JP6948300B2 - Reactor manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、磁性粉末と樹脂からなるコアを備えたリアクトル及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a reactor provided with a core made of magnetic powder and resin, and a method for producing the same.
リアクトルは、ＯＡ機器、太陽光発電システム、ハイブリッド自動車、電気自動車や燃料電池車の駆動システム等をはじめ、種々の用途で使用されている。この種のリアクトルは、磁性材からなる環状コアと、この環状コアの外周を覆う樹脂部材と、樹脂部材を介して環状コアの外周の一部に巻回されたコイルとを備えている。環状コアは、例えば、直線上に延びた一対の脚部と、この脚部の両端部に配置され、一対の脚部を繋ぐ一対のヨーク部とを有する。この一対の脚部と一対のヨーク部とを接合することで環状コアは形成される。そして、外部電源から電力が供給されると、コイルに電流が流れて磁束が発生し、環状コア内に磁気回路が形成される。 The reactor is used in various applications such as OA equipment, photovoltaic power generation systems, hybrid vehicles, drive systems for electric vehicles and fuel cell vehicles, and the like. This type of reactor includes an annular core made of a magnetic material, a resin member that covers the outer periphery of the annular core, and a coil that is wound around a part of the outer periphery of the annular core via the resin member. The annular core has, for example, a pair of legs extending in a straight line and a pair of yokes arranged at both ends of the legs and connecting the pair of legs. An annular core is formed by joining the pair of legs and the pair of yokes. Then, when electric power is supplied from an external power source, a current flows through the coil to generate magnetic flux, and a magnetic circuit is formed in the annular core.
環状コアを形成する脚部とヨーク部の接合箇所には、所定幅の磁気的なギャップを与えることがある。このギャップにより、リアクトルの高電流側のインダクタンスの低下を防止する。ギャップとしては、例えば、スペーサなどのギャップ材を用いる場合やエアギャップを設ける場合などが挙げられる。しかし、ギャップを有すると、ギャップから漏れ磁束が生じる。漏れ磁束が生じると、リアクトルの周辺機器に悪影響を与えるなどの問題がある。 A magnetic gap of a predetermined width may be provided at the joint between the leg and the yoke forming the annular core. This gap prevents a decrease in inductance on the high current side of the reactor. Examples of the gap include the case where a gap material such as a spacer is used and the case where an air gap is provided. However, if there is a gap, leakage flux is generated from the gap. When the leakage flux is generated, there is a problem that the peripheral equipment of the reactor is adversely affected.
そこで、ギャップ材やエアギャップを設けず、直接接着剤で脚部とヨーク部を接合するする手法がある。もっとも、直接接着剤によって、脚部とヨーク部を接合させる場合でも、ギャップを全く生じないように接合させることは不可能であり、ミクロレベルで見るとギャップが生じており、そこから漏れ磁束が生じてしまう。 Therefore, there is a method of directly joining the leg portion and the yoke portion with an adhesive without providing a gap material or an air gap. However, even when the legs and yoke are joined by direct adhesive, it is impossible to join them without creating any gaps, and when viewed at the micro level, there are gaps, and leakage flux is generated from them. It will occur.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、コアの脚部とヨーク部との接合箇所からの漏れ磁束を抑制することができるリアクトルを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a reactor capable of suppressing leakage flux from a joint portion between a leg portion and a yoke portion of a core.
本発明のリアクトルの製造方法は、複数の脚部と、前記複数の脚部の両端部に配置されるヨーク部と、を備えるコアを備え、前記脚部が磁性粉末と樹脂とを含む複合磁性材料で構成されたリアクトルの製造方法であって、樹脂部材にコイルを装着する装着工程と、前記脚部を被覆する前記樹脂部材の中に粘土状の前記複合磁性材料を充填する充填工程と、前記樹脂部材の中に注入された前記複合磁性材料を加圧する加圧工程と、前記樹脂を硬化させる硬化工程と、を有し、前記加圧工程では、前記ヨーク部を構成するコアによって前記複合磁性材料を加圧していることを特徴とする。
Manufacturing method of the reactor of the present invention, a composite magnetic including a plurality of legs, and the yoke portion disposed at both ends of the plurality of legs, comprising a core comprising a said leg and a magnetic powder and a resin A method for manufacturing a reactor composed of a material, which includes a mounting step of mounting a coil on a resin member, and a filling step of filling the resin member covering the legs with a clay-like composite magnetic material. wherein a pressurizing step of pressurizing a composite magnetic material pressure injected into the resin member, have a, a curing step of curing the resin, the higher the pressing step, the composite by a core which constitutes the yoke portion characterized that you have a magnetic material pressurized.
前記ヨーク部の透磁率は、前記脚部の透磁率より大きくしてもよい。前記粘土状の複合磁性材料によって成形されない前記脚部又は前記ヨーク部は、前記脚部及び前記ヨーク部が接合する端面に凹凸があってもよい。The magnetic permeability of the yoke portion may be larger than the magnetic permeability of the leg portion. The leg portion or the yoke portion that is not formed by the clay-like composite magnetic material may have irregularities on the end faces to which the leg portion and the yoke portion are joined.
本発明によれば、コアの脚部とヨーク部との接合箇所からの漏れ磁束を抑制することができるリアクトルを得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a reactor capable of suppressing the leakage flux from the joint portion between the leg portion and the yoke portion of the core.
（第１の実施形態）
（構成）
以下、図面を参照しつつ本実施形態に係るリアクトルについて説明する。図１は、第１の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図である。図２は、第１の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す分解斜視図である。
(First Embodiment)
(composition)
Hereinafter, the reactor according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of the reactor according to the first embodiment. FIG. 2 is an exploded perspective view showing the overall configuration of the reactor according to the first embodiment.
