JPS6358909A - 磁性体の磁気バイアス方法 - Google Patents

磁性体の磁気バイアス方法

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JPS6358909A
JPS6358909A JP61201901A JP20190186A JPS6358909A JP S6358909 A JPS6358909 A JP S6358909A JP 61201901 A JP61201901 A JP 61201901A JP 20190186 A JP20190186 A JP 20190186A JP S6358909 A JPS6358909 A JP S6358909A
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magnetic
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core
magnetic flux
voltage
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JP61201901A
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善章 西山
中橋 英純
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NCR Voyix Corp
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NCR Corp
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/40Means for preventing magnetic saturation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/14Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with variable magnetic bias
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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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〕 この発明はトランス及びインダクター等の磁性体を応用
した機器の小型化を実現するための磁性体の磁気バイア
ス方法に関する。
〔従来技術〕
けい素鋼又はフェライト等の磁性体は第2図に示すよう
な磁化飽和曲線特性を有する。図中、Bは磁性体内部の
磁束密度、Btnは最大磁束密度、Brは残留磁束密度
、Hは磁界の強さ、Hcは保磁力、rsは飽和磁化力を
表わす。この特性曲線かられかるように、磁性体に一定
以上の磁界H(巻線電流と巻線回数の積で表わされる)
を与えても、内部の磁束密度Bが飽和し一定値Bm以上
にはならない。この値Bmは磁性体の材質、形状及び磁
路内の空隙等により決定される固有のものである。この
飽和点Bmが高ければ高いほど、インダクタの場合には
一定のインダクタンス値と通電電流値をより小型の磁性
体で実現でき、トランスの場合にはより少ない巻線数で
より小型のトランスを作ることができる。
いま磁性体に巻かれた巻線の一方向にのみ断続的に電流
を流し又は電圧を印加する場合を考えると、磁性体が磁
性体として機能する範囲は第2図における最大磁束密度
Bmと残留磁束密度Brの間である。巻線の一方向にの
み電流を流し又は電圧を印加する場合、従来のように単
に磁性体に巻線を施しただけではこの範囲(BmがらB
rまでの範囲)を超えて磁性体を使用することはできな
いO しかし、第2図から明らかなように磁性体自体の特性と
しては磁束密度は+8mがら−Bmの範囲で変化するこ
とが可能な、のであり、この点に着目して考えられたの
が第3図の有極コア1oである。これは、磁化力Hが0
のときの磁束密度、すなわち残留磁束密度Brがマイナ
ス値を示すように磁路内部に永久磁石12を挿入し、実
質的に利用可能な磁束密度の変動範囲を広げるものであ
る。
これにより、磁性体の使用体積を減らすことができ、装
置の小型化を可能にした。
〔本発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、この永久磁石12を使用した磁気バイア
ス方法(有極コア10)は、コア1oが特殊で高価であ
るのに加えて、永久磁石12によりバイアスされるもの
であるためにバイアス・レベルが固定であり、さらに永
年の使用により永久磁石10が劣化する等の問題があっ
た。
本発明は以上の従来技術の欠点に鑑みて成されたもので
、特殊なコアを使用することなく利用可能な磁束密度の
変動範囲を広げ、もって磁性体の使用体積を減じて機器
の小型化を可能にした磁性体の磁気バイアス方法を提供
することをその目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明では、従来の磁性体
コア及び主巻線の他に、主巻線が磁路内に発生させる磁
束の増加期間中、該磁束の増加に同期して該磁束を一定
量減少させるような補助巻線を付加して、磁性体の磁気
飽和を防ぐよう構成した。
〔実施例〕
この発明を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明をトランスに適用した場合の1実施例を
示す回路図である。第1図において、主巻線N1に図に
示すような波形の入力電圧を印加すると、巻線N′5に
は入力電圧のN3/Nlの大きさの相似波形の電圧が出
力される。
2は磁性体から成るコアであり、コア2、主巻線N1及
び出力巻線N3により通常のトランスを構成している。
ここでコア2が飽和しないための条件は下記の式(1)
により導かれる。
ここでnl:主巻線N1の巻数、V:入力最大電圧(V
)、tl:入力電圧印加時間(秒)、A:コア2の最小
磁路断面積(m d )、ΔB:Bm可能な磁束密度変
動範囲すなわちBm−Br(ガウス)である。
