JPH04348006A - ノイズフィルタ - Google Patents

ノイズフィルタ

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JPH04348006A
JPH04348006A JP3035381A JP3538191A JPH04348006A JP H04348006 A JPH04348006 A JP H04348006A JP 3035381 A JP3035381 A JP 3035381A JP 3538191 A JP3538191 A JP 3538191A JP H04348006 A JPH04348006 A JP H04348006A
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JP
Japan
Prior art keywords
noise filter
magnetic
composition
flux density
mold layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3035381A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Naohara
猶原 隆
Takeshi Masumoto
健 増本
Akihisa Inoue
明久 井上
Teruhiro Makino
彰宏 牧野
Masahiro Oguchi
小口 昌弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TPR Co Ltd
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
Teikoku Piston Ring Co Ltd
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Publication date
Application filed by Alps Electric Co Ltd, Teikoku Piston Ring Co Ltd filed Critical Alps Electric Co Ltd
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、スイッチング電源や
DCコンバータなどに組み込まれるノイズフィルタに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、OA機器の小型化・軽量化、低価
格化に伴い、これらの電源が機器に占める割合が著しく
大きくなってきているために、各種電源の小型化が急速
に進められている。このような背景の基に小型化が進め
られているスイッチング電源は、パワーエレクトロニク
スなどの分野においては、通常の50Hz電源に置き換
わりつつある傾向にある。
【0003】ここで一般のスイッチング電源の構成部品
を検討してみると、ノイズフィルタ、メイントランス、
可飽和磁心、ノイズアブソーバ、平滑チョークなどの種
々の磁性部品を備えている。従ってこれらの磁性部品を
高周波数化することで、これらの磁性部品の小型化を実
現することができることが判る。このためスイッチング
電源に用いられている各種部品の小型化と高性能化が重
要な課題になってきている。
【0004】以上のような傾向から最近のスイッチング
電源の運転周波数は500kHzにも達しているが、今
後更にスイッチング電源を小型化するために1MHzで
の運転が目標にされている。
【0005】以上のような背景があるためにスイッチン
グ電源に用いられる部品にあっては、高周波領域におけ
る渦電流損失を減少させることに従来から大きな努力が
払われてきた。
【0006】従来、この種のスイッチング電源に用いら
れているノイズフィルタの磁心の材料として主にMn−
Znフェライトなどが使用されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述の従
来材料にあっては、飽和磁束密度と透磁率の両面に優れ
たものが見られなかった。また、従来、高周波数領域に
おいても磁心損失が小さいという特徴を有しているCo
基などのアモルファス合金がスイッチング電源用の磁心
として注目され、可飽和磁心や平滑チョークなどの一部
の部品では広く利用されるようになってきている。
【0008】ところが、従来知られているCo基アモル
ファス合金にあっては、飽和磁束密度が10000G未
満のものがほとんどであり、更なるノイズフィルタの高
