JPS5891603A - 磁心 - Google Patents

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。

九とえば、チ箇−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バータのパワートランス
埠のように、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丸め、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Ｑａを設けたフェライト磁心を使用するのが普通
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ＩＮｏ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ＧＪＩが大きくなるにりれて−
ＪＩＩＡＩ→Ａ、→Ａ、のように移行する。

とζろが、この磁心を使用し九チ■−クコイルを用いた
スイッチングレギ孤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
ォワードコンパータの回路図でありて、変換トランスＴ
の１次巻線Ｎ１　　はスイッチ回路Ｓを介して直流電圧
ｇｘｓが供給され、２次巻１１ＡＮｓはその一端がダイ
オードＤ１と前記磁心を使用したチ賢−クコイルＬを介
してコンデンサＣの一端に接続され、前記２次巻線Ｎ３
の他端がダイオードＤＩを介して、前記ダイオードＤＩ
とチ冒−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、骸コッデンサ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、負荷電流１ｏと出力電圧ＶＯ
との関係は第４図に示す如くであわ、負荷電流Ｉｏが小
さいとき、す彦わち、チ曹−クコイルＬＫ流れる電流が
不連続の領域で出力（電圧ＶＯが高くなる。チ曹−り電
流−不連続の領域は、 Ｌ：チ■−クコイルし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■−り電流の不連続の領域ｆ：狭く”するか、
出力端にダミーロードを付加すれば扱いが、前者におい
ては、チ冒−クコイルの巻回数の増加による銅損の壇〃
υや効率の低下および部品の大型化を招き、後者におい
ては、消＊電力の増加や発熱ｉの増加を招く欠点が４）
シ、その改善が強く望まれていた。

また、エアギャップＱａ付の磁心を周波Ｍｌ調蓋７ライ
バツクコンパータのパワートランス用として使用した場
合は、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、負荷変動にも拘らずインダクタン
スが一定となるため、軽負荷時に周波数が非電に高くな
り、間欠発振を生じたシ、スイッチング素子九るトラン
ジスタの負担が隊増し、損失の増大を招き、放熱対策が
敵しくなる等の欠点がめった。

本発明は上述する従来の欠点を除去し、チ曹−クコイル
、スイッチング電源の出力フィルタま九はパワートラン
ス等に使用した場合に１軽負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・ 本発明者の一人は上記目的を達成するこめに合磁心を構
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、１４重量−の硅素を含み主として鉄より
なる磁性薄帯を使用することＫより好適な特性の複合磁
心が得られるとの知見から本発明に至りた奄のである。

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、前記ギャップの近傍に５〜８重量−の硅素を含み
主として鉄よ抄なる磁性薄帯を添えたことを特徴とする
。

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（Ａ）は本発明に係る磁心の正面
断面図、第５図（Ｂ）はｗ４５図（Ａ）のＢｌ−Ｂ、線
上における断面図である。この実施例では、２つのＲ型
コア３．４を組合せて両者のセンタ部ｓａ−ａｍ間にエ
アギャップＧａを形成すると共に、このエアギャップＧ
ａみ主として鉄からなる磁性薄帯を使用する。また、磁
性体５をエアギャップＧａＬ７：１まわりに城付ける方
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５ｍ、４ａを両側から嵌谷する方法、または第
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Ｆｉ薄板状に形成した磁性体５を、エアギャップＧ１
を構成するセンタ部Ｓｍ、４ｍのまわりに適当な層数だ
け巻装する方法等が考えられる。

更に、第５図（Ａ）、　（Ｂ）および絽６図の実施例で
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を有する有端状に形成する方法も
有効である。磁性体５を無端状に形成した場合は、セン
タ部５ｍ、４ａ間を流れる磁１１Ｋ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に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ヤ
ツブ組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ｇｘは空１［Ｋｌ
ａ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。

上述のように、ギャップａａｏｉわシに５〜−重量−の
硅素を含み主として鉄よ）なる磁性薄帯を添えた構造で
あると、幽紋磁心を使用してチー−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５
４１　　−ｙａｗｌｓで開示した磁性材料を使用した場
合よシ大きい。

