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JPH04249301A - Converter - Google Patents

Converter

Info

Publication number
JPH04249301A
JPH04249301A JP3035379A JP3537991A JPH04249301A JP H04249301 A JPH04249301 A JP H04249301A JP 3035379 A JP3035379 A JP 3035379A JP 3537991 A JP3537991 A JP 3537991A JP H04249301 A JPH04249301 A JP H04249301A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
magnetic core
transformer
converter
choke coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP3035379A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Naohara
猶原 隆
Takeshi Masumoto
健 増本
Akihisa Inoue
明久 井上
Teruhiro Makino
彰宏 牧野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alps Electric Co Ltd filed Critical Alps Electric Co Ltd
Priority to JP3035379A priority Critical patent/JPH04249301A/en
Publication of JPH04249301A publication Critical patent/JPH04249301A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the title converter which is suitably used as a high-frequency switching power supply by a method wherein at least one magnetic core out of a magnetic core for a choke coil and a magnetic core for a transformer is composed of an amorphous magnetic material whose composition is expressed as Fe86-xSi6B10Nbx. CONSTITUTION:At a converter A which is provided with a choke coil 5, a transformer 1, a capacitor 7 and diodes 3, 4, 5, at least one magnetic core out of a magnetic core for the choke coil 5 and a magnetic core 8 for the transformer 1 is composed of an Fe-based amorphous magnetic material whose composition is expressed as Fe86-xSi6B10Nbx and in which 0.5 atomic %<=x<=6 atomic %. For example, a converter A is constituted so as to be provided with a transformer 1, a power transistor 2, diodes 3, 4, 6, a choke coil 5 and a capacitor 7. A shell-type magnetic core 8 for the transformer 1 is constituted of said amorphous magnetic material whose eddy-current loss in a high-frequency region is small and whose saturation flux density is high.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】この発明は、スイッチング電源な
どに組み込まれるコンバータに関するものである。 【0002】 【従来の技術】近年、OA機器の小型化・軽量化、低価
格化に伴い、これらの電源が機器に占める割合が著しく
大きくなってきているために、各種電源の小型化が急速
に進められている。このような背景の基に小型化が進め
られているスイッチング電源は、パワーエレクトロニク
スなどの分野においては、通常の50Hz電源に置き換
わりつつある傾向にある。 【0003】ここで一般のスイッチング電源の構成部品
を検討してみると、ノイズフィルタ、メイントランス、
可飽和磁心、ノイズアブソーバ、平滑チョークなどの種
々の磁性部品に加え、コンバータを構成するトランスと
チョークコイルといった磁性部品を備えている。従って
これらの磁性部品を高周波数化することで、これらの磁
性部品の小型化を実現することができることが判る。こ
のためスイッチング電源に用いられている各種部品の小
型化と高性能化が重要な課題になってきている。 【0004】以上のような傾向から最近のスイッチング
電源の運転周波数は500kHzにも達しているが、今
後更にスイッチング電源を小型化するために1MHzで
の運転が目標にされている。このためスイッチング電源
に用いられる部品にあっては、高周波領域における渦電
流損失を減少させることに従来から大きな努力が払われ
てきた。 【0005】従来、この種のスイッチング電源のコンバ
ータ用に用いられている磁性部品の磁心材料として主に
Mn−Znフェライトなどが使用されている。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述の従
