(57)【要約】【課題】  渦電流損を低減しながら、磁性体の占積率を高めたアモルファス磁性体からなるチョークコイルを提供することを目的とする。【解決手段】磁心１は、外周側磁心２と内周側磁心３とに分割して構成され、外周側磁心２は、薄膜状のアモルファス磁性体６と、同アモルファス磁性体６が製造される過程において、蒸着等により表面及び裏面に生成される絶縁膜７と、これらアモルファス磁性体６及び絶縁膜７との間に嵌装される絶縁層８とからなり、内周側磁心３は、薄膜状のアモルファス磁性体６と、蒸着等により表面及び裏面に生成される絶縁膜７とを積層して構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面に絶縁性を有する酸化被膜を設けた磁性体を巻回してなるトロイダル状の磁心と、同磁心に巻回された巻線とを備えたチョークコイルにおいて、
前記磁心は、同心円状に組み合せられた第１の磁心及び第２の磁心とからなり、前記第１の磁心は前記磁性体と絶縁体を交互に積層するように巻回して構成され、前記第２の磁心は前記磁性体を巻回して構成されることを特徴とするチョークコイル。
【請求項２】
前記第１の磁心を外周側に、前記第２の磁心を内周側に位置させることを特徴とする請求項１に記載のチョークコイル。
【請求項３】
前記磁性体はアモルファス磁性体であることを特徴とする請求項１もしくは請求項２記載のチョークコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アモルファス磁性体を巻回したチョークコイルに関わり、より詳細には、  磁性体の占積率を高めながら渦電流損を低減させる構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
アモルファス磁性体をトロイダル状に巻回して磁心を形成し、これにコイルを巻回した従来のチョークコイルは、アモルファス磁性体を製造する過程で、その両面に１ミクロン以下の酸化皮膜が形成されるようになっている。コイルに電流が流れ、アモルファス磁性体に磁路が形成されると、同アモルファス磁性体には形成された磁路に渦電流が発生し、これに起因する発熱によってエネルギ損失、所謂渦電流損が発生するが、酸化皮膜がアモルファス磁性体の層間を絶縁することにより、渦電流損を低減させるようになっている。
【０００３】
しかしながら、磁心にギャップを形成すると、アモルファス磁性体の層間でショートが発生し、１ミクロン以下の酸化被膜では渦電流損の増大を防止しきれず、また、ピンホールの発生や高周波電圧の印加による影響もあるため、アモルファス磁性体間には、別途３ミクロン程度の厚さを有する絶縁層を設けることが一般的に行われている。
【０００４】
このような絶縁層を設ける例として、例えば特許文献１に示されているように、巻鉄心は非晶質磁性薄帯と、この薄帯幅より狭いテープ幅の耐熱絶縁フィルムとを重ねて巻回している。その後、この巻鉄心は矩形１ターンカット形に成形した後、非晶質磁性薄帯の製造時における急冷残留歪みと巻回による歪みを除去し、低損失で高角形ヒステリシス特性を得るために、窒素雰囲気中で焼鈍する。そして焼鈍後の巻鉄心は、巻線を装着し、クランプなどで締付けて絶縁油とともにタンク内に収納して高周波用変圧器を構成するようになっている。
【０００５】
しかし、上述したように別途アモルファス磁性体間に絶縁層を設けると、磁心の占積率が低下する。占積率は、通常９０〜９５％以上あることが好ましいが、例えば厚さ３ミクロン程度の絶縁層を厚さ２０ミクロン程度のアモルファス磁性体間に設けた場合は、占積率は約７７％となり、渦電流損は絶縁層の働きにより低減するものの占積率の低下によってチョークコイルとしてのインダクタンス値が低下するという不具合があった。
【０００６】
この不具合を解決するためには、アモルファス磁性体の厚さを薄くする方法やアモルファス磁性体の巻回数を増やすことによって、磁路におけるアモルファス磁性体の体積を増やすことが考えられるが、前者では、アモルファス磁性体の厚さを薄くすることが技術的に困難であり、通常２０ミクロン以下の厚さにすることは難しいという問題があった。また、アモルファス磁性体の厚さを薄くすることにより磁心のコストとともに、チョークコイルのコストが上昇するという問題があった。
【０００７】
