JPH07176431A - 誘導電磁器 - Google Patents
誘導電磁器Info
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- JPH07176431A JPH07176431A JP5344433A JP34443393A JPH07176431A JP H07176431 A JPH07176431 A JP H07176431A JP 5344433 A JP5344433 A JP 5344433A JP 34443393 A JP34443393 A JP 34443393A JP H07176431 A JPH07176431 A JP H07176431A
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- JP
- Japan
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- core
- magnetic
- loss
- magnetic bias
- curve
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- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
- H01F3/10—Composite arrangements of magnetic circuits
- H01F2003/103—Magnetic circuits with permanent magnets
Abstract
(57)【要約】
【目的】 磁気バイアスの付加により鉄損および銅損か
らなる全損失を減少させ、同一の全損失のもとでの出力
を増大させる。 【構成】 コア４に巻回されたコイル７に、直流が重畳
された交流電流を印加するようにしたトランスやチョー
クのような誘導電磁器において、コア４に磁気バイアス
を付加する永久磁石５などの磁気バイアス手段を設け
て、交流電流の印加によるコア４のＢ−Ｈ曲線がコアの
磁化原点をほぼ中心とし、その原点を取り囲む閉曲線を
形成するように設定して、鉄損などの磁気ロスの減少を
図り、出力の増大を可能にした。
らなる全損失を減少させ、同一の全損失のもとでの出力
を増大させる。 【構成】 コア４に巻回されたコイル７に、直流が重畳
された交流電流を印加するようにしたトランスやチョー
クのような誘導電磁器において、コア４に磁気バイアス
を付加する永久磁石５などの磁気バイアス手段を設け
て、交流電流の印加によるコア４のＢ−Ｈ曲線がコアの
磁化原点をほぼ中心とし、その原点を取り囲む閉曲線を
形成するように設定して、鉄損などの磁気ロスの減少を
図り、出力の増大を可能にした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、磁性材料からなるコ
アの外周に巻回されて、直流が重畳された交流が印加さ
れるコイルを持つトランスやチョークのような誘導電磁
器に関するものである。
アの外周に巻回されて、直流が重畳された交流が印加さ
れるコイルを持つトランスやチョークのような誘導電磁
器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の誘導電磁器には、磁性材料からな
るコアに巻回されたコイルに、図１０に示すような波形
の直流ｉs が重畳された交流電流ｉc を印加して、動作
させるものがあり、その場合、上記コイルに流れる電流
による磁界Ｈとコア内の磁束密度Ｂとの関係を示すＢ−
Ｈ曲線は、図１１に示す斜線部の輪郭線になる。
るコアに巻回されたコイルに、図１０に示すような波形
の直流ｉs が重畳された交流電流ｉc を印加して、動作
させるものがあり、その場合、上記コイルに流れる電流
による磁界Ｈとコア内の磁束密度Ｂとの関係を示すＢ−
Ｈ曲線は、図１１に示す斜線部の輪郭線になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の誘導電磁器の鉄損（ヒステリシス損）は図１１の斜
線を施した面積に該当し、相当に大きい。鉄損およびコ
