JP2006004958A

JP2006004958A - Magnetic core and coil component using the same

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Publication number: JP2006004958A
Application number: JP2004172063A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Ono; 一之小野; Takashi Yamaya; 孝志山家; Hatsuo Matsumoto; 初男松本
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2004-06-10
Publication date: 2006-01-05

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic core that can indicate improved DC current superposition characteristics without any saturation, and to provide a coil component using the core even if they are used at a large-current region (high magnetic field region). <P>SOLUTION: The core is obtained by curing a mixture of magnetic material powder and resin. The core cannot be saturated rapidly and improved DC current superposition characteristics can be obtained at a magnetic field exceeding 1,000×10<SP>3</SP>/4π[A/m]. As a result, the core has a sufficient relative permeability of 10 or higher. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、磁芯及びそれを用いたコイル部品に関し、特に、電気自動車やハイブリッドカーに搭載される蓄電バッテリーのエネルギー制御においてリアクトルとして用いられるコイル部品用磁芯に関する。 The present invention relates to a magnetic core and a coil component using the same, and more particularly, to a magnetic core for a coil component used as a reactor in energy control of a storage battery mounted in an electric vehicle or a hybrid car.

従来、樹脂と磁性体粉末とからなる磁芯を備えるコイル部品が知られている（特許文献１参照）。特許文献１のコイル部品は、樹脂と磁性体粉末からなる磁芯に加え、フェライト焼結体又は金属磁性体粉末からなる圧粉磁芯を備えている。コイルは圧粉磁芯の周囲に巻回され、それを覆うようにして樹脂と磁性体粉末とからなる磁芯が設けられている。 Conventionally, a coil component having a magnetic core made of resin and magnetic powder is known (see Patent Document 1). The coil component of Patent Document 1 includes a powder magnetic core made of a ferrite sintered body or metal magnetic powder in addition to a magnetic core made of resin and magnetic powder. The coil is wound around the dust core, and a magnetic core made of resin and magnetic powder is provided so as to cover the coil.

特開２００１−１８５４２１号公報JP 2001-185421 A

特許文献１の目的は、各種電子機器の大電流用途に適するインダクタ、チョークコイル、トランス等の磁性素子を提供することであるとされているが、ここで注意すべきこととしては“大電流”という相対的な概念を有する文言が挙げられる。具体的には、特許文献１の０００２欄によれば、特許文献１においてターゲットとされていた電流範囲は、数十Ａ〜数百Ａに過ぎないことが理解される。また、当業者における常識として、コイル部品は通常ターゲットとする領域内において可能な限り良好な直流電流重畳特性を有するように設計されることが知られている。換言すると、コイル部品は、通常は、使用される電流範囲において可能な限り高い比透磁率を有する一方で、ターゲットとしている電流の領域を超えた場合にはインダクタンスが飽和してしまっても構わないといったスタンスで設計されている。即ち、特許文献１に記載のコイル部品について言えば、数十Ａ〜数百Ａの電流値に対しては可能な限り大きなインダクタンスを得るように設計される一方、その範囲を超えた電流値においてはインダクタンスが飽和してしまっても構わないこととされるのが通常の設計手法から予測される事項である。このような設計手法が採用されるのは、ターゲットとしていない電流範囲中におけるインダクタンスまで考慮して設計しようとするとターゲットとしている電流範囲中でもインダクタンスが劣化してしまうことから、それを避けるためである。 The purpose of Patent Document 1 is to provide magnetic elements such as inductors, choke coils, and transformers that are suitable for high current applications in various electronic devices. The word which has the relative concept of. Specifically, according to column 0002 of Patent Document 1, it is understood that the current range targeted in Patent Document 1 is only tens to hundreds of A. Further, as common knowledge in the art, it is known that the coil component is designed to have a DC current superposition characteristic as good as possible in a normal target region. In other words, the coil component typically has a relative permeability as high as possible in the current range used, while the inductance may saturate if the target current region is exceeded. It is designed in such a stance. That is, the coil component described in Patent Document 1 is designed to obtain as large an inductance as possible with respect to a current value of several tens of A to several hundreds of A, while a current value exceeding that range is used. Is a matter predicted from a normal design method that the inductance may be saturated. The reason why such a design method is adopted is to avoid inductance, which is deteriorated even in the target current range, when designing is performed in consideration of the inductance in the current range which is not the target.

一方、電気自動車やハイブリッドカーの蓄電バッテリーのエネルギー制御ような大電力システムにおけるコイル部品は例えば２００Ａ以上の領域で使用される可能性もある。電流値が一桁違えば、電力値は二桁異なることになることからも理解されるように、特許文献１に記載されていたコイル部品を電気自動車やハイブリッドカーの蓄電バッテリーのエネルギー制御に流用することは不適切であると考えられる。 On the other hand, a coil component in a high power system such as an energy control of a storage battery of an electric vehicle or a hybrid car may be used in an area of 200 A or more, for example. As is understood from the fact that if the current value is different by one digit, the power value is different by two digits, the coil component described in Patent Document 1 is used for energy control of the electric storage battery of an electric vehicle or a hybrid car. Doing so is considered inappropriate.

