JP2017228722A - Iron core and manufacturing method and manufacturing apparatus therefor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an iron core capable of obtaining stable characteristics by suppressing an increases in iron loss and in exciting current, and a manufacturing method therefor and a manufacturing apparatus therefor.SOLUTION: An iron core 1 is formed into an annular shape having a corner portion and a straight portion by laminating thin plate-like magnetic materials 3. A length of an outer periphery in an annular state is longer than a value obtained by adding a value of 2π times as large as a laminated thickness of a magnetic material 3 in the straight portion to a length of an inner periphery.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、薄板状の磁性材を積層して形成された鉄心、鉄心の製造方法、鉄心の製造装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to an iron core formed by laminating thin plate-like magnetic materials, an iron core manufacturing method, and an iron core manufacturing apparatus.

従来、薄板状の磁性材を積層して形成した巻鉄心が知られている。このような巻鉄心は、例えば特許文献1に開示されているように、磁性材を環状に巻回したものを切断することにより製造されている。   Conventionally, a wound core formed by laminating thin plate-like magnetic materials is known. Such a wound iron core is manufactured by cutting a circularly wound magnetic material, as disclosed in Patent Document 1, for example.

特開2015−8238号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-8238

しかしながら、鉄心は、励磁されると、それに伴って発生する鉄損により温度が上昇し、磁性材が膨張する。この鉄損は、磁束密度が高いと大きくなる一方、磁束密度が低いと小さくなる。そして、巻鉄心の場合、磁束密度は、磁路が長く磁気抵抗が相対的に大きい外周の方が高くなり、磁路が短く磁気抵抗が相対的に小さい内周の方が低くなる。そのため、巻鉄心では、外周よりも内周の方が高温となり、熱膨張も大きくなる。つまり、外周と内周とで熱膨張に差が出てしまう。   However, when the iron core is excited, the temperature rises due to the iron loss that accompanies it, and the magnetic material expands. The iron loss increases when the magnetic flux density is high, and decreases when the magnetic flux density is low. In the case of a wound iron core, the magnetic flux density is higher at the outer periphery having a long magnetic path and a relatively large magnetic resistance, and lower at the inner periphery having a short magnetic path and a relatively small magnetic resistance. Therefore, in the wound iron core, the inner circumference is hotter than the outer circumference, and the thermal expansion is increased. That is, there is a difference in thermal expansion between the outer periphery and the inner periphery.

その結果、コーナー部において磁性材の積層方向への圧力が発生し、磁性材3同士が押圧されることにより、層間抵抗が低下し、渦電流が増えて鉄損や励磁電流が増加してしまう。
また、いわゆるカットコアの場合には、水平研磨されている対向面において、内周側の圧力が外周側に比べて大きくなる。ことから、外周側のギャップが拡張されてしまい、磁束が鉄心から外れてしまういわゆるフリンジングと呼ばれる事象が発生する。その結果、鉄損や励磁電流が増加してしまい、安定した特性を得ることが困難となる。
そこで、鉄損や励磁電流の増加を抑制し安定した特性を得ることができる鉄心、鉄心の製造方法、鉄心の製造装置を提供する。
As a result, pressure in the direction of lamination of the magnetic material is generated at the corner portion, and when the magnetic materials 3 are pressed together, the interlayer resistance decreases, eddy current increases, and iron loss and excitation current increase. .
In the case of a so-called cut core, the pressure on the inner peripheral side is greater than that on the outer peripheral side on the horizontally polished facing surface. For this reason, an outer peripheral gap is expanded, and an event called fringing occurs in which the magnetic flux is detached from the iron core. As a result, iron loss and exciting current increase, making it difficult to obtain stable characteristics.
Thus, an iron core, a method for manufacturing an iron core, and an apparatus for manufacturing an iron core that can suppress the increase in iron loss and exciting current and obtain stable characteristics are provided.

実施形態の鉄心は、薄板状の磁性材が積層されてコーナー部と直線部とを有する環状に形成され、環状の状態における外周の長さが、内周の長さに前記直線部における前記磁性材の積層厚の2π倍を加えた値よりも長いことを特徴とする。   The iron core according to the embodiment is formed in a ring shape having a corner portion and a straight portion by laminating thin plate-like magnetic materials, and the length of the outer periphery in the annular state is set to the length of the inner periphery to the magnetic force in the straight portion. It is longer than the value obtained by adding 2π times the laminated thickness of the material.

第1実施形態の鉄心を模式的に示す図The figure which shows the iron core of 1st Embodiment typically 鉄心の製造装置を模式的に示す図The figure which shows the manufacturing equipment of the iron core typically 鉄心の製造工程の流れを示す図Diagram showing the flow of the iron core manufacturing process 切断工程において切断された磁性材を模式的に示す図The figure which shows typically the magnetic material cut | disconnected in the cutting process. 積層工程において積層された磁性材である積層体を模式的に示す図The figure which shows typically the laminated body which is a magnetic material laminated | stacked in the lamination process 成形工程において積層体を成形する態様を模式的に示す図The figure which shows the aspect which shape | molds a laminated body in a formation process typically 固着工程において積層体を固着する態様を模式的に示す図The figure which shows typically the aspect which adheres a laminated body in the adhering process. 製造された鉄心片を模式的に示す図The figure which shows the manufactured iron core piece typically 第2実施形態の鉄心と成形体を模式的に示す図The figure which shows the iron core and molded object of 2nd Embodiment typically. 第3実施形態の鉄心と積層体とを模式的に示す図The figure which shows the iron core and laminated body of 3rd Embodiment typically

以下、複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態において実質的に共通する部位には同一符号を付して説明する。
(第1実施形態)
以下、第1実施形態について図1から図8を参照しながら説明する。
Hereinafter, a plurality of embodiments will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the site | part substantially common in each embodiment.
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 8.

