JP2017073486A - Coil component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁性コアに巻線を施したトランスやチョークコイル等のコイル部品に関するものである。 The present invention relates to a coil component such as a transformer or a choke coil in which a magnetic core is wound.
従来から、図6に示すような口字状の磁性コア10の脚部の外周に巻線11を施したコイル部品や、図7に示すように日字状の磁性コア12の中足部12aの外周に巻線13を施したコイル部品においては、上記磁性コア10、12として、通常フェライトコアが用いられている。
Conventionally, a coil component in which a winding 11 is provided on the outer periphery of a leg portion of a mouth-shaped
ところで、近年、例えばハイブリッド車のDC−DCコンバータ等のような1kW以上の大電力の電源に用いられるトランスやチョークコイル等のコイル部品においては、上記巻線11、13を流れる電流が大きいことから、当該巻線11、13の電気抵抗に起因した銅損が大きくなるという問題点が生じている。
By the way, in recent years, in a coil component such as a transformer or a choke coil used for a high-power power source of 1 kW or more such as a DC-DC converter of a hybrid vehicle, the current flowing through the
そこで、このような問題点を解決するために、コア10やコア12の中足部12aを従来よりも細くして、同じターン数に対する巻線11、13の全長を短くすることにより、当該巻線11、13の電気抵抗を低減する対策が考えられる。しかしながら、コア10や中足部12aを細くすると磁束密度が高まるために、飽和磁束密度が低いフェライトコアでは上記大電流化への対応には限度がある。
Therefore, in order to solve such a problem, the
なお、下記特許文献1においては、電子レンジ等の高周波誘電加熱に用いられる昇圧トランスにおいて、一次側に流れるピーク電流をさらに増加させる際に、飽和磁束密度が低いフェライトコアを飽和し難くするために、金属コアを一次巻線と二次巻線とヒータ巻線の外側から棒状のフェライトコアに向けて嵌挿したものが開示されている。
In
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構造により巻線の銅損を効果的に低減し、大電流化に容易に対応することが可能になるコイル部品を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a coil component that can effectively reduce copper loss of a winding with a simple structure and can easily cope with a large current. Is an issue.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、磁性コアの外周に巻線を施したコイル部品において、上記磁性コアをフェライトコアおよび金属コアによって口字状に構成し、少なくとも上記金属コアの外周に上記巻線を施すとともに、上記金属コアの断面積を、上記フェライトコアの断面積よりも小さくしたことを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
また、請求項2に記載の発明は、磁性コアの外周に巻線を施したコイル部品において、上記磁性コアを、対向配置された一対の背部と、当該背部の両端部間に配置された一対の外足部と、上記背部の中央部間に配置された中足部とを有する日字状に形成し、上記背部および上記外足部をフェライトコアによって構成するとともに上記中足部を金属コアによって構成し、少なくとも上記金属コアの外周に上記巻線を施すとともに、上記金属コアの断面積を、その両側の上記外足部の合計断面積よりも小さくしたことを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the coil component in which the outer periphery of the magnetic core is wound, the magnetic core is disposed between a pair of back portions disposed opposite to each other and a pair of both ends of the back portion. The outer foot portion and the middle foot portion disposed between the center portions of the back portion are formed in a letter shape, and the back portion and the outer foot portion are formed of a ferrite core, and the middle foot portion is formed of a metal core. The winding is applied to at least the outer periphery of the metal core, and the cross-sectional area of the metal core is made smaller than the total cross-sectional area of the outer leg portions on both sides thereof.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、上記金属コアが、ナノ結晶合金、アモルファス、パーマロイまたはセンダストからなることを特徴とするものである。
The invention according to
また、請求項4に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、上記金属コアが、ナノ結晶合金、アモルファス、パーマロイまたはセンダストの金属磁性粉末をバインダーと混合して加圧成形した圧粉磁心(ダストコア)からなることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the metal core is pressure-molded by mixing a nanocrystalline alloy, amorphous, permalloy or sendust metal magnetic powder with a binder. It consists of a powder magnetic core (dust core).