イルの銅損からなる全損失によって生じる発熱は、誘導
電磁器の許容温度範囲の値に抑える必要があるので、誘
導電磁気の起磁力を余り大きくとることができず、その
結果、トランスやチョークのような誘導電磁器の出力
（パワー）が制限される問題があった。
来の誘導電磁器の鉄損（ヒステリシス損）は図１１の斜
線を施した面積に該当し、相当に大きい。鉄損およびコ
イルの銅損からなる全損失によって生じる発熱は、誘導
電磁器の許容温度範囲の値に抑える必要があるので、誘
導電磁気の起磁力を余り大きくとることができず、その
結果、トランスやチョークのような誘導電磁器の出力
（パワー）が制限される問題があった。
【０００４】この発明は上述のような従来の問題を解決
するためになされたもので、従来と同一の材料、つま
り、同一のコア材質およびコイル材質で出力を著しく増
大す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。
するためになされたもので、従来と同一の材料、つま
り、同一のコア材質およびコイル材質で出力を著しく増
大す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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明に係る誘導電磁器は、コアにコイルが巻回
され、このコイルに直流が重畳された交流が印加される
誘導電磁器において、上記交流の印加によるコアのＢ−
Ｈ曲線がその原点、つまりコアの磁化原点をほぼ中心と
し、この原点を取り囲む閉曲線を形成するように、上記
コアに磁気バイアスを付加する磁気バイアス手段を備え
たものである。
に、この発明に係る誘導電磁器は、コアにコイルが巻回
され、このコイルに直流が重畳された交流が印加される
誘導電磁器において、上記交流の印加によるコアのＢ−
Ｈ曲線がその原点、つまりコアの磁化原点をほぼ中心と
し、この原点を取り囲む閉曲線を形成するように、上記
コアに磁気バイアスを付加する磁気バイアス手段を備え
たものである。
【０００６】
【作用】この発明の誘導電磁器によれば、コアに磁気バ
イアスを付加して、直流が重畳された交流の印加による
コアのＢ−Ｈ曲線として、Ｂ−Ｈ座標の原点をほぼ中心
として、その原点を取り囲む閉曲線を形成することによ
り、該誘導電磁器の鉄損をバイアス無しの場合に比べて
減少させることが可能となり、誘導電磁器の全損失を軽
減することができる。また、鉄損値を従来と同様とする
場合、磁気バイアスの付加により、磁束変化量を大きく
とれることから巻数の減少が可能となる。したがって、
従来と同様の占積率（コアの窓面積に占める巻線の断面
積）を得る場合、磁気バイアス無しの場合との比較にお
いて、巻線径の増加ができ、これにより、銅損を抑える
ことも可能となる。
イアスを付加して、直流が重畳された交流の印加による
コアのＢ−Ｈ曲線として、Ｂ−Ｈ座標の原点をほぼ中心
として、その原点を取り囲む閉曲線を形成することによ
り、該誘導電磁器の鉄損をバイアス無しの場合に比べて
減少させることが可能となり、誘導電磁器の全損失を軽
減することができる。また、鉄損値を従来と同様とする
場合、磁気バイアスの付加により、磁束変化量を大きく
とれることから巻数の減少が可能となる。したがって、
従来と同様の占積率（コアの窓面積に占める巻線の断面
積）を得る場合、磁気バイアス無しの場合との比較にお
いて、巻線径の増加ができ、これにより、銅損を抑える
ことも可能となる。
【０００７】したがって、従来の磁気バイアス無しの場
合と同一形状のコアを使用する際、鉄損および銅損から
なる全損失の減少が図れ、その結果、同一の全損失が生
じる条件下における磁束密度の増大が図れて、誘導電磁
器全体のパワーアップが可能となる。
合と同一形状のコアを使用する際、鉄損および銅損から
なる全損失の減少が図れ、その結果、同一の全損失が生
じる条件下における磁束密度の増大が図れて、誘導電磁
器全体のパワーアップが可能となる。
【０００８】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、この発明の一実施例による誘導電磁器