来材料にあっては、飽和磁束密度と透磁率の両面に優れ
たものが見られなかった。また、従来、高周波数領域に
おいても磁心損失が小さいという特徴を有しているCo
基などのアモルファス合金がコンバータ用の磁心として
注目され、平滑チョークなどの一部の部品では広く利用
されるようになってきている。 【0007】ところが、従来知られているCo基アモル
ファス合金にあっては、飽和磁束密度が10000G未
満のものがほとんどであり、更なるノイズフィルタの高
性能化には特性不十分な問題がある。 【0008】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、高周波のスイッチング電源用のコンバータと
して好適なコンバータを提供することを目的とする。 【0009】 【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、チョークコイルとトランスとコンデンサと
ダイオードとを具備してなるコンバータにおいて、チョ
ークコイルの磁心とトランスの磁心の内、少なくとも1
つの磁心が、Fe86−xSi6B10Nbxなる組成
を有し、0.5原子%≦x≦6原子%であるFe基アモ
ルファス磁性材料からなるものである。 【0010】 【作用】本発明に用いるFe基アモルファス磁性材料は
特別の組成を有するので、1MHzなどの高周波領域に
おける渦電流損失が少なく、高い飽和磁束密度を有する
。従って高周波領域で損失の少ない飽和磁束密度の高い
磁心が得られ、これによってトランスとチョークコイル
が小型高性能化する。従って本発明のコンバータを用い
ることでスイッチング電源が小型高性能になる。 【0011】 【実施例】図1は本発明のコンバータをフォワードコン
バータに適用した一実施例を示すもので、この実施例の
コンバータAは、トランス1と、パワートランジスタ2
と、ダイオード3,4,6と、チョークコイル5と、コ
ンデンサ7を具備して構成されている。 【0012】前記トランス1は、磁心8と1次巻線9と
2次巻線10で構成されている。磁心8としては後述す
るFe系アモルファス材料が用いられ、その形式として
は、EI型、EE型など、種々のものが使用される。 【0013】磁心8を構成するFe基アモルファス磁性
材料は、Fe86−xSi6B10Nbxなる組成を有
するものであり、FeとNbの含有量をそれぞれ示すx
の値は、0.5原子%≦x≦6原子%の範囲とする。 【0014】前記組成において、Feは磁性を担うため
の中心元素である。飽和磁束密度はNbの添加量が増加
すると順次低下する傾向にあるので、飽和磁束密度を高
くするにはNb含有量を少なくすることが好ましい。ま
た、Nb含有量によって透磁率は大幅に変化する。透磁
率を500以上にするにはNb含有量を0.5〜6原子
%にすることが必要である。更に、透磁率を1000以
上に高くするためには、Nb含有量を1〜1.8原子%
の範囲内、あるいは、3.1〜5.3原子%の範囲内に
設定することが好ましい。 【0015】前記1次巻線9には、パワートランジスタ
2が接続されており、パワートランジスタ2はベースに
対する通電を制御することによりオン、オフ制御される
。図1に示すコンバータAにおいて、1次巻線9に電圧
を印加すると、1次電流が流れて磁心8に磁束が生じ、
2次巻線10には誘起電圧が発生する。誘起電圧の大き
さは、印加する電圧によって生じる電流変化または磁束
変化に比例する。 【0016】そして、パワートランジスタ2がオンの期
間中には、トランス1にはパワートランジスタ2からの
電流が流れて磁気エネルギーが蓄積されるとともに、コ
ンデンサ7から放電が行なわれる。一方、パワートラン
ジスタ2がオフとなる期間では、トランス1に蓄えられ
たエネルギーがチョークコイル5を介してコンデンサ7
に充電される。 【0017】従ってパワートランジスタ2がオン、オフ
を繰り返すと、コンデンサ7の両端には所定の直流電圧
が得られる。即ち、コンデンサ7の両端には、トランス
1の昇圧比とパワートランジスタ2のオン、オフの時比
率(デューティ比)に依存した直流出力電圧が得られる
。 【0018】図2は、トランス1の具体的構造の一例を
示すもので、外鉄型の磁心8を備え、1次巻線9と2次
巻線10を積層した構造である。 【0019】図3は、コンデンサ4とチョークコイル5
とを一体化した素子Bの具体的構造例を示すものである
。この素子Bは、中央部に設けられた端子ロッド12と
、この端子ロッド12に挿通されたパイプ13,14と
、前記パイプ13,14を覆う被覆層15と、この被覆
層15の外部を覆うモールド層16と、モールド層16
内に埋設された円筒体17と、モールド層16の外周部
を覆って設けられた金属製のシールドケース18と、前
記モールド層16内に埋設されて円筒体17と端子ロッ
ド12とを接続した接続盤19とを具備して構成されて
いる。 【0020】前記端子ロッド12は、軟銅などの良導電
性の金属材料製であり、パイプ13,14は前述した組
成のFe系アモルファス材料からなり、被覆層15は絶
縁体からなり、モールド層16は樹脂からなり、円筒体
17は誘電体からなり、シールドケース18と接続片1
9は良導電性の金属からなる。 【0021】被覆層15は熱収縮性のシリコン樹脂など
からなる絶縁体である。円筒体17は、BaTiO3系
のセラミックスなどからなる誘電体であり、円筒体17
の上下両面には銀薄膜などの電極が形成されている。こ
の円筒体17をモールド層16で覆うことでコンデンサ
が構成される。 【0022】ところで、前記Fe基アモルファス磁性材
料を製造するには、前記組成の金属の溶湯から急冷する
ことで製造することができる。前記溶湯を急冷するには
、前記溶湯を回転中の金属ロールの表面に落下させて急
冷し、リボン状態として得るロール急冷法を採用するこ
とができるが、アトマイズ法などを適用して溶湯を冷媒
中に噴出させて急冷した後に粉末状態として得ることも
できる。 【0023】前記材料からパイプ13,14を形成する
には、前記のように得られたリボンを巻回してパイプ型
に加工すれば良い。また、前記アトマイズ法によって得
られた粉末をパイプ状に圧密して焼結することでパイプ
13,14あるいは磁心8を形成することもできる。 【0024】前記組成のFe基アモルファス材料は、急
冷状態のままであっても十分に優れた飽和磁束密度と透