性能化には特性不十分な問題がある。
【0009】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、高周波のスイッチング電源用に好適であって
、高い飽和磁束密度と透磁率を発揮するノイズフィルタ
を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、インダクタとコンデンサとを接続してなる
ノイズフィルタにおいて、前記インダクタの磁心をFe
86−xSi6B10Nbxなる組成を有し、0.5原
子%≦x≦6原子%であるFe基アモルファス磁性材料
から構成してなるものである。
【0011】
【作用】本発明に用いるFe基アモルファス磁性材料は
特別の組成を有するので、1MHzなどの高周波領域に
おける渦電流損失が少なく、高い飽和磁束密度を有する
。従って高周波領域で損失の少ない飽和磁束密度の高い
ノイズフィルタが得られ、このノイズフィルタを用いる
ことでスイッチング電源が小型になる。
【0012】以下に本発明について更に詳細に説明する
【0013】図1は本発明のノイズフィルタの一実施例
を示すもので、この実施例のノイズフィルタ1は、中央
部に設けられた端子ロッド2と、この端子ロッド2に挿
通されたパイプ3,4と、前記パイプ3,4を覆う被覆
層5と、この被覆層5の外部を覆うモールド層6と、モ
ールド層6内に埋設された円筒体7と、モールド層6の
外周部を覆って設けられた金属製のシールドケース8と
、前記モールド層6内に埋設されて円筒体7と端子ロッ
ド2とを接続した接続盤9とを具備して構成されている
【0014】前記端子ロッド2は、軟銅などの良導電性
の金属材料製であり、パイプ3,4は後述する磁性材料
からなり、被覆層5は絶縁体からなり、モールド層6は
樹脂からなり、円筒体7は誘電体からなり、シールドケ
ース8と接続片9は良導電性の金属からなる。
【0015】パイプ3,4を構成するFe基アモルファ
ス磁性材料は、Fe86−xSi6B10Nbxなる組
成を有するものであり、FeとNbの含有量をそれぞれ
示すxの値は、0.5原子%≦x≦6原子%の範囲とす
る。このパイプ3,4を端子ロッド2に挿通することで
インダクタが構成される。
【0016】前記組成において、Feは磁性を担うため
の中心元素である。飽和磁束密度はNbの添加量が増加
すると順次低下する傾向にあるので、飽和磁束密度を高
くするにはNb含有量を少なくすることが好ましい。ま
た、Nb含有量によって透磁率は大幅に変化する。透磁
率を500以上にするにはNb含有量を0.5〜6原子
%にすることが必要である。更に、透磁率を1000以
上に高くするためには、Nb含有量を1〜1.8原子%
の範囲内、あるいは、3.1〜5.3原子%の範囲内に
設定することが好ましい。
【0017】被覆層5は熱収縮性のシリコン樹脂などか
らなる絶縁体である。
【0018】円筒体7は、BaTiO3系のセラミック
スなどからなる誘電体であり、円筒体7の上下両面には
銀薄膜などの電極が形成されている。この円筒体7をモ
ールド層6で覆うことでコンデンサが構成される。
【0019】ところで、前記Fe基アモルファス磁性材
料を製造するには、前記組成の金属の溶湯から急冷する
ことで製造することができる。前記溶湯を急冷するには
、前記溶湯を回転中の金属ロールの表面に落下させて急
冷し、リボン状態として得るロール急冷法を採用するこ
とができるが、アトマイズ法などを適用して溶湯を冷媒
中に噴出させて急冷した後に粉末状態として得ることも
できる。
【0020】これらからパイプ3,4を形成するには、
前記のように得られたリボンを巻回してパイプ型に加工
すれば良い。また、前記アトマイズ法によって得られた
粉末をパイプ状に圧密して焼結することでパイプ3,4
を形成することもできる。
【0021】前記組成のFe基アモルファス材料は、急
冷状態のままであっても十分に優れた飽和磁束密度と透
磁率を有するので、磁場中で特別な熱処理(焼鈍処理)
を行わなくともノイズフィルタのインダクタとして好適
であり、ノイズフィルタの高性能化を推進できる効果が
ある。なお、前記組成の合金を必要に応じて磁場中で熱
処理(焼鈍処理)するならば、磁気特性を更に改善する
ことができ、その場合は更に特性の優れたインダクタを
提供することができる。
【0022】ところで、本発明に用いるFe基アモルフ
ァス材料においては、全体が完全なアモルファス相であ
る必要はなく、内部に少量の結晶相を含んでいても差し
支えなく、前記範囲の結晶相を含む材料も本発明材料と
同等とみなすことができる。
