JP2011129728A - Core for magnetic component, reactor, and core block - Google Patents

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伸一郎 山本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a core for a magnetic component reducing a loss due to an eddy current to reduce a power ion loss, a reactor using the same, and a core block configuring the core for the magnetic component. <P>SOLUTION: The core 20 includes the plurality of core blocks 21 made of a magnetic material and a magnetic gap 22 made of a nonmagnetic material and disposed at least in one place. Each of the core blocks 21 positioned on the both sides of the magnetic gap 22 is a laminated core block configured by laminating a copper plate 51 and high-resistance layers 52 made of a magnetic material larger than the copper plate in electric resistance are disposed on uppermost and lowermost surfaces oriented in a laminating direction of the laminated core block. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気自動車などの電源に用いられる磁気部品用コア、それを用いたリアクトル、および磁気部品用コアを構成するコアブロックに関するものである。   The present invention relates to a magnetic component core used for a power source of an electric vehicle or the like, a reactor using the same, and a core block constituting the magnetic component core.

近年、環境問題からハイブリッド車や燃料電池自動車など、直流電源でモータを駆動して走行する自動車が開発されている。これらの自動車においては、直流電源であるバッテリーの電圧を昇圧するDC−DCコンバータが搭載されており、リアクトルはこのDC−DCコンバータの主要部品である。   In recent years, automobiles that run by driving a motor with a DC power source, such as hybrid vehicles and fuel cell vehicles, have been developed due to environmental problems. In these automobiles, a DC-DC converter that boosts the voltage of a battery that is a DC power supply is mounted, and a reactor is a main part of the DC-DC converter.

上記リアクトルは一般的に、環状のコアとこのコアの所定部分に巻き回されたコイルとを備えている。車載用のリアクトルでは、搭載スペースや製造方法などの制限から、複数のコアブロックを組み付けて構成されるコアが採用されることが多い。さらに所定の電気的仕様を満たすために、隣接する2つのコアブロックの間に、非磁性部材で形成される磁気ギャップを設ける場合が多い。上記コイルに電流を流すことにより、上記コア内に環状の磁気回路が形成される。   The reactor generally includes an annular core and a coil wound around a predetermined portion of the core. In an in-vehicle reactor, a core configured by assembling a plurality of core blocks is often employed due to restrictions on mounting space and manufacturing method. Further, in order to satisfy a predetermined electrical specification, a magnetic gap formed of a nonmagnetic member is often provided between two adjacent core blocks. By passing a current through the coil, an annular magnetic circuit is formed in the core.

上記リアクトルのコアブロックとして、特許文献1に記載されているような鋼板を積層して形成されるものや、特許文献2に記載されているような圧粉磁性体により形成されるものが採用されている。   As the core block of the reactor, one formed by laminating steel plates as described in Patent Document 1 or one formed by a dust magnetic material as described in Patent Document 2 is adopted. ing.

磁気ギャップと、異方性磁性体としての鋼板を積層して形成されたコアブロックとを有するコアでは、磁気ギャップ部で磁束が広がるために、鋼板の積層方向に対して斜め方向の磁束が生じ、鋼板に渦電流が発生する。この渦電流の発生は鋼板積層方向の最上面と最下面に集中し、この渦電流による損失はコアに生じる鉄損の大部分を占め、局部過熱や焼損事故の原因になっている。非特許文献1では、コアブロックの積層方向最上面と最下面の端部を斜めに切り落とした形状にすることによって、渦電流による損失の低減を図っている。   In a core having a magnetic gap and a core block formed by laminating steel plates as anisotropic magnetic bodies, magnetic flux spreads in the magnetic gap portion, so that a magnetic flux oblique to the laminating direction of the steel plates is generated. Eddy current is generated in the steel plate. The generation of this eddy current is concentrated on the uppermost surface and the lowermost surface in the laminating direction of the steel plates, and the loss due to this eddy current accounts for most of the iron loss generated in the core, causing local overheating and burnout accidents. In Non-Patent Document 1, the loss due to the eddy current is reduced by forming the core block in the stacking direction uppermost surface and the lowermost end at an oblique angle.

