JP5940822B2 - 巻線素子 - Google Patents

Description

本発明は、長尺な導体を巻き回した巻線素子に関し、特に、複数の部材から成るコアを備える場合に、昇温に伴う振動の増大を抑制することができ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。

このような巻線素子は、通常、コイルと、前記コイルに通電した場合に生じる磁束を通すコアとを備えている。ここで、コアが複数の部材から構成されている場合では、コイルに交流電力を通電すると磁場が生じ、コアの複数の部材間に吸引電磁力が作用する。このため、巻線素子では、前記吸引電磁力によりコアが振動してしまい、騒音が発生してしまう。特に、コアの各部材における寸法公差（製造公差）により、各部材間の当接面で片当たりが生じる場合があり、このような場合では、大きな振動が生じ易い。このため、前記寸法公差を低減し前記片当たりを低減するために、各部材の当接面を切削加工する等の表面処理を行う方法が考えられる。しかしながら、このような表面処理を行うと、工数の増加やコストアップに繋がってしまう。

一方、このようなリアクトルに生じる振動の対策として、例えば特許文献１に開示の技術がある。この特許文献１では、少なくとも１以上のギャップ板を介して複数の磁性を有する第１のコアが繋げられてコアユニットが形成され、２つの該コアユニットが所定の離間を置いて対向配置されており、前記離間に２つの磁性を有する第２のコアが配設されて平面視が略環状のリアクトルコアが形成されており、第２のコアの端面とコアユニットとが縁切りされ、縁切りされた第２のコアの端面とコアユニットとの間に接着剤層が介装され、ギャップ板と第１のコアとの間に接着剤層が介装されている。そして、前記各接着剤層には、エポキシ樹脂系接着剤が使用される（特許文献１の［００３０］段落参照）。特許文献１によれば、上記構成のリアクトルコアは、前記各接着剤層によって、部材の寸法公差を組み付け時に容易に吸収しながら所期のインダクタンスを得ることができ、電流印加時に生じる振動を従来リアクトルに比して格段に低減させることができる、と記載されている（特許文献１の［００４２］段落参照）。

特開２００８−２６３０６２号公報

ところで、巻線素子は、一般に、コイルに通電するとコイルが発熱し、温度が上昇（昇温）する。前記特許文献１では、前記各接着剤層は、樹脂であるため、この昇温に伴いそのヤング率が低下してしまう虞がある。この結果、巻線素子全体の剛性が低下し、振動が増大する虞がある。

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、複数の部材から成るコアを備えた巻線素子において、昇温に伴う振動の増大を抑制することができる巻線素子を提供することである。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる巻線素子は、コイルと、前記コイルによって生じた磁束を通すコア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、前記コアは、複数の部材から成り、前記複数の部材間には、第１樹脂層が介装され、前記第１樹脂層は、常温より高い高温の場合の損失係数が前記常温の場合の損失係数よりも大きい樹脂材料で形成され、前記第２樹脂層は、そのヤング率をＥ［ＧＰａ］とし、その損失係数をｔａｎδとする場合に、損失係数ｔａｎδが、Ｅ≧０．２の領域では境界線ｔａｎδ＝０．０７０６×Ｅ ^{０．８９３４} 以上であり、０．２＞Ｅ＞０．０４の領域では境界線ｔａｎδ＝０．０１７以上であり、０．０４≧Ｅの領域では境界線ｔａｎδ＝０．０００９×Ｅ ^{−０．９０９７} 以上である樹脂材料で形成されることを特徴とする。

このような構成の巻線素子では、コアにおける複数の部材間に第１樹脂層が介装されているので、各部材の寸法公差を第１樹脂層で吸収することができる。そして、上記構成の巻線素子では、第１樹脂層は、振動減衰の程度を表す損失係数（ロスファクター）において、高温の場合のその値が常温（室温、２０℃）の場合のその値よりも大きいので、巻線素子の昇温に伴いヤング率が低下しても損失係数が増大するから、昇温に伴う振動の増大を抑制することができる。

なお、前記特許文献１は、その［００３０］段落に接着剤層としてエポキシ樹脂系接着剤を使用するとの記載があるだけで、損失係数に関する記載は、無く、さらに、その示唆もない。

