JP2015088513A - Inductor - Google Patents

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岡本 徹志
Tetsushi Okamoto
徹志 岡本
徹 司城
Tooru Tsukasagi
徹 司城
尾林 秀一
Shuichi Obayashi
秀一 尾林
正弘 酒井
Masahiro Sakai
正弘 酒井
聡 廣島
Satoshi Hiroshima
聡 廣島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve both of the thermal conductivity and the electrical insulation properties of an inductor.SOLUTION: The inductor includes a winding 5, a first resin 7 and a second resin 8. The winding 5 is wound around a bobbin 2. The winding 5 is impregnated with the first resin 7 and the first resin 7 is structured without including filler. The second resin 8 includes inorganic filler and is formed to cover the winding 5 from the outside together with the bobbin 2.

Description

本発明の実施形態は、インダクタに関する。   Embodiments described herein relate generally to an inductor.

電気自動車などのバッテリに対して非接触で充電を行うワイヤレス充電装置が知られている。このワイヤレス充電装置は、例えば地上側に設置される送電コイル(一次コイル)と電気自動車側に搭載されるインダクタ内の受電コイル(二次コイル)との間の電磁誘導を利用してバッテリへ電力を供給する。   There is known a wireless charging device that charges a battery such as an electric vehicle in a contactless manner. This wireless charging device uses, for example, electromagnetic induction between a power transmission coil (primary coil) installed on the ground side and a power reception coil (secondary coil) in an inductor mounted on the electric vehicle side to power the battery. Supply.

ところで、このような無線電力が伝送される例えばインダクタ内の受電コイルは、高周波電力などの伝送で生じる渦電流の影響(表皮効果の影響)を低減させるためにリッツ線などの撚り線が適用されている。   By the way, for example, a receiving coil in an inductor through which such wireless power is transmitted is applied with a twisted wire such as a litz wire in order to reduce the influence of eddy current (influence of skin effect) caused by transmission of high-frequency power or the like. ing.

ここで、インダクタの外形部分を樹脂成形するための一般的な注型方法では、リッツ線の素線間に樹脂が適切に含浸されず、リッツ線の放熱効果が低下する課題や、樹脂の含浸不足によって生じたボイド部分において使用時に部分放電が発生してしまう課題がある。一方、ボイドフリーを実現するために真空加熱注型を適用する場合には、コストの上昇が課題となる。   Here, in the general casting method for resin molding of the outer part of the inductor, the resin is not properly impregnated between the strands of the litz wire, the problem that the heat dissipation effect of the litz wire is reduced, and the resin impregnation There is a problem that partial discharge occurs during use in the void portion caused by the shortage. On the other hand, when applying vacuum heating casting in order to realize void free, an increase in cost becomes a problem.

特開2011−229202号公報JP 2011-229202 A 特開2008−87733号公報JP 2008-87733 A

さらに詳述すると、リッツ線に含浸させた樹脂内にボイドが発生すると、熱が均一に拡散しないことから、いわゆるホットスポット(熱放散されない蓄熱箇所)が形成される可能性がある。一方、電気自動車などの車体に熱を拡散させる方法を適用した場合、インダクタ本体の成形樹脂の熱伝導性が十分でないと、過熱による樹脂の劣化をもたらす可能性がある。   More specifically, when a void is generated in the resin impregnated in the litz wire, heat is not diffused uniformly, so that a so-called hot spot (heat storage location where heat is not dissipated) may be formed. On the other hand, when a method of diffusing heat to a vehicle body such as an electric vehicle is applied, if the thermal conductivity of the molding resin of the inductor body is not sufficient, the resin may be deteriorated due to overheating.

さらに、内部の電子部品を一体モールドする上記したインダクタは、電子部品の角部などに応力が集中するため、加熱に伴う内部応力の発生に起因して前記角部などにクラックが生じる可能性がある。また、熱伝導性を向上させるために成形樹脂中に充填剤を大量に充填した場合には、受電コイルへの含浸不足によるボイドの発生が誘発されることになる。特に、高い比誘電率を持つ充填剤を使用した場合には、ボイド部分において電界集中が起こって放電が発生し、引いては絶縁破壊が起こる可能性がある。   Furthermore, in the above-described inductor that integrally molds internal electronic components, stress concentrates on the corners and the like of the electronic components. Therefore, cracks may occur in the corners due to the generation of internal stress caused by heating. is there. Further, when a large amount of filler is filled in the molding resin in order to improve thermal conductivity, generation of voids due to insufficient impregnation of the power receiving coil is induced. In particular, when a filler having a high relative dielectric constant is used, electric field concentration occurs in the void portion and discharge occurs, which may cause dielectric breakdown.

