JP5110628B2 - Wire ring parts - Google Patents
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Description
本発明は、1MHz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 or a transformer for an electronic device suitable for use in a region of 1 MHz 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.
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、D−Dコンバーターによる電圧昇降用回路では、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、静音化を図った大容量のインダクタが必要である。 In the case of power conversion from direct current to alternating current by an inverter circuit, a filter inductor for preventing outflow of harmonic current to the output system, and a voltage raising / lowering circuit by a DD converter instantaneously convert electric energy. Inductors that can be stored as magnetic energy are required, and all of them require large-capacity inductors that are smaller and lighter, save energy, save resources, and reduce noise.
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、初透磁率を高めるため、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、これらの成型方法を採用すると、工業化する際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 the closed magnetic path has been manufactured by press molding or injection molding in order to increase the initial permeability. However, when these molding methods are employed, investment in large-scale and expensive equipment and molds is required for industrialization. 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.
また、大電流用小型磁性素子とその製造方法に関する発明としては、特許文献1に記載があり、ここでは、高透磁率電子機器のCPUなどのLSIは高集積化しており、これに供給される電源回路には数A〜数十Aの電流が供給されることがあるので、これらの各種電子機器の大電流用途に適する磁性素子を提供することを目的として開発された、コイルを金属磁性体粉末と熱硬化性樹脂を含むコンポジット磁性部材に埋設し、フェライト焼結体または金属磁性粉末の圧粉磁性体からなる磁性部材とを磁路が直列になるように組み合わせた磁性素子であるとされている。
Further,
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
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
このように、特許文献1に記載されている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。
Thus, it is appropriate to consider that it is inappropriate to use the coil component described in
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一つの目的としている。 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. One purpose is to provide
さらに、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、線輪部品は小型化できる。 Further, as a need that cannot be dealt with by the prior art, there 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 these, the wire ring component can be reduced in size by reducing the effective magnetic path length le.
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比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比透磁率が変化する。 However, since the applied magnetic field H becomes larger, it is necessary to obtain a higher relative 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 relative permeability required of the material change.
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、アモルファス箔帯等に比べ、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 lower than that of a silicon steel plate, an amorphous foil strip or 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、この範囲で特に高比透磁率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比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。
Region B: H = Unless than 7.96 kA / m For example, a ribbon having a thickness of 100 μm such as silicon steel can exhibit particularly superior high relative permeability in this range. When comparing with the same composition, the reason why the relative permeability is higher than the powder core of the powder 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。軟磁性金属粉末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 metal powder has a larger 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.
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比透磁率が劣化して、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の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, it is necessary to apply a molding pressure of 500 MPa or more in order to increase the molding density of the dust core, so that the hysteresis loss increases as the magnetic material increases in distortion and the relative permeability deteriorates, thereby increasing the hysteresis loss. It was something to end up with. 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 for insulating the magnetic powder and maintaining the binding between the powders is necessary.
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、1MHz程度の周波数までの電子機器に用いられる、大電流での重畳特性の良好なチョークコイル、トランス等の線輪部品を提供することを目的とする。特に線輪部品の磁芯材料として、最大印加磁界H=3.98kA/m以上の領域での比透磁率が確保でき、小型化にも適する複合磁性材料の提供を目的とする。 As described above, an object of the present invention is to provide a wire ring component such as a choke coil or a transformer having a good superposition characteristic at a large current, which is used in an electronic device up to a frequency of about 1 MHz. In particular, an object of the present invention is to provide a composite magnetic material that can secure a relative magnetic permeability in a region where the maximum applied magnetic field H is equal to or higher than 3.98 kA / m as a magnetic core material for a wire ring component and is suitable for downsizing.
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、マクロギャップではなく、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性混和物を用いると良いことを見いだした。さらに、ミクロな磁性ギャップを内包した磁性混和物からなる接着剤を用い、よりコストで、磁芯とそれを用いた線輪部品とを構成する発明に至った。そして、従来のトロイダル磁芯を組み合わせることで、より高特性化できることも見出した。但し、従来のトロイダルの内径aと外径bとの比は、おおよそb/a=1.4〜2.1の範囲で製造されているが、本発明では、この内外径比率には限定されない。また、特に、磁性混和物における軟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も検討した結果得られたものである。 The present inventors may use a magnetic mixture having a microgap made of an admixture of magnetic powder and resin, not a macrogap, as a ring component with good high current direct current superposition characteristics. I found out. Furthermore, the present invention has led to an invention in which a magnetic core and a wire ring part using the magnetic core are constructed at a lower cost by using an adhesive made of a magnetic mixture containing a micro magnetic gap. It has also been found that higher characteristics can be achieved by combining conventional toroidal magnetic cores. However, the ratio between the inner diameter a and the outer diameter b of the conventional toroid is approximately in the range of b / a = 1.4 to 2.1, but the present invention is not limited to this inner / outer diameter ratio. . In particular, since it is considered effective to increase the filling ratio of the soft magnetic material in the magnetic mixture and to make the micro gap uniform, the present invention also examines the composition of the mixture for that purpose. It was obtained as a result.
