JP2018098261A - Method for manufacturing reactor - Google Patents
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- Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
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Abstract
Description
本発明は、磁性粉末と樹脂からなるコアと、コイルとを備えたリアクトルの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a reactor including a core made of magnetic powder and resin, and a coil.
OA機器、太陽光発電システム、自動車、無停電電源など様々な用途にリアクトルが用いられている。リアクトルは、例えば、出力系への高調波電流の流出を防止するフィルタや、電圧を昇降させる電圧昇降用コンバータなどに用いられる。 Reactors are used in various applications such as office automation equipment, solar power generation systems, automobiles, and uninterruptible power supplies. The reactor is used, for example, in a filter that prevents the harmonic current from flowing out to the output system, a voltage raising / lowering converter that raises or lowers the voltage, and the like.
リアクトルには、用途に合わせて透磁率、インダクタンス値、鉄損などの磁気特性が求められる。例えば、電圧昇降用のコンバータに用いられるリアクトルは、エネルギー変換効率の向上が求められるため、エネルギー損失である鉄損が小さいことが求められる。 The reactor is required to have magnetic characteristics such as magnetic permeability, inductance value, and iron loss according to the application. For example, a reactor used for a voltage raising / lowering converter is required to improve energy conversion efficiency, and thus is required to have a small iron loss as an energy loss.
また、様々な用途に対応するため、リアクトルに用いられるコアを任意の形状に成型したいという要望もある。このような要望に応えるリアクトルとして、メタルコンポジットコアと呼ばれるタイプのコアを備えたものがある。 Moreover, in order to respond | correspond to various uses, there exists a request to shape | mold the core used for a reactor in arbitrary shapes. As a reactor that meets such a demand, there is a reactor equipped with a core type called a metal composite core.
メタルコンポジットコア(以下、単にMCコアともいう。)は、金属磁性粉末と樹脂とを混ぜた材料を所定形状に成型して固化させてなるコアである。従来のMCコアは、その材料がスラリー状であり、容器に当該材料を流し込みやすく、所定の形状を形成できる成型性に利点がある。 A metal composite core (hereinafter, also simply referred to as MC core) is a core formed by molding a material obtained by mixing metal magnetic powder and resin into a predetermined shape and solidifying it. The conventional MC core is in the form of a slurry, is easy to pour the material into a container, and has an advantage in moldability that can form a predetermined shape.
MCコアは、フラットな磁気特性を有している。すなわち、MCコアは、フェライトコアに比べて磁気飽和しにくく、コイルに流す電流を増大させても、透磁率が低下しにくい特性がある。つまり、言い換えると、MCコアは、初透磁率、すなわち、コイルに電流を流していない時の透磁率が低い傾向にあるという特性がある。 The MC core has a flat magnetic characteristic. That is, the MC core is less likely to be magnetically saturated than the ferrite core, and has a characteristic that the permeability is less likely to decrease even when the current flowing through the coil is increased. That is, in other words, the MC core has a characteristic that the initial permeability, that is, the permeability when no current flows through the coil tends to be low.
ところで、透磁率を高めようとする技術として、MCコア製造過程において、外部から磁界を印加してMCコア内の磁性粉末の配向を揃える技術が知られている(特許文献1)。 By the way, as a technique for increasing the magnetic permeability, a technique is known in which, in the MC core manufacturing process, a magnetic field is externally applied to align the magnetic powder in the MC core (Patent Document 1).
このような従来技術では、別途、電流経路を形成するための導電部材を設置して、当該導電部材を通電することにより磁界を発生させ、MCコアの材料に対し、外部から磁界を印加する。このような導電部材は、例えば、MCコアの材料を入れた容器の外側に設けられており、所望の配向にするために当該導電部材の設置位置を移動させる必要がある。 In such a conventional technique, a conductive member for forming a current path is separately installed, a magnetic field is generated by energizing the conductive member, and a magnetic field is applied to the MC core material from the outside. Such a conductive member is provided, for example, outside the container containing the MC core material, and the installation position of the conductive member needs to be moved in order to obtain a desired orientation.
しかし、当該導電部材の設置条件の制約上から、実際に配向させたい向きに磁束を発生させることが難しい。そのため、実際に配向させたい向きと導電部材により発生する磁束の向きとが不一致となり、初透磁率を高める効果が得られない場合があった。 However, it is difficult to generate a magnetic flux in the direction in which it is desired to be actually oriented due to restrictions on the installation conditions of the conductive member. For this reason, the direction of actual orientation and the direction of the magnetic flux generated by the conductive member are inconsistent, and the effect of increasing the initial permeability may not be obtained.
本発明の目的は、初透磁率の高いコアを備えたリアクトルを得ることのできるリアクトルの製造方法を提供することにある。 The objective of this invention is providing the manufacturing method of the reactor which can obtain the reactor provided with the core with high initial permeability.
上記の目的を達成するため、本発明のリアクトルの製造方法は、磁性粉末及び樹脂を含むコアと、前記コアに装着されたコイルとを備えたリアクトルの製造方法であって、下記の構成を備えたことを特徴とする。
(1)前記磁性粉末に対して3〜5wt%の樹脂を混合する混合工程。
(2)前記混合工程で得た混合物と前記コイルとを所定の容器に入れて成型する成型工程。
(3)前記成型工程で得た成型体中の前記樹脂を硬化させる硬化工程。
(4)前記硬化工程時に前記成型体の前記コイルを通電し、前記成型体に磁界を印加する磁界印加工程。
In order to achieve the above object, a method for manufacturing a reactor according to the present invention is a method for manufacturing a reactor including a core including magnetic powder and a resin, and a coil attached to the core, and has the following configuration. It is characterized by that.
(1) A mixing step of mixing 3 to 5 wt% resin with respect to the magnetic powder.
(2) A molding step of molding the mixture obtained in the mixing step and the coil in a predetermined container.
(3) A curing step of curing the resin in the molded body obtained in the molding step.
(4) A magnetic field applying step of energizing the coil of the molded body and applying a magnetic field to the molded body during the curing step.
また、本発明のリアクトルの製造方法は、磁性粉末及び樹脂を含むコアと、前記コアに装着されたコイルとを備えたリアクトルの製造方法であって、下記の構成を備えたことを特徴とする。
(1)前記磁性粉末に対して3〜5wt%の樹脂を混合する混合工程。
(2)前記混合工程で得た混合物を所定の容器に入れて成型する成型工程。
(3)前記成型工程で得た成型体に前記コイルを構成する導線を巻回する巻回工程。
(4)前記導線が巻回された前記成型体中の前記樹脂を硬化させる硬化工程。
(5)前記硬化工程時に前記導線に通電し、前記成型体に磁界を印加する磁界印加工程。
A reactor manufacturing method according to the present invention is a reactor manufacturing method including a core including magnetic powder and a resin, and a coil mounted on the core, and has the following configuration. .
(1) A mixing step of mixing 3 to 5 wt% resin with respect to the magnetic powder.
(2) A molding step of molding the mixture obtained in the mixing step in a predetermined container.
(3) A winding step of winding a conductive wire constituting the coil around the molded body obtained in the molding step.
(4) A curing step of curing the resin in the molded body around which the conductive wire is wound.
(5) A magnetic field applying step of energizing the conducting wire during the curing step and applying a magnetic field to the molded body.
本発明によれば、初透磁率の高いコアを備えたリアクトルを得ることのできるリアクトルの製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the reactor which can obtain the reactor provided with the core with high initial permeability can be provided.
[1.実施形態]
[1−1.構成]
本実施形態のリアクトルは、コアと、コイルとを備える。コアは、磁性粉末と樹脂とを含み構成されたメタルコンポジットコアである。磁性粉末と樹脂とを混合した粘土状の混合物を、所定の容器に充填し、加圧することでコアを所定の形状とすることができる。コアの形状は、例えば、トロイダル状コア、I型コア、U型コア、θ型コア、E型コア、EER型コアなど、種々の形状とすることができる。
[1. Embodiment]
[1-1. Constitution]
The reactor of this embodiment includes a core and a coil. The core is a metal composite core composed of magnetic powder and resin. A core can be made into a predetermined shape by filling a predetermined container with a clay-like mixture in which magnetic powder and resin are mixed, and pressurizing the mixture. The shape of the core can be various shapes such as a toroidal core, an I-type core, a U-type core, a θ-type core, an E-type core, and an EER-type core.
