JP5110626B2 - Wire ring parts - Google Patents

Wire ring parts Download PDF

Info

Publication number
JP5110626B2
JP5110626B2 JP2007026619A JP2007026619A JP5110626B2 JP 5110626 B2 JP5110626 B2 JP 5110626B2 JP 2007026619 A JP2007026619 A JP 2007026619A JP 2007026619 A JP2007026619 A JP 2007026619A JP 5110626 B2 JP5110626 B2 JP 5110626B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
powder
magnetic powder
wire ring
resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2007026619A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008192887A (en
Inventor
一之 小野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokin Corp
Original Assignee
NEC Tokin Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Tokin Corp filed Critical NEC Tokin Corp
Priority to JP2007026619A priority Critical patent/JP5110626B2/en
Publication of JP2008192887A publication Critical patent/JP2008192887A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5110626B2 publication Critical patent/JP5110626B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Description

本発明は、数百kHz以下、最大印加磁界H=3.98kA/m以上の領域での使用に好適な電子機器用のチョークコイル、トランス等の線輪部品に関する。   The present invention relates to a wire ring component such as a choke coil for an electronic device and a transformer suitable for use in a region of several hundred kHz or less and a maximum applied magnetic field H = 3.98 kA / m or more.

これらの線輪部品の応用先としては、例えば、太陽光発電や風力発電などに用いられる昇電圧制御用や降電圧制御用の線輪部品などがある。地球温暖化対策のための、具体的対策の実行が急務となってきており、燃料電池車などのクリーンエネルギーの競争も激化してきている。さらに、家庭や業務などの民生部門においては、政府・自治体が補助を強化し、太陽光発電、小型風力発電、燃料電池発電などの温室効果ガスを出さない分散型発電システムの早期定着を図り始めている。   Application destinations of these wire ring components include, for example, wire ring components for increasing voltage control and decreasing voltage control used for solar power generation, wind power generation, and the like. The implementation of concrete measures to combat global warming has become an urgent task, and competition for clean energy such as fuel cell vehicles has intensified. Furthermore, in the private sector such as home and business, the government and local governments have strengthened subsidies, and have begun to establish a decentralized power generation system that does not emit greenhouse gases such as solar power generation, small wind power generation, and fuel cell power generation. Yes.

これらの燃料電池車や分散型電源設備の共通する要素技術として、電源系内に直流電圧の昇降圧回路(D−Dコンバーター)、直流―交流変換回路(インバーター)が挿入されている。この回路内で不要に電力を消費しないことが必要である。   As element technologies common to these fuel cell vehicles and distributed power supply facilities, a DC voltage step-up / down circuit (DD converter) and a DC-AC converter circuit (inverter) are inserted in the power supply system. It is necessary not to consume power unnecessarily in this circuit.

D−Dコンバーター、インバーター回路による直流から交流への電力変換の際には、出力系への高調波電流の流出を防止するためのフィルター用インダクタ、電圧昇降用コンバーターでは、電気エネルギーを瞬時的に磁気エネルギーとして蓄えるインダクタが必要であり、いずれも小型・軽量化、省エネルギー、省資源、静音化を図った最適インダクタが必要である。   In the case of power conversion from direct current to alternating current by a DD converter or inverter circuit, the inductor for the filter to prevent the outflow of the harmonic current to the output system and the converter for raising and lowering the voltage instantaneously Inductors that can be stored as magnetic energy are required, and in all cases, optimum inductors that are small and light, energy-saving, resource-saving, and quiet are required.

従来の磁芯は、マクロなギャップにより直流電流重畳特性を調整してきた。このために漏洩磁束を発生し、可聴ノイズを発生させ易かった。また閉磁路の磁芯は、低磁界で高透磁率を得るため、プレス成形やインジェクション成形で製造してきた。しかし、工業化の為には、大規模かつ高価な設備、金型に対する投資が必要となる。また、磁芯の製造方法としては、低圧または減圧で注型する方式もあるが、流動性の確保が必要なために、磁性粉の充填率があまり高くできないという問題点があった。   The conventional magnetic core has adjusted the direct current superposition characteristics by a macro gap. For this reason, leakage magnetic flux was generated and audible noise was easily generated. Moreover, the magnetic core of a closed magnetic circuit has been manufactured by press molding or injection molding in order to obtain a high magnetic permeability with a low magnetic field. However, for industrialization, investment in large-scale and expensive equipment and molds is required. In addition, as a method of manufacturing the magnetic core, there is a method of casting at a low pressure or a reduced pressure. However, since it is necessary to ensure fluidity, there is a problem that the filling rate of the magnetic powder cannot be increased so much.

性能的な問題点としては、コイル部品の駆動周波数または待機モード周波数が、可聴領域の数kHzから数十kHzにかかる場合、コイルの線間、コイルと磁芯との間にて相互吸引力に起因した振動が生じる。このために可聴ノイズ・うなりを発生させるという問題がある。   As a performance problem, when the drive frequency or standby mode frequency of a coil component is several kHz to several tens of kHz in the audible range, mutual attraction force is generated between the coil wires and between the coil and the magnetic core. Caused vibration occurs. For this reason, there is a problem of generating audible noise and beat.

特許文献1の記載から明らかなように、特許文献1に記載されたコイル部品の対象としている周波数範囲は、いわゆる“高周波”であり、可聴周波数を遥かに超えた周波数領域である。実際、特許文献1には「数百kHz〜MHz」という記載があり、且つ、「高周波」という文言がキーワードとして頻繁に用いられている。   As is clear from the description in Patent Document 1, the frequency range targeted by the coil component described in Patent Document 1 is a so-called “high frequency”, which is a frequency region far exceeding the audible frequency. In fact, Patent Document 1 has a description of “several hundred kHz to MHz”, and the term “high frequency” is frequently used as a keyword.

数百kHz〜MHzといった非常に高い周波数で仮にエアギャップ部分が振動したとしても人間の耳では聞き取れない音を発生するのみであり、それが上述したような可聴ノイズ・うなりになることは考えられない。   Even if the air gap part vibrates at a very high frequency of several hundred kHz to MHz, it will only generate sound that cannot be heard by the human ear, and it is possible that it will result in audible noise and beating as described above. Absent.

従って、可聴周波数帯域にて駆動されたことにより生じる可聴ノイズ・うなりについての解決策は、特許文献1に記載された技術から離れて考察するのが妥当である。加えて、特許文献1においてターゲットとしているコイル部品は、その例示されているサイズなどからも明らかなように、小電力システム用のコイル部品である。従って、当然のことながら、数百ボルト以上の耐電圧性能あるいは、数百アンペア以上の耐不要パルス電流性能(サージ電流などの望まれない電流ノイズに対する耐性)は望めない。   Therefore, it is appropriate to consider a solution for audible noise and beat caused by driving in the audible frequency band, apart from the technique described in Patent Document 1. In addition, the coil component that is the target in Patent Document 1 is a coil component for a low-power system, as is clear from the size illustrated. Therefore, as a matter of course, a withstand voltage performance of several hundred volts or more or an unnecessary pulse current performance of several hundred amperes or more (resistance to unwanted current noise such as surge current) cannot be expected.

このように、特許文献1に記載されていたコイル部品を大電力・低周波数用途に流用することは不適切であると考えるのが妥当である。   As described above, it is appropriate to consider that it is inappropriate to use the coil component described in Patent Document 1 for high power / low frequency applications.

本発明は、上記を鑑み、高い耐電圧性能と高い耐不要パルス電流性能とを有し且つ可聴周波数領域にかかるような周波数で駆動されても可聴ノイズ・うなりを抑制することのできる線輪部品を提供することを目的とする。   In view of the above, the present invention provides a wire ring component that has high withstand voltage performance and high anti-unnecessary pulse current performance and can suppress audible noise and beat even when driven at a frequency that is in the audible frequency range. The purpose is to provide.

特開2001−185421号公報JP 2001-185421 A

従来技術で対処できないようなニーズとして、マクロギャップのない巻線一体型の磁芯がある。同じ軟磁性材料であっても、巻線一体として、より小型化することによって、低損失化を図れる。この際、巻線の起磁力による印加磁界H=N・I/leは、巻き数N、最大電流I、実行磁路長leにより決定できる。この中で、実行磁路長leを小さくすることで、小型化できる。   A need that cannot be dealt with by the prior art is a winding-integrated magnetic core without a macro gap. Even if the same soft magnetic material is used, the loss can be reduced by reducing the size of the winding as a single unit. At this time, the applied magnetic field H = N · I / le due to the magnetomotive force of the winding can be determined by the number of turns N, the maximum current I, and the effective magnetic path length le. Among them, the effective magnetic path length le can be reduced to reduce the size.

しかし印加磁界Hは、より大きくなるので、最大印加磁界中でより高い透磁率を得ることが必要である。即ち同じ材料であっても、どの磁界まで使用するのかについては、その製品の外形寸法によって、磁気回路の実行断面積が異なる。このため、材料の要求される印加磁界と透磁率が変化する。   However, since the applied magnetic field H becomes larger, it is necessary to obtain a higher magnetic permeability in the maximum applied magnetic field. In other words, even with the same material, up to which magnetic field is used, the effective cross-sectional area of the magnetic circuit differs depending on the external dimensions of the product. For this reason, the applied magnetic field and the magnetic permeability required of the material change.

今回、マクロギャップではなく、ミクロな分散ギャップでより低価格に当該磁芯と線輪部品とを構成するに至った。そして市場のニーズに応えるべく、小型化を中心に、低損失、静粛化可能な製品を発明した。   This time, the magnetic core and wire ring parts have been constructed at a lower price with a micro dispersion gap rather than a macro gap. In response to market needs, we have invented low-loss and quiet products centered on miniaturization.

電子機器の小型化が進み、小型で高効率の磁性材料が要求されており、高周波で用いられるチョークコイルとしては、フェライト磁芯や珪素鋼板・アモルファスリボン、圧粉磁芯等が使用されている。   As electronic devices are becoming smaller and smaller, high-efficiency magnetic materials are required, and as choke coils used at high frequencies, ferrite cores, silicon steel plates / amorphous ribbons, dust cores, etc. are used. .

適した磁芯の選定について、電子機器の駆動周波数と前述のインダクタの最大印加磁界とによって分類することができる。   Selection of a suitable magnetic core can be classified according to the driving frequency of the electronic device and the maximum applied magnetic field of the inductor.

H=3.98kA/m未満では、主にギャップを設けたフェライトが用いられる。   When H is less than 3.98 kA / m, ferrite having a gap is mainly used.

H=7.96kA/m未満までは、主にギャップを設けた珪素鋼板が用いられる。   Up to H = 7.96 kA / m, silicon steel plates with gaps are mainly used.

H=15.92kA/m未満までは、ギャップを設けた圧粉磁芯か珪素鋼板が用いられる。   Up to H = 15.92 kA / m, a dust core or a silicon steel plate with a gap is used.

さらに15.92kA/m以上(H=31.84kA/mのレベル)では、適した磁芯の選定が難しい。   Furthermore, at 15.92 kA / m or more (H = 31.84 kA / m level), it is difficult to select a suitable magnetic core.

各軟磁性材料の透磁率は、巻線と最大電流、磁路長によって決まり、特に印加磁界に依存する。   The magnetic permeability of each soft magnetic material is determined by the winding, the maximum current, and the magnetic path length, and particularly depends on the applied magnetic field.

領域イ:H=3.98kA/m未満
フェライト磁芯の飽和磁束密度は小さい。また、ギャップを設けたフェライト磁芯の場合、次の問題点が指摘できる。まず、磁芯外部に磁束が漏れ出し、銅線表面に渦電流を発生させる。
Area A: H = less than 3.98 kA / m The saturation magnetic flux density of the ferrite core is small. Moreover, the following problems can be pointed out in the case of a ferrite magnetic core provided with a gap. First, magnetic flux leaks to the outside of the magnetic core, generating eddy currents on the copper wire surface.

リッツ線を使用しない場合、この巻線部分の渦電流損失が大きく、インダクタの温度上昇が著しく使用できない。次に、漏れ磁束による巻線部分の渦電流損失対策として、線径の細い銅線を多数本束ねたいわゆるリッツ線が使用される。しかしリッツ線は単線に比べて占積率が低く、直流抵抗が増加し、同一のインダクタンス値を得るためには単線の場合に比べ、より大きいサイズの磁芯が要る。また、リッツ線は単線に比較してコスト高である。   When the litz wire is not used, the eddy current loss in the winding portion is large and the temperature rise of the inductor cannot be used remarkably. Next, as a countermeasure against eddy current loss in the winding portion due to leakage magnetic flux, a so-called litz wire in which a large number of thin copper wires are bundled is used. However, the litz wire has a lower space factor than the single wire, the direct current resistance increases, and a magnetic core having a larger size than that of the single wire is required to obtain the same inductance value. In addition, the litz wire is more expensive than the single wire.

フェライトは珪素鋼板、アモルファスリボン等に比べ、鉄損が著しく低いという優れた特徴がある。しかし、上述したようにギャップを設けた場合は、上記の漏れ磁束による巻線部分での渦電流損失のために、その利点を十分に生かすことができなかった。更に、フェライトは金属酸化物からなるため、金属系の軟磁性材料に比べ、本質的に飽和磁束密度が低く、磁気的に飽和しやすい、損失の温度依存性が大きいという欠点を持っている。このためフェライト磁芯は、金属系の軟磁性材料からなる磁芯よりも磁芯の断面積を増やして磁気飽和を防止しなければならず、磁芯の小型化が難しい。   Ferrite has an excellent feature that its iron loss is remarkably low compared to silicon steel plates, amorphous ribbons and the like. However, when the gap is provided as described above, the advantage cannot be fully utilized due to the eddy current loss in the winding portion due to the leakage magnetic flux. Furthermore, since ferrite is made of a metal oxide, it has the disadvantages that the saturation magnetic flux density is essentially lower than that of a metal-based soft magnetic material, the magnetic flux is easily saturated, and the temperature dependence of loss is large. For this reason, the ferrite magnetic core has to prevent magnetic saturation by increasing the cross-sectional area of the magnetic core as compared with a magnetic core made of a metallic soft magnetic material, and it is difficult to reduce the size of the magnetic core.

