JPS59172215A - 周波数特性の優れたトロイダルコア - Google Patents
周波数特性の優れたトロイダルコアInfo
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- JPS59172215A JPS59172215A JP58046719A JP4671983A JPS59172215A JP S59172215 A JPS59172215 A JP S59172215A JP 58046719 A JP58046719 A JP 58046719A JP 4671983 A JP4671983 A JP 4671983A JP S59172215 A JPS59172215 A JP S59172215A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
- H01F17/04—Fixed inductances of the signal type with magnetic core
- H01F17/06—Fixed inductances of the signal type with magnetic core with core substantially closed in itself, e.g. toroid
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）技術分野
本発明は、数百Ｈ２〜数百ＫＨ２の交流において、高い
磁束密度を有し、ヒステリシスロスや渦電流ロスが小さ
い周波数特性の優れたトロイダルトランス用のコアに関
するものである。
磁束密度を有し、ヒステリシスロスや渦電流ロスが小さ
い周波数特性の優れたトロイダルトランス用のコアに関
するものである。
（ロ）技術の背景
トロイダルトランスは、商用周波数でのトランスの他、
高周波数（数ＫＨ２〜数百ＫＨ２）での請求される磁気
特性は、高速で変化する磁界に追従して、高速で磁化脱
磁が可能ないわゆる磁気的に軟質であることが第１であ
る。第２には、磁化のヒステリシスによるエネルギー損
失、即ちヒステリシスロスの小さいことである。これに
は、主として、保磁力Ｈｃが小さいことが必要である。
高周波数（数ＫＨ２〜数百ＫＨ２）での請求される磁気
特性は、高速で変化する磁界に追従して、高速で磁化脱
磁が可能ないわゆる磁気的に軟質であることが第１であ
る。第２には、磁化のヒステリシスによるエネルギー損
失、即ちヒステリシスロスの小さいことである。これに
は、主として、保磁力Ｈｃが小さいことが必要である。
更に第３に、磁場による渦電流損失が小さいことが不可
欠である。 渦電流損失は、 ｗ＝に−１２１・・・・（１） ρ ｆ：周波数 ρ：比抵抗 Ｓ：磁路の断面積 Ｋ：常数 で示される通り、比抵抗に逆比例し、断面積に比例する
から、大きな比抵抗を有した、小断面積のものが適して
いる。このため、比較的周波数の低い商用周波数域での
低効率トランスには鋼板の積層体が、高効率トランスに
は比抵抗のやや大きいケイ素鋼板の積層体が用いられて
いた。又数百Ｈ２以上の高周波域では、もはや積層法で
は充分な特性が得られｉｔい場合が多いため、更に固有
抵抗の大きなフェライトコアや、樹脂モールドされたい
わゆるダストコアが用いられていることが多い。
欠である。 渦電流損失は、 ｗ＝に−１２１・・・・（１） ρ ｆ：周波数 ρ：比抵抗 Ｓ：磁路の断面積 Ｋ：常数 で示される通り、比抵抗に逆比例し、断面積に比例する
から、大きな比抵抗を有した、小断面積のものが適して
いる。このため、比較的周波数の低い商用周波数域での
低効率トランスには鋼板の積層体が、高効率トランスに
は比抵抗のやや大きいケイ素鋼板の積層体が用いられて
いた。又数百Ｈ２以上の高周波域では、もはや積層法で
は充分な特性が得られｉｔい場合が多いため、更に固有
抵抗の大きなフェライトコアや、樹脂モールドされたい
わゆるダストコアが用いられていることが多い。
フェライトコアは固有抵抗が金属とは何桁も違うため、
渦電流の損失が極めて小さいが一方で磁束密度や透磁率
が低いことに問題があり、他方ダストコアも同様の問題
点を有していた。
渦電流の損失が極めて小さいが一方で磁束密度や透磁率
が低いことに問題があり、他方ダストコアも同様の問題
点を有していた。
（ハ）発明の開示
本発明は、このような従来のトロイダルコアとは全く異
なる特性を有する高性能な高周波用トロイダルコアを、
１．磁路における渦電流の回路断面積を小さくすること