の一種である高周波トランス１を示す側面図であり、バ
ルク状または厚板状の２つのＥ型コア部材２，２を、こ
れら両コア部材２，２それぞれの両側片部２ａ，２ａの
端面が相互の当たり面となって、両コア部材２，２それ
ぞれの中脚部２ｂ，２ｂの端面間にギャップ３を形成す
るように接合して、ＥＥ型コア４を形成している。この
ＥＥ型コア４のギャップ３には、該コア４に磁気バイア
スを付加する磁気バイアス手段としての永久磁石５が挿
入され固着されている。
明する。図１は、この発明の一実施例による誘導電磁器
の一種である高周波トランス１を示す側面図であり、バ
ルク状または厚板状の２つのＥ型コア部材２，２を、こ
れら両コア部材２，２それぞれの両側片部２ａ，２ａの
端面が相互の当たり面となって、両コア部材２，２それ
ぞれの中脚部２ｂ，２ｂの端面間にギャップ３を形成す
るように接合して、ＥＥ型コア４を形成している。この
ＥＥ型コア４のギャップ３には、該コア４に磁気バイア
スを付加する磁気バイアス手段としての永久磁石５が挿
入され固着されている。
【０００９】この永久磁石５はつぎのようにして挿入さ
れる。すなわち、図２に示すように、粒径が１〜１００
μｍのサマリウムコバルト粉末またはネオジウム鉄ボロ
ン粉末をシリコン樹脂のような粘性接着材料に混入して
なる粘土状磁性物質５Ａを、団子状に丸めて下方のＥ型
コア２の中脚部２ｂの端面中央部に置き、この中脚部２
ｂにコイル７が巻かれたボビン６を嵌め込んで、上方の
Ｅ型コア部材２を重ねる。この状態で、上記２つのＥ型
コア部材２，２を、それぞれの両側片部２ａ，２ａの端
面が互いに当接するまで押し付けて、磁性物質５Ａを、
ギャップ３の全域に万遍なく均一な厚さで分布させる。
このとき、磁性物質５Ａは、ボビン６によってギャップ
３からのはみ出しが抑制されて、ギャップ３内に高密度
で充填される。ついで、加熱硬化後、外部から磁界をか
けて磁性物質５Ａを着磁して、図１の永久磁石５とす
る。
れる。すなわち、図２に示すように、粒径が１〜１００
μｍのサマリウムコバルト粉末またはネオジウム鉄ボロ
ン粉末をシリコン樹脂のような粘性接着材料に混入して
なる粘土状磁性物質５Ａを、団子状に丸めて下方のＥ型
コア２の中脚部２ｂの端面中央部に置き、この中脚部２
ｂにコイル７が巻かれたボビン６を嵌め込んで、上方の
Ｅ型コア部材２を重ねる。この状態で、上記２つのＥ型
コア部材２，２を、それぞれの両側片部２ａ，２ａの端
面が互いに当接するまで押し付けて、磁性物質５Ａを、
ギャップ３の全域に万遍なく均一な厚さで分布させる。
このとき、磁性物質５Ａは、ボビン６によってギャップ
３からのはみ出しが抑制されて、ギャップ３内に高密度
で充填される。ついで、加熱硬化後、外部から磁界をか
けて磁性物質５Ａを着磁して、図１の永久磁石５とす
る。
【００１０】上記永久磁石５の磁力を適宜設定すること
により、コア磁性材料の磁化原点が動作範囲のほぼ中心
になるようにすることができる。つまり、コイル７に、
直流が重畳された交流電流、すなわち、図１０に示すよ
うな波形をもつ電流を印加して該高周波トランス１を動
作させた場合、上記コイル７に流れる電流による磁界Ｈ
とコア４内の磁束密度Ｂとの関係を示すＢ−Ｈ曲線が、
上記永久磁石５を介してコア４に付加される磁気バイア
スの影響によって、材料の磁化原点をほぼ中心とするＢ
−Ｈ曲線を設定できる。これによって、磁気バイアス無
しの場合に比べて、磁気ロスの減少を可能とし、その結
果として、従来のトランスに比べて、出力を約３０％増
加させることに成功したのであるが、以下、その理論的
裏付けのために本発明者が行った実験について詳細に説
明する。
により、コア磁性材料の磁化原点が動作範囲のほぼ中心
になるようにすることができる。つまり、コイル７に、
直流が重畳された交流電流、すなわち、図１０に示すよ
うな波形をもつ電流を印加して該高周波トランス１を動
作させた場合、上記コイル７に流れる電流による磁界Ｈ
とコア４内の磁束密度Ｂとの関係を示すＢ−Ｈ曲線が、
上記永久磁石５を介してコア４に付加される磁気バイア
スの影響によって、材料の磁化原点をほぼ中心とするＢ
−Ｈ曲線を設定できる。これによって、磁気バイアス無
