JP6039538B2 - Gapless magnetic core, coil device using the same, and method of manufacturing the coil device - Google Patents
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Description
本発明は、電源回路やインバータなどの交流機器における整流回路、雑音防止回路、共振回路等に装備されるコイル装置に用いられる磁芯、これを用いたコイル装置及びコイル装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a magnetic core used in a coil device installed in a rectifier circuit, a noise prevention circuit, a resonance circuit, etc. in an AC device such as a power supply circuit and an inverter, a coil device using the same, and a method of manufacturing the coil device. is there.
各種交流機器の回路に搭載されるコイル装置は、環状の磁芯にコイルを巻装して構成される。
巻線を容易に行なうために、一部に空隙を形成した磁芯を形成し、この空隙から予め巻線された空芯コイルを挿入し、その後、空隙を磁性又は非磁性の充填材によって埋め戻している(たとえば、特許文献1の図10参照)。
Coil devices mounted on circuits of various AC devices are configured by winding a coil around an annular magnetic core.
In order to perform winding easily, a magnetic core having a gap formed in part is formed, an air core coil wound in advance is inserted from this gap, and then the gap is filled with a magnetic or non-magnetic filler. (For example, refer to FIG. 10 of Patent Document 1).
空隙を埋め戻すために、別部材の充填材を準備する必要がある。しかしながら、たとえば、予め圧粉成形した磁芯や積層磁芯などのブロックを充填材として挿入する場合、空隙に嵌め込むためには充填材は、空隙の間隔よりも薄く形成せざるを得ない。 In order to refill the gap, it is necessary to prepare a filler as a separate member. However, for example, when a block such as a magnetic core or a laminated magnetic core formed in advance is inserted as a filler, the filler must be formed to be thinner than the gap interval in order to fit into the gap.
その結果、空隙を形成する磁芯の一方の端面と充填材、また、充填材と磁芯の他方の端面との間に夫々ギャップが形成されることになる。そして、充填材を空隙内で精度よく位置決めし、固定することは困難であるから、充填材を挟んで形成されるギャップどうしの間隔も一定しない。このため、このような磁芯を用いたコイル装置では、インダクタンス特性の低下など、磁気特性等の品質のばらつきが生じてしまう。また、充填材と磁芯は磁気特性等が異なるから、磁気特性等が低下してしまう。 As a result, a gap is formed between one end face of the magnetic core forming the air gap and the filler, and between the filler and the other end face of the magnetic core. And since it is difficult to position and fix a filler accurately in a space | gap, the space | interval of the gaps formed on both sides of a filler is not constant. For this reason, in a coil device using such a magnetic core, variations in quality such as magnetic characteristics occur, such as a decrease in inductance characteristics. In addition, since the filler and the magnetic core have different magnetic characteristics and the like, the magnetic characteristics and the like are deteriorated.
そこで、出願人は、充填材を別途作製するのではなく、予め環状に形成された磁芯を、幅方向に垂直且つ互いに平行に2箇所で切断して、直方体形状のセグメントを切り出し、残されたC字状の本体に形成された切欠き部(空隙)にセグメントを嵌め込むことを考案した。これにより、本体とセグメントを同じ磁気特性とすることができ、また、原材料の効率化を図ることができる。 Therefore, the applicant does not prepare the filler separately, but cuts the annularly formed magnetic core in two places perpendicular to the width direction and parallel to each other to cut out a rectangular parallelepiped segment and leave it there. It has been devised to fit a segment into a notch (gap) formed in a C-shaped body. Thereby, a main body and a segment can be made into the same magnetic characteristic, and efficiency improvement of a raw material can be achieved.
しかしながら、磁芯を切断刃で切り出す際に、切断刃の刃厚に相当する切断代が必要となるから、セグメントは本体の切欠き部よりも薄くなり、セグメントと切欠き部の端面との間にギャップが生じてしまう課題は残っていた。 However, when cutting the magnetic core with the cutting blade, a cutting allowance corresponding to the blade thickness of the cutting blade is required. Therefore, the segment is thinner than the cutout portion of the main body, and the gap between the segment and the end face of the cutout portion There remains a problem that caused a gap.
本発明の目的は、磁気特性等の品質にすぐれ、また、これら特性のばらつきが小さく、製造効率にもすぐれるギャップレス磁芯、これを用いたコイル装置及びコイル装置の製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a gapless magnetic core that is excellent in quality such as magnetic characteristics, has small variations in these characteristics, and has excellent manufacturing efficiency, a coil device using the same, and a manufacturing method of the coil device. is there.
本発明に係るギャップレス磁芯は、
磁性材料からなる環状の磁性体を含む環状部材を、外周面と内周面を横断し、互いに環状部材の内周方向に向けて接近する第1切断部と第2切断部で切断し、
前記第1切断部で切断された本体側第1端面と、前記第2切断部で切断された本体側第2端面と、を有する本体と、
前記第1切断部で切断されたセグメント側第1端面と、前記第2切断部で切断されたセグメント側第2端面と、を有するセグメントを得て、
前記本体側第1端面と前記本体側第2端面との間に形成された切欠き部に、前記本体側第1端面と前記セグメント側第1端面、前記本体側第2端面と前記セグメント側第2端面が当接するように前記セグメントを押し込んで形成される。
The gapless magnetic core according to the present invention is
An annular member including an annular magnetic body made of a magnetic material is cut at a first cutting portion and a second cutting portion that cross the outer peripheral surface and the inner peripheral surface and approach each other toward the inner peripheral direction of the annular member;
A main body having a main body side first end surface cut by the first cutting portion and a main body side second end surface cut by the second cutting portion;
Obtaining a segment having a segment-side first end face cut by the first cutting part and a segment-side second end face cut by the second cutting part;
In the notch formed between the main body side first end surface and the main body side second end surface, the main body side first end surface and the segment side first end surface, the main body side second end surface and the segment side first It is formed by pushing the segment so that the two end faces abut.