このように、上述したインダクタは、樹脂モールドによる冷却性の向上が見込まれるものの、熱伝導性の向上及び電気絶縁性の向上を両立させることが難しく、加熱に伴うクラックの発生及びボイド部分での放電に伴う絶縁破壊の発生が懸念される。   As described above, although the above-described inductor is expected to improve the cooling property by the resin mold, it is difficult to achieve both the improvement of the thermal conductivity and the improvement of the electric insulation, and the generation of cracks due to heating and the void portion There is concern about the occurrence of dielectric breakdown due to discharge.

すなわち、本発明が解決しようとする課題は、熱伝導性及び電気絶縁性を共に向上させることができるインダクタを提供することである。   That is, the problem to be solved by the present invention is to provide an inductor capable of improving both thermal conductivity and electrical insulation.

実施の形態のインダクタは、巻線、第1の樹脂及び第2の樹脂を備えている。巻線は、ボビンに巻回されている。第1の樹脂は、巻線に含浸され、かつ充填剤を含有させずに構成されている。第2の樹脂は、無機充填剤を含有し、ボビンと共に巻線を外側から覆うように成形されている。   The inductor according to the embodiment includes a winding, a first resin, and a second resin. The winding is wound around the bobbin. The first resin is formed without impregnating the winding and containing a filler. The second resin contains an inorganic filler and is molded so as to cover the winding from the outside together with the bobbin.

第1の実施の形態に係るインダクタの内部構造を透視した状態で模式的に示す斜視図。The perspective view shown typically in the state which saw through the internal structure of the inductor which concerns on 1st Embodiment. 図1のインダクタの構造を模式的に示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the inductor in FIG. 1. 第2の樹脂中へ充填する充填剤の充填量と熱伝導率との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the filling amount of the filler with which it fills in 2nd resin, and thermal conductivity. 比較例のインダクタの構造を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the inductor of a comparative example typically. 第2の実施の形態に係るインダクタの構造を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the structure of the inductor which concerns on 2nd Embodiment. 第2の樹脂中へ充填する充填剤(窒化ホウ素)内にさらに含有(添加)させるカーボンブラックの充填量と熱伝導率との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the filling amount of carbon black further contained (added) in the filler (boron nitride) with which it fills in 2nd resin, and thermal conductivity. 第3の実施の形態に係るインダクタの構造を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the structure of the inductor which concerns on 3rd Embodiment.

以下、実施の形態を図面に基づき説明する。
<第1の実施の形態>
図1、図2に示すように、本実施形態のインダクタ10は、例えば電力の無線伝送に利用されるものであって、地上などに設置された送電コイル(一次コイル)から電磁誘導を利用して非接触で電力の供給を受けるデバイスである。無線電力伝送用のこのインダクタ10は、例えばバッテリの給電を受ける電気自動車などの車体6の底部に、アルミニウム製の部材などを介して取り付けられている。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
As shown in FIGS. 1 and 2, the inductor 10 of the present embodiment is used, for example, for wireless power transmission, and uses electromagnetic induction from a power transmission coil (primary coil) installed on the ground or the like. It is a device that receives power without contact. The inductor 10 for wireless power transmission is attached to the bottom of a vehicle body 6 such as an electric vehicle that receives power from a battery via an aluminum member or the like.

具体的には、図1、図2に示すように、インダクタ10は、ボビン2、フェライトコア3、受電コイル(二次コイル)としての巻線9、第1の樹脂7、第2の樹脂8などによって構成されている。フェライトコア3は、巻線9の周りに生じる磁界をそろえるためのものであり、矩形管状に形成されたボビン2の軸心に挿入されている。   Specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the inductor 10 includes a bobbin 2, a ferrite core 3, a winding 9 as a power receiving coil (secondary coil), a first resin 7, and a second resin 8. Etc. The ferrite core 3 is for aligning the magnetic field generated around the winding 9 and is inserted into the axial center of the bobbin 2 formed in a rectangular tubular shape.

