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JP5189637B2 - Coil parts and power supply circuit using the same - Google Patents

Coil parts and power supply circuit using the same Download PDF

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JP5189637B2
JP5189637B2 JP2010256132A JP2010256132A JP5189637B2 JP 5189637 B2 JP5189637 B2 JP 5189637B2 JP 2010256132 A JP2010256132 A JP 2010256132A JP 2010256132 A JP2010256132 A JP 2010256132A JP 5189637 B2 JP5189637 B2 JP 5189637B2
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JP
Japan
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coil
core
coil component
gap
magnetic
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Japanese (ja)
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一之 小野
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Tokin Corp
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NEC Tokin Corp
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Publication date
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Description

本発明は、閉磁路の一部を構成する中芯にギャップを有するコイル部品及びそれを用いた電源回路に関する。   The present invention relates to a coil component having a gap in the middle core constituting a part of a closed magnetic circuit and a power supply circuit using the same.

磁石等による磁気バイアス手段を閉磁路中に設けてなるコイル部品としては、例えば、特許文献1及び特許文献2に開示されたものがある。   Examples of the coil component in which the magnetic biasing means such as a magnet is provided in the closed magnetic circuit include those disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2.

特許文献1のコイル部品においては、磁気コアの外周部にギャップが形成されており、そのギャップにリング状の磁石が設けられている。特許文献1のコイル部品のように磁気コアの外周部のギャップに磁石を組み込むこととすると、磁石の体積を大きくせざるを得ない。しかしながら、磁石の体積を大きくすると、コイル部品全体を安価に製造することが困難となることに加え、使用時においては磁石における発熱量が増加してしまうという恐れがある。   In the coil component of Patent Document 1, a gap is formed in the outer peripheral portion of the magnetic core, and a ring-shaped magnet is provided in the gap. If a magnet is incorporated in the gap at the outer periphery of the magnetic core as in the coil component of Patent Document 1, the volume of the magnet must be increased. However, when the volume of the magnet is increased, it becomes difficult to manufacture the entire coil component at a low cost, and there is a risk that the amount of heat generated in the magnet increases during use.

一方、特許文献2のコイル部品においては、磁気コアの中芯にギャップが設けられており、そのギャップを含む部位に磁石が配置されている。特許文献2のコイル部品の場合、特許文献1の場合と比較して、磁石のサイズを小さくすることができるため、特許文献1における問題点を解消しうるものと予測される。   On the other hand, in the coil component of Patent Document 2, a gap is provided in the core of the magnetic core, and a magnet is disposed at a portion including the gap. In the case of the coil component of Patent Document 2, the size of the magnet can be reduced as compared with the case of Patent Document 1, and therefore, it is predicted that the problems in Patent Document 1 can be solved.

特開2005−159027号公報JP 2005-159027 A 特開平7-176431号公報JP-A-7-176431

一般的な要望として、コイル部品には更なる損失の低減が求められている。なお、この要望は、逆バイアス用の磁石の有無とは無関係である。   As a general demand, coil parts are required to further reduce loss. This request is independent of the presence or absence of a reverse bias magnet.

そこで、本発明は、更なる損失の低減を図ることのできる新たな構造を有するコイル部品を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a coil component having a new structure capable of further reducing loss.

本願発明者は、ギャップからの漏れ磁束がコイルを通過することにより、コイル表面で渦電流損が生じてしまうことを見出し、ギャップからの漏れ磁束によるコイル上での渦電流損の発生を抑制すべく、コイルを2つ以上の部位(コイル部)に分割し、ギャップの少なくとも中心、好ましくはギャップ全体を覆わないようにそれらコイル部を配置することとした。具体的には、本発明の発明者は、以下に掲げる解決手段を提供する。   The inventor of the present application finds that eddy current loss occurs on the coil surface when leakage magnetic flux from the gap passes through the coil, and suppresses generation of eddy current loss on the coil due to leakage magnetic flux from the gap. Accordingly, the coil is divided into two or more parts (coil parts), and the coil parts are arranged so as not to cover at least the center of the gap, preferably the entire gap. Specifically, the inventor of the present invention provides the following solutions.

即ち、本発明は、第1のコイル部品として、  That is, the present invention provides the first coil component as
ギャップを有する中芯を含み且つ閉磁路を形成する磁気コアと、互いに接続される又は接続された2つのコイル部と、前記ギャップに設けられた磁石部材と、前記中芯を包む絶縁体からなる隔離部材であって前記中芯と前記コイル部との間の距離を確保するための隔離部材とを備えるコイル部品であって、  A magnetic core including a core having a gap and forming a closed magnetic path, two coil parts connected to or connected to each other, a magnet member provided in the gap, and an insulator surrounding the core A coil component comprising a separating member and a separating member for securing a distance between the core and the coil portion,
前記中芯は、所定方向に延びており且つ前記2つのコイル部に挿入されており、  The center core extends in a predetermined direction and is inserted into the two coil portions,
前記コイル部のそれぞれは、前記ギャップの前記所定方向における中心を覆わないように、前記所定方向において互いに離間して配置されており、  Each of the coil portions is disposed apart from each other in the predetermined direction so as not to cover the center of the gap in the predetermined direction.
前記磁石部材は、前記所定方向に沿って着磁されており、  The magnet member is magnetized along the predetermined direction,
前記磁気コアは、それぞれ中心磁脚を有する2つのポットコアを組み合わせて構成されているものであり、  The magnetic core is configured by combining two pot cores each having a central magnetic leg,
前記中芯は、2つの前記ポットコアの前記中心磁脚により構成されており、  The core is composed of the central magnetic legs of the two pot cores,
前記ギャップは、前記中心磁脚間に設けられており、  The gap is provided between the central magnetic legs,
前記隔離部材は、2つの前記ポットコアに夫々収容された2つの部材からなり、且つ、前記磁石部材の位置決めも行うものであり、  The isolation member is composed of two members respectively accommodated in the two pot cores, and also performs positioning of the magnet member,
前記2つのコイル部は、前記隔離部材の2つの部材内にそれぞれ収容されることにより、2つの前記ポットコアから絶縁されている  The two coil portions are insulated from the two pot cores by being housed in the two members of the isolation member, respectively.
コイル部品を提供する。Provide coil parts.