、２．磁路中に、透磁率の低いギャップを有さず、全磁
路に渡って断続のないものとすることによって得た。
なる特性を有する高性能な高周波用トロイダルコアを、
１．磁路における渦電流の回路断面積を小さくすること
、２．磁路中に、透磁率の低いギャップを有さず、全磁
路に渡って断続のないものとすることによって得た。
コア材として用いる材質は、軟磁性金属であり、既に軟
磁性材として知られているいかなるものでも利用可能で
ある。しかし本発明のトロイダルコアの構造を実現する
には、断面積が１．０−以下の線材でなければならず、
線材に加工できない材料の場合には現実的には不可能で
ある。線材は、トロイダルコアを製造する場合に第１図
に示すように単に空心コイルボビン１に稠密にトロイダ
ルコア２を巻きとり成形するだけでよいため、極めて量
産性にとみ経済的である。線材の断面積は、理論的に（
１）式から明らかな如く小さい程ロスＷを減少させるこ
とが可能であるが、少くも１−以下でなければ顕著な効
果を期待することができない。
磁性材として知られているいかなるものでも利用可能で
ある。しかし本発明のトロイダルコアの構造を実現する
には、断面積が１．０−以下の線材でなければならず、
線材に加工できない材料の場合には現実的には不可能で
ある。線材は、トロイダルコアを製造する場合に第１図
に示すように単に空心コイルボビン１に稠密にトロイダ
ルコア２を巻きとり成形するだけでよいため、極めて量
産性にとみ経済的である。線材の断面積は、理論的に（
１）式から明らかな如く小さい程ロスＷを減少させるこ
とが可能であるが、少くも１−以下でなければ顕著な効
果を期待することができない。
勿もこれは使用する周波数帯域と許容効率によって更に
大断面積のものも使用が可能である場合が考えられるが
、本発明では高性能のトロイダルコアとして高効率の期
待できる１−以下に限定している。一方小断面積の線材
もあまりに小断面積なものは、製造コストがかさむばか
りか、容積あたりの絶縁膜の比が高く なりかえって効
率を損うことになるため０．０００３−が実用的限界で
ある。絶縁膜は、小断面積の線材が互いに接触すること
により小断面積の効果を損わないようにするために不可
欠のものであり、表面被覆として、一般に用いられるエ
ナメル、ポリウレタン、イミドアミド等任意のものを選
ぶことが可能である。さて、軟磁性合金として知られて
いる金属のうち、線材に線引き可能な金属は、鉄、ニッ
ケル、コバルト、パーマロイ、電磁ステンレス等であり
、ケイ素鋼（Ｆｅ −Ｓｉ合金）、センダスト（Ｆｅ−
３ｉ −ＡＩ系合金）、アルパーム（Ｆｅ−ＡＩ系合金
）、アモルファス合金等は、一般の線引加工は不可能で
ある。従って、線引加工容易な金属で且つ軟磁気特性の
優れた材料として、純鉄（ＪＩＳＳＩＪＹ相当）、パー
マロイ（ＪＩＳ ＰＢ 、 ＰＣ及びスーパーアロイ等
（７） Ｆｅ −Ｎｉ系合金）、電磁ステンレス（Ｊ工
５４１ｏ、４３０等低炭素フェライト系、マルテンサイ
ト系の電磁ステンレス、Ｆｅ−Ｃｒ系合金）が選ばれる
。
大断面積のものも使用が可能である場合が考えられるが
、本発明では高性能のトロイダルコアとして高効率の期
待できる１−以下に限定している。一方小断面積の線材
もあまりに小断面積なものは、製造コストがかさむばか
りか、容積あたりの絶縁膜の比が高く なりかえって効
率を損うことになるため０．０００３−が実用的限界で
ある。絶縁膜は、小断面積の線材が互いに接触すること
により小断面積の効果を損わないようにするために不可
欠のものであり、表面被覆として、一般に用いられるエ
ナメル、ポリウレタン、イミドアミド等任意のものを選
ぶことが可能である。さて、軟磁性合金として知られて
いる金属のうち、線材に線引き可能な金属は、鉄、ニッ
ケル、コバルト、パーマロイ、電磁ステンレス等であり
、ケイ素鋼（Ｆｅ −Ｓｉ合金）、センダスト（Ｆｅ−
３ｉ −ＡＩ系合金）、アルパーム（Ｆｅ−ＡＩ系合金
）、アモルファス合金等は、一般の線引加工は不可能で
ある。従って、線引加工容易な金属で且つ軟磁気特性の
優れた材料として、純鉄（ＪＩＳＳＩＪＹ相当）、パー
マロイ（ＪＩＳ ＰＢ 、 ＰＣ及びスーパーアロイ等
（７） Ｆｅ −Ｎｉ系合金）、電磁ステンレス（Ｊ工
５４１ｏ、４３０等低炭素フェライト系、マルテンサイ
ト系の電磁ステンレス、Ｆｅ−Ｃｒ系合金）が選ばれる
。
一方線用加工が困斧な硬性脆性金属群に対して本発明は
、超急冷凝固法によるこれら金属の線材が有用であるこ
