KR20160028369A

KR20160028369A - 코어 및 이것을 사용한 코일 장치

Info

Publication number: KR20160028369A
Application number: KR1020150120705A
Authority: KR
Inventors: 츠네츠구 이마니시; 야스오미 다카하시; 노부히로 기타이; 히토시 요시모리
Original assignee: 가부시끼가이샤 에스애취티
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2015-08-27
Publication date: 2016-03-11
Also published as: JP2016054287A

Abstract

본 발명의 과제는, 인덕턴스 값, 보다 상세하게는 형상적인 개량을 실시함으로써, 단위 중량당의 인덕턴스 값을 높게 하거나, 코어 손실에 의한 발열을 억제할 수 있는 코어 및 이것을 사용한 코일 장치를 제공하는 것이다. 본 발명에 관한 코어(10)는 자성 재료로서 금속 분체를 가압 성형, 또는 산화 자성재를 가압 성형 소결하여 이루어지는 코어 본체를 갖는 폐자로 코어이며, 상기 코어 본체는, 내주로부터 외주를 향하는 폭 방향의 절단면을, 내주와 외주의 중간선 M으로 구획하면, 내주측의 면적 S1이 외주측의 면적 S2보다도 큰 이형부(40)를 갖는다. 바람직하게는, 상기 이형부의 상기 절단면은, 상기 중간선보다도 내주측의 최대 높이가, 외주측의 최대 높이보다도 높다.

Description

코어 및 이것을 사용한 코일 장치{CORE AND COIL DEVICE USING SAME}

본 발명은 전원 회로나 인버터 등의 교류 기기에 있어서의 정류 회로, 잡음 방지 회로, 파형 정형 회로, 공진 회로, 각종 스위칭 회로 등에 장비되는 코일 장치에 사용되는 코어 및 이것을 사용한 코일 장치에 관한 것이다.

각종 교류 기기의 회로에 탑재되는 코일 장치는, 환형의 코어에 코일을 권취하여 구성된다. 코어로서, 자성 재료로서 금속 분체를 가압 성형한 소위 더스트 코어나, 산화 자성재를 가압 후에 소결하여 이루어지는 페라이트 코어가 제안되어 있다. 그리고, 코어에 보빈이나 수지 피복 등 절연물을 개재하여 권선이 실시되고, 코일 장치가 형성된다.

예를 들어, 특허문헌 1에서는 단면 직사각형의 코어에 권선을 실시한 코일 장치가 개시되어 있고, 재료적인 개량을 실시함으로써 교류 투자율이나 직류 중첩 특성에 의해 나타내어지는 인덕턴스 값의 향상 및 코어 손실의 저감 등을 목표로 삼고 있다.

일본 특허 공개 제2003-249410호 공보

발명자들은, 형상적인 개량을 실시함으로써, 코일 장치의 인덕턴스 값의 향상이나 코어 손실의 저감을 도모하는 것을 검토하였다. 그리고, 예의 연구한 결과, 환형의 코어, 특히 투자율이 낮은 코어는, 자로가 짧은 내주측에 자속이 집중되고, 외주측을 향함에 따라 자속 밀도가 낮아지고 있는 것에 착안하여, 본 발명에 이르렀다.

본 발명의 목적은, 인덕턴스 값, 보다 상세하게는 단위 중량당의 인덕턴스 값을 높게 하거나, 코어 손실을 저감시킬 수 있는 형상의 코어 및 이것을 사용한 코일 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 관한 코어는, 자성 재료로서 금속 분체를 가압 성형, 또는 산화 자성재를 가압 성형 소결하여 이루어지는 코어 본체를 갖는 폐자로 코어이며, 상기 코어 본체는, 내주로부터 외주를 향하는 폭 방향의 절단면을, 내주와 외주의 중간선으로 구획하면, 내주측의 면적이 외주측의 면적보다도 큰 이형부를 갖는다.

상기 이형부의 상기 절단면은, 상기 중간선보다도 내주측의 최대 높이를, 외주측의 최대 높이보다도 높게 하는 것이 바람직하다.

상기 이형부의 상기 절단면의 무게 중심은, 상기 중간선보다도 내주측에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 이형부의 상기 절단면은, 외주측의 높이 방향 양쪽 테두리에 모따기를 실시하는 것이 바람직하다.