そこで本発明は例えば２００Ａ以上の領域において使用された場合であっても、飽和せずに良好な直流電流重畳特性を示すことのできる磁芯及びそれを用いたコイル部品を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a magnetic core capable of exhibiting a good direct current superposition characteristic without being saturated even when used in a region of 200 A or more, and a coil component using the same. To do.

本発明によれば、磁性体粉末と樹脂の混成物を硬化させて得られる磁芯であって、１０００×１０^３／４π［Ａ／ｍ］の磁界中にて１０以上の比透磁率を有する、ことを特徴とする磁芯が得られる。 According to the present invention, a magnetic core obtained by curing a composite of magnetic powder and resin, having a relative magnetic permeability of 10 or more in a magnetic field of 1000 × 10 ³ / 4π [A / m]. A magnetic core characterized by the above can be obtained.

かかる磁芯のゼロ磁界中における比透磁率は、例えば高い周波数で駆動される電子機器などにおいて用いられる小型コイル部品におけるそれと比較すると低いが、磁界が高くなっても直流電流重畳特性は急激には飽和せず、従って当該磁芯の比透磁率は高い磁界中においても比較的大きな値を保持することができる。 The relative permeability of such a magnetic core in a zero magnetic field is lower than that of, for example, a small coil component used in an electronic device driven at a high frequency. Therefore, the relative permeability of the magnetic core can be kept relatively large even in a high magnetic field.

本発明の実施の形態による磁芯は樹脂と磁性体粉末との混成物からなるものである。詳しくは、混成物による磁芯は、当該混成物を注型してなる注型品である。ここで、高電力用途のコイル部品のようにサイズが大きい場合、特に当該コイル部品が一定以上の高さを有する場合を考慮すると、混成物は溶剤を加えることなく注型できる材料からなることが好ましい。 The magnetic core according to the embodiment of the present invention is made of a composite of resin and magnetic powder. Specifically, a magnetic core made of a hybrid is a cast product formed by casting the hybrid. Here, when the size is large as in the case of a coil component for high power use, particularly when considering the case where the coil component has a certain height or more, the composite material may be made of a material that can be cast without adding a solvent. preferable.

注型は、基本的には無加圧又は減圧で行われる。一旦、注型した後に、圧力を加え、充填率（磁芯８０の密度）を向上させることとしても良い。混成物を注型する際の型については特に制限はなく、従って、混成物からなる磁芯の形状としてはあらゆる形状が考えられる。 Casting is basically performed without pressure or under reduced pressure. Once the casting is performed, pressure may be applied to improve the filling rate (density of the magnetic core 80). There is no particular limitation on the mold for casting the hybrid, and therefore any shape can be considered as the shape of the magnetic core made of the hybrid.

本実施の形態における磁性体粉末は軟磁性粉末、詳しくは、Ｆｅ系の軟磁性金属粉末である。更に具体的には、軟磁性金属粉末はＦｅ−Ｓｉ系粉末、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系粉末、Ｆｅ−Ｎｉ系粉末、及びＦｅ系アモルファス粉末からなる群から選択された粉末である。ここで、Ｆｅ−Ｓｉ系粉末における平均Ｓｉ含有量は好ましくは０．０重量％以上１１．０重量％以下である。また、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系粉末における平均Ｓｉ含有量は好ましくは０．０重量％以上１１．０重量％以下であり、平均Ａｌ含有量は好ましくは０．０重量％以上７．０重量％以下である。また、Ｆｅ−Ｎｉ系粉末における平均Ｎｉ含有量は好ましくは３０．０重量％以上８５．０重量％以下である。 The magnetic powder in the present embodiment is a soft magnetic powder, specifically, an Fe-based soft magnetic metal powder. More specifically, the soft magnetic metal powder is a powder selected from the group consisting of Fe-Si powder, Fe-Si-Al powder, Fe-Ni powder, and Fe amorphous powder. Here, the average Si content in the Fe—Si based powder is preferably 0.0 wt% or more and 11.0 wt% or less. Further, the average Si content in the Fe—Si—Al-based powder is preferably 0.0 wt% or more and 11.0 wt% or less, and the average Al content is preferably 0.0 wt% or more and 7.0 wt%. It is as follows. Further, the average Ni content in the Fe—Ni-based powder is preferably 30.0 wt% or more and 85.0 wt% or less.

