JP2637114B2 - インダクタンス素子 - Google Patents

インダクタンス素子

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JP2637114B2 JP62236142A JP23614287A JP2637114B2 JP 2637114 B2 JP2637114 B2 JP 2637114B2 JP 62236142 A JP62236142 A JP 62236142A JP 23614287 A JP23614287 A JP 23614287A JP 2637114 B2 JP2637114 B2 JP 2637114B2
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正巳 岡村
大樹 山田
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、新規形態をもつインダクタンス素子に関
し、具体的にはたとえば 本発明はノイズ低減素子に関し、更に詳しくは、スイ
ッチング電源回路のような半導体回路に適用することに
よりスイッチングのために発生するノイズを低減するこ
とができるノイズ低減素子に関する。また可飽和リアク
トルにも有効である。
(従来の技術) 従来から、高周波領域で大電流の制御を行なう例えば
スイッチング電源回路のような半導体回路においては、
用いる半導体自身の性質や他の回路的な要因により電流
スパイクやリンギングが発生し易いという問題がある。
これら上記の現象は正常な回路動作を妨げ、最後には半
導体それ自身を破壊してしまう。
更には、上記した回路におけるスイッチング動作等に
基づく急激な電流変化は伝導ノイズおよび放射ノイズを
発生せしめ、回路を組込んだ機器のノイズ障害を招く。
近年このようなノイズ障害への国際的な対策強化の要
請に基づき、半導体回路を組込んだ各種機器の発生ノイ
ズを防止する努力が強力に進められている。
このような対策の1つとして、例えば半導体回路に組
込まれるべき整流素子のリード部にフェライトビーズと
呼ばれる小型のインダクターを外嵌せしめることが行な
われている。ここで用いられるフェライトビ−ズとは、
フェライト粉をトロイダル形状に成形したのちこれを焼
結し、更に所定タ−ンの巻線を施したものである。
しかしながら、このノイズ低減素子は、それを構成す
るフェライトの角形比(Br/B1)および飽和磁束密度が
小さいため、ノイズ抑制効果が小さい。それゆえ、有効
使用のためにその形状を大たらしめることが必要にな
る。また、この素子の場合、作動時におけるフェライト
の自己損失によって、例えばリ−ド部が貫挿されている
空心部の内径側は急に発熱して昇温し外径側との間に大
きな温度差が生ずる。そしてフェライトは熱伝導性が悪
いため、この温度差に起因してフェライトビーズに熱応
力が発生し、この応力により既弱な焼結体であるフェラ
イトビーズが割損するという事態が多発する。すなわ
ち、長期使用に耐え得ないのである。
更にこのフェライトビーズを整流素子のインダクター
またはコンデンサとインダクターとを組合わせて用いた
場合、フェライトは電気抵抗が高く、磁気シールド効果
が小さいため、伝導ノイズおよび放射ノイズを抑制する
という点で充分な性能を有するとはいえず、実用上、信
頼性の点で必ずしも満足し得るものではない。
このようなことから、最近では、非晶質磁性合金薄帯
を用いたノイズ低減素子が開発されている。この素子は
所定の帯幅を有する非晶質磁性合金を巻回して所定内径
の空心部を備えたトロイダル形状とし、全体をエポキシ
樹脂のような樹脂でコーティングした後にその薄帯巻回
路に所定の巻線を施したものであり、の例えば、「スパ
イクキラー」の商品名((株)東芝製)で市販されてい
るものをあげることができる。
(発明が解決しようとする問題点) 上記した非晶質磁性合金薄帯を用いたノイズ低減素子
は、使用時における割損事故も少なくそれゆえ長期使用
が可能でノイズ低減能も優れているが、しかし、実際の
使用に際しては次のような問題があり、その解決が求め
られている。
すなわち、形状寸法は比較的大型であるため省スペー
スの点で難点があり、またその製造時には薄帯から成形
したトロイダル形状のコア体の薄帯巻回部に所定ターン
の巻線を施すため工程がやや煩雑になる。
本発明は、割損事故を起さずノイズ低減効果も良好で
あることはもち論のこと、上記したような問題点を解消
した簡便な構造のノイズ低減素子の提供を目的とする。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段および作用) 本発明のインダクタンス素子は、非晶質磁性合金薄帯
