JP5940822B2 - Winding element - Google Patents
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Description
本発明は、長尺な導体を巻き回した巻線素子に関し、特に、複数の部材から成るコアを備える場合に、昇温に伴う振動の増大を抑制することができる巻線素子に関する。 The present invention relates to a winding element in which a long conductor is wound, and more particularly, to a winding element that can suppress an increase in vibration accompanying a temperature rise when a core composed of a plurality of members is provided.
長尺な導体を巻き回した巻線素子には、回路にリアクタンスを導入することを目的としたリアクトル(コイル)や、電磁誘導を利用することによって複数の巻線(コイル)間でエネルギーの伝達を行うトランス(変成器、変圧器)等が知られている。このリアクトルは、例えば、力率改善回路における高調波電流の防止、電流型インバータやチョッパ制御における電流脈動の平滑化およびコンバータにおける直流電圧の昇圧等の様々な電気回路や電子回路等に用いられている。また、トランスは、電圧変換やインピーダンス整合や電流検出等を行うために、様々な電気回路や電子回路等に用いられている。 In a winding element wound with a long conductor, energy is transferred between a plurality of windings (coils) by using a reactor (coil) for the purpose of introducing reactance into the circuit or electromagnetic induction. There are known transformers (transformers, transformers) and the like. This reactor is used, for example, in various electric circuits and electronic circuits such as prevention of harmonic currents in power factor correction circuits, smoothing of current pulsations in current type inverter and chopper control, and boosting of DC voltage in converters. Yes. Transformers are used in various electric circuits, electronic circuits, and the like in order to perform voltage conversion, impedance matching, current detection, and the like.
このような巻線素子は、通常、コイルと、前記コイルに通電した場合に生じる磁束を通すコアとを備えている。ここで、コアが複数の部材から構成されている場合では、コイルに交流電力を通電すると磁場が生じ、コアの複数の部材間に吸引電磁力が作用する。このため、巻線素子では、前記吸引電磁力によりコアが振動してしまい、騒音が発生してしまう。特に、コアの各部材における寸法公差(製造公差)により、各部材間の当接面で片当たりが生じる場合があり、このような場合では、大きな振動が生じ易い。このため、前記寸法公差を低減し前記片当たりを低減するために、各部材の当接面を切削加工する等の表面処理を行う方法が考えられる。しかしながら、このような表面処理を行うと、工数の増加やコストアップに繋がってしまう。 Such a winding element usually includes a coil and a core through which a magnetic flux generated when the coil is energized. Here, in the case where the core is composed of a plurality of members, a magnetic field is generated when AC power is supplied to the coil, and an attractive electromagnetic force acts between the plurality of members of the core. For this reason, in the winding element, the core vibrates due to the attracting electromagnetic force, and noise is generated. In particular, due to dimensional tolerance (manufacturing tolerance) in each member of the core, there may be a case where the contact surface between the members contacts each other. In such a case, a large vibration is likely to occur. For this reason, in order to reduce the said dimensional tolerance and reduce the said piece contact, the method of performing surface treatments, such as cutting the contact surface of each member, can be considered. However, performing such surface treatment leads to an increase in man-hours and an increase in cost.
一方、このようなリアクトルに生じる振動の対策として、例えば特許文献1に開示の技術がある。この特許文献1では、少なくとも1以上のギャップ板を介して複数の磁性を有する第1のコアが繋げられてコアユニットが形成され、2つの該コアユニットが所定の離間を置いて対向配置されており、前記離間に2つの磁性を有する第2のコアが配設されて平面視が略環状のリアクトルコアが形成されており、第2のコアの端面とコアユニットとが縁切りされ、縁切りされた第2のコアの端面とコアユニットとの間に接着剤層が介装され、ギャップ板と第1のコアとの間に接着剤層が介装されている。そして、前記各接着剤層には、エポキシ樹脂系接着剤が使用される(特許文献1の[0030]段落参照)。特許文献1によれば、上記構成のリアクトルコアは、前記各接着剤層によって、部材の寸法公差を組み付け時に容易に吸収しながら所期のインダクタンスを得ることができ、電流印加時に生じる振動を従来リアクトルに比して格段に低減させることができる、と記載されている(特許文献1の[0042]段落参照)。 On the other hand, there is a technique disclosed in, for example, Patent Document 1 as a countermeasure against vibration generated in such a reactor. In Patent Document 1, a plurality of magnetic first cores are connected via at least one or more gap plates to form a core unit, and the two core units are arranged to face each other with a predetermined separation. A second core having two magnetisms is disposed in the space to form a substantially circular reactor core in plan view, and the end surface of the second core and the core unit are cut off and cut off An adhesive layer is interposed between the end face of the second core and the core unit, and an adhesive layer is interposed between the gap plate and the first core. An epoxy resin adhesive is used for each adhesive layer (see paragraph [0030] in Patent Document 1). According to Patent Document 1, the reactor having the above-described configuration can obtain the desired inductance while easily absorbing the dimensional tolerance of the member by the respective adhesive layers, and the vibration generated at the time of current application is conventionally obtained. It is described that it can be remarkably reduced as compared with the reactor (see paragraph [0042] of Patent Document 1).
ところで、巻線素子は、一般に、コイルに通電するとコイルが発熱し、温度が上昇(昇温)する。前記特許文献1では、前記各接着剤層は、樹脂であるため、この昇温に伴いそのヤング率が低下してしまう虞がある。この結果、巻線素子全体の剛性が低下し、振動が増大する虞がある。 By the way, in general, when the coil element is energized, the coil generates heat and the temperature rises (temperature rises). In Patent Document 1, since each adhesive layer is a resin, the Young's modulus may decrease with this temperature increase. As a result, the rigidity of the entire winding element may be reduced, and vibration may increase.
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、複数の部材から成るコアを備えた巻線素子において、昇温に伴う振動の増大を抑制することができる巻線素子を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a winding element having a core composed of a plurality of members and capable of suppressing an increase in vibration caused by temperature rise. It is to provide an element.
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる巻線素子は、コイルと、前記コイルによって生じた磁束を通すコアとを備えた巻線素子であって、前記コイルは、長尺な導体部材を巻回することによって構成され、前記コアは、複数の部材から成り、前記複数の部材間には、第1樹脂層が介装され、前記第1樹脂層は、常温より高い高温の場合の損失係数が前記常温の場合の損失係数よりも大きい樹脂材料で形成され、前記第2樹脂層は、そのヤング率をE[GPa]とし、その損失係数をtanδとする場合に、損失係数tanδが、E≧0.2の領域では境界線tanδ=0.0706×E 0.8934 以上であり、0.2>E>0.04の領域では境界線tanδ=0.017以上であり、0.04≧Eの領域では境界線tanδ=0.0009×E −0.9097 以上である樹脂材料で形成されることを特徴とする。 As a result of various studies, the present inventor has found that the above object is achieved by the present invention described below. That is, the winding element according to one aspect of the present invention is a winding element including a coil and a core through which a magnetic flux generated by the coil passes, and the coil winds a long conductor member. The core is composed of a plurality of members, a first resin layer is interposed between the plurality of members, and the first resin layer has a loss factor when the temperature is higher than room temperature. The second resin layer is formed of a resin material larger than the loss coefficient at room temperature, and when the Young's modulus is E [GPa] and the loss coefficient is tan δ, the loss coefficient tan δ is E ≧ 0. .2 region, the boundary line tan δ = 0.0706 × E 0.8934 or more, and in the region 0.2>E> 0.04, the boundary line tan δ = 0.017 or more, and 0.04 ≧ E In the region, the boundary line tan δ = 0.0009 × E − The resin material is 0.9097 or more .