即ち、本発明は、初透磁率μが10以上で、多角柱、円柱、多角筒または円筒の形状の成型品からなる磁芯部品の複数個が、初透磁率μが2以上の磁性接着剤で結着された磁芯と巻線部品からなる線輪部品であって、前記磁性接着剤は、軟磁性粉末と有機結着剤との混和物で、前記軟磁性粉末の実効的な反磁界係数Nが0.4以下であり、前記軟磁性粉末が、第1の磁性体粉末と、より小径の第2の磁性体粉末とからなり、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前記非磁性体粉末の体積分率が前記第1の磁性体粉末と前記第2の磁性体粉末または前記非磁性体粉末の合計の40vol%以下であり、さらにナノサイズの無水シリカを含むことを特徴とする線輪部品である。 That is, the present invention relates to a magnetic adhesive having an initial permeability μ of 10 or more and a plurality of magnetic core parts made of a molded product in the shape of a polygonal column, column, polygonal cylinder, or cylinder. in a Senwa part comprising the binding to magnet core and coil component, the magnetic adhesive, in admixture with soft magnetic powder and an organic binder, the effective demagnetizing field of the soft magnetic powder factor N is Ri der 0.4, the soft magnetic powder, and a first magnetic powder, and more consists of a second magnetic powder small, the average particle diameter φ1 of the first magnetic powder The average particle diameter φ2 of the second magnetic powder or nonmagnetic powder is φ2 = <φ1 / 15, and the volume fraction of the second magnetic powder or nonmagnetic powder is the first It is 40 vol% or less of the total of the magnetic powder and the second magnetic powder or the non-magnetic powder. A Senwa component which comprises a water silica.
また、本発明は、前記巻線部品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が用いられていることを特徴とする線輪部品である。 Further, the present invention is a wire ring part characterized in that a winding inclusion insulator obtained by surrounding with an insulating resin so as to exclude the end of the winding is used as the winding part.
また、本発明は、前記巻線部品の巻線端部以外が前記磁芯に内包されていることを特徴とする線輪部品である。 Moreover, this invention is a wire ring component characterized by including except the coil | winding edge part of the said coil | winding component in the said magnetic core.
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ることを特徴とする線輪部品である。 In addition, the present invention provides the wire ring component, wherein half or less of the second magnetic powder or non-magnetic powder is a powder having a particle diameter of φ1 / 50 or less.
また、本発明は、前記無水シリカは、一次粒子の平均粒径が5から50nmであり、前記磁性接着剤に、1vol%以下(0vol%を除く)含むことを特徴とする線輪部品である。 Further, the present invention provides the wire ring component, wherein the anhydrous silica has an average primary particle diameter of 5 to 50 nm and is contained in the magnetic adhesive in an amount of 1 vol% or less (excluding 0 vol%). .
また、本発明は、前記磁芯の中に初透磁率μが1から2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。 The present invention also provides a wire ring component in which a specific permeability magnetic core member having an initial permeability μ of 1 to 2 is embedded in the magnetic core.
また、本発明は、保持ケースを更に備え、前記磁性接着剤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。 The present invention further provides a wire ring component further comprising a holding case, wherein at least a part of the magnetic adhesive 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磁芯部品を用い、さらにこれら成型体の磁芯部品の隙間を磁性体粉末等と樹脂等の有機結着剤からなる磁性混和物の磁性接着剤で結着し、また磁性混和物を充填することにより、高初透磁率の閉磁路磁芯を得ることができる。従来、高初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、成型体の磁芯部品を用いているので、磁芯を分割した磁芯部品が成型できれば良いので、複雑な形状の磁芯でも比較的容易に製造可能であり、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、成型体の磁芯部品を用いることにより、磁性混和物のみで磁芯を製造するよりも、低コストで初透磁率の高い磁芯を製造することが可能である。 In the present invention, a magnetic core component of a molded body having a large relative permeability is used as the magnetic core, and a magnetic mixture comprising a magnetic powder or the like and an organic binder such as a resin is formed in the gap between the magnetic core components of the molded body. A closed magnetic circuit core having a high initial permeability can be obtained by binding with a magnetic adhesive and filling a magnetic mixture. Conventionally, closed cores with high initial permeability 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, An expensive investment was required for the manufacturing equipment for the wheel ring parts. However, in the present invention, since a magnetic core part of a molded body is used as the magnetic core, it is only necessary to mold a magnetic core part in which the magnetic core is divided. Therefore, even a complicatedly shaped magnetic core can be manufactured relatively easily. This eliminates the need for large molding equipment and reduces capital investment. In addition, by using a magnetic core component of a molded body, it is possible to manufacture a magnetic core having a high initial permeability at a lower cost than manufacturing a magnetic core using only a magnetic admixture.
また、本発明では磁性体及び無機充填剤の磁芯中の占積率を高くすることできるので、線輪部品の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。 In addition, since the space factor in the magnetic core of the magnetic material and the inorganic filler can be increased in the present invention, the heat dissipating property and crack resistance of the wire ring component are improved, and the device is miniaturized as the wire ring component. Is possible.
当該線輪部品においては、直流重畳特性改善のためにマクロギャップを用いなくてもよく、さらに、隙間を磁性接着剤で結着して、巻線の動きを固定することができる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, it is not necessary to use a macro gap to improve the DC superposition characteristics, and furthermore, the gap can be bound with a magnetic adhesive so that the movement of the winding can be fixed. The amplitude of the vibration that causes audible noise / beat is reduced even when driven by.
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、より高い比透磁率を得る事ができ、さらに成型体を用いることによって、H0=5A/m以下(初透磁率相当)での、比透磁率(初透磁率)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
In this case, a higher relative permeability can be obtained, and further, by using a molded body, the relative permeability (initial permeability) at H0 = 5 A / m or less (equivalent to initial permeability) can be significantly increased. did it.