しの場合に比べて、磁気ロスの減少を可能とし、その結
果として、従来のトランスに比べて、出力を約３０％増
加させることに成功したのであるが、以下、その理論的
裏付けのために本発明者が行った実験について詳細に説
明する。
【００１１】実験方法；図３に示すように、内径：１０
ｍｍ、外径：２０ｍｍ、幅：５ｍｍのフェライトコア材
（Ｈ７Ｃ４：トーキン製）２０を用いて、これに巻線を
施し、磁気バイアス無しの場合と磁気バイアスを付加し
た場合の鉄損および銅損の変化を考察し、その考察に基
づいて、磁気バイアス無しの場合と磁気バイアスを付加
した場合の全損失が同一となる条件を設定することによ
り、両者を比較した。なお、この実験に供したトランス
の巻線形状は、図４（ａ）に示すフェライトコア材２０
に一次巻線ＰＷおよび二次巻線ＳＷを巻回したバイアス
無しのものと、図４（ｂ）に示すフェライトコア材２０
に一次巻線ＰＷ、二次巻線ＳＷおよびバイアス巻線ＢＷ
を巻回した磁気バイアス付加のものであった。図５は磁
気バイアスを付加するための回路構成を示す。また、鉄
損の測定は、鉄損計測システム（MMS-0375:凌和電子製)
を用いて測定した。
ｍｍ、外径：２０ｍｍ、幅：５ｍｍのフェライトコア材
（Ｈ７Ｃ４：トーキン製）２０を用いて、これに巻線を
施し、磁気バイアス無しの場合と磁気バイアスを付加し
た場合の鉄損および銅損の変化を考察し、その考察に基
づいて、磁気バイアス無しの場合と磁気バイアスを付加
した場合の全損失が同一となる条件を設定することによ
り、両者を比較した。なお、この実験に供したトランス
の巻線形状は、図４（ａ）に示すフェライトコア材２０
に一次巻線ＰＷおよび二次巻線ＳＷを巻回したバイアス
無しのものと、図４（ｂ）に示すフェライトコア材２０
に一次巻線ＰＷ、二次巻線ＳＷおよびバイアス巻線ＢＷ
を巻回した磁気バイアス付加のものであった。図５は磁
気バイアスを付加するための回路構成を示す。また、鉄
損の測定は、鉄損計測システム（MMS-0375:凌和電子製)
を用いて測定した。
【００１２】実験結果：周波数が１００ＫＨｚ、最大磁
束密度Ｂｍが０．１Ｔ（テスラ）で、磁気バイアス無し
の場合のＢ−Ｈ曲線は、図６に示すようになり、このと
きの最大磁界Ｈｍは２４Ａ／ｍ、１周期当たりの鉄損Ｌ
ｏｓｓ／Ｆは１．５７Ｊ（ジュール）／ｍ3 、磁束変化
量ΔＢは０．２Ｔであった。
束密度Ｂｍが０．１Ｔ（テスラ）で、磁気バイアス無し
の場合のＢ−Ｈ曲線は、図６に示すようになり、このと
きの最大磁界Ｈｍは２４Ａ／ｍ、１周期当たりの鉄損Ｌ
ｏｓｓ／Ｆは１．５７Ｊ（ジュール）／ｍ3 、磁束変化
量ΔＢは０．２Ｔであった。
【００１３】つぎに、図５に示す回路構成において、一
次巻線ＰＷの入力端子Ｐ１，Ｐ２間に交流を印加すると
ともに、出力端子Ｓ１，Ｓ２から出力を取り出し、バイ
アス巻線ＢＷの両端子Ｂ１，Ｂ２間に、１次巻線ＰＷお
よび２次巻線ＳＷで形成されるコイルインダクタンスよ
り充分に大きなインダクタンス値のチョークＬを直列接
続し、さらに、バイアス巻線ＢＷの両端子Ｂ１，Ｂ２間
に交流電源２１を接続することにより、バイアス巻線Ｂ
Ｗに直流電流を供給し、その電流値を電流計２２で測定
した。このときの供給電流は、磁気バイアス無しの場合
に得られた最大磁界Ｈｍ＝２４Ａ／ｍとなる電流√２×
０．２Ａを流し、上記と同様に周波数が１００ＫＨｚ、
最大磁束密度Ｂｍが０．１Ｔ（テスラ）の時の測定を行
った結果、図７に示すＢ−Ｈ曲線となった。このときの
最大磁界Ｈｍは３５Ａ／ｍ、１周期当たりの鉄損Ｌｏｓ
ｓ／Ｆは２．７１Ｊ／ｍ3 、磁束変化量ΔＢは０．２Ｔ
であった。
次巻線ＰＷの入力端子Ｐ１，Ｐ２間に交流を印加すると
ともに、出力端子Ｓ１，Ｓ２から出力を取り出し、バイ
アス巻線ＢＷの両端子Ｂ１，Ｂ２間に、１次巻線ＰＷお
よび２次巻線ＳＷで形成されるコイルインダクタンスよ
り充分に大きなインダクタンス値のチョークＬを直列接
続し、さらに、バイアス巻線ＢＷの両端子Ｂ１，Ｂ２間
に交流電源２１を接続することにより、バイアス巻線Ｂ
Ｗに直流電流を供給し、その電流値を電流計２２で測定
した。このときの供給電流は、磁気バイアス無しの場合
に得られた最大磁界Ｈｍ＝２４Ａ／ｍとなる電流√２×