領域ロ:H=7.96kA/m未満まで
例えば、珪素鋼などの100μmの薄帯は、この範囲で特に高μの優位性を発揮できている。同じ組成で比較する場合、粉体の圧粉磁芯よりも透磁率が高い理由は、薄帯にすることで反磁界係数を下げ、低保磁力のスピン磁化回転モードを使用するからである。ただし薄帯厚みに起因する、渦電流損失の増大により、40kHz位までしか適応できない。更に薄い薄帯が開発されつつあるが、製造コストが甚だ高い。またマクロギャップ部の加工精度の問題がある。
Area B: H = Unless than 7.96 kA / m For example, a thin ribbon of 100 μm such as silicon steel can exhibit an advantage of particularly high μ in this range. When comparing with the same composition, the reason why the magnetic permeability is higher than that of the powdered magnetic core is that the demagnetizing factor is lowered by using a thin ribbon and the spin magnetization rotation mode having a low coercive force is used. However, due to the increase in eddy current loss due to the ribbon thickness, it can only be applied up to about 40 kHz. Although thinner ribbons are being developed, the manufacturing costs are very high. There is also a problem of processing accuracy of the macro gap portion.

領域ハ:H=15.92kA/m未満まで
例えば、センダストの圧粉体が用いられる。軟磁性粉を成形して作製される圧粉磁芯は、フェライトに比べて大きい飽和磁束密度を有しているため小型化に有利であるが、透磁率および鉄損についてはフェライトより優れているとはいえず、その点では小型化が図りにくい。
Area C: Up to H = 1.92 kA / m For example, Sendust green compact is used. A dust core produced by molding soft magnetic powder has a higher saturation magnetic flux density than ferrite, which is advantageous for downsizing, but is superior to ferrite in terms of permeability and iron loss. However, it is difficult to reduce the size in that respect.

例えば、マクロギャップ無しのフェライト磁芯は、インダクタンスL値が、H=1kA/m程度の磁界となる直流重畳電流で急激に低下するのに対し、マクロギャップ無しの圧粉磁芯は直流重畳電流に対してなだらかに低下する。これは、圧粉磁芯に存在するミクロな分散ギャップに分布がある為と考えられる。より高磁界まで透磁率を確保するためには、ミクロギャップの適合化が必要と思われる。ミクロギャップを増やすと、磁芯の透磁率は、低下傾向となる。   For example, a ferrite core without a macro gap has an inductance L value that suddenly decreases with a DC superimposed current that becomes a magnetic field of about H = 1 kA / m, whereas a dust core without a macro gap has a DC superimposed current. It decreases gradually against. This is presumably because there is a distribution in the micro-dispersion gap present in the dust core. In order to ensure the permeability up to higher magnetic fields, it seems necessary to adapt the micro gap. When the microgap is increased, the magnetic permeability of the magnetic core tends to decrease.

圧粉磁芯のコア損失は、通常ヒステリシス損失と渦電流損失からなるが、渦電流損失は、周波数の約二乗と渦電流が流れるサイズの約二乗に比例して増大するので、磁性粉末表面に電気絶縁性樹脂等を覆うことにより渦電流の発生を抑制する。一方、ヒステリシス損失は、圧粉磁芯の成形密度をあげるために通常500MPa以上の成形圧力を加える必要があり、そのため磁性体として歪みが増大するとともに透磁率が劣化して、ヒステリシス損失が増大してしまうものであった。これを回避するために、必要に応じて歪みを解放するために成形後熱処理を施すことが行われる。しかし高温の熱処理が必要な場合は、磁性粉末を絶縁し、しかも粉体同士の結着を保つために絶縁性の結着剤が必要だった。   The core loss of a dust core usually consists of hysteresis loss and eddy current loss, but the eddy current loss increases in proportion to the square of the frequency and the square of the size through which the eddy current flows. The generation of eddy current is suppressed by covering the electrically insulating resin or the like. On the other hand, in order to increase the molding density of the dust core, it is usually necessary to apply a molding pressure of 500 MPa or more. Therefore, the hysteresis loss increases as the magnetic material increases in strain and the permeability deteriorates. It was something that would end up. In order to avoid this, a post-molding heat treatment is performed as necessary to release the strain. However, when high-temperature heat treatment is required, an insulating binder is necessary to insulate the magnetic powder and maintain the binding between the powders.

領域ニ:H=31.84kA/mレベル(15.92kA/m以上)
圧粉磁芯でも、複数のマクロギャップや磁芯中の磁束密度の分布をより均一化するために、部分的に磁化困難方向に磁化させることなどの必要がある領域であり、特に漏洩磁束が巻線の渦電流損失の著しい増加をもたらしていた。この領域では、適した磁芯の選定が難しい。
Area D: H = 31.84 kA / m level (15.92 kA / m or more)
Even in a dust core, in order to make the distribution of the magnetic flux density in a plurality of macro gaps and magnetic cores more uniform, it is an area that needs to be partially magnetized in the direction of difficult magnetization. It caused a significant increase in winding eddy current loss. In this region, it is difficult to select a suitable magnetic core.

本発明は以上のように使用する磁界範囲での透磁率を確保するために、使用する最大印加磁界H=3.98kA/m以上の領域について検討し、数百kHzの周波数までの電子機器に用いられるチョークコイル、トランス等のインダクタ用磁芯に関し、特に小型化にも適した線輪部品の提供を目的とする。   In order to secure the permeability in the magnetic field range to be used as described above, the present invention examines the region of the maximum applied magnetic field H = 3.98 kA / m or more to be used in an electronic device up to a frequency of several hundred kHz. An object of the present invention is to provide a wire ring component that is particularly suitable for downsizing of a magnetic core for an inductor such as a choke coil or a transformer used.

本発明者らは、高電流の直流重畳特性の良好な線輪部品としては、磁性体粉末と樹脂との混和物からなるミクロギャップを持たせた磁芯を用いると良いことを見いだした。特に、磁性体の充填率を上げることと、ミクロギャップを均一にすることが有効であると考えられることから、本発明は、そのための混和物等の構成を検討した結果、得られたものである。   The present inventors have found that a magnetic core having a microgap made of a mixture of a magnetic powder and a resin is preferably used as a ring component having a high current direct current superposition characteristic. In particular, since it is considered effective to increase the filling rate of the magnetic material and to make the micro gap uniform, the present invention was obtained as a result of studying the composition of the admixture for that purpose. is there.

本発明では、磁芯として、初透磁率μdc=10以上の成型体の群とこれら成型体の群の隙間を磁性体粉末等と樹脂からなる混和物で充填したものを用い、巻線として巻線の端部を除くように絶縁樹脂で包囲して得られる巻線内包絶縁物を用いて線輪部品を構成している。   In the present invention, a magnetic core in which a group of molded bodies having an initial permeability of μdc = 10 or more and a gap between the groups of the molded bodies is filled with an admixture made of magnetic powder and resin and wound as a winding is used. A wire ring component is formed using a winding inclusion insulator obtained by surrounding with an insulating resin so as to exclude the end of the wire.

即ち、本発明は、巻線の端部を除くように絶縁樹脂で包囲して得られる巻線内包絶縁物と、前記巻線内包絶縁物の少なくとも内側に充填された初透磁率μdc=10以上の成型体の群とが、第1の磁性体粉末とより小径の第2の磁性体粉末または非磁性体粉末と樹脂との混和物の固化または硬化されたものに埋設されたものであり、前記第1の磁性体粉末の平均粒径φ1に対する、前記第2の磁性体粉末または非磁性体粉末の平均粒径φ2がφ2=<φ1/15、かつ前記第2の磁性体粉末または非磁性体粉末の体積分率が全体の40vol%以下であることを特徴とする線輪部品である。 That is, the present invention relates to a winding inclusion insulator obtained by surrounding with an insulating resin so as to exclude the end of the winding, and an initial permeability μdc = 10 or more filled at least inside the winding inclusion insulator. And a group of the molded bodies are embedded in a solidified or cured mixture of the first magnetic powder and the second magnetic powder having a smaller diameter or the non-magnetic powder and the resin , The average particle diameter φ2 of the second magnetic powder or nonmagnetic powder is φ2 = <φ1 / 15 with respect to the average particle diameter φ1 of the first magnetic powder, and the second magnetic powder or nonmagnetic It is a wire ring part characterized by the volume fraction of body powder being 40 vol% or less of the whole .

また、本発明は、前記混和物は前記第1の磁性体粉末の実効的な反磁界係数Nが0.4以下であり、前記第1の磁性体粉末と第2の磁性体粉末または非磁性体粉末との合計の充填率が50vol%以上であり、かつ比透磁率μdcが2以上であることを特徴とする線輪部品である。   In the present invention, the admixture has an effective demagnetizing factor N of the first magnetic powder of 0.4 or less, and the first magnetic powder and the second magnetic powder or non-magnetic. The wire ring component is characterized in that the total filling rate with the body powder is 50 vol% or more and the relative permeability μdc is 2 or more.

また、本発明は、前記第2の磁性体粉末または非磁性体粉末の半分以下がφ1/50以下の粒径の粉末であり、望ましくは略球状粉末であることを特徴とする線輪部品である。   In addition, the present invention provides a wire ring component characterized in that half or less of the second magnetic powder or non-magnetic powder is a powder having a particle size of φ1 / 50 or less, preferably a substantially spherical powder. is there.

また、本発明は、前記樹脂または樹脂との混和物が、少なくともチキソトロピックな成分を含むことを特徴とする線輪部品である。   The present invention also provides a wire ring component in which the resin or a mixture with the resin contains at least a thixotropic component.

また、本発明は、前記巻線内包絶縁物が少なくとも前記チキソトロピックな成分を含む絶縁非磁性粉と前記絶縁樹脂との混合物で含浸され、固化または硬化して得られたものであることを特徴とする線輪部品である。 Further, the present invention is characterized in that the winding encapsulated insulating material is impregnated with a mixture of the insulating resin and the insulating non-magnetic powder including at least the thixotropic component, it is obtained by solidifying or curing It is a wire ring part.

また、本発明は、前記磁性体粉末は、軟磁性体粉末からなることを特徴とする線輪部品である。   The present invention also provides the wire ring component, wherein the magnetic powder is made of soft magnetic powder.

また、本発明は、前記磁性体粉末は、少なくとも軟磁性体粉末を含むことを特徴とする線輪部品である。   The present invention also provides a wire ring component, wherein the magnetic powder includes at least a soft magnetic powder.

また、本発明は、比透磁率μdcが1である特定透磁率磁芯部材が埋設されたことを特徴とする線輪部品である。   Moreover, the present invention is a wire ring component in which a specific magnetic permeability core member having a relative magnetic permeability μdc of 1 is embedded.

また、本発明は、保持ケースを更に備え、前記混和物の少なくとも一部が前記ケース内で固化または硬化したことを特徴とする線輪部品である。   In addition, the present invention is the wire ring component further including a holding case, wherein at least a part of the mixture is solidified or hardened in the case.

本発明では、磁芯として、比透磁率の大きい成型体の群を用い、さらにこれら成型体群の隙間を磁性体粉末等と樹脂の混和物を充填することにより、高透磁率の閉磁路磁芯を得ることができる。従来、高透磁率の閉磁路の磁芯は、プレス成形やインジェクション成形で製造されてきたが、大規模かつ高価な設備、金型に対する投資が必要であり、特に大電流用等で、大型の線輪部品の製造設備には高価な投資が必要であった。しかしながら、本発明では、磁芯として、成型体の群を用いているために大型の成型装置が不要となり設備投資が少なくて済む。また、成型体の群を用いることにより、混和物のみで磁芯を製造するよりも、低コストで高透磁率の磁芯を製造することが可能である。   In the present invention, a group of molded bodies having a high relative permeability is used as the magnetic core, and a gap between these molded body groups is filled with a mixture of magnetic powder or the like and a resin so that a high magnetic permeability closed magnetic circuit magnet is obtained. A wick can be obtained. Conventionally, magnetic cores with a high magnetic permeability closed magnetic path have been manufactured by press molding or injection molding, but investment in large-scale and expensive equipment and molds is required, especially for large currents, Expensive investment was required for the production equipment for the ring parts. However, in the present invention, since a group of molded bodies is used as the magnetic core, a large molding apparatus is unnecessary, and capital investment can be reduced. In addition, by using a group of molded bodies, it is possible to manufacture a magnetic core having a high magnetic permeability at a lower cost than manufacturing a magnetic core using only a blend.

また、本発明では磁性粉体と無機充填剤を高充填することできるので、熱放散性と耐クラック性が向上し、線輪部品としても機器の小型化が可能である。   Further, in the present invention, since the magnetic powder and the inorganic filler can be highly filled, heat dissipation and crack resistance are improved, and the device can be miniaturized as a wire ring part.

本発明では、線輪部品として従来の閉磁路の磁芯であれば、磁気飽和してしまうような磁界、
H1=15.92kA/m
H2=31.84kA/m
H3=79.6kA/m
においてより高い透磁率を得る事ができ、さらに成型体の群を用いることによって、H=7.96kA/m以下での、透磁率も大幅に引き上げることができた。
In the present invention, if the magnetic core of the conventional closed magnetic circuit as a wire ring component, a magnetic field that would be magnetically saturated,
H1 = 15.92 kA / m
H2 = 31.84 kA / m
H3 = 79.6 kA / m
The magnetic permeability at H = 7.96 kA / m or less could be significantly increased by using a group of molded bodies.

さらに、チキソトロピックな性質を付与してあるので、イ)スラリー静止時の粘度を上昇させたので、充填材を分散させた状態で長期間にわたり保管できた。また、ロ)配合時の均一混合と充填剤の均一分散を可能にする。ハ)注型時には、振動させながら行う事により、スラリーの流動性を確保できた。   Furthermore, since thixotropic properties are imparted, a) the viscosity when the slurry is stationary is increased, so that it can be stored for a long time in a state where the filler is dispersed. B) It enables uniform mixing and uniform dispersion of the filler at the time of blending. C) During casting, the fluidity of the slurry was ensured by carrying out vibration.