前記セグメントは、内周端面が、前記本体の内周面よりも内側に突出している。 As for the said segment, the inner peripheral end surface protrudes inside the inner peripheral surface of the said main body.
前記環状部材は、直線状の第1直線部と第2直線部の一端を曲率半径の小さい曲部で略直角に連繋し、前記第1直線部と前記第2直線部の他端どうしを曲率半径の大きい円弧部で接続した涙滴形状を有しており、
前記第1切断部又は前記第2切断部の少なくとも一方の切断が、前記第1直線部又は第2直線部に実施されることが望ましい。
Said annular member, in tandem substantially right angles at one end of the first linear portion straight and the second linear portion with a small radius of curvature curved portion, the curvature of the other end to each other of the second linear portion and the first linear portion It has a teardrop shape connected by a circular arc part with a large radius,
It is desirable that at least one of the first cutting portion or the second cutting portion is cut at the first straight portion or the second straight portion.
前記第1切断部又は前記第2切断部の他方の切断は、前記曲部から第1直線部又は第2直線部の端部との間に実施することが望ましい。 It is desirable that the other cutting of the first cutting portion or the second cutting portion is performed between the curved portion and the end of the first straight portion or the second straight portion.
また、前記第1切断部と前記第2切断部のなす角度は、90°以下とすることが好適であり、75°以下とすることが望ましい。 The angle formed by the first cutting portion and the second cutting portion is preferably 90 ° or less, and is preferably 75 ° or less.
前記第1切断部と前記第2切断部のなす角度は、20°以上とすることが好適である。 It is preferable that an angle formed by the first cutting portion and the second cutting portion is 20 ° or more.
前記本体側第1端面と前記セグメント側第1端面、前記本体側第2端面と前記セグメント側第2端面は、接着又はクランプにより固定することができる。 The main body side first end surface and the segment side first end surface, and the main body side second end surface and the segment side second end surface can be fixed by bonding or clamping.
前記環状部材は、環状の磁性体と、前記磁性体を覆う絶縁性の樹脂被覆部と、を含んだ構成とすることができる。 The said annular member can be set as the structure containing the cyclic | annular magnetic body and the insulating resin coating part which covers the said magnetic body.
前記磁性体は、磁性材料の圧粉成形体であり、前記樹脂被覆部は、インサート成型工法又は樹脂粉体コーティング工法により形成することが望ましい。 It is desirable that the magnetic body is a compacted body of magnetic material, and the resin coating portion is formed by an insert molding method or a resin powder coating method.
本発明のコイル装置は、
上記に記載のギャップレス磁芯の本体に、前記切欠き部から予め巻線した空芯コイルを挿入した後、前記切欠き部に前記セグメントを押し込んで構成される。
The coil device of the present invention comprises:
The gapless magnetic core body described above is configured by inserting an air core coil pre-wound from the notch portion and then pushing the segment into the notch portion.
本発明のコイル装置の製造方法は、
磁性材料からなる環状の磁性体を含む環状部材を、外周面と内周面を横断し、互いに環状部材の内周方向に向けて接近する第1切断部と第2切断部で切断し、
前記第1切断部で切断された本体側第1端面と、前記第2切断部で切断された本体側第2端面と、を有する本体と、
前記第1切断部で切断されたセグメント側第1端面と、前記第2切断部で切断されたセグメント側第2端面と、を有するセグメントを得て、
前記本体側第1端面と前記本体側第2端面との間に形成された切欠き部に、予め巻線した空芯コイルを挿入し
前記本体側第1端面と前記セグメント側第1端面、前記本体側第2端面と前記セグメント側第2端面が当接するように前記セグメントを押し込んで、コイル装置を形成する。
The manufacturing method of the coil device of the present invention includes:
An annular member including an annular magnetic body made of a magnetic material is cut at a first cutting portion and a second cutting portion that cross the outer peripheral surface and the inner peripheral surface and approach each other toward the inner peripheral direction of the annular member;
A main body having a main body side first end surface cut by the first cutting portion and a main body side second end surface cut by the second cutting portion;
Obtaining a segment having a segment-side first end face cut by the first cutting part and a segment-side second end face cut by the second cutting part;
An air core coil wound in advance is inserted into a notch formed between the main body side first end surface and the main body side second end surface, and the main body side first end surface and the segment side first end surface, The segment is pushed in so that the main body side second end surface and the segment side second end surface are in contact with each other, thereby forming a coil device.