０．２Ａを流し、上記と同様に周波数が１００ＫＨｚ、
最大磁束密度Ｂｍが０．１Ｔ（テスラ）の時の測定を行
った結果、図７に示すＢ−Ｈ曲線となった。このときの
最大磁界Ｈｍは３５Ａ／ｍ、１周期当たりの鉄損Ｌｏｓ
ｓ／Ｆは２．７１Ｊ／ｍ3 、磁束変化量ΔＢは０．２Ｔ
であった。
【００１４】ところで、高周波トランス１の実際の動作
回路は、たとえば図８に示すようなＲＣＣ（リンギング
・チョーク・コンバータ）回路である。このＲＣＣ回路
は、ベース巻線１３の電圧をＲＣＣコントロール回路１
４に入力するとともに、二次巻線１２側の出力部１０に
設けられた出力電圧検出回路１５により検出された出力
電圧を、フォトトランジスタ１６を経てＲＣＣコントロ
ール回路１４に入力し、さらに、周波数制限回路１７に
おいて予め設定された制限周波数をＲＣＣコントロール
回路１４に入力することによって、スイッチング手段で
あるＦＥＴ１８のスイッチング周波数を制御し、これに
よって、出力部１０から一定レベルの出力電圧を得てい
る。このとき、一次巻線１１には、図１０に示した０レ
ベルを下限とする、直流が重畳された交流Ｉｃが流れ
る。
回路は、たとえば図８に示すようなＲＣＣ（リンギング
・チョーク・コンバータ）回路である。このＲＣＣ回路
は、ベース巻線１３の電圧をＲＣＣコントロール回路１
４に入力するとともに、二次巻線１２側の出力部１０に
設けられた出力電圧検出回路１５により検出された出力
電圧を、フォトトランジスタ１６を経てＲＣＣコントロ
ール回路１４に入力し、さらに、周波数制限回路１７に
おいて予め設定された制限周波数をＲＣＣコントロール
回路１４に入力することによって、スイッチング手段で
あるＦＥＴ１８のスイッチング周波数を制御し、これに
よって、出力部１０から一定レベルの出力電圧を得てい
る。このとき、一次巻線１１には、図１０に示した０レ
ベルを下限とする、直流が重畳された交流Ｉｃが流れ
る。
【００１５】このようなＲＣＣ回路により動作される高
周波トランス１の動作ループ（Ｂ−Ｈ曲線）は、図１１
に示すようになり、そのときの鉄損は同図の斜線を挿入
した面積に相当する。よって、このトランスの動作領域
で考えると、図７の動作に等しいこととなる。他方、ト
ランスに磁気バイアスを付加した場合は、図６に示すＢ
−Ｈ曲線を形成するように動作することになる。すなわ
ち、磁気バイアスを付加することにより、鉄損（Ｌｏｓ
ｓ／Ｆ）は、１．５７／２．７１＝０．５８で示される
ように、０．５８倍になり、バイアス無しの場合に比べ
て減少することが分かる。
周波トランス１の動作ループ（Ｂ−Ｈ曲線）は、図１１
に示すようになり、そのときの鉄損は同図の斜線を挿入
した面積に相当する。よって、このトランスの動作領域
で考えると、図７の動作に等しいこととなる。他方、ト
ランスに磁気バイアスを付加した場合は、図６に示すＢ
−Ｈ曲線を形成するように動作することになる。すなわ
ち、磁気バイアスを付加することにより、鉄損（Ｌｏｓ
ｓ／Ｆ）は、１．５７／２．７１＝０．５８で示される
ように、０．５８倍になり、バイアス無しの場合に比べ
て減少することが分かる。
【００１６】さらに、磁気バイアスが付加された場合の
鉄損が磁気バイアス無しの場合の鉄損と同一となるＢ−
Ｈ曲線は、図９に示す通りであり、この時の磁束変化量
（使用磁束密度）ΔＢは０．２５６Ｔで、磁気バイアス
無しの場合の０．２Ｔに比べて、１．２８倍になる。
鉄損が磁気バイアス無しの場合の鉄損と同一となるＢ−
Ｈ曲線は、図９に示す通りであり、この時の磁束変化量
（使用磁束密度）ΔＢは０．２５６Ｔで、磁気バイアス
無しの場合の０．２Ｔに比べて、１．２８倍になる。
【００１７】パワートランスの設計で、磁束変化量ΔＢ
は次式で表される。 ΔＢ＝（Ｅ1 ・ＴON／Ａｅ・Ｎ1 ）・１０8 （gauss) ……（１） ΔＢ≦ΔＢmax ここで、ＴON：ＦＥＴがＯＮしている時間（Ｓ） Ａｅ：コアの実効断面積（ｃｍ2 ） Ｎ1 ：一次巻線（ターン数） Ｅ1 ：一次印加電圧（Ｖ） 上記の（１）式より、Ｅ1 ，Ａｅ，ＴONがそれぞれ一定
とすると、磁束変化量ΔＢを１．２８倍にするには、巻
数Ｎ＝１／１．２８となる。