상기 이형부의 상기 절단면은, 내주측의 높이 방향 양쪽 테두리에 상기 외주측의 높이 방향 양쪽 테두리의 모따기보다도 모따기량이 작은 모따기가 실시되어 있는 것이 바람직하다.

상기 코어는, 투자율 μ는 200(CGS 단위계:이하 동일함) 이하인 것이 바람직하다.

상기 이형부는, 상기 코어 본체의 전체 둘레로 할 수 있다.

또한, 상기 이형부는, 상기 코어 본체의 일부에 형성할 수도 있다.

그리고, 상기 이형부는, 적어도 코일이 권회되는 부분에 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 코일 장치는, 상기 코어에 절연 피복을 행하고, 적어도 이형부의 일부에 코일을 권회하여 이루어진다.

본 발명에 관한 코어에 의하면, 코어 본체의 이형부는, 절단면에 있어서, 자속이 많은 내주측의 면적을, 자속이 적은 외주측에 비해 크게 한 것에 의해, 코어 단면적 및 코어 내경을 바꾸지 않고 실효 자로 길이를 짧게 할 수 있는 점에서, 코어의 단위 중량당의 인덕턴스 값의 향상을 도모할 수 있고, 또한 내주측의 자속 밀도의 상승을 억제하여 단면 내에 있어서의 자속 밀도의 균일화가 도모되는 점에서 코어 손실의 저감도 도모된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 코어의 사시도.
도 2는 도 1의 코어의 평면도.
도 3은 도 2의 선 A-A를 따라 절단한 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 코어의 평면도.
도 5는 도 4의 선 A-A를 따라 단면한 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 코일 장치의 사시도이며, 도 6의 (a)는 발명예, 도 6의 (b)는 비교예의 사시도.
도 7은 코일에의 통전 시에 있어서의 자속의 분포를 도시하는 설명도이며, 도 7의 (a)는 발명예, 도 7의 (b)는 비교예의 설명도.
도 8은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 코어의 사시도.
도 9는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 코어의 사시도.
도 10은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 코어의 사시도.
도 11은 실시예의 코일 장치에 사용되는 코어의 단면도이며, 도 11의 (a)는 발명예, 도 11의 (b)는 비교예의 코어.
도 12는 발명예와 비교예의 DC 중첩 특성을 나타내는 그래프.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 코어(10) 및 이것을 사용한 코일 장치(20)에 대해, 도면을 참조하면서 설명을 행한다. 본 발명의 코어(10)는 예를 들어 초크 코일이나 리액터와 같은 코일 장치(20)에 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 코어(10)(코어 본체)의 외관 사시도, 도 2는 평면도, 도 3은 도 2의 선 A-A를 따르는 단면도이다.

본 발명에 관한 코어(10)(코어 본체)는 분체 자성 재료를 가압 성형 또는 가압 후 소결함으로써 형성된다. 가압 성형하여 얻어지는 코어(이하 「더스트 코어」라고 칭함)의 경우, 자성 재료로서, 철계, 철-규소계, 철-알루미늄-규소계(소위 센더스트), 철-니켈계(소위 퍼멀로이), 니켈-철-몰리브덴계, 철계 아몰퍼스의 재료를 예시할 수 있다. 자성 재료의 분체는, 바인더로서 실리콘계, 아크릴계, 페놀계 등의 수지를 사용하여 분체와 혼합하거나, 또한 동시에 코어 손실 저감을 목적으로 분체 표면 절연을 가열이나 화학 처리에 의해 산화 피막 형성하는 처리를 실시하는 경우가 많다. 또한, 가압 성형 이후 소결한 코어(이하 「소결 코어」라고 칭함)인 경우, Mn-Zn계 페라이트 코어, Ni-Zn계 페라이트 코어 재료 등을 예시할 수 있다.

상기 자성 재료 중에서도, 철-알루미늄-규소계(센더스트)나 철-Si계, 철계 아몰퍼스의 재료는, 경도가 높기 때문에, 성형 시에 자성 재료의 분체가 찌그러지기 어렵고, 제작된 코어(10)의 와전류손을 작게 할 수 있는 이점이 있다. 또한, 이들 재료는, 철-니켈계(퍼멀로이)에 비해 저렴하기도 하다.

