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技術 チョークコイル用コアおよびその製造方法およびチョークコイル

出願人 株式会社トーキン
発明者 石井政義藤原照彦
出願日 2000年3月28日 (20年9ヶ月経過) 出願番号 2000-088077
公開日 2001年10月5日 (19年2ヶ月経過) 公開番号 2001-274029
状態 未査定
技術分野 軟質磁性材料 コア、コイル、磁石の製造 一般用変成器の鉄心 変成器又はリアクトル一般
主要キーワード 高電流化 立方体形 略立方体形状 センダスト粉末 垂直ブロック 直流電流値 プレス方向 フェライト磁芯
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この項目の情報は公開日時点(2001年10月5日)のものです。
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図面 (6)

課題

直流重畳特性に優れた、組み立て安い、安価なチョークコイルコアおよびその製造方法およびチョークコイルを提供することである。

解決手段

立方体形圧粉磁芯6,7を、強磁性粉末バインダーとを混合した粉末圧縮成型して形成し、前記強磁性粉末3は、所定のアスペクト比を有していて、前記立方体形状圧粉磁芯の圧縮方向に対して垂直方向に、強磁性粉末3の長手方向がそろっており、前記複数個の立方体形状圧粉磁芯は、任意の数の立方体形状圧粉磁芯6が、その圧縮方向と角形トロイダル形状のチョークコイル用コア5の磁路長方向とをそろえており、残りの数の立方体形状圧粉磁芯7が、その圧縮方向を角形トロイダル形状のチョークコイル用コア5の磁路長方向と直交させたチョークコイル用コア5とする。

概要

背景

従来のチョークコイルコアは、高周波で用いられる場合、フェライト磁芯圧粉磁芯が使用されていた。これらのうち、フェライト磁芯は、飽和磁束密度が小さいという欠点を有しているが、これに対して、金属粉末成形して作製される圧粉磁芯は、軟磁性フェライトに比べて高い飽和磁束密度を持つため、直流重畳性に優れているという長所を有していた。

しかし、近年の電子機器の小型化の要請に伴う電子部品の小型化の要求に対し、増々動作電流高電流化が進んでいる。これに伴い、使用される圧粉磁心には、高磁界での透磁率向上が強く求められてきた。

概要

直流重畳特性に優れた、組み立て安い、安価なチョークコイル用コアおよびその製造方法およびチョークコイルを提供することである。

立方体形状圧粉磁芯6,7を、強磁性粉末バインダーとを混合した粉末圧縮成型して形成し、前記強磁性粉末3は、所定のアスペクト比を有していて、前記立方体形状圧粉磁芯の圧縮方向に対して垂直方向に、強磁性粉末3の長手方向がそろっており、前記複数個の立方体形状圧粉磁芯は、任意の数の立方体形状圧粉磁芯6が、その圧縮方向と角形トロイダル形状のチョークコイル用コア5の磁路長方向とをそろえており、残りの数の立方体形状圧粉磁芯7が、その圧縮方向を角形トロイダル形状のチョークコイル用コア5の磁路長方向と直交させたチョークコイル用コア5とする。

目的

従って、本発明の目的は、直流重畳特性に優れた、組み立て安い、安価なチョークコイル用コアおよびその製造方法およびチョークコイルを提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
3件

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請求項1

略立方体形状圧粉磁芯複数個組み合わせて形成した角形トロイダル形状チョークコイルコアであって、前記略立方体形状圧粉磁芯は、強磁性粉末バインダーとを混合した粉末圧縮成型し形成されたものであり、前記強磁性粉末は、所定のアスペクト比を有していて、前記略立方体形状圧粉磁芯の圧縮方向に対して垂直方向に、強磁性粉末の長手方向がそろっており、前記複数個の略立方体形状圧粉磁芯は、任意の数の略立方体形状圧粉磁芯が、その圧縮方向と角形トロイダル形状のチョークコイル用コアの磁路長方向とをそろえており、残りの数の略立方体形状圧粉磁芯が、その圧縮方向を角形トロイダル形状のチョークコイル用コアの磁路長方向と直交させたことを特徴とするチョークコイル用コア。

請求項2

棒状圧粉磁芯から切断された略立方体形状圧粉磁芯を複数個組み合わせて形成した角形トロイダル形状のチョークコイル用コアであって、前記棒状圧粉磁芯は、強磁性粉末とバインダーとを混合した粉末を圧縮成型し形成されたものであり、前記強磁性粉末は、所定のアスペクト比を有していて、棒状圧粉磁芯の圧縮方向に対して垂直方向に、強磁性粉末の長手方向がそろっており、前記棒状圧粉磁芯から切断された複数個の略立方体形状圧粉磁芯は、任意の数の略立方体形状圧粉磁芯が、その圧縮方向と角形トロイダル形状のチョークコイル用コア磁路長方向とをそろえており、残りの数の略立方体形状圧粉磁芯が、その圧縮方向を、前記角形トロイダル形状のチョークコイル用コアの磁路長方向と直交させたことを特徴とするチョークコイル用コア。

