●製品をより正しく、安全にご使用いただくために、さらに詳細な特性・仕様をご確認いただける納入仕様書をぜひご請求ください。 ●記載内容は、改良その他により予告なく変更する場合がありますので、あらかじめご了承ください。
●RoHS指令対応：EU Directive 2002/95/ECにもとづき、免除された用途を除いて、鉛、カドミウム、水銀、六価クロム、および特定臭素系難燃剤の PBB、PBDEを使用していないことを表します。
概要
伝送用フェライト
概要
フェライト、この磁性材料は MFe2O4で示す一般式で表わされま す。 Mは主として2価金属酸化物、たとえば酸化マンガン、酸化ニッケ ル、酸化銅、酸化亜鉛などに相当しますが、実用化されているフェ ライトは、これらの何種類かの化合物が複合された多結晶の焼結 体になっております。 一方、電気的特性面でのフェライトの特長は、他の金属磁性材料 に比べ、抵抗率が極めて高いことにあります。このため、渦電流 が生じにくく、高い周波数領域まで使用することができます。 このようなフェライトは、極めて高純度の鉄、ニッケル、銅、亜 鉛などの酸化物原料粉末を、材質特性に応じた質量比で混合、仮 焼、粉砕、造粒、圧縮成形ののち、1000°Cから1400°Cの高温で焼 結し、最終製品寸法に機械加工されます。フェライトの特性を定 められた範囲に押さえるために、これらの諸工程では厳密なプロ セスコントロールが行なわれております。 フェライトの材質は、その用途に応じて最も適したものが選ばれ ますが、その代表的な材料として、Mn-Zn系と Ni-Zn系の2種類が あります。 Mn-Zn系フェライトの特性は、高透磁率、高磁束密度で代表され、 1MHz以下で低損失であるのに対し、Ni-Zn 系フェライトは、抵抗 率が極めて高く、一般に透磁率は数百以下と低いことで代表され、 1MHz以上で低損失という特長があります。 次に、フェライトコアの代表的物性定数の例を示します。 代表的物性定数例 ● 上記物性定数は、常温における代表値です。 誘電率 Mn-Zn系 240 to 300 Ni-Zn系 10 to 13 比熱 800（J/kg • K） 熱伝導率 1 to 5（W/m • K） 線膨張係数 1.210–6（1/K） ビッカース硬度 550 引張り強度 2 to 5107（N/m2） 抗折強度（50mmスパン） 9.8107（N/m2） ヤング率 1.21011（N/m2）003-02 / 20120615 / j130_1.fm 製品をより正しく、安全にご使用いただくために、さらに詳細な特性・仕様をご確認いただける納入仕様書をぜひご請求ください。 記載内容は、改良その他により予告なく変更する場合がありますので、あらかじめご了承ください。
用語の解説と定義
1. 初透磁率 i 磁界の強さを限りなく0に近づけた時の、磁心の振幅透磁率の極限 値を言います。 2. 振幅透磁率 a 消磁状態にある磁心に時間とともに周期的に変化し、かつ、その 強さの平均値が0となるような磁界を印加した時の、磁束密度の最 大値と磁界の強さの最大値から得られる比透磁率を言います。 3. 最大透磁率 m（Fig.1） 磁界の強さの振幅を変えた時に観測される振幅透磁率の最大値を 言います。 Fig.1 4. 実効透磁率 e 閉磁気回路（漏れ磁束が無視できる）磁心において、実効自己イ ンダクタンスにより次の式に示される透磁率を言います。 または ここに、 L : 実効自己インダクタンス（H） N : 全巻回数 : それぞれの同一材料、同一断面積部の磁路長（mm） A : それぞれの断面積（mm2） : C1=磁心定数（mm–1） : それぞれの材料の透磁率 備考：第1式は測定に用いられ、第2式は磁心各部の寸法および透磁率が 与えられた時の計算に用いられます。 5. 見掛透磁率 app 磁心のある時の測定用コイルのインダクタンスと、磁心のない時 のインダクタンスの比で次のように表わします。 ここに、L = 磁心のある時の測定用コイルのインダクタンス（H） L0=磁心のない時の測定用コイルのインダクタンス（H） 6. 飽和磁束密度 Bs（Fig.2） 飽和磁化に対応する磁束密度を言います。 磁束密度について、 1Gauss=0.1mT（ミリテスラ） 7. 残留磁束密度 Brs（Fig.2） 飽和磁束密度の状態から磁界0にした時の磁束密度を言います。 8. 保磁力 Hc（Fig.2） 飽和状態から磁界を0にし、さらに反対方向に磁界を増加してゆく 時、磁束密度が0になる磁界の強さを言います。 Fig.2 9. 損失係数 tan 磁心損失を表わす損失角の正接で次の式で表わされます。 ここに、 Rm : 磁心だけの損失抵抗 : 角周波数 L : コイルの自己インダクタンス Reff: 磁心を含めたコイルの損失抵抗 Rw : 巻線だけの損失抵抗 なお、複素透磁率とは、次の関係があります。 μi= lim μa H→0 ΔB ΔH H B θr θi L×1010 4πN2 A μe= •Σ μe= A Σ ΣμA A Σ A L L0 μapp= Br Bsat HCB 0 ∗H ∗EX′ ∗H5A=1194A/m H B Rm ωL R eff– Rw ωL tanδ= = μ′′ μ′ tanδ=10. 