リアクトル１は、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換して蓄積及び放出する電磁気部品であり、電圧の昇降圧等に使用される。本実施形態のリアクトル１は、コア２、コイル３、樹脂部材４を備える。
The reactor 1 is an electromagnetic component that converts electrical energy into magnetic energy and stores and releases it, and is used for raising and lowering voltage. The reactor 1 of the present embodiment includes a
コア２は、複数の脚部２１とこの複数の脚部２１の両端部に配置された一対のヨーク部２２とを有する。本実施形態では、脚部２１は２つ有し、形状はこれに限定するものではないが、円柱形状となっている。脚部２１の外周面は樹脂部材４で覆われている。２つの脚部２１は、円柱軸が平行となるように配置されている。脚部２１とヨーク部２２の少なくともいずれか一方は、磁性粉末と樹脂とを含む複合磁性材料によって構成されたメタルコンポジットコア（ＭＣコア）である。本実施形態では、脚部２１が複合磁性材料によって構成される。
The
ＭＣコアの外表面は、全て非摺動面となっている。ＭＣコアは、磁性粉末と樹脂とを含む複合磁性材料を所定形状の容器にいれ、樹脂を硬化させてコアとして成形する。換言すれば、圧粉磁心の成形のように加圧することは、ＭＣコアの成形において必須要件ではない。また、加圧する場合があっても、数ｔｏｎ〜数十ｔｏｎで絶縁被膜で覆った磁性粉末を押し固めて成形する圧粉磁心とは異なり、ＭＣコアの密度を向上させるために加圧するものであり、加圧する力も数ｋｇ〜数十ｋｇと低い圧力をかければ足りる。 The outer surface of the MC core is a non-sliding surface. The MC core is formed as a core by putting a composite magnetic material containing a magnetic powder and a resin into a container having a predetermined shape and curing the resin. In other words, pressurization as in the molding of dust cores is not an essential requirement in the molding of MC cores. In addition, even if pressure is applied, it is pressurized to improve the density of the MC core, unlike the dust core, which is formed by compacting the magnetic powder covered with an insulating film at several tons to several tens of tons. Yes, it is sufficient to apply a low pressure of several kg to several tens of kg.
このように、ＭＣコアは、加圧しない、又は、低い圧力で加圧するため、型とコアが擦れながら移動することでコア表面に形成される複数の線状の痕を有する摺動面が形成されない。したがって、ＭＣコアの外周面は、全て非摺動面となる。また、圧粉磁心は、磁性粉末を、数ｔｏｎ〜数十ｔｏｎで加圧するため、磁性粉末が変形するが、ＭＣコアは、加圧した場合でも、数ｋｇ〜数十ｋｇで加圧するので、磁性粉末は変形しない。 In this way, since the MC core is not pressurized or is pressurized at a low pressure, a sliding surface having a plurality of linear marks formed on the core surface is formed by moving while rubbing the mold and the core. Not done. Therefore, the outer peripheral surfaces of the MC core are all non-sliding surfaces. Further, in the dust core, the magnetic powder is pressurized at several tons to several tens of tons, so that the magnetic powder is deformed. However, even when the MC core is pressurized, it is pressurized at several kg to several tens of kg. The magnetic powder does not deform.
磁性粉末としては、軟磁性粉末が使用でき、特に、Ｆｅ粉末、Ｆｅ−Ｓｉ合金粉末、Ｆｅ−Ａｌ合金粉末、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末（センダスト）、又はこれら２種以上の粉末の混合粉などが使用できる。Ｆｅ−Ｓｉ合金粉末としては、例えば、Ｆｅ−６．５％Ｓｉ合金粉末、Ｆｅ−３．５％Ｓｉ合金粉末を使用できる。軟磁性粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は２０μｍ〜１５０μｍが好ましい。なお、本明細書において「平均粒子径」とは、特に断りがない限り、Ｄ５０、すなわちメジアン径を指すものとする。 As the magnetic powder, soft magnetic powder can be used, and in particular, Fe powder, Fe-Si alloy powder, Fe-Al alloy powder, Fe-Si-Al alloy powder (Sendust), or a mixed powder of two or more of these powders. Etc. can be used. As the Fe-Si alloy powder, for example, Fe-6.5% Si alloy powder and Fe-3.5% Si alloy powder can be used. The average particle size (D50) of the soft magnetic powder is preferably 20 μm to 150 μm. In the present specification, the "average particle size" refers to D50, that is, the median diameter, unless otherwise specified.
樹脂は、磁性粉末と混合され、磁性粉末を保持する。樹脂としては、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、又は熱可塑性樹脂が使用できる。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂などが使用できる。紫外線硬化性樹脂としては、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系、アクリレート系、エポキシ系の樹脂を使用できる。熱可塑性樹脂としては、ポリイミドやフッ素樹脂などの耐熱性に優れた樹脂を使用することが好ましい。硬化剤を添加することにより硬化するエポキシ樹脂は、硬化剤の添加量などによってその粘度を調整できる。 The resin is mixed with the magnetic powder and retains the magnetic powder. As the resin, a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, or a thermoplastic resin can be used. As the thermosetting resin, phenol resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, polyurethane, diallyl phthalate resin, silicone resin and the like can be used. As the ultraviolet curable resin, urethane acrylate-based, epoxy acrylate-based, acrylate-based, and epoxy-based resins can be used. As the thermoplastic resin, it is preferable to use a resin having excellent heat resistance such as polyimide or fluororesin. The viscosity of the epoxy resin that is cured by adding a curing agent can be adjusted by the amount of the curing agent added or the like.
樹脂は、磁性粉末に対して３〜５ｗｔ％含有されていることが好ましい。樹脂の含有量が３ｗｔ％より少ないと、磁性粉末の接合力が不足し、コアの機械的強度が低下する。また、樹脂の含有量が５ｗｔ％より多いと、磁性粉末を隙間なく保持することができなくなるなど、コアの密度が低下し、透磁率が低下する。 The resin is preferably contained in an amount of 3 to 5 wt% with respect to the magnetic powder. If the resin content is less than 3 wt%, the bonding force of the magnetic powder is insufficient and the mechanical strength of the core is lowered. Further, if the content of the resin is more than 5 wt%, the density of the core is lowered and the magnetic permeability is lowered, for example, the magnetic powder cannot be held without gaps.