本実施の形態による磁性体粉末は略球状粉末である。このように略球状の磁性体粉末を用いると、混成物における磁性体粉末の充填率を向上させることができる。かかる略球状の磁性体粉末は、例えばガスアトマイズ法によって得られる。ガスアトマイズ法によれば、磁性体粉末の粒径及び形状はある程度の分布を有することとなるが、目安としては、最も標準的な磁性体粉末の粒径（平均粒径）が５００μｍ以下であることが望ましく、これを超えると十分な歩留まりや特性・性能が得られない。 The magnetic powder according to the present embodiment is a substantially spherical powder. When the substantially spherical magnetic powder is used in this way, the filling rate of the magnetic powder in the hybrid can be improved. Such a substantially spherical magnetic substance powder is obtained, for example, by a gas atomizing method. According to the gas atomization method, the particle size and shape of the magnetic powder have a certain distribution, but as a guide, the most standard particle size (average particle size) of the magnetic powder is 500 μm or less. Desirable yield, characteristics, and performance cannot be obtained.

ガスアトマイズ法によれば、上記のような略球状の粉末の他に、非球状の粉末を意図的に形成することもできる。また、水アトマイズ法によれば、不定形の粉末を得ることもできる。本発明においては、当該実施の形態において採用されている略球状の粉末に代えて上記の手法により得られた非球状粉末や不定形粉末、その他の形状の粉末をも使用することができる。略球状以外のの磁性体粉末を採用する理由としては例えばその形状に起因した異方性を利用することが挙げられる。より具体的には、例えば、非球状、扁平状、又は針状の磁性体粉末を樹脂に混成し、その樹脂を硬化させる前に所定の磁界を加えて粉末群の異方性配向を行い、その後に樹脂を硬化させるといった利用法が考えられる。 According to the gas atomization method, a non-spherical powder can be intentionally formed in addition to the substantially spherical powder as described above. Moreover, according to the water atomization method, an amorphous powder can also be obtained. In the present invention, non-spherical powder, amorphous powder, and other shapes of powder obtained by the above method can be used instead of the substantially spherical powder employed in the embodiment. The reason why a magnetic powder other than a substantially spherical shape is used is to use anisotropy due to its shape, for example. More specifically, for example, non-spherical, flat, or needle-shaped magnetic powder is mixed with a resin, and a predetermined magnetic field is applied before the resin is cured to perform anisotropic orientation of the powder group. The use method of hardening the resin after that can be considered.

本実施の形態における樹脂はエポキシ樹脂である。本実施の形態においては、エポキシ樹脂に対して液状で低粘度であるといった要求があるため、添加剤、硬化剤、触媒との相溶性、保存安定性も具体的なエポキシ樹脂選定において考慮されるべき重要な特性である。そういったことを考慮すると、主剤としては、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、多官能型等のエポキシ樹脂を用いるのが好ましく、硬化剤としては芳香族ポリアミン系、カルボン酸無水物系、潜在性硬化剤系のものを用いることが好ましい。本実施例では、ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂と無溶剤型低粘度液状芳香族アミンの硬化剤との組合せを使用した。 The resin in the present embodiment is an epoxy resin. In the present embodiment, since there is a demand for liquidity and low viscosity with respect to the epoxy resin, compatibility with additives, curing agents and catalysts, and storage stability are also considered in the specific epoxy resin selection. It is an important property to be. In view of the above, it is preferable to use an epoxy resin such as bisphenol A type, bisphenol F type or polyfunctional type as the main agent, and aromatic polyamine type, carboxylic acid anhydride type, latent curing agent as the curing agent. It is preferable to use a system. In this example, a combination of a bisphenol A type epoxy resin and a solvent-free low viscosity liquid aromatic amine curing agent was used.

混成物における樹脂は、例えばシリコーン樹脂のような他の熱硬化性樹脂であっても良い。また、化学反応性硬化樹脂、光硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂など他の硬化性樹脂であっても構わない。 The resin in the hybrid may be another thermosetting resin such as a silicone resin. Further, other curable resins such as a chemically reactive curable resin, a photocurable resin, and an ultraviolet curable resin may be used.

混成物における樹脂の配合比率は流動性などを考慮して２０体積％以上９０体積％以下である必要がある。好ましくは、混成物における樹脂の配合比率は４０体積％以上７０体積％以下である。 The blending ratio of the resin in the hybrid product needs to be 20% by volume or more and 90% by volume or less in consideration of fluidity. Preferably, the compounding ratio of the resin in the hybrid is 40% by volume or more and 70% by volume or less.

混成物からなる磁芯の弾性率は３０００ＭＰａ以上とする。樹脂は、この磁芯の弾性率を実現すべく、混成物を硬化させて磁芯を得る際の条件と同条件にて樹脂を単独で硬化させた場合の当該樹脂の弾性率が１００ＭＰａ以上となるようにして、選択される。なお、上記の磁芯又は硬化樹脂の弾性率は、ＪＩＳ−Ｋ６９１１（熱硬化性プラスチック一般試験方法）に従って測定される値である。 The elastic modulus of the magnetic core made of the hybrid is set to 3000 MPa or more. In order to realize the elastic modulus of the magnetic core, the resin has an elastic modulus of 100 MPa or more when the resin is cured alone under the same conditions as those obtained when the composite is cured to obtain the magnetic core. So that it is selected. The elastic modulus of the magnetic core or the cured resin is a value measured according to JIS-K6911 (General Thermosetting Plastic Test Method).

