专利名称：绕线元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及卷绕有长的导体的绕线元件，特别是涉及在具备由多个构件构成的铁芯时，能够抑制伴随升温而振动增大的绕线元件。
背景技术：
在卷绕有长的导体的绕线元件中，已知有向电路输入电抗为目的的电抗器(线圈)，和利用电磁感应而在多个绕线(线圈)间进行能量的传递的变压器(trans，transformer)等。此电抗器例如被用于功率因数修正电路的谐波电流的防止、电流型逆变器和斩波控制中的电流脉动的平滑化和变流器的直流电压的升压等各种各样的电气电路和电子电路等。另外，为了进行电压转换、阻抗匹配和电流检测等，变压器被用于各种的电气电路和电子电路等。这样的绕线元件通常具备线圈和流通在所述线圈通电时产生的磁通的铁芯。在此，铁芯由多个构件构成时，若使线圈通过交流电力，则磁场产生，吸引电磁力作用于铁芯的多个构件间。因此，在绕线元件中，由于所述吸引电磁力导致铁芯振动，噪音发生。特别是由于铁芯的各构件的寸法公差(制造允许误差)，而有在各构件间的抵接面发生局部接触(片当& ” )的情况，这种情况下，容易发生大的振动。因此，为了减小所述尺寸公差，减少所述局部接触，考虑的方法是进行对各构件的抵接面进行切削加工等的表面处理。但是，若进行这样的表面处理，则带来工时的增加和成本上升。另一方面，作为这样的电抗器产生的振动的对策，例如有专利文献I所公开的技术。在该专利文献I中记述，至少经由一个以上的间隙板而连接具有多种磁性的第一铁芯，形成铁芯单元，两个该铁芯单元空出规定的间隔而相对配置，在所述间隔中配设具有两个磁性的第二铁芯，形成俯视大致呈环状的电抗器铁芯，第二铁芯的端面和铁芯单元被隔绝，在隔绝的第二铁芯的端面和铁芯单 元之间介入粘接剂层，在间隙板和第一铁芯之间介入粘接剂层。而后，所述各粘接剂层使用环氧树脂系粘接剂(参照专利文献I的
段落)。根据专利文献1，上述构成的电抗器铁芯，借助所述各粘接剂层，既能够容易吸收组装时构件的尺寸公差，又能够得到期望的电感，与以往的电抗器相比，能够显著降低外加电流时所产生的振动(参照专利文献I的
段落)。先行技术文献专利文献专利文献I特开2008-263062号公报可是，绕线元件一般若在线圈通电，则线圈放热，温度上升(升温)。在所述专利文献I中，因为所述各粘接剂层为树脂，所以随着此升温，其杨氏模量有可能降低。其结果是，绕线元件整体的刚性降低，振动有可能增大。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而做的发明，其目的在于，提供一种在具备由多个构件构成的铁芯的绕线元件中，能够抑制伴随升温面来的振动的增大。本发明者进行了各种研究，其结果发现，上述目的通过以下的本发明达成。gp，本发明的一个形态的绕线元件，其特征在于，是具备线圈和流通由所述线圈产生的磁通的铁芯的绕线元件，其中，所述线圈通过卷绕超长的导体构件而构成，所述铁芯由多个构件构成，在所述多个构件间介入有第一树脂层，所述第一树脂层由比常温高的高温时的损耗系数比所述常温时的损耗系数大的树脂材料形成。在这样构成的绕线元件中，因为在铁芯的多个构件间介入有第一树脂层，所以能够由第一树脂层吸收各构件的尺寸公差。而且，在上述构成的绕线元件中，第一树脂层在表示振动阻尼的程度的损耗系数(功耗因素)中，因为在高温时的这一值比常温(室温，200C )时的这一值大，所以，即使随着绕线元件的升温而杨氏模量降低，由于损耗系数增大，因此仍能够抑制伴随升温而来的振动的增大。还有，所述专利文献I在其
