JP2010212389A

JP2010212389A - Choke coil

Info

Publication number: JP2010212389A
Application number: JP2009055907A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Yoshida; 佳夫吉田
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2009-03-10
Filing date: 2009-03-10
Publication date: 2010-09-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a choke coil that reduces an energy loss even when eddy current increases owing to shortcircuiting among the interlayers of amorphous thin bands. <P>SOLUTION: In a magnetic core 1, an amorphous thin band 4 is stacked and insulation bands 5 are provided among the interlayers. The magnetic core 1 is divided in the direction of width by insulation layers 6a, 6b and 6c so as to form a first magnetic core formation body 1a, a second magnetic core formation body 1b, a third magnetic core formation body 1c and a fourth magnetic core formation body 1d. A gap 3 is worked to suppress magnetic saturation phenomenon, so that the collapse of burr and shape is produced in the cutting plane of the gap 3. Although the insulation band 5 is pinched, shortcircuit occurs among the interlayers of the amorphous thin bands 4. However, the insulation layers 6a, 6b and 6c prevent interlayer shortcircuit from being propagated to the other magnetic core bodies. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、チョークコイルに関わり、より詳細には、エネルギ損失となる渦電流損を軽減した構成に関する。 The present invention relates to a choke coil, and more particularly to a configuration that reduces eddy current loss, which is energy loss.

従来のチョークコイルは、例えば図５（Ａ）で示すように、トロイダル状に形成され、一部に所定幅で切欠いたギャップ３１を備えた磁心３０に、図示しない巻線を巻回して構成されている。磁心３０の断面は、図５（Ｂ）のＡ−Ａ矢視図で示すように、磁性材料からなるアモルファス薄帯３２を積層して形成されるとともに、これらアモルファス薄帯３２の層間に絶縁帯３３を設けており、アモルファス薄帯３２の層間は夫々、絶縁帯３３により絶縁されている。 For example, as shown in FIG. 5A, a conventional choke coil is formed by winding a winding (not shown) around a magnetic core 30 that is formed in a toroidal shape and includes a gap 31 that is partially cut out with a predetermined width. ing. The cross section of the magnetic core 30 is formed by laminating amorphous ribbons 32 made of a magnetic material, as shown by arrows AA in FIG. 33 are provided, and the layers of the amorphous ribbon 32 are insulated by insulating bands 33, respectively.

巻線に電流が流れ磁心３０に磁路が形成されると、アモルファス薄帯３２内には、図５（Ｃ）で示すように、渦電流が発生する。渦電流が発生すると磁心３０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。渦電流損は素材厚さの二乗に比例して増加するため、アモルファス薄帯はできるだけ薄くなるように形成され、且つ、アモルファス薄帯３２の層間には絶縁帯３３を設けて、素材厚さによる渦電流損を極力、低減させるようにしている。 When a current flows through the winding and a magnetic path is formed in the magnetic core 30, an eddy current is generated in the amorphous ribbon 32 as shown in FIG. When the eddy current is generated, heat is generated by the electric resistance of the magnetic core 30, and so-called eddy current loss occurs, resulting in energy loss. Since the eddy current loss increases in proportion to the square of the material thickness, the amorphous ribbon is formed to be as thin as possible, and an insulating band 33 is provided between the amorphous ribbons 32, depending on the material thickness. The eddy current loss is reduced as much as possible.

他の従来例として、例えば特許文献１に記載されているように、変圧器は、アモルファス薄帯を複数積層して巻鉄心を形成し、同巻鉄心に励磁用コイルを巻回している。積層されるアモルファス薄帯の表面には絶縁性の薄膜が形成されており、アモルファス薄帯の占積率を高めるよう、絶縁性の薄膜はできるだけ薄く形成されるようになっている。 As another conventional example, as described in Patent Document 1, for example, a transformer forms a wound core by laminating a plurality of amorphous ribbons, and an exciting coil is wound around the wound core. An insulating thin film is formed on the surface of the laminated amorphous ribbon, and the insulating thin film is formed as thin as possible so as to increase the space factor of the amorphous ribbon.

