WO2012032716A1 - 巻線素子 - Google Patents

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WO2012032716A1
WO2012032716A1 PCT/JP2011/004568 JP2011004568W WO2012032716A1 WO 2012032716 A1 WO2012032716 A1 WO 2012032716A1 JP 2011004568 W JP2011004568 W JP 2011004568W WO 2012032716 A1 WO2012032716 A1 WO 2012032716A1
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WO
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winding element
core
coil
members
core portion
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/004568
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English (en)
French (fr)
Inventor
政寛 菊池
次橋　一樹
杉本　明男
浩一 本家
井上　憲一
Original Assignee
株式会社神戸製鋼所
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Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社神戸製鋼所 filed Critical 株式会社神戸製鋼所
Publication of WO2012032716A1 publication Critical patent/WO2012032716A1/ja

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/26—Fastening parts of the core together; Fastening or mounting the core on casing or support
    • H01F27/263—Fastening parts of the core together
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10—Composite arrangements of magnetic circuits
    • H01F3/14—Constrictions; Gaps, e.g. air-gaps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H01F17/043—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with two, usually identical or nearly identical parts enclosing completely the coil (pot cores)

Definitions

  • the present invention relates to a winding element in which a long conductor is wound, and more particularly, to a winding element having a core portion through which a magnetic flux passes.
  • a reactor for the purpose of introducing reactance into the circuit or electromagnetic induction.
  • transformers transformers, transformers
  • This reactor is used for various electric circuits and electronic circuits such as prevention of harmonic current in a power factor correction circuit, smoothing of current pulsation in a current type inverter and chopper control, and boosting of DC voltage in a converter. 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.
  • the reactor also has an air-core coil, but for example, a core portion through which magnetic flux passes is provided for adjusting the inductance, and the transformer eliminates magnetic flux leakage to the outside.
  • a core portion iron core, yoke
  • a low-noise reactor disclosed in Patent Document 1 has a plurality of varnish-impregnated laminated steel plates abutted against each other directly or via a gap spacer, and the abutting surfaces are bonded to each other with a fixing adhesive.
  • the fixing adhesive is filled and cured.
  • the core is configured by abutting two laminated steel plates formed by laminating a large number of thin steel plates formed in a substantially U-shape, either directly or via a gap spacer.
  • the metal surface is exposed by removing the varnish, and the adhesive is fixed with an adhesive for fixing.
  • the abutting surfaces from which the varnish is removed and the metal surfaces are exposed, or the abutting surface and the gap spacer are directly bonded with a fixing adhesive, so that both are firmly fixed. It is possible to prevent the laminated steel plate and the gap spacer from vibrating due to the attractive force and magnetostriction accompanying the change of the magnetic flux flowing through the magnetic path, and the laminated steel plate and the gap spacer from vibrating or contacting each other. It is described that noise can be reduced, and that it is possible to prevent deterioration due to thermal cycles and impacts and to prevent noise from increasing over time.
  • the two laminated steel plates are bonded and fixed with a fixing adhesive.
  • the fixing adhesive peels off or falls off due to aging or the like.
  • the function of reducing noise is impaired, and noise is generated.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is a winding element in which a core portion is formed by a plurality of members in order to improve productivity, and a fixing adhesive is used. And providing a winding element capable of reducing vibration and reducing noise.
  • the winding element according to the present embodiment is a winding element including one or a plurality of coils and a core part through which the magnetic flux generated by the coils passes, and the coil winds a strip-shaped conductor member.
  • the core portion includes at least a portion that penetrates the axial center of the coil and is configured by a plurality of members, and the plurality of members are in direct contact with each other, and the contact surfaces of the plurality of members Is oblique or orthogonal to the axial direction of the coil.
  • a winding element is a reactor (coil) for the purpose of introducing reactance into a circuit, or a transformer (transformer) that transmits energy between a plurality of windings (coils) by using electromagnetic induction.
  • a reactor coil
  • transformer transformer
  • a winding element that functions as a reactor is illustrated, but a winding element that functions as a transformer can be similarly configured.
  • the winding element Da is configured to include one coil 1 and a core portion 2 a through which a magnetic flux generated by the coil 1 passes when the coil 1 is energized. It functions.
  • the coil 1 is obtained by winding a long conductor member with insulation coating a predetermined number of times, and generates a magnetic field when energized.
  • the coil 1 may be configured by winding a long conductor member having an insulating coating such as a round cross section ( ⁇ shape) or a rectangular cross section ( ⁇ shape).
  • the strip-shaped conductor member coated with insulation is wound so that the width direction of the conductor member is along the axis AX direction of the coil 1.
  • the band shape refers to a case where the width (axial length) W is larger than the thickness (diameter length) t of the conductor member, that is, between the width W and the thickness t, W > T (W / t> 1) is established.
  • the coil may have an edgewise winding structure in which the strip-shaped conductor member is wound so as to overlap in the axial direction.
  • the coil 1 is a strip-shaped conductor. This is a so-called flatwise winding structure in which the members are wound so as to overlap in the radial direction.
  • the core portion 2a is a member that allows a magnetic flux generated by the magnetic field generated in the coil 1 to pass when the coil 1 is energized.
  • the core portion 2 a includes at least a portion that penetrates the axis of the coil 1. That is, all or part of the core portion 2a is disposed so as to penetrate the inside of the air-core coil 1 wound with a long strip-shaped conductor member. In the example shown in FIG. 1, a part of the core portion 2 a is disposed so as to penetrate the inside of the air-core coil 1.
  • the winding element Da having such a structure is a so-called externally wound element in which the coil 1 is wound around the outer periphery of the core portion 2a.
  • the core part 2a is comprised by the some member.
  • the core part 2a is comprised by the two 1st and 2nd core members 21a and 22a.
  • the first and second core members 21a and 22a have the same shape from the viewpoint of improving productivity.
  • the first and second core members 21a; 22a include first and second cylindrical portions 211 having short heights W1, W2 having different diameters R1, R2, respectively. 221, 212; 222 are stacked with their axes aligned with each other.
  • the core portion 2a is formed by bringing the end surfaces of the second cylindrical portions 212 and 222 having relatively small diameters in the first and second core members 21a and 22a into contact with each other, and the longitudinal section including the axis of the core portion 2a is As shown in FIG. 1A, the shape is an H shape, more specifically, a shape obtained by rotating the H shape by 90 degrees.
  • the contact surfaces 2sf of the first and second core members 21a and 22a are oblique or orthogonal to the axis AX direction of the coil 1. In the example shown in FIG. 1, the contact surface 2 sf is orthogonal to the axis AX direction of the coil 1.
  • the shape of the contact surface 2sf in the longitudinal section orthogonal to the contact surface 2sf is a “ ⁇ ” shape (single line shape) from one end to the other end.
  • the shape of the contact surface 2sf in the longitudinal section perpendicular to the skew direction of the contact surface 2sf may be from one end when the skew is performed.
  • the shape may be a shape in which two of the skew directions intersect each other), or may be a combination of a “ ⁇ ” shape and a “/” shape.
  • the coil 1 has DC power or AC power, for example, AC power having a bias that does not alternate polarity (power in which the AC voltage is superimposed on a DC voltage having a voltage value equal to or greater than the voltage amplitude of the AC voltage; pulsating power) ) Is generated, a magnetic field is generated by the coil 1, and an attractive magnetic force along the axis AX direction is generated in the axial core portion of the coil 1 by this magnetic field. Although this attractive magnetic force acts on the contact surface 2sf, since the core member is in contact, vibration due to the attractive magnetic force can be suppressed.
  • AC power having a bias that does not alternate polarity power in which the AC voltage is superimposed on a DC voltage having a voltage value equal to or greater than the voltage amplitude of the AC voltage; pulsating power
  • the coil 1 is formed of the second cylindrical portions 212 and 222 of the first and second core members 21a and 22a. It is wound around the outer periphery of the cylinder, and both end portions (lower end portion and upper end portion) of the coil 1 are covered with the first column portions 211 and 221 of the first and second core members 21a and 22a.
  • the contact surfaces 2sf of the first and second core members 21a and 22a are disposed in the shaft core portion of the coil 1.
  • Such a core portion 2a is made of a material having predetermined magnetic characteristics.
  • the core portion 2a is made of a material that is magnetically isotropic and has a relative permeability corresponding to the inductance required for the winding element Da.
  • the core portion 2a may be manufactured, for example, by press molding using a known conventional means. From the viewpoint of easy realization of desired magnetic characteristics and ease of molding of a desired shape, for example, soft magnetic powder It is preferable to mold a mixture of the nonmagnetic powder and the nonmagnetic powder.