損失係数 tan /i 損失係数と初透磁率の比で、次の式で表わされます。 ここに、 : 複素透磁率の虚数成分 : 複素透磁率の実数成分 備考：磁気回路のギャップが小さい時は、次の式が成立します。 11. 材料履歴定数 B 磁性材料がレイリー領域で作動する時の履歴損失を表わす定数 で、次の式で表わされます。 ここに、 tanh: ヒステリシス損失係数 : レイリー領域での比透磁率 Bm : 最大磁束密度（T） 12. Q 損失係数の逆数を言います。 13. 実効Q Qe 次の式に示すような磁心を含んだコイルの損失係数の逆数を言い ます。 ここに、 Reff: 磁心を含んだコイルの損失係数 : 角周波数2f（rad/s） L : コイルの自己インダクタンス 14. 見掛Q Qapp 次の式に示すような磁心を含んだコイルの Q（Qe）と、磁心を含 まないコイルのQ（Q0）との比を言います。 15. 初透磁率の温度係数 i 温度変化による初透磁率の変化率をその温度変化量で除した値 で、次の式で表わされます。 ここに、 i1: 基準温度T1での初透磁率 i2: 温度T2での初透磁率 初透磁率温度特性 Fig.3 16. 初透磁率の相対温度係数 F 初透磁率の温度係数を初透磁率で除した値で、次の式により算出 し、10–6の単位で表わします。 17. キュリー温度 Tc（Fig.3） その温度以下では磁心が強磁性になり、その温度以上では常磁性 になる温度です。 18. ディスアコモデーション D 磁心を完全に消磁したのち、磁気的、機械的、熱的妨害のない、あ る一定温度の状態における初透磁率の時間的変化率を言い、次の 式で表わします。 ここに、 D : %で表わしたディスアコモデーション 1: 完全消磁後、短時間経過した時の初透磁率 2: 完全消磁後、長時間経過した時の初透磁率 tanδ μi = μ ′′ (μ′)2 tanδ μi tanδ μe = tanδh μBm ηB= ωL Reff Qe= Qe Q0 Qapp= μi2–μi1 μi1 αμi= 1 T2–T1 • μi max. μi=1 0.8μi max. 0.2μi max. Curie temperature Initial permeability ( μi) Temperature(˚C) μi2–μi1 μi12 αF= 1 T2–T1 • μ1–μ2 μ1 D = ×100(%)
003-02 / 20120615 / j130_1.fm 製品をより正しく、安全にご使用いただくために、さらに詳細な特性・仕様をご確認いただける納入仕様書をぜひご請求ください。 記載内容は、改良その他により予告なく変更する場合がありますので、あらかじめご了承ください。 19. 相対ディスアコモデーション係数 DF（Fig.4） 初透磁率が時間に対して指数関数的に変化する場合のディスアコ モデーションを表わす係数で、次の式により算出し、通常 10–6の 単位で表わします。 ここに、 1: 完全消磁後、t1秒経過した時の初透磁率 2: 完全消磁後、t2秒経過した時の初透磁率 Fig.4 20. インダクタンス係数 AL 次の式に示すように、磁心に巻かれたある一定の形および寸法の コイルの単位巻数で生じる自己インダクタンスを言います。 通常は、10–9Hの単位（nH）で表わします。 ここに、 L : 磁心のある時のコイルの自己インダクタンス（H） N : コイルの全巻回数 21. 体積抵抗率 v 磁心の内部に 1m3の立方体を考え、その相対する両面間に電圧を 加えた場合の両面間の電気抵抗を言います。 ● 本データに記載されています記号データは、IEC Publication 60401-3に 基づいております。 ● 当社の用語、設定は、JIS C 2560-1、-2を参考としております。 μ1–μ2 1 μ12 DF= t2 t1 log10 • (t2
>
t1) Δμ i/ μ i( % ) Disaccommodation time(Minutes) 1 –8 –6 –4 –2 0 10 102 Conventional material H5A L N2 AL=材質特性
材質標準特性表 通信機器用 平均値 材質 H5A H5B2 H5C2 H5C3 初透磁率 i 3300 7500±25% 10000±30% 15000±30% 相対損失係数 tan/i 10–6 <2.5(10kHz) <10(100kHz) <6.5(10kHz) <7.0(10kHz) <7.0(10kHz) 初透磁率の相対温度係数 ir 10–6 –30 to +20°C 0 to 20°C 20 to 70°C –0.5 to 2.0 –0.5 to 2.0 0 to 1.8 0 to 1.8 –0.5 to 1.5 –0.5 to 1.5 –0.5 to 1.5 –0.5 to 1.5 飽和磁束密度 [H=1194A/m] Bs mT 25°C 410 420 400 360 残留磁束密度 Br mT 25°C 100 40 90 105 保磁力 Hc A/m 25°C 8.0 5.6 7.2 4.4 キュリー温度 Tc °C >130 >130 >120 >105 