また、本発明は、第2のコイル部品として、第1のコイル部品であって、  Further, the present invention is a first coil component as the second coil component,
前記コイル部のそれぞれは前記ギャップを覆わないように配置されている  Each of the coil portions is arranged so as not to cover the gap.
コイル部品を提供する。Provide coil parts.

また、本発明は、第3のコイル部品として、第1又は第2のコイル部品であって、  The present invention is the first or second coil component as the third coil component,
前記磁石部材は、耐熱プラスティックと磁石粉末の混和物を射出成型して得られるブロックからなる  The magnet member comprises a block obtained by injection molding a mixture of heat-resistant plastic and magnet powder.
コイル部品を提供する。Provide coil parts.

また、本発明は、第4のコイル部品として、第1乃至第3のいずれかのコイル部品であって、  Further, the present invention is any one of the first to third coil components as the fourth coil component,
前記コイル部は、並列接続される又は並列接続されている  The coil portions are connected in parallel or connected in parallel
コイル部品を提供する。Provide coil parts.

また、本発明は、第5のコイル部品として、第1乃至第4のいずれかのコイル部品であって、  Further, the present invention is any one of the first to fourth coil components as the fifth coil component,
前記磁気コアは、それぞれ中心磁脚を有する2つのE型コアを対向配置してなるものであり、  The magnetic core is formed by opposingly arranging two E-type cores each having a central magnetic leg,
前記中芯は、2つの前記E型コアの前記中心磁脚により構成されており、  The central core is constituted by the central magnetic legs of the two E-type cores,
前記ギャップは、前記中心磁脚間に設けられている  The gap is provided between the central magnetic legs.
コイル部品を提供する。Provide coil parts.

また、本発明は、第6のコイル部品として、第5のコイル部品であって、  Moreover, this invention is a 5th coil component as a 6th coil component,
2つの前記コイル部は、2つの前記E型コアの前記中心磁脚の周囲にそれぞれ配置されている  The two coil portions are respectively arranged around the central magnetic legs of the two E-type cores.
コイル部品を提供する。Provide coil parts.

また、本発明は、第7のコイル部品として、第1乃至第6のいずれかのコイル部品であって、  Further, the present invention is any one of the first to sixth coil components as the seventh coil component,
前記2つのコイル部の端部を整列保持する保持孔の設けられた保持部材を更に備えている  A holding member provided with a holding hole for aligning and holding the end portions of the two coil portions is further provided.
コイル部品を提供する。Provide coil parts.

また、本発明は、第8のコイル部品として、第1乃至第7のいずれかのコイル部品であって、  Further, the present invention is any one of the first to seventh coil components as the eighth coil component,
前記2つのコイル部と前記磁気コアとを収容する金属ケースを更に備えている  A metal case for accommodating the two coil portions and the magnetic core;
コイル部品を提供する。Provide coil parts.

また、本発明は、第9のコイル部品として、第1乃至第8のいずれかのコイル部品であって、  Further, the present invention is any one of the first to eighth coil components as the ninth coil component,
前記コイル部の夫々は、絶縁被覆された平角銅線をエッジワイズ巻きして構成されたものである  Each of the coil portions is formed by edgewise winding a rectangular copper wire with insulation coating.
コイル部品を提供する。Provide coil parts.

また、本発明は、第10のコイル部品として、第1乃至第9のいずれかのコイル部品であって、  Further, the present invention is any one of the first to ninth coil components as the tenth coil component,
前記磁石部材は、前記ギャップ内において移動しないように前記隔離部材に保持されている  The magnet member is held by the isolation member so as not to move in the gap.
コイル部品を提供する。Provide coil parts.

更に、本発明は、電源回路として、第1乃至第10のいずれかのコイル部品を備える電源回路を提供する。   Furthermore, the present invention provides a power supply circuit including any one of the first to tenth coil components as a power supply circuit.

コイルを2つ以上の部位(コイル部)に分割し、それらを互いから離間して設けると共に、ギャップの中心をコイル部間に設けることにより、ギャップから漏れた磁束によりコイルの絶縁被覆層を除く導体内で渦電流損が発生してしまうことを抑制することができる。   The coil is divided into two or more parts (coil parts), provided apart from each other, and the center of the gap is provided between the coil parts, so that the insulating coating layer of the coil is removed by the magnetic flux leaking from the gap. The occurrence of eddy current loss in the conductor can be suppressed.