  • the mixing ratio ratio between the soft magnetic powder and the non-magnetic powder can be adjusted relatively easily, and by appropriately adjusting the mixing ratio, the magnetic characteristics of the core portion 2a can be easily adjusted to the desired magnetic characteristics. It can be realized. Moreover, since it is a mixture of soft magnetic powder and non-magnetic powder, it can be formed into various shapes, and the shape of the core portion 2a can be easily formed into a desired shape.
  • 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, for example, by a method of making fine particles by an atomizing method or the like, or a method of finely pulverizing iron oxide or the like and then reducing it.
  • the soft magnetic powder is particularly preferably a metal-based material such as the above pure iron powder, iron-based alloy powder, and amorphous powder.
  • Such a core portion 2a is formed by mixing iron powder as soft magnetic powder and resin as nonmagnetic powder, for example, by using known conventional means, for example, a predetermined powder molded
  • this member has a density of 7000 kg / m 3 and a Young's modulus of 85 GPa.
  • the core portion 2a is composed of a plurality of members, in the above-described example, two first and second core members 21a and 22a, and these first and second core members 21a. 22a, when the coil 1 is energized, the attractive magnetic force generated by the coil 1 acts on the contact surface 2sf. For this reason, the adhesive agent for joining these 1st and 2nd core members 21a and 22a is unnecessary.
  • the contact surfaces 2sf of the first and second core members 21a and 22a are oblique or orthogonal to the axis AX direction of the coil 1.
  • the magnetic force generated by the coil 1 is mainly generated along the axis AX direction of the coil 1.
  • the contact surface 2 sf of the first and second core members 21 a and 22 a is oblique or orthogonal to the axis AX direction of the coil 1. Therefore, when the contact surfaces of the first and second core members 21a and 22a abut each other, the first and second core members 21a and 22a are firmly contacted, and the vibration can be suppressed. Noise can be reduced. For this reason, the contact surfaces 2sf of the first and second core members 21a and 22a may be oblique to the axis AX direction of the coil 1, but it is more effective to be orthogonal as described above. And preferred.
  • the core part 2a is comprised by several 1st and 2nd core members 21a and 22a, the coil 1 and the core part 2a can be manufactured separately, and it is also possible to translate a production process. Therefore, improvement in productivity can be expected.
  • the number of production processes such as forming a coil 1 by winding a long conductor after forming the core portion 2a and forming the core portion 2a after forming the coil 1 is increased. The production process can also be selected.
  • the winding element Da of the present embodiment has good productivity and can be reduced in cost.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the winding element in the second embodiment.
  • the core portion 2a is composed of two first and second core members 21a and 22a, but the winding element Db according to the second embodiment is shown in FIG.
  • the core portion 2a is replaced with a core portion 3 constituted by three first to third core members 31, 32, 33. For this reason, since the coil 1 is the same as the winding element Da of the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the core portion 3 in the winding element Db of the second embodiment is configured to include three first to third core members 31, 32, and 33.
  • the first and third core members 31 and 33 have the same shape and a cylindrical shape (disk shape), and the second core member 32 has a smaller diameter R2 than the diameter R1 of the first and third core members 31 and 33. And it is a cylindrical shape.
  • the core portion 3 is configured such that one end surface of the first core member 31 is brought into contact with one end surface of the second core member 32 and the first core member 31 is pivoted on one end portion of the second core member 32.
  • the longitudinal section including the axis of the core portion 3 is an H shape, more specifically, a shape obtained by rotating the H shape as shown in FIG.
  • the contact surfaces 3sf1 of the first and second core members 31 and 32 are obliquely or orthogonal to the axis AX direction of the coil 1, and are in contact with the second and third core members 32 and 33.
  • the surface 3sf2 is oblique or orthogonal to the axis AX direction of the coil 1. In the example shown in FIG.
  • the contact surfaces 3 sf 1 and 3 sf 2 are orthogonal to the axis AX direction of the coil 1.
  • the coil 1 is supplied with DC power or AC power, for example, AC power having a bias that is not alternating in polarity, a magnetic field is generated by the coil 1.
  • An attractive magnetic force is generated along the AX direction. This attractive magnetic force acts on the contact surfaces 3sf1 and 3sf2.
  • the first and second core members 31 and 32 and the second and third core members 32 and 33 are firmly in contact, The resulting vibration can be suppressed.
  • the coil 1 is wound around the outer periphery of the column of the second core member 32, and both end portions (lower ends) of the coil 1 are wound. Part and upper end part) are covered with outer peripheral parts of the first and third core members 31 and 33.
  • the winding element Db including the core portion 3 having such a configuration has the same effects as the winding element Da of the first embodiment.
  • the winding element Da of the first embodiment is advantageous in terms of vibration suppression effect because it has a smaller contact surface than the winding element Db of the second embodiment, and the winding element of the second embodiment.
  • the element Db is simpler in the shape of the first to third core members 31, 32, and 33 than the winding element Da of the first embodiment, which is advantageous in terms of productivity.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the winding element in the third embodiment.
  • the winding element Db according to the second embodiment is configured such that both end surfaces of the second core member 32 are in contact with the flat surfaces of the first and third core members 31, 32.
  • the winding element Dc has recesses 411 and 431 formed on the surfaces of the first and third core members 41 and 43. Are configured to be fitted to each other. For this reason, since the coil 1 is the same as the winding element Db of the second embodiment, that is, the winding element Da of the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the core portion 4 in the winding element Dc of the third embodiment is configured to include three first to third core members 41, 42, and 43.
  • the first and third core members 41 and 43 have the same shape and are cylindrical (disk shape), and concave portions 411 and 431 are formed on one surface thereof, respectively, and the second core member 42 is the first core member 42.
  • the third core members 41 and 43 have a smaller diameter R2 than the diameter R1 and a cylindrical shape.
  • the recesses 411 and 431 have a shape corresponding to the end of the second core member 42, that is, a cylindrical shape, and are formed concentrically with the first and third core members 41 and 43.
  • one end portion of the second core member 42 is fitted into the recess portion 411 of the first core member 41, and one end surface of the second core member 42 is the end portion of the recess portion 411 in the first core member 41. While being in contact with the bottom surface, the other end of the second core member 42 is fitted into the recess 431 of the third core member 43, and the other end of the second core member 42 is the recess 431 in the third core member 43.
  • the vertical cross section including the axis of the core portion 4 is an H-shape, more specifically, a shape obtained by rotating the H-shape, as shown in FIG.
  • the contact surfaces 4sf1 of the first and second core members 41 and 42 are oblique or orthogonal to the axis AX direction of the coil 1, and are in contact with the second and third core members 42 and 43.
  • the surface 4sf2 is oblique or orthogonal to the axis AX direction of the coil 1.
  • the contact surfaces 4 sf 1 and 4 sf 2 are orthogonal to the axis AX direction of the coil 1.
  • the coil 1 is wound around the outer periphery of the column of the second core member 42, and both end portions (lower ends) of the coil 1 are wound. Part and upper end part) are covered with the outer peripheral parts of the first and third core members 41, 43.
  • the winding element Dc including the core portion 4 having such a configuration has the same effects as the winding element Da of the first embodiment.
  • the winding element Da of the first embodiment is advantageous in terms of vibration suppression effect because the contact surface is smaller than that of the winding element Dc of the third embodiment, and the winding element of the third embodiment is advantageous.
  • the element Dc is simpler in shape of the first to third core members 41, 42, and 43 than the winding element Da of the first embodiment, which is advantageous in terms of productivity.
  • winding element Dc of 3rd Embodiment is 2nd Embodiment.
  • the assembly process including the center axis adjustment of the vibration suppressing effect is advantageous.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the winding element in the fourth embodiment.
  • the shape of the longitudinal section of the contact surface 2sf of the first and second core members 21a and 22a is “ ⁇ ”, but the winding according to the fourth embodiment
  • the shape of the longitudinal section of the contact surface 5sf of the first and second core members 51 and 52 is a combination of the “ ⁇ ” shape and the “/” shape. .
  • the coil 1 is the same as the winding element Da of the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the core part 5 in the winding element Dd of the fourth embodiment is composed of two first and second core members 51 and 52. Similar to the first and second core members 21a and 22a in the winding element Da of the first embodiment, the first and second core members 51 and 52 are formed by connecting the first and second cylindrical portions having different diameters to each other. It is the shape which put the axis together and overlapped.
  • the core portion 5 is formed by bringing the end surfaces of the second cylindrical portions having relatively small diameters in the first and second core members 51 and 52 into contact with each other.
  • a longitudinal section including the axis of the core portion 5 is shown in FIG. As shown in FIG. 4, the shape is an H shape, more specifically, a shape obtained by rotating the H shape.
