JP2011222727A - Toroidal core, and high frequency toroidal coil and high frequency toroidal transformer using the same - Google Patents

Toroidal core, and high frequency toroidal coil and high frequency toroidal transformer using the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To inexpensively provide a toroidal core, a high frequency toroidal coil, and a high frequency toroidal transformer having excellent heavy current/high power performance by improving the manufacture thereof.SOLUTION: This toroidal core made of soft ferrite includes a large number of micromagnetic gaps disposed in a ring core at large, uniformly dispersed with a small span kept from each other. As means to realize the toroidal core, a large number of I-shaped soft ferrite cores 1 are arranged in the shape of a single layer or multilayer ring by adjoining each other to form one ring core 2. Each of micromagnetic gaps 5 is retained mutually between the I-shaped soft ferrite cores 1. By using the toroidal core as an ion core, the specific high frequency toroidal coil and high frequency toroidal transformer are formed.

Description

本発明は、トロイダルコアとこれを鉄芯として用いた高周波用のチョーク、フィルタ、リアクトル、インダクタンス素子等の高周波トロイダルコイル及び大電流高周波誘導加熱用トランス等の高周波トロイダルトランスに関するものである。   The present invention relates to a toroidal core and a high-frequency toroidal transformer such as a high-frequency toroidal coil such as a high-frequency choke, a filter, a reactor, and an inductance element, and a high-current high-frequency induction heating transformer.

従来のリング状のトロイダルコアは、フェライト(ソフトフェライトセラミック)や珪素鋼板等の磁性鋼板(合金系軟磁性材料)で形成されている(非特許文献1、特許文献1参照)。   A conventional ring-shaped toroidal core is formed of a magnetic steel plate (alloy soft magnetic material) such as ferrite (soft ferrite ceramic) or a silicon steel plate (see Non-Patent Document 1 and Patent Document 1).

1930年代の初期のフェライトセラミックから現在に至るまでの実用ソフトフェライトセラミックの大部分は、化学式 MFe2 O4(Mは主として2価の金属イオン)で表わされるスピネル型フェライトセラミックであり、これによって作られたフェライトコアは、電気抵抗が大きいので、渦電流損が小さく、高周波帯域で優れた性能を発揮するとともに、型に入れて成形することができるので、さまざまな形状にすることができるが、合金系軟磁性材料に比べて飽和磁束密度が小さいため(非特許文献1の第216頁乃至第218頁参照)、近年、この点が改良されて、高周波帯域で透磁率が高いこと、飽和磁束密度が大きいこと、固有電気抵抗が大きく渦電流損が少ないことなどの特長を備えているMOFe2 O3(M:2価の金属)で表されるソフトフェライトが開発され、高周波磁性材料として多量に使用されるようになってきている。 Most of the practical soft ferrite ceramics from the early 1930s to the present are spinel type ferrite ceramics represented by the chemical formula MFe2 O4 (M is mainly a divalent metal ion). Ferrite cores have high electrical resistance, low eddy current loss, excellent performance in the high frequency band, and can be molded into molds, so they can be made into various shapes. Since the saturation magnetic flux density is smaller than that of the soft magnetic material (refer to pages 216 to 218 of Non-Patent Document 1), this point has been improved in recent years, and the magnetic permeability is high in the high frequency band, and the saturation magnetic flux density is It is expressed as MOFe2 O3 (M: divalent metal), which has features such as large, high specific electric resistance and low eddy current loss. Soft ferrites have been developed and used in large quantities as high-frequency magnetic materials.