ヨーク部２２は、圧粉磁心、フェライト磁心及び積層鋼板を用いることができる。本実施形態では、ヨーク部２２は、圧粉磁心を用いている。ヨーク部２２は、ブロック状のコアである。ヨーク部２２の脚部２１と接合する反対側の端面は平坦であることが好ましい。後述するように、ヨーク部２２を構成する圧粉磁心は、複合磁性材料を押圧する押圧部材となる。したがって、ヨーク部２２の脚部２１と接合する反対側の端面を平坦にすることで、複合磁性材料を均等な力で押圧することができるからである。
For the
また、ヨーク部２２の透磁率は、脚部２１の透磁率よりも大きいものを用いている方が好ましい。ヨーク部２２の透磁率が脚部２１の透磁率よりも大きいことにより、コイル３が巻回された脚部２１によって発生した磁束をより多く捕捉することができる。
Further, it is preferable to use a
ヨーク部２２は、脚部２１の両端部に配置される。ヨーク部２２は、脚部２１の複合磁性材料の樹脂によって、脚部２１の端部と接合している。換言すれば、脚部２１とヨーク部２２は、接着剤等を用いることなく接合している。ヨーク部２２と脚部２１は、継ぎ目無く一続きに接合されている。ヨーク部２２には、脚部２１を構成する複合磁性材料の樹脂が浸透している。具体的には、複合磁性材料の樹脂が圧粉磁心の内部に浸み込んでいる。また、ヨーク部２２の脚部２１と接合する端面には、複数の細かい凹凸がある。この凹凸は、例えば、数十ミクロン程度の大きさである。
The
この凹凸は、圧粉磁心、フェライトなどの成形体をプレス成形する際に、磁性粉末等の粉末によって形成される凹凸であってもよいし、成型後にやすり、サンドブラストなどにより成形体の表面を粗くすることで形成させた凹凸であってもよい。また、積層鋼板の場合には、積層による段差によって形成される凹凸であってもよいし、積層後の成形体の表面に形成させた凹凸であってもよい。この凹凸の凹部に複合磁性材料の樹脂が入り込んでいる。 These irregularities may be irregularities formed by powders such as magnetic powder when a molded body such as a dust core or ferrite is press-molded, or the surface of the molded body may be roughened by sanding or sandblasting after molding. It may be unevenness formed by the above. Further, in the case of a laminated steel sheet, it may be unevenness formed by a step due to lamination, or may be unevenness formed on the surface of the molded body after lamination. The resin of the composite magnetic material has entered the concave and convex recesses.
図２に示すように、コイル３は２つ有している。コイル３は、エナメルなどの絶縁被覆した２本の導電性部材により構成される。導電性部材としては、銅線やアルミニウム線を用いることができる。本実施形態では、銅線を用いている。コイル３は、銅線が巻回された両端部が開口した円筒形状を有する。コイル３の両端部からは、引出線が引き出されている。２つのコイル３は、コイル３の巻軸方向が平行になるように配置される。コイル３の内周面は、樹脂部材４によって覆われている。即ち、コイル３は、樹脂部材４を介して脚部２１に巻回されている。
As shown in FIG. 2, the
なお、本実施形態では、コイル３は円筒形状であったが、コイル３の形状はこれに限定されるものではなく、矩形状であってもよい。また、コイル３の数は２つに限られず、１つでもよいし、３つ以上有していてもよい。
In the present embodiment, the
樹脂部材４は、コア２の周囲を覆い、コア２とコイル３を絶縁する。樹脂部材４を構成する樹脂の種類としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、ＢＭＣ（Ｂｕｌｋ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）、ＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ）、ＰＢＴ（Ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等が挙げられる。
The resin member 4 covers the periphery of the
図２に示すように、樹脂部材４は、２分割されている。２分割された樹脂部材４は、概略Ｕ字型形状を有する。樹脂部材４は、コイル３を装着する一対の直線部４１と、この一対の直線部４１を繋ぐ連結部４２を有する。樹脂部材４は、互いの直線部４１の端部を接着剤等で接合することにより２分割された樹脂部材４が一体に形成される。
As shown in FIG. 2, the resin member 4 is divided into two parts. The resin member 4 divided into two has a substantially U-shaped shape. The resin member 4 has a pair of
直線部４１は、円筒形状を有する。直線部４１の内周面には、脚部２１が配置される。複合磁性材料で構成される脚部２１と直線部４１は、複合磁性材料の樹脂によって一体に成型されている。即ち、脚部２１と直線部４１の間に隙間はなく、接触している。また、直線部４１の外周面には、コイル３が巻回されている。連結部４２は、直線部４１を繋ぐ端面には、直線部２１の内周と概略同一径の２つの開口を有する。また、連結部４２は、直線部４１を繋ぐ端面と反対側の端面が開口している。この開口から成形されたヨーク部２２が挿入される。つまり、この開口の大きさは、ヨーク部２２と概略同一の大きさとなっている。
The
（リアクトルの製造方法）
本実施形態に係るリアクトル１の製造方法について図面を参照しつつ説明する。本実施形態のリアクトルは、図３に示すように、（１）装着工程、（２）充填工程、（３）加圧工程、（４）硬化工程を有する。
(Reactor manufacturing method)
The manufacturing method of the reactor 1 according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 3, the reactor of the present embodiment has (1) mounting step, (2) filling step, (3) pressurizing step, and (4) curing step.
