TW543048B - Magnetic core, coil component using the same and power supply circuit - Google Patents

Description

543048 五、發明説明（1 ) [技術領域] 本發明爲有關一種多用於電子機器的磁心、使用其 的線圈零件及電源線路，尤指有關有助於使用在切換式 電源的磁心或扼流圏及變壓器的小型化、低損失化、進 而可使電路的簡化、高效率化、省資源化的技術。 [先前技術] 自先前欲使電源之小型化和高效率化，進行有謀求 切換式電源化，但一般在使用變壓器的絕緣而爲了獲得 大的超過100W的輸出時，多使用單端正向型的DC-DC 轉換器電路或全電橋型之DC-DC轉換器電路。 又，在近年來的切換式電源，欲排除起因於商用電 源輸入的電流、電壓之畸變的功率因數之降低，所謂爲 了對應於高次諧波限制，商用電源不作如先前的扼流圏 輸入整流，特意在整流後，將反應器藉由切換式電晶體 接地，在其OFF後，係於ON期間中積蓄在反應器的 磁能獲得放出於輸出電容器的形態後，輸出至主要功能 的DC-DC轉換器，所謂採取有源濾波器的構成。 然而，上述的先前之技術，在工業上有如次之重大 缺點。 亦即，在先前技術，欲使用某程度的大輸出DCNDC 轉換器時，爲了避免變壓器的大型化必須採用單端正向 型轉換器的構成，其結果，爲了獲得在主電晶體的ON 期間、OFF期間之電力傳輸圓滑化，也需要作爲平滑用 之扼流圈，不僅使電路複雜化，同時變成阻礙經濟性。 543048 五、發明説明（2 ) 欲獲得更高輸出時，由於採取全電橋型構成，由將 變壓器的B-H特性之第1象限與第3象限作爲對象來 擴大活用，雖可以提高變壓器的利用率來獲得高輸出， 但變成要有4個主電晶體，且導通的電晶體也同等地爲 兩個，在經濟面上、損失面上都帶來工業的不利益更增 大的重大缺點。 又，依先前技術的有源濾波器電路，亦有反應器的 尺寸變成與連接在後段的DC-DC轉換器之輸出變壓器 大致同等之尺寸，且由其繞線的銅耗使電源全體的效率 降低之缺點。 [發明之槪要] 本發明的目的，在於提供一種磁心，其使用於切換 式電源等的磁心或扼流圏、及變壓器之小型化、低損失 化、進而電路之簡化、小型化、高效率化、省資源化， 且經濟上優異者。 又’本發明的另一目的，在於提供一種使用該磁心 的線圏零件者。 再者，本發明的再另一目的，在於提供一種使用該 線圈零件的電源電路者。 依本發明的一狀態，可獲得在開磁路的磁心，其特 徵爲該開磁路形成磁路具軟磁特性之磁性體，至少在一 側之磁路端配置永久磁鐵。 依本發明的另一狀態可獲得一種使用開磁路的磁心 之線圏零件，其特徵爲在於該開磁路形成磁路具軟磁特 -4- 543048 五、發明説明（3 ) 性之磁性體，至少在一側之磁路端配置永久磁鐵的該磁 ，至少施予一以上且1匝以上之繞線。 再者，依本發明的再一狀態於包含線圏零件的電源 電路，其特徵爲獲得一種電源電路，該線圈零件係於開 磁路形成磁路具軟磁特性之磁性體，至少在一側之磁路 端配置永久磁鐵之磁心，施予至少一以上且一匝以上之 繞線者一而施予該線圈零件的該繞線施加輸入電壓所流 動的激磁電流產生，施加於上述軟磁特性的磁性體的磁 場之極性，及由上述永久磁鐵施加於該軟磁特性的磁性 體的磁場之極性，構成爲互相成反極性者。 [本發明的較佳實施例] 在說明本發明實施例之前，爲了容易理解本發明， 參照第1A圖、第1B圖、第1C圖、第2圖、第3圖及 第4圖說明先前技術。 從先前，爲了策劃電源小型化和高效率化，一直在 謀求切換式電源化，但，一般使用變壓器的絕緣型，欲 獲得超過100W很多的輸出時，大都使用如第2圖所示 的單端正向型之DC-DC轉換器電路或如第3A圖所示 的全電橋型之DC-DC轉換器電路。 又，在近年來的切換式電源，爲了排除對商用電源 輸入的電流、電壓之畸變所引起的功率因數之降低，所 謂，用以對應於高次諧波限制，如第1A圖所示，並不 將商用電源以先前的扼流圏輸入整流，特意於整流後反 應器L4藉由切換式電晶體Q1接地，其OFF後，係在 543048 五、發明説明（4 ) ON期間中獲得將積蓄在反應器L4的磁能放射到輸出 電容器C1的形態後，輸出於主要功能的DC-DC轉換 器，所謂採取有源濾波器的構成。 尙，控制電路Cont.4，係流於反應器L4的電流波形 之峰値，藉由商用電源D1而成爲全波整流波形電壓相 似之値，用來調整ON及OFF之時間比率獲得功率因 數大致爲1的電源特性。 然而，如上述於在先前的技術，在工業上有如下的 重大缺點。 亦即，在先前技術，採用某程度大輸出的DC-DC轉 換器之際，爲了避免變壓器的大型化，必須採用如第2 圖所示單端正向型轉換器之構成，其結果，焉了獲得在 主電晶體的ON期間、OFF期間之電力傳輸的圓滑化， 也需要平滑之扼流圈L5，形成不僅使電路複雜化，同 ——'' · - . 時亦阻礙到經濟性的結果。 再者，欲獲得更高輸出時，由於採取如第3A圖所示 的全電橋型構成，故以如第3B圖，將變壓器的B-H特 性之第1象限及第3象限爲對象來擴大活用，雖可提高 變壓器的利用率而獲得高輸出者，但主電晶體變成4個 ，且導通的電晶體也與Q61和Q62或Q63和Q64同等 爲兩個，在經濟面上、損失面上亦有更增大工業上不利 的重大缺點。 又，依第1 A圖所示先前技術之有源濾波器電路，反 應器L4的尺寸大致成爲連接在後段的DC-DC轉換器 -6- 543048 五、發明説明（5 ) 之輸出變壓器同等之尺寸，且由其繞線的銅耗使電源整 體的效率降低之缺點。 又，在先前的切換式電源，如第4A圖所示者也同樣 ，爲了排除起因於商用電源VACIN輸入的電流、電壓 之畸變的功率因數之降低，所謂對應於高次諧波限制， 並不將商用電源VACIN以扼流圈輸入整流，特意於整 流後將反應器L5藉由開關元件（以電晶體爲主）Q 1接地 ，在OFF後，係在ON期間獲得放射積蓄在反應器L5 的磁能於放輸出電容器C1之形態後，採取輸出於主要 功能的DC-DC轉換器的所謂有源濾波器的構成。 尙，控制電路Cont.5，係流於反應器L5的電流波形 之峰値，自商用電源VACIN藉由二極體D1成爲全波 整流波形電壓VCE相似之値，用來調整ON及OFF之 時間比率，獲得輸入之功率因數大致爲1的電源特性。 第4B圖所示採用供有源濾波器電路的磁心4 1 A、 41B，及磁心41A、41B的反應器L5，於一對EE型、 或壺形的磁心41 A、41B之繞線部使磁通交鏈的樣式施 予繞線43，且在相對的一對磁心4 1 A、4 1 B的相對面 中，設空間隙45於內腳間。隨著切換式元件Q 1的導 通，從輸入側之二極體D1流入的線圈電流iL在磁心 4 1 A、4 1 B形成磁場。 然而，在先前的技術，工業上有如下的重大缺點。 亦即，依第4A圖所示的先前技術之有源濾波器電路， 反應器L5的尺寸成爲與連接在後段的DC-DC轉換器 543048 五、發明説明（6 ) 之輸出變壓器大致同等之尺寸，且其繞線43的銅耗使 電源整體的效率降低之重大缺點。 又，欲以先前技術構成某程度大輸出的DC-DC轉換 器之際，在構成簡單而經濟上也較理想的單端回掃方式 ，其勵磁電流成爲鋸齒狀波，電流波形的有效値增大致 不能避免變壓器的大型化，故不得不採用如第2圖的單 端正向型轉換器之構成。 其結果，招來使電路構成複雜化而也阻礙到經濟性 之缺點。 又，欲獲得更高的輸出時，採用如第3A圖的全電橋 型轉換器構成，上述正向方式對如第2圖之半波勵磁， 如第3B圖、不僅是B-H特性的第1象限到第3象限爲 止以對稱地擴大活用，用來提高變壓器T6的利用率而 可以對應高輸出，但在此時，開關元件（電晶體爲主）不 僅需要4個，且切換動作也使切換式元件Q6 1和切換 式元件Q62或切換式元件Q63和切換式元件Q64同時 ON、OFF兩個，故不僅是經濟面，在損失面上在工業 上亦帶來不利之重大缺點。 那麼，說明本發明的一發明。 本發明的磁心一種由軟磁特性的磁性體所成之開磁 路，其至少在一側磁路的1端部配置永久磁鐵的鐵心。 在於此磁心，其磁路之至少有一處以上具有空隙，在該 空隙插入有電阻係數爲1 Ω · cm以上，且固有保磁力 爲5 kOe以上的永久磁鐵。該永久磁鐵，係該磁鐵以稀 543048 五、發明説明（7 ) 土類磁鐵粉末和合成樹脂所成的膠合劑所構成之接合磁 鐵爲理想。 此磁心所用的永久磁鐵，以上述稀土類磁鐵粉末的 粒徑在實質上爲150 μιη以下者爲理想。 又，本發明的線圏零件，在此磁心至少施予一以上 、且一匝以上的繞線圈者。 又，本發明的電源電路，係使用上述線圈零件，該 線圈零件由對激磁線圈施加輸入電壓所流的激磁電流產 生，施加於上述磁性體的磁場極性，及由上述永久磁鐵 施加於上述磁性體的磁場極性，具有互爲反極性。 亦即，本發明的電源電路係在於開磁路的磁心，對 形成上述磁路的軟磁特性的磁性體之至少一側之磁路端 配置永久磁鐵的磁心，使交鏈於上述磁路而至少施予1 以上之繞線構成線圈或變壓器等之線圈零件，且對施予 上述線圏零件的激磁線圏由施加有輸入電壓所流的激磁 電流產生，施加於上述軟磁特性的磁性體之磁場極性， 與由上述永久磁鐵施加於上述軟磁特性的磁性體的磁場 極性，構成爲互爲反極性者。 依此構成，無論是半波激磁的線圈、或變壓器，在 具有上述軟磁特性的磁性體，如激磁方向爲Β-Η特性 曲線的第1象限方向乃預先，由上述永久磁鐵偏置於第 3象限方向，故實質的殘留磁通密度Br也移位到第3 象限，可活用的磁通密度幅度ΔΒ也可大幅度的擴大， 可大幅度的減少施予上述磁心的繞線，不僅有助於線圈 -9- 543048 五、發明説明（8 ) 零件的小型化和低損失化，可使上述先前技術的切換式 電源的高輸出化時使煩雜化的電路構成大幅度的簡化。 接著參照以下圖面詳細說明依本發明實施例的磁心 、使用該磁心的線圈零件及電源電路。 (第1實施例） 參照第5圖，第6圖表示構成如本發明第1構成例 的磁心和線圈零件L 1的剖面構造，構成具備有源濾波 器之切換式電源47構成圖。 ’ 亦即，於第6圖，供於本發明有源濾波器電路的磁 心和使用該磁心的線圏零件，在具有Mn-Zri肥粒鐵等 的軟磁特性之一對EE型或壺形的磁心5 1 A、5 1 B之繞 線部，施予使磁通交鏈的繞線5 3，且在上述相對的一 對磁心5 1 A、5 1 B的相對面中之外腳接合部設置空隙， 隨著第5圖所示主電晶體之導通，依從輸入側流入第8 圖所示，線圈電流U，使形成於上述磁心與磁場之方 向成爲反極性，在上述磁心之接合部空隙配置薄膜狀之 永久磁鐵5 5 A、5 5 B者。 使用依本發明的磁心和線圈零件，如第7圖所示， 其磁心與由預先流於繞線的電流所形成磁場方向反方向 的第3象限側，依上述薄膜之永久磁鐵形成預先僅施以 △ Η分量的偏置性能，故，可擴大施加於繞線的電壓、 電流所產生的磁通密度之動作容許幅度△Β値，同時如 第9圖所示對流於繞線的激磁電流之直流重疊電感特性 ’以虛線表示的先前技術之線圏零件特性相較，如彼此 -10- 543048 五、發明説明（9 ) 爲相同感應係數al的磁心時，如箭頭（1 )、以單純地使 電感相同，可使電流重疊値飛躍的延伸，反之如箭頭 (2)縮小空隙來提高上述値時，也可飛躍的提高電感 亦可確保由先前技術的線圏零件之重疊電流容許値。 亦即，將上述本發明第1實施例所示磁心及線圈零 件適用在有源濾波器的L 1，寄託於有源濾波器之升壓 的輸出電力P(W)，係以動作頻率爲f，流於繞線的電流 峰値如第8圖所示爲△ Ip，貝[] P = (1/2)L(A Ip)2 · f ...(1) 所定義，故△ ip，亦即對上述容許激磁線圈的電流重疊 値擴大的平方之效果，可在相同磁心尺寸和頻率下可提 高輸出電力到最大4倍。 又，設磁心的有效體積爲Ve、比例常數爲k，變形 上述式（1)則成爲 P-(k/2)(A B)2 · VE · f ...(2) 故很明顯的可謀求磁心之小型化，且容許高△B設計値 ，由依減少繞線的繞線匝數的減低銅耗效果，顯然可提 供一種小型，高效率的有源濾波器之切換式電源。 (第2實施例） 參照第1 〇 A圖，依本發明第2實施例的磁心、使用 該磁心的線圈零件及電源電路，係適用在單端回掃型 D C - D C轉換器。 第10B圖表示其主要電路動作波形。 輸出變壓器T2，與上述第1實施例所示第6圖的磁 -11- 543048 五、發明説明（1G ) 心同樣之構成，繞線部由輸出線圈1 -2和輸出線圈3-4 所成。 因而，當主電晶體Q 1導通時，如第1 0B圖在激磁線 圈流通鋸齒波狀的電流，同時充電磁能，於Q 1斷路同 時藉由輸出線圈3-4和二極體D2將電力傳輸到輸出側 的動作遵從控制電路Cont.2的指令反複。

