JPS5890707A - 磁心 - Google Patents

磁心

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Publication number
JPS5890707A
JPS5890707A JP56188756A JP18875681A JPS5890707A JP S5890707 A JPS5890707 A JP S5890707A JP 56188756 A JP56188756 A JP 56188756A JP 18875681 A JP18875681 A JP 18875681A JP S5890707 A JPS5890707 A JP S5890707A
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JP
Japan
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gap
magnetic
magnetic core
amorphous
substantially amorphous
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Pending
Application number
JP56188756A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaru Takayama
勝 高山
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Publication date
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Publication of JPS5890707A publication Critical patent/JPS5890707A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

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】 本発明は、直流電流を重畳させて使用するコイル類を構
成するのに好適な磁心に関する0たとえば、チロ−クコ
イル、スイッチング電源の出力フィルタまたはフライバ
ックコンパーメのパワートランス尋のように、直流電流
を重畳させて使用するコイル類においては、直流重畳特
性を向上させるため、第1図に例示するように、コアセ
ンタ部等の閉磁路の一部にエアギャップGa tt設は
九フェライト磁心を使用するのが昔通である。このよう
なエアギャップGaを設けると、第2図に示すように、
ある一定幅のアンペアターンINの変化に対してコイル
のインダクタンスLが一定となるフラットな直流重畳特
性が得られるからである。なお、直流重畳特性はエアギ
ャップGaが大きくなるにつれて曲11At→A!→A
sのように移行する。
ルを用いたスイッチングレギ具レータは負荷電流が小さ
いとき出力電圧が高くなり、出力安定度が悪くなるとい
う欠点があった。第5図は従来から知られている一般的
な一石式フォワードコン禮−夕の回路図であって、変換
トランスTO1次巻線N!はスイッチ回路8を介して直
流電圧EINが供給され、2次巻11Nmはその一端が
ダイオードD、と前記磁心を使用したチl−クコイルL
を介してフンデンーサCの一端に接続され、前記2次巻
線N!の他端がダイオードD!を介して、前記ダイオー
ドD1とチロ−クコイルLとの接続点に接続されるとと
もに、前記コンデンサCの他端に接続され、該コンデン
サCの両端に別の直流電圧voを出力するように構成さ
れている。このような回路において、負荷電tltl・
と出力電圧Voとの関係は館4図に示す如くであり、負
荷電流l・が小さいとき、すなわち、チロ−クコイルL
に流れる電流が不連続の領域で出力電圧■oが高くなる
0 チ璽−り電流不連続の領域は、 T:スイッチS′tON10FFする周期L:チ璽−ク
コイルLのインダクタンスで示され、従って出力安定度
を改善するにはインダクタンスLを大きくとってチ箇−
り電流の不連続の領域を狭くするか、出力端にダミーロ
ードを付加すれば良いが、前者においては、チロ−クコ
イルの巻回数の増加による銅損の増加や効率の低下およ
び部品の大型化を招き、後者番こおいては、消費電力の
増加や発熱量の増加を招く欠点があり、その改善が強く
望まれていたOlた、エアギャップGa付の磁心を周波
数変調盤7ライバツクコンバータのパワートランス用と
して使用した場合、当該磁心の直流重畳特性が第2図に
示すようなフラットな特性となり、負荷変動にも換らず
インダクタンスが一定となるため、軽負荷時に周波数が
非常に高くなり、間欠発振を生じたり、スイッチング素
子たるトランジスタの貢担が激増し、損失の増大を招き
、放熱対策が厳しくなる等の欠点があった。
本発明は上述する従来の欠点を除去し、チロ−クコイル
、スイッチング電源の出力フィルタまたはパワートラン
ス等に使用した場合に、軽気荷時の出力電圧または周波
数の異常上昇を抑制し、出力安定度を向上させ、損失を
減少させることの可能な磁心を提供することを目的とす
るO これまでに上記目的を達成するために特殊愈構成を有す
る複合磁心が考案され先に提案された0(実願昭56−
74915)  本発明は、該複合磁心を構成させる磁
性材料について鋭意研究努力を重ねた結果得られたもの
で、実質的に非晶質よりなる磁性薄帯Oうち、特定の組
