JPH1131613A - コイル - Google Patents

コイル

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JPH1131613A
JPH1131613A JP9186782A JP18678297A JPH1131613A JP H1131613 A JPH1131613 A JP H1131613A JP 9186782 A JP9186782 A JP 9186782A JP 18678297 A JP18678297 A JP 18678297A JP H1131613 A JPH1131613 A JP H1131613A
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JP
Japan
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core
coil
rod
annular
shaped
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Application number
JP9186782A
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English (en)
Inventor
Taira Yoshimori
平 吉森
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S H T KK
Original Assignee
S H T KK
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Publication date
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Priority to CN98800951A priority patent/CN1231057A/zh
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Priority to KR1019997002056A priority patent/KR20000068543A/ko
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F37/00Fixed inductances not covered by group H01F17/00
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/30Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24Magnetic cores

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉄損が小さく、製造が極めて簡単であり、ト
ランス、チョークコイル等に使用できるコイルの提供。 【解決手段】 非晶質金属または微結晶金属からなる環
状鉄心の面上に、長さが該環状鉄心の内径よりも長い少
なくとも1個の棒状鉄心を重ねて固定し、該棒状鉄心に
電導性材料を巻き回してなるコイル、特に2枚の上記環
状鉄心面の間に、長さが該環状鉄心の内径よりも長い少
なくとも1個の棒状鉄心を挿入固定し、該棒状鉄心に電
導性材料を巻き回してなるコイル。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はコイルに関する。更
に詳しくは、環状鉄心とその面上に重ねた棒状鉄心とか
らなり、棒状鉄心部分に電導性材料が巻き回された構造
で、鉄損が少なく、製造が簡単であり、トランスやチョ
ークコイル等に用いられるコイルに関する。
【0002】
【従来の技術】電気・電子回路に用いられるコイルは従
来、棒状、パイプ状または輪状の磁性材料に銅線等の電
導性材料を巻つけて製造される。このようなコイルのう
ち、輪状の磁性材料に銅線を巻つけたトロイダルコイル
は近年高周波回路等の用途に広く利用されている。また
磁性材料の薄帯を矩形環状に巻き回し、積層した巻鉄心
を用いたコイルも多く利用されている。一般にトロイダ
ルコイルのような端部を有しない形状の鉄心上に銅線を
巻つける作業は煩雑であり、自動化も簡単ではなく、ま
た鉄心の形態や巻き線形態も多様に変化するため、効率