因而，在此狀況亦使用依上述本發明的磁心和使用 該磁心的線圈零件T2，故第10A圖所示DC-DC轉換器 的狀況亦輸出電力P〇(W)，依式（1)，P〇 = (l/2)L(AIp)2 • f 及式（2)，Po = (k/2)(AB)2 · Ve · f 來表示，因而， 對第3A圖及第3B圖所示先前技術比較大輸出之DC-DC轉換器，亦採用電路構成複雜的單端正向方式並至 具備了扼流圈，L5不至於阻礙到經濟性和小型化，可 提供爲簡單的構成、小型、高效率。

成爲大容量時亦作爲如第3A圖所示先前技術之全橋 構成，並不會招來電路的更加複雜，可由同樣的變壓器 磁心之利用率，提供一種簡單且低損失小型之DC-DC 轉換器。 (第3實施例） 參照第1 1圖，按照本發明第3實施例的磁心、使用 該磁心的線圈零件及電源電路適用於自激式RCC轉換 器。在輸出變壓器T3，與流於勵磁繞線1 -2的電流形 成的磁場反方向，第6圖所示由薄膜狀之永久磁鐵施以 偏置，故從輸出線圈3-4的輸出與第10B圖同樣以虛線 -12- 543048 五、發明説明（11 ) 所示依先前技術的磁心及線圏零件相較，可大幅度的傳 輸於負載側，可達成小型、大容量、低損失化。 加上，於上述本發明的磁心、使用該磁心的線圈零 件及電源電路，必須以容易且經濟的提與直流重疊特性 之同時具優異的鐵芯損耗特性，且因此上述薄膜狀永久 磁鐵的特性可說是重要者。 亦即，首先爲了穩定動作如固有保磁力在5kOe (3 95A/m)以下時，則，由得以施加於Mn-Zn肥粒鐵體 等軟磁特性的磁性體之直流磁場消失保磁力，故以其以 上之保磁力的永久磁鐵材料，例如SmCo系磁石材料爲 有效，爲了懸案的鐵芯損耗增大防止對策，用以排除渦 流因子，必須將上述磁石材料的粉體與熱塑性樹脂混煉 後，成形爲薄膜狀所得接合磁鐵之形態，但更於其時， 比電阻爲1 Ω · cm以上，且粉末的最大粒徑爲150μιη 以下者。 如以上所說明，依本發明的第1至第3實施例的磁 心，使用該磁心的線圈零件及電源電路，可謀求使用於 切換式電源等的磁心或扼流圈變壓器等的線圈零件之小 型化、大大地低損失化，進而有助於電源電路的簡化、 高效率化、省資源化可以飛躍的寄託，故於工業上有極 大的裨益。 、 其次，具體的說明本發明的另一之發明。 本發明的磁心，爲開磁路的磁心，係於上述開磁路 形成磁路而具軟磁特性之磁性體，至少一側磁路端配置 -13- 543048 五、發明説明（12 ) 永久磁鐵的構成者。 又，本發明的線圈零件，爲使用開磁路的磁心之線 圈零件，係於上述開磁路形成磁路而具軟磁特性之磁性 體，至少一側磁路端配置永久磁鐵的上述磁心，施以至 少一以上且一匝以上繞線之構成者。 再者，又於本發明包含線圈零件之電源電路，該線 圈零件係於開磁路形成磁路而具軟磁特性之磁性體，至 少一側磁路端配置永久磁鐵之磁心，施以至少一以上且 1匝以上的繞線者，對施以上述線圏零件的繞線施加輸 入電壓流通的激磁電流，所產生施加於上述軟磁特性的 磁性體之磁場極性，與由上述永久磁鐵施加於上述軟磁 特性的上述磁性體之磁場極性，互相形成爲反極性之構 成者。 本發明係於開磁路的磁心，在形成磁路的、軟磁特 性的磁性體之至少一側磁路端配置永久磁鐵的磁心，形 成與磁路交鏈地至少施以1以上之繞線圈構成爲線圈零 件，且，對施以線圈零件的繞線，由施加輸入電壓流通 的激磁電流，施加於所產生的軟磁特性之磁性體的磁場 極性，及由上述永久磁鐵施加於磁性體之磁場極性形成 爲互相反極性者。 並依此，無論爲半波激磁的線圈、或變壓器，在具 軟磁特性的磁性體係激磁方向爲B-H特性曲線的第1 象限方向，也預先，由永久磁鐵偏置在第3象限方向， 故實質上其殘留磁通密度Br也移位到第3象限，因而 -14- 543048 五、發明説明（13 ) ，可活用的磁通密度幅度△B也可大幅度的擴大，可大 幅度的減低施以磁心的捲繞，有助於線圈零件的小型化 及低損失化。 而且，依本發明的磁心、使用該磁心的線圈零件’ 係由上述的偏置效果對半波激磁電路，亦不僅是B-H 循環的第1象限，亦可充分寬闊地活用至第3象限’故 -，雖採用構成最簡單的單端回掃方式時，並不使其電流 波形作成上述的在先前技術的鋸狀波，可設計爲梯形波 狀，繞線電流之有效値，可減低至上述構成之煩雜的正 向轉換器或全電橋轉換器完全同等之位準，故，可使切 換式電源的高輸出化以不致於使電路構成煩雜化大幅度 的可簡化。 加上，電源電路，亦即作爲開關元件的接通電流之 延遲用，在新設的極小形之磁心至少施以一以上的繞線 ，對該輸入電壓，在勵磁繞線及開關元件之間分別以串 聯連接磁心繞線之兩端末。同時在開關元件，至少以並 聯連接包含關斷時的並聯共振用電容器之電路，作爲以 並聯連接的電源電路，照樣以簡單的構成實現大幅度的 減低其於開關元件的關斷、接通期間隨時間電流、電壓 之交叉的切換損失。 以下參照圖面詳細說明本發明的磁心及使用其的線 圏零件及電源電路。 (第4實施例） 在第12B圖中，具有Mn-Zn肥粒鐵等的軟磁特性之 -15- 543048 五、發明説明（14 ) 一對EE型，或壺型磁心65 A，65B的繞線部使磁通交 鏈的施以繞線6 9，且在相對的一對磁心6 5 A，6 5 B的 相對面中，在外腳之接合部設有空隙。 在第1 2 A圖所示的有源濾波器電路，L 1是線圈零件 、Q1是切換式元件（以電晶體爲主）、Cont.l是控制電 路、Dl、D2是二極體、C1是電容器、RL、R1是電阻。

供於有源濾波器電路的磁心65A、65B，及使用其的 線圈零件L1，隨著切換式元件（以電晶體爲主）Q1之導 通依從輸入側1流進的線圈電流iL，與形成於磁心 6 5 A、6 5 B的磁場方向成爲反極性地，在磁心6 5 A、 65B之接合部空隙配置有薄膜狀之永久磁鐵67A、67B 。亦即，於開磁路形成磁路具有軟磁特性磁性體之至少 一側之磁路端配置永久磁鐵6 7 A、6 7 B的磁心6 5 A、 65B，至少施以一以上且1匝以上之繞線69。

使用依本發明的磁心65A、65B和線圈零件L1，則 如第12C圖所示，磁心65A、65B，係與依預先流於繞 線的電流形成的磁場方向，反方向之第3象限側，由薄 膜狀之永久磁鐵67A、67B預先形成爲僅施以偏置△ Η 份量的狀態，故依施加於繞線的電壓、電流產生的磁通 密度之動作容許幅度△ Β値，可如圖所示擴大，同時如. 第1 2Ε圖所示，對流通於繞線的激磁電流之直流重疊 電感特性，與以虛線表示的先前技術之線圈零件特性比 較，只要是同樣彼此感應係數AL的磁心65 A、65 Β， 則如第1 2E圖的箭頭（1 )，可單純地使電感爲相同，能 -16- 543048 五、發明説明（15 ) 將電流重疊値飛躍的伸長。反之，如第12E圖所示箭 頭（2)縮小空隙來提高AL値時，也可飛躍的提高電感亦 可確保由先前技術的線圈零件之重疊電流容許値。 亦即，本發明第4實施例所不磁心及線圈零件6 3以 適用在有源濾波器的線圈零件L 1，託付於有源濾波器 之升壓的輸出電力P〇(W)，係以動作頻率爲f ’繞線電 流之峰値爲如第12D圖所示的ip、ir，則依下式所定義，