  • the contact surfaces 5sf of the first and second core members 51 and 52 are different from the first embodiment in that they are orthogonal to the portion that is oblique to the axis AX direction of the coil 1. have.
  • the contact surface 5sf has a “ ⁇ _ /” shape that is a combination of a “ ⁇ ” shape and a “/” shape.
  • the coil 1 has a relatively small diameter of the first and second core members 51 and 52 as in the first embodiment. It is wound around the outer periphery of a cylinder composed of the second cylindrical portion, and both end portions (lower end portion and upper end portion) of the coil 1 are first cylinders having a relatively large diameter of the first and second core members 51 and 52. Covered by the part. The contact surfaces 5 sf of the first and second core members 51 and 52 are disposed in the axial core portion of the coil 1.
  • the winding element Dd including the core portion 5 having such a configuration has the same effects as the winding element Da of the first embodiment.
  • the contact surfaces 2sf, 3sf1, 3sf2, 4sf1, 4sf2, and 5sf are provided with a gap filling material that fills the gap. May be.
  • the winding elements Da, Db, Dc, Dd having such a configuration can further improve vibrations by further improving the adhesion of the contact surface by further providing a gap filling material on the contact surface. It becomes.
  • the gap filling material increases the adhesion of the contact surface in order to suppress the vibration displacement of the order of nanometers.
  • the material may be a thin foil-like member, and preferably a member that is easy to adjust to the unevenness of the contact surface.
  • resin foil thin plate
  • metal foil thin plate
  • paper or the like
  • the resin does not need to have adhesiveness, but may have adhesiveness.
  • adhesiveness since adhesiveness is not required, it is also possible to disassemble and inspect the winding elements Da, Db, Dc, Dd even after use.
  • winding elements Da, Db, Dc, Dd in the first to fourth embodiments described above a plurality of members constituting the contact surfaces 2sf, 3sf1, 3sf2, 4sf1, 4sf2, 5sf are fastened together.
  • a member may be further provided.
  • the winding elements Da, Db, Dc, and Dd having such a configuration further include a fastening member, thereby improving the adhesion of the contact surfaces 2sf, 3sf1, 3sf2, 4sf1, 4sf2, and 5sf, thereby further reducing vibration. It becomes possible to suppress.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a configuration of the winding element in the case where the winding element of the first embodiment further includes a fastening member.
  • the winding element Da of the first embodiment further includes a fastening member will be described.
  • the winding element De further including the fastening member 5 is the winding of the first embodiment.
  • a core portion 2b including first and second core members 21b and 22b having through holes 213 and 223 for inserting the member 5 is provided.
  • the fastening member 5 is, for example, a bolt and a nut, and may be a rivet or a clip.
  • the first and second core members 21b and 22b are brought into contact with each other, the bolts are inserted through the through holes 213 and 223, and the first and second bolts and nuts The second core members 21b and 22b are fastened to each other.
  • the adhesion of the contact surface 2sf is improved, and vibration can be further suppressed.
  • winding element Da of the first embodiment has been described as an example, but the same applies to the winding elements Db, Dc, and Dd of the second to fourth embodiments.
  • the winding elements Da, Db, Dc, Dd (including the winding element De) in the first to fourth embodiments described above, the winding elements Da, Db, Dc, Dd, De are used as attachment members.
  • the core portions 2a, 3, 4, 5, 2b may be attached by a part of the core portions 2a, 3, 4, 5, 2b.
  • the core elements 2a, 3, 4, 5, 2b can be attached to the winding element D without an object such as a damping member between the attachment target object, for example, a machine casing or the like. Attached to.
  • the vibration displacement in the core portions 2a, 3, 4, 5, 2b is relatively small, and the winding elements Da, Db, Dc, Dd having such a configuration are used.
  • De is attached to the attachment member by a part of the core portions 2a, 3, 4, 5, 2b at the center position of the core portions 2a, 3, 4, 5, 2b, so that the winding propagates to the attachment member
  • the vibrations of the elements Da, Db, Dc, Dd, De are suppressed.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view for explaining a mode in which the winding element of the first embodiment is attached to a member to be attached.
  • FIG. 6A shows the first mode
  • FIG. 6B shows the second mode.
  • the winding element Da of the first embodiment is attached to the attached member will be described.
  • FIG. 6B shows the second mode.
  • the winding element Df having a structure for attaching to the attached member 100 is The same coil 1 as the coil 1 in the winding element Da of the first embodiment and the same outer shape as the first and second core members 21a and 22a in the winding element Da of the first embodiment, A core portion 2c including first and second core members 21c and 22c having through holes 214 and 224 through which the fixing member 6 formed along the axis AX direction at the center position of 2c is inserted. Is done.
  • the attached member 100 is, for example, a substrate, a casing, a cooling member, or the like.
  • the core portion 2c has various vibration modes depending on, for example, its shape, rigidity, and the like, but the position where the vibration displacement in the core portion 2c is relatively small is, for example, that the outer peripheral portion of the first cylindrical portion vibrates up and down.
  • the core portion 2c having the outer shape shown in FIG. 1 is the center position of the cylinder (disk).
  • the fixing member 6 is, for example, a bolt and a nut, and may be a rivet or a clip.
  • the first and second core members 21c and 22c are brought into contact with each other, the bolts are inserted into the through holes 214 and 224, and the attached member is inserted through the washer 102.
  • the first and second core members 21b and 22b are fastened to each other by the bolts and nuts through the washer 102, and the winding element Df is attached to the member 100 to be attached. It is fixed and attached on a part of the surface corresponding to the center position of the core 2c on the surface 2c. As a result, the vibration of the winding element Df propagating to the mounted member 100 is suppressed. Further, since the winding element Df floats from the attached member 100 by the thickness of the washer 102, it is possible to suppress the vibration of the peripheral edge portion of the core portion 2c serving as a free end from propagating to the attached member 100. The vibration of the winding element Df propagating to the attached member 100 is further effectively suppressed.
  • the winding element Df is attached to the attached member 100 on a part of the surface of the core portion 2c by using the washer 102.
  • the present invention is not limited to this. Absent.
  • a spacer may be used instead of the washer 102.
  • a convex portion 23c corresponding to the washer 102 may be provided on the surface of the core portion 2c (see FIG. 6B, in other words, a portion corresponding to the washer 102 on the surface of the core portion 2c).
  • Other portions 24c except 23c may be slightly recessed).
  • a protrusion corresponding to the washer 102 may be formed on the attached member 100 (not shown).
  • the shape of these convex portions in plan view may be an arbitrary shape such as a circle or a polygon.
  • the washer 102 becomes unnecessary, the thermal conductivity between the core portions 2c 'and 2c and the member to be attached 100 is improved, and the number of assembling steps is reduced.
  • the winding element Df is attached to the attached member 100 on a part of the surface of the core portion 2c by making the size of the attached member 100 smaller than the size of the surface of the core portion 2c. It is good (not shown).
  • winding element Da of the first embodiment has been described as an example, but the same applies to the winding elements Db, Dc, and Dd of the second to fourth embodiments.
  • FIG. 7 is a diagram showing a change in vibration acceleration with respect to a change in drive frequency in the first and second embodiments.
  • the horizontal axis in FIG. 7 is the drive frequency (kHz), and the vertical axis is the vibration acceleration (G).
  • ⁇ indicates the result of the first example, and ⁇ indicates the result of the second example.
  • FIG. 8 is a diagram showing a change in the increase rate of vibration acceleration with respect to a change in temperature in the second embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing a change in the increase rate of vibration acceleration with respect to a change in temperature in the third embodiment.
  • the horizontal axis of FIGS. 8 and 9 is the surface temperature (° C.), and the vertical axis thereof is the rate of increase in vibration acceleration.
  • ⁇ indicates the result of the center position in the second embodiment, and ⁇ indicates the result of the end position in the second embodiment.
  • ⁇ indicates the result of the center position in the third embodiment, and ⁇ indicates the result of the end position in the third embodiment.
  • the vibration acceleration was measured under the condition that the attraction magnetic force becomes equal at each driving frequency.
  • the winding element of the first embodiment has the structure of the winding element De including the fastening member 5 described with reference to FIG. 5 and does not include a gap filling material.
  • the winding element of the second embodiment has the structure of the winding element De including the fastening member 5 described with reference to FIG. 5 and includes a gap filling material.
  • the winding element of the third embodiment has the structure of the winding element Da described with reference to FIG. 1 and includes a gap filling material.
  • the size is about 10 cm in diameter and about 5 cm in height (thickness).
  • the diameter R1 is about 1.5 times the diameter R2, and the height W1 is about 1.2 times the height W2.