材料履歴定数 B <0.8 <1.0 <1.4 <0.5 相対ディスアコモデーション係数 DF 10–6 <3 <3 <2 <2 かさ密度 db kg/m3 4.8103 4.9103 4.9103 4.95103 体積抵抗率 v • m 1 0.1 0.15 0.15 材質 H5C4 HP5 DNW45 DN70 初透磁率 i 12000±30%9000(–20°C) 5000±20% 4200±25% 7500±25% 相対損失係数 tan/i 10–6 25°C, 10kHz <8(10kHz) <3.5 <3.5 <2.0 初透磁率の相対温度係数 ir 10–6 –30 to +20°C 0 to 20°C 20 to 70°C ±12.5% ±12.5% –0.5 to 1.5 –0.5 to 1.5 飽和磁束密度 [H=1194A/m] Bs mT 25°C 380 400 450 390 残留磁束密度 Br mT 25°C 100 65 50 45 保磁力 Hc A/m 25°C 4.4 7.2 6.5 3.5 キュリー温度 Tc °C >110 >140 >150 >105 材料履歴定数 B <2.8 <0.4 <0.8 <0.2 相対ディスアコモデーション係数 DF 10–6 <3 <3 <3 <2.5 かさ密度 db kg/m3 4.95103 4.8103 4.85103 5.0103 体積抵抗率 v • m 0.15 0.15 0.65 0.3 +40% –0% 10–6 mT 10–6 mT003-02 / 20120615 / j130_1.fm 製品をより正しく、安全にご使用いただくために、さらに詳細な特性・仕様をご確認いただける納入仕様書をぜひご請求ください。 記載内容は、改良その他により予告なく変更する場合がありますので、あらかじめご了承ください。 トランス、チョーク用 平均値 コモンモードチョーク用 平均値 材質 PC47 PC90 PC95 初透磁率 i 2500±25% 2200±25% 3300±25% 単位体積磁心損失 (コアロス ) [B=200mT] Pcv kW/m3 100kHz sine wave 25°C 600 680 350 60°C 400 470 100°C 250 320 290 120°C 360 460 350 飽和磁束密度 [H=1194A/m] Bs mT 25°C 530 540 530 60°C 480 500 480 100°C 420 450 410 120°C 390 420 380 残留磁束密度 Br mT 25°C 180 170 85 60°C 100 95 70 100°C 60 60 60 120°C 60 65 55 保磁力 Hc A/m 25°C 13 13 9.5 60°C 9 9 7.5 100°C 6 6.5 6.5 120°C 7 7 6.0 キュリー温度 Tc °C >230 >250 >215 かさ密度 db kg/m3 4.9103 4.9103 4.9103 体積抵抗率 v • m 4.0 4.0 6.0 材質 HS72 HS10 HS12 初透磁率 i 7500±25%(2000min. at 500kHz) 10000±25% 12000±25% (at 150kHz) 相対損失係数 tan/i 10–6 30(100kHz) 30(100kHz) 20(100kHz) 飽和磁束密度 [H=1194A/m] Bs mT 25°C 410 380 430 残留磁束密度 Br mT 25°C 80 120 80 保磁力 Hc A/m 25°C 6 5 6 キュリー温度 Tc °C >130 >120 >130 かさ密度 db kg/m3 4.9103 4.9103 4.9103 体積抵抗率 v • m 0.2 0.2 0.5
初透磁率i周波数特性 Mn-Znフェライト パルストランス用フェライト 損失係数tan/ i周波数特性 Mn-Znフェライト パルストランス用フェライト 初透磁率i、損失係数tan/ iの温度特性 H5A 3 104 5 103 5 Initial permeability μ i Frequency(kHz) 10 5 102 5 103 5 104 H5C3 H5C2 H5A 3 104 5 103 5 Initial permeability μ i Frequency(kHz) 10 5 102 5 103 5 104 H5C3 H5C2 H5B2 HP5 10– 4 5 5 10– 5 10– 6 5
Relative loss factor tan
δ /μ i Frequency(kHz) 1 5 10 5 102 5 103 5 H5A H5C3 H5C2 10– 4 5 5 10– 5 10– 6 5
Relative loss factor tan
δ /μ i Frequency(kHz) 1 5 10 5 102 5 103 H5B2 HP5 H5C3 H5C2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ×103 μ i 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ×106 tan δ /μ i Temperature(˚C) 40 80 120 0 – 40 100kHz 50kHz 10kHz μi tanδ/μi
