JP2016054287A - Core and coil device using the same - Google Patents
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Abstract
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、波形整形回路、共振回路、各種スイッチング回路等に装備されるコイル装置に用いられるコア及びこれを用いたコイル装置に関するものである。 The present invention relates to a core used in a coil device equipped in a rectifier circuit, a noise prevention circuit, a waveform shaping circuit, a resonance circuit, various switching circuits, etc. in an AC device such as a power supply circuit and an inverter, and a coil device using the same. It is.
各種交流機器の回路に搭載されるコイル装置は、環状のコアにコイルを巻装して構成される。コアとして、磁性材料として金属粉体を加圧成形した所謂ダストコアや、酸化磁性材を加圧後に焼結して成るフェライトコアが提案されている。そして、コアにボビンや樹脂被覆など絶縁物を介して巻線が施され、コイル装置が形成される。 A coil device mounted on circuits of various AC devices is configured by winding a coil around an annular core. As the core, a so-called dust core obtained by press-molding metal powder as a magnetic material and a ferrite core formed by sintering an oxidized magnetic material after pressurization have been proposed. Then, winding is applied to the core via an insulator such as a bobbin or a resin coating to form a coil device.
たとえば、特許文献1では断面矩形のコアに巻線を施したコイル装置が開示されており、材料的な改良を施すことにより交流透磁率や直流重畳特性によって示されるインダクタンス値の向上、およびコア損失の低減等を目指している。
For example,
発明者らは、形状的な改良を施すことで、コイル装置のインダクタンス値の向上やコア損失の低減を図ることを検討した。そして、鋭意研究の結果、環状のコア、特に透磁率の低いコアは、磁路の短い内周側に磁束が集中し、外周側に向かうにつれて磁束密度が低くなっていることに着目し、本発明に至った。 The inventors studied to improve the inductance value of the coil device and reduce the core loss by improving the shape. As a result of diligent research, focusing on the fact that magnetic flux is concentrated on the inner circumference side where the magnetic path is short and the magnetic flux density decreases toward the outer circumference side in the annular core, especially the core with low magnetic permeability. Invented.
本発明の目的は、インダクタンス値、より詳細には単位重量当たりのインダクタンス値を高くしたり、コア損失を低減したりすることのできる形状のコア及びこれを用いたコイル装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a core having a shape capable of increasing an inductance value, more specifically, an inductance value per unit weight or reducing core loss, and a coil device using the core. .
本発明に係るコアは、
磁性材料として金属粉体を加圧成形、又は酸化磁性材を加圧成形焼結してなるコア本体を有する閉磁路コアであって、
前記コア本体は、内周から外周に向かう幅方向の切断面を、内周と外周の中間線で区画すると、内周側の面積が外周側の面積よりも大きい異形部を有する。
The core according to the present invention is:
A closed magnetic circuit core having a core body formed by pressing metal powder as a magnetic material or pressing and sintering an oxide magnetic material,
The core body has a deformed portion in which the inner circumferential area is larger than the outer circumferential area when a cut surface in the width direction from the inner circumference to the outer circumference is partitioned by an intermediate line between the inner circumference and the outer circumference.
前記異形部の前記切断面は、前記中間線よりも内周側の最大高さを、外周側の最大高さよりも高くすることが望ましい。 It is desirable that the cut surface of the deformed portion has a maximum height on the inner peripheral side with respect to the intermediate line higher than a maximum height on the outer peripheral side.
前記異形部の前記切断面の重心は、前記中間線よりも内周側に位置することが望ましい。 The center of gravity of the cut surface of the deformed portion is preferably located on the inner peripheral side of the intermediate line.
前記異形部の前記切断面は、外周側の高さ方向両縁に面取りを施すことが望ましい。 It is desirable that the cut surface of the deformed portion be chamfered at both edges in the height direction on the outer peripheral side.
