JPS618908A - 高周波用鉄心 - 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】 （発明の背景と目的） 本発明は電力用或いは通信用として広範に適用される高
周波用鉄心に関する。

従来の高周波用鉄心として、例えば、薄板化された鉄板
を重ねた積層鉄心（以下、本萌細書では薄板積層鉄心或
いは単に薄板鉄心と呼称する。）或いは、強磁性体の粉
末を適当な・々インダで固形化したダストコアが知られ
ている。

しかし、薄板鉄心は面方向に磁束を通して渦電流損を少
なくしているものの、高周波域では若干の磁束が表面を
貫通するようになシ、この貫通磁束により渦電流損が極
端に太きくなるため、使用周波数域に制限があって余シ
高い周波数洗用いることはできない。

一方、ダストコアは微細な磁粉が・々インダで絶縁され
ているため渦電流損が非常に少なく高周波用に適してい
る。

しかし、ダストコアは微細磁性粉末を非磁性の・ζイン
ダで固形化しているため磁心そのものの占積率が余シ高
くならず、一般の薄板積層鉄心の飽和磁束密度が１５〜
２０　ＫＧａｕｓｓ　であるのに対し、ダストコアでは
等測的・な飽和磁束密度が３〜５ＫＧａｕｓｓである。

これは、高周波用としてヒステリシス損の少ない材料を
用いるため、材料そのものの飽和磁束密度が少ないとい
うことの外に、有効な鉄心としての占積率が少ないこと
にも起因している。　′ このように、従来技術による薄板鉄心は貫通磁２束によ
る渦電流損によシ、また、ダストコアは占積率から飽和
磁束密度が少ないということにより高周波用鉄心として
好適に適応しないという欠点を有していた。

本発明の目的は、上述した従来技術に於ける欠点を解消
し、薄・板積層鉄心のように占積率、すなわち飽和磁束
密度が高く、シかもダストコアと同じように渦電流損の
少ない高周波用鉄心を提供することにある。

（発明の概要） すなわち、本発明の要旨は、表面が電気絶縁された強磁
性体からなる複数本の素線を、対応する薄板状積層鉄心
と同一断面積を有する円形状或いは方形状に束ねて細長
い可撓性の鉄心を形成したことにある。このように構成
して、磁束をその線状鉄心の軸方向に通すと、磁束方向
に鉄心が連続しているため、磁気抵抗は低くなる。また
、この線状鉄心の断面形状が正方形になるように素線を
整列配置すると、各素線間を電気絶縁してもダストコア
に比べ占積率が良くなる。また、ダストコアと同材質、
ダストコアの粒径と同じ太さの素線ぜ を用いて線状鉄心を形成すれば、その線状鉄心はダスト
コアと同じ高周波域まで使用することができる。すなわ
ち、高周波用鉄心の上限周波数ｆｃは渦電流損が一つの
目安となシ、この上限周波数ｆｃの目安は次式（１）に
よって表わされる。

ここで、 σ：線状鉄心の素線の導電率（ヒ／の）μＳ：線状鉄心
の素線の比透磁率 ａ：線状鉄心の素線の半径（、） である。

従って、上記（１）式から明らかな通シ、素線の材質及
び太さを適宜設定することによシ、ダストコアと同じ高
周波域まで使用することができる。

なお、各素線は機械的に強固に接着され、しかも適当な
電気抵抗を有する材料で形成されている。

また素線断面形状は円形状、正方形の外に、長方形、菱
形成いはその他の任意形状に設けることが出来る。　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２（実
施例）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　グ
以下、図面を用いて本発明の一実施例を詳述する。

第１ａ図は、本発明の鉄心を用いたりアクドルの概略構
成図、第１ｂ図は、第１ａ図のＡ−Ａ’線に於ける断面
図である。

本発明に使用されるリアクトルは単純にコイル１個を持
ち、また、その巻線の銅損或いは温度変化等が余シ問題
にならない短時間定格のものとする。

第１図に於いて、本発明の高周波用鉄心１０は、同一形
状に設けた２つの鉄心１が夫々対向して配置され、互い
の両端面を接合することにより略環状に設けられている
。すなわち、前記２つの鉄心１は電気絶縁体（図示せず
）によシ被覆された強磁性体からなる複数本の素線２が
束ねられ、かつその軸方向に曲げられた略Ｕ字状に設け
られている。また、前記２つの鉄心１はその断面形状が
正方形になるように素線２が束ねられており、一方の鉄
心１には両側を巻枠３に支持された巻線４が巻装されて
いる。