（１）装着工程（ステップＳ０１）
装着工程は、樹脂部材４にコイル３を装着する工程である。コイル３の両端の開口から樹脂部材４の直線部４１を挿入する。直線部４１の端部には接着剤が塗布されており、コイルの開口から挿入された互いの樹脂部材４の直線部４１がコイル３の中で接合される。即ち、２分割されていた樹脂部材４は、一体となる。
(1) Mounting step (step S01)
The mounting step is a step of mounting the
（２）充填工程（ステップＳ０２）
充填工程は、磁性粉末と樹脂とを含む複合磁性材料を直線部４１内部に充填する工程である。本工程では、まず、磁性粉末と樹脂とを混合し、粘土状の複合磁性材料を作製する。この粘土状の複合磁性材料は、添加する樹脂の粘度で所望の粘性を得る。添加する樹脂の粘度は、磁性粉末との混合時において５０〜５０００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。粘度が５０ｍＰａ・ｓ未満であると、混合時において樹脂が磁性粉末に絡みつくことがなく、容器内で磁性粉末と樹脂とが分離しやすくなり、コアの密度又は強度にバラツキが生じる。粘度が５０００ｍＰａ・ｓを超えると、粘度が高くなりすぎ、例えば、第１の磁性粉末間に形成された樹脂が入り込み、その隙間を第２の磁性粉末が埋めることができなくなるなど、コアの密度が低下し、透磁率が低下する。
(2) Filling step (step S02)
The filling step is a step of filling the inside of the
磁性粉末と樹脂の混合は、所定の混合器を用いて自動で、又は、手動で行うことができる。混合する時間は、適宜設定することができ、特にこれに限定するものではないが、例えば２分間とする。このように、磁性粉末と樹脂とを混合することにより、粘土状の複合磁性材料を得ることができる。この粘土状の複合磁性材料を連結部４２の開口から直線部４１の内部に所定量を充填する。
The magnetic powder and the resin can be mixed automatically or manually using a predetermined mixer. The mixing time can be appropriately set and is not particularly limited, but is set to, for example, 2 minutes. By mixing the magnetic powder and the resin in this way, a clay-like composite magnetic material can be obtained. A predetermined amount of this clay-like composite magnetic material is filled inside the
（３）加圧工程（ステップＳ０３）
加圧工程は、ヨーク部２２を構成する圧粉磁心で複合磁性材料を押圧する工程である。圧粉磁心は、事前にブロック状に成型されている。圧粉磁心は、ヨーク部２２を構成する複合磁性材料が接合する面に凹凸を設けて形成されている。この凹凸のある面が複合磁性材料と接触するように圧粉磁心を各連結部４２に挿入する。そして、各連結部４２に挿入した圧粉磁心で直線部４１内に充填された複合磁性材料を押圧する。即ち、ヨーク部２２を構成する圧粉磁心が押圧部材の役割を担っている。複合磁性材料は、直線部４１の両端から加圧される。複合磁性材料を押圧する時間は、樹脂の含有量や粘性によって適宜変更することができるが、例えば１０秒である。圧粉磁心によって押圧することで、直線部４１の内部形状に複合磁性材料を押し広げるとともに、複合磁性材料に含まれていた空隙を減少させ、見かけ密度を向上させる。
(3) Pressurization step (step S03)
The pressurizing step is a step of pressing the composite magnetic material with the dust core constituting the
複合磁性材料を押圧する圧力は、６．３ｋｇ／ｃｍ２以上であることが好ましい。この値未満であれば、押圧する圧力が小さく、見かけ密度を向上させる効果が小さい。また、当該値以上であっても、１５．７ｋｇ／ｃｍ２以下であることが好ましい。この値を超えて押圧しても、見かけ密度を向上させる効果が小さいからである。また、この値を超えて押圧すると、樹脂のみが押圧されて、磁性粉末間の絶縁性が悪化するからである。 The pressure for pressing the composite magnetic material is preferably 6.3 kg / cm 2 or more. If it is less than this value, the pressing pressure is small and the effect of improving the apparent density is small. Moreover, even if it is more than the said value, it is preferable that it is 15.7 kg / cm 2 or less. This is because even if the pressure exceeds this value, the effect of improving the apparent density is small. Further, if the pressure exceeds this value, only the resin is pressed and the insulating property between the magnetic powders deteriorates.
（４）硬化工程（ステップＳ０４）
硬化工程は、充填工程で脚部２１に充填した複合磁性材料に含まれる樹脂を硬化させる工程である。脚部２１に充填された樹脂の乾燥により硬化させる場合、乾燥雰囲気は、大気雰囲気とすることができる。乾燥時間は、樹脂の種類、含有量、乾燥温度等に応じて適宜変更可能であり、例えば、１時間〜４時間とすることができるが、これに限定されない。乾燥温度は、樹脂の種類、含有量、乾燥時間等に応じて適宜変更可能であり、例えば、８５℃〜１５０℃とすることができるが、これに限定されない。なお、乾燥温度は、乾燥雰囲気の温度である。
(4) Curing step (step S04)
The curing step is a step of curing the resin contained in the composite magnetic material filled in the
また、樹脂の硬化は、乾燥に限られず、樹脂の種類によって硬化方法は異なる。例えば、樹脂が熱硬化性樹脂であれば、熱を加えることにより樹脂を硬化させ、樹脂が紫外線硬化性樹脂であれば、成型体に紫外線を照射させることで樹脂を硬化させる。 Further, the curing of the resin is not limited to drying, and the curing method differs depending on the type of resin. For example, if the resin is a thermosetting resin, the resin is cured by applying heat, and if the resin is an ultraviolet curable resin, the resin is cured by irradiating the molded body with ultraviolet rays.
硬化工程は、所定の温度で所定時間成型体を硬化させる工程を複数回繰り返しても良い。また、例えば、樹脂の乾燥により硬化させる場合、複数回繰り返す毎に、乾燥温度又は乾燥時間を異ならせてもよい。 As the curing step, the step of curing the molded product at a predetermined temperature for a predetermined time may be repeated a plurality of times. Further, for example, when the resin is cured by drying, the drying temperature or the drying time may be different each time the resin is repeated a plurality of times.
