JPS6236367B2 - - Google Patents
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- JPS6236367B2 JPS6236367B2 JP56094781A JP9478181A JPS6236367B2 JP S6236367 B2 JPS6236367 B2 JP S6236367B2 JP 56094781 A JP56094781 A JP 56094781A JP 9478181 A JP9478181 A JP 9478181A JP S6236367 B2 JPS6236367 B2 JP S6236367B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets 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
- H01F1/14—Magnets 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、スイツチング・レギユレータの定電
圧方式の一つとしての磁気増幅器方式の特性改良
に関する。
圧方式の一つとしての磁気増幅器方式の特性改良
に関する。
この種のスイツチング・レギユレータの一例を
第１図に示す。図において１はスイツチング素
子、２は主トランス、３；４は主トランス２の１
次巻線および２次巻線である。５は可飽和リアク
トル、６は整流回路、７は定電圧制御回路、８
ａ；８ｂは直流出力端子である。
第１図に示す。図において１はスイツチング素
子、２は主トランス、３；４は主トランス２の１
次巻線および２次巻線である。５は可飽和リアク
トル、６は整流回路、７は定電圧制御回路、８
ａ；８ｂは直流出力端子である。
次にこの回路の動作を説明する。
直流電圧が印加された一次巻線３に接続された
スイツチング素子１のON−OFFにより主トラン
ス２の二次巻線４にパルス状の電圧が誘起され
る。この電圧は可飽和リアクトル５を通つて、整
流回路を介し、出力端子８ａ；８ｂに直流電圧と
なつて現われる。この時、正パルス電流i1により
可飽和リアクトル５は第４図ａの飽和点Ａまで達
し、i1が零になつた時にBr点に戻る。負パルス電
流i2は、制御回路７によつて出力直流電圧の設定
値にほゞ反比例して変化する。すなわち、負パル
ス電流i2は制御電流であり、この値が大きくなれ
ば、リセツトされる動作点はＢ点→Ｃ点へと次第
に移つてゆく。i2が大きくなりＣ点→Ａ点の間で
の動作を繰り返した時が可飽和リアクトルのイン
ピダンスは最大であり、電圧降下も最大となる。
このように制御電流i2により可飽和リアクトルに
よる電圧降下を変化させ、出力直流電圧を一定に
する方式が磁気増幅器方式である。
スイツチング素子１のON−OFFにより主トラン
ス２の二次巻線４にパルス状の電圧が誘起され
る。この電圧は可飽和リアクトル５を通つて、整
流回路を介し、出力端子８ａ；８ｂに直流電圧と
なつて現われる。この時、正パルス電流i1により
可飽和リアクトル５は第４図ａの飽和点Ａまで達
し、i1が零になつた時にBr点に戻る。負パルス電
流i2は、制御回路７によつて出力直流電圧の設定
値にほゞ反比例して変化する。すなわち、負パル
ス電流i2は制御電流であり、この値が大きくなれ
ば、リセツトされる動作点はＢ点→Ｃ点へと次第
に移つてゆく。i2が大きくなりＣ点→Ａ点の間で
の動作を繰り返した時が可飽和リアクトルのイン
ピダンスは最大であり、電圧降下も最大となる。
このように制御電流i2により可飽和リアクトルに
よる電圧降下を変化させ、出力直流電圧を一定に
する方式が磁気増幅器方式である。
本方式の設計上の重要な問題は、可飽和リアク
トルの材料の選択である。材料性能としては、(i)
第４図ａにおける残留磁束Brが大きいこと、(ii)
保磁力Hcが小さいこと、(iii)できるだけ薄い板で
あること等が要求される。これまでは、前記性能
を満足するものとして、主に50％Ni系のパーマ
ロイが主流であつた。この種の磁芯は、第２図に
示すように約25μ程度の薄板を渦巻状に巻き込み
トロイダル状の形状である。これは、渦巻状の
まゝ約1000℃の高温で熱処理されるため、渦巻状
にする前に電気泳動法等により表面にMgOが塗
布されている。これは、最終的には渦巻状したパ
ーマロイ板の上下層間の絶縁体となり、高周波動
作時の渦電流損を減少させる役目がある。磁芯
は、第３図に示すように１０のようなトロイダル