本発明の実施の形態による線輪部品は、高初透磁率の成型体の磁芯部品と巻線部品を組み立てたもので、それらの磁芯部品の隙間を軟磁性体粉末等と樹脂等の有機結着剤からなる磁性混和物の磁性接着剤で結着し、また磁性混和物を充填したものである。本発明の線輪部品は、高初透磁率の成型体の磁芯部品と巻線部品をケースもしくは離型用の注型に配置し、軟磁性体粉末等と樹脂からなる磁性混和物を注型して、混和物を固化または硬化して製造することができる。また、隙間をこの磁性接着剤で結着しながら、高初透磁率の成型体の磁芯部品と巻線部品を組み立てて製造することもできる。 A wire ring component according to an embodiment of the present invention is an assembly of a magnetic core component and a winding component of a molded body having a high initial permeability, and a gap between these magnetic core components is made of a soft magnetic material powder or the like and a resin or the like. A magnetic admixture made of an organic binder is bound with a magnetic adhesive and filled with the magnetic admixture. In the wire ring component of the present invention, a magnetic core component and a winding component of a molded body having a high initial permeability are arranged in a case or a mold for mold release, and a magnetic mixture composed of soft magnetic powder and resin is poured. And can be produced by solidifying or curing the blend. Further, the magnetic core part and the winding part of the molded body having a high initial permeability can be assembled and manufactured while the gap is bound with the magnetic adhesive.
初透磁率μが10以上の成型体の磁芯部品としては、軟磁性圧粉体が適している。成型体の磁芯部品形状は例えばトロイダル状、柱状等の磁芯を分割した形状で成型体の製造の容易さを考慮して選定する。 As a magnetic core component of a molded body having an initial permeability μ of 10 or more, a soft magnetic green compact is suitable. The shape of the magnetic core part of the molded body is selected in consideration of easiness of manufacturing the molded body in a shape obtained by dividing the magnetic core such as a toroidal shape or a columnar shape.
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金属粉末、詳しくは、Fe系の軟磁性金属粉末であることが望ましい。更に具体的には、軟磁性金属粉末は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 that is a molded body is preferably a soft magnetic metal powder, more specifically, an Fe-based soft magnetic metal powder. More specifically, the soft magnetic metal 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.
これらの軟磁性金属粉末をプレス成型、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、目的とする初透磁率μが10以上の軟磁性圧粉体を得ることができる。 These soft magnetic metal powders are molded by press molding, injection molding, etc., and subjected to sintering and annealing heat treatment as necessary to obtain a desired soft magnetic green compact having an initial permeability μ of 10 or more. Can do.
また、高初透磁率の成型体の磁芯部品としては、軟磁性フェライトの焼結体を用いてもよい。軟磁性フェライトを用いれば、初透磁率の大きい物が得られる。また、高初透磁率の成型体の磁芯部品としては、アモルファス箔帯や、珪素鋼板などの積層体を用いてもよい。さらに、軟磁性金属粉末の磁芯部品と軟磁性フェライトの磁芯部品と積層体の磁芯部品を組み合わせて使用してもよい。 Moreover, as a magnetic core part of a molded body having a high initial permeability, a sintered body of soft magnetic ferrite may be used. If soft magnetic ferrite is used, a material having a high initial permeability can be obtained. Moreover, as a magnetic core component of a molded article having a high initial permeability, a laminated body such as an amorphous foil strip or a silicon steel plate may be used. Further, a magnetic core component of soft magnetic metal powder, a magnetic core component of soft magnetic ferrite, and a magnetic core component of a laminate may be used in combination.
図7に、軟磁性圧粉体の説明図を示す。図7(a)は、軟磁性圧粉体の斜視図で、図7(b)は、軟磁性圧粉体の一部を拡大した説明図である。図7に示すように、通常のトロイダルの圧粉体は図面の上下から大きな矢印12で示されるような方向のプレス圧力を受けて成形される。また通常のトロイダル磁芯の使用方法は、磁芯の中空部分に線輪を貫通して使用され、磁路はプレス方向(大きな矢印12方向)に垂直な方向(小さな矢印13方向)である。
FIG. 7 is an explanatory view of the soft magnetic green compact. FIG. 7A is a perspective view of the soft magnetic green compact, and FIG. 7B is an enlarged view of a part of the soft magnetic green compact. As shown in FIG. 7, a normal toroidal green compact is molded by receiving a pressing pressure in a direction as indicated by a
また、図7(b)に示すように、プレスされることにより軟磁性金属粉末は変形し、プレス方向に平行な方向は反磁界係数が大きくなる。従って、磁路の方向をプレス方向と平行になるように磁芯部品を組み合わせれば、通常のトロイダル磁芯の使用方法と比べて、より高磁界に於いて、高い比透磁率μを示すようにできる。 Further, as shown in FIG. 7B, the soft magnetic metal powder is deformed by pressing, and the demagnetizing factor increases in the direction parallel to the pressing direction. Therefore, if the magnetic core parts are combined so that the direction of the magnetic path is parallel to the pressing direction, a higher relative magnetic permeability μ is exhibited in a higher magnetic field than in the case of using a normal toroidal magnetic core. Can be.
また、巻線部品に関しては、表面を絶縁した被覆導線を用いても、絶縁体にて端部を除き包囲した巻線内包絶縁物を用いてもどちらでも良い。ただし巻線内包型の線輪部品の場合は巻線内包絶縁物を用いるほうが、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ができるので、より望ましい。磁芯内に巻線部品を内包する一体構成の線輪部品の場合は、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、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。 As for the winding component, either a coated conductor whose surface is insulated may be used, or a winding inclusion insulator which is surrounded by an insulator except for its end may be used. However, in the case of a wire-in-wrap type wire ring component, the use of a wire-inside insulation has a high withstand voltage performance and a high unwanted pulse current performance, and is driven at a frequency that is in the audible frequency range. Is more desirable because it can suppress audible noise and beat. In the case of an integrated wire ring component that encloses a winding component in a magnetic core, 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, for impregnation and adhesion between coils and between coil bases, it is desirable to produce a winding inclusion insulator using an impregnation / adhesive in which an inorganic filler is uniformly dispersed in a thermosetting epoxy resin. .