図1に示すように、鉄心1は、略U字状の2つの鉄心片2を対向面2aにて組み合わせることにより、図1にR部として示すコーナー部と、図1にL部として示す直線部とを有する概ね環状に形成されている。鉄心片2は、薄板状の磁性材3を積層し、略U字状に成形することにより形成されている。なお、対向面2aは、互いに平行となるように配置されており、外周から内周まで同じ間隔となるギャップが形成されている。   As shown in FIG. 1, the iron core 1 is formed by combining two substantially U-shaped iron core pieces 2 at the opposing surface 2 a, and thereby a corner portion shown as an R portion in FIG. 1 and a straight line shown as an L portion in FIG. 1. And a generally annular shape having a portion. The iron core piece 2 is formed by laminating thin plate-like magnetic materials 3 and forming them in a substantially U shape. The opposing surfaces 2a are arranged so as to be parallel to each other, and a gap is formed at the same interval from the outer periphery to the inner periphery.

磁性材3は、いわゆるアモルファスコアと称される鉄系非結晶質素材、あるいは、ナノ結晶素材を薄板状に形成することにより形成されている。磁性材3は、一般的に、溶融した原料を回転する冷却ロールに当てて急冷することにより形成されており、素材の段階では厚みが数十μm程度のリボン状となっている。このようなアモルファスコアは、鉄損低減のため、また、高周波における鉄損が珪素鋼を薄板状に形成したいわゆる珪素鋼帯よりも小さいことから、高周波用変圧器などの分野で採用が進んでいる。また、ナノ結晶素材は、特に高周波用途に特化したものとして用いられる。   The magnetic material 3 is formed by forming a ferrous amorphous material called a so-called amorphous core or a nanocrystalline material into a thin plate shape. The magnetic material 3 is generally formed by applying a molten raw material to a rotating cooling roll and rapidly cooling it, and has a ribbon shape with a thickness of about several tens of μm at the material stage. Such amorphous cores have been increasingly adopted in fields such as high-frequency transformers because they reduce iron loss and because the iron loss at high frequencies is smaller than the so-called silicon steel strip formed of silicon steel in a thin plate shape. Yes. In addition, the nanocrystal material is used particularly for high frequency applications.

さて、ここで、対比として、従来のいわゆる巻鉄心について説明する。従来の巻鉄心は、磁性材を巻回することにより形成されている。このような巻鉄心には、少なくとも1箇所で磁性材を切断し、その切断箇所を段階的にずらして付き合わせたワンターンカットコアや、磁性材を巻回して固着した後2つの部位に切断したカットコアがある。   Now, as a comparison, a conventional so-called wound core will be described. A conventional wound iron core is formed by winding a magnetic material. In such a wound iron core, the magnetic material is cut at least at one place, and the one-turn cut core in which the cut places are shifted in stages, and the magnetic material is wound and fixed, and then cut into two parts. There is a cut core.

ただし、いずれの巻鉄心の場合も、環状に形成された状態では磁性材の積層厚は一定であり、コーナー部と直線部とが同じ厚みになっている。このため、従来の巻鉄心のように磁性材を層間に隙間なく積層した場合には、外周の長さは、内周の長さに直線部における磁性材の積層厚の2π倍を加えた値に一致することになる。換言すると、従来の巻鉄心の場合、磁性材の層間に隙間を作るという思想が無いことから、層間に隙間ができないように磁性材が巻回あるいは積層されており、コーナー部の内周と外周とが相似形となった状態に形成されている。   However, in any of the wound cores, the laminated thickness of the magnetic material is constant in the state of being formed in an annular shape, and the corner portion and the straight portion have the same thickness. For this reason, when magnetic materials are laminated without gaps between layers as in a conventional wound iron core, the length of the outer circumference is a value obtained by adding 2π times the laminated thickness of the magnetic material in the straight portion to the length of the inner circumference. Will match. In other words, in the case of a conventional wound core, since there is no idea of creating a gap between the layers of the magnetic material, the magnetic material is wound or laminated so that there is no gap between the layers. Are formed in a similar shape.

これに対して、本実施形態の鉄心1は、環状に形成した際の外周の長さが、内周の長さに直線部における磁性材3の積層厚(Ts)の2π倍を加えた値よりも長くなっている。このとき、鉄心1は、直線部においては、その積層厚がTsで一定であるのに対し、コーナー部においては、その積層厚が直線部の積層厚(Ts)よりも大きくなっている。より具体的には、鉄心1は、コーナー部における内周の曲面半径をRiとし、その中心点から外周までの距離をRoとすると、コーナー部の積層厚(Ro−Ri)は、以下の(1)式を満たす形状に形成されている。
Ro−Ri>Ts ・・・(1)
On the other hand, in the iron core 1 of the present embodiment, the length of the outer periphery when formed in an annular shape is a value obtained by adding 2π times the lamination thickness (Ts) of the magnetic material 3 in the linear portion to the length of the inner periphery. Longer than. At this time, the laminated thickness of the iron core 1 in the straight portion is constant at Ts, whereas in the corner portion, the laminated thickness is larger than the laminated thickness (Ts) of the straight portion. More specifically, in the iron core 1, when the radius of the curved surface of the inner periphery in the corner portion is Ri and the distance from the center point to the outer periphery is Ro, the lamination thickness (Ro-Ri) of the corner portion is as follows: It is formed in a shape that satisfies the formula (1).
Ro-Ri> Ts (1)

このような鉄心1は、直線部の積層厚が従来の巻鉄心と同じであるとすると、コーナー部の厚みが、従来の巻鉄心と比べて若干膨らんだ形状、すなわち、コーナー部において磁性材3の層間に僅かな隙間が形成された状態となっている。換言すると、鉄心1は、コーナー部の内周と外周とが相似形となっていない形状に形成されている。このため、鉄心1の場合には、コーナー部に隙間により、磁性材3が熱膨張した際の寸法変化をコーナー部においてある程度吸収可能となっている。なお、図1では、上記構成が明確になるように、磁性材3とその層間に形成される隙間とを実際よりも誇張して示している。   If the laminated thickness of the straight part is the same as that of a conventional wound core, the corner 1 has a shape in which the thickness of the corner part is slightly swollen as compared with the conventional wound core, that is, the magnetic material 3 in the corner part. A slight gap is formed between these layers. In other words, the iron core 1 is formed in a shape in which the inner periphery and the outer periphery of the corner portion are not similar. For this reason, in the case of the iron core 1, the dimensional change when the magnetic material 3 thermally expands can be absorbed to some extent in the corner portion by the gap in the corner portion. In FIG. 1, the magnetic material 3 and the gap formed between the layers are exaggerated from the actual one so that the above-described configuration becomes clear.