そして、このような構成の巻線素子は、損失係数ｔａｎδをヤング率Ｅに応じて適正化しているので、好適に、昇温に伴う振動の増大を抑制することができる。

また、他の一態様では、上述の巻線素子において、前記コアは、締結部材によって互いに締結固定された第１および第２コア部材を備え、前記第１樹脂層は、前記第１コア部材と前記第２コア部材との間に配置され、前記第１および第２コア部材は、それぞれ、円板形状を有する円板部と、前記円板部の外周から前記円板部の軸方向に突設された円筒部と、前記締結部材を挿通できるように、前記円板部の略中心に前記円板部の軸方向に沿って貫通形成された締結部材用貫通孔とを備え、前記第１および第２コア部材の円筒部の端面同士が、前記コイルを内部に収容するための空間を形成するように重ね合わされ、前記第１樹脂層は、前記第１および第２コア部材の円筒部の端面同士間に配置されていることを特徴とする。

また、他の一態様では、上述の巻線素子において、前記コアは、前記コイルを収納するように形成され、前記コイルの芯部内に配置され、前記コアの内側上面に第２樹脂層を介して当接するとともに前記コアの内側下面に第３樹脂層を介して当接するスペーサ部材をさらに備え、前記第２および第３樹脂層は、それぞれ、常温より高い高温の場合の損失係数が前記常温の場合の損失係数よりも大きい樹脂材料で形成されることを特徴とする。

このような構成の巻線素子では、コアの内側上下面とスペーサ部材との各間に第２および第３樹脂層がそれぞれ介装されているので、コアおよびスペーサ部材の各寸法公差を第２および第３樹脂層で吸収することができる。そして、上記構成の巻線素子では、第２および第３樹脂層は、それぞれ、高温の損失係数が常温の場合のその値よりも大きいので、巻線素子の昇温に伴いヤング率が低下しても損失係数が増大するから、昇温に伴う振動の増大を抑制することができる。

また、他の一態様では、上述の巻線素子において、好ましくは、前記第２樹脂層は、そのヤング率をＥ［ＧＰａ］とし、その損失係数をｔａｎδとする場合に、損失係数ｔａｎδが、Ｅ≧０．２の領域では境界線ｔａｎδ＝０．０７０６×Ｅ^{０．８９３４}以上であり、０．２＞Ｅ＞０．０４の領域では境界線ｔａｎδ＝０．０１７以上であり、０．０４≧Ｅの領域では境界線ｔａｎδ＝０．０００９×Ｅ^{−０．９０９７}以上である樹脂材料で形成されることを特徴とする。

このような構成の巻線素子は、損失係数ｔａｎδをヤング率Ｅに応じて適正化しているので、好適に、昇温に伴う振動の増大を抑制することができる。

また、他の一態様では、これら上述の巻線素子において、好ましくは、前記第３樹脂層は、そのヤング率をＥ［ＧＰａ］とし、その損失係数をｔａｎδとする場合に、損失係数ｔａｎδが、Ｅ≧０．２の領域では境界線ｔａｎδ＝０．０７０６×Ｅ^{０．８９３４}以上であり、０．２＞Ｅ＞０．０４の領域では境界線ｔａｎδ＝０．０１７以上であり、０．０４≧Ｅの領域では境界線ｔａｎδ＝０．０００９×Ｅ^{−０．９０９７}以上である樹脂材料で形成されることを特徴とする。

このような構成の巻線素子は、損失係数ｔａｎδをヤング率Ｅに応じて適正化しているので、好適に、昇温に伴う振動の増大を抑制することができる。

本発明にかかる巻線素子は、複数の部材から成るコアを備えた巻線素子であって、昇温に伴う振動の増大を抑制することができる。

実施形態における巻線素子の外観を示す斜視図である。 実施形態における巻線素子の構成を示す断面図である。 実施形態の巻線素子におけるコイルおよびコアの各構成を示す斜視図である。 シミュレーションによる樹脂のヤング率と損失係数との関係を示す図である。 樹脂層の損失係数をシミュレーションする場合に用いた解析モデルを示す図である。 巻線素子の変形モードを説明するための図である。 各樹脂層を形成する樹脂材料の温度依存性を示す図である。 実勢例１および比較例１の樹脂材料によって形成された樹脂層を備える巻線素子をシミュレーションする場合に用いた解析モデルを示す図である。

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。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

（実施形態）
図１は、実施形態における巻線素子の外観を示す斜視図である。図２は、実施形態における巻線素子の構成を示す断面図である。図３は、実施形態の巻線素子におけるコイルおよびコアの各構成を示す斜視図である。図３（Ａ）は、コイルを示し、図３（Ｂ）は、コアを示す。