有機結着剤としての樹脂については適宜線膨張係数が小さいものを選定すればよく、エポキシ樹脂を用いることができる。混和物とするので、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。 What is necessary is just to select a resin with a small linear expansion coefficient suitably about resin as an organic binder, and can use an epoxy resin. Since it is an admixture, the epoxy resin as a resin is required to be liquid and have low viscosity. Therefore, compatibility with additives, curing agents and catalysts, and storage stability are also considered in the selection of specific epoxy resins. It is an important property to be. 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方法を採用すればよい。 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 may be employed depending on the resin.
磁性混和物の磁性接着剤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 magnetic adhesive of the magnetic 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.
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。本発明では磁芯部品として、磁芯を分割して数10cc程度(成型体の容積はこの数値に限定されず、適宜製造設備に応じて選択すれば良い)の成型体を用い、磁性接着剤で結着、さらには磁性接着剤の隙間への注型方式を選択しているので、各製品間で成型体の磁芯部品の共有化も可能であり、試作費や設備投資の金額を抑制することができる。 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, the magnetic core is divided into several tens of cc as the magnetic core component (the volume of the molded body is not limited to this value, and may be selected according to the manufacturing equipment as appropriate). In addition, since the casting method for gaps in the magnetic adhesive is selected, it is possible to share the magnetic core parts of the molded body among each product, reducing the cost of trial production and capital investment can do.
我々は、一つの手段として、成型体の磁芯部品と巻線部品を流動性を持つコンポジット(複合)磁性体を用い組み立てる方式を選定した。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、充分な特性の線輪部品を提供できる。 As one means, we have selected a method of assembling a magnetic core part and a winding part of a molded body using a composite magnetic material having fluidity. 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 A body can be obtained and a wire ring part 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、初透磁率を若干大きくするために、磁性体粉末の表面に高初透磁率薄膜層を形成することとしても良い。ここで、高初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初透磁率薄膜を形成する場合は、形成された高初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 initial permeability thin film layer may be formed on the surface of the magnetic powder. Here, as an example of the high initial permeability thin film, an Fe—Ni-based thin film can be given. 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 initial permeability thin film is formed on the surface of the magnetic powder, an insulating layer may be coated on the formed high initial 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。非磁性体粉末としては、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℃で、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の離型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, mixing and defoaming were performed, and a slurry serving as a base of a composite magnetic body having a viscosity of 30 P (poise) at 80 ° C. was prepared. It was cast into a releasable silicone mold having a height of 11 mm 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度数分布を図2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 frequency distribution of the mother powder used for this is shown in FIG.
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2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. 2, the mother powder has D25 (
図3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3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3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. 3 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. 3 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. 3, 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、1MHz程度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 about 1 MHz. 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、初透磁率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 the initial permeability 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4に示す。図4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. 4 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4から、2次粒子の添加量に対する充填率の変化は、図3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3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4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. 4, the change of the filling rate with respect to the addition amount of the 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. 3, 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. 4, it can be seen that an admixture with a high filling rate can be obtained by adjusting the particle size distribution.
図4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1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 1 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.
3種類の配合の結果、比透磁率は、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 relative magnetic permeability was measured as Sample No. 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での磁芯の比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 relative 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2に示す。
The results using spherical silica powder are shown below.
Table 2 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
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、比透磁率は、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. Due to the blending of non-magnetic powder, the relative magnetic permeability is 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での比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、より高い比透磁率を示すことがわかる。 That is, the relative magnetic permeability at the magnetic field H0 = 5 A / m, H1 = 15.92 kA / m, and H2 = 31.84 kA / m after addition is small compared to before the nonmagnetic powder addition (sample No. 3). Is shown. However, it can be seen that the magnetic field H3 = 79.6 kA / m exhibits a higher relative 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)
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5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5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. 5 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. 5 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3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 3.
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、比透磁率として、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 the three levels of nanosilica addition, nanosilica 0.27 vol% and nanosilica 0.53 vol%, the relative magnetic permeability of nanosilica 0.27 vol% added was μ (H0) = 13.7, μ (H1) = The value of μ (H3) = 9.0 was obtained with 13.2, μ (H2) = 12.0, and nanosilica 0.58 vol% added.
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の比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、比透磁率も改善できる。 As described above, by using nonmagnetic powder (silica) as the secondary and tertiary particles of the small-diameter sphere, and further using nano silica, the relative magnetic permeability of the magnetic field H3 = 79.6 kA / m can be increased. That is, thixotropic properties are imparted by the addition of nanosilica, and the nonuniform distribution of the magnetic powder can be eliminated and the relative 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 (
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6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. 6 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.
図8に、閉磁路コアのマクロギャップ部に磁性混和物の磁性接着剤を充填した場合の初透磁率を示す。図8に示す結果は、6.5%Si−Feの圧粉焼結体(初透磁率μ=100)からなる、実効磁路長le=125.6mm、実効断面積S=100mm2で、マクロギャップを設けた閉磁路磁芯を用いて、マクロギャップ長lgと磁性接着剤の初透磁率を変えて、この閉磁路磁芯の初透磁率(巻線数N=25ターン、H0=5A/m)を測定したものである。 FIG. 8 shows the initial magnetic permeability when the magnetic gap of the magnetic admixture is filled in the macro gap portion of the closed magnetic circuit core. The results shown in FIG. 8 are an effective magnetic path length le = 15.6 mm and an effective cross-sectional area S = 100 mm 2 made of a compact sintered body of 6.5% Si—Fe (initial permeability μ = 100). Using a closed magnetic path core having a macro gap, the macro permeability length lg and the initial permeability of the magnetic adhesive are changed, and the initial permeability of the closed magnetic path core (number of windings N = 25 turns, H0 = 5A). / M).