本実施の形態においては、混成物からなる磁芯の弾性率は１５０００ＭＰａであり、同一の硬化条件の下で硬化した樹脂単独の弾性率は１５００ＭＰａである。磁芯の弾性率が１５０００ＭＰａ以上となると熱伝導率がそれ以下の場合と比較して２Ｗ/(Ｋ・ｍ)以上と良くなる。従って、磁芯の弾性率は好ましくは１５０００ＭＰａ以上であるとする。 In the present embodiment, the elastic modulus of the magnetic core made of the hybrid is 15000 MPa, and the elastic modulus of the resin alone cured under the same curing conditions is 1500 MPa. When the elastic modulus of the magnetic core is 15000 MPa or more, the thermal conductivity is improved to 2 W / (K · m) or more compared to the case where the thermal conductivity is less than that. Accordingly, the elastic modulus of the magnetic core is preferably 15000 MPa or more.

図１は、Ｆｅ−Ｓｉ系粉末とエポキシ樹脂とを５０体積％ずつ混成してなる混成物から得られる磁芯の直流電流重畳特性を示す。図１を参照すれば明らかなように、本実施の形態における混成物からなる磁芯の比透磁率は急激には飽和せず１０００×１０^３／４π［Ａ／ｍ］の磁界中においても１５以上という比較的高い比透磁率を有している。 FIG. 1 shows the DC current superposition characteristics of a magnetic core obtained from a hybrid obtained by mixing 50% by volume of Fe—Si based powder and epoxy resin. As is apparent from FIG. 1, the relative permeability of the magnetic core made of the hybrid in the present embodiment does not saturate abruptly, and is 15 even in a magnetic field of 1000 × 10 ³ / 4π [A / m]. It has a relatively high relative magnetic permeability as described above.

上記した磁芯は、その比透磁率が１０００×１０^３／４π［Ａ／ｍ］の磁界中において１０以上である限り、適宜変更可能である。例えば、初期透磁率を若干大きくするために、磁性体粉末の表面に高透磁率薄膜層を形成することとしても良い。ここで、高透磁率薄膜の例としてはＦｅ−Ｎｉ系薄膜が挙げられる。また、磁性体粉末による電気的短絡を避けるべく、磁性体粉末を、樹脂と混成する前に、一以上の絶縁層でコーティングすることとしても良い。ここで、磁性体粉末の表面に高透磁率薄膜を形成する場合は、形成された高透磁率薄膜上に絶縁層をコーティングすることとする。更に、より高磁界中で高い比透磁率を確保すべく磁性体粉末及び樹脂の混成物に対して非磁性フィラーを加えることとしても良い。非磁性フィラーとしては、例えば、シリカ粉、アルミナ粉、酸化チタン粉、石英ガラス粉、ジルコニウム粉、炭酸カルシウム粉または水酸化アルミニウム粉を含む無機質材系粉末、ガラス繊維、及び課粒状樹脂からなる群から選択された一の充填材が挙げられる。非磁性フィラーに代えて、透磁率調整用として、中空ガラス球を樹脂に混ぜることととしても良い。また、直流電流重畳特性をより高磁界中まで良好に伸ばすために永久磁石粉末を少量加えて磁芯に磁気バイアスをかけることとしても良い。 The above-described magnetic core can be appropriately changed as long as the relative permeability is 10 or more in a magnetic field of 1000 × 10 ³ / 4π [A / m]. For example, in order to slightly increase the initial permeability, a high permeability thin film layer may be formed on the surface of the magnetic powder. Here, an example of the high magnetic permeability thin film is an Fe—Ni thin film. In order to avoid an electrical short circuit due to the magnetic powder, the magnetic powder may be coated with one or more insulating layers before being mixed with the resin. Here, when a high permeability thin film is formed on the surface of the magnetic powder, an insulating layer is coated on the formed high permeability thin film. Furthermore, a nonmagnetic filler may be added to the composite of magnetic powder and resin in order to ensure a high relative permeability in a higher magnetic field. Examples of the nonmagnetic filler include a group consisting of silica powder, alumina powder, titanium oxide powder, quartz glass powder, zirconium powder, calcium carbonate powder or aluminum hydroxide powder, glass fiber, and granular resin. One filler selected from Instead of the nonmagnetic filler, a hollow glass sphere may be mixed with the resin for adjusting the magnetic permeability. Further, in order to extend the direct current superposition characteristics well into a higher magnetic field, a small amount of permanent magnet powder may be added to apply a magnetic bias to the magnetic core.