前記異形部の前記切断面は、内周側の高さ方向両縁に前記外周側の高さ方向両縁の面取りよりも面取り量の小さい面取りが施されていることが望ましい。 It is desirable that the cut surface of the deformed portion be chamfered with a chamfering amount that is smaller than the chamfering of both the height direction edges on the outer periphery side at both edges in the height direction on the inner periphery side.
前記コアは、透磁率μは200(CGS単位系:以下同じ)以下であることが望ましい。 The core preferably has a permeability μ of 200 (CGS unit system: the same applies hereinafter) or less.
前記異形部は、前記コア本体の全周とすることができる。 The deformed portion may be the entire circumference of the core body.
また、前記異形部は、前記コア本体の一部に設けることもできる。 The deformed portion may be provided on a part of the core body.
そして、前記異形部は、少なくともコイルが巻回される部分に設けることができる。 The deformed portion can be provided at least at a portion where the coil is wound.
また、本発明に係るコイル装置は、
上記コアに絶縁被覆を行ない、少なくとも異形部の一部にコイルを巻回してなる。
Moreover, the coil device according to the present invention includes:
An insulating coating is applied to the core, and a coil is wound around at least a part of the deformed portion.
本発明に係るコアによれば、コア本体の異形部は、切断面において、磁束の多い内周側の面積を、磁束の少ない外周側に比して大きくしたことで、コア断面積およびコア内径を変えずに実効磁路長を短くできることから、コアの単位重量当たりのインダクタンス値の向上を図ることができ、さらに内周側の磁束密度の上昇を抑えて断面内における磁束密度の均一化が図れることからコア損失の低減も図れる。 According to the core according to the present invention, the deformed portion of the core body has a cross-sectional area and an inner diameter of the core by increasing the area on the inner peripheral side where the magnetic flux is large compared to the outer peripheral side where the magnetic flux is small. Because the effective magnetic path length can be shortened without changing the core, the inductance value per unit weight of the core can be improved, and the increase in the magnetic flux density on the inner circumference side can be suppressed, and the magnetic flux density in the cross section can be made uniform. Therefore, the core loss can be reduced.
以下、本発明の一実施形態に係るコア10及びこれを用いたコイル装置20について、図面を参照しながら説明を行なう。本発明のコア10は、たとえば、チョークコイルやリアクトルの如きコイル装置20に用いることができる。
Hereinafter, a
図1は、本発明の一実施形態に係るコア10(コア本体)の外観斜視図、図2は平面図、図3は、図2の線A−A’に沿う断面図である。 1 is an external perspective view of a core 10 (core body) according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG.
本発明に係るコア10(コア本体)は、粉体磁性材料を加圧成形又は加圧後焼結することにより形成される。加圧成形して得られるコア(以下「ダストコア」と称する)の場合、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(所謂センダスト)、鉄−ニッケル系(所謂パーマロイ)、ニッケル−鉄−モリブデン系、鉄系アモルファスの材料を例示できる。磁性材料の粉体は、バインダーとしてシリコン系、アクリル系、フェノール系等の樹脂を用いて粉体と混合したり、加えて同時にコアロス低減を目的に粉体表面絶縁を加熱や化学処理にて酸化被膜形成する処理を施される場合が多い。また、加圧成形の後焼結したコア(以下「焼結コア」と称する)である場合、Mn-Zn系フェライトコア、Ni−Zn系フェライトコア材料などを例示できる。 The core 10 (core main body) according to the present invention is formed by pressure-molding or sintering after pressing a magnetic powder material. In the case of a core obtained by pressure molding (hereinafter referred to as “dust core”), the magnetic material may be iron, iron-silicon, iron-aluminum-silicon (so-called sendust), iron-nickel (so-called permalloy). Examples thereof include nickel-iron-molybdenum-based and iron-based amorphous materials. Magnetic material powder is mixed with powder using a resin such as silicon, acrylic or phenolic as a binder, and at the same time, the powder surface insulation is oxidized by heating or chemical treatment to reduce core loss. In many cases, a film is formed. In addition, in the case of a core sintered after pressure molding (hereinafter referred to as “sintered core”), a Mn—Zn ferrite core, a Ni—Zn ferrite core material, and the like can be exemplified.