磁性粉末としては、軟磁性粉末が使用でき、特に、Fe粉末、Fe−Si合金粉末、Fe−Al合金粉末、Fe−Si−Al合金粉末(センダスト)、又はこれら2種以上の粉末の混合粉などが使用できる。Fe−Si合金粉末としては、例えば、Fe−6.5%Si合金粉末、Fe−3.5%Si合金粉末を使用できる。軟磁性粉末の平均粒子径(D50)は20μm〜150μmが好ましい。なお、本明細書において「平均粒子径」とは、特に断りがない限り、D50、すなわちメジアン径を指すものとする。 As the magnetic powder, soft magnetic powder can be used, and in particular, Fe powder, Fe-Si alloy powder, Fe-Al alloy powder, Fe-Si-Al alloy powder (Sendust), or a mixed powder of two or more of these powders Etc. can be used. As the Fe—Si alloy powder, for example, Fe-6.5% Si alloy powder and Fe-3.5% Si alloy powder can be used. The average particle diameter (D50) of the soft magnetic powder is preferably 20 μm to 150 μm. In the present specification, the “average particle diameter” refers to D50, that is, the median diameter unless otherwise specified.
磁性粉末は、平均粒子径の異なる2種類以上の磁性粉末から構成しても良い。この場合、磁性粉末は、第1の磁性粉末と、第1の磁性粉末より平均粒子径の小さい第2の磁性粉末とから構成し、その重量比率は、第1の磁性粉末:第2の磁性粉末=80:20〜60:40とすることが好ましい。この範囲とすることで密度が向上し、透磁率も向上するともに、鉄損を小さくすることができる。 The magnetic powder may be composed of two or more kinds of magnetic powders having different average particle diameters. In this case, the magnetic powder is composed of the first magnetic powder and the second magnetic powder having an average particle diameter smaller than that of the first magnetic powder, and the weight ratio thereof is the first magnetic powder: second magnetic powder. The powder is preferably 80:20 to 60:40. By setting it in this range, the density is improved, the magnetic permeability is improved, and the iron loss can be reduced.
第1の磁性粉末の平均粒子径は100μm〜200μm、第2の磁性粉末は、3μm〜10μmが好ましい。第1の磁性粉末同士の隙間に平均粒子径の小さい第2の磁性粉末が入り込み、密度及び透磁率の向上と低鉄損化を図ることができるからである。 The average particle diameter of the first magnetic powder is preferably 100 μm to 200 μm, and the second magnetic powder is preferably 3 μm to 10 μm. This is because the second magnetic powder having a small average particle diameter enters the gaps between the first magnetic powders, and the density and permeability can be improved and the iron loss can be reduced.
第1の磁性粉末及び第2の磁性粉末は、球形であることが好ましい。第1の磁性粉末の円形度は、0.93以上であり、第2の磁性粉末の円形度は、0.95以上であることが好ましい。第1の磁性粉末同士の隙間が少なくなり、かつ、当該隙間により多くの第2の磁性粉末が入り込み易くなり、密度及び透磁率の向上を図ることができるからである。 The first magnetic powder and the second magnetic powder are preferably spherical. The circularity of the first magnetic powder is preferably 0.93 or more, and the circularity of the second magnetic powder is preferably 0.95 or more. This is because the gap between the first magnetic powders is reduced and more second magnetic powder can easily enter through the gap, and the density and permeability can be improved.
なお、第1の磁性粉末と第2の磁性粉末の種類は同じでも良いし、異なっていても良い。異なる場合は3種以上であっても良い。3種類以上の粉末により磁性粉末を構成する場合、各種類で平均粒子径を異ならせても良い。 Note that the types of the first magnetic powder and the second magnetic powder may be the same or different. If different, three or more may be used. When the magnetic powder is composed of three or more types of powders, the average particle size may be different for each type.
第1の磁性粉末は、粉砕分を用いることが好ましい。第2の磁性粉末は、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、水・ガスアトマイズ法により製造されるものを使用できるが、特に、水アトマイズ法によるものが好ましい。理由は、水アトマイズ法はアトマイズ時に急冷するため、粉末が結晶化しにくいからである。 The first magnetic powder is preferably pulverized. As the second magnetic powder, those produced by a water atomizing method, a gas atomizing method, or a water / gas atomizing method can be used, and those by a water atomizing method are particularly preferable. The reason is that the water atomization method rapidly cools during atomization, so that the powder is difficult to crystallize.
樹脂は、磁性粉末を混合され、磁性粉末を保持する。磁性粉末が平均粒子径の異なる種類の粉末で構成される場合、各粉末を均質に混合した状態で保持する。樹脂としては、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、又は熱可塑性樹脂が使用できる。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂などが使用できる。紫外線硬化性樹脂としては、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系、アクリレート系、エポキシ系の樹脂を使用できる。熱可塑性樹脂としては、ポリイミドやフッ素樹脂などの耐熱性に優れた樹脂を使用することが好ましい。硬化剤を添加することにより硬化するエポキシ樹脂は、硬化剤の添加量などによってその粘度を調整できることから、本発明に適している。熱可塑性のアクリル樹脂やシリコーン樹脂も使用可能である。 The resin is mixed with magnetic powder and holds the magnetic powder. When the magnetic powder is composed of different types of powders having different average particle sizes, each powder is held in a homogeneously mixed state. As the resin, a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, or a thermoplastic resin can be used. As the thermosetting resin, phenol resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, polyurethane, diallyl phthalate resin, silicone resin and the like can be used. As the ultraviolet curable resin, urethane acrylate, epoxy acrylate, acrylate, and epoxy resins can be used. As the thermoplastic resin, it is preferable to use a resin having excellent heat resistance such as polyimide or fluororesin. An epoxy resin that is cured by adding a curing agent is suitable for the present invention because its viscosity can be adjusted by the amount of the curing agent added. Thermoplastic acrylic resins and silicone resins can also be used.
樹脂は、磁性粉末に対して3〜5wt%含有されていることが好ましい。樹脂の含有量が3wt%より少ないと、磁性粉末の接合力が不足し、コアの機械的強度が低下する。また、樹脂の含有量が5wt%より多いと、第1の磁性粉末間に形成された樹脂が入り込み、その隙間を第2の磁性粉末が埋めることができなくなるなど、コアの密度が低下し、初透磁率が低下する。 It is preferable that 3-5 wt% of resin is contained with respect to the magnetic powder. When the resin content is less than 3 wt%, the bonding strength of the magnetic powder is insufficient and the mechanical strength of the core is lowered. Also, if the resin content is more than 5 wt%, the resin formed between the first magnetic powder enters, the second magnetic powder cannot fill the gap, and the core density decreases, Initial permeability decreases.
樹脂の粘度は、磁性粉末との混合時において50〜5000mPa・sであることが好ましい。粘度が50mPa・s未満であると、混合時において樹脂が磁性粉末に絡みつくことがなく、容器内で磁性粉末と樹脂とが分離しやすくなり、コアの密度又は強度にバラツキが生じる。粘度が5000mPa・sを超えると、粘度が高くなりすぎ、例えば、第1の磁性粉末間に形成された樹脂が入り込み、その隙間を第2の磁性粉末が埋めることができなくなるなど、コアの密度が低下し、透磁率が低下する。 The viscosity of the resin is preferably 50 to 5000 mPa · s when mixed with the magnetic powder. When the viscosity is less than 50 mPa · s, the resin does not get entangled with the magnetic powder during mixing, the magnetic powder and the resin are easily separated in the container, and the density or strength of the core varies. When the viscosity exceeds 5000 mPa · s, the viscosity becomes too high. For example, the resin formed between the first magnetic powders enters, and the gap cannot be filled with the second magnetic powder. Decreases, and the magnetic permeability decreases.
樹脂には、粘度調整材料として、SiO2、Al2O3、Fe2O3、BN、AlN、ZnO、TiO2などを使用することができる。粘度調整材料としてのフィラーの平均粒子径は、第2の磁性粉末の平均粒子径以下、好ましくは第2の磁性粉末の平均粒子径の1/3以下が良い。フィラーの平均粒子径が大きいと、得られたコアの密度が低下するからである。また、樹脂には、Al2O3、BN、AlNなどの高熱伝導率材料を添加することができる。 For the resin, SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , BN, AlN, ZnO, TiO 2 or the like can be used as a viscosity adjusting material. The average particle diameter of the filler as the viscosity adjusting material is not more than the average particle diameter of the second magnetic powder, preferably not more than 1/3 of the average particle diameter of the second magnetic powder. This is because when the average particle size of the filler is large, the density of the obtained core decreases. Further, a high thermal conductivity material such as Al 2 O 3 , BN, or AlN can be added to the resin.
コアの見かけ密度の、磁性粉末の真密度に対する割合は、76.47%超であることが好ましく、77.5%以上であると更に好ましい。当該割合が76.47%超であると、透磁率を高くすることができる。逆に、当該割合が76.47%以下であると、低密度により低透磁率となる。 The ratio of the apparent density of the core to the true density of the magnetic powder is preferably more than 76.47%, and more preferably 77.5% or more. When the ratio is more than 76.47%, the magnetic permeability can be increased. On the other hand, when the ratio is 76.47% or less, low permeability results in low magnetic permeability.