を巻回してなる磁心にリード線を貫通させて樹脂コーテ
ィングにより一体化したインダクタンス素子であり、そ
の巻厚(D)と薄帯の幅(H)との関係が0.03≦D/H≦
0.5、H<10mmおよび磁心の平均径(D0)とリード線の
直径(L)との関係がL≦D0<5Lなる関係を有すること
を特徴とする。
まず、本発明素子の製造時に用いる薄帯を構成する非
晶質磁性合金としては、次式: (M1-aM′100-bYb ……(I) (但し、式中、MはFe,Coの群から選ばれる少なくとも
1種を表し;YはB,Si,C,Pの群から選ばれる少なくとも1
種を表わし;a,bはそれぞれ、0≦a≦0.15,10≦b≦35
を満足する数を表わす)で示される組成のものをあげる
ことができる。
これら合金のうち、Coを基とし磁歪が絶対値で3×10
-6以下、より望ましくは1×10-6以下であるCo基非晶質
磁性合金が好ましく、次式: (Co1-x-yFexM′100-zYz ……(II) (但し、式中、M′,Yはいずれも式(I)の場合と同じ
意味を有し、x,y,zはそれぞれ、0.01≦x≦0.10,0≦y
≦0.1,10≦z≦32の関係を満足する数を表わす)で示さ
れる合金が良好である。
更に好ましい合金としては、次式: (Co1-c-dFecM″100-f(Si1-eBe ……(III) (但し、式中、M″はV,Cr,Mn,Ni,Cu,Nb,Moの群から選
ばれる少なくとも1種を表わし;c,d,e,fはそれぞれ、0.
01≦c≦0.08,0≦d≦0.10,0.2≦e≦0.5,20≦f≦30の
関係を満足する数を表わす)で示される合金をあげるこ
とができる。
これらの合金において、M,M′,M″はいずれも磁気特
性の改善および合金の熱安定性の改善に有効な元素であ
り、M′が15原子%を超えて含有されている場合は合金
のキュ−リ温度および飽和磁束密度が低下する。また、
Yは合金の非晶質化に必須な元素であるが、その含有量
が、10原子%未満の場合または35原子%を超えている場
合は合金を非晶質化することが困難になる。Yのうち、
式(III)のようなSiとBとの組合わせが熱安定性の点
から好ましく、その場合、SiがBよりも多く含有されて
いることが合金の熱安定性と鉄損、保磁力の点から一層
好ましい。
これら合金の薄帯は、溶湯急冷法として常用されてい
る方法により任意の組成と薄帯形状のものに容易に調製
することができる。またこれらは、通常、結晶化温度以
下の温度で適宜な熱処理をほどこすことにより、各種の
特性を改善することができる。
本発明の素子は、上記した薄帯を巻回若しくは積層し
て製造される。まず、巻回の場合は、所定の幅、厚みを
有する薄帯を、所定直径のボビンを芯体にして巻回す
る。薄体巻回部の肉厚が所定の値になった時点で薄帯の
巻回操作を停止し、巻き戻りが起らないような処置を施
したのちボビンを除去する。かくして、中心にはボビン
の直径と同径の空心部を有し、薄体の幅がそれ自体の高
さであるトロイダル形状のコア体が得られる。そしてこ
のコア体を熱処理後、空心部にリード線を貫通させ、例
えば静電塗装によりコアの外周およびリード線の一部を
同時にコーティングすれば本発明の素子が得られる。
また積層の場合は、薄帯から所定寸法のリング状片を
打抜き、このリング状片を適当枚数だけ積層し、得られ
た積層体の空心部にリード線貫通させると同時に樹脂コ
ーティング処理を施せばよい。このとき、リング状片の
中心部が空心部となっている。これらの素子はいずれの
場合であっても巻線は施されない。
本発明の素子に用いる磁心は、薄帯巻回の場合は巻き
厚(D)、薄帯の幅(H)の関係として0.03≦D/H≦0.5
の関係を満足せしめることが必要である。D/Hが0.03よ
り小さい値となるような場合は、得られた素子のノイズ
低減能が小さくなり、またD/Hが0.5を超えるような場合
は、素子の放熱特性が低下して作動時における素子の温
度上昇が無視し得なくなる。D/Hが0.05〜0.3の値となる
ようなD,Hの寸法であることが好ましい。そして、Hは1
0mm未満である。
また、本発明の用いる磁心の平均径(Do)とリード線
の直径(L)との間には本発明の素子は、L≦D0<5Lと
なるように設計したことを特徴とする。
DoがDo<Lの場合は、素子空心部にリード線を挿通す
ることができず、また、Doが5L≦D0の場合は、ノイズ抑
制効果が低下する。好ましくは、1.1≦Do≦4.0Lであ
る。
本発明の素子は、コンデンサ、抵抗など各種素子と同
様の取扱いにより用いることができ、素子自体に巻線を
施していないこととあいまって、小形化、簡便性が達成
できる。
(実施例) 厚み15μm、幅4mmで、組成が(Co0.94Fe0.05N
b0.0172Si15B13であるCo基非晶質磁性合金薄帯を巻回
