JP2011135091A - Magnetic core, and coil component - Google Patents
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Description
本発明は、電源回路やインバーターなどの電子機器等に供せられるコイル部品に関し、特に小型高性能なコイル部品の構成技術に関するものである。 The present invention relates to a coil component used in electronic devices such as a power supply circuit and an inverter, and more particularly to a technology for constructing a small and high-performance coil component.
従来、閉磁路の磁芯に巻線してなるコイル部品において、直流重畳時でのコイルのインダクタンス値の低下を防ぐ方策として、磁芯の磁路上に適当なギャップ(空隙)を設け、磁気飽和を低減する方法が取られてきた。 Conventionally, in coil components wound around a magnetic core of a closed magnetic path, an appropriate gap (gap) is provided on the magnetic path of the magnetic core as a measure to prevent a decrease in the inductance value of the coil when DC is superimposed. Methods have been taken to reduce this.
図10は従来技術によるコイル部品の一例を示す正面図である。図10を参照すると、コイル部品50は、ギャップ46を備えたトロイダルコア41に巻回された巻線42を装着してなる。図11は、図10のコイル部品50のトロイダルコアのギャップ部を拡大した図である。トロイダルコア41は、磁気ギャップ46を挟んで対向する一対の端面43、44を有する形状で、コア端面同士が互いに向き合っている構成である。この場合、巻線42(図10参照)は、主に手巻きに頼らざるを得ない状況にある。
FIG. 10 is a front view showing an example of a conventional coil component. Referring to FIG. 10, the
特に金属系ダストコアのように比透磁率μが100程度の磁性体の場合、図10及び図11の従来型のコアにおいては、磁気ギャップを拡げた場合、コイルのインダクタンス値の減少等の変化が著しいという欠点を有している。 In particular, in the case of a magnetic body having a relative permeability μ of about 100, such as a metal-based dust core, in the conventional type core shown in FIGS. 10 and 11, when the magnetic gap is widened, there is a change such as a decrease in the inductance value of the coil. It has a significant disadvantage.
図12(a)及び(b)は従来技術によるコイル部品のもう一つの一例の組立てを示す図である。図12に示すように、コイル部品は、磁気ギャップを介して巻回されたコイル62を装着することによって構成されている。また、従来製品として図12に示すような空芯コイルの後挿しが可能なコイル部品も一部実用化されているが、巻きコイルの入りロであるコアの先端部64は鋭角状になっているため、ダスト系などの圧粉体のプレス成形にて製造するコアの場合など先端部が欠けやすく強度上問題があり、その適用は金属系積層鋼板など一部の材料に限られていた。
12 (a) and 12 (b) are diagrams showing the assembly of another example of a coil component according to the prior art. As shown in FIG. 12, the coil component is configured by mounting a
一方、従来、図10を更に改善した例として、図13及び図14に示す半閉磁路インダクタが提案されている(特許文献1、参照)。図13は半閉磁路インダクタ100を示す正面図で、図14(a)及び(b)は図13のインダクタのコアを示す正面図である。図13及び図14に示すように、環状閉磁路磁芯101の一部103を切断された磁芯の切断面を乖離させて、予め銅線102を捲回して形成された角筒状コイル空芯部に挿入した後、切断面104を接合して環状半閉磁路磁心を形成して半閉磁路インダクタ100を完成させたものである。
On the other hand, a semi-closed magnetic circuit inductor shown in FIGS. 13 and 14 has been proposed as an example in which FIG. 10 is further improved (see Patent Document 1). FIG. 13 is a front view showing the semi-closed
また、図12(a)及び図12(b)と類似した例としては、図15及び図16に示すようなチョークコイル装置が開示されている(特開2000−277337公報参照)。図15は従来のチョークコイル装置のコアを示す正面図で、図16(a)乃至(a)は図15のコアを用いたチョークコイル装置の組立ての説明に供せられる正面図である。図15に示すように、このチョークコイル装置110は、磁気ギャップ41aを有するコア114を作成し、図16(a)に示す空芯コイル115を作成する。この空芯コイル115は、コア114の隙間113から、コア114の中央孔へ空芯コイル115の一部を挿入して、コア114の周囲に空芯コイル115を装着する。空芯コイル115は、図16(b)に示すように、コア114の円弧形状に沿って弾性変形し、全長がコア114の周囲に装着されることになる。その後、コア114の隙間113に非磁性材料、磁性材料で非導電性のスペーサ116を装着して、固定する。図16(c)に示すように、空芯コイル50の巻線ピッチを整え、更に、リード部を形成して、チョークコイル装置を完成したものである。