磁率を有するので、磁場中で特別な熱処理(焼鈍処理)
を行わなくとも磁心として好適であり、磁心の高性能化
を推進できる効果がある。なお、前記組成の合金を必要
に応じて磁場中で熱処理(焼鈍処理)するならば、磁気
特性を更に改善することができ、その場合は更に特性の
優れた磁心を提供することができる。   【0025】ところで、本発明に用いるFe基アモルフ
ァス材料においては、全体が完全なアモルファス相であ
る必要はなく、内部に少量の結晶相を含んでいても差し
支えなく、前記範囲の結晶相を含む材料も本発明材料と
同等とみなすことができる。 【0026】以下に前記組成のFe系軟磁性材料の薄帯
を製造した場合について説明する。Fe84−xSi6
B10Nbxなる組成(ただしx=1,2,3,4の各
値に設定)の金属の溶湯をるつぼからノズルを介して回
転中の金属ロールに噴出させて急冷することによってリ
ボン状の幅1mm、厚さ0.25μmの複数の試験片を
得た。x=1,2,3,4の各値に設定して製造した各
試験片のX線回折試験結果を図4に示す。回折試験には
、フィルタを通したCoのKα放射線を用いるX線回折
法を採用した。 【0027】図4から、Nb含有量のx値を1,2に設
定した試験片では、bcc相の(110)面から回折さ
れる小さいピークが見られた。従ってこれらの組成のも
のは、結晶相を一部含み、他はアモルファスの基質から
なっていることが判明した。また、x値を3,4に設定
した試験片では、アモルファスの単相構造であることが
判明した。 【0028】次に、前記組成の各試験片に対し、飽和磁
束密度(Bs)の測定を行うとともに、1MHzの有効
透磁率(μe)と保磁力(Hc)の測定を行った。飽和
磁束密度の測定は、適用磁場800kA/mの下で振動
サンプル磁力計を用いて行った。また、保磁力は最大磁
場が0.8kA/mの直流B−Hループから評価した。 更に、透磁率は0.8A/mの駆動磁場の中でベクトル
・インピーダンス解析器を用い1kHz〜10MHzの
間の周波数範囲で測定した。それらの結果を図5(a)
,(b)に示す。 【0029】図5(a)に示す結果から、飽和磁束密度
は磁気希釈の結果としてNb含有量の増加とともに減少
する傾向にある。これに対し、図5(b)に示す結果か
ら、透磁率は、Nb含有量0.5〜6原子%の範囲内で
2つのピークを有することが判明したが、0.5〜6原
子%の全範囲で500以上の優れた透磁率を示した。な
お、透磁率を1000以上にするためには、Nb含有量
を1〜1.8原子%の範囲と3.1〜5.3原子%の範
囲に設定することが好ましいことも判明した。 【0030】なお、Fe83Si6B10Nb1なる組
成の試料片は、1.44Tの飽和磁束密度を示し、Fe
80Si6B10Nb4なる組成の試験片は1.17T
の飽和磁束密度を示した。また、Fe82.5Si6B
10Nb1.5なる組成の試験片は、透磁率1650を
示し、Fe80Si6B10Nb4なる組成の試験片は
透磁率1800を示した。 【0031】更に、Fe81Si6B10Nb3なる組
成のアモルファス材料とFe80Si6B10Nb4な
る組成のアモルファス材料について磁束密度と磁場強さ
の関係を示すB−Hループを得た。その結果を図6(a
),(b)に示す。Hcの値はそれぞれ前者が3.4A
/mであり、後者が5.8A/mであった。更に、2つ
のアモルファス合金の間でB−Hループの形が図6(a
),(b)に示すように全く異なっており、ΔBの値が
大きく異なっている。この原因は、誘導磁気異方性Ku
の高い値がFe80Si6B10Nb4なる組成の合金
の斜めループ、並びに、保磁力値の増加に著しく影響す
るためであると推定できる。 【0032】なお、Fe80Si6B10Nb4なる組
成の試験片において、Bmは1.17Tであり、Brは
0.06Tであるので、ΔBの値は1.11Tであって
、十分に大きな値であることが判明した。また、Nb含
有量4原子%におけるμe値の著しい増加は図5(b)
で判明するような優れた直流磁気特性に密接に関係して
いると考えられる。このことから、極端に低い残留磁気
比(Br/Bs)を持つ直流B−HループからMHz領
域において損失の著しい低下を実現できる。 【0033】ところで、前記試験片は特別な熱処理を行
っていないが、未熱処理状態であっても磁心として十分
な磁気特性を発揮していることが判明した。 【0034】また、前記の実施例で得られたFe80S
i6B10Nb4なる組成の試験片(実施例1)と、(
Co−Fe−Mn−Mo)77(Si−B)23なる組
成のアモルファス材料(比較例1)とMn−Znフェラ
イト(比較例2)の各々について、飽和磁束密度Brと
BsとΔB[Bs−Br]とBr/Bsと保磁力Hcと
透磁率を測定した結果を第1表に示す。 【0035】 【第1表】                          
          【0036】第1表に示す結果か
ら、実施例1の材料は、比較例1,2の合金よりも飽和
磁束密度(Bs)が大きいとともに、ΔBの値も大きく
、保磁力(Hc)は中間値であり、透磁率も優秀な値と
なっている。また、1MHzでの透磁率の値はCo基ア
モルファス合金及びMn−Zn粉末フェライトと比較し
てもある程度大きい。前述のように、本発明に係る磁性
材料が高いΔBをもたらす大きな飽和磁束密度を有し、
小さいBr/Bs値を有する。更に、透磁率が1800
と大きいので、1MHzのような高い周波数で使用し、
渦電流損失が、ある程度増大することがあっても、発熱
を低く抑えることができ、十分な性能を確保することが
できる。 【0037】以上のことから本発明に用いる磁性材料は
、1MHzの運転周波数で使用されるコンバータの磁心
材料として好適であることが明らかになった。  とこ
ろで前記実施例においては、コンバータAのチョークコ
イル5と磁心8の両方を前記組成のFe基アモルファス
材料で形成した例について説明したが、どちらか一方の
みをFe基アモルファス材料で形成しても良いのは勿論
である。 【発明の効果】以上説明したように本願発明は、Fe8
6−xSi6B10Nbxなる組成を有するFe基アモ
ルファス材料でトランスの磁心とチョークコイルの磁心
の少なくとも一方を構成してあるので、これらの磁心は
十分に優れた飽和磁束密度と透磁率を有する。また、磁