実施形態における巻線素子Ｄは、例えば、図１および図２に示すように、１個のコイル１と、コア２とを備え、さらに、本実施形態では、一対の第１および第２端子部３（３−１、３−２）と、締結部材４と、スペーサ部材５と、第１樹脂層６と、第２樹脂層７−１と、第３樹脂層７−２とを備え、例えばリアクトルとして機能するものである。なお、巻線素子Ｄは、複数のコイルを備えた多相用のリアクトルであってもよく、また、複数のコイルを備えたトランスであってもよい。このように巻線素子のコイル１は、１または複数であってよい。

コイル１は、絶縁状態で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、いわゆる渦電流損失を低減する観点から、コイル１は、図３（Ａ）に示すように、帯状の導体部材を、例えば絶縁被覆や絶縁シートを挟み込むこと等によって絶縁状態で、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、いわゆるフラットワイズ巻線構造のフラットワイズ型コイルである。

なお、帯状とは、導体部材の厚さ（径方向の長さ）Ｃｔよりも幅（軸方向の長さ）Ｃｗの方が大きい場合をいい、すなわち、幅Ｃｗと厚さＣｔとの間に、Ｃｗ＞Ｃｔ（Ｃｗ／Ｃｔ＞１）の関係が成り立つ。

そして、コイル１の両端には、一対の第１および第２端子部（口出配線、引出配線、電極線）３（３−１、３−２）が備えられている。これら第１および第２端子部３−１、３−２は、外部の回路とコイル１（前記導体部材）とを電気的に接続するための端子である。これら第１および第２端子部３−１、３−２は、導体線材を例えば溶接や半田付け等で前記導体部材の両端部に取り付けることによって形成されてもよいが、本実施形態では、外力や加熱による剥離を防止し、より高い信頼性を確保するために、例えば、本実施形態では、これら第１および第２端子部３−１、３−２は、コイル１（前記導体部材）の端部を折り曲げることによって、コイル１の軸方向に直交する平面に交差する方向に引き出された部分である（例えば特開２０１１−２０５０５６号公報参照）。そして、これら第１および第２端子部３−１、３−２は、サイズを低減するとともに電気抵抗を低減する観点から、その軸方向に沿う折り曲げ線で折り曲げることによって多重構造とされている。例えば、第１および第２端子部３−１、３−２は、４層構造にされている。

コア２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り、磁気的に（例えば透磁率が）等方性を有している。コア２は、複数のコア部材から成り、例えば、図１、図２および図３（Ｂ）に示すように、第１および第２端子部３−１、３−２を挿通するための、内外を連通する第１および第２端子部用貫通孔が一方のコア部材に設けられている点を除き、同一の構成を有する第１および第２コア部材２１、２２を備える。第１および第２コア部材２１、２２は、それぞれ、例えば円板形状を有する円板部２１１、２２１の板面に、該円板部２１１、２２１と同径の外周面を有する円筒部２１２、２２２が連続して成る。図１に示す例では、第１コア部材２１の円板部２１１に、第１および第２端子部３−１、３−２のコイル１からの引出方向に沿った方向（本実施形態では該円板部２１１をコイル１の軸方向）で貫通するように第１および前記第２端子部用貫通孔（図３（Ｂ）では不図示）が形成されている。そして、第１および第２コア部材２１、２２の各円板部２１１、２２１の略中央（中心）には、それぞれ、締結部材４を挿通するための第１および第２締結部材用貫通孔２１４、２２４が軸方向に沿って貫通形成されている。

コア２は、このような構成を有する第１および第２コア部材２１、２２が互いに前記各円筒部２１２、２２２の端面同士で第１樹脂層６を介して重ね合わせられることによって、形成され、コア２内には、コイル１を内部に収容するための空間が形成され、そして、第１および第２締結部材用貫通孔２１４、２２４が互いに通じることによって、コア２の一方面から他方面へ通じる、締結部材４を挿通するための締結部材用貫通孔が形成される。

このような第１および第２コア部材２１、２２は、所定の磁気特性を有する。第１および第２コア部材２１、２２は、低コスト化の観点から、同一材料であることが好ましい。第１および第２コア部材２１、２２は、表面絶縁処理された純鉄であってよいが、本実施形態では、例えば、所望の磁気特性（比較的高い透磁率）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、軟磁性体粉末を成形したものであることが好ましい。また、第１および第２コア部材２１、２２は、製造が可能であれば積層鋼板であってもよい。