巻鉄心は、アモルファス薄帯素材フープから素材が引き出される工程において、蒸着装置を通過し、同蒸着装置内で、ヒーターによって気化されたシランをアモルファス薄帯の表面に蒸着することで、極力、薄い絶縁性の薄膜が形成されるようになっている。 In the process of pulling out the material from the amorphous ribbon material hoop, the wound core passes through the vapor deposition device and deposits silane vaporized by the heater on the surface of the amorphous ribbon as much as possible in the vapor deposition device. An insulating thin film is formed.

上記したように、図５（Ａ）で示すアモルファス薄帯からなる磁心３０には、磁気飽和現象を抑制するため、ギャップ３１が設けられるようになっている。ギャップ３１の形成は、ダイス等を使用して慎重に行われるが、その際、ギャップ３１の端面に、バリやツブレが発生し、アモルファス薄帯３２の層間で絶縁帯３３を越えてショートを起こす不具合があり、また、蒸着等により極力薄い絶縁性の薄膜を形成すると、ピンホールの発生等によりアモルファス薄帯３２の層間で絶縁が保てなくなるという支障があった。アモルファス薄帯３２の層間でショート３４が発生すると、図５（Ｃ）で示すように、渦電流が大きくなり、素材厚さの二乗に比例する渦電流損が増大してしまうという問題があった。 As described above, the magnetic core 30 made of the amorphous ribbon shown in FIG. 5A is provided with the gap 31 in order to suppress the magnetic saturation phenomenon. The gap 31 is carefully formed by using a die or the like. At this time, burrs and slips are generated on the end surface of the gap 31, causing a short circuit across the insulating band 33 between the layers of the amorphous ribbon 32. There is a problem, and when an insulating thin film is formed as thin as possible by vapor deposition or the like, there is a problem that insulation cannot be maintained between the layers of the amorphous ribbon 32 due to generation of pinholes or the like. When the short 34 occurs between the layers of the amorphous ribbon 32, as shown in FIG. 5C, there is a problem that the eddy current increases and the eddy current loss proportional to the square of the material thickness increases. .

特開２００８−７１９８２号（３頁、図１）JP 2008-71982 (page 3, FIG. 1)

本発明は、上記問題点に鑑み、アモルファス薄帯の層間でショート等により渦電流が増大したとしても、エネルギ損失を軽減することのできるチョークコイルを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a choke coil that can reduce energy loss even if an eddy current increases due to a short circuit between layers of amorphous ribbons.

本発明は、磁性材料からなる薄帯と絶縁帯とを交互に積層してなる磁心形成体を絶縁層を介して複数個接合してなる磁心と、同磁心に巻回された巻線とを備えた構成となっている。 The present invention provides a magnetic core formed by joining a plurality of magnetic core forming bodies made of magnetic material and alternatingly laminated thin ribbons and insulating bands via an insulating layer, and a winding wound around the magnetic core. It has a configuration with.

また、前記磁心形成体は、トロイダル状に形成された構成となっている。 Moreover, the said magnetic core formation body has the structure formed in toroidal shape.

本発明によれば、一つの磁心形成体の層間でショートが発生し渦電流が増大したとしても、磁心形成体間にある絶縁層により、他の磁心形成体は絶縁されているので、渦電流の増大はショートが発生した磁心形成体内に限定される。従って、渦電流損による損失は他の磁心形成体に拡散せず、渦電流損によるエネルギ損失の増大を防止することができる。 According to the present invention, even if a short circuit occurs between the layers of one magnetic core forming body and the eddy current increases, the other magnetic core forming bodies are insulated by the insulating layer between the magnetic core forming bodies. The increase is limited to the magnetic core forming body in which the short circuit occurs. Therefore, the loss due to the eddy current loss is not diffused to other magnetic core forming bodies, and the increase in the energy loss due to the eddy current loss can be prevented.