心の透磁率が十分に高いので1MHzなどの高周波領域
において多少渦電流損失を生じても温度上昇を低く抑え
、十分に高い磁気特性を維持することができる。従って
本発明により高性能なトランスとチョークコイルを備え
たコンバータ提供することができ、コンバータの高性能
化を推進でき、ひいてはスイッチング電源の小型化をな
しえる効果がある。また、本発明に用いるFe基アモル
ファス材料は、磁場中で特別な熱処理(焼鈍処理)を行
わなくともトランスの磁心とチョークコイルの磁心とし
て好適な軟磁気特性を発揮するので、熱処理が必要な従
来材料よりも製造が容易にできる効果がある。なお、前
記組成のFe基アモルファス材料を必要に応じて磁場中
で熱処理(焼鈍処理)するならば、磁気特性を更に改善
することができ、その場合は更に特性の優れたトランス
とチョークコイルを備えたコンバータを提供することが
できる。
Description: FIELD OF INDUSTRIAL APPLICATION This invention relates to a converter incorporated in a switching power supply or the like. [0002] In recent years, as OA equipment has become smaller, lighter, and cheaper, the proportion of these power supplies in the equipment has increased significantly, and the miniaturization of various power supplies has been rapid. is being advanced. Based on this background, switching power supplies, which are being miniaturized, tend to replace ordinary 50 Hz power supplies in fields such as power electronics. [0003] If we consider the components of a general switching power supply, we will see that they include a noise filter, a main transformer,
In addition to various magnetic components such as a saturable magnetic core, noise absorber, and smooth choke, the converter is equipped with magnetic components such as a transformer and a choke coil. Therefore, it can be seen that by increasing the frequency of these magnetic components, it is possible to realize miniaturization of these magnetic components. For this reason, miniaturization and higher performance of various components used in switching power supplies have become important issues. Due to the above-mentioned trends, the operating frequency of recent switching power supplies has reached as high as 500 kHz, but in the future, the goal is to operate at 1 MHz in order to further downsize switching power supplies. For this reason, great efforts have been made to reduce eddy current loss in the high frequency range in components used in switching power supplies. Conventionally, Mn--Zn ferrite has been mainly used as a core material for magnetic parts used in converters of switching power supplies of this type. [0006] However, among the above-mentioned conventional materials, none has been found to be excellent in both saturation magnetic flux density and magnetic permeability. In addition, conventional Co
Amorphous alloys such as Amorphous alloys are attracting attention as magnetic cores for converters, and are becoming widely used in some parts such as smooth chokes. However, most of the conventionally known Co-based amorphous alloys have a saturation magnetic flux density of less than 10,000 G, and there is a problem that the characteristics are insufficient for further improving the performance of noise filters. The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a converter suitable as a converter for a high frequency switching power supply. Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention provides a converter comprising a choke coil, a transformer, a capacitor, and a diode. , at least 1