段落中，只记述使用环氧树脂系粘接剂作为粘接剂层，而没有关于损耗系数的记载，甚至没有暗示。另外，在另一个形态中，在上述的绕线元件中，优选所述第一树脂层由如下树脂材料形成:在设其杨氏模量为E [GPa]，其损耗系数为tan δ时，损耗系数tan δ在E彡0.2的区域,边界线 tan δ = 0.0706 X Ea 8934 上，在 0.2 >Ε> 0.04的区域，边界线tan δ = 0.017以上，在0.04彡E的区域，边界线tan δ = 0.0009XE-0.9097以上。这种构成的绕线元件，因为使损耗系数tan δ根据杨氏模量E而适当化，所以能够适宜地抑制伴随升温而来的振动的增大。另外，在另一形态中，在上述的绕线元件中，其特征在于，所述铁芯以收纳所述线圈的方式形成，还具备间隔构件，该间隔构件配置在所述线圈的芯部内，经由第二树脂层与所述铁芯的内侧上表面抵接，并且经由第三树脂层与所述铁芯的内侧下表面抵接，所述第二和第三树脂层分别由比常温高的高温时的损耗系数比所述常温时的损耗系数大的树脂材料形成。 在这样的构成的绕线元件中，铁芯的内侧上下表面和间隔构件的各自之间分别介入有第二和第三树脂层，因此能够由第二和第三树脂层吸收铁芯和间隔构件的各尺寸公差。而且，在上述构成的绕线元件中，因为第二和第三树脂层其各自高温的损耗系数比常温时的这一值大，所以，即使随着绕线元件的升温而杨氏模量降低，由于损耗系数增大，因此仍能够抑制伴随升温而来的振动的增大。另外，在另一形态中，在上述的绕线元件中，其特征在于，优选所述第二树脂层由如下树脂材料形成:在设其杨氏模量为E [GPa]，其损耗系数为tan δ时，损耗系数tan δ在E ^ 0.2的区域，边界线tan δ = 0.0706XEa 8934以上，在0.2 > E > 0.04的区域，边界线tan δ = 0.017 以上，在 0.04 ^ E 的区域，边界线 tan δ = 0.0009XΕ-0.9097 以上。这种构成的绕线元件，因为使损耗系数tan δ根据杨氏模量E而适当化，所以能够适宜地抑制伴随升温而来的振动的增大。另外，在另一形态中，在这些上述的绕线元件中，其特征在于，优选所述第三树脂层由如下树脂材料形成:设其杨氏模量为E [GPa]，其损耗系数为tanS时，损耗系数tan δ在E彡0.2的区域，边界线tan δ = 0.0706XEa 8934以上，在0.2 > E > 0.04的区域，边界线tanS = 0.017以上，在0.04彡E的区域，边界线tan δ = 0.0009XEkk9ci97以上。
这种构成的绕线元件，因为使损耗系数tan δ根据杨氏模量E而适当化，所以能够适宜地抑制伴随升温而来的振动的增大。本发明的绕线元件，是具备由多个构件构成的铁芯的绕线元件，能够抑制伴随着升温而来的振动的增大。
图1是表示实施方式的绕线元件的外观的立体图。图2是表示实施方式的绕线元件的构成的剖面图。图3是表示实施方式的绕线元件的线圈和铁芯的各构成的立体图。图4是表示来自模拟的树脂的杨氏模量和损耗系数的关系的图。图5是表示模拟树脂层的损耗系数时所使用的分析模型的图。图6是用于说明绕线元件的变形模式的图。图7是表示形成各树脂层的树脂材料的温度依存性的图。图8是表示对于具备由实施例1和比较例I的树脂材料形成的树脂层的绕线元件进行模拟时所使用的分析模型的图。符号说明 D绕线元件I 线圈2 铁芯5间隔构件6第一树脂层7-1第二树脂层7-2第三树脂层
具体实施例方式以下，基于
本发明的实施的一个方式。还有，在各图中附加相同的符号的构成，表示是相同的构成，适宜省略其说明。另外，在本说明书中，统称时由省略下标的参照符号表示，在特指个别的构成时，则由附带下标的参照符号表示。(实施方式)图1是表示实施方式的绕线元件的外观的立体图。图2是表示实施方式的绕线元件的构成的剖面图。图3是表示实施方式的绕线元件的线圈和铁芯的各构成的立体图。图3 (A)表示线圈，图3(B)表示铁芯。实施方式的绕线元件D，例如，如图1和图2所示，具备I个线圈I和铁芯2，此外在本实施方式中，还具备如下:成对的第一和第二端子部3(3-1、3-2);紧固构件4;间隔构件