また、ギャップに磁石部材を設ける場合については、コイルに電流を流すことにより生じる磁束のうち磁石部材を通過してしまう磁束の本数を減らすことができることから、磁石部材上にて渦電流損が生じてしまう恐れが少なく、従って、磁石部材として比較的導電性の高い材料を利用することも可能となる。   In addition, in the case where a magnet member is provided in the gap, the number of magnetic fluxes that pass through the magnet member out of the magnetic flux generated by passing current through the coil can be reduced, so that eddy current loss occurs on the magnet member. Therefore, it is possible to use a material having a relatively high conductivity as the magnet member.

更には、特許文献2のコイル部品の場合、磁石の製造方法に起因して磁石の形状等にバラツキが生じることから逆バイアス効果が安定しにくいといった問題があるが、本発明の場合、比較的安定した逆バイアス効果を得ることができる。   Furthermore, in the case of the coil component of Patent Document 2, there is a problem that the reverse bias effect is difficult to stabilize due to variations in the shape of the magnet due to the magnet manufacturing method. A stable reverse bias effect can be obtained.

本発明の第1の実施の形態による電源回路を示す図である。It is a figure which shows the power supply circuit by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態によるコイル部品を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the coil components by the 1st Embodiment of this invention. 図2のコイル部品をIII--III線に沿って示す断面図である。It is sectional drawing which shows the coil components of FIG. 2 along the III-III line. 直流電流とインダクタンスとの関係(直流電流重畳特性)を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship (DC current superimposition characteristic) of a direct current and an inductance. 実効値電流とインダクタンスとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an effective value electric current and an inductance. 本発明の第2の実施の形態によるコイル部品を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the coil components by the 2nd Embodiment of this invention. 図6のコイル部品を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the coil components of FIG.

(第1の実施の形態)
図1を参照すると、本発明の第1の実施の形態による電源回路1は、電流制御型のものであり、コイル部品10を内蔵したコンバータ2、スイッチング素子3、スイッチング素子3を制御する制御回路4を備えており、モータ等の負荷5に接続されて使用される。この電源回路1においてコイル部品10は、エネルギーを磁気エネルギーE=(1/2)×L×(I)として蓄積して電流の平滑化・変電圧を行うために用いられる。
(First embodiment)
Referring to FIG. 1, a power supply circuit 1 according to a first embodiment of the present invention is of a current control type, and includes a converter 2 incorporating a coil component 10, a switching element 3, and a control circuit for controlling the switching element 3. 4 is used by being connected to a load 5 such as a motor. In the power supply circuit 1, the coil component 10 is used to store energy as magnetic energy E = (1/2) × L × (I 2 ) to smooth current and change voltage.

図2及び図3に示されるように、本実施の形態によるコイル部品10は、磁気コア100と、磁気バイアスをかけるための磁石部材200と、絶縁性の隔離部材300と、2つのコイル部410及び420と、保持部材500と、金属ケース600とを備えている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the coil component 10 according to the present embodiment includes a magnetic core 100, a magnet member 200 for applying a magnetic bias, an insulating isolation member 300, and two coil portions 410. 420, a holding member 500, and a metal case 600.

図3に示されるように、磁気コア100は、ギャップ130を有する中芯102を含み、且つ、閉磁路を形成しているものである。特に本実施の形態による磁気コア100は、中芯102を通るYZ断面においてデジタル表記の数字8を横にしたような閉磁路を形成している。   As shown in FIG. 3, the magnetic core 100 includes a core 102 having a gap 130 and forms a closed magnetic circuit. In particular, the magnetic core 100 according to the present embodiment forms a closed magnetic circuit such that the digital number 8 is placed on the YZ cross section passing through the center core 102.

具体的には、磁気コア100は、2つのE型コア110及び120を対向配置してなるものである。磁気コア100の中芯102は、E型コア110の中心磁脚112とE型コア120の中心磁脚122とで構成されている。本実施の形態による中芯102、即ち中心磁脚112及び122は、Z方向(所定方向)に沿って延びている。中心磁脚112と中心磁脚122は、Z方向において互いに離間して設けられており、ギャップ130は、中心磁脚112及び122間に位置している。本実施の形態による磁気コア100は、例えば、MnZnフェライトなどの比較的高い飽和磁束を有する材料から形成される。   Specifically, the magnetic core 100 is formed by arranging two E-type cores 110 and 120 to face each other. The core 102 of the magnetic core 100 is composed of a central magnetic leg 112 of the E-type core 110 and a central magnetic leg 122 of the E-type core 120. The core 102 according to the present embodiment, that is, the center magnetic legs 112 and 122 extend along the Z direction (predetermined direction). The central magnetic leg 112 and the central magnetic leg 122 are provided to be separated from each other in the Z direction, and the gap 130 is located between the central magnetic legs 112 and 122. The magnetic core 100 according to the present embodiment is formed of a material having a relatively high saturation magnetic flux such as MnZn ferrite, for example.