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材料であることが好ましい。このような第１および第２コア部材２１、２２は、例えば、公知の常套手段を用いて軟磁性粉末を圧粉成形することによって形成することができる。

また、本実施形態では、第１および第２コア部材２１、２２には、前記互いに重ね合わされる円筒部２１２、２２２の各端面に、位置決めを行うための凸部２１５、２２５が設けられ、この凸部２１５、２２５に応じた凹部２１６、２２６が設けられている。なお、このような凸部２１５、２２５および凹部２１６、２２６は、無くてもよい。例えば、図３（Ｂ）に示すように、第１および第２コア部材２１、２２における円筒部２１２、２２２の各端面には、略円柱形状の第１および第２凸部２１５−１、２１５−２；２２５−１、２２５−２が１８０゜の間隔（互いに対向する位置）で設けられ、このような略円柱形状の第１および第２凸部２１５−１、２１５−２；２２５−１、２２５−２がはまり込むような略円柱形状の第１および第２凹部２１６−１、２１６−２；２２６−１、２２６−２が１８０゜の間隔（互いに対向する位置）で設けられている。そして、これら第１および第２凸部２１５−１、２１５−２；２２５−１、２２５−２ならびに第１および第２凹部２１６−１、２１６−２；２２６−１、２２６−２は、それぞれ、９０゜間隔で設けられている。なお、図３（Ｂ）には、第１および第２コア部材２１、２２の一方が示されている（前記第１および第２端子部用貫通孔は不図示）。このような位置決めの凸部２１５、２２５を円筒部２１２、２２２の各端面にさらに備えることによって第１および第２コア部材２１、２２をより確実に突き合わせることができる。

また、本実施形態では、図２および図３（Ｂ）に示すように、コイル１をコア２内に収容した場合にコア２におけるコイル１の空芯部Ｓに面する箇所に、この空芯部Ｓに入り込む第１および第２突起部２１３、２２３が形成されている。より具体的には、コイル１をコア２内に収容した場合に第１コア部材２１の内側底面におけるコイル１の空芯部Ｓに面する箇所に、この空芯部Ｓに入り込む円錐台形状の第１突起部２１３が形成されており、コイル１をコア２内に収容した場合に第２コア部材２２の内側底面におけるコイル１の空芯部Ｓに面する箇所に、この空芯部Ｓに入り込む円錐台形状の第２突起部２２３が形成されている。このような第１および第２突起部２１３、２２３を形成することにより、巻線素子Ｄのインダクタンスをさらに向上させることができる。また、各突起部２１３、２２３間におけるギャップ長を調整することにより、巻線素子Ｄのインダクタンス値を調整することができる。また、第１および第２突起部２１３、２２３は、インダクタンス特性を制御するために任意の形状とすることが可能であり、円錐台形状に限定されるものではなく、例えば、円柱状であってもよい。

そして、本実施形態では、巻線素子Ｄは、コイル１の軸芯部内に配置され、コイル１の軸芯における一方端部に対向するコア２の内側上面に第２樹脂層７−１を介して当接するとともに、コイル１の軸芯における他方端部に対向するコア２の内側下面に第３樹脂層７−２を介して当接するスペーサ部材５をさらに備えている。図２に示す例では、コア２の内側上下面に上述したように第１および第２突起部２１３、２２３が形成されているので、スペーサ部材５の一方端面は、第１突起部２１３の端面に第２樹脂層７−１を介して当接され、その他方端面は、第２突起部２２３の端面に第３樹脂層７−２を介して当接されている。このように本実施形態の巻線素子Ｄは、互いに対向する第１および第２突起部２１３、２２３の各面間（前記ギャップ）に、スペーサ部材５を備えている。スペーサ部材５は、コイル１の内径（内直径）よりも小さい径（直径）であるリング形状（環形状、ドーナツ形状）である。このようなスペーサ部材５は、例えば、エポキシ系樹脂等の樹脂、アルミナ等のセラミックス、および、ステンレス鋼等の金属等の成型体である。前記樹脂は、比較的剛性の高いものが好ましい。このように本実施形態の巻線素子Ｄは、互いに対向する第１および第２突起部２１３、２２３の各面間（前記ギャップ）に、スペーサ部材５を備えているので、コイル１の軸芯部における両端部に対向するコア２の両部分の振動を抑えることができる。