5;第一树脂层6 ;第二树脂层7-1 ;第三树脂层7-2，例如作为电抗器发挥功能。还有，绕线元件D也可以是具备多个线圈的多相用的电抗器，另外，也可以是具备多个线圈的变压器。如此，绕线元件的线圈I为I或多个。线圈I是在绝缘状态下将长的导体构件只卷绕规定的次数，经过通电而使磁场发生。线圈I虽然也可以通过卷绕例如截面圆形(〇形)和截面矩形(□形)等的、经绝缘被覆的长的导体构件而构成，但在本实施方式中，从减小所谓的涡流损失的观点出发，线圈I如图3(A)所示，通过如下方式构成:在例如通过夹入绝缘被覆或绝缘片等而绝缘的状态下，卷绕带状的导体构件，其卷绕方式是使该导体构件的宽度方向沿着线圈I的轴AX方向，是所谓的平卷(flat wise)绕线构造的平卷型线圈。还有，所谓带状是指导体构件的宽度(轴方向的长度)Cw—方比厚度(直径方向的长度)Ct大的情况，即，在宽度Cw和厚度Ct之间，Cw > Ct (Cw/Ct > I)的关系成立。而且，在线圈I的两端具备成对的第一和第二端子部(插入配线、引出配线、电极线)3(3-1、3-2)。此第一和第二端子部3-1、3-2是用于将外部的电路和线圈I (所述导体构件)进行电连接的端子。此第一和第二端子部3-1、3-2虽然也可以通过例如焊接或钎焊等，将导体线材安装到所述导体构件的两端部而形成，但是在本实施方式中，为了防止因外力和加热造成的剥离，确保更高的可靠性，例如，在本实施方式中，此第一和第二端子部3-1、3-2，是通过对折线圈1(所述导体构件)的端部，而在与线圈I的轴向直交的平面相交叉的方向上被引出的部分(例如参照特开2011-205056号公报)。而且，此第一和第二端子部3-1、3-2，从减小尺寸并且降低电阻的观点出发，采取的是以沿着其轴向的折叠线对折而成为多重结构。例如，第一和第二端子部3-1、3-2形成为四层结构。铁芯2是流通在线圈I通电时由线圈I上产生的磁场所形成的磁通的构件，在磁性上(例如导磁率)具有各向同性。铁芯2由多个铁芯构件构成，例如，如图1、图2和图3(B)所示，其具备除了在一方的铁芯构件之上设有用于插入第一和第二端子部3-1、3-2的、连通内外的第一和第二端子部用贯通孔这一点以外，均具备相同的构成的第一和第二铁芯构件21、22。第一和第二铁芯构件21、22分别在例如具有圆板形状的圆板部211、221的板面上，连接具有与该圆板部211、221同直径的外周面的圆筒部212、222而成。在图1所示的例子中，在第一铁芯构件21的圆板部211上，形成第一和所述第二端子部用贯通孔(图3(B)中未图示)，使之沿着第一和第二端子部3-1、3-2从线圈I引出方向的方向(本实施方式中以该圆板部211作为线圈I的轴向)贯通。然后，在第一和第二铁芯构件21、22的各圆板部211、221的大体中央(中心)，分别沿着轴向而贯通形成用于插入紧固构件4的第一和第二紧固构件用贯通孔214、224。铁芯2其形成方式为，具有这样构成的第一和第二铁芯构件21、22，在所述各圆筒部212、222的端面之间介入第一树脂层6而相到重合，在铁芯2内形成有用于将线圈I收容在内部的空间，而且，第一和第二紧固构件用贯通孔214、224互相连通，由此形成从铁芯2的一边通到另一边的、用于插入紧固构件4的紧固构件用贯通孔。这样的第一和第二铁芯构件21、22具有规定的磁特性。第一和第二铁芯构件21、22,从低成本化的观点出发,优选为同一材料。第一和第二铁芯构件21、22可以是经过表面绝缘处理的纯铁，但在本实施方式中，例如，从期望的磁特性(比较高的导磁率)的易于实现性和期望形状的易于成形性的观点出发，优选成形软磁性体粉末。另外，第一和第二铁芯构件21、22如果可以制造，则也可以是层叠钢板。