  • Bolts and nuts were used for the fastening member 5, and a resin having high comparative rigidity, for example, a resin having a Young's modulus of about 20 GPa at room temperature (27 ° C.) was used for the gap filling material.
  • the winding element of the first example has a peak vibration acceleration at a relatively high driving frequency of about 9 kHz. That is, the winding element of the first embodiment has a relatively high natural frequency. When the winding element of the first embodiment is mounted and used, the relatively high drive frequency of about 9 kHz is used. Can be used without resonance. The vibration acceleration was measured at the end position as shown in FIG.
  • the rate of increase in vibration acceleration is substantially constant at both the center position and the end position with respect to temperature change, and is stable against temperature change. Is.
  • the fastening member 5 in this manner, even when the winding element of the second embodiment includes the gap filling material, the rigidity deterioration of the gap filling material at high temperatures is suppressed, and the vibration suppressing effect against temperature change is stable. It becomes the target.
  • the effect of the winding element of the second embodiment can be understood by comparing this with FIG. 9 showing the change in the rate of increase in vibration acceleration with respect to the change in surface temperature of the winding element of the third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing a vibration distribution in the winding element of the fourth embodiment.
  • the winding element of the fourth embodiment has the structure of the winding element Da described with reference to FIG.
  • FIG. 10 shows the vibration distribution of the upper surface (or lower surface) of the core portion in the winding element of the fourth embodiment.
  • the measurement position is the center position, each end position shifted by 90 degrees, and each intermediate position between the center position and each end position.
  • the measurement result at each measurement position is normalized by setting the magnitude of the vibration displacement at the center position to 1. As can be seen from FIG.
  • a winding element is a winding element including one or a plurality of coils and a core portion through which a magnetic flux generated by the coils passes, and the coil winds a long conductor member.
  • the core portion includes at least a portion that penetrates the axial center of the coil and is configured by a plurality of members, and the contact surfaces of the plurality of members are obliquely crossed with respect to the axial direction of the coils. It is characterized by being orthogonal.
  • the said coil is comprised by winding a strip
  • the core portion is composed of a plurality of members, and when the plurality of members are energized to the coil, an attractive magnetic force generated by the coil acts on the contact surface. For this reason, the adhesive agent for joining these several members is unnecessary.
  • the contact surfaces of the plurality of members are oblique or orthogonal to the axial direction of the coil.
  • the magnetic force generated by the coil is mainly generated along the axial direction of the coil. Therefore, the contact surfaces of the plurality of members are oblique or orthogonal to the axial direction of the coils against the magnetic force generated along the axial direction of the coil.
  • the contact surfaces of the plurality of members may be oblique with respect to the axial direction of the coil, but it is more effective and preferable to be orthogonal.
  • the core part is comprised by the several member, a coil and a core part can be manufactured separately, and it is also possible to translate a production process (a plurality of production processes are advanced simultaneously) It is possible to improve productivity.
  • the number of production process choices such as forming a coil by winding a long conductor after forming the core part, forming the core part after forming the coil, etc., increases the selection of the appropriate production process Is also possible.
  • the contact surface further includes a gap filling material that fills the gap.
  • the winding element having such a configuration is further provided with a gap filling material on the contact surface, thereby improving the adhesion of the contact surface and further suppressing vibration.
  • the above-described winding element further includes a fastening member that fastens a plurality of members constituting the contact surface to each other.