コイルは、絶縁被覆が施された導線であり、線材として銅線やアルミニウム線を用いることができる。コイルは、コアの少なくとも一部に導線が巻き回されて形成され或いは装着されており、コアの少なくとも一部の周囲に配置される。コイルの巻き方や線材の材料、形状は特に限定されない。 The coil is a conducting wire with an insulating coating, and a copper wire or an aluminum wire can be used as the wire. The coil is formed or mounted by winding a conductive wire around at least a part of the core, and is arranged around at least a part of the core. There are no particular limitations on the method of winding the coil and the material and shape of the wire.
[1−2.リアクトルの製造方法]
本実施形態に係るリアクトルの製造方法について、図面を参照しつつ説明する。本リアクトルの製造方法は、図1に示すように、(1)混合工程、(2)成型工程、(3)加圧工程、(4)硬化工程、及び(5)磁界印加工程を備える。
[1-2. Reactor manufacturing method]
The manufacturing method of the reactor which concerns on this embodiment is demonstrated referring drawings. As shown in FIG. 1, the reactor manufacturing method includes (1) a mixing step, (2) a molding step, (3) a pressurizing step, (4) a curing step, and (5) a magnetic field applying step.
(1) 混合工程
混合工程は、磁性粉末と樹脂とを混合する工程である。磁性粉末が、平均粒子径の異なる2種類の磁性粉末から構成される場合には、混合工程は、第1の磁性粉末と、第1の磁性粉末より平均粒子径の小さい第2の磁性粉末とを混合し、磁性粉末を構成する磁性粉混合工程と、磁性粉末に対して3〜5wt%の樹脂を添加し、磁性粉末と樹脂とを混合する樹脂混合工程とを有する。
(1) Mixing step The mixing step is a step of mixing magnetic powder and resin. When the magnetic powder is composed of two kinds of magnetic powders having different average particle diameters, the mixing step includes the first magnetic powder and the second magnetic powder having an average particle diameter smaller than that of the first magnetic powder. Are mixed, and a magnetic powder mixing step for forming the magnetic powder and a resin mixing step for adding 3 to 5 wt% of the resin to the magnetic powder and mixing the magnetic powder and the resin are included.
各混合工程の混合は、所定の混合器を用いて自動で、又は手動で行うことができる。各混合工程の混合時間は、適宜設定することができ、特に限定されるものではないが、例えば2分間とする。 The mixing in each mixing step can be performed automatically using a predetermined mixer or manually. The mixing time of each mixing step can be set as appropriate, and is not particularly limited.
このような混合工程により、磁性粉末と樹脂との混合物(以下、複合磁性材料ともいう)を得ることができる。なお、混合工程は、成型工程において複合磁性材料を成型するための容器に、磁性粉末と樹脂とを充填して混合しても良い。これにより、複合磁性材料を容器に移し替える必要がなく、製造工数を削減することができる。 By such a mixing step, a mixture of magnetic powder and resin (hereinafter also referred to as a composite magnetic material) can be obtained. In the mixing step, the magnetic powder and the resin may be filled and mixed in a container for molding the composite magnetic material in the molding step. Thereby, it is not necessary to transfer a composite magnetic material to a container, and a manufacturing man-hour can be reduced.
(2) 成型工程
成型工程は、複合磁性粉末を所定形状の容器に入れて所定の形状に成型する工程である。成型工程では、複合磁性粉末とともにコイルを入れて成型しても良い。
(2) Molding process The molding process is a process in which the composite magnetic powder is put into a container having a predetermined shape and molded into a predetermined shape. In the molding step, a coil may be put together with the composite magnetic powder and molded.
容器としては、製造するコアの形状に合わせて各種の形状のものを使用する。コイルを入れる場合には、容器は、上方からコイルを挿入できるよう、上面開口型の箱型や皿形の容器を使用する。成型工程で使用する容器は、そのままコアとコイルとを収容するリアクトルの外装ケースとして使用することもできる。当該容器を外装ケースとして使用すれば、複合磁性粉末の硬化後に容器を取り出す必要がない利点がある。容器を外装ケースとして使用しない場合には、1つの容器で複数のリアクトルを製造するようにしても良い。すなわち、容器の底部に複数の凹部を形成しておき、当該凹部に複合磁性材料及びコイルを入れることにより、複数のリアクトルを製造するようにしても良い。このようにすることで、複数のリアクトルに対し、一度の成型工程で済むので、製造効率を向上させることができる。 As a container, the thing of various shapes is used according to the shape of the core to manufacture. When inserting a coil, the container uses a box-type container or a dish-shaped container with an open top so that the coil can be inserted from above. The container used in the molding process can also be used as it is as an outer case of a reactor that houses the core and the coil. If the container is used as an exterior case, there is an advantage that it is not necessary to take out the container after the composite magnetic powder is cured. When the container is not used as an exterior case, a plurality of reactors may be manufactured with one container. That is, a plurality of reactors may be manufactured by forming a plurality of recesses in the bottom of the container and putting a composite magnetic material and a coil in the recesses. By doing in this way, since a single shaping | molding process is enough with respect to several reactors, manufacturing efficiency can be improved.
成型工程に使用する容器としては、その全部又は一部を樹脂成型品によって構成することができる。容器を樹脂製にすることにより、製造コストを削減することができ、かつ、MCコアの任意の形状とできる利点を活かすことができる。すなわち、樹脂は、比較安価な材料であるため、容器を製造するコストを抑えることができるとともに、射出成型等により、任意の形状のコアを形成することができる。樹脂成型品の材料としては、例えば、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、BMC(バルクモールディングコンパウンド)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等を用いることができる。 As a container used for a molding process, all or a part thereof can be constituted by a resin molded product. By making the container made of resin, the manufacturing cost can be reduced, and the advantage that the MC core can have any shape can be utilized. That is, since the resin is a comparatively inexpensive material, the cost of manufacturing the container can be suppressed, and a core having an arbitrary shape can be formed by injection molding or the like. As a material of the resin molded product, for example, unsaturated polyester resin, urethane resin, epoxy resin, BMC (bulk molding compound), PPS (polyphenylene sulfide), PBT (polybutylene terephthalate), or the like can be used.
また、容器の全部又は一部を、アルミニウム、マグネシウムなどの熱伝導性の高い金属で構成しても良い。後述するように、加圧工程において複合磁性材料を温めやすくなるからである。 Moreover, you may comprise all or one part of a container with metals with high heat conductivity, such as aluminum and magnesium. This is because the composite magnetic material can be easily warmed in the pressurizing step, as will be described later.
(3) 加圧工程
加圧工程は、成型工程時に、複合磁性材料を押圧部材で押圧する工程である。容器に入れられた粘土状の複合磁性材料を、押圧部材で押圧することにより、容器の形状に複合磁性材料を押し広げるとともに、複合磁性材料に含まれていた空隙を減少させ、見かけ密度、初透磁率及び初期のインダクタンス値を向上させる。初期のインダクタンス値とは、本発明により得られたリアクトルのコイルに電流を流していない時、すなわち硬化工程中の印加磁界が0(kA/m)の時のインダクタンス値である。
(3) Pressurization step The pressurization step is a step of pressing the composite magnetic material with a pressing member during the molding step. By pressing the clay-like composite magnetic material contained in the container with the pressing member, the composite magnetic material is expanded to the shape of the container, and the voids contained in the composite magnetic material are reduced. Improve permeability and initial inductance value. The initial inductance value is an inductance value when no current is passed through the reactor coil obtained by the present invention, that is, when the applied magnetic field during the curing process is 0 (kA / m).
容器にコイルを入れない場合は、当該工程により、複合磁性材料が容器内部の形状となる。すなわち、複合磁性材料から構成された所定の形状の成型体を得ることができる。 When the coil is not put in the container, the composite magnetic material becomes a shape inside the container by the process. That is, a molded body having a predetermined shape made of a composite magnetic material can be obtained.
容器にコイルを入れる場合は、図2に示すように、容器内に複合磁性材料を入れて、押圧部材により容器の形状に複合磁性材料を押し広げる。その後、複合磁性材料を押圧したことによりできたスペースにコイルを挿入し、さらに複合磁性材料を充填し、コイルとともに複合磁性材料を押圧部材により上から押圧する。或いは、容器内に複合磁性材料を入れ、その後、コイルをその内外周を含めて当該複合磁性材料に埋設し、コイルとともに複合磁性材料を上から押圧するようにしても良い。このように、コイルとともに複合磁性材料を押圧することにより、複合磁性材料に含まれていた空隙を減少させ、見かけ密度及び透磁率を向上させることができる。なお、コイルが存在する部分は避けて、複合磁性材料のみを押圧するようにしても良い。このように、当該工程により、コイルを含んだ所定形状の複合磁性材料の成型体を得ることができる。 When putting a coil in a container, as shown in FIG. 2, a composite magnetic material is put in a container, and a composite magnetic material is spread in the shape of a container by a pressing member. Thereafter, the coil is inserted into the space formed by pressing the composite magnetic material, and further filled with the composite magnetic material, and the composite magnetic material is pressed together with the coil from above by the pressing member. Alternatively, the composite magnetic material may be put in a container, and then the coil including the inner and outer circumferences may be embedded in the composite magnetic material, and the composite magnetic material may be pressed together with the coil. Thus, by pressing a composite magnetic material with a coil, the space | gap contained in the composite magnetic material can be reduced and an apparent density and a magnetic permeability can be improved. In addition, you may make it press only a composite magnetic material, avoiding the part in which a coil exists. In this way, a molded body of a composite magnetic material having a predetermined shape including a coil can be obtained by this process.