図3に示されるように、磁石部材200は、ギャップ130に設けられている。この磁石部材200は、Z方向に沿って着磁されており、逆バイアス効果(コイル部410,420に流れる実効電流値により発生する磁界とは反対方向へ静磁界を供給し続ける、即ち逆バイアスをかけること)を得ることができるように配置されている。磁石部材200は、ギャップ130に介在している限り、種々の形状を有することができる。例えば、磁石部材200は、XY平面に平行な面内において中芯102よりも大きい断面積を有していてもよい。本実施の形態による磁石部材200は、耐熱プラスティック、PPS、ナイロン12、耐熱ナイロンなどと磁石粉末の混和物を射出成型して得られる。磁石粉末としては、例えば、フェライトマグネット、NdFe系マグネット、SmCo系マグネットの粉末などを用いることができる。このように磁石粉末と耐熱プラスティック等との混和物を射出成型することにより磁石部材200を構成することとすると、高精度な形状・サイズを有する磁石部材200を安価に製造することができる。従って、ギャップ130内に配置した際に安定した逆バイアス効果を得ることができる。   As shown in FIG. 3, the magnet member 200 is provided in the gap 130. The magnet member 200 is magnetized along the Z direction, and continues to supply a static magnetic field in a direction opposite to the reverse bias effect (the magnetic field generated by the effective current value flowing through the coil portions 410 and 420), that is, the reverse bias. Is arranged so that you can get). The magnet member 200 can have various shapes as long as it is interposed in the gap 130. For example, the magnet member 200 may have a larger cross-sectional area than the center core 102 in a plane parallel to the XY plane. The magnet member 200 according to the present embodiment is obtained by injection molding a mixture of heat-resistant plastic, PPS, nylon 12, heat-resistant nylon and the like and magnet powder. As the magnet powder, for example, a ferrite magnet, an NdFe-based magnet, an SmCo-based magnet powder, or the like can be used. Thus, if the magnet member 200 is configured by injection molding of a mixture of magnet powder and heat-resistant plastic, the magnet member 200 having a highly accurate shape and size can be manufactured at low cost. Therefore, a stable reverse bias effect can be obtained when it is arranged in the gap 130.

図3に示されるように、隔離部材300は、いわゆる絶縁ボビンであり、筒状のボビン本体の周囲には、2つのコイル部410及び420が設けられている。詳しくは、コイル部410及び420は、絶縁ボビンのフランジの夫々近傍に位置している。隔離部材300のボビン本体内には、中心磁脚112及び122間に挟持された状態で、磁石部材200が保持されている。隔離部材300、特にボビン本体は、コイル部410,420と中芯102との間の沿面距離を確保するためのものである。本実施の形態におけるコイル部410及び420の外側には絶縁テープ(図示せず)が巻かれており、それによってコイル部410,420と磁気コア100の外芯(E型コア110,120の外部磁脚)との間の沿面距離も確保されている。   As shown in FIG. 3, the isolation member 300 is a so-called insulating bobbin, and two coil portions 410 and 420 are provided around the cylindrical bobbin main body. Specifically, the coil portions 410 and 420 are located in the vicinity of the flanges of the insulating bobbin. The magnet member 200 is held in the bobbin main body of the separating member 300 while being sandwiched between the center magnetic legs 112 and 122. The isolation member 300, particularly the bobbin main body, is for ensuring a creepage distance between the coil portions 410 and 420 and the core 102. Insulating tape (not shown) is wound around the outer sides of the coil portions 410 and 420 in the present embodiment, whereby the outer portions of the coil portions 410 and 420 and the magnetic core 100 (the outer sides of the E-type cores 110 and 120). The creepage distance to the magnetic leg) is also secured.

本実施の形態によるコイル部410,420は、断面が円状の銅線を絶縁被覆してなる円断面線を巻回して構成されたものである。   Coil portions 410 and 420 according to the present embodiment are configured by winding a circular cross-section wire formed by insulatingly covering a copper wire having a circular cross section.

図3に示されるように、コイル部410及びコイル部420は、XY平面と平行な面内において中芯102を囲むように且つZ方向において互いに離間して、配置されている。具体的には、磁気コア100を構成するE型コア110の中心磁脚112とE型コア120の中心磁脚122の周囲にコイル部410とコイル部420が夫々配置されている。また、コイル部410及びコイル部420は、XY平面と平行な面内においてギャップ130のZ方向中心を覆わないように、Z方向において互いに離間して配置されている。即ち、ギャップ130のZ方向中心を通り、XY平面と平行な面内には、コイル部410及びコイル部420は存在していない。このように配置すると、ギャップ130から漏れ出た磁束がコイル部410及びコイル部420の絶縁被覆層を除く導体内で渦電流を発生させることを低減することができる。   As shown in FIG. 3, the coil portion 410 and the coil portion 420 are disposed so as to surround the core 102 in a plane parallel to the XY plane and to be separated from each other in the Z direction. Specifically, the coil part 410 and the coil part 420 are respectively arranged around the central magnetic leg 112 of the E-type core 110 and the central magnetic leg 122 of the E-type core 120 constituting the magnetic core 100. Moreover, the coil part 410 and the coil part 420 are spaced apart from each other in the Z direction so as not to cover the center of the gap 130 in the Z direction in a plane parallel to the XY plane. That is, the coil part 410 and the coil part 420 do not exist in a plane that passes through the center of the gap 130 in the Z direction and is parallel to the XY plane. With this arrangement, it is possible to reduce the occurrence of eddy currents in the conductor except the coil portion 410 and the insulating coating layer of the coil portion 420 due to the magnetic flux leaking from the gap 130.