本発明によるチョークコイルの外観図である。1 is an external view of a choke coil according to the present invention. 本発明によるチョークコイルの磁心と、その断面図である。It is a magnetic core of the choke coil by this invention, and its sectional drawing. 本発明によるチョークコイルの磁心の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the magnetic core of the choke coil by this invention. 磁心の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of a magnetic core. 従来によるチョークコイルの磁心と、要部断面図である。It is the magnetic core of the choke coil by the past, and principal part sectional drawing.

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。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail as examples based on the attached drawings.

本発明によるチョークコイルは、図１で示すように、トロイダル状に形成され、一端にギャップ３を設けた磁心１と、同磁心１に巻回され、接続線２ａ及び２ｂを外部に導出した巻線２とから構成されている。同巻線２に接続線２ａ及び２ｂ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には磁路が形成され、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。 As shown in FIG. 1, the choke coil according to the present invention is formed in a toroidal shape, and has a core 1 provided with a gap 3 at one end and a winding wound around the same core 1 and connecting wires 2a and 2b to the outside. Line 2. When an AC voltage is applied to the winding 2 via the connection lines 2a and 2b, a magnetic path is formed in the toroidal magnetic core 1, whereby the choke coil acts as a resistance against the high frequency current, It is used as a high frequency filter for attenuating high frequencies, a filter for an input power supply, or an output filter for a switching power supply.

次に、磁心１の構成について説明する。図２（Ａ）で示す磁心１は上記したように、一端にギャップ３を設けたトロイダル状に形成されている。磁心１の断面は、図２（Ｂ）のＡ−Ａ矢視図で示すように、磁性材料からなるアモルファス金属で形成されたアモルファス薄帯４を積層して形成されており、同アモルファス薄帯４の夫々の層間には絶縁帯５が挟装されている。 Next, the configuration of the magnetic core 1 will be described. As described above, the magnetic core 1 shown in FIG. 2A is formed in a toroidal shape having a gap 3 at one end. The cross section of the magnetic core 1 is formed by laminating amorphous ribbons 4 made of an amorphous metal made of a magnetic material, as shown by arrows AA in FIG. An insulating band 5 is sandwiched between the four layers.

アモルファス薄帯４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い非晶質金属であり３種類以上の元素からなる多元系である。アモルファス金属は、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。 The amorphous metal constituting the amorphous ribbon 4 is an amorphous metal having no regularity in the arrangement of elements and is a multi-component system composed of three or more kinds of elements. Amorphous metal does not have a slip surface like a metal crystal, so it can achieve both strength and viscosity, and has excellent properties such as toughness, corrosion resistance, and soft magnetism. In addition, because of its high chemical activity, the addition of an element that produces a passive state such as chromium easily forms a thick passive film and exhibits high corrosion resistance. In addition, amorphous metal has high uniformity and high corrosion resistance because there is no crystal grain boundary that is the starting point of corrosion, and by adding a ferromagnetic metal in the composition, an excellent soft magnetic material can be obtained, Utilizing this soft magnetism, it is used for basic parts of electronic equipment such as power transformers, noise filters, and choke coils in the present application.

磁心１は、図２（Ｂ）で示すように、第一磁心形成体１ａ、第二磁心形成体１ｂ、第三磁心形成体１ｃ及び第四磁心形成体１ｄを、絶縁層６ａ、６ｂ及び６ｃを介して接合することにより形成され、夫々の磁心形成体は、絶縁層６ａ、６ｂ及び６ｃにより絶縁されるようになっている。 As shown in FIG. 2B, the magnetic core 1 includes the first magnetic core forming body 1a, the second magnetic core forming body 1b, the third magnetic core forming body 1c, and the fourth magnetic core forming body 1d, and the insulating layers 6a, 6b, and 6c. Each magnetic core forming body is insulated by insulating layers 6a, 6b and 6c.