特開2004−327479号公報JP 2004-327479 A 特開2005−347626号公報JP 2005-347626 A

中右貴明、他、「斜角端部による多段積層鉄心リアクトルの渦電流損の低減」、平成19年電気学会全国大会 5−203Nakaaki Takaaki et al., “Reduction of Eddy Current Loss in Multi-Stage Core Reactor by Beveled Edge”, 2007 IEEJ National Conference 5-203

非特許文献1に記載されているように、コアブロックの積層方向最上面と最下面の端部を斜めに切り落とした形状にすれば、鋼板の積層方向に対して斜め方向の磁束が生じても、磁束が鋼板に対してより垂直に近い角度で進入することになるので、渦電流損がいくらかは低減できる。しかしながら、切り落とす部分の形状によって渦電流の発生量が増減するので、渦電流の抑制が困難であり、十分に損失の低減ができないという問題がある。また加工が容易でないため製造コストが高くなるという問題もある。   As described in Non-Patent Document 1, if the end portions of the uppermost surface and the lowermost surface in the stacking direction of the core block are cut off obliquely, even if magnetic flux is generated in an oblique direction with respect to the stacking direction of the steel plates, Since the magnetic flux enters at an angle closer to the perpendicular to the steel plate, some eddy current loss can be reduced. However, since the amount of eddy current generated increases or decreases depending on the shape of the portion to be cut off, it is difficult to suppress eddy current, and there is a problem that loss cannot be sufficiently reduced. There is also a problem that the manufacturing cost is high because the processing is not easy.

一方、圧粉のような等方性磁性体によって形成されたコアブロックの場合は、渦電流による損失は小さいが、そのコアブロックを用いたリアクトルの電力損失を比較すると、上記のように鋼板を積層して形成されたコアブロックを用いたリアクトルに比べて大きいという問題がある。   On the other hand, in the case of a core block formed of an isotropic magnetic material such as dust, the loss due to eddy current is small, but when comparing the power loss of the reactor using the core block, the steel plate is There exists a problem that it is large compared with the reactor using the core block formed by lamination | stacking.

本発明は以上の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、渦電流による損失を低減させ、電力損失を小さくすることができる磁気部品用コア、それを用いたリアクトル、および磁気部品用コアを構成するコアブロックを提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and a purpose thereof is to reduce a loss due to an eddy current and reduce a power loss, a core for a magnetic component, a reactor using the same, and a magnetic component It is to provide a core block constituting the core.

本発明に係る磁気部品用コアは、磁性材料である複数のコアブロックと、非磁性材料で構成された少なくとも1箇所の磁気ギャップとを有する。上記磁気ギャップの両側に位置するコアブロックはそれぞれ鋼板を積層して構成された積層コアブロックであり、上記積層コアブロックの積層方向最上面と最下面には、上記鋼板よりも電気抵抗の大きい磁性材料で構成された高抵抗層が設けられている。(請求項1)   The core for a magnetic component according to the present invention has a plurality of core blocks that are magnetic materials and at least one magnetic gap that is made of a nonmagnetic material. The core blocks located on both sides of the magnetic gap are laminated core blocks each formed by laminating steel plates, and magnetism having a higher electric resistance than the steel plates is provided on the top and bottom surfaces in the lamination direction of the laminated core blocks. A high resistance layer made of a material is provided. (Claim 1)

このようにすれば、上記コアブロックの積層方向最上面と最下面に斜め方向の磁束が生じても、そこが電気抵抗の大きい磁性材料で構成された高抵抗層であるため、渦電流の発生を抑制することができる。   In this way, even if an oblique magnetic flux is generated on the uppermost and lowermost surfaces in the stacking direction of the core block, since it is a high-resistance layer made of a magnetic material having a high electrical resistance, eddy currents are generated. Can be suppressed.

上述した磁気部品用コアは、上記高抵抗層(最上面および最下面)の厚さが、それぞれ上記磁気ギャップの幅の0.5倍以上であることが好ましい。(請求項2)   In the above-described magnetic component core, the thickness of the high resistance layer (the uppermost surface and the lowermost surface) is preferably 0.5 times or more the width of the magnetic gap. (Claim 2)

上記高抵抗層の厚さが、上記磁気ギャップの幅の0.5倍以上であれば、渦電流を発生させる原因となる斜め方向の磁束が存在する領域を、上記高抵抗層で占めることができる。したがって渦電流の発生を抑制する効果が大きい。   If the thickness of the high-resistance layer is 0.5 times or more the width of the magnetic gap, the high-resistance layer may occupy a region where an oblique magnetic flux that causes eddy currents is present. it can. Therefore, the effect of suppressing the generation of eddy current is great.