請求項1〜4のいずれかに記載の発明によれば、磁性コアをフェライトコアと、これよりも飽和磁束密度が高い金属コアとによって構成するとともに、金属コアの断面積をフェライトコアの断面積よりも小さくし、かつ上記金属コアに巻線を施しているために、従来のようにフェライトコアの外周に巻線する場合と比較して、同じターン数に対する巻線の全長を短くして電気抵抗を低減することにより銅損を低減することができる。
According to the invention described in any one of
しかも、巻線する金属コアの断面積を小さくしているために、巻線のためのスペースを増大させることができ、よって巻線自体の断面積(線径)を大きくして一層の電気抵抗の低減効果を得ることも可能になる。この結果、簡易な構造により巻線の銅損を効果的に低減して大電流化に対応することができる。 In addition, since the cross-sectional area of the metal core to be wound is reduced, the space for the winding can be increased, so that the cross-sectional area (wire diameter) of the winding itself is increased to further increase the electric resistance. It is also possible to obtain a reduction effect. As a result, it is possible to effectively reduce the copper loss of the windings with a simple structure and cope with an increase in current.
なお、請求項1または2に記載の発明において、上記金属コアの素材としては、純鉄、ケイ素鋼、ナノ結晶合金、アモルファス、パーマロイ、センダスト等の金属を用いることが可能であるが、特に請求項3、4に記載の発明のように、ナノ結晶合金、アモルファス、パーマロイ若しくはセンダスト、またはこれらの金属磁性粉末をバインダーと混合して加圧成形した圧粉磁心(ダストコア)を用いれば、より高い飽和磁束密度とともに、磁心損失も低く抑えることができるために好適である。
In the invention described in
(第1の実施形態)
図1は、本発明のコイル部品の第1の実施形態を示すもので、図中符号1がこのコイル部品の磁性コアである。
この磁性コア1は、コ字状をなす板状のフェライトコア2と、このフェライトコア2の先端部間に配設された平板状の金属コア3とによって全体として口字状をなす筒状に形成されたもので、これらフェライトコア2と金属コア3とは、互いに接着または図示されないクリップやテープによって一体化されている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a first embodiment of a coil component according to the present invention.
The
ここで、金属コア3は、ナノ結晶合金、アモルファス、パーマロイ、センダストまたはダストコアによって形成されたもので、その断面積がフェライトコア2の断面積よりも小さい板状に形成されている。そして、この金属コア3の外周に、巻線4が施されている。
Here, the
なお、本実施形態においては、図2の変形例に示すように、コ字状をなすフェライトコア2の先端部の対向面間に、板状の金属コア3を配置するようにしてもよい。
In the present embodiment, as shown in the modification of FIG. 2, the plate-
(第2の実施形態)
図3は、本発明のコイル部品を示すもので、このコイル部品においては、磁性コア5が、平板状の背部5aと、この背部5aの両端に直角に形成された平板状の外足部5bと、背部5aの中央部間に配置された円柱状の中足部6とによって全体として日字状に形成されている。
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows a coil component according to the present invention. In this coil component, the
そして、背部5aと外足部5bとが、フェライトコアによって一体に形成されるとともに、中足部6が金属コアによって形成されている。
この中足部6も、ナノ結晶合金、アモルファス、パーマロイ、センダストまたはダストコアによって形成されたもので、その断面積が背部5aの断面積の2倍よりも小さく、かつ両側に位置する外足部5bの合計断面積よりも小さい円柱状に形成されている。そして、この中足部6に巻線4が施されている。
The back portion 5a and the
The
なお、本実施形態においては、図4に示すように、円柱状の金属コアからなる中足部6に変えて、背部5aの中央部間に介装されるとともに断面積が背部5aの断面積の2倍よりも小さく、かつ両側に位置する外足部5bの合計断面積よりも小さい平板状の金属コアからなる中足部7を用いることもできる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, instead of the
(第3の実施形態)
図5は、本発明の第3の実施形態を示すもので、このコイル部品は、第1の実施形態に示した磁性コイル1の金属コア3の外周に、一次側(または二次側)巻線4を施すとともに、フェライトコア2の上記金属コア3と対向する位置の外周に二次側(または一次側)巻線8を施したものである。
(Third embodiment)