上記磁性材料の中でも、鉄−アルミニウム−ケイ素系(センダスト)や鉄−Si系、鉄系アモルファスの材料は、硬度が高いため、成形時に磁性材料の粉体が潰れ難く、作製されたコア10の渦電流損を小さくできる利点がある。また、これら材料は、鉄−ニッケル系(パーマロイ)に比べて安価でもある。 Among the magnetic materials, iron-aluminum-silicon-based (Sendust), iron-Si-based, and iron-based amorphous materials have high hardness, so that the powder of the magnetic material is not easily crushed during molding. There is an advantage that eddy current loss can be reduced. These materials are also cheaper than iron-nickel (permalloy).
上記コア10のうち、本発明は、透磁率μの低いダストコアに適用することが特に好適である。ダストコアの透磁率μは40〜200程度であり、焼結コアの透磁率μは2000〜7000程度である。理由は後述する。
Among the
コア10は、図1に示すように環状に形成される。図示の実施形態は、中央に窓部12の形成された内周及び外周が円形に形成された円環状閉磁路(所謂トロイダルコア)である。なお、コア10は、円環状に限らず、楕円環状、矩形環状、その他の多角形環状、また、略直交する2つの直線部どうしを環状部によって連繋してなる涙滴状の環状閉磁路であってもよい。加えて、コア10は、複数個のコア(ブロック)を組み合わせて閉磁路を構成する前記形状のコアであってもよい。これらについては、変形例として、図8乃至図10を用いて後で説明を行なう。
The
本発明は、内径と外径の比、又は、内周側周長と外周側周長の比が、1:1.5〜1:2.0のコア10に適用することが好適である。さらには、外径が20mm〜50mmのコア10に適用することが好適である。その理由については後述する。上記範囲を外れる外径のコア10に適用することも勿論可能である。 The present invention is preferably applied to the core 10 in which the ratio between the inner diameter and the outer diameter, or the ratio between the inner circumference side circumference length and the outer circumference side circumference length is 1: 1.5 to 1: 2.0. Furthermore, it is preferable to apply to the core 10 having an outer diameter of 20 mm to 50 mm. The reason will be described later. Of course, it is also possible to apply to the core 10 having an outer diameter outside the above range.
コア10は、必要に応じてギャップを形成したり、形成されたギャップを埋め戻した形状とすることができる。たとえば、予め巻線された空芯コイルをコア10に挿入する場合には、コア10には、空芯コイルを挿入するための空隙を形成し、この空芯コイルを挿入した後、必要に応じて空隙を磁性材料や非磁性体構造物等で埋め戻すことができる。
The core 10 can have a shape in which a gap is formed as needed or the formed gap is backfilled. For example, when inserting a pre-wound air-core coil into the
また、コア10は、一体成形することが望ましいが、変形例(図8乃至図10)に示すとおり、複数の分割されたブロック42,42から形成することもできる。分割方向は、幅方向と平行、高さ方向に垂直等、適宜選択することができる。
The
コア10は、コイル30との電気絶縁性を確保するために絶縁被覆が行なわれる。たとえば、絶縁被覆は、コア10に絶縁性のシートやテープを巻回したり、絶縁性の樹脂でケースを準備しコア10を収納したり、同じく絶縁性の樹脂でコア10をインサート成型したり、樹脂粉体コーティング工法や塗装工法によって絶縁性樹脂でコア10を被覆したりすることで実施することができる。
The
図1乃至図3に示すように、本発明に係るコア10は、その断面形状に特徴を有する。より詳細には、図3に示すように、コア10は、内周、すなわちコア10の内側に形成された窓部12側から外周に向かう幅方向で断面したときに、切断面を内周Iと外周Oの中間線Mで区画すると、内周側の面積S1が外周側の面積S2よりも大きくなる形状の異形部40を有する。図示の異形部40は、コア10(コア本体)の全周に亘って形成されている。なお、幅方向とは、コア10の内周面に対して直交又は略直交する面を意味する。すなわち、コア10が円環状の場合の幅方向とは径方向であり、直線部を有する場合にはその直線部の内周面に対して直交する方向が幅方向である。また、コア10が部分的に屈曲又は曲率半径の異なる曲部を有する場合には、その接線方向に対して直交又は略直交する面を意味する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the core 10 according to the present invention is characterized by its cross-sectional shape. More specifically, as shown in FIG. 3, when the