この鉄心1は、図2に示すように、製造装置10にて製造される。この製造装置10は、切断部11、積層部12、成形部13、固着部14、研磨部15、およびこれらを制御する制御部16等により構成されている。なお、図2に示す矢印は、部材の流れを示している。   The iron core 1 is manufactured by a manufacturing apparatus 10 as shown in FIG. The manufacturing apparatus 10 includes a cutting unit 11, a stacking unit 12, a forming unit 13, a fixing unit 14, a polishing unit 15, and a control unit 16 for controlling them. In addition, the arrow shown in FIG. 2 has shown the flow of the member.

切断部11は、詳細は後述するが、磁性材3を複数の長さで切断する。この切断部11は、制御部16によって制御されており、磁性材3を所定の長さ、且つ、異なる複数の長さに切断する。なお、切断部11は、切断する際の長さを連続的に変化させる構成であってもよいし、一定枚数を切断した後に切断する長さを変更する構成としてもよい。また、複数の切断部11を設けることで、磁性材3を複数の長さに切断する構成であってもよい。   As will be described in detail later, the cutting unit 11 cuts the magnetic material 3 into a plurality of lengths. The cutting unit 11 is controlled by the control unit 16 and cuts the magnetic material 3 into a predetermined length and a plurality of different lengths. The cutting unit 11 may be configured to continuously change the length at the time of cutting, or may be configured to change the length to be cut after cutting a certain number of sheets. Moreover, the structure which cut | disconnects the magnetic material 3 to several length by providing the some cutting part 11 may be sufficient.

積層部12は、詳細は後述するが、切断された複数の長さの磁性材3を、環状に成形した際に外周となる磁性材3の長さが、環状に成形した際に内周となる磁性材3の長さに直線部における磁性材3の積層厚(Ts)の2π倍を加えたものよりも長くなる状態に積層する。   The laminated portion 12 will be described in detail later, but when the magnetic material 3 having a plurality of cut lengths is formed into an annular shape, the length of the magnetic material 3 serving as the outer periphery is the inner periphery when formed into an annular shape. The magnetic material 3 is laminated so as to be longer than the length obtained by adding 2π times the laminated thickness (Ts) of the magnetic material 3 in the linear portion to the length of the magnetic material 3 to be formed.

成形部13は、詳細は後述するが、積層された磁性材3を所定の形状、本実施形態の場合は略U字状に成形する。なお、以下では、積層された磁性材3を、便宜的に積層体20(図5参照)とも称する。
固着部14は、詳細は後述するが、成形された磁性材3を、接着剤30(図7(a)参照)やレジン31(図7(b)参照)にて固着する。
As will be described in detail later, the forming unit 13 forms the laminated magnetic material 3 into a predetermined shape, in the case of this embodiment, a substantially U shape. In the following, the laminated magnetic material 3 is also referred to as a laminated body 20 (see FIG. 5) for convenience.
As will be described in detail later, the fixing portion 14 fixes the molded magnetic material 3 with an adhesive 30 (see FIG. 7A) and a resin 31 (see FIG. 7B).

次に、上記した構成の作用について、その製造方法ととともに説明する。
図3は、鉄心1の製造工程の主な流れを示している。この製造工程では、まず、磁性材3を切断する切断工程が行われる(S1)。磁性材3は、図1に示すように薄い帯状の磁性材帯3aとして切断部11に供給される。この磁性材帯3aは、巻回された状態のフープ3bから引き出されて切断部11に供給される。
Next, the operation of the above configuration will be described together with its manufacturing method.
FIG. 3 shows the main flow of the manufacturing process of the iron core 1. In this manufacturing process, first, a cutting process for cutting the magnetic material 3 is performed (S1). The magnetic material 3 is supplied to the cutting part 11 as a thin strip-shaped magnetic material strip 3a as shown in FIG. The magnetic material band 3 a is pulled out from the hoop 3 b in a wound state and supplied to the cutting part 11.

そして、切断部11にて磁性材帯3aを複数の切断することにより、図4に示すように、L1〜Lnの異なる長さの磁性材3が形成される。なお、磁性材3の幅Wは共通である。また、磁性材の長さ、およびその種類(n)は、適宜設定すればよい。   Then, by cutting a plurality of magnetic material bands 3a at the cutting portion 11, magnetic materials 3 having different lengths L1 to Ln are formed as shown in FIG. The width W of the magnetic material 3 is common. Moreover, what is necessary is just to set the length of a magnetic material, and its kind (n) suitably.

続いて、積層工程において、切断された複数の長さの磁性材3を積層する(S2)。このとき、磁性材3は、図5に示すように、環状に形成された際に内周となる磁性材3の長さをLiとし、外周となる磁性材3の長さをLoとすると、外周となる磁性材3の長さ(Lo)が、内周となる磁性材3の長さ(Li)に積層厚(Ts)のπ倍を加えた値よりも長くなる状態で積層され、積層体20が形成される。   Subsequently, in the stacking step, the cut magnetic materials 3 having a plurality of lengths are stacked (S2). At this time, as shown in FIG. 5, when the magnetic material 3 is formed in an annular shape, the length of the magnetic material 3 serving as the inner periphery is Li, and the length of the magnetic material 3 serving as the outer periphery is Lo. Lamination is performed in a state where the length (Lo) of the magnetic material 3 serving as the outer periphery is longer than a value obtained by adding π times the stacking thickness (Ts) to the length (Li) of the magnetic material 3 serving as the inner periphery. A body 20 is formed.