本発明によれば、本体の切欠き部にセグメントを押し込むだけで、本体とセグメントは、ギャップを存することなく密着して当接するから、ギャップによる磁束の漏洩もなく、また、ギャップの大小による磁気特性等のばらつきもないから、磁気特性等が安定したすぐれたギャップレス磁芯及びこれを用いたコイル装置を提供することができる。 According to the present invention, the main body and the segment are in close contact with each other without having a gap just by pushing the segment into the notch of the main body, so that there is no leakage of magnetic flux due to the gap, and there is no magnetism due to the size of the gap. Since there is no variation in characteristics and the like, it is possible to provide an excellent gapless magnetic core with stable magnetic characteristics and a coil device using the same.
また、本発明のギャップレス磁芯は、同じ環状部材からを本体とセグメントを作製しているから、これらの磁気特性等は同じであり、作製されたギャップレス磁芯やこれを用いたコイル装置は、安定した磁気特性等を発揮できる。 In addition, since the gapless magnetic core of the present invention is made of the same annular member and the main body and the segment, these magnetic characteristics and the like are the same, and the manufactured gapless magnetic core and the coil device using the same are: Stable magnetic properties can be exhibited.
また、本体とセグメントを別個に作製する必要はなく、また、切り出されたセグメントをそのまま利用できるので、原材料のロスも殆んどなく、製造効率を可及的に高めることができる。 Moreover, it is not necessary to prepare the main body and the segment separately, and since the cut segment can be used as it is, there is almost no loss of raw materials, and the production efficiency can be increased as much as possible.
以下、まず、本発明に係るギャップレス磁芯10について図面を参照して説明した後、このギャップレス磁芯10を用いたコイル装置50の一実施形態について説明を行なう。
Hereinafter, first, the gapless
図1は、本発明の一実施形態に係るギャップレス磁芯10の平面図である。ギャップレス磁芯10は、一部に切欠き部31が形成された本体30と、本体30の切欠き部31に嵌まるセグメント40から構成される。
FIG. 1 is a plan view of a gapless
図1及び図2に示すように、セグメント40と、セグメント40の切り出された本体30の切欠き部31は、夫々当接面が本体30の内周面に向けて接近する形状、すなわち、略扇形状であり、セグメント40の内周面は、磁性体21が、本体30の内周面よりも内側に突出(突出量S)している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
上記構成のギャップレス磁芯10は、以下の要領で作製することができる。
The gapless
まず、図3に示すように、磁性体21を含む環状部材20を作製する。
図示の環状部材20は、図4の断面図に示すように、磁性材料からなる磁性体21の外周を絶縁性の樹脂被覆部22で覆ったものである。なお、樹脂被覆部22は必要に応じて設ければよく、磁性体21のみにより環状部材20を形成することもできる。
First, as shown in FIG. 3, the
As shown in the sectional view of FIG. 4, the illustrated
図4の環状部材20は、磁性体21の断面を略矩形に形成しているが、磁性体21の断面形状は、円形、楕円形等としてもよい。
In the
環状部材20の形状は、涙滴状や円環状、楕円環状、長円環状、矩形環状等を採用できる。図3は、涙滴状の環状部材20であり、環状部材20は、直線状の第1直線部23と第2直線部24の一端を曲率半径の小さい曲部25で略直角に連繋し、これらの他端どうしを曲率半径の大きい円弧部26で接続している。
The shape of the
磁性体21に採用される磁性材料として、鉄系、鉄−ケイ素系、鉄−アルミニウム−ケイ素系、鉄−ニッケル系の材料、鉄系やCo系のアモルファス材料などを例示できる。磁性体21は、磁性材料からなる粉末を加圧成形してなる圧粉成形体、磁性材料からなる粉末を焼結してなるフェライト磁芯の成形体、磁性材料からなる薄板を積層又は巻回した積層磁芯とすることができる。
Examples of the magnetic material employed for the
上記種々の磁性材料の中で、磁性体21として圧粉成形体を採用することが好適である。圧粉成形体は、寸法精度が高く、また、設計自由度も高いためである。
Among the various magnetic materials described above, it is preferable to employ a green compact as the
一方、圧粉成形体からなる磁性体21は、切断刃(砥石)を用いて切断すると、切断刃を当てたときに周面が崩れてしまうことがある。そこで、圧粉成形体からなる磁性体21を絶縁性樹脂によりインサート成型し、磁性体21の外周に樹脂被覆部22を形成することで環状部材20を得ることが好適である。これにより、切断の際に磁性体21が崩れてしまうことを防止できる。なお、環状部材20は、樹脂粉体コーティング工法によって作製することもできる。
On the other hand, when the