当該線輪部品において巻線は、少なくとも絶縁体にて端部を除き包囲されていることから、耐電圧特性及び耐不要パルス電流性能に優れており、且つ、それを少なくとも磁性体粉末を含む粉末と樹脂との混和物からなる磁芯内部に埋設し、巻線の動きが固定されている。そのため可聴周波数帯域で駆動されても可聴ノイズ・うなりを生じるような振動の振幅はより小さくなる。   In the wire ring component, since the winding is surrounded at least by an insulator, the winding is excellent in withstand voltage characteristics and unnecessary pulse current performance, and includes at least a magnetic powder. It is embedded in the magnetic core made of a mixture of resin and resin, and the movement of the winding is fixed. For this reason, even when driven in an audible frequency band, the amplitude of vibration that causes audible noise and beat is smaller.

本発明の実施の形態による線輪部品は、ケースもしくは離型用の注型に巻線部品を配置し、高透磁率の成型体を充填し、さらにそれらの隙間に、磁性体等と樹脂からなる混和物を注型して、混和物を固化または硬化したものである。   In the wire ring component according to the embodiment of the present invention, the winding component is arranged in a case or a mold for mold release, filled with a molded body having a high magnetic permeability, and further, a magnetic material or the like and a resin are formed in a gap therebetween. The mixture is cast to solidify or harden the mixture.

図1、図2は本発明の線輪部品の説明図である。図1に示すように、注型(この図では示していない)に巻線部品として巻線内包絶縁物3を配置して、高透磁率の成型体2を充填し、磁性体等と樹脂からなる混和物4を注型して得られる。また、場合によっては、図2に示すように、円柱状の部分のみ高透磁率の成型体2を充填してもよい。   1 and 2 are explanatory views of the wire ring component of the present invention. As shown in FIG. 1, a winding inclusion insulator 3 is arranged as a winding component in a casting mold (not shown in this figure), and is filled with a molded body 2 having a high magnetic permeability. The mixture 4 is obtained by casting. In some cases, as shown in FIG. 2, only the cylindrical portion may be filled with the molded body 2 having a high magnetic permeability.

混和物は注型して用いるので、線輪部品のサイズが大きい場合、固化または硬化時の製造過程の環境配慮および省エネルギーを考える必要がある、特に当該コイル部品が一定以上の高さを有する場合を考慮すると、混和物は溶剤を加えることなく注型できる樹脂を用いることが好ましい。   Since the mixture is cast and used, it is necessary to consider environmental considerations and energy saving in the manufacturing process during solidification or curing when the size of the wire ring part is large, especially when the coil part has a certain height or more. Therefore, it is preferable to use a resin that can be cast without adding a solvent.

高透磁率(μ>10)な成型体としては、大きさが数mmの軟磁性圧粉体が適している。成型体の形状は球状、円柱状やその他の多面体形状であってもよいが、成型体の製造、注型への充填を考慮して選定する。例えば円柱状の場合は、成型体の作製が容易であり、密に充填することも可能ではある。しかしながら、成型体を充填する際の巻線内包絶縁物の絶縁被覆の損傷を考慮する必要があり、成型体を密に充填するためには振動充填することが望ましいが、振動充填の場合はより損傷の可能性が大きくなる。従って表面が鋭角の形状をした高透磁率の成形体は、巻線内包絶縁物を傷付けるので、充填の作業性を考慮した場合は略球状または球状の成形体を使うことが望ましい。   As a molded article having a high magnetic permeability (μ> 10), a soft magnetic green compact having a size of several mm is suitable. The shape of the molded body may be spherical, cylindrical, or other polyhedral shape, but is selected in consideration of manufacturing the molded body and filling the casting. For example, in the case of a columnar shape, it is easy to produce a molded body, and it is possible to fill it closely. However, it is necessary to consider the damage to the insulation coating of the coil inclusion insulator when filling the molded body. In order to fill the molded body densely, vibration filling is desirable. The possibility of damage increases. Therefore, a molded article with a high permeability having an acute-angled surface damages the winding inclusion insulator, and therefore it is desirable to use a substantially spherical or spherical molded article in consideration of filling workability.

成型体である軟磁性圧粉体を構成する磁性体粉末は軟磁性粉末、詳しくは、Fe系の軟磁性磁性体粉末であることが望ましい。更に具体的には、軟磁性磁性体粉末はFe−Si系粉末、Fe−Si−Al系粉末、Fe−Ni系粉末、及びFe系アモルファス粉末からなる群から選択された粉末である。ここで、Fe−Si系粉末における平均Si含有量は好ましくは11.0重量%以下である。また、Fe−Si−Al系粉末における平均Si含有量は好ましくは11.0重量%以下であり、平均Al含有量は好ましくは7.0重量%以下である。また、Fe−Ni系粉末における平均Ni含有量は好ましくは30.0重量%以上85.0重量%以下である。   The magnetic powder constituting the soft magnetic compact as a molded body is preferably a soft magnetic powder, more specifically, an Fe-based soft magnetic magnetic powder. More specifically, the soft magnetic powder is a powder selected from the group consisting of Fe-Si powder, Fe-Si-Al powder, Fe-Ni powder, and Fe amorphous powder. Here, the average Si content in the Fe—Si based powder is preferably 11.0% by weight or less. The average Si content in the Fe—Si—Al-based powder is preferably 11.0% by weight or less, and the average Al content is preferably 7.0% by weight or less. Further, the average Ni content in the Fe—Ni-based powder is preferably 30.0 wt% or more and 85.0 wt% or less.

これらの軟磁性粉末をプレス成型、インジェクション成型等により成型し必要に応じて焼結、アニーリングの熱処理を行うことにより、目的とする比透磁率μ>10の軟磁性圧粉体を得ることができる。   These soft magnetic powders can be molded by press molding, injection molding, etc., and subjected to heat treatment such as sintering and annealing as necessary to obtain a desired soft magnetic compact with a relative permeability μ> 10. .

また、巻線に関し、本発明の巻線内包絶縁物と磁芯の一体構成は、ピンホールによる絶縁耐圧不良が発生し易い構成である。従来の内鉄型線輪部品では、ボビン、ワニス含浸や粉体塗装による対策が行われているが、より気泡を含有し難い方法で行うことが望ましい。粉体塗装法は、常圧で行うため、コイルの線間に空隙が発生し、ピンホールも発生し易い面がある。このため本発明の場合は、コイルとコイル間やコイル台座間の含浸や接着には、熱硬化エポキシ樹脂に、無機充填フィラーを均一分散させた含浸・接着剤を用いて巻線内包絶縁物を製造するのが望ましい。   In addition, regarding the winding, the integral configuration of the winding inclusion insulator and the magnetic core according to the present invention is a configuration in which a breakdown voltage failure due to a pinhole is likely to occur. In conventional inner iron type wire ring parts, measures are taken by bobbin, varnish impregnation and powder coating, but it is desirable to carry out by a method which is less likely to contain bubbles. Since the powder coating method is performed at normal pressure, there is a surface in which voids are generated between the coil wires and pinholes are easily generated. For this reason, in the case of the present invention, for the impregnation and adhesion between the coils and between the coil pedestals, the winding inclusion insulator is used by using an impregnation / adhesive in which an inorganic filler is uniformly dispersed in a thermosetting epoxy resin. It is desirable to manufacture.

本発明の線輪部品は、型に巻線内包絶縁物や特定透磁率磁芯部材を配置して、離型性の樹脂を組み合わせた混和物を注型して硬化させて磁芯を製造し、型を取り外して製造することができる。また、ケースを備えた線輪部品を製造することもできる。型の一部もしくは全部をケースとして利用することにより、型の取り外しを省略して製造することもできる。型の取り外しを行わない場合は、離型性を考慮する必要がないため、複雑な形状の磁芯の製造も容易となる。   The wire ring component of the present invention is manufactured by placing a coil-containing insulator and a specific permeability magnetic core member in a mold, and casting and curing an admixture combined with a releasable resin to produce a magnetic core. Can be manufactured by removing the mold. Moreover, the wire ring component provided with the case can also be manufactured. By using part or all of the mold as a case, it is possible to manufacture without removing the mold. When the mold is not removed, it is not necessary to consider releasability, so that it is easy to manufacture a magnetic core having a complicated shape.

さらに、磁芯として機能するケースを用いても良い。例えば、磁芯として機能するケースを他の部品と共用部品とする場合、一旦、巻線部品を形成し、その後、その巻線部品を共用部品たるケース内に配置するといった場合に有効である。このケースは例えばFe−Ni系合金など他の磁性体・合金で形成されていても良い。ケースが磁性体製である場合、適切な絶縁性能を確保するためには、ケースの内面に絶縁膜を形成し、その後に混和物を注型して磁芯を形成することが好ましい。なお、ケースは例えばアルミナ成形体のようなセラミックスケースであっても良いし、アルミニウム合金からなるものとしても良い。   Furthermore, a case that functions as a magnetic core may be used. For example, when a case functioning as a magnetic core is used as a common part with other parts, it is effective in a case where a winding part is once formed and then the winding part is placed in a case that is a common part. This case may be formed of other magnetic materials / alloys such as Fe-Ni alloys. When the case is made of a magnetic material, in order to ensure appropriate insulation performance, it is preferable to form an insulating film on the inner surface of the case and then cast the mixture to form a magnetic core. The case may be a ceramic case such as an alumina molded body, or may be made of an aluminum alloy.

上記のようなケースを備え、巻線内包絶縁物と前記混和物からなる磁芯とが、ケースとの間の空間を満たすような線輪部品を提供できる。   It is possible to provide a wire ring component that includes the case as described above and in which a winding inclusion insulator and a magnetic core made of the mixture fill a space between the case.

具体例で、本発明の線輪部品の製造フローを説明する。図3に、本発明の線輪部品の製造フローを示す。ケースもしくは離型用の注型に、巻線内包絶縁物を配置しておき、高透磁率の成形体(例えば直径2mmのFe−Si系の球状圧粉成形体)を充填する。この場合、先ず、100℃から150℃に予熱した実機の注型に対し、予熱された成形体を投入して、加振充填する。   The production flow of the wire ring part of the present invention will be described using a specific example. FIG. 3 shows a manufacturing flow of the wire ring component of the present invention. A winding inclusion insulator is placed in a case or a mold for release, and a high permeability molded body (for example, a Fe-Si-based spherical powder molded body having a diameter of 2 mm) is filled. In this case, first, a preheated molded body is introduced into an actual casting mold preheated from 100 ° C. to 150 ° C. and subjected to vibration filling.

次に、充填した実機の注型と充填された成型体を、再予熱する。次に真空下で、より小径の磁性体粉末、非磁性体粉末と、樹脂との混和物を、注型して成型体群の間隙に含浸させる。さらに、熱処理炉内で80℃から200℃で硬化させる。   Next, the casting of the filled actual machine and the filled molded body are re-preheated. Next, under vacuum, an admixture of smaller-diameter magnetic powder, non-magnetic powder and resin is cast and impregnated in the gaps of the molded body group. Further, it is cured at 80 to 200 ° C. in a heat treatment furnace.

図3の製造フローに示すように、混和物を注型する前に、注型と成型体を加熱することが望ましい。これは、成形体の吸着水分により表面電気絶縁が低下すると共に混和物の含浸性が低下するためであり、加熱することで防止できることが確認されている。   As shown in the manufacturing flow of FIG. 3, it is desirable to heat the casting and the molded body before casting the mixture. This is because the surface electrical insulation is lowered by the adsorbed moisture of the molded body, and the impregnation property of the admixture is lowered.

図4は成型体群の水分量と絶縁破壊電圧との関係を示したものである。図4に示すように、成形体群に吸着した水分量を、減らすことで、絶縁破壊電圧の低下を防ぐことができる。このことから成形体の温度を100℃以上に余熱することが望ましいことがわかる。   FIG. 4 shows the relationship between the moisture content of the molded body group and the dielectric breakdown voltage. As shown in FIG. 4, a decrease in the dielectric breakdown voltage can be prevented by reducing the amount of water adsorbed on the molded body group. This shows that it is desirable to preheat the temperature of the molded body to 100 ° C. or higher.

さらに、図5は、成型体群の余熱温度と混和物の樹脂含浸率との関係を示すものである。図5に示すように成型体群を100℃近辺に余熱することにより、樹脂の含浸率を上げることができることがわかる。さらに、前処理として成型体の表面をシリカ等のカップリング剤で処理することにより、樹脂の含浸率を高めることができることがわかる。以上のように成型体はカップリング剤で表面処理を行っておき、充填前に100〜150℃程度で余熱することが望ましい。   Further, FIG. 5 shows the relationship between the preheating temperature of the molded body group and the resin impregnation rate of the admixture. As shown in FIG. 5, it is understood that the resin impregnation rate can be increased by preheating the molded body group to around 100 ° C. Furthermore, it can be seen that the impregnation rate of the resin can be increased by treating the surface of the molded body with a coupling agent such as silica as a pretreatment. As described above, the molded body is preferably surface-treated with a coupling agent and preheated at about 100 to 150 ° C. before filling.

この方法を適用すると表1に示すように、成型体を用いずに混和物のみを用いる場合よりも、磁性体の充填率を高くできるために、熱伝導率が向上する。この様に熱伝導性が向上することから耐熱衝撃性に優れた線輪部品を得ることができる。さらに、磁気損失等により発生する熱の放熱特性も良好になるので、場合によっては、線輪部品の小型化も図れる。   When this method is applied, as shown in Table 1, since the filling rate of the magnetic material can be increased as compared with the case where only the mixture is used without using the molded body, the thermal conductivity is improved. Thus, since heat conductivity improves, a wire ring component excellent in thermal shock resistance can be obtained. Furthermore, since the heat dissipation characteristics of heat generated by magnetic loss and the like are improved, the wire ring component can be downsized in some cases.

Figure 0005110626
Figure 0005110626

混和物のみを用いる場合には、磁性粉等の充填率を上げると、混和物の粘度が高くなり、注型作業が可能なスラリーとすることができないため、充填率はあまり高くできなかった。また、直径1mmを超えるような成形体を用いた混和物も用いられていない。一方、本発明では、成形体の群を、あらかじめ充填しておいて、その間隙に、混和物を注型するので、混和物は注入作業性を損なわないように、同様に低粘度とする必要があるために、混和物の分の充填率は変わらないものの、成型体の群の分は磁性粉等の充填率を上げることができる。   In the case of using only the admixture, if the filling rate of the magnetic powder or the like is increased, the viscosity of the admixture increases, and the slurry cannot be cast, so the filling rate cannot be increased very much. Moreover, the mixture using the molded object over 1 mm in diameter is not used. On the other hand, in the present invention, the group of molded bodies is filled in advance, and the mixture is poured into the gap, so that the mixture needs to have a low viscosity as well so as not to impair the injection workability. Therefore, although the filling rate of the admixture does not change, the filling rate of the magnetic powder or the like can be increased for the group of molded products.