これは、本実施形態ではU字状の鉄心片2を組み合わせて環状の鉄心1を形成する例を示すが、環状の鉄心1となった状態で外周の長さが内周の長さに積層厚(Ts)の2π倍を加えた値よりも長くするためには、U字状の鉄心片2の状態であれば外周となる磁性材3の長さ(Lo)が内周となる磁性材3の長さ(Li)に積層厚(Ts)のπ倍を加えた値よりも長ければよいためである。   This shows an example in which the U-shaped iron core piece 2 is combined to form the annular iron core 1 in this embodiment, but the outer peripheral length is laminated to the inner peripheral length in the state where the annular iron core 1 is formed. In order to make it longer than the value obtained by adding 2π times the thickness (Ts), in the state of the U-shaped iron core piece 2, the length (Lo) of the magnetic material 3 that is the outer periphery is the magnetic material that is the inner periphery. This is because it should be longer than a value obtained by adding π times the stacking thickness (Ts) to the length (Li) of 3.

そのため、積層体20は、内周となる磁性材3側から外周となる磁性材3側に向かって傾斜した台形状に形成される。なお、本実施形態のように各磁性材3の長さをそれぞれ異ならせてもよいが、上記したように磁性材3は非常に薄いため、後述する第3実施形態で説明するように同じ長さの磁性材3を所定の厚みで積層した積層ブロック20a(図10(a)参照)を積層して積層体20を形成してもよい。   Therefore, the laminated body 20 is formed in a trapezoidal shape that is inclined from the magnetic material 3 side that is the inner periphery toward the magnetic material 3 side that is the outer periphery. Although the length of each magnetic material 3 may be different as in the present embodiment, since the magnetic material 3 is very thin as described above, the same length as described in the third embodiment to be described later. The laminated body 20 may be formed by laminating laminated blocks 20a (see FIG. 10A) in which the magnetic material 3 is laminated with a predetermined thickness.

続いて、成形工程において、積層体20を所定の形状、本実施形態ではU字状に成形する(S3)。具体的には、図6(a)に示すように積層体20のほぼ中央を抑え治具21により抑えた状態で、図6(b)に示すように積層体20の両端部を持ち上げて略U字状に成形する。なお、図6(b)および後述する各図では、コーナー部の磁性材3の層間に隙間が設けられていることを、内周側と外周側とで線の間隔を変えることにより模式的に示している。   Subsequently, in the molding step, the laminate 20 is molded into a predetermined shape, in this embodiment, a U-shape (S3). Specifically, as shown in FIG. 6 (a), in the state where the center of the laminate 20 is held down and held by the jig 21, the both ends of the laminate 20 are lifted as shown in FIG. 6 (b). Molded into a U-shape. In FIG. 6B and each drawing described later, the fact that a gap is provided between the layers of the magnetic material 3 in the corner portion is schematically illustrated by changing the line spacing between the inner peripheral side and the outer peripheral side. Show.

このとき、積層体20の端部が若干ずれることも想定されるが、図6(c)に示すように均し治具22と接触させることにより、例えば均し治具22で端部をトントンとたたいたりすることにより、積層体20の端部を容易に均すことができる。このように積層体20の端部を均すことにより、上記したように外周となる磁性材3の長さと内周となる磁性材3の長さとが異なることから、コーナー部において、磁性材3の層間に隙間が形成される。   At this time, it is assumed that the end of the laminated body 20 is slightly shifted. However, as shown in FIG. By hitting, the end of the laminate 20 can be easily leveled. As described above, since the length of the magnetic material 3 serving as the outer periphery is different from the length of the magnetic material 3 serving as the inner periphery as described above, the magnetic material 3 is formed at the corner portion by leveling the end portions of the stacked body 20. A gap is formed between the layers.

また、図示は省略するが、端部を均した状態で例えばバンド等により直線部を締結することにより、より具体的には、端部側、直線部とコーナー部との境界等を締結することにより、積層体20がばらけることを防止でき、以降の工程において作業性を向上させることができる。   In addition, although not shown, by fastening the straight portion with, for example, a band or the like with the end portion leveled, more specifically, the end portion side, the boundary between the straight portion and the corner portion, and the like are fastened. As a result, the laminated body 20 can be prevented from being scattered, and workability can be improved in the subsequent steps.

続いて、固着工程において、成形した積層体20つまりは磁性材3を固着する(S4)。この固着工程では、例えば、図7(a)に示すように磁性材3の積層端面つまりは鉄心1の表面および裏面に接着剤30を塗布することにより、積層体20を固着する。あるいは、図7(b)に示すように、積層体20にレジン31を含浸させることにより、積層体20を固着する。なお、接着剤30とレジン31の双方により固着してもよい。   Subsequently, in the fixing step, the molded laminated body 20, that is, the magnetic material 3 is fixed (S4). In this fixing step, for example, as shown in FIG. 7A, the laminated body 20 is fixed by applying an adhesive 30 to the laminated end faces of the magnetic material 3, that is, the front and back surfaces of the iron core 1. Alternatively, as shown in FIG. 7B, the laminate 20 is fixed by impregnating the laminate 31 with the resin 31. The adhesive 30 and the resin 31 may be used for fixing.

このとき、本実施形態では、積層体20の直線部においてのみ、その層間にレジン31を含浸させて固着している。ここで言う「直線部においてのみ」とは、できる限りコーナー部へはレジン31を含浸させない状態を意味しており、直線部とコーナー部との境界から若干コーナー部側にレジン31が含浸することは許容している。換言すると、「直線部においてのみ」とは、コーナー部全体にレジン31が含浸した状態ではないことを意味する。   At this time, in this embodiment, the resin 31 is impregnated between the layers of the laminated body 20 only and fixed. Here, “only at the straight portion” means a state where the resin 31 is not impregnated into the corner as much as possible, and the resin 31 is slightly impregnated on the corner portion side from the boundary between the straight portion and the corner. Is acceptable. In other words, “only in the straight portion” means that the resin 31 is not impregnated in the entire corner portion.