一方、高抵抗層の鉄損よりも鋼板の鉄損が大きいため、上記高抵抗層の厚さが大きいほど、コア全体の鉄損は大きくなる。そのため、上記高抵抗層の厚さの上限は、上記コアブロックに使用する材料(鋼板と高抵抗層)の鉄損の値によって決まる。   On the other hand, since the iron loss of the steel sheet is larger than the iron loss of the high resistance layer, the core loss of the entire core increases as the thickness of the high resistance layer increases. Therefore, the upper limit of the thickness of the high resistance layer is determined by the value of the iron loss of the materials (steel plate and high resistance layer) used for the core block.

また上述した磁気部品用コアの上記高抵抗層の抵抗率は0.1Ω・m以上であることが好ましい。(請求項3)
上記高抵抗層の抵抗率が0.1Ω・m以上であれば、渦電流の発生をより効果的に抑制することができる。なお上記高抵抗層は、磁性材料で構成されていれば、抵抗率はいくら高くても構わない。
Moreover, it is preferable that the resistivity of the said high resistance layer of the core for magnetic components mentioned above is 0.1 ohm * m or more. (Claim 3)
If the resistivity of the high resistance layer is 0.1 Ω · m or more, generation of eddy current can be more effectively suppressed. Note that the resistivity of the high resistance layer may be as high as long as it is made of a magnetic material.

また上述した磁気部品用コアの上記高抵抗層は、金属または合金の磁性粉末からなる圧粉磁性体、またはフェライトで構成されていることが好ましい。(請求項4)   Moreover, it is preferable that the said high resistance layer of the core for magnetic components mentioned above is comprised with the powder magnetic body which consists of magnetic powder of a metal or an alloy, or a ferrite. (Claim 4)

金属または合金の磁性粉末からなる圧粉磁性体は、一般的に使われる等方性磁性体の中では飽和磁束密度が大きいため、上記高抵抗層を金属または合金の磁性粉末からなる圧粉磁性体で構成することにより、コアやリアクトルを小型化することが可能となる。   A magnetic powder made of magnetic powder of metal or alloy has a high saturation magnetic flux density among isotropic magnetic materials generally used. Therefore, the high resistance layer is made of magnetic powder made of magnetic powder of metal or alloy. By configuring the body, it is possible to reduce the size of the core and the reactor.

またフェライトは、一般的に使われる等方性磁性体の中では損失が小さいため、上記高抵抗層をフェライトで構成すれば、電力損失の小さいコアやリアクトルを提供することができる。また他の等方性磁性体と比べてコストが安い。   In addition, since ferrite has a small loss among generally used isotropic magnetic materials, a core and a reactor with a small power loss can be provided if the high resistance layer is made of ferrite. Moreover, the cost is lower than other isotropic magnetic bodies.

本発明に係る上述の磁気部品用コアに、少なくとも一つのコイルを外挿させることにより、電力損失の小さいリアクトルを供給することができる。(請求項5)   A reactor with low power loss can be supplied by extrapolating at least one coil to the above-described core for magnetic parts according to the present invention. (Claim 5)

本発明に係るコアブロックは、鋼板を積層して構成され、積層方向最上面と最下面には、上記鋼板よりも電気抵抗の大きい磁性材料で構成された高抵抗層が設けられている。(請求項6)
このようにすれば、上述の通り、上記コアブロックの積層方向最上面と最下面に斜め方向の磁束が生じても、そこが電気抵抗の大きい磁性材料で構成された高抵抗層であるため、渦電流の発生を抑制することができる。
The core block according to the present invention is configured by laminating steel plates, and a high resistance layer made of a magnetic material having an electric resistance larger than that of the steel plate is provided on the uppermost surface and the lowermost surface in the stacking direction. (Claim 6)
In this way, as described above, even if a magnetic flux in an oblique direction is generated on the uppermost and lowermost surfaces in the stacking direction of the core block, because it is a high resistance layer made of a magnetic material having a large electric resistance, Generation of eddy current can be suppressed.