は次式で表される。 ΔＢ＝（Ｅ1 ・ＴON／Ａｅ・Ｎ1 ）・１０8 （gauss) ……（１） ΔＢ≦ΔＢmax ここで、ＴON：ＦＥＴがＯＮしている時間（Ｓ） Ａｅ：コアの実効断面積（ｃｍ2 ） Ｎ1 ：一次巻線（ターン数） Ｅ1 ：一次印加電圧（Ｖ） 上記の（１）式より、Ｅ1 ，Ａｅ，ＴONがそれぞれ一定
とすると、磁束変化量ΔＢを１．２８倍にするには、巻
数Ｎ＝１／１．２８となる。
【００１８】つぎに、銅の抵抗率をρ（Ω -mm) 、一次
巻線の巻数をＮp 、一次巻線と二次巻線を合わせたコア
の全巻線断面積をＡCW（ｍｍ2 ）、そのうちの一次巻線
の占有率をＫo とすると、１ターンあたりの断面積は、
ＡCW・Ｋo ／Ｎp となる。したがって、１ターンあたり
の巻線抵抗の平均値は、平均巻線長さをＬとすると、
（ρ・Ｎp ・Ｌ）／（ＡCW・Ｋo ）となり、これより、
一次巻線の巻数Ｎp 回の直流抵抗ＲPCD は、 ＲPCD ＝（ρ・Ｎp 2 ・Ｌ）／（ＡCW・Ｋo ） ……（２） となる。上記の（２）式より、一次巻線の巻数Ｎp が
（１／１．２８）になることで、一次巻線の直流抵抗Ｒ
PCD は当然減少することになる。
巻線の巻数をＮp 、一次巻線と二次巻線を合わせたコア
の全巻線断面積をＡCW（ｍｍ2 ）、そのうちの一次巻線
の占有率をＫo とすると、１ターンあたりの断面積は、
ＡCW・Ｋo ／Ｎp となる。したがって、１ターンあたり
の巻線抵抗の平均値は、平均巻線長さをＬとすると、
（ρ・Ｎp ・Ｌ）／（ＡCW・Ｋo ）となり、これより、
一次巻線の巻数Ｎp 回の直流抵抗ＲPCD は、 ＲPCD ＝（ρ・Ｎp 2 ・Ｌ）／（ＡCW・Ｋo ） ……（２） となる。上記の（２）式より、一次巻線の巻数Ｎp が
（１／１．２８）になることで、一次巻線の直流抵抗Ｒ
PCD は当然減少することになる。
【００１９】また、一次巻線を流れる電流の実効値をＩ
P(RMS)とすると、一次巻線の損失ＰLPは、 ＰLP＝ＩP 2 (RMS) ・ＲPCD ……（３） となり、ここで、一次巻線と二次巻線の電力損失が等し
いとすると、巻線全体の損失ＰCUは、 ＰCU＝２ＩP 2 (RMS) ・ＲPCD ＝（２ＩP 2 (RMS) ・ρ・Ｎp 2 ・Ｌ）／（ＡCW・Ｋo ）……（４） で表される。したがって、巻線径、つまり、銅線の径
（太さ）を増加し、電流ＩP を１．２８倍に増加して
も、一次巻線の巻数Ｎp が（１／１．２８）になること
から、銅損は変わらないことが分かる。
P(RMS)とすると、一次巻線の損失ＰLPは、 ＰLP＝ＩP 2 (RMS) ・ＲPCD ……（３） となり、ここで、一次巻線と二次巻線の電力損失が等し
いとすると、巻線全体の損失ＰCUは、 ＰCU＝２ＩP 2 (RMS) ・ＲPCD ＝（２ＩP 2 (RMS) ・ρ・Ｎp 2 ・Ｌ）／（ＡCW・Ｋo ）……（４） で表される。したがって、巻線径、つまり、銅線の径
（太さ）を増加し、電流ＩP を１．２８倍に増加して
も、一次巻線の巻数Ｎp が（１／１．２８）になること
から、銅損は変わらないことが分かる。
【００２０】以上の実験結果およびパワートランスの設
計上の計算式から明らかなように、従来と同一形状のコ
アを備えた高周波トランスにおいて、コアに適切な大き
さの磁気バイアスを付加することによって、鉄損および
銅損からなる全損失を減少させることが可能となる。し
たがって、従来の磁気バイアス無しの場合のトランスと
同一の全損失（発熱量に相当）を許容するとした場合、
約２８％の電流の増加、つまりパワーアップを図ること
ができる。
計上の計算式から明らかなように、従来と同一形状のコ
アを備えた高周波トランスにおいて、コアに適切な大き
さの磁気バイアスを付加することによって、鉄損および
銅損からなる全損失を減少させることが可能となる。し
たがって、従来の磁気バイアス無しの場合のトランスと
同一の全損失（発熱量に相当）を許容するとした場合、
約２８％の電流の増加、つまりパワーアップを図ること
ができる。
【００２１】なお、上記実施例では、コア４に磁気バイ
アスを付加する磁気バイアス付加手段として、粒径が１
〜１００μｍのサマリウムコバルト粉末又はネオジウム
