JPH03150815A

JPH03150815A - インダクタ

Info

Publication number: JPH03150815A
Application number: JP28961489A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Yamamoto; 孝幸山本
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1989-11-07
Filing date: 1989-11-07
Publication date: 1991-06-27
Anticipated expiration: 2015-02-14
Also published as: JP3009686B2

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】（産業上の利用分野）本発明は電気回路部品として広く用いられるインダクタ
ンス素子、即ち、インダクタンスが出力電流により変化
する特性を有するインダクタに関するものである。特に
、電源回路のチョークコイルとして有効な機能をもつイ
ンダクタに関するものである。

（従来の技術）インダクタは大別してコイルのみにより構成されたもの
と、磁心にコイルを施した構造をもつものの２種類があ
る。磁心を用いたインダクタは磁心を持たない空心のも
のに比して、体積当りのインダクタンスの値を大きくす
ることか出来るため、現在ではほとんどが磁心を有する
ものになっている。例えば、チョークコイルとして電流
の平滑回路に多用されているインダクタは、トロイダル
状の磁心にコイルを施した構造のものが一般的である。

一方、近年の電源回路ではスイッチング方式による制御
が一般的になってきた。これは、スイッチング周波数の
高周波数化によりチョークコイルとしての上記インダク
タの小型化が可能であるためである。この様なスイッチ
ング方式による制御に於いて用いられるインダクタは、
出力電流がゼロ又はゼロ付近に於いては大きなインダク
タンスを示し、且つ磁気飽和に於ける出力電流値、即ち
、飽和電流値も大きいものが望ましい。

しかし、従来のインダクタに於いては、出力電流が小さ
いときに大きなインダクタンスを示すものは飽和電流値
が小さく、又、飽和電流値の大きなものは出力電流の小
さいときにインダクタンスが小さいというもので、両者
の特性を兼備したものは無かった。

このため、従来では、上記それぞれの特性を有する各イ
ンダクタを複数個直列に接続してこれらの特性を互いに
補完するか、或いはトロイダル状の形態を有するインダ
クタにおいては、その磁心の外周部に切れ込みをいれて
作られるギャップを設けることにより、上記両者の特性
を実現していた。

（発明が解決しようとする課題）しかし、上記複数のインダクタを用いることは部品点数
の増加につながり、回路コストの上昇や回路の大型化を
もたらすという問題がある。

また、磁心に切込みを入れる方法は、ギャップからの漏
れ磁束に起因するノイズの増加を招き好ましくなく、ま
た、磁束の有効利用が図られていないため、コイル寸法
の小型化が阻害されており、装置の小型化の上で大きな
問題となる。さらに、コイル設計が複雑となり、実際に
はカットアンドトライでコイルが設計、製作され、製品
品質の安定化や設計製造の効率化の意味においても問題
がある。

本発明は、出力電流が小さいときに大きなインダクタン
スを示し、且つ飽和電流値が大きく、更に設計製作が容
易で小型化が可能なインダクタを提供することを目的と
するものである。

（課題を解決するための手段）本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究の結果
、磁気的性質の異なる複数の磁性材が利用できることを
見出し、本発明に到達した。