巻線9は、ボビン2の外周面に所定の間隔を空けて巻回されている。巻線9は、複数の素線5aを撚り線として束ねたリッツ線5によって構成されている。リッツ線5の材料には、銅(Cu)が適用されている。巻線9を構成するリッツ線5は、高周波電力などを伝送する際の表皮効果の影響を低減させるために適用されている。   The winding 9 is wound around the outer peripheral surface of the bobbin 2 with a predetermined interval. The winding 9 is constituted by a litz wire 5 in which a plurality of strands 5a are bundled as a stranded wire. Copper (Cu) is applied to the material of the litz wire 5. The litz wire 5 constituting the winding 9 is applied in order to reduce the influence of the skin effect when transmitting high-frequency power or the like.

次に、第1の樹脂7及び第2の樹脂8について説明する。第1の樹脂7は、巻線9に含浸されている。つまり、第1の樹脂7は、リッツ線5を構成する複数の素線5aどうしの間隙に含浸されている。第1の樹脂7は、無機充填剤などの充填剤を含有させてない樹脂であって、例えばエポキシ樹脂などで構成されている。   Next, the first resin 7 and the second resin 8 will be described. The winding 9 is impregnated with the first resin 7. That is, the first resin 7 is impregnated in the gaps between the plurality of strands 5 a constituting the litz wire 5. The first resin 7 is a resin that does not contain a filler such as an inorganic filler, and is made of, for example, an epoxy resin.

ここで、リッツ線5への含浸用の樹脂として、充填剤を含む樹脂を使用すると、樹脂の粘度が高いため、リッツ線5内に樹脂が入らない場合がある。そのため、巻線9内(リッツ線5内の間隙)において樹脂が介在する空間と樹脂が介在していない空間とが偏在することになる。この結果、インダクタ10の使用時に、巻線9内は、温度の不均一化がもたらされる。このような温度分布のばらつきは、巻線9内での内部応力の生じる要因となり、クラックの発生など、好ましくない結果を招く。   Here, if a resin containing a filler is used as the resin for impregnating the litz wire 5, the resin may not enter the litz wire 5 because the viscosity of the resin is high. Therefore, in the winding 9 (gap in the litz wire 5), the space in which the resin is present and the space in which the resin is not present are unevenly distributed. As a result, when the inductor 10 is used, the temperature in the winding 9 becomes uneven. Such variations in temperature distribution cause internal stress in the winding 9 and cause undesirable results such as generation of cracks.

そこで、本実施形態のインダクタ10は、充填剤を含まない第1の樹脂7を、リッツ線5(巻線9)に含浸させることによって、リッツ線5の素線5a間の熱伝達を向上させることができる。これによって、巻線9の温度分布を平準化することができ、ホットスポット(部分的な蓄熱箇所)の発生を低減させることができる。なお、第1の樹脂7には、充填剤を含まないポリエステル樹脂などを適用してもよい。   Therefore, the inductor 10 of the present embodiment improves heat transfer between the strands 5a of the litz wire 5 by impregnating the litz wire 5 (winding 9) with the first resin 7 that does not contain a filler. be able to. As a result, the temperature distribution of the winding 9 can be leveled, and the occurrence of hot spots (partial heat storage locations) can be reduced. The first resin 7 may be a polyester resin that does not contain a filler.

一方、第2の樹脂8は、無機充填剤(無機粒子)を含有し、図2に示すように、フェライトコア3が軸心に挿入されたボビン2と共に巻線9を外側から覆うように成形されている。具体的には、第2の樹脂8は、例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂に無機充填剤を充填した材料によって構成されている。さらに、第2の樹脂8は、例えば注型によって、ボビン2、及び第1の樹脂7が含浸された巻線9と共に、一体モールド成形されている。   On the other hand, the second resin 8 contains an inorganic filler (inorganic particles), and as shown in FIG. 2, the ferrite core 3 is molded so as to cover the winding 9 from the outside together with the bobbin 2 inserted in the shaft center. Has been. Specifically, the second resin 8 is made of a material in which an inorganic filler is filled in an epoxy resin such as a bisphenol A type epoxy resin. Further, the second resin 8 is integrally molded together with the bobbin 2 and the winding 9 impregnated with the first resin 7 by casting, for example.