今、本発明による高周波用鉄心ｌＯの作用を説明するた
めに、例えば２価金属酸化物を用いた汎用のフェライト
コアと比較すると、このフェライトコアの断面積Ａｉを
２．４７ｃｒｎ２　とし、使用可能周波数ｆを１００Ｋ
Ｈ２と設定したところ、使用磁束密度Ｂ　ＦｉＯ−３７
ｗ”／？ＦＺ２程度であった。捷だ、このリアクトルの
使用周波数ｆ：１００ＫＨｚにおけるリアクタンスＸは
１巻当り３．６１０である。そこで、１巻き当シの逆起
電力ｅ１は、 ｅ（＝　４．４４　・ｆ　−Ｂ−Ａｉ　　（Ｖ）　　　
　　　（２）上記（２）式により求められ、ｆ＝１０５
（Ｈｚ）、Ｂ＝０．３７（Ｗｂ／ｍ２）、Ａｔ　＝　２
．４７　Ｘ　１０−’　（ｍ２）を夫々代入して、ｅｒ
＝　４０．６　（Ｖ） が得られる。ここでリアクトルを流れる電流Ｉｔは、リ
アクタンスＸが３．６１０であるから、Ｉｆ　＝ｅ１／
Ｘ＝１１．２　（Ａ）　　　　　　　　　（３）となり
、このリアクトルの電力容量ＰＩはＰｌ＝　ｅｌ　・ｌ
１＝４５５　　（ＶＡ）　　　　　（４）が得られる。

次に、本発明の高周波用鉄心１ｏを用いたりアクドルに
ついて同様の考察をすると、素線２の太さ、すなわち半
径ａは先の（１）式により求められる。

ここで鉄心材料として鉄アルミ゛合金系材料を用いたと
すると、導電率σ＝　１０’　（Ｕ／ｃｍ　）、比透磁
率μ５＝５Ｘ１０３となり、また、上限周波数ｆｃをｆ
ｃ−１０’　（Ｈｚ）として、上記（５）式に夫々を代
入すると素線２の半径は０．０５ｍ、直径で０．１　ｍ
ｍにする必要がある。また、この材料の飽和磁束密度は
１　、　ｓ　Ｗｂ／□２程度であシ、鉄心の断面積が前
述のフェライトコアと同じで、その断面形状を正方形に
し、更に厚さ３μｍの電気絶縁用被覆を施したとすると
、線状鉄心１０の有効占積率は９４％となる。

そこで、鉄心１０の使用磁束密度を１．５Ｖｉｂ／□２
とすると、この鉄心１０の有効磁束密度Ｂ′は１．４１
ｗリー２となる。ここで、リアクタンスＸが先と同じ３
．６１Ωとすると、逆起電力ｅ２は、先の（２）式と即 同様にして、 Ｃ２＝４．４４・ｆ−Ｂ’・Ａｉ　　　（Ｖ）　　　　
（２’）上記（２′）式が得られる。ここで、ｆ　＝　
１０’　（Ｈｚ）、Ｂ′−１，４１（Ｗｂ／ｒｎ２）、
及び断面積を同じにしているのでＡｉ＝２．４７Ｘ１０
−’　（ｍ２）として夫々を代入すると、 ｅｚ　＝１５４　　（Ｖ） が得られる。また、リアクトルを流れる電流工２は、（
３）式と同様に、 Ｉ２　＝　ｅＶｚ　＝　４２．７　　（Ａ）　、　　　
　　　　（３’）となり、このリアクトルの電力容量Ｐ
２はＰ２　”　Ｃ２・ｌ２＝６５７６　　（ＶＡ）　　
　　　　（４’）となる。この値は先に述べた従来のフ
ェライトコアの容量に比べ、 となって、リアクトルの電力容量は同一断面積で１４．
５倍になる。一方、上述の効果を得るための高周波用鉄
心１０の素線２の本数ｎは、次式（６）により求められ
る。

ｙ ここで、 Ｃ１：電気絶縁被覆を含む素線の断面積　（（７）２）
であシ、従って上記（６）式よシ が得られる。

なお、素線２の太さは渦電流損とのがねあいから、使用
周波数によって異なるのが望ましい。また、鉄心１０の
材質、ノζインダの材質、鉄心形状も従来公知の各種鉄
心と同じように構成することができ、さらにノ々インダ
を用いないで鉄心に可撓性を持たせることもできる。

（発明の効果） 以上記載した通り、本発明は、強磁性体からなる素線を
複数本束ねて用いることにょシ、従来の鉄心と同一寸法
で、比透磁率或いは飽和磁束密度の高い高周波用鉄心が
構成できるものである。また、線材を用いているために
、その材料の選択範囲が広く、シかも使用周波数によっ
て線材の太さを選択することが出来る。

更に、複数本の線材が束ねられて構成されるため可撓性
を有して任意な磁路を設けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は、本発明の一実施例によるリアクトルの概略
構成図、第１ｂ図は第１ａ図のＡ−Ａ’線に於ける断面
図である。 図中符号 １・・・鉄心、２・・・素線、３・・・巻枠、４・・・
巻線、１０・・・略環状に設けられた高周波用鉄心第　
１目 第　１ｂ　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 渦電流損が少なくも使用周波数領域で無視できる太さを
   有しかつ表面が電気絶縁された強磁性体からなる素線を
   複数本束ねて磁路を形成したことを特徴とする高周波用
   鉄心。