Po = (l/2)xLx((ip)2-(ir)2)xf …（3) 故對容許於上述的激磁繞線的電流重疊値擴大的平方之 效果，可以相同磁心6 5 A、6 5 B之尺寸及頻率，將輸出 電力提高至最大4倍。 又，設磁心65 A、65 B的有效體積爲Ve、比例常數 爲k、激勵磁通幅度爲ABmax變形上述式（3)成爲 Po = (k/2)x(ABmax)2xVexf故，很明顯的謀求了磁心之 小形化，且容許高的△B設計値，由可減少線圏的繞線 匝數的銅耗減低效果，可提供一種小型，具備高效率的 有源濾波器之切換式電源。 (第5實施例） 參照第1 3 A圖，按照本發明第5實施例的磁心及使 用其的線圈零件（變壓器），及電源電路適用在單端回掃 型DC-DC轉換器71。在第13A圖，T2是變壓器，Q1 是切換式元件（以電晶體爲主），Cont.2是控制電路，D2 是二極體，Cl、C2是電容器，RL是電阻。 變壓器T 2是與第4實施例所示第1 2 B圖之磁心同樣 -17- 543048 五、發明説明（16 ) 的構成，其繞線部由輸出線圏1、2和輸出線圈3、4所 成。因而，激磁線圈的電感是可確保相當高的値，因此 ’當切換式元件Q 1導通時，如第13B圖所示，在激磁 線圈流通梯形波狀的電流，同時充電磁能，與切換式元 件Q 1切斷之同時藉由輸出線圏3、4和二極體D2，仍 然流通梯形狀的輸出電流依控制電路Cont.2之指令反 覆傳輸電力的動作。 因而，在此第13A圖所示的單端回掃型DC-DC轉換 器71的情況，其輸出電力P〇(W)，亦與第4實施例時 同樣、由 P〇 = (l/2)xLx((ip)2-(ir)2)xf、P〇 = (k/2)x (△Bmax)2xVexf所表示，對大輸出的DC-DC轉換器也 不必採用電路構成複雜的先前技術之單端正向方式，或 全橋構成，乃可提高電晶體T2之利用率，且繞線之有 效電流値亦可充分減低的單端回掃型轉換器，以不妨礙 經濟性和小型化下，由簡單的構成提供爲小形高效率者。 (第ό實施例） 參照第1 4 Α圖，按照本發明第6實施例的磁心及使 用其的線圈零件（反應器），及電源電路，適用在第4實 施例所述的有源濾波器電路73。在本例中，大幅地減 低開關元件的損失，其主要波形表示於如第1 4 B圖。 在第14A圖中，L1是反應器，Q1是切換式元件（以 電晶體爲主），Cont.3是控制電路，Dl、D2、D3是二 極體，Cr、C1是電容器，RL、R3 1、R32是電阻，Ld 是可飽和線圈。 -18- 543048 五、發明説明（17 ) 作爲電源用以高輸出化流於開關元件的電流從鋸齒 狀改變爲梯形波狀時，雖然反應器的線圈電流之有效値 減低而損失也減低者，但開關元件本身的交叉電流損失 係以接通爲軸來增大，故，首先，對切換式元件Q1的 接通期間，將作爲延遲用重新設置的極小型磁心稍微施 以繞線圈χ-y，在變壓器的激磁線圈與切換式元件Q1 之間，以串聯連接作爲可飽和線圈Ld。而且，作爲切 換式元件Q1的關斷期間用，係以形成與切換式元件 Q1並聯共振設電容器Cr。 亦即，在切換式元件Q1的接通期間，上述可飽和線 圏Ld以未在非飽和狀態於切換式元件Q 1，流通其激磁 電流，在達到飽和的時期，使激磁電流導通於反應器 L 1，故可使問題的交叉電流損失極爲小。 又，於切換式元件Q1的關斷期間，亦以反應器L1 與可飽和線圈Ld合計的電感，及電容器Cr藉由二極 體D3開始並聯共振，故切換式元件Q 1的電壓係受到 固有振盪頻率l/((Ll+Ld)xC〇1/2所拘束而上升，故同 樣可使交叉電流損失極爲小。 對於二極體D3，係介於上述並聯共振動作之間，同 時開關元件Q 1於接通之際，將充電在電容器Cr的電 荷瞬時的放電，以如不增加交叉電流損失地與電阻並聯 來構成。 尙，欲供應如此的商用電源VACIN輸入的有源濾波 器時，對二極體D2不得不使用快速恢復二極體，但在 -19- 543048 五、發明説明（18 ) 先前技術之構成時，使切換式元件Q 1接通之同時與二 極體D2的恢復期間重疊，故大的貫通電流從輸出逆流 於切換式元件Q1使效率降低，同時帶來大的電磁干擾 (EMI)障礙，但依上述本發明的構成，可飽和反應器Ld 亦可阻止上述貫通電流，故可提供更高效率及低雜訊的 有源濾波器之點，可說對工業的裨益極爲大。/ (第7實施例） 、 參照第1 5圖，按照本發明第7實施例的磁心及使用 其的線圏零件（變壓器），及電源電路適用在第4實施例 所述的單端回掃轉換器電路75。在此電路中，開關元 件的損失是大幅度的減低，其主要的波形表示於如第 15B 圖。 在第15A圖中，T4是變壓器，Q1是切換式元件（以 電晶體爲主）Cont.4是控制電路，D2、D3是二極體，Cr 、Cl、C2是電容器，RL、R3 1、R3 2是電阻，Ld是可 飽和線圈。 與上述第6實施例時同樣，爲了欲高輸出化使變壓 器的線圏電流形成爲梯形波狀時，亦設有延遲用的可飽 和線圈Ld，及並聯共振用的電容器Ci:，故，同樣可大 幅度減低切換式元件Q1本身的交叉電流損失。 因而，依本發明的磁心及使用該磁心的變壓器T 4來 形成單端回掃轉換器時，如上述在寬闊的磁通密度之動 作幅度，激磁線圈的電感也可確保充分的高値，因而， 很明顯的，於構成大輸出的DC-DC轉換器時，也不必 -20- 543048 五、發明説明（19 ) 採用電路構成較複雜先前技術之單端正向方式，或全電 橋型構成，亦提高變壓器之利用率，且亦可充分減低線 圈的有效電流値的單端回掃型轉換器，提供一種不阻礙 到經濟性和小型化下簡單的構成爲小型、高效率。 尙，依上述本發明的磁心及使用該磁心的線圏零件 ’及電源電路中，需要以容易且經濟的提供與直流重疊 特性一起具優異的鐵心損耗特性之磁心65A、65B，且 爲了其目的以薄膜狀之永久磁鐵67A、67B的特性爲重 要之事。 因而，在磁心65A、65B，至少在磁路的一處以上具 空氣隙’在空氣隙配置電阻係數在1 Ω · cm以上且固 有保磁力爲3 95 kA/m以上之永久磁鐵67A、67B。 亦即，首先爲了穩定動作，固有保磁力在3 95kA/m 以下時，由得以施加於Μη-Zn肥粒鐵等的軟磁性磁性 體的直流磁場致保磁力消失，故，以比其以·上之保磁力 之電源電路材料，例如SmCo系磁鐵材料爲有效，用以 對懸案之鐵心損耗增大防止對策，爲了排除渦電流因子 .，必須在上述磁鐵材料的粉體及熱可塑性樹脂混煉後， 成形爲薄膜狀所得的膠結磁鐵的形態，但再於此際，其 電阻係數爲1 Ω · cm以上，且粉末之最大粒徑爲 150μιη以下者。 因此，永久磁鐵67A、67Β是由稀土類磁鐵粉末和合 成樹脂所成的膠合劑所構成的接合磁鐵，而，接合磁鐵 所使用的稀土類磁鐵粉末的粒徑實質上以1 5 0 μπι以下 -21- 543048 五、發明説明（2()) 者。 如以上的詳細說明，依有關本發明第4至第7實施 例的磁心、使用磁心的線圈零件、及電源電路爲開磁路 鐵心，其特徵是：形成磁路的軟磁特性之磁性體，至少 對一側之磁路端配置永久磁鐵的磁心，使其交鏈於磁心 地至少施以1以上之繞線構成線圏或變壓器等之線圏零 件，且，對施以於線圈零件的激磁繞線，由施加輸入電 壓所流的激磁電流產生，施以於軟磁特性的磁性體之磁 場極性係依永久磁鐵施加於軟磁特性的磁性體之磁場極 性互相形成爲反極性者。 並依此，無論是半波激磁的線圈、或變壓器，在具 有軟磁特性的磁性體，其係激磁方向在B-H特性曲線 的第1象限方向，也預先依永久磁鐵偏置在第3象限方 向，故實質的殘留磁通密度Br時也移位於第3象限， 故，可活用的磁通密度幅度△B也可大幅度地擴大，可 大幅度的減低施予磁心的繞線，可託付於線圈零件的小 型化及低損失化。 