003-02 / 20120615 / j130_1.fm 製品をより正しく、安全にご使用いただくために、さらに詳細な特性・仕様をご確認いただける納入仕様書をぜひご請求ください。 記載内容は、改良その他により予告なく変更する場合がありますので、あらかじめご了承ください。 初透磁率i温度特性 H5B2 H5C2 H5C3 HP5 PC47 PC90 PC95 0 5 10 15 20 ×103 μ i Temperature(˚C) 40 80 120 0 – 40 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 ×103 μ i Temperature(˚C) 40 80 120 0 – 40 0 5 10 15 20 ×103 μ i Temperature(˚C) 40 80 120 0 – 40 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ×103 μ i Temperature(˚C) 40 80 120 0 – 40 0 7 6 5 4 3 2 1 ×103 μ i Temperature(˚C) 40 80 120 160 200 240 0 – 40 0 7 6 5 4 3 2 1 ×103 μ i Temperature(˚C) 40 80 120 160 200 240 0 – 40 280 0 7 6 5 4 3 2 1 ×103 μ i Temperature(˚C) 40 80 120 160 200 240 0 – 40
B-H温度特性 H5A H5B2 H5C2 H5C3 HP5 PC47 PC90 PC95 0 100 200 300 400 500 Flux density B ( mT )
Magnetic field H(A/m)
0 800 1600
20˚C 50˚C
80˚C
Test core: Toroidal OD=31mm ID=19mm TH=8mm 0 100 200 300 400 500 Flux density B ( mT )
Magnetic field H(A/m)
0 800 1600
20˚C
70˚C
Test core: Toroidal OD=6mm ID=3mm TH=1.5mm 0 100 200 300 400 500 Flux density B ( mT )
Magnetic field H(A/m)
0 800 1600
20˚C
60˚C
Test core: Toroidal OD=31mm ID=19mm TH=8mm 0 100 200 300 400 500 Flux density B ( mT )
Magnetic field H(A/m)
0 500 1000
25˚C
60˚C
Test core: Toroidal OD=31mm ID=19mm TH=8mm 0 100 200 300 400 500 Flux density B ( mT )
Magnetic field H(A/m)
0 800 1600
20˚C 40˚C
70˚C
Test core: Toroidal OD=6mm ID=3mm TH=1.5mm 0 100 200 300 400 500 0 600 1200 Flux density B ( mT )
Magnetic field H(A/m)
25˚C 60˚C 80˚C 100˚C 120˚C 0 100 200 300 400 500 0 600 1200 Flux density B ( mT )
Magnetic field H(A/m)
25˚C 60˚C 100˚C 120˚C 0 100 200 300 400 500 Flux density B ( mT )
Magnetic field H(A/m)
0 800 1600
25˚C 60˚C
100˚C 120˚C
003-02 / 20120615 / j130_1.fm 製品をより正しく、安全にご使用いただくために、さらに詳細な特性・仕様をご確認いただける納入仕様書をぜひご請求ください。 記載内容は、改良その他により予告なく変更する場合がありますので、あらかじめご了承ください。
フェライトの応用と特長