し、外径4mm内径(空心部の径)2mm高さ4mmの本発明素
子を製造した。この素子の外表面にはエポキシ樹脂がコ
ーティングされている。概略図を第1図(1は磁心,2は
リード線)に示す。
一方、比較のためにMn−Znフェライトからなる上記実
施例と同一形状のインダクタンス素子を製作した。
上記実施例と比較例の2種類のダイオードを200KHzの
フォワード方式を用いたスイッチング電源の2次側に設
置した。そして、インダクターの割損原因となるインダ
クターの外周部と内周部の温度鎖△T(℃)を、使用開
始に伴う電圧立上り時に測定した。その結果を表1に示
した。なお、参考として定常状態の温度を同様に表1に
示した。
また、上記2種類のインダクタンス素子をこのスイチ
ッグ電源の2次側に設置したものを夫々100個用意し、
1ヶ月間に亘って同一条件での断続使用に伴う耐久試験
を行なった。その結果、本発明に係るインダンクタンス
素子では割損が見られなかったのに対し、フェライトビ
ーズでは8ヶのインダクターの割損が見られた。
次に第2図に示した伝導ノイズ評価回路において、SA
1の位置に用い、入力電圧Ein:AC100V、出力電圧E:DC5
V、出力電圧I:8A、同左周波数f:200KHz、L:CYチョー
ク40μF−10Aの試験条件下で回路から出力ノイズを測
定したところ0.08Vであった。
なお、SA1として従来のフェライトビーズを同じ位置
に用いたときの出力ノイズは0.15Vであった。
[発明の効果] 以上の説明で明らかなように、本発明の素子は構成材
料が合金であるため使用時の割損事故は略皆無となって
長期使用が可能であり、また回路の伝導ノイズの抑制効
果も優れている。しかもリード部つきのインダクタンス
素子で、簡便なノイズ低減素子、可飽和リアクトルなど
磁性部品としてその工業的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明素子の概観図、第2図は伝導ノイズ評価
回路図の1例である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日下 隆夫 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8 株式 会社東芝横浜事業所内 (56)参考文献 特開 昭62−169407(JP,A) 特開 昭57−36824(JP,A) 特開 昭56−23729(JP,A) 特開 昭62−76607(JP,A) 特開 昭62−268110(JP,A) 実開 昭51−48646(JP,U)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】非晶質磁性合金薄帯を巻回してなる磁心に
    リード線を貫通させて樹脂コーティングにより一体化し
    たインダクタンス素子であり、その巻厚(D)と薄帯の
    幅(H)との関係が0.03≦D/H≦0.5、H<10mmおよび磁
    心の平均径(D0)とリード線の直径(L)との関係がL
    ≦D0<5Lなる関係を有することを特徴とするインダクタ
    ンス素子。
  2. 【請求項2】該リード線と磁心を一体化したインダクタ
    ンス素子はノイズ低減素子として用いられることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載のインダクタンス素
    子。
  3. 【請求項3】該非晶質磁性合金薄帯が、Co基非晶質磁性
    合金の薄帯である特許請求の範囲第1項記載のインダク
    タンス素子。
  4. 【請求項4】該非晶質磁性合金薄帯が、次式: (Co1-c-dFecMd100-f(Si1-eBe (式中、Mは、V,Cr,Mn,Ni,Cu,Nb,Moの群から選ばれる
    少なくとも1種を表わし、c,d,e,fはそれぞれ、0.01≦
    c≦0.08,0≦d≦0.10,0.2≦e≦0.5,20≦f≦30の関係
    を満足する数を表わす)で示される非晶質磁性合金の薄
    帯である特許請求の範囲第1項、第2項又は、第3項記
    載のインダクタンス素子。
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DE3853111T DE3853111T2 (de) 1987-09-04 1988-09-02 Störschutzanordnung.
EP88114353A EP0306041B1 (en) 1987-09-04 1988-09-02 Noise suppression assembly
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