コア10の異形部40は、その切断面における内周側の面積S1と外周側の面積S2の比を、1.1:1〜1.50:1とすることが好適であり、1.15:1〜1.37:1とすることがより望ましい。
The
上記のように、異形部40は、コア10の内周側の面積S1を外周側の面積S2よりも大きくするために、コア10の外周側の高さ方向両縁に面取りを施すことができる。面取りとして、図3の断面図に示すように、コア10の外周側の角部に曲率半径の大きいアール14を形成したり、図4及び図5に示すように外周側に直線又は曲線状のテーパ16を形成することができる。また、コア10について中間線Mよりも内周側に最大高さHmaxが位置するように形成したり、内周側の平均高さが、外周側の平均高さよりも高くなるように形成してもよい。さらには、コア10の内周側にその断面の重心Gが位置するように形成してもよい。なお、図3のコア10は、異形部40の切断面における内周側の面積S1と外周側の面積S2の比が、1.15:1である。
As described above, the
図3及び図5では、コア10の内周面にも高さ方向両縁に面取りを施している。なお、内周側の高さ方向両縁の面取り量は、外周側の高さ方向両縁の面取り量よりも小さくしている。より詳細には、図3では、コア10の内周側は、高さ方向の両縁に外周側のアール14よりも曲率半径の小さいアール18を形成している。これは、後述するコイル30を手巻きや機械巻きする際に、コイル30の巻き易さを向上させ、コイル導体絶縁被膜への応力を軽減すると共に、コイル30とコア10との密着度を高め、コイル30の巻き数に対する巻線長さを短くして、コイル30の直流抵抗を抑えるためである。特に手巻きの場合は作業者の習熟度合によって直流抵抗値のばらつきが大きく生じるが、一定の抑制をすることができる。
3 and 5, the inner peripheral surface of the
上記構成のコア10に絶縁被覆を形成し、図6(a)に示すように異形部40の全部又は少なくとも一部にコイル30を巻回することによってコイル装置20が作製される。コイル30は、手巻きや機械巻きを例示できる。また、コア10の一部を切断して空隙を形成し、予め巻回された空芯コイルを、空隙を利用して挿入することもできる。空隙は前述のとおり磁性材料や非磁性体構造物により埋め戻しすることができる。
An insulating coating is formed on the core 10 having the above-described configuration, and the
本発明において、コイル30を手巻きや機械巻きする場合に、コア10の外周面側に図3や図5の如きアール14やテーパ16を形成しておくことで、角部が直角の場合に比して、コイル30を密着させて巻回することができる。特にコイル30を手巻きする際に導線に加える張力が少なくて済むので、作業者の疲労が軽減され作業効率等を向上させることができる。また、コア10の内周面側にもアール18を形成しておくことで、同様の効果を得ることができる。そして、これらにより、上記したとおり、コイル30の巻き数に対する巻線長さを短くすることができるから、コイル30の直流抵抗の上昇を抑えることができ、且つばらつきの抑制をすることができる。
In the present invention, when the
図7(b)は、比較例のコア11におけるコイル装置21(図6(b))に通電を行なった際に、コア11に生ずる磁束密度の分布を等密度線MFにて示している。図7(b)を参照すると、コア11の磁束密度の分布は、内周I側に集中しており、外周O側は疎であり、特に両端部OS部分はほとんど微少な磁束しか通過していないことがわかる。従って、コア11の外周O側の磁束密度の少ない両端部OS部分を削減し、内周I側の面積S1増加へ活用することで磁性材重量を増やすことなく内周I側の磁束密度を低減でき、図7(a)の発明例(コイル装置20は図6(a))に示す磁束密度分布の等密度線MFのように磁束密度の均等化が図れ、コア10の大型化や磁性材料の無駄を防止することができる。
FIG. 7B shows the distribution of the magnetic flux density generated in the core 11 when the coil device 21 (FIG. 6B) in the core 11 of the comparative example is energized by an isodensity line MF. Referring to FIG. 7B, the distribution of the magnetic flux density of the core 11 is concentrated on the inner circumference I side, the outer circumference O side is sparse, and particularly, both end OS portions pass almost minute magnetic flux. I understand that there is no. Therefore, the both ends OS portion with a small magnetic flux density on the outer periphery O side of the core 11 is reduced, and the magnetic flux density on the inner periphery I side is reduced without increasing the weight of the magnetic material by utilizing the increase in the area S1 on the inner periphery I side. The magnetic flux density can be equalized as shown by the isodensity line MF of the magnetic flux density distribution shown in the invention example of FIG. 7A (the