すなわち本発明は、透磁率と飽和磁気特性が異なる複数
の磁性材により成る磁心を有するインダクタを要旨とす
るものである。

本発明によれば、磁性材を２種以上用いて磁心とする。

磁性材は透磁率と飽和磁気特性が異なっていることを必
要とする。磁性体は一般に、透磁率が大きくなると磁気
飽和に達し易く、逆に透磁率が小さいと磁気飽和に達し
にくくなる。従って、透磁率の大きい磁性材を磁心に用
いたインダクタは、出力電流が小さい時には大きなイン
ダクタンスを示すが飽和電流値が小さく（第３図の一点
鎖線７参照）、逆に透磁率の小さい磁性材を磁心に用い
たインダクタは、出力電流が小さい時にはインダクタン
スは大きくないが飽和電流値が大きい（第３図の破Ｉ！
９参照）。従って、透磁率は高いが磁気飽和し易い磁性
材と、透磁率は比較的低いが磁気飽和しにくい磁性材を
組合せることが好ましい。飽和磁気特性は磁気飽和点（
Ａ／１１＋）により決定することができ、磁気飽和点が
低いと磁気飽和し易いことを示し、磁気飽和点が高いと
磁気飽和しにくい。例えば、２種の磁性材（ＡとＢ）と
組合せて本発明の磁心を構成する場合、Ａの透磁率は５
００〜５，０００、好ましくは７５０〜２，０００、磁
気飽和点１６０〜１，６００Ａ／ｍ、好ましくは３００
〜８００Ａ／ｍを有し、Ｂの透磁率はｌＯＯ〜５００、
好ましくは２００〜４００、磁気飽和点１，３００〜６
，４００Ａ／ｍ１好ましくは１，６００〜３，２００Ａ
／＋が好適である。両者の透磁率の差は少なくとも２０
０以上あることが好ましく、磁気飽和点の差は少なくと
も４００Ａ　／　ｍ以上あることが好ましい。

磁心の製造に使用される複数の磁性材は、それらの透磁
率と飽和磁気特性が互いに異なっていればよく、異なる
化学種のものでも同一の化学種のものでも良い。そのよ
うな磁性材としては、例えばアモルファスＥＣＣＯｍａ
Ｆ　ｅｓ）ｒｚ、ｇｓ　Ｌｔ、ｉＢ　Ｉｓコ磁性材、［
ｐ　ｅｔｔ、ｓｓ　ｉｔ、ｓＢ　Ｉａミコ性材（数字は
いずれも原子％を表す。）等、或いはそれらを通常の熱
処理したもの等が挙げられる。

本発明のインダクタのインダクタンス−飽和電流特性は
、上記複数の磁性材をそれぞれの使用量で個別に作製し
た場合の各インダクタの特性の和として現れる。尚、こ
れらの各特性の強さは、使用する磁性材の各使用量に比
例するので、本発明のインダクタのインダクタンス−飽
和電流特性は、用いる各磁性材の使用量を考慮した加重
平均により而もって計算される。

即ち、簡単のため本発明のインダクタが、第３図の一点
鎖線７で表わされる特性を有する磁性材Ｍ、と破線９で
表わされる特性を有する磁性材Ｍ。

から成る磁心を有する第２図に示すような構造のインダ
クタである場合、インダクタンスしは、次（式中、μ。

は真空の透磁率、μｒ１及びμｒ、はそれぞれ磁性材Ｍ
、及びＭ、に固有の比透磁率、Ｓ。

及びＳ、はそれぞれ磁性材Ｍ、及びＭ、の断面積、Ｎは
コイルの巻数、ｅは磁路長を表す。）で表わされる。磁
性体の一般的特性として、透磁率の大きな材料の磁気飽
和点は小さく、透磁率の小さな材料の磁気飽和点は大き
い。従って、本チョークコイルのインダクタンスしは、
コイルに流れる電流が微小のときは、（１）式にて表わ
される値をとるが、電流量が増大すると磁性材Ｍ、が磁
気飽和するため、磁性材Ｍ、のインダクタンスに対する
寄与は無くなり、次式％式％（２）で表わされるインダクタンス値となる。

よって、本コイルのインダクタンスは、第３図の実線８
に示したような電流特性をもつようになる。

上記のようにして個々の磁性材の磁気特性とその組成比
を選ぶことにより、任意の電流−インダクタンス特性を
もつチョークコイル、即ちインダクタが簡単に設計製作
できる。