図6に、磁性粉の充填率と熱伝導率との関係を示す。また、図7に、磁性粉の充填率と線膨張係数との関係を示す。上記のように、本発明の線輪部品では、磁性粉等の充填率を高くすることができ、図6に示されるように、熱伝導率は、混和物のみを用いる場合と比較して約2倍に向上し、部品内部の熱放散性を高め、温度上昇を低減することができる。さらに、図7に示されるような、低膨張率効果とあいまって、耐クラック性の向上を図ることができる。   FIG. 6 shows the relationship between the filling rate of magnetic powder and the thermal conductivity. FIG. 7 shows the relationship between the filling rate of magnetic powder and the linear expansion coefficient. As described above, in the wire ring part of the present invention, the filling rate of magnetic powder or the like can be increased, and as shown in FIG. 6, the thermal conductivity is about compared to the case where only the admixture is used. It can be doubled, the heat dissipation inside the part can be increased, and the temperature rise can be reduced. Furthermore, the crack resistance can be improved in combination with the low expansion coefficient effect as shown in FIG.

樹脂については適宜、ガラス転移温度が高く、線膨張係数が小さいなどのものを選定すればよく、エポキシ樹脂が推奨される。樹脂たるエポキシ樹脂には液状で低粘度であるといった要求があるため、添加剤、硬化剤、触媒との相溶性、保存安定性も具体的なエポキシ樹脂選定において考慮されるべき重要な特性である。そういったことを考慮すると、主剤としては、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、多官能型等のエポキシ樹脂を用いることができ、硬化剤としては芳香族ポリアミン系、カルボン酸無水物系、潜在性硬化剤系のものを用いることができる。以下、ビスフェノールA型のエポキシ樹脂と無溶剤型低粘度液状芳香族アミンの硬化剤との組合せを使用したものを代表例として説明する。   As the resin, one having a high glass transition temperature and a small linear expansion coefficient may be selected as appropriate, and an epoxy resin is recommended. Since epoxy resin as a resin is required to be liquid and have low viscosity, compatibility with additives, curing agents and catalysts, and storage stability are also important characteristics that should be considered in selecting specific epoxy resins. . In consideration of such circumstances, epoxy resins such as bisphenol A type, bisphenol F type, and polyfunctional type can be used as the main agent, and aromatic polyamine type, carboxylic acid anhydride type, latent curing agent as the curing agent. A system type can be used. A typical example will be described below using a combination of a bisphenol A type epoxy resin and a solvent-free low-viscosity liquid aromatic amine curing agent.

なお、この樹脂は例えばシリコーン樹脂のような他の熱硬化性樹脂としても良いし、化学反応性硬化樹脂、紫外線硬化性樹脂、光硬化性樹脂などの熱を加えずとも硬化するような硬化性樹脂であっても良い。また加圧成形になった場合、ある圧力と温度でより低粘度の特性を示すような、ナイロンやフェノールなどを含む熱可塑性樹脂であっても良い。さらに基油と適融点のゲル化剤であっても良い。もちろん、熱硬化性樹脂以外の樹脂を用いる場合は、固化もしくは硬化の方法はそれぞれ樹脂に合ったを採用すればよい。   This resin may be another thermosetting resin such as a silicone resin, or may be cured without applying heat, such as a chemically reactive curable resin, an ultraviolet curable resin, or a photocurable resin. Resin may be used. Moreover, when it becomes press molding, the thermoplastic resin containing nylon, phenol, etc. which show the characteristic of a low viscosity at a certain pressure and temperature may be sufficient. Further, a base oil and a gelling agent having an appropriate melting point may be used. Of course, when a resin other than the thermosetting resin is used, a solidification or curing method that suits the resin may be employed.

混和物を構成する磁性体粉末は軟磁性体粉末、詳しくは、Fe系の軟磁性体粉末であることが望ましい。更に具体的には、Fe系の軟磁性体粉末はFe−Si系粉末、Fe−Si−Al系粉末、Fe−Ni系粉末、及びFe系アモルファス粉末からなる群から選択された粉末が望ましい。ここで、特に推奨される組成範囲としては、Fe−Si系粉末における平均Si含有量は好ましくは11.0重量%以下である。また、Fe−Si−Al系粉末における平均Si含有量は好ましくは11.0重量%以下であり、平均Al含有量は好ましくは7.0重量%以下である。また、Fe−Ni系粉末における平均Ni含有量は好ましくは30.0重量%以上85.0重量%以下である。   The magnetic powder constituting the admixture is preferably a soft magnetic powder, specifically, an Fe-based soft magnetic powder. More specifically, the Fe-based soft magnetic powder is preferably a powder selected from the group consisting of Fe-Si based powder, Fe-Si-Al based powder, Fe-Ni based powder, and Fe based amorphous powder. Here, as a particularly recommended composition range, the average Si content in the Fe—Si-based powder is preferably 11.0% by weight or less. The average Si content in the Fe—Si—Al-based powder is preferably 11.0% by weight or less, and the average Al content is preferably 7.0% by weight or less. Further, the average Ni content in the Fe—Ni-based powder is preferably 30.0 wt% or more and 85.0 wt% or less.

特に、混和物に用いる磁性体粉末としては略球状の粉末を用いることが望ましい。磁性体粉末として略球状の磁性体粉末を用いると、樹脂と混ぜたスラリー状の混和物の流動性が高くなるため、混和物における磁性体粉末の充填率を向上させることができる。かかる略球状の磁性体粉末は、例えばガスアトマイズ法によって得られる。ガスアトマイズ法によれば、磁性体粉末の粒径及び形状はある程度の分布を有することとなるが、目安としては、最も標準的な磁性体粉末の平均粒径D50(体積基準の累積度数50%相当径を示す)が500μm以下であることが望ましく、これを超えると十分な歩留まりや特性・性能が得られない。また、成型体の隙間を埋めることからは小粒径が望ましく、平均粒径D50が100μm程度が入手しやすいが、さらに微粒の平均粒径D50が10μm程度のものでもよい。   In particular, it is desirable to use a substantially spherical powder as the magnetic powder used in the mixture. When a substantially spherical magnetic powder is used as the magnetic powder, the fluidity of the slurry-like admixture mixed with the resin increases, so that the filling rate of the magnetic powder in the admixture can be improved. Such a substantially spherical magnetic substance powder is obtained, for example, by a gas atomizing method. According to the gas atomization method, the particle size and shape of the magnetic powder have a certain degree of distribution, but as a guide, the average particle size D50 of the most standard magnetic powder (equivalent to 50% cumulative volume based on volume) (Indicating the diameter) is preferably 500 μm or less, and if it exceeds this, sufficient yield, characteristics and performance cannot be obtained. Further, a small particle size is desirable for filling the gaps in the molded body, and an average particle size D50 of about 100 μm is readily available, but a fine average particle size D50 of about 10 μm may be used.

ガスアトマイズ法によれば、上記のような略球状の粉末の他に、非球状の粉末を意図的に形成することもできる。また、水アトマイズ法によれば、不定形の粉末を得ることもできる。本発明においては、当該実施の形態において採用されている略球状の粉末に代えて上記の手法により得られた非球状粉末や不定形粉末、その他の形状の粉末をも使用することができる。略球状以外の磁性体粉末を採用する理由としては例えばその形状に起因した異方性を利用することが挙げられる。より具体的には、例えば、非球状、扁平状、又は針状の磁性体粉末を樹脂に混成し、その樹脂を硬化させる前に所定の磁界を加えて粉末群の異方性配向を行い、その後に樹脂を硬化させるといった利用法が考えられる。   According to the gas atomization method, a non-spherical powder can be intentionally formed in addition to the substantially spherical powder as described above. Moreover, according to the water atomization method, an amorphous powder can also be obtained. In the present invention, non-spherical powder, amorphous powder, and other shapes of powder obtained by the above method can be used instead of the substantially spherical powder employed in the embodiment. The reason for employing a magnetic powder other than a substantially spherical shape is to use anisotropy due to its shape, for example. More specifically, for example, non-spherical, flat, or needle-shaped magnetic powder is mixed with a resin, and a predetermined magnetic field is applied before the resin is cured to perform anisotropic orientation of the powder group. The use method of hardening the resin after that can be considered.

具体的な、実証モデルとして、磁性粉末を熱硬化性エポキシ樹脂に混合しスラリー化し減圧下で所定のケースに注型する方式を採用した。この中で使用する磁芯用のスラリーにおいて、磁性体粉末の高充填および高重畳特性を得るためのイ)磁性体粒度の最適化、ロ)無磁性粉の選定を行なった。バインダ樹脂は、主剤と硬化剤の組み合わせで、低粘度(80℃、70mPas以下)のものを選定した。即ち、低粘度エポキシ中で磁性粉末を高充填、均一分散させることで、複合磁性材料の作製を行った。   As a specific demonstration model, a method was adopted in which magnetic powder was mixed with a thermosetting epoxy resin to form a slurry and poured into a predetermined case under reduced pressure. In the slurry for the magnetic core used in this, a) optimization of the particle size of the magnetic material and b) selection of the non-magnetic powder were performed in order to obtain high filling and high superposition characteristics of the magnetic material powder. As the binder resin, a combination of a main agent and a curing agent and having a low viscosity (80 ° C., 70 mPas or less) was selected. That is, a composite magnetic material was produced by highly filling and uniformly dispersing magnetic powder in a low-viscosity epoxy.

従来、例えば外形容積が約300ccの巻線内包型線輪部品を、プレス成形によるセンダスト圧粉体で製作するには、1000トン規模のプレス設備が必要である。本発明では数ccの成型体を用い、さらに注型方式を選択しているので、試作費や設備投資の金額を抑制することができる。我々は、一つの手段として、成型体の群と流動性を持つコンポジット(複合)磁性体を用い、製品ケースまたは離けい性ケースに対し、充填し、直接注型する方式を選定した。この方式では、プレス成形と比較し磁性粉体の充填率の点で劣る事があるとしても、充分な優位点を持っており、以下にも示すようにこの方式で充分な充填率の複合磁性体を得ることができ、充分な特性の巻線内包型線輪部品を提供できる。   Conventionally, for example, in order to manufacture a wire-inner-type wire ring part having an outer volume of about 300 cc with Sendust green compact by press molding, a 1000-ton scale press facility is required. In the present invention, since several cc of the molded body is used and the casting method is selected, the cost of trial production and capital investment can be suppressed. As one means, we selected a method of filling and directly casting a product case or a separable case using a composite magnetic material having fluidity with a group of moldings. This method has sufficient advantages even if it is inferior in terms of the filling rate of magnetic powder compared with press molding, and as shown below, this method has a sufficient filling rate of composite magnetic The body can be obtained, and a wire-wrap type wire ring component with sufficient characteristics can be provided.

本発明において、次の磁界領域H1、H2、H3の透磁率をそれぞれ大きくする複合磁性材料を見出すことを目標に検討を行った。
H0=5A/m(初透磁率の測定のため、LCRメーターの最小磁界を設定)
H1=15.92kA/m
H2=31.84kA/m
H3=79.6kA/m
In the present invention, studies were conducted with the goal of finding a composite magnetic material that increases the magnetic permeability of the following magnetic field regions H1, H2, and H3.
H0 = 5A / m (Set the minimum magnetic field of the LCR meter to measure the initial permeability)
H1 = 15.92 kA / m
H2 = 31.84 kA / m
H3 = 79.6 kA / m

磁芯の成分は、上記で使用する印加磁界中において適宜変更可能である。例えば、初期透磁率を若干大きくするために、磁性体粉末の表面に高透磁率薄膜層を形成することとしても良い。ここで、高透磁率薄膜の例としてはFe−Ni系薄膜が挙げられる。また、磁性体粉末による電気的短絡を避けるべく、磁性体粉末を、樹脂と混成する前に、一以上の絶縁層でコーティングすることとしても良い。ここで、磁性体粉末の表面に高透磁率薄膜を形成する場合は、形成された高透磁率薄膜上に絶縁層をコーティングするとよい。   The component of the magnetic core can be appropriately changed in the applied magnetic field used above. For example, in order to slightly increase the initial permeability, a high permeability thin film layer may be formed on the surface of the magnetic powder. Here, an example of the high magnetic permeability thin film is an Fe—Ni thin film. In order to avoid an electrical short circuit due to the magnetic powder, the magnetic powder may be coated with one or more insulating layers before being mixed with the resin. Here, when a high permeability thin film is formed on the surface of the magnetic powder, an insulating layer may be coated on the formed high permeability thin film.

更に、より高磁界中で高い比透磁率を確保すべく磁性体粉末及び樹脂の混和物に対して非磁性体粉末を加えると良い。非磁性対粉末としては、例えば、シリカ粉、アルミナ粉、酸化チタン粉、石英ガラス粉、ジルコニウム粉、炭酸カルシウム粉、水酸化アルミニウム粉等からなる無機質材系粉末、ガラス繊維、及び顆粒状樹脂が挙げられる。さらに、非磁性体粉末としては中空ガラス球を用いても良い。また、直流電流重畳特性をより高磁界中まで良好に伸ばすために永久磁石粉末を少量加えて磁芯に磁気バイアスをかけることとしても良い。   Furthermore, it is preferable to add a non-magnetic powder to the mixture of the magnetic powder and the resin in order to ensure a high relative permeability in a higher magnetic field. Non-magnetic powders include, for example, inorganic powders made of silica powder, alumina powder, titanium oxide powder, quartz glass powder, zirconium powder, calcium carbonate powder, aluminum hydroxide powder, glass fiber, and granular resin. Can be mentioned. Further, a hollow glass sphere may be used as the nonmagnetic powder. Further, in order to extend the direct current superposition characteristics well into a higher magnetic field, a small amount of permanent magnet powder may be added to apply a magnetic bias to the magnetic core.