このように、加圧工程は、複合磁性材料を押圧部材で押圧して、当該材料を容器の形状としても良く、この場合は、加圧工程を、加圧工程及び成型工程と捉えることができる。 Thus, the pressurizing step may press the composite magnetic material with the pressing member to make the material into the shape of the container. In this case, the pressurizing step can be regarded as the pressurizing step and the molding step. .
複合磁性材料を押圧する圧力は、6.3kg/cm2以上であることが好ましい。この値未満であれば、押圧する圧力が小さく、見かけ密度を向上させる効果が小さい。また、当該値以上であっても、15.7kg/cm2以下であることが好ましい。この値を超えて押圧しても、見かけ密度を向上させる効果が小さいからである。また、この値を超えて応圧すると、樹脂のみが押圧されて、磁性粉末間の絶縁性が悪化するからである。 The pressure for pressing the composite magnetic material is preferably 6.3 kg / cm 2 or more. If it is less than this value, the pressure to press is small and the effect of improving the apparent density is small. Moreover, even if it is more than the said value, it is preferable that it is 15.7 kg / cm < 2 > or less. This is because even if pressing exceeds this value, the effect of improving the apparent density is small. In addition, if the pressure exceeds this value, only the resin is pressed and the insulation between the magnetic powders deteriorates.
複合磁性材料を押圧する時間は、樹脂の含有量や粘性によって適宜変更することができる。例えば、10秒とすることができる。 The time for pressing the composite magnetic material can be appropriately changed depending on the resin content and viscosity. For example, it can be 10 seconds.
加圧工程は、容器又は複合磁性材料を押圧する押圧部材を常温(例えば25℃)よりも高い温度にして行っても良い。容器又は押圧部材の温度を上げることにより、樹脂が温められ、柔らかくなる。そのため、容器内の隙間に複合磁性材料が流れ込み易くなり、成型性を向上させることができるとともに、複合磁性材料中の空隙に当該材料が流れ込み易くなり、見かけ密度を向上させることができる。容器又は複合磁性材料を押圧する押圧部材の温度は、複合磁性材料に含まれる樹脂の軟化点より高くすると良い。効果的に樹脂を柔らかくすることができるからである。加圧工程は、容器又は複合磁性材料を押圧する押圧部材の温度を保持したまま行っても良い。 The pressing step may be performed by setting the pressing member that presses the container or the composite magnetic material to a temperature higher than normal temperature (for example, 25 ° C.). By raising the temperature of the container or the pressing member, the resin is warmed and softened. Therefore, the composite magnetic material can easily flow into the gap in the container, and the moldability can be improved, and the material can easily flow into the voids in the composite magnetic material, and the apparent density can be improved. The temperature of the pressing member that presses the container or the composite magnetic material is preferably higher than the softening point of the resin contained in the composite magnetic material. This is because the resin can be effectively softened. The pressurizing step may be performed while maintaining the temperature of the pressing member that presses the container or the composite magnetic material.
また、加圧工程は、容器又は押圧部材の温度を上げておく他、複合磁性材料自体を温めておいて当該複合磁性材料を押圧するようにしても良い。容器又は複合磁性材料を押圧する押圧部材の温度を保持し、かつ、複合磁性材料自体を温めておいて押圧するようにしても良い。 In the pressurizing step, the temperature of the container or the pressing member may be raised, or the composite magnetic material itself may be heated to press the composite magnetic material. The temperature of the pressing member that presses the container or the composite magnetic material may be maintained, and the composite magnetic material itself may be warmed and pressed.
(4) 硬化工程
硬化工程は、成型工程で得た成型体中の樹脂を硬化させる工程である。成型体中の樹脂の乾燥により硬化させる場合、乾燥雰囲気は、大気雰囲気とすることができる。乾燥時間は、樹脂の種類、含有量、乾燥温度等に応じて適宜変更可能であり、例えば、1時間〜4時間とすることができるが、これに限定されない。乾燥温度は、樹脂の種類、含有量、乾燥時間等に応じて適宜変更可能であり、例えば、85℃〜150℃とすることができるが、これに限定されない。なお、乾燥温度は、乾燥雰囲気の温度である。
(4) Curing step The curing step is a step of curing the resin in the molded body obtained in the molding step. In the case of curing by drying the resin in the molded body, the drying atmosphere can be an air atmosphere. The drying time can be appropriately changed according to the type, content, drying temperature, and the like of the resin. For example, the drying time can be 1 to 4 hours, but is not limited thereto. The drying temperature can be appropriately changed according to the type, content, drying time, and the like of the resin. For example, the drying temperature can be 85 ° C to 150 ° C, but is not limited thereto. The drying temperature is the temperature of the drying atmosphere.
また、樹脂の硬化は、乾燥に限られず、樹脂の種類によって硬化方法は異なる。例えば、樹脂が熱硬化性樹脂であれば、熱を加えることにより樹脂を硬化させ、樹脂が紫外線硬化性樹脂であれば、成型体に紫外線を照射させることで樹脂を硬化させる。 The curing of the resin is not limited to drying, and the curing method varies depending on the type of resin. For example, if the resin is a thermosetting resin, the resin is cured by applying heat, and if the resin is an ultraviolet curable resin, the resin is cured by irradiating the molded body with ultraviolet rays.
硬化工程は、所定の温度で所定時間成型体を硬化させる工程を複数回繰り返しても良い。また、例えば、樹脂の乾燥により硬化させる場合、複数回繰り返す毎に、乾燥温度又は乾燥時間を異ならせても良い。 In the curing step, the step of curing the molded body for a predetermined time at a predetermined temperature may be repeated a plurality of times. Further, for example, when the resin is cured by drying, the drying temperature or the drying time may be changed every time the resin is repeated a plurality of times.
(5) 磁界印加工程
磁界印加工程は、硬化工程時に複合磁性材料からなる成型体が備えるコイルを通電し、当該成型体に磁界を印加する工程である。成型体にコイルが埋設されている場合は、当該コイルを通電する。成型体を得た後、当該成型体に導線を巻回してコイルを構成する場合は、当該コイルを通電する。
(5) Magnetic field application process The magnetic field application process is a process in which a coil included in a molded body made of a composite magnetic material is energized and a magnetic field is applied to the molded body during the curing process. When the coil is embedded in the molded body, the coil is energized. After obtaining the molded body, when a coil is formed by winding a conducting wire around the molded body, the coil is energized.
磁界印加工程は、成型体中の樹脂が固化するまでに行えば良く、磁界印加工程は、硬化工程前に行っても良い。また、磁界印加工程は、硬化工程を複数回行う場合には、その硬化工程間に行っても良い。 The magnetic field application step may be performed until the resin in the molded body is solidified, and the magnetic field application step may be performed before the curing step. The magnetic field application step may be performed between the curing steps when the curing step is performed a plurality of times.
磁界印加工程により、成型体中の磁性粉末が、印加された磁界の向きに揃うこととなり、配向性を有する結果、初透磁率の高いコアを得ることができる。すなわち、磁界印加工程は、硬化工程の間、成型体に磁界を印加する手段として、リアクトルとして備えるコイルを用いるものであるため、リアクトル製品自身が発生させる磁束の向きに配向性を有するため、リアクトル製品自身が発生させる磁束と磁性粉末の配向が一致する。 By the magnetic field application step, the magnetic powder in the molded body is aligned in the direction of the applied magnetic field, and as a result of having the orientation, a core with high initial permeability can be obtained. That is, since the magnetic field application step uses a coil provided as a reactor as a means for applying a magnetic field to the molded body during the curing step, the direction of the magnetic flux generated by the reactor product itself has orientation, so the reactor The magnetic flux generated by the product itself matches the orientation of the magnetic powder.
この配向性の一致の程度は、磁性粉末の磁化容易軸が、リアクトルが備えるコイルにより発生する磁束の向き(磁力線の方向)と一致していることが望ましいが、磁化容易軸が磁力線に対して45°程度まで傾いていても良い。このように、磁界印加工程により、初透磁率の高いコアを得ることができる。 The degree of alignment is preferably such that the easy axis of magnetization of the magnetic powder matches the direction of the magnetic flux generated by the coil provided in the reactor (the direction of the lines of magnetic force). You may incline to about 45 degrees. Thus, a core with high initial permeability can be obtained by the magnetic field application step.