しかしながら、このMOFe2 O3ソフトフェライトでトロイダルコアを形成した場合、飽和磁束密度が増大して磁束の飽和点が高くなったにせよ、磁化曲線が急峻となり、磁気飽和性が顕著となるから、このトロイダルコアを鉄芯とした高周波大電流・大電力用のトロイダルコイルやトロイダルトランスでは、コアの磁束がコイルに流れる電流によってたちどころに飽和点を超えてしまうため、磁気飽和を利用する特殊な場合を除き適正に使用することができない。一方、磁路に磁気ギャップを設けて磁気抵抗を増大させれば、コアの磁束が減少して磁化曲線の傾きが緩和されるので、高周波大電流・大電力用も可能にはなるが、その磁気ギャップの距離が長くなると、この間における漏洩磁束が増大して効率が悪くなり、かつ、コイルのインダクタンスが小さくなってコイルに過大な電流が流れ、コイルが極端に温度上昇して焼損の危険すら生じることとなる。また、トロイダルコアの製造に当たっては、例えば、原料を混合し、仮焼した後、これを粉砕し、造粒し、成形し、焼成する等の複雑で高度な製造工程を要し(非特許文献1の第218頁参照)、かつ、出来上がったコアには形態の自在性が無くて、形状が変わる都度改めて当初から作り変えるか、然も無ければ、出来上がっているコアに切断・切削・研磨等の精密機械加工、特に高品質を確保するためには高度な加工を施さねばならず、いずれにせよかなりの時間と経費がかかり、相応の設備を要すること等々からしてもコスト高を免れない。   However, when the toroidal core is formed of this MOFe2 O3 soft ferrite, the saturation curve increases and the saturation point of the magnetic flux increases, but the magnetization curve becomes steep and the magnetic saturation becomes remarkable. In toroidal coils and toroidal transformers for high-frequency, high-current and high-power cores, the magnetic flux of the core quickly exceeds the saturation point due to the current flowing through the coil. Cannot be used properly except for. On the other hand, if the magnetic resistance is increased by providing a magnetic gap in the magnetic path, the magnetic flux of the core is reduced and the inclination of the magnetization curve is relaxed. If the distance of the magnetic gap becomes longer, the leakage magnetic flux increases during this time, resulting in poor efficiency. Further, the inductance of the coil is reduced, an excessive current flows through the coil, the temperature of the coil rises extremely, and there is even a risk of burning. Will occur. Further, in the production of a toroidal core, for example, after mixing raw materials and calcining, this is pulverized, granulated, molded, and fired, requiring a complicated and advanced manufacturing process (Non-Patent Document). 1 (see page 218), and the finished core has no flexibility in shape, and it is remade from the beginning each time the shape changes, or if not, the finished core is cut, cut, polished, etc. In order to ensure high quality, especially high-precision machining, it is necessary to carry out advanced processing. In any case, it takes considerable time and money, and it is inevitable that the cost is high even if appropriate equipment is required. .

次に、合金系軟磁性材料すなわち珪素鋼板等の磁性鋼板によるコアは、通常、径の異なる適数の磁性鋼板の短筒をラジアル方向に積層するか、磁性鋼板を適数巻き重ねることによりラジアル方向に積層してリングに形成し、また、当初から若しくはリング形成後に複数に分割するか、又は、スリットを入れることで、磁路に磁気ギャップを形成している(特許文献1参照)。したがって、このコアの場合もその磁気ギャップにより磁化曲線の傾きが緩和されて、高周波大電流・大電力用が可能になり、電気的には渦電流の阻止が可能になる。   Next, a core made of an alloy-based soft magnetic material, that is, a magnetic steel plate such as a silicon steel plate, is usually radial by laminating a suitable number of magnetic steel plates having different diameters in the radial direction or by winding a suitable number of magnetic steel plates. A magnetic gap is formed in the magnetic path by laminating in the direction to form a ring, or by dividing into a plurality of parts from the beginning or after the ring is formed, or by inserting a slit (see Patent Document 1). Therefore, in the case of this core as well, the inclination of the magnetization curve is relaxed by the magnetic gap, so that it can be used for high frequency high current and high power, and eddy current can be electrically prevented.

しかしながら、数少ない磁気ギャップが偏在している状態では、該磁気ギャップによるコア全体としての渦電流の阻止は必ずしも十分ではなく、未だコア内にはこの渦電流によるかなりの発熱(抵抗熱)を生じ、渦電流損、殊に高周波帯域での渦電流損を十分に小さくすることができない。更に、磁束が偏って局所的に過大化し、これが発熱の原因になることもある。加えて、その磁気ギャップで大きな漏洩磁束を生じて効率が悪くなり、総じて磁気特性特に高周波帯域の磁気特性が悪くなる。そして、この場合も勿論前述のような機械加工等を要してコスト高になる。 However, in the state where a small number of magnetic gaps are unevenly distributed, the magnetic gap does not necessarily prevent the eddy current as a whole of the core, and a considerable amount of heat (resistance heat) is generated by the eddy current in the core. The eddy current loss, particularly in the high frequency band, cannot be sufficiently reduced. Furthermore, the magnetic flux may be biased and locally increased, which may cause heat generation. In addition, a large leakage magnetic flux is generated in the magnetic gap, and the efficiency is deteriorated. As a whole, the magnetic characteristics, particularly the magnetic characteristics in the high frequency band are deteriorated. In this case, of course, the above-described machining or the like is required, resulting in an increase in cost.

ところで、リング状トロイダルコアに備えられるコイルは、一般的にはコアが出来上がったところで該コアに巻回されるが、この巻回が容易でないこともあって、例えば、その1、予めそのリング状トロイダルコアを要所でラジアル方向に切って複数に分割しておき、これらの分割コアを空芯態勢で巻回した筒状コイルの空芯部に該筒状コイルをリング状に撓ませながらそれぞれを挿入して分割面相互を接合するもの(特許文献2参照)、その2、外周にコイルを巻回した筒状のボビンを両端部で突き合わせてリング状に屈曲させることにより空芯状態のトロイダルコイルを形成し、該コイルの両端部でそのボビンを一旦開口させて該開口部からそのボビン内に磁性鋼板のリボンを繰り込み、ボビン内で渦巻き状に巻きつけるもの(特許文献3参照)が開発されている。   By the way, the coil provided in the ring-shaped toroidal core is generally wound around the core when the core is completed, but this winding is not easy. The toroidal core is cut in a radial direction at a key point and divided into a plurality of parts, and each of the divided cores is wound in an air core state while bending the cylindrical coil into a ring shape. (See Patent Document 2), No. 2, a cylindrical bobbin having a coil wound around its outer periphery is butted at both ends and bent into a ring shape to form an air core toroid A coil is formed, the bobbin is once opened at both ends of the coil, a ribbon of magnetic steel sheet is fed into the bobbin from the opening, and the coil is wound spirally in the bobbin (Patent Document) Reference) have been developed.