以下、図２乃至図８を参照して、上述した磁芯を有するコイル部品について説明する。 Hereinafter, the coil component having the above-described magnetic core will be described with reference to FIGS.

図２に示される第１のコイル部品１００は、上述した混成物からなるトロイダル磁芯１０と、その磁芯１０の周囲に巻回されたコイルとを備えている。 A first coil component 100 shown in FIG. 2 includes a toroidal magnetic core 10 made of the above-described composite and a coil wound around the magnetic core 10.

図３に示される第２のコイル部品１１０は、トロイダルコイル部品の変形例の一つである。コイル２０は、該コイル２０の端部２１，２２を除き、混成物からなる磁芯１０内部に完全に埋設されている。コイル２０は、その一部が磁芯１０の外部に曝されていても良い。即ち、磁芯１０内部にコイル２０の一部分のみが埋設されることとしても良い。 The second coil component 110 shown in FIG. 3 is one of the modified examples of the toroidal coil component. The coil 20 is completely embedded inside the magnetic core 10 made of a hybrid material except for the end portions 21 and 22 of the coil 20. A part of the coil 20 may be exposed to the outside of the magnetic core 10. That is, only a part of the coil 20 may be embedded in the magnetic core 10.

図４に示される第３のコイル部品１２０は、トロイダルコイル部品の他の変形例の一つであり、磁芯１０及びコイル２０に加えて、特定透磁率磁芯部材３０を更に備えている。第２のコイル部品１１０の場合と同様に、コイル２０は、端部２１，２２を除き、混成物からなる磁芯１０内部に完全に埋設されている。更に、第３のコイル部品１２０においては、特定透磁率磁芯部材３０も完全に磁芯１０の中に埋設されている。詳しくは、コイル２０は、磁芯１０内部において、特定透磁率磁芯部材３０の周囲に巻回されている。特定透磁率磁芯部材３０は、コイル２０と関連する磁路の一部をなす限り、どこに配置されていても良い。例えば、特定透磁率磁芯部材３０は、コイル２０の周囲及び／又は空洞部内に配置されることとしても良い。なお、コイルの空洞部は起磁力部分とも呼ばれることがある。 A third coil component 120 shown in FIG. 4 is one of other modifications of the toroidal coil component, and further includes a specific permeability magnetic core member 30 in addition to the magnetic core 10 and the coil 20. As in the case of the second coil component 110, the coil 20 is completely embedded inside the magnetic core 10 made of a hybrid material except for the end portions 21 and 22. Further, in the third coil component 120, the specific permeability magnetic core member 30 is also completely embedded in the magnetic core 10. Specifically, the coil 20 is wound around the specific permeability magnetic core member 30 inside the magnetic core 10. The specific permeability magnetic core member 30 may be disposed anywhere as long as it forms a part of the magnetic path related to the coil 20. For example, the specific permeability magnetic core member 30 may be disposed around the coil 20 and / or in the cavity. In addition, the cavity part of a coil may be called a magnetomotive force part.

好ましくは、特定透磁率磁芯部材３０は混成物からなる磁芯１０によりコイル２０に対して固定されている。また、好ましくは、特定透磁率磁芯部材３０は、Ｆｅ系アモルファス粉末、又はＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、若しくはＦｅ−Ｎｉ系の粉末からなる圧粉磁芯部材であるか、又は、Ｆｅ系積層磁芯部材である。 Preferably, the specific permeability magnetic core member 30 is fixed to the coil 20 by a magnetic core 10 made of a hybrid. Preferably, the specific permeability magnetic core member 30 is a powder magnetic core member made of Fe-based amorphous powder, or Fe-Si-Al-based, Fe-Si-based, or Fe-Ni-based powder. Or it is a Fe-type laminated magnetic core member.

図５に示される第４のコイル部品１３０は、磁芯１０の材料よりも磁気抵抗の高い材料からなる高磁気抵抗部材４０が磁芯１０内に埋設された構造を備えるものである。高磁気抵抗部材４０は、コイル２０により生じる磁束が高磁気抵抗部材４０を通るように、コイル２０により形成される磁路に挿入されている。換言すると、高磁気抵抗部材４０は、コイル２０の起磁力部分に位置するように、磁芯１０内部に埋め込まれている。高磁気抵抗部材４０の材料の例としては、例えば、混成物に含まれる樹脂と同一の樹脂からなるものが挙げられる。そういった樹脂を用いると、混成物からなる磁芯１０と一体化した高磁気抵抗部材４０を形成することができる。高磁気抵抗部材４０は、例えば、混成物に含まれる樹脂に対して非磁性フィラーを混ぜたもので形成しても良いし、同樹脂に対して所定量（結果として高磁気抵抗部材４０の磁気抵抗が磁芯１０よりも高くなる程度の量）の磁性体粉末を混ぜたもので形成しても良い。 A fourth coil component 130 shown in FIG. 5 has a structure in which a high magnetic resistance member 40 made of a material having a higher magnetic resistance than the material of the magnetic core 10 is embedded in the magnetic core 10. The high magnetic resistance member 40 is inserted into a magnetic path formed by the coil 20 so that the magnetic flux generated by the coil 20 passes through the high magnetic resistance member 40. In other words, the high magnetoresistive member 40 is embedded in the magnetic core 10 so as to be positioned at the magnetomotive force portion of the coil 20. As an example of the material of the high magnetoresistive member 40, for example, a material made of the same resin as that contained in the hybrid material can be cited. When such a resin is used, the high magnetic resistance member 40 integrated with the magnetic core 10 made of a hybrid can be formed. The high magnetic resistance member 40 may be formed, for example, by mixing a resin contained in a composite with a nonmagnetic filler, or a predetermined amount (resulting in the magnetic properties of the high magnetic resistance member 40). It may be formed of a mixture of magnetic powders in such an amount that the resistance is higher than that of the magnetic core 10.