請求項3

前記略立方体形状圧粉磁芯に用いられる強磁性粉末は、その材質純鉄、あるいはセンダスト、あるいはパーマロイ、あるいは珪素鋼とし、アスペクト比を、1.5から5.0の範囲とすることを特徴とする請求項1または2に記載のチョークコイル用コア。

請求項4

略立方体形状圧粉磁芯を複数個組み合わせる、角形トロイダル形状のチョークコイル用コアの製造方法であって、前記略立方体形状圧粉磁芯を、強磁性粉末とバインダーとを混合した粉末を圧縮成型して形成し、前記強磁性粉末は、所定のアスペクト比を有していて、前記略立方体形状圧粉磁芯の圧縮方向に対して垂直方向に、強磁性粉末の長手方向をそろえ、前記複数個の略立方体形状圧粉磁芯を、任意の数の略立方体形状圧粉磁芯は、その圧縮方向と角形トロイダル形状のチョークコイル用コアの磁路長方向とをそろえ、残りの数の略立方体形状圧粉磁芯は、その圧縮方向を角形トロイダル形状のチョークコイル用コアの磁路長方向と直交させることを特徴とするチョークコイル用コアの製造方法。

請求項5

棒状圧粉磁芯から切断された、略立方体形状圧粉磁芯を複数個組み合わせて形成する角形トロイダル形状のチョークコイル用コアの製造方法において、前記棒状圧粉磁芯を、強磁性粉末とバインダーとを混合した粉末を圧縮成型し形成し、前記強磁性粉末は、所定のアスペクト比を有していて、棒状圧粉磁芯の圧縮方向に対して垂直方向に、強磁性粉末の長手方向をそろえ、前記棒状圧粉磁芯から切断された複数個の略立方体形状圧粉磁芯は、任意の数の略立方体形状圧粉磁芯を、その圧縮方向と角形トロイダル形状のチョークコイル用コアの磁路長方向とをそろえ、残りの数の略立方体形状圧粉磁芯を、その圧縮方向を、前記角形トロイダル形状のチョークコイル用コアの磁路長方向とを直交させること特徴とするチョークコイル用コアの製造方法。

請求項6

請求項1ないし3のいずれかに記載のチョークコイル用コアと、巻線と、テープあるいは金具等の固定具とで構成されることを特徴とするチョークコイル。

技術分野

0001

本発明は、主として電子機器等に使用されるのに好適な、圧粉磁芯を用いたチョークコイルコア、およびその製造方法、およびチョークコイルに関するものである。

背景技術

0002

従来のチョークコイル用コアは、高周波で用いられる場合、フェライト磁芯や圧粉磁芯が使用されていた。これらのうち、フェライト磁芯は、飽和磁束密度が小さいという欠点を有しているが、これに対して、金属粉末成形して作製される圧粉磁芯は、軟磁性フェライトに比べて高い飽和磁束密度を持つため、直流重畳性に優れているという長所を有していた。

0003

しかし、近年の電子機器の小型化の要請に伴う電子部品の小型化の要求に対し、増々動作電流高電流化が進んでいる。これに伴い、使用される圧粉磁心には、高磁界での透磁率向上が強く求められてきた。

発明が解決しようとする課題

0004

一般に、チョークコイルの直流重畳特性を向上させるためには、チョークコイル用コアとして飽和磁化の高い磁芯を選択すること、つまり、高磁界で磁気飽和しない磁芯の選択が必要であった。

0005

しかし、一般に、磁性材料の飽和磁化には、物理的に絶対的な制約があるため、チョークコイル用コア材料特性だけでチョークコイルの直流重畳特性を向上させることには限界があるという問題点があった。そのため、フェライト及びアモルファス磁芯等では、磁芯の一部にギャップを設け、初透磁率を低下させることにより、磁気飽和の磁界を高磁界側にシフトさせていた。

0006

また、圧粉磁心については、強磁性粉末間に、もともと非磁性体の層(ギャップに相当する層)を有する構造であるので、先のフェライト及びアモルファス磁芯等と比較して、さらに圧粉磁芯の一部に、等価的に更にギャップを設けることとなり、透磁率の著しい低下を招くという問題点があった。