鉄ボロン粉末をシリコン樹脂のような粘性接着剤に混入
してなる粘土状磁性物質５Ａをギャップ３に押し込んで
硬化させた後、外部から磁界をかけて着磁してなる永久
磁石５を使用したものを示した。この場合は、ギャップ
３の間隔に多少誤差があっても、空隙なしに磁性材料で
埋めつくすことができるため、コア４全体の製作が容易
となり、トランスの製造コストの低減を図れるという効
果も奏する。しかし、この発明は、上記のような永久磁
石５に限らず、例えばボンド磁石や硬磁性フェライト磁
石のような永久磁石をギャップに挿入しても、また、図
５のバイアス巻線のように、磁気バイアスを付加するた
めの巻線を設けて直流電流を流しても良い。
アスを付加する磁気バイアス付加手段として、粒径が１
〜１００μｍのサマリウムコバルト粉末又はネオジウム
鉄ボロン粉末をシリコン樹脂のような粘性接着剤に混入
してなる粘土状磁性物質５Ａをギャップ３に押し込んで
硬化させた後、外部から磁界をかけて着磁してなる永久
磁石５を使用したものを示した。この場合は、ギャップ
３の間隔に多少誤差があっても、空隙なしに磁性材料で
埋めつくすことができるため、コア４全体の製作が容易
となり、トランスの製造コストの低減を図れるという効
果も奏する。しかし、この発明は、上記のような永久磁
石５に限らず、例えばボンド磁石や硬磁性フェライト磁
石のような永久磁石をギャップに挿入しても、また、図
５のバイアス巻線のように、磁気バイアスを付加するた
めの巻線を設けて直流電流を流しても良い。
【００２２】また、この発明は、上記実施例に示した高
周波トランスに限らず、インバータトランスや高周波チ
ョークにも適用できることは勿論である。
周波トランスに限らず、インバータトランスや高周波チ
ョークにも適用できることは勿論である。
【００２３】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、コア
に磁気バイアスを付加して、直流が重畳された交流の印
加によるコアのＢ−Ｈ曲線が、磁化原点をほぼ中心とし
て、その原点を取り囲む閉曲線を形成するようにしたの
で、同一形状のコアで磁気バイアス無しの場合に比べ
て、鉄損および銅損からなるコア全体としての損失を減
少させることができる。したがって、許容される全損失
を同一とした場合、コアの磁束密度を増大させることが
でき、トランスやチョークのような誘導電磁器のパワー
アップを実現することができる。
に磁気バイアスを付加して、直流が重畳された交流の印
加によるコアのＢ−Ｈ曲線が、磁化原点をほぼ中心とし
て、その原点を取り囲む閉曲線を形成するようにしたの
で、同一形状のコアで磁気バイアス無しの場合に比べ
て、鉄損および銅損からなるコア全体としての損失を減
少させることができる。したがって、許容される全損失
を同一とした場合、コアの磁束密度を増大させることが
でき、トランスやチョークのような誘導電磁器のパワー
アップを実現することができる。
【図１】この発明の一実施例による高周波トランスを示
す側面図である。
す側面図である。
【図２】図１の高周波トランスにおけるコアのギャップ
に挿入される永久磁石の製造方法を示す要部の側面図で
ある。
に挿入される永久磁石の製造方法を示す要部の側面図で
ある。
【図３】この発明の効果を理論的に裏付けるために行な
った実験に使用したコア材の斜視図である。
った実験に使用したコア材の斜視図である。
【図４】（ａ）は磁気バイアス無しの場合、（ｂ）は磁
気バイアスを付加した場合の巻線形状を示す斜視図であ
る。
気バイアスを付加した場合の巻線形状を示す斜視図であ
る。
【図５】実験に用いた磁気バイアス付加用の回路構成図
である。
である。
【図６】磁気バイアスを付加した場合のＢ−Ｈ曲線を示
す特性図である。
す特性図である。
【図７】磁気バイアス無しの場合のＢ−Ｈ曲線を示す特
性図である。
性図である。
【図８】高周波トランスの実際の動作回路となるＲＣＣ
回路を示す回路図である。
回路を示す回路図である。
【図９】磁気バイアスが付加された場合の鉄損が磁気バ
イアス無しの場合の鉄損と同一となるＢ−Ｈ曲線を示す
特性図である。
イアス無しの場合の鉄損と同一となるＢ−Ｈ曲線を示す