また、後者の方法では、アモルファス磁性体の巻回数を増やすことによって磁心の口径が大きくなってしまい、チョークコイル自体が小型化、軽量化できず、かつ、絶縁層の使用量の増加等によってチョークコイルが高価になるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−８４６５５号（３頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑み、磁性体の占積率低下を抑制するとともに、渦電流損に起因する発熱を低下させた、アモルファス磁性体からなるチョークコイルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するため、両面に絶縁性を有する酸化被膜を設けた磁性体を巻回してなるトロイダル状の磁心と、同磁心に巻回された巻線とを備えたチョークコイルにおいて、前記磁心は、同心円状に組み合せられた第１の磁心及び第２の磁心とからなり、前記第１の磁心は前記磁性体と絶縁体を交互に積層するように巻回して構成され、前記第２の磁心は前記磁性体を巻回して構成されてなる。
【００１１】
また、前記第１の磁心を外周側に、前記第２の磁心を内周側に位置させる構成となっている。
【００１２】
また、前記磁性体はアモルファス磁性体である構成となっている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、磁性体と絶縁層とを積層して構成された第１の磁心では絶縁層を設けたことにより、ギャップ形成による渦電流損が低減し、発熱ひいては、これによるエネルギ損失を低減させ、磁性体のみで形成される第２の磁心では、磁性体の占積率を高めチョークコイルとしてのインダクタンス値を向上させることができるようになっている。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、上記した請求項１の効果に加えて、内周側の磁心では絶縁層がないことにより渦電流損による発熱で磁心の温度が上昇するが、内周側の磁心は外周側の磁心に密着しており、外周側の磁心は絶縁層の効果によって発熱が抑えられ内周側の磁心より温度が低くなっていることから、内周側の磁心で発生した熱は外周側の磁心に伝達して放熱されるので、内周側磁心の温度上昇を抑えることができる。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、アモルファス磁性体を用いることにより、最大磁束密度及び透磁率を高くできるとともに、磁気特性の温度変化が小さく、熱安定性に優れた磁心を用いたチョークコイルとできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明によるチョークコイルを示す正面図である。
【図２】磁心の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
本発明によるチョークコイルは、図１で示すように、アモルファス磁性体を巻回してトロイダル状に形成され、一端にギャップ５を設けた磁心１と、同磁心１に巻回され、接続線４ａ及び４ｂを外部に導出した巻線４とから構成されている。図示はしていないが、磁心１は、耐熱性を有する樹脂材で形成され、同磁心１を衝撃等から保護および絶縁する上ケースと下ケースとからなるコアケースを備えており、接続線４ａ及び４ｂは、耐熱チューブと接続端子とを備えている。また、巻線４は定格電流や直流重畳特性等の所望の電気的特性を満足するよう選択され、所定の巻回数で螺旋状に巻回されている。
【００１９】
同巻線４に接続線４ａ及び４ｂを介して交流電圧が印加されるとトロイダル状の磁心１に円環状の磁路が形成され、これにより、チョークコイルは高周波電流に対して抵抗の働きをし、高周波を減衰させる高周波用フィルタ、あるいは入力電源用のフィルターや、スイッチング電源の出力フィルターとして使用されるようになっている。
【００２０】
アモルファス磁性体を構成するアモルファス金属は、元素の配列に規則性がなく金属結晶のようなすべり面がないため、強度と粘りを両立することができ、強靱性、耐食性、軟磁性等の特性が優れている。また、化学的な活性が高いため、クロムのような不働態をつくる元素を添加すると、厚い不働態被膜を作りやすく高い耐腐食性を示す。また、アモルファス金属は、均一性が高く腐食の起点となる結晶粒界が存在しないことから耐腐食性が高く、組成中に強磁性金属を添加することで、優れた軟磁性材が得られ、この軟磁性を利用して、電源用トランス、ノイズフィルタや本願でのチョークコイル等、電子機器の基幹部品に用いられている。
