JPS6024007A - ポツトコア - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は恒透磁率性が良く、しかも小型で製作の容易な
実用性の高いポットコアに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

第１図は各種機器の電源回路として広く用いられている
リンギング・チョーク・インバータの基本的な回路構成
図である。この回路は周知のように、トランス１に接続
されたトランジスタ２を２　０　ｋＨｚ以上の高周波で
発振させ、そのオン・オフによって前記トランス１を介
して負荷３に対して電力を供給するものである。しかし
てこの１・ランス１の電力伝送効率は、一次巻線および
二次巻線を巻装してなる磁芯、つ捷りコアの磁気特性に
大きく左右され、上記コアに対しては高磁界におけるＢ
−Ｈ特性の直線性に優れ、また磁束留置が飽和しにくい
恒透磁率性を有するごとが要求される。そこで従来よ少
専ら、上記コアの材料として、方向性珪素鋼板やハーマ
ロイ、フェライト等が多く使用されている。

第２図（ａ）　（ｂ）　（ｅ）は、この種の材料を加工
して、例えばフェライト粉末をブロック成型し、これを
焼成して構成されたコアの例を示すもので、０）は所謂
Ｅ、■コアを示している。また同図（ｂ）はボビンに巻
装されたコイルを収納するポットコアで、また同図（、
）はトロイダルコアを示している。然し乍ら、この種フ
ェライトで構成されるコアは機械的に脆く、しかも製作
コストが高かった。更に第２図（、）に示すトロイダル
コアにあっては、巻線作業が著しく、困難であった。

ところで近年、溶融金属を高速冷却して得られる非晶質
合金の機械的性質と磁気的性質、特に軟質磁性材料とし
ての用途が注目されている。

例えば鉄系非晶質合金にあっては、商用電源周波数にお
ける鉄損が通常の珪素鋼板に比して約１／３以下である
こと、また鉄、コバルト、ニッケルのいずれかを含む非
晶質合金にあっては、２０　ｋＨｚ〜１００　ｋＨｚの
高周波領域における鉄損がフェライトと同程度以下であ
る等の優れた性質を有する。そこで、この非晶質合金を
材料として、前述したトランス１やチョークコイルのコ
アを作ることが考えられている。然し乍ら上記非晶質合
金は一般に硬度が高く、しかも靭性に富むと云う機械的
性質を有しておシ、従って積層した非晶質合金薄板を型
抜き加工してコアを製作することが甚だ困難である。ま
た非晶質合金を粉末化し、これをフェライトの如く成形
して焼成すると上記非晶質合金が結晶化すると云う不具
合がある。

そこで、非晶質合金を用いる場合には、その薄板を一定
型状の型枠に巻回し、その巻回体に樹脂を含浸させて固
定したのち、巻巌作業金谷易化するべく所定形状に切断
して、Ｕ型やＥ型等の所謂カットコアとすることが試み
られている。ところが、このようにして巻回構造のコア
を所定の形状に切断すると、その切断時に大きな歪が発
生し、コア形状の変形、巻回構造の薄板端部の剥離脱落
等の不具合が生じ、またその切断加工後に歪取シの熱処
理作業が必要となる等の問題があった。

そこで本発明者らは、第３図０）〜（、）に示すように
、非晶質合金薄板を所定形状に巻回してなる中心コア体
５、筒状の外側コア体６、円盤状のコア体７，８を各別
に形成し、これを第３図（、）に断面構造を示すように
組合せてポットコアとすることを考えた。尚、図中９は
中心コア体５に巻回される巻線（コイル）であル、コア
体２．６の間に形成されるギャップＧは、広い動作範囲
において略々一定の透磁率を与える為−のものである。

このようなコア構造とすれば、前述した薄板−巻回構造
体の切断加工が不要となシ、その利点は大きい。然し、
その反面台コア体５，６゜７．８間の接続箇所が多く、
磁気特性の均質なコアを量産性良く製造するには問題が
あった。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、恒透磁率性が良く、シかも小型
で製作の容易な巻回構造の実用性の高いポットコアを提
供することにある。