  • the winding element having such a configuration further includes a fastening member, thereby improving the adhesion of the contact surface and further suppressing vibration.
  • a cross section perpendicular to the axial direction of a portion of the core portion passing through the axis of the coil in the core portion is attached to the mounting member.
  • a part of the core portion is attached at a position in a plane projected onto the surface.
  • the winding element having such a configuration is attached to the member to be attached at a part of the core part at the position in the plane of the core part, the vibration of the winding element propagating to the member to be attached is suppressed.
  • a winding element including one or a plurality of coils and a core part through which the magnetic flux generated by the coils passes.

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Abstract

　本発明の巻線素子Ｄａは、コイル１の軸芯を貫く部分を少なくとも備えるとともに複数の部材によって構成されるコア部２ａを備え、このコア部２ａにおける前記複数の部材（第１および第２コア部材２１ａ、２２ａ）における当接面２ｓｆは、コイル１の軸方向に対して斜交または直交している。このように本発明にかかる巻線素子は、生産性を向上するべく複数の部材でコア部を形成する巻線素子であって、固定用接着剤を用いることなく、振動を低減して騒音を低減することができる。

Description

巻線素子
　本発明は、長尺な導体を巻き回した巻線素子に関し、特に、磁束を通すコア部を備える巻線素子に関する。
　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。このようなリアクトルやトランスにおいて、リアクトルでは、空芯コイルもあるが、例えばインダクタンスの調整等のために、磁束を通すコア部が備えられ、また、トランスでは、外部への磁束漏洩を無くして一方のコイル（１次コイル）から他方のコイル（２次コイル）への効率的な磁気結合を行う磁気回路を形成するために、磁束を通すコア部（鉄心、ヨーク）が備えられている。
　このような巻線素子では、通電すると電磁力が生じ、この電磁力によって吸引力が生じる。なお、交流電力が供給されると、前記電磁力が変動し、強弱が生じる吸引力となる。このため、コア部が複数の部材から構成されると、前記電磁力の変動によりコア部の各部材が振動してしまい、騒音が発生してしまう。
　騒音対策として、例えば、特許文献１に開示の低騒音リアクトルは、ワニス含浸された複数の積層鋼板を、直接またはギャップスペーサを介して互いに突き当て、その突き当て面同士を固定用接着剤により接着固定することでコアが構成されるリアクトルであって、各積層鋼板の突き当て面に付着しているワニスを除去した状態で、積層鋼板の突き当て面間または積層鋼板とギャップスペーサとの間に前記固定用接着剤を充填して硬化させて構成されている。より具体的には、コアは、略Ｕ字形状に形成された薄板状の鋼板を多数積層して構成された２個の積層鋼板を直接またはギャップスペーサを介して互いに突き当てて構成され、この突き当てる際に、ワニスを除去することで金属面を露出させて固定用接着剤で接着固定される。特許文献１には、ワニスを除去して金属面が露出した突き当て面同士、または突き当て面とギャップスペーサとを固定用接着剤にて直接的に接着することで、両者を強固に固定することができ、磁路を流れる磁束の変化に伴う吸引力や磁歪により、積層鋼板やギャップスペーサに応力がかかって、積層鋼板およびギャップスペーサが振動したり、両者が接触したりすることを防止でき、騒音低減を図ることができる、と記載され、また、熱サイクルや衝撃による劣化を防止して、経時的に騒音が増加することも防ぐことができる、と記載されている。
　ところで、特許文献１に開示の低騒音リアクトルでは、２個の積層鋼板は、固定用接着剤で接着固定されているが、例えば経年等によって前記固定用接着剤が剥離や脱落等してしまうと、騒音を低減する機能を損ね、騒音が生じてしまう。
　一方、このようなコア部を一体に形成すると、コア部の形成後にコア部に導体を巻き回してコイルを形成する必要が生じるため、生産性の向上が望めなくなってしまう。
特開２００５－０７２１９９号公報
　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、生産性を向上するべく複数の部材でコア部を形成する巻線素子であって、固定用接着剤を用いることなく、振動を低減して騒音を低減することができる巻線素子を提供することである。
　本発明にかかる巻線素子は、コイルの軸芯を貫く部分を少なくとも備えるとともに複数の部材によって構成されるコア部を備え、このコア部における前記複数の部材における当接面は、前記コイルの軸方向に対して斜交または直交している。このように本発明にかかる巻線素子は、生産性を向上するべく複数の部材でコア部を形成する巻線素子であって、固定用接着剤を用いることなく、振動を低減して騒音を低減することができる。
　上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。
第１実施形態における巻線素子の構成を説明するための図である。 第２実施形態における巻線素子の構成を示す縦断面図である。 第３実施形態における巻線素子の構成を示す縦断面図である。 第４実施形態における巻線素子の構成を示す縦断面図である。 第１実施形態の巻線素子において、締結部材をさらに備えた場合の前記巻線素子の構成を示す縦断面図である。 第１実施形態の巻線素子を取り付け部材に取り付ける態様を説明するための縦断面図である。 第１および第２実施例における駆動周波数の変化に対する振動加速度の変化を示す図である。 第２実施例における温度の変化に対する振動加速度の増加率の変化を示す図である。 第３実施例における温度の変化に対する振動加速度の増加率の変化を示す図である。 第４実施例の巻線素子における振動分布を示す図である。
　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。
　本実施形態にかかる巻線素子は、１または複数のコイルと、前記コイルによって生じた磁束を通すコア部とを備えた巻線素子であって、前記コイルは、帯状の導体部材を巻回することによって構成され、前記コア部は、前記コイルの軸芯を貫く部分を少なくとも備えるとともに複数の部材によって構成され、前記複数の部材は、直接的に当接され、前記複数の部材における当接面は、前記コイルの軸方向に対して斜交または直交しているものである。このような巻線素子は、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）等であり、１個のコイルを備えて構成される場合には、例えばリアクトルとして機能し、また、複数のコイルを備えて構成される場合には、例えばトランスとして機能する。
　ここでは、リアクトルとして機能する巻線素子を例示するが、トランスとして機能する巻線素子も同様に構成することが可能である。
　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態における巻線素子の構成を説明するための図である。図１（Ａ）は、コイルの軸を含む面で切断した場合における巻線素子の縦断面図であり、図１（Ｂ）は、第１コア部材の側面図であり、図１（Ｃ）は、第１コア部材の底面図である。
　図１において、第１実施形態の巻線素子Ｄａは、１個のコイル１と、コイル１に通電した場合にコイル１によって生じた磁束を通すコア部２ａとを備えて構成され、例えばリアクトルとして機能するものである。
　コイル１は、絶縁被覆した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、コイル１は、絶縁被覆した帯状の導体部材を、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る。帯状とは、導体部材の厚さ（径方向の長さ）ｔよりも幅（軸方向の長さ）Ｗの方が大きい場合をいい、すなわち、幅Ｗと厚さｔとの間に、Ｗ＞ｔ（Ｗ／ｔ＞１）の関係が成り立つ。帯状の導体部材が軸方向に重なるように巻回されたエッジワイズ巻線構造のコイルであってもよいが、渦電流損失の低減の観点から、本実施形態では、コイル１は、帯状の導体部材が径方向に重なるように巻回されたいわゆるフラットワイズ巻線構造である。
　コア部２ａ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る。コア部２ａは、コイル１の軸芯を貫く部分を少なくとも備える。すなわち、帯状の長尺な導体部材を巻き回した空芯コイル１の内側を貫くようにコア部２ａの全部または一部が配置されている。図１に示す例では、前記空芯コイル１の内側を貫くようにコア部２ａの一部が配置されている。このような構造の巻線素子Ｄａは、コア部２ａの外周にコイル１を巻き回したいわゆる外巻きの素子である。