而且，依本發明的磁心，使用磁心的線圈零件，由 上述的偏置效果對半波激磁電路，不僅在B-H循環的 第1象限，至第3象限亦可充分寬闊的活用，故雖採用 構成最簡單的單端回掃方式，亦不會作成電流波形爲如 上述先前技術的鋸狀波，可設計成梯形波狀，故，線圈 電流的有效値，係可以減低至上述構成煩雜的正向轉換 器或全電橋型轉換器完全同等之位準，因此，以切換式 -22- 543048 五、發明説明（21 ) 電源的高輸出化在不使電路構成煩雜化下，大幅度地簡 單化。 加上使電源電路以開關元件的接通電流之延遲用， 至少施以1以上之繞線於重新設置的小形之磁心，對上 述輸入電壓，在激磁線圈與開關元件之間分別以串聯連 接磁心繞線之兩端末，於開關元件，至少包含關斷時的 並聯共振用電容器的電路，作成以並聯連接的電源電路 ，可以照簡單的構成之原樣實現伴隨電壓之交叉的切換 損失，大幅度的減低之電源電路。 因此，依本發明的第4至第7實施例，使用於切換 式電源等的磁心或扼流圈、變壓器等的線圈零件可謀求 小型化、低損失化，進而對電源電路的簡化、高效率化 、省資源化可飛躍的託付，因而對工業的裨益極大者。 以下，對於本發明的再一發明更具體的說明。 本發明的磁心爲閉磁路的磁心，係於上述閉磁路形 成磁路。具有軟磁特性之磁性體，至少在一處以上之空 隙配置永久磁鐵所成之磁心者。 又，本發明的線圈零件，係使用閉磁路的磁心之線 圈零件，在上述閉磁路形成磁路具有軟磁特性之磁性體 的至少一處以上之空隙配置永久磁鐵，至少施以一以上 且一匝以上之繞線的線圈零件。 再者，本發明的電源電路爲使用上述線圈零件的電 源電路，上述線圈零件，係由對激磁線圈施加輸入電壓 流通的激磁電流產生的磁場之極性，及由上述永久磁鐵 -23- 543048 五、發明説明（22 ) 產生的磁場之極性，互相具有反極性之電源電路者。 在此，本發明的電感零件，係永久磁鐵從聚醯胺醯 亞胺樹脂、聚醯亞胺樹脂、環氧樹脂、聚苯硫醚樹脂、 矽樹脂、聚酯樹脂、芳香族系聚醯胺樹脂、液晶聚合物中 選擇的至少在一種樹脂，分散固有保磁力爲 790kA/m(10kOe)以上，居里溫度（以下稱TC)500°C以上、粉 末粒徑爲2.5〜25μιη且最大粒徑爲50μιη之稀土類磁鐵粉末所 成，將上述磁鐵粉末是用Ζη、Al、Bi、Ga、In、Mg、Pb 、Sb及Sn中至少一種金屬或其合金來被覆，以提高電 阻係數於0.1 Ω · cm以上，樹脂含有量是佔體積的30% 以上，爲組裝此永久磁鐵的電感零件者。 在此，上述稀土類磁鐵粉末的組成是以Sm(C〇bal， Fe〇.i5-〇.25Cu〇.05-0.06Zr〇.02-0.03)7.0-8.5 者爲理想。 又，上述稀土類磁鐵粉末也可用軟化點爲220°C以上 5 5 0°C以下的無機玻璃來被覆，上述的Ζη等的金屬被 覆層也可用至少具3 00°C以上熔點之非金屬無機化合物 來被覆。 又，上述被覆層的量，亦即，金屬或合金、或是無 機玻璃、或者金屬和非金屬的添加量是以佔體積的 0.1〜10%爲理想。 又，上述磁鐵粉末也可在其製作時，使稀土類磁鐵 粉末在磁場中取向於厚度方向作各向異性化。 又，永久磁鐵是其起磁場爲2.5 T以上，中心線平均 粗糙度Ra爲ΙΟμπι以下爲理想。 -24- 543048 五、發明説明（23 ) 以下，對本發明更加詳細的說明。本發明係爲閉磁 路的磁心，其中在對形成磁路的軟磁特性之磁性體的至 少一處以上之空隙配置永久磁鐵之磁心，使交鏈於磁路 地至少施以1以上之線圈，構成爲線圏零件，且，在施 以線圈零件的繞線，施加輸入電壓流動的激磁電流所產 生的磁場極性，與由永久磁鐵產生的磁場之極性，成爲 互相反極性者。 並依此，無論爲半波激磁的線圈、或爲變壓器，在 具有軟磁特性的磁性體，係於激磁方向爲B-H特性曲 線的第1象限時，亦預先，由永久磁鐵偏置在第3象限 方向，故實質的殘留磁通密度Br也會移位於第3象限 ，可活用的磁通密度幅度△B也大幅度的擴大，故變成 可大幅度的減低施予磁心的繞線，有助於線圈零件的小 型化和低損失化。 而且，依本發明的磁心，以及使用磁心的線圈零件 ，由於上述的偏置效果，對半波激磁電路亦不僅是B-H 循環的第1象限，也可以廣泛地活用第3象限，故雖採 用構成最簡單的單端回掃方式時，亦不使電流波形爲如 上述先前技術的鋸齒狀，形成可設計爲梯形狀，故線圏 電流的有效値，可減低至與上述構成煩雜的正向轉換器 或全電橋型轉換器完全同等之位準，使切換式電源的高 輸出化，以不會使電路構成煩雜化地大幅度簡化。 加上，本發明的電源電路，亦即作爲開關元件之關 斷電流之延遲用，新設於極小型磁心至少施以1以上之 -25- 543048 五、發明説明（24 ) 繞線，對上述輸入電壓，在激磁繞線及開關元件之間以 串聯分別連接磁心之繞線兩端末，同時在關關元件，以 並聯連接至少包含關斷時之並聯共振用電容器的電路爲 特徵的電源電路，故仍依原來的電源電路之簡單的構成 來實現，伴隨開關元件在接通、關斷期間的電流、電壓 之交叉的切換損失，大幅度的減低。 又，在本發明，永久磁鐵由於使用高Tc(居里溫度） 、高iHc(保磁力）的SmCo系磁鐵粉末，故，置放於反 流焊接製程的加熱狀態，也不引起熱退磁，同時施加由 過大電流的直流磁場時，也不會產生保磁力消失而退磁 ，仍可維持初期特性。 加上，由在永久磁鐵所用的磁鐵粉末之表面施予Zn 等金屬包覆，也不會進行經過時間的氧化引起的永久退 磁。 再者，將磁鐵粉末與樹脂30%以上體積比率混煉，變 成可高電阻係數化，可大幅度的減低永久磁鐵的渦電流 損失。 (第δ實施例） 在第16Β圖中，在具有Μη-Zn肥粒鐵等的軟磁特性 之一對EE型磁心83 A、83B之繞線軸施以磁通交鏈的 繞線85，且在相對的一對磁心83 A、83B的相對面中 ，在內腳之接合部設有空隙者。 第1 6 A圖所示的有源濾波器電路中，L 1 1是線圏零件 ，Q1是切換式元件（以電晶體爲主），Cont.l是控制電 -26- 543048 五、發明説明（25 ) 路，Dll、D12是二極體，C11是電容器，RL，R11是 電阻。 供應有源濾波器電路的磁心83 A、83B及使用其的線 圈零件81(L11)，係依隨著切換式元件（以電晶體爲主） Q 1 1之導通自輸入側1流進的線圏電流iL，使形成於 磁心83 A、83B的磁場之方向成爲反極性，配置永久磁 鐵91於磁心83A、S3B接合部之空隙的磁心83A、83B ，至少施予1以上而1匝以上之繞線85。 使用本發明的磁心8 3 A、8 3 B和線圈零件8 1 (L 1 1)， 則如第16C圖所示，磁心83A、83B是預先與流於繞線 的電流形成磁場方向反方向之第3象限側，依永久磁鐵 9 1預先僅施以偏量△Η分量的狀態，故，將施加於繞 線的電壓、電流所產生的磁通密度之動作容許範圍△Β 値，以如圖所示可擴大，同時以第1 6Ε圖所示對如流 於繞線的激磁電流之直流重疊電感特性，與虛線表示的 先前技術之線圈零件特性相較，爲彼此相同AL的磁心 83Α、83Β時，如第16Ε圖箭頭（1)所示，可單純地使電 感相同，可飛躍的延伸電流重疊値。相反的，如第1 6Ε 圖箭頭（2)所示，縮小空隙以提高AL値時，也飛躍的提 高電感而可確保依先前技術的線圈零件之重疊電流容許 値。 亦即，本發明第8實施例所示磁心及線圈零件8 1適 用於有源濾波器的線圈零件L 1 1，將寄託於有源濾波器 升壓的輸出電力PG[W]，係使動作頻率爲f，繞電流之 -27- 543048 五、發明説明) 峰値爲第|·^Ε圖所示的ip，ir，則依下述式（4)所定義 ，故上述§ΙΤΙί容許於激磁線圈的電流重疊値擴大之平方 .效果，能# 同磁心83A、83B之尺寸與頻率提高至最 大4倍的輸出電力。

