JP2015005651A - Coil and reactor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通電によるインダクタンスを活用するコイル及びリアクトルに関する。 The present invention relates to a coil and a reactor that utilize inductance due to energization.
金属シートと絶縁シートを重ねて巻き回したコイルは、主に変圧器等に用いられている。 A coil in which a metal sheet and an insulating sheet are overlapped and wound is mainly used for a transformer or the like.
図8は、特許文献1に記載された構成を備える従来技術のコイルを示す斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view showing a prior art coil having the configuration described in
図9は、特許文献1に記載された構成を備える従来技術のコイルを示す断面図であり、図8の構成におけるB面の断面を示している。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a prior art coil having the configuration described in
特許文献1では、図9のような、セラミック粒子14を混入して成形した絶縁シート15を、金属シート100と重ねて巻き回したコイルとすることにより、絶縁シート15の熱伝導率を増大させ、コイルの冷却性能を向上させる提案がなされている。
In
その一方、特許文献2では、平角線をエッジワイズ巻きし、表面が絶縁物で包囲されたたコイルを、軟磁性金属粉末と樹脂からなる磁芯に埋設した、主にリアクトルとして用いるのに好適なコイル部品の提案がなされている。 On the other hand, in Patent Document 2, a coil in which a rectangular wire is wound edgewise and its surface is surrounded by an insulator is embedded in a magnetic core made of soft magnetic metal powder and resin, and is suitable mainly for use as a reactor. Proposal of new coil parts has been made.
特許文献2のようなコイル部品では、コイルに大電流が通電されるため、コイルからの放熱性を充分に高めておく必要がある。 In the coil component as in Patent Document 2, since a large current is passed through the coil, it is necessary to sufficiently enhance the heat dissipation from the coil.
そこで、特許文献1のような金属シート100と絶縁シート15を重ねて巻き回したコイルを特許文献2のコイルの構成に適用し、磁芯内部にコイルを埋設すると、金属シート100と絶縁シート15の間に図8に示すような隙間が生じることから、熱伝導が阻害されるという課題がある。
Therefore, when the coil obtained by overlapping and winding the
従って本発明は、磁芯内部に埋設しても放熱性の高いコイル、及びそのコイルを用いたリアクトルを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a coil having high heat dissipation even when embedded in a magnetic core, and a reactor using the coil.
上記課題を本発明は、シート状導体と、無機物よりなる絶縁粒子が配合された接着剤を備え、前記シート状導体は前記接着剤を巻き込みつつ巻き軸を中心に巻き回されるとともに、前記シート状導体の層間は前記接着剤により接着され、前記絶縁粒子により電気絶縁距離が保たれているコイルによって解決する。 To solve the above problems, the present invention comprises a sheet-like conductor and an adhesive containing insulating particles made of an inorganic substance, and the sheet-like conductor is wound around a winding shaft while winding the adhesive, and the sheet. The problem is solved by a coil in which the layer between the conductors is bonded by the adhesive and the electric insulation distance is maintained by the insulating particles.
また、前記シート状導体の幅方向端部、最内周面、及び最外周面が前記接着剤で覆われていることが望ましい。 Moreover, it is preferable that the widthwise end, the innermost peripheral surface, and the outermost peripheral surface of the sheet-like conductor are covered with the adhesive.
また、前記絶縁粒子はアルミナ、酸化ケイ素、窒化ケイ素のいずれかを含むことが望ましい。 The insulating particles preferably include any one of alumina, silicon oxide, and silicon nitride.
また、前記絶縁粒子のD90(累積重量分率が90%に対応する粒子径)は10μm以上、100μm以下であることが望ましい。 The D90 (particle diameter corresponding to a cumulative weight fraction of 90%) of the insulating particles is preferably 10 μm or more and 100 μm or less.
また、前記シート状導体は、前記接着剤を含浸させた繊維状絶縁シートを巻き込みつつ巻き回されていることが望ましい。 Moreover, it is desirable that the sheet-like conductor is wound while winding a fibrous insulating sheet impregnated with the adhesive.
また、上記コイルと、軟磁性金属粒子及び結合材を主に含有する複合磁性体を備え、前記複合磁性体に前記コイルが埋設されているリアクトルとすることが望ましい。 In addition, it is desirable to provide a reactor in which the coil and a composite magnetic body mainly containing soft magnetic metal particles and a binder are provided, and the coil is embedded in the composite magnetic body.
本発明によって、磁芯に埋設しても放熱性の高いコイル、及びそのコイルを用いたリアクトルを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a coil having high heat dissipation even when embedded in a magnetic core, and a reactor using the coil.