この図から分かるように、マクロギャップ長lg=1mmのエアーギャップであっても初透磁率は、マクロギャップがない場合と比較すると、50%減少する。しかしながら、マクロギャップの箇所に初透磁率μ=25の磁性接着剤を充填すると、初透磁率は95%と改善できることが分かる。 As can be seen from this figure, even with an air gap having a macro gap length of lg = 1 mm, the initial permeability is reduced by 50% compared to the case where there is no macro gap. However, it can be seen that the initial permeability can be improved to 95% by filling the macro gap with a magnetic adhesive having an initial permeability μ = 25.
従って、本発明の線輪部品では、磁芯部品を組み合わせて磁芯を構成されていても、隙間が磁性接着剤で結着されているので、高初透磁率を保つことが可能であることがわかる。実際に、トロイダルコアを4分割した形状の6.5%Si−Feの圧粉焼結体磁芯(μ=100)からなる磁芯部品を4パーツ組合せ、4箇所のギャップのトータルが1mmとして、磁性接着剤(μ=25)で結着してトロイダルコアを作製した所、初透磁率μ=90の磁芯が得られた。 Therefore, in the wire ring component of the present invention, even if the magnetic core is configured by combining the magnetic core components, the gap is bound by the magnetic adhesive, so that high initial permeability can be maintained. I understand. Actually, 4 parts of magnetic core parts consisting of a 6.5% Si-Fe powder sintered body magnetic core (μ = 100) in which the toroidal core is divided into 4 parts are combined, and the total of the gaps at 4 places is 1 mm. When a toroidal core was produced by binding with a magnetic adhesive (μ = 25), a magnetic core with an initial permeability μ = 90 was obtained.
また、高初透磁率の成型品の磁芯部品を用いることから、実施例においては、磁性混和物のみを用いる場合と異なり、磁性混和物中の軟磁性粉末の占積率が多少低くても高初透磁率の磁芯を得る事が可能である。従って、軟磁性粉末の占積率に余裕があるため、軟磁性粉末は、球状粉に限らず、より低価格の不定形粉末を採用できるメリットがある。 In addition, since the magnetic core part of a molded product having a high initial permeability is used, in the examples, unlike the case of using only the magnetic admixture, even if the space factor of the soft magnetic powder in the magnetic admixture is somewhat low, It is possible to obtain a magnetic core with a high initial permeability. Accordingly, since the space factor of the soft magnetic powder has a margin, the soft magnetic powder is not limited to the spherical powder, and there is an advantage that a lower priced amorphous powder can be adopted.
以上のような、磁性混和物による接着剤を用いた本発明の実施例の製品外観を図1、図9〜図14に示す。これらの実施例は、いずれも高初透磁率の成型体の磁芯部品を用い、隙間を磁性混和物からなる磁性接着剤で結着して磁芯を形成している。磁気回路の設計要点として、磁路全体の各箇所の断面積が、ほぼ一定となるようにすると効率が良いが、これを満たすように設計すると、場合によって磁芯の中心が中空になる場合がある。本発明の線輪部品は、比較的製造が容易なため、形状の制約はあまりないので、中空が発生しないように設計することや、中空部である箇所に、より高透磁率のフェライト焼結体などを挿入し、初期インダクタンスを向上することなどが可能である。 FIG. 1 and FIGS. 9 to 14 show the appearance of the product of the embodiment of the present invention using the above-described adhesive with a magnetic admixture. In each of these examples, a magnetic core part of a molded body having a high initial permeability is used, and a gap is bound with a magnetic adhesive made of a magnetic mixture to form a magnetic core. As a design point of the magnetic circuit, it is efficient if the cross-sectional area of each part of the entire magnetic path is substantially constant, but if designed to satisfy this, the center of the magnetic core may be hollow in some cases. is there. Since the wire ring component of the present invention is relatively easy to manufacture, there are not many restrictions on the shape. Therefore, it is designed so as not to generate a hollow, and a ferrite having higher permeability is sintered at a hollow portion. It is possible to improve the initial inductance by inserting a body or the like.
なお、以降で、磁性接着剤(初透磁率μ=25)を用いているが、具体的には、磁性粉末を熱硬化性エポキシ樹脂に混合して磁性粉末の充填率が70vol%となるようにスラリー化したものを用いている。バインダ樹脂の選定は、低粘度(80℃、70mPas以下)の熱硬化性エポキシを選定した。また、磁性粉末としては粒状のセンダスト粉末(粒径D50=30μm)を選定した。 In the following, a magnetic adhesive (initial magnetic permeability μ = 25) is used. Specifically, the magnetic powder is mixed with a thermosetting epoxy resin so that the filling rate of the magnetic powder becomes 70 vol%. The slurry is used. The binder resin was selected from a low-viscosity (80 ° C., 70 mPas or less) thermosetting epoxy. In addition, granular Sendust powder (particle diameter D50 = 30 μm) was selected as the magnetic powder.
図1に第1の実施例の線輪部品を示す一部透視の説明図を示す。第1の実施例の線輪部品は、6.5%Si−Feの圧粉焼結体(μ=100)からなる高初透磁率の成型体の磁芯部品として、巻線部品3の内側にトロイダル形状の内側磁芯部品8を1つと、外側にトロイダル形状の外側磁芯部品7を1つ配置した。この状態での線輪部品の初透磁率μは41であった。これに、初透磁率μが25の磁性混和物2を用いて巻線部品3の上下の空間に充填した本願発明品は、初透磁率μは84まで上昇した。
FIG. 1 is a partially transparent explanatory view showing the wire ring part of the first embodiment. The wire ring component of the first embodiment is an inner part of the winding
なお、第1の実施例の線輪部品の高磁界中での比透磁率は、15.92kA/m磁界中の比透磁率μdcが25であった。 The relative permeability in a high magnetic field of the wire ring component of the first example was 25 in the relative permeability μdc in a 15.92 kA / m magnetic field.