【0023】以下に前記組成のFe系軟磁性材料の薄帯
を製造した場合について説明する。Fe86−xSi6
B10Nbxなる組成(ただしx=1,2,3,4の各
値に設定)の金属の溶湯をるつぼからノズルを介して回
転中の金属ロールに噴出させて急冷することによってリ
ボン状の幅1mm、厚さ0.25μmの複数の試験片を
得た。x=1,2,3,4の各値に設定して製造した各
試験片のX線回折試験結果を図1に示す。回折試験には
、フィルタを通したCoのKα放射線を用いるX線回折
法を採用した。
【0024】図2から、Nb含有量のx値を1,2に設
定した試験片では、bcc相の(110)面から回折さ
れる小さいピークが見られた。従ってこれらの組成のも
のは、結晶相を一部含み、他はアモルファスの基質から
なっていることが判明した。また、x値を3,4に設定
した試験片では、アモルファスの単相構造であることが
判明した。
【0025】次に、前記組成の各試験片に対し、1MH
zにおける飽和磁束密度(Bs)の測定を行うとともに
、(有効)透磁率(μe)と保磁力(Hc)の測定を行
った。飽和磁束密度の測定は、適用磁場800kA/m
の下で振動サンプル磁力計を用いて行った。また、保磁
力は最大磁場が0.8kA/mの直流B−Hループから
評価した。更に、透磁率は0.8A/mの駆動磁場の中
でベクトル・インピーダンス解析器を用い1kHz〜1
0MHzの間の周波数範囲で測定した。それらの結果を
図3(a),(b)に示す。
【0026】図3(a)に示す結果から、飽和磁束密度
は磁気希釈の結果としてNb含有量の増加とともに減少
する傾向にある。これに対し、図3(b)に示す結果か
ら、透磁率は、Nb含有量0.5〜6原子%の範囲内で
2つのピークを有することが判明したが、0.5〜6原
子%の全範囲で500以上の優れた透磁率を示した。な
お、透磁率を1000以上にするためには、Nb含有量
を1〜1.8原子%の範囲と3.1〜5.3原子%の範
囲に設定することが好ましいことも判明した。
【0027】なお、Fe83Si6B10Nb1なる組
成の試料片は、1.44Tの飽和磁束密度を示し、Fe
80Si6B10Nb4なる組成の試験片は1.17T
の飽和磁束密度を示した。また、Fe82.5Si6B
10Nb1.5なる組成の試験片は、透磁率1650を
示し、Fe80Si6B10Nb4なる組成の試験片は
透磁率1800を示した。
【0028】更に、Fe81Si6B10Nb3なる組
成のアモルファス材料とFe80Si6B10Nb4な
る組成のアモルファス材料について磁束密度と磁場強さ
の関係を示すB−Hループを得た。その結果を図4(a
),(b)に示す。Hcの値はそれぞれ前者が3.4A
/mであり、後者が5.8A/mであった。更に、2つ
のアモルファス合金の間でB−Hループの形が図4(a
),(b)に示すように全く異なっており、ΔBの値が
大きく異なっている。この原因は、誘導磁気異方性Ku
の高い値がFe80Si6B10Nb4なる組成の合金
の斜めループ、並びに、保磁力値の増加に著しく影響す
るためであると推定できる。
【0029】なお、Fe80Si6B10Nb4なる組
成の試験片において、Bmは1.17Tであり、Brは
0.06Tであるので、ΔBの値は1.11Tであって
、十分に大きな値であることが判明した。また、Nb含
有量4原子%におけるμe値の著しい増加は図3(b)
で判明するような優れた直流磁気特性に密接に関係して
いると考えられる。このことから、極端に低い残留磁気
比(Br/Bs)を持つ直流B−HループからMHz領
域において損失の著しい低下を実現できる。
【0030】ところで、前記試験片は特別な熱処理を行
っていないが、未熱処理状態であってもノイズフィルタ
1のインダクタとして十分な磁気特性を発揮しているこ
とが判明した。
【0031】また、前記の実施例で得られたFe80S
i6B10Nb4なる組成の試験片(実施例1)と、(
Co−Fe−Mn−Mo)77(Si−B)23なる組
成のアモルファス材料(比較例1)とMn−Znフェラ
イト(比較例2)の各々について、飽和磁束密度Brと
BsとΔB[Bs−Br]とBr/Bsと保磁力Hcと
透磁率を測定した結果を第1表に示す。
【0032】
【0033】第1表に示す結果から、実施例1の合金は
、比較例1,2の合金よりも飽和磁束密度(Bs)が大
きいとともに、ΔBの値も大きく、保磁力(Hc)は中
間値であり、透磁率も優秀な値となっている。また、1
MHzでの透磁率の値はCo基アモルファス合金及びM
n−Zn粉末フェライトと比較してもある程度大きい。 前述のように、本発明に係る磁性材料が高いΔBをもた