なお、このように、発明例のコア10の磁束密度が、内周I側に多く分布しているのは、コア11の形状が環状であり、内周側周長と外周側周長の比(差)が大きいからと考えられる。すなわち、このようなコア11では、磁束密度が磁路の長いコア11の外周O側ではなく、磁路の短い内周I側に集中する。この傾向は、透磁率の低いダストコアに顕著に見られる。なお、内周側周長と外周側周長の比(差)の小さい環状のコアであれば、本発明のように内周側と外周側の面積を変えることによる効果は減少する。
As described above, the magnetic flux density of the
本発明では、コア10の異形部40について、その切断面の内周側を外周側に比べて面積を大きくすることで、コア10の内面側の磁束密度を低減できる。従って、比較例の断面積が同じ矩形断面のコアに比して、磁束の集中による磁気飽和やコア損失による発熱を抑えることができ、また、単位重量当たりのインダクタンス値の向上を達成できる。
In the present invention, the magnetic flux density on the inner surface side of the core 10 can be reduced by increasing the area of the
<変形例>
上記実施形態では、コア10(コア本体)は、一体成形によって作製している。しかしながら、図8に示すように、コア10は、複数のブロック42,42を接合することで形成することもできる。このようなブロック42,42とすることで、一体成形に比して成形を容易に行なうことができる。たとえばブロック42,42は、断面が切断面に相当する異形断面の筒状型に磁性材料の粉体を収容し、上下からプレスすることで作製できる。
<Modification>
In the said embodiment, the core 10 (core main body) is produced by integral molding. However, as shown in FIG. 8, the core 10 can also be formed by joining a plurality of
また、上記実施形態では、コア10の全周に亘って異形部40が形成されるように、その切断面について、内周側の面積を外周側に比べて大きくしている。しかしながら、たとえばリアクトルに用いられるコア装置では、コア10の全周に亘ってコイルが巻回されないことがある。このような場合、図9及び図10に示すように、コイルの巻回されるコイル巻回部44のブロック42,42について、切断面の内周側の面積が外周側に比べて大きい異形部40とし、コイルの巻回されない継ぎ部46は、切断面が矩形等、すなわち、内周側と外周側の面積が等しい形状のブロック48を採用してもよい。切断面が矩形のブロック48は、異形部40の如き切断面を有するブロック42,42よりも成形が容易であるため、継ぎ部46のブロック48を矩形とすることで、全周に亘って異形部40の切断面を有するブロック42,42(図8参照)を採用する場合に比べてコア10の製造を容易且つ安価に行なうことができる。継ぎ部46のブロック48も複数のブロックから構成できることは勿論である。
Moreover, in the said embodiment, the area of the inner peripheral side is enlarged compared with the outer peripheral side about the cut surface so that the
図8乃至図10に示したコア10は、ブロック42や、ブロック42と48の数を変えることでコイル巻部44や継部46の長さを変えることができるから、コア10の設計の自由度を高めることができる利点もある。
The core 10 shown in FIG. 8 to FIG. 10 can change the length of the
磁性材料としてセンダスト合金組成の粉体を用い、発明例のダストコア(図11(a)参照)と比較例のダストコア(図11(b)参照)を形成した。コアは、発明例、比較例共に同重量となる157gの磁性材料を使用した。 The powder of Sendust alloy composition was used as the magnetic material to form the dust core of the invention example (see FIG. 11 (a)) and the dust core of the comparative example (see FIG. 11 (b)). As the core, 157 g of a magnetic material having the same weight was used for both the inventive example and the comparative example.