なお、本実施形態では、脚部２１を複合磁性材料で構成させたが、ヨーク部２２を複合磁性材料で構成させてもよい。この場合には、脚部２１を構成するコアを事前に成型しておき、装着工程において、コイル３に直線部４１を挿入するとともに直線部４１の内部に成型された脚部２１を挿入する。充填工程では、連結部４２の開口から粘土状の複合磁性材料を充填する。その後、加圧工程で、押圧部材を用いて、連結部４２に充填された複合磁性材料を加圧し、硬化工程で、複合磁性材料に含まれる樹脂を硬化させる。
In the present embodiment, the
（効果）
本実施形態のリアクトル１は、複数の脚部２１と、複数の脚部２１の両端部に配置される一対のヨーク部２２と、を有するコア２と、コア２に巻回されるコイル３と、を備え、脚部２１とヨーク部２２のいずれか一方は、磁性粉末と樹脂とを含む複合磁性材料で構成され、脚部２１とヨーク部２２は複合磁性材料の樹脂により接合されるようにした。これにより、脚部２１とヨーク部２２は、継ぎ目無く一続きに接合されるので、接合箇所にギャップがなく、脚部２１とヨーク部２２の接合箇所から生じる漏れ磁束を抑制することができる。
(effect)
The reactor 1 of the present embodiment includes a
また、脚部２１とヨーク部２２は、複合磁性材料の樹脂によって接合されている。換言すれば、この樹脂が接着剤等の代わりとなっており、脚部２１とヨーク部２２の接合に接着剤等を用いる必要がない。よって、脚部２１とヨーク部２２を接着剤等で接合する工程を削減できるとともに、接着剤等を使用しない分、コスト削減を図ることができる。
Further, the
ヨーク部２２の透磁率は、脚部２１の透磁率より大きくなるようにした。これにより、ヨーク部２２は、コイル３が巻回された脚部２１によって発生した磁束をより多く捕捉する。よって、ヨーク部２２からの漏れ磁束を抑制することができる。
The magnetic permeability of the
複合磁性材料により構成されていない脚部２１又はヨーク部２２は、脚部２１とヨーク部２２が接合する端面に凹凸があるようにした。これにより、複合磁性材料に含まれる樹脂が、この凹凸に入り込むため、アンカー効果により脚部２１とヨーク部２２をより強固に接合させることができる。よって、より密に接合されるので、漏れ磁束を抑制することができる。
The
脚部２１と直線部４１は、隙間なく脚部２１を構成する複合磁性材料によって一体に成型されている。これにより、脚部２１と直線部４１の寸法公差を考慮して、直線部４１の内周を脚部２１より大きめに成形する必要がなくなるので、リアクトル１の小型化を図ることができる。また、寸法公差を考慮して直線部４１を脚部２１より大きく成形していた分の脚部２１と直線部４１の隙間の分、脚部２１、即ち、コア２を大きくすることができ、リアクトル１の特性を向上させることができる。
The
本実施形態のリアクトルの製造方法は、樹脂部材４にコイル３を装着する装着工程と、コイル３が装着された樹脂部材４の中に複合磁性材料を充填する充填工程と、ヨーク部２２によって樹脂部材４の中に注入された複合磁性材料を加圧する加圧工程と、樹脂を硬化させる硬化工程と、を有するようにした。つまり、ヨーク部２２を構成するコア２を押圧部材として、脚部２１を構成する複合磁性材料を加圧している。
The reactor manufacturing method of the present embodiment includes a mounting step of mounting the
これにより、別途押圧部材を用意する必要がなくなり、リアクトル１の製造における部品点数を削減することができる。また、脚部２１とヨーク部２２の接合は、複合磁性材料に含まれる樹脂によって行われ、脚部２１とヨーク部２２を接合するために接着剤等を塗布する工程が必要がなくなるので、リアクトル１の製造工程を削減することができる。
As a result, it is not necessary to separately prepare a pressing member, and the number of parts in the manufacture of the reactor 1 can be reduced. Further, the
（変形例）
変形例に係るリアクトルについて図面を参照しつつ説明する。図４は、変形例に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図である。図５は、変形例に係るリアクトルの全体構成を示す分解斜視図である。図４、図５に示すように、第１の実施形態では、全ての脚部にコイルが巻回されていたが、変形例では、コイル３が巻回されていない脚部２１を有する。
(Modification example)
The reactor according to the modified example will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a perspective view showing the overall configuration of the reactor according to the modified example. FIG. 5 is an exploded perspective view showing the overall configuration of the reactor according to the modified example. As shown in FIGS. 4 and 5, in the first embodiment, the coils are wound around all the legs, but in the modified example, the
具体的には、脚部２１を３つ有する。３つの脚部２１はコイル３の巻軸方向と平行に並んでいる。平行に並んでいる３つの脚部２１のうち、真ん中に配置されているのが、コイル３が巻回される中脚２３である。中脚２３の両サイドに配置されるのが、コイル３が巻回されていない外脚２４である。中脚２３及び２つの外脚２４は、ＭＣコアである。
Specifically, it has three
ヨーク部２２は、中脚２３と２つの外脚２４を連結する。ヨーク部２２は、圧粉磁心である。ヨーク部２２は、中脚２３及び外脚２４の複合磁性材料の樹脂によって、中脚２３及び外脚２４の端部と接合している。ヨーク部２２と中脚２３及び外脚２４は、継ぎ目無く一続きに接合されている。
The
以上のように、変形例では、ヨーク部２２と脚部２１の接合箇所が第１の実施形態よりも２つ多い。つまり、第１の実施形態では、２つの脚部２１の両端の合計４つの接合箇所であった。一方、変形例では、中脚２３の両端と２つの外脚２４の両端の合計６つの接合箇所を有する。
As described above, in the modified example, the number of joints between the
この６つの接合箇所それぞれを接着剤等によって接合すると、各接合箇所にギャップが生じ、より多くの漏れ磁束が生じてしまう。しかし、本変形例では、中脚２３及び外脚２４とヨーク部２２は、複合磁性材料の樹脂により接合している。即ち、中脚２３及び外脚２４とヨーク部２２との各接合箇所は、継ぎ目無く一続きとなり、ギャップがなく接合している。したがって、中脚２３及び外脚２４とヨーク部２２の各接合箇所から生じる漏れ磁束を抑制することができる。このように、脚部２１とヨーク部２２の接合箇所が多い場合に、より顕著に漏れ磁束の抑制を図ることができる。
When each of these six joining points is joined with an adhesive or the like, a gap is generated at each joining point, and more leakage flux is generated. However, in this modification, the
（実施例１）
本発明の実施例１について表１を参照しつつ説明する。実施例１では、実施例と比較例におけるコアのサンプルを同一の条件で３つずつ作成し、各サンプルのせん断強度を測定した。実施例及び比較例のサンプルの作成方法は下記のとおりである。実施例と比較例の違いとしては、実施例は、圧粉磁心と複合磁性材料で構成されたＭＣコアを複合磁性材料の樹脂で接合させているが、比較例は、ＭＣコアの成形体を作成し、圧粉磁心とＭＣコアを接着剤で接合させた点にある。なお、実施例の３つのサンプルは同一のものであり、比較例の３つのサンプルは同一のものである。
(Example 1)