特性図である。
【図１０】コアに印加する直流が重畳された交流を示す
信号波形図である。
信号波形図である。
【図１１】従来の高周波トランスのＢ−Ｈ曲線を示す特
性図である。
性図である。
１…高周波トランス（誘導電磁器）、２…Ｅ型コア部
材、３…ギャップ、４…ＥＥ型コア、５…永久磁石（磁
気バイアス手段）、６…ボビン、７…コイル。
材、３…ギャップ、４…ＥＥ型コア、５…永久磁石（磁
気バイアス手段）、６…ボビン、７…コイル。
Claims (1)
- 【請求項１】 コアにコイルが巻回され、このコイルに
直流が重畳された交流が印加される誘導電磁器におい
て、 上記交流の印加によるコアのＢ−Ｈ曲線がコアの磁化原
点をほぼ中心とし、この原点を取り囲む閉曲線を形成す
るように、上記コアに磁気バイアスを付加する磁気バイ
アス手段を備えていることを特徴とする誘導電磁器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5344433A JPH07176431A (ja) | 1993-12-16 | 1993-12-16 | 誘導電磁器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5344433A JPH07176431A (ja) | 1993-12-16 | 1993-12-16 | 誘導電磁器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07176431A true JPH07176431A (ja) | 1995-07-14 |
Family
ID=18369229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5344433A Pending JPH07176431A (ja) | 1993-12-16 | 1993-12-16 | 誘導電磁器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07176431A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002222714A (ja) * | 2001-01-26 | 2002-08-09 | Nec Tokin Corp | インダクタ |
| JP2010538494A (ja) * | 2007-09-07 | 2010-12-09 | ヴィシェイ デール エレクトロニクス インコーポレイテッド | バイアスギャップインダクタとその製造方法 |
| EP3843112A1 (en) * | 2019-12-23 | 2021-06-30 | TDK Corporation | Coil component |
-
1993
- 1993-12-16 JP JP5344433A patent/JPH07176431A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002222714A (ja) * | 2001-01-26 | 2002-08-09 | Nec Tokin Corp | インダクタ |
| JP2010538494A (ja) * | 2007-09-07 | 2010-12-09 | ヴィシェイ デール エレクトロニクス インコーポレイテッド | バイアスギャップインダクタとその製造方法 |
| JP2012238892A (ja) * | 2007-09-07 | 2012-12-06 | Vishay Dale Electronics Inc | バイアスギャップインダクタとその製造方法 |
| EP3843112A1 (en) * | 2019-12-23 | 2021-06-30 | TDK Corporation | Coil component |
| US11615909B2 (en) | 2019-12-23 | 2023-03-28 | Tdk Corporation | Coil component |
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