该软磁性粉末是强磁性的金属粉末，更具体地说，例如可列举纯铁粉、铁基合金粉末(Fe-Al合金、Fe-Si合金、铁娃招合金、坡莫合金等)和非晶粉末，此外还有在表面形成有磷酸系化成皮 膜等的电绝缘皮膜的铁粉等。这些软磁性粉末，例如能够通过粉化法等制造。另外，一般来说，因为导磁率相同时，饱和磁通密度大，所以软磁性粉末例如优选为上述纯铁粉、铁基合金粉末和非晶粉末等的金属材料。这样的第一和第二铁芯构件21、22，例如，能够使用公知的常规方法，对于软磁性粉末进行压粉成形而形成。另外，在本实施方式中，在第一和第二铁芯构件21、22中，在所述相互重合的圆筒部212、222的各端面，设有用于进行定位的凸部215、225，并设有与该凸部215、225对应的凹部216、226。还有，也可以没有这样的凸部215、225和凹部216、226。例如，如图3(B)所示，在第一和第二铁芯构件21、22的圆筒部212、222的各端面，以180°的间隔(彼此相对的位置)设有大体圆柱形的第一和第二凸部215-1、215-2 ;225-1、225-2，嵌入这样的大致圆柱形的第一和第二凸部215-1、215-2 ;225-1、225-2这样的大体圆柱形的第一和第二凹部216-1、216-2 ;226-1、226-2以180。的间隔(彼此相对的位置)设置。而且，此第一和第二凸部 215-1,215-2 ;225-1、225-2 以及第一和第二凹部 216-1,216-2 ;226-1、226_2，分别以90°间隔设置。还有，在图3(B)中，显示的是第一和第二铁芯构件21、22这一方(所述第一和第二端子部用贯通孔未图示)。通过在圆筒部212、222的各端面还具有这种定位的凸部215、225，能够更确实地对接第一和第二铁芯构件21、22。另外，在本实施方式中，如图2和图3(B)所示，将线圈I收容到铁芯2内时，铁芯2的面向线圈I的空芯部S的地方，形成有进入该空芯部S的第一和第二突起部213、223。更具体地说，就是在将线圈I收容到铁芯2内时，在第一铁芯构件21的内侧底面的面向线圈I的空芯部S的地方，形成有进入该空芯部S的截圆锥形的第一突起部213，在将线圈I收容到铁芯2内时，在第二铁芯构件22的内侧底面的面向线圈I的空芯部S的地方，形成有进入该空芯部S的截圆锥形的第二突起部223。通过形成这样的第一和第二突起部213、223，能够使绕线元件D的电感进一步提高。另外，通过调整各突起部213、223间的间隙长度，能够调整绕线元件D的电感值。另外，第一和第二突起部213、223，为了控制电感特性而可以为任意的形状，并不限定为截圆锥形，例如也可以是圆柱状。然后，在本实施方式中，绕线元件D还具备间隔构件5，其配置在线圈I的轴芯部内，经由第二树脂层7-1，抵接于与线圈I的轴芯的一方端部对置的铁芯2的内侧上表面，并且，经由第三树脂层7-2，低接于`内侧上下表面，如上述形成有第一和第二突起部213、223，因此间隔构件5的一方端面，经由第二树脂层7-1而与第一突起部213的端面抵接，其另一方端面，经由第三树脂层7-2与第二突起部223的端面抵接。如此本实施方式的绕线元件D，在相互对置的第一和第二突起部213、223的各面间(所述间隙)具备间隔构件5。间隔构件5，是直径比线圈I的内径(内直径)小的环形(环状，圆环形状)。这样的间隔构件5，例如是环氧系树脂等的树脂、氧化铝等的陶瓷和不锈钢等的金属等的成型体。所述树脂优选为刚性比较高的。如此，因为本实施方式的绕线元件D在相互对置的第一和第二突起部213、223的各面间(所述间隙)，具备间隔构件5，所以能够抑制与线圈I的轴芯部的两端部相对的铁芯2的两部分的振动。紧固构件4有多个，在本实施方式中，是用于使第一和第二铁芯构件21、22相互固定的构件，例如是螺栓和螺母，或，铆钉和夹子等。