0007

一方、実用上は定格電流における透磁率が高ければ、初透磁率は低くてもかまわないので、磁化曲線を有効利用するために、初透磁率を低くするが、しかし、定格電流における透磁率を上げる対策も考えられていた。

0008

従って、本発明の目的は、直流重畳特性に優れた、組み立て安い、安価なチョークコイル用コアおよびその製造方法およびチョークコイルを提供することである。

課題を解決するための手段

0009

本発明によるチョークコイル用コアは、前記課題を達成するべく種々検討を重ねた結果、強磁性粉末とバインダーとを混合した粉末を、略立方体形状圧縮成形して得た略立方体形状圧粉磁芯を、粉末のプレス方向(粉末の短手方向)とプレス垂直方向(粉末の長手方向)を組み合わせることにより、チョークコイル用コアを提供するものである。

0010

また、本発明によるチョークコイル用コアは、強磁性粉末とバインダーとを混合した粉末を、棒状に圧縮成形して得た棒状圧粉磁芯を、略立方体形状に切断し、粉末のプレス方向(粉末の短手方向)とプレス垂直方向(粉末の長手方向)を組み合わせることにより、チョークコイル用コアを提供し、これによりチョークコイルの直流重畳特性を著しく向上させるものである。

0011

これは、磁路方向に粉末の長手方向を垂直に立てることにより、磁化曲線をフラットにでき、高磁界においても高い透磁率を示すと考えられる。

0012

本発明者らは、粉末のプレス方向(粉末の短手方向)とプレス垂直方向(粉末の長手方向)を組み合わせることにより、高磁界で直流重畳特性が向上することを発見した。

0013

ここで、強磁性粉末の種類は、センダストパーマロイ、Fe−Si系等何でも良いが、粉末の形状は、球状以外で偏平化のアスペクト比によりブロックの組合わせを変えれば良い。

0014

ここで、圧粉磁芯の出発原料は、純鉄、センダスト、パーマロイ、珪素鋼等の所謂軟磁気特性を示す粉末で、製造方法は高周波溶解で作製したインゴット粉砕しても、アトマイズ法で作製しても問題はないが、球状以外の粉末を用いなければならない。

0015

前記強磁性粉末は、各々必要に応じて熱処理し、次に、バインダーを混合し、金型を使用し所望の形状にプレス成形する。次に、該成形体を必要に応じ歪取熱処理し圧粉磁芯を得た。

0016

即ち、本発明は、略立方体形状圧粉磁芯を複数個組み合わせて形成した、角形トロイダル形状のチョークコイル用コアにおいて、前記略立方体形状圧粉磁芯は、強磁性粉末とバインダーとを混合した粉末を圧縮成型し形成されたものであり、前記強磁性粉末は、所定のアスペクト比を有していて、前記略立方体形状圧粉磁芯の圧縮方向に対して垂直方向に、強磁性粉末の長手方向がそろっており、前記複数個の略立方体形状圧粉磁芯は、任意の数の略立方体形状圧粉磁芯が、その圧縮方向と角形トロイダル形状のチョークコイル用コアの磁路長方向とをそろえており、残りの数の略立方体形状圧粉磁芯が、その圧縮方向を角形トロイダル形状のチョークコイル用コアの磁路長方向と直交させたチョークコイル用コアである。

0017

また、本発明は、棒状圧粉磁芯から切断された、略立方体形状圧粉磁芯を複数個組み合わせて形成した角形トロイダル形状のチョークコイル用コアにおいて、前記棒状圧粉磁芯は、強磁性粉末とバインダーとを混合した粉末を圧縮成型し形成されたものであり、前記強磁性粉末は、所定のアスペクト比を有していて、棒状圧粉磁芯の圧縮方向に対して垂直方向に、強磁性粉末の長手方向がそろっており、前記棒状圧粉磁芯から切断された複数個の略立方体形状圧粉磁芯は、任意の数の略立方体形状圧粉磁芯が、その圧縮方向と角形トロイダル形状のチョークコイル用コア磁路長方向とをそろえており、残りの数の略立方体形状圧粉磁芯が、その圧縮方向を、前記角形トロイダル形状のチョークコイル用コアの磁路長方向と直交させたチョークコイル用コアである。

0018

また、本発明は、前記略立方体形状圧粉磁芯に用いられる強磁性粉末は、その材質を純鉄、あるいはセンダスト、あるいはパーマロイ、あるいは珪素鋼とし、アスペクト比を、1.5から5.0の範囲とするチョークコイル用コアである。