しかし、その1の手段では、上記分割コアを得るために一旦出来上がったリング状トロイダルコアを要所でラジアル方向に切る切断・切削・研磨等の精密機械加工を施すか、或いは、当初からの特殊な形状のコアを作製しなければならないので、前述した従来のフェライトコアや合金系軟磁性材料によるコアの問題点はそのまま踏襲せざるを得ない。その上に、複数の分割コアを挿入したコイルの中でそれらの分割コアの分割面相互を接合することは容易なことではなく、したがって、製品に一定の電気的・磁気的特性を維持確保することは極めて難しく、高品質の製品を安定的に供給することも困難である。しかも、具体的には、磁性体にFe、Zr、Nb、Bなどを材料とする非晶質ナノ結晶合金の厚み20μm以下の薄帯を巻回又は所定形状に打ち抜き後積層して形成されたリングコアを用いることで、飽和磁束密度が高く磁気飽和し難いトロイダルコイルが形成できるというものであり、その非晶質ナノ結晶合金の薄帯は、余り薄くなると製造し難いが少なくとも20μm以下でないと渦電流損が無視できなくなり、高周波特性が低下する(特許文献2の段落番号0017参照)。そして、対象とするリングコアが厚い場合は薄帯を巻回して形成し、薄い場合は薄板を打ち抜いて積層して形成するほうが好ましいというものであるから(同段落番号0017参照)、上述の域をでるものではない。   However, in the first means, in order to obtain the above-mentioned split core, the ring-shaped toroidal core once is subjected to precision machining such as cutting, cutting and polishing in a radial direction at a critical point, or special processing from the beginning. Therefore, it is necessary to follow the problems of the conventional ferrite cores and the cores made of alloy soft magnetic materials as described above. In addition, it is not easy to join the split surfaces of the split cores in a coil into which a plurality of split cores are inserted. Therefore, the product maintains certain electrical and magnetic characteristics. This is extremely difficult, and it is difficult to stably supply high-quality products. In addition, specifically, an amorphous nanocrystalline alloy made of Fe, Zr, Nb, B or the like made of a magnetic material is wound or punched into a predetermined shape and laminated after being laminated. By using a ring core, a toroidal coil that has a high saturation magnetic flux density and is difficult to be magnetically saturated can be formed. A thin ribbon of the amorphous nanocrystalline alloy is difficult to manufacture if it is too thin, but it must be at least 20 μm or less. The current loss cannot be ignored, and the high frequency characteristics are degraded (see paragraph number 0017 of Patent Document 2). And if the target ring core is thick, it is formed by winding a thin ribbon, and if it is thin, it is preferable to punch and laminate a thin plate (see the same paragraph number 0017). It does not come out.

次に、その2の手段では、磁性鋼板のリボンを、一旦開口させたリング状ボビンの開口部から当該ボビン内へと繰り込み、ボビンの中で渦巻き状に巻き込んでリングコアに形成するものであるから、この手段をソフトフェライトセラミックから成る硬いコアにそのまま採用することはできない。また、磁性鋼板のリボンには曲げの弾性が存在するため、ボビン内への繰り込みやボビン内での渦巻き状巻き込みが容易かつスムーズには行えず、巻き込みの適正性・的確性を欠如することになる虞がある。更に、この場合のリングコアには、渦電流の発生、特に高周波帯域における渦電流損及び発熱の問題も生じ得る。   Next, in the second means, the ribbon of the magnetic steel sheet is drawn into the bobbin from the opening of the ring-shaped bobbin that has been once opened, and is spirally wound in the bobbin to form the ring core. This means cannot be directly applied to a hard core made of soft ferrite ceramic. In addition, since the ribbon of magnetic steel sheet has bending elasticity, it cannot be easily and smoothly retracted into the bobbin or spirally in the bobbin, and the appropriateness and accuracy of the entrainment are lacking. There is a risk of becoming. Furthermore, the ring core in this case may also generate eddy currents, particularly eddy current loss and heat generation in a high frequency band.

特開2005−303001号公報JP-A-2005-303001 特開2001−68364号公報JP 2001-68364 A 特表2007−527607号公報Special table 2007-527607 gazette

特許庁編 技術分野別特許マップ「フェライトセラミック」社団法人発明協会製作 第4章4.2「ソフトフェライトセラミック」の項Patent Office Edition Patent Map by Technology Field "Ferrite Ceramic" Japan Institute of Invention and Innovation Chapter 4 4.2 “Soft Ferrite Ceramic”

本発明は上述の従来の問題点を全て解決することを目的とするものである。   The present invention aims to solve all the above-mentioned conventional problems.