このような構成の巻線素子では、コアにおける複数の部材間に第1樹脂層が介装されているので、各部材の寸法公差を第1樹脂層で吸収することができる。そして、上記構成の巻線素子では、第1樹脂層は、振動減衰の程度を表す損失係数(ロスファクター)において、高温の場合のその値が常温(室温、20℃)の場合のその値よりも大きいので、巻線素子の昇温に伴いヤング率が低下しても損失係数が増大するから、昇温に伴う振動の増大を抑制することができる。 In the winding element having such a configuration, since the first resin layer is interposed between the plurality of members in the core, the dimensional tolerance of each member can be absorbed by the first resin layer. In the winding element configured as described above, the first resin layer has a loss factor (loss factor) representing the degree of vibration damping, as compared with the value when the temperature is high (room temperature, 20 ° C.). Therefore, even if the Young's modulus decreases as the winding element temperature rises, the loss factor increases, so that an increase in vibration associated with the temperature rise can be suppressed.
なお、前記特許文献1は、その[0030]段落に接着剤層としてエポキシ樹脂系接着剤を使用するとの記載があるだけで、損失係数に関する記載は、無く、さらに、その示唆もない。 In addition, the Patent Document 1 only describes that an epoxy resin adhesive is used as an adhesive layer in the paragraph [0030], and there is no description about the loss factor, and there is no suggestion thereof.
そして、このような構成の巻線素子は、損失係数tanδをヤング率Eに応じて適正化しているので、好適に、昇温に伴う振動の増大を抑制することができる。In the winding element having such a configuration, since the loss coefficient tan δ is optimized according to the Young's modulus E, it is possible to suitably suppress an increase in vibration accompanying a temperature increase.
また、他の一態様では、上述の巻線素子において、前記コアは、締結部材によって互いに締結固定された第1および第2コア部材を備え、前記第1樹脂層は、前記第1コア部材と前記第2コア部材との間に配置され、前記第1および第2コア部材は、それぞれ、円板形状を有する円板部と、前記円板部の外周から前記円板部の軸方向に突設された円筒部と、前記締結部材を挿通できるように、前記円板部の略中心に前記円板部の軸方向に沿って貫通形成された締結部材用貫通孔とを備え、前記第1および第2コア部材の円筒部の端面同士が、前記コイルを内部に収容するための空間を形成するように重ね合わされ、前記第1樹脂層は、前記第1および第2コア部材の円筒部の端面同士間に配置されていることを特徴とする。According to another aspect, in the above-described winding element, the core includes first and second core members fastened and fixed to each other by a fastening member, and the first resin layer includes the first core member and the first core member. The first and second core members are disposed between the second core member, and the first and second core members protrude from the outer periphery of the disc portion in the axial direction of the disc portion. A cylindrical member provided, and a fastening member through-hole formed in a substantially center of the disc portion along the axial direction of the disc portion so that the fastening member can be inserted therethrough, And the end faces of the cylindrical portion of the second core member are overlapped so as to form a space for accommodating the coil therein, and the first resin layer is formed of the cylindrical portion of the first and second core members. It arrange | positions between end surfaces, It is characterized by the above-mentioned.
また、他の一態様では、上述の巻線素子において、前記コアは、前記コイルを収納するように形成され、前記コイルの芯部内に配置され、前記コアの内側上面に第2樹脂層を介して当接するとともに前記コアの内側下面に第3樹脂層を介して当接するスペーサ部材をさらに備え、前記第2および第3樹脂層は、それぞれ、常温より高い高温の場合の損失係数が前記常温の場合の損失係数よりも大きい樹脂材料で形成されることを特徴とする。 In another aspect, in the above-described winding element, the core is formed so as to accommodate the coil, is disposed in a core portion of the coil, and a second resin layer is interposed on the inner upper surface of the core. And a spacer member that is in contact with the inner lower surface of the core via a third resin layer, and the second and third resin layers each have a loss coefficient at a temperature higher than normal temperature of the normal temperature. It is characterized by being formed of a resin material larger than the loss coefficient in the case.
このような構成の巻線素子では、コアの内側上下面とスペーサ部材との各間に第2および第3樹脂層がそれぞれ介装されているので、コアおよびスペーサ部材の各寸法公差を第2および第3樹脂層で吸収することができる。そして、上記構成の巻線素子では、第2および第3樹脂層は、それぞれ、高温の損失係数が常温の場合のその値よりも大きいので、巻線素子の昇温に伴いヤング率が低下しても損失係数が増大するから、昇温に伴う振動の増大を抑制することができる。 In the winding element having such a configuration, since the second and third resin layers are interposed between the inner upper and lower surfaces of the core and the spacer member, the dimensional tolerances of the core and the spacer member are set to the second. And can be absorbed by the third resin layer. In the winding element configured as described above, the second and third resin layers each have a high-temperature loss coefficient larger than that at room temperature, so that the Young's modulus decreases as the winding element rises in temperature. However, since the loss factor increases, it is possible to suppress an increase in vibration accompanying the temperature rise.
また、他の一態様では、上述の巻線素子において、好ましくは、前記第2樹脂層は、そのヤング率をE[GPa]とし、その損失係数をtanδとする場合に、損失係数tanδが、E≧0.2の領域では境界線tanδ=0.0706×E0.8934以上であり、0.2>E>0.04の領域では境界線tanδ=0.017以上であり、0.04≧Eの領域では境界線tanδ=0.0009×E−0.9097以上である樹脂材料で形成されることを特徴とする。 In another aspect, in the above-described winding element, preferably, the second resin layer has a loss coefficient tan δ when the Young's modulus is E [GPa] and the loss coefficient is tan δ. In the region of E ≧ 0.2, the boundary line tan δ = 0.0706 × E 0.8934 or more, and in the region of 0.2>E> 0.04, the boundary line tan δ = 0.017 or more, 0.04 In the region of ≧ E, the boundary line tan δ = 0.0009 × E −0.9097 or more is formed.
このような構成の巻線素子は、損失係数tanδをヤング率Eに応じて適正化しているので、好適に、昇温に伴う振動の増大を抑制することができる。 Since the winding element having such a configuration optimizes the loss coefficient tan δ according to the Young's modulus E, it is possible to suitably suppress an increase in vibration accompanying a temperature rise.
また、他の一態様では、これら上述の巻線素子において、好ましくは、前記第3樹脂層は、そのヤング率をE[GPa]とし、その損失係数をtanδとする場合に、損失係数tanδが、E≧0.2の領域では境界線tanδ=0.0706×E0.8934以上であり、0.2>E>0.04の領域では境界線tanδ=0.017以上であり、0.04≧Eの領域では境界線tanδ=0.0009×E−0.9097以上である樹脂材料で形成されることを特徴とする。 In another aspect, in the above-described winding element, preferably, the third resin layer has a loss coefficient tan δ when the Young's modulus is E [GPa] and the loss coefficient is tan δ. In the region where E ≧ 0.2, the boundary line tan δ = 0.0706 × E 0.8934 or more, and in the region where 0.2>E> 0.04, the boundary line tan δ = 0.017 or more. In the region of 04 ≧ E, the boundary line tan δ = 0.0009 × E −0.9097 or more is formed of a resin material.
このような構成の巻線素子は、損失係数tanδをヤング率Eに応じて適正化しているので、好適に、昇温に伴う振動の増大を抑制することができる。 Since the winding element having such a configuration optimizes the loss coefficient tan δ according to the Young's modulus E, it is possible to suitably suppress an increase in vibration accompanying a temperature rise.
本発明にかかる巻線素子は、複数の部材から成るコアを備えた巻線素子であって、昇温に伴う振動の増大を抑制することができる。 The winding element according to the present invention is a winding element having a core composed of a plurality of members, and can suppress an increase in vibration accompanying a temperature rise.
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。 Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted suitably. Further, in this specification, when referring generically, it is indicated by a reference symbol without a suffix, and when referring to an individual configuration, it is indicated by a reference symbol with a suffix.
(実施形態)
図1は、実施形態における巻線素子の外観を示す斜視図である。図2は、実施形態における巻線素子の構成を示す断面図である。図3は、実施形態の巻線素子におけるコイルおよびコアの各構成を示す斜視図である。図3(A)は、コイルを示し、図3(B)は、コアを示す。
(Embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a winding element in the embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the winding element in the embodiment. FIG. 3 is a perspective view showing each configuration of a coil and a core in the winding element of the embodiment. FIG. 3A shows the coil, and FIG. 3B shows the core.