〔発明の概要〕

本発明に係るポットコアは、柔軟性を有する帯状磁性薄
板、例えば非晶質合金薄板をその一端側よ多巻回した巻
回構造を有するものであって、特に所定幅の帯状の磁性
薄板の一端側所定長さの巻始め領域を除く領域に、予め
その巻回によって巻線用の空間部を形成する切欠き部を
設けておき、これによって前記磁性薄板を一端側よ多巻
回したとき、中心コア部と巻線用空間　一部とを一体的
に形成したポットコア形状を為すようにしたものである
。

〔発明の効果〕

かくして本発明によれば、柔軟性を有する磁−性薄板に
予め、巻線用の空間部を為す切欠き部を設けておき、こ
の磁性薄板を一端側よシ巻回して中心コア部、巻線用空
間部を一体的に形成した巻回構造のポットコアを構成す
るノテ、従来のように磁性薄板の巻回構造体に対して切
断加工を施す必要がない。故に１歪の問題が生じること
がない。また本発明者が先に考えたように複数の磁性薄
板巻回構造体を組合せる必要がなく、中心コア部と一体
的に巻線用空間部を形成することができるので、コアが
形成する磁路、つまシ磁気特性の均質化を図シ得る。し
かもその製造が非常に簡易である等、実用性が非常に高
い。そして、特に非晶質合金の優れた性質を最大限に活
かしたポットコアを実現できる等の絶大なる効果が奏せ
られる。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例につき説明する。

本発明に係るポットコアは、柔軟性を有する帯状の磁性
薄板をその一端側よシ巻回した巻回構造を有するもので
、上記磁性薄板としては、非晶質磁性合金、パーマロイ
、珪素鋼等が用いられる。中でも上記非晶質磁性合金は
、高いインダクタンスを容易に得ることができることか
ら、コア材料として優れていると云える。この非晶質磁
性合金としては、例えばｐ’６−Ｂ、Ｆｅ−８ｉ−Ｂ＋
Ｆｅ−８にＢ−Ｃ、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ＊　Ｆ’ｅ−Ｃｒ−８
ｉ−ＢＩＦｓ−Ｎｂ−８ｉ−ＢＩＦｅ−Ｍｏ−８１−Ｂ
　、　Ｆｅ−Ｎｉ−８ｉ−Ｂ　、　ｃｏ−Ｆｅ−８ｔ−
Ｂ　ｒＦｅ−Ｇｏ−Ｎｉ−８ｔ　−Ｂ　、　Ｃｏ−Ｚｒ
　、　Ｃｏ−Ｎｉ　、　Ｃｏ　−Ｈｆ　。

ＣｏＨｆ−Ｂ　＃　Ｃｏ−Ｎｂ−Ｂ　ｒ　Ｆｅ−Ｚｒ　
、　Ｆｅ−Ｚｒ−Ｅ　ｒＦｅ　−Ｎｂ−Ｂ等の合金が挙
げられ、その目的に応じて適宜選択して、或いは組合せ
て使用される。

また珪素鋼としては２〜８チ５ｉ−Ｆｅ合金がコア材料
として適してお）、更には超急冷洗上用いて製作される
５〜８％Ｓ　１−Ｆｅ合金は、その鉄損が小さく、イン
ダクタンスを犬きくとれることからコア材料として好ま
しい。

しかして今、原子百分率比でＦｅ８２””５Ｂ１３Ｃ２
からなる組成め非晶質磁性合金を単ロール法を用いて製
作した所定幅の帯状磁性薄板がコア材料として用いられ
る。この帯状磁性薄板１１に、予め第４図、第５図、第
６図にそれぞれ示すように、巻始め側の一端部、所定長
さの巻始め領域１１ｍを除く領域にその巻回時に巻線用
空間部を形成する切欠き部１２を設ける。第４図に示す
帯状磁性薄板１ノに設けられた切欠き部１２は、上記磁
性薄板１１の他端側から、その薄板１１の片方の辺部を
所定幅だけ残して設けられている。このような切欠き部
１２を有する磁性薄板１１を、その一端側よシス中矢印
方向に巻回することによって、中心コア部１３と、その
一端部に円盤状コア部１４を一体的に、形成し、上記コ
ア部１３．１４によって片側断面り字状となる巻線用空
間部が前記切欠き部１２によシ形成されている。