さらに第1の実施例の変形例として、トロイダル形状の内側磁芯部品8及び外側磁芯部品7をさらに分割してトロイダル形状の磁芯部品を積層して配置したものを用いても良い。あまり厚いトロイダル形状の成型品を均一にプレス成型するのは難しいので、適度の厚みに分割した方が、製造が容易である。また、この積層部分も磁性接着剤で結着することにより、初透磁率の高い磁芯を得ることができる。
Furthermore, as a modification of the first embodiment, a toroidal
図9に、第2の実施例の線輪部品を示す一部透視の説明図を示す。第2の実施例の線輪部品は、6.5%Si−Feの圧粉焼結体(μ=100)からなる高初透磁率の成型体の磁芯部品として、巻線部品3の内側にトロイダル形状の内側磁芯部品8を1つと、外側にトロイダル形状の外側磁芯部品7を1つと、上側にトロイダル形状の上側磁芯部品5を1つと、下側にトロイダル形状の下側磁芯部品6を1つ配置した。この状態での線輪部品の初透磁率μは81であった。これに、初透磁率μが25の磁性混和物2からなる磁性接着剤を用いて各磁芯部品間の隙間を平均厚み0.2mmとなるように接着した本願発明品は、初透磁率μが89まで上昇した。
FIG. 9 is a partially transparent explanatory view showing the wire ring part of the second embodiment. The wire ring component of the second embodiment is the inner side of the winding
なお、第2の実施例の線輪部品の高磁界中での比透磁率は、3.98kA/m磁界中の比透磁率μdcが70であった。 The relative permeability in a high magnetic field of the wire ring component of the second example was 70 in the relative permeability μdc in a 3.98 kA / m magnetic field.
さらに第2の実施例の変形例として、トロイダル形状の内側磁芯部品8、外側磁芯部品7、上側磁芯部品5及び下側磁芯部品6を、夫々、さらに分割したトロイダル形状の磁芯部品を積層して配置したものを用いても良い。第1の実施例の変形例の場合と同様に、あまり厚いトロイダル形状の成型品を均一にプレス成型するのは難しいので、適度の厚みに分割した方が、製造が容易である。また、同様に、この積層部分も磁性接着剤で結着することにより、初透磁率の高い磁芯を得ることができる。
Further, as a modification of the second embodiment, the toroidal magnetic core is obtained by further dividing the toroidal
図10に、第3の実施例の線輪部品を示す一部透視の説明図を示す。第3の実施例の線輪部品は、6.5%Si−Feの圧粉焼結体(μ=100)からなる高初透磁率の成型体の磁芯部品として、巻線部品3の内側にトロイダル形状の内側磁芯部品8を1つと、上側にトロイダル形状の上側磁芯部品5を1つと、下側にトロイダル形状の下側磁芯部品6を1つ配置した。この状態での線輪部品の初透磁率μは25であった。これに、巻線部品3の外側にフェライト焼結体(μ=1000)からなるトロイダル形状の外側磁芯部品7を配置し、初透磁率μが25の磁性混和物2からなる磁性接着剤を用いて各磁芯部品間の隙間を平均厚み0.2mmとなるように接着した本願発明品は、初透磁率μが125まで上昇した。ちなみに、第3の実施例のフェライト焼結体からなるトロイダル形状の外側磁芯部品7を用いずに、変わりに磁性混和物2を充填した本願発明品の場合には、初透磁率μが75となった。
FIG. 10 is a partially transparent explanatory view showing the wire ring part of the third embodiment. The wire ring component of the third embodiment is an inner part of the winding
図11に、本発明の線輪部品を基板へ実装した例を示す。また、図12に、本発明の線輪部品をヒートシンクに実装した例を示す。本発明の線輪部品の場合も、磁路全体の各箇所の断面積が、ほぼ一定となるように設計するとよいが、磁芯の中心が中空になったトロイダル状とすることもできる。図11、図12に示すように、線輪部品の中空部分に基板10やヒートシンク11に設けた抜け防止機能に実装することができる。特に、本発明の線輪部品は、大電流用であるため、放熱は重要であり、ヒートシンクへの取り付けが必要となる場合が多い。また、本願発明の線輪部品は磁芯中の磁性体の占積率が大きくできるために熱伝導率も高く、放熱の面では有利である。
FIG. 11 shows an example in which the wire ring component of the present invention is mounted on a substrate. FIG. 12 shows an example in which the wire ring component of the present invention is mounted on a heat sink. Also in the case of the wire ring part of the present invention, it is preferable to design the cross-sectional area of each part of the entire magnetic path to be substantially constant, but it may be a toroidal shape in which the center of the magnetic core is hollow. As shown in FIG. 11 and FIG. 12, it can be mounted on a hollow portion of the wire ring component with a function of preventing the disconnection provided on the
図13に、第4の実施例の線輪部品を示す一部透視の説明図を示す。第4の実施例の線輪部品は、第1〜第3の実施例に示すような線輪部品の中空部分の部分にも、磁性体を設けたものである。この場合は図11や図12に示すような実装例は採用できないが、より初透磁率の高い線輪部品とすることができる。 FIG. 13 is a partially transparent explanatory view showing the wire ring part of the fourth embodiment. In the wire ring component of the fourth embodiment, a magnetic material is also provided in the hollow portion of the wire ring component as shown in the first to third embodiments. In this case, the mounting examples as shown in FIGS. 11 and 12 cannot be adopted, but a wire ring component with higher initial permeability can be obtained.