Each of the magnetic cores is made of an Fe-based amorphous magnetic material having a composition of Fe86-xSi6B10Nbx, where 0.5 atomic %≦x≦6 atomic %. [0010] Since the Fe-based amorphous magnetic material used in the present invention has a special composition, it has low eddy current loss in a high frequency region such as 1 MHz, and has a high saturation magnetic flux density. Therefore, a magnetic core with low loss and high saturation magnetic flux density in the high frequency range can be obtained, which allows the transformer and choke coil to be made smaller and higher in performance. Therefore, by using the converter of the present invention, a switching power supply can be made smaller and have higher performance. [Embodiment] FIG. 1 shows an embodiment in which the converter of the present invention is applied to a forward converter. Converter A of this embodiment includes a transformer 1 and a power transistor 2.
, diodes 3, 4, and 6, a choke coil 5, and a capacitor 7. The transformer 1 is composed of a magnetic core 8, a primary winding 9, and a secondary winding 10. As the magnetic core 8, an Fe-based amorphous material, which will be described later, is used, and various types such as EI type and EE type are used. The Fe-based amorphous magnetic material constituting the magnetic core 8 has a composition of Fe86-xSi6B10Nbx, and x indicates the content of Fe and Nb, respectively.
The value of is in the range of 0.5 atomic %≦x≦6 atomic %. In the above composition, Fe is the central element responsible for magnetism. Since the saturation magnetic flux density tends to decrease as the amount of Nb added increases, it is preferable to reduce the Nb content in order to increase the saturation magnetic flux density. Moreover, the magnetic permeability changes significantly depending on the Nb content. In order to increase the magnetic permeability to 500 or more, it is necessary to adjust the Nb content to 0.5 to 6 at%. Furthermore, in order to increase the magnetic permeability to 1000 or more, the Nb content should be increased from 1 to 1.8 at%.
It is preferable to set it within the range of , or within the range of 3.1 to 5.3 atomic %. A power transistor 2 is connected to the primary winding 9, and the power transistor 2 is controlled to be turned on and off by controlling current flow to its base. In the converter A shown in FIG. 1, when a voltage is applied to the primary winding 9, a primary current flows and a magnetic flux is generated in the magnetic core 8.