実施形態における巻線素子Dは、例えば、図1および図2に示すように、1個のコイル1と、コア2とを備え、さらに、本実施形態では、一対の第1および第2端子部3(3−1、3−2)と、締結部材4と、スペーサ部材5と、第1樹脂層6と、第2樹脂層7−1と、第3樹脂層7−2とを備え、例えばリアクトルとして機能するものである。なお、巻線素子Dは、複数のコイルを備えた多相用のリアクトルであってもよく、また、複数のコイルを備えたトランスであってもよい。このように巻線素子のコイル1は、1または複数であってよい。 For example, as shown in FIGS. 1 and 2, the winding element D in the embodiment includes one coil 1 and a core 2, and in the present embodiment, a pair of first and second terminal portions. 3 (3-1, 3-2), a fastening member 4, a spacer member 5, a first resin layer 6, a second resin layer 7-1, and a third resin layer 7-2, for example, It functions as a reactor. The winding element D may be a multi-phase reactor having a plurality of coils, or may be a transformer having a plurality of coils. Thus, the coil 1 of the winding element may be one or more.
コイル1は、絶縁状態で長尺の導体部材を所定の回数だけ巻き回したものであり、通電することによって、磁場を発生するものである。コイル1は、例えば断面丸形(○形)や断面矩形(□形)等の絶縁被覆した長尺な導体部材を巻回することによって構成されてもよいが、本実施形態では、いわゆる渦電流損失を低減する観点から、コイル1は、図3(A)に示すように、帯状の導体部材を、例えば絶縁被覆や絶縁シートを挟み込むこと等によって絶縁状態で、該導体部材の幅方向がコイル1の軸AX方向に沿うように、巻回することによって構成され、いわゆるフラットワイズ巻線構造のフラットワイズ型コイルである。 The coil 1 is obtained by winding a long conductor member a predetermined number of times in an insulated state, and generates a magnetic field when energized. The coil 1 may be configured by winding a long conductor member with an insulating coating such as a round cross section (◯ shape) or a rectangular cross section (□ shape), but in this embodiment, a so-called eddy current is used. From the viewpoint of reducing the loss, as shown in FIG. 3 (A), the coil 1 is in an insulated state by sandwiching a strip-like conductor member, for example, with an insulation coating or an insulation sheet, and the width direction of the conductor member is 1 is a flat-wise coil having a so-called flat-wise winding structure.
なお、帯状とは、導体部材の厚さ(径方向の長さ)Ctよりも幅(軸方向の長さ)Cwの方が大きい場合をいい、すなわち、幅Cwと厚さCtとの間に、Cw>Ct(Cw/Ct>1)の関係が成り立つ。 In addition, strip | belt shape means the case where the width | variety (length in an axial direction) Cw is larger than the thickness (diameter direction length) Ct of a conductor member, ie, between width Cw and thickness Ct. , Cw> Ct (Cw / Ct> 1).
そして、コイル1の両端には、一対の第1および第2端子部(口出配線、引出配線、電極線)3(3−1、3−2)が備えられている。これら第1および第2端子部3−1、3−2は、外部の回路とコイル1(前記導体部材)とを電気的に接続するための端子である。これら第1および第2端子部3−1、3−2は、導体線材を例えば溶接や半田付け等で前記導体部材の両端部に取り付けることによって形成されてもよいが、本実施形態では、外力や加熱による剥離を防止し、より高い信頼性を確保するために、例えば、本実施形態では、これら第1および第2端子部3−1、3−2は、コイル1(前記導体部材)の端部を折り曲げることによって、コイル1の軸方向に直交する平面に交差する方向に引き出された部分である(例えば特開2011−205056号公報参照)。そして、これら第1および第2端子部3−1、3−2は、サイズを低減するとともに電気抵抗を低減する観点から、その軸方向に沿う折り曲げ線で折り曲げることによって多重構造とされている。例えば、第1および第2端子部3−1、3−2は、4層構造にされている。 At both ends of the coil 1, a pair of first and second terminal portions (lead wiring, lead wiring, electrode wire) 3 (3-1, 3-2) are provided. The first and second terminal portions 3-1 and 3-2 are terminals for electrically connecting an external circuit and the coil 1 (the conductor member). These first and second terminal portions 3-1 and 3-2 may be formed by attaching a conductor wire to both ends of the conductor member, for example, by welding or soldering. For example, in the present embodiment, the first and second terminal portions 3-1 and 3-2 are connected to the coil 1 (the conductive member) in order to prevent peeling due to heat and to ensure higher reliability. By bending the end portion, the portion is drawn in a direction intersecting a plane orthogonal to the axial direction of the coil 1 (see, for example, JP 2011-205056 A). And these 1st and 2nd terminal parts 3-1 and 3-2 are made into the multiplex structure by bend | folding with the fold line along the axial direction from a viewpoint of reducing an electrical resistance while reducing a size. For example, the first and second terminal portions 3-1 and 3-2 have a four-layer structure.
コア2は、コイル1に通電した場合にコイル1に生じる磁場による磁束を通す部材であり、磁気的に(例えば透磁率が)等方性を有している。コア2は、複数のコア部材から成り、例えば、図1、図2および図3(B)に示すように、第1および第2端子部3−1、3−2を挿通するための、内外を連通する第1および第2端子部用貫通孔が一方のコア部材に設けられている点を除き、同一の構成を有する第1および第2コア部材21、22を備える。第1および第2コア部材21、22は、それぞれ、例えば円板形状を有する円板部211、221の板面に、該円板部211、221と同径の外周面を有する円筒部212、222が連続して成る。図1に示す例では、第1コア部材21の円板部211に、第1および第2端子部3−1、3−2のコイル1からの引出方向に沿った方向(本実施形態では該円板部211をコイル1の軸方向)で貫通するように第1および前記第2端子部用貫通孔(図3(B)では不図示)が形成されている。そして、第1および第2コア部材21、22の各円板部211、221の略中央(中心)には、それぞれ、締結部材4を挿通するための第1および第2締結部材用貫通孔214、224が軸方向に沿って貫通形成されている。 The core 2 is a member that allows magnetic flux generated by the magnetic field generated in the coil 1 to pass through when the coil 1 is energized, and is magnetically (for example, magnetic permeability) isotropic. The core 2 is composed of a plurality of core members. For example, as shown in FIGS. 1, 2, and 3 (B), the core 2 is inserted into the first and second terminal portions 3-1 and 3-2. The first and second core members 21 and 22 having the same configuration are provided except that the first and second terminal portion through holes communicating with each other are provided in one core member. The first and second core members 21 and 22 are, for example, cylindrical portions 212 having outer peripheral surfaces having the same diameter as the disk portions 211 and 221 on the plate surfaces of the disk portions 211 and 221 having a disk shape, for example. 222 is continuous. In the example shown in FIG. 1, a direction along the direction in which the first and second terminal portions 3-1 and 3-2 are pulled out from the coil 1 (in the present embodiment, the disc portion 211 of the first core member 21 is First and second terminal portion through holes (not shown in FIG. 3B) are formed so as to penetrate the disk portion 211 in the axial direction of the coil 1. The first and second fastening member through-holes 214 for inserting the fastening members 4 are inserted into the approximate centers (centers) of the disk portions 211 and 221 of the first and second core members 21 and 22, respectively. 224 are formed penetrating along the axial direction.
コア2は、このような構成を有する第1および第2コア部材21、22が互いに前記各円筒部212、222の端面同士で第1樹脂層6を介して重ね合わせられることによって、形成され、コア2内には、コイル1を内部に収容するための空間が形成され、そして、第1および第2締結部材用貫通孔214、224が互いに通じることによって、コア2の一方面から他方面へ通じる、締結部材4を挿通するための締結部材用貫通孔が形成される。 The core 2 is formed by overlapping the first and second core members 21 and 22 having such a configuration with the end surfaces of the cylindrical portions 212 and 222 through the first resin layer 6. A space for accommodating the coil 1 is formed in the core 2, and the first and second fastening member through holes 214 and 224 communicate with each other, so that one surface of the core 2 moves from the other surface to the other surface. A through hole for a fastening member for inserting the fastening member 4 is formed.
