JP2017073486A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】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。【解決手段】磁性コア１の外周に巻線４を施したコイル部品において、磁性コア１をフェライトコア２および金属コア３によって口字状に構成し、少なくとも金属コア３の外周に巻線４を施すとともに、金属コア３の断面積を、フェライトコア２の断面積よりも小さくした。【選択図】図１

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。

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。

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。

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。

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。

特開２００３−２７２９３２号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の第１の実施形態を示す斜視図である。 第１の実施形態の変形例を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態を示す斜視図である。 第２の実施形態の変形例を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態を示す斜視図である。 従来のコイル部品を示す斜視図である。 従来の他のコイル部品を示す斜視図である。

（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。

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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (4)

1. 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コイル部品。
2. 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コイル部品。
3. 上記金属コアは、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請求項１または２に記載のコイル部品。
4. 上記金属コアは、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請求項１または２に記載のコイル部品。

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