상기 코어(10) 중, 본 발명은 투자율 μ가 낮은 더스트 코어에 적용하는 것이 특히 적합하다. 더스트 코어의 투자율 μ는 40∼200 정도이고, 소결 코어의 투자율 μ는 2000∼7000 정도이다. 이유는 후술한다.

코어(10)는 도 1에 도시한 바와 같이 환형으로 형성된다. 도시된 실시 형태는, 중앙에 창부(12)가 형성된 내주 및 외주가 원형으로 형성된 원환형 폐자로(소위 트로이덜 코어)이다. 또한, 코어(10)는 원환형으로 한정되지 않고, 타원 환형, 직사각형 환형, 그 외의 다각형 환형, 또한 대략 직교하는 2개의 직선부끼리를 환형부에 의해 연계하여 이루어지는 눈물방울 형상의 환형 폐자로이어도 된다. 또한, 코어(10)는 복수개의 코어(블록)를 조합하여 폐자로를 구성하는 상기 형상의 코어이어도 된다. 이들에 대해서는, 변형예로서, 도 8 내지 도 10을 이용하여 이후에 설명을 행한다.

본 발명은 내경과 외경의 비, 또는 내주측 둘레 길이와 외주측 둘레 길이의 비가, 1:1.5∼1:2.0의 코어(10)에 적용하는 것이 적합하다. 또한, 외경이 20㎜∼50㎜의 코어(10)에 적용하는 것이 적합하다. 그 이유에 대해서는 후술한다. 상기 범위를 벗어나는 외경의 코어(10)에 적용하는 것도 물론 가능하다.

코어(10)는 필요에 따라 갭을 형성하거나, 형성된 갭을 다시 메운 형상으로 할 수 있다. 예를 들어, 미리 권선된 공심 코일을 코어(10)에 삽입하는 경우에는, 코어(10)에는, 공심 코일을 삽입하기 위한 공극을 형성하고, 이 공심 코일을 삽입한 후, 필요에 따라 공극을 자성 재료나 비자성체 구조물 등으로 다시 메울 수 있다.

또한, 코어(10)는 일체 성형하는 것이 바람직하지만, 변형예(도 8 내지 도 10)에 나타내는 바와 같이, 복수의 분할된 블록(42, 42)으로 형성할 수도 있다. 분할 방향은, 폭 방향과 평행, 높이 방향에 수직 등, 적절히 선택할 수 있다.

코어(10)는 코일(30)과의 전기 절연성을 확보하기 위해 절연 피복이 행해진다. 예를 들어, 절연 피복은, 코어(10)에 절연성의 시트나 테이프를 권회하거나, 절연성의 수지로 케이스를 준비하여 코어(10)를 수납하거나, 동일하게 절연성의 수지로 코어(10)를 인서트 성형하거나, 수지 분체 코팅 공법이나 도장 공법에 의해 절연성 수지로 코어(10)를 피복함으로써 실시할 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 관한 코어(10)는 그 단면 형상에 특징을 갖는다. 보다 상세하게는, 도 3에 도시한 바와 같이, 코어(10)는 내주, 즉 코어(10)의 내측에 형성된 창부(12)측으로부터 외주를 향하는 폭 방향으로 단면한 때에, 절단면을 내주 I와 외주 O의 중간선 M으로 구획하면, 내주측의 면적 S1이 외주측의 면적 S2보다도 커지는 형상의 이형부(40)를 갖는다. 도시된 이형부(40)는 코어(10)(코어 본체)의 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 또한, 폭 방향이란, 코어(10)의 내주면에 대해 직교 또는 대략 직교하는 면을 의미한다. 즉, 코어(10)가 원환형인 경우 폭 방향이란 직경 방향이며, 직선부를 갖는 경우에는 그 직선부의 내주면에 대해 직교하는 방향이 폭 방향이다. 또한, 코어(10)가 부분적으로 굴곡 또는 곡률 반경이 상이한 곡부를 갖는 경우에는, 그 접선 방향에 대해 직교 또는 대략 직교하는 면을 의미한다.

코어(10)의 이형부(40)는 그 절단면에 있어서의 내주측의 면적 S1과 외주측의 면적 S2의 비를, 1.1:1∼1.50:1로 하는 것이 적합하고, 1.15:1∼1.37:1로 하는 것이 보다 바람직하다.