Further, as an example similar to FIGS. 12A and 12B, a choke coil device as shown in FIGS. 15 and 16 is disclosed (see Japanese Patent Laid-Open No. 2000-277337). FIG. 15 is a front view showing a core of a conventional choke coil device, and FIGS. 16A to 16A are front views for explaining the assembly of the choke coil device using the core of FIG. As shown in FIG. 15, the
しかしながら、上述した従来技術による方法では、磁路上に空隙を設けた結果、実効のμが下がり、必要なインダクタンス値を得るためにはコイルを巻き上げる必要があり、結果的に巻きコイルの直流抵抗が増し、銅損の悪化を持たらしたりコイル外形が大きくなり、部品の小型、低損失、省資源を実現しにくいという重大な欠点があった。 However, in the method according to the prior art described above, as a result of providing the air gap on the magnetic path, the effective μ is lowered, and it is necessary to wind up the coil in order to obtain a necessary inductance value. As a result, the DC resistance of the wound coil is reduced. In addition, the copper loss has been worsened and the outer shape of the coil has increased, resulting in serious drawbacks in that it is difficult to realize a small component, low loss, and resource saving.
また、閉磁路の磁芯に巻線する場合、巻線が困難で機械巻きできる仕様は限られ自動化に支障があり工業的に不適切であった。 In addition, when winding on a magnetic core of a closed magnetic circuit, winding is difficult and the specifications for mechanical winding are limited, which hinders automation and is industrially inappropriate.
一方、上述した図12,図15、及び図16で示したように、ギャップ付き閉磁路の磁芯において、ギャップから予め巻線された空芯コイルを後挿ししてコイルとする方法により機械巻きを可能とする方法も一部には実用化されているが、巻きコイルが入るだけのギャップ量が必要なことから、高インダクタンス値を必要なものには、不向きであった。また、巻きコイルの入りロであるコアの先端部は鋭角状になっているため、ダスト系などの圧粉体のプレス成形にて製造するコアの場合など先端郁が欠けやすく強度上問題があり、その適用は金属系積層鋼板など一部の材料に限られていた。 On the other hand, as shown in FIGS. 12, 15, and 16 described above, in the magnetic core of the closed magnetic circuit with the gap, the mechanical winding is performed by inserting the air core coil pre-wound from the gap into a coil. Although some methods have been put to practical use, it is not suitable for a device that requires a high inductance value because it requires a gap enough to accommodate a wound coil. In addition, since the tip of the core that contains the wound coil has an acute angle, there is a problem in strength that the tip flaws are easily chipped, such as in the case of a core manufactured by press molding of dust compacts. The application has been limited to some materials such as metal-based laminated steel sheets.
そこで、本発明は、このような従来技術の課題を解決したものであり、直流重畳特性を大幅に改善した構成で小型化と省資源、省エネルギー性を高め、かつ、巻線の自動化も容易に実現して工業性と経済性を高めたコイル部品を提供することを技術的課題としたものである。 Therefore, the present invention solves such problems of the prior art, and has a structure in which direct current superimposition characteristics are greatly improved to improve downsizing, resource saving and energy saving, and to easily automate windings. It is a technical problem to provide coil parts that have been realized and have improved industrial efficiency and economic efficiency.