本発明のインダクタの磁心に巻かれるコイルは特に限定
されず、通常のものが用いられる。コイルの巻数も所望
のインダクタンス強度に応じて適宜選択して良い。

本発明のインダクタの製造に於いて、磁心は磁気特性が
異なる複数の磁性材を複合していればよく、その複合形
態は特に限定されない。

以下、本発明のインダクタの製造を添付の図を用いて具
体的に説明する。

第１図は、磁気特性の異なる磁性材２シ４の３層から成
るトロイダル状磁心を有するチョークコイルを示す。こ
のチョークコイルの製造に於いては、使用する各磁性材
は薄帯の形状にしたものを使う。

即ち、先ず、適当な大きさのボビンを芯体として磁性材
２の薄帯をこれに巻回し層の厚みが所定になったところ
で巻回操作を停止し、次いで、この層上に磁性材３の薄
帯を、所定の層厚になるまで巻回する。次いで、同様に
この形成された層上に磁性材４の薄帯を、所定の層厚に
なるまで巻回した後、巻戻しが起こらないような処置を
施したのちボビンを除去する。かくして得られた磁心部
に直接コイルを巻くか、或いは、例えば静電塗装により
磁心に被覆を施したのちコイルを巻くことにより、チョ
ークコイルが得られる。

又、本発明のインダクタは、第２図に示すように磁気特
性の異なる複数の磁心を積層して得られ、磁心にコイル
を巻いたものであっても良い。

更に又、本発明のインダクタは、複数の磁性材の各々所
定量を細線形状にし、これらを集束して磁心を作成し、
これにコイルを巻いて得られるチョークコイルでも良い
。或いは、複数の磁性材を粉体または薄片にし、これら
の各々の所定量を適当な容器、例えば、エポキシ系樹脂
で作られた凹型のミゾを有する円形の容器等に入れ、そ
の容器の外側からコイルを巻いて得られるものでも良い
。

また、上記磁性材の粉体又は薄片とともに樹脂等の固化
材、例えばエポキシ系熱硬化性樹脂等を容器に入れ、樹
脂等を固化したのち容器を取り除くことによって得られ
る磁心に直接、又は塗装を行った後、コイルを施すこと
により得られるインダクタでも良い。

（実施例）以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１表−１の磁気特性を有する直径３０μｍのコバルト系ア
モルファス細線Ａ及びＢを、表−１に示す本数用いて実
効断面積０　、５　ａｘ″のソレノイド状磁心を作製し
た。次いで、この磁心に直径０，２５ＪＩＩＩ＋のコイ
ルを６０回巻いてインダクタを製造した。得られたイン
ダクタのインダクタンス−出力電流特性を第４図（実線
Ｂ）に示す。

表−１比較例１及び２上記のアモルファス細線Ａ及びＢをそれぞれ単独に用い
た以外は実施例１と同様にしてそれぞれインダクタを製
造した（それぞれ比較例１及び２）。

これらのインダクタのインダクタンス−出力電流特性を
第４図に示す（それぞれ−点鎖線１４及び破線１５）。

（発明の効果）本発明のインダクタは上記のような構成を有するので、
第３図の実線８で示されるような、低出力電流時に大き
なインダクタンスを示し、且つ飽和電流値の大きいイン
ダクタが得られ、又、小型化が可能である。更に、磁心
に使用する磁性材の磁気特性及びその使用量より、イン
ダクタのインダクタンス−飽和出力電流特性を簡単に推
察及び計算が可能となり、品質の安定したチョークコイ
ルを事前に設計でき簡単に製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明のインダクタの斜視図であり
、第３図及び第４図はインダクタンス−出力電流の特性
図である。ト・・コイル、２〜６・・・磁性材、７及び９・・・一
種のみの磁性材より成る磁心のインダクタの特性図、訃
・・複数の磁性材より成る磁心のインダクタの特性図、
１０〜１２・・・飽和出力電流値、１３・・・実施例１
の特性図、１４及び１５・・・それぞれ比較例１及び２
の特性図。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　透磁率と飽和磁気特性が異なる複数の磁性材よ
り成る磁心を有するインダクタ。