ここで、巻線9に例えば大電流が流れると導体温度が上昇することになるため、巻線9(リッツ線5)の外側部分は、巻線9で発熱した熱を車体6側に速やかに逃がすようにすることが望まれる。そこで、第2の樹脂8には、無機充填剤を含有させることで、第1の樹脂7よりも熱伝導率を高めた材料を適用する。   Here, for example, when a large current flows through the winding 9, the conductor temperature rises, so the outer portion of the winding 9 (the litz wire 5) quickly transfers the heat generated by the winding 9 to the vehicle body 6 side. It is desirable to let it escape. Therefore, a material having higher thermal conductivity than the first resin 7 by applying an inorganic filler to the second resin 8 is applied.

また、巻線9(リッツ線5)を構成している銅の線膨張係数(17×10-7m/m・℃)とエポキシ樹脂の線膨張係数(37×10-7m/m・℃)との差が大きいため、巻線9の導体温度が上昇した場合、上記した線膨張係数(線膨張率)の違いによって生じる応力によって、インダクタ10は、界面剥離やクラックが発生するおそれがある。 Further, the linear expansion coefficient of copper (17 × 10 −7 m / m · ° C.) and the linear expansion coefficient of epoxy resin (37 × 10 −7 m / m · ° C.) constituting the winding 9 (Litz wire 5). ) Is large, and when the conductor temperature of the winding 9 is increased, the inductor 10 may cause interface peeling or cracking due to the stress caused by the difference in the linear expansion coefficient (linear expansion coefficient) described above. .

そこで、第2の樹脂8中に無機充填剤として例えば二酸化ケイ素(SiO2)を常温の環境などで30体積%充填することで、線膨張係数を例えば27×10-7m/m・℃にすることが可能となる。これにより、銅製の巻線9(リッツ線5)の第2の樹脂8との互いの線膨張係数の差が少なくなり、インダクタ10における内部応力の発生を低減させることができる。また、上記のように第2の樹脂8の線膨張係数を低下させたことで、アルミニウム製の部材を介して車体6に接合されたインダクタ10と前記のアルミニウム製の部材との界面が剥離してしまうことなどを抑制できる。 Therefore, for example, silicon dioxide (SiO 2 ) as an inorganic filler is filled in the second resin 8 by 30% by volume in a normal temperature environment, so that the linear expansion coefficient becomes 27 × 10 −7 m / m · ° C., for example. It becomes possible to do. Thereby, the difference in mutual linear expansion coefficient between the copper winding 9 (Litz wire 5) and the second resin 8 is reduced, and the generation of internal stress in the inductor 10 can be reduced. In addition, by reducing the linear expansion coefficient of the second resin 8 as described above, the interface between the inductor 10 joined to the vehicle body 6 via the aluminum member and the aluminum member is peeled off. Can be suppressed.

つまり、第2の樹脂8の線膨張係数が例えば30×10-7m/m・℃を超えると、上述した界面剥離やクラックが発生する確率が高まるため、第2の樹脂8は、線膨張係数が30×10-7m/m・℃以下になるように、二酸化ケイ素、窒化ホウ素又は窒化アルミニウムなどの無機充填剤が含有されている。 That is, if the linear expansion coefficient of the second resin 8 exceeds, for example, 30 × 10 −7 m / m · ° C., the probability of occurrence of the above-described interface peeling or cracking increases. An inorganic filler such as silicon dioxide, boron nitride or aluminum nitride is contained so that the coefficient is 30 × 10 −7 m / m · ° C. or less.

また、前述したように、第2の樹脂8の熱伝導性を高めることは重要である。ここで、エポキシ樹脂の熱伝導率は、約0.2W/m・Kであり、この2倍の熱伝導率を持つように第2の樹脂8を構成にすることによって、インダクタ10の冷却性を大幅に改善できる。なお、第2の樹脂8の熱伝導率が例えば0.4W/m・K未満であると、インダクタ10における熱放散性の低下が顕著になる。図3は、熱伝導率の高い無機充填剤として、酸化アルミニウム(アルミナ)を用いたときの、エポキシ樹脂中への酸化アルミニウムの充填量と熱伝導率(レーザフラッシュ法にて測定)との関係を示している。図3に示すように、例えば常温で酸化アルミニウムの充填量を約10体積%以上にすることによって、0.4W/m・K以上の熱伝導率を得ることができる。   Further, as described above, it is important to increase the thermal conductivity of the second resin 8. Here, the thermal conductivity of the epoxy resin is about 0.2 W / m · K. By configuring the second resin 8 so as to have twice the thermal conductivity, the cooling performance of the inductor 10 is improved. Can be greatly improved. Note that when the thermal conductivity of the second resin 8 is, for example, less than 0.4 W / m · K, the heat dissipation in the inductor 10 is significantly reduced. Fig. 3 shows the relationship between the amount of aluminum oxide filled into the epoxy resin and the thermal conductivity (measured by the laser flash method) when aluminum oxide (alumina) is used as the inorganic filler with high thermal conductivity. Is shown. As shown in FIG. 3, the thermal conductivity of 0.4 W / m · K or more can be obtained by setting the aluminum oxide filling amount to about 10% by volume or more at room temperature, for example.

