JP2005093962A

JP2005093962A - リアクトル

Info

Publication number: JP2005093962A
Application number: JP2003329218A
Authority: JP
Inventors: Takao Yabumi; 崇生藪見; Satoshi Takemoto; 聡武本
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2003-09-22
Filing date: 2003-09-22
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】装置効率の向上および重畳特性の改善が図られてなる圧粉磁芯を用いたリアクトルを提供する。
【解決手段】本発明のリアクトルは、リングなどのように曲がり部を有する、圧粉磁芯１を用いたリアクトルであって、前記磁芯を内側部１０の材質を飽和磁束密度が高いものとし、外側部２０の材質を飽和磁束密度が低くかつ低損失のものとしてなるものである。例えば、内側部１０の軟磁性粉末の材質が、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金またはＦｅ−Ｎｉ系合金とされ、また外側部２０の軟磁性粉末の材質が、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金やＦｅ−Ｎｉ系合金とされてなるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は圧粉磁芯を用いたリアクトルに関する。さらに詳しくは、磁芯における損失が低減されかつ重畳特性が向上されてなるリアクトルに関する。

従来より、電圧変換用、昇圧用、降圧用、フィルタ用、インピーダンス調整用としてリアクトルが用いられている。このリアクトルにおいては、一般的に周期的に変化する電流が印加されているため、ヒステリシス損、渦電流損などがリアクトル磁芯に発生し、装置効率を低下させる一因となっている。

また、リアクトルにおいては、入力電流に対してインダクタンスが一定となる範囲が広いこと、いわゆる重畳特性がよいことが要求されている。

しかしながら、従来の圧粉磁芯を用いたリアクトルにおいてはその磁芯は単一の材質により構成されているため、結果的に磁束密度が低い個所にも飽和磁束密度が高くかつ高損失の材質が用いられることになり、装置効率の向上および重畳特性の改善に関しては一定の限界があるという問題がある。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、装置効率の向上および重畳特性の改善が図られてなる圧粉磁芯を用いたリアクトルを提供することを目的としている。

本発明者等はかかる従来技術の課題に対し鋭意研究した結果、リアクトル磁芯においては閉磁路を形成するために曲がり部は少なくとも４個所存在し、その曲がり部内部における磁束密度分布は内側で高く、外側に行くにしたがって低くなるという特性を有していることに着目し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のリアクトルは、曲がり部を有する圧粉磁芯を用いたリアクトルであって、前記磁芯の内側部の材質を飽和磁束密度が高いものとし、外側部の材質を飽和磁束密度が低くかつ低損失のものとしてなるものである。

本発明のリアクトルにおいては、内側部の軟磁性粉末の材質が、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金またはＦｅ−Ｎｉ系合金とされてなるのが好ましい。

また、本発明のリアクトルにおいては、外側部の軟磁性粉末の材質が、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金やＦｅ−Ｎｉ系合金とされてなるのが好ましい。

さらに、本発明のリアクトルにおいては、磁芯がリング部、円筒部またはアール部を有するのが好ましい。

本発明によれば、圧粉磁芯を用いたリアクトルにおける装置損失を低減でき、しかも重畳電流の増加が可能となり重畳特性も向上するという優れた効果が得られる。

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。

本発明の一実施形態に係るリング状リアクトルに適用される磁芯を図１に概略図で示す。

磁芯Ｃは、図１に示すように、リング状内側部１０と、その外側に一体的に配設されたリング状外側部２０との２層構造とされてなるものである。内側部１０および外側部２０は共に、図２に示すように、軟磁性粉末１ａの周囲を絶縁物１ｂで被覆してなる圧粉磁芯１とされる。また、内側部１０と外側部２０との一体化は、例えば内側部１０外周と外側部２０内周とを接着剤により接合することによりなされる。

軟磁性粉末１ａは、例えば噴霧法によるＦｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金やＦｅ−Ｎｉ系合金の粉末とされる。また、粉末（原料粉末）１ａの粒径は０．１〜５００μｍとされ、そのアスペクト比（＝長軸／短軸）は例えば１．１〜２．５とされればよいが、粒径は１０〜２５０μｍとされるのが好ましく、アスペクト比は１．２〜２．０とされるのが好ましい。

