JPS6222286B2

JPS6222286B2 -

Info

Publication number: JPS6222286B2
Application number: JP56199558A
Authority: JP
Inventors: Kosuke Harada; Yasushi Arakawa; Rihei Hiramatsu; Yasuo Aryama
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-12-11
Filing date: 1981-12-11
Publication date: 1987-05-18
Also published as: JPS58100516A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、高周波磁気増幅器の改良に関するも
のである。

「従来の技術」近時、スイツチング電源は、小型、軽量化のた
め、その使用周波数が益々高くなつている。そし
て、第１図に示すような可飽和リアクトル１と整
流ダイオード３からなる磁気増幅器を使用した電
源回路が高周波化に最適であることが認識されて
きて、その需要が拡大しつつある。この第１図の
回路は、最も簡単な半波制御磁気増幅器を使用し
た場合を示しており、前記磁気増幅器の他に、２
はトランジスタとトランスを主体とした直交変換
部、４は転流ダイオード、５は平滑用リアクタ、
６は平滑用コンデンサ、７は出力電圧検出回路、
８は帰還抵抗、９は帰還ダイオードである。前記
可飽和リアクトル１は、従来は第２図および第３
図に示すように、導線１０を巻回せしめるため
に、中央に大きな貫通孔１１をもつて鉄心１２を
巻回し、その外周をケース１３で被覆したドーナ
ツ型であつた。可飽和リアクトル１を用いた第１
図の回路において、出力端子１４，１５の出力電
圧Voを得るときの可飽和リアクトル１への印加
電圧Vma、転流ダイオード４の直後の電圧Vo′、
出力端子１４，１５間の電圧Voのそれぞれの波
形図が第４図に示されている。また、第５図は、
出力端子１４，１５の短絡時の電圧Vo，Vma，
Vo′の波形図である。第５図からも明らかなよう
に、出力端子１４，１５間が短絡した時には、電
圧Vo，Vo′が零であるが、そうなるためには、入
力電圧Viの電圧時間積はすべて可飽和リアクト
ル１で負担しなければならない。最高電圧時間積
の負担時においては、 Vi・Ｔ／２＝Vma・Ｔ／２ ……(1) となり、したがつてVi＝Vmaとなる。

実例として、Vi＝12.5V、周波数ｆ＝250KHz
（又は周期Ｔ＝４μsec）、巻回数ｔ＝５ターン、
断面積Ａ＝0.05cm²として ema＝Ｖｍａ／ｔ＝４・ｆ・Ｂ・Ａ・10^-8 ……(2) の式に代入するとＢ＝5000ガウスとなる。（ema
は可飽和リアクトルの１ターン当りの電圧）な
お、このときの鉄心１２の断面積Ａはその外径寸
法を第３図のように設定することによつて次式で
求めたものである。

Ａ＝0.3×0.25×１／１．５＝0.05cm² ここで、１／１．５は鉄心１２の占有率であり、外形断面積は0.075cm²、平均磁路長はπ×10.5mmとな
る。

以上の説明で使用した第２図および第３図に示
す外形および寸法の可飽和リアクトルは、現状で
は、習慣的に近似したプロポーシヨンである。

「発明が解決しようとする問題点」ところが、高周波磁気増幅器としての鉄心を考
えると、一定能力に対してその体積が最低となる
ような配慮が必要である。すなわち、磁路長が短
く、断面積が大きなもので、導線の巻回数の少な
いことが必要である。そこで、巻回数の点だけを
考えると、第２図におけるｔ＝５ターンを可能な
限りｔ＝１ターンに近づけることが望まれる。例
えば前記(2)式において、同一磁束密度で、ｔ＝１
（ターン）とすると、Ａ＝0.25cm²、外径0.375cmと
なる。このとき、単純に巾を第３図のように５倍
の15mmにすることも可能であるが、これでは、巻
回数ｔが減つただけ磁気増幅器のリセツト時の励
磁電流が増大し、しかも鉄損も増大して得策では
ない。