상기한 바와 같이 이형부(40)는 코어(10)의 내주측의 면적 S1을 외주측의 면적 S2보다도 크게 하기 위해, 코어(10)의 외주측의 높이 방향 양쪽 테두리에 모따기를 실시할 수 있다. 모따기로서, 도 3의 단면도에 도시한 바와 같이, 코어(10)의 외주측의 코너부에 곡률 반경이 큰 R부(14)를 형성하거나, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 외주측에 직선 또는 곡선 형상의 테이퍼부(16)를 형성할 수 있다. 또한, 코어(10)에 대해 중간선 M보다도 내주측에 최대 높이 Hmax가 위치하도록 형성하거나, 내주측의 평균 높이가, 외주측의 평균 높이보다도 높아지도록 형성해도 된다. 또한, 코어(10)의 내주측에 그 단면의 무게 중심 G가 위치하도록 형성해도 된다. 또한, 도 3의 코어(10)는 이형부(40)의 절단면에 있어서의 내주측의 면적 S1과 외주측의 면적 S2의 비가, 1.15:1이다.

도 3 및 도 5에서는, 코어(10)의 내주면에도 높이 방향 양쪽 테두리에 모따기를 실시하고 있다. 또한, 내주측의 높이 방향 양쪽 테두리의 모따기량은, 외주측의 높이 방향 양쪽 테두리의 모따기량보다도 작게 하고 있다. 보다 상세하게는, 도 3에서는, 코어(10)의 내주측은, 높이 방향의 양쪽 테두리에 외주측의 R부(14)보다도 곡률 반경이 작은 R부(18)를 형성하고 있다. 이것은, 후술하는 코일(30)을 손으로 감거나 기계로 감을 때에, 코일(30)의 권취 용이성을 향상시키고, 코일 도체 절연 피막에의 응력을 경감시킴과 함께, 코일(30)과 코어(10)의 밀착도를 높여, 코일(30)의 권취 횟수에 대한 권선 길이를 짧게 하여, 코일(30)의 직류 저항을 억제하기 위함이다. 특히 손으로 감는 경우에는 작업자의 숙련도에 따라 직류 저항값의 편차가 크게 발생하는데, 일정한 억제를 할 수 있다.

상기 구성의 코어(10)에 절연 피복을 형성하고, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이 이형부(40)의 전부 또는 적어도 일부에 코일(30)을 권회함으로써 코일 장치(20)가 제작된다. 코일(30)은 손으로 감거나 기계로 감는 것을 예시할 수 있다. 또한, 코어(10)의 일부를 절단하여 공극을 형성하고, 미리 권회된 공심 코일을, 공극을 이용하여 삽입할 수도 있다. 공극은 전술한 바와 같이 자성 재료나 비자성체 구조물에 의해 다시 메울 수 있다.

본 발명에 있어서, 코일(30)을 손으로 감거나 기계로 감는 경우에, 코어(10)의 외주면측에 도 3이나 도 5와 같은 R부(14)나 테이퍼부(16)를 형성해 둠으로써, 코너부가 직각인 경우에 비해, 코일(30)을 밀착시켜 권회할 수 있다. 특히 코일(30)을 손으로 감을 때에 도선에 가하는 장력이 적어도 되므로, 작업자의 피로가 경감되어 작업 효율 등을 향상시킬 수 있다. 또한, 코어(10)의 내주면측에도 R부(18)를 형성해 둠으로써, 동일한 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 이들에 의해, 상기한 바와 마찬가지로, 코일(30)의 권취 횟수에 대한 권선 길이를 짧게 할 수 있기 때문에, 코일(30)의 직류 저항의 상승을 억제할 수 있고, 또한 편차의 억제를 할 수 있다.