0019

また、本発明は、略立方体形状圧粉磁芯を複数個組み合わせる、角形トロイダル形状のチョークコイル用コアの製造方法において、前記略立方体形状圧粉磁芯を、強磁性粉末とバインダーとを混合した粉末を圧縮成型して形成し、前記強磁性粉末は、所定のアスペクト比を有していて、前記略立方体形状圧粉磁芯の圧縮方向に対して垂直方向に、強磁性粉末の長手方向をそろえ、前記複数個の略立方体形状圧粉磁芯を、任意の数の略立方体形状圧粉磁芯は、その圧縮方向と角形トロイダル形状のチョークコイル用コアの磁路長方向とをそろえ、残りの数の略立方体形状圧粉磁芯は、その圧縮方向を角形トロイダル形状のチョークコイル用コアの磁路長方向と直交させるチョークコイル用コアの製造方法である。

0020

また、本発明は、棒状圧粉磁芯から切断された、略立方体形状圧粉磁芯を複数個組み合わせて形成する角形トロイダル形状のチョークコイル用コアの製造方法において、前記棒状圧粉磁芯を、強磁性粉末とバインダーとを混合した粉末を圧縮成型し形成し、前記強磁性粉末は、所定のアスペクト比を有していて、棒状圧粉磁芯の圧縮方向に対して垂直方向に、強磁性粉末の長手方向をそろえ、前記棒状圧粉磁芯から切断された複数個の略立方体形状圧粉磁芯は、任意の数の略立方体形状圧粉磁芯を、その圧縮方向と角形トロイダル形状のチョークコイル用コアの磁路長方向とをそろえ、残りの数の略立方体形状圧粉磁芯を、その圧縮方向を、前記角形トロイダル形状のチョークコイル用コアの磁路長方向と直交させるチョークコイル用コアの製造方法である。

0021

また、本発明は、前記チョークコイル用コアと、巻線と、テープあるいは金具等の固定具とで構成されるチョークコイルである。

0022

本発明の実施例によるチョークコイル用コア、およびその製造方法、およびチョークコイルについて、以下に説明する。

0023

(実施例1)本発明による、チョークコイル用コアを構成するための、略立方体形状圧粉磁芯について、まず説明する。

0024

図1は、立方体形状圧粉磁芯の概略図である。水アトマイズ法で作製した成分が、10wt%Si−5wt%Al—残部Feの所謂センダスト粉末に、シリコーン樹脂を3.0wt%混合し、15mm×15mm×50mmの直方体に室温で7.5(ton/cm2)で成形し、圧粉体を得た。

0025

次に、この圧粉磁芯に対し170℃で2時間大気中で熱処理を行い、バインダー硬化を行い、図1に示す形状の立方体形状圧粉磁芯1を得た。即ち、前記立方体形状圧粉磁芯1は、強磁性粉末3とバインダーとを混合した粉末を圧縮成型し形成されたものであり、前記強磁性粉末3は、その形状が針状であり、所定のアスペクト比を有していて、前記立方体形状圧粉磁芯の圧縮方向に対して垂直方向に、強磁性粉末3の長手方向がそろっている。

0026

図3は、図1に示した立方体形状圧粉磁芯を複数個組み合わせて形成したチョークコイル用コアの上面図である。図3のチョークコイル用コア5は、12個の立方体形状圧粉磁芯を密着して構成されるものであり、8個の立方体形状圧粉磁芯6が、その圧縮方向と角形トロイダル形状のチョークコイル用コア5の磁路長方向とをそろえており、残りの数4個の立方体形状圧粉磁芯7が、その圧縮方向を角形トロイダル形状のチョークコイル用コア5の磁路長方向と直交させて形成されている。

0027

(実施例2)本発明によるチョークコイル用コアを構成するために、棒状圧粉磁芯を形成し、これを切断して立方体形状圧粉磁芯を得る製造方法について、まず説明する。

0028

図2は、棒状圧粉磁芯の概略図である。水アトマイズ法で作製した、成分が、10wt%Si−5wt%Al—残部Feの所謂センダスト粉末に、シリコーン樹脂を3.0wt%混合し、15mm×15mm×50mmの直方体に室温で7.5(ton/cm2)で成形し、圧粉体を得た。

0029

次に、この圧粉磁芯に対し170℃で2時間、大気中で熱処理を行い、バインダー硬化を行い、図2(a)に示す形状の棒状圧粉磁芯2を得た。即ち、前記棒状圧粉磁芯2は、強磁性粉末3とバインダーとを混合した粉末を圧縮成型し形成されたものであり、前記強磁性粉末3は、所定のアスペクト比を有していて、前記立方体形状圧粉磁芯の圧縮方向に対して垂直方向に、強磁性粉末3の長手方向がそろっている。