ここで、電気自動車などを対象とする無線電力伝送用のインダクタ10は、車体6へ加わる電圧が0Vである一方で、巻線9には例えば5kV以上もの高電圧が印加される。したがって、巻線9の外側を覆う第2の樹脂8は、上記した高電圧の影響を受ける。図4に示すように、比較例のインダクタ10は、巻線9の外側を覆う樹脂28中に無機充填剤などの充填剤が含有されていないため、この成形された樹脂28内にボイド、剥離、クラックなどの欠陥21が存在することがある。この場合、欠陥21が存在する部位に高い電圧が加わり部分放電が発生する。   Here, in the inductor 10 for wireless power transmission intended for an electric vehicle or the like, a voltage applied to the vehicle body 6 is 0 V, while a high voltage of, for example, 5 kV or more is applied to the winding 9. Therefore, the second resin 8 covering the outside of the winding 9 is affected by the high voltage described above. As shown in FIG. 4, the inductor 10 of the comparative example does not contain a filler such as an inorganic filler in the resin 28 that covers the outside of the winding 9. Defects 21 such as cracks may exist. In this case, a high voltage is applied to the site where the defect 21 exists, and partial discharge occurs.

部分放電自体は、直ちにインダクタの不具合につながるものではないが、部分放電が連続して発生していると、やがて電気トリー(樹枝状の絶縁破壊痕跡)となって、高電圧とアース電圧とが短絡し、インダクタを含む周辺の電気機器が正しく動作しなくなる可能性が高い。ここで、無機充填剤として例示した酸化アルミニウムは、比誘電率が約8であり、比誘電率が約4のエポキシ樹脂の2倍の値となっている。このため、酸化アルミニウムを無機充填剤として単に充填すると欠陥に加わる電圧が高くなり、その結果、部分放電が発生しやすくなる。   The partial discharge itself does not immediately lead to a failure of the inductor, but if the partial discharge occurs continuously, it eventually becomes an electric tree (dendritic breakdown trace), and the high voltage and the ground voltage are reduced. There is a high possibility that a short circuit will cause the surrounding electrical equipment including the inductor to malfunction. Here, the aluminum oxide exemplified as the inorganic filler has a relative dielectric constant of about 8, which is twice that of an epoxy resin having a relative dielectric constant of about 4. For this reason, when aluminum oxide is simply filled as an inorganic filler, the voltage applied to the defect increases, and as a result, partial discharge is likely to occur.

そこで、第2の樹脂8について0.4W/m・K以上の熱伝導率及び30×10-7m/m・℃以下の線膨張係数を確保することを前提としたうえで、適用する無機充填剤として酸化アルミニウムに代えて、比誘電率が比較的低い窒化ホウ素や窒化アルミニウムを用いることで、欠陥中に加わる電圧を低減することができ、部分放電の発生を抑制することが可能となる。 Therefore, the inorganic material to be applied is based on the premise that the second resin 8 has a thermal conductivity of 0.4 W / m · K or more and a linear expansion coefficient of 30 × 10 −7 m / m · ° C. or less. By using boron nitride or aluminum nitride having a relatively low relative dielectric constant instead of aluminum oxide as a filler, the voltage applied in the defect can be reduced, and the occurrence of partial discharge can be suppressed. .