締結部材４は、複数、本実施形態では第１および第２コア部材２１、２２を互いに固定するための部材であり、例えば、ボルトおよびナット、あるいは、リベットやクリップ等である。

そして、このような巻線素子Ｄの製造では、第１および第２端子部３−１、３−２を前記第１および第２端子部用貫通孔から外部に引き出してコア２の内部空間に収納するように、コイル１が第１コア部材２１（または第２コア部材２２）に配置され、第１および第２突起部２１３、２２３の各面間（前記ギャップ）に第２および第３樹脂層７−１、７−２を介装してスペーサ部材５が配置されるように、第１および第２コア部材２１、２２が、第１樹脂層６を介装して突き合わせられる。そして、前記締結部材用貫通孔に締結部材４が挿通され、第１および第２コア部材２１、２２が締結部材によって固定される。例えば、締結部材４のボルトが、前記締結部材用貫通孔に挿通され、前記ボルトおよび締結部材４のナットで第１および第２コア部材２１、２２が互いに締め付けられて固定される。このように本実施形態の巻線素子Ｄは、コイル１をコア２内に内蔵する、いわゆるポッド型の素子である。

なお、上述では、第１および第２コア部材２１、２２は、締結部材４によって締結固定されたが、第１ないし第３樹脂層６、７−１、７−２を接着剤で形成することによって、第１および第２コア部材２１、２２は、接着剤の第１ないし第３樹脂層６、７−１、７−２によって接着固定されてもよい。あるいは、第１および第２コア部材２１、２２は、締結部材４によって締結固定されるとともに、接着剤の第１ないし第３樹脂層６、７−１、７−２によって接着固定されてもよい。

このように本実施形態の巻線素子Ｄは、コア２における複数の部材間に、上述では第１および第２コア部材２１、２２の各当接面間に、第１樹脂層６が介装されているので、各部材の、上述では第１および第２コア部材２１、２２の寸法公差を第１樹脂層６で吸収することができる。

また、本実施形態の巻線素子Ｄは、コア２の内側上下面とスペーサ部材５との各間に第２および第３樹脂層７−１、７−２がそれぞれ介装されているので、コア２およびスペーサ部材５の各寸法公差を第２および第３樹脂層７−１、７−２で吸収することができる。

そして、本実施形態の巻線素子Ｄは、コイル１に通電した場合に生じる昇温に伴う振動の増大を抑制するために、次のように、第１ないし第３樹脂層６、７−１、７−２が適正化されている。

すなわち、第１ないし第３樹脂層６、７−１、７−２は、それぞれ、常温より高い高温の場合の損失係数ｔａｎδ_ｈが前記常温の場合の損失係数ｔａｎδ_ｃよりも大きい樹脂材料で形成される。損失係数ｔａｎδの調整は、公知の常套手段によって、例えば、樹脂材料に無機フィラーを混合することによって、実現することができる。なお、樹脂材料は、振動をより低減する観点から、例えば常温で予め規定されている所定の仕様を満たす振動を実現する剛性よりも高い常温で高剛性であることが好ましい。

ここで、高温とは、常温（室温、２０℃）よりも高く、電気的な健全性を保証し得る温度以下、例えばコイル１における巻回された互いに隣接する導体部材間やコイル１とコア２との間等の絶縁に用いられる絶縁材料の耐熱温度以下であり、例えば、常温より高く、１６０℃以下の温度範囲や、常温より高く、１５０℃以下の温度範囲等である。

図４は、シミュレーションによる樹脂のヤング率と損失係数との関係を示す図である。図４は、横軸が対数目盛であり、両対数グラフであり、その横軸は、ＧＰａ単位で表すヤング率Ｅであり、その縦軸は、損失係数ｔａｎδである。図５は、樹脂層の損失係数をシミュレーションする場合に用いた解析モデルを示す図である。図６は、巻線素子の変形モードを説明するための図である。

巻線素子Ｄは、比較的広い周波数帯域で利用されることから、巻線素子Ｄが共振した場合（共振状態）でもその振動が抑制されていることが必要である。室温Ｔｃおよび高温Ｔｈにおける各損失係数をそれぞれｔａｎδ_ｃおよびｔａｎδ_ｈとした場合に、共振状態における昇温に伴う振動レベル（振幅）の変化は、共振倍率（共振ピークの応答倍率）の変化量△Ｑを用いて次式（１）で表される。
△Ｑ＝２０×ｌｏｇ（ｔａｎδ_ｃ／ｔａｎδ_ｈ） ・・・（１）
ここで、ｌｏｇは、１０を底とする常用対数であり、△Ｑは、ｄＢ単位で表されている。