作製された環状部材20を、図3及び図5に示すように、その内周面と外周面を横断し、互いに環状部材20の内周方向に向けて接近する第1切断部27と第2切断部28によって切断する。第1切断部27と第2切断部28は、図5に示すように、環状部材20の内周方向に向けて接近するよう切断を実施する。すなわち、第1切断部27と第2切断部28のなす角度をαとすると、0°<α≦90°とする。この理由は後述する。
As shown in FIGS. 3 and 5, the produced
環状部材20の切断は、回転する切断刃などによって行なうことができる。切断刃として、メタルボンドされたダイヤモンド砥石を例示することができる。環状部材20は、切断刃の逃げを防止するために、直線部23,24にて切断することが好適である。
The
環状部材20の切断に際し、切断代29をゼロとして切断を行なうことはできず、図5に示すように、切断刃の厚さに応じた切断代29が必要となる。つまり、環状部材20を切断し、セグメント40を切り出した本体30の切欠き部31に対して、セグメント40は、切断代29,29分だけ小さくなる。切断代29を小さくするために、切断刃の刃厚は、薄くすることが望まれる。たとえば、切断刃は、0.5mm〜1.2mmの刃厚又は0.7mmよりも刃厚の薄いものを用いることが好適である。
When the
環状部材20が、上記した図3のような涙滴状である場合、第1切断部27又は第2切断部28の少なくとも一方の切断を、第1直線部23又は第2直線部24に実施し、第1切断部27又は第2切断部28の他方の切断は、曲部25から第1直線部23又は第2直線部24の端部との間に実施することが望ましい。
When the
これにより、セグメント40の切り出された本体30の切欠き部31に、図6に示すように、空芯コイル51(後述する図7等)を挿入するための広い開口幅36を確保することができる。開口幅36については、第4実施例にて詳述する。
As a result, as shown in FIG. 6, a
図6に示すように、セグメント40の切り出された本体30は、第1切断部27で切断された本体側第1端面32と、第2切断部28で切断された本体側第2端面33を有しており、本体側第1端面32と本体側第2端面33との間には、切り出されたセグメント40と切断代29,29分の間隔を有する切欠き部31が形成された略C字状の部材である。切欠き部31は、本体側第1端面32と本体側第2端面33が内周方向に向けて接近しており、本体側第1端面32と本体側第2端面33とのなす角度は、環状部材20の内周側に向けて、第1切断部27と第2切断部28のなす角度と同じαである。
As shown in FIG. 6, the
なお、本体30に後述するとおり空芯コイル51を挿入する場合、空芯コイル51の挿入を容易に行なうために、本体30の空芯コイル51の挿入側となる端面(たとえば本体側第1端面32)は、端面に連続する本体30の先端が平坦となるように切断することが望ましい。また、前記端面とは逆側の端面(たとえば本体側第2端面33)は、空芯コイル51の挿入を阻害しないように、図3切欠き部31を空芯コイル51の挿入方向(後述する図7中矢印で示す)に対して平行に形成することが望ましい。
When the air-
また、同様に図6に示すように、セグメント40も、第1切断部27で切断されたセグメント側第1端面42と、第2切断部28で切断されたセグメント側第2端面43を有し、セグメント側第1端面42とセグメント側第2端面43が内周方向に向けて接近する略扇形状の部材である。セグメント40のセグメント側第1端面42とセグメント側第2端面43とのなす角度は、環状部材20の内周側に向けて、第1切断部27と第2切断部28のなす角度と同じαである。
Similarly, as shown in FIG. 6, the
得られたセグメント40は、本体30の切欠き部31に外周側から押し込んで固定することで、切欠き部31は埋め戻されて、ギャップレス磁芯10を得ることができる。
The obtained
本体30へのセグメント40の固定は、本体側第1端面32とセグメント側第1端面42との間、本体側第2端面33とセグメント側第2端面43との間を接着したり、本体30とセグメント40とをクランプすることで容易に行なうことができる。
The
環状部材20からセグメント40を切断刃により切り出すと、切断代29が必要となるから、本体30の切欠き部31にセグメント40を押し込んで、本体側第1端面32とセグメント側第1端面42、本体側第2端面33とセグメント側第2端面43を夫々密着して当接させると、図1及び拡大断面図2に示すように、切断代29,29の厚さ分だけセグメント40が切欠き部31よりも内側に入り、本体30の内周側に突出量Sだけ突出する。
When the
しかしながら、セグメント40は、本体30の幅方向となる押込み方向に、本体側第1端面32とセグメント側第1端面42、本体側第2端面33とセグメント側第2端面43が夫々密着するまで押し込めばよいので、切欠き部31に対するセグメント40の押し込み量の微調整は不要である。つまり、切欠き部31に対して、セグメント40を高さ方向のみに位置調整すればよいので、ギャップレス磁芯10の作製が非常に簡便となる。
However, the
作製されたギャップレス磁芯10について、磁性体21内を通過する磁束は、最短の磁路長である磁性体21の内周側に磁路を取ることとなり、最も磁束密度が高くなる。本発明においては、本体30の切欠き部31の内周側の、磁路Mが、図2に示すように、ギャップを存することなくセグメント40側に通じて確保されているから、外周側の断面積が欠損しても実質的な断面積の減少は少なく、安定したインダクタンス特性を発揮でき、磁気特性等の低下は殆んどないことがわかる。
About the produced gapless
また、セグメント40は、本体30から切り出しているから、本体30とセグメント40は、同じ磁気特性等を具備する。従って、別部材からセグメントを形成する場合に比べて極めて安定した磁気特性等を発揮できる。
Moreover, since the
さらに、環状部材20から切り出されたセグメント40を本体30の切欠き部31に戻しているから、別部材からセグメントを形成する工程を不要とすることができ、加えて原材料のロスも殆んどなく、製造効率を可及的に高めることができる。
Further, since the
上記ギャップレス磁芯10を利用したコイル装置50の製造方法について説明する。
まず、環状部材20からセグメント40を切り出した後(図6)、図7乃至図10に示すように、本体30に切欠き部31から予め導線を巻回した空芯コイル51を挿入される。空芯コイル51は、本体30の外周形状に合わせて巻回して作製される。そして、空芯コイル51を本体30に挿入した後、図11及び図12に示すように、本体30の切欠き部31にセグメント40を上記と同様の要領で押し込んで固定することで、コイル装置50が作製される。