上記課題を解決するために、本発明によれば、一対の端面を有する軟磁性体による棒状コアの両端を折り返し互いに接近させ、折り返した端面に隣接するコア側面ともう一方のコア端面に隣接するコア側面との間で形成され、当該磁芯に装着される空芯コイルの肉厚分以上のギャップ幅を備えたギャップ部を有することを特徴とする磁芯が得られる。 In order to solve the above-described problems, according to the present invention, both ends of a rod-shaped core made of a soft magnetic material having a pair of end surfaces are folded back to each other so that the core side surface adjacent to the folded end surface is adjacent to the other core end surface. A magnetic core having a gap portion formed between the core side surface and having a gap width equal to or greater than the thickness of the air-core coil attached to the magnetic core is obtained.
また、本発明によれば、前記磁芯において、前記棒状のコアは、3/4円弧以下1/2以上の円弧を有するように両端を折り返されていることを特徴とする磁芯が得られる。 Further, according to the present invention, there is obtained a magnetic core characterized in that in the magnetic core, the rod-shaped core is folded at both ends so as to have an arc of ¼ arc or less and ½ or more. .
また、本発明によれば、前記磁芯において、前記コア側面に少なくとも一個所の突起部を設けたことを特徴とする磁芯が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a magnetic core characterized in that at least one protrusion is provided on the side surface of the core in the magnetic core.
また、本発明によれば、前記いずれかの磁芯において、前記ギャップ部は、少なくとも磁性体または非磁性体を含む充填材によって、埋め戻された構造を備えていることを特徴とする磁芯が得られる。 According to the present invention, in any one of the magnetic cores, the gap portion has a structure backfilled with a filler containing at least a magnetic body or a non-magnetic body. Is obtained.
また、本発明によれば、前記いずれか一つの磁芯と、前記磁芯に設けられた巻線とを備えたコイル部品であって、前記空芯コイルを一方の前記コア端面より挿入して巻きコイルとなしたことを特徴とするコイル部品が得られる。 Further, according to the present invention, there is provided a coil component including any one of the magnetic cores and a winding provided on the magnetic core, wherein the air core coil is inserted from one end face of the core. A coil component characterized by being a wound coil is obtained.
本発明によるコイル部品を用いれば、直流重畳特性が大幅に改善できるため、所望の電流定格に対するインダクタンスを得るに当たって電子機器の使命である小型化と省資源、省エネルギー性を高め、かつ、巻線の自動化も容易に実現できるコイル部品を提供することが可能となり、工業的に益するところ極めて大なるものと言える。 When the coil component according to the present invention is used, the direct current superimposition characteristics can be greatly improved. Therefore, in obtaining the inductance for the desired current rating, the miniaturization, resource saving, and energy saving which are the mission of the electronic equipment are improved, and the winding It is possible to provide a coil component that can be easily automated, and it can be said that it is extremely large in terms of industrial gain.
次に、本発明に係る実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。 Next, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
尚、本発明の実施の形態では、軟磁性体のコア磁芯として金属系ダストコア(μ=100程度)の磁性材を用いた例で説明する。 In the embodiment of the present invention, an example in which a magnetic material of a metal dust core (about μ = 100) is used as a core core of a soft magnetic material will be described.
図1は本発明の第1の実施の形態によるコイル部品を示す正面図である。図2は図1のコイル部品の組立ての説明に供せられる図、図3は図1及び図2のコイル部品の作用の説明に供せられる部分拡大正面図である。 FIG. 1 is a front view showing a coil component according to a first embodiment of the present invention. 2 is a diagram for explaining the assembly of the coil component of FIG. 1, and FIG. 3 is a partially enlarged front view for explaining the operation of the coil component of FIG. 1 and FIG.