成型体に印加する磁界は、2kA/m以上であることが好ましい。後述の実施例で示すように、L0値飽和増加率の半分以上のL0値増加の効果が得られるからである。L0値飽和増加率とは、下記の式(5)に基づき得られるL0値の変化率であり、式(5)中のL0(H)は、硬化中の印加磁界を、L0値の向上が飽和する磁界を印加して得たリアクトルの初期インダクタンス値である。 The magnetic field applied to the molded body is preferably 2 kA / m or more. This is because the effect of increasing the L0 value, which is more than half of the L0 value saturation increase rate, can be obtained as shown in the examples described later. The L0 value saturation increase rate is the rate of change of the L0 value obtained based on the following equation (5), and L0 (H) in the equation (5) indicates that the applied magnetic field during curing is an improvement in the L0 value. It is the initial inductance value of the reactor obtained by applying a saturated magnetic field.
また、第2の磁性粉末が励磁されると、磁性粉末中の結晶粒の磁化方向が揃う効果があり、第2の磁性粉末を励磁することで直流重畳特性が向上する。 Further, when the second magnetic powder is excited, there is an effect of aligning the magnetization directions of the crystal grains in the magnetic powder, and the DC superposition characteristics are improved by exciting the second magnetic powder.
また、励磁して配向された複合磁性材料からなるコアを備えたリアクトルは、渦電流損失が低下し、コアから発生する熱が低くなる効果があると考えられる。 In addition, it is considered that a reactor including a core made of a composite magnetic material that is oriented by excitation has an effect of reducing eddy current loss and reducing heat generated from the core.
[1−3.作用・効果]
(1)本実施形態のリアクトルの製造方法は、磁性粉末及び樹脂を含むコアと、前記コアに装着されたコイルとを備えたリアクトルの製造方法であって、磁性粉末に対して3〜5wt%の樹脂を混合する混合工程と、混合工程で得た混合物とコイルとを所定の容器に入れて成型する成型工程と、成型工程で得た成型体中の樹脂を硬化させる硬化工程と、硬化工程時に成型体のコイルを通電し、成型体に磁界を印加する磁界印加工程と、を備えるようにした。
[1-3. Action / Effect]
(1) A method for manufacturing a reactor according to the present embodiment is a method for manufacturing a reactor including a core containing magnetic powder and a resin, and a coil attached to the core, and is 3 to 5 wt% with respect to the magnetic powder. Mixing step of mixing the resin, a molding step of molding the mixture and coil obtained in the mixing step into a predetermined container, a curing step of curing the resin in the molded body obtained in the molding step, and a curing step And a magnetic field application step of applying a magnetic field to the molded body at times by energizing the coil of the molded body.
これにより、初透磁率の高いコアを備えたリアクトルを得ることができる。すなわち、従来のMCコアでは、磁性粉末に対する樹脂の添加量が5wt%超であったのに対し、3〜5wt%とすることで、密度及び初透磁率を向上させることができる。さらに、硬化工程時にリアクトル自身が備えるコイルに通電することにより、当該コイルにより発生する磁束の向きに成型体中の磁性粉末を配向させるようにしたので、配向させたい向きに配向させることができるので、初透磁率を向上させることができる。 Thereby, the reactor provided with the core with high initial permeability can be obtained. That is, in the conventional MC core, the amount of resin added to the magnetic powder was more than 5 wt%, but the density and initial permeability can be improved by setting the amount to 3 to 5 wt%. Furthermore, since the magnetic powder in the molded body is oriented in the direction of the magnetic flux generated by the coil by energizing the coil of the reactor itself during the curing process, it can be oriented in the desired orientation. The initial permeability can be improved.
(2)磁界印加工程は、前記磁界を2kA/m以上とした。これにより、磁界印加工程により得られる初期インダクタンス値向上効果の大半を得ることができる。 (2) In the magnetic field application step, the magnetic field is set to 2 kA / m or more. Thereby, most of the initial inductance value improving effect obtained by the magnetic field applying step can be obtained.
(3)成型工程時に、前記混合物を押圧する加圧工程を備えるようにした。これにより、コアの密度を向上させることができる。 (3) A pressing step for pressing the mixture is provided during the molding step. Thereby, the density of a core can be improved.
(4)加圧工程は、容器又は前記混合物を押圧する部材を常温よりも高い温度にして行うようにした。これにより、当該混合物である複合磁性材料中の樹脂が温められ、柔らかくなる。そのため、容器内の隅々までに複合磁性材料が流れ込み易くなり、成型性を向上させることができるとともに、複合磁性材料中の空隙に当該材料が流れ込み易くなり、密度を向上させることができる。 (4) The pressurizing step was performed by setting the member that presses the container or the mixture to a temperature higher than room temperature. Thereby, the resin in the composite magnetic material which is the mixture is warmed and softened. For this reason, the composite magnetic material can easily flow into every corner of the container and the moldability can be improved, and the material can easily flow into the voids in the composite magnetic material, and the density can be improved.
(5)加圧工程は、常温よりも高い温度に温めた前記混合物を前記容器に入れて行うようにした。これにより、上記(4)と同様の作用効果を得ることができる。 (5) The pressurizing step was performed by putting the mixture warmed to a temperature higher than normal temperature into the container. Thereby, the same effect as said (4) can be acquired.
(6)磁性粉末は、平均粒子径の異なる2種類の磁性粉末を混合してなるようにした。特に、磁性粉末は、第1の磁性粉末と、第1の磁性粉末より平均粒子径の小さい第2の磁性粉末とが混合されてなり、磁性粉末における第1の磁性粉末の添加量が60〜80wt%、第2の磁性粉末が20〜40wt%とした。 (6) The magnetic powder was prepared by mixing two kinds of magnetic powders having different average particle diameters. In particular, the magnetic powder is a mixture of the first magnetic powder and the second magnetic powder having an average particle diameter smaller than that of the first magnetic powder, and the added amount of the first magnetic powder in the magnetic powder is 60 to 60. 80 wt% and the second magnetic powder was 20 to 40 wt%.
これにより、第1の磁性粉末同士の隙間に第2の磁性粉末が入り込み、密度及び透磁率の向上と低鉄損化を図ることができる。 Thereby, the second magnetic powder enters the gap between the first magnetic powders, and the density and magnetic permeability can be improved and the iron loss can be reduced.
(7)第1の磁性粉末は、平均粒子径を20〜150μmとし、第2の磁性粉末は、平均粒子径を5〜20μmとした。これにより、コアの密度、透磁率が向上し、鉄損を小さくすることができる。 (7) The first magnetic powder has an average particle diameter of 20 to 150 μm, and the second magnetic powder has an average particle diameter of 5 to 20 μm. Thereby, the density and permeability of the core are improved, and the iron loss can be reduced.
(8)樹脂は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、又はアクリル樹脂とした。これにより、複合磁性材料を粘土状にすることができ、取扱い容易となり、生産性を向上させることができる。 (8) The resin was an epoxy resin, a silicone resin, or an acrylic resin. Thereby, a composite magnetic material can be made into a clay shape, it becomes easy to handle, and productivity can be improved.
[1−4.実施例]
本発明の実施例を、表1〜表3及び図3〜図9を参照して、以下に説明する。
(1)測定項目
測定項目は、密度、透磁率、鉄損、及びインダクタンス値(L値)である。作製された各コアのサンプルに対して、φ2.6mmの銅線で40ターンの巻線を施してリアクトルを作製した。各コアのサンプルの形状は、外径35mm、内径20mm、高さ11mmのトロイダル形状とした。また、作製したリアクトルの透磁率、鉄損及びインダクタンス値を下記の条件で算出した。
[1-4. Example]
Examples of the present invention will be described below with reference to Tables 1 to 3 and FIGS.
(1) Measurement items Measurement items are density, magnetic permeability, iron loss, and inductance value (L value). Reactors were prepared by winding 40 turns of copper cores with a diameter of 2.6 mm on the prepared core samples. The shape of each core sample was a toroidal shape having an outer diameter of 35 mm, an inner diameter of 20 mm, and a height of 11 mm. Moreover, the magnetic permeability of the produced reactor, the iron loss, and the inductance value were computed on condition of the following.
<密度>
コアの密度は、見かけ密度である。すなわち、各コアのサンプルの外径、内径、及び高さを測り、これらの値からサンプルの体積(cm3)を、π×(外径2−内径2)×高さに基づき算出した。そして、サンプルの質量を測定し、測定した質量を算出した体積で除してコアの密度を算出した。
<Density>
The density of the core is the apparent density. That is, the outer diameter, inner diameter, and height of the sample of each core were measured, and the volume (cm 3 ) of the sample was calculated from these values based on π × (outer diameter 2 −inner diameter 2 ) × height. Then, the mass of the sample was measured, and the density of the core was calculated by dividing the measured mass by the calculated volume.