도 7의 (b)는 비교예의 코어(11)에 있어서의 코일 장치(21)[도 6의 (b)]에 통전을 행한 때에, 코어(11)에 발생하는 자속 밀도의 분포를 등밀도선 MF로 나타내고 있다. 도 7의 (b)를 참조하면, 코어(11)의 자속 밀도의 분포는, 내주 I측에 집중되어 있고, 외주 O측은 성기고, 특히 양단부 OS 부분은 거의 미소의 자속만 통과하고 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 코어(11)의 외주 O측의 자속 밀도가 적은 양단부 OS 부분을 삭감하고, 내주 I측의 면적 S1 증가에 활용함으로써 자성재 중량을 증가시키는 일 없이 내주 I측의 자속 밀도를 저감시킬 수 있고, 도 7의 (a)의 발명예[코일 장치(20)는 도 6의 (a)]에 나타내는 자속 밀도 분포의 등밀도선 MF와 같이 자속 밀도의 균등화가 도모되고, 코어(10)의 대형화나 자성 재료의 낭비를 방지할 수 있다.

또한, 이와 같이, 발명예의 코어(10)의 자속 밀도가, 내주 I측에 많이 분포되어 있는 것은, 코어(11)의 형상이 환형이며, 내주측 둘레 길이와 외주측 둘레 길이의 비(차)가 크기 때문이라고 생각된다. 즉, 이와 같은 코어(11)에서는, 자속 밀도가 자로가 긴 코어(11)의 외주 O측이 아니라, 자로가 짧은 내주 I측에 집중된다. 이 경향은, 투자율이 낮은 더스트 코어에 현저하게 보인다. 또한, 내주측 둘레 길이와 외주측 둘레 길이의 비(차)가 작은 환형의 코어라면, 본 발명과 같이 내주측과 외주측의 면적을 바꾸는 것에 의한 효과는 감소한다.

본 발명에서는, 코어(10)의 이형부(40)에 대해, 그 절단면의 내주측을 외주측에 비해 면적을 크게 함으로써, 코어(10)의 내면측의 자속 밀도를 저감시킬 수 있다. 따라서, 비교예의 단면적이 동일한 직사각형 단면의 코어에 비해, 자속의 집중에 의한 자기 포화나 코어 손실에 의한 발열을 억제할 수 있고, 또한 단위 중량당의 인덕턴스 값의 향상을 달성할 수 있다.

<변형예>

상기 실시 형태에서는, 코어(10)(코어 본체)는 일체 성형에 의해 제작하고 있다. 그러나, 도 8에 도시한 바와 같이, 코어(10)는 복수의 블록(42, 42)을 접합함으로써 형성할 수도 있다. 이와 같은 블록(42, 42)으로 함으로써, 일체 성형에 비해 성형을 용이하게 행할 수 있다. 예를 들어 블록(42, 42)은, 단면이 절단면에 상당하는 이형 단면의 통 형상형에 자성 재료의 분체를 수용하고, 상하로부터 프레스함으로써 제작할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 코어(10)의 전체 둘레에 걸쳐 이형부(40)가 형성되도록, 그 절단면에 대해, 내주측의 면적을 외주측에 비해 크게 하고 있다. 그러나, 예를 들어 리액터에 사용되는 코어 장치에서는, 코어(10)의 전체 둘레에 걸쳐 코일이 권회되지 않는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 코일이 권회되는 코일 권회부(44)의 블록(42, 42)에 대해, 절단면의 내주측의 면적이 외주측에 비해 큰 이형부(40)로 하고, 코일이 권회되지 않는 이음부(46)는 절단면이 직사각형 등, 즉 내주측과 외주측의 면적이 동등한 형상의 블록(48)을 채용해도 된다. 절단면이 직사각형인 블록(48)은 이형부(40)와 같은 절단면을 갖는 블록(42, 42)보다도 성형이 용이하기 때문에, 이음부(46)의 블록(48)을 직사각형으로 함으로써, 전체 둘레에 걸쳐 이형부(40)의 절단면을 갖는 블록(42, 42)(도 8 참조)을 채용하는 경우에 비해 코어(10)의 제조를 용이하고 또한 저렴하게 행할 수 있다. 이음부(46)의 블록(48)도 복수의 블록으로 구성할 수 있는 것은 물론이다.

도 8 내지 도 10에 도시한 코어(10)는 블록(42)이나, 블록(42)과 블록(48)의 수를 바꿈으로써 코일 권취부(44)나 이음부(46)의 길이를 바꿀 수 있기 때문에, 코어(10)의 설계의 자유도를 높일 수 있는 이점도 있다.

[실시예]

자성 재료로서 센더스트 합금 조성의 분체를 사용하고, 발명예의 더스트 코어[도 11의 (a) 참조]와 비교예의 더스트 코어[도 11의 (b) 참조]를 형성하였다. 코어는, 발명예, 비교예 모두 동일 중량으로 되는 157g의 자성 재료를 사용하였다.