A method for manufacturing the
First, after cutting out the
作製されたコイル装置50は、本発明のギャップレス磁芯10と同様に、ギャップがなく、磁性体21内を通る内周側の磁路Mと実質的な断面積が確保されているから、安定した磁気特性等を具備している。また、上述した種々の効果を有している。
Like the gapless
ところで、上記ギャップレス磁芯10及びコイル装置50において、第1切断部27と第2切断部28のなす角度αは、0°<α≦90°とすることが好適である。図1の実施形態では、角度αは60°である。また、図13は、角度αが75°、図14は、角度αが45°、図15は、角度αが30°、図16は、角度αが20°の実施形態である。
Incidentally, in the gapless
第1切断部27と第2切断部28とのなす角度αの下限は、上記のとおり、0°より大きくなる、すなわち、第1切断部27と第2切断部28が平行とならないように設定されるが、上記した図1、図13乃至図16を参照すると、角度αが小さくなるほど、セグメント40の内周側への突出量Sが大きくなることがわかる。その結果、突出量Sが大きくなると、本体30の磁性体21とセグメント40の磁性体21との対向面積Pが小さくなり、断面積が狭められて、磁気特性等が低下する虞がある。
As described above, the lower limit of the angle α formed by the first cutting
そして、角度αが0°に至ると、第1切断刃と第2切断刃で生じる切断代に相当するギャップが、本体30とセグメント40との間に形成されてしまい、切欠き部31にセグメント40を挿入しても、第1端面32と42、第2端面33と43の両方を同時に当接させることはできなくなる。
When the angle α reaches 0 °, a gap corresponding to the cutting allowance generated by the first cutting blade and the second cutting blade is formed between the
このため、第1切断部27と第2切断部28のなす角度αは、20°以上とすることが好適であり、30°以上とすることがより望ましい。その理由は、実施例にて説明する。
For this reason, the angle α formed by the first cutting
また、第1切断部27と第2切断部28のなす角度αの上限は、90°とすることが望ましい。角度αが90°を越えるセグメント40を形成することは可能であるが、角度αが大きくなるにつれて、セグメント40自体も大きくなってしまい、挿入できる空芯コイル51のストロークが短くなって、磁気特性等が低下する虞があるためである。
望ましくは、第1切断部27と第2切断部28のなす角度αの上限は、75°とする。
The upper limit of the angle α formed by the first cutting
Desirably, the upper limit of the angle α formed by the first cutting
なお、上述したが、環状部材20を切断する切断刃は、切断代29を薄くするために、刃厚が薄いものを使用することが望ましい。切断代29が厚くなる程、セグメント40の内周側への突出量Sが大きくなって、本体30の磁性体21とセグメント40の磁性体21との対向面積Pが小さくなり、磁路が狭められて、磁気特性等が低下してしまうからである。
As described above, it is desirable to use a thin cutting blade for cutting the
磁路Mを確保するために、本体30とセグメント40の磁性体21どうしの対向面積Pは、磁性体21の断面積C(図2参照)の50%以上を確保することが望ましい。より望ましくは、対向面積Pは、断面積Cの80%以上である。
In order to secure the magnetic path M, it is desirable that the facing area P between the
図7乃至図12に示した実施形態では、樹脂被覆部22には、本体30の一方の端面28と、セグメント40に夫々抜止め34,44となる突起を形成している。空芯コイル51を本体30の一方の端面27から挿入したときに、空芯コイル51が抜止め34に当たるから、その脱落を防止できる。また、コイル装置50を作製した後、これら抜止め34,44によって、空芯コイル51がギャップレス磁芯10上で移動することを阻止することができ、空芯コイル51の引き出し端子の位置決めを行なうことができる。
In the embodiment shown in FIGS. 7 to 12, the
また、抜止め34,44を形成することで、図5に示す環状部材20の切断の際に切断刃を入れる目印とすることができる。
Further, by forming the retaining
図17及び図18は、抜止め34の異なる実施例であり、本体30の抜止め34を内周側と外周側の両方に突設している。なお、図17と図18で、セグメント40の突出量Sは同じになっているが、これは、図17の切断代29を0.5mm、図18の切断代29をそれよりも厚い0.7mmとしたからである。図17及び図18より、切断代29が厚くなる程、突出量Sは大きくなることがわかる。
FIGS. 17 and 18 show different embodiments of the retaining
磁性体21としてセンダスト粉(組成:Fe−Si−Al合金)から圧粉成形体を複数作製し、インサート成型により樹脂被覆部22を形成した環状部材20を得た。磁性体21は、幅9.8mm、高さ25mmの断面を有する涙滴状とし、内周長が84mm、平均磁路長が114mmである。また、樹脂被覆部22の厚さは0.6mmである。
A plurality of compacted bodies were produced from Sendust powder (composition: Fe—Si—Al alloy) as the
<第1実施例:直流重畳特性の比較>
この環状部材20から、第1切断部27と第2切断部28のなす角度αが、0°(比較例:第1切断部と第2切断部は平行)、20°(発明例11)、30°(発明例12)、45°(発明例13)、75°(発明例14)となるようにセグメント40を切り出した。切断刃として0.7mmの刃厚を有する回転刃を使用した。切断代29は切断刃の刃厚よりも大きく、夫々0.75mmである。