既述したように、本実施形態のインダクタ10では、巻線9に含浸させる樹脂として充填剤を含まない第1の樹脂7を適用する一方で、巻線9を外側から覆うように成形する樹脂として無機充填剤を含有させた第2の樹脂を用いることで、熱伝導性及び電気絶縁性を共に向上させることができる。具体的には、インダクタ10によれば、充填剤を含まない第1の樹脂7を巻線9に含浸させたことで、巻線9内での温度分布の均一化が図られ、ホットスポットなどの発生を抑制することができる。   As described above, in the inductor 10 of the present embodiment, the first resin 7 that does not include a filler is applied as the resin impregnated in the winding 9, while the resin that is molded so as to cover the winding 9 from the outside. By using the second resin containing an inorganic filler, it is possible to improve both thermal conductivity and electrical insulation. Specifically, according to the inductor 10, the winding 9 is impregnated with the first resin 7 containing no filler, so that the temperature distribution in the winding 9 is made uniform, such as a hot spot. Can be suppressed.

また、インダクタ10によれば、巻線9を外側から覆う第2の樹脂に無機充填剤を含有させたことで、熱膨張などで生じ得る内部応力が緩和されると共に、車体6側への熱伝導性が向上してインダクタ10本体の冷却性が高まり、これによりクラックやボイドの発生などを抑えることができる。   Further, according to the inductor 10, the internal stress that may occur due to thermal expansion or the like is relieved by adding an inorganic filler to the second resin that covers the winding 9 from the outside, and heat to the vehicle body 6 side is also reduced. The conductivity is improved and the cooling property of the inductor 10 main body is improved, and thereby the generation of cracks and voids can be suppressed.

[第2の実施の形態]
次に、第2の実施形態を図5及び図6に基づき説明する。なお、図5において、図2に示した第1の実施形態中の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付与しその説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described based on FIGS. In FIG. 5, the same components as those in the first embodiment shown in FIG. 2 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

この実施形態に係るインダクタ30は、第1の実施形態に係るインダクタ10が有する第2の樹脂8に代えて、第2の樹脂38を備えている。第2の樹脂38も、線膨張係数は30×10-7m/m・℃以下であり、熱伝導率は0.4W/m・K以上である。さらに、本実施形態の第2の樹脂38に充填された無機充填剤(無機粒子)は、平均粒径がそれぞれ5μm以上の窒化ホウ素、窒化アルミニウム及び酸化アルミニウムのうちの少なくとも一種を含む第1の粒子群と平均粒径が1μm以下の第2の粒子群とを含んで構成されている。 The inductor 30 according to this embodiment includes a second resin 38 instead of the second resin 8 included in the inductor 10 according to the first embodiment. The second resin 38 also has a linear expansion coefficient of 30 × 10 −7 m / m · ° C. or less and a thermal conductivity of 0.4 W / m · K or more. Further, the inorganic filler (inorganic particles) filled in the second resin 38 of the present embodiment includes a first containing at least one of boron nitride, aluminum nitride, and aluminum oxide each having an average particle size of 5 μm or more. A particle group and a second particle group having an average particle diameter of 1 μm or less are included.

図6は、第2の樹脂38に充填させる無機充填剤の一例として、平均粒径が例えば5μmの窒化ホウ素(第1の粒子群)を、常温などの環境下でそれぞれ50体積%、60体積%又は68体積%、充填したエポキシ樹脂(例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂など)に対して、平均粒径が90nmのカーボンブラック(微細粒子である第2の粒子群)をさらに充填(添加)したときの、当該カーボンブラックの充填量と熱伝導率(レーザフラッシュ法にて測定)との関係を示している。   FIG. 6 shows, as an example of an inorganic filler to be filled in the second resin 38, boron nitride (first particle group) having an average particle diameter of 5 μm, for example, at 50% by volume and 60% in an environment such as room temperature. % Or 68% by volume of epoxy resin (for example, bisphenol A type epoxy resin) filled with carbon black (second particle group which is fine particles) having an average particle size of 90 nm. The relationship between the filling amount of the carbon black and the thermal conductivity (measured by a laser flash method) is shown.

図6では、特に、窒化ホウ素を60体積%又は68体積%充填したエポキシ樹脂中に、カーボンブラックを1体積%添加したものは、添加していないものと比べて、熱伝導率が、飛躍的に向上(約1.5倍に増大)していることがわかる。これは、窒化ホウ素間のエポキシ樹脂に微細な粒子が添加されることによって、弾性率が向上し、その結果、熱を運ぶフォノンが伝播しやすくなったためであると考えられる。   In FIG. 6, in particular, the thermal conductivity of the epoxy resin with 60% by volume or 68% by volume of boron nitride added with 1% by volume of carbon black is dramatically higher than that with no added carbon black. It can be seen that it is improved (increased about 1.5 times). This is presumably because the addition of fine particles to the epoxy resin between the boron nitrides improved the elastic modulus, and as a result, the phonons carrying heat were more easily propagated.