とも見い出した。超急冷凝固法は、溶湯を１０４°Ｋ
／ ｓｅｃ以」−の超高速度で冷却することによって、
合金の組成的過冷却による偏析を防止し、凝固の際の核
成長を抑制することによって結晶粒を超微細化したり、
あるいは特定の組成において非晶質即ちアモルファス合
金を得るものである。超急冷凝固法は、単に金属組織学
的に優れたものが得られるだけでなく、鋳造圧延等の工
程を経ることなく溶湯から直接、箔、線、粉末が得られ
るところに工業的価値が存在する。本発明では、超急冷
凝固法によるこれら合金の線材が、高周波用トロイダル
コアとして特に適していることを見い出した。超急冷合
金線材自身は既に公知であ咲タイヤコードや磁歪材料、
ストレンゲージ等の用途にも使用することが知られてい
る。しかし乍ら優れた軟磁性を発揮する本線材の用途開
発は遅れており、本発明によってはじめて効果的な利用
法が見い出された。
、超急冷凝固法によるこれら金属の線材が有用であるこ
とも見い出した。超急冷凝固法は、溶湯を１０４°Ｋ
／ ｓｅｃ以」−の超高速度で冷却することによって、
合金の組成的過冷却による偏析を防止し、凝固の際の核
成長を抑制することによって結晶粒を超微細化したり、
あるいは特定の組成において非晶質即ちアモルファス合
金を得るものである。超急冷凝固法は、単に金属組織学
的に優れたものが得られるだけでなく、鋳造圧延等の工
程を経ることなく溶湯から直接、箔、線、粉末が得られ
るところに工業的価値が存在する。本発明では、超急冷
凝固法によるこれら合金の線材が、高周波用トロイダル
コアとして特に適していることを見い出した。超急冷合
金線材自身は既に公知であ咲タイヤコードや磁歪材料、
ストレンゲージ等の用途にも使用することが知られてい
る。しかし乍ら優れた軟磁性を発揮する本線材の用途開
発は遅れており、本発明によってはじめて効果的な利用
法が見い出された。
に）発明を実施するための最良の形態
実施例１゜
純鉄（ＳｔＪ’に’−ＢＯ） 、ＰＢパーマロイ、５Ｕ
Ｓ４１０Ｌを各々棒材から線引加工を施し、断面積が約
０．０３ ｍＴＩの焼鈍線材を得た。得られた線材に極
薄のエナメルコーティングを施し、絶縁処理を行った。
Ｓ４１０Ｌを各々棒材から線引加工を施し、断面積が約
０．０３ ｍＴＩの焼鈍線材を得た。得られた線材に極
薄のエナメルコーティングを施し、絶縁処理を行った。
これらの線材を外径４０ｍｍ内径２７問厚み５朋の空心
コイル状に稠密に巻きとり、固定した。得られたトロイ
ダルコアに一次側、２次側のコイルを巻き、トロイダル
トランスとした。ｌＫＨ２でのヒステリシス曲線を、正
弦波励磁電流によって得たとこへ第１表の結果な得１コ
。第１表より明らかな如（、本発明のトロイダルコアは
極めて優れた高周波特性を有している。
コイル状に稠密に巻きとり、固定した。得られたトロイ
ダルコアに一次側、２次側のコイルを巻き、トロイダル
トランスとした。ｌＫＨ２でのヒステリシス曲線を、正
弦波励磁電流によって得たとこへ第１表の結果な得１コ
。第１表より明らかな如（、本発明のトロイダルコアは
極めて優れた高周波特性を有している。
オド表
実施例２゜
Ｆｅ −６５％Ｓｉ合金、センダスト合金、アモルファ
ス合金（Ｆｅ８１ Ｂ＋３．５３ｉ３ｓ Ｃ２）の超急
冷凝固線材、断面積（０，０３〜０．０５ ｍＪ ）を
実施例１と同様にエナメルによる絶縁処理を施した。線
材を外径１００１ｆｆ内径９５朋厚み２．５解の空心コ
イル状に稠密に巻きとり、固定した。得られたトロイダ
ルコアに一次例、２次例のコイルを巻きトロイダルトラ
ンスとした。１０ＫＨ２でのヒステリシス曲線を、正弦
波励磁電流によって得たところ、第２表の結果を得た。
ス合金（Ｆｅ８１ Ｂ＋３．５３ｉ３ｓ Ｃ２）の超急
冷凝固線材、断面積（０，０３〜０．０５ ｍＪ ）を
実施例１と同様にエナメルによる絶縁処理を施した。線
材を外径１００１ｆｆ内径９５朋厚み２．５解の空心コ
イル状に稠密に巻きとり、固定した。得られたトロイダ
ルコアに一次例、２次例のコイルを巻きトロイダルトラ
ンスとした。１０ＫＨ２でのヒステリシス曲線を、正弦
波励磁電流によって得たところ、第２表の結果を得た。
又本発明によるいづれのコアも発熱が従来のコア材と変
ることなかった。
ることなかった。
茅２表
（ホ）産業」―の利用可能性
本発明は、トロイダルコアを利用するすべてのトランス
、変圧器に応用することになり、従来より小型で、消費
電力の少いトロイダルトランスを得ることができるため
、利用価値は高い。又製ある。
、変圧器に応用することになり、従来より小型で、消費