0030

次に、図2(c)に示すように、棒状圧粉磁芯2を切断して、立方体形状圧粉磁芯を複数個得た。

0031

図3は、図2に示した立方体形状圧粉磁芯を複数個組み合わせて形成した、チョークコイル用コアの上面図である。図3のチョークコイル用コア5は、12個の立方体形状圧粉磁芯を密着して構成されるものであり、8個の立方体形状圧粉磁芯6が、その圧縮方向と角形トロイダル形状のチョークコイル用コア5の磁路長方向とをそろえており、残りの数4個の立方体形状圧粉磁芯7が、その圧縮方向を角形トロイダル形状のチョークコイル用コア5の磁路長方向と直交させて形成されている。

0032

(実施例3)本発明の実施例によるチョークコイルについて、以下、説明する。

0033

図4に、本発明の実施例によるチョークコイル10を示す。ここで、図4のチョークコイル10は、先の立方体形状圧粉磁芯を組み合わせたチョークコイル用コア5に、巻線8を行い、チョークコイル10としたものである。

0034

次に、HP製4284Aプレシジョンメーターで、本発明のチョークコイルの10kHzにおける直流重畳特性を測定した。その測定インダクタンス値より透磁率μを計算した。また、重畳した直流電流値より重畳した直流磁界Hm(Oe)を計算した。これらの結果を図2に示す。

0035

比較例として、全てのブロックの粉末の長手方向が磁路長方向になるように組み合わせたコアを作製し、上記と同様の方法で測定した。この結果を、図5の直流重畳特性に示す。図5の直流重畳特性から明らかなように、本発明による圧粉磁心は、印加磁界に対する透磁率の変化が小さくなり、また、高磁界において透磁率が伸びている。従って、従来よりも、直流重畳特性が向上していることがわかる。

0036

ここで、ガスアトマイズ法で作製した10wt%Si−5wt%Al—残部Feの所謂センダスト粉末を用い、ボールミルを使用して粉末の偏平化処理を行った。これによりアスペクト比1.5、2.5、5.0の粉末を作製した。この粉末を用い、15×15×15mmの立方体を得、実施例1と同様にバインダー硬化、歪取熱処理を施した。この作製した圧粉磁芯を実施例1と同様に組み合わせ、磁路長方向に対し、粉末の長手方向が垂直になるようなブロックを4ヶ組み合わせたコアと全てのブロックの粉末の長手方向が磁路長方向になるように組み合わせたコアを各粉末で作製し、これらのコアに巻き線を行い、所定のチョークコイルを得た。

0037

次に、これらの各コアを実施例1と同様に、HP製4284Aプレシジョンメーターで10kHzにおける直流重畳特性を測定し、実施例1と同様に、透磁率μと直流磁界Hm(Oe)を計算した。

0038

次に、各粉末でHm=150Oeの時の透磁率μを計算し、粉末の長手方向が垂直になるようなブロックを4ヶ組み合わせた時のμ150の向上率[(垂直ブロック4ヶ組み合わせたコア/全て磁路長方向のコア)×100]を計算し、表1に示す。比較例として、粉末の偏平化処理を行わない、ほぼ球状の粉末も同様にチョークコイルを作製し、向上率を計算した。この結果も表1に示す。

0039

0040

表1より、球状粉末以外の粉末で高磁界での透磁率μ150の向上が見られた。

0041

以上、説明したように、立方体形状圧粉磁芯にプレス、または棒状の圧粉磁芯を立方体形状に切断し、粉末のプレス方向とプレス垂直方向(粉末の長手方向)を組み合わせることにより、チョークコイルの直流重畳特性が向上することが分かった。なお、立方体形状圧粉磁芯の形状は、正確な立方体形状とは限らず、略立方体形状の形状であっても、磁気回路の形成上、障害がなければ、使用可能である。また、場合によっては、直方体形状でもよい。

発明の効果

0042

以上、本発明によれば、直流重畳特性に優れた、組み立て安い、安価なチョークコイル用コアおよびその製造方法およびチョークコイルを提供することができるものである。

図面の簡単な説明

0043

図1本発明による立方体形状圧粉磁芯の概略図。
図2本発明による棒状圧粉磁芯の概略図。
図3本発明の実施例によるチョークコイル用コアの上面図。
図4本発明によるチョークコイルを示す図。
図5本発明によるチョークコイルの直流重畳特性を示す図。

--

0044

1,6,7立方体形状圧粉磁芯
2 棒状圧粉磁芯
3強磁性粉末
4 切断の線
5チョークコイル用コア
8巻線
10 チョークコイル

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