코어는, 모두 외경 44.85㎜, 내경 25.2㎜(즉, 폭 19.65㎜), 창 면적 4.99㎠, 폭 방향의 단면적 2.46㎠, 체적은 27.06㎤이다. 발명예의 코어는 높이 30㎜, 비교예의 코어는 높이 25㎜이다. 그 외의 치수에 대해서는, 도 11을 참조해야 한다. 높이의 차는, 비교예의 단면이 직사각형인 것에 대해, 발명예의 코어는 동일한 내외경, 단면적에서 내주측의 단면적 S1을 외주측의 단면적 S2에 비해 크게 하였기 때문에 발생하고 있다. 또한, 이 도 11 및 도 5에 도시하는 코어(10)의 내주측의 면적 S1과 외주측의 면적 S2의 비는, 1.37:1로 하고 있다.

상기 코어에 각각 굵기 1.6㎜의 절연 피복된 도선을 36회씩 권회하고, 코일 장치(초크 코일)로 하였다[발명예를 도 6의 (a), 비교예를 도 6의 (b)에 도시한다]. 각 코어에 권회된 도선(코일)의 길이는, 발명예가 2.94m, 비교예가 2.99m이었다(후술하는 표 1 참조). 이것은, 발명예의 코일 장치 쪽이, 비교예의 코일 장치에 비해, 코어에 도선을 밀착하여 권회할 수 있던 것을 의미하고 있다.

제작된 발명예와 비교예의 코일 장치에 대해, LCR 미터인 HP4285A를 사용하고, 주파수 100㎑로 초기 인덕턴스 값(Ls)을 측정하였다. 또한, 직류 저항(Rdc)을 HIOKI3540 mΩHi-TESTER를 사용하여 측정하였다. 결과를 함께 표 1에 나타낸다.

표 1을 참조하면, 발명예는, 비교예에 비해 초기 인덕턴스 값이 높게 되어 있는 것을 알 수 있다. 보다 구체적으로는, 발명예는 비교예에 대해 약 6％ 초기 인덕턴스 값이 향상되어 있다. 이것은, 발명예가, 이형부의 절단면에 있어서, 자속이 많은 내주측의 면적 S1을 크게 한 것에 의해, 자속 밀도를 저감시킬 수 있고, 자기 포화되는 일 없이 인덕턴스 값을 높일 수 있었기 때문이라고 생각된다.

본 실시예에서는, 발명예와 비교예의 코어의 중량은 동일하기 때문에, 단위 중량당의 초기 인덕턴스 값도 약 6％ 향상되어 있다.

또한, 발명예는, 테이퍼부(16) 및 R부(18)를 외주와 내주의 높이 방향 양쪽 테두리에 형성하고 있음으로써, 밀착하여 도선을 권회할 수 있기 때문에, 동일한 권취 횟수이어도 권선(코일)의 전체 길이를 짧게 할 수 있다. 이에 의해, 코일에서 유래되는 직류 저항값(Rdc)도 작아지고 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 코일 장치(20)의 직류 저항 손실을 저감시킬 수 있는 이점이 있다.

발명예와 비교예의 코일 장치에 대해, 0A∼50A의 DC 바이어스 전류를 흘리고, 직류 중첩 특성을 조사하였다. 결과를 표 1 및 도 12에 나타낸다. 도면을 참조하면, 발명예는, 비교예에 비해, 인덕턴스 값이 높은 것을 알 수 있다. 특히, DC 바이어스 전류가 0A∼20A의 범위에서는, 모두 비교예에 비해 특히 높은 인덕턴스 값을 나타내고 있다. 이것도, 상기한 바와 마찬가지로, 발명예가, 이형부의 절단면에 있어서, 자속 밀도가 높아지는 내주측의 면적 S1을 크게 한 것에 의해, 자로를 확보할 수 었었던 것에 의하는 것이라고 생각된다.