一方、接着剤30としてレジン31よりも柔軟性が高い材料、より厳密には、磁性材3が熱膨張した際にその寸法変化を受容できるだけの柔軟性を有する材料を用いた場合には、磁性材3の積層端面を、コーナー部を含めて接着剤30で覆う状態としてもよい。   On the other hand, when a material having higher flexibility than the resin 31 is used as the adhesive 30, more strictly, a material having flexibility that can accept the dimensional change when the magnetic material 3 is thermally expanded, It is good also as a state which covers the lamination | stacking end surface of the material 3 with the adhesive agent 30 including a corner part.

続いて、研磨工程において、固着した積層体20の端部の面、つまりは、鉄心片2の対向面2aとなる部位を、水平に研磨する(S5)。これにより、図8に示すように、全体として略U字状に形成され、その対向面2aが水平に研磨された鉄心片2が形成される。   Subsequently, in the polishing step, the surface of the end portion of the laminated body 20, which is fixed, that is, the portion that becomes the facing surface 2a of the core piece 2 is polished horizontally (S5). As a result, as shown in FIG. 8, an iron core piece 2 is formed which is formed in a substantially U shape as a whole and whose opposing surface 2 a is horizontally polished.

そして、この鉄心片2を2つ互いに組み合わせることにより、図1に示した鉄心1が製造される。なお、図1では図示を省略しているが、鉄心1は、実際に使用される際には、バンド等の締結部材によってその外周側から締結されて鉄心片2がばらけないようになっている。   And the iron core 1 shown in FIG. 1 is manufactured by combining the two iron core pieces 2 with each other. In addition, although illustration is abbreviate | omitted in FIG. 1, when the iron core 1 is actually used, it will be fastened from the outer peripheral side by fastening members, such as a band, and the iron core piece 2 will not come apart. Yes.

以上説明した実施形態によれば次のような効果を得ることができる。
鉄心1は、薄板状の磁性材3が積層されてコーナー部と直線部とを有する環状に形成され、環状の状態における外周の長さが、内周の長さに直線部における磁性材3の積層厚’Ts)の2π倍を加えた値よりも長いことを特徴とする。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
The iron core 1 is formed in a ring shape having a corner portion and a straight portion by laminating thin plate-like magnetic materials 3, and the length of the outer periphery in the annular state is equal to the length of the inner periphery of the magnetic material 3 in the straight portion. It is characterized by being longer than a value obtained by adding 2π times the stacking thickness (Ts).

このような構成とすることにより、鉄心1では、外周側の磁性材3と内周側の磁性材3との長さの差によって、コーナー部において、磁性材3の層間に隙間が形成される。そして、この隙間によって、前述のように外周よりも内周の方が高温となり熱膨張が大きくなったとしても、つまりは、外周側の磁性材3と内周側の磁性材3とで熱膨張による寸法変化の度合いが異なったとしても、磁性材3の寸法変化をコーナー部に形成した隙間によって吸収でき、コーナー部において積層方向に生じる圧力を低減することができる。したがって、コーナー部における鉄損や励磁電流の増加を抑制でき、安定した特性を得ることができる。   With such a configuration, in the iron core 1, a gap is formed between the layers of the magnetic material 3 at the corner portion due to a difference in length between the magnetic material 3 on the outer peripheral side and the magnetic material 3 on the inner peripheral side. . And even if the inner circumference is higher than the outer circumference and the thermal expansion is larger than the outer circumference due to the gap, as described above, the thermal expansion is caused by the magnetic material 3 on the outer circumference side and the magnetic material 3 on the inner circumference side. Even if the degree of dimensional change due to is different, the dimensional change of the magnetic material 3 can be absorbed by the gap formed in the corner portion, and the pressure generated in the stacking direction at the corner portion can be reduced. Therefore, an increase in iron loss and excitation current at the corner can be suppressed, and stable characteristics can be obtained.

鉄心1は、U字状の2つの鉄心片2を互いに組み合わせることにより環状に形成されている。この場合、上記したようにコーナー部に隙間が形成されていることから、U字状の端面つまりは対向面2aを押す力が生じたとしても、コーナー部が適宜変形することにより、コーナー部において積層方向に力が生じることが低減される。   The iron core 1 is formed in an annular shape by combining two U-shaped iron core pieces 2 with each other. In this case, since the gap is formed in the corner portion as described above, even if a force pushing the U-shaped end surface, that is, the opposing surface 2a is generated, the corner portion is appropriately deformed, so that the corner portion Generation of force in the stacking direction is reduced.

また、コーナー部が適宜変形することにより、対向面2aに加わる力が内周側と外周側とで均等になり、外周側のギャップの拡張やそれに伴う磁束のフリンジングを低減でき、鉄損や励磁電流の増加をさらに抑制することができる。
磁性材3は、非晶質素材あるいはナノ結晶素材を薄板状に形成したものである。これにより、高周波における特性を向上させることができる。
Further, when the corner portion is appropriately deformed, the force applied to the facing surface 2a becomes uniform on the inner peripheral side and the outer peripheral side, and the expansion of the outer peripheral side gap and the accompanying fringing of the magnetic flux can be reduced. An increase in excitation current can be further suppressed.
The magnetic material 3 is formed by forming an amorphous material or a nanocrystal material into a thin plate shape. Thereby, the characteristic in a high frequency can be improved.

磁性材3は、その積層端面に接着剤30が塗布されて固着されている。これにより、磁性材3がばらけることを防止できるとともに、鉄心1の寸法精度を確保することができる。このとき、実施形態のように柔軟性を有する材料を用いることにより、コーナー部における磁性材3の変形が許容され、上記したようにコーナー部における圧力の低減等が可能となり、鉄損や励磁電流の増加を抑制することができる。   The magnetic material 3 is fixed by applying an adhesive 30 to an end face of the magnetic material 3. Thereby, it is possible to prevent the magnetic material 3 from being scattered and to ensure the dimensional accuracy of the iron core 1. At this time, by using a flexible material as in the embodiment, the deformation of the magnetic material 3 in the corner portion is allowed, and the pressure in the corner portion can be reduced as described above. Can be suppressed.

