JPH069114U - 誘導電磁器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非晶質の金属合金系高透磁率・高磁束密度材
料を使用して、背の低い小型、薄型のコアを容易に、か
つ低コストに作成することができ、しかも、その材料の
有する大きい透磁率を下げて適度な磁気抵抗を与えるこ
とにより大負荷にも使用可能とする。 【構成】 非晶質の金属合金系高透磁率・高磁束密度材
料であるアモルファス磁性材料からなる磁性体シートを
積層した複数の主板２，３を、互いに平行に配置して、
これら主板２，３をこれよりも低い透磁率を有するフェ
ライトなどの連結部材４により連結することで、コア５
を構成する。このコア５の一方の主板２または主板２，
３間に配置したボビンにコイル６を巻回する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、磁性材料からなるコアにコイルを巻回してなるチョークやトラン スのような誘導電磁器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

非晶質の金属合金系高透磁率・高磁束密度材料であるアモルファス磁性材料は 、例えば、金属酸化物を焼結したフェライトなどと比べて、透磁率および最大磁 束密度が大きいとともに、薄いシート状に製作しやすい。このような薄いシート 状の非晶質金属合金系高透磁率・高磁束密度材料は、バルク状または厚板状の磁 性材料と比較して渦電流損失が少ないという特長を有しており、したがって、シ ート状のアモルファス磁性材料は高周波のトランスやチョークのコアに適してい る。そこで、従来から、図８に示すように、アモルファス磁性材料からなる磁性 体シートを筒形に巻いてコア５１を作成し、このコア５１にコイル５２を巻回し て高周波用のトランスやチョークのような誘導電磁器を形成したものが知られて いる。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記アモルファス磁性材料は、比較的硬くて脆いために、加工が難 しい。そのため、例えば、Ｅ型、ＥＩ型、ＵＵ型などの複雑な形状のコアを作成 するには、レーザー加工や放電加工などの生産性の悪い加工手段を採用しなけれ ばならず、そうすると、もともと材料コストの高いアモルファス磁性材料の使用 に加えて、加工コストも高いために、誘導電磁器全体としてのコストが極めて高 いものになる。したがって、アモルファス製のコアを有する誘導電磁器としては 、図８で示したように、アモルファスからなる磁性体シートを筒形に巻いた巻芯 状で使用されるのが一般的であり、背の高い製品になってしまう。

【０００４】 また、アモルファス磁性材料は、上述のように、最大磁束密度が大きく、透磁 率μも大きいために、かえって用途面で制約される場合がある。

【０００５】 この考案は上記実情に鑑みてなされたもので、非晶質の金属合金系高透磁率・ 高磁束密度材料を使用しながら背の低い小型のコアを容易に、かつ比較的安価に 作成することができるとともに、コア全体の実効透磁率が、連結部材の透磁率を 任意に選択することで容易に変えることができて、用途の拡大を図ることができ る誘導電磁器を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、この考案に係る誘導電磁器は、磁気の閉回路を形 成するコアにコイルが巻回されてなるものであって、上記コアは、複数の平板状 の主板が互いに平行に配置され、これら主板が磁性体からなる連結部材によって 連結されてなり、上記平板は、上記連結部材を形成する磁性体よりも高い透磁率 を有する非晶質の金属合金系高透磁率・高磁束密度材料からなる磁性体シートを 積層して形成されている。

【０００７】 ここで、非晶質の金属合金系高透磁率・高磁束密度材料とは、一般にアモルフ ァス磁性材料と呼ばれるものであって、透磁率および最大磁束密度が、フェライ トのような金属酸化物を焼結した磁性材料と同程度またはこれよりも大きいもの をいう。非晶質の金属合金系高透磁率・高磁束密度材料は、１０ＫＨｚから数百 ＫＨｚ帯域では透磁率５０００以上で最大磁束密度５０００ガウス以上、１ＭＨ ｚ帯域では透磁率２０００以上で最大磁束密度５０００ガウス以上がそれぞれ好 ましい。

【０００８】

【作用】

この考案の誘導電磁器によれば、非晶質の金属合金系高透磁率・高磁束密度材 料からなる磁性体シートを積層した複数の主板を互いに平行に配置し、これら主 板を連結部材によって連結してコアが構成されるから、非晶質の金属合金系高透 磁率・高磁束密度材料としては矩形のような単純な形状のシートを積層するだけ でよいので、その製作が非常に容易である。しかも、主板は高透磁率であり、渦 電流による損失も少なく、コア全体としての透磁率である実効透磁率を向上させ ることができる。