(実施形態1)
図1は、本発明における実施形態1に係るコイルの斜視図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view of a coil according to
表面が接着剤で覆われ、絶縁されたコイル1の内周面及び外周面へ、図示されないシート状導体へ通電するための端子21、22が接続されている。
図2は、本発明における実施形態1に係るコイルの断面図であり、図1におけるA面の断面図を示している。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the coil according to
シート状導体10の間は、無機物よりなる絶縁粒子11を含有する接着剤12により接着されている。
The sheet-
ここで、シート状導体10の間に、絶縁粒子11を介さない部分があったとしても、シート状導体10の剛性と、接着剤12の未硬化時の粘性が充分であれば、周囲の絶縁粒子11により充分な電気絶縁距離を確保することができる。
Here, even if there is a portion without the
すなわち、接着剤12中の絶縁粒子11含有量、シート状導体10の厚みや材質等による剛性、接着剤12の粘性を調整することで、シート状導体10間の電気絶縁距離を確保することが可能となる。
That is, the electrical insulation distance between the sheet-
さらに、コイルの内周面101、外周面102、巻き軸方向の端面103、104が絶縁粒子11を含有する接着剤12により覆われているため、コイル表面の電気絶縁性及び放熱性が確保されている。
Furthermore, since the inner
コイル表面を覆う接着剤12の層の厚さは、充分な電気絶縁性を確保する上では10μm以上であることが望ましく、充分な放熱性を確保する上では1mm以下であることが望ましい。 The thickness of the layer of the adhesive 12 covering the coil surface is desirably 10 μm or more for ensuring sufficient electrical insulation, and desirably 1 mm or less for ensuring sufficient heat dissipation.
図3は、本発明における実施形態1に係るコイルの巻き回し工程時の状態を示す説明図である。 FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a state during a coil winding process according to the first embodiment of the present invention.
コイルの巻き回し工程は、分割可能な巻き芯31にシート状導体10の始端部を固定し、接着剤供給部32よりシート状導体10が巻き込まれる面に絶縁粒子11を含有する未硬化の接着剤12塗布しつつ巻き回すことによって行われる。
In the coil winding step, the starting end portion of the sheet-
巻き回し工程時は、接着剤12が未硬化であるため、接着剤12の粘性によりシート状導体10の巻きずれを抑制することができる。
Since the
接着剤12としては、熱硬化性エポキシ樹脂などが例示される。
Examples of the
ここで、巻き回し工程終了後にコイルを外しやすくするため、巻き芯31表面に潤滑剤を塗布しておくことが望ましい。
Here, it is desirable to apply a lubricant to the surface of the winding
シート状導体10がコイルとして巻き芯31に巻き取られる際、シート状導体10は幅方向両端部に至るまで絶縁粒子11を含有する接着剤12により全て覆われるように接着剤供給部32からの供給量を調整する。これにより、シート状導体10の層間を絶縁粒子11及び接着剤12を介して隙間無く接着することが可能となる。
When the sheet-
すなわち本発明は、シート状導体10と、無機物よりなる絶縁粒子11が配合された接着剤12を備え、シート状導体10は絶縁粒子11及び接着剤12を巻き込みつつ巻き軸を中心に巻き回され、シート状導体10の層間は接着剤12により接着され、シート状導体10の層間は絶縁粒子11により電気絶縁距離が保たれているコイル1の実施形態を取り得る。
That is, the present invention includes a sheet-
シート状導体10間を接着することにより、シート状導体10間に隙間が発生することを防ぐことができるため、シート状導体10間の熱伝導率を高めることができる。
Since the gap between the sheet-
但し、単にシート状導体10間を接着しただけではシート状導体10間の充分な電気絶縁性を確保することが困難となるため、絶縁粒子11を接着剤12に予め配合しておくことで、シート状導体10間の絶縁距離を確保することが可能となり、より確実な電気絶縁性を確保しつつ、絶縁粒子11により熱伝導率をさらに高めるという相乗効果を得ることができる。
However, since it is difficult to ensure sufficient electrical insulation between the sheet-
また、本発明は、シート状導体10の幅方向の端面103、内周面101、及び外周面102が絶縁粒子11の配合された接着剤12で覆われているコイルの実施形態を取り得る。
Further, the present invention can take an embodiment of a coil in which the
シート状導体10を巻き回す際、接着剤12は液状、もしくは軟化しているため、シート状導体10の幅方向端部よりはみ出す接着剤12を利用し、必要に応じ内周面101、外周面102へ接着剤12を塗布、浸漬等することにより、コイル1表面での絶縁性を確保することができる。
When the sheet-
このように構成することで、コイル1表面を覆う接着剤12とシート状導体10の隙間が生じることを防ぎ、シート状導体10からコイル1表面への放熱性が向上する。
By comprising in this way, it is prevented that the clearance gap between the
また、絶縁粒子11はアルミナ、酸化ケイ素、窒化ケイ素のいずれを含むことが望ましい。
The
これらの絶縁粒子11は熱伝導率が高いためである。
This is because these
また、絶縁粒子11のD90(累積重量分率が90%に対応する粒子径)は10μm以上、100μm以下であることが望ましい。
Further, D90 (particle diameter corresponding to a cumulative weight fraction of 90%) of the
より確実な電気絶縁性を確保するには、D90が10μm以上あることが望ましく、シート状導体10間の熱伝導率を充分に高めるには、D90が100μm以下であることが望ましいからである。
This is because D90 is desirably 10 μm or more in order to ensure more reliable electrical insulation, and D90 is desirably 100 μm or less in order to sufficiently increase the thermal conductivity between the sheet-
シート状導体10としては、厚さ100μm未満の銅箔を用いても良いが、大電流通電に耐え、充分な放熱性が得られるよう、厚さが100μm以上、1mm以下の銅板を用いるのが望ましい。
As the sheet-
また、コイルより充分な放熱を行う上では、シート状導体10の幅/厚み比が14以上であることが望ましく、50以上であれば、より望ましい。
In order to sufficiently dissipate heat from the coil, the width / thickness ratio of the sheet-
同様の理由により、接着剤12の層における熱伝導率は0.2W/m・K以上が望ましく、2W/m・K以上であれば、より望ましい。 For the same reason, the thermal conductivity in the layer of the adhesive 12 is preferably 0.2 W / m · K or more, more preferably 2 W / m · K or more.