ボビンの中に収納され、巻線１１による巻線時の
応力が直接磁芯に伝わらないように工夫されてい
る。この種の材料のＢ−Ｈ曲線は、第４図ａに示
すようにHc〓0.1Oeであるが、数KHz程度までは
充分に実用可能な材料である。しかし、スイツチ
ング・レギユレータの周波数が数10KHz〜数
100KHzと高くなるにつれて鉄損の増加がひど
く、激しい温度上昇を防ぐことができなくなつ
た。また、渦流損も無視することが困難となり、
15μ以下の極薄材の要求が強くなつた。そのた
め、熱処理等の際の取扱い上の困難さが目立つて
きたのみならず素材の大巾なコストアツプを引き
越すに到つた。
トルの材料の選択である。材料性能としては、(i)
第４図ａにおける残留磁束Brが大きいこと、(ii)
保磁力Hcが小さいこと、(iii)できるだけ薄い板で
あること等が要求される。これまでは、前記性能
を満足するものとして、主に50％Ni系のパーマ
ロイが主流であつた。この種の磁芯は、第２図に
示すように約25μ程度の薄板を渦巻状に巻き込み
トロイダル状の形状である。これは、渦巻状の
まゝ約1000℃の高温で熱処理されるため、渦巻状
にする前に電気泳動法等により表面にMgOが塗
布されている。これは、最終的には渦巻状したパ
ーマロイ板の上下層間の絶縁体となり、高周波動
作時の渦電流損を減少させる役目がある。磁芯
は、第３図に示すように１０のようなトロイダル
ボビンの中に収納され、巻線１１による巻線時の
応力が直接磁芯に伝わらないように工夫されてい
る。この種の材料のＢ−Ｈ曲線は、第４図ａに示
すようにHc〓0.1Oeであるが、数KHz程度までは
充分に実用可能な材料である。しかし、スイツチ
ング・レギユレータの周波数が数10KHz〜数
100KHzと高くなるにつれて鉄損の増加がひど
く、激しい温度上昇を防ぐことができなくなつ
た。また、渦流損も無視することが困難となり、
15μ以下の極薄材の要求が強くなつた。そのた
め、熱処理等の際の取扱い上の困難さが目立つて
きたのみならず素材の大巾なコストアツプを引き
越すに到つた。
本発明の目的は、上記従来技術の限界に挑戦
し、温度上昇の少ない組立て容易な磁気増幅器方
式を用いたスイツチング・レギユレータを提供す
ることである。
し、温度上昇の少ない組立て容易な磁気増幅器方
式を用いたスイツチング・レギユレータを提供す
ることである。
上記目的を達成するために、本発明のスイツチ
ング・レギユレータは、トランスの一次巻線に直
列に接続され、周期的に断続するスイツチング素
子、前記トランスの出力の二次巻線に直列に接続
される可飽和リアクトル、さらに前記可飽和リア
クトルを直列に接続される整流回路、前記整流回
路の出力端の直流電圧を一定にするための制御回
路により前記可飽和リアクトルの制御電流を制御
する磁気増幅器方式を用いたスイツチング・レギ
ユレータにおいて、前記可飽和リアクトル用の磁
芯として、その組成がCoaMbXcで表示され、ここ
にCoはコバルト元素、ＭはCo以外の金属元素、
Ｘは非金属元素を表わし、それぞれ原子％で50
ａ、30ｂ、30ｃであり、且つａ＋ｂ＋ｃ＝
100であるコバルト基アモルフアス金属磁性材料
を用いたことを特徴としている。
ング・レギユレータは、トランスの一次巻線に直
列に接続され、周期的に断続するスイツチング素
子、前記トランスの出力の二次巻線に直列に接続
される可飽和リアクトル、さらに前記可飽和リア
クトルを直列に接続される整流回路、前記整流回
路の出力端の直流電圧を一定にするための制御回
路により前記可飽和リアクトルの制御電流を制御
する磁気増幅器方式を用いたスイツチング・レギ
ユレータにおいて、前記可飽和リアクトル用の磁
芯として、その組成がCoaMbXcで表示され、ここ
にCoはコバルト元素、ＭはCo以外の金属元素、
Ｘは非金属元素を表わし、それぞれ原子％で50
ａ、30ｂ、30ｃであり、且つａ＋ｂ＋ｃ＝
100であるコバルト基アモルフアス金属磁性材料
を用いたことを特徴としている。
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
第４図ｂは、本発明のスイツチング・レギユレ
ータに用いられた25μ厚のアモルフアス金属磁性
材料のＢ−Ｈ曲線である。この図から明らかなよ
うに、組成（〓〓〓〓）78Si13B9の本材料を可飽
和リアクトルとして用いた場合には、50％Ni系
のパーマロイに比してHcが極端に小さいために
著しく鉄損が減少することが予想される。こゝで