より詳細には、磁心１は、図３で示すように、第一磁心形成体１ａと、第二磁心形成体１ｂと、第三磁心形成体１ｃと、第四磁心形成体１ｄとの間に、絶縁層６ａ、６ｂ及び６ｃを挿入し、接着等の手段により夫々接合して形成されている。尚、第一磁心形成体１ａと、第二磁心形成体１ｂと、第三磁心形成体１ｃと、第四磁心形成体１ｄとは、夫々別工程で製造されてもよいし、あるいは一括して製造した磁心を幅方向に分割して形成してもよい。 More specifically, as shown in FIG. 3, the magnetic core 1 includes a first magnetic core forming body 1a, a second magnetic core forming body 1b, a third magnetic core forming body 1c, and a fourth magnetic core forming body 1d. Insulating layers 6a, 6b and 6c are inserted and joined by means such as adhesion. The first magnetic core forming body 1a, the second magnetic core forming body 1b, the third magnetic core forming body 1c, and the fourth magnetic core forming body 1d may be manufactured in separate steps, or collectively. The manufactured magnetic core may be divided and formed in the width direction.

次に、上記した絶縁層６ａ、６ｂ及び６ｃを備えた磁心１の機能について説明する。従来例でも説明したように、アモルファス薄帯からなる磁心１に、磁気飽和現象を抑制するギャップ３をダイス等を用いて形成すると、ギャップ３の切断面にバリや形状の崩れが発生し、絶縁帯５が挟装されているにもかかわらず、アモルファス薄帯４の層間でショートを起こす。 Next, the function of the magnetic core 1 provided with the above-described insulating layers 6a, 6b and 6c will be described. As described in the conventional example, when the gap 3 that suppresses the magnetic saturation phenomenon is formed on the magnetic core 1 made of an amorphous ribbon using a die or the like, burrs and shape collapse occur on the cut surface of the gap 3 and insulation is caused. Despite the band 5 being sandwiched, a short circuit occurs between the layers of the amorphous ribbon 4.

図４で示すように、第一磁心形成体１ａで、バリ７等により層間のショートが発生すると、ショートした薄帯は見掛け上の素材が厚くなり、発生した渦電流８ｂのループ径が、ショートしていない薄帯に発生する渦電流８ａのループ径に比較して大きくなり、素材厚さの二乗に比例する渦電流損が増大してしまう。しかしながら、第一磁心形成体１ａは絶縁層６ａで、他の磁心形成体と絶縁されていることにより、ショートした層間は第一磁心形成体１ａ内に限定され、渦電流損によるエネルギ損失は、他の第二磁心形成体１ｂ、第三磁心形成体１ｃ及び第四磁心形成体１ｄに拡散しないようになっている。同様に、第二磁心形成体１ｂで発生した層間のショートは、絶縁層６ａ及び絶縁層６ｂにより、第一磁心形成体１ａ及び第三磁心形成体１ｃに拡散しないようになっている。 As shown in FIG. 4, in the first magnetic core forming body 1a, when a short circuit occurs between the burrs 7 or the like, the short ribbon becomes thick in apparent material, and the loop diameter of the generated eddy current 8b is short. This becomes larger than the loop diameter of the eddy current 8a generated in the thin ribbon, and the eddy current loss proportional to the square of the material thickness increases. However, since the first magnetic core forming body 1a is the insulating layer 6a and is insulated from other magnetic core forming bodies, the short-circuited layer is limited to the first magnetic core forming body 1a, and the energy loss due to the eddy current loss is The other magnetic core forming body 1b, the third magnetic core forming body 1c, and the fourth magnetic core forming body 1d are not diffused. Similarly, a short circuit between layers generated in the second magnetic core forming body 1b is prevented from diffusing into the first magnetic core forming body 1a and the third magnetic core forming body 1c by the insulating layer 6a and the insulating layer 6b.