<透磁率及び鉄損>
透磁率及び鉄損の測定条件は、周波数20kHz、最大磁束密度Bm=30mTとした。透磁率は、鉄損Pcv測定時に最大磁束密度Bmを設定したときの振幅透磁率とした。鉄損については、磁気計測機器であるBHアナライザ(岩通計測株式会社:SY−8232)を用いて算出した。この算出は、鉄損の周波数曲線を次の(1)〜(3)式で最小2乗法により、ヒステリシス損係数、渦電流損失係数を算出することで行った。
<Permeability and iron loss>
The measurement conditions for magnetic permeability and iron loss were a frequency of 20 kHz and a maximum magnetic flux density Bm = 30 mT. The magnetic permeability was the amplitude magnetic permeability when the maximum magnetic flux density Bm was set when measuring the iron loss Pcv. The iron loss was calculated using a BH analyzer (Iwatori Measurement Co., Ltd .: SY-8232), which is a magnetic measurement device. This calculation was performed by calculating the hysteresis loss coefficient and the eddy current loss coefficient of the iron loss frequency curve by the following method (1) to (3) by the least square method.
Pcv=Kh×f+Ke×f2…(1)
Phv =Kh×f…(2)
Pev =Ke×f2…(3)
Pcv:鉄損
Kh :ヒステリシス損係数
Ke :渦電流損係数
f :周波数
Phv:ヒステリシス損失
Pev:渦電流損失
Pcv = Kh × f + Ke × f 2 (1)
Phv = Kh × f (2)
Pev = Ke × f 2 (3)
Pcv: Iron loss Kh: Hysteresis loss coefficient Ke: Eddy current loss coefficient f: Frequency Phv: Hysteresis loss Pev: Eddy current loss
<インダクタンス値>
インダクタンス値は、作製されたコアのサンプルに1次巻線(20ターン)を施し、20kHz、1.0Vの条件下でインピーダンスアナライザー(アジレントテクノロジー社:4294A)を使用することで、測定した。
<Inductance value>
The inductance value was measured by applying a primary winding (20 turns) to the manufactured core sample and using an impedance analyzer (Agilent Technology: 4294A) under the conditions of 20 kHz and 1.0 V.
なお、本実施例において、各粉末の平均粒子径と円形度は、下記装置を用いて3000個の平均値をとったものであり、ガラス基板上に粉末を分散して、顕微鏡で粉末写真を撮り一個毎自動で画像から測定した。
会社名:Malvern
装置名:morphologi G3S
比表面積は、BET法により測定した。
In this example, the average particle diameter and the circularity of each powder are the average values of 3000 pieces using the following apparatus. The powder is dispersed on a glass substrate, and a powder photograph is taken with a microscope. Each shot was automatically measured from the image.
Company name: Malvern
Device name: morphologic G3S
The specific surface area was measured by the BET method.
(2)サンプルの作製方法
コアのサンプルは、下記のように、(a)印加磁界の有無、(b)印加磁界の大きさ、(c)加圧工程の有無の観点から作製した。これらの作製方法と、その結果について下記に順に示す。
(2) Sample preparation method The core sample was prepared from the viewpoint of (a) presence / absence of applied magnetic field, (b) magnitude of applied magnetic field, and (c) presence / absence of pressurization step, as described below. These production methods and the results are shown below in order.
(a) 印加磁界の有無
まず、混合工程として、平均粒径123μmのFe−6.5%Si合金粉末(円形度0.943)と、平均粒径5.1μmのFe−6.5%Si合金粉末(円形度0.908)を重量比率70:30でV型混合機にて30分混合して磁性粉末を構成した。そして、アルミカップに当該磁性粉末を入れ、当該磁性粉末に対して、表1に示す条件でエポキシ樹脂を添加し、2分間ヘラを用いて手動で混合した。これにより、磁性粉末と樹脂との混合物である複合磁性材料を得た。
(a) Presence / absence of applied magnetic field First, as a mixing step, Fe-6.5% Si alloy powder (circularity 0.943) having an average particle diameter of 123 μm and Fe-6.5% Si having an average particle diameter of 5.1 μm. Alloy powder (circularity: 0.908) was mixed at a weight ratio of 70:30 for 30 minutes with a V-type mixer to form a magnetic powder. And the said magnetic powder was put into the aluminum cup, the epoxy resin was added on the conditions shown in Table 1 with respect to the said magnetic powder, and it mixed manually using the spatula for 2 minutes. This obtained the composite magnetic material which is a mixture of magnetic powder and resin.
次に、混合工程で得た複合磁性材料を、トロイダル形状の空間を有する樹脂製の容器に充填し、油圧プレス機を用いて容器内の複合磁性材料を600Nのプレス圧(面圧9.4kg/cm2)で10秒間押圧し、トロイダル形状の成型体を作製した。この押圧の間、容器の温度は25℃に保った。 Next, the composite magnetic material obtained in the mixing step is filled into a resin container having a toroidal space, and the composite magnetic material in the container is pressed with a 600 N press pressure (surface pressure 9.4 kg) using a hydraulic press. / Cm 2 ) for 10 seconds to produce a toroidal shaped molded body. During this pressing, the temperature of the container was kept at 25 ° C.
その後、得られた成型体に対し、上記の銅線を40ターン巻回してコイルを形成し、元となるリアクトルを作製した。 Thereafter, the obtained molded body was wound with the above copper wire for 40 turns to form a coil, and a base reactor was produced.
そして、当該リアクトルを大気中にて、85℃で2時間乾燥させ、その後120℃で1時間乾燥させ、さらに150℃で4時間乾燥させて樹脂を硬化し、サンプルとなるトロイダルコアを作製した。その際、各温度における乾燥時間中4.85kA/mとなるようにコイルに通電し、実施例1〜5のサンプルを得た。実施例1〜5の違いは樹脂の添加量であり、それぞれ3.0〜5.0wt%である。また、樹脂の硬化中に磁界を印加しないで作製したトロイダルコイルを作製し、比較例1〜5のサンプルを得た。
図3は、磁界を印加する場合と印加しない場合の樹脂量に対する初透磁率のグラフである。表1及び図3に示すように、各樹脂量において、硬化工程中に磁界を印加した方が、初透磁率が向上していることが分かる。 FIG. 3 is a graph of initial permeability with respect to the amount of resin with and without the application of a magnetic field. As shown in Table 1 and FIG. 3, it can be seen that the initial permeability is improved when a magnetic field is applied during the curing step in each resin amount.
図4は、樹脂量に対する透磁率の変化率のグラフである。表1及び図4に示す「変化率」は、各樹脂量における磁界印加ありの場合と磁界印加なしの場合の初透磁率μ0の変化率であり、式(4)で算出して得た値である。当該変化率は、磁界を印加した効果の度合いを示す。
変化率=μ0(H)/μ0(0)−1…(4)
μ0(H):磁界印加ありの場合の初透磁率
μ0(0):磁界印加なしの場合の初透磁率
FIG. 4 is a graph of the rate of change of magnetic permeability with respect to the amount of resin. The “change rate” shown in Table 1 and FIG. 4 is the change rate of the initial permeability μ0 when the magnetic field is applied and when the magnetic field is not applied in each resin amount. It is. The rate of change indicates the degree of effect of applying a magnetic field.
Rate of change = μ0 (H) / μ0 (0) −1 (4)
μ0 (H): Initial permeability when a magnetic field is applied μ0 (0): Initial permeability when a magnetic field is not applied
図4に示すように、変化率は樹脂量が多くなる程大きくなっている。樹脂量が多くなる程、印加された磁界により磁性粉末が配向しやすくなるためである。樹脂量が3.3〜5.0wt%の範囲で変化率が10%以上であり、初透磁率が向上する効果が高いことが分かる。 As shown in FIG. 4, the rate of change increases as the amount of resin increases. This is because the larger the amount of resin, the easier the magnetic powder is oriented by the applied magnetic field. It can be seen that the rate of change is 10% or more when the resin amount is in the range of 3.3 to 5.0 wt%, and the effect of improving the initial permeability is high.
(b) 印加磁界の大きさ
樹脂量をそれぞれ3wt%、4wt%、5wt%とし、印加磁界を表2の通りとして、樹脂量及び印加磁界以外を上記(a)と同様の工程としてリアクトルのサンプルを作製した。そして、各サンプルに対して、上記「(1)測定項目」で示したように、インダクタンス値を測定した。また、測定したインダクタンス値L0から式(5)に基づき、L0値変化率を算出した。その結果を表2に示す。
(b) The magnitude of the applied magnetic field The resin amount is 3 wt%, 4 wt%, and 5 wt%, respectively, the applied magnetic field is as shown in Table 2, and the reactor sample is processed in the same process as (a) except for the resin amount and the applied magnetic field. Was made. Then, as shown in the above “(1) Measurement item”, the inductance value was measured for each sample. Further, the L0 value change rate was calculated from the measured inductance value L0 based on the equation (5). The results are shown in Table 2.