コアは、共に外径44.85mm、内径25.2mm(すなわち幅19.65mm)、窓面積4.99cm2、幅方向の断面積2.46cm2、体積は27.06cm3である。発明例のコアは高さ30mm、比較例のコアは高さ25mmである。その他の寸法については、図11を参照されたい。高さの差は、比較例の断面が矩形であるのに対し、発明例のコアは同じ内外径、断面積で内周側の断面積S1を外周側の断面積S2に比して大きくしたために生じている。なお、この図11および図5に示すコア10の内周側の面積S1と外周側の面積S2の比は、1.37:1としている。 Core, both the outer diameter 44.85Mm, inner diameter 25.2 mm (that is, the width 19.65Mm), the window area 4.99Cm 2, the width direction of the cross-sectional area 2.46Cm 2, volume is 27.06cm 3. The core of the inventive example has a height of 30 mm, and the core of the comparative example has a height of 25 mm. See FIG. 11 for other dimensions. The difference in height is that the cross section of the comparative example is rectangular, whereas the core of the invention example has the same inner and outer diameter and cross sectional area, and the inner peripheral cross section S1 is larger than the outer peripheral cross section S2. Has occurred. The ratio of the area S1 on the inner circumference side to the area S2 on the outer circumference side of the core 10 shown in FIGS. 11 and 5 is 1.37: 1.
上記コアに夫々太さ1.6mmの絶縁被覆された導線を36回ずつ巻回し、コイル装置(チョークコイル)とした(発明例を図6(a)、比較例を図6(b)に示す)。各コアに巻回された導線(コイル)の長さは、発明例が2.94m、比較例が2.99mであった(後述の表1参照)。これは、発明例のコイル装置の方が、比較例のコイル装置に比べて、コアに導線を密着して巻回できたことを意味している。 The cores were each wound 36 times with an insulation-coated conductor wire having a thickness of 1.6 mm to form a coil device (choke coil) (invention example shown in FIG. 6 (a), comparative example shown in FIG. 6 (b)). ). The length of the conductive wire (coil) wound around each core was 2.94 m in the invention example and 2.99 m in the comparative example (see Table 1 described later). This means that the coil device of the invention example was able to wind the conductor wire in close contact with the core as compared with the coil device of the comparative example.
作製された発明例と比較例のコイル装置について、LCRメータであるHP4285Aを用い、周波数100kHzで初期インダクタンス値(Ls)を測定した。また、直流抵抗(Rdc)をHIOKI3540 mΩHi−TESTERを用いて測定した。結果を合わせて表1に示す。 About the produced coil apparatus of the example of an invention and a comparative example, HP4285A which is an LCR meter was used, and the initial inductance value (Ls) was measured at a frequency of 100 kHz. Moreover, DC resistance (Rdc) was measured using HIOKI3540 mΩHi-TESTER. The results are shown in Table 1.