次に、混和物、特に磁性体粉末について詳述する。磁性体粉末としては、6.5%Si−Fe粉の平均粒径D50=160μmの粉末を使用し、シランカップリング処理を施した。このときのシランカップリング量は、後で述べる固化性樹脂にてスラリー化できる最小量とした。なぜなら結合に寄与しないシランカップリング剤は、接着力、ガラス転移温度などを低下させる要因になるからである。   Next, the admixture, particularly the magnetic powder will be described in detail. As the magnetic powder, 6.5% Si—Fe powder having an average particle diameter D50 = 160 μm was used, and silane coupling treatment was performed. The amount of silane coupling at this time was set to the minimum amount that can be slurried with a solidifying resin described later. This is because a silane coupling agent that does not contribute to bonding causes a decrease in adhesive strength, glass transition temperature, and the like.

次に、熱硬化型の低粘度エポキシ樹脂を用いて、混合、脱泡し、80℃、粘度は30P(ポアズ)となる複合磁性体の基になるスラリーを作製、内径15mm、外形27mm、高さ11mmの離けい性のシリコーン型に注型し、その後、115℃、4時間で硬化させた。硬化物のトロイダルコアの、密度を測定後、φ1.5mm線で23ターンの巻き線をし、その直流電流重畳特性を確認した。粘度計(HADV-I+、Brookfield製)はスクリューヘッドタイプ(PC-1TL、VISCOMETER製)のものを用いた。   Next, using a thermosetting low-viscosity epoxy resin, it is mixed and degassed to produce a slurry that is a base of a composite magnetic body having a temperature of 80 ° C. and a viscosity of 30 P (poise), an inner diameter of 15 mm, an outer diameter of 27 mm, and a high It was cast into an 11 mm thick silicone mold and then cured at 115 ° C. for 4 hours. After measuring the density of the toroidal core of the cured product, 23 turns were wound with a φ1.5 mm wire, and the direct current superposition characteristics were confirmed. The viscometer (HADV-I +, manufactured by Brookfield) was a screw head type (PC-1TL, manufactured by VISCOMETER).

ここで、磁性体粉末の組成は、上記の磁歪ゼロで飽和磁束密度が最も高い6.5%Si−Fe粉であるが、製造方法が異なる粉末を用い、粒子形状の違いを検討した。製造方法として水アトマイズ粉末、ガスアトマイズ粉末及び粉砕粉末を比較すると、充填率が最も高くなるのはガスアトマイズ粉末である。スラリー化できる充填率については、粉砕粉の充填率は、58.6vol%にとどまり、同じ平均粒径のガスアトマイズ粉末の充填率は、63.6vol%であった。ガスアトマイズ粉末は球状であるので、注型式の場合は球状の粉末を用いたほうが充填率を高くすることができた。   Here, the composition of the magnetic powder was 6.5% Si—Fe powder having the highest magnetostriction and the highest saturation magnetic flux density, but the difference in particle shape was examined using powders having different production methods. When water atomized powder, gas atomized powder and pulverized powder are compared as production methods, the gas atomized powder has the highest filling rate. Regarding the filling rate that can be made into a slurry, the filling rate of the pulverized powder was only 58.6 vol%, and the filling rate of the gas atomized powder having the same average particle diameter was 63.6 vol%. Since the gas atomized powder is spherical, in the case of the casting type, it was possible to increase the filling rate by using the spherical powder.

さらに、磁性体粉末について、充填率と粉末粒度分布の関係を調べるため、ガスアトマイズ上がりの平均粒径D50=160μmの粉末を150μm及び75μm目開きの篩によって分級し、粒径が150μm以上の粉末と粒径が150μmから75μm粒径の2種類の粉末を作製した。これに用いた母粉末の累積度数と度数分布とを、図8、 図9に示す。   Further, in order to investigate the relationship between the filling rate and the powder particle size distribution for the magnetic powder, the powder with an average particle diameter D50 of 160 μm increased by gas atomization is classified by a sieve having 150 μm and 75 μm openings, Two types of powders having a particle size of 150 to 75 μm were prepared. The cumulative frequency and frequency distribution of the mother powder used for this are shown in FIGS.

粒径が150μm以上の粉末、粒径が75から150μmの粉末のいずれも、樹脂の添加量を増やして60vol%まで充填率を下げたが、高粘度ペースト状になり、スラリー化することができなかった。この理由は、粒度分布を狭くすることが充填率低下の原因になったとからと考えられる。   In both powders with a particle size of 150 μm or more and powders with a particle size of 75 to 150 μm, the amount of resin added was increased and the filling rate was reduced to 60 vol%, but it became a high-viscosity paste and could be slurried. There wasn't. The reason for this is thought to be that narrowing the particle size distribution caused a decrease in the filling rate.

図9に示すように、母粉末は、D25(体積基準の小径側からの累積度数25%相当径)=110μmピークの分布とD75(体積基準の小径側からの累積度数75%相当径)=230μmピークの分布との分布和として考えることができる。   As shown in FIG. 9, the mother powder has a D25 (cumulative frequency 25% equivalent diameter from the volume-based small diameter side) = 110 μm peak distribution and D75 (cumulative frequency 75% equivalent diameter from the volume-based small diameter side) = It can be considered as the distribution sum with the distribution of the 230 μm peak.

図10に、真球充填モデルの事例として、大小2成分粒子混合充填層における粒径比と混合比率と充填率の関係を示す。なお、図10は鈴木道隆:姫路工業大学粉粒体工学研究室が発表したデータである。大粒子と小粒子を混合充填すると大粒子間の隙間に小粒子が入り込むために隙間が減少し、密に充填される。これは、図10に示されるように、粒子径の比が大きいほど充填率は大きくなる。また、粒径比が大きくなるほど小粒径粉末の混合比が小さい側に充填率が高くなるピークがある。よって、高充填率を得るためには、粒径が大きく異なる微細粉末を少量添加することが有効である。つまり粒度分布を広げることが有効と分かる。上記の分級粉末の場合は粒度分布を狭めることになったため充填率の低下につながったと考えられる。   FIG. 10 shows the relationship between the particle size ratio, the mixing ratio, and the filling rate in a large and small two-component particle mixed packed bed as an example of a true sphere packed model. FIG. 10 is data presented by Michitaka Suzuki: Himeji Institute of Technology, Powder and Particle Engineering Laboratory. When the large particles and the small particles are mixed and filled, the small particles enter the gaps between the large particles, so the gaps are reduced and the particles are packed densely. As shown in FIG. 10, the larger the particle diameter ratio, the larger the filling rate. Moreover, there is a peak in which the filling rate increases on the side where the mixing ratio of the small particle size powder is smaller as the particle size ratio is larger. Therefore, in order to obtain a high filling rate, it is effective to add a small amount of fine powder having greatly different particle sizes. In other words, it is effective to widen the particle size distribution. In the case of the above classified powder, it is considered that the particle size distribution was narrowed, which led to a decrease in the filling rate.

この場合は、実際にスラリー化できた充填率は、63.6vol%であり、理想的な1次球だけで構成した場合に予想される約74%程度の充填率にも及ばない。このように、実際にはアトマイズ粉の真球度のバラツキや粒度分布の幅があることなどが、起因していると考えられる。また、磁性体粉末表面の表面が平滑でないために、ある粒子と複数の粒子との間で、凝集とそのブリッジが発生し易い。この発生確率を減らすためには、均一分散と成形の過程で低粘度(低摩擦)であることが要求される。   In this case, the filling rate that can actually be made into a slurry is 63.6 vol%, which is less than the filling rate of about 74% that is expected when it is composed of only ideal primary spheres. Thus, it is considered that the fact is that the sphericity variation of the atomized powder and the width of the particle size distribution actually exist. In addition, since the surface of the magnetic powder surface is not smooth, agglomeration and bridges are likely to occur between a certain particle and a plurality of particles. In order to reduce the probability of occurrence, a low viscosity (low friction) is required in the process of uniform dispersion and molding.

本発明は、数百kHz迄の電子機器に使用されるチョークコイル、トランス等のインダクタ用磁芯に関するものである。この中の一例として駆動周波数f=10kHzにおけるインダクタの渦電流損失の問題がないかどうかを判定する。ここで、製品の駆動周波数f=10kHz、粉末組成のバルクの比透磁率μ=1000、粉末組成のバルクの比抵抗ρ=80μΩcmを定数として用いる。   The present invention relates to a magnetic core for inductors such as choke coils and transformers used in electronic equipment up to several hundred kHz. As an example, it is determined whether or not there is a problem of eddy current loss of the inductor at the drive frequency f = 10 kHz. Here, the driving frequency f = 10 kHz of the product, the relative permeability μ of the powder composition μ = 1000, and the specific resistance ρ = 80 μΩcm of the powder composition bulk are used as constants.

表皮深さδmm=(2/(2 πfμσ))0.5を算出すると、表皮深さは0.14mmであり、相当する粒子直径は0.28mmである。現在使用のダスト材の平均粒径D50は0.16mm、粒径D90(体積基準の小径側からの累積度数90%相当径)は0.28mm程度であり、上記から表皮効果の影響はほとんどないと思われる。また、μの周波数特性は10kHzでは低下が見られず、表皮効果の影響は十分小さいが、280μm以上の粒径については影響を受けている可能性がある。このように磁性粉の最大粒径は、駆動周波数に応じて、適宜選択することが望ましい。 When the skin depth δmm = (2 / (2πfμσ)) 0.5 is calculated, the skin depth is 0.14 mm, and the corresponding particle diameter is 0.28 mm. The average particle diameter D50 of the currently used dust material is 0.16 mm, and the particle diameter D90 (equivalent diameter of 90% from the small diameter side on the volume basis) is about 0.28 mm. I think that the. Further, the frequency characteristic of μ does not decrease at 10 kHz, and the influence of the skin effect is sufficiently small, but the particle size of 280 μm or more may be affected. Thus, it is desirable that the maximum particle size of the magnetic powder is appropriately selected according to the drive frequency.

高充填および高重畳特性の磁芯は、小径球の2次、3次粒子を添加することにより、得ることができる。ここで小径球の2次、3次粒子としては、磁性体粉を用いる場合と非磁性粉を用いる場合とに分類できる。   Highly filled and highly superimposed magnetic cores can be obtained by adding secondary and tertiary particles of small diameter spheres. Here, the secondary and tertiary particles of the small-diameter sphere can be classified into a case where magnetic powder is used and a case where nonmagnetic powder is used.

はじめに、より小径の第2の磁性体粉末を用いる場合、即ち磁性粉末のみで高充填化する例として、粒度の異なる磁性粉末を2次粒子及び3次粒子として種々の配合比率で添加することを試みた。添加粉末の粒径は、2次粒子がD50=9.8μm、3次粒子がD50=1.0μmの球状粉である。使用した粉末はいずれも略球形である。その結果を図11に示す。図11は1次粒子(D50=160μm)に2次粒子(D50=9.8μm)及び3次粒子(D50=1.0μm)を種々の配合比率で添加した場合の充填率を示したものである。   First, when using a second magnetic powder having a smaller diameter, that is, as an example of high packing only with magnetic powder, adding magnetic powders having different particle sizes as secondary particles and tertiary particles at various blending ratios. Tried. The particle size of the additive powder is a spherical powder with secondary particles D50 = 9.8 μm and tertiary particles D50 = 1.0 μm. All the powders used are substantially spherical. The result is shown in FIG. FIG. 11 shows the filling rate when secondary particles (D50 = 9.8 μm) and tertiary particles (D50 = 1.0 μm) are added to primary particles (D50 = 160 μm) at various blending ratios. is there.

エポキシ樹脂に分散した充填粉が再配列し高充填しやすくなるような効果をねらい、粒子径の選定を行った。図11から、2次粒子の添加量に対する充填率の変化は、図10に示したように微細粒子の少量の配合比率域で1つの最大値を持つ傾向を示している。しかし、3次粒子の添加効果は2山の極大を持つ傾向を示している。図10でシャープな粒度を持つ粉末の混合実験では充填率向上の効果は粒径比が大きい方、即ちより微細な粒子を添加する方が、顕著であることを示しているのに対して、実際に用いたブロードな粒度を持つ粉末では、この効果の程度が異なることを示しているものと思われる。ただ、図11に示すように、粒度分布の調整により高充填率の混和物を得ることが可能なことがわかる。   The particle size was selected with the aim of achieving an effect that the filled powder dispersed in the epoxy resin was rearranged to facilitate high filling. From FIG. 11, the change of the filling rate with respect to the added amount of secondary particles shows a tendency to have one maximum value in a small proportion of fine particles as shown in FIG. However, the effect of adding the tertiary particles tends to have two peaks. In the mixing experiment of the powder having a sharp particle size in FIG. 10, it is shown that the effect of improving the filling rate is more remarkable when the particle size ratio is larger, that is, by adding finer particles. It seems that the degree of this effect is different in the powder having a broad particle size actually used. However, as shown in FIG. 11, it can be seen that an admixture with a high filling rate can be obtained by adjusting the particle size distribution.

図11に示す領域の代表的な3箇所についてインダクタンス及びその直量重畳特性を評価した。表2に磁性体粉末の配合比率と結果を示す。本明細書では粉末等の配合比率をvol%で表しているが、このvol%の基準としては、粉末と樹脂とを混合し硬化した混和物を100vol%とし、各粉末等の体積百分率を算出して示している。   The inductance and its direct quantity superposition characteristics were evaluated at three representative locations in the region shown in FIG. Table 2 shows the blending ratio and results of the magnetic powder. In this specification, the blending ratio of powders and the like is expressed in vol%. As a reference for the vol%, the mixture obtained by mixing and curing the powder and the resin is set to 100 vol%, and the volume percentage of each powder and the like is calculated. As shown.

Figure 0005110626
Figure 0005110626

3種類の配合の結果、透磁率は、A領域の試料No.1でμ(H0)=43.4、μ(H1)=22.4、B領域の試料No.2でμ(H2)=18.9の値が得られた。即ち、磁界H0=5A/m、H1=15.92kA/mで、より小型化できる複合磁性材料はA領域で、また磁界H2=31.84kA/mでより小型化できる複合磁性材料はB領域で得られる。   As a result of the three types of blending, the magnetic permeability was measured as Sample No. A in the A region. 1, μ (H0) = 43.4, μ (H1) = 22.4, sample No. 2 gave a value of μ (H2) = 18.9. That is, the composite magnetic material that can be further miniaturized by the magnetic fields H0 = 5 A / m and H1 = 15.92 kA / m is the A region, and the composite magnetic material that can be further miniaturized by the magnetic field H2 = 31.84 kA / m is the B region. It is obtained with.