【０００９】 さらに、主板は最大磁束密度が大きいから、比較的大きな負荷での使用に供す る場合でも、主板の断面積を小さく、つまり薄くできる。そのうえ、互いに平行 に配置した複数の平板状の主板を連結するので、結局、背の低いコアにして、ト ランスやチョークのような誘導電磁器の小型化、薄型化が図れる。

【００１０】 しかも、複数の主板を連結する連結部材が金属合金系高透磁率・高磁束密度材 料よりも透磁率の低い磁性体からなるものであるから、この磁性体として低価格 のものを使用することができるので、コア全体を非晶質の金属合金系高透磁率・ 高磁束密度材料から構成する場合に比べて、材料コストの面でも安上りで、製作 の容易性と相俟って、全体を比較的安価に作成することができる。

【００１１】 また、透磁率の低い連結部材、および主板と連結部材との接続部に生じるギャ ップのために磁気抵抗が増加するが、連結部材の断面積を大きくし、かつ、主板 と連結部材との接触面積を大きくとることによって、連結部材および接続部での 磁気抵抗の増大を抑制して、全磁路の磁気抵抗を小さく抑えることが可能である 。

【００１２】

【実施例】

以下、この考案の実施例を図面にもとづいて説明する。 図１は、誘導電磁器の一種である高周波チョーク１を示し、互いに平行に配置 された長方形の２枚の主板２，３を、それらの長手方向の両端部において、フェ ライトのような磁性体からなる直方体状の連結部材４によって連結して、磁気の 閉回路を形成するコア５が構成されている。このコア５の一方の主板２にコイル ６が巻回されている。上記主板２，３と連結部材４とは、例えば接着剤により接 合される。

【００１３】 上記主板２，３は、非晶質の金属合金系高透磁率・高磁束密度材料の一種であ る鉄またはコバルトベースのアモルファス磁性材料からなる極薄（例えば３μｍ ）の磁性体シートを多数積層してなり、各シート間は、例えばのり付けのような 手段で接合されている。また、上記連結部材４は、鉄損の比較的少ないＭｎＺｎ 系やＮｉ系などのフェライトまたはセンダストの圧粉磁心材料、あるいはセンダ ストやフェライトなどの磁性粉末をプラスチックで固めた磁性材料から構成され ている。上記アモルファス磁性材料は、連結部材４を形成する磁性体よりも透磁 率が高い。

【００１４】 ここで、上記連結部材４を構成する磁性体が、上記主板２，３を構成する磁性 体よりも透磁率が低いので、磁気抵抗の増加を抑えるために、連結部材４の断面 積（磁束と直交する断面の面積）を大きくしておくことが好ましい。例えば、連 結部材４を構成する磁性体としてフェライトを使用する場合、連結部材４の断面 積を主板２，３の断面積の１０倍程度に設定する。これによって、連結部材４の 磁束密度は主板２，３の約１／１０になるから、連結部でのコアロスを小さくす ることができる。

【００１５】 また、主板２，３と連結部材４との接続部はギャップとなって磁気抵抗が大き くなるが、その接触面積は連結部材４の断面積と同一であって、十分大きいので 、磁気抵抗を減少させることができる。

【００１６】 上記構成の高周波チョーク１において、コイル６への通電により生成された磁 束７は、アモルファス磁性材料からなる磁性体シートを積層した一方の主板２、 連結部材４および他方の主板３によって形成されるコア５の閉回路を通る。ここ で、主板２，３の透磁率が大きい上に、連結部材４の断面積、および主板２，３ と連結部材４間の接触面積を上述のように大きく設定しておくことにより、透磁 率の低い連結部材４の内部、および連結部材４と主板２，３間のギャップでの磁 気抵抗の増大が抑制され、したがって、コアロスの増大も極力抑制できる。

【００１７】 また、磁束７は、主板２，３から連結部材４に入るときに、主板２，３の主面 に直角方向に向きが変わるので、この向きが変わった磁束７によって主板２，３ に渦電流が発生し易くなる。ところが、向きが変わった磁束７、つまり連結部材 ４内の磁束７は、上述のとおり磁束密度が低いので、上記渦電流によるロスが低 減される。