<First embodiment: Comparison of DC superposition characteristics>
From this
セグメント40の切り出された本体30に空芯コイル51を挿入し、セグメント40を埋め戻して固定し、コイル装置50を作製した。比較例については、セグメント40は、2つのギャップが同じ幅になるように調整した。
An air-
得られた各コイル装置50について、0〜24AのDCバイアス電流を流し、直流重畳特性を調べた。結果を図19に示す。図を参照すると、発明例は、比較例に比して、インダクタンス値が高いことがわかる。特に、DCバイアス電流が0A〜12Aの範囲では、何れも比較例に比して高いインダクタンス値を呈している。
About each obtained
これは、ギャップが形成されることなく、セグメント40を切欠き部31に押し込むことで、本体側第1端面32とセグメント側第1端面42、本体側第2端面33とセグメント側第2端面43が、ギャップを存することなく当接されたためである。一方、比較例は、本体とセグメントとの間に切断代によるギャップが形成されることで、磁束が漏洩し、高いインダクタンス値を確保できなかったことがわかる。
This is because the main body side
発明例どうしを比較すると、角度αが75°である発明例4が最も高いインダクタンス値を呈し、角度αが小さくなる程、インダクタンス値が低くなっている。これは、角度αが大きいほど、セグメント40の内周側への突出量Sが小さく、本体側第1端面32とセグメント側第1端面42の対向面積、本体側第2端面33とセグメント側第2端面43の対向面積を大きくでき、磁路Mを確保できたためである。
When comparing the inventive examples, the inventive example 4 in which the angle α is 75 ° exhibits the highest inductance value, and the inductance value decreases as the angle α decreases. This is because the larger the angle α is, the smaller the protrusion amount S of the
<第2実施例:初期インダクタンス値の比較>
また、上記環状部材20から、第1切断部27と第2切断部28のなす角度αが、0°(比較例:第1切断部と第2切断部は平行)、10°(発明例21)、20°(発明例22)、30°(発明例23)、45°(発明例24)、75°(発明例25)となるようにセグメント40を切り出し、同様にコイル装置50を作製し、これらの初期インダクタンス値を測定した。結果を図20に示す。
<Second embodiment: Comparison of initial inductance values>
Further, the angle α formed by the
図20に示すように、発明例と比較例を比較すると、角度αが20°である発明例22は、比較例に比して約14%初期インダクタンス値が向上しており、角度αが75°である発明例25は、比較例に比して約29%初期インダクタンス値を向上することができた。 As shown in FIG. 20, when the invention example and the comparative example are compared, the invention example 22 in which the angle α is 20 ° has an initial inductance value improved by about 14% compared to the comparative example, and the angle α is 75. Inventive Example 25, which is °, was able to improve the initial inductance value by about 29% compared to the comparative example.
一方で、図20より、角度αが10°である発明例21は、比較例とほぼ同等の初期インダクタンス値となっている。これは、セグメント40の内周側への突出量Sが大きくなった結果、十分な磁路を確保できなかったためである。しかしながら、本発明では、セグメント40を切欠き部31に押し込むだけでギャップのない磁路Mを確保できるから、角度αが10°であったとしても、複数のコイル装置50を作製したときに、一定のインダクタンス値を確保できる利点がある。一方、比較例では、2つのギャップの幅の調整が困難であるから、複数のコイル装置を作製したときに、一定のインダクタンス値を得ることは難しく、発明例の方がすぐれる。
On the other hand, from FIG. 20, Invention Example 21 in which the angle α is 10 ° has an initial inductance value substantially equivalent to that of the comparative example. This is because a sufficient magnetic path could not be secured as a result of an increase in the projecting amount S of the
また、発明例どうしを比較すると、図20より、角度αが75°から30°までの範囲においては、初期インダクタンス値は僅かではあるがリニアに減少している。ところが、角度αが30°から20°になると、初期インダクタンス値の減少量は大きくなり、さらに、角度αが20°から10°になると、初期インダクタンス値が大きく低下していることがわかる。 Further, comparing the inventive examples, it can be seen from FIG. 20 that the initial inductance value is linearly decreased in the range where the angle α is 75 ° to 30 °. However, when the angle α is changed from 30 ° to 20 °, the decrease amount of the initial inductance value is increased, and when the angle α is changed from 20 ° to 10 °, the initial inductance value is greatly reduced.