特に、本実施の形態によるコイル部410,420は、XY平面と平行な面内においてギャップ130を覆わないように、Z方向において互いに離間して配置されている。即ち、ギャップ130は、Z方向においてコイル部410,420の間に位置しており、また、ギャップ130を含み且つXY平面と平行な面内には、コイル部410及びコイル部420は存在していない。このように配置することで、上述した渦電流損低減の効果をより高めることができる。   In particular, the coil portions 410 and 420 according to the present embodiment are arranged apart from each other in the Z direction so as not to cover the gap 130 in a plane parallel to the XY plane. That is, the gap 130 is located between the coil parts 410 and 420 in the Z direction, and the coil part 410 and the coil part 420 are present in a plane including the gap 130 and parallel to the XY plane. Absent. By arranging in this way, the above-described effect of reducing eddy current loss can be further enhanced.

図2に示される保持部材500は、コイル部410の端部412及びコイル部420の端部422を整列保持するためのものである。保持部材500によりコイル部410,420の端部412,422を整列保持してあることから、コイル部品10を回路基板(図示せず)上に搭載する際に、コイル部410,420の端部412,422を回路基板(図示せず)上の回路パターンに適切に接続することができる。   The holding member 500 shown in FIG. 2 is for aligning and holding the end portion 412 of the coil portion 410 and the end portion 422 of the coil portion 420. Since the end portions 412 and 422 of the coil portions 410 and 420 are aligned and held by the holding member 500, the end portions of the coil portions 410 and 420 are mounted when the coil component 10 is mounted on a circuit board (not shown). 412 and 422 can be appropriately connected to a circuit pattern on a circuit board (not shown).

特に、本実施の形態においては、この保持部材500上にてコイル部410とコイル部420とを並列接続している。但し、本発明はこれに限定されるものではなく、コイル部410及びコイル部420はコイル部品10が搭載される回路基板(図示せず)上にて並列接続されていてもよい。また、コイル部410とコイル部420とは、ギャップ130との関係を満たす場合、用途によっては直列接続されていてもよい。   In particular, in the present embodiment, the coil part 410 and the coil part 420 are connected in parallel on the holding member 500. However, the present invention is not limited to this, and the coil part 410 and the coil part 420 may be connected in parallel on a circuit board (not shown) on which the coil component 10 is mounted. Moreover, the coil part 410 and the coil part 420 may be connected in series depending on a use, when satisfy | filling the relationship with the gap 130. FIG.

図2及び図3から理解されるように、金属ケース600は、コイル部品10を車両等に搭載した場合における振動衝撃等による影響を考慮して、上述した磁気コア100等の構成要素を収容するためのものである。かかる影響を考慮しない場合には、金属ケース600を用いなくてもよい。この金属ケース600には、回路基板(図示せず)に対してコイル部品10を固定するための固定部610が設けられている。固定部610を回路基板(図示せず)に対して挿入することで、コイル部品10を回路基板(図示せず)に固定することができる。   As understood from FIGS. 2 and 3, the metal case 600 accommodates the components such as the magnetic core 100 described above in consideration of the influence of vibration shock when the coil component 10 is mounted on a vehicle or the like. Is for. When this influence is not taken into consideration, the metal case 600 may not be used. The metal case 600 is provided with a fixing portion 610 for fixing the coil component 10 to a circuit board (not shown). The coil component 10 can be fixed to the circuit board (not shown) by inserting the fixing portion 610 into the circuit board (not shown).