このような第1および第2コア部材21、22は、所定の磁気特性を有する。第1および第2コア部材21、22は、低コスト化の観点から、同一材料であることが好ましい。第1および第2コア部材21、22は、表面絶縁処理された純鉄であってよいが、本実施形態では、例えば、所望の磁気特性(比較的高い透磁率)の実現容易性および所望の形状の成形容易性の観点から、軟磁性体粉末を成形したものであることが好ましい。また、第1および第2コア部材21、22は、製造が可能であれば積層鋼板であってもよい。 Such first and second core members 21 and 22 have predetermined magnetic characteristics. The first and second core members 21 and 22 are preferably made of the same material from the viewpoint of cost reduction. The first and second core members 21 and 22 may be surface-insulated pure iron, but in this embodiment, for example, desired magnetic characteristics (relatively high magnetic permeability) can be easily realized and desired. From the viewpoint of ease of forming the shape, it is preferable that the soft magnetic powder is formed. The first and second core members 21 and 22 may be laminated steel plates as long as they can be manufactured.
この軟磁性粉末は、強磁性の金属粉末であり、より具体的には、例えば、純鉄粉、鉄基合金粉末(Fe−Al合金、Fe−Si合金、センダスト、パーマロイ等)およびアモルファス粉末、さらには、表面にリン酸系化成皮膜などの電気絶縁皮膜が形成された鉄粉等が挙げられる。これら軟磁性粉末は、例えば、アトマイズ法等によって製造することができる。また、一般に、透磁率が同一である場合に飽和磁束密度が大きいので、軟磁性粉末は、例えば上記純鉄粉、鉄基合金粉末およびアモルファス粉末等の金属材料であることが好ましい。このような第1および第2コア部材21、22は、例えば、公知の常套手段を用いて軟磁性粉末を圧粉成形することによって形成することができる。 This soft magnetic powder is a ferromagnetic metal powder. More specifically, for example, pure iron powder, iron-based alloy powder (Fe-Al alloy, Fe-Si alloy, Sendust, Permalloy, etc.) and amorphous powder, Furthermore, the iron powder etc. with which electric insulation films, such as a phosphoric acid system chemical film, were formed on the surface are mentioned. These soft magnetic powders can be produced by, for example, the atomizing method. In general, since the saturation magnetic flux density is large when the magnetic permeability is the same, the soft magnetic powder is preferably a metal material such as the above pure iron powder, iron-based alloy powder, and amorphous powder. Such first and second core members 21 and 22 can be formed, for example, by compacting soft magnetic powder using known conventional means.
また、本実施形態では、第1および第2コア部材21、22には、前記互いに重ね合わされる円筒部212、222の各端面に、位置決めを行うための凸部215、225が設けられ、この凸部215、225に応じた凹部216、226が設けられている。なお、このような凸部215、225および凹部216、226は、無くてもよい。例えば、図3(B)に示すように、第1および第2コア部材21、22における円筒部212、222の各端面には、略円柱形状の第1および第2凸部215−1、215−2;225−1、225−2が180゜の間隔(互いに対向する位置)で設けられ、このような略円柱形状の第1および第2凸部215−1、215−2;225−1、225−2がはまり込むような略円柱形状の第1および第2凹部216−1、216−2;226−1、226−2が180゜の間隔(互いに対向する位置)で設けられている。そして、これら第1および第2凸部215−1、215−2;225−1、225−2ならびに第1および第2凹部216−1、216−2;226−1、226−2は、それぞれ、90゜間隔で設けられている。なお、図3(B)には、第1および第2コア部材21、22の一方が示されている(前記第1および第2端子部用貫通孔は不図示)。このような位置決めの凸部215、225を円筒部212、222の各端面にさらに備えることによって第1および第2コア部材21、22をより確実に突き合わせることができる。 In the present embodiment, the first and second core members 21 and 22 are provided with convex portions 215 and 225 for positioning on the respective end surfaces of the cylindrical portions 212 and 222 that are overlapped with each other. Concave portions 216 and 226 corresponding to the convex portions 215 and 225 are provided. Note that the convex portions 215 and 225 and the concave portions 216 and 226 may be omitted. For example, as shown in FIG. 3B, substantially cylindrical first and second convex portions 215-1 and 215 are formed on the end surfaces of the cylindrical portions 212 and 222 of the first and second core members 21 and 22, respectively. -2; 225-1 and 225-2 are provided at intervals of 180 ° (positions facing each other), and the first and second convex portions 215-1 and 215-2; The first and second recesses 216-1 and 216-2 and 226 and 226-2 having substantially cylindrical shapes into which 225-2 are fitted are provided at intervals of 180 ° (positions facing each other). . And these 1st and 2nd convex parts 215-1 and 215-2; 225-1,225-2 and 1st and 2nd recessed parts 216-1, 216-2; , Provided at intervals of 90 °. FIG. 3B shows one of the first and second core members 21 and 22 (the first and second terminal portion through holes are not shown). By providing the positioning convex portions 215 and 225 on the end surfaces of the cylindrical portions 212 and 222, the first and second core members 21 and 22 can be more reliably abutted.
また、本実施形態では、図2および図3(B)に示すように、コイル1をコア2内に収容した場合にコア2におけるコイル1の空芯部Sに面する箇所に、この空芯部Sに入り込む第1および第2突起部213、223が形成されている。より具体的には、コイル1をコア2内に収容した場合に第1コア部材21の内側底面におけるコイル1の空芯部Sに面する箇所に、この空芯部Sに入り込む円錐台形状の第1突起部213が形成されており、コイル1をコア2内に収容した場合に第2コア部材22の内側底面におけるコイル1の空芯部Sに面する箇所に、この空芯部Sに入り込む円錐台形状の第2突起部223が形成されている。このような第1および第2突起部213、223を形成することにより、巻線素子Dのインダクタンスをさらに向上させることができる。また、各突起部213、223間におけるギャップ長を調整することにより、巻線素子Dのインダクタンス値を調整することができる。また、第1および第2突起部213、223は、インダクタンス特性を制御するために任意の形状とすることが可能であり、円錐台形状に限定されるものではなく、例えば、円柱状であってもよい。 Moreover, in this embodiment, as shown in FIG. 2 and FIG. 3 (B), when the coil 1 is accommodated in the core 2, the air core is disposed at a location facing the air core portion S of the coil 1 in the core 2. First and second protrusions 213 and 223 that enter the portion S are formed. More specifically, when the coil 1 is housed in the core 2, a truncated cone shape that enters the air core portion S at a location facing the air core portion S of the coil 1 on the inner bottom surface of the first core member 21. The first protrusion 213 is formed, and when the coil 1 is accommodated in the core 2, the air core portion S is formed at a position facing the air core portion S of the coil 1 on the inner bottom surface of the second core member 22. A second truncated cone-shaped projection 223 is formed. By forming such first and second protrusions 213 and 223, the inductance of the winding element D can be further improved. In addition, the inductance value of the winding element D can be adjusted by adjusting the gap length between the protrusions 213 and 223. Further, the first and second protrusions 213 and 223 can have any shape in order to control the inductance characteristics, and are not limited to the truncated cone shape. Also good.