L0値変化率=L0(H)/L0(0)−1…(5)
L0(H):硬化工程中の各印加磁界Hで作製したリアクトルの初期インダクタンス値
L0(0):硬化工程中の印加磁界を0として作製したリアクトルの初期インダクタンス値
L0 value change rate = L0 (H) / L0 (0) −1 (5)
L0 (H): Initial inductance value of the reactor manufactured with each applied magnetic field H during the curing process L0 (0): Initial inductance value of the reactor manufactured with zero applied magnetic field during the curing process
図5は、硬化工程中の印加磁界に対するL0値変化率のグラフであり、表2をグラフ化したものである。表2及び図5に示すように、L0値変化率は、樹脂量が多い程大きくなる傾向にあることが分かる。L0値変化率は、磁界の小さな領域で上がりやすく、磁界の大きな領域で上がりにくくなっている。すなわち、印加磁界が10kA/m前後でL0値向上が飽和し始める。 FIG. 5 is a graph of the L0 value change rate with respect to the applied magnetic field during the curing process, and Table 2 is graphed. As shown in Table 2 and FIG. 5, it can be seen that the L0 value change rate tends to increase as the amount of resin increases. The L0 value change rate is likely to increase in a region where the magnetic field is small, and is difficult to increase in a region where the magnetic field is large. That is, the L0 value improvement starts to saturate when the applied magnetic field is around 10 kA / m.
表3は、各樹脂量についてのL値飽和増加率とL値飽和増加率の半価磁界を示す表である。L値飽和増加率とは、硬化工程中の印加磁界を14.56kA/mとして作製したサンプルのL0値変化率であり、L値飽和増加率の半価磁界とは、L値飽和増加率の半分のL0値変化率が得られる、硬化工程中の印加磁界の値である。
表3、図5に示すように、樹脂量3wt%の時は、印加磁界が3.0kA/m以上で十分なL0値の向上効果が得られる。樹脂量4〜5wt%の時は、印加磁界が2kA/m以上で十分なL0値の向上効果が得られることが分かった。これらのことから、印加磁界は2kA/m以上とすることで、硬化中の磁界印加による効果が飽和するときの半分以上のL0値変化率を得ることができる。 As shown in Table 3 and FIG. 5, when the resin amount is 3 wt%, a sufficient L0 value improvement effect can be obtained when the applied magnetic field is 3.0 kA / m or more. It was found that when the resin amount was 4 to 5 wt%, a sufficient L0 value improving effect was obtained when the applied magnetic field was 2 kA / m or more. From these facts, by setting the applied magnetic field to 2 kA / m or more, it is possible to obtain an L0 value change rate of half or more when the effect of applying the magnetic field during curing is saturated.
(c) 加圧工程の有無
複合磁性材料を押圧する場合と、しない場合とで、樹脂量3〜5wt%において、下記の通りサンプルを作製し、得られる初期インダクタンス値(L0)の違いについて調べた。
(c) Presence / absence of pressurization process Samples were prepared as follows and examined for the difference in the initial inductance value (L0) when the composite magnetic material was pressed and when the resin amount was 3 to 5 wt%. It was.
(c-1) 樹脂量3wt%の場合
<加圧工程あり>
樹脂量を磁性粉末に対して3wt%とし、上記(a)と同様の工程でリアクトルのサンプルを作製した。但し、硬化工程時の印加磁界は、表4に示す通りとした。
<加圧工程なし>
樹脂量を磁性粉末に対して3wt%とし、上記(a)と同様の工程でリアクトルのサンプルを作製した。但し、複合磁性材料のプレスはしていない。すなわち、混合工程で得た複合磁性材料を、トロイダル形状の空間を有する樹脂製の容器に充填し、プレスしないでトロイダル形状の成型体を作製した。この間、容器の温度は25℃に保った。
(c-1) When the amount of resin is 3wt% <With pressurization process>
The amount of resin was 3 wt% with respect to the magnetic powder, and a reactor sample was prepared in the same process as in (a) above. However, the applied magnetic field during the curing process was as shown in Table 4.
<No pressurization process>
The amount of resin was 3 wt% with respect to the magnetic powder, and a reactor sample was prepared in the same process as in (a) above. However, the composite magnetic material is not pressed. That is, the composite magnetic material obtained in the mixing step was filled in a resin container having a toroidal-shaped space, and a toroidal-shaped molded body was produced without pressing. During this time, the temperature of the container was kept at 25 ° C.
次に、作製したサンプルに対し、加圧工程ありの場合と、加圧工程なしの場合とで、それぞれ初期のインダクタンス値(L0)を算出した。また、算出したインダクタンス値(L0)からその変化率を式(5)に基づいて算出した。その結果を表4及び図6、7に示す。 Next, initial inductance values (L0) were calculated for the prepared samples with and without the pressurization process, respectively. The rate of change was calculated from the calculated inductance value (L0) based on equation (5). The results are shown in Table 4 and FIGS.
図6は、硬化工程中の各印加磁界で作製したリアクトルの初期インダクタンス値のグラフである。図6に示すように、L0は、加圧工程ありの方が高いことが分かった。これは、複合磁性材料をプレスすることで、当該材料中の空隙が押し潰され、空隙の数が減少し、或いは、空隙の大きさが小さくなったことにより、コアの見かけ密度が向上する結果、初透磁率が向上することが要因であると考えられる。 FIG. 6 is a graph of the initial inductance value of the reactor manufactured with each applied magnetic field during the curing process. As shown in FIG. 6, it was found that L0 is higher when there is a pressurizing step. This is the result of pressing the composite magnetic material to crush the voids in the material, reducing the number of voids, or reducing the size of the voids, thereby improving the apparent density of the core. It is considered that the initial permeability is a factor.
図7は、硬化工程中の各印加磁界で作製したリアクトルの初期インダクタンス値の変化率を示すグラフである。図7に示すように、硬化工程中の印加磁界が5kA/m程度までの低い方では加圧工程の有無に違いは見られないが、これより磁界が高くなると、加圧工程ありの方が、L0の変化率が高くなることが分かった。特に、9.27kA/m以上となると、加圧工程による効果が顕著に現れることが分かる。 FIG. 7 is a graph showing the rate of change of the initial inductance value of the reactor manufactured with each applied magnetic field during the curing process. As shown in FIG. 7, there is no difference in the presence or absence of the pressurizing step when the applied magnetic field during the curing step is as low as about 5 kA / m. It was found that the rate of change of L0 was high. In particular, it can be seen that when the pressure is 9.27 kA / m or more, the effect of the pressurizing step appears significantly.
(c-2) 樹脂量4wt%の場合
加圧工程ありの場合となしの場合でサンプルを作製する工程は、樹脂量を4wt%とする以外は、上記の(c-1)樹脂量3wt%の場合と同じである。また、上記(c-1)と同様に初期のインダクタンス値(L0)を算出した。算出したインダクタンス値(L0)からその変化率を式(5)に基づいて算出した。その結果を表5及び図8、9に示す。
(c-2) When the amount of resin is 4 wt% The above-mentioned (c-1) resin amount is 3 wt% except that the amount of resin is 4 wt% in the step of preparing the sample with and without the pressurizing step. Is the same as Further, the initial inductance value (L0) was calculated in the same manner as (c-1) above. The rate of change was calculated from the calculated inductance value (L0) based on equation (5). The results are shown in Table 5 and FIGS.
図8は、硬化工程中の各印加磁界で作製したリアクトルの初期インダクタンス値のグラフである。図8に示すように、L0は、加圧工程ありの方が高いことが分かった。これは、複合磁性材料をプレスすることで、当該材料中の空隙が押し潰され、空隙の数が減少し、或いは、空隙の大きさが小さくなったことにより、コアの見かけ密度が向上する結果、初透磁率が向上することが要因であると考えられる。 FIG. 8 is a graph of the initial inductance value of the reactor manufactured with each applied magnetic field during the curing process. As shown in FIG. 8, it was found that L0 is higher when there is a pressurizing step. This is the result of pressing the composite magnetic material to crush the voids in the material, reducing the number of voids, or reducing the size of the voids, thereby improving the apparent density of the core. It is considered that the initial permeability is a factor.
図9は、硬化工程中の各印加磁界で作製したリアクトルの初期インダクタンス値の変化率を示すグラフである。図9に示すように、L0の変化率においても、加圧工程ありの方が変化率が高くなることが分かった。 FIG. 9 is a graph showing the rate of change of the initial inductance value of the reactor manufactured with each applied magnetic field during the curing process. As shown in FIG. 9, it was found that the rate of change in the L0 change rate is higher when the pressurization process is performed.