【００１８】 さらに、上記構成の高周波チョーク１によれば、主板２，３は最大磁束密度が 大きいから、比較的大きな負荷での使用に供する場合でも、主板２，３の断面積 を小さく、つまり薄くできる。そのうえ、互いに平行に配置した複数の平板状の 主板２，３を連結するので、結局、背の低いコアにして、チョーク１の小型化、 薄型化が図れる。

【００１９】 また、主板２，３の製作にあたっては、アモルファス磁性材料の薄いシートを 積層した上、例えばワイヤカッタやダイヤモンドホイールカッタなどの汎用切断 機で所定の大きさに切断するだけでよいので、その製作が極めて容易である。し かも、薄いシートを使用しているから、渦電流による損失も少なく、コア５全体 としての透磁率である実効透磁率を向上させることができる。

【００２０】 さらに、主板２，３をつなぐ連結部材４の透磁率を選択することで、コア５全 体の磁気抵抗を調節できる。即ち、コア５の実効透磁率を任意に選択することが 可能である。したがって、所望するコアとしての特性が容易に得られるので、用 途が拡大する。

【００２１】 図２は、この考案の第２実施例を示す。この第２実施例においては、互いに平 行に配置された長方形の２枚の主板２，３を、それらの長手方向の両端部におい て、アモルファス磁性材料よりも透磁率の低いフェライトのような磁性体からな る連結部材４により連結する。一方、コイル６を巻回したフェライトのような磁 性材料製の柱８を上記２枚の主板２，３の中央部に配置し固着することで、高周 波チョーク１を構成している。なお、この第２実施例における主板２，３および 連結部材４の構成材料や連結部材４の断面積等は、上記図１に示す第１実施例と 同一であるため、具体的な説明は省略する。

【００２２】 図３は、この考案の第３実施例を示す。この第３実施例では、２枚の主板２， ３を、それらの四周端部にそれぞれ配置したフェライトのような低透磁率の磁性 体からなる連結部材４Ａ〜４Ｄにより連結し、中央部にコイル６を巻回した樹脂 製のボビン９を配置・固着して、高周波チョーク１を構成している。この第３実 施例における主板２，３および連結部材４Ａ〜４Ｄの構成材料や連結部材４Ａ〜 ４Ｄの断面積等は、図１に示す第１実施例と同一であり、説明を省略している。 なお、上記ボビン９は磁性材料で形成してもよい。

【００２３】 ところで、この種の高周波トランスにおいては、図４（ａ）に示すように、主 板２，３を構成する５μｍ厚以下のアモルファス磁性材料からなる磁性体シート の磁化容易方向Ａとコイル磁界の方向Ｈとが一致している場合、図５の破線Ｌ１ で示すように、コイル電流の周波数ｆがほぼ１ＭＨｚ以下の低周波数領域ｆＬで は透磁率μは大きいが、１ＭＨｚ程度以上の高周波数領域ｆＨでは、透磁率μが 低下し、またコアロスも増加する。これに対し、図４（ｂ）に示すように、上記 磁化容易方向Ａとコイル磁界の方向Ｈとを直交させた場合、図５の一点鎖線Ｌ２ で示すように、全周波領域にわたって透磁率μがほぼ一定となり、破線Ｌ１と比 較して、低周波数領域ｆＬでは透磁率μは低いが、高周波数領域ｆＨでも透磁率 μの低下が急激には起こらない。

【００２４】 ここで、上記第３実施例では、図３の主板２，３の全周部に連結部材４Ａ〜４ Ｄが配置されているから、低周波数領域ｆＬでは、磁化容易方向Ａに沿って主板 ２，３および連結部材４Ａ，４Ｂを通る方向に磁束が７が生成される一方、高周 波数領域ｆＨでは、磁化容易方向Ａに直交する方向に沿って主板２，３および連 結部材４Ｃ，４Ｄを通る方向に磁束７Ａが生成される。その結果、図５の実線Ｌ ３で示すように、低周波数領域ｆＬにおいて透磁率μが大きいのはもとより、高 周波数領域ｆＨにおいても、十分に高い透磁率μを保つ。したがって、周波数ｆ の全領域にわたって、透磁率μを大きく、かつコアロスの少ないチョークを作製 できる。

【００２５】 図６は、この考案の第４実施例を示す。この第４実施例では、２枚の主板２， ３を同一の平面内に互いに平行に配置し、これら同一平面に位置する主板２，３ を、それらの長手方向の両端部の下部に配置した２個の連結部材４により連結す るとともに、一方の主板２にコイル６を巻回したものである。