本発明によれば、磁気部品用コアおよびコアブロックの渦電流による損失を低減させることができる。また本発明の磁気部品用コアに少なくとも一つのコイルを外挿させることにより、電力損失の小さいリアクトルを供給することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the loss by the eddy current of the core for magnetic components and a core block can be reduced. Moreover, a reactor with small power loss can be supplied by extrapolating at least one coil to the magnetic component core of the present invention.

本発明に係るリアクトルの平面図である。It is a top view of the reactor which concerns on this invention. 本発明に係るリアクトルの側面図である。It is a side view of the reactor which concerns on this invention. 圧粉磁性体の表面を拡大して示した模式図である。It is the schematic diagram which expanded and showed the surface of the powder magnetic body. コア内の磁束の状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the state of the magnetic flux in a core. 図4中に点線で囲んだ「A」の領域の拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of a region “A” surrounded by a dotted line in FIG. 4. 本発明に係るコアにおける磁気ギャップ部付近の磁束の状態を模式的に示した斜視図である。It is the perspective view which showed typically the state of the magnetic flux of the magnetic gap part vicinity in the core which concerns on this invention. 従来のコアにおける磁気ギャップ部付近の磁束の状態を模式的に示した斜視図である。It is the perspective view which showed typically the state of the magnetic flux near the magnetic gap part in the conventional core.

以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。   Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments. Note that the present invention is not limited to the following embodiments. Various modifications can be made to the following embodiments within the same and equivalent scope as the present invention.

図1および図2は本発明に係るリアクトルの平面図及び側面図である。ただし、説明のためコイルを図示せず、その領域のみ二点鎖線で表している。このリアクトル10は、環状に構成されたコア20と、コア20の2箇所に外挿された2個のコイル30とを備えている。   1 and 2 are a plan view and a side view of a reactor according to the present invention. However, for the sake of explanation, the coil is not shown, and only that region is represented by a two-dot chain line. The reactor 10 includes a core 20 configured in an annular shape and two coils 30 that are extrapolated at two locations of the core 20.

コア20は、図1に示すように、平面視略矩形環状の形態を有し、磁性材料からなる8個のコアブロック21a、21bと、非磁性材料からなる4個の磁気ギャップ22から構成されている。なおここではコアを平面視略矩形環状の形態としているが、必ずしも環状の形態である必要は無く、棒状の形態(平面視略I字形)でも構わない。   As shown in FIG. 1, the core 20 has a substantially rectangular annular shape in plan view, and includes eight core blocks 21a and 21b made of a magnetic material and four magnetic gaps 22 made of a nonmagnetic material. ing. Here, the core has a substantially rectangular annular shape in a plan view, but it does not necessarily have an annular shape, and may have a rod shape (a substantially I shape in a plan view).

磁気ギャップを挟んでその両側に位置するコアブロック21aは、図1に示すように、鋼板51を積層して構成されており、積層方向最上面と最下面には、鋼板51よりも電気抵抗の大きい磁性材料で構成された高抵抗層52が設けられている。なお図1では積層構造を模式的に表しており、鋼板51および高抵抗層52の層数は、図中の数に限定されるものではない。また積層方向も図1に示す方向に限定されるものではない。図1では、平面図の紙面上、上下方向に積層しているが、例えば、側面図(図2)の紙面上、上下方向に積層してもよい。   As shown in FIG. 1, the core blocks 21 a located on both sides of the magnetic gap are configured by stacking steel plates 51, and the electrical resistance is higher than that of the steel plates 51 on the uppermost surface and the lowermost surface in the stacking direction. A high resistance layer 52 made of a large magnetic material is provided. Note that FIG. 1 schematically shows a laminated structure, and the number of steel plates 51 and high resistance layers 52 is not limited to the number in the drawing. Further, the stacking direction is not limited to the direction shown in FIG. In FIG. 1, the layers are stacked in the vertical direction on the plane of the plan view, but may be stacked in the vertical direction on the plane of the side view (FIG. 2), for example.

上記高抵抗層52は、鋼板51よりも電気抵抗の大きい磁性材料で構成され、例えば圧粉磁性体やフェライトなどの等方性磁性体から形成することができる。   The high resistance layer 52 is made of a magnetic material having an electric resistance larger than that of the steel plate 51, and can be formed of an isotropic magnetic material such as a dust magnetic material or ferrite.