共振倍率の変化量△Ｑが３ｄＢ以上低減（−３ｄＢ以下の値（△Ｑ≦−３ｄＢ））すれば、振動エネルギーが１／２以下となり、振動が有意に抑制される。この観点から、巻線素子Ｄの第１ないし第３樹脂層６、７−１、７−２を形成する樹脂について、ヤング率と損失係数との関係を、有限要素法を用いた数値実験（シミュレーション、解析）を行った。図４には、その結果が示されている。

図４において、◇は、試料Ｎｏ．１の結果であり、□は、試料Ｎｏ．２の結果であり、そして、△は、試料Ｎｏ．３の結果である。これら試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３の諸元は、巻線素子Ｄの各部の寸法を図５に示すようにＬＡ〜ＬＧとした場合に、表１に示す通りである。すなわち、ＬＡは、第１および第２コア部材２１、２２における各突起部２１４、２２４の半径（ポール半径）であり（図５に示す例では、各突起部２１４、２２４は円柱形状である）、ＬＢは、コイル１を収納する空間の径方向に沿った長さ（コイル厚み）であり、ＬＣは、第１および第２コア部材２１、２２における各円筒部２１２、２２２の厚み（ヨーク厚み）であり、ＬＤは、第１および第２コア部材２１、２２における各円板部２１１、２２１の厚み（天板厚み）であり、ＬＥは、第１および第２コア部材２１、２２における各円筒部２１２、２２２の高さ（コイル高さ／２）であり、ＬＦは、第１および第２コア部材２１、２２における各突起部２１４、２２４の高さ（突起高さ）であり、そして、ＬＧは、互いに対向する各突起部２１４、２２４の各面間の距離（ギャップ長）である。表１に示す各諸元の巻線素子Ｄにおいて、第１および第２樹脂層７−１、７−２の厚みは、それぞれ０．２ｍｍであり、その合計は、０．４ｍｍである。

なお、×のｍｉｎは、Ｅ≧０．２の場合において、３ｄＢの振動低減に必要な樹脂の損失係数の最小値であり、＊のｍｉｎ２は、０．２＞Ｅ＞０．０４において、損失係数の最小値であり、○のｍｉｎ３は、０．０４≧Ｅにおいて、損失係数の最小値であり、実線の累乗（ｍｉｎ）は、前記×のｍｉｎを最小二乗法で指数近似した場合の結果であり、実線の累乗（ｍｉｎ２）は、前記＊のｉｍを最小二乗法で指数近似した場合の結果である。

図４より、各樹脂層６、７−１、７−２を形成する樹脂のヤング率Ｅが比較的大きい場合では、巻線素子Ｄ全体の剛性が高く、前記樹脂の損失係数を大きくする必要がある。また、前記樹脂のヤング率Ｅが小さくなり過ぎると、巻線素子Ｄ全体の歪みに対する各樹脂層６、７−１、７−２の影響が小さくなり、前記樹脂の損失係数を大きくする必要がある。一方、前記樹脂のヤング率Ｅがこれらの間では、巻線素子Ｄ全体の歪みに対する各樹脂層６、７−１、７−２の影響が大きくなり、前記樹脂の損失係数は、小さくてもよい。なお、図２や図５に示す構造の巻線素子Ｄでは、図６（Ａ）に示す変形モードにおいて、各樹脂層６、７−１、７−２は、巻線素子Ｄ全体の歪みに対し、第１および第２コア部材２１、２２における各当接面での離反が大きく、最も影響する。また、図６（Ｂ）に示すような、ずり変形に対しても、各樹脂層６、７−１、７−２は、巻線素子Ｄ全体の歪みに対し、大きく影響する。