そして、本実施形態では、巻線素子Dは、コイル1の軸芯部内に配置され、コイル1の軸芯における一方端部に対向するコア2の内側上面に第2樹脂層7−1を介して当接するとともに、コイル1の軸芯における他方端部に対向するコア2の内側下面に第3樹脂層7−2を介して当接するスペーサ部材5をさらに備えている。図2に示す例では、コア2の内側上下面に上述したように第1および第2突起部213、223が形成されているので、スペーサ部材5の一方端面は、第1突起部213の端面に第2樹脂層7−1を介して当接され、その他方端面は、第2突起部223の端面に第3樹脂層7−2を介して当接されている。このように本実施形態の巻線素子Dは、互いに対向する第1および第2突起部213、223の各面間(前記ギャップ)に、スペーサ部材5を備えている。スペーサ部材5は、コイル1の内径(内直径)よりも小さい径(直径)であるリング形状(環形状、ドーナツ形状)である。このようなスペーサ部材5は、例えば、エポキシ系樹脂等の樹脂、アルミナ等のセラミックス、および、ステンレス鋼等の金属等の成型体である。前記樹脂は、比較的剛性の高いものが好ましい。このように本実施形態の巻線素子Dは、互いに対向する第1および第2突起部213、223の各面間(前記ギャップ)に、スペーサ部材5を備えているので、コイル1の軸芯部における両端部に対向するコア2の両部分の振動を抑えることができる。 And in this embodiment, the coil | winding element D is arrange | positioned in the axial center part of the coil 1, and arrange | positions the 2nd resin layer 7-1 on the inner upper surface of the core 2 facing one end part in the axial center of the coil 1. And a spacer member 5 that abuts on the inner lower surface of the core 2 facing the other end of the axial center of the coil 1 via the third resin layer 7-2. In the example shown in FIG. 2, since the first and second protrusions 213 and 223 are formed on the inner upper and lower surfaces of the core 2 as described above, one end surface of the spacer member 5 is the end surface of the first protrusion 213. The other end surface is in contact with the end surface of the second protrusion 223 through the third resin layer 7-2. As described above, the winding element D of the present embodiment includes the spacer member 5 between the surfaces (the gap) of the first and second protrusions 213 and 223 facing each other. The spacer member 5 has a ring shape (ring shape, donut shape) having a diameter (diameter) smaller than the inner diameter (inner diameter) of the coil 1. Such a spacer member 5 is, for example, a molded body such as a resin such as an epoxy resin, a ceramic such as alumina, and a metal such as stainless steel. The resin preferably has a relatively high rigidity. As described above, the winding element D according to the present embodiment includes the spacer member 5 between the surfaces of the first and second projecting portions 213 and 223 facing each other (the gap). The vibration of both parts of the core 2 facing both ends of the part can be suppressed.
締結部材4は、複数、本実施形態では第1および第2コア部材21、22を互いに固定するための部材であり、例えば、ボルトおよびナット、あるいは、リベットやクリップ等である。 The plurality of fastening members 4 are members for fixing the first and second core members 21 and 22 to each other in the present embodiment, and are, for example, bolts and nuts, rivets, clips, or the like.
そして、このような巻線素子Dの製造では、第1および第2端子部3−1、3−2を前記第1および第2端子部用貫通孔から外部に引き出してコア2の内部空間に収納するように、コイル1が第1コア部材21(または第2コア部材22)に配置され、第1および第2突起部213、223の各面間(前記ギャップ)に第2および第3樹脂層7−1、7−2を介装してスペーサ部材5が配置されるように、第1および第2コア部材21、22が、第1樹脂層6を介装して突き合わせられる。そして、前記締結部材用貫通孔に締結部材4が挿通され、第1および第2コア部材21、22が締結部材によって固定される。例えば、締結部材4のボルトが、前記締結部材用貫通孔に挿通され、前記ボルトおよび締結部材4のナットで第1および第2コア部材21、22が互いに締め付けられて固定される。このように本実施形態の巻線素子Dは、コイル1をコア2内に内蔵する、いわゆるポッド型の素子である。 In the manufacture of such a winding element D, the first and second terminal portions 3-1 and 3-2 are pulled out from the first and second terminal portion through-holes to the internal space of the core 2. The coil 1 is disposed on the first core member 21 (or the second core member 22) so as to be accommodated, and the second and third resins are provided between the surfaces of the first and second protrusions 213 and 223 (the gap). The first and second core members 21 and 22 are abutted with each other with the first resin layer 6 interposed so that the spacer member 5 is disposed with the layers 7-1 and 7-2 interposed therebetween. Then, the fastening member 4 is inserted into the through hole for fastening member, and the first and second core members 21 and 22 are fixed by the fastening member. For example, the bolt of the fastening member 4 is inserted into the through hole for fastening member, and the first and second core members 21 and 22 are fastened and fixed to each other by the bolt and the nut of the fastening member 4. Thus, the winding element D of this embodiment is a so-called pod type element in which the coil 1 is built in the core 2.
なお、上述では、第1および第2コア部材21、22は、締結部材4によって締結固定されたが、第1ないし第3樹脂層6、7−1、7−2を接着剤で形成することによって、第1および第2コア部材21、22は、接着剤の第1ないし第3樹脂層6、7−1、7−2によって接着固定されてもよい。あるいは、第1および第2コア部材21、22は、締結部材4によって締結固定されるとともに、接着剤の第1ないし第3樹脂層6、7−1、7−2によって接着固定されてもよい。 In the above description, the first and second core members 21 and 22 are fastened and fixed by the fastening member 4, but the first to third resin layers 6, 7-1 and 7-2 are formed of an adhesive. Accordingly, the first and second core members 21 and 22 may be bonded and fixed by the first to third resin layers 6, 7-1, and 7-2 of the adhesive. Alternatively, the first and second core members 21 and 22 may be fastened and fixed by the fastening member 4 and may be bonded and fixed by the first to third resin layers 6, 7-1, and 7-2 of the adhesive. .
このように本実施形態の巻線素子Dは、コア2における複数の部材間に、上述では第1および第2コア部材21、22の各当接面間に、第1樹脂層6が介装されているので、各部材の、上述では第1および第2コア部材21、22の寸法公差を第1樹脂層6で吸収することができる。 Thus, in the winding element D of the present embodiment, the first resin layer 6 is interposed between the plurality of members in the core 2 and between the contact surfaces of the first and second core members 21 and 22 in the above description. Therefore, the first resin layer 6 can absorb the dimensional tolerances of the first and second core members 21 and 22 in each member.
また、本実施形態の巻線素子Dは、コア2の内側上下面とスペーサ部材5との各間に第2および第3樹脂層7−1、7−2がそれぞれ介装されているので、コア2およびスペーサ部材5の各寸法公差を第2および第3樹脂層7−1、7−2で吸収することができる。 Further, since the winding element D of the present embodiment has the second and third resin layers 7-1 and 7-2 interposed between the inner upper and lower surfaces of the core 2 and the spacer member 5, respectively. Each dimensional tolerance of the core 2 and the spacer member 5 can be absorbed by the second and third resin layers 7-1 and 7-2.
そして、本実施形態の巻線素子Dは、コイル1に通電した場合に生じる昇温に伴う振動の増大を抑制するために、次のように、第1ないし第3樹脂層6、7−1、7−2が適正化されている。 The winding element D of the present embodiment has the following first to third resin layers 6 and 7-1 in order to suppress an increase in vibration caused by the temperature rise that occurs when the coil 1 is energized as follows. 7-2 are optimized.
すなわち、第1ないし第3樹脂層6、7−1、7−2は、それぞれ、常温より高い高温の場合の損失係数tanδhが前記常温の場合の損失係数tanδcよりも大きい樹脂材料で形成される。損失係数tanδの調整は、公知の常套手段によって、例えば、樹脂材料に無機フィラーを混合することによって、実現することができる。なお、樹脂材料は、振動をより低減する観点から、例えば常温で予め規定されている所定の仕様を満たす振動を実現する剛性よりも高い常温で高剛性であることが好ましい。 That is, the first to third resin layers 6, 7-1 and 7-2 are each formed of a resin material in which the loss coefficient tan δ h at a high temperature higher than normal temperature is larger than the loss coefficient tan δ c at the normal temperature. Is done. The adjustment of the loss factor tan δ can be realized by a known conventional means, for example, by mixing an inorganic filler with a resin material. In addition, it is preferable that the resin material has a high rigidity at room temperature higher than a rigidity that realizes a vibration satisfying a predetermined specification that is defined in advance at room temperature, for example, from the viewpoint of further reducing vibration.