然后，在这样的绕线元件D的制造中，将第一和第二端子部3-1、3-2从所述第一和第二端子部用贯通孔引出到外部而收纳在铁芯2的内部空间，如此使线圈I配置在第一铁芯构件21 (或第二铁芯构件22)中，在第一和第二突起部213、223的各面间(所述间隙)介入第二和第三树脂层7-1、7-2而配置间隔构件5，如此使第一和第二铁芯构件21、22经由第一树脂层6而对接。然后，在所述紧固构件用贯通孔插入紧固构件4，第一和第二铁芯构件21、22由紧固构件固定。例如，紧固构件4的螺栓插入所述紧固构件用贯通孔，第一和第二铁芯构件21、22被所述螺栓和紧固构件4的螺母互相拧紧固定。如此，本实施方式的绕线元件D是将线圈I内置于铁芯2内的所谓的荚($ '、，Y )型的元件。还有，上述中，第一和第二铁芯构件21、22由紧固构件4拧紧固定，但也可以由粘接剂形成第一至第三树脂层6、7-1、7-2，由此，第一和第二铁芯构件21、22由粘接剂的第一至第三树脂层6、7-1、7-2粘接固定。或者，第一和第二铁芯构件21、22也可以由紧固构件4拧紧固定，并且通过粘接剂的第一至第三树脂层6、7-1、7-2粘接固定。如此，本实施方式的绕线元件D，因为在铁芯2的多个构件间，上述第一和第二铁芯构件21、22的各抵接面间介入有第一树脂层6，所以能够由第一树脂层6吸收各构件的、上述第一和第二铁芯构件21、22的尺寸公差。另外，本实施方式的绕线元件D，因为在铁芯2的内侧上下表面和间隔构件5的各个之间分别介入有第二和第三树脂层7-1、7-2，所以能够由第二和第三树脂层7-1、7-2吸收铁芯2和间隔构件5的各尺寸公差。然后，本实施方式的绕线元件D，为了抑制伴随在线圈I通电时而产生的升温导致的振动的增大，以如下方式，使第一至第三树脂层6、7-1、7-2适当化。即，第一至第三树脂层6、7-1、7_2，分别由比常温高的高温时的损耗系数tan δ h比所述常温时的损耗系数tan Sc大的树脂材料形成。损耗系数tan δ的调整，能够通过公知的常规方法，例如，在树脂材料中混合无机填料来实现。还有，从进一步降低振动的观点出发，树脂材料例如相比常温时实现满足事先规定的既定的规格的振动的刚性来说，优选在更闻的常温时具有闻刚性。在此，所谓高温，就是比常温(室温，20°C )高，能够保证电气上的健全性的温度以下，例如在线圈I中卷绕的相互邻接的导体构件间和线圈I与铁芯2之间等的绝缘所使用的绝缘材料的耐热温度以下，例如，是比常温高，在160°C以下的温度范围，和比常温高，在150°C以下的温度范围等。图4表示来自模拟的树脂的杨氏模量和损耗系数的关系的图。图4横轴为对数标度，两对数曲线图，其横轴是由GPa单位表示的杨氏模量E，其纵轴是损耗系数tan δ。图5是表示模拟树脂层的损耗系数时所使用的分析模型的图。图6是用于说明绕线元件的变形模式的图。绕线元件D由于在比较宽的频带利用，所以在绕线元件D共振时(共振状态)，也需要抑制其振动。设室温Tc和高温Th下的各损耗系数分别为tan δ c和tan δ h时，共振状态下伴随升温的振动级(振幅)的变化，使用共振倍率(共振峰值的放大比率)的变化量AQ，由下式(I)表示。AQ = 20 X log (tan δ c/tan δ h) *..(1)在此，log是以10为底的常用对数，Λ Q由dB单位表示。如果共振倍率的变化量Λ Q降低3dB以上(_3dB以下的值(Λ Q彡-3dB))，则振动能量为1/2以下，振动有效地得到抑制。从这一观点出发，关于形成绕线元件D的第一至第三树脂层6、7-1、7-2的树脂，就杨氏模量和损耗系数的关系，进行采用了有限元法的数值实验(模拟、分析)。图4中显示其结果。在图4中， 是试料N0.1的结果，□是试料N0.2的结果，然后Λ是试料N0.3的结果。这些试料N0.1 N0.3的各元素，如图5所示设绕线元件D的各部的尺寸为LA LG时，如表I所示。