これは、角度αが小さくなるにつれて、セグメント40の内周側への突出量Sが大きくなる結果、ギャップレス磁芯10の内周側の磁路Mは確保されるが、本体30の磁性体と、セグメント40の磁性体21との対向面積が小さくなって、全体として十分な磁路を確保できなかったためである。
This is because as the angle α decreases, the protrusion amount S to the inner peripheral side of the
上記実施例より、第1切断部27と第2切断部28とのなす角度αの下限は、20°以上とすることが好ましく、30°以上とすることがより好適であることがわかる。
From the above example, it can be seen that the lower limit of the angle α formed by the
また、角度αの上限は90°以下とすることが好ましいことがわかる。一方で、角度αが大きくなると、セグメント40が大きくなってしまい、本体30に挿入できる空芯コイル51のストロークが短くなるため、角度αの上限は、75°以下とすることがより好適である。
It can also be seen that the upper limit of the angle α is preferably 90 ° or less. On the other hand, when the angle α is increased, the
<第3実施例:本体とセグメントの対向面積Pと初期インダクタンス値の比較>
本体30とセグメント40の断面積Cに対する対向面積Pによる初期インダクタンス値の変化を調べるために、環状部材20から、第1切断部27と第2切断部28のなす角度αが、20°(発明例31)、30°(発明例32)、45°(発明例33)、60°(発明例34)、75°(発明例25)となるようにセグメント40を切り出し、同様にコイル装置50を作製し、これらの初期インダクタンス値を測定した。結果を図21に示す。
<Third embodiment: Comparison of opposing area P of main body and segment and initial inductance value>
In order to examine the change of the initial inductance value due to the opposing area P with respect to the cross-sectional area C of the
図21を参照すると、断面積Cに対する対向面積Pの割合が高くなるにつれて、初期インダクタンス値が高くなっていることがわかる。 Referring to FIG. 21, it can be seen that the initial inductance value increases as the ratio of the facing area P to the cross-sectional area C increases.
<第4実施例:空芯コイルを挿入する開口幅の比較>
図22(a)及び(b)に示すように、環状部材20を涙滴状と円環状(トロイダルコア)とし、同じ開口幅36を有する切欠き部31の形成に必要なセグメント40の大きさを比較した。涙滴状の環状部材20(図22(a))については、第1切断部27が曲部25、第2切断部28が第2直線部24に位置するように切断を行なった。
<Fourth embodiment: Comparison of opening widths for inserting air-core coils>
As shown in FIGS. 22A and 22B, the size of the
図を参照すると、涙滴状の環状部材20は、円環状の環状部材20に比して、切り出されるセグメント40の大きさが小さくなっている。これは、曲率半径の小さい曲部25を含むように切欠き部31を形成したことによるものである。
Referring to the figure, the teardrop-shaped
図22(c)に、涙滴状と円環状の環状部材20の特性を比較した表を示している。表を参照すると、涙滴状の環状部材20は、円環状の環状部材20に比べて、セグメント40を小さくすることができたことで、本体30に挿入することのできる空芯コイルのストロークを長くことができる。
FIG. 22C shows a table comparing characteristics of the teardrop-shaped and annular
また、第1切断部27及び第2切断部28での切断作業についても、涙滴状の環状部材20は、切断の際に治具等で環状部材20をチャックする必要があるが、直線部23又は24を基準として安定して広い面積をチャックすることができ、切断を行なうことができるから、位置決めが容易である。また、直線部24に切断部28を位置させることで、直線部28に対して切断刃を直交させて切断を行なうことできるため、切断刃の逃げも小さく、切断作業を簡便に行なうことができる。
Further, regarding the cutting operation at the
従って、涙滴状の環状部材20と円環状の環状部材20を比較した場合、本発明は特に涙滴状の環状部材20への適用に好適であることがわかる。
Therefore, when the teardrop-shaped
さらには、本体30にセグメント40を戻す際の作業性についても、涙滴状の環状部材20の場合、高さのみを調整するだけで後はセグメント40を切欠き部31に押し込むだけであり、押込み方向は1方向で済むが、円環状の環状部材20の場合、高さ方向の調整に加えて、第1端面32,42どうし、第2端面33,43どうしが当接するよう2方向の調整が必要となる。このため、涙滴状環状部材20の方が、位置決め精度及び作業性にすぐれる。
Furthermore, regarding the workability when returning the
上記説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或いは範囲を限縮するように解すべきではない。また、本発明の各部構成は、上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。 The above description is for explaining the present invention, and should not be construed as limiting the invention described in the claims or limiting the scope thereof. Further, the configuration of each part of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the technical scope described in the claims.
たとえば、同じ形状の環状部材20を複数作製する場合、セグメント40は、セグメント40を切り出した本体30に戻さずに、他の本体30に戻すこともできる。また、セグメント40は、セグメント側第1端面42が本体側第2端面33と当接し、セグメント側第2端面43が本体側第1端面32と当接するよう配置することもできる。
For example, when a plurality of
10 ギャップレス磁芯
20 環状部材
27 第1切断部
28 第2切断部
30 本体
31 切欠き部
32 本体側第1端面
33 本体側第2端面
40 セグメント
42 セグメント側第1端面
43 セグメント側第2端面
50 コイル装置
51 空芯コイル
α 第1切断部と第2切断部のなす角度
S セグメントの内周側の突出量
DESCRIPTION OF
Claims (13)
磁性材料からなる磁性体を含み、外周面と内周面を横断する切欠き部を有する磁性材料からなる本体であって、前記切欠き部を構成する本体側第1端面と本体側第2端面を有し、前記本体側第1端面と前記本体側第2端面は前記外周面側から内周面側に向けて角度αで接近している、本体と、
磁性材料からなる磁性体を含み、前記本体の前記切欠き部に嵌められたセグメントであって、前記本体側第1端面と対向するセグメント側第1端面と、前記セグメント側第1端面に対して前記角度α傾斜し、前記本体側第2端面と対向するセグメント側第2端面を有するセグメントと、
を具え、
前記セグメントは、前記セグメント側第1端面が前記本体側第1端面に対して内側にずれて当接しており、前記セグメント側第2端面が前記本体側第2端面に対して内側にずれて当接している、
ことを特徴とするギャップレス磁芯。 An annular gapless core,
A main body made of a magnetic material including a magnetic body made of a magnetic material and having a notch that crosses the outer peripheral surface and the inner peripheral surface, the main body side first end surface and the main body side second end surface constituting the notch portion The main body side first end surface and the main body side second end surface are approaching at an angle α from the outer peripheral surface side toward the inner peripheral surface side,
A segment including a magnetic body made of a magnetic material and fitted in the notch of the main body, the segment side first end surface facing the main body side first end surface, and the segment side first end surface A segment having a segment-side second end face inclined at the angle α and facing the main body-side second end face;
With
The segment-side first end surface of the segment is in contact with the main body side first end surface while being displaced inward, and the segment side second end surface is inwardly displaced with respect to the main body side second end surface. Touching,
Gapless magnetic core.