ここで、高温とは、常温(室温、20℃)よりも高く、電気的な健全性を保証し得る温度以下、例えばコイル1における巻回された互いに隣接する導体部材間やコイル1とコア2との間等の絶縁に用いられる絶縁材料の耐熱温度以下であり、例えば、常温より高く、160℃以下の温度範囲や、常温より高く、150℃以下の温度範囲等である。 Here, the high temperature is higher than normal temperature (room temperature, 20 ° C.) and below a temperature at which electrical soundness can be guaranteed, for example, between adjacent conductor members wound around the coil 1 or between the coil 1 and the core 2. For example, a temperature range higher than normal temperature and 160 ° C. or lower, a temperature range higher than normal temperature and 150 ° C. or lower, and the like.
図4は、シミュレーションによる樹脂のヤング率と損失係数との関係を示す図である。図4は、横軸が対数目盛であり、両対数グラフであり、その横軸は、GPa単位で表すヤング率Eであり、その縦軸は、損失係数tanδである。図5は、樹脂層の損失係数をシミュレーションする場合に用いた解析モデルを示す図である。図6は、巻線素子の変形モードを説明するための図である。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the Young's modulus of the resin and the loss coefficient by simulation. In FIG. 4, the horizontal axis is a logarithmic scale and is a double logarithmic graph, the horizontal axis is the Young's modulus E expressed in GPa, and the vertical axis is the loss coefficient tan δ. FIG. 5 is a diagram showing an analysis model used when simulating the loss coefficient of the resin layer. FIG. 6 is a diagram for explaining a deformation mode of the winding element.
巻線素子Dは、比較的広い周波数帯域で利用されることから、巻線素子Dが共振した場合(共振状態)でもその振動が抑制されていることが必要である。室温Tcおよび高温Thにおける各損失係数をそれぞれtanδcおよびtanδhとした場合に、共振状態における昇温に伴う振動レベル(振幅)の変化は、共振倍率(共振ピークの応答倍率)の変化量△Qを用いて次式(1)で表される。
△Q=20×log(tanδc/tanδh) ・・・(1)
ここで、logは、10を底とする常用対数であり、△Qは、dB単位で表されている。
Since the winding element D is used in a relatively wide frequency band, it is necessary that the vibration is suppressed even when the winding element D resonates (resonance state). When the loss coefficients at room temperature Tc and high temperature Th are tan δ c and tan δ h , respectively, the change in the vibration level (amplitude) accompanying the temperature rise in the resonance state is the change amount of the resonance magnification (resonance peak response magnification) Δ It represents with following Formula (1) using Q.
ΔQ = 20 × log (tan δ c / tan δ h ) (1)
Here, log is a common logarithm with base 10 and ΔQ is expressed in dB.
共振倍率の変化量△Qが3dB以上低減(−3dB以下の値(△Q≦−3dB))すれば、振動エネルギーが1/2以下となり、振動が有意に抑制される。この観点から、巻線素子Dの第1ないし第3樹脂層6、7−1、7−2を形成する樹脂について、ヤング率と損失係数との関係を、有限要素法を用いた数値実験(シミュレーション、解析)を行った。図4には、その結果が示されている。 If the change amount ΔQ of the resonance magnification is reduced by 3 dB or more (a value of −3 dB or less (ΔQ ≦ −3 dB)), the vibration energy becomes 1/2 or less, and vibration is significantly suppressed. From this point of view, the relationship between the Young's modulus and the loss coefficient of the resin forming the first to third resin layers 6, 7-1, 7-2 of the winding element D is expressed by a numerical experiment using a finite element method ( Simulation and analysis). FIG. 4 shows the result.
図4において、◇は、試料No.1の結果であり、□は、試料No.2の結果であり、そして、△は、試料No.3の結果である。これら試料No.1〜No.3の諸元は、巻線素子Dの各部の寸法を図5に示すようにLA〜LGとした場合に、表1に示す通りである。すなわち、LAは、第1および第2コア部材21、22における各突起部214、224の半径(ポール半径)であり(図5に示す例では、各突起部214、224は円柱形状である)、LBは、コイル1を収納する空間の径方向に沿った長さ(コイル厚み)であり、LCは、第1および第2コア部材21、22における各円筒部212、222の厚み(ヨーク厚み)であり、LDは、第1および第2コア部材21、22における各円板部211、221の厚み(天板厚み)であり、LEは、第1および第2コア部材21、22における各円筒部212、222の高さ(コイル高さ/2)であり、LFは、第1および第2コア部材21、22における各突起部214、224の高さ(突起高さ)であり、そして、LGは、互いに対向する各突起部214、224の各面間の距離(ギャップ長)である。表1に示す各諸元の巻線素子Dにおいて、第1および第2樹脂層7−1、7−2の厚みは、それぞれ0.2mmであり、その合計は、0.4mmである。 In FIG. 1 is a result of Sample No. 2 and Δ indicates the sample No. The result of 3. These sample Nos. 1-No. The specifications of 3 are as shown in Table 1 when the dimensions of each part of the winding element D are LA to LG as shown in FIG. That is, LA is the radius (pole radius) of each projection 214, 224 in the first and second core members 21, 22 (in the example shown in FIG. 5, each projection 214, 224 has a cylindrical shape). , LB is the length (coil thickness) along the radial direction of the space in which the coil 1 is accommodated, and LC is the thickness (yoke thickness) of each cylindrical portion 212, 222 in the first and second core members 21, 22. LD is the thickness (top plate thickness) of each of the disk portions 211 and 221 in the first and second core members 21 and 22, and LE is each of the first and second core members 21 and 22. The height of the cylindrical portions 212 and 222 (coil height / 2), LF is the height of each projection 214 and 224 (projection height) in the first and second core members 21 and 22, and , LG are the protrusions facing each other. The distance between each side of the parts 214, 224 (gap length). In the winding element D having various specifications shown in Table 1, the thicknesses of the first and second resin layers 7-1 and 7-2 are each 0.2 mm, and the total is 0.4 mm.
なお、×のminは、E≧0.2の場合において、3dBの振動低減に必要な樹脂の損失係数の最小値であり、*のmin2は、0.2>E>0.04において、損失係数の最小値であり、○のmin3は、0.04≧Eにおいて、損失係数の最小値であり、実線の累乗(min)は、前記×のminを最小二乗法で指数近似した場合の結果であり、実線の累乗(min2)は、前記*のimを最小二乗法で指数近似した場合の結果である。 Note that x min is the minimum value of the loss factor of the resin required for vibration reduction of 3 dB when E ≧ 0.2, and min2 of * is a loss when 0.2> E> 0.04 The minimum value of the coefficient, min3 of ◯ is the minimum value of the loss coefficient when 0.04 ≧ E, and the power of the solid line (min) is the result of exponential approximation of min of x by the least square method The solid line power (min2) is the result of exponential approximation of im of the above * by the least square method.
図4より、各樹脂層6、7−1、7−2を形成する樹脂のヤング率Eが比較的大きい場合では、巻線素子D全体の剛性が高く、前記樹脂の損失係数を大きくする必要がある。また、前記樹脂のヤング率Eが小さくなり過ぎると、巻線素子D全体の歪みに対する各樹脂層6、7−1、7−2の影響が小さくなり、前記樹脂の損失係数を大きくする必要がある。一方、前記樹脂のヤング率Eがこれらの間では、巻線素子D全体の歪みに対する各樹脂層6、7−1、7−2の影響が大きくなり、前記樹脂の損失係数は、小さくてもよい。なお、図2や図5に示す構造の巻線素子Dでは、図6(A)に示す変形モードにおいて、各樹脂層6、7−1、7−2は、巻線素子D全体の歪みに対し、第1および第2コア部材21、22における各当接面での離反が大きく、最も影響する。また、図6(B)に示すような、ずり変形に対しても、各樹脂層6、7−1、7−2は、巻線素子D全体の歪みに対し、大きく影響する。 From FIG. 4, when the Young's modulus E of the resin forming each resin layer 6, 7-1, 7-2 is relatively large, the rigidity of the entire winding element D is high, and it is necessary to increase the loss factor of the resin. There is. If the Young's modulus E of the resin becomes too small, the influence of the resin layers 6, 7-1 and 7-2 on the distortion of the entire winding element D becomes small, and it is necessary to increase the loss factor of the resin. is there. On the other hand, when the Young's modulus E of the resin is between these, the influence of the resin layers 6, 7-1, 7-2 on the distortion of the entire winding element D is large, and the loss factor of the resin is small. Good. 2 and 5, in the deformation mode shown in FIG. 6A, the resin layers 6, 7-1, and 7-2 are strained by the entire winding element D. On the other hand, the separation at the contact surfaces of the first and second core members 21 and 22 is large and has the greatest influence. Further, each of the resin layers 6, 7-1, 7-2 greatly affects the distortion of the entire winding element D even for shear deformation as shown in FIG.