　そして、コア部２ａは、複数の部材によって構成されている。図１に示す例では、コア部２ａは、２個の第１および第２コア部材２１ａ、２２ａによって構成されている。第１および第２コア部材２１ａ、２２ａは、生産性を向上させる観点から、同形である。第１および第２コア部材２１ａ；２２ａは、図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に示すように、互いに径Ｒ１、Ｒ２の異なる短高Ｗ１、Ｗ２の第１および第２円柱部２１１；２２１、２１２；２２２を、互いにその軸を合わせて重ねた形状である。コア部２ａは、これら第１および第２コア部材２１ａ、２２ａにおける比較的小径の第２円柱部２１２、２２２の端面を互いに当接させることによって形成され、コア部２ａの軸を含む縦断面は、図１（Ａ）に示すように、Ｈ字形状、より具体的には、Ｈ字形状を９０度回転させた形状である。これら第１および第２コア部材２１ａ、２２ａにおける当接面２ｓｆは、コイル１の軸ＡＸ方向に対して斜交または直交している。図１に示す例では、前記当接面２ｓｆは、コイル１の軸ＡＸ方向に対して直交している。なお、前記直交する場合には、前記当接面２ｓｆに直交する縦断面における前記当接面２ｓｆの形状は、一方端から他方端までの間において、“－”形状（一本線形状）である場合だけでなく、階段形状であってもよく、また、前記斜行する場合には、前記当接面２ｓｆにおける斜行方向と直交する縦断面における前記当接面２ｓｆの形状は、一方端から他方端までの間において、“／”形状（斜めの一本線形状）である場合だけでなく、“Ｖ”形状や“Ｗ”形状等の折り返し形状（互いに異なる複数の斜行方向を持ち前記複数の斜行方向のうちの２つの斜行方向が交差している形状）であってもよく、“－”形状と“／”形状との組合せであってもよい。そして、コイル１に、直流電力や交流電力、例えば、極性の交番しないバイアスのある交流電力（交流電圧の電圧振幅以上の電圧値を有する直流電圧に前記交流電圧が重畳された電力；脈流電力）が給電されると、コイル１によって磁場が発生し、この磁場によってコイル１の軸芯部には、軸ＡＸ方向に沿った吸引磁力が生じる。この吸引磁力が当接面２ｓｆに作用するが、コア部材は、当接されているので、吸引磁力に起因する振動を抑制することができる。
　このような第１および第２コア部材２１ａ、２２ａから構成されて成るコア部２ａにおいて、コイル１は、第１および第２コア部材２１ａ、２２ａの第２円柱部２１２、２２２から構成されて成る円柱の外周に巻き回され、コイル１の両端部（下端部および上端部）は、第１および第２コア部材２１ａ、２２ａの第１円柱部２１１、２２１によって覆われている。そして、第１および第２コア部材２１ａ、２２ａにおける前記当接面２ｓｆは、コイル１の軸芯部内に配置されている。
　このようなコア部２ａ（第１および第２コア部材２１ａ、２２ａ）は、所定の磁気特性を有する材料で構成される。例えば、コア部２ａは、磁気的に等方性を有し、巻線素子Ｄａに要求されるインダクタンスに応じた比透磁率を有する材料で構成される。コア部２ａは、例えば、公知の常套手段を用いたプレス成形で製造されてもよいが、所望の磁気特性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、例えば、軟磁性体粉末と非磁性体粉末との混合物を成形したものであることが好ましい。軟磁性体粉末と非磁性体粉末との混合率比を比較的容易に調整することができ、前記混合比率を適宜に調整することによって、コア部２ａの磁気特性を所望の磁気特性に容易に実現することが可能となる。また、軟磁性体粉末と非磁性体粉末との混合物であるので、様々な形状に成形することができ、コア部２ａの形状を所望の形状に容易に成形することが可能となる。
　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微粒子化する方法や、酸化鉄等を微粉砕した後にこれを還元する方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系材料であることが特に好ましい。
　このようなコア部２ａは、例えば、公知の常套手段を用いることによって、軟磁性体粉末としての鉄粉と、非磁性体粉末としての樹脂とを混合して成形、例えば圧粉成形した所定の密度の部材であり、この部材は、一例を挙げれば、例えば、鉄粉の密度が７０００ｋｇ／ｍ３であってヤング率が８５ＧＰａである。
　このような構成の巻線素子Ｄａでは、コア部２ａは、複数の部材、上述の例では２個の第１および第２コア部材２１ａ、２２ａによって構成され、これら第１および第２コア部材２１ａ、２２ａは、コイル１に通電されると、コイル１によって生じる吸引磁力が当接面２ｓｆに作用する。このため、これら第１および第２コア部材２１ａ、２２ａを接合するための接着剤が不要である。そして、これら第１および第２コア部材２１ａ、２２ａにおける当接面２ｓｆは、コイル１の軸ＡＸ方向に対して斜交または直交している。ここで、コイル１によって生じる磁力は、主に、コイル１の軸ＡＸ方向に沿って生じる。したがって、このようなコイル１の軸ＡＸ方向に沿って生じる磁力に対し、第１および第２コア部材２１ａ、２２ａにおける当接面２ｓｆは、コイル１の軸ＡＸ方向に対して斜交または直交しているので、第１および第２コア部材２１ａ、２２ａにおける当接面同士が突き当たることによって第１および第２コア部材２１ａ、２２ａは、しっかりと当接され、その振動を抑制することができ、騒音を低減することができる。このため、第１および第２コア部材２１ａ、２２ａにおける当接面２ｓｆは、コイル１の軸ＡＸ方向に対して斜交していてもよいが、上述したように直交している方が効果的であって好ましい。
　また、コア部２ａは、複数の第１および第２コア部材２１ａ、２２ａによって構成されているので、コイル１とコア部２ａとを別々に製造することができ、生産工程を並進させることも可能であり、生産性の向上が望める。また、コア部２ａを形成した後に長尺な導体を巻き回してコイル１を形成したり、コイル１を形成した後にコア部２ａを形成したり等の生産工程の選択枝も増加し、適切な生産工程の選択も可能となる。このように本実施形態の巻線素子Ｄａは、生産性がよく、低コスト化が可能となる。
　次に、別の実施形態について説明する。
　（第２実施形態）
　図２は、第２実施形態における巻線素子の構成を示す縦断面図である。第１実施形態にかかる巻線素子Ｄａは、コア部２ａが２個の第１および第２コア部材２１ａ、２２ａから構成されたが、第２実施形態にかかる巻線素子Ｄｂは、図２に示すように、コア部２ａに代え、３個の第１ないし第３コア部材３１、３２、３３から構成されて成るコア部３を備えて構成されている。このため、コイル１は、第１実施形態の巻線素子Ｄａと同様であるので、その説明を省略する。
　第２実施形態の巻線素子Ｄｂにおけるコア部３は、３個の第１ないし第３コア部材３１、３２、３３を備えて構成される。第１および第３コア部材３１、３３は、同形であり、円柱形状（円板形状）であり、第２コア部材３２は、第１および第３コア部材３１、３３の径Ｒ１よりも小径Ｒ２であって、円柱形状である。そして、コア部３は、第２コア部材３２の一方端面に第１コア部材３１の一方面を互いに当接させて第２コア部材３２の一方端部に第１コア部材３１を互いにその軸を合わせて重ねるとともに、第２コア部材３２の他方端面に第３コア部材３３の一方面を互いに当接させて第２コア部材３２の他方端部に第３コア部材３３を互いにその軸を合わせて重ねた形状であり、コア部３の軸を含む縦断面は、図２に示すように、Ｈ字形状、より具体的には、Ｈ字形状を回転させた形状である。これら第１および第２コア部材３１、３２における当接面３ｓｆ１は、コイル１の軸ＡＸ方向に対して斜交または直交しているとともに、これら第２および第３コア部材３２、３３における当接面３ｓｆ２は、コイル１の軸ＡＸ方向に対して斜交または直交している。図２に示す例では、これら当接面３ｓｆ１、３ｓｆ２は、コイル１の軸ＡＸ方向に対して直交している。そして、コイル１に、直流電力や交流電力、例えば、極性の交番しないバイアスのある交流電力が給電されると、コイル１によって磁場が発生し、この磁場によってコイル１の軸芯部には、軸ＡＸ方向に沿った吸引磁力が生じる。この吸引磁力が当接面３ｓｆ１、３ｓｆ２に作用するが、第１および第２コア部材３１、３２ならびに第２および第３コア部材３２、３３は、しっかりと当接されているので、吸引磁力に起因する振動を抑制することができる。
　このような第１ないし第３コア部材３１、３２、３３から構成されて成るコア部３において、コイル１は、第２コア部材３２の円柱の外周に巻き回され、コイル１の両端部（下端部および上端部）は、第１および第３コア部材３１、３３の外周部分によって覆われている。
　このような構成のコア部３を備える巻線素子Ｄｂは、第１実施形態の巻線素子Ｄａと同様の作用効果を奏する。第１実施形態の巻線素子Ｄａは、第２実施形態の巻線素子Ｄｂと比較して当接面が少ないため、振動抑制効果の点で有利であり、また、第２実施形態の巻線素子Ｄｂは、第１実施形態の巻線素子Ｄａと比較して第１ないし第３コア部材３１、３２、３３の形状が簡易であり、生産性の点で有利である。
　次に、別の実施形態について説明する。
　（第３実施形態）
　図３は、第３実施形態における巻線素子の構成を示す縦断面図である。第２実施形態にかかる巻線素子Ｄｂは、第２コア部材３２の両端面が第１および第３コア部材３１、３２の平坦な面に当接されて構成されたが、第３実施形態にかかる巻線素子Ｄｃは、図３に示すように、第１および第３コア部材４１、４３の面に凹部４１１、４３１が形成され、この各凹部４１１、４３１に第２コア部材４２の両端部がそれぞれ嵌合されて構成されている。このため、コイル１は、第２実施形態の巻線素子Ｄｂ、すなわち、第１実施形態の巻線素子Ｄａと同様であるので、その説明を省略する。
　第３実施形態の巻線素子Ｄｃにおけるコア部４は、３個の第１ないし第３コア部材４１、４２、４３を備えて構成される。第１および第３コア部材４１、４３は、同形であり、円柱形状（円板形状）であり、その一方面には、凹部４１１、４３１がそれぞれ形成され、第２コア部材４２は、第１および第３コア部材４１、４３の径Ｒ１よりも小径Ｒ２であって、円柱形状である。前記凹部４１１、４３１は、第２コア部材４２の端部に対応した形状、すなわち、円柱形状であって、第１および第３コア部材４１、４３と同心に形成されている。そして、コア部４は、第２コア部材４２の一方端部が第１コア部材４１の前記凹部４１１に嵌合されて第２コア部材４２の一方端面が第１コア部材４１における前記凹部４１１の底面に当接されるとともに、第２コア部材４２の他方端部が第３コア部材４３の前記凹部４３１に嵌合されて第２コア部材４２の他方端面が第３コア部材４３における前記凹部４３１の底面に当接された形状であり、コア部４の軸を含む縦断面は、図３に示すように、Ｈ字形状、より具体的には、Ｈ字形状を回転させた形状である。これら第１および第２コア部材４１、４２における当接面４ｓｆ１は、コイル１の軸ＡＸ方向に対して斜交または直交しているとともに、これら第２および第３コア部材４２、４３における当接面４ｓｆ２は、コイル１の軸ＡＸ方向に対して斜交または直交している。図３に示す例では、これら当接面４ｓｆ１、４ｓｆ２は、コイル１の軸ＡＸ方向に対して直交している。そして、コイル１に、直流電力や交流電力、例えば、極性の交番しないバイアスのある交流電力が給電されると、コイル１によって磁場が発生し、この磁場によってコイル１の軸芯部には、軸ＡＸ方向に沿った吸引磁力が生じる。この吸引磁力が当接面４ｓｆ１、４ｓｆ２に作用するが、第１および第２コア部材４１、４２ならびに第２および第３コア部材４２、４３は、しっかりと当接されているので、吸引磁力に起因する振動を抑制することができる。