本実施の形態における高磁気抵抗部材４０は磁芯１０内に比透磁率２０以下の領域を形成する。 The high magnetic resistance member 40 in the present embodiment forms a region having a relative permeability of 20 or less in the magnetic core 10.

図６に示されるように、コイル２０を絶縁体５０によって完全に包囲し、且つ、隣接するコイル線の線間の絶縁も確保されることとしても良い。図示された絶縁体５０は、ボビン６０及び円筒状のカバー７０とを備えている。ボビン６０は、その周囲にらせん状の溝６１を有しており、隣接する溝部は線間絶縁部６２を構成している。コイル２０は、ボビン６０の溝６１とカバー７０とで形成された空間に収容されている。このように各コイル２０は完全に周囲から絶縁されているため、例えば、２以上のコイル２０を連結して一つのコイルを形成するような場合には複数のコイル２０間における絶縁も確保することができる。かかる絶縁体５０の材料としては、混成物に含まれる樹脂と同一の樹脂が望ましい。なお、コイル２０を内包するようにして絶縁物を成形することで図示された絶縁体５０と同様の機能を持たせることとしても良い。 As shown in FIG. 6, the coil 20 may be completely surrounded by the insulator 50, and insulation between adjacent coil wires may be ensured. The illustrated insulator 50 includes a bobbin 60 and a cylindrical cover 70. The bobbin 60 has a spiral groove 61 around the bobbin 60, and the adjacent groove portion constitutes a line insulation portion 62. The coil 20 is accommodated in a space formed by the groove 61 of the bobbin 60 and the cover 70. Thus, since each coil 20 is completely insulated from the surroundings, for example, when two or more coils 20 are connected to form one coil, insulation between the plurality of coils 20 should be ensured. Can do. As the material of the insulator 50, the same resin as that contained in the hybrid is desirable. In addition, it is good also as giving the function similar to the insulator 50 illustrated by shape | molding an insulator so that the coil 20 may be included.

図６に示されたコイルは平角導線を縦巻してなるものであるが、例えば、図２乃至図５に示されるトロイダルコイルのように他のコイルであっても良い。また、コイル線としては丸線やリッツ線など種々の線を用いることができる。 The coil shown in FIG. 6 is formed by vertically winding a rectangular conducting wire, but may be another coil such as a toroidal coil shown in FIGS. Further, various wires such as a round wire and a litz wire can be used as the coil wire.

図７に示される第５のコイル部品１４０は、ケース８０を更に備えている。このコイル部品１４０におけるケース８０は直方体形状を有している。但し、図面上では理解を容易にするために上面が省略されている。図７に示されるコイル２０も、図６に示されるコイル２０と同様に、平角導線を縦巻してなるものである。コイル２０は、ケース８０内に配置されており、混成物からなる磁芯１０がコイル２０とケース８０との間の空間を満たし且つコイル２０を磁芯１０内部に封入している。ケース８０としてはアルミニウム合金又はＦｅ−Ｎｉ合金といった金属からなるものが挙げられる。このようにケース８０が金属製の場合、内面に絶縁層を形成することが好ましい。ケース８０は、例えば、アルミナ成形体のようなセラミックスケースであっても良い。 The fifth coil component 140 shown in FIG. 7 further includes a case 80. The case 80 in the coil component 140 has a rectangular parallelepiped shape. However, the upper surface is omitted from the drawing for easy understanding. Similarly to the coil 20 shown in FIG. 6, the coil 20 shown in FIG. 7 is also formed by vertically winding a rectangular conductive wire. The coil 20 is disposed in the case 80, and the magnetic core 10 made of a hybrid fills the space between the coil 20 and the case 80 and encloses the coil 20 inside the magnetic core 10. Examples of the case 80 include those made of a metal such as an aluminum alloy or an Fe—Ni alloy. Thus, when case 80 is metal, it is preferable to form an insulating layer on the inner surface. The case 80 may be a ceramic case such as an alumina molded body, for example.