らす大きな飽和磁束密度を有し、小さいBr/Bs値を
有する。更に、透磁率が1800と大きいので、1MH
zのような高い周波数で使用し、渦電流損失が、ある程
度増大することがあっても、発熱を低く抑えることがで
き、十分な性能を確保することができる。
【0034】以上のことから本発明に用いる磁性材料は
、1MHzの運転周波数で使用されるフォワードコンバ
ータのノイズフィルタとして好適であることが明らかに
なった。
【0035】なお、先の実施例においてはコンデンサと
インダクタを樹脂モールドした構成のノイズフィルタ1
に本発明を適用した例について説明したが、樹脂モール
ドしていない構造であって、インダクタと導電体からな
るコンデンサを単に接続した構成のノイズフィルタに本
発明を適用しても良いのは勿論である。
【発明の効果】以上説明したように本願発明は、Fe8
6−xSi6B10Nbxなる組成を有するFe基アモ
ルファス材料でインダクタの磁心を構成してあるので、
十分に優れた飽和磁束密度と透磁率を有する。また、透
磁率が十分に高いので1MHzなどの高周波領域におい
て多少渦電流損失を生じても温度上昇を低く抑え、十分
に高い磁気特性を維持することができる。従って本発明
により、高性能なノイズフィルタを提供することができ
、ノイズフィルタの高性能化を推進でき、スイッチング
電源の小型化をなしえる。また、本発明に用いるFe基
アモルファス材料は、磁場中で特別な熱処理(焼鈍処理
)を行わなくともノイズフィルタの磁心として好適な軟
磁気特性を発揮するので、熱処理が必要な従来材料より
も製造が容易にできる効果がある。なお、前記組成の合
金を必要に応じて磁場中で熱処理(焼鈍処理)するなら
ば、磁気特性を更に改善することができ、その場合は更
に特性の優れたノイズフィルタを提供することができる
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明のノイズフィルタの一実施例を示
す断面図である。
【図2】図2は本発明に係るFe86−xSi6B10
Nbxなる組成の合金のX線回折図形を示すグラフであ
る。
【図3】図3(a)は同合金におけるNb含有量と飽和
磁束密度の関係を示すグラフである。図3(b)は同合
金におけるNb含有量と透磁率の関係を示すグラフであ
る。
【図4】図4(a)はFe81Si6B10Nb3なる
組成の合金のB−Hループを示すグラフである。
【図5】図5(b)はFe80Si6B10Nb3なる
組成の合金のB−Hループを示す線図である。
【符号の説明】
1      ノイズフィルタ、 2      端子ロッド、 3,4   パイプ、 5      被覆層、 6      モールド層、 7      円筒体、 8      シールドケース、 9      接続盤。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  インダクタとコンデンサとを接続して
    なるノイズフィルタにおいて、前記インダクタの磁心が
    、  Fe86−xSi6B10Nbx  なる組成を
    有し、0.5原子%≦x≦6原子%であるFe基アモル
    ファス磁性材料からなることを特徴とするノイズフィル
    タ。
JP3035381A 1991-02-05 1991-02-05 ノイズフィルタ Withdrawn JPH04348006A (ja)

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JP3035381A JPH04348006A (ja) 1991-02-05 1991-02-05 ノイズフィルタ

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6377152B1 (en) * 1998-06-23 2002-04-23 Murata Manufacturing Co., Ltd. Bead inductor and method of manufacturing same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6377152B1 (en) * 1998-06-23 2002-04-23 Murata Manufacturing Co., Ltd. Bead inductor and method of manufacturing same

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