フェライトの応用例 用途例 特性 材質 コア形状 搬送回路 周波数分割多重（FDM）変換用フィルタ 中継器用入出力トランス 各種変復調回路 フィルタ用整合トランス 各種信号回路整合用トランス 低損失 高安定 H5A H5C2 H5C3 HS72 PC47 PC95 Tコア EPコア EPCコア EEコア EERコア Pコア データ伝送回路 FDM用ハイブリッドトランス PCM用パルストランス 記憶素子入出力パルストランス 電子交換機器用パルストランス 中継機器用入出力パルストランス 高透磁率 広帯域低損失 高安定 高磁束密度 HP5 H5B2 H5A H5C2 H5C3 PC47 Tコア EPコア EEコア EPCコア RMコア EERコア Pコア 電源回路 高出力トランス 高電圧トランス スイッチングレギュレータ用メイントランス スイッチングレギュレータ電源用平滑チョークコイル インバータ用トランス コンバータ用トランス 昇圧トランス 可飽和リアクタ 高磁束密度 高透磁率 低損失 低温度上昇 HS72 HS12 PC47 PC95 Tコア EPコア EPCコア EEコア EERコア RMコア ノイズ対策 電源回路用コモンモードチョークコイル 信号回路用コモンモードチョークコイル ラインチョークコイル フィルタ用 高透磁率 高磁束密度 HS72 HS10 HS12 HP5 H5A H5B2 H5C2 H5C3 Tコア EEコア UUコア 応用回路・機器例 鉄道信号用フィルタ 医療機器 測定機器 磁気センサ 道路管制システム 時計用コイル・トランス 高透磁率 高安定 高磁束密度 H5A H5C2 PC47 その他 EEコア EIコア EERコア Pコア使用上のご注意
1. フェライトご使用上の留意点 1-1 エアギャップのないコア 搬送電話装置や電算機、産業機器用の各種トランス、チョーク類 を小型化するために、色々な形状の高透磁率フェライトコアが使 用されます。 ポットコアやE形コアのように、上下コアを組み合わせて使用する ものでは、その接合部分にある微小エアギャップの磁気抵抗のた めに、見掛けの透磁率は低くなります。この影響をできるだけ少 なくするために、接合面の精密加工仕上げを行ない、できるだけ エアギャップを少なくしております。 したがって、コアを組み合わせてコイルを組み立てる際にも、接 合面のほこり、汚れ、油脂などを充分取り除く必要があります。 また、コイルの装着後にコアを数回すり合わせると、コアどうし のなじみが良くなり、バラツキの少ない安定したインダクタンス が得られます。 1-2 エアギャップ付コア 搬送電話装置や無線機器のフィルタや発振トランスなどには、損 失が少なく、高い安定度のインダクタが要求されます。 このような低損失、高安定コイルを得るために、エアギャップ付 のフェライトコアが使用されます。 ポットコアや RM コア、 E 形コアの場合、このエアギャップは、ス ラグ部分（中脚部分）に機械加工によって付けられます。 フェライトコアの実効透磁率は、このエアギャップ寸法が大きく なるにしたがって、低くなる性質がありますが、それに伴い、温 度係数や経時変化も、その低下率分だけ小さくなり、インダクタ ンスの偏差も狭くなるという特長があります。 TDKでは、この性質を利用して種々の要求特性に応じられるよう に、各材質形状ごとにギャップ付コアのシリーズを用意しており ます。 1-3 磁心定数について 本カタログでは、各コアの形状寸法図の下に、“磁心定数”が記載さ れております。 この定数はコアの形状で決まる磁気回路定数で、次の4種類があり ます。 磁心定数 : 実効磁路長 : e（mm） 実効断面積 : Ae（mm2） 実効体積 : Ve（mm3） これらの定数は、実効透磁率や磁界の強さ、磁束密度などを求め る際に使用されます。 その計算式は、次の通りです。 ここに、 e : 実効透磁率 L : インダクタンス（H） N : コイルの巻数（Ts） I : 励磁電流（Ar.m.s.） E : 印加電圧（Vr.m.s.） f : 周波数（Hz） : 磁界の強さのピーク値（A/m） : 磁束密度のピーク値（mT） 磁心定数の求め方については、コアの内部に均一に磁束が通るも のと仮定した計算方式が、IEC 規格の Pub.205 で定められており、 本カタログの値もそれに基づいて求めた値を記載しております。 低磁場で使用する場合は良いのですが、実際のコアでは、部分的 に必ずしも同じ断面積でないこともあり、このような場合には、磁 束は計算通り均一にはなり得ません。 したがって、実際に使用するレベルが高く、磁気飽和に注意する 必要のある場合には、実効断面積を用いて計算するよりは、コア の最小断面積を使用する方が実用的です。 A= C1(mm –1) Σ L 4π•N2 A μe= •Σ ×1010 N 2•I e H = ×103(A/m) E 2π•f•N•Ae B = ×109(mT) 4μe •E•I f•Ve ×10 4(mT) B = H B003-02 / 20120615 / j130_1.fm 製品をより正しく、安全にご使用いただくために、さらに詳細な特性・仕様をご確認いただける納入仕様書をぜひご請求ください。 記載内容は、改良その他により予告なく変更する場合がありますので、あらかじめご了承ください。 2. 設計上の留意点 2-1 巻線方法とインダクタンスの関係 Fig.1は、ボビンの巻線断面積中に占める巻線の高さとAL値の関係 を示すグラフです。 一般にコアの AL値は、ある定められた巻線条件のもとで保証され た値であり、この条件が異なるとずれが生じてきます。この影響 は、実効透磁率が低いもの（AL値が低いもの）ほど大きくなります。 このためにコアの公称 AL値を使用して、コイルの巻数を設計した 結果、できあがったコイルのインダクタンスが計算通りでないこ とも起こり得るわけです。 TDKでは、常に一定のAL値を保証する意味で、各々のコアについて 測定コイルの巻線条件を設定しております。