図４に示すように、今般のシミュレーションの結果から、第１樹脂層６は、そのヤング率をＥ［ＧＰａ］とし、その損失係数をｔａｎδとする場合に、損失係数ｔａｎδが、Ｅ≧０．２の領域では境界線ｔａｎδ＝０．０７０６×Ｅ^{０．８９３４}以上であり、０．２＞Ｅ＞０．０４の領域では境界線ｔａｎδ＝０．０１７以上であり、０．０４≧Ｅの領域では境界線ｔａｎδ＝０．０００９×Ｅ^{−０．９０９７}以上である樹脂材料で形成されることが好ましい。また、第２樹脂層７−１は、損失係数ｔａｎδが、Ｅ≧０．２の領域では境界線ｔａｎδ＝０．０７０６×Ｅ^{０．８９３４}以上であり、０．２＞Ｅ＞０．０４の領域では境界線ｔａｎδ＝０．０１７以上であり、０．０４≧Ｅの領域では境界線ｔａｎδ＝０．０００９×Ｅ^{−０．９０９７}以上である樹脂材料で形成されることが好ましい。また、第３樹脂層７−２は、損失係数ｔａｎδが、Ｅ≧０．２の領域では境界線ｔａｎδ＝０．０７０６×Ｅ^{０．８９３４}以上であり、０．２＞Ｅ＞０．０４の領域では境界線ｔａｎδ＝０．０１７以上であり、０．０４≧Ｅの領域では境界線ｔａｎδ＝０．０００９×Ｅ^{−０．９０９７}以上である樹脂材料で形成されることが好ましい。

なお、上述では、第１ないし第３樹脂層６、７−１、７−２は、同一の材料を用いて形成されたが、互いに異なった材料を用いて形成されてもよく、またその一部が互いに異なった材料を用いて形成されてもよい（残余は、同一の材料を用いて形成される）。

（実施例および比較例）
図７は、各樹脂層を形成する樹脂材料の温度依存性を示す図である。図７の横軸は、℃単位で表す温度であり、その紙面右縦軸は、損失係数ｔａｎδであり、その紙面左縦軸は、ＧＰａ単位で表すヤング率（貯蔵弾性率）Ｅである。●は、ヤング率Ｅであり、■は、損失係数ｔａｎδである。図８は、実勢例１および比較例１の樹脂材料によって形成された樹脂層を備える巻線素子をシミュレーションする場合に用いた解析モデルを示す図である。図８（Ａ）は、解析モデルを説明するための巻線素子の断面図であり、図８（Ｂ）は、解析に用いた有限要素法における各要素の様子を示す巻線素子の断面斜視図である。

そして、実施例１の樹脂材料で第１ないし第３樹脂層６、７−１、７−２を形成した場合における昇温に伴う振動低減量と、比較例１の樹脂材料で第１ないし第３樹脂層６、７−１、７−２を形成した場合における昇温に伴う振動低減量について、検証した。

実施例１の樹脂材料は、ガラス転移温度が１４４℃であって、カルシウム無機化合物を無機フィラーとして混合したエポキシ系接着剤１である。

比較例１の樹脂材料は、従来のものであって、ガラス転移温度が１７０℃であるエポキシ系接着剤２である。

これら実施例１および比較例１の各樹脂材料におけるヤング率Ｅおよび損失係数ｔａｎδの温度特性は、図７に示す通りである。図７（Ａ）には、２０℃〜１５０℃の温度範囲で実施例１の温度特性が示されており、図７（Ｂ）には、２０℃〜１６０℃の温度範囲で比較例１の温度特性が示されている。図７に示すように、ヤング率Ｅは、実施例１および比較例１の各樹脂材料ともに、大略、温度上昇に伴って徐々に低減している。実施例１の樹脂材料は、ガラス転移温度が１４４℃であるため、この付近では、ヤング率Ｅは、温度上昇に伴ってやや急減している。一方、損失係数ｔａｎδは、比較例１の樹脂材料では、室温２０℃から温度上昇に伴って増加および低減の波は多少あるが、大略、緩やかに減少している。これに比し、実施例１の樹脂材料では、損失係数ｔａｎδは、室温２０℃から約７０℃までの範囲では、温度上昇に伴って徐々にやや低減し、この約７０℃以上では、温度上昇に伴って増加している。

このような実施例１および比較例１の樹脂材料を各樹脂層６、７−１、７−２に用いた巻線素子Ｄにおける共振倍率の変化量△Ｑは、２０℃を基準として、比較例１の樹脂材料の場合では、２０℃の共振倍率の変化量△Ｑ_２，２０＝０ｄＢであり、１５０℃の共振倍率の変化量△Ｑ_{２，１５０}＝約０ｄＢであり、これに比し、実施例１の樹脂材料の場合では、２０℃の共振倍率の変化量△Ｑ_１，２０＝０ｄＢであり、１５０℃の共振倍率の変化量△Ｑ_{１，１５０}＝約−４．３ｄＢであった。このように実施例１の樹脂材料を用いることにより、２０℃から１５０℃へ昇温した場合に、−４．３ｄＢの共振倍率低減効果が確認された。