磁性材3は、その層間にレジン31が含浸されて固着されている。これにより、磁性材3を強固に固着でき、その外形が不必要に変形してしまうことを防止できる。
レジン31は、直線部において、磁性材3の層間に含浸されている。つまり、コーナー部には、レジン31を含浸しない。これにより、コーナー部における磁性材3の変形が許容され、上記したようにコーナー部における圧力の低減等が可能となり、鉄損や励磁電流の増加を抑制することができる。
The magnetic material 3 is fixed by being impregnated with a resin 31 between the layers. Thereby, the magnetic material 3 can be firmly fixed and the outer shape can be prevented from being unnecessarily deformed.
The resin 31 is impregnated between the layers of the magnetic material 3 in the linear portion. That is, the resin 31 is not impregnated in the corner portion. Thereby, the deformation of the magnetic material 3 in the corner portion is allowed, and the pressure in the corner portion can be reduced as described above, and an increase in iron loss and excitation current can be suppressed.

また、磁性材3を複数の長さで切断する工程と、切断された複数の長さの磁性材3を環状に形成した状態における外周の長さが内周の長さに直線部における磁性材3の積層厚(Ts)の2π倍を加えた値よりも長くなる状態に積層する工程と、積層された磁性材を成形する工程と、成形された磁性材3を固着する工程と、を含む鉄心1の製造方法によっても、コーナー部における鉄損や励磁電流の増加を抑制でき、安定した特性を得ることができる。   In addition, the step of cutting the magnetic material 3 with a plurality of lengths, and the length of the outer periphery in the state in which the plurality of cut magnetic materials 3 are formed in an annular shape are the length of the inner periphery, and the magnetic material in the linear portion Including a step of laminating in a state longer than a value obtained by adding 2π times the lamination thickness (Ts) of 3, a step of forming the laminated magnetic material, and a step of fixing the formed magnetic material 3 Also by the manufacturing method of the iron core 1, an increase in iron loss and exciting current at the corner can be suppressed, and stable characteristics can be obtained.

また、磁性材3を複数の長さに切断する切断部11と、切断された複数の長さの磁性材3を環状に形成した状態における外周の長さが内周の長さに直線部における磁性材3の積層厚(Ts)の2π倍を加えた値よりも長くなる状態に積層する積層部12と、積層された磁性材3を成形する成形部13と、成形された磁性材3を固着する固着部14と、を備える鉄心1の製造装置10によっても、コーナー部における鉄損や励磁電流の増加を抑制でき、安定した特性を得ることができる。   Further, the cutting portion 11 for cutting the magnetic material 3 into a plurality of lengths, and the length of the outer periphery in a state where the plurality of cut magnetic materials 3 are formed in an annular shape are the length of the inner periphery at the straight portion. The laminated part 12 is laminated so as to be longer than the value obtained by adding 2π times the laminated thickness (Ts) of the magnetic material 3, the molded part 13 for molding the laminated magnetic material 3, and the molded magnetic material 3. Also by the manufacturing apparatus 10 of the iron core 1 provided with the adhering fixing part 14, it is possible to suppress an increase in iron loss and exciting current in the corner part, and to obtain stable characteristics.

(第2実施形態)
以下、第2実施形態について図9を参照しながら説明する。第2実施形態では、ギャップの形状が第1実施形態と異なっている。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the shape of the gap is different from that of the first embodiment.

図9(a)に示すように、本実施形態の鉄心40は、2つの鉄心片2を組み合わせて構成されている一方、各鉄心片2の対向面2a間において、内周側のギャップ長(Gi)が外周側のギャップ長(Go)よりも大きいギャップが形成されている。つまり、鉄心40は、2つの鉄心片2の対向面2aに、外周から内周に向かって拡大するギャップが設けられている。   As shown in FIG. 9A, the iron core 40 of the present embodiment is configured by combining two iron core pieces 2, while the gap length on the inner peripheral side (between the opposing surfaces 2 a of each iron core piece 2 ( A gap in which Gi) is larger than the outer peripheral gap length (Go) is formed. That is, the iron core 40 is provided with a gap that expands from the outer periphery toward the inner periphery on the opposing surface 2 a of the two iron core pieces 2.

このとき、内周側のギャップ長(Gi)および外周側のギャップ長(Go)は、その長さが、実運転時の状態を考慮して、すなわち、熱膨張による変形を考慮して適宜設定されている。
これにより、前述のように内周側の熱膨張が大きくなることに伴って内周側の磁性材3の寸法変化が大きくなったとしても、実運転時にはギャップ長がほぼ均等になることから、特性の悪化を低減することができる。
At this time, the gap length (Gi) on the inner circumferential side and the gap length (Go) on the outer circumferential side are appropriately set in consideration of the state during actual operation, that is, considering deformation due to thermal expansion. Has been.
Thereby, even if the dimensional change of the magnetic material 3 on the inner peripheral side increases as the thermal expansion on the inner peripheral side increases as described above, the gap length is substantially uniform during actual operation. Deterioration of characteristics can be reduced.

また、このようなギャップは、図9(b)に示すように、傾斜した均し治具23を用いることにより、成形工程において、コーナー部において磁性材3の層間に隙間を形成しつつ比較的容易に形成することができる。なお、成形工程以外の工程は、第1実施形態と共通する。   Further, as shown in FIG. 9B, such a gap is relatively formed while forming a gap between the layers of the magnetic material 3 in the corner portion by using an inclined leveling jig 23 in the molding process. It can be formed easily. Steps other than the molding step are common to the first embodiment.