本カタログでは、各形 状ごとにその測定条件を記載しておりますので、ご参照ください。 巻線方法とインダクタンスの関係 H5AP22/13-52H H5AP26/16-52H Fig.1 2-2 コイルの分布容量とインダクタンスの関係 巻線コイルの分布容量は、インダクタの使用周波数との関連にお いて、さまざまな悪影響をおよぼしますが、インダクタンスの値 に関しても例外ではありません。 コイルの巻数が数百から数千ターンになると、数kHzという低い周 波数でも、見掛けのインダクタンスが計算で求めた値と一致しな くなることがあります。 Fig.2は、コイルの分布容量と見掛けのインダクタンス増加率の関 係を表わしたものです。 このグラフからも明らかなように、使用周波数がコイルの自己共 振周波数に近づくほど、見掛けのインダクタンスは、大幅に真の 値と違ってきます。 これを防ぐためには、コイルの分布容量をできるだけ少なくする ように巻線することが必要になります。 分布容量を少なくするには、 ● 巻き始めの層と巻き終わりの層が接近しないように巻く。 ● 分割ボビンを使用し、各セクションに均一に巻く。 ● 巻き始め側を電位の低い方（アース側）へ接続する。 などの対策が考えられます。 Fig.2 h 2.5 1.5 0.5 1 3(mm) 2 4 3 2 1 0 –1 –2 –3 –4 –5 –6 –7 –8 Δ L/ L ( % ) A60 A100 A315 A400 A630 A160 A250 A630 A400 A315 A250 A160 A100 A60 h h 2.5 1.5 0.5 1 3(mm) 2 4 3 2 1 0 –1 –2 –3 –4 –5 –6 –7 –8 Δ L/ L ( % ) A60 A100 A160 A250 A315 A400 A630 A630 A400 A315 A250 A160 A100 A60 h 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 1.0
Apparent increment inductance ratio Le
/L
0
The ratio of test frequency and self-resonance frequency f/f0
0.01 0.05 0.1 0.5 1 Le: L0: f : f0: Apparent inductance(H) True inductance(H) Test frequency(Hz) Self-resonance frequency(Hz)
C0: Distributed capacity (capacitance) (F)
I
2π L0C0
2-3 インダクタンスの安定性について 2-3-a. 安定性の設計について 高信頼度フィルタに使用するインダクタでは、10年から20年間に わたる長期安定度が要求されます。このようなインダクタの設計 には、次のような点が考慮されます。 長期許容変動幅＝フェライトコアの経時変化量＋フェライトコア の温度特性変動量＋アッセンブリ誤差マージン 誤差マージンは、コイルアッセンブリ上や取り扱い上に受けるさ まざまなショックによる微小変動とか、最終調整時の設定誤差、温 度補償誤差などのためのものです。そして、この値は規格の厳し さや部品数、作業工程などの違いにより種々のケースがあり得ま すが、実際には工程解析に基づいて得られた経験データにより決 められるのが普通です。 フェライトの経時変化や温度特性は、材質特性表の中に相対ディ スアコモデーション係数と温度係数という形で表現されており、 これを使用して計算することができます。 しかし、材質特性表に記載されている温度係数は、完全な閉磁路 のコア（リング状コア）で評価されたもので、磁気回路が複雑な 実用コアでは、多少異なってきます。 このため、簡単な計算だけでは出し得ない面もありますので、主 要なコアの温度係数は、本カタログの各々の材質、形状、AL値ご とにその規格値を記載しております。これらの値は、測定温度範 囲などの条件が違うと変わってきますので、特殊な条件の場合は、 その都度、実際に確認の必要があります。 2-3-b. 経時変化量の推定 フェライトコアの一般性質として、焼結直後から始まる透磁率の 時間的低下現象があります。 この変化の割合を示す係数は、“相対ディスアコモデーション係数 DF”として知られていますが、その関係式は本カタログの解説 「フェライト用語の解説と定義」に記された通りです。 この相対ディスアコモデーション係数は、フェライトコアの各材 質ごとにそれぞれ固有の値を持っており、材質特性表の中に示さ れております。長期間にわたるインダクタンスの変動量を問題に するような精密インダクタ素子の設計にあたっては、この係数を 使用することにより、あらかじめ予測することが可能です。 透磁率、即ちインダクタンスの経年変化は時間の対数に対して、ほ ぼ直線的に変化し、相対ディスアコモデーション係数DFの式から 次のように表わされます。 