後から飽和するまでのパルスの電圧の値を時間積分したものである。この電圧時間積ＶＳ（ボルト秒）は飽和磁束密度をＢｍ（テスラ）、巻数をｎ（回）、磁心の断面積をＡ（ｍ２）、角型比をｂとすると、次の数１で表すことができる。式が示しているように飽和磁束密度が高くて角型比が１に近い程電圧時間積が大きくなる。
【０００５】
【数１】
【０００６】
また、数１が示しているように電圧時間積は巻数と断面積の積に比例するので巻数が多ければ断面積が小さくて済み、断面積が大きければ巻数は少なくて済む。
【０００７】
また、透磁率と角型比は磁心の磁路に空気によるギャップが存在すると特性が悪くなるため、磁心はギャップのないリング状に加工されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ギャップのないリング状の磁心の巻線加工は、ボビンを回転させて巻く方法に比べて時間がかかる。そこで、断面積の大きいコアを用いることによって巻線の巻数を減らす方が生産性が良い。
【０００９】
しかし、可飽和インダクタの磁心にはアモルファス構造や微細結晶化された強磁性体の合金が用いられているので、断面積の大きい磁心を使うと材料コストが高くなる。
【００１０】
そこで本発明は、巻線の加工コストと材料コストの両方を削減することができ、かつ、従来の可飽和インダクタと同じレベルの特性が得られる方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、繊維状またはリボン状でその断面積に対して長さの割合がある値を越えた磁心は、まっすぐのばして用いても、又リング状にして用いても、巻線の巻数が同じであればインダクタンスがそれ程変わらないことに着目し、磁心を断面積が小さくて長い形状に加工し、その一端側から他端側にかけて電線を巻き付けてこれを巻線とした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
磁心の比透磁率をμ１、断面積をＡ（ｍ２）、長さをｌ１（ｍ）とし、空気によるギャップの長さをｌ０（ｍ）、空気の透磁率をμ０（Ｈ／ｍ）、ギャップにおける磁束の漏洩率をαとし、巻線の巻数をｎ（回）とすると、この巻線のインダクタンスＬ（Ｈ）は次の数２で表すことができる。
【００１３】
【数２】
【００１４】
数２において、ｌ０をゼロにしたとき、インダクタンスはギャップのないリング状の磁心の値になる。
【００１５】
漏洩率αは、磁心の断面積が小さくて磁路が長い程小さくなるので、断面積に対する長さの割合がある値を越えると、α・μ・ｌ０がｌ１に対して十分小さくなり、インダクタンスを求める式は、ｌ０がゼロのときに求める式とほぼ一致する。すなわち、磁心を断面積が小さくてかつ長い形状にし、その磁心の一端側から他端側にかけて巻線を巻くと、等価的に磁路長が等しいリング状の磁心に巻いたときと同じ特性が得られる。
【００１６】
従来の閉磁路の可飽和インダクタにおいて磁路に小さなギャップが存在すると角形比が小さくなるが、本発明の可飽和インダクタは開磁路であるにもかかわらず、角型の特徴が得られる。
【００１７】
【実施例】
図１は、本発明の一実施例に係る開磁路の可飽和インダクタを示す図である。図において、磁心１は直径が０．１２５ｍｍ、長さが１００ｍｍのコバルトを主原料としたアモルファス合金であり、巻線は磁心の両端より５ｍｍ内側に入ったところから直径が０．１ｍｍのウレタン被膜導線が密巻きされている。
【００１８】
図１の実施例の可飽和インダクタは、角型比が０．７７、インダクタンスが２３０μＨの特性を示した。これらの特性は同じ材料を用いた体積比にして５０倍に近いリング状の磁心に巻線を４回巻いたものに近い結果であった。
【００１９】
図２は、本発明の別の実施例に係る開磁路の可飽和インダクタを示す図である。図において、磁心１は厚さが０．０２ｍｍ、幅が５ｍｍ、長さが２０ｍｍの鉄を主原料とする微細結晶化されたリボンであり、巻線は一端より５ｍｍ内側に入ったところから５ｍｍ程の幅に巻かれている。磁心１は厚さ０．３ｍｍのうすい板３の上にはり付けられており、電線２は磁心１とうすい板３をまわるように巻かれている。
【００２０】
図２の実施例の可飽和インダクタの磁心の断面積は０．１ｍｍ ２ で直径が０．３６ｍｍの繊維状の磁心とほぼ同じ断面積になるが、単位長さ当たりの表面積は、同じ断面積の繊維状のものに比べて９倍近い大きさになるため漏洩率が大きくなり、繊維状の磁心に比べて長さ方向で短縮しても繊維状の磁心に巻いたものと同等の特性が得られるのではないかと考えられる。
【００２１】
図３は図１の実施例の可飽和インダクタにリード端子５を付けて電気回路の部品として実用できる形として表したものである。電線が巻かれたコアが折りたたまれてケースにお さめられ、巻線の両端がリード端子５に接続されている。
【００２２】
【発明の効果】
細長い繊維状の磁心に巻線を行う技術はナイロン繊維に木綿繊維を巻き付ける、織物工場でよく用いられている技術の応用が可能であり、高速でしかも低コストで行うことができる。また、磁心に用いる材料が少なくて済むので材料コストを減らすことができる。
リボンをうすい板にはり付けてその上から巻くことは、ボビンを回転させて巻くことと同じであり、従来の巻線機を使うことができ、従来高価であった可飽和インダクタを一般チョークコイル並のコストで供給することができ経済効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る可飽和インダクタを示す図である。
【図２】本発明の別の実施例に係る可飽和インダクタを示す図である。
【図３】図２の実施例を電気回路の１つの部品として示したときの外観図である。
【図４】従来の可飽和インダクタの一例を示す外観図である。
【符号の説明】
１ 磁心
２ 巻き線
３ うすい板
４ ケース
５ リード端子
【図１】本発明の一実施例に係る可飽和インダクタを示す図である。
【図２】本発明の別の実施例に係る可飽和インダクタを示す図である。
【図３】図２の実施例を電気回路の１つの部品として示したときの外観図である。
【図４】従来の可飽和インダクタの一例を示す外観図である。
【符号の説明】
１ 磁心
２ 巻き線
３ うすい板
４ ケース
５ リード端子
Claims (1)
- 磁性材を用いて繊維状もしくはリボン状の断面積が小さくて長い磁心を作り、この磁心の一端側から他端側にかけて電線を巻き付けて巻線とし、これによってできる開磁路の可飽和インダクタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06920898A JP3826318B2 (ja) | 1998-02-12 | 1998-02-12 | 開磁路の可飽和インダクタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06920898A JP3826318B2 (ja) | 1998-02-12 | 1998-02-12 | 開磁路の可飽和インダクタ |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11233346A JPH11233346A (ja) | 1999-08-27 |
| JPH11233346A5 true JPH11233346A5 (ja) | 2004-08-26 |
| JP3826318B2 JP3826318B2 (ja) | 2006-09-27 |
Family
ID=13396087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06920898A Expired - Lifetime JP3826318B2 (ja) | 1998-02-12 | 1998-02-12 | 開磁路の可飽和インダクタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3826318B2 (ja) |
-
1998
- 1998-02-12 JP JP06920898A patent/JP3826318B2/ja not_active Expired - Lifetime
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