電力の少いトロイダルトランスを得ることができるため
、利用価値は高い。又製ある。
第１図にトロイダルコアの断面図を示す。図中１はコイ
ルボビン、２はトロイダルコアである。 代理人 弁理士 上 代 哲 司 ７１′１図
ルボビン、２はトロイダルコアである。 代理人 弁理士 上 代 哲 司 ７１′１図
Claims (3)
- （１）表面に絶縁膜を有する、断面積が１．０−以下の
軟磁性金属線を空心コイル状に稠密に巻きとり成形した
構造を特徴とする周波数特性の優れたトロイダルコア - （２）軟磁性金属線が、純鉄、パーマロイ、電磁ステン
レスの内から選ばれた射線引加工性金属線であることを
特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の周波数特性
の優れたトロイダルコア。 - （３）軟磁性金属線が、Ｆｅ−５ｉ合金、センダスト合
金、アモルファス合金の内から選ばれた離線引加工性金
属の超急冷凝固金属線であることを特徴とする特許請求
の範囲第（１）項記載の周波数特性の優れたトロイダル
コア。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58046719A JPS59172215A (ja) | 1983-03-18 | 1983-03-18 | 周波数特性の優れたトロイダルコア |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58046719A JPS59172215A (ja) | 1983-03-18 | 1983-03-18 | 周波数特性の優れたトロイダルコア |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59172215A true JPS59172215A (ja) | 1984-09-28 |
Family
ID=12755145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58046719A Pending JPS59172215A (ja) | 1983-03-18 | 1983-03-18 | 周波数特性の優れたトロイダルコア |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59172215A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61215974A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-25 | Kawatetsu Techno Res Kk | 磁気センサ用磁心 |
| JPH0296305A (ja) * | 1988-09-29 | 1990-04-09 | Sony Corp | 磁気コア |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS3614311Y1 (ja) * | 1959-03-27 | 1961-06-02 | ||
| JPS596504A (ja) * | 1982-07-05 | 1984-01-13 | Hitachi Metals Ltd | 高周波用巻磁心 |
-
1983
- 1983-03-18 JP JP58046719A patent/JPS59172215A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS3614311Y1 (ja) * | 1959-03-27 | 1961-06-02 | ||
| JPS596504A (ja) * | 1982-07-05 | 1984-01-13 | Hitachi Metals Ltd | 高周波用巻磁心 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61215974A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-25 | Kawatetsu Techno Res Kk | 磁気センサ用磁心 |
| JPH0296305A (ja) * | 1988-09-29 | 1990-04-09 | Sony Corp | 磁気コア |
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