(第3実施形態)
以下、第3実施形態について図10を参照しながら説明する。第3実施形態では、鉄心の構造が第1実施形態と異なっている。
(Third embodiment)
The third embodiment will be described below with reference to FIG. In the third embodiment, the structure of the iron core is different from that of the first embodiment.

図10(a)に示すように、本実施形態の鉄心50は、環状の1箇所に段階的な切断部50aが設けられた構造となっている。つまり、鉄心50は、鉄心1とは異なり、鉄心片2を組み合わせたものではなく、図10(b)に示すように、1つの積層体20を用いて環状に形成されている。   As shown to Fig.10 (a), the iron core 50 of this embodiment has a structure where the stepped cutting part 50a was provided in one cyclic | annular place. That is, unlike the iron core 1, the iron core 50 is not a combination of the iron core pieces 2, but is formed in an annular shape using a single laminate 20 as shown in FIG.

この積層体20は、複数の積層ブロック20aを積層することにより形成されている。この積層ブロック20aは、同じ長さの磁性材3を所定厚さに積層したものである。このとき、積層ブロック20aは、外周となる積層ブロック20aの長さ(Lo)が、内周となる積層ブロック20aの長さ(Li)に積層厚(Ts)の2π倍を加えた値よりも長くなる状態に積層されている。   The stacked body 20 is formed by stacking a plurality of stacked blocks 20a. This laminated block 20a is obtained by laminating magnetic materials 3 having the same length to a predetermined thickness. At this time, in the laminated block 20a, the length (Lo) of the laminated block 20a serving as the outer periphery is greater than the value obtained by adding 2π times the laminated thickness (Ts) to the length (Li) of the laminated block 20a serving as the inner periphery. They are stacked in a long state.

続いて、積層体20は、まず成形工程においてコーナー部に隙間を形成しつつ成形領域R2が成形された後、固着工程においてその成形領域R2が固着される。これにより、積層体20は、コーナー部において磁性材3の層間に隙間が形成された状態の縦長の略U字状となる。   Subsequently, in the laminated body 20, first, the molding region R2 is formed while forming a gap in the corner portion in the molding step, and then the molding region R2 is fixed in the fixing step. Thereby, the laminated body 20 becomes a vertically long substantially U shape in a state where a gap is formed between the layers of the magnetic material 3 at the corner portion.

そして、縦長の略U字状の積層体20の例えば長手の直線部に図示しないコイルを通した後、固着されていない部位を折りたたむことにより、図10(a)に示す形状の鉄心50となる。このとき、折りたたまれた部位は、例えば接着剤30によりその積層端面が固着される。なお、鉄心50を外周側から締結する締結部材を用いる構成としてもよい。   Then, after passing a coil (not shown) through, for example, a longitudinal straight portion of the vertically long substantially U-shaped laminate 20, a portion that is not fixed is folded, whereby the iron core 50 having the shape shown in FIG. 10A is obtained. . At this time, the folded end portion of the folded portion is fixed by, for example, the adhesive 30. In addition, it is good also as a structure using the fastening member which fastens the iron core 50 from the outer peripheral side.

このように形成された鉄心50は、薄板状の磁性材3が積層されてコーナー部と直線部とを有する環状に形成され、環状の状態における外周の長さが、内周の長さに直線部における磁性材3の積層厚の2π倍を加えた値よりも長いことから、外周側の磁性材3と内周側の磁性材3との長さの差によって、コーナー部において磁性材3の層間に隙間が形成される。   The iron core 50 formed in this way is formed into an annular shape in which the thin plate-like magnetic material 3 is laminated and has a corner portion and a straight portion, and the outer peripheral length in the annular state is linear to the inner peripheral length. Is longer than the value obtained by adding 2π times the laminated thickness of the magnetic material 3 at the portion, so that the difference in length between the magnetic material 3 on the outer peripheral side and the magnetic material 3 on the inner peripheral side causes A gap is formed between the layers.

これにより、鉄心50は、磁性材3の寸法変化をコーナー部に形成した隙間によって吸収できることからコーナー部において積層方向に生じる圧力を低減することができ、第1実施形態の鉄心1と同様に、鉄損や励磁電流の増加を抑制でき、安定した特性を得ることができる。   Thereby, since the iron core 50 can absorb the dimensional change of the magnetic material 3 by the gap formed in the corner portion, the pressure generated in the stacking direction in the corner portion can be reduced. Similarly to the iron core 1 of the first embodiment, An increase in iron loss and excitation current can be suppressed, and stable characteristics can be obtained.

また、積層ブロック20aを積層することから、切断部50a側の折りたたみを容易に行うことができる。
なお、図10(b)に示す積層態様は一例であり、段階的な切断部50aを設けるのではなく、積層ブロック20a間で相互に互い違いとなるような位置関係の切断部50aを設けてもよい。
Moreover, since the laminated block 20a is laminated, the cutting part 50a side can be easily folded.
In addition, the lamination | stacking aspect shown in FIG.10 (b) is an example, and it is not provided with the stepped cutting part 50a, but even if it provides the cutting part 50a of the positional relationship which is mutually alternate between the lamination | stacking blocks 20a. Good.

(その他の実施形態)
本発明は、上記した実施形態にて示したものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形あるいは組み合わせが可能である。
実施形態では磁性材3として鉄系非結晶質素材あるいはナノ結晶素材を例示したが、珪素鋼帯を用いてもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to those shown in the above-described embodiments, and various modifications or combinations are possible without departing from the scope of the present invention.
In the embodiment, an iron-based amorphous material or a nanocrystal material is exemplified as the magnetic material 3, but a silicon steel strip may be used.