図1を参照すると、磁心(コア)1は直線部を備えた略円形で、一対の端面(以下、コア端面と呼ぶ)3、4を有する棒状コアの片方のコア端面3側を折り返し、もう一方のコア端面4側に接近させ、コア端面3とコア側面5との間で形成される磁気ギャップ6を有する磁芯1に巻線が施されている。ここで、先に説明した図10に示す従来のギャップ付きトロイダル形状のコアに巻線したコイル部品の場合、巻線はおもに手巻きに頼らざるを得ない状況にあった。
Referring to FIG. 1, a magnetic core (core) 1 is substantially circular with a straight portion, folded back on one
これに対し本発明の第1の実施の形態によるコイル部品では、図2に示すようにコア端面3とコア側面5が向き合って磁気ギャップ6を形成しているため、予め巻線された空芯コイル2が通過できるだけのギャップ幅があれば、図2に示すように空芯コイル2を後挿しすることは容易であり、巻線の自動化が可能となる。
On the other hand, in the coil component according to the first embodiment of the present invention, the
さらに、コア端面3とコア側面5が向き合った磁気ギャップ6であるため、特に金属系ダストコアのように比透磁率μが100程度の磁性体の場合、図3に示すように磁束がコア側面15に沿って広い範囲で通過できるため、図10の従来型のコアに比べ、磁気ギャップを拡げてもコイルのインダクタンス値の減少は比較的小さく、空芯コイルの後挿しによる巻線の自動化への対応も容易となる。
Further, since the
図4は本発明の第2の実施の形態によるコイル部品を示す正面図である。図5は図4のコイル部品の作用の説明に供せられる図である。図4を参照すると、コイル部品20は、一対の端面(コア端面)13、14を有する棒状コアの片方のコア端面13側を折り返し、もう一方のコア端面14側に接近させ、コア端面13とコア側面15との間で形成される磁気ギャップ16を有する磁芯11に空芯コイル12が装着されて巻線が施されている。さらに、折り返した端面13を含む端面近傍の、磁路と直交するコア断面積S2を磁路のコア平均断面積S1より大きくした形状の突起部18を有している。
FIG. 4 is a front view showing a coil component according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the coil component of FIG. Referring to FIG. 4, the
第2の実施の形態の場合は、同じく図5に示すようにコア端面13も広がっているため、さらに磁気ギャップの幅W3が拡げられ、自動化へ対応し易くなる。
In the case of the second embodiment, as shown in FIG. 5, the
第2の実施の形態の場合、別の効果として、空芯コイル12の先端が突起部18に当たり、コイルの抜け止めにもなっている。
In the case of the second embodiment, as another effect, the tip of the air-
図6は本発明の第3の実施の形態によるコイル部品を示す正面図である。図7は図6のコイル部品の作用の説明に供せられる部分拡大図である。図6を参照すると、コイル部品30は、一対の端面(以下、コア端面と呼ぶ)23、24を有する棒状コアの両端を折り返し互いに接近させ、折り返したコア端面23に隣接するコア側面27ともう一方のコア端面24に隣接するコア側面25との間で形成される磁気ギャップ26を有する磁芯21に空芯コイル22を装着することによって巻線が施されている。
FIG. 6 is a front view showing a coil component according to the third embodiment of the present invention. FIG. 7 is a partially enlarged view for explaining the operation of the coil component of FIG. Referring to FIG. 6, the
図6は、コアの側面25、27同士が向き合い磁気ギャップ26を形成しているがこれについても、図7に示すように同様にギャップを拡げられる効果があり、空芯コイル22の後挿しによる自動化が容易に実現できる。
In FIG. 6, the side surfaces 25 and 27 of the core face each other to form a
図8は本発明の第4の実施の形態によるコイル部品を示す正面図である。図8を参照すると、コイル部品40は、一対の端面(以下、コア端面と呼ぶ)33、34を有する棒状コアの片端33側を折り返し、もう一方の端34側に接近させ、コア端面34とコア側面35との間で形成される磁気ギャップ36を有する磁芯31に空芯コイル39が装着されて巻線が施されている。さらに、前記磁芯31のコア内周の側面の一部に突起部39が設けてある。空芯コイル32は、先の例と同様に、コア端面34を通して挿入される。
FIG. 8 is a front view showing a coil component according to the fourth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, the
図9は本発明の第5の実施の形態によるコイル部品を示す正面図である。図9に示すように、第5の実施の形態では、第1の実施の形態のギャップ部6にギャップ幅より僅かに狭い幅を持つ磁性体によるスペーサー9を埋め込んだ構成になっている。
FIG. 9 is a front view showing a coil component according to the fifth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, in the fifth embodiment, a
以上説明した図1、図4、図6のすべてのコアにおいて、後挿しによる空芯コイルの先端部の位置決めは、空芯コイルの巻き幅に関係なく、図8の実施の形態に示すように本発明による方法で容易に実現できる。 In all the cores of FIGS. 1, 4 and 6 described above, the positioning of the tip of the air core coil by post-insertion is performed as shown in the embodiment of FIG. 8 regardless of the winding width of the air core coil. It can be easily realized by the method according to the present invention.