「問題点を解決するための手段」本発明は、このような点に鑑みなされたもの
で、巾の広い金属薄帯を細長く巻回して鉄心とな
し、中心部分には複数本の直線状の導線を束ねて
貫通せしめてなるものである。もちろん製作時は
複数本を束ねた絶縁導線の外周に広巾の金属薄帯
を適当な厚さに巻回して鉄心とし、そして必要に
応じて両端の導線間を接続してループとなし磁気
増幅器とする。

「実施例」以下、本発明の具体的実施例を説明すると、第
６図は本発明の斜視図、第７図は第６図の断面
図、第８図は他の実施例の正面図である。

第６図および第７図において、２０は複数本を
束ねた直線状の導線で、これらの導線２０の外周
には、磁気回路用の金属薄帯２３を適当な厚さに
直接巻回して鉄心２１を形成する。このとき、金
属薄帯２３の先端部は、第７図に示すように、相
隣る導線２０，２０で形成される凹部２４に差込
むようにして巻き始めると鉄心２１が作り易い。
金属薄帯２３の巾は、第６図の1/2としたものを
用いて第８図のように同一導線２０に巻回して２
個の鉄心２１，２１としてもよい。

このような可飽和リアクトル２２を形成する際
には、導線２０と鉄心２１との間に絶縁層が形成
されなければならない。そのためにはつぎのよう
な方法によることが望ましい。

例１．すべての直線状導線２０に予め適当な絶縁
膜を施こしたものを複数本束ね、この上に直接
磁気回路用の金属薄帯２３を適当な厚さまで巻
き付けて鉄心２１を形成する。

例２．複数本の直線状導線２０を束ねたものの外
周に直接磁気回路用の金属薄帯２３を巻いて鉄
心２１となし、その後適当な温度で熱処理して
導線２０と鉄心２１との間に、両方の金属の酸
化皮膜を生成せしめる。

例３．複数本の直線状導線２０に無機質等の適当
な絶縁物の粉末や液体を塗布し、この上に磁気
回路用の金属薄帯２３を適当な厚さに巻いて鉄
心２１となし、その後適当な温度で熱処理して
両者間に電気的絶縁物を焼結せしめる。

このような方法によつて形成されたものにルー
プを形成するには、第９図に示すように、両端か
ら突出した直線状導線２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，
２０ｄ、２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，２０ｈを折曲
し、これらのうち、導線２０ｂと２０ｅ、２０ｃ
と２０ｆ、２０ｄと２０ｇを互いに点２５，２
６，２７で接続し、導線２０ａと２０ｈをリード
線とすればｔ＝３ターンの可飽和リアクトル２２
となる。また、第１０図のように、リード線とし
ての直線状導線２０ａと２０ｈ以外の導線２０
ｂ，２０ｃ，２０ｄ、２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ
を、直角に折曲し、プリント基板２８の接続孔２
９ｂ，２９ｃ，２９ｄ，２９ｅ，２９ｆ，２９ｇ
に挿入し、プリント配線３０…に半田３１で接続
すれば、コンデンサや抵抗と同様の扱いによつて
ｔ＝３ターンの可飽和リアクトル２２となる。さ
らに、複数本の直線状導線２０を束ねたものであ
つてもｔ＝１ターンの可飽和リアクトルとして使
用する場合には、第１１図に示すように、同一端
から突出した導線２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０
ｄ、２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，２０ｇ，２０ｈを
互いに結合する。

以上第６図ないし第１１図に示すような構造の
可飽和リアクトルとすることによつて本発明の目
的が達成されることを以下に説明する。

第２図および第３図に示す従来のものと、第６
図ないし第１１図に示す本発明のものとは、磁路
長がｍ：ｎ（ｍ＞ｎ）とすると、巻回数ｔは逆に
ｎ：ｍとなつても励磁電流そのものは同一であ
る。また、鉄心の重量も同一であるとすると、同
一磁束密度で動作した場合は、鉄損は単純に考え
れば同一であると思われる。