本実施形態では、磁気ギャップ22の両側に位置しないコアブロック21bを圧粉磁性体55で構成している。ただしコアブロック21bは、フェライトなど圧粉磁性体以外の等方性磁性体で構成してもよいし、鋼板などの異方性磁性体で構成してもよい。また磁気ギャップ22の両側に位置するコアブロック21aと同様に、積層方向最上面と最下面に鋼板51よりも電気抵抗の大きい磁性材料で構成された高抵抗層52を設けてもよい。   In the present embodiment, the core block 21 b that is not located on both sides of the magnetic gap 22 is configured by the dust magnetic material 55. However, the core block 21b may be made of an isotropic magnetic material other than the powder magnetic material such as ferrite, or may be formed of an anisotropic magnetic material such as a steel plate. Further, similarly to the core block 21 a located on both sides of the magnetic gap 22, a high resistance layer 52 made of a magnetic material having an electric resistance higher than that of the steel plate 51 may be provided on the uppermost surface and the lowermost surface in the stacking direction.

圧粉磁性体は、図3に示すように、複数の圧粉粒子61と、複数の圧粉粒子61の間に介在している有機物67で構成されている。圧粉粒子61の各々は、有機物67によって接合されていたり、圧粉粒子61が有する凹凸の噛み合わせによって接合されたりしている。圧粉粒子61は、金属磁性粒子63と、金属磁性粒子63の表面を取り囲む絶縁被覆65とを備えている。   As shown in FIG. 3, the dust magnetic body is composed of a plurality of dust particles 61 and an organic substance 67 interposed between the plurality of dust particles 61. Each of the dust particles 61 is joined by an organic substance 67 or joined by meshing unevenness of the dust particles 61. The dust particles 61 include metal magnetic particles 63 and an insulating coating 65 surrounding the surface of the metal magnetic particles 63.

金属磁性粒子63は、例えば、鉄(Fe)、鉄(Fe)−シリコン(Si)系合金、鉄(Fe)−窒素(N)系合金、鉄(Fe)−ニッケル(Ni)系合金、鉄(Fe)−炭素(C)系合金、鉄(Fe)−ホウ素(B)系合金、鉄(Fe)−コバルト(Co)系合金、鉄(Fe)−リン(P)系合金、鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)系合金、及び鉄(Fe)−アルミニウム(Al)−シリコン(Si)系合金などから形成することができる。金属磁性粒子63は、金属単体でも合金でもよい。   The metal magnetic particles 63 include, for example, iron (Fe), iron (Fe) -silicon (Si) alloy, iron (Fe) -nitrogen (N) alloy, iron (Fe) -nickel (Ni) alloy, iron (Fe) -carbon (C) alloy, iron (Fe) -boron (B) alloy, iron (Fe) -cobalt (Co) alloy, iron (Fe) -phosphorus (P) alloy, iron (Fe ) -Nickel (Ni) -cobalt (Co) alloy, iron (Fe) -aluminum (Al) -silicon (Si) alloy, and the like. The metal magnetic particles 63 may be a single metal or an alloy.

絶縁被覆65は、金属磁性粒子63をリン酸処理することによって形成されている。また好ましくは、絶縁被覆65は酸化物を含有する。この酸化物を含有する絶縁被覆65としては、リンと鉄とを含むリン酸鉄の他、リン酸マンガン、リン酸亜鉛、リン酸カルシウム、リン酸アルミニウム、酸化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウム又は酸化ジルコニウムなどの酸化物絶縁体を使用することができる。絶縁被覆65は、図3に示すように1層に形成されてもよいし、多層に形成されてもよい。   The insulating coating 65 is formed by subjecting the metal magnetic particles 63 to phosphoric acid treatment. Preferably, the insulating coating 65 contains an oxide. As the insulating coating 65 containing this oxide, in addition to iron phosphate containing phosphorus and iron, manganese phosphate, zinc phosphate, calcium phosphate, aluminum phosphate, silicon oxide, titanium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, etc. The oxide insulator can be used. The insulation coating 65 may be formed in one layer as shown in FIG. 3 or may be formed in multiple layers.