An induced voltage is generated in the secondary winding 10. The magnitude of the induced voltage is proportional to the current change or magnetic flux change caused by the applied voltage. While the power transistor 2 is on, the current from the power transistor 2 flows through the transformer 1 and magnetic energy is accumulated, and the capacitor 7 is discharged. On the other hand, during the period when the power transistor 2 is off, the energy stored in the transformer 1 is transferred to the capacitor 7 via the choke coil 5.
is charged to. Therefore, when the power transistor 2 is repeatedly turned on and off, a predetermined DC voltage is obtained across the capacitor 7. That is, a DC output voltage that depends on the step-up ratio of the transformer 1 and the on/off time ratio (duty ratio) of the power transistor 2 is obtained across the capacitor 7 . FIG. 2 shows an example of a concrete structure of the transformer 1, which has an outer iron magnetic core 8, and has a structure in which a primary winding 9 and a secondary winding 10 are laminated. FIG. 3 shows the capacitor 4 and choke coil 5.
This figure shows a specific structural example of element B that integrates the following elements. This element B includes a terminal rod 12 provided in the center, pipes 13 and 14 inserted through the terminal rod 12, a coating layer 15 that covers the pipes 13 and 14, and a coating layer 15 that covers the outside of the coating layer 15. mold layer 16 and mold layer 16
A cylindrical body 17 buried therein, a metal shield case 18 provided to cover the outer circumference of the mold layer 16, and a metal shield case 18 buried in the mold layer 16 to connect the cylindrical body 17 and the terminal rod 12. It is configured to include a connection board 19. The terminal rod 12 is made of a highly conductive metal material such as annealed copper, the pipes 13 and 14 are made of an Fe-based amorphous material having the composition described above, the coating layer 15 is made of an insulator, and the mold layer 16 is made of resin, the cylindrical body 17 is made of dielectric, and the shield case 18 and the connecting piece 1 are made of resin.
9 is made of a metal with good conductivity. The covering layer 15 is an insulator made of heat-shrinkable silicone resin or the like. The cylindrical body 17 is a dielectric material made of BaTiO3-based ceramics, etc.
Electrodes, such as thin silver films, are formed on both the top and bottom surfaces. A capacitor is constructed by covering this cylindrical body 17 with a mold layer 16. By the way, the Fe-based amorphous magnetic material can be manufactured by rapidly cooling a molten metal having the composition described above. To rapidly cool the molten metal, it is possible to adopt a roll quenching method in which the molten metal is dropped onto the surface of a rotating metal roll to obtain a ribbon state. It can also be obtained as a powder after being squirted into a liquid and rapidly cooled. In order to form the pipes 13 and 14 from the above material, the ribbon obtained as described above may be wound and processed into a pipe shape. Further, the pipes 13 and 14 or the magnetic core 8 can also be formed by compacting the powder obtained by the atomization method into a pipe shape and sintering it. The Fe-based amorphous material with the above composition has sufficiently excellent saturation magnetic flux density and magnetic permeability even in the rapidly cooled state, so it can be subjected to special heat treatment (annealing treatment) in a magnetic field.