また第５図に示すものは切欠き部１２を磁性薄板１１の
他端側よシ、その薄板１１の両辺部を所定幅ずつ残して
形成したものである。そして特に、上記残された辺部の
一方の長さが、他方に比して短くなるように切欠き形状
が制御されている。この辺部の長さの異なシは、後述す
るギャップＧの寸法に関連して定められる。しかして、
このような切欠き部１２を設けてなる磁性薄板１１は、
その一端部よシス中矢印方向に巻回され、中心コア部１
３の両端に、径の異なる円盤状のコア部１４．１５ｆ一
体的に形成したコア形状となる。そして、この巻回構造
のコア体は、片側断面コの字状のコア形状を為し、これ
によって巻線用空間部を前記切欠き部１２によって形成
したものと彦っている。

更に第６図に示すものは、磁性薄板１１の両端部を除く
中間部に、片側辺よシ所定深さの切欠き部１２を設けた
ものである。そして、この磁性薄板１ノをその一端側よ
シ巻回し、中心コア部１３の一端に円盤状のコア部１４
を一体的に形成し、更にこＣコツ部１４に一体的に前記
中心コア部１３と同軸配置される筒状のコア部１６を一
体的に形成したものとなっている。しかして、これらの
コア部１３，１４．１６によシ形成される片側断面Ｕ字
状のコアによシ囲まれる空間部が前記切欠き部１２によ
シ形成された巻線用空間部となっている。

これらの第４図乃至第６図に示すように、帯状磁性薄板
１１の中心コア部１３を為す一端側、所定長さの領域１
１ａを除く領域に、巻回構造の展開体における所定の切
欠き部１２を設けておくことによって、前記磁性薄板１
１をその一端側より巻回することで、先ず領域１１ａの
巻回体によシ中心コア部１３を形成し、これに続いて前
記切欠き部１２から残された部位にて円盤状のコア部１
４．１５、更には筒状のコア部１６を一体的に形成して
いくことができる。そして、前記切欠き部１２の形状に
よシ、前記中心コア部１３と、円盤状あるいは筒状のコ
ア部１４．１５．１６とによって形成される空間部を巻
線用の空間部とすることが可能となる。

かくして上記の如く、所定形状の切欠き部１２を有する
磁性薄板１ノを・その一端側よシ巻回してなるコア体の
形状は、第７図（−）　（ｂ）　（ｃ）にそれぞれ示す
ように上記切欠き部１２の形状に応じて中心コア部１３
を軸とする片側断面形状り字形、コの字形、あるいはＵ
字形のものとなシ、コア部１３．１．４，１５．１６に
よって囲まれる空間部つま如切欠き部１２によって形成
される空間部を巻線用全間部としたものになる。しかし
て、この磁性薄板１１とは別に巻回形成された円盤状、
または筒状のコア部と一体的に組合せることによって、
第７図（、）　（ｂ）　（ｃ）にそれぞれ示されるよう
なポットコアを、ここに簡易に実現することが可能とな
る。しかも、このようにして製作されるポットコアは、
第３図に示したものに比して、各コア部の接続部が少な
く、その接続部における鉄損、磁気特性劣化の要因が非
常に少ない。故に１均質な磁気特性を有するポットコア
を量産するに、非常に適していると云える。また、中心
コア部１３と一体的に円盤状のコア部１４等を形成し、
必要な巻線用空間部を形成するので、その小型化を図る
上においても非常に有利である。そして、従来のように
、磁性合金薄板１１の巻回構造体を切断加工する必要が
ないので、歪の問題を招くことがなく、またその製造が
非常に簡単である等の絶大なる効果が奏せられる。