第８図は磁心の構造を異にする各チ冒−クコイルの電流
−インダクタンス特性図でＴｏｂ１横軸にコイル電流１
　（Ａ）をとシ、縦軸にインダクタンスＬ　（ｍＨ）を
とっである。曲、１ｉｌＡは従来の磁心を用いたチー−
クコイルの特性、曲ＩＭＢはギヤツブＧ麿の塘わシに複
合樹脂フェライトよ構成る磁性体５をｔ！装しｔｃ−心
を用いた場合の特性、曲縁ＣはギャップＧａ　Ｏまわシ
に非晶質台金より成る磁性体５を巻装した磁心を用いた
場合の％性、曲１１ＭＤは６５重量パーセントのＳｌを
含む鉄合金薄帯よシ成る磁性体５を巻装した磁心命用い
た場合の特性をそれぞｎ示している。

なお、この６５％５ｉ−ｐｅ薄帯は高速急冷法によシ製
造したものでるり、曲ｌｌ１ＩＣの非晶質薄帯と厚み・
形状・重黛を同一にしてギャップ部に巻回しである。

この奥側データから明らかなように、磁性体５として＆
５％５Ｌ−Ｆｅ博帝を用いた場合に蛾も大きな効果が得
られ、コイルｆｉＡＩが減少し、負荷が騒くなるにつれ
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。また、本発明の磁性薄帯に含まれるＳｈ　の竜が５
重量−より小さく、あるい社、８重量パーセントより大
急〈なり大場合はインダクタンスＬの増大が減少し、非
晶質薄帯を用いた場合より有利とは盲い難くなる。５重
量−〜８重量−の５１を含有する場合に最も有効である
。更に、該組成の磁性薄帯は熱間圧延等によりても得ら
れるが、溶湯移動する冷却面に噴出・接触させて直接金
属−薄帯とする、いわゆる高速急冷法によることが好ま
しい、更に高速急冷法により得られた紋磁性合金薄帯を
圧延することにより面を整えて使用することも有効でお
る。このように、本発明Ｏ磁性薄帯を用いれば最も有効
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、チー−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
成し大場合には、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りた出力電圧
ｙｏが、インダクタンスＬの増大によ）その上昇がＣ→
のように抑制されるので、出力安定度が非常に良好にな
る。

１九、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４、電力消費および発
熱が小さくなり、小容量のダｉ　−ａ−ドで喪く、放熱
対策が容易になる等の利点４得られる。フォワードコン
バータ以外の例えばブシ為プルコンバータに使用した場
合も同様の効果が得られる。

更に、蟲諌磁心を周波数変調蓋フライバックコンバータ
のパワートツンメＫＩＩ！用した場合には、軽負荷時に
インダクタンスＬが高くなるの１え、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。

以上述べえように、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Ｓ−Ｓ重量饅の硅
素を含み主として鉄からなる磁性薄帯を添えたことを特
徴とするから、チ冒−クコイル、スイッチング電源の出
力フィルタまたは７ライバツクコンパータのパワートラ
ンス勢のように、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仁とができる。

【図面の簡単な説明】

心を用いて第５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Ｓ図（Ａ）は本発明に係る磁心
の正面断面図、第Ｓ図（Ｂ）は第５図（ム）のＢ５−Ｂ
１１１ｌ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、第６ＷＡは
本発明に係る磁心な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、縞９図は本発
明に係ゐ磁心を用いた場合の出力電流−出力電圧特性図
である。 Ｇａ・・・ギャップ ５・・・磁性体 特許出願人　東京電気化学工業株式会社第１図 Ｎ 第ｊ凶 ０ 惰６図 ｔ　５ｆｃ（Ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）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、１４重量−の硅素を含み主として鉄から
   なる磁性薄体を添えたことを特徴とする磁心。 （２）磁性体が、いわゆる高速急冷法によシ製造され走
   磁性薄帯であることを特徴とする特許請求の範！１１１
   １項に記載の磁心。 （５）　　磁性体は、ギャップ馬方向に少なくとも１カ
   所の切断部を有することを特徴とする特許請求の範ｌ！
   ｌ菖１項、菖２項に記載の磁心。 （４）　　磁性体が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、第２項または第
   墨項に記載の磁心。 （Ｉ）　　磁性体が、いわゆる高速急冷法によ）ｊ１造
   された磁性薄帯を圧延し九薄帯であることを特徴とする
   特許請求の範ａｌｌＥ１項、第２項、嬉墨項ｔたは縞４
   項に記載の磁心。