図4に示すように、今般のシミュレーションの結果から、第1樹脂層6は、そのヤング率をE[GPa]とし、その損失係数をtanδとする場合に、損失係数tanδが、E≧0.2の領域では境界線tanδ=0.0706×E0.8934以上であり、0.2>E>0.04の領域では境界線tanδ=0.017以上であり、0.04≧Eの領域では境界線tanδ=0.0009×E−0.9097以上である樹脂材料で形成されることが好ましい。また、第2樹脂層7−1は、損失係数tanδが、E≧0.2の領域では境界線tanδ=0.0706×E0.8934以上であり、0.2>E>0.04の領域では境界線tanδ=0.017以上であり、0.04≧Eの領域では境界線tanδ=0.0009×E−0.9097以上である樹脂材料で形成されることが好ましい。また、第3樹脂層7−2は、損失係数tanδが、E≧0.2の領域では境界線tanδ=0.0706×E0.8934以上であり、0.2>E>0.04の領域では境界線tanδ=0.017以上であり、0.04≧Eの領域では境界線tanδ=0.0009×E−0.9097以上である樹脂材料で形成されることが好ましい。 As shown in FIG. 4, based on the result of this simulation, the first resin layer 6 has a loss coefficient tan δ of E ≧ 0. 0 when its Young's modulus is E [GPa] and its loss coefficient is tan δ. In the region of 2, the boundary line tan δ = 0.0706 × E 0.8934 or more, and in the region of 0.2>E> 0.04, the boundary line tan δ = 0.177 or more, and the region of 0.04 ≧ E Then, it is preferable to form with the resin material which is more than boundary line tan- delta = 0.0009 * E- 0.9097 . The second resin layer 7-1 has a boundary line tan δ = 0.0706 × E 0.8934 or more in a region where the loss coefficient tan δ is E ≧ 0.2, and 0.2>E> 0.04. In the region, the boundary line tan δ is equal to or greater than 0.017, and in the region of 0.04 ≧ E, the boundary line tan δ is preferably equal to or greater than 0.0009 × E −0.9097 . The third resin layer 7-2 has a boundary line tan δ = 0.0706 × E 0.8934 or more in a region where the loss coefficient tan δ is E ≧ 0.2, and 0.2>E> 0.04. In the region, the boundary line tan δ is equal to or greater than 0.017, and in the region of 0.04 ≧ E, the boundary line tan δ is preferably equal to or greater than 0.0009 × E −0.9097 .
なお、上述では、第1ないし第3樹脂層6、7−1、7−2は、同一の材料を用いて形成されたが、互いに異なった材料を用いて形成されてもよく、またその一部が互いに異なった材料を用いて形成されてもよい(残余は、同一の材料を用いて形成される)。 In the above description, the first to third resin layers 6, 7-1, and 7-2 are formed using the same material, but may be formed using different materials. The portions may be formed using different materials (the remainder is formed using the same material).
(実施例および比較例)
図7は、各樹脂層を形成する樹脂材料の温度依存性を示す図である。図7の横軸は、℃単位で表す温度であり、その紙面右縦軸は、損失係数tanδであり、その紙面左縦軸は、GPa単位で表すヤング率(貯蔵弾性率)Eである。●は、ヤング率Eであり、■は、損失係数tanδである。図8は、実勢例1および比較例1の樹脂材料によって形成された樹脂層を備える巻線素子をシミュレーションする場合に用いた解析モデルを示す図である。図8(A)は、解析モデルを説明するための巻線素子の断面図であり、図8(B)は、解析に用いた有限要素法における各要素の様子を示す巻線素子の断面斜視図である。
(Examples and Comparative Examples)
FIG. 7 is a diagram showing the temperature dependence of the resin material forming each resin layer. The horizontal axis in FIG. 7 is the temperature expressed in ° C., the vertical axis on the right side of the paper is the loss coefficient tan δ, and the vertical axis on the left side of the paper is the Young's modulus (storage elastic modulus) E expressed in GPa. ● is the Young's modulus E, and ■ is the loss factor tan δ. FIG. 8 is a diagram illustrating an analysis model used when simulating a winding element including a resin layer formed of the resin material of the actual example 1 and the comparative example 1. FIG. 8A is a cross-sectional view of the winding element for explaining the analysis model, and FIG. 8B is a cross-sectional perspective view of the winding element showing the state of each element in the finite element method used for the analysis. FIG.
そして、実施例1の樹脂材料で第1ないし第3樹脂層6、7−1、7−2を形成した場合における昇温に伴う振動低減量と、比較例1の樹脂材料で第1ないし第3樹脂層6、7−1、7−2を形成した場合における昇温に伴う振動低減量について、検証した。 And the vibration reduction amount accompanying the temperature rise in the case where the first to third resin layers 6, 7-1, 7-2 are formed of the resin material of Example 1, and the first to third of the resin material of Comparative Example 1 are used. It verified about the vibration reduction amount accompanying the temperature rise in the case of forming 3 resin layers 6, 7-1, 7-2.
実施例1の樹脂材料は、ガラス転移温度が144℃であって、カルシウム無機化合物を無機フィラーとして混合したエポキシ系接着剤1である。 The resin material of Example 1 is an epoxy adhesive 1 having a glass transition temperature of 144 ° C. and a calcium inorganic compound mixed as an inorganic filler.
比較例1の樹脂材料は、従来のものであって、ガラス転移温度が170℃であるエポキシ系接着剤2である。 The resin material of Comparative Example 1 is an epoxy adhesive 2 having a conventional glass transition temperature of 170 ° C.
これら実施例1および比較例1の各樹脂材料におけるヤング率Eおよび損失係数tanδの温度特性は、図7に示す通りである。図7(A)には、20℃〜150℃の温度範囲で実施例1の温度特性が示されており、図7(B)には、20℃〜160℃の温度範囲で比較例1の温度特性が示されている。図7に示すように、ヤング率Eは、実施例1および比較例1の各樹脂材料ともに、大略、温度上昇に伴って徐々に低減している。実施例1の樹脂材料は、ガラス転移温度が144℃であるため、この付近では、ヤング率Eは、温度上昇に伴ってやや急減している。一方、損失係数tanδは、比較例1の樹脂材料では、室温20℃から温度上昇に伴って増加および低減の波は多少あるが、大略、緩やかに減少している。これに比し、実施例1の樹脂材料では、損失係数tanδは、室温20℃から約70℃までの範囲では、温度上昇に伴って徐々にやや低減し、この約70℃以上では、温度上昇に伴って増加している。 The temperature characteristics of Young's modulus E and loss coefficient tan δ in the resin materials of Example 1 and Comparative Example 1 are as shown in FIG. 7A shows the temperature characteristics of Example 1 in the temperature range of 20 ° C. to 150 ° C., and FIG. 7B shows the temperature characteristics of Comparative Example 1 in the temperature range of 20 ° C. to 160 ° C. Temperature characteristics are shown. As shown in FIG. 7, the Young's modulus E of each of the resin materials of Example 1 and Comparative Example 1 is gradually reduced as the temperature rises. Since the resin material of Example 1 has a glass transition temperature of 144 ° C., the Young's modulus E slightly decreases with increasing temperature in this vicinity. On the other hand, in the resin material of Comparative Example 1, the loss coefficient tan δ slightly decreases gradually, although there is a slight increase and decrease with the temperature increase from 20 ° C. In contrast, in the resin material of Example 1, the loss factor tan δ gradually decreases as the temperature rises in the range from room temperature 20 ° C. to about 70 ° C., and the temperature rises above about 70 ° C. It increases with.