また恒速磁率性に関しては、前述したコア部間のギャッ
プＧｆｆ−調整するだけで、その特性を任意に変えるこ
とができ、このポットコアを用いて構成されるトランス
やチョークの動作仕様に応じた性能を簡易に得ることが
できる。以上のことから、非晶質合金をコア材料として
用いて、その特性を最大限に発揮させることも容易でち
シ、その実用性が極めて高い。

第８図および第９図はこのようにして製作されたポット
コアの直流磁化特性と直流重畳特性を示すものである。

即ち、これらの各図に示される特性曲線ａは、内径２　
ｔｔｍ　＋外径４謹、長さ１２調の中心コア部１３に、
外径８叫１幅１．５簡のコア部１４．外径７　ＷＩｎｈ
幅１．５謔のコア部１５を設け、更に内径８剛、・外径
１０　ｍｍ　＋長さ１２ｍｍの筒状コア部１６を設けて
ギャップＧを０．５館ｎとしたポットコアに０．１　ｔ
ｅａφの銅線を１００ターン、２０タ一ン巻装してパル
ストランスを作製し、その動作特性を調べたものである
。また各図における特性曲線すはギャップＧを０２５膿
として同様に製作したパルストランスの動作特性を調べ
たものである。これらの特性に示されるように１本構造
のコアは、広い範囲において優れた恒速磁率性を有して
いることが判る。

そして、前記ギャップＧを変えることで任意のインダク
タンスが得られ、且つ広範囲に亘って一定の透磁率が得
られることが示される。従って、本構造のＩヮトコアは
、非常に優れた磁気特性を有すると云える〇 尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。実施例ではコア材料として非晶質磁性合金について示
したが、・ｆ−マロイや珪累鋼を用いても同様に実施で
きる。また磁性薄板１ノの長さ、厚み等は仕様に応じて
定めればよいもので、切欠き部１２の形状も上記厚み等
を考慮して定めればよい。また本構造のポットコアは、
パルストランスのみならず、チロ−クコイル等にも適用
可能なことは云うまでもない。

要するに本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変
形して笑施することかできる。

【図面の簡単な説明】 第１図はリンギング・チ冒−り・インバータの基本回路
構成図、第２図（、）　（ｂ）　（、）は従来のコア構
造（形状）を示す図、第３図（ａ）〜（、）は本発明者
らが先に考えたコア構造を示す図、第４図乃至第６図は
それぞれ本発明の実施例に係るコア構造を示す図、第７
図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）は同実施例におけるコアの断
面構造を示す図、第８図は本発明に係るコアの直流磁化
特性を示す図、第９図は本発明に係るコアの直流重畳特
性を示す図である。 １１・・・磁性薄板、１２・・・切欠き部、１３・・・
中心コア部、１４．１５・・・円盤状コア部、１６・・
・筒状コア部、Ｇ・・・ギャップ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （］、）　柔軟性を有する帯状磁性薄板をその一端側よ
   り巻回した巻回構造を有し、上記帯状磁性ゐ板は、所定
   幅の帯状体の前記一端側の所定の長さの巻始め領域を除
   く領域に、その巻回によって巻線用の空間部を形成する
   切欠き部を予め設けた形状を有してなることを特徴とす
   るポットコア。 （２）柔軟性を有する帯状磁性薄板は、非品質合金から
   なるものである特許請求の範囲第１項記載のｙＪｅッ１
   ・コア。 （３）　所定幅の帯状体の一端側所定長さの巻始め領域
   は、中心部コア体を巻回形成するものである特．請求の
   範囲第１項記載のポットコア。 （４）　巻線用の空間部を形成する切欠き部は、１−Ｉ
   ［定幅の帯状体の他端側よシ、上記帯状体の側辺を残し
   て長手方向に切込み形成されたものである特許請求の範
   囲第１項記載のポットコア。 （５）巻線用の空間部を形成する切欠き部は、所定幅の
   帯状体の両端部を除く中間部に一側辺よシ設けられた所
   定深さの切込みからなるものである特許請求の範囲第１
   項記載のポットコア。