S卩，LA是第一和第二铁芯构件21、22的各突起部214、224的半径(极半径)(图5所示的例子中，各突起部214、224为圆柱形状)，LB是沿着收纳线圈I的空间的径向的长度(线圈厚度)，LC是第一和第二铁芯构件21、22的各圆筒部212、222的厚度(轭铁厚度)，LD是第一和第二铁芯构件21、22的各圆板部211、221的厚度(压板(天板)厚度)，LE是第一和第二铁芯构件21、22的各圆筒部212、222的高度(线圈高度/2)，LF是第一和第二铁芯构件21、22的各突起部214、224的高度(突起高度)，然后LG是相互对置的突起部214、224在各面间的距离(间隙长度)。在表I所示的各元素的绕线元件D中，第一和第二树脂层7-1、7-2的厚度分别为0.2mm，其合计为0.4mm。表I
权利要求
1.一种绕线元件，其特征在于，是具备线圈和流通由所述线圈产生的磁通的铁芯的绕线元件，其中，所述线圈通过卷绕长的导体构件而构成，所述铁芯由多个构件构成，在所述多个构件之间介入有第一树脂层，所述第一树脂层由比常温高的高温时的损耗系数比所述常温时的损耗系数大的树脂材料形成。
2.根据权利要求1所述的绕线元件，其特征在于，所述第一树脂层由如下树脂材料形成:设其杨氏模量为E [GPa]，其损耗系数为tan δ时，损耗系数tan δ为:在E彡0.2的区域边界线tan δ = 0.0706ΧΕα 8934以上，在0.2 > E > 0.04的区域边界线tan δ = 0.017以上，在0.04 ^ E的区域边界线tan δ = 0.0009XΕ-0.9097以上。
3.根据权利要求1或2所述的绕线元件，其特征在于，所述铁芯以收纳所述线圈的方式形成，所述绕线元件还具备间隔构件，该间隔构件配置在所述线圈的芯部内，经由第二树脂层与所述铁芯的内侧上表面抵接，并且经由第三树脂层与所述铁芯的内侧下表面抵接，所述第二和第三树脂层分别由比常温高的高温时的损耗系数比所述常温时的损耗系数大的树脂材料形成。
4.根据权利要求3所述的绕线元件，其特征在于，所述第二树脂层由如下树脂材料形成:设其杨氏模量为E [GPa]，其损耗系数为tan δ时，损耗系数tan δ为:在E彡0.2的区域边界线tan δ = 0.0706ΧΕα 8934以上，在0.2 > E > 0.04的区域边界线tan δ = 0.017以上，在0.04 ^ E的区域边界线tan δ = 0.0009XΕ-0.9097以上。
5.根据权利要求3或4所述的绕线元件，其特征在于，所述第三树脂层由如下树脂材料形成:设其杨氏模量为E [GPa]，其损耗系数为tan δ时，损耗系数tan δ为:在E彡0.2的区域边界线tan δ = 0.0706 X Ea 8934以上，在0.2 >Ε> 0.04的区域边界线tan δ = 0.017以上，在0.04彡E 的区域边界线tan δ = 0.0009XE-0.9097以上。
全文摘要
本发明提供一种具备由多个构件构成的铁芯的绕线元件，其能够抑制伴随升温而来的振动的增大。本发明的绕线元件(D)，是具备线圈(1)，和流通由线圈(1)产生的磁通的铁芯(2)的绕线元件(D)，其中，线圈(1)通过卷绕长的导体构件而构成，铁芯(2)由第一和第二铁芯构件(21、22)构成，在第一和第二铁芯构件(21、22)间介入有第一树脂层(6)，第一树脂层(6)由比常温高的高温时的损耗系数比所述常温时的损耗系数大的树脂材料形成。
文档编号H01F27/24GK103247420SQ20121056441
公开日2013年8月14日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年2月3日
发明者菊池政宽, 杉本明男 申请人:株式会社神户制钢所