つまり、第2の樹脂38中では、窒化ホウ素などからなる大粒径の第1の粒子群とカーボンブラックなどからなる小粒径の第2の粒子群とが連続して繋がったパーコレーションパスが形成される。このパーコレーションパスの数は、母材の樹脂中における第1及び第2の粒子群の体積比率がある値(パーコレーション閾値)を越えると、指数関数的に増大する。   That is, in the second resin 38, a percolation path is formed in which the first particle group having a large particle size made of boron nitride or the like and the second particle group having a small particle size made of carbon black or the like are continuously connected. Is done. The number of percolation paths increases exponentially when the volume ratio of the first and second particle groups in the resin of the base material exceeds a certain value (percolation threshold).

本実施形態の第2の樹脂38は、いわゆる2粒子系複合体になる。このような2粒子系複合体の導電特性は、発明者の例えばTetsushi Okamoto et al. によって、Proceeding of 2001 International Symposium on Electrical Insulating Materials(2001年)のP.83〜P.86(Percolation phenomena of field grading materials made of two kind of filler)などで示された2粒子系複合体のパーコレーション理論によって説明することができる。   The second resin 38 of this embodiment is a so-called two-particle composite. The conductive properties of such a two-particle composite have been described by the inventor, for example, by Tetsushi Okamoto et al. In Proceeding of 2001 International Symposium on Electrical Insulating Materials (2001). 83-P. 86 (Percolation phenomena of field grading materials made of two kind of filler).

また、第2の粒子群として第2の樹脂38中に添加するカーボンブラックの代わりに、例えば平均粒径が90nmの酸化アルミニウムを添加した場合も同様に熱伝導率を高めることが可能である。例えばスチレンエチレンポリマに窒化ホウ素の粒子を常温などで60体積%充填した複合体の熱伝導率は、2W/m・K程度である。しかしながら、さらにこの複合体に、平均粒径が90nmの酸化アルミニウムを常温などで5体積%添加した場合、熱伝導率を4.6W/m・K程度まで上昇させることが可能となる。   Further, in the case where, for example, aluminum oxide having an average particle diameter of 90 nm is added instead of carbon black added to the second resin 38 as the second particle group, the thermal conductivity can be similarly increased. For example, the thermal conductivity of a composite in which styrene ethylene polymer is filled with 60% by volume of boron nitride particles at room temperature or the like is about 2 W / m · K. However, when 5% by volume of aluminum oxide having an average particle size of 90 nm is added to this composite at room temperature or the like, the thermal conductivity can be increased to about 4.6 W / m · K.

このように、第2の樹脂中に微細な粒子を添加することによって熱伝導性を大幅に改善することができる。なお、第1の実施形態で説明したように、酸化アルミニウムは、比誘電率の高い材料ではあるが、微量の添加であるので、電気的特性に大きな影響を与えることはない。したがって、本実施形態のインダクタ30においても、熱伝導性及び電気絶縁性を高めることができる。   Thus, thermal conductivity can be significantly improved by adding fine particles to the second resin. As described in the first embodiment, aluminum oxide is a material having a high relative dielectric constant, but since it is added in a small amount, it does not significantly affect the electrical characteristics. Therefore, also in the inductor 30 of this embodiment, heat conductivity and electrical insulation can be improved.

<第3の実施の形態>
次に、第3の実施形態を図7に基づき説明する。なお、図7中において、図2に示した第1の実施形態中の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付与しその説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the same constituent elements as those in the first embodiment shown in FIG.