いうアモルフアス金属磁性材料とは、前記組成の
溶融液を高速に回転する片ロールあるいは両ロー
ルの表面に射出させ、急速冷却することにより、
瞬時に第２図のような渦巻状に作成されたものを
言う。その後行なわれる磁場中もしくは普通の熱
処理が必要であるが、その温度は高々300℃〜500
℃の範囲であり、従来材に比較すると著しく低
い。そのため、従来の50％Ni系パーマロイのよ
うに、溶着を防ぐための層間絶縁物は必要ない
が、渦流損を減少させるためには絶縁物を層間に
入れてもよい。一般に、アモルフアス金属磁性材
料は、急速冷却凝固の際に、表面が僅かに酸化さ
れるので層間絶縁物が必要でない場合が多い。最
終的には、従来技術と同じように、第３図のトロ
イダル状のボビン１０の中に収納し、巻線して可
飽和リアクトルとするが、応力に対して従来品ほ
ど敏感ではないので、これも含めて全体として組
立作業が極めて簡便となる。第５図は、50KHz
のスイツチング周波数にて動作させ可飽和リアク
トルの表面温度を測定した結果である。１４は従
来の50％Ni系パーマロイを、１５は本発明に使
用したアモルフアス金属材料をそれぞれ用いた場
合のボビン部の表面の温度上昇を示す。この図か
らわかるように、従来の25μ厚の50％Ni系パー
マロイは約10分間で40℃の温度上昇を越すのに対
して、本発明に使用した25μ厚のアモルフアス金
属磁性材料の場合には、前者の約1/2〜1/3の温度
上昇に抑えられることがわかる。これは、第４図
ｂにアモルフアス金属磁性材料のＢ−Ｈ曲線に示
されるように、Hc〓0.01Oeで従来品の約1/10倍
であることが主たる原因である。この他に、アモ
ルフアス金属磁性材料の固有電気抵抗が130×
10-6〔Ω−cm〕と50％Ni系パーマロイに比較して
数倍大きいこと、またアモルフアス金属の表面に
は薄い酸化物被服が作成されているために、巻鉄
芯とした場合の層間絶縁が保たれ渦流損がかなり
減少することが、もう一つの大きな理由である。
ータに用いられた25μ厚のアモルフアス金属磁性
材料のＢ−Ｈ曲線である。この図から明らかなよ
うに、組成（〓〓〓〓）78Si13B9の本材料を可飽
和リアクトルとして用いた場合には、50％Ni系
のパーマロイに比してHcが極端に小さいために
著しく鉄損が減少することが予想される。こゝで
いうアモルフアス金属磁性材料とは、前記組成の
溶融液を高速に回転する片ロールあるいは両ロー
ルの表面に射出させ、急速冷却することにより、
瞬時に第２図のような渦巻状に作成されたものを
言う。その後行なわれる磁場中もしくは普通の熱
処理が必要であるが、その温度は高々300℃〜500
℃の範囲であり、従来材に比較すると著しく低
い。そのため、従来の50％Ni系パーマロイのよ
うに、溶着を防ぐための層間絶縁物は必要ない
が、渦流損を減少させるためには絶縁物を層間に
入れてもよい。一般に、アモルフアス金属磁性材
料は、急速冷却凝固の際に、表面が僅かに酸化さ
れるので層間絶縁物が必要でない場合が多い。最
終的には、従来技術と同じように、第３図のトロ
イダル状のボビン１０の中に収納し、巻線して可
飽和リアクトルとするが、応力に対して従来品ほ
ど敏感ではないので、これも含めて全体として組
立作業が極めて簡便となる。第５図は、50KHz
のスイツチング周波数にて動作させ可飽和リアク
トルの表面温度を測定した結果である。１４は従
来の50％Ni系パーマロイを、１５は本発明に使
用したアモルフアス金属材料をそれぞれ用いた場
合のボビン部の表面の温度上昇を示す。この図か
らわかるように、従来の25μ厚の50％Ni系パー
マロイは約10分間で40℃の温度上昇を越すのに対
して、本発明に使用した25μ厚のアモルフアス金
属磁性材料の場合には、前者の約1/2〜1/3の温度
上昇に抑えられることがわかる。これは、第４図
ｂにアモルフアス金属磁性材料のＢ−Ｈ曲線に示
されるように、Hc〓0.01Oeで従来品の約1/10倍
であることが主たる原因である。この他に、アモ
ルフアス金属磁性材料の固有電気抵抗が130×
10-6〔Ω−cm〕と50％Ni系パーマロイに比較して
数倍大きいこと、またアモルフアス金属の表面に
は薄い酸化物被服が作成されているために、巻鉄
芯とした場合の層間絶縁が保たれ渦流損がかなり
減少することが、もう一つの大きな理由である。
以上、本発明の実施例を用いて説明した通り、
アモルフアス金属磁性材料を用いた本発明の方式
を用いれば、可飽和リアクトルの温度上昇を極端
に抑えることができ、高信頼性、高効率な磁気増