このような実施例1および比較例1の樹脂材料を各樹脂層6、7−1、7−2に用いた巻線素子Dにおける共振倍率の変化量△Qは、20℃を基準として、比較例1の樹脂材料の場合では、20℃の共振倍率の変化量△Q2,20=0dBであり、150℃の共振倍率の変化量△Q2,150=約0dBであり、これに比し、実施例1の樹脂材料の場合では、20℃の共振倍率の変化量△Q1,20=0dBであり、150℃の共振倍率の変化量△Q1,150=約−4.3dBであった。このように実施例1の樹脂材料を用いることにより、20℃から150℃へ昇温した場合に、−4.3dBの共振倍率低減効果が確認された。 The amount of change ΔQ in the resonance magnification in the winding element D using the resin material of Example 1 and Comparative Example 1 for each of the resin layers 6, 7-1, 7-2 In the case of the resin material of Example 1, the amount of change in the resonance magnification at 20 ° C. ΔQ 2,20 = 0 dB, and the amount of change in the resonance magnification at 150 ° C. ΔQ 2,150 = about 0 dB. in the case of a resin material of example 1, the amount of change in the resonance magnification of 20 ° C. is △ Q 1, 20 = 0 dB, the change in the resonance magnification of 150 ℃ △ Q 1,150 = about -4.3dB met It was. Thus, by using the resin material of Example 1, when the temperature was raised from 20 ° C. to 150 ° C., an effect of reducing the resonance magnification of −4.3 dB was confirmed.
なお、このシミュレーションには、図8(A)に示す構造の巻線素子Dが用いられ、各諸元は、LA=24.5mmであり、LB=12.3mmであり、LC=7.2mmであり、LD=11.5mmであり、LE=10.5mmであり、LF=9.9mmであり、LG=0.8mm(スペーサ部材5の厚み)であり、そして、第2および第3樹脂層7−1、7−2の厚みは、それぞれ0.2mmであり、その合計は、0.4mmである。 In this simulation, the winding element D having the structure shown in FIG. 8A is used, and each specification is LA = 24.5 mm, LB = 12.3 mm, and LC = 7.2 mm. LD = 11.5 mm, LE = 10.5 mm, LF = 9.9 mm, LG = 0.8 mm (the thickness of the spacer member 5), and the second and third resins The thicknesses of the layers 7-1 and 7-2 are each 0.2 mm, and the total is 0.4 mm.
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。 In order to express the present invention, the present invention has been properly and fully described through the embodiments with reference to the drawings. However, those skilled in the art can easily change and / or improve the above-described embodiments. It should be recognized that this is possible. Therefore, unless the modifications or improvements implemented by those skilled in the art are at a level that departs from the scope of the claims recited in the claims, the modifications or improvements are not covered by the claims. To be construed as inclusive.
D 巻線素子
1 コイル
2 コア
5 スペーサ部材
6 第1樹脂層
7−1 第2樹脂層
7−2 第3樹脂層
D Winding element 1 Coil 2 Core 5 Spacer member 6 First resin layer 7-1 Second resin layer 7-2 Third resin layer
Claims (5)
前記コイルは、長尺な導体部材を巻回することによって構成され、
前記コアは、複数の部材から成り、前記複数の部材間には、第1樹脂層が介装され、
前記第1樹脂層は、常温より高い高温の場合の損失係数が前記常温の場合の損失係数よりも大きい樹脂材料で形成され、
前記第1樹脂層は、そのヤング率をE[GPa]とし、その損失係数をtanδとする場合に、損失係数tanδが、E≧0.2の領域では境界線tanδ=0.0706×E 0.8934 以上であり、0.2>E>0.04の領域では境界線tanδ=0.017以上であり、0.04≧Eの領域では境界線tanδ=0.0009×E −0.9097 以上である樹脂材料で形成されること
を特徴とする巻線素子。 A winding element comprising a coil and a core through which a magnetic flux generated by the coil passes;
The coil is configured by winding a long conductor member,
The core is composed of a plurality of members, and a first resin layer is interposed between the plurality of members,
The first resin layer is formed of a resin material having a loss factor at a higher temperature than room temperature that is greater than the loss coefficient at the room temperature ,
When the Young's modulus is E [GPa] and the loss coefficient is tan δ, the first resin layer has a boundary line tan δ = 0.0706 × E 0 when the loss coefficient tan δ is E ≧ 0.2. In the region where 0.2>E> 0.04, the boundary line tan δ = 0.177 or more, and in the region where 0.04 ≧ E, the boundary line tan δ = 0.0009 × E −0.9097. A winding element characterized by being formed of the resin material as described above .
前記第1および第2コア部材は、それぞれ、円板形状を有する円板部と、前記円板部の外周から前記円板部の軸方向に突設された円筒部と、前記締結部材を挿通できるように、前記円板部の略中心に前記円板部の軸方向に沿って貫通形成された締結部材用貫通孔とを備え、
前記第1および第2コア部材の円筒部の端面同士が、前記コイルを内部に収容するための空間を形成するように重ね合わされ、
前記第1樹脂層は、前記第1および第2コア部材の円筒部の端面同士間に配置されていること
を特徴とする請求項1に記載の巻線素子。 The core includes first and second core members fastened and fixed to each other by a fastening member,
Each of the first and second core members is inserted through a disc portion having a disc shape, a cylindrical portion projecting in an axial direction of the disc portion from an outer periphery of the disc portion, and the fastening member. A fastening member through hole formed so as to penetrate along the axial direction of the disk part at the approximate center of the disk part,
End surfaces of the cylindrical portions of the first and second core members are overlapped to form a space for accommodating the coil therein,
The winding element according to claim 1, wherein the first resin layer is disposed between end surfaces of cylindrical portions of the first and second core members .
前記コイルの芯部内に配置され、前記コアの内側上面に第2樹脂層を介して当接するとともに前記コアの内側下面に第3樹脂層を介して当接するスペーサ部材をさらに備え、
前記第2および第3樹脂層は、それぞれ、常温より高い高温の場合の損失係数が前記常温の場合の損失係数よりも大きい樹脂材料で形成されること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の巻線素子。 The core is formed to receive the coil;
A spacer member disposed in the core of the coil, and abutting against the inner upper surface of the core via a second resin layer and further contacting the inner lower surface of the core via a third resin layer;
The second and third resin layers are each formed of a resin material having a loss factor at a temperature higher than room temperature higher than that at the room temperature. The winding element described in 1.
を特徴とする請求項3に記載の巻線素子。 The second resin layer has a boundary line tan δ = 0.0706 × E 0 in a region where the loss coefficient tan δ is E ≧ 0.2 when the Young's modulus is E [GPa] and the loss coefficient is tan δ. In the region where 0.2>E> 0.04, the boundary line tan δ = 0.177 or more, and in the region where 0.04 ≧ E, the boundary line tan δ = 0.0009 × E −0.9097. The winding element according to claim 3, wherein the winding element is formed of the resin material as described above.
を特徴とする請求項3または請求項4に記載の巻線素子。 The third resin layer has a boundary line tan δ = 0.0706 × E 0 in a region where the loss coefficient tan δ is E ≧ 0.2 when the Young's modulus is E [GPa] and the loss coefficient is tan δ. In the region where 0.2>E> 0.04, the boundary line tan δ = 0.177 or more, and in the region where 0.04 ≧ E, the boundary line tan δ = 0.0009 × E −0.9097. It forms with the resin material which is the above. The winding element of Claim 3 or Claim 4 characterized by the above-mentioned.
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