Example 1 of the present invention will be described with reference to Table 1. In Example 1, three core samples of Examples and Comparative Examples were prepared under the same conditions, and the shear strength of each sample was measured. The method for preparing samples of Examples and Comparative Examples is as follows. The difference between the examples and the comparative examples is that in the examples, the MC core composed of the dust core and the composite magnetic material is bonded with the resin of the composite magnetic material, but in the comparative example, the molded body of the MC core is bonded. It is the point that it was created and the dust core and the MC core were joined with an adhesive. The three samples of the examples are the same, and the three samples of the comparative examples are the same.
（実施例のサンプルの作成方法）
実施例のサンプルの作成方法は、まず、成形された圧粉磁心（ＰＯＣＯ社 ＮＰＳシリーズ）の上に複合磁性材料を充填する枠を配置する。次に、この枠内に粘土状の複合磁性材料を充填する。複合磁性材料は、磁性粉末としてＦｅ６．５％Ｓｉにエポキシ樹脂を４ｗｔ％添加したものである。充填した複合磁性材料を圧粉磁心に向けて、４００Ｎで加圧した。その後、大気中において温度１５０℃で８時間熱し、樹脂を硬化させ、圧粉磁心と接合させた。このように、実施例のサンプルは、圧粉磁心とＭＣコアとが複合磁性材料の樹脂により接合されている。
(How to create a sample of an example)
In the method of preparing a sample of an example, first, a frame filled with a composite magnetic material is placed on a molded dust core (POCO NPS series). Next, the clay-like composite magnetic material is filled in this frame. The composite magnetic material is a magnetic powder obtained by adding 4 wt% of epoxy resin to 6.5% Si of Fe. The filled composite magnetic material was pressurized at 400 N toward the dust core. Then, it was heated in the air at a temperature of 150 ° C. for 8 hours to cure the resin and bond it with a dust core. As described above, in the sample of the example, the dust core and the MC core are joined by the resin of the composite magnetic material.
（比較例のサンプルの作成方法）
比較例のサンプルの作成方法は、まず、圧粉磁心とＭＣコアの成形体を用意する。圧粉磁心の成形体は、実施例と同様のものである。ＭＣコアの成形体は、以下のとおり、作成した。複合磁性材料の磁性粉末及び樹脂の種類、樹脂の添加量は実施例と同様である。まず、所定の容器に粘土状の複合磁性材料を充填し、大気中において１５０℃の温度で８時間熱し、樹脂を硬化させ、ＭＣコアの成形体を得た。そして、接着剤によって、圧粉磁心とＭＣコアを接合させた。接着剤には、エポキシ樹脂を用いて、１２０℃で１時間熱し、硬化させた。
(How to create a sample of comparative example)
As a method for preparing a sample of a comparative example, first, a compact magnetic core and a molded body of an MC core are prepared. The molded body of the dust core is the same as that of the embodiment. The molded body of the MC core was prepared as follows. The types of magnetic powder and resin of the composite magnetic material and the amount of resin added are the same as in the examples. First, a predetermined container was filled with a clay-like composite magnetic material and heated in the air at a temperature of 150 ° C. for 8 hours to cure the resin to obtain an MC core molded product. Then, the dust core and the MC core were joined by an adhesive. Epoxy resin was used as the adhesive, and the adhesive was cured by heating at 120 ° C. for 1 hour.
実施例及び比較例のサンプルについて、下記装置を用いて、測定条件としては、５ｍｍ／ｍｉｎでせん断強度を測定した。測定結果を表１に示す。
会社名：日本計測システム（株）
装置名：ＭＡＸ-２０
For the samples of Examples and Comparative Examples, the shear strength was measured at 5 mm / min as a measurement condition using the following apparatus. The measurement results are shown in Table 1.
Company name: Japan Measurement System Co., Ltd.
Device name: MAX-20
表１に示すように、せん断強度が１番高い比較例のサンプル３よりも、実施例の全てのサンプル１〜３のせん断強度の方が高い結果となった。また、比較例のサンプル１〜３は、接着剤の凝集破壊を起こした。即ち、脚部とヨーク部の接合箇所から分断された。一方、実施例のサンプル１〜３は、ヨーク部２２である圧粉磁心が母材破壊を起こした。即ち、ヨーク部２２と脚部２１の接合箇所からは分断していない。
As shown in Table 1, the shear strengths of all the samples 1 to 3 of the examples were higher than those of the
これは、比較例のように接着剤で接合する場合、接合箇所にギャップが生じるためそこが起点となり、接着剤が凝集破壊を起こしたものと思われる。一方、実施例は、接着剤を用いることなく、ＭＣコアを構成する複合磁性材料の樹脂によって接合しているので、ギャップなく接合している。つまり、圧粉磁心とＭＣコアは接着剤で接合させるより、より密に接合している。よって、実施例は、ギャップなく接合していることで接合箇所の強度が高まり、接合箇所から分断するのではなく、圧粉磁心が母材破壊したものと考えられる。 It is considered that this is because when joining with an adhesive as in the comparative example, a gap is generated at the joining portion, which is the starting point, and the adhesive causes cohesive failure. On the other hand, in the examples, since they are joined by the resin of the composite magnetic material constituting the MC core without using an adhesive, they are joined without a gap. That is, the dust core and the MC core are joined more closely than they are joined with an adhesive. Therefore, in the examples, it is considered that the strength of the joint portion is increased by joining without a gap, and the dust core is broken as the base metal instead of being separated from the joint portion.