It is suitable as a magnetic core even if it is not performed, and has the effect of promoting high performance of the magnetic core. Incidentally, if the alloy having the above composition is heat-treated (annealed) in a magnetic field as necessary, the magnetic properties can be further improved, and in that case, a magnetic core with even more excellent properties can be provided. By the way, the Fe-based amorphous material used in the present invention does not have to be a complete amorphous phase as a whole, and may contain a small amount of crystalline phase inside. can also be considered to be equivalent to the material of the present invention. A case in which a ribbon of Fe-based soft magnetic material having the above composition is manufactured will be described below. Fe84-xSi6
A molten metal with a composition of B10Nbx (x = 1, 2, 3, 4) is jetted from a crucible onto a rotating metal roll through a nozzle and rapidly cooled to form a ribbon with a width of 1 mm. A plurality of test pieces with a thickness of 0.25 μm were obtained. FIG. 4 shows the X-ray diffraction test results of each test piece manufactured by setting x to each value of 1, 2, 3, and 4. For the diffraction test, an X-ray diffraction method using filtered Co Kα radiation was employed. From FIG. 4, a small peak diffracted from the (110) plane of the bcc phase was observed in the test pieces in which the x value of the Nb content was set to 1 and 2. Therefore, it was found that these compositions partially contained a crystalline phase and the rest consisted of an amorphous matrix. In addition, it was found that the test pieces in which the x value was set to 3 or 4 had an amorphous single-phase structure. Next, for each test piece having the above composition, the saturation magnetic flux density (Bs) was measured, and the effective magnetic permeability (μe) and coercive force (Hc) at 1 MHz were also measured. Measurements of saturation magnetic flux density were performed using a vibrating sample magnetometer under an applied magnetic field of 800 kA/m. Moreover, the coercive force was evaluated from a DC BH loop with a maximum magnetic field of 0.8 kA/m. Furthermore, the magnetic permeability was measured in the frequency range between 1 kHz and 10 MHz using a vector impedance analyzer in a driving magnetic field of 0.8 A/m. The results are shown in Figure 5(a).
, (b). From the results shown in FIG. 5(a), the saturation magnetic flux density tends to decrease as the Nb content increases as a result of magnetic dilution. On the other hand, from the results shown in FIG. 5(b), it was found that the magnetic permeability had two peaks within the range of Nb content of 0.5 to 6 at%; It showed an excellent magnetic permeability of 500 or more over the entire range. It has also been found that in order to make the magnetic permeability 1000 or more, it is preferable to set the Nb content in the range of 1 to 1.8 at % and 3.1 to 5.3 at %. Note that the sample piece with the composition Fe83Si6B10Nb1 showed a saturation magnetic flux density of 1.44T, and
The test piece with the composition 80Si6B10Nb4 was 1.17T.
showed a saturation magnetic flux density of Also, Fe82.5Si6B
A test piece with a composition of 10Nb1.5 showed a magnetic permeability of 1650, and a test piece with a composition of Fe80Si6B10Nb4 showed a magnetic permeability of 1800. Furthermore, a B-H loop showing the relationship between magnetic flux density and magnetic field strength was obtained for an amorphous material having a composition of Fe81Si6B10Nb3 and an amorphous material having a composition of Fe80Si6B10Nb4. The results are shown in Figure 6 (a
) and (b). The value of Hc is 3.4A for the former.
/m, and the latter was 5.8A/m. Furthermore, the shape of the B-H loop between the two amorphous alloys is shown in Figure 6 (a
) and (b), they are completely different, and the values of ΔB are greatly different. The reason for this is the induced magnetic anisotropy Ku
It can be assumed that this is because a high value of . [0032] In the test piece with the composition Fe80Si6B10Nb4, Bm is 1.17T and Br is 0.06T, so the value of ΔB is 1.11T, which is found to be a sufficiently large value. did. In addition, the significant increase in μe value at Nb content of 4 at% is shown in Fig. 5(b).
It is thought that this is closely related to the excellent DC magnetic properties as revealed in . From this, it is possible to realize a significant reduction in loss in the MHz region from a DC B-H loop having an extremely low remanence ratio (Br/Bs). By the way, although the test piece was not subjected to any special heat treatment, it was found that it exhibited sufficient magnetic properties as a magnetic core even in the unheated state. [0034] Also, Fe80S obtained in the above example
A test piece with a composition of i6B10Nb4 (Example 1) and (
The saturation magnetic flux density Br, Bs, and ΔB[Bs- Table 1 shows the measurement results of Br], Br/Bs, coercive force Hc, and magnetic permeability. [Table 1]