有機物67としては、熱可塑性ポリイミド、熱可塑性ポリアミド、熱可塑性ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミドイミド、ポリエーテスルホン、ポリエーテルイミド又はポリエーテルエーチルケトンなどの熱可塑性樹脂や、全芳香族ポリエステル又は全芳香族ポリイミドなどの非熱可塑性樹脂や、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウム、パルミチン酸リチウム、パルミチン酸カルシウム、オレイン酸リチウム又はオレイン酸カルシウムなどの高級脂肪酸を用いることができる。また、これらを互いに混合して用いることもできる。   Examples of the organic substance 67 include thermoplastic resins such as thermoplastic polyimide, thermoplastic polyamide, thermoplastic polyamideimide, polyphenylene sulfide, polyamideimide, polyethersulfone, polyetherimide, or polyetherethylketone, wholly aromatic polyester, or all Non-thermoplastic resins such as aromatic polyimides and higher fatty acids such as zinc stearate, lithium stearate, calcium stearate, lithium palmitate, calcium palmitate, lithium oleate or calcium oleate can be used. Moreover, these can also be mixed and used for each other.

フェライトは、酸化鉄を主成分とするセラミックスの総称である。例えばスピネル結晶構造を持つスピネルフェライトの場合、酸化鉄以外の成分として、マンガン(Mn)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)などから形成することができる。またマグネトプランバイト型の六方晶型結晶構造を持つ六方晶フェライトの場合、酸化鉄以外の成分として、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)、鉛(Pb)などから形成することができる。またガーネット型結晶構造を持つガーネットフェライトの場合、酸化鉄以外の成分として、イットリウム(Y)などの希土類元素から形成することができる。   Ferrite is a general term for ceramics mainly composed of iron oxide. For example, in the case of spinel ferrite having a spinel crystal structure, it can be formed from manganese (Mn), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), etc. as components other than iron oxide. Further, in the case of hexagonal ferrite having a magnetoplumbite-type hexagonal crystal structure, it can be formed of barium (Ba), strontium (Sr), lead (Pb), etc. as components other than iron oxide. In the case of garnet ferrite having a garnet type crystal structure, it can be formed from a rare earth element such as yttrium (Y) as a component other than iron oxide.

次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。   Next, the present invention will be described in more detail based on examples.

(実施例1)
本発明の実施例では、図1と同様にリアクトルを構成した。リアクトル10は、環状に構成されたコア20と、2個のコイル30から構成されている。コア20は、磁気ギャップ22が6個、磁気ギャップ22を挟んでその両側に位置するコアブロック21aが4個、磁気ギャップ22の両側に位置していないコアブロック21bが2個から構成されている。
Example 1
In the Example of this invention, the reactor was comprised similarly to FIG. The reactor 10 includes a core 20 configured in an annular shape and two coils 30. The core 20 includes six magnetic gaps 22, four core blocks 21 a positioned on both sides of the magnetic gap 22, and two core blocks 21 b not positioned on both sides of the magnetic gap 22. .

磁気ギャップ22としては、セラミック板を用いており、その幅は2mmである。コアブロック21aは、縦10mm、横20mm、厚さ0.1mmの鋼板51を200枚積層し、その積層方向最上面と最下面に、縦10mm、横20mm、厚さ2mmの圧粉磁性体を構成している。またコアブロック21bは、圧粉磁性体で構成され、平面視略U字形の形態を有している。   As the magnetic gap 22, a ceramic plate is used, and its width is 2 mm. The core block 21a is formed by laminating 200 steel plates 51 each having a length of 10 mm, a width of 20 mm, and a thickness of 0.1 mm, and a dust magnetic material having a length of 10 mm, a width of 20 mm, and a thickness of 2 mm is formed on the top and bottom surfaces in the stacking direction. It is composed. Moreover, the core block 21b is comprised with the powder magnetic body, and has a planar-view substantially U-shaped form.