このように、実施例は、脚部２１とヨーク部２２とをＭＣコアの樹脂により接合させることで、ギャップを生じさせることなく、強固に接合させることができる。したがって、ギャップから生じる漏れ磁束を抑制することができる。
As described above, in the embodiment, by joining the
（実施例２）
本発明の実施例２を表２、３及び図６を参照しつつ説明する。実施例２では、実施例、比較例１、２のリアクトルを作成し、損失及びインダクタンス値（Ｌ値）を測定した。実施例、比較例１、２のリアクトルは、コアの材質や接合手法が異なるのみで、コアの断面積、コイルの巻き数やリアクトルの大きさなどは同一である。
(Example 2)
Example 2 of the present invention will be described with reference to Tables 2, 3 and FIG. In Example 2, the reactors of Examples, Comparative Examples 1 and 2 were prepared, and the loss and the inductance value (L value) were measured. The reactors of Examples 1 and 2 differ only in the core material and the joining method, but have the same core cross-sectional area, the number of coil turns, the reactor size, and the like.
実施例のコア２は、脚部２１にＭＣコア（透磁率μ３０）、ヨーク部２２に圧粉磁心（透磁率μ１４７）を用いて、脚部２１とヨーク部２２は、ＭＣコアの樹脂によって接合した。比較例１は、脚部に圧粉磁心（透磁率μ６０）、ヨーク部に圧粉磁心（透磁率μ１４７）を用いて、脚部とヨーク部は接着剤によって接合した。比較例２は、脚部にＭＣコア（透磁率μ３０）、ヨーク部にＭＣコア（透磁率μ３０）を用いて、脚部とヨーク部は接着剤によって接合した。接着剤によって接合した比較例１及び比較例２には、接着剤膜厚である５０μｍのギャップが４箇所存在していた。
The
実施例、比較例１及び２のリアクトルの損失、インダクタンス値の結果を表２及び３、図６に示す。
表２に示すように、実施例の損失である鉄損及び銅損は、比較例１及び２の数値と比較しても、それほど変わりない数値であった。即ち、実施例は、比較例１及び２と同様の低損失特性を有する。また、表３及び図６に示すように、実施例は、比較例１及び２のインダクタンス値と比較してもそれほど変わりない数値であった。特に、３０〜４０Ａにおけるインダクタンス値は、実施例と比較例１及び２との差異はほとんどなく、実施例におけるリアクトルは、直流重畳特性が良好であることが示されている。 As shown in Table 2, the iron loss and copper loss, which are the losses of the examples, were not so different from the values of Comparative Examples 1 and 2. That is, the examples have the same low loss characteristics as those of Comparative Examples 1 and 2. Further, as shown in Table 3 and FIG. 6, the values in the examples were not so different from the inductance values of Comparative Examples 1 and 2. In particular, the inductance values at 30 to 40 A are almost the same as those of Comparative Examples 1 and 2, indicating that the reactor in Examples has good DC superimposition characteristics.
以上の実施例１及び実施例２に示すとおり、本発明のように複合磁性材料の樹脂によって接合させることで、ギャップなく脚部２１とヨーク部２２とを接合できるので、漏れ磁束の発生を抑制することができる。また、本発明のように複合磁性材料の樹脂によって脚部２１とヨーク部２２を接合しても、損失特性及び直流重畳特性は良好な数値を保っている。即ち、本発明は、良好な損失特性及び直流重畳特性を保った状態で、漏れ磁束の発生を抑制できる。
As shown in Examples 1 and 2 above, by joining with a resin of a composite magnetic material as in the present invention, the
（他の実施形態）
本明細書においては、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。上記のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
(Other embodiments)
Although the embodiment according to the present invention has been described in the present specification, this embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. The above-described embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. The embodiments and modifications thereof are included in the scope and the gist of the invention as well as the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
複合磁性材料の磁性粉末は、平均粒子径の異なる２種類以上の磁性粉末から構成してもよい。この場合、磁性粉末は、第１の磁性粉末と、第１の磁性粉末より平均粒子径の小さい第２の磁性粉末とから構成し、その重量比率は、第１の磁性粉末：第２の磁性粉末＝８０：２０〜６０：４０とすることが好ましい。この範囲とすることで密度及び透磁率が向上するとともに、鉄損を小さくすることができる。 The magnetic powder of the composite magnetic material may be composed of two or more kinds of magnetic powders having different average particle diameters. In this case, the magnetic powder is composed of a first magnetic powder and a second magnetic powder having an average particle diameter smaller than that of the first magnetic powder, and the weight ratio thereof is the first magnetic powder: the second magnetism. The powder is preferably 80:20 to 60:40. Within this range, the density and magnetic permeability can be improved, and the iron loss can be reduced.
第１の磁性粉末の平均粒子径は１００μｍ〜２００μｍ、第２の磁性粉末は、３μｍ〜１０μｍが好ましい。第１の磁性粉末同士の隙間に平均粒子径の小さい第２の磁性粉末が入り込み、密度及び透磁率の向上と低鉄損化を図ることができるからである。 The average particle size of the first magnetic powder is preferably 100 μm to 200 μm, and the average particle size of the second magnetic powder is preferably 3 μm to 10 μm. This is because the second magnetic powder having a small average particle size enters the gap between the first magnetic powders, so that the density and magnetic permeability can be improved and the iron loss can be reduced.