第4の実施例の線輪部品は、6.5%Si−Feの圧粉焼結体(μ=100)からなる高初透磁率の成型体の磁芯部品として、巻線部品3の内側にトロイダル形状の内側磁芯部品8を1つと、外側にトロイダル形状の外側磁芯部品7を2つと、さらに巻線部品3の外側にフェライト焼結体(μ=1000)からなるトロイダル形状の外側磁芯部品7と中心部にフェライト焼結体(μ=1000)からなる柱状の芯部磁芯部品9を配置した。外側磁芯部品7はフェライト焼結体の上下に圧粉焼結体を配置して積層している。この状態での線輪部品の初透磁率μは125であった。これに、初透磁率μが25の磁性混和物2からなる磁性接着剤を用いて巻線部品3の上下の空間に充填し、また各磁芯部品間の隙間を平均厚み0.2mmとなるように接着した本発明品は、初透磁率μが185まで上昇した。
The wire ring component of the fourth embodiment is an inner part of the winding
図14に、第5の実施例の線輪部品を示す一部透視の説明図を示す。第5の実施例の線輪部品は、フェライト焼結体(μ=1000)からなる高初透磁率の成型体の磁芯部品として、トロイダル形状の外側磁芯部品7を1つと、その円筒の中央に導線4を貫通させ、外側磁芯部品7と導線4との隙間には、初透磁率μが25の磁性混和物2からなる磁性接着剤を注入し固化した。本発明の線輪部品は初透磁率μが110であった。また、高初透磁率の成型体の磁芯部品としてのトロイダル形状の外側磁芯部品7をフェライト焼結体に替えて、6.5%Si−Feの圧粉焼結体(μ=100)を用いた場合は、本発明の線輪部品は初透磁率μが32であった。
FIG. 14 is a partially transparent explanatory view showing the wire ring part of the fifth embodiment. The wire ring component of the fifth embodiment includes one toroidal outer
本実施例では、フェライト焼結体の初透磁率μ=1000や圧粉焼結体の初透磁率μ=100よりは低い値であるが、磁性混和物のみの磁芯の初透磁率μ=25と比較して初透磁率が上昇していることが重要である。従来の線輪部品は導線4から遠い所ほど、磁束密度が低かったが、第5の実施例の線輪の場合、磁束密度の均一化が図れるとともに、初透磁率と高磁界中での比透磁率とを高めることができた。また、外側磁芯部品7としては、当然、フェライト焼結体や圧粉焼結体以外のアモルファス、珪素鋼板などの積層体であっても良い。
In this example, the initial permeability μ = 1000 of the ferrite sintered body and the initial permeability μ = 100 of the powder sintered body are lower, but the initial permeability μ = of the magnetic core only of the magnetic admixture. It is important that the initial permeability is increased compared to 25. In the conventional wire ring component, the magnetic flux density is lower as it is farther from the
また、以上述べた実施例の変形例として、高初透磁率の成型体の磁芯部品としては、フェライト焼結体や圧粉焼結体やアモルファス、珪素鋼板などの積層体で置き換えることができることはいうまでもない。さらには、積層体の場合は歩留まりは別として、積層方法を、磁界の方向に平行にするのか、垂直にするのか、その中間(30、45、60度など)にするのかによって、また、圧粉体等はプレス方向や配向方向の調整によって、磁化容易軸方向を調整することもできる。 In addition, as a modification of the embodiment described above, the core part of the molded body having a high initial permeability can be replaced with a ferrite sintered body, a powder sintered body, an amorphous body, a silicon steel plate, or the like. Needless to say. Further, in the case of a laminated body, aside from the yield, depending on whether the lamination method is parallel to the direction of the magnetic field, perpendicular, or intermediate (30, 45, 60 degrees, etc.) The easy magnetization axis direction of the powder and the like can also be adjusted by adjusting the pressing direction and the orientation direction.
さらに、初透磁率μ=1〜2の特定透磁率磁芯部材を磁路の一部に挿入すると、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なるという利点がある。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適宜、初透磁率μが1以上かつ形状のものを選択すればよい。この場合の特定透磁率磁芯部材としては無機物のフィラーと樹脂の混和物やセラミックス等を用いることができる。樹脂の混和物の場合に用いる樹脂は、磁性接着剤との接着性の良いものを用い、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。 Furthermore, when a specific permeability magnetic core member having an initial permeability μ = 1 to 2 is inserted into a part of the magnetic path, there is an advantage that the inductance of the wire ring component is less likely to be saturated even in a high magnetic field. The specific permeability magnetic core member incorporated in a part of the magnetic core may be selected so that the initial permeability μ is 1 or more and the shape is appropriately selected according to the magnetic field to be used. In this case, as the specific permeability magnetic core member, an inorganic filler-resin mixture, ceramics, or the like can be used. The resin used in the case of the resin mixture is preferably the same resin as the insulating resin used for the winding inclusion insulator, using a resin having good adhesion to the magnetic adhesive.
本実施の形態においては、成型体の磁芯部品と磁性混和物からなる磁性接着剤の組合せであるため、製造上の形状の自由度は高い。理論上は、磁路断面積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く、このような均一磁路形状は、漏れ磁束低減と初透磁率の確保の点で有利に働く。また、高磁界において比透磁率が低下しない複合磁性体の磁芯形成が可能である。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も製造可能である。 In the present embodiment, since it is a combination of a magnetic core part of a molded body and a magnetic adhesive made of a magnetic admixture, the degree of freedom in manufacturing is high. Theoretically, a toroidal core shape with a uniform magnetic path cross-sectional area is ideal, but such a uniform magnetic path shape works advantageously in terms of reducing leakage magnetic flux and ensuring initial permeability. . In addition, it is possible to form a magnetic core of a composite magnetic material that does not lower the relative permeability in a high magnetic field. If this degree of freedom of shape is used, a wire ring part having a spherical product shape can also be manufactured.