よく生産することが困難であり、量産性の向上にも限界
がある。
【0003】また輪状や巻鉄心上への銅線の直接巻きつ
けを行わない方法として、鉄心を2つの部分にカットし
たカットコアや、E型と逆E型の2つの鉄心を組み合わ
せたものとし、銅線は別にボビンに巻つけたものを用意
して、これを鉄心のカットした部分あるいはE型と逆E
型の各端部からはめ込む等の方法も行われているが、こ
の方法も煩雑であり、作業性は良くない。またボビン及
びコイルの寸法誤差の影響を受けるため、コイルの小型
化または高密度化が困難であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の発明者はこの
ような問題点を解決し、簡単な工程で製造され、量産性
にもすぐれ、経済的に有利で、かつ鉄損の少ないコイル
の構造について検討した結果、環状鉄心と、環状鉄心の
面上に重ねた棒状鉄心とからなる構造とし、棒状鉄心に
電導性材料を巻きつけることにより、巻鉄心に銅線を巻
きつける従来のコイルに比べて、生産性よく製造でき、
しかも鉄損の小さいコイルを製造できることを見いだ
し、本発明に到達した。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、非晶
質金属または微結晶金属からなる環状鉄心の面上に、長
さが該環状鉄心の内径よりも長い少なくとも1個の棒状
鉄心を重ねて固定し、該棒状鉄心に電導性材料を巻き回
してなるコイルであり、最も好適な構造としては、2枚
の上記環状鉄心面の間に、長さが該環状鉄心の内径より
も長い少なくとも1個の棒状鉄心を挿入固定し、該棒状
鉄心に電導性材料を巻き回してなるコイルである。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明のコイルを図面により説明
する。図1は本発明のコイルの見取図の1例である。図
1においてコイル1は2個の環状鉄心2、2と、該1組
の環状鉄心間に挿入固定された棒状鉄心5とから構成さ
れ、棒状鉄心5には銅線6が巻き回されている。
【0007】コイルの環状鉄心部は非晶質金属または微
結晶金属からなり、これら金属のテープ7が環状に巻き
回され積層されて鉄心が形成される。非晶質金属または
微結晶金属を用いることにより、鉄損の小さいコイルが
得られる。
【0008】非晶質金属は、溶融した金属を急冷して得
られる結晶構造を有しない金属であり、その合金組成は
遷移金属成分としてFe,Co,Ni,特にFeを必須
成分とし、非金属成分としてB,C,PまたはSiを含
有する合金が低鉄損、高飽和磁気密度の点で本発明のコ
イルの巻鉄心材料として適している。
【0009】また微結晶金属は超微細結晶の軟磁性合金
材料であり、Fe,Si,Bを基本組成とし、これに微
量のCu,Nb,Ta,Mo,Zr等の元素が添加され
た組成の合金を、溶融急冷法により、非晶質金属テープ
を作成後、熱処理を行い結晶化させ、10nm程度の超
微細結晶粒を形成させたものである。
【0010】環状鉄心の形状は図1のように長辺部3及
び短辺部4からなる矩形環状が一般的であるが、円形、
楕円形のものとすることもできる。鉄心は長尺の非晶質
金属または微結晶金属のテープを芯金の回りに巻き回し
積層する等の方法により製作される。
【0011】本発明においては少なくとも1枚の環状鉄
心に棒状鉄心を重ね、棒状鉄心に電導性材料を巻き回す
ことにより、コイルが形成されるが、2枚以上の環状鉄
心を用い、その面の間に棒状鉄心を挿入することもで
き、図1のように同形の2枚の環状鉄心2、2の面間に
1本の棒状鉄心5が挟まれた構造とすると、一定の強さ
の電流に対し高いインダクタンスが得られるので電磁気
的性能及び製作上の面から有利である。一方、コイルで
は電流の強さの増加とともにインダクタンスが減少する
が、図2のように1枚の環状鉄心に棒状鉄心を重ねたコ
イルでは、インダクタンスの減少傾向が小さく、大電流
で高インダクタンスを保持できるという効果があり、用
途に応じてその構造を適宜選択することができる。環状
鉄心に重ねる棒状鉄心は通常は1本であるが、2本以上
の鉄心を用いたものでもよい。
【0012】棒状鉄心として用いられる磁性材料は特に
制限はなく、環状鉄心に用いられる非晶質金属、微結晶
金属や珪素鋼板の他、フェライト、パーマロイ等も使用
することができる。
【0013】棒状鉄心の環状鉄心に対する位置は、環状