この実施形態に係るインダクタ50は、第1の実施形態に係るインダクタ10が有する第2の樹脂8に代えて第2の樹脂58を備えている。第2の樹脂58も、線膨張係数は30×10-7m/m・℃以下であり、熱伝導率は0.4W/m・K以上である。ここで、第2の樹脂58は、第1、第2の実施形態で例示した無機充填剤に加え、液状ゴム又はコアシェルゴムがさらに含有されている。第2の樹脂58は、このようなゴム弾性を持つドメインをエポキシ樹脂などの母材となる樹脂中に導入していることで、破壊靱性値を向上させることができる。 The inductor 50 according to this embodiment includes a second resin 58 instead of the second resin 8 included in the inductor 10 according to the first embodiment. The second resin 58 also has a linear expansion coefficient of 30 × 10 −7 m / m · ° C. or less and a thermal conductivity of 0.4 W / m · K or more. Here, the second resin 58 further contains liquid rubber or core-shell rubber in addition to the inorganic fillers exemplified in the first and second embodiments. The second resin 58 can improve the fracture toughness value by introducing such a rubber-elastic domain into a resin as a base material such as an epoxy resin.

したがって、第3の実施形態に係るインダクタ50によれば、第1及び第2の実施形態にて得られる効果に加え、インダクタ本体の動作熱で生じ得る内部応力の影響を、第2の樹脂58が持つゴム弾性によって緩和できるので、クラックの発生などについての抑制効果を高めることができる。   Therefore, according to the inductor 50 according to the third embodiment, in addition to the effects obtained in the first and second embodiments, the influence of internal stress that can be generated by the operating heat of the inductor body is reduced by the second resin 58. Since it can relieve | moderate by the rubber elasticity which has, the suppression effect about generation | occurrence | production of a crack etc. can be heightened.

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

2…ボビン、3…フェライトコア、5…リッツ線、5a…リッツ線の素線、7…第1の樹脂、8,38,58…第2の樹脂、10,30,50…インダクタ。   2 ... bobbin, 3 ... ferrite core, 5 ... litz wire, 5a ... strand of litz wire, 7 ... first resin, 8, 38, 58 ... second resin, 10, 30, 50 ... inductor.

Claims (8)

ボビンに巻回された巻線と、
前記巻線に含浸され、かつ充填剤を含まない第1の樹脂と、
無機充填剤を含有し、前記ボビンと共に前記巻線を外側から覆うように成形された第2の樹脂と、
を備えるインダクタ。
A winding wound around a bobbin;
A first resin impregnated in the winding and not containing a filler;
A second resin containing an inorganic filler and molded with the bobbin so as to cover the winding from the outside;
Inductor comprising.
前記第2の樹脂は、線膨張係数が30×10-7m/m・℃以下になるように前記無機充填剤が含有され、
前記巻線は、銅製である、
請求項1記載のインダクタ。
The second resin contains the inorganic filler so that the linear expansion coefficient is 30 × 10 −7 m / m · ° C. or less,
The winding is made of copper,
The inductor according to claim 1.
前記第2の樹脂は、熱伝導率が0.4W/m・K以上である、
請求項1又は2記載のインダクタ。
The second resin has a thermal conductivity of 0.4 W / m · K or more.
The inductor according to claim 1 or 2.
前記無機充填剤は、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、又は二酸化ケイ素からなる、
請求項1ないし3のいずれか1項に記載のインダクタ。
The inorganic filler is made of boron nitride, aluminum nitride, or silicon dioxide.
The inductor according to any one of claims 1 to 3.
前記無機充填剤は、平均粒径がそれぞれ5μm以上の窒化ホウ素、窒化アルミニウム及び酸化アルミニウムのうちの少なくとも一種を含む第1の粒子群と平均粒径が1μm以下の第2の粒子群とを含む、
請求項1ないし3のいずれか1項に記載のインダクタ。
The inorganic filler includes a first particle group including at least one of boron nitride, aluminum nitride, and aluminum oxide each having an average particle diameter of 5 μm or more and a second particle group having an average particle diameter of 1 μm or less. ,
The inductor according to any one of claims 1 to 3.
前記第2の樹脂は、液状ゴム又はコアシェルゴムがさらに含有されている、
請求項1ないし3のいずれか1項に記載のインダクタ。
The second resin further contains liquid rubber or core-shell rubber,
The inductor according to any one of claims 1 to 3.
前記第2の樹脂は、前記第1の樹脂よりも熱伝導率が高い、
請求項1ないし6のいずれか1項に記載のインダクタ。
The second resin has a higher thermal conductivity than the first resin.
The inductor according to any one of claims 1 to 6.
前記ボビンの軸心に挿入されたフェライトコアをさらに備える、
請求項1ないし7のいずれか1項に記載のインダクタ。
A ferrite core inserted in the bobbin axis;
The inductor according to any one of claims 1 to 7.
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