JPH07183134A - 非線形チョークコイル用フェライトコア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スイッチング電源の２次側平滑回路に使用す
る非線形チョークコイル用フェライトコアにおいて、イ
ンダクタとした時のインダクタンスの値のばらつきの値
が小さく、又製造が容易で安価な非線形チョークコイル
用フェライトコアとする。 【構成】 Ｅ１型コア、又はＥＥ型コアのＥ型コア２の
中央磁脚２ａに、磁路に直交する方向に、コアの接合面
２ｃの近くの両側に狭磁路２ｂを有する貫通孔１を形成
したフェライトコアとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング電源等に
使用され、スイッチング電源の２次側直流平滑回路にお
いて巻線に重畳して流れる直流電流の値に対して、イン
ダクタンスの値が非線形特性を示すチョークコイルに用
いる非線形チョーク用フェライトコアに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】スイッチング電源の２次側直流負荷回路
に用いるチョークコイルは、直流の負荷電流が小さくな
った時にインダクタンスの値が小さいと出力電圧の制御
が不安定になり、電圧を安定に制御出来なくなるため、
これを防止するためにスイッチング電源の負荷側に組込
まれるチョークコイルに使用されるフェライトコアは、
図６に示す様にＥ型コア２の中央磁脚２ａとＩ型コア３
との接合面部分の両側に段部５を形成した凸状接合部４
を設けるか、または接合面の中央を凹状（図示せず）に
するか、接合部の片側のみに段部を設けた構造（図示せ
ず）にしていた。従来の構造では、Ｅ型コア２とＩ型コ
ア３との接合面の一部に凸状接合部４を形成するため段
部５を設けた構造であるため、製造時においては接合面
を平坦に加工後に凸状または凹状に切削加工が必要であ
り、接合部の一部を凸状に残すための加工時に凸状部分
に欠けが生ずると直流電流が零の時のインダクタンスの
ばらつきが大きくなり、又凸状接合部の段部からの高さ
寸法の精度により、チョークコイルにした時、巻線に流
れる直流重畳電流とインダクタンスとの値の非線形特性
にばらつきを生じると云う問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの欠点
を除去するためコア接合面に形成していた段部を有する
凸状結合部を設けずにコア接合面は全面を対向するコア
接合面に接合するようにし、Ｅ型コア中央磁脚に磁束が
通る方向と直交する方向に貫通孔を設けて、コア接合面
に多少の欠けが生じてもチョークコイルの特性に大きく
影響することがなく、又磁路に形成する空隙を、コア成
型時に金型で成型して機械加工を用いずに形成し、中央
磁脚に形成する貫通孔の寸法を常に一定にして製造条件
を常に同じ条件にして、中央磁脚に設けた空隙寸法のば
らつきが常に一定な、従ってチョークコイルにした時の
非直線特性のばらつきが極めて小さい非線形チョークコ
イル用フェライトコアとすることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明による非線形チョ
ークコイル用フェライトコアはＥ型コアとＩ型コア又は
２ケのＥ型コアを組合せるＥ型コアの中央磁脚の磁路
に、中央磁脚の幅方向即ち磁路と直交する方向に延び両
端の磁性材の磁路を磁束が通る様にした貫通孔をコア接
合面に近く設けたコア形状にし、Ｅ型コアとＩ型コア、
又は２ケのＥ型コアのコア接合面はＥ型コアの中央磁脚
の断面全体で接合するように形成する。又貫通孔を形成
するＥ型コアは日の字形にプレス成型し、高温焼結後、
Ｅ型コアとＩ型コアに切断するか、２ケのＥ型コアに切
断分離してＥＩ型コアとＥＥ型コアとする。

【０００５】即ち本発明は、スイッチング電源の直流平
滑回路に用い、巻線に流れる直流電流が零の時のインダ
クタンスの値が大きく、巻線に流れる直流電流が大きく
なるとインダクタンスの値が急激に小さくなり一定のイ
ンダクタンスの値を示す非線形チョークコイルに用いる
非線形チョークコイル用フェライトコアにおいて、チョ
ークコイルを形成するフェライトコアの磁脚に、磁束が
通る方向と直交する方向でかつコア接合面の近くに、両
側に狭磁路を有する貫通孔を設けてなることを特徴とす
る非線形チョークコイル用フェライトコアである。