なお、このシミュレーションには、図８（Ａ）に示す構造の巻線素子Ｄが用いられ、各諸元は、ＬＡ＝２４．５ｍｍであり、ＬＢ＝１２．３ｍｍであり、ＬＣ＝７．２ｍｍであり、ＬＤ＝１１．５ｍｍであり、ＬＥ＝１０．５ｍｍであり、ＬＦ＝９．９ｍｍであり、ＬＧ＝０．８ｍｍ（スペーサ部材５の厚み）であり、そして、第２および第３樹脂層７−１、７−２の厚みは、それぞれ０．２ｍｍであり、その合計は、０．４ｍｍ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。

Ｄ 巻線素子
１ コイル
２ コア
５ スペーサ部材
６ 第１樹脂層
７−１ 第２樹脂層
７−２ 第３樹脂層

Claims (5)

1. コイルと、前記コイルによって生じた磁束を通すコア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、
   前記コアは、複数の部材から成り、前記複数の部材間には、第１樹脂層が介装され、
   前記第１樹脂層は、常温より高い高温の場合の損失係数が前記常温の場合の損失係数よりも大きい樹脂材料で形成され、
   前記第１樹脂層は、そのヤング率をＥ［ＧＰａ］とし、その損失係数をｔａｎδとする場合に、損失係数ｔａｎδが、Ｅ≧０．２の領域では境界線ｔａｎδ＝０．０７０６×Ｅ ^{０．８９３４} 以上であり、０．２＞Ｅ＞０．０４の領域では境界線ｔａｎδ＝０．０１７以上であり、０．０４≧Ｅの領域では境界線ｔａｎδ＝０．０００９×Ｅ ^{−０．９０９７} 以上である樹脂材料で形成されること
   を特徴とする巻線素子。
2. 前記コアは、締結部材によって互いに締結固定された第１および第２コア部材を備え、
   前記第１および第２コア部材は、それぞれ、円板形状を有する円板部と、前記円板部の外周から前記円板部の軸方向に突設された円筒部と、前記締結部材を挿通できるように、前記円板部の略中心に前記円板部の軸方向に沿って貫通形成された締結部材用貫通孔とを備え、
   前記第１および第２コア部材の円筒部の端面同士が、前記コイルを内部に収容するための空間を形成するように重ね合わされ、
   前記第１樹脂層は、前記第１および第２コア部材の円筒部の端面同士間に配置されていること
   を特徴とする請求項１に記載の巻線素子。
3. 前記コアは、前記コイルを収納するように形成され、
   前記コイルの芯部内に配置され、前記コアの内側上面に第２樹脂層を介して当接するとともに前記コアの内側下面に第３樹脂層を介して当接するスペーサ部材をさらに備え、
   前記第２および第３樹脂層は、それぞれ、常温より高い高温の場合の損失係数が前記常温の場合の損失係数よりも大きい樹脂材料で形成されること
   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。
4. 前記第２樹脂層は、そのヤング率をＥ［ＧＰａ］とし、その損失係数をｔａｎδとする場合に、損失係数ｔａｎδが、Ｅ≧０．２の領域では境界線ｔａｎδ＝０．０７０６×Ｅ^{０．８９３４}以上であり、０．２＞Ｅ＞０．０４の領域では境界線ｔａｎδ＝０．０１７以上であり、０．０４≧Ｅの領域では境界線ｔａｎδ＝０．０００９×Ｅ^{−０．９０９７}以上である樹脂材料で形成されること
   を特徴とする請求項３に記載の巻線素子。
5. 前記第３樹脂層は、そのヤング率をＥ［ＧＰａ］とし、その損失係数をｔａｎδとする場合に、損失係数ｔａｎδが、Ｅ≧０．２の領域では境界線ｔａｎδ＝０．０７０６×Ｅ^{０．８９３４}以上であり、０．２＞Ｅ＞０．０４の領域では境界線ｔａｎδ＝０．０１７以上であり、０．０４≧Ｅの領域では境界線ｔａｎδ＝０．０００９×Ｅ^{−０．９０９７}以上である樹脂材料で形成されること
   を特徴とする請求項３または請求項４に記載の巻線素子。