ここに、 : 時間t1から t2までのインダクタンス変化率 DF : 相対ディスアコモデーション係数 e : 実効透磁率（完全閉磁路のコアでは初透磁率iを使用） t1 : 初期時間（コア製造時点を“0”として設定） t2 : 目標とする終点の時間（コア製造時点を“0”として設定） 計算例： H5A P18/11Z-52Bを使用してインダクタを作成した時、20年後の インダクタンス変動を求めるものとします。 本カタログの中から、次のパラメータを読み出します。 H5A材のDF: 310–6 max. P18/11Zのe: 2138 一方、t1、 t2の設定に必要なコア製造時点は、当社のロットNo.でわ かるようになっております。 たとえば、 8910→2008年9月10日 8X23→2008年10月23日（Y=11月、 Z=12月） のように表示されますから、インダクタ組上げ完了時点までの時 間をt1、20年までを t2とします。 今、t1を2ヶ月、 t2を242ヶ月としますと、 即ち、インダクタンスの変化率としては、1.33% の低下と言うこ とになります。 注意 : フェライトコアには、焼結後に発生する経時変化以外にも、 たとえばコアがキュリー点以上の高温にさらされた場合と か、飽和磁束密度に達するような強い磁気的ショックを受け た場合、および強い応力が加えられた場合にも、その時点を 起点とするディスアコモデーションが発生します。 このような場合にも、上の例と同様の計算でインダクタンス の変動量を予測することができますが、最終調整が完了した インダクタ素子に対しては、上記のような強いショックを与 えないような配慮が必要になります。 ΔL L t2 t1 = DF×μelog10 (t2
>
t1) ΔL L ΔL L 240 2 = 3×10– 6×2138×log10 = 0.0133003-02 / 20120615 / j130_1.fm 製品をより正しく、安全にご使用いただくために、さらに詳細な特性・仕様をご確認いただける納入仕様書をぜひご請求ください。 記載内容は、改良その他により予告なく変更する場合がありますので、あらかじめご了承ください。 2-4 直流重畳特性について 直量重畳特性図は、直流が流れるトランスやインダクタを設計す るに際して、どういう材質、形状、AL値のコアを選定すれば良い か、あるいは選定されたコアがどれ位の直流磁場まで安定なイン ダクタンスを保持するかなどを知るために使用されます。 Fig.3は、代表的なコアの直流重畳特性の例です。 横軸には、重畳された直流磁界（アンペアターン）を、縦軸には、 コアのエアギャップの調整によって、AL値を各種取ったグラフで す。 H5A P30/19の直流重畳特性例 Fig.3 このグラフから明らかなように、AL値の低いコアほど直流磁界の 大きな範囲まで、一定のインダクタンスを保つことがわかります。 これは AL値を低くしたものは、透磁率が小さいため、コアの B-H カーブの傾斜が寝ており、磁界の強さに対するB-Hカーブの直線範 囲が広いからです。 一方、材質特性編にも記載したように、B-Hカーブは周囲温度の影 響を受け、特に温度が高い場合は、材質の飽和磁束密度が低くな る性質があります。 直流重畳特性の場合も周囲温度により、安定に使用可能な直流磁 界の大きさが変動します。その変動の割合は、磁束密度の場合と 同じで、材質特性編のB-Hカーブの温度特性を目安とすれば、ほぼ 同等の変化率であると考えてさしつかえありません。 例：
Fig.3より、AL400のコア（エアギャップを付けて、AL400にした
もの）は、その値が一定を保つ直流磁場の限界は、65AT（Fig.3グ ラフ中の矢印）であることが読み取れます。 もしコイルが1ターンであれば、65Aの直流を流すことができるこ とになります（ただし、周囲温度25°Cの場合）。 2-5 パワー設計について 電力用トランス類の設計に関する基本的項目は、次表のように表 わすことができます。 磁束密度に関しては、1-3 項に示した計算式を使用することによ り、選定したコアが許容磁束密度を越えていないことを確認する とともに、その磁束密度でのコアロスが発熱許容限界に納まる値 かどうかを検討する必要があります。 一方、パワー伝送時に、一次、二次巻線に流れる電流と、巻線抵 抗により発生する銅損による発熱も、許容限界内かどうか検討す る必要があります。 また、定格電力を伝送するために、周辺回路とのマッチングを考 えた場合、インピーダンスもある定められた値が必要になります から、これについても選定されたコア材質、形状、AL値の適合性 を検討する必要があります。 104 103 102 A L -value ( nH/N 2) N•IDC(AT) 1 101 102 103 N•IDC=DC magnetic field(AT) N=number of turns IDC=DC current(A) Temperature: 25˚C 項目 設計上の基本項目 限定要素 検討対象 1 磁束密度 （コアの飽和） 入力電圧 周波数 限界温度 一次巻数 コア材質 コア形状 実効透磁率 2 発熱 鉄損 磁束密度 周囲温度 限界温度 許容温度上昇値 コア材質 コア形状 実効透磁率 コアロス 銅損 定格伝送パワー 電流密度 周囲温度 許容温度上昇率 コア巻線断面積 銅の占積率 一次巻数 二次巻数 3 インピーダンス 定格出力電圧 定格出力電流 コア材質、形状 AL値 二次巻数