上記目的を達成するため、本発明のトロイダルコアは、多数の微小磁気ギャップをリングコア全般に小スパンで一様に分散させて配したことを特徴とするものであり、その具現手段として、多数の小さなI形コアを互いに隣接させて単層乃至複層のリング状に配列することにより一のリングコアに形成したものである。   In order to achieve the above object, the toroidal core of the present invention is characterized in that a large number of minute magnetic gaps are uniformly distributed in a small span over the entire ring core. Small I-shaped cores are formed in one ring core by arranging them in a single-layer or multi-layer ring shape adjacent to each other.

而して、本発明に係る高周波トロイダルコイルは、上記トロイダルコアを鉄芯として用いて成るものである。   Thus, the high-frequency toroidal coil according to the present invention is formed by using the toroidal core as an iron core.

また、本発明に係る高周波トロイダルトランスは、上記トロイダルコアを鉄芯として用いて成るものである。   The high-frequency toroidal transformer according to the present invention is formed by using the toroidal core as an iron core.

このように、本発明のトロイダルコアは、多数の微小磁気ギャップをコア全般に小スパンで一様に分散させて配しているから、それらの微小磁気ギャップの総和により磁路の磁気抵抗を必要に足る大きさにできて磁化曲線の傾きを緩和させることができ、高周波大電流・大電力用にも適合させることができる。そして、それらの微小磁気ギャップは、いずれもが微小距離で、それらの微小ギャップからの磁束の漏洩は極めて少なく、全ギャップを総和してもさほど大きな漏洩磁束にはならないから、良好な効率を確保できるとともに、コイルに必要なインダクタンスを維持できて、コイルに流れる過大電流を適正に阻止でき、コイルの温度上昇を低く抑えることができる。加えて、コア全般に小スパンで一様に分散させて配した多数の微小磁気ギャップによりコアの電気抵抗を全般的にほぼ均一に増大させることができてコアの渦電流損及び渦電流による発熱を改善できると同時に、コアにおける磁束の偏りを防止できて磁束が局所的に過大化することによるコアの発熱も防止できる。なお、本発明のトロイダルコアは、円形に限るものではなく、渦巻きをも含めた略円形、楕円形、長円形、方形、多角形等々にも形成できる。   As described above, the toroidal core of the present invention has a large number of minute magnetic gaps uniformly distributed over the entire core in a small span, so that the magnetic resistance of the magnetic path is required by the sum of these minute magnetic gaps. Therefore, the inclination of the magnetization curve can be relaxed, and it can be adapted for high frequency, high current and high power. And, all of these minute magnetic gaps are minute distances, and the leakage of magnetic flux from these minute gaps is very small, and even if all the gaps are summed up, the leakage magnetic flux does not become so large, ensuring good efficiency. In addition, the inductance necessary for the coil can be maintained, an excessive current flowing in the coil can be properly prevented, and the temperature rise of the coil can be suppressed low. In addition, the core's electrical resistance can generally be increased almost uniformly by a large number of minute magnetic gaps distributed uniformly in a small span throughout the core, and the eddy current loss of the core and the heat generated by the eddy current. In addition, the magnetic flux in the core can be prevented from being biased, and the core can be prevented from being heated due to the magnetic flux being excessively increased. Note that the toroidal core of the present invention is not limited to a circular shape, and can be formed in a substantially circular shape including a spiral, an elliptical shape, an oval shape, a rectangular shape, a polygonal shape, and the like.

また、多数の微小磁気ギャップをリングコア全般に小スパンで一様に分散させるにも、多数の小さなI形コアを互いに隣接させて単層乃至複層のリング状に配列して一のリングコアを形成することにより自ずと具現化でき、しかも、多数の小さなI形コアは、多量生産されて安価に市販されている小さなI形ソフトフェライトコア等で足り、したがって、トロイダルコアを簡潔適確に実現できるとともに、任意な大きさのものに自由自在に形成できて、設計変更等に対しても形態の自在性・適応性を確保でき、形状が変わってもその都度改めて当初から作り変えなければならない不都合もなければ、精密機械による切断・切削・研磨等の加工を施す必要もなく、高品質のトロイダルコアを簡単・容易・迅速・安価に製作でき、勿論、高価な特殊設備も必要なく、コストダウンを図ることができる。もって、当該トロイダルコアを用いた高周波トロイダルコイルも高周波トロイダルトランスも相応に優れたものにすることができる。   Also, in order to disperse a large number of minute magnetic gaps uniformly over the entire ring core in a small span, a large number of small I-shaped cores are arranged adjacent to each other in a single or multi-layered ring to form a single ring core. In addition, a large number of small I-shaped cores, such as small I-shaped soft ferrite cores that are mass-produced and are commercially available, are sufficient, and thus a toroidal core can be realized simply and accurately. It can be freely formed in any size, ensuring flexibility and adaptability to design changes, etc., and has the inconvenience of having to be recreated from the beginning each time the shape changes. Otherwise, high-quality toroidal cores can be manufactured easily, easily, quickly, and inexpensively without the need for cutting, cutting, polishing, etc. with precision machinery. Facilities without the need, it is possible to reduce the cost down. Therefore, the high-frequency toroidal coil using the toroidal core and the high-frequency toroidal transformer can be appropriately improved.