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention, and this coil component is wound around the outer periphery of the
以上の構成からなる第1〜第3の実施形態に示したコイル部品においては、磁性コア1、5をフェライトコア2、5a、5bと、これよりも飽和磁束密度が高い金属コア3、6、7によって構成するとともに、金属コア3の断面積をフェライトコア2の断面積より小さくし、また金属コア6、7の断面積をフェライトコア5aの断面積の2倍より小さく、かつフェライトコア5bの断面積の2倍よりも小さくして、これら金属コア3、6、7に巻線を施しているために、従来のようにフェライトコアの外周に巻線する場合と比較して、同じターン数に対する巻線4の全長を短くして電気抵抗を低減することにより銅損を低減することができる。
In the coil components shown in the first to third embodiments configured as described above, the
しかも、巻線4を施す金属コア3、6、7の断面積を小さくしているために、巻線のためのスペースを増大させることができ、よって巻線4自体の線径を大きくして一層の電気抵抗の低減効果を得ることも可能になる。この結果、簡易な構造により巻線の銅損4を効果的に低減して大電流化に対応することができる。
Moreover, since the cross-sectional area of the
さらに、金属コア3、6、7の素材として、金属のうちでも磁心損失が小さいナノ結晶合金、アモルファス、パーマロイ、センダストまたはダストコアを用いているために、銅損の低減とともに、磁心損失の低減も図ることができる。
Furthermore, as the material for the
なお、第3の実施形態においては、磁性コイル1の金属コア3の外周に、一次側(または二次側)巻線4を施すとともに、フェライトコア2の外周に二次側(または一次側)巻線8を施した場合に付いて説明したが、これに限らず、金属コア3の対向位置に同様に金属コアを配置して、これらの金属コア3に、巻線4,8を巻回してもよい。
In the third embodiment, a primary side (or secondary side) winding 4 is provided on the outer periphery of the
1、5 磁性コア
2、5a、5b フェライトコア
3、6、7 金属コア
4、8 巻線
1, 5
Claims (4)
上記磁性コアをフェライトコアおよび金属コアによって口字状に構成し、少なくとも上記金属コアの外周に上記巻線を施すとともに、上記金属コアの断面積を、上記フェライトコアの断面積よりも小さくしたことを特徴とするコイル部品。 In coil parts with windings on the outer periphery of the magnetic core,
The magnetic core is formed in a lip shape by a ferrite core and a metal core, and the winding is applied to at least the outer periphery of the metal core, and the cross-sectional area of the metal core is made smaller than the cross-sectional area of the ferrite core. Coil parts characterized by
上記磁性コアを、対向配置された一対の背部と、当該背部の両端部間に配置された一対の外足部と、上記背部の中央部間に配置された中足部とを有する日字状に形成し、上記背部および上記外足部をフェライトコアによって構成するとともに上記中足部を金属コアによって構成し、少なくとも上記金属コアの外周に上記巻線を施すとともに、上記金属コアの断面積を、その両側の上記外足部の合計断面積よりも小さくしたことを特徴とするコイル部品。 In coil parts with windings on the outer periphery of the magnetic core,
The said magnetic core has a pair of back part arrange | positioned oppositely, a pair of outer leg part arrange | positioned between the both ends of the said back part, and the Japanese character shape which has the middle leg part arrange | positioned between the center parts of the said back part And forming the back portion and the outer foot portion by a ferrite core and the middle foot portion by a metal core, applying the winding to at least the outer periphery of the metal core, and reducing the cross-sectional area of the metal core. A coil component characterized in that it is smaller than the total cross-sectional area of the outer legs on both sides thereof.
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