鉄心の面に重ねることができる位置であれば、特に制限
はないが、環状鉄心が矩形環状である場合、その1辺、
特に長辺3に平行で、環状鉄心の中央部に置くのが好ま
しい。また棒状鉄心の長さは、環状鉄心に重ねることが
できるよう、環状鉄心の内枠よりも長いものであること
が必要である。通常は外枠の長さと同等またはそれより
若干短いか、あるいは長いものを用いる。
【0014】棒状鉄心の形状は任意の形状とすることが
できるが、環状鉄心と同じ実効断面積を持った長方形状
のものが最も好ましい。
【0015】棒状鉄心の形態は材料の種類により、薄板
の積層物やブロック状物が用いられる。非晶質金属や微
結晶金属、珪素鋼板のような薄いテープ状の材料の場合
は、同じ形状の薄板を多数枚積層して製作する。また薄
板を巻き回し円筒状にしたものでもよい。薄板の積層に
より棒状鉄心を作る場合は必要に応じ、エポキシ樹脂等
の樹脂を含浸固定してもよい。フェライトの場合はブロ
ック状物が用いられる。
【0016】棒状鉄心として非晶質金属や微結晶金属の
ような磁性体テープ8を積層したものを用いる場合、該
棒状鉄心は、図1のように磁性体テープを、テープの幅
方向が環状鉄心の面方向と直角になる(図1ではテープ
8の幅方向が上下になり、水平に置かれた環状鉄心の面
と直交する)ように積層するのが好ましい。このような
棒状鉄心を用いると、その積層面8は環状鉄心を形成す
る非晶質金属や微結晶金属のテープ7の積層面と、棒状
鉄心に対して平行な位置にある環状鉄心の辺部(図1で
は長辺部3)において平行になり、また環状鉄心を形成
する磁性体テープと棒状鉄心を形成する磁性体テープと
がテープ表面同士で接触しないので渦電流の発生が少な
く、その結果鉄損が小さくなるので有利である。
【0017】棒状鉄心は環状鉄心の面上に重ね、または
2個の環状鉄心の面の間にはさんで固定するが、棒状鉄
心と環状鉄心の接触部分9は、コイルの用途により両者
を密着固定する場合と、その間にギャップを設ける場合
がある。トランスの場合は、例えば接触面を研磨して隙
間ができるだけ小さくなるように密着させる場合もある
が、チョークコイルの場合は、図2のように適当なギャ
ップ10を設ける。2個の環状鉄心の面の間に棒状鉄心
を挟んだコイルでギャップを設ける場合、棒状鉄心が環
状鉄心と接触する両端部で、それぞれ上下の環状鉄心と
の間にギャップを設けることができる。
【0018】棒状鉄心には、電導性材料を巻き回し、こ
れによりコイルが形成される。電導性材料としては銅線
が最も一般的である。巻き数は用途によって任意に選択
することができる。電導性材料は棒状鉄心状に直接巻い
てもよいが、ボビン等に巻いたものを棒状鉄心にかぶせ
てもよい。いずれにしても本発明においては、棒状鉄心
の部分に銅線を巻くので、作業は極めて簡単である。な
お本発明においては、棒状鉄心の部分に銅線を巻くこと
によりコイルが形成されるので、通常はそのままで使用
できるが、必要に応じて、環状鉄心部分にも銅線を巻い
てもよい。
【0019】本発明のコイルは環状の巻鉄心と、電導性
材料を巻き回した棒状鉄心とを組み合わせるだけで製作
できるので、任意の大きさのものを製造することがで
き、使用する材料及び用途、要求性能により適宜選択す
ることができる。
【0020】本発明のコイルは製作が簡単であり、経済
的に有利であるばかりでなく、鉄損が少なく、エネルギ
ーの消費が少ないという効果がある。
【0021】また本発明のコイルは、棒状鉄心の部分に
銅線が巻かれるが、この銅線部分は、これを挟む環状鉄
心の枠内に閉じ込められので、全体としてコンパクトな
構造になり、装置の小型化が可能となる。
【0022】このような性質を利用して、本発明のコイ
ルはトランスやチョークコイル用途に使用される。チョ
ークコイルとして用いる場合、棒状鉄心と環状鉄心との
接触部分でのギャップを適宜調節して用いる。
【0023】
【実施例】
[実施例1]非晶質金属リボン(日本非晶質金属(株)
製、”メトグラス ” 組成:Feを主成分とし、N
i、Si及びBを含有)を、矩形芯の回りに巻き回し積
層し、矩形内枠サイズ60×55mm、外枠サイズ75
×70mm、高さ10mmの矩形環状鉄心2個を作成し
た。別に上記の非晶質金属リボン(幅10mm)を積層
して、長さ80、幅(テープの積層方向)30mm、高
さ(テープの幅方向)10mmの棒状鉄心を作り、これ
に銅線を巻数50で巻き回したものを、上記2個の矩形
環状巻鉄心の間に挟み、図1のようなコイルを形成し