　このような第１ないし第３コア部材４１、４２、４３から構成されて成るコア部４において、コイル１は、第２コア部材４２の円柱の外周に巻き回され、コイル１の両端部（下端部および上端部）は、第１および第３コア部材４１、４３の外周部分によって覆われている。
　このような構成のコア部４を備える巻線素子Ｄｃは、第１実施形態の巻線素子Ｄａと同様の作用効果を奏する。第１実施形態の巻線素子Ｄａは、第３実施形態の巻線素子Ｄｃと比較して当接面が少ないため、振動抑制効果の点で有利であり、また、第３実施形態の巻線素子Ｄｃは、第１実施形態の巻線素子Ｄａと比較して第１ないし第３コア部材４１、４２、４３の形状が簡易であり、生産性の点で有利である。また、第３実施形態の巻線素子Ｄｃは、第２コア部材４２の両端部が第１および第３コア部材４１、４３における各凹部４１１、４３１に嵌合されているので、第２実施形態の巻線素子Ｄｂと比較して振動抑制効果の中心軸合わせを含めた組立工程の点で有利である。
　次に、別の実施形態について説明する。
　（第４実施形態）
　図４は、第４実施形態における巻線素子の構成を示す縦断面図である。第１実施形態にかかる巻線素子Ｄａは、第１および第２コア部材２１ａ、２２ａにおける当接面２ｓｆの前記縦断面の形状が“－”形状であったが、第４実施形態にかかる巻線素子Ｄｄは、図４に示すように、第１および第２コア部材５１、５２における当接面５ｓｆの前記縦断面の形状が“－”形状と“／”形状とを組合せた形状である。このため、コイル１は、第１実施形態の巻線素子Ｄａと同様であるので、その説明を省略する。
　第４実施形態の巻線素子Ｄｄにおけるコア部５は、２個の第１および第２コア部材５１、５２によって構成されている。第１および第２コア部材５１、５２は、第１実施形態の巻線素子Ｄａにおける第１および第２コア部材２１ａ、２２ａと同様に、互いに径の異なる第１および第２円柱部を、互いにその軸を合わせて重ねた形状である。コア部５は、これら第１および第２コア部材５１、５２における比較的小径の第２円柱部の端面を互いに当接させることによって形成され、コア部５の軸を含む縦断面は、図４に示すように、Ｈ字形状、より具体的には、Ｈ字形状を回転させた形状である。そして、これら第１および第２コア部材５１、５２における当接面５ｓｆは、本実施形態では、第１実施形態と異なり、コイル１の軸ＡＸ方向に対して斜交する部分と直交する部分とを有している。図４に示す例では、前記当接面５ｓｆは、“－”形状と“／”形状とを組み合わせた“＼＿／”形状である。そして、コイル１に、直流電力や交流電力、例えば、極性の交番しないバイアスのある交流電力が給電されると、コイル１によって磁場が発生し、この磁場によってコイル１の軸芯部には、軸ＡＸ方向に沿った吸引磁力が生じる。この吸引磁力が当接面５ｓｆに作用するが、第１および第２コア部材５１、５２は、当接されているので、吸引磁力に起因する振動を抑制することができる。
　このような第１および第２コア部材５１、５２から構成されて成るコア部５において、コイル１は、第１実施形態と同様に、第１および第２コア部材５１、５２の比較的小径な第２円柱部から構成されて成る円柱の外周に巻き回され、コイル１の両端部（下端部および上端部）は、第１および第２コア部材５１、５２の比較的大径な第１円柱部によって覆われている。そして、第１および第２コア部材５１、５２における前記当接面５ｓｆは、コイル１の軸芯部内に配置されている。
　このような構成のコア部５を備える巻線素子Ｄｄは、第１実施形態の巻線素子Ｄａと同様の作用効果を奏する。
　なお、上述の第１ないし第４実施形態における巻線素子Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄにおいて、前記当接面２ｓｆ、３ｓｆ１、３ｓｆ２、４ｓｆ１、４ｓｆ２、５ｓｆには、隙間を埋める隙間埋め材を備えてもよい。上述の第１ないし第４実施形態における巻線素子Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄは、例えば、ナノメートルオーダの非常に微小な振動変位を、複数のコア部材を前記当接面２ｓｆ、３ｓｆ１、３ｓｆ２、４ｓｆ１、４ｓｆ２、５ｓｆで互いに突き当てることによって抑えているが、コア部材の表面における例えば凹凸や加工公差等によって前記当接面２ｓｆ、３ｓｆ１、３ｓｆ２、４ｓｆ１、４ｓｆ２、５ｓｆの密着性が良好ではないと、前記振動変位を良好に抑えることが難しくなる。そのため、このような構成の巻線素子Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄは、当接面に隙間埋め材をさらに備えることによって、当接面の密着性が向上し、振動をより抑制することが可能となる。隙間埋め材は、前記ナノメートルオーダの振動変位を抑えるべく当接面の密着性を高めるものであるから、箔状の薄い部材でよく、好ましくは当接面の凹凸等に馴染みやすい部材がよく、例えば、樹脂の箔（薄板）や金属の箔（薄板）や紙等を用いることができる。なお、樹脂は、接着性を有する必要はないが、接着性を有していてもよい。このように接着性は、必要ではないので、使用後であっても、巻線素子Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄを分解して点検することも可能である。
　また、上述の第１ないし第４実施形態における巻線素子Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄにおいて、前記当接面２ｓｆ、３ｓｆ１、３ｓｆ２、４ｓｆ１、４ｓｆ２、５ｓｆを構成する複数の部材を互いに締結する締結部材をさらに備えてもよい。このような構成の巻線素子Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄは、締結部材をさらに備えることによって、前記当接面２ｓｆ、３ｓｆ１、３ｓｆ２、４ｓｆ１、４ｓｆ２、５ｓｆの密着性が向上し、振動をより抑制することが可能となる。
　図５は、第１実施形態の巻線素子において、締結部材をさらに備えた場合の前記巻線素子の構成を示す縦断面図である。例えば、第１実施形態の巻線素子Ｄａにおいて、締結部材をさらに備える場合について説明すると、図５に示すように、締結部材５をさらに備えた巻線素子Ｄｅは、第１実施形態の巻線素子Ｄａにおけるコイル１と同様のコイル１と、第１実施形態の巻線素子Ｄａにおける第１および第２コア部材２１ａ、２２ａと同様の外形形状を持ち、軸ＡＸ方向に沿って形成された締結部材５を挿通するための貫通孔２１３、２２３を有する第１および第２コア部材２１ｂ、２２ｂから成るコア部２ｂを備えて構成される。締結部材５は、例えば、ボルトおよびナット等であり、リベットやクリップのようなものでもよい。このような構成の巻線素子Ｄｅでは、第１および第２コア部材２１ｂ、２２ｂを互いに当接させ、前記貫通孔２１３、２２３に前記ボルトを挿通させ、そして、前記ボルトおよびナットで第１および第２コア部材２１ｂ、２２ｂが互いに締め付けられる。これによって前記当接面２ｓｆの密着性が向上し、振動をより抑制することが可能となる。
　さらに、このような締結部材５をさらに備えることで、前記当接面２ｓｆに前記隙間埋め材を備える場合でも、前記隙間埋め材に締結部材５によって与圧を作用させることによって、高温時における隙間埋め材の剛性劣化が抑制され、温度変化に対する振動抑制効果が安定的となる。
　なお、上述では、第１実施形態の巻線素子Ｄａを例に挙げて説明したが、第２ないし第４実施形態の巻線素子Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄも同様である。
　また、上述の第１ないし第４実施形態における巻線素子Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ（巻線素子Ｄｅを含む）において、当該巻線素子Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅを被取り付け部材に、コア部２ａ、３、４、５、２ｂの中心位置で、コア部２ａ、３、４、５、２ｂの一部によって取り付けられてよい。コア部２ａ、３、４、５、２ｂは、取り付け先の対象物、例えば、機械のケーシング等との間に制振部材のようなものを介することなく、当該巻線素子Ｄが被取り付け部材に取り付けられる。コア部２ａ、３、４、５、２ｂの中心位置では、コア部２ａ、３、４、５、２ｂにおける振動変位が比較的小さく、このような構成の巻線素子Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅは、コア部２ａ、３、４、５、２ｂの中心位置でコア部２ａ、３、４、５、２ｂの一部によって被取り付け部材に取り付けられるので、被取り付け部材に伝播する巻線素子Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅの振動が抑制される。
　図６は、第１実施形態の巻線素子を被取り付け部材に取り付ける態様を説明するための縦断面図である。図６（Ａ）は、第１態様を示し、図６（Ｂ）は、第２態様を示す。例えば、第１実施形態の巻線素子Ｄａを被取り付け部材に取り付ける場合について説明すると、図６（Ａ）に示すように、被取り付け部材１００に取り付けるための構造を有した巻線素子Ｄｆは、第１実施形態の巻線素子Ｄａにおけるコイル１と同様のコイル１と、第１実施形態の巻線素子Ｄａにおける第１および第２コア部材２１ａ、２２ａと同様の外形形状を持ち、当該コア部２ｃの中心位置であって軸ＡＸ方向に沿って形成された固定部材６を挿通するための貫通孔２１４、２２４を有する第１および第２コア部材２１ｃ、２２ｃから成るコア部２ｃを備えて構成される。被取り付け部材１００は、例えば、基板、ケーシングおよび冷却部材等である。コア部２ｃは、例えばその形状や剛性等に応じて様々な振動モードを有するが、コア部２ｃにおける振動変位の比較的小さい位置は、例えば、第１円柱部の外周部分が上下に振動するような１次振動モードにおいて、図１に示す外形形状のコア部２ｃでは、円柱（円板）の中心位置となる。固定部材６は、例えば、ボルトおよびナット等であり、リベットやクリップのようなものでもよい。このような構成の巻線素子Ｄｆでは、第１および第２コア部材２１ｃ、２２ｃを互いに当接させ、前記貫通孔２１４、２２４に前記ボルトを挿通させ、さらに、ワッシャー１０２を介して被取り付け部材１００の取り付け孔１０１を挿通させ、そして、前記ワッシャー１０２を介した前記ボルトおよびナットで第１および第２コア部材２１ｂ、２２ｂが互いに締め付けられるとともに、巻線素子Ｄｆが被取り付け部材１００にコア部２ｃの面におけるコア部２ｃの中心位置に対応する一部の面で固定されて取り付けられる。これによって被取り付け部材１００に伝播する巻線素子Ｄｆの振動が抑制される。さらに、巻線素子Ｄｆが前記ワッシャー１０２の厚さだけ被取り付け部材１００から浮いているので、自由端となるコア部２ｃの縁周部分の振動が被取り付け部材１００に伝播することを抑制することができ、さらに効果的に、被取り付け部材１００に伝播する巻線素子Ｄｆの振動が抑制される。