第１の磁性粉末及び第２の磁性粉末は、球形であることが好ましい。第１の磁性粉末の円形度は、０．９０以上であり、第２の磁性粉末の円形度は、０．９０以上であることが好ましい。第１の磁性粉末同士の隙間が少なくなり、かつ、当該隙間により多くの第２の磁性粉末が入り込み易くなり、密度及び透磁率の向上を図ることができるからである。 The first magnetic powder and the second magnetic powder are preferably spherical. The circularity of the first magnetic powder is preferably 0.90 or more, and the circularity of the second magnetic powder is preferably 0.90 or more. This is because the gap between the first magnetic powders is reduced, and a large amount of the second magnetic powder can easily enter the gap, so that the density and the magnetic permeability can be improved.
なお、第１の磁性粉末と第２の磁性粉末の種類は同じでも良いし、異なっていてもよい。異なる場合は３種以上であってもよい。３種類以上の粉末により磁性粉末を構成する場合、各種類で平均粒子径を異ならせてもよい。 The types of the first magnetic powder and the second magnetic powder may be the same or different. If they are different, there may be three or more. When the magnetic powder is composed of three or more kinds of powders, the average particle size may be different for each kind.
樹脂には、粘度調整材料として、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＢＮ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２などを使用することができる。粘度調整材料の平均粒子径は、第２の磁性粉末の平均粒子径以下、好ましくは第２の磁性粉末の平均粒子径の１／３以下が良い。粘度調整材料の平均粒子径が大きいと、磁性粉末を隙間なく保持することができず、得られたコアの密度が低下するからである。また、樹脂には、Ａｌ２Ｏ３、ＢＮ、ＡｌＮなどの高熱伝導率材料を添加することができる。 As the resin, SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , BN, AlN, ZnO, TiO 2 and the like can be used as the viscosity adjusting material. The average particle size of the viscosity adjusting material is preferably 1/3 or less of the average particle size of the second magnetic powder, preferably 1/3 or less of the average particle size of the second magnetic powder. This is because if the average particle size of the viscosity adjusting material is large, the magnetic powder cannot be held without gaps, and the density of the obtained core decreases. Further, a high thermal conductivity material such as Al 2 O 3 or BN or Al N can be added to the resin.
コアの見かけ密度の、磁性粉末の真密度に対する割合は、７６．４７％超であることが好ましく、７７．５％以上であると更に好ましい。当該割合が７６．４７％超であると、透磁率を高くすることができる。逆に、当該割合が７６．４７％以下であると、低密度により低透磁率となる。 The ratio of the apparent density of the core to the true density of the magnetic powder is preferably more than 76.47%, more preferably 77.5% or more. When the ratio exceeds 76.47%, the magnetic permeability can be increased. On the contrary, when the ratio is 76.47% or less, the magnetic permeability becomes low due to the low density.
本実施形態では、脚部２１にＭＣコアを、ヨーク部２２に圧粉磁心を用いたが、これに限定されず、脚部２１、ヨーク部２２ともにＭＣコアを用いてもよい。この場合、まず、脚部２１、ヨーク部２２の何れか一方のＭＣコアを、硬化させた成形体として作製する。そして、この成形体を、他方のＭＣコアとなる粘土状の複合磁性材料の樹脂によって接合させればよい。
In the present embodiment, the MC core is used for the
また、本実施形態では、図２に示すように、コイル３の巻軸方向と直交する脚部２１の端面でヨーク部２２を接合させたが、これに限定されず、複合磁性材料の樹脂によってコア２を接合できるのであれば種々の形態において適用できる。例えば、ブロック状に成型された２つの脚部２１の長手方向が平行になるよう配置し、その脚部２１の間に複合磁性材料で構成された一対のヨーク部２２を設けてもよい。具体的には、脚部２１の両端はコイル３が巻回されていない部分を有し、このコイル３が巻回されていない脚部２１の間にヨーク部２２が設けられ、複合磁性材料の樹脂により脚部２１とヨーク部２２が接合されていてもよい。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
１ リアクトル
２ コア
２１ 脚部
２２ ヨーク部
２３ 中脚
２４ 外脚
３ コイル
４ 樹脂部材
４１ 直線部
４２ 連結部
1
Claims (3)
樹脂部材にコイルを装着する装着工程と、
前記脚部を被覆する前記樹脂部材の中に粘土状の前記複合磁性材料を充填する充填工程と、
前記樹脂部材の中に注入された前記複合磁性材料を加圧する加圧工程と、
前記樹脂を硬化させる硬化工程と、
を有し、
前記加圧工程では、前記ヨーク部を構成するコアによって前記複合磁性材料を加圧していること、
を特徴とするリアクトルの製造方法。 A method for producing a reactor having a core including a plurality of legs and yoke portions arranged at both ends of the plurality of legs, the legs of which are made of a composite magnetic material containing magnetic powder and resin. And
The mounting process of mounting the coil on the resin member and
A filling step of filling the clay-like composite magnetic material into the resin member that covers the legs, and
A pressurizing step of pressurizing the composite magnetic material injected into the resin member, and
A curing step of curing the resin and
Have,
In the pressurizing step, the composite magnetic material is pressurized by the core constituting the yoke portion.
A method for manufacturing a reactor characterized by.
を特徴とする請求項１に記載のリアクトルの製造方法。 The magnetic permeability of the yoke portion is larger than the magnetic permeability of the leg portion.
The method for manufacturing a reactor according to claim 1.
を特徴とする請求項１又は２に記載のリアクトルの製造方法。
The leg portion or the yoke portion that is not molded by the clay-like composite magnetic material has irregularities on the end face to which the leg portion and the yoke portion are joined.
The method for producing a reactor according to claim 1 or 2.
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