幅器方式のスイツチング・レギユレータを実現す
ることができる。
アモルフアス金属磁性材料を用いた本発明の方式
を用いれば、可飽和リアクトルの温度上昇を極端
に抑えることができ、高信頼性、高効率な磁気増
幅器方式のスイツチング・レギユレータを実現す
ることができる。
第１図は公知の回路図、第２図は公知の磁芯形
状、第３図は公知の可飽和リアクトル形状、第４
図ａは公知の磁芯の特性、第４図ｂは本発明の方
式に用いられたアモルフアス材料の特性、第５図
は本発明と公知例との温度特性比較図。
状、第３図は公知の可飽和リアクトル形状、第４
図ａは公知の磁芯の特性、第４図ｂは本発明の方
式に用いられたアモルフアス材料の特性、第５図
は本発明と公知例との温度特性比較図。
Claims (1)
- １ トランスの一次巻線に直列に接続され、周期
的に断続するスイツチング素子、前記トランスの
出力の二次巻線に直列に接続される可飽和リアク
トル、さらに前記可飽和リアクトルを直列に接続
される整流回路、前記整流回路の出力端の直流電
圧を一定にするための制御回路により前記可飽和
リアクトルの制御電流を制御する磁気増幅器方式
を用いたスイツチング・レギユレータにおいて、
前記可飽和リアクトル用の磁芯として、その組成
がCoaMbXcで表示され、ここにCoはコバルト元
素、ＭはCo以外の金属元素、Ｘは非金属元素を
表わしそれぞれ原子％で50ａ、30ｂ、30ｃ
であり、且つａ＋ｂ＋ｃ＝100であるコバルト基
アモルフアス金属磁性材料を用いたことを特徴と
するスイツチング・レギユレータ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56094781A JPS57210612A (en) | 1981-06-19 | 1981-06-19 | Switching regulator |
| US06/379,861 US4451876A (en) | 1981-06-19 | 1982-05-19 | Switching regulator |
| DE19823221839 DE3221839A1 (de) | 1981-06-19 | 1982-06-09 | Sperrwandler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56094781A JPS57210612A (en) | 1981-06-19 | 1981-06-19 | Switching regulator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57210612A JPS57210612A (en) | 1982-12-24 |
| JPS6236367B2 true JPS6236367B2 (ja) | 1987-08-06 |
Family
ID=14119626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56094781A Granted JPS57210612A (en) | 1981-06-19 | 1981-06-19 | Switching regulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57210612A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59121805A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-14 | Toshiba Corp | 巻鉄心の製造方法 |
| EP0123098A3 (en) * | 1983-03-28 | 1986-01-29 | Intronics, Inc. | Switching power supply regulation |
| JPS63186560A (ja) * | 1987-05-15 | 1988-08-02 | Toshiba Corp | 電圧共振形高周波スイッチング回路 |
-
1981
- 1981-06-19 JP JP56094781A patent/JPS57210612A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57210612A (en) | 1982-12-24 |
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