以上、説明したように、アモルファス薄帯からなる磁心１を、絶縁層６ａ、６ｂ及び６ｃにより幅方向に分割して、第一磁心形成体１ａ、第二磁心形成体１ｂ、第三磁心形成体１ｃ及び第四磁心形成体１ｄを形成することにより、バリ等により発生した層間のショートが絶縁層６ａ、６ｂ及び６ｃにより遮断されて他の磁心形成体への拡散が防止されるようになっている。これにより、渦電流損によるエネルギ損失を極力、低減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。尚、本願では、絶縁層６ａ、６ｂ及び６ｃにより磁心１を４分割しているが、本願はこれに限定されるものでなく、分割数は２以上であればよい。 As described above, the magnetic core 1 made of an amorphous ribbon is divided in the width direction by the insulating layers 6a, 6b and 6c, and the first magnetic core forming body 1a, the second magnetic core forming body 1b, and the third magnetic core forming body. By forming 1c and the fourth magnetic core forming body 1d, a short circuit between layers caused by burrs or the like is blocked by the insulating layers 6a, 6b and 6c, and diffusion to other magnetic core forming bodies is prevented. Yes. Thereby, it is possible to obtain a choke coil in which energy loss due to eddy current loss is reduced as much as possible. In the present application, the magnetic core 1 is divided into four by the insulating layers 6a, 6b and 6c. However, the present application is not limited to this, and the number of divisions may be two or more.

また、以上説明した実施例では、磁心がトロイダル状に形成されたものについて説明したが、本願はこれに限定されるものではなく、磁心を分割し、分割した層間に絶縁層を設けることにより、渦電流損の拡散を防止できる磁心を備えた様々なチョークコイルや、リアクトルに対しても応用することができる。また、第一磁心形成体１ａ、第二磁心形成体１ｂ、第三磁心形成体１ｃ及び第四磁心形成体１ｄを絶縁帯５とともに形成する際、これらの側面に、メッキ等により絶縁帯を形成するようにすれば、上記した絶縁層６ａ、６ｂ及び６ｃを別部材として形成することは不要とできる。 In the embodiment described above, the magnetic core is formed in a toroidal shape, but the present application is not limited to this, and by dividing the magnetic core and providing an insulating layer between the divided layers, The present invention can also be applied to various choke coils having a magnetic core that can prevent eddy current loss from spreading and reactors. Further, when the first magnetic core forming body 1a, the second magnetic core forming body 1b, the third magnetic core forming body 1c, and the fourth magnetic core forming body 1d are formed together with the insulating band 5, an insulating band is formed on these side surfaces by plating or the like. By doing so, it is unnecessary to form the insulating layers 6a, 6b and 6c as separate members.

１磁心
１ａ第一磁心形成体
１ｂ第二磁心形成体
１ｃ第三磁心形成体
１ｄ第四磁心形成体
２巻線
２ａ、２ｂ接続線
３ギャップ
４アモルファス薄帯
５絶縁帯
６ａ、６ｂ、６ｃ絶縁層
７バリ
８ａ、８ｂ渦電流 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic core 1a 1st magnetic core formation body 1b 2nd magnetic core formation body 1c 3rd magnetic core formation body 1d 4th magnetic core formation body 2 Winding 2a, 2b Connection line 3 Gap 4 Amorphous thin band 5 Insulation band 6a, 6b, 6c Insulation layer 7 Bali 8a, 8b Eddy current

Claims

A choke coil comprising a magnetic core formed by joining a plurality of magnetic core forming bodies formed by alternately laminating thin strips and insulating bands made of a magnetic material via an insulating layer, and a winding wound around the magnetic core. .

The choke coil according to claim 1, wherein the magnetic core forming body is formed in a toroidal shape.