更に、当初、多数のI形コアを耐熱性・電気絶縁性・可曲性の粘着テープの上に並べて貼着してI形コア列に形成しておけば、該I形コア列を予め形成したリング状空芯コイルの空芯部に容易に挿入でき、コイル内で適正・的確にリングコアに形成できる。   Furthermore, if a large number of I-shaped cores are initially formed in an I-shaped core row by adhering them on a heat-resistant, electrically insulating, bendable adhesive tape, the I-shaped core row is formed in advance. It can be easily inserted into the air core portion of the ring-shaped air core coil, and can be formed into a ring core appropriately and accurately within the coil.

したがって、本発明のトロイダルコアによれば、従来のトロイダルコア、トロイダルコイル、トロイダルトランスに比し格段に優れた高周波性能を有する大電流・大電力用のトロイダルコア、高周波トロイダルコイル及び高周波トロイダルトランスを提供でき、それらの製作を改善でき、安価に提供できて、所期の目的を達成することができる。   Therefore, according to the toroidal core of the present invention, the toroidal core, the high-frequency toroidal coil, and the high-frequency toroidal transformer for high current / high power that have remarkably superior high-frequency performance compared to the conventional toroidal core, toroidal coil, and toroidal transformer are provided. It can be provided, their production can be improved, it can be provided at low cost, and the intended purpose can be achieved.

本発明のトロイダルコアに係る実施例1を示す平面図The top view which shows Example 1 which concerns on the toroidal core of this invention 同実施例1の側面図Side view of Example 1 本発明のトロイダルコアに係る実施例2を示す平面図The top view which shows Example 2 which concerns on the toroidal core of this invention 同実施例2の側面図Side view of Example 2 上記実施例1における工程説明図Process explanatory drawing in the said Example 1. 本発明の高周波トロイダルトランスに係る実施例4を示す截断平面図Cutting plan view showing a fourth embodiment of the high frequency toroidal transformer of the present invention 同実施例4の截断正面図Cut front view of the fourth embodiment 同実施例4の引出線を示す斜視図The perspective view which shows the leader line of the Example 4 同実施例4におけるリングコアの後組み例を示す説明図Explanatory drawing which shows the rear assembly example of the ring core in Example 4 本発明の高周波トロイダルトランスに係る実施例5を示す平面図The top view which shows Example 5 which concerns on the high frequency toroidal transformer of this invention 同実施例5の正面図Front view of Example 5 同実施例5の截断正面図Cut front view of the fifth embodiment 同実施例5の使用例を示す正面図Front view showing a usage example of Example 5

図1、図2は、本発明のトロイダルコアに係る第1の実施例を示しており、図において、1は、MOFe(M:二価の金属)で表される、高周波帯域で透磁率が高い、飽和磁束密度が大きい、固有電気抵抗が大きく渦電流損が少ないソフトフェライトを材料とした小さなI形コア(以下、I形ソフトフェライトコアという。)であり、該I形ソフトフェライトコアは、多量生産されて安価に市販されている長さ12.4〜70.0mm、幅4.85〜31.6mm、厚さ1.5〜4.6mm程度のものの中から選出した適宜サイズのものであり、同一サイズのものを多数使用する。 1 and 2 show a first embodiment of the toroidal core of the present invention. In the figure, 1 is a high frequency band represented by MOFe 2 O 3 (M: divalent metal). A small I-type core (hereinafter referred to as I-type soft ferrite core) made of soft ferrite having a high magnetic permeability, a high saturation magnetic flux density, a large specific electric resistance, and a small eddy current loss. The core is an appropriate size selected from among those with a length of 12.4 to 70.0 mm, a width of 4.85 to 31.6 mm, and a thickness of 1.5 to 4.6 mm that are mass-produced and are commercially available at a low price. Many of the same size are used.