コアブロック21aおよび21bに使用されている圧粉磁性体は、上述の通り金属磁性粒子63、絶縁被覆65、有機物67から構成されており、本発明の実施例では、金属磁性粒子63には鉄を、絶縁被覆65にはリン酸鉄を、有機物67には熱可塑性ポリイミドを、それぞれ使用している。   The dust magnetic material used in the core blocks 21a and 21b is composed of the metal magnetic particles 63, the insulating coating 65, and the organic substance 67 as described above. In the embodiment of the present invention, the metal magnetic particles 63 include iron. The insulating coating 65 is made of iron phosphate and the organic substance 67 is made of thermoplastic polyimide.

コアブロック21aの圧粉磁性体(高抵抗層)の厚さは、磁気ギャップ22の幅の1倍である。また上記高抵抗層の抵抗率は1Ω・mである。   The thickness of the dust magnetic body (high resistance layer) of the core block 21 a is one time the width of the magnetic gap 22. The resistivity of the high resistance layer is 1 Ω · m.

図4は、コイル35に電流を流したときの、コア20内の磁束70の状態を模式的に示した断面図である。磁束70は磁性材料であるコアブロック21aおよび21bの内部では滑らかな曲線で進んでいるが、非磁性材料である磁気ギャップ部では外方向に広がっている。図5は、図4中に点線で囲んだ「A」の領域の拡大図である。磁束70は、磁気ギャップ22が無ければ理想的には平行な直線となるが、磁気ギャップ22で拡がろうとするために、コアブロックの表面側(図5でコイル35に対向する面)で曲線となっている。したがって、図5の特に「B」の領域において、積層方向(図4および図5の上下方向)に対して斜め方向の磁束が生じている。   FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the state of the magnetic flux 70 in the core 20 when a current is passed through the coil 35. The magnetic flux 70 proceeds in a smooth curve inside the core blocks 21a and 21b, which are magnetic materials, but spreads outward in the magnetic gap portion, which is a nonmagnetic material. FIG. 5 is an enlarged view of a region “A” surrounded by a dotted line in FIG. The magnetic flux 70 is ideally a straight straight line without the magnetic gap 22, but is curved on the surface side of the core block (the surface facing the coil 35 in FIG. 5) in order to spread by the magnetic gap 22. It has become. Therefore, in the region “B” in FIG. 5 in particular, magnetic flux in an oblique direction is generated with respect to the stacking direction (vertical direction in FIGS. 4 and 5).

実施例1のように構成したリアクトルでは、磁気ギャップの両側に位置するコアブロックの積層方向最上面と最下面に、鋼板よりも電気抵抗の大きい磁性材料で構成された高抵抗層(圧粉磁性体)が設けられているため、図5の「B」の領域において、積層方向に対して斜め方向の磁束が生じても、渦電流の発生が抑制される。   In the reactor configured as in Example 1, a high resistance layer (a dust magnetism) made of a magnetic material having an electric resistance higher than that of a steel plate is formed on the uppermost and lowermost layers in the stacking direction of the core blocks located on both sides of the magnetic gap. Therefore, in the region “B” in FIG. 5, the generation of eddy currents is suppressed even when magnetic flux is generated in an oblique direction with respect to the stacking direction.

実施例1のように構成したリアクトルにおいて、周波数10kHzの交流電流30Aをコイル35に流したときの、損失を測定した。この結果、損失は、100Wだった。   In the reactor configured as in Example 1, the loss was measured when an alternating current 30 A having a frequency of 10 kHz was passed through the coil 35. As a result, the loss was 100W.

(比較例1)
比較例として、上記実施例1におけるコアブロック21a(磁気ギャップを挟んでその両側に位置するコアブロック)を、積層方向最上面から最下面まで鋼板51を240枚積層して構成したものとし、それ以外は実施例1と同様の構成とするリアクトルを準備した。
(Comparative Example 1)
As a comparative example, the core block 21a in the first embodiment (core blocks located on both sides of the magnetic gap) is configured by stacking 240 steel plates 51 from the uppermost surface to the lowermost surface in the stacking direction. A reactor having the same configuration as in Example 1 was prepared.

比較例1のように構成したリアクトルでは、図5の「B」の領域において、積層方向に対して斜め方向の磁束が生じると、図7に示すように、最上面と最下面に積層された鋼板には、渦電流が発生する。   In the reactor configured as in Comparative Example 1, when a magnetic flux in an oblique direction with respect to the stacking direction is generated in the region “B” in FIG. 5, the reactor is stacked on the uppermost surface and the lowermost surface as shown in FIG. 7. Eddy currents are generated in the steel sheet.