実施形態で例示した積層部12、成形部13、固着部14あるいは研磨部15は、自動的に工程を実施する装置であってもよいし、治具を用いて作業者が手作業にて実施するものであってもよいし、両者が協調するものであってもよい。
第1実施形態の図5では最も外周側となる磁性材3の長さ(Lo)が内周となる磁性材3の長さ(Li)に積層厚(Ts)のπ倍を加えた値よりも長くした状態を示しているが、これは、最も外周側となる磁性材3だけを規定しているわけではなく、その内周側に位置する磁性体3の長さがLi+π・Tsよりも長くなっていてもよい。また、第3実施形態の図10も、最も外周側となる磁性材3の長さ(Lo)のみを規定しているわけではなく、内周側に位置する磁性体3の長さがLi+2π・Tsよりも長くなっていてもよい。
The laminated portion 12, the forming portion 13, the fixing portion 14, or the polishing portion 15 exemplified in the embodiment may be a device that automatically performs a process, or an operator manually implements using a jig. It may be a thing or both may cooperate.
In FIG. 5 of the first embodiment, the length (Lo) of the magnetic material 3 on the outermost side is the length (Li) of the magnetic material 3 on the inner periphery plus π times the stacking thickness (Ts). However, this does not specify only the magnetic material 3 on the outermost periphery side, and the length of the magnetic body 3 located on the inner periphery side is longer than Li + π · Ts. It may be longer. Also, FIG. 10 of the third embodiment does not specify only the length (Lo) of the magnetic material 3 on the outermost side, but the length of the magnetic body 3 located on the inner side is Li + 2π · It may be longer than Ts.

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され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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope 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.

図面中、1、40、50は鉄心、2は鉄心片、2aは対向面、3は磁性材、10は製造装置(鉄心の製造装置)、11は切断部、12は積層部、13は成形部、14は固着部、20は積層体、20aは積層ブロック、30は接着剤、31はレジンを示す。   In the drawings, 1, 40 and 50 are iron cores, 2 are iron core pieces, 2a is a facing surface, 3 is a magnetic material, 10 is a manufacturing apparatus (iron core manufacturing apparatus), 11 is a cutting part, 12 is a laminated part, and 13 is a molding. Part, 14 is a fixing part, 20 is a laminated body, 20a is a laminated block, 30 is an adhesive, and 31 is a resin.

Claims (9)

薄板状の磁性材が積層されてコーナー部と直線部とを有する環状に形成され、環状の状態における外周の長さが、内周の長さに前記直線部における前記磁性材の積層厚の2π倍を加えた値よりも長いことを特徴とする鉄心。   A thin plate-like magnetic material is laminated and formed into an annular shape having a corner portion and a straight portion, and the length of the outer circumference in the annular state is 2π of the laminated thickness of the magnetic material in the straight portion in the length of the inner circumference. An iron core characterized by being longer than the doubled value. U字状の2つの鉄心片を互いに組み合わせることにより環状に形成されていることを特徴とする請求項1記載の鉄心。   The iron core according to claim 1, wherein the iron core is formed in an annular shape by combining two U-shaped core pieces. 2つの前記鉄心片の対向面に、外周から内周に向かって拡大するギャップを設けたことを特徴とする請求項2記載の鉄心。   The iron core according to claim 2, wherein a gap that expands from the outer periphery toward the inner periphery is provided on opposing surfaces of the two iron core pieces. 前記磁性材は、非晶質素材あるいはナノ結晶素材を薄板状に形成したものであることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の鉄心。   The iron core according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnetic material is an amorphous material or a nanocrystal material formed into a thin plate shape. 前記磁性材は、その積層端面に接着剤が塗布されて固着されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の鉄心。   The iron core according to any one of claims 1 to 4, wherein the magnetic material is fixed by applying an adhesive to an end face of the laminated magnetic material. 前記磁性材は、その層間にレジンが含浸されて固着されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項記載の鉄心。   6. The iron core according to claim 1, wherein the magnetic material is fixed by impregnating a resin between the layers. 前記レジンは、前記直線部において、前記磁性材の層間に含浸されていることを特徴とする請求項6記載の鉄心。   The iron core according to claim 6, wherein the resin is impregnated between layers of the magnetic material in the linear portion. 薄板状の磁性材を積層し、コーナー部と直線部とを有する環状の鉄心を製造する鉄心の製造方法であって、
前記磁性材を複数の長さで切断する工程と、
切断された複数の長さの前記磁性材を、環状に形成した状態における外周の長さが、内周の長さに前記直線部における前記磁性材の積層厚の2π倍を加えた値よりも長くなる状態に積層する工程と、
積層された前記磁性材を成形する工程と、
成形された前記磁性材を固着する工程と、
を含むことを特徴とする鉄心の製造方法。
A method for manufacturing an iron core, in which a thin plate-like magnetic material is laminated and an annular iron core having a corner portion and a straight portion is manufactured,
Cutting the magnetic material into a plurality of lengths;
The length of the outer periphery in the state in which the plurality of cut lengths of the magnetic material are formed in an annular shape is greater than the value obtained by adding 2π times the lamination thickness of the magnetic material in the linear portion to the length of the inner periphery. A step of laminating in a long state;
Forming the laminated magnetic material;
Fixing the molded magnetic material; and
The manufacturing method of the iron core characterized by including.
薄板状の磁性材を積層し、コーナー部と直線部とを有する環状の鉄心を製造する鉄心の製造装置であって、
前記磁性材を複数の長さに切断する切断部と、
切断された複数の長さの前記磁性材を、環状に形成した状態における外周の長さが、内周の長さに前記直線部における前記磁性材の積層厚の2π倍を加えた値よりも長くなる状態に積層する積層部と、
積層された前記磁性材を成形する成形部と、
成形された前記磁性材を固着する固着部と、
を備えることを特徴とする鉄心の製造装置。
An apparatus for manufacturing an iron core that laminates thin plate-like magnetic materials and produces an annular iron core having a corner portion and a straight portion,
A cutting part for cutting the magnetic material into a plurality of lengths;
The length of the outer periphery in the state in which the plurality of cut lengths of the magnetic material are formed in an annular shape is greater than the value obtained by adding 2π times the lamination thickness of the magnetic material in the linear portion to the length of the inner periphery. A laminating portion for laminating in a long state;
A molding part for molding the laminated magnetic material;
An adhering portion for adhering the molded magnetic material;
An iron core manufacturing apparatus comprising:
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