Po = (l/2)xLx((ip)2-(ir)2)xf ...(4) 又，磁心8 3 A、8 3 B的有效體積爲Ve、比例常數爲k 、磁通密度幅度爲ΔΒπ^χ來變形上述式（1)就變成 Po = (k/2)x(ABmax)2xVexf因而，很明顯的可謀求磁心 之小形化，且容許高△B之設計値，由此，可由降低繞 線的卷繞匝數的銅耗減低效果，可提供具備小型、高效 率的有源濾波器之切換式電源。 (第9實施例） 在第17A圖中，T21是變壓器，Q21是切換元件（以 電晶體爲主），Cont.2是控制電路，D21是二極體，C21 、C22是電容器，RL是電阻。 變壓器T2 1和第8實施例所示的第1 7B圖之磁心同 樣構成，繞線部是由輸入線圈1、2和輸出線圏3、4所 成。因而，激磁線圈的電感可確保充分高的値，因此， 當切換式元件2 1導通時，如第1 7B圖所示在激磁線圈 流通梯形狀的電流，同時充電磁能，於切換式元件Q2 1 關斷之同時藉由輸出線圈3、4和二極體D2 1，仍流動 梯形狀的輸出電流以傳輸電力的動作，反覆遵從控制電 路C ο n t. 2的指令。 因而，在此第17A圖所示的單端回掃型DC-DC轉換 -28- 543048 五、發明説明（27 ) 器的狀況，其輸出電力PG[W]也和第1實施例同樣，由 Po = (l/2)xLx((ip)2-(ir)2)xf> Po = (k/2)x(A Bmax)2x Vexf 表示，對於大輸出的DC-DC轉換器，也不必採用電路 構成複雜的先前技術之單端正向方式全電橋型構成，仍 可在不阻礙經濟性和小型化下，由簡單的構成提供小型 高效率的提高變壓器T2 1的利用率，且充分減低繞線 的有效電流値的單端回掃型轉換器。 (第10實施例） 在第18圖，T31是變壓器，Q31是切換式元件（以電 晶體爲主），D31、D32、D33 是二極體，C31、C32、 C33是電容器，R31、R32、RL是電阻。 變壓器T3 1是和第7實施例所示的第1 7B圖之磁心 同樣構成，繞線部是由輸入線圈1、2與輸出線圏3、4 、補助線圈5、6所成。 由於將永久磁鐵配置成輸出變壓器3 1依流於激磁繞 線1 -2的電流，使所形成磁場與反方向地施加偏置磁場 來配置永久磁鐵，故自輸出繞線3、4之輸出係與依先 前技術的磁心及線圈零件相比，大幅度的傳輸於負載側 ，可構成爲小型、大容量、低損失者。 (第11實施例） 在第19A圖，L41是反應器，Q41是切換式元件（以 電晶體爲主），Cont.3是控制電路，D41、D42、D43是 二極體，Cr、C1是電容器，RL、R41、R42是電阻，Ld 是可飽和線圈。 -29- 543048 五、發明説明（28 ) 欲使作爲電源以高輸出化流於開關元件的電流從鋸 齒狀爲梯形狀，雖然反應器的繞線電流之有效値係減低 而損失也減低，但開關元件本身的交叉電流損乃增大接 通於軸，故首先，對切換式元件Q4 1的接通期間，作 爲延遲用重新設置的在極小型之磁心施以稍微的繞線 x-y，在變壓器的激磁線圈與切換式元件Q41之間以串 •聯連接作爲可飽和線圈Ld。然後，作爲切換式元件 Q 4 1的關斷期間用，係設置與切換式元件Q 4 1並聯共 振的電容器cr。 亦即，在切換式元件Q4 1的接通期間，係上述可飽 和線圈Ld尙在非飽和狀態對切換式元件Q4 1，流動其 激磁電流份量，達到飽和的時期使往反應器L4 1的激 磁電流導通，故可使問題的交叉電流損失減至極小。 又，對於切換式元件Q41的關斷期間，反應器L41 與可飽和線圈Ld的合計電感，及電容器Cr藉由二極 體D43開始並聯共振，故切換式元件Q41的電壓受到 固有振盪頻率l/((L41+Ld)xCr)l/2所拘束而上升，同樣 的可使交叉電流損失爲極小。 二極體D43，係介於上述並聯共振動作中，同時切換 式元件Q41在關斷之際，將充電於電容器Cr的電荷瞬 時地放電，以不致於增加交叉電流損失與電阻R43並 聯來構成。 尙，供應於如此的輸入商用電源VACIN的有源濾波器 之狀況，對二極體D 4 2不得不使用快速恢復二極體， -30- 543048 五、發明説明（29 ) 但在先前技術的構成時，使切換式元件Q4 1接通，同 時與二極體D42的恢復期間重疊，故大的貫通電流從 輸出逆流於切換式元件Q4 1。降低效率同時帶來有大的 電磁干擾（Ε ΜI )，障礙，但依上述本發明的構成，則可 飽和反應器Ld亦可阻止上述貫通電流，故，可提供更 加高效率和低雜訊的有源濾波器之點，亦可說對工業的 益極大。 (第12實施例） 在第2 0A圖中，T51是變壓器，Q51是切換元件（以 電晶體爲主），Cont.5是控制電路，D51、D52是二極體 ，Cr、C5 1、C52 是電容器，RL、R51、R52 是電阻，