【０００６】

【作用】Ｅ型コアの中央磁脚に形成した磁路を直交する
方向に延び、両側に狭磁路を形成する磁性材からなる貫
通孔を設けた構造であるので、中央磁脚を通る磁束は磁
気抵抗の小さい貫通孔の両側の磁性材の狭磁路に集中す
る。このため貫通孔の両側のフェライトコアの磁性材に
よる狭磁路は、コアに巻回された巻線に流れる直流電流
の値が小さく、図５の未飽和領域６にあり磁気飽和に達
しないアンペアターン（ＡＴ）の領域では高いインダク
タンスの値を示すが、貫通孔の両側の狭磁路のフェライ
トコアが磁気飽和値に達すると貫通孔の磁路方向の長さ
だけの空隙が磁路に形成されたと同じになり、図５のチ
ョークコイルの動作領域７に示す特性となり、スイッチ
ング電源の負荷用チョークコイルとして動作する。従っ
てチョークコイルの巻数をＮターン、直流電流をＩアン
ペアとする時の巻数Ｎと直流電流Ｉとの積ＮＩ（アンペ
アターン）とインダクタンスＬ（ｍＨ）との関係は図５
に示すＥ型コアの中央磁脚が未飽和の状態の動作領域６
と、コアの中央磁脚の貫通孔の両側の磁路が飽和した状
態の動作領域７とが合成された特性曲線を示す図３に示
す直流電流が重畳した非線形チョークコイルの特性曲線
を示す。

【０００７】本発明のＥ型コアの中央磁脚に、中央磁脚
の中央に貫通孔を形成して非線形チョークコイルを形成
したフェライトコアとすることにより、Ｉ型コアとのつ
き合せ面に段部を形成する必要がなく、つき合せ面は一
様な研磨作業でよく、又つき合せ面に多少の欠けがあっ
てもチョークコイルの特性に大きく影響することはな
い。貫通孔の形成もプレス成形時にコアの厚さ方向にプ
レスするのでプレス成型も容易であり、高温焼結の際は
Ｅ型コアは日の字形コアにプレス成型し、高温焼結後、
２個のＥ型コア又はＥＩ型コアに切断し分離する。この
ため予め粉体を圧粉成型して貫通孔を形成しても焼結時
に変形することはなく、貫通孔の磁路方向の空隙長の寸
法のばらつきは極めて小さなものとなる。従って空隙形
成部分は焼結後の加工工程が入らないので成型金型の寸
法で決り常に一定であり、従って非線形チョークコイル
とした時のチョークコイルの特性はきわめてばらつきが
少なく均一で、製造の容易な非線形チョークコイル用フ
ェライトコアとすることが出来る。

【０００８】従って本発明の非線形チョークコイル用フ
ェライトコアを用いた非線形チョークコイルでは、貫通
孔の両側の磁性材の狭磁路及び磁路方向の空隙長はプレ
ス成型により作られ、切削加工により作られるのではな
いので、磁路方向に対する寸法は常に一定であり、直流
重畳電流がほぼ零の時、及び直流重畳時のインダクタン
スの値のばらつきは極めて小さくなること、又貫通孔で
作られる空隙長も日の字形にプレスし焼結した後、Ｅ型
コアに切断して作られるので、空隙部分に変形を生ずる
ことがなく、非線形チョークコイルとしたときのインダ
クタンスのばらつきが極めて小さい非線形チョークコイ
ルとなる。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を図面を用いて説明する。図
１は本発明によるＥ型コアとＩ型コアを組合せた非線形
チョークコイル用フェライトコアの外観斜視図であり、
Ｅ型コア２の中央磁脚２ａに、Ｉ型コア３との接合面２
ｃに近く磁束が通る方向の磁路と直交する方向に、偏平
な貫通孔１を設け、貫通孔の両端は磁性材の狭磁路２ｂ
により中央磁脚の磁路を形成すると共に、中央磁脚２ａ
と対となるコアとの接合面２ｃと中央磁脚との間を接続
する。

【００１０】貫通孔両端の中央磁脚２ａに形成される磁
性材の狭磁路２ｂの寸法は、要求される図５に示す非線
形チョークコイルの特性の未飽和動作領域６における直
流電流Ｉの値が零の時のインダクタンスの値により決ま
るが、通常中央磁脚の巾寸法の２０％ないし５０％の値
であり、従って貫通孔の一方の端の狭磁路２ｂの巾は中
央磁脚２ａの巾寸法の１０％ないし２５％の寸法であ
る。