B領域の試料No.3に示すように、1次粒子(D50=160μm)のみでの到達可能な充填率は63.6vol%である。次に隙間充填を行うために、2次粒子(D50=10μm)を11vol%を添加することにより、充填率を74.6vol%とできる。さらに2次粒子(D50=10μm)を14vol%、3次粒子(D50=10μm)を13vol%と複合添加し、充填率を78.6vol%にできる。   Sample No. B in the B region As shown in FIG. 3, the reachable packing ratio with only the primary particles (D50 = 160 μm) is 63.6 vol%. Next, in order to perform gap filling, the filling rate can be made 74.6 vol% by adding 11 vol% of secondary particles (D50 = 10 μm). Furthermore, secondary particles (D50 = 10 μm) and 14 vol% of tertiary particles (D50 = 10 μm) are added together with 13 vol%, so that the filling rate can be 78.6 vol%.

以上のように、より小径の第2の磁性粉末(小径球の磁性粉末からなる2次、3次粒子)を用いることで、磁界H0=5A/m、H1=15.92kA/m、H2=31.84kA/mでの磁芯の透磁率を上げることができる。   As described above, the magnetic field H0 = 5 A / m, H1 = 15.92 kA / m, H2 = by using the second magnetic powder having a smaller diameter (secondary and tertiary particles made of a magnetic powder having a small sphere). The magnetic permeability of the magnetic core at 31.84 kA / m can be increased.

次に、高充填および高重畳特性の磁芯を得ることのできる別の例として、より小径の非磁性体粉末を用いる場合、即ち小径球の2次、3次粒子として非磁性粉を用いる場合について述べる。まず、第1の磁性体粉末と非磁性粉末を選定した。非磁性粉末は粒径が広範囲に変えられるシリカ、アルミナなどの無機粉末を用いた。   Next, as another example capable of obtaining a magnetic core having high filling and high superposition characteristics, when using a non-magnetic powder having a smaller diameter, that is, using a non-magnetic powder as secondary and tertiary particles of a small sphere Is described. First, the first magnetic powder and nonmagnetic powder were selected. The nonmagnetic powder used was an inorganic powder such as silica or alumina whose particle size can be changed over a wide range.

先ず、第1の磁性体粉末としては上記と同じ、6.5%Si−Fe粉の平均粒径D50=160μmの粉末を使用し、シランカップリング処理したものを用いた。   First, as the first magnetic substance powder, the same 6.5% Si—Fe powder having an average particle diameter D50 of 160 μm as described above was used and subjected to silane coupling treatment.

次に、無機粉末のシリカとして、焼結用粉は、電子顕微鏡SEMで見ると凝集粒子であり、球状粉に比べ比表面積が7倍以上あり樹脂分が吸収され易く、スラリー化に有効な流体成分が少なくなってしまうと考えられる。このため焼結用粉は、低価格であるが本願の充填率向上の効果を得る事が困難である。   Next, as an inorganic powder silica, the sintering powder is an agglomerated particle when viewed with an electron microscope SEM, and has a specific surface area of 7 times or more compared to the spherical powder, and the resin component is easily absorbed. It is thought that the component will decrease. For this reason, although the powder for sintering is low-cost, it is difficult to obtain the effect of improving the filling rate of the present application.

さらに、他の、球状粉、丸味状粉及び粉砕粉の3種類を比較した。これらの粉末を各々3,5,10vol%添加し、磁性体粉末との総量が60vol%となるよう第1の磁性体粉末量を調整した。その結果、丸味状粉及び粉砕粉の双方がスラリー化できなかった。従って、充填率向上の効果を得るためには球状粉を使用するのが望ましいことがわかる。   Furthermore, three kinds of other spherical powder, roundish powder and pulverized powder were compared. These powders were added in 3, 5, and 10 vol%, respectively, and the first magnetic powder amount was adjusted so that the total amount with the magnetic powder was 60 vol%. As a result, both the roundish powder and the pulverized powder could not be slurried. Therefore, it can be seen that it is desirable to use spherical powder in order to obtain the effect of improving the filling rate.

以下、球状シリカ粉末を使った結果を示す。
2次粒子として平均粒径D50=2.5μmの球状シリカ、3次粒子として平均粒径D50=2.5μmの球状シリカを選定して、これらの選定したシリカを複合で添加した結果を表3に示す。
The results using spherical silica powder are shown below.
Table 3 shows the results obtained by selecting spherical silica having an average particle diameter D50 = 2.5 μm as secondary particles and spherical silica having an average particle diameter D50 = 2.5 μm as secondary particles, and adding these selected silicas in combination. Shown in

Figure 0005110626
Figure 0005110626

微細末の粒径と添加量によって比透磁率μが変わることが確認できた。非磁性粉末の配合により、透磁率は、A領域の試料No.4でμ(H3)=7.6の値が得られた。   It was confirmed that the relative magnetic permeability μ changes depending on the particle size and the added amount of the fine powder. The permeability of the sample No. 4 gave a value of μ (H3) = 7.6.

即ち、非磁性粉添加前(試料No.3)に比較すると、添加後は磁界H0=5A/m、H1=15.92kA/m、H2=31.84kA/mでの透磁率は小さな値を示している。しかし磁界H3=79.6kA/mにおいては、より高い透磁率を示すことがわかる。   That is, the magnetic permeability at the magnetic field H0 = 5 A / m, H1 = 15.92 kA / m, and H2 = 31.84 kA / m after the addition is smaller than before the nonmagnetic powder addition (sample No. 3). Show. However, it can be seen that the magnetic field H3 = 79.6 kA / m exhibits a higher magnetic permeability.

さらに、表2のA領域の試料No.4に示すように、1次粒子(D50=160μm)に対して、2次粒子(D50=2.5μm)を5.5vol%、3次粒子(D50=0.5μm)を5.5vol%と複合添加することにより、充填率を72.2vol%とできる。   Furthermore, the sample No. As shown in FIG. 4, the secondary particles (D50 = 2.5 μm) are 5.5 vol% and the tertiary particles (D50 = 0.5 μm) are 5.5 vol% with respect to the primary particles (D50 = 160 μm). By adding them together, the filling rate can be 72.2 vol%.

B領域の試料No.3の成形体の密度分布を調べた結果について述べる。不均一性の確認のため、硬化物の上下の密度分布を測定した方法と結果を示す。方法として、深さ約45mm、φ23mmのシリンジ内でスラリーを硬化させ、硬化物の底面からと表面から約5mmの2箇所を切断して三個の円柱とし、各円柱の重量、平均の径、平均の高さを測定し、重量と体積から各円柱の平均密度を算出した。   Sample No. B in the B region The result of examining the density distribution of the molded body of No. 3 will be described. In order to confirm the non-uniformity, the method and results of measuring the upper and lower density distribution of the cured product are shown. As a method, the slurry is cured in a syringe having a depth of about 45 mm and a diameter of 23 mm, and two portions of about 5 mm from the bottom and the surface of the cured product are cut into three cylinders. The weight of each cylinder, the average diameter, The average height was measured, and the average density of each cylinder was calculated from the weight and volume.

結果は、下記のように、表面から約5mmの部分の密度が低く、底部から約5mmの部分の密度が高い値を示した。
a)表面から約5mmの部分 5.17g/cc(中心比5%低い)
b)中心部分5〜37mm部分 5.44g/cc
c)底面から約5mmの部分 5.71g/cc(中心比5%高い)
As a result, the density of the portion about 5 mm from the surface was low and the density of the portion about 5 mm from the bottom was high as described below.
a) A portion approximately 5 mm from the surface 5.17 g / cc (5% lower than the center ratio)
b) Center portion 5 to 37 mm portion 5.44 g / cc
c) About 5 mm from the bottom 5.71 g / cc (5% higher than the center)

この現象は、混和物の樹脂マトリックスが加熱硬化に至るまでの間に粒子が沈降し、局所的に充填率が向上することで、磁芯が不均質な構造となり、不均質な構造となることにより直流重畳特性が低下する可能があることを示している。即ち、ここまでの結果から直流重畳特性の更なる改善には、磁性粒子、あるいは非磁性粒子の沈殿を抑えることが必須であると考えられる。   This phenomenon is caused by the particles being settled before the resin matrix of the admixture reaches heat curing, and the filling rate is locally improved, resulting in a heterogeneous structure of the magnetic core. This indicates that the direct current superimposition characteristic may be deteriorated. That is, from the results so far, it is considered essential to suppress precipitation of magnetic particles or non-magnetic particles in order to further improve the direct current superposition characteristics.

このことに関し、さらに詳しく考察する。
目標とする直流重畳特性は、磁性体粉末の充填率が同一であっても個々の粒子間に構成されるミクロギャップの大きさは場所によって異なることが予想できる。図12は、磁性体粉末の分散状態を示す模式図である。○印は磁性体粉末である。つまり、図12の適と示すような磁性体粉末(○印)が均一分散している状態であれば、平均の反磁界は小さくならずに、磁気飽和しにくい特性を得ることができるはずである。しかし、不適と示すような磁性体粉末(○印)の充填率が局所的に上昇すると、このような場所の粒子間ミクロギャップは小さくなり、結果として反磁界が小さくなり磁気飽和しやすい状態となる。従って、このような磁性体粉末の不均一分布を解消することが高特性化につながることと考えられる。その方策の一つとして、樹脂硬化中に起こる磁性体粉末の沈降を抑えることが有効と考えられる。
This will be discussed in more detail.
With respect to the target direct current superposition characteristics, it can be expected that the size of the micro gap formed between the individual particles varies depending on the location even if the filling rate of the magnetic powder is the same. FIG. 12 is a schematic view showing a dispersed state of the magnetic powder. A circle indicates a magnetic powder. In other words, if the magnetic powder (circles) as shown in FIG. 12 is uniformly dispersed, the average demagnetizing field should not be reduced, and a characteristic that is difficult to cause magnetic saturation should be obtained. is there. However, if the filling rate of magnetic powder (marked with ○) that indicates inappropriate is locally increased, the microgap between particles in such a place becomes smaller, resulting in a smaller demagnetizing field and a tendency to magnetic saturation. Become. Therefore, it is considered that eliminating such non-uniform distribution of the magnetic powder leads to higher characteristics. As one of the measures, it is considered effective to suppress the sedimentation of the magnetic powder that occurs during resin curing.

粒子の沈降速度を小さくする方策として、スラリーの粘度を大きくすることが考えられる。単純には増粘剤を添加することで達成できると考えられる。しかし、注型する方式ではスラリーを型に流し込む作業が必要なため、注型作業中は十分に粘度が低下していることが必要である。従って、せん断もしくは振動などが加わることで粘度が低下するチキソトロピックのような性質を利用できることが望ましい。このため、磁性体粉末の均一分散のためチキソトロピック付与剤を用いると良い。   As a measure for reducing the sedimentation rate of the particles, it is conceivable to increase the viscosity of the slurry. It is thought that it can be achieved simply by adding a thickener. However, since the casting method requires an operation of pouring the slurry into the mold, it is necessary that the viscosity is sufficiently lowered during the casting operation. Therefore, it is desirable to be able to utilize a property such as thixotropic in which the viscosity is reduced by applying shear or vibration. Therefore, a thixotropic agent is preferably used for uniform dispersion of the magnetic powder.

ナノシリカと称されるナノサイズの微粒子状の無水シリカは、接着剤工業に於いて、粘性を増加させかつチキソトロピックな性質を付与するための高活性充填剤として広く用いられている。一次粒径が数nmのナノシリカの表面にあるシラノール基は隣のナノシリカの表面と水素結合によるつながりを生じ、3次元的な網の目構造を形成し、優れた増粘性を示す。この水素結合は、比較的に弱い結合で、僅かなせん断力(例えば振動、攪拌)を加えることにより、網の目構造は破壊され、鎖状結合粒子の単位でバラバラにされ、粘性を失う。この粘度低下により良好な充填性と充填剤の再配列を行うことができる。一方、静止の状態では網の目の構造が再生され粘度が回復し、沈降速度を抑制することができる。   Nano-sized fine particle anhydrous silica called nano silica is widely used in the adhesive industry as a highly active filler for increasing viscosity and imparting thixotropic properties. Silanol groups on the surface of nanosilica having a primary particle size of several nanometers are linked to the surface of the adjacent nanosilica by hydrogen bonding, form a three-dimensional network structure, and exhibit excellent viscosity. This hydrogen bond is a relatively weak bond, and by applying a slight shearing force (for example, vibration and stirring), the network structure is broken, broken up in units of chain-bonded particles, and loses viscosity. Due to this decrease in viscosity, good filling properties and rearrangement of fillers can be performed. On the other hand, in a stationary state, the mesh structure is regenerated, the viscosity is restored, and the sedimentation rate can be suppressed.

これらの現象はチキソトロピー現象と呼ばれており、磁性スラリーの製造並びに保管、更に工程能力、および製品特性を良好にする重要な特性である。   These phenomena are called thixotropy phenomena and are important characteristics that improve the production and storage of magnetic slurries, as well as process capability and product properties.

チキソトロピックな性質は、主として使用する樹脂に依存する。このため表面処理の異なるナノシリカを試した結果、最も効果の大きかったものは粒径が4〜7nmと揃い、疎水性のジメチルシリコーンオイルで表面処理したもので、これによりチキソトロピックな性質が得られた。このナノシリカを用いた結果を表4に示す。   The thixotropic nature mainly depends on the resin used. For this reason, as a result of trying nano silica with different surface treatments, the most effective ones were those with a particle size of 4-7 nm and surface treatment with hydrophobic dimethyl silicone oil, which provided thixotropic properties. It was. The results using this nanosilica are shown in Table 4.

Figure 0005110626
Figure 0005110626

ナノシリカ添加なし、ナノシリカ0.27vol%、ナノシリカ0.53vol%の3水準での結果、透磁率として、ナノシリカ0.27vol%添加のものでμ(H0)=13.7、μ(H1)=13.2、μ(H2)=12.0、ナノシリカ0.58vol%添加のものでμ(H3)=9.0の値が得られた。   As a result of three levels of nanosilica addition, nanosilica 0.27 vol%, and nanosilica 0.53 vol%, the permeability was 0.27 vol% of nanosilica and μ (H0) = 13.7, μ (H1) = 13 .Mu. (H2) = 12.0, nanosilica added at 0.58 vol%, a value of .mu. (H3) = 9.0 was obtained.