表1を参照すると、発明例は、比較例に比べ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。より具体的には、発明例は比較例に対して約6%初期インダクタンス値が向上している。これは、発明例が、異形部の切断面において、磁束の多い内周側の面積S1を大きくしたことで、磁束密度を低減でき、磁気飽和することなくインダクタンス値を上げることができたためと考えられる。 Referring to Table 1, it can be seen that the invention example has a higher initial inductance value than the comparative example. More specifically, the invention example has an initial inductance value that is about 6% higher than the comparative example. This is thought to be because the invention example was able to reduce the magnetic flux density and increase the inductance value without magnetic saturation by increasing the area S1 on the inner peripheral side where there was much magnetic flux in the cut surface of the deformed portion. It is done.
本実施例では、発明例と比較例のコアの重量は同じであるから、単位重量当たりの初期インダクタンス値も約6%向上している。 In this example, the core weights of the inventive example and the comparative example are the same, so the initial inductance value per unit weight is also improved by about 6%.
また、発明例は、テーパ16及びアール18を外周と内周の高さ方向両縁に形成していることで、密着して導線を巻回できるから、同じ巻き数であっても巻線(コイル)の全長を短くすることができる。これにより、コイルに由来する直流抵抗値(Rdc)も小さくなっていることがわかる。従って、コイル装置20の直流抵抗損失を低減できる利点がある。
Further, in the invention example, since the
発明例と比較例のコイル装置について、0A〜50AのDCバイアス電流を流し、直流重畳特性を調べた。結果を表1及び図12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〜20Aの範囲では、何れも比較例に比して特に高いインダクタンス値を呈している。これも、上記と同様、発明例が、異形部の切断面において、磁束密度の高くなる内周側の面積S1を大きくしたことで、磁路を確保できたことによるものと考えられる。 With respect to the coil devices of the inventive example and the comparative example, a DC bias current of 0 A to 50 A was passed and the DC superposition characteristics were examined. The results are shown in Table 1 and FIG. Referring to the figure, it can be seen that the invention example has a higher inductance value than the comparative example. In particular, when the DC bias current is in the range of 0 A to 20 A, all exhibit particularly high inductance values as compared with the comparative example. This is also considered to be due to the fact that the magnetic path can be secured by increasing the area S1 on the inner peripheral side where the magnetic flux density is increased in the cut surface of the deformed portion, as in the above examples.
さらに、各コイル装置の実効磁路長(l)を初期インダクタンス値から算出したところ、約6%短くできた。すなわち、本発明によれば、コアの切断面において、内周側の面積を大きくし、外周側を小さくしたことで、磁束の分布の重心となる実効磁路長が、コアの内周側に寄っていることがわかる。一方、比較例では、内周と外周の中間位置である。 Further, when the effective magnetic path length (l) of each coil device was calculated from the initial inductance value, it was shortened by about 6%. That is, according to the present invention, the effective magnetic path length serving as the center of gravity of the magnetic flux distribution is increased on the inner peripheral side of the core by increasing the area on the inner peripheral side and reducing the outer peripheral side in the cut surface of the core. You can see that it is close. On the other hand, in the comparative example, it is an intermediate position between the inner periphery and the outer periphery.
次に、本実施例のコイル装置に発明例と比較例におけるコアロスを測定すべく実働状態を想定して、三角波100kHz、10Ap-p(実効値約3A)の高周波電流を通電し、測定した結果を表2に示す。 Next, assuming a working state to measure the core loss in the invention example and the comparative example, the coil device of this example was energized with a high-frequency current of a triangular wave of 100 kHz, 10 Ap-p (effective value about 3 A), and the measurement result Is shown in Table 2.