【００２１】
トロイダル状に形成された磁心１は、第１の磁心である外周側磁心２と、第２の磁心である内周側磁心３とに分割して構成されており、これら外周側磁心２と内周側磁心３とは夫々、別工程で製造された後、同心円状に嵌装され、その後に円周上の一端が切欠かれて、所定幅のギャップ５が形成されるようになっている。
【００２２】
次に、上記した磁心１の外周側磁心２と内周側磁心３の構成について説明する。図２（Ａ）は磁心１の構成を示す正面図であり、円環状に形成された外周側磁心２の内周面に、同様に円環状に形成された内周側磁心３の外周面が接して配置されている。外周側磁心２は、図２（Ｂ）の要部断面図で示すように、両面に厚みが１μｍ程度の酸化皮膜７を形成した薄膜状のアモルファス磁性体６と、アモルファス磁性体６の間に設けられる絶縁層８とを多層に巻回して構成されている。尚、酸化皮膜７はアモルファス磁性体６が製造される過程において同時に表面及び裏面に形成されるようになっている。
【００２３】
アモルファス磁性体６は、厚みが２０μｍ程度であり、その両側に配置される絶縁層８は厚みが３μｍ程度である。巻線４に交流電圧が印加されると、アモルファス磁性体６に円環状の磁路が形成されるとともに、磁束の進行方向に垂直な平面内に渦電流が発生する。渦電流が発生すると、アモルファス磁性体６が有する電気抵抗により熱が発生し、所謂、渦電流損となってエネルギ損失が生じるが、アモルファス磁性体６の層間でショートが生じ渦電流の径が拡大して渦電流損が増大する不具合を、絶縁層８により防止して発熱を抑え、エネルギ損失を極力防止できるようになっている。
【００２４】
内周側磁心３の構成は、図２（Ｃ）に示すように、両面に厚みが１μｍ程度の酸化皮膜７を形成した薄膜状のアモルファス磁性体６を積層して構成されている。上記した外周側磁心２のように、両面に酸化皮膜７を形成したアモルファス磁性体６の間に絶縁層８を設けていない為、内周側磁心３の断面積におけるアモルファス磁性体６の面積比率が上がり、所謂、磁性体の占積率が外周側磁心２より大きくなっている。酸化皮膜７は非常に薄い皮膜であることにより、内周側磁心３の渦電流損は外周側磁心２より大きくなるが、アモルファス磁性体６の占積率を高めることにより、チョークコイルとしてのインダクタンス値を高めることができ、また、内周側磁心３で渦電流損により発生した熱は、絶縁層８を備え発熱を抑制した外周側磁心２で吸収し、外部に放熱することができるようになっている。
【００２５】
上記したように、外周側磁心２は、酸化皮膜７を両面に生成したアモルファス磁性体６と絶縁層８とを積層して構成し、内周側磁心３は、酸化皮膜７を両面に生成したアモルファス磁性体６を積層して構成して、外周側磁心２で発熱を抑制する一方、内周側磁心３でインダクタンス値を高めることにより、充分なインダクタンス値を維持しながら、渦電流損による発熱を低下させたチョークコイルとすることができるようになっている。また、内周側磁心３で発生した熱は、発熱量の低い外周側磁心２を介して外部に放熱することができるようになっている。
【００２６】
尚、上記した説明では、外周側磁心２は、アモルファス磁性体６と絶縁層８を積層して構成されているが、内周側磁心３をこの構成とし、外周側磁心２をアモルファス磁性体のみで構成してもよい。このように配置すれば、内周側磁心３の発熱を抑制できる一方、発熱の多くある外周側磁心２は表面積が内周側磁心３に比較して大きい為、効率よく放熱を行うことができる。また、外周側磁心２と内周側磁心３との厚みは、ほぼ同等として説明しているが、渦電流損によるエネルギ損失をより低減させたい際は、外周側磁心２を厚くして形成する一方、内周側磁心３は薄く形成することもできる。また、チョークコイルのインダクタンス値を高めたい際は、内周側磁心３を厚く形成する一方、外周側磁心２を薄く形成してもよい。これによりチョークコイルとしての特性変化を容易に行なうことができる。
【符号の説明】
【００２７】
１  磁心
２  外周側磁心
３  内周側磁心
４  巻線
４ａ、４ｂ  接続線
５  ギャップ
６  アモルファス磁性体
７  酸化皮膜
８  絶縁層
【図１】
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【図２】
2010278322.tif 000004