即ち、磁界H0=5A/m、H1=15.92kA/m、H2=31.84kA/mでは、より小型化できる複合磁性材料はナノシリカ0.27vol%添加(A領域の試料No.5)で、また磁界H3=79.6kA/mにおいては、より小型化できる複合磁性材料はナノシリカ0.58vol%添加のもの(A領域の試料No.6)である。特にμ(H3)=9.0の値は磁界H3=79.6kA/mにおいては実験で得られた最大値である。   That is, when the magnetic fields H0 = 5 A / m, H1 = 15.92 kA / m, and H2 = 31.84 kA / m, the composite magnetic material that can be made smaller is 0.27 vol% nanosilica (sample No. 5 in the A region). In addition, in the magnetic field H3 = 79.6 kA / m, the composite magnetic material that can be further miniaturized is one with 0.58 vol% nano silica added (sample No. 6 in the A region). In particular, the value of μ (H3) = 9.0 is the maximum value obtained by experiments in the magnetic field H3 = 79.6 kA / m.

このように高磁界H3における直流電流重畳特性に関しては、ナノシリカ添加による効果は大きい。しかし充填率に関しては、ナノシリカ添加の有り無しの影響はあまり大きくない。表3に示すように、充填率は、ナノシリカ添加なしの72.2vol%に対し、ナノシリカを0.27vol%添加で71.1vol%、さらにナノシリカを0.58vol%添加で68.4vol%である。   Thus, regarding the direct current superposition characteristics in the high magnetic field H3, the effect by adding nano silica is great. However, with respect to the filling rate, the presence or absence of the addition of nano silica is not so large. As shown in Table 3, the filling rate is 71.1 vol% with addition of 0.27 vol% of nanosilica and 68.4 vol% with addition of 0.58 vol% of nanosilica with respect to 72.2 vol% without addition of nanosilica. .

以上のように、小径球の2次、3次粒子として非磁性粉(シリカ)を用い、さらにナノシリカを用いることで、磁界H3=79.6kA/mの透磁率を上げることができる。即ちナノシリカの添加により、チキソトロピックな性質が付与され、沈降抑制効果により、磁性体粉末の不均一分布を解消することができ、透磁率も改善できる。   As described above, the magnetic permeability of the magnetic field H3 = 79.6 kA / m can be increased by using non-magnetic powder (silica) as the secondary and tertiary particles of the small-diameter sphere and further using nano silica. That is, by adding nano silica, thixotropic properties are imparted, and the non-uniform distribution of the magnetic powder can be eliminated and the magnetic permeability can be improved by the sedimentation suppressing effect.

ナノシリカを添加した場合はチキソトロピックな性質を示すために、注型を行う場合は、適当な攪拌エネルギーを与えて、振動させながら注型を行うのが良い。原理的にはナノシリカの水素結合は、比較的に弱い結合で、僅かな剪断力(例えば振動、攪拌)を加えることにより、粘性を失う。   When nanosilica is added, thixotropic properties are exhibited. Therefore, when casting is performed, it is preferable to perform casting while applying an appropriate stirring energy and vibrating. In principle, the hydrogen bond of nano silica is a relatively weak bond and loses its viscosity by applying a slight shearing force (for example, vibration, stirring).

このため、スラリーの攪拌条件は、量産時に羽根(直径50mm)の摩耗の観点から上限と考えられる高速攪拌2000rpmで5分、15分、20分のように変えて検討した。その結果、直流電流重畳特性の指標となるΔμ/μ0は15分以上でほぼ一定の値をとることがわかり、この15分以上、攪拌の条件を採用すれば良い。   For this reason, the stirring conditions of the slurry were changed to 5 minutes, 15 minutes, and 20 minutes at a high speed stirring of 2000 rpm, which is considered to be the upper limit from the viewpoint of wear of the blades (diameter 50 mm) during mass production. As a result, it can be seen that Δμ / μ0, which is an index of DC current superposition characteristics, takes a substantially constant value for 15 minutes or more, and the stirring condition may be adopted for 15 minutes or more.

また、注型は、攪拌後のスラリーを50Paで脱泡後に、2700Paの真空中で行った。また、注型を、バイブレータ(av-02:村田精工(株)製)で50Hzの振動をかけながら行った。注型完了後に振動を止め、大気解放する。その後すぐに静止させた状態で熱処理を行って、硬化させた。   The casting was performed in a vacuum of 2700 Pa after deaeration of the stirred slurry at 50 Pa. Moreover, casting was performed while applying 50 Hz vibration with a vibrator (av-02: manufactured by Murata Seiko Co., Ltd.). Stop vibration and release to atmosphere after casting. Immediately after that, it was cured by heat treatment in a stationary state.

ナノシリカの添加によってチキソトロピー性を向上させたエポキシ樹脂の流動・粘度曲線の類似系を図13に示す。これはエポキシ樹脂の硬化中に50℃等温で流動し易さを測定した結果である。2.5rpmで回転するBrookfield回転粘度計およびせん断力発生源としてバイブレータを用いている。この結果から、磁性体粉末の均一な再配列にはせん断速度をかけながら注型することが必要であると分かる。本検討では、バイブレータの振動数を50Hzに設定することにより、粘度をほぼ最小値にして粒子の再配列を容易にしていることがわかる。またスラリー磁性体の充填後は、速やかにせん断速度をゼロにする。この様にすることで、スラリー磁性体の粘度は最大値を示し、沈降速度をミニマムにできる。   FIG. 13 shows a similar system of flow / viscosity curves of an epoxy resin whose thixotropy is improved by adding nano silica. This is the result of measuring the ease of flowing at 50 ° C. isothermally during curing of the epoxy resin. A Brookfield rotational viscometer rotating at 2.5 rpm and a vibrator as a shearing force source are used. From this result, it can be seen that it is necessary to cast while applying a shear rate for uniform rearrangement of magnetic powder. In this study, it can be seen that by setting the vibration frequency of the vibrator to 50 Hz, the viscosity is substantially minimized and the rearrangement of the particles is facilitated. In addition, the shear rate is quickly reduced to zero after the slurry magnetic body is filled. By doing in this way, the viscosity of the slurry magnetic body shows a maximum value, and the sedimentation speed can be minimized.

本発明では、上記の技術を用いて、さらに、圧粉焼結体のような高充填率で、高透磁率の成型体の群を注型用容器内に配置して、上記混和物を注型するので、より磁性体粉末の充填率の高い磁芯を製造することができる。   In the present invention, using the above technique, a group of molded bodies having a high filling rate, such as a powder sintered body, and a high magnetic permeability are arranged in a casting container, and the mixture is poured. Therefore, it is possible to manufacture a magnetic core having a higher filling rate of the magnetic powder.

本発明品の実施例における、磁芯の特性を示す。先ず、図1に示すような線輪部品を製造した。7.96kA/m磁界中の比透磁率μdcが20の混和物を用いて、磁芯の中に高透磁率の成型体の群を配置する。ここで7.96(kA/m)磁界中の比透磁率μdcが30であるような成型体の群を磁芯の全体に配置すると、本実施例の磁芯の7.96kA/m磁界中での比透磁率μdcは、混和物のみの20から28に上昇した。   The characteristic of the magnetic core in the Example of this invention product is shown. First, a wire ring part as shown in FIG. 1 was manufactured. 7. Using a mixture having a relative permeability μdc of 20 in a 96 kA / m magnetic field, a group of molded bodies having high permeability is placed in the magnetic core. Here, when a group of moldings having a relative permeability μdc of 30 in a 7.96 (kA / m) magnetic field is arranged over the entire magnetic core, the magnetic core of the present embodiment is in a 7.96 kA / m magnetic field. The relative magnetic permeability μdc increased from 20 to 28 for the admixture alone.

同様に、3.98kA/m磁界中の比透磁率μdcが20の混和物を用いて磁芯の中に高透磁率の成型体の群を配置する。ここで3.98kA/m磁界中の比透磁率μdcが70であるような成型体の群を磁芯の全体に配置すると、本実施例の磁芯の3.98kA/m磁界中での比透磁率μdcは、混和物のみの20から66に上昇した。   Similarly, a group of high permeability moldings is placed in the magnetic core using an admixture having a relative permeability μdc of 20 in a 3.98 kA / m magnetic field. Here, when a group of molded bodies having a relative permeability μdc in a magnetic field of 3.98 kA / m of 70 is arranged over the entire magnetic core, the ratio of the magnetic core of the present embodiment in a magnetic field of 3.98 kA / m. The permeability μdc increased from 20 to 66 for the blend alone.

次に、図2に示すような線輪部品を製造した。7.96kA/m磁界中の比透磁率μdcが20の混和物を用いて磁芯の中の一部に高透磁率の成型体の群を配置する。ここで7.96kA/m磁界中の比透磁率μdcが30であるような成型体の群を全磁芯体積の半分の円柱状に配置すると、本実施例の磁芯の7.96kA/m磁界中での比透磁率μdcは、混和物のみの20から23に上昇した。   Next, a wire ring part as shown in FIG. 2 was manufactured. 7. A group of high-permeability moldings is arranged in a part of the magnetic core using an admixture having a relative permeability μdc of 20 in a magnetic field of 7.96 kA / m. Here, when a group of molded bodies having a relative permeability μdc of 30 in a magnetic field of 7.96 kA / m is arranged in a columnar shape that is half the total magnetic core volume, 7.96 kA / m of the magnetic core of the present example. The relative permeability μdc in the magnetic field increased from 20 to 23 for the admixture alone.

同様に、3.98kA/m磁界中の比透磁率μdcが20の混和物を用いて磁芯の中の一部に高透磁率の成型体の群を配置する。ここで3.98kA/m磁界中の比透磁率μdcが70であるような成型体の群を全磁芯体積の半分の円柱状に配置すると、本実施例の磁芯の3.98kA/m磁界中での比透磁率μdcは、混和物のみの20から30に上昇した。   Similarly, a group of high magnetic permeability moldings is arranged in a part of the magnetic core using an admixture having a relative permeability μdc of 20 in a 3.98 kA / m magnetic field. Here, when a group of molded bodies having a relative permeability μdc of 70 in a 3.98 kA / m magnetic field is arranged in a columnar shape that is half the total magnetic core volume, the magnetic core of the present embodiment has a 3.98 kA / m. The relative permeability μdc in the magnetic field increased from 20 to 30 with the admixture alone.

本実施の形態においては、成型体の群と混和物を充填するための注型用容器の形状を選択するだけで、必要とする形状で、かつ、高磁界においても高透磁率である複合磁性体の磁芯を製造することができる。この注型用容器の製造時等における形状の自由度は、プレス成型の金型と比較すれば非常に大きく、この形状の自由度を利用すれば、製品形状が球状の線輪部品等も、必要であれば製造可能である。   In this embodiment, simply selecting the shape of the casting container for filling the group of moldings and the mixture, the composite magnet has the required shape and high permeability even in a high magnetic field. A body core can be manufactured. The degree of freedom of shape during the production of this casting container is very large compared to press-molding molds. Manufacturable if necessary.

さらに、比透磁率μdc=1から10程度の低透磁率の特定透磁率磁芯部材を磁路の一部に挿入することにより、線輪部品のインダクタンスがより高磁界中まで飽和しにくくさせることが可能である。この場合の特定透磁率磁芯部材に用いる樹脂は、巻線内包絶縁物に用いる絶縁樹脂と同じ樹脂であることが望ましい。より透磁率の低い特定透磁率磁芯部材も、例えば、巻線内包絶縁物に用いる絶縁樹脂と同じ樹脂、もしくは、同じ樹脂に非磁性フィラーを混ぜたものを用いることが望ましい。また、高磁気抵抗部材は、例えば、巻線内包絶縁物に用いる絶縁樹脂とと同じ樹脂に対して所定量(結果として高磁気抵抗部材の磁気抵抗が混和物よりも高くなる程度の量)の磁性体粉末を混ぜたもので形成すると良い。   Further, by inserting a specific permeability magnetic core member having a low permeability of about 1 to 10 in the magnetic path, the inductance of the wire ring component is less likely to be saturated to a higher magnetic field. Is possible. The resin used for the specific permeability magnetic core member in this case is desirably the same resin as the insulating resin used for the winding inclusion insulator. The specific permeability magnetic core member having a lower magnetic permeability is also preferably, for example, the same resin as the insulating resin used for the winding inclusion insulator, or the same resin mixed with a nonmagnetic filler. In addition, the high magnetic resistance member is, for example, a predetermined amount with respect to the same resin as the insulating resin used for the winding inclusion insulator (as a result, the magnetic resistance of the high magnetic resistance member is higher than the mixture). It may be formed of a mixture of magnetic powder.

磁芯の一部に組み込む、特定透磁率磁芯部材は使用する磁界に応じて、必要な透磁率と形状のものを適宜選択すればよい。磁芯形状については任意の形状が選択可能ではあるが、理論上は、磁路が均一なトロイダル磁芯形状が、理想的であるのは言うまでもない。このような均一磁路形状は、漏れ磁束低減と透磁率の確保の点で有利である。   What is necessary is just to select the thing of a required magnetic permeability and a shape suitably for the specific magnetic permeability magnetic core member incorporated in a part of magnetic core according to the magnetic field to be used. Although any shape can be selected as the magnetic core shape, it goes without saying that a toroidal magnetic core shape having a uniform magnetic path is ideal in theory. Such a uniform magnetic path shape is advantageous in terms of reducing leakage magnetic flux and ensuring permeability.

本発明の線輪部品は、型に巻線内包絶縁物や特定透磁率磁芯部材を配置して、離型性の樹脂を組み合わせた混和物を注型して硬化させて磁芯を製造し、型を取り外して製造することができる。また、ケースを備えた線輪部品を製造することもできる。型の一部もしくは全部をケースとして利用することにより、型の取り外しを省略して製造することもできる。型の取り外しを行わない場合は、離型性を考慮する必要がないため、複雑な形状の磁芯の製造も容易となる。   The wire ring component of the present invention is manufactured by placing a coil-containing insulator and a specific permeability magnetic core member in a mold, and casting and curing an admixture combined with a releasable resin to produce a magnetic core. Can be manufactured by removing the mold. Moreover, the wire ring component provided with the case can also be manufactured. By using part or all of the mold as a case, it is possible to manufacture without removing the mold. When the mold is not removed, it is not necessary to consider releasability, so that it is easy to manufacture a magnetic core having a complicated shape.