成を有する磁性薄帯を使用することにより好適な特性の
複合磁心が得られるとの知艶から、本発明に至ったもの
であるO すなわち本発明は、一部にギャップを有する磁心におい
て、前記ギャップ近傍に下記式で示される組成を有する
実質的に非晶質よりなる磁性薄帯を添えたことを特徴と
する。
式  (FejNikCol ) 珍Byただし、上式
中、X+7−7−1O0%であり、このうちy#′11
0〜55attljである。更rc、jtに一100%
であり、コノうちjFis 〜20%、kFiα1〜5
0%である。
yは10%より小あるい#i55%  より大では非晶
質化が離しく、歩留シのよい生産−こ適さ力いO jt[歪を小さくするため番こ5〜20%の範囲に選定
する。
kは50%より大では飽和磁化が小さく磁気特性上問題
がある〇 また、In)一部をSムで置換することにより、非晶質
化が容易となり、耐蝕性が増し、かつ、経時変化も改善
されて、より良好な特性が得られる。置換する1は、組
成を(FejN 1kcol ) 途(8ipBq) 
Yと書いた時、p+q−108%でα01≦p≦80q
bが適当である。p<(LO1%ではその効果を得るこ
とが離しく、peso俤では避暑こ非晶質化が困難とな
る。
更に、Bおよび8iの一部を他のメタロイド元素、例え
ばP、C等で置換することによシ、経時変化がより一層
改善され、良好な特性が得られる0置換する量は、組成
を(FeJNlkCOl )χ /#(5ipBqXr ) y (但し、x−p、cあ
るIAは他のメタロイド元素の少なくとも一種以上)と
書いた時、I)+Q+r−100%で101≦r≦10
96、より好ましくは、α01≦r≦596が適当であ
るOrくα01慢ではその効果を得ることが崩しく、r
>5%あるいFir > 10%では避暑こ磁気特性の
面で間醜が庄じる〇 また、磁歪Fi+λg1<10x1(3−@が好[1,
イ結果を与える・ 以下実施例たる添付図面を参照し、本発明の内容を具体
的に説明する・第5図(8は本発明に係る磁心O正面断
面図、第5図f3)Fi第第5四四〇BKBtm上にお
ける断面図である◎この実施例では、2つのEgココア
、4を組合せて両者(Dkンタ部5m−4a間にエアギ
ャップQa を形成すると共に、このエアギャップGa
のまわりに薄い磁性体5を添えた構造となっている◎磁
性体5として磁歪が小さく、前記組成を有し、実質的に
非晶質よりなる磁性薄帯を使用する・i九、磁性体5を
エアギャップGaotわりに取付ける方法としては、予
め筒状に形成した磁性体5の内径部内にセンタ部38.
41を両側から嵌合する方法、tたは第6図に示すよう
に、前述の磁性材料を用いてシートもしくは薄板状番こ
形成した磁性体5を、エアギャップQaを構成するセン
タ部Sm、4aのまわりに適当な階数だけ巻装する方法
等が考えられる0 更に、第5図^、(B)および第6図の実織例では、磁
性体5は無端状に形成しであるが、第7図に示すように
、ギャップg1を有する有端状iこ形成する方法も有効
である0磁性体5を無端状に形成した場合、センタ部5
B、411間を流れる磁束によって磁性体5に発生する
起電力に対し、磁性体5が短絡回路を構成するので、磁
性体5における損失及び発熱が大きくなるが、磁性体5
Iこ前述のようなギャップg1を設けて有端状とした場
合は、磁性体5に発生する起電力に対して前記ギャップ
Lによる開放回路が構成され、損失及び発熱が減少する
からである・なお、前記ギャップg1は空隙に限らず、
絶縁樹脂等の絶縁物によっても構成することができるO 上述のように、ギャップGaI:Dlわりに前記組成を
有し、実質的に非晶質よりなる磁歪の小さな磁性薄帯を
添えた構造であると、当該磁心を使用してチl−クコイ
ル等を構成した場合、軽負荷時にインダクタンスが急増
するという効果が得られるが、その効果は、磁性体5と
して実願昭56−74915で開示した磁性材料を使用
した場合より1大きい。
(実験人) 第8図は磁心の構造を異にする各チ璽−り;イルの電流
−インダクタンス特性図であり、横軸にコイル電流1(
8)tと〕、縦軸にインダクタンスL(mH)をとっで
ある・ −@Aは従来の磁心を用いたチl−クコイルの
特性、曲4IBはギャップGaのまわりに複合樹脂フェ
ライトより成る磁性体5を巻装した磁心を用いた場合の
特性、曲線cFiギャップGaのまわりに、(FecL
4COa4NillB ) 66 (81at BcL
9 )20の組成を有する非晶質合金より成る磁性体5
を巻装した磁心を用いた場合の特性で、いずれも比較例
である。曲線りは本発明になるもので−(Fe(L04
Ni(LICO(LII4)77(8ia4Bu)2s
の組成を有し、磁歪λS〜0の非晶質より成る磁性体5
を巻装した磁心を用いた場合の特性をそれぞれ示してい
る。なお、この曲1wIDの非晶質薄帯は高速急冷法に
より製造したものであり、曲線Cの非晶質薄帯と厚み・
形状・重量をはソ同一にしてギャップ部に巻回しである
・ (実験B) 非晶質磁性薄帯の組成を変化させて磁性体5とし、実験
Aとはソ同様の耐直流電流特性を有するチ曹−クコイル
を作成した0直流電流Q、05人の時のインダクタンス
の値を第−表に示す。
あり、ま& (11、(+) tia歪1λml>10
x10−・であった0 8色色ミ巨百εgεg巨8な8S (実験C) 実験Bで使用した(4) 、 (5) 、 (6) 、
 (81、(e)+ QO*(ロ)、(2)。
(至)、α尋の組成の非晶質を使用して120 ’Cl
000時間の寿命テストをおこなった。透磁率の劣化は
、(5) 、 (61が5176以上、(4) 、 (