本発明の実施の形態によるコイル部品10の原理・効果を確認すべく様々なコイル部品を試作し、実験を行った。磁気コア100は、NECトーキン(株)製のFEER型コア(FEER42−BH1,MnZnフェライトEEコア)の中心磁脚を1.75+0.4mmずつ切削加工して形成した。磁気コア100のギャップ130は、Z方向において3.50+0.8mmとなった。磁石部材200は、フェライト系マグネットの粉末を耐熱プラスティック内に分散したものを射出成型して作製した。磁石部材200は、Φ15×3.5mmの大きさを有していた。この磁石部材200を空芯コイル着磁によりZ方向に着磁した。着磁後の磁性部材200の中心表面の磁束密度の大きさを測定した結果は40.0から40.6mmTであった。隔離部材300には、下記例1〜例4に記載のようにして、直径2.4mmのポリエステルエナメルワイヤー(PEW)をコイル部又はコイルとして巻回した。このコイル部又はコイル付きの隔離部材に対して、磁気コア100と磁石部材200とを取り付け、下記例1〜例4のコイル部品を作製し、直流重畳電流特性を測定した。なお、例1と例2のコイル部品を作製する際には、磁石部材200を磁気コア100のギャップ130内には挿入しなかった。
例1:コイル部は3.5ターン×2個、バイアス無し(磁石部材200なし)
例2:コイルは7ターン×1個(コイル分割なし、ギャップをコイルが覆う構成)
バイアス無し(磁石部材200なし)
例3:コイル部は3.5ターン×2個、バイアスあり(磁石部材200あり)
例4:コイルは7ターン×1個(コイル分割なし、ギャップをコイルが覆う構成)
バイアスあり(磁石部材200あり)
室温(25℃)下での測定結果を図4に示す。
In order to confirm the principle and effect of the coil component 10 according to the embodiment of the present invention, various coil components were prototyped and tested. The magnetic core 100 was formed by cutting the central magnetic leg of an FEER type core (FEER42-BH1, MnZn ferrite EE core) manufactured by NEC TOKIN Corporation by 1.75 + 0.4 mm. The gap 130 of the magnetic core 100 was 3.50 + 0.8 mm in the Z direction. The magnet member 200 was produced by injection molding a ferrite magnet powder dispersed in a heat resistant plastic. The magnet member 200 had a size of Φ15 × 3.5 mm. This magnet member 200 was magnetized in the Z direction by air-core coil magnetization. The result of measuring the magnitude of the magnetic flux density on the center surface of the magnetic member 200 after magnetization was 40.0 to 40.6 mmT. The separator member 300 was wound with a polyester enamel wire (PEW) having a diameter of 2.4 mm as a coil portion or a coil as described in Examples 1 to 4 below. The magnetic core 100 and the magnet member 200 were attached to the coil member or the separating member with the coil, the coil components of Examples 1 to 4 below were produced, and the DC superimposed current characteristics were measured. Note that when the coil components of Examples 1 and 2 were manufactured, the magnet member 200 was not inserted into the gap 130 of the magnetic core 100.
Example 1: Coil part is 3.5 turns x 2 pieces, no bias (no magnet member 200)
Example 2: 7 turns x 1 coil (no coil splitting, the coil covers the gap)
No bias (no magnet member 200)
Example 3: Coil part is 3.5 turns x 2 with bias (with magnet member 200)
Example 4: 7 turns x 1 coil (no coil splitting, the coil covers the gap)
With bias (with magnet member 200)
The measurement results at room temperature (25 ° C.) are shown in FIG.

図4から理解されるように、直流電流Iが50Aの際のインダクタンスの値は、例1が4.72μH、例2が4.68μH、例3が5.10μH、例4が4.90μHであった。即ち、ギャップをコイルが覆う構成よりもギャップをコイルが覆わない構成の方が優れており、且つ、ギャップに磁石部材が設けられてバイアスをかけた方がバイアス無しの場合よりも優れていることが理解される。   As understood from FIG. 4, the inductance values when the direct current I is 50 A are 4.72 μH in Example 1, 4.68 μH in Example 2, 5.10 μH in Example 3, and 4.90 μH in Example 4. there were. In other words, the configuration in which the coil does not cover the gap is superior to the configuration in which the coil is covered with the gap, and the bias is applied when the magnet member is provided in the gap and the bias is superior. Is understood.

次いで、ギャップの位置とバイアスの有無との関係について述べる。上述した製法と同様にして下記例5〜例10のコイル部品を作製した。但し、例9及び例10のコイル部品を作製する際には、E型コアの中心磁脚ではなく外部磁脚を切削加工し、磁気コア100の中芯ではなく外芯にギャップを形成した。各外芯にギャップを形成したため、外芯にギャップを形成した場合、ギャップの数は2つである。ギャップのサイズは、中芯に形成した場合でも外芯に形成した場合でも3.5mmとした。
例5:中芯ギャップ(1箇所)、バイアスあり
例6:中芯ギャップ(1箇所)、バイアスあり
例7:中芯ギャップ(1箇所)、バイアス無し
例8:中芯ギャップ(1箇所)、バイアス無し
例9:外芯ギャップ(2箇所)、バイアスあり
例10:外芯ギャップ(2箇所)、バイアス無し
例5及び例7のコイル部品の25℃下での測定結果並びに例6,8〜10のコイル部品の155℃下での測定結果を図5に示す。
Next, the relationship between the position of the gap and the presence or absence of bias will be described. The coil parts of Examples 5 to 10 below were produced in the same manner as described above. However, when the coil components of Examples 9 and 10 were manufactured, the external magnetic legs instead of the central magnetic legs of the E-type core were cut to form a gap in the outer core instead of the inner core of the magnetic core 100. Since gaps are formed in each outer core, when gaps are formed in the outer core, the number of gaps is two. The size of the gap was 3.5 mm regardless of whether the gap was formed on the middle core or the outer core.
Example 5: Center core gap (1 location), with bias Example 6: Center core gap (1 location), with bias Example 7: Center core gap (1 location), no bias Example 8: Center core gap (1 location), No bias Example 9: Outer core gap (2 places), with bias Example 10: Outer core gap (2 places), no bias Measurement results of coil parts of Examples 5 and 7 at 25 ° C. and Examples 6, 8 to FIG. 5 shows the measurement results of 10 coil components at 155 ° C.