さらに、磁芯として機能するケースを用いても良い。例えば、磁芯として機能するケースを他の部品と共用部品とする場合、一旦、巻線部品を形成し、その後、その巻線部品を共用部品たるケース内に配置するといった場合に有効である。このケースは例えばFe−Ni系合金など他の磁性体・合金で形成されていても良い。ケースが磁性体製である場合、適切な絶縁性能を確保するためには、ケースの内面に絶縁膜を形成し、その後に混和物を注型して磁芯を形成することが好ましい。なお、ケースは例えばアルミナ成形体のようなセラミックスケースであっても良いし、アルミニウム合金からなるものとしても良い。   Furthermore, a case that functions as a magnetic core may be used. For example, when a case functioning as a magnetic core is used as a common part with other parts, it is effective in a case where a winding part is once formed and then the winding part is placed in a case that is a common part. This case may be formed of other magnetic materials / alloys such as Fe-Ni alloys. When the case is made of a magnetic material, in order to ensure appropriate insulation performance, it is preferable to form an insulating film on the inner surface of the case and then cast the mixture to form a magnetic core. The case may be a ceramic case such as an alumina molded body, or may be made of an aluminum alloy.

上記のようなケースを備え、巻線内包絶縁物と前記混和物からなる磁芯とが、ケースとの間の空間を満たすような線輪部品を提供できる。   It is possible to provide a wire ring component that includes the case as described above and in which a winding inclusion insulator and a magnetic core made of the mixture fill a space between the case.

本発明の線輪部品の説明図。Explanatory drawing of the wire ring components of this invention. 本発明の線輪部品の説明図。Explanatory drawing of the wire ring components of this invention. 本発明の線輪部品の製造フロー。The manufacturing flow of the wire ring components of this invention. 成型体群の水分量と絶縁破壊電圧との関係。Relationship between the moisture content of the molded body group and the dielectric breakdown voltage. 成型体群の余熱温度と混和物の樹脂含浸率との関係。The relationship between the preheating temperature of the molded body group and the resin impregnation rate of the admixture. 磁性粉の充填率と熱伝導率との関係。Relationship between filling rate of magnetic powder and thermal conductivity. 磁性粉の充填率と線膨張係数との関係。Relationship between filling rate of magnetic powder and coefficient of linear expansion. 母粉末の体積基準の累積粒度分布。Cumulative particle size distribution of mother powder based on volume. 母粉末の体積基準の粒径の度数分布。Frequency distribution of the volume-based particle size of the mother powder. 大小2成分粒子混合充填層における粒径比と混合比率と充填率の関係。本図は鈴木道隆:姫路工業大学粉粒体工学研究室が発表したデータである。The relationship between the particle size ratio, the mixing ratio, and the filling rate in the large and small two-component particle mixed packed bed. This figure is the data released by Michitaka Suzuki: Himeji Institute of Technology. 1次粒子(D50=160μm)に2次粒子(D50=9.8μm)及び3次粒子(D50=1.0μm)を種々の配合比率で添加した場合の充填率。Filling rate when secondary particles (D50 = 9.8 μm) and tertiary particles (D50 = 1.0 μm) are added to primary particles (D50 = 160 μm) in various mixing ratios. 磁性体粉末の分散状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the dispersion state of a magnetic body powder. ナノシリカの添加によってチキソトロピー性を向上させたエポキシ樹脂の流動・粘度曲線の類似系。Similar to flow / viscosity curve of epoxy resin with improved thixotropy by adding nanosilica.

符号の説明Explanation of symbols

1 線輪部品
2 成型体
3 巻線内包絶縁物
4 混和物
1 Wire ring component 2 Molded body 3 Winding inclusion insulator 4 Admixture

Claims (9)

巻線の端部を除くように絶縁樹脂で包囲して得られる巻線内包絶縁物と、前記巻線内包絶縁物の少なくとも内側に充填された初透磁率μdc=10以上の成型体の群とが、第1の磁性体粉末とより小径の第2の磁性体粉末または非磁性体粉末と樹脂との混和物の固化または硬化されたものに埋設されたものであり、前記第1の磁性体粉末の平均粒径φ1に対する、前記第2の磁性体粉末または非磁性体粉末の平均粒径φ2がφ2=<φ1/15、かつ前記第2の磁性体粉末または非磁性体粉末の体積分率が全体の40vol%以下であることを特徴とする線輪部品。 A winding inclusion insulator obtained by surrounding with an insulating resin so as to exclude the end of the winding; and a group of molded bodies having an initial permeability μdc = 10 or more filled at least inside the winding inclusion insulator; Embedded in the solidified or hardened mixture of the first magnetic powder and the second magnetic powder having a smaller diameter or the non-magnetic powder and the resin, and the first magnetic body The average particle diameter φ2 of the second magnetic powder or nonmagnetic powder is φ2 = <φ1 / 15 with respect to the average particle diameter φ1 of the powder, and the volume fraction of the second magnetic powder or nonmagnetic powder Is a wire ring part characterized by being 40 vol% or less of the whole . 前記混和物は前記第1の磁性体粉末の実効的な反磁界係数Nが0.4以下であり、前記第1の磁性体粉末と第2の磁性体粉末または非磁性体粉末との合計の充填率が50vol%以上であり、かつ比透磁率μdcが2以上であることを特徴とする請求項1に記載の線輪部品。   In the admixture, the effective demagnetizing factor N of the first magnetic powder is 0.4 or less, and the total of the first magnetic powder and the second magnetic powder or non-magnetic powder. The wire ring component according to claim 1, wherein a filling rate is 50 vol% or more and a relative permeability μdc is 2 or more. 前記第2の磁性体粉末または非磁性体粉末の半分以下がφ1/50以下の粒径の粉末であることを特徴とする請求項1または2に記載の線輪部品。 Senwa component according to claim 1 or 2 less than half of the second magnetic powder or nonmagnetic powder is characterized in that it is a .phi.1 / 50 or less of the particle diameter of the powder. 前記樹脂または樹脂との混和物が、少なくともチキソトロピックな成分を含むことを特徴とする請求項1ないしのいずれか一項に記載の線輪部品。 The wire ring component according to any one of claims 1 to 3 , wherein the resin or a mixture with the resin includes at least a thixotropic component. 前記巻線内包絶縁物が少なくとも前記チキソトロピックな成分を含む絶縁非磁性粉と前記絶縁樹脂との混合物で含浸され、固化または硬化して得られたものであることを特徴とする請求項に記載の線輪部品。 The winding encapsulated insulating material is impregnated with a mixture of the insulating resin and the insulating non-magnetic powder including at least the thixotropic component, in claim 4, characterized in that is obtained by solidifying or curing The wire ring component described. 前記磁性体粉末は、軟磁性体粉末からなることを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載の線輪部品。 The powdered magnetic material, Senwa component according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it consists of soft magnetic powder. 前記磁性体粉末は、少なくとも軟磁性体粉末を含むことを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載の線輪部品。 The wire ring component according to any one of claims 1 to 5 , wherein the magnetic powder includes at least a soft magnetic powder. 比透磁率μdcが1である特定透磁率磁芯部材が埋設されたことを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載の線輪部品。 The wire ring component according to any one of claims 1 to 5 , wherein a specific magnetic permeability core member having a relative magnetic permeability μdc of 1 is embedded. 保持ケースを更に備え、前記混和物の少なくとも一部が前記ケース内で固化または硬化したことを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載の線輪部品。 The wire ring component according to any one of claims 1 to 8 , further comprising a holding case, wherein at least a part of the mixture is solidified or hardened in the case.
JP2007026619A 2007-02-06 2007-02-06 Wire ring parts Active JP5110626B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007026619A JP5110626B2 (en) 2007-02-06 2007-02-06 Wire ring parts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007026619A JP5110626B2 (en) 2007-02-06 2007-02-06 Wire ring parts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008192887A JP2008192887A (en) 2008-08-21
JP5110626B2 true JP5110626B2 (en) 2012-12-26

Family

ID=39752692

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007026619A Active JP5110626B2 (en) 2007-02-06 2007-02-06 Wire ring parts

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5110626B2 (en)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8279037B2 (en) * 2008-07-11 2012-10-02 Cooper Technologies Company Magnetic components and methods of manufacturing the same
JP5556285B2 (en) * 2010-03-20 2014-07-23 大同特殊鋼株式会社 Reactor
JP5658485B2 (en) * 2010-06-03 2015-01-28 Necトーキン株式会社 Magnetic element
JP5561536B2 (en) * 2010-06-17 2014-07-30 住友電気工業株式会社 Reactor and converter
JP6226047B2 (en) * 2011-03-24 2017-11-08 住友電気工業株式会社 Composite material, reactor core, and reactor
JP5991460B2 (en) 2011-03-24 2016-09-14 住友電気工業株式会社 Composite material, reactor core, and reactor
JP5995181B2 (en) * 2011-03-24 2016-09-21 住友電気工業株式会社 Composite material, reactor core, and reactor
KR101503104B1 (en) * 2011-08-01 2015-03-16 삼성전기주식회사 Ferrite powder of metal, ferrite material comprising the same, and multilayered chip materials comprising ferrite layer using the ferrite material
JP6039899B2 (en) * 2011-12-13 2016-12-07 電光工業株式会社 Reactor device
KR101805348B1 (en) * 2012-01-18 2017-12-06 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 Dust core, coil component, and method for producing dust core
JP2013239542A (en) * 2012-05-15 2013-11-28 Nec Tokin Corp Reactor
JP2014212175A (en) * 2013-04-17 2014-11-13 株式会社神戸製鋼所 Iron core, method for producing iron core, material for iron core, and method for producing material for iron core
JP6087708B2 (en) * 2013-04-17 2017-03-01 株式会社神戸製鋼所 Winding element manufacturing method
JP6295533B2 (en) * 2013-07-26 2018-03-20 株式会社デンソー Reactor and manufacturing method thereof
JP6424470B2 (en) * 2014-05-29 2018-11-21 株式会社デンソー Reactor
JP6198166B2 (en) 2014-09-17 2017-09-20 株式会社オートネットワーク技術研究所 Composite materials, magnetic components, and reactors
KR101808176B1 (en) * 2016-04-07 2018-01-18 (주)창성 Method of manufacturing a coil-embedded inductor using soft-magnetic molding material and coil-embedded inductor manufactured thereby
DE102018218149A1 (en) 2018-10-23 2020-04-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. COIL-TOOTH MODULE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
JP7480614B2 (en) * 2020-07-20 2024-05-10 株式会社村田製作所 Manufacturing method of coil parts

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6034008A (en) * 1983-08-05 1985-02-21 Tohoku Metal Ind Ltd Manufacture of ferrite bead inductor
JP3160775B2 (en) * 1992-07-10 2001-04-25 株式会社トーキン Inductor and manufacturing method thereof
JPH08302402A (en) * 1995-05-01 1996-11-19 Kubota Corp High magnetic permeability molding and its production
JP3142465B2 (en) * 1995-09-22 2001-03-07 住友ベークライト株式会社 Conductive copper paste composition
JP2001135927A (en) * 1999-11-02 2001-05-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Application method and application device for resin composition
JP2004014534A (en) * 2002-06-03 2004-01-15 Murata Mfg Co Ltd Method for manufacture laminated chip inductor
JP2004253434A (en) * 2003-02-18 2004-09-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Coil component and power supply device using it
JP2005277179A (en) * 2004-03-25 2005-10-06 Tdk Corp Method for manufacturing ferrite cores
JP2005354001A (en) * 2004-06-14 2005-12-22 Nec Tokin Corp Magnetic core and coil component using it
US7785424B2 (en) * 2004-08-23 2010-08-31 Nippon Kagaku Yakin Co., Ltd. Method of making a magnetic core part
JP2006073929A (en) * 2004-09-06 2006-03-16 Nippon Steel Corp High performance magnetic member and its manufacturing method
JP4646238B2 (en) * 2006-08-01 2011-03-09 Necトーキン株式会社 Composite magnetic material and method for producing composite magnetic material
JP4924811B2 (en) * 2006-12-08 2012-04-25 住友電気工業株式会社 Method for producing soft magnetic composite material

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008192887A (en) 2008-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5110626B2 (en) Wire ring parts
JP5110627B2 (en) Wire ring parts
JP5110628B2 (en) Wire ring parts
JP5110624B2 (en) Wire ring parts
JP6544537B2 (en) Composite materials, magnetic parts, and reactors
JP4308864B2 (en) Soft magnetic alloy powder, green compact and inductance element
JP5995181B2 (en) Composite material, reactor core, and reactor
KR20040107409A (en) Magnetic core and coil component using the same
WO2012128037A1 (en) Composite material, reactor core, reactor, converter and power conversion device
JP2013213247A (en) Soft magnetic powder, dust core, and magnetic device
JP2006261331A (en) Inductance component and its manufacturing method
WO2016125632A1 (en) Composite material, magnetic core for magnetic part, reactor, converter and power conversion apparatus
JP2005354001A (en) Magnetic core and coil component using it
JP2009044068A (en) Coil component
JP5140042B2 (en) Powder magnetic core and manufacturing method thereof
JP4924986B2 (en) Reactor core
JP2007200962A (en) Composite material, method for manufacturing the same, magnetic core, and coil component
JPWO2010038441A1 (en) Composite magnetic material and manufacturing method thereof
WO2018105697A1 (en) Method for producing reactor, method for producing core, core, reactor, soft magnetic composite material, magnetic core using soft magnetic composite material, and reactor using soft magnetic composite material
JP6615850B2 (en) Composite magnetic material and core manufacturing method
JP2015201481A (en) Powder-compact magnetic core arranged by use of nanocrystal soft magnetic alloy powder, and manufacturing method thereof
JP6465459B2 (en) Composite material molded body, reactor, and method for producing composite material molded body
JP6226047B2 (en) Composite material, reactor core, and reactor
JP4577759B2 (en) Magnetic core and wire ring parts using the same
JP2017017326A (en) Composite material, reactor-use core, and reactor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090901

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110308

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110323

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110519

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120229

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120425

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121003

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121004

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151019

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5110626

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250