ここで、粒径およびアスペクト比を前記のように設定するのは、次のような理由による。すなわち、粒径が０．１μｍ未満であれば現状では粉末１ａの製造が不可能である一方、粒径が５００μｍを超えると渦電流による損失が爆発的に増大するという問題があるからである。また、アスペクト比が１．１より小さい場合、粉末１ａが丸過ぎ成形体の強度が低下する一方、アスペクト比が２．５より大きい場合は異形になり過ぎ密度が上がらず十分な磁束密度が得られなく、かつ絶縁性を確保することも困難となるからである。

絶縁物１ｂは例えばシリコーン樹脂とされる。

圧粉磁芯は、例えば次のようにして得られる。

（１）軟磁性粉末（原料粉末）１ａに、シリコーン樹脂１ｂを１質量％混合して乾燥させる。

（２）乾燥した軟磁性粉末１ａとシリコーン樹脂１ｂとの混合物に、潤滑剤例えばステアリン酸亜鉛を０．５質量％混合して室温で、プレス圧を例えば１０８０〜１９６０ＭＰａとして所定形状（例えばリング状）にプレス成形する。

（３）得られたプレス成形品をＡｒ雰囲気中で熱処理する。熱処理温度は例えば７００℃で、保持時間は例えば１時間とされる。

内側部１０は磁束密度が高くなる関係上、用いられる軟磁性粉末１ａは、例えばＦｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金の粉末とされる。この場合、仕様で規定される磁束密度より飽和磁束密度の高い材質のものを用いることにより、磁芯Ｃの小型化も図られる。

Ｆｅ−Ｓｉ系合金の組成は、例えばＦｅ−３ｗｔ％Ｓｉ、Ｆｅ−６．５ｗｔ％Ｓｉなどとされ、Ｆｅ−Ｃｏ系合金の組成は、例えばＦｅ−５０ｗｔ％Ｃｏ、Ｆｅ−４９ｗｔ％Ｃｏ−２ｗｔ％Ｖなどとされ、Ｆｅ−Ｎｉ系合金の組成は、例えばＦｅ−４７ｗｔ％Ｎｉなどとされる。

外側部２０は磁束密度が低くなる関係上、用いられる軟磁性粉末１ａは飽和磁束密度は低いが低損失のもの、例えばＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金やＦｅ−Ｎｉ系合金の粉末とされる。

Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金の組成は、例えばＦｅ−９．５ｗｔ％Ｓｉ−５．５ｗｔ％Ａｌなどとされ、Ｆｅ−Ｎｉ系合金の組成は、例えばＦｅ−８０ｗｔ％Ｎｉ、Ｆｅ−８０ｗｔ％Ｎｉ−２ｗｔ％Ｍｏなどとされる。

このように、本実施形態のリアクトルはその磁芯Ｃを内側部１０と外側部２０との２層構造とし、内側部１０の材質を飽和磁束密度が高いものとし、外側部２０の材質を飽和磁束密度は低いが低損失のものとしているので、装置損失を低減できる。また、前記構成としている結果、重畳電流の増加が可能となり重畳特性も向上する。

以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではなく、種々改変が可能である。例えば、本実施形態では磁芯Ｃは内側部１０と外側部２０との２層構造とされているが、３層構造以上の多層構造とすることもできる。

本発明のリアクトルは、前記の如く構成されているので、圧粉磁芯を用いたリアクトルにおける装置損失を低減でき、しかも重畳電流の増加が可能となり重畳特性も向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るリアクトルに用いられる磁芯の概略図であって、同（ａ）は平面図を示し、同（ｂ）は断面図を示す。同磁芯の顕微鏡画像の模式図である。

符号の説明

１圧粉磁芯
１ａ軟磁性粉末
１ｂ絶縁物、シリコーン樹脂
１０内側部
２０外側部
Ｃ磁芯

Claims

曲がり部を有する圧粉磁芯を用いたリアクトルであって、前記磁芯の内側部の材質を飽和磁束密度が高いものとし、外側部の材質を飽和磁束密度が低くかつ低損失のものとしてなることを特徴とするリアクトル。
内側部の軟磁性粉末の材質が、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金またはＦｅ−Ｎｉ系合金とされてなることを特徴とする請求項１記載のリアクトル。
外側部の軟磁性粉末の材質が、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金やＦｅ−Ｎｉ系合金とされてなることを特徴とする請求項１記載のリアクトル。
磁芯がリング部、円筒部またはア−ル部を有することを特徴とする請求項１記載のリアクトル。