多数の小さなI形ソフトフェライトコア1は、例えば、図5に示す工程に従い一つのリングコア2に形成する。すなわち、先ず、薄い耐熱性・電気絶縁性・可曲性の粘着テープ3の上に、上記の多数のI形ソフトフェライトコア1を共通の長尺面で互いに隣接させて次々に貼着することにより、一列に配列したI形ソフトフェライトコア列4を形成する(工程A)。この工程A中の(1)はI形ソフトフェライトコア列4に係る平面を、(2)は同I形ソフトフェライトコア列4に係る側面を示している。次いで、このI形ソフトフェライトコア列4を、粘着テープ3を内側にして単層乃至複層の渦巻き状に巻き、特に複層の場合には、層間において微小磁気ギャップ5同士ができるだけ重ならないように当初から配慮して巻き(工程B〜D)、一つのリングコア2に形成する(工程E)。この工程E中の(1)はリングコア2の平面を、(2)は同リングコア2の側面を示している。なお、I形ソフトフェライトコア列4を渦巻き状に巻く際には適宜な治具を用いてもよい。リングコア2には周囲に結束バンドをかけて締結してもよいし、シリコン樹脂、エポキシ樹脂等によるモールドを施してもよい。出来上がったリングコア2は、複数を筒方向に連繋させてもよい。   A large number of small I-type soft ferrite cores 1 are formed in one ring core 2 according to the process shown in FIG. That is, first, on the thin heat-resistant / electrical insulating / flexible adhesive tape 3, the above-mentioned many I-shaped soft ferrite cores 1 are adhered to each other on a common long surface one after another. Thus, the I-type soft ferrite core rows 4 arranged in a row are formed (step A). In the step A, (1) shows a plane related to the I-type soft ferrite core row 4, and (2) shows a side face related to the I-type soft ferrite core row 4. Next, this I-type soft ferrite core array 4 is wound in a single layer or multiple layer spiral shape with the adhesive tape 3 inside, and in the case of multiple layers, the minute magnetic gaps 5 are not overlapped as much as possible between the layers. In consideration from the beginning, it is wound (steps B to D) and formed into one ring core 2 (step E). In this step E, (1) shows the plane of the ring core 2 and (2) shows the side surface of the ring core 2. An appropriate jig may be used when winding the I-shaped soft ferrite core row 4 in a spiral shape. The ring core 2 may be fastened with a binding band around it, or may be molded with silicon resin, epoxy resin, or the like. A plurality of the finished ring cores 2 may be connected in the cylinder direction.

このようにして形成されたリングコア2には、各I形ソフトフェライトコア間にそれぞれ微小磁気ギャップ5が形成されて、これらの微小磁気ギャップ5がリングコア2全般に小スパンで一様に分散して配されることになる。これらの微小磁気ギャップ5における漏洩磁束は極小で、リングコア2全体で総合してもあまり大きくはならず、リングコア2に流れる磁束が偏磁状態になることも少ない。また、リングコア2の周りにはコイルが巻回されるので、該コイルによりリングコア2から外部へ向かう小漏洩磁束は殆どが阻止されることとなる。   In the ring core 2 formed in this way, minute magnetic gaps 5 are formed between the respective I-type soft ferrite cores, and these minute magnetic gaps 5 are uniformly distributed over the ring core 2 in a small span. Will be arranged. The leakage magnetic flux in these minute magnetic gaps 5 is extremely small and does not become very large even if the entire ring core 2 is combined, and the magnetic flux flowing through the ring core 2 is less likely to be demagnetized. In addition, since a coil is wound around the ring core 2, most of the small leakage magnetic flux from the ring core 2 to the outside is blocked by the coil.

図5以外の手段としては、例えば、一旦I形ソフトフェライトコア列を作ることをせずに、直接治具上にて上記の多数のI形ソフトフェライトコア1を共通長尺面で互いに隣接させて配列し、これらを電気絶縁性のシリコン樹脂、エポキシ樹脂等の接着材で接合することにより、単層乃至複層の渦巻き状をなすリングコア2に形成することが挙げられる。   As a means other than FIG. 5, for example, without making an I-type soft ferrite core row once, the above-mentioned many I-type soft ferrite cores 1 are directly adjacent to each other on a common long surface on a jig. And by bonding them with an adhesive such as an electrically insulating silicon resin, epoxy resin or the like, the ring core 2 having a single or multi-layer spiral shape can be formed.

図3、図4は、本発明のトロイダルコアに係る第2の実施例を示している。この場合は、上記実施例1における多数のI形ソフトフェライトコア1の配列を単層乃至複層にて円形にして成る。この円形にすること以外については上記実施例1と同じにするものであり、作用・効果についても同じである。   3 and 4 show a second embodiment according to the toroidal core of the present invention. In this case, the arrangement of the large number of I-type soft ferrite cores 1 in the first embodiment is formed as a single layer or multiple layers. Except for this circular shape, it is the same as in the first embodiment, and the operation and effect are also the same.

この実施例3は、図示してないが、出来上がった前述のリングコア2から成るソフトフェライト製トロイダルコアを鉄芯として用いた高周波トロイダルコイルに係るものであり、該ソフトフェライト製トロイダルコアに所要の巻線を施すことにより高周波トロイダルコイルを構成する。この場合、そのソフトフェライト製トロイダルコアの利点が活かされて、高周波特性が格段に優れたものとなり、容易にかつ安価に得られる。なお、この実施例3には、下記実施例4の如き構成も可能である。   The third embodiment relates to a high-frequency toroidal coil using a soft ferrite toroidal core made of the above-described ring core 2 as an iron core, which is not shown, and a required winding around the soft ferrite toroidal core. A high frequency toroidal coil is formed by applying a wire. In this case, the advantage of the toroidal core made of soft ferrite is utilized, and the high frequency characteristics are remarkably excellent, and it can be obtained easily and inexpensively. The third embodiment can be configured as the fourth embodiment below.