Ld是可飽和線圏。 與上述第1 1實施例時同樣，在第1 2實施例，爲了 欲高輸出化使變壓器的繞線電流爲梯形狀時，因設有延 遲用的可飽和線圈Ld和並聯共振用的電容器Cr，故’ 同樣可大幅度減低切換式元件Q5 1本身的交叉電流損 失。 接著說明有關上述依本發明的磁心、使用磁心的線 圈零件、及電源電路使用的偏置用永久磁鐵之實施例。 (第U實施例） 對於先前技術的問題所述的熱退磁，是施予如下的 對策。亦即，爲了耐於焊錫製程回流的熱，在磁鐵粉末 係使用高Tc的SmCo係磁鐵粉末，施予不產生熱退磁 的對策。 -31- 543048 五、發明説明（30 ) 在第8實施例所用的構成，裝上第8實施例所用Tc 爲7 70 °C的永久磁鐵者，裝上先前技術所用的Tc爲 45 0°C低的Ba肥粒鐵磁鐵者，測定以回流爐條件之270 °C之恒溫槽保持一小時，冷卻至常溫後之直流重疊電感 特性結果表不在下述表1。 表1 回流前L (在 3A) 回流後L (在 3A) 本發明例8 (Tc 770〇C ) 1 1 ·5(μΗ) 1 1 ·4(μΗ) Ba肥粒鐵 (Tc 450〇C ) 1 1 ·5(μΗ) 7.0(μΗ) 在本發明使用高Tc材料的電感零件在回流前後，並 無直流重疊電感特性之變化，相對地，在Tc爲450 °C 低的Ba肥粒鐵磁鐵時，由熱產生不可逆退磁，產生直 流重疊電感特性的劣化。 因而，要能耐回流焊錫製程的加熱等，必須使用Tc 爲5 00°C以上的磁鐵粉末。 加上在SmCo系磁鐵粉末中，由於使用組成爲

Sm(C〇bal，Fe〇.i5-〇.25Cu〇.〇5 -0.0 6Zr。· 02-0.03)7. 0-8.5 俗稱弟 3 代3111(：〇17磁鐵的組成之磁鐵粉末，更加以抑制依熱的 退磁。 對第8實施例所用的構成，裝上在第8實施例所用 組成爲 Sm(C〇G.742Fe().2GCU().G55ZrG.()29)7.7 之永久 fe 鐵者 ，和裝上組成爲 Sm(C〇G.78Fe〇.iiCu().i()Zr().()i)7.7 之永久 -32- 543048 五、發明説明（31 ) 磁鐵者，測定在回流爐條件之2 7 0。(：之恒溫槽保持1小 時’冷卻至常溫後之直流重疊電感特性結果表示於下述 表2。 表2 回流前L (在 3A) 回流後L (在 3A) 本發明例8 Sm(C〇〇.742Fe〇.2〇Cu〇.〇55Zr〇〇29)7.7 1 1 ·5(μΗ) 1 1 ·4(μΗ) 本發明例8的磁鐵 Sm(C〇〇.78Fe〇.i iCu〇.i〇Zr〇.〇i)7.7 1 1 ·2(μΗ) 7.0(μΗ) 在本發明的組成使用第3代的Sm(Coba丨，Fe〇.15 0.25Cu〇.G5-G.()6Zr().()2-().G3)7.G-8.5 的電感零件在回流前後， 並無直流重疊電感特性變化，相對地使用俗稱第2代 s m2 C 0 i 7的磁鐵粉末者，起直流重疊電感特性之劣化。 因而’因以耐回流焊錫製程的加熱等，必須使用如 申請專利範圍第6項所記載之組成爲第3代的 Sm(C〇bal ’ Fe〇. 15-0.25Cu〇, 05-0.〇6Zr〇· 02-0.03)7.0-8.5 0 (第14實施例） 記載於先前技術之問題對依過大電流的退磁施予以 下之對策。亦即，爲了使永久磁鐵之保磁力不消失，施 以採用高iHc的SmCo系磁鐵粉末的對策。 在第8實施例所用的構成，對第8實施例所用的裝 上保磁力爲20KOe(1.58MA/m)的永久磁鐵者，和裝上 先前技術所用的保磁力爲2 KOe(158MA/m)的磁鐵者， 施加300A · 50μ5之過大電流後，測定直流重疊電感特 性結果表示於下列表3。 -33- 543048 五、發明説明（32 ) 表3 施加電流前L (在 3A) 施加電流後L (在 3A) 本發明例8 (保磁力 20kOe;1.58MA/m) 1 1 ·5(μΗ) 1 1 ·4(μΗ) Ba肥粒鐵磁鐵 (保磁力 2kOe;158kA/m) 1 1 .5(μΗ) 8.0(μΗ) 在本發明使用高iHc材料的電感零件，在施加過大電 流前後其並無直流重疊電感特性之變化，相對地在保磁 力只有2kOe(158kA/m)的Ba肥粒鐵磁鐵時，磁鐵會起 由施加反向的磁場的退磁，其直流重疊電感特性降低。 因而，由過大電流用以能耐直流電場，必須使用固 有保磁力爲10KOe(790kA/m)以上之磁鐵粉末者。 (第15實施例） 對於先前技術的問題所述於經過時間的進行氧化的 永久退磁，施予以下之實施。亦即，用以使磁鐵粉末不 引起氧化施予依金屬或合金的被覆對策。 第8實施例採用的構成，裝上在第8實施例所用的 被覆Zn的永久磁鐵者，和裝上被覆Zn的永久磁鐵者 ，浸泡鹽水中後，自然放置200小時，測定直流重疊電 感特性結果表示下述表4。 表4 自然放置前L (在 3A) 自然放置後L (在 3A) 本發明例8 (有Zn被覆） 1 1.5(μΗ) 1 1·4(μΗ) 本發明例1的磁鐵粉末 (無Zn被覆） 1 1 ·5(μΗ) 10.3(μΗ) -34- 543048 五、發明説明（33 ) 在本發明施予有被覆的電感零件在變壓變流器（PCT) 前後，並無直流重疊電感特性之變化，相對地，以經過 時間的進行氧化而產生退磁，產生了直流重疊電感特性 的劣化。 因而，爲了抑制氧化之進行的永久退磁，需要被覆 Zn、Al、Bi、Ga、In、Mg、Pb、Sb 及 Sn 等之磁鐵粉 末。 加上，以粉末平均粒徑爲2.5〜25μπι而最大粒徑爲 5 0 μιη，也可抑制在製程中的氧化。 在第8實施例所用的構成，裝上第8實施例使用的 平均粒徑5μιη、最大粒徑爲45μιη的磁鐵粉末之永久磁 鐵者與裝上平均粒徑2μιη的磁鐵粉末者，測定其直流 重疊電感特性結果，表示於下述表5。 表5 電感値 (在 3Α) 本發明例8 平均粒徑5μηι最大粒徑45 μπι 1 1 ·5(μΗ) 磁鐵粉末 平均粒徑2μιη最大粒徑45 μπι 8.35(μΗ) 使用本發明中的粒徑之電感零件，由磁性偏置的直 流重疊電感特性之提升爲50%，相對地，作成平均粒徑 爲2 μπι者僅增加1 5 %。 因而，欲抑制製程中的氧化，必須使粉末平均粒徑 爲2.5〜25μιη、最大粒徑爲50μιη。 -35- 543048 五、發明説明（34 ) (第16實施例） 對於記載在先前技術的問題中的低電阻係數的增加 鐵芯損耗，施予以下之實施。亦即，欲使其爲高電阻係 數，就施予使樹脂量爲佔體積的30%以上的對策。