また、第1乃至第4の実施の形態のすべてのコイル部品において、インダクタンス値を高くしたり、ギャップから発生する漏れ磁束を押さえたりまたは磁歪によるコアの振動を押さえたりする目的として、図9の第5の実施の形態に示すように、磁性または非磁性によるギャップ材9をギャップ部6に埋め戻すことにより、それらの対応は容易であり、組み合わせにより最適な設計が可能である。
Further, in all the coil components of the first to fourth embodiments, the purpose of increasing the inductance value, suppressing the leakage magnetic flux generated from the gap, or suppressing the vibration of the core due to magnetostriction is shown in FIG. As shown in the fifth embodiment, by filling back the
また、従来において、図12のところで述べたように、空芯コイルの後挿しが可能なコイル部品も一部実用化されているが、巻きコイルの入りロであるコアの先端部64は鋭角状になっているため、ダスト系などの圧粉体のプレス成形にて製造するコアの場合など先端部が欠けやすく強度上問題があり、その適用は金属系積層鋼板など一部の材料に限られていた。これに対し、本発明によるコア先端部は鋭角にする必要がない構成のため、圧粉系等のダスト系のプレス成形にも適用でき、その応用分野は大変広い。 In addition, as described above with reference to FIG. 12, some coil components that can be retrofitted with an air-core coil have been put to practical use. Therefore, there is a problem in strength that the tip part is easily chipped, such as in the case of cores manufactured by press molding of compacts such as dust, and its application is limited to some materials such as metal laminated steel sheets. It was. On the other hand, since the core tip portion according to the present invention does not need to have an acute angle, it can be applied to dust-type press molding such as a dust compact system, and its application field is very wide.
以上説明したように本発明の応用は、本発明の実施の形態にとどまらず、他のギャップ付きコア(磁芯)を用いたコイル部品全般にも適用でき、その応用分野は大変広い。 As described above, the application of the present invention is not limited to the embodiment of the present invention, but can be applied to all coil parts using other cores with gaps (magnetic cores), and its application fields are very wide.
また、本発明による磁芯の材質としては、ダスト系、積層鋼板系、フェライト系などいずれの軟磁性材料を用いることができる。 In addition, as the material of the magnetic core according to the present invention, any soft magnetic material such as dust, laminated steel, or ferrite can be used.
以上の説明から明らかなように、本発明によるコイル部品は、小型化された電子機器の回路素子に適用される。 As is apparent from the above description, the coil component according to the present invention is applied to a circuit element of a miniaturized electronic device.
1 磁芯
2 空芯コイル
3,4 端面
5 コア側面
6 磁気ギャップ
9 スペーサー
11 磁芯
12 空芯コイル
13,14 端面
15 コア側面
16 磁気ギャップ
18 突起部
20 コイル部品
23,24 コア端面
21 磁芯
27 コア側面
25 コア側面
26 磁気ギャップ
22 空芯コイル
30 コイル部品
31 磁芯
32 空芯コイル
33,34 端面
35 コア側面
36 磁気ギャップ
39 突起部
40 コイル部品
41 トロイダルコア
41a 磁気ギャップ
42 巻線
43,44 端面
46 ギャップ
50 コイル部品
62 コイル
64 先端部
114 コア
115 空芯コイル
113 隙間
116 スペーサ
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