とコア2の磁路断面積Aとの関係は、ΔB1つまりコア
2の最大磁束密度Bmと残留磁束密度Brの差によって
決定されることを示している。これは、逆の見方をする
と、ΔBが大きければ主巻線N1の巻数をより少なく又
はコア2の磁路断面積Aをより小さくしても、コア2を
飽和させずに使用できることを示している。従来技術の
有極コアはこの点に着目して、永久磁石を用いて残留磁
束Brをマイナス値まで下げるようにバイアスすること
によりΔBを拡大するようにしたものである。
これに対し本発明は、主巻#1lN1に印加される入力
電圧の波形に同期して減磁するよう動作する減磁用巻線
(補助巻線)N2により、残留磁束密度Brをマイナス
値にバイアスするものである。
第1図に示す実施例の動作について説明する。
主巻MNlに入力電圧が印加されている期間(tlの期
間)中、出力巻線N3にはダイオードD2が順バイアス
、ダイオードD3が逆バイアスされる方向の電圧が誘起
され、補助巻線N2にはトランジスタTr2がONされ
る方向の電圧が誘起されるように、それぞれの巻線N3
、N2が施されている。
今、主巻1IiiN1に入力電圧が印加されたとすると
(t1期間)、巻線N3によりコンデンサc1の両端に
は電工EOが出力される。一方補助巻線N2にも電圧が
誘起され、トランジスタTr2のエミッタ・ペース間は
抵抗R1,R2によって順バイアスされるのでトランジ
スタTr2はオン、する。Tr2がオンすると、抵抗R
3を介してトランジスタTriヘベース電流が供給され
るので、トランジスタTriはオン状態となる。Tri
がオン状態になると、巻線N2に電圧EOが印加さレル
。コノトキ、電圧EOがVX(N2/Nl)の値よりも
大きければ、巻線)12に巻線N1の励磁電流を減じる
方向の電流IN2が流れる。この減磁電流工N2は、第
1図に示すようなトランジスタTr 1、抵抗R4、ツ
ェナー・タイオードD1、(ツェナー電圧vz)の回路
構成により常に一定に保たれる。その関係を式(2)と
して下記に示す。
VBF;+lN2−R14−V4 (Vng:Triのエミッタ・ベース間電圧’)このよ
うに本発明ではツェナー・ダイオードD1を用いた回路
構成により減磁電流工N2をt1期間中一定に保つので
、主巻線N1の励磁電流は一切影響を受けない。つまり
、コア2内部の磁束はt1期間のみ常時一定の値だけ減
磁される。減磁分をΔB1とすれば、下記式(6)が成
立する。
ΔBl−μH−,1l−n2 @lN2−・−−−−式
(6)(n2:N2の巻数、μ:磁性体の透磁率)以上
の説明からもわかるように、本発明は、電圧EOが補助
巻線N2による誘起電圧よりも大きくなるよう構成し、
かつツェナー・ダイオードを用いた回路により減磁電流
IN2を一定に保つよう構成することにより、t1期間
中、コア2の内部磁束を一定値ΔB1だけ減磁して、コ
ア2の飽和を防ぐものである。
次に巻線N1に電圧が印加されていない期間t2につい
て説明する。t2期間中、トランジスタTr2はオフで
あるので、トランジスタTrlもオフとなり巻線N2に
は電流が流れない。巻線N2に減磁電流1N2が流れな
いと、コア2は減磁されないので、tlからt2に変化
した瞬間コア2の磁束密度は一瞬上昇するが、その時は
巻線N1に電圧は印加されていないので、たとえコア2
が飽和しても問題はない。
コア2内部の磁束密度の変化を第4図に示す、t1期間
中、磁性体内の磁束密度は式(3)より、μ・n2・I
N2だけ減磁されるので、その分飽和点が実質的に上昇
したのと同じことになる。
本発明をインダクタに適用する場合には、外部に第1図
の電圧EOに相当する直流電圧源を必要とする他は、ト
ランスの場合と同様にして実施することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は磁性体に補助巻線と簡単
な回路を附加するだけで、磁性体をより小さくすること
ができ、又は主巻線をより少なくすることができ、それ
により磁性体応用機器を小型化することができた。本発
明をトランス、インダクタに実施した場合、一定の使用
条件の下で、何ら磁気バイアスしない場合と比較して約
30%磁性体の体積を減少できた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の磁性体の磁気ノ(イアス方法をトラン
スに適用した場合の実施例を示す回路図であり、第2図
は磁性体の磁化飽和曲線(H−B曲線)を示す図である
。第3図は従来技術である有極コアの内部構成を示す図
であり、第4図は本発明を適用した場合の磁性体内部の
磁石密度の変化を表わす図である。 N1・・・主巻線、N2・・・出力巻線、N3・・・減
磁用補助巻線、R1−11・・・抵抗、Dl・・・ツェ
ナー・ダイオード、D2.D5・・・ダイオード、Tr
i・・・NPN型トランジスタ、Tr2・・・PNP型
トランジスタ、LL・・・平滑用インダクタ、C1・・
・コンデンサ 2・・・磁性体コア、10・・・有極コア、12・・・
永久磁石 出願代理人 斉藤 勲 才/ Q ’t’45J

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 少なくとも磁性体コア2及び主巻線N1を有する磁性体
    応用機器において、前記磁性体コア2に補助巻線N2を
    附加するとともに前記主巻線N1の発生する磁束の増加
    に同期して前記補助巻線N2に前記主巻線Niの発生す
    る磁束を一定量減少させるような一定の減磁電流を流し
    て、主巻線の発生する磁束の増加期間中磁性体コアの磁
    気飽和を防ぐようにしたことを特徴とする磁性体の磁気
    バイアス方法。
JP61201901A 1986-08-29 1986-08-29 磁性体の磁気バイアス方法 Pending JPS6358909A (ja)

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DE8787905695T DE3782334T2 (de) 1986-08-29 1987-08-10 Materialmagnetisierungsmethode und -vorrichtung.
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