【００１１】又貫通孔１の磁路方向の長さは、巻線に電
流が流れ狭磁路２ｂの部分の磁性材が磁気飽和に達した
時にＥ型コア２の中央磁脚２ａに等価的に貫通孔の長さ
だけの空隙を形成するもので、従って貫通孔の磁路方向
の長さ寸法は、チョークコイルの直流電流が流れた時の
図５に示す飽和動作領域７の特性を決め、貫通孔１の磁
路方向の空隙長が長い程図５の縦軸のインダクタンスＬ
の値は小さくなり横軸方向のアンペアターン（ＡＴ）Ｎ
Ｉの値は大きくなる。図２は貫通孔の形状の他の実施例
で、図２（ｂ）は、図２の（ａ）のＡの部分の貫通孔１
を拡大して示す。図２の（ｂ）に示すように、中央の寸
法Ｌ₂を両端の寸法Ｌ₁より大きくした形状としたもの
で、貫通孔の接合面方向からの力に対して強度が大とな
る。

【００１２】本発明における非線形チョークコイル用フ
ェライトコアの実施例を、形状については図４（ａ）
に、又非線形チョークコイルとしたときの値を表１に示
し、同じく本実施例と同一寸法の従来例の図を図４
（ｂ）に、特性値を表１に示す。表１に示すように、寸
法がＦＥＩ−４０で１ＫＨＺにおける初比透磁率（μ
ｉ）の値が２５００の特性のフェライトコアを用いて、
従来の形状のフェライトコアと、本発明によるフェライ
トコアを使用した時のインダクタンスの値のばらつきを
比較した。夫々１０個の値で、従来の形状の時の直流バ
イアス電流０アンペアの時のσの値は特性の平均値の
７．８％、直流電流とインダクタの巻数との積が３６０
アンペアターン（ＡＴ）の直流バイアス電流が加わった
ときのσの値は１．７％であるのに対し、本発明では、
０アンペアの時のσの値は特性の平均値の２．５％、３
６０ＡＴの直流バイアス電流が加わったときの値は０．
８％であり、本発明の非線形チョークコイル用フェライ
トコアを用いたインダクタンスのばらつきの値は従来に
比べて格段に向上した値が得られた。

【００１３】

【表１】

【００１４】なお貫通孔の形状は、図１、及び図２に示
す例で示したが、磁路に斜め方向であってもよいし、貫
通孔方向に台形状にしてもよい。又、本発明の実施例で
はＥＩ型コアの組合せで説明したがＥＥ型コアの組合せ
でもよく、ＥＥ型コアのＥ型コアの中央磁脚、または両
側磁脚に貫通孔を設けて本発明と同一の非線形チョーク
コイル用フェライトコアとすることも出来る。

【００１５】

【発明の効果】以上のべたごとく、本発明によるＥＩ型
コア等のＥ型コアの磁脚に貫通孔を設けて非線形チョー
クコイル用フェライトコアとすることにより、スイッチ
ング電源の２次側平滑回路に挿入する非線形チョークコ
イルにおいて、重畳する直流電流が零の時、及び直流電
流が重畳した時において、共にインダクタンスの値のば
らつきの極めて少ない非線形チョークコイルが提供出来
るようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による非線形チョークコイル用フェライ
トコアの一実施例を示す外観斜視図。

【図２】本発明による非線形チョークコイル用フェライ
トコアの貫通孔の第二の実施例を示す図で、図２の
（ａ）はＥＩ型コアを含む全体を示す正面図、図２の
（ｂ）は図２の（ａ）のＡの部分を拡大して示す平面
図。

【図３】非線形チョークコイル用フェライトコアを用い
た非線型チョークコイルのインダクタンス−直流重畳ア
ンペアターンの関係を示す特性曲線図。

【図４】表１の特性を示すフェライトコアで、図４
（ａ）は本発明による非線形チョークコイル用フェライ
トコア、図４（ｂ）は従来の形状の非線形チョークコイ
ル用フェライトコア。

【図５】非線形チョークコイルの特性を説明する特性曲
線図。

【図６】従来の非線形チョークコイル用フェライトコア
を示す外観斜視図。

【符号の説明】

１，１ａ 貫通孔 ２ Ｅ型コア ２ａ 中央磁脚 ２ｂ 狭磁路 ２ｃ 接合面 ３ Ｉ型コア ４ 凸状接合部 ５ 段部 ６ 未飽和動作領域 ７ 飽和動作領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スイッチング電源の直流平滑回路に用
   い、巻線に流れる直流電流が零の時のインダクタンスの
   値が大きく、巻線に流れる直流電流が大きくなるとイン
   ダクタンスの値が急激に小さくなり一定のインダクタン
   スの値を示す非線形チョークコイルに用いる非線形チョ
   ークコイル用フェライトコアにおいて、チョークコイル
   を形成するフェライトコアの磁脚に、磁束が通る方向と
   直交する方向でかつコア接合面の近くに、両側に狭磁路
   を有する貫通孔を設けてなることを特徴とする非線形チ
   ョークコイル用フェライトコア。