この実施例4は、出来上がった前述のソフトフェライト製トロイダルコアを鉄芯として用いた高周波トロイダルトランスに係るものであり、図6乃至図8に示すように、該ソフトフェライト製トロイダルコアに一次コイル6及び二次コイル7を巻回することにより高周波トロイダルトランスを構成している。   Example 4 relates to a high-frequency toroidal transformer using the finished soft ferrite toroidal core as an iron core. As shown in FIGS. 6 to 8, the soft coil toroidal core has a primary coil 6 attached thereto. And the high frequency toroidal transformer is comprised by winding the secondary coil 7. FIG.

この場合の一次コイル6及び二次コイル7は、絶縁被覆平角銅線によるエッジワイズコイルとするとともに、両者をバイファイラ巻きしてリング状に形成し、両コイル6,7の端部はそれぞれ外方へ突出させて、一次コイル引出線8a,8b、二次コイル引出線9a,9bとしている。   In this case, the primary coil 6 and the secondary coil 7 are edgewise coils made of insulation-coated rectangular copper wire, and both are formed in a ring shape by bifilar winding, and the ends of both the coils 6 and 7 are outward. The primary coil lead wires 8a and 8b and the secondary coil lead wires 9a and 9b are projected.

このように形成された一次・二次のバイファイラ巻きエッジワイズコイル6,7は、外側の間隔が開いて空間が広くなるので、この外周部に冷却空気が自然対流する好適な空冷流路10が形成されるとともに、エッジワイズコイル6,7自体が冷却フインとしての役割を果たして、通電で温度上昇する当該コイル6,7が良好に空冷されることとなる。この空冷がまたそのリングコア2すなわち上述のソフトフェライトによるトロイダルコアの優れた機能と相俟って当該高周波トロイダルトランスに性能の向上をもたらし、製作の簡素化・容易化・低廉化を増進させることになる。これらのことは油冷にする場合でも同様である。   The primary and secondary bifilar-wound edgewise coils 6 and 7 formed in this way have an outer space and a wide space, so that a suitable air-cooling flow path 10 in which cooling air naturally convects is formed on the outer periphery. At the same time, the edgewise coils 6 and 7 themselves serve as cooling fins, so that the coils 6 and 7 that rise in temperature when energized are well air-cooled. This air cooling combined with the excellent function of the ring core 2, that is, the above-described soft ferrite toroidal core, improves the performance of the high-frequency toroidal transformer, and promotes simplification, ease and cost reduction of production. Become. The same applies to oil cooling.

ところで、この実施例4において、図6乃至図8に具体的に示しているリングコア2は、実施例1における図1、図2、図5中でI形ソフトフェライトコア列4を渦巻き状に巻いた場合のものであるが、このリングコア2は、出来上がった一次コイル6及び二次コイル7に対して後組みしてもよい。すなわち、図9に示すように、治具などを使ってリング状の一次・二次コイル6,7を先行させて形成しておき、該コイルの一部を押し広げて開口させ、この開口部14に図5に示すI形ソフトフェライトコア列4をその一次・二次コイル6,7内に挿入し(行程A)、更に繰り込んで渦巻き状に巻き込むことにより(行程B)、コイル内でリングコア2に形成させる(行程C)。   By the way, in the fourth embodiment, the ring core 2 specifically shown in FIGS. 6 to 8 is formed by spirally winding the I-type soft ferrite core row 4 in FIGS. 1, 2, and 5 in the first embodiment. In this case, the ring core 2 may be assembled later with respect to the completed primary coil 6 and secondary coil 7. That is, as shown in FIG. 9, ring-shaped primary and secondary coils 6 and 7 are formed in advance using a jig or the like, and a part of the coil is expanded and opened, and this opening 14 is inserted into the primary / secondary coils 6 and 7 (step A), and further retracted into a spiral shape (step B). The ring core 2 is formed (step C).

この際、I形ソフトフェライトコア列4は、粘着テープ3に貼り付けた多数のI形ソフトフェライト1がその粘着テープに対して骨材としても作用するので、その挿入・繰り込みの際にあまり捩れ等を伴わず、コイル内で殆ど支障なく円滑に渦巻き状巻き込みができ、コイル内ではあっても適正・的確にリングコア2に形成できる。また、その粘着テープ3の幅を各所でコイル内の状況に適合させておくことにより、該粘着テープ3には挿入・繰り込みの際のガイドとしての役割と、コイル内での適正位置確保のためのスペーサとしての役割を果たさせることができる。なお、その後は、結束バンドで締め付けるとよい。エポキシ樹脂等でモールドしてもよい。 At this time, the I-type soft ferrite core row 4 is twisted too much during insertion / retraction because a number of I-type soft ferrites 1 attached to the adhesive tape 3 also act as aggregates on the adhesive tape. In the coil, it can be smoothly wound with almost no hindrance, and can be formed on the ring core 2 appropriately and accurately even in the coil. In addition, by adjusting the width of the adhesive tape 3 to the situation in the coil at various places, the adhesive tape 3 serves as a guide for insertion / retraction and secures an appropriate position in the coil. Can serve as a spacer. After that, it is better to tighten with a binding band. You may mold with an epoxy resin etc.