図5から理解されるように、初期インダクタンスのマイナス20%となった際の電流値は、例6の場合、95Aであり、例8の場合、59Aであり、例9の場合、50Aであり、例10の場合、45Aであった。即ち、中芯ギャップの方が外芯ギャップよりも電流値が高く、バイアスがありの方がバイアス無しよりも電流値が高かった。このことより、中芯にギャップを形成し、そこに磁石を挿入することによりバイアスをかければ定格電流値を上げることができることが理解される。   As understood from FIG. 5, the current value when the initial inductance is minus 20% is 95 A in Example 6, 59 A in Example 8, and 50 A in Example 9. In the case of Example 10, it was 45A. That is, the current value of the middle core gap was higher than that of the outer core gap, and the current value was higher with the bias than without the bias. From this, it is understood that the rated current value can be increased if a bias is applied by forming a gap in the core and inserting a magnet there.

(第2の実施の形態)
上述した第1の実施の形態によるコイル部品10の磁気コア100は、2つのE型コア110及び120を対向配置してなるものであったが、本発明はこれに限定されるものではない。
(Second Embodiment)
Although the magnetic core 100 of the coil component 10 according to the first embodiment described above is formed by arranging the two E-type cores 110 and 120 to face each other, the present invention is not limited to this.

図6及び図7に示されるように、本発明の第2の実施の形態によるコイル部品10aの磁気コアは、いわゆるポットコアであり、上側コア110aと下側コア120aを組み合わせてなるものである。 As shown in FIGS. 6 and 7, the magnetic core of the coil component 10a according to the second embodiment of the present invention is a so-called pot core, which is formed by combining the upper core 110a and the lower core 120a.

詳しくは、図示されたコイル部品10aは、中心磁脚112a及び122aを対向させるようにして組み合わせられる上側コア110aと下側コア120aからなる磁気コアと、中心磁脚112a及び122a間に設けられる磁石部材200aと、上側コア110aと下側コア120a内にそれぞれ収容されると共に磁石部材200aの位置決めも行う絶縁体からなる隔離部材310a及び320aと、隔離部材310a及び320a内にそれぞれ収容されることにより上側コア110aと下側コア120aから絶縁されるコイル部410a及び420aと、コイル部410a及び420aの端部412a及び422aを整列保持するための保持孔510a及び520aの設けられた保持部材500aと、それらを収容する金属ケース600とを備えている。本実施の形態によるコイル部410a及び420aは、絶縁被覆された平角銅線をエッジワイズ巻きして構成されたものであり、第1の実施の形態と同様、保持部材500a上で並列接続されている。   Specifically, the illustrated coil component 10a includes a magnetic core composed of an upper core 110a and a lower core 120a combined so that the central magnetic legs 112a and 122a face each other, and a magnet provided between the central magnetic legs 112a and 122a. By being accommodated in the member 200a, the separating member 310a and 320a made of an insulator that is also housed in the upper core 110a and the lower core 120a and also positions the magnet member 200a, and the separating member 310a and 320a, respectively. Coil parts 410a and 420a insulated from the upper core 110a and the lower core 120a, and holding members 500a provided with holding holes 510a and 520a for aligning and holding the end parts 412a and 422a of the coil parts 410a and 420a, Metal case 600 for housing them It is equipped with a. The coil portions 410a and 420a according to the present embodiment are configured by edgewise winding a rectangular copper wire with insulation coating, and are connected in parallel on the holding member 500a as in the first embodiment. Yes.

かかる構造を備えるコイル部品10aの場合もコイル部410a及び420aが磁気コアの中芯のギャップを覆わないように設けられていることから、従来構成の場合に生じてしたような渦電流損を低減することができる。   In the case of the coil component 10a having such a structure as well, the coil portions 410a and 420a are provided so as not to cover the gap between the cores of the magnetic core, thereby reducing eddy current loss as occurs in the conventional configuration. can do.

上述した実施の形態における磁気コアは、対向配置した2つのE型コア(EEコア)で構成されたものであるか、ポットコアであったが、本発明はこれに限定されるものではない。磁気コアは、例えば、EIコア(E型コアとI型コアの組み合わせ)又はE型コアとプレート型コアとの組み合わせのように分割位置の異なる形状を有していてもよい。 The magnetic core in the above-described embodiment is composed of two E-type cores (EE cores) arranged opposite to each other or is a pot core , but the present invention is not limited to this. The magnetic core may have a shape with different division positions, such as an EI core (a combination of an E-type core and an I-type core) or a combination of an E-type core and a plate-type core.

本発明によるコイル部品は、例えば、車載用の電源回路、インバータ等に利用可能である。   The coil component according to the present invention can be used for, for example, an in-vehicle power supply circuit, an inverter, and the like.

1 電源回路
2 コンバータ
3 スイッチング素子
4 制御回路
5 負荷
10,10a コイル部品
100 磁気コア
102 中芯
110 E型コア
110a 上側コア
112,112a 中心磁脚
120 E型コア
120a 下側コア
122,122a 中心磁脚
130 ギャップ
200,200a 磁石部材
300,310a,320a 隔離部材
410,410a コイル部
412,412a 端部
420,420a コイル部
422,422a 端部
500,500a 保持部材
510a,520a 保持孔
600 金属ケース
610 固定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply circuit 2 Converter 3 Switching element 4 Control circuit 5 Load 10,10a Coil component 100 Magnetic core 102 Middle core 110 E type core 110a Upper core 112,112a Central magnetic leg 120 E type core 120a Lower core 122,122a Central magnetism Leg 130 Gap 200, 200a Magnet member 300, 310a, 320a Separating member 410, 410a Coil part 412, 412a End part 420, 420a Coil part 422, 422a End part 500, 500a Holding member 510a, 520a Holding hole 600 Metal case 610 fixed Part