在第8實施例所用的構成，以第8實施例所用的裝 上樹脂量爲40體積％，使電阻係數爲0.5 Ω cm的永久 磁鐵者，與裝上樹脂量爲20體積％，電阻係數爲0.05 Ω cm的永久磁鐵者，以及裝上其樹脂量爲30%體積％ ，電阻係數爲0.1 Ω cm的永久磁鐵者，進行測定鐵芯損 耗之結果，表示於下述表6。 表6 電阻係數 (Ω cm) 鐵芯損耗（kW/m3) (在 300kHz，100mT) 本發明例8 (樹脂量40%體積百分比） 0.5 515 用在本發明例8的磁鐵粉末 (樹脂量20%體積百分比） 0.05 1230 用在本發明例8的磁鐵粉末 (樹脂量3 0%體積百分比） 0.1 530

於本發明對於以樹脂量爲3 0體積％以上的電感零件 之鐵芯損耗，以樹脂量爲20體積％電阻係數低的〇.〇5 Ω cm者，係流動渦流產生損失，其鐵芯損耗已惡化。 又，樹脂量以30體積％電阻係數爲〇·ιω cm者，在第1 實施例所用，樹脂量以40體積％電阻係數爲〇.5Ω 者呈現同樣程度之鐵芯損耗。 -36- 543048 五、發明説明（35 ) 因而，欲抑制隨著電阻係數降低的鐵芯損耗之增加 ，必須以樹脂量爲3 0體積％以上、使電阻係數爲0.1 Ω cm以上。 如以上所述，依本發明第8至第1 6實施例的磁心， 採用磁心的線圏零件、及電源電路，則可謀求用於切換 電源等的磁芯或變壓器、扼流圈等的線圏零件之小型化 、低損失化，同時進而飛躍的有助於電源電路的簡化、 小型化、高效率化、省資源化、高可靠性，故對工業的 裨益極大者。 [圖式之簡單說明] 第1A圖係依先前技術表示具備有源濾波器之切換式 電源構成例電路圖。 第ΓΒ圖係依先前技術表示用於有源濾波器之變壓器 構成例剖面圖。 第1 C僵係依先前技術用於有源濾波器之變壓器動作 B-H特性圖。 第2圖係依先前技術表示單端正向型DC-DC轉換器 之構成例電路圖。 第3A圖係依先前技術表示，全電橋型DC-DC轉換 器之構成例電路圖。 第3B圖係第3A圖的DC-DC轉換器之B-H特性圖。 第4A圖係依先前技術具備有限濾波器之切換式電源 構成圖。 第4B圖係依先前技術的，用在主動濾波器之變壓器 -37- 543048 五、發明説明（36 ) 斷面構成圖。 第4C圖係依先前技術用於有源濾波器之變壓器動作 B-H特性圖。 第4D圖係第4C圖表示的主要動作波形之波形圖。 第5圖係依本發明表示具備有源濾波器之切換式電 源構成例電路圖。 第6圖係依本發明表示磁心和使用該磁心的線圈零 件之構成例剖面圖。 第7圖係依本發明的磁心和使用該磁心的線圏零件 之動作B-H特性圖。 第8圖係依本發明具備有源濾波器的切換式電源之 主要動作波形圖。 第9圖係依本發明的磁心和使用該磁心的線圏零件 之直流重疊電感特性圖。 第10A圖係本發明表示單端回掃型DC-DC轉換器之 構成例電路圖。 第10B圖係第10A圖的DC-DC轉換器之主要動作波 形圖。 第1 1圖係依本發明的RCC(阻容耦合）轉換器之構成 例電路圖。 第1 2 A圖係依本發明第4實施例具備有源濾波器之 切換式電源構成圖。 第12B圖係第12A圖的切換式電源之磁心和使用該 磁心的線圈零件之剖面構成圖。 -38- 543048 五、發明説明（37 ) 第1 2C圖係第1 2A圖的磁心和使用該磁心的線圈零 件之動作B-H特性圖。 第1 2D圖係第12C圖表示主要動作波形之波形圖。 第12E圖係第12A圖的磁心和使用該磁心的線圈零 件之直流重疊電感說明圖。 第13A圖係本發明第5實施例的單端回掃型DC-DC 轉換器構成圖。 第13B圖係第13A圖表示主要動作波形之波形圖。 第13C圖係第13A圖的磁心和使用該磁心的線圈零 件之動作B-H特性圖。 第1 4 A圖係依本發明第6實施例具備有源濾波器之 切換式電源構成例圖。 第14B圖係第14A圖表示主要動作波形之動作波形 圖。 第1 5 A圖係依本發明第7實施例的磁心和使用該磁 心的線圈零件、及電源電路構成圖。 第15B圖係第15A圖的主要動作波形圖。 第16A圖係依本發明第8實施例具備有源濾波器之 切換式電源構成例圖。 第1 6B圖係第1 6A圖的磁心和使用該磁心的線圈零 件之剖面構成圖。 第1 6C圖係第1 6A圖的磁心和使用該磁心的線圈零 件之動作B-H特性圖。 第16D圖係第16C圖中的主要動作波形之波形圖。 -39- 543048 五、發明説明（38 ) 第1 6E圖係第1 6A圖的磁心和使用該磁心的線圏零 件之直流重疊電感說明圖。 第17A圖係依本發明第9實施例的單端回掃型DC-DC轉換器之構成圖。 第17B圖係第17A圖中的主要動作波形之波形圖。 第1 7C圖係第1 7A圖的磁心和使用該磁心的線圈零 件之動作B-H特性圖。

第18圖係依本發明第10實施例的自激式RCC(阻容 耦合）轉換器之構成圖。 第1 9 A圖係依本發明第1 1實施例的磁心和使用該磁 心的1%^零件及電源電路構成圖。 第圖係第1 9 A圖表示主要動作波形之波形圖。 第係依本發明第1 2實施例的磁心和使用該磁 心的線零件、及電源電路構成圖。 第2tf圖係第20A圖表示主要動作波形之波形圖 [參考符號說明]

5 1 A，5 1B，65 A，65B，83 A，83B.....磁心 53,69,85 .....繞線 55A，55B，67A，67B，91.....永久磁鐵 C1，C2,C3，C1 1，C21，C22， C31，C32，C33，C41，C51，C52，Cr· · · ·電容器 D1，D2，D3,D11，D12，D21，D31， D32，D33，D41，D42，D43，D51，D52.....二 L1，L11，L41.....反應器（線圈零件） -40- 543048 五、發明説明（39 )

Ld.....可飽和線圈 Q1，Q1 1，Q21，Q31， Q41，Q51.....切換式元件（電晶體） R1，R11，R3 1，R32，R41， R42，R5 1，R52，RL.....電阻 T2，T3,T4，T21，T31，T51.....變壓器

Co nt. 1 ,Cont.2,Cont.3,

Cont.4，Cont.5.....控制電路 -41-

Claims (1)