同一磁束密度におけるコア損失を同一条件で比較するためには磁化力(巻き数×電流値)に加えてインダクタンス値を同一にする必要があることから、発明例は、約6%の初期インダクタンス値向上分を低下させて比較例に合わせるために、36Tから1T巻ほどいて35Tとすることで約6%(式1)低下させてほぼ同一の値とした。
<式1> (1−352/362)×100 %
In order to compare the core loss at the same magnetic flux density under the same conditions, it is necessary to make the inductance value the same in addition to the magnetizing force (the number of turns × current value), so the invention example has an initial inductance value of about 6%. In order to reduce the improvement and match with the comparative example, the winding is reduced by about 6% (Formula 1) by setting 1T winding from 36T to 35T, and the values are almost the same.
<Formula 1> (1-35 2/36 2 ) × 100%
なお、表2中のコア損失の中には、理論的に直流抵抗損失や巻き線部の交流損失も含まれるが本測定にて直流を通電していないことや、直流抵抗値を含む導線径や、巻き線形態まで同一としていることから、同一磁性材料における概ねコア損失差と見ることができる。 In addition, the core loss in Table 2 theoretically includes DC resistance loss and AC loss of the winding part. However, no direct current is applied in this measurement, and the conductor diameter including the DC resistance value. In addition, since the winding form is the same, it can be regarded as a core loss difference in the same magnetic material.
表2によると、発明例は比較例に比べて明らかにコア損失が低減していることが分かる。これにより断面積が同じ矩形断面の比較例コアに比して、発明例は磁束の集中を緩和することでコア損失を低減でき、結果発熱を抑制できる。 According to Table 2, it can be seen that the core loss is clearly reduced in the inventive example compared to the comparative example. Thereby, compared with the comparative example core of the rectangular cross section with the same cross-sectional area, the invention example can reduce core loss by relaxing the concentration of magnetic flux, and can suppress heat generation as a result.
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.
10 コア
12 窓部
14 アール(外周側面取り)
16 テーパ(外周側面取り)
18 アール(内周側面取り)
20 コイル装置
30 コイル
40 異形部
42 ブロック(異形部)
44 コイル巻回部
10
16 Taper (peripheral side surface removal)
18 are
20
44 Coil winding part
Claims (10)
前記コア本体は、内周から外周に向かう幅方向の切断面を、内周と外周の中間線で区画すると、内周側の面積が外周側の面積よりも大きい異形部を有することを特徴とするコア。 A closed magnetic circuit core having a core body formed by pressing metal powder as a magnetic material or pressing and sintering an oxide magnetic material,
The core body has a deformed portion in which an area on the inner peripheral side is larger than an area on the outer peripheral side when a cut surface in a width direction from the inner periphery toward the outer periphery is partitioned by an intermediate line between the inner periphery and the outer periphery. Core to do.
請求項1に記載のコア。 The cutting surface of the deformed portion has a maximum height on the inner peripheral side than the intermediate line, which is higher than a maximum height on the outer peripheral side.
The core according to claim 1.
請求項1又は請求項2に記載のコア。 The center of gravity of the cut surface of the deformed portion is located on the inner peripheral side of the intermediate line,
The core according to claim 1 or 2.
請求項1乃至請求項3の何れかに記載のコア。 The cut surface of the deformed portion is chamfered on both edges in the height direction on the outer peripheral side,
The core according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載のコア。 The cut surface of the deformed portion is chamfered with a chamfering amount that is smaller than the chamfering of the height direction both edges on the outer peripheral side at both edges in the height direction on the inner peripheral side,
The core according to claim 4.
請求項1乃至請求項5の何れかに記載のコア。 The magnetic permeability μ is 200 or less.
The core according to any one of claims 1 to 5.
請求項1乃至請求項6の何れかに記載のコア。 The deformed portion is the entire circumference of the core body.
The core according to any one of claims 1 to 6.
請求項1乃至請求項6の何れかに記載のコア。 The deformed portion is provided in a part of the core body.
The core according to any one of claims 1 to 6.
請求項8に記載のコア。 The deformed portion is provided at least in a portion around which the coil is wound.
The core according to claim 8.
コイル装置。 An insulating coating is applied to the core according to any one of claims 1 to 9, and a coil is wound.
Coil device.
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