From the results shown in Table 1, the material of Example 1 has a larger saturation magnetic flux density (Bs) and a larger value of ΔB than the alloys of Comparative Examples 1 and 2, and has an intermediate coercive force (Hc). value, and the magnetic permeability is also an excellent value. Moreover, the value of magnetic permeability at 1 MHz is somewhat larger than that of Co-based amorphous alloy and Mn-Zn powder ferrite. As mentioned above, the magnetic material according to the present invention has a large saturation magnetic flux density resulting in a high ΔB,
It has a small Br/Bs value. Furthermore, the magnetic permeability is 1800
Since it is large, it is used at a high frequency such as 1MHz,
Even if eddy current loss increases to some extent, heat generation can be kept low and sufficient performance can be ensured. From the above, it has become clear that the magnetic material used in the present invention is suitable as a magnetic core material for a converter used at an operating frequency of 1 MHz. Incidentally, in the above embodiment, an example was explained in which both the choke coil 5 and the magnetic core 8 of converter A were formed of the Fe-based amorphous material having the above composition, but only one of them may be formed of the Fe-based amorphous material. Of course. Effects of the Invention As explained above, the present invention provides Fe8
Since at least one of the magnetic core of the transformer and the magnetic core of the choke coil is made of an Fe-based amorphous material having a composition of 6-xSi6B10Nbx, these magnetic cores have sufficiently excellent saturation magnetic flux density and magnetic permeability. Furthermore, since the magnetic core has a sufficiently high magnetic permeability, even if some eddy current loss occurs in a high frequency region such as 1 MHz, the temperature rise can be suppressed to a low level and sufficiently high magnetic properties can be maintained. Therefore, according to the present invention, a converter including a high-performance transformer and a choke coil can be provided, and the converter can be improved in performance, and the switching power supply can be downsized. In addition, the Fe-based amorphous material used in the present invention exhibits soft magnetic properties suitable for the magnetic core of transformers and choke coils without special heat treatment (annealing treatment) in a magnetic field. It has the advantage of being easier to manufacture than other materials. In addition, if the Fe-based amorphous material having the above composition is heat-treated (annealed) in a magnetic field as necessary, the magnetic properties can be further improved. converter can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】図1は本発明のコンバータの一実施例を示す断
面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a converter of the present invention.

【図2】図2は前記コンバータに用いて好適なトランス
の一構造例を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a structural example of a transformer suitable for use in the converter.

【図3】図3は前記コンバータに用いて好適なコンデン
サおよびチョークコイルを示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a capacitor and choke coil suitable for use in the converter.

【図4】図4は本発明に係るFe86−xSi6B10
Nbxなる組成の合金のX線回折図形を示すグラフであ
る。
FIG. 4 shows Fe86-xSi6B10 according to the present invention.
1 is a graph showing an X-ray diffraction pattern of an alloy having a composition of Nbx.

【図5】図5(a)は同合金におけるNb含有量と飽和
磁束密度の関係を示すグラフである。図5(b)は同合
金におけるNb含有量と透磁率の関係を示すグラフであ
る。
FIG. 5(a) is a graph showing the relationship between Nb content and saturation magnetic flux density in the same alloy. FIG. 5(b) is a graph showing the relationship between Nb content and magnetic permeability in the same alloy.

【図6】図6(a)はFe80Si6B10Nb4なる
組成の合金のB−Hループを示すグラフである。図6(
b)はFe80Si6B10Nb4なる組成の合金のB
−Hループを示す線図である。
FIG. 6(a) is a graph showing a BH loop of an alloy having a composition of Fe80Si6B10Nb4. Figure 6 (
b) is B of the alloy with the composition Fe80Si6B10Nb4
- It is a diagram showing a H loop.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A        コンバータ、1        ト
ランス、2        パワートランジスタ、3,
4,6  ダイオード、5        チョークコ
イル、7        コンデンサ、8      
  磁心、9        1次巻線、10    
  2次巻線。
A converter, 1 transformer, 2 power transistor, 3,
4, 6 diode, 5 choke coil, 7 capacitor, 8
Magnetic core, 9 Primary winding, 10
Secondary winding.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  チョークコイルとトランスとコンデン
サとダイオードとを具備してなるコンバータにおいて、
チョークコイルの磁心とトランスの磁心の内、少なくと
も1つの磁心が、  Fe86−xSi6B10Nbx
  なる組成を有し、0.5原子%≦x≦6原子%であ
るFe基アモルファス磁性材料からなることを特徴とす
るコンバータ。
[Claim 1] A converter comprising a choke coil, a transformer, a capacitor, and a diode,
At least one of the choke coil magnetic core and the transformer magnetic core is Fe86-xSi6B10Nbx
1. A converter comprising an Fe-based amorphous magnetic material having a composition of 0.5 atomic %≦x≦6 atomic %.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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