Claims (11)

ギャップを有する中芯を含み且つ閉磁路を形成する磁気コアと、互いに接続される又は接続された2つのコイル部と、前記ギャップに設けられた磁石部材と、前記中芯を包む絶縁体からなる隔離部材であって前記中芯と前記コイル部との間の距離を確保するための隔離部材とを備えるコイル部品であって、
前記中芯は、所定方向に延びており且つ前記2つのコイル部に挿入されており、
前記コイル部のそれぞれは、前記ギャップの前記所定方向における中心を覆わないように、前記所定方向において互いに離間して配置されており、
前記磁石部材は、前記所定方向に沿って着磁されており、
前記磁気コアは、それぞれ中心磁脚を有する2つのポットコアを組み合わせて構成されているものであり、
前記中芯は、2つの前記ポットコアの前記中心磁脚により構成されており、
前記ギャップは、前記中心磁脚間に設けられており、
前記隔離部材は、2つの前記ポットコアに夫々収容された2つの部材からなり、且つ、前記磁石部材の位置決めも行うものであり、
前記2つのコイル部は、前記隔離部材の2つの部材内にそれぞれ収容されることにより、2つの前記ポットコアから絶縁されている
コイル部品。
A magnetic core including a core having a gap and forming a closed magnetic path, two coil parts connected to or connected to each other, a magnet member provided in the gap, and an insulator surrounding the core A coil component comprising a separating member and a separating member for securing a distance between the core and the coil portion,
The center core extends in a predetermined direction and is inserted into the two coil portions,
Each of the coil portions is disposed apart from each other in the predetermined direction so as not to cover the center of the gap in the predetermined direction.
The magnet member is magnetized along the predetermined direction,
The magnetic core is configured by combining two pot cores each having a central magnetic leg ,
The core is composed of the central magnetic legs of the two pot cores,
The gap is provided between the central magnetic legs,
The isolation member is composed of two members respectively accommodated in the two pot cores , and also performs positioning of the magnet member,
The two coil parts are coil parts insulated from the two pot cores by being housed in the two members of the isolation member, respectively.
請求項1記載のコイル部品であって、
前記コイル部のそれぞれは前記ギャップを覆わないように配置されている
コイル部品。
The coil component according to claim 1,
Each of the coil parts is a coil component arranged so as not to cover the gap.
請求項1又は請求項2記載のコイル部品であって、
前記磁石部材は、耐熱プラスティックと磁石粉末の混和物を射出成型して得られるブロックからなる
コイル部品。
The coil component according to claim 1 or 2,
The magnet member is a coil component comprising a block obtained by injection molding a mixture of heat-resistant plastic and magnet powder.
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のコイル部品であって、
前記コイル部は、並列接続される又は並列接続されている
コイル部品。
The coil component according to any one of claims 1 to 3,
The coil part is a coil component that is connected in parallel or connected in parallel.
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のコイル部品であって、
前記磁気コアは、それぞれ中心磁脚を有する2つのE型コアを対向配置してなるものであり、
前記中芯は、2つの前記E型コアの前記中心磁脚により構成されており、
前記ギャップは、前記中心磁脚間に設けられている
コイル部品。
The coil component according to any one of claims 1 to 4,
The magnetic core is formed by opposingly arranging two E-type cores each having a central magnetic leg,
The central core is constituted by the central magnetic legs of the two E-type cores,
The gap is a coil component provided between the central magnetic legs.
請求項5記載のコイル部品であって、
2つの前記コイル部は、2つの前記E型コアの前記中心磁脚の周囲にそれぞれ配置されている
コイル部品。
The coil component according to claim 5,
Two said coil parts are coil components respectively arrange | positioned around the said center magnetic leg of two said E type | mold cores.
請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のコイル部品であって、
前記2つのコイル部の端部を整列保持する保持孔の設けられた保持部材を更に備えている
コイル部品。
The coil component according to any one of claims 1 to 6,
The coil component further comprising a holding member provided with a holding hole for aligning and holding the end portions of the two coil portions.
請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のコイル部品であって、
前記2つのコイル部と前記磁気コアとを収容する金属ケースを更に備えている
コイル部品。
The coil component according to any one of claims 1 to 7,
A coil component further comprising a metal case for accommodating the two coil portions and the magnetic core.
請求項1乃至請求項8のいずれかに記載のコイル部品であって、
前記コイル部の夫々は、絶縁被覆された平角銅線をエッジワイズ巻きして構成されたものである
コイル部品。
The coil component according to any one of claims 1 to 8,
Each of the coil portions is a coil component formed by edgewise winding a rectangular copper wire coated with insulation.
請求項1乃至請求項9のいずれかに記載のコイル部品であって、
前記磁石部材は、前記ギャップ内において移動しないように前記隔離部材に保持されている
コイル部品。
The coil component according to any one of claims 1 to 9,
The magnet member is a coil component held by the isolation member so as not to move in the gap.
請求項1乃至請求項10のいずれかに記載のコイル部品を備える電源回路。
A power supply circuit comprising the coil component according to any one of claims 1 to 10.
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