또한, 각 코일 장치의 실효 자로 길이(l)를 초기 인덕턴스 값으로부터 산출한 바, 약 6％ 짧게 할 수 있었다. 즉, 본 발명에 따르면, 코어의 절단면에 있어서, 내주측의 면적을 크게 하고, 외주측을 작게 한 것에 의해, 자속의 분포의 무게 중심으로 되는 실효 자로 길이가, 코어의 내주측에 치우쳐 있는 것을 알 수 있다. 한편, 비교예에서는, 내주와 외주의 중간 위치이다.

이어서, 본 실시예의 코일 장치에 발명예와 비교예에 있어서의 코어 손실을 측정하기 위해 실제 작동 상태를 상정하여, 삼각파 100㎑, 10Ap-p(실효값 약 3A)의 고주파 전류를 통전하고, 측정한 결과를 표 2에 나타내었다.

동일 자속 밀도에 있어서의 코어 손실을 동일 조건으로 비교하기 위해서는 자화력(권취 횟수×전류값)에 추가하여 인덕턴스 값을 동일하게 할 필요가 있는 점에서, 발명예는, 약 6％의 초기 인덕턴스 값 향상분을 저하시켜 비교예에 맞추기 위해, 36T로부터 1T 감아 풀어 35T로 함으로써 약 6％(식 1) 저하시켜 거의 동일한 값으로 하였다.

[식 1]

(1-35²/36²)×100％

또한, 표 2 중의 코어 손실 중에는, 이론적으로 직류 저항 손실이나 권선부의 교류 손실도 포함되지만 본 측정에서 직류를 통전하고 있지 않은 것이나, 직류 저항값을 포함하는 도선 직경이나, 권선 형태까지 동일하게 하고 있는 점에서, 동일 자성 재료에 있어서의 대략 코어 손실 차라고 볼 수 있다.

표 2에 의하면, 발명예는 비교예에 비해 명백하게 코어 손실이 저감하고 있는 것을 알 수 있다. 이에 의해 단면적이 동일한 직사각형 단면의 비교예 코어에 비해, 발명예는 자속의 집중을 완화함으로써 코어 손실을 저감시킬 수 있고, 결과 발열을 억제할 수 있다.

상기 설명은, 본 발명을 설명하기 위한 것으로서, 특허청구범위에 기재된 발명을 한정하고, 또는 범위를 한정 축소하도록 해석해서는 안된다. 또한, 본 발명의 각 부 구성은, 상기 실시예로 한정되지 않고, 특허청구범위에 기재된 기술적 범위 내에서 다양한 변형이 가능한 것은 물론이다.

10 : 코어
12 : 창부
14 : R부(외주측 모따기)
16 : 테이퍼부(외주측 모따기)
18 : R부(내주측 모따기)
20 : 코일 장치
30 : 코일
40 : 이형부
42 : 블록(이형부)
44 : 코일 권회부

Claims

자성 재료로서 금속 분체를 가압 성형, 또는 산화 자성재를 가압 성형 소결하여 이루어지는 코어 본체를 갖는 폐자로 코어이며,
상기 코어 본체는, 내주로부터 외주를 향하는 폭 방향의 절단면을, 내주와 외주의 중간선으로 구획하면, 내주측의 면적이 외주측의 면적보다도 큰 이형부를 갖는 것을 특징으로 하는, 코어.
제1항에 있어서,
상기 이형부의 상기 절단면은, 상기 중간선보다도 내주측의 최대 높이가, 외주측의 최대 높이보다도 높은, 코어.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 이형부의 상기 절단면의 무게 중심은, 상기 중간선보다도 내주측에 위치하는, 코어.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이형부의 상기 절단면은, 외주측의 높이 방향 양쪽 테두리에 모따기를 실시하고 있는, 코어.
제4항에 있어서,
상기 이형부의 상기 절단면은, 내주측의 높이 방향 양쪽 테두리에 상기 외주측의 높이 방향 양쪽 테두리의 모따기보다도 모따기량이 작은 모따기가 실시되어 있는, 코어.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
투자율 μ는 200 이하인, 코어.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이형부는, 상기 코어 본체의 전체 둘레인, 코어.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이형부는, 상기 코어 본체의 일부에 형성되는, 코어.
제8항에 있어서,
상기 이형부는, 적어도 코일이 권회되는 부분에 형성되는, 코어.
제1항 내지 제9항 중 어느 하나에 기재된 코어에 절연 피복을 행하고, 코일을 권회하여 이루어지는, 코일 장치.