3. コイルの組立て方法 より安定なコイルを得るためには、次に述べる点にご留意される ことを提案いたします。 コアの組込み時に、コアの接合部分に汚れがあってはいけません。 これは適当なインダクタンスを得ることができないばかりか、不 安定性の原因ともなります。また、アクセサリやコアどうしの装 着がスムーズにできない原因にもなります。 コアとボビンの接着には、接着剤の種類や接着する場所に注意す る必要があります。 また、接着剤の量も必要最小限に止めるべきです。この理由は、 フェライトコアと接着剤の熱膨張係数が非常に異なるために、機 械的歪みが発生し、電気的特性に悪影響がでることがあるからで す。 3-1 接着剤について 接着剤は、接着する部分により次のようなものを使用されること を推奨いたします。 3-1-a. ボビンの固定用 合成ゴム系接着剤を推奨いたします。熱膨張係数が出来るだけ フェライトコアに近い接着剤をご使用ください。 3-1-b. コアの固定用 接着剤：アラルダイトAW138 硬化剤：ハードナー HV998 混合比：アラルダイトAW138 100g／ ハードナー HV998 40g ポットライフ： 約30分（25°C） 硬化時間は、常温では約8時間程度が目安です。硬化を早めたい場 合には、80°C程度の温度で15分ほどの乾燥を目安としてください （ただし、この時間は接着剤までの温度伝達時間を含んでおりませ ん）。 注意 : アラルダイト AW138 とハードナー HV998 を、重量比で 5:2 の割合で混合します。この接着剤のポットライフは、25°C で 30 分程度ですので、この混合は使用する前に必要量だけ 作成することを推奨いたします。 3-2 組立て 3-2-a. 組立ての前処理 コアの内側、外側のほこりは、ブラシや刷毛で良く取り除いてく ださい。コアの接合面の油汚れは、アルコールなどの溶剤を浸し たスタンプ台を用い、拭取ってください。このスタンプ台の表面 は、ケバ立ちのないナイロンのような布を使用してください。 また乾いたスタンプ台を用意し、これを使用してコアの湿気を取 り除くと便利です。 3-2-b. ボビンの接着 コアの内側底面に、3-1-a 項の接着剤を1点塗り、巻線されたコイ ルをFig.4のように挿入し、接着してください。 また、コアの底面全体に接着剤を塗ることは好ましいことではあ りません。コアとコイルが接着されるまでには、常温で 12 時間程 度かかります。 次にコアを金具に組込み、2∼3回軽くこすり合わせ、目視または 治具を使用し、中心を合わせます。 Fig.4 注意: 接着剤を 1 点しか塗らない理由は、熱膨張係数の違いによ り、機械的歪みがフェライトコアと接着剤に生じ、これによ り諸特性に影響がでるためです。 特に温度特性には、悪影響があります。 3-2-c. コアの接着 金具に組込まれたコアの接着は、コアの外側をFig.5のような位置 で2点接着することを推奨いたします。 コアと金具の接着は好ましくないので、避けてください。 接着剤は、3-1-b項に記載していますエポキシ系接着剤を使用する ことを推奨いたします。 もし金具を使用されない場合は、接合面（リング部分）を接着し ても結構です。接着剤は、極力薄く塗布し、上下のコアを数回こ すり合わせてください。接着面は接着剤が乾燥するまで、0.2N/ mm2の圧力で保っておいてください。この時には、スラグ部は接 着しないでください。 接着されたコアの乾燥は、常温で 8 時間程度、硬化を早める場合 は、80°C程度の乾燥機に入れて15分程度を目安とした乾燥が必要 です。 Fig.5 Fig.6 Core Adhesive Coilformer Mounting accessory Adhesive Core Core Adhesive
003-02 / 20120615 / j130_1.fm 製品をより正しく、安全にご使用いただくために、さらに詳細な特性・仕様をご確認いただける納入仕様書をぜひご請求ください。 記載内容は、改良その他により予告なく変更する場合がありますので、あらかじめご了承ください。 3-3 コイルの含浸 もし湿度に対し影響を少なくすると言うご要求がありました場合 は、ワックスにて真空含浸をコイルにのみしてください。 この時、ワックスは電気的品質の良いものをご使用ください。 また取扱い温度は、各々のボビンの最大許容温度以下で行なって ください。コイルを挿入する時は、ワックスがコアの接合面に付 着しないよう注意してください。 さらに電気的要求の厳しい場合は、湿度を避ける方法として、静 電遮蔽の効果もあるハーメティックシールのご使用を推奨いたし ます。 3-4 温度サイクルによる枯らし コイルの枯らしは、インダクタの接合部や金具のなじみを良くす るためのもので、機械的歪みを少なくさせるための処理です。 接着され、組立てられたコアは、0∼70°Cの温度サイクルを3回以 上連続でかけることを推奨いたします。1 サイクルの時間は、8 時 間以上必要です。このコイルの枯らしは、コア接着後、トリマを 挿入し、粗調整の済んだ状態で行ってください。