　上述の図６（Ａ）に示す例では、ワッシャー１０２を用いることでコア部２ｃの面における一部の面で巻線素子Ｄｆを被取り付け部材１００に取り付けたが、これに限定されるものではない。例えば、ワッシャー１０２に代え、スペーサが用いられてもよい。また例えば、コア部２ｃの面に、ワッシャー１０２に対応するような凸部２３ｃが設けられてもよい（図６（Ｂ）参照、言い換えれば、コア部２ｃの面において、ワッシャー１０２に対応する部分２３ｃを除いた他の部分２４ｃが僅かに凹んでいても良い）。また例えば、逆に、被取り付け部材１００に、ワッシャー１０２に対応するような凸部が形成されて設けられてもよい（図略）。これら前記凸部における平面視での形状は、例えば円形や多角形等の任意形状でよい。このような前記凸部を設けることで、ワッシャー１０２が不要となり、コア部２ｃ’、２ｃと被取り付け部材１００との間における熱伝導性が改善され、組み立て工数が低減される。あるいは、例えば、被取り付け部材１００の大きさをコア部２ｃの前記面の大きさより小さくすることで、コア部２ｃの面における一部の面で巻線素子Ｄｆが被取り付け部材１００に取り付けられてもよい（図略）。
　なお、上述では、第１実施形態の巻線素子Ｄａを例に挙げて説明したが、第２ないし第４実施形態の巻線素子Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄも同様である。
　次に、実施例について説明する。
　（実施例）
　図７は、第１および第２実施例における駆動周波数の変化に対する振動加速度の変化を示す図である。図７の横軸は、駆動周波数（ｋＨｚ）であり、その縦軸は、振動加速度（Ｇ）である。□は、第１実施例の結果を示し、■は、第２実施例の結果を示す。図８は、第２実施例における温度の変化に対する振動加速度の増加率の変化を示す図である。図９は、第３実施例における温度の変化に対する振動加速度の増加率の変化を示す図である。図８および図９の横軸は、表面温度（℃）であり、それらの縦軸は、振動加速度の増加率である。図８における◇は、第２実施例における中央位置の結果を示し、その△は、第２実施例における端部位置の結果を示す。図９における●は、第３実施例における中央位置の結果を示し、その▲は、第３実施例における端部位置の結果を示す。なお、これらの測定において、振動加速度は、各駆動周波数において前記吸引磁力が等しくなる条件で測定された。
　第１実施例の巻線素子は、図５を用いて説明した締結部材５を備える巻線素子Ｄｅの構造であって隙間埋め材を備えないものである。また、第２実施例の巻線素子は、図５を用いて説明した締結部材５を備える巻線素子Ｄｅの構造であって隙間埋め材を備えるものである。そして、第３実施例の巻線素子は、図１を用いて説明した巻線素子Ｄａの構造であって隙間埋め材を備えるものである。その大きさは、おおよそ、直径約１０ｃｍであって高さ（厚さ）約５ｃｍである。径Ｒ１は、径Ｒ２の約１．５倍程度であり、高さＷ１は、高さＷ２の約１．２倍程度である。締結部材５には、ボルトおよびナットが用いられ、隙間埋め材には、比較剛性の高い樹脂、例えば、室温（２７℃）でヤング率が２０ＧＰａ程度の樹脂が用いられた。
　第１実施例の巻線素子は、図７に示すように、約９ｋＨｚという比較的高い駆動周波数で振動加速度がピークとなっている。すなわち、第１実施例の巻線素子は、その固有振動数が比較的高くなっており、第１実施例の巻線素子を実装して使用する場合に、前記約９ｋＨｚという比較的高い駆動周波数まで、共振することなく使用することができる。なお、振動加速度は、図５に示すように、端部位置で測定された。
　そして、隙間埋め材をさらに備えることによって、第２実施例の巻線素子は、図７に示すように、第１実施例の巻線素子と較べて、その固有振動数が約９ｋＨｚから約９．５ｋＨｚへシフトし、さらに高い周波数となっている。
　また、第２実施例の巻線素子は、図８に示すように、温度変化に対し、振動加速度の増加率がその中央位置においても端部位置においても略一定であり、温度変化に対し安定的である。このように締結部材５を備えることにより、第２実施例の巻線素子は、隙間埋め材を備える場合でも、高温時における隙間埋め材の剛性劣化が抑制され、温度変化に対する振動抑制効果が安定的となる。これは、第３実施例の巻線素子における表面温度変化に対する振動加速度の増加率変化を示す図９と比較することによって、第２実施例の巻線素子における前記効果は、理解される。
　図１０は、第４実施例の巻線素子における振動分布を示す図である。第４実施例の巻線素子は、図１を用いて説明した巻線素子Ｄａの構造のものである。図１０には、第４実施例の巻線素子におけるコア部の上面（または下面）の振動分布が示されている。測定位置は、中心位置、９０度ずつずらした各端部位置および前記中心位置と各端部位置との各中間位置である。また、中心位置の振動変位の大きさを１として各測定位置の測定結果を規格化している。図１０から分かるように、コア部２ａにおける振動変位の比較的小さい位置は、円柱（円板）の断面（図中破線で示す）を投影した面内の任意の位置である。したがって、このようなコア部２ａにおいて円柱断面を投影した面内、例えば中心位置で被取り付け部材に巻線素子を取り付けることによって、前記被取り付け部材に伝播する前記巻線素子の振動が抑制される。
　本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。
　一態様にかかる巻線素子は、１または複数のコイルと、前記コイルによって生じた磁束を通すコア部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、前記コア部は、前記コイルの軸芯を貫く部分を少なくとも備えるとともに複数の部材によって構成され、前記複数の部材における当接面は、前記コイルの軸方向に対して斜交または直交していることを特徴とする。そして、好ましくは、前記コイルは、帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向が該コイルの軸方向に沿うように巻回することによって構成される。
　このような構成の巻線素子では、コア部は、複数の部材によって構成され、これら複数の部材は、コイルに通電されると、コイルによって生じる吸引磁力が当接面に作用する。このため、これら複数の部材を接合するための接着剤が不要である。そして、これら複数の部材における当接面は、コイルの軸方向に対して斜交または直交している。ここで、コイルによって生じる磁力は、主に、コイルの軸方向に沿って生じる。したがって、このようなコイルの軸方向に沿って生じる磁力に対し、前記複数の部材における当接面は、コイルの軸方向に対して斜交または直交しているので、前記複数の部材における当接面同士が突き当たることによって前記複数の部材は、しっかりと当接され、その振動を抑制することができ、騒音を低減することができる。このため、前記複数の部材における当接面は、コイルの軸方向に対して斜交していてもよいが、直交している方が効果的であって好ましい。また、コア部は、複数の部材によって構成されているので、コイルとコア部とを別々に製造することができ、生産工程を並進させることも可能であり（複数の生産工程を同時期に進めることも可能であり）、生産性の向上が望める。また、コア部を形成した後に長尺な導体を巻き回してコイルを形成したり、コイルを形成した後にコア部を形成したり等の生産工程の選択枝も増加し、適切な生産工程の選択も可能となる。
　また、他の一態様では、上述の巻線素子において、前記当接面には、隙間を埋める隙間埋め材をさらに備える。
　このような構成の巻線素子は、当接面に隙間埋め材をさらに備えることによって、当接面の密着性が向上し、振動をより抑制することが可能となる。
　また、他の一態様では、これら上述の巻線素子において、前記当接面を構成する複数の部材を互いに締結する締結部材をさらに備える。
　このような構成の巻線素子は、締結部材をさらに備えることによって、当接面の密着性が向上し、振動をより抑制することが可能となる。
　また、他の一態様では、これら上述の巻線素子において、当該巻線素子を被取り付け部材に、前記コア部における前記コイルの軸芯を貫く部分の軸方向に垂直な断面を前記コア部の表面に投影した面内の位置において、前記コア部の一部で取り付けられる。
　このような構成の巻線素子は、コア部における前記面内の位置において前記コア部の一部で被取り付け部材に取り付けられるので、被取り付け部材に伝播する巻線素子の振動が抑制される。
　この出願は、２０１０年９月６日に出願された日本国特許出願特願２０１０－１９８６０６および２０１１年５月１３日に出願された日本国特許出願特願２０１１－１０７８４６を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。
　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。
　本発明によれば、１または複数のコイルと、前記コイルによって生じた磁束を通すコア部とを備えた巻線素子を提供することができる。

Claims (4)

  1. 　１または複数のコイルと、前記コイルによって生じた磁束を通すコア部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、
    　前記コア部は、前記コイルの軸芯を貫く部分を少なくとも備えるとともに複数の部材によって構成され、前記複数の部材における当接面は、前記コイルの軸方向に対して斜交または直交していること
    　を特徴とする巻線素子。
  2. 　前記当接面には、隙間を埋める隙間埋め材をさらに備えること
    　を特徴とする請求項１に記載の巻線素子。
  3. 　前記当接面を構成する複数の部材を互いに締結する締結部材をさらに備えること
    　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。
  4. 　当該巻線素子を被取り付け部材に、前記コア部における前記コイルの軸芯を貫く部分の軸方向に垂直な断面を前記コア部の表面に投影した面内の位置において、前記コア部の一部で取り付けられること
    　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。
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