比較例1のように構成したリアクトルで、実施例1と同じ条件で、損失を測定した。この結果、損失は、90Wだった。   With a reactor configured as in Comparative Example 1, loss was measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the loss was 90W.

上記実施例1および比較例1の結果から、本発明に係るコアを用いた実施例1での損失は比較例1での損失よりも小さいことが示され、本発明に係るコアは、渦電流による損失を低減でき、鉄損を小さくできることが確認できた。   From the results of Example 1 and Comparative Example 1, it is shown that the loss in Example 1 using the core according to the present invention is smaller than the loss in Comparative Example 1, and the core according to the present invention has an eddy current. It has been confirmed that the loss due to the iron can be reduced and the iron loss can be reduced.

本発明は、磁気部品用コアにおける渦電流による損失を低減させ、リアクトルの電力鉄損を小さくさせる技術として特に優れているので、電気自動車などの電源用として好適である。   The present invention is particularly excellent as a technique for reducing the loss due to eddy current in the magnetic component core and reducing the power iron loss of the reactor, and is therefore suitable for a power source for an electric vehicle or the like.

10 リアクトル、20 コア、21a、21b コアブロック、22 磁気ギャップ、30、35 コイル、51 鋼板、52 高抵抗層、55 圧粉磁性体、61 圧分粒子、63 金属磁性粒子、65 絶縁被覆、67 有機物、70 磁束、80 渦電流   10 reactors, 20 cores, 21a, 21b core blocks, 22 magnetic gaps, 30, 35 coils, 51 steel plates, 52 high resistance layers, 55 powdered magnetic bodies, 61 pressure divided particles, 63 metal magnetic particles, 65 insulation coating, 67 Organic matter, 70 magnetic flux, 80 eddy current

Claims (6)

磁性材料である複数のコアブロックと、非磁性材料で構成された少なくとも1箇所の磁気ギャップとを有する磁気部品用コアであって、
前記磁気ギャップの両側に位置するコアブロックはそれぞれ鋼板を積層して構成された積層コアブロックであり、
前記積層コアブロックの積層方向最上面と最下面には、前記鋼板よりも電気抵抗の大きい磁性材料で構成された高抵抗層が設けられていることを特徴とする磁気部品用コア。
A magnetic component core having a plurality of core blocks made of a magnetic material and at least one magnetic gap made of a non-magnetic material,
The core blocks located on both sides of the magnetic gap are each a laminated core block configured by laminating steel plates,
The magnetic component core according to claim 1, wherein a high resistance layer made of a magnetic material having an electric resistance larger than that of the steel plate is provided on an uppermost surface and a lowermost surface in the stacking direction of the stacked core block.
前記高抵抗層の厚さが、前記磁気ギャップの幅の0.5倍以上であることを特徴とする請求項1に記載の磁気部品用コア。   The magnetic component core according to claim 1, wherein a thickness of the high resistance layer is 0.5 times or more a width of the magnetic gap. 前記高抵抗層の抵抗率が0.1Ω・m以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の磁気部品用コア。   The magnetic component core according to claim 1, wherein the resistivity of the high resistance layer is 0.1 Ω · m or more. 前記高抵抗層が、金属または合金の磁性粉末からなる圧粉磁性体、またはフェライトで構成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の磁気部品用コア。   The core for a magnetic component according to any one of claims 1 to 3, wherein the high resistance layer is made of a powder magnetic material made of a magnetic powder of metal or alloy, or ferrite. 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の磁気部品用コアに、少なくとも一つのコイルが外挿されていることを特徴とするリアクトル。   A reactor, wherein at least one coil is extrapolated to the magnetic component core according to claim 1. 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の磁気部品用コアに使用されるコアブロックであって、
鋼板を積層して構成され、
積層方向最上面と最下面には、前記鋼板よりも電気抵抗の大きい磁性材料で構成された高抵抗層が設けられていることを特徴とするコアブロック。
A core block used for the magnetic component core according to any one of claims 1 to 4,
Constructed by laminating steel plates,
A core block characterized in that a high resistance layer made of a magnetic material having a larger electric resistance than the steel plate is provided on the uppermost surface and the lowermost surface in the stacking direction.
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