【００２６】 また、図７は、この考案の第５実施例を示す。この第５実施例では、３枚の主 板２，３，１１を同一の平面内に互いに平行に配置し、これら３枚の主板２，３ ，１１を、それらの長手方向の両端部の下部に配置した２個の連結部材４により 連結するとともに、一つの主板２にコイル６を巻回したものである。

【００２７】 上記第４実施例および第５実施例における主板２，３，１１および連結部材４ の構成材料や連結部材４の断面積等は、上記図１に示す第１実施例と同一である ため、具体的な説明は省略する。また、これら第４および第５実施例においても 、上記第１実施例と同様な効果を奏する。特に、主板２，３または２，３，１１ を同一平面内に並置しているから、連結部材４を挟んで両側に配置する第１〜第 ３実施例の構成のものより、背を低くして一層の薄型化が図れる。

【００２８】 なお、上記第１ないし第５実施例においては、主板２，３，１１として長方形 のものを用いたが、正方形であってもよい。 また、この考案は、上記各実施例に示した高周波チョークに限らず、トランス にも適用できることは勿論である。

【００２９】

【考案の効果】

以上のように、この考案によれば、コアが、非晶質の金属合金系高透磁率・高 磁束密度材料からなる磁性体シートを積層した主板を有し、互いに平行に配置さ れた複数の上記主板を連結部材によって連結して構成されるから、非晶質の金属 合金系高透磁率・高磁束密度材料としてはシートを積層するだけでよくて、その 製作が極めて容易であるとともに、渦電流による損失も少なく、コア全体として の透磁率である実効透磁率を向上させることができる。

【００３０】 また、主板は最大磁束密度が大きいから、比較的大きな負荷での使用に供する 場合でも、主板の断面積を小さく、つまり薄くできる。そのうえ、互いに平行に 配置した複数の平板状の主板を連結するので、結局、コアの背を低くして、チョ ークやトランスのような誘導電磁器全体の小型化、薄型化を図ることができる。

【００３１】 しかも、複数の主板を連結する連結部材が非晶質の金属合金系高透磁率・高磁 束密度材料よりも透磁率の低い磁性体からなるものであるから、この磁性体とし て低価格のものを使用することができるので、コア全体を非晶質の金属合金系高 透磁率・高磁束密度材料から構成する場合に比べて、材料コストの面でも安上り で、製作の容易性と相俟って、全体を比較的安価に作成することができる。

【００３２】 また、連結部材の断面積、および主板と連結部材との接触面積をそれぞれ大き くすることにより、連結部材およびギャップでの磁気抵抗の増大を抑制できる。 さらに、非晶質の金属合金系高透磁率材料からなる主板と、それよりも透磁率の 低い磁性体からなる連結部材と、これら主板と連結部材間の接続部に生じるギャ ップとの組合せにより、コア全体として適当な実効透磁率を得ることができるの で、用途面での拡大を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の第１実施例に係る高周波トランスを
示す斜視図である。

【図２】この考案の第２実施例に係る高周波トランスを
示す分解斜視図である。

【図３】この考案の第３実施例に係る高周波トランスを
示す分解斜視図である。

【図４】この考案の高周波トランスのコアにおける磁化
容易方向と磁束の方向との関係を示す説明図である。

【図５】コイル電流の周波数と透磁率との関係を示す説
明図である。

【図６】この考案の第４実施例に係る高周波トランスを
示す斜視図である。

【図７】この考案の第５実施例に係る高周波トランスを
示す斜視図である。

【図８】従来の高周波トランスを示す斜視図である。

【符号の説明】

１…高周波チョーク（誘導電磁器）、２，３，１１…主
板、４，４Ａ〜４Ｄ…連結部材、５…コア、６…コイ
ル、７…磁束、Ａ…磁化容易方向。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気の閉回路を形成するコアにコイルが
   巻回されてなる誘導電磁器において、 上記コアは、複数の平板状の主板が互いに平行に配置さ
   れ、これら主板が磁性体からなる連結部材によって連結
   されてなり、 上記平板は、上記連結部材を形成する磁性体よりも高い
   透磁率を有する非晶質の金属合金系高透磁率・高磁束密
   度材料からなる磁性体シートを積層して形成されている
   ことを特徴とする誘導電磁器。