この実施例5は、図10乃至図13に示すように、上記実施例4の高周波トロイダルトランスにおいて、上記実施例2で述べた図3、図4の円形のリングコア2を用い、かつ、二次コイル7を複数の分割二次コイル11に形成するとともに、二次コイル引出線9a,9bも双方共通する複数の分割二次コイル引出線12a,12bに分けて、各々上方と下方に突出させている。この場合、分割二次コイル11は単数乃至複数を任意に選択して使用すればよいが、分割二次コイル引出線12a,12bを通じて直列接続も並列接続も可能である。   As shown in FIGS. 10 to 13, the fifth embodiment uses the circular ring core 2 of FIGS. 3 and 4 described in the second embodiment in the high-frequency toroidal transformer of the fourth embodiment, The coil 7 is formed in a plurality of divided secondary coils 11, and the secondary coil lead wires 9a and 9b are also divided into a plurality of divided secondary coil lead wires 12a and 12b, both of which are protruded upward and downward. Yes. In this case, a single or a plurality of divided secondary coils 11 may be selected and used, but they can be connected in series or in parallel through the divided secondary coil lead wires 12a and 12b.

この実施例5によれば、図13の様な使用も可能である。つまり、図13の場合は、図10乃至図12において上方へ突出させた一方の分割二次コイル引出線12a相互と下方へ突出させた他方の分割二次コイル引出線12b相互を各々圧着端子13a,13bで電気的に接続している。これにより全ての分割二次コイル11が電気的に並列接続されることとなり、両圧着端子13a,13b間に低電圧大電流が可能となる。したがって、大電流高周波誘導加熱用トランス等に適している。   According to the fifth embodiment, the use as shown in FIG. 13 is also possible. That is, in the case of FIG. 13, one split secondary coil lead wire 12 a protruding upward in FIGS. 10 to 12 and the other split secondary coil lead wire 12 b protruding downward are respectively crimped terminals 13 a. , 13b are electrically connected. As a result, all the divided secondary coils 11 are electrically connected in parallel, and a low voltage and large current is possible between the crimp terminals 13a and 13b. Therefore, it is suitable for a high current high frequency induction heating transformer or the like.

以上の各実施例では、トロイダルコアにつき、多数の小さなI形ソフトフェライトコア1を用いてソフトフェライト製トロイダルコアとしているので、ソフトフェライト特有の作用効果を発揮させることができる。なお、それらのI形ソフトフェライトコアを磁性鋼板等の合金系軟磁性材料によるI形コアとすれば、相応の作用効果が得られる。   In each of the above-described embodiments, since the toroidal core is a soft ferrite toroidal core using a large number of small I-shaped soft ferrite cores 1, it is possible to exhibit the operational effects peculiar to soft ferrite. If these I-type soft ferrite cores are I-type cores made of an alloy-based soft magnetic material such as a magnetic steel plate, corresponding effects can be obtained.

1 I形ソフトフェライトコア
2 リングコア
3 粘着テープ
4 I形ソフトフェライトコア列
5 微小磁気ギャップ
6 一次コイル
7 二次コイル
8a,8b 一次コイル引出線
9a,9b 二次コイル引出線
10 空冷流路
11 分割二次コイル
12a,12b 分割二次コイル引出線
13a,13b 圧着端子
14 開口部
1 I-type soft ferrite core 2 Ring core 3 Adhesive tape 4 I-type soft ferrite core array 5 Micro magnetic gap 6 Primary coil 7 Secondary coils 8a and 8b Primary coil lead wires 9a and 9b Secondary coil lead wire 10 Air cooling flow path 11 Division Secondary coil 12a, 12b Split secondary coil lead wire 13a, 13b Crimp terminal 14 Opening

Claims (3)

多数の微小磁気ギャップをリングコア全般に小スパンで一様に分散させて配したことを特徴とするトロイダルコア。 A toroidal core characterized in that a large number of minute magnetic gaps are uniformly distributed in a small span throughout the ring core. 請求項1記載のトロイダルコアを鉄芯として用いた高周波トロイダルコイル。 A high-frequency toroidal coil using the toroidal core according to claim 1 as an iron core. 請求項1記載のトロイダルコアを鉄芯として用いた高周波トロイダルトランス。 A high-frequency toroidal transformer using the toroidal core according to claim 1 as an iron core.
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