81、(9) 、()j)が〜5%、他はいずれも5%
以下であった。
これらの実験から明らかなように、磁性体として本発明
の組成を有する実質的に非晶質よりなる磁性薄帯を用い
た場合、非常に良好な特性を有する磁心が得られ、コイ
ル電tILlが減少し、負荷が軽くなるにつれて、イン
ダクタンスLが急激に増大する傾向が認められる。
このように、本発明の磁性薄帯を用いれば蝦も有効に軽
負荷特にインダクタンスLを急増させることができるか
ら、本発明に係る磁心を利用して、チl−クコイル、ス
イッチング電源の出力フィルタまたはパワートランス等
を構成した場合には、第9図に示すように、従来は軽負
荷時に(ロ)のように異常上昇する傾向にあった出力電
圧■oが、インダクタンスLの増大によりその上昇が(
ハ)のよう番と抑制されるので、出力安定度が非常に良
好になる0オた、軽負荷時における出力電圧の上昇幅が
小さいので、ダミーロードを付加した場合でも、電力消
費および発熱が小さくなり、小容量のダミーロードで良
く、放熱対策が容易になる等の利点も得られる0フオワ
ードコンバータ以外の例えばブク具プルコンバータに便
用した場合も同様の効果が得られる。
更に、当該磁心を周波数置v4型フライバックコンバー
タのパワートランスに使用した場合ニは、軽負荷時にイ
ンダクタンスLが高くなるので、周波数の上昇が抑制さ
れ、スイッチングトランジスタの負担が減少し、損失が
低下する。
また、漏洩磁束が減少するので、漏洩インダクタンスが
小さくなる利点もある。
以上述べたように、本発明は一部にギャップを有する磁
心において、前記ギャップの近傍に特定の組成を有する
実質的に非晶質よりなる磁性薄帯を株えたことを特徴と
するから、チw−クコイル、スイッチング電源の出力フ
ィルタま7’tHフライバツクコンバータのパワートラ
ンス等のように・、直流電流の重畳されるコイル用とし
て使用した場合に、軽負荷時の出力電圧、周波数の上昇
を抑制し、出力安定度を向上させ、損失を減少させるこ
との可能な磁心を提供することができる・
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の磁心の正面図、第2図はその直流重畳特
性図、第3図は一般的な一方式フォワードコンバータの
回路図、第4図は従来の磁心を用いて第3図のコンバー
タを構成した場合の出力電流−出力電圧特性図、第5図
(5)は本発明に係る磁心の正面断面図、第5図93)
は第5図(5)のBs−Btm上における断面図、第6
図および第7図は本発明に係る磁心の他の実施例におけ
る断面図、菖8図は本発明に係る磁心を用いたコイルの
電流−インダクタンス特性を、従来のものと比較して示
す図、99図は本発明に係る磁心を用いた場合の出力電
流−出力電圧物性図である@ G1・・・ギャップ 5・・・磁性体 第1図 馬2図 N − 壓3図 Io□ 帛6図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一部にギャップを有する磁心において、前記ギャ
    ップ近傍に下記式で示される組成を有する実質的に非晶
    質よシなり磁歪の小さい磁性薄帯を添えたことを特徴と
    する磁心。 式  (irej Nムkcot)1B)’ただし、上
    式中、X+Y=1001t %であり、このうちyは1
    0〜55at%である。更に%j十に+4=100−で
    あり、このうちjは5〜20%、、kは01〜50−で
    ある。
  2. (2)一部にギャップを有する磁心において、前記ギャ
    ップ近傍に下記式で示される組成を有する実質的に非晶
    質よい1磁歪の小さい磁性薄帯を添えたことを特徴とす
    る磁心。 式  (Fej Nik Cot>$(SiP Bq)
    Vただし、上式中、X+Y=10 o at%であり、
    このうちyは10〜35511%である。また、j+に
    +t−1oo%、p+q=100チであり、このうちj
    Fi3〜20チ、kijα1〜50チ、iた、pは0.
    01〜80%である◇
  3. (3)  一部にギャップを有する磁心において、前記
    ギャップ近傍に下記式で示される組成を有する実質的に
    非晶質よりなり磁歪の小さい磁性薄帯を添えたことを特
    徴とする磁心。 式  (FejNIkCol )$(8ipBqXr 
    )yただし、上式中、XVi8i、B以外の他のガラス
    化元素の一種以上を表わす。また、X+ll −100
    at %であり、このうち)’F110〜55at%で
    ある。更に、j+に+1−100%、9+q十r−10
    0チであり、このうちjは5〜20%、kは0.1〜5
    0チ、pij[LOl 〜80%、 rは101〜10
    %である。
  4. (4)  実質的に非晶質よりなる磁性薄帯は、ギャッ
    プ周方向に少なくとも1カ所の切断部を有することを特
    徴とする特詐鱈求の範囲第1項ないし第5項に記載の磁
    心〇
  5. (5)実質的に非晶質よりなる磁性薄帯は、その表面に
    電気的絶縁層を有することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項ないし第4項暑こ記載の磁心〇
JP56188756A 1981-11-25 1981-11-25 磁心 Pending JPS5890707A (ja)

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