図８に示される第６のコイル部品１５０は、第５のコイル部品１４０と同様にケース８２を備えている。しかし、ケース８２の形状は第５のコイル部品１４０のケース８０とは異なり球状である。本実施の形態による磁芯１０はいかなる形にも応用できるという利点があり、それに基づいた応用である。ケース８２が球状であることにより、その内部に形成された磁芯１０の形状も球形となっている。その結果、コイル２０の軸を中心とした場合、どの方位においても均等な磁束分布が得られることとなる。 The sixth coil component 150 shown in FIG. 8 includes a case 82 similar to the fifth coil component 140. However, unlike the case 80 of the fifth coil component 140, the case 82 has a spherical shape. The magnetic core 10 according to the present embodiment has an advantage that it can be applied to any shape, and is an application based on it. Since the case 82 is spherical, the shape of the magnetic core 10 formed therein is also spherical. As a result, when the axis of the coil 20 is the center, a uniform magnetic flux distribution can be obtained in any orientation.

第６のコイル部品１５０におけるケース８２は、アルミニウム合金やＦｅ−Ｎｉ合金から作成される金属ケースであり、その内面には、混成物における磁性体粉末に起因した外部との電気的短絡を防止するため、絶縁層８４が形成されている。 The case 82 in the sixth coil component 150 is a metal case made of an aluminum alloy or an Fe—Ni alloy, and the inner surface thereof prevents an electrical short circuit with the outside due to the magnetic powder in the hybrid. Therefore, the insulating layer 84 is formed.

以上の説明及びそこで用いた図面を参照すれば明らかなように、上述したすべてのコイル部品１００，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０において、混成物からなる磁芯１０は、コイル２０の中心を通る磁路のループを構成している。また、磁芯１０はコイル２０の周囲に配置され少なくとも磁路の一部を形成している。 As is clear from the above description and the drawings used therein, in all the coil components 100, 110, 120, 130, 140, and 150 described above, the magnetic core 10 made of a hybrid is centered on the coil 20. It constitutes a loop of the magnetic path that passes through. The magnetic core 10 is disposed around the coil 20 and forms at least a part of the magnetic path.

以上具体的な例を掲げて説明してきた磁芯及びコイル部品の応用先としては、例えば、太陽光発電や風力発電などに用いられる昇電圧制御用のコイル部品や降電圧制御用のコイル部品などがある。 As examples of application destinations of the magnetic core and the coil parts that have been described with specific examples above, for example, a coil part for control of voltage increase or a coil part for control of voltage drop used in solar power generation or wind power generation, etc. There is.

本発明の実施の形態による樹脂と磁性体粉末との混成物からなる磁芯の直流電流重畳特性を示すグラフである。It is a graph which shows the direct current superimposition characteristic of the magnetic core which consists of a mixture of resin and magnetic body powder by embodiment of this invention. 混成物からなる磁芯を用いたコイル部品を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the coil components using the magnetic core which consists of a hybrid. 混成物からなる磁芯を用いた他のコイル部品を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other coil components using the magnetic core which consists of hybrid materials. 混成物からなる磁芯を用いた更に他のコイル部品を示す斜視図である。It is a perspective view which shows other coil components using the magnetic core which consists of a hybrid. 混成物からなる磁芯を用いた更に他のコイル部品を示す斜視図である。It is a perspective view which shows other coil components using the magnetic core which consists of a hybrid. コイルの絶縁構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the insulation structure of a coil. 混成物からなる磁芯を用いた更に他のコイル部品を示す斜視図である。It is a perspective view which shows other coil components using the magnetic core which consists of a hybrid. 混成物からなる磁芯を用いた更に他のコイル部品を示す一部切欠斜視図である。It is a partially cutaway perspective view showing still another coil component using a magnetic core made of a hybrid.

Explanation of symbols

１０磁芯
２０コイル
２１，２２端部
３０特定透磁率磁芯部材
４０高磁気抵抗部材
５０絶縁構造体
６０ボビン
７０カバー
８０ケース
８２ケース
８４絶縁膜
１００コイル部品
１１０コイル部品
１２０コイル部品
１３０コイル部品
１４０コイル部品
１５０コイル部品
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Magnetic core 20 Coil 21,22 End part 30 Specific permeability magnetic core member 40 High magnetic resistance member 50 Insulating structure 60 Bobbin 70 Cover 80 Case 82 Case 84 Insulating film 100 Coil part 110 Coil part 120 Coil part 130 Coil part 140 Coil parts 150 Coil parts

Claims

A magnetic core obtained by curing a composite of magnetic powder and resin, characterized by having a relative permeability of 10 or more in a magnetic field of 1000 × 10 ³ / 4π [A / m]. Magnetic core.

The magnetic core according to claim 1, which has an elastic modulus of 3000 MPa or more.