請求項1に記載のギャップレス磁芯。 The segment has an inner peripheral end surface protruding inward from the inner peripheral surface of the main body.
The gapless magnetic core according to claim 1.
前記セグメントの前記セグメント側第1端面又は前記セグメント側第2端面の少なくとも一方が、前記第1直線部又は第2直線部に位置している、
請求項1又は請求項2に記載のギャップレス磁芯。 One end of the first linear portion and the second linear portion of the straight linear are cooperative substantially at right angles with a radius of curvature of small radius portion and the other end to each other between the first linear portion and the second linear portion radius of curvature a teardrop shape, which is connected with a large arc portion,
At least a hand of the first end surface segment side or the segment side second end surface of the segment, that is located in the first straight portion and the second linear portion,
The gapless magnetic core according to claim 1 or 2.
請求項3に記載のギャップレス磁芯。 Other towards the first end surface segment side or the segment side second end surface of said segments, that located between the end of the first linear portion and the second linear portion from the bent portion,
The gapless magnetic core according to claim 3.
請求項1乃至請求項4に記載のギャップレス磁芯。 Before Symbol angles α, it is less than 90 °,
The gapless magnetic core according to claim 1.
請求項1乃至請求項4に記載のギャップレス磁芯。 Before Symbol angles α, it is 75 ° or less,
The gapless magnetic core according to claim 1.
請求項1乃至請求項6の何れかに記載のギャップレス磁芯。 Before Symbol angles α, it is 20 ° or more,
The gapless magnetic core according to any one of claims 1 to 6.
請求項1乃至請求項7の何れかに記載のギャップレス磁芯。 The segment side first end surface and the body side first end surface, said segment-side second end surface and said body-side second end surface, ing is contact Chakukata constant,
The gapless magnetic core according to any one of claims 1 to 7.
請求項1乃至請求項8の何れかに記載のギャップレス磁芯。 The main body and the segment include an insulating resin coating that covers the magnetic body on a peripheral surface other than the main body side first end surface, the main body side second end surface, the segment side first end surface, and the segment side second end surface. that having a,
The gapless magnetic core according to any one of claims 1 to 8.
請求項9に記載のギャップレス磁芯。 The magnetic body of the body and the segments are green compact of the magnetic material, the resin-coated portion, Ru insert molding or resin powder coating Shinadea,
The gapless magnetic core according to claim 9.
請求項1乃至請求項10の何れかに記載のギャップレス磁芯。The gapless magnetic core according to any one of claims 1 to 10.
コイル装置。 The body of gapless core according to any one of claims 1 to 11, the air-core coil is wound,
Coils apparatus.
前記第1切断部で切断された本体側第1端面と、前記第2切断部で切断された本体側第2端面と、を有する本体と、
前記第1切断部で切断されたセグメント側第1端面と、前記第2切断部で切断されたセグメント側第2端面と、を有するセグメントを得て、
前記本体側第1端面と前記本体側第2端面との間に形成された切欠き部に、予め巻線した空芯コイルを挿入し
前記セグメント側第1端面が前記本体側第1端面に対して内側にずれて当接し、前記セグメント側第2端面が前記本体側第2端面に対して内側にずれて当接するように前記セグメントを押し込んで形成される、
ことを特徴とするコイル装置の製造方法。 An annular member including an annular magnetic body made of a magnetic material is cut at a first cutting portion and a second cutting portion that cross the outer peripheral surface and the inner peripheral surface and approach each other toward the inner peripheral direction of the annular member;
A main body having a main body side first end surface cut by the first cutting portion and a main body side second end surface cut by the second cutting portion;
Obtaining a segment having a segment-side first end face cut by the first cutting part and a segment-side second end face cut by the second cutting part;
A pre-wound air core coil is inserted into a notch formed between the main body side first end surface and the main body side second end surface, and the segment side first end surface is opposed to the main body side first end surface. The segment-side second end surface is formed by pushing the segment so that the segment-side second end surface is inwardly displaced with respect to the body-side second end surface .
The manufacturing method of the coil apparatus characterized by the above-mentioned.
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