さらに、実施例の磁性混和物単独での磁気特性で述べたように、磁性混和物のミクロギャップを利用することで、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なるという利点がある。表4に粉末の成分構成と本発明の効果についてまとめて示す。 Furthermore, as described in the magnetic characteristics of the magnetic admixture alone in the example, there is an advantage that the inductance of the wire ring component is less likely to be saturated to a higher magnetic field by using the micro gap of the magnetic admixture. . Table 4 summarizes the composition of the powder and the effects of the present invention.
本発明の線輪部品は、型に巻線部品や磁芯部品を配置して、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、保持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 arranging a winding component and a magnetic core component in a mold, casting a mixture of a combination of releasable resins and curing it, producing a magnetic core, and removing the mold. Can be manufactured. Moreover, the wire ring component provided with the holding 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、巻線部品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。なお、線輪部品の設計上の要点として、おおよそ線膨張係数が21×10-6/℃〜98×10-6/℃から推定される、変形量を吸収するクリアランスを考慮する必要がある。 A wire ring component including the case as described above and having a winding component and a magnetic core made of the mixture filling the space between the case can be provided. In addition, it is necessary to consider the clearance which absorbs the deformation | transformation amount estimated from the linear expansion coefficient from 21 * 10 < -6 > / degreeC-98 * 10 < -6 > / degreeC as a main point in the design of wire ring components.
1 線輪部品
2 磁性混和物
3 巻線部品
4 導線
5 上側磁芯部品
6 下側磁芯部品
7 外側磁芯部品
8 内側磁芯部品
9 芯部磁芯部品
10 基板
11 ヒートシンク
12 大きな矢印
13 小さな矢印
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記軟磁性粉末が、第1の磁性体粉末と、より小径の第2の磁性体粉末とからなり、
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前記非磁性体粉末の体積分率が前記第1の磁性体粉末と前記第2の磁性体粉末または前記非磁性体粉末の合計の40vol%以下であり、
さらにナノサイズの無水シリカを含む
ことを特徴とする線輪部品。 A magnetic material having an initial permeability μ of 10 or more and a plurality of magnetic core parts made of a molded product in the shape of a polygonal column, a cylinder, a polygonal cylinder, or a cylinder are bound by a magnetic adhesive having an initial permeability μ of 2 or more. A wire ring component comprising a core and a winding component, wherein the magnetic adhesive is a mixture of a soft magnetic powder and an organic binder, and the effective demagnetizing factor N of the soft magnetic powder is 0.4. Ri der below,
The soft magnetic powder comprises a first magnetic powder and a second magnetic powder having a smaller diameter,
The average particle diameter φ2 of the second magnetic powder or non-magnetic powder is φ2 = <φ1 / 15 with respect to the average particle diameter φ1 of the first magnetic powder, and the second magnetic powder or the non-magnetic powder The volume fraction of the magnetic powder is 40 vol% or less of the total of the first magnetic powder and the second magnetic powder or the non-magnetic powder;
Further , a wire ring component comprising nano-sized anhydrous silica .
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013239542A (en) * | 2012-05-15 | 2013-11-28 | Nec Tokin Corp | Reactor |
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JP6885092B2 (en) * | 2017-02-15 | 2021-06-09 | スミダコーポレーション株式会社 | Manufacturing method of coil parts |
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Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPH02285613A (en) * | 1989-04-26 | 1990-11-22 | Taiyo Yuden Co Ltd | Composite magnetic core |
JPH0340408A (en) * | 1989-07-07 | 1991-02-21 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | Wound rotor type chip inductor |
JPH05283251A (en) * | 1992-03-31 | 1993-10-29 | Kawatetsu Magunetsukusu Kk | Pot type inductor |
JPH0613782A (en) * | 1992-06-25 | 1994-01-21 | Mitsubishi Electric Corp | Noise absorbing device |
JP3142465B2 (en) * | 1995-09-22 | 2001-03-07 | 住友ベークライト株式会社 | Conductive copper paste composition |
JPH11195520A (en) * | 1997-12-27 | 1999-07-21 | Tdk Corp | Dust core, ferromagnetic powder therefor and production thereof |
JP3316560B2 (en) * | 1998-03-05 | 2002-08-19 | 株式会社村田製作所 | Bead inductor |
JP2001185421A (en) * | 1998-12-28 | 2001-07-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Magnetic device and manufacuring method thereof |
JP2001068324A (en) * | 1999-08-30 | 2001-03-16 | Hitachi Ferrite Electronics Ltd | Powder molding core |
JP2001135927A (en) * | 1999-11-02 | 2001-05-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Application method and application device for resin composition |
JP2002105502A (en) * | 2000-09-26 | 2002-04-10 | Kubota Corp | Soft magnetic metal powder, powder agglomerate, and compact |
JP2002231542A (en) * | 2001-02-02 | 2002-08-16 | Kourin Giken:Kk | Inductor |
JP2003318036A (en) * | 2002-04-19 | 2003-11-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Coil component and its manufacturing method |
JP4514031B2 (en) * | 2003-06-12 | 2010-07-28 | 株式会社デンソー | Coil component and coil component manufacturing method |
JP2005354001A (en) * | 2004-06-14 | 2005-12-22 | Nec Tokin Corp | Magnetic core and coil component using it |
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 |
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