The magnetic core according to claim 2, wherein the resin has an elastic modulus of 100 MPa or more when the resin is cured alone under the same conditions as those for curing the composite.

The magnetic core according to claim 1, wherein the magnetic powder is a soft magnetic powder.

The magnetic core according to claim 4, wherein the soft magnetic powder is a soft magnetic metal powder.

The magnetic core according to claim 5, wherein the soft magnetic metal powder is an Fe—Si based powder.

The magnetic core according to claim 6, wherein an average Si content in the Fe—Si based powder is 0.0 wt% or more and 11.0 wt% or less.

The magnetic core according to claim 5, wherein the soft magnetic metal powder is Fe—Si—Al-based powder.

The average Si content in the Fe-Si-Al-based powder is 0.0 wt% or more and 11.0 wt% or less, and the average Al content is 0.0 wt% or more and 7.0 wt% or less. The magnetic core according to claim 8.

The magnetic core according to claim 5, wherein the soft magnetic metal powder is an Fe—Ni-based powder.

11. The magnetic core according to claim 10, wherein an average Ni content in the Fe—Ni-based powder is 30.0 wt% or more and 85.0 wt% or less.

The magnetic core according to claim 5, wherein the soft magnetic metal powder is an Fe-based amorphous powder.

The magnetic core according to claim 1, wherein the magnetic powder is a substantially spherical powder.

The magnetic core according to claim 1, wherein a high permeability thin film layer is formed on a surface of the magnetic powder.

The magnetic core according to claim 14, wherein the high magnetic permeability thin film is an Fe—Ni thin film.

The magnetic core according to claim 1, wherein the magnetic powder is coated with one or more insulating layers before being mixed with the resin.

The magnetic core according to claim 1, wherein the resin is a curable resin.

The magnetic core according to claim 17, wherein the curable resin is a thermosetting resin.

The magnetic core according to claim 18, wherein the resin is an epoxy resin or a silicone resin.

The magnetic core according to any one of claims 1 to 19, wherein a blending ratio of the resin in the hybrid is 20 volume% or more and 90 volume% or less.

21. The magnetic core according to claim 20, wherein a blending ratio of the resin in the hybrid is 40 volume% or more and 70 volume% or less.

The magnetic core according to claim 1, wherein the hybrid further includes a nonmagnetic filler.

The magnetic core according to any one of claims 1 to 22, wherein the magnetic core is a cast product obtained by casting the composite.

24. The magnetic core according to claim 23, wherein the hybrid is made of a material that can be cast without using a solvent.

25. A coil component comprising: the magnetic core according to claim 1; and a coil wound around the magnetic core.

25. A coil component comprising the magnetic core according to claim 1 and a coil, wherein the magnetic core is disposed around the coil and forms at least a part of a magnetic path. Coil parts.

A coil component comprising: the magnetic core according to any one of claims 1 to 24; and a coil that is at least partially embedded in the magnetic core.

28. The coil component according to claim 27, wherein the coil is completely surrounded by the magnetic core except for an end of the coil.

The coil component according to any one of claims 25 to 28, further comprising at least one specific permeability magnetic core member arranged around the coil and / or in the cavity.

29. The coil component according to claim 28, wherein the specific permeability magnetic core member is fixed to the coil by the magnetic core made of the hybrid.

The specific permeability magnetic core member is a powder magnetic core member made of Fe-based amorphous powder, Fe-Si-Al-based, Fe-Si-based, or Fe-Ni-based powder, or an Fe-based laminate. 30. The coil component according to claim 28, wherein the coil component is a magnetic core member.

32. The coil component according to claim 25, further comprising a high magnetic resistance member embedded in the magnetic core and having a higher magnetic resistance than the magnetic core.

The coil component according to claim 32, wherein the high magnetic resistance member is made of a material containing the same resin as the resin in the hybrid.

34. The coil component according to claim 32 or 33, wherein the high magnetic resistance member is disposed in the cavity of the coil.

35. The coil component according to claim 32, wherein the high magnetic resistance member forms a region having a relative permeability of 20 or less in the magnetic core.

36. The coil component according to claim 25, wherein the magnetic core made of the hybrid constitutes a loop of a magnetic path passing through the center of the coil.

Further comprising a case, wherein the coil is disposed in the case, the magnetic core made of the hybrid fills a space between the coil and the case, and encloses the coil in the magnetic core. The coil component according to any one of claims 25 to 36, wherein:

38. The coil component according to claim 37, wherein the case is a ceramic case or a metal case having an inner surface formed with an insulating layer.

The coil component according to claim 38, wherein the metal case is made of an aluminum alloy or an Fe-Ni alloy.

39. The coil component according to claim 38, wherein the ceramic case is an alumina molded body.

A coil component comprising: a magnetic core obtained by curing a hybrid material composed of magnetic powder and resin; and a coil wound around the magnetic core.