1. 543048 六、申請專利範圍 1. 一種磁心，係爲開磁路的磁心，其特徵爲： 於該開磁路具有用來形成磁路的軟磁特性之磁性體 ，至少一側之磁路端配置有永久磁鐵者。 2. 如申請專利範圍第1項之磁心，其中 在該磁路之至少在一處以上具有空氣隙，在該空氣 隙配置有電阻係數在1Ω · cm以上且固有保磁力爲 395kA/m以上之該永久磁鐵者。 3 ·如申請專利範圍第2項之磁心，其中 該永久磁鐵由稀土類磁鐵粉末和合成樹脂所成的膠 合劑所成之接合磁鐵者。 4. 如申請專利範圍第3項之磁心，其中 該接合磁鐵所使甩的稀土類磁鐵粉末之粒徑實質的 爲1 50μιη以下者。 5. 如申請專利範圍第4項之磁心，其中 該稀土類磁鐵粉末，係固有保磁力爲790kA/m以上 ，Tc爲500°C以上，粉末平均粒徑爲2.5〜25μηι者。 6. 如申請專利範圍第3項之磁心，其中 該稀土類磁鐵粉末的組成，係Sm (C〇bal，Fe〇.15-0.25CU0.05-0.06Zr〇.02-0.03 ) 7-0-8.5 者0 7. 如申請專利範圍第3項之磁心，其中 該永久磁鐵，係合成樹脂的含有量爲佔體積的30% 以上者。 8. 如申請專利範圍第3項之磁心，其中 該合成樹脂，從聚醯胺醯亞胺樹脂、聚醯亞胺樹脂 _ -二42-_ 543048 六、申請專利範圍 、環氧樹脂、聚苯硫醚樹脂、矽樹脂、聚酯樹脂、芳 香族系聚醯胺樹脂、及液晶聚合物中所選擇的至少一 種者。 9·如申請專利範圍第3項之磁心，其中 該稀土類磁鐵粉末，係由Zn、Al、Bi、Ga、In、 Mg、Pb、Sb及Sn中至少一種金屬或合金被覆所成者。 1 0·如申請專利範圍第9項之磁心，其中 於該稀土類磁鐵粉末，以其粉末所被覆的金屬或合 金，再於以具有300°C以上熔點的非金屬之無機化合 物被覆者。 1 1 ·如申請專利範圍第9項之磁心，其中 該作爲稀土類磁鐵粉末之被覆層的金屬或合金、或 無機玻璃、或是金屬或合金與具有300°C以上熔點的 非金屬無機化合物之添加量，爲佔體積的0.1〜10%者。 1 2·如申請專利範圍第3項之磁心，其中 該稀土類磁鐵粉末係以軟化點爲220°C以上550°C 以下之無機玻璃所被覆者。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之磁心，其中 該作爲稀土類磁鐵粉末的被覆層之金屬或合金、或 是無機玻璃、或是金屬或者合金和具有300°C以上熔 點的非金屬無機化合物之添加量，以體積比爲 0.1 〜10% 者。 1 4.如申請專利範圍第3項之磁心，其中 在製作該永久磁鐵時，稀土類磁鐵粉末在磁場中， -43- 543048 六、申請專利範圍 由定向於該磁心的厚度方向使磁性的作各向異性化 者。 1 5 .如申請專利範圍第2項之磁心，其中 該永久磁鐵的起磁場爲2.5T以上者。 1 6.如申請專利範圍第2項之磁心，其中 於該永久fe鐵中心線平均粗縫度R a爲1 〇 m以下者。 17. —種線圈零件，係採用開磁路的磁心，其特徵爲： 於該開磁路其形成磁路具有軟磁特性的磁性體之至 少一側之磁路端，配置有永久磁鐵的該磁心，施予至 少一以上且一匝以上之繞線者。 1 8 .如申請專利範圍第1 7項之線圈零件，其中 該磁路之至少一處以上具空氣隙，該空氣隙配置有 電阻係數1 Ω · cm以上且固有保磁力爲395kA/m以上 之該永久磁鐵者。 1 9.如申請專利範圍第1 8項之線圈零件，其中 該永久磁鐵係由稀土類磁鐵粉末和合成樹脂所成的 膠合物所構成之接合磁鐵者。 2 0.如申請專利範圍第1 9項之線圈零件，其中 該接合磁鐵使用的稀土類磁鐵粉末之粒徑實質的爲 150μπι以下者。 2 1 ·如申請專利範圍第20項之線圈零件，其中 該稀土類磁鐵粉末，係固有保磁力爲79〇kA/m以上 ，Tc爲500°C以上，粉末平均粒徑爲2.5〜25μιη者。 2 2.如申請專利範圍第1 9項之線圈零件，其中 -44- 543048 六、申請專利範圍 該稀土類磁鐵粉末的組成，係Sm(Cobal， Fe〇. 1 5-0.25Cu〇.05-0.〇6Zr0>02.0.03)7.0-8.5 # 0 2 3 ·如申請專利範圍第1 9項之線圈零件，其中 該永久磁鐵，係合成樹脂的含有量爲佔體積的30% 以上者。 24.如申請專利範圍第19項之線圏零件，其中 該合成樹脂，係從聚醯胺醯亞胺樹脂、聚醯亞胺樹 月旨、環氧樹脂、聚苯硫醚樹脂、矽樹脂、聚酯樹脂、 芳香族系聚醯胺樹脂及液晶聚合物中所選擇的至少 一種者。 25·如申請專利範圍第19項之線圈零件，其中 該稀土類磁鐵粉末，係以Zn、Al、Bi、Ga、In、 Mg、Pb、Sb及Sn中的至少一種之金屬或其合金被覆 者。 26. 如申請專利範圍第25項之線圏零件，其中 於該稀土類磁鐵粉末，以粉末所被覆的金屬或合金 ，再以至少具有300°C以上熔點的非金屬無機化合物 被覆者。 27. 如申請專利範圍第25項之線圈零件，其中 該作爲稀土類磁鐵粉末的被覆層之金屬或合金、或 無機玻璃、或是金屬或合金與具有3〇〇°C以上熔點的 非金屬之無機化合物之添加量，係體積比爲0·1〜10% 者。 2 8 .如申請專利範圍第1 9項之線圏零件，其中 -45- 543048 六、申請專利範圍 將該稀土類磁鐵粉末，以軟化點爲220°c以上550 °c以下的無機玻璃所被覆者。 2 9.如申請專利範圍第28項之線圈零件’其中 該作爲稀土類磁鐵粉末的被覆層之金屬或合金、或 是無機玻璃、或是金屬或合金和具有3 0 0 °C以上熔點 的非金屬之無機化合物的添加量’以體積比爲 0.1 〜10% 者。 3 0.如申請專利範圍第18項之線圏零件，其中 在製作該永久磁鐵時稀土類磁鐵粉末在磁場中’以 定向於該磁心的厚度方向使磁性的各向異性化者。 3 1.如申請專利範圍第1 8項之線圈零件，其中 於該永久磁鐵的起磁磁場爲2· 5T以上者。 3 2 .如申請專利範圍第1 8項之線圈零件，其中 於該永久磁鐵其中心線平均粗糙度Ra爲ΙΟμιη以下 者。 3 3 . —種電源電路，係在包含線圈零件的電源電路，其 特徵爲ζ 該線圏零件係於開磁路形成磁路，具有軟磁特性的 磁性體，其至少一側之磁路端配置永久磁鐵的磁心， 至少施予一以上且一匝以上之繞線者，施予該線圈零 件的該繞線施加輸入電壓流動的激磁電流產生，而施 加於該軟磁特性之磁性體的磁場極性，及由該永久磁 鐵而施加於該軟磁特性之磁性體的磁場極性，互相形 成爲反極性的構成。 -46- 543048 六、申請專利範圍 3 4.如申請專利範圍第33項之電源電路，其中至少更具 備一個磁心，對該至少一個該磁心至少施以1以上之 繞線，對該輸入電壓在該繞線及開關元件之間以串聯 ，將該至少一個以上之繞線兩端末分別連接，同時在 該開關元件，以並聯連接包含電容器的電路者。 3 5 .如申請專利範圍第33項之電源電路，其中 該磁路之至少一處以上具空氣隙，該空氣隙配置電 阻係數爲1 Ω · cm以上且固有保磁力爲3 95kA/m以上 之永久磁鐵者。 3 6.如申請專利範圍第35項之電源電路，其中 該永久磁鐵係由稀土類磁鐵粉末和合成樹脂所成製 膠合物所成接合磁鐵者。 3 7.如申請專利範圍第36項之電源電路，其中 該接合磁鐵使用的稀土類磁鐵粉末之粒徑爲實質的 150μιη以下者。 3 8.如申請專利範圍第35項之電源電路，其中 該永久磁鐵，係於合成樹脂固有保磁力爲790kA/m 以上，Tc爲5 00°C以上，粉末平均粒徑爲2.5〜25μιη 的稀土類磁鐵粉末分散所成者。 3 9.如申請專利範圍第36項之電源電路，其中 該稀土類磁鐵粉末的組成係S m (C 〇 b a I， Fe〇.i5-0.25Cu〇,〇5-〇.〇6Zr〇.02 -0.03 ) 7.0-8.5 者。 40.如申請專利範圍第36項之電源電路，其中 該永久磁鐵，係該合成樹脂的含有量爲體積比30% -47- 543048 六、申請專利範圍 以上，該合成樹脂係從聚醯胺醯亞胺樹脂、聚醯亞胺樹 月旨、環氧樹脂、聚苯硫醚樹脂、矽樹脂、聚酯樹脂、芳 香族系聚醯胺樹脂、及液晶聚合物中選擇的至少一種者。 4 1 ·如申請專利範圍第36項之電源電路，其中 該稀土類磁鐵粉末，係以Zn、Al、Bi、Ga、In、 Mg、Pb、Sb及Sn中至少一種之金屬或合金被覆者所 成。 42·如申請專利範圍第41項之電源電路，其中 於該稀土類磁鐵粉末，以粉末所被覆的金屬或合金 ，更至少以具300°C以上熔點的非金屬之無機化合物 所被覆者。 43 .如申請專利範圍第4 1項之電源電路，其中 該作爲稀土類磁鐵粉末之被覆層之金屬或合金、或 無機玻璃、或金屬或合金及具有3 00°C以上熔點的非 金屬之無機化合物添加量，係以體積比爲0.1〜10%者。 44. 如申請專利範圍第36項之電源電路，其中 該稀土類磁鐵粉末以軟化點爲220°C以上550°C以 下之無機玻璃所被覆者。 45. 如申請專利範圍第44項之電源電路，其中 該作爲稀土類磁鐵粉末的被覆層之金屬或合金、或 無機玻璃、或金屬或合金，與具有3 00°C以上熔點的 非金屬之無機化合物之添加量，係以體積比爲 0.1 〜10〇/〇 者。 46. 如申請專利範圍第35項之電源電路，其中 -48- 543048 /、、申凊專利範圍 在製作該永久磁鐵時稀土類磁鐵粉末在磁場中，由 方令定向在該磁心的厚度方向使磁性的各向異性化者。 47.如申請專利範圍第35項之電源電路，其中 該永久磁鐵的起磁磁場爲2.5T以上者。 48 .如申請專利範圍第3 5項之電源電路，其中 於該永久磁鐵其中心線平均粗糙度Ra爲10μηι以下 者。

   -49-