(c-3) 樹脂量5wt%の場合
加圧工程ありの場合となしの場合でサンプルを作製する工程は、樹脂量を5wt%とする以外は、上記の(c-1)樹脂量3wt%の場合と同じである。また、上記(c-1)と同様に初期のインダクタンス値(L0)を算出した。算出したインダクタンス値(L0)からその変化率を式(5)に基づいて算出した。その結果を表6及び図10、11に示す。
(c-3) When the resin amount is 5 wt% The above-mentioned (c-1) resin amount is 3 wt% except that the resin amount is 5 wt% in the process of preparing the sample with and without the pressurizing step. Is the same as Further, the initial inductance value (L0) was calculated in the same manner as (c-1) above. The rate of change was calculated from the calculated inductance value (L0) based on equation (5). The results are shown in Table 6 and FIGS.
図10は、硬化工程中の各印加磁界で作製したリアクトルの初期インダクタンス値のグラフである。図11は、硬化工程中の各印加磁界で作製したリアクトルの初期インダクタンス値の変化率を示すグラフである。図10、11に示すように、初期インダクタンス値とその変化率は、共に加圧工程ありの方が加圧工程なしと比べて、高くなっていることが分かる。ただし、その差は小さい。これは、樹脂量が多くなったことにより、複合磁性材料中に占める樹脂の割合が高くなり、加圧して見かけ密度が向上したことによる初透磁率向上の効果を相殺するものと考えられる。 FIG. 10 is a graph of the initial inductance value of the reactor manufactured with each applied magnetic field during the curing process. FIG. 11 is a graph showing the rate of change of the initial inductance value of the reactor manufactured with each applied magnetic field during the curing process. As shown in FIGS. 10 and 11, it can be seen that both the initial inductance value and the rate of change thereof are higher when the pressurization process is performed than when the pressurization process is not performed. However, the difference is small. This is considered to be because the proportion of the resin in the composite magnetic material increases as the amount of the resin increases, and offsets the effect of improving the initial magnetic permeability due to the increase in the apparent density by pressurization.
図11に示すように、L0の変化率は、硬化工程中の印加磁界が高くなる程、加圧工程ありの方が、加圧工程なしの場合と比べて高くなっていることが分かる。これは、樹脂量が多く含まれることにより、印加された磁界によって磁性粉末の配向性が揃いやすいことが要因であると考えられる。 As shown in FIG. 11, it can be seen that the rate of change of L0 is higher when the applied magnetic field is higher during the curing process than when the pressurized process is performed. This is considered to be caused by the fact that the orientation of the magnetic powder is easily aligned by the applied magnetic field due to the presence of a large amount of resin.
(d) 樹脂の粘度測定
本実施例において使用した樹脂の粘度について、説明する。本実施例に使用した樹脂の粘度は、次のように複合磁性材料状に載せた分銅の沈み込みの深さを測定することにより、樹脂の粘度とした。
(d) Measurement of resin viscosity The viscosity of the resin used in this example will be described. The viscosity of the resin used in this example was determined as the resin viscosity by measuring the depth of sinking of the weight placed on the composite magnetic material as follows.
すなわち、まず、樹脂の添加量を表7に示す条件とし、上記(a)の混合工程と同様にして複合磁性材料を作製した。次に、得られた複合磁性材料を、直径5mmのアルミニウム製の容器に厚さが3mmになるように投入し、その複合磁性材料の上の中央にJIS標準の10gの分銅を載せた。そして、分銅を載せてから10秒経過後、分銅を取り除き、分銅の重みで形成された複合磁性材料の凹みの深さを測定した。その結果を表7に示す。
表7に示すように、樹脂の添加量が多くなる程、凹みの深さが深くなっており、複合磁性材料の粘性が低く、分銅が沈み込みやすくなっていることが分かる。 As shown in Table 7, it can be seen that the greater the amount of resin added, the deeper the recess, the lower the viscosity of the composite magnetic material, and the easier the sinking of the weight.
[3.他の実施形態]
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
[3. Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
例えば、実施形態では、リアクトルにコイルを設ける方法として、成型工程においてコイルを容器に入れ、複合磁性材料に埋設する方法を説明したが、予め複合磁性材料からなる所定形状の成型体を成形しておき、当該成型体にコイルを構成する導線を巻回する巻回工程を備える方法を採用しても良い。 For example, in the embodiment, as a method of providing a coil in a reactor, a method of placing a coil in a container and embedding it in a composite magnetic material in a molding process has been described. Alternatively, a method including a winding step of winding a conducting wire constituting the coil around the molded body may be adopted.
Claims (10)
前記磁性粉末に対して3〜5wt%の樹脂を混合する混合工程と、
前記混合工程で得た混合物と前記コイルとを所定の容器に入れて成型する成型工程と、
前記成型工程で得た成型体中の前記樹脂を硬化させる硬化工程と、
前記硬化工程時に前記成型体の前記コイルを通電し、前記成型体に磁界を印加する磁界印加工程と、
を備えること、
を特徴とするリアクトルの製造方法。 A reactor manufacturing method comprising a core including magnetic powder and resin, and a coil mounted on the core,
A mixing step of mixing 3 to 5 wt% resin with respect to the magnetic powder;
A molding step of molding the mixture obtained in the mixing step and the coil in a predetermined container;
A curing step of curing the resin in the molded body obtained in the molding step;
A magnetic field applying step of energizing the coil of the molded body during the curing step and applying a magnetic field to the molded body;
Providing
A method for manufacturing a reactor, characterized in that
前記磁性粉末に対して3〜5wt%の樹脂を混合する混合工程と、
前記混合工程で得た混合物を所定の容器に入れて成型する成型工程と、
前記成型工程で得た成型体に前記コイルを構成する導線を巻回する巻回工程と、
前記導線が巻回された前記成型体中の前記樹脂を硬化させる硬化工程と、
前記硬化工程時に前記導線に通電し、前記成型体に磁界を印加する磁界印加工程と、
を備えること、
を特徴とするリアクトルの製造方法。 A reactor manufacturing method comprising a core including magnetic powder and resin, and a coil mounted on the core,
A mixing step of mixing 3 to 5 wt% resin with respect to the magnetic powder;
A molding step of molding the mixture obtained in the mixing step into a predetermined container; and
A winding step of winding a conductive wire constituting the coil around the molded body obtained in the molding step;
A curing step of curing the resin in the molded body around which the conductive wire is wound;
A magnetic field application step of energizing the conducting wire during the curing step and applying a magnetic field to the molded body;
Providing
A method for manufacturing a reactor, characterized in that
を特徴とする請求項1又は2に記載のリアクトルの製造方法。 In the magnetic field application step, the magnetic field is 2 kA / m or more,
The manufacturing method of the reactor of Claim 1 or 2 characterized by these.
を特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のリアクトルの製造方法。 Including a pressing step of pressing the mixture during the molding step;
The manufacturing method of the reactor in any one of Claims 1-3 characterized by these.
を特徴とする請求項4に記載のリアクトルの製造方法。 The pressurizing step is performed by maintaining the member or the container for pressing the mixture at a temperature higher than room temperature;
The manufacturing method of the reactor of Claim 4 characterized by these.
を特徴とする請求項4又は5に記載のリアクトルの製造方法。 The pressurizing step is performed by putting the mixture heated to a temperature higher than room temperature into the container,
The method for producing a reactor according to claim 4 or 5.
を特徴とする請求項1〜6の何れかに記載のリアクトルの製造方法。 The magnetic powder is formed by mixing two kinds of magnetic powders having different average particle diameters,
The method for producing a reactor according to any one of claims 1 to 6.
前記磁性粉末における前記第1の磁性粉末の添加量が60〜80wt%、前記第2の磁性粉末が20〜40wt%であること、
を特徴とする請求項1〜7の何れかに記載のリアクトルの製造方法。 The magnetic powder is a mixture of a first magnetic powder and a second magnetic powder having an average particle size smaller than that of the first magnetic powder,
The addition amount of the first magnetic powder in the magnetic powder is 60 to 80 wt%, and the second magnetic powder is 20 to 40 wt%.
The method for producing a reactor according to any one of claims 1 to 7.
前記第2の磁性粉末は、平均粒子径が3μm〜10μmであること、
を特徴とする請求項8に記載のリアクトルの製造方法。 The first magnetic powder has an average particle size of 100 μm to 200 μm,
The second magnetic powder has an average particle size of 3 μm to 10 μm,
The manufacturing method of the reactor of Claim 8 characterized by these.
を特徴とする請求項1〜9の何れかに記載のリアクトルの製造方法。 The resin is an epoxy resin, a silicone resin, or an acrylic resin;
The method for producing a reactor according to any one of claims 1 to 9.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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