た。このコイルを用い、横河製作所製、"Digital Power
Meter" 2532により、周波数1KHz、磁束密度に対す
る鉄損を測定した。結果を図3のAに示す。
【0024】[比較例1]実施例1で用いたと同じ非晶
質金属リボンを矩形芯の回りに巻き回し積層し、矩形内
枠サイズ70×20mm、外枠サイズ105×52m
m、高さ25mmの矩形環状鉄心の長辺の中央部をカッ
トしたカットコアを作成し、これに銅線を巻数50で巻
き回し、カットコアコイルを作った。このカットコアコ
イルに実施例1と同様にして、磁束密度に対する鉄損を
測定した。結果を図3のBに示す。図3から明らかなよ
うに、本発明のコイルはカットコアに銅線を巻いた従来
のカットコアコイルに比べて、鉄損が少なく、エネルギ
ー損失が少ないことがわかる。
【0025】[実施例2]図2に示すように、実施例1
のコイルに用いた矩形環状鉄心の1枚と棒状鉄心とを接
触部分(2か所)にそれぞれ3mmのギャップ10を設
けて、棒状鉄心を重ねて固定し、チョークコイルを形成
した。このコイルについて周波数1KHzにおける重畳
電流とインダクタンスとの関係を測定し、直流重畳特性
を評価した。結果を図4のaに示す。
【0026】[比較例2]実施例1で用いたと同じ非晶
質金属リボンから外径60mm、内径35mm、幅25
mmで3mmのギャップを有し、コア重量が実施例1の
コイルとほぼのする円環状鉄心を作り、巻数47で銅線
を巻き回して、トロイダルコイルを作成し、実施例2と
同様にして、周波数1KHzにおける重畳電流とインダ
クタンスとの関係を測定し、直流重畳特性を評価した。
結果を図4のbに示す。
【0027】図4から明らかなように、本発明の方法に
より、従来のトロイダルコイルに比べて、電流の増大に
よるインダクタンスの減少が少ないコイルを得ることが
できる。
【0028】
【発明の効果】本発明は環状の巻鉄心に電導性材料を巻
きつけた棒状鉄心を挿入するだけでコイルが得られるの
で、環状鉄心に銅線を巻きつけた従来のコイルに比べて
製造が極めて簡単である。また本発明のコイルは従来の
カットコアを用いたコイルよりも鉄損が少ないので、エ
ネルギーが節約でき、また電流の増大によるインダクタ
ンスの減少が少ないコイルを得ることができるという優
れた効果を示すので、トランス、チョークコイル等、広
範囲の用途に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のコイルの見取図の1例。
【図2】 本発明コイルの他の例の見取図。
【図3】 本発明コイル及び従来のカットコアコイルに
おける磁束密度−鉄損曲線。
【図4】 本発明コイルにおける重畳電流−インダクタ
ンス曲線
【符号の説明】
1 コイル 2 環状鉄心 3 矩形環状鉄心の長辺部 4 矩形環状鉄心の短辺部 5 棒状鉄心 6 銅線 7 環状鉄心の非晶質金属または微結晶金属テープ 8 棒状鉄心の磁性材料テープ 9 環状鉄心と棒状鉄心との接触部分 10 ギャップ A 本発明コイルにおける磁束密度−鉄損曲線。 B 従来のカットコアコイルにおける磁束密度−鉄損曲
線。 a 本発明コイルにおける重畳電流−インダクタンス曲
線 b 従来のトロイダルコイルにおける重畳電流−インダ
クタンス曲線
【手続補正書】
【提出日】平成9年7月14日
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】非晶質金属または微結晶金属からなる環状
    鉄心の面上に、長さが該環状鉄心の内径よりも長い少な
    くとも1個の棒状鉄心を重ねて固定し、該棒状鉄心に電
    導性材料を巻き回してなるコイル。
  2. 【請求項2】非晶質金属または微結晶金属からなる少な
    くとも2枚の環状鉄心の面の間に、長さが該環状鉄心の
    内径よりも長い少なくとも1個の棒状鉄心を挿入固定
    し、該棒状鉄心に電導性材料を巻き回してなるコイル。
  3. 【請求項3】棒状鉄心が、磁性体テープを、テープの幅
    方向が環状鉄心の面方向と直角になるように積層してな
    るものであることを特徴とする請求項1または2に記載
    のコイル。
JP9186782A 1997-07-11 1997-07-11 コイル Pending JPH1131613A (ja)

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