(実施形態2)
図4は、本発明における実施形態2に係るコイルの巻き回し工程時の状態を示す説明図である。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state during a coil winding process according to the second embodiment of the present invention.
実施形態1における図3とは、シート状導体10上に繊維状絶縁シート13を重ね、繊維状絶縁シート13上に接着剤供給部32より絶縁粒子11を含有する接着剤12を塗布する点が相違する。
3 in
繊維状絶縁シート13は、絶縁粒子11及び接着剤12が透過するほど粗であるため、繊維状絶縁シート13は絶縁粒子11及び接着剤12に含浸された状態でシート状導体10に挟まれ接着される。
Since the fibrous insulating
図5は、本発明における実施形態2に係るコイルの断面図であり、図2の変形例に対応する。 FIG. 5 is a cross-sectional view of the coil according to the second embodiment of the present invention, and corresponds to the modification of FIG.
本実施形態の巻き回し工程により作成したコイルは、シート状導体10間に繊維状絶縁シート13を介在しつつ接着されている。
The coil created by the winding process of the present embodiment is bonded with the fibrous insulating
従って、繊維状絶縁シート13によりシート状導体10の層間距離が、実施形態1よりも確実に確保できるため、層間の電気絶縁性を、より確実に確保することができる。
Therefore, since the inter-layer distance of the sheet-
(実施形態3)
図6は、本発明における実施形態3に係るリアクトルの斜視図である。
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a perspective view of the reactor according to the third embodiment of the present invention.
実施形態1や実施形態2で述べたコイル1を、磁芯となる複合磁性体4の中に埋設して、リアクトルを構成している。
The
複合磁性体4は、軟磁性粉を結合材に添加したものであり、未硬化の状態で液状か、もしくは軟化している。
The composite
軟磁性粉としては、飽和磁化の高い、Fe−Si系等の金属磁性粉が望ましい。 As the soft magnetic powder, metal magnetic powder such as Fe-Si series having high saturation magnetization is desirable.
結合材は、熱硬化性エポキシ樹脂等が例示される。 Examples of the binding material include a thermosetting epoxy resin.
図7は、本発明における実施形態3に係るリアクトルの断面図であり、図6におけるA’面の断面図を示している。 FIG. 7 is a cross-sectional view of the reactor according to the third embodiment of the present invention, and shows a cross-sectional view of the A ′ plane in FIG. 6.
コイル1による磁束Bは複合磁性体4中にある。図中矢印は磁束Bの経路を示している。コイル1表面が絶縁粒子を配合した接着剤で覆われているため、複合磁性体4へコイル1を埋設しても、複合磁性体4とコイル1の電気絶縁性を確実なものとしつつ、コイル1内部のシート状導体から複合磁性体4への放熱性を高めることができる。
The magnetic flux B generated by the
ここで、コイル1から複合磁性体4への充分な放熱性を確保する上では、複合磁性体の熱伝導率は、4W/m・K以上であることが望ましい。
Here, in order to ensure sufficient heat dissipation from the
1 コイル
4 複合磁性体
10 シート状導体
11 絶縁粒子
12 接着剤
13 繊維状絶縁シート
14 セラミック粒子
15 絶縁シート
21、22 端子
31 芯
32 接着剤供給部
100 金属シート
101 内周面
102 外周面
103、104 端面
B 磁束
DESCRIPTION OF
Claims (6)
無機物よりなる絶縁粒子が配合された接着剤を備え、
前記シート状導体は前記接着剤を巻き込みつつ巻き軸を中心に巻き回され、
前記シート状導体の層間は前記接着剤により接着されるとともに、
前記絶縁粒子により電気絶縁距離が保たれていることを特徴とするコイル。 A sheet-like conductor;
Provided with an adhesive containing insulating particles made of inorganic material,
The sheet-like conductor is wound around a winding axis while winding the adhesive,
While the interlayer of the sheet-like conductor is bonded by the adhesive,
An electrical insulation distance is maintained by the insulating particles.
軟磁性金属粒子及び結合材を主に含有する複合磁性体を備え、
前記複合磁性体に前記コイルが埋設されていることを特徴とするリアクトル。 A coil according to any one of claims 1 to 5,
Comprising a composite magnetic body mainly containing soft magnetic metal particles and a binder;
A reactor in which the coil is embedded in the composite magnetic body.
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