ところが、実際には、第１２図、第１３図、第
１４図および第１５図に示すような特性の点から
しても、また、損失の点からしても、従来のもの
より本発明のものがはるかに有利であることがわ
かる。すなわち、第１２図および第１３図はそれ
ぞれ従来のものと本発明のものとのヒステリシス
特性である。これらの図において、Ｘ部分の_５→
T₆→T₁→T₂およびX′部分のT₅′→T₆′→T₁′→
T₂′で示されたループは磁束のリセツトおよびセ
ツトの主として磁束変化量に対応した損失に相当
する。また、Ｙ部分のT₂→T₃→T₄→T₅および
Y′部分のT₂′→T₃′→T₄′→T₅′で示されたループ
は、鉄心飽和時の損失に相当する。可飽和リアク
トルにおいては、無負荷時にはＸ部またはX′部
のみの損失であるが、全負荷時にはＹ部または
Y′部の損失の方が大きい。したがつて、当然、
従来のものより、本発明のものの方が損失が少な
い。

また、第１４図および第１５図はそれぞれ従来
のものと本発明のものとの電圧、電流の時間的変
化を示す特性図である。これらの図において、
Viは供給入力圧、Vmaは可飽和リアクトルの負
担電圧、Imaは可飽和リアクトルを流れる電流で
ある。

これらの図からも明らかなように、T₂→T₃と
T₂′→T₃′、T₄→T₅とT₄′→T₅′をそれぞれ比較す
ると、これらの時間巾も本発明のものの方が少な
い。特に、T₄→T₅とT₄′→T₅′とは、可飽和リア
クトルにとつて好まれざるリセツト時間を構成
し、可飽和リアクトルとして非動時間つまりデツ
ドアングルを作り出すが、この点についても当然
本発明のものが有利である。

「発明の効果」本発明は上述のように、複数本の直線状導線を
束ね、その外周に鉄心となる金属薄帯をボビンケ
ースなどを介在せず直接密着して巻回したので、
磁路長を最短にすることが可能であるとともに、
両端の導線を接続すれば所定の巻回数が得られ、
一体に接続すれば１ターンとなる。また、プリン
ト配線板等にコンデンサや抵抗と同様な取扱いに
より接続でき自動組立てにも有利である。さら
に、鉄心材料としてアモルフアス金属を使用する
と、高周波用として極めてすぐれ、しかも鉄心そ
のものを直接放熱することも容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁気増幅器を用いた従来より公知の電
源回路図、第２図は従来の可飽和リアクトルの斜
視図、第３図は第２図の断面図、第４図および第
５図は第１図における各部の出力波形図、第６図
は本発明による可飽和リアクトルの一実施例を示
す斜視図、第７図は第６図の断面図、第８図は本
発明の他の実施例をの正面図、第９図は両端の導
線を直結してループとした状態の斜視図、第１０
図は両端の導線をプリント基板を介して接続して
ループとした状態の斜視図、第１１図は同一端の
導線を接続し１ターンとした状態の斜視図、第１
２図および第１３図はそれぞれ従来と本発明の可
飽和リアクトルのヒステリシス特性図、第１４図
および第１５図はそれぞれ従来と本発明の磁気増
幅器の電圧、電流と時間との関係を示す特性図で
ある。２０，２０ａ〜２０ｈ…直線状導線、２１…鉄
心、２２…可飽和リアクトル、２３…金属薄帯、
２４…凹部、２５，２６，２７…接続点、２８…
プリント基板、２９ｂ〜２９ｇ…接続孔、３０…
プリント配線、３１…半田。

Claims

【特許請求の範囲】１可飽和リアクトルに直流励磁を与え、交流側
電流を整流ダイオードで整流して再生するように
した磁気増幅器において、前記可飽和リアクトル
はそれぞれ外周を絶縁した複数本の直線状の導線
を束ねた状態でその上に直接磁気回路用金属薄帯
を巻回してなることを特徴とする高周波磁気増幅
器。２複数本の導線は両端を折曲して外部のプリン
ト基板を介して相互に接続してループを形成して
なる特許請求の範囲第１項記載の高周波磁気増幅
器。３複数本の導線は両端を折曲して互いに直接接
続してループを形成してなる特許請求の範囲第１
項記載の高周波磁気増幅器。４複数本の導線は同一端をそれぞれ互いに接続
して１ターンとした特許請求の範囲第１項記載の
高周波磁気増幅器。