卷绕磁芯的制造方法、及卷绕磁芯与流程

文档序号:18796641发布日期:2019-09-29 19:46阅读:577来源:国知局
卷绕磁芯的制造方法、及卷绕磁芯与流程

本发明涉及一种卷绕磁芯的制造方法及卷绕磁芯,所述卷绕磁芯是包含纳米结晶软磁性合金薄带,并且层间浸渍有树脂的非圆形状的卷绕磁芯。



背景技术:

借由伴随着功率半导体器件(powersemiconductordevice)的高性能化而产生的反相器的高频率化,能够提高电流与电压控制能力或抑制噪音与振动,另一方面,由反相器所产生的共模(common-mode)电压所引起的高频漏电流等成为问题。

作为其抑制的方法,是使用共模扼流线圈(common-modechokecoil),作为其中所使用的磁芯,一直以来是使用非晶合金、纳米结晶软磁性合金等合金磁性材料。

当在磁芯中使用非晶合金、纳米结晶软磁性合金时,通常是利用单辊法等将这些合金制造成软磁性合金薄带,将所述薄带缠绕成层状,而作为卷绕磁芯来使用。

为了提高磁特性,卷绕磁芯重要的是确实地进行层间的绝缘。作为进行层间的绝缘的简便方法,有如下的方法:在缠绕薄带而形成为卷绕磁芯时,以在缠绕着的薄带间形成空隙的方式,松弛地进行缠绕。但是,如果维持着在薄带间设置空隙而缠绕的状态,则在使用卷绕磁芯时会因为来自外部的应力而使薄带容易变形,邻接的薄带彼此接触而无法确保层间的绝缘。特别是经纳米晶化的软磁性合金薄带脆弱,所以会发生变形而使层间局部地接触,难以维持绝缘,而且,由于其脆性,还存在薄带断裂的情况。

因此,在卷绕磁芯中,例如,如在专利文献1或专利文献2中所述,有时在薄带间浸渍树脂,在确保了层间的绝缘的状态下使用。

并且,卷绕磁芯由于为了使线圈的卷绕作业变得容易等理由,所以存在形成为矩形状、跑道(racetrack)形状、椭圆形状等非圆形状的情况。例如,在专利文献3中,公开了如下的技术:在椭圆形状的第一内周夹具缠绕软磁性合金薄带,然后,拆下椭圆形状的内周夹具,将具有四棱柱形状的第二内周夹具插入至中空部而获得方形磁芯。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特开2004-39710号公报

专利文献2:日本专利特开昭62-286214号公报

专利文献3:日本专利特开2016-163018号公报



技术实现要素:

发明所要解决的问题

在电动汽车或空调的用途等,是将卷绕磁芯配置于配置有多个配线或电子零件的装置内。因此,卷绕磁芯有时设计成与它们在空间上不相干扰的形状。这时,所要求的尺寸公差多是在非圆形状的多个部位,并且,以微米级别而确定。

如果磁芯是压粉体,则容易以准精化(nearnetshape)方式制造。但是,缠绕着能够纳米晶化的软磁性合金薄带的卷绕磁芯最多只有以准精化方式制造的方法,即,将缠绕薄带时的形状设为所需的非圆形状,或制作卷绕成圆状的层叠体,使其变形而设为所需的非圆形状之类。但是,由于以下的理由,无论采用哪个制造方法,都存在电感下降的问题。

首先,说明将缠绕薄带时的形状设为所需的非圆形状的制造方法中的问题。在所述制造方法中,采用在旋转的非圆形状的绕线管(bobbin)缠绕薄带的方法。由于绕线管是非圆形状,所以从旋转轴到外周的距离并非一样,所述距离变长的外周部的旋转半径变大,所以卷绕速度加快。缠绕于所述部位的薄带的张力大于缠绕于其它部位的薄带的张力。在张力大的状态下卷绕的部位的薄带彼此的接触变得紧密。因此,通过所述制造方法而获得的卷绕磁芯,薄带的层间相接触,卷绕磁芯的涡流损耗增大。

并且,在采用如下方法,即,制作将软磁性合金薄带卷绕成圆形状的层叠体,使其变形而形成为所需的非圆形状的情况下,也在因变形而使曲率变大的部分上,与以上所述同样地,薄带彼此的接触变得紧密。其结果为,同样地层间相接触,卷绕磁芯的涡流损耗增大。

如果涡流损耗增大,则在共模扼流线圈用的卷绕磁芯中,会阻碍磁芯的磁路方向上的磁通。因此,缠绕着线圈的卷绕磁芯的阻抗(impedance)特性(电感)下降。

本发明人等人在制造所述非圆形状的卷绕磁芯时,为了确保薄带的层间的绝缘性,采用了使层叠体的层间浸渍树脂的工序。

但是,浸渍有树脂的层叠体会朝向层叠方向鼓出,其结果会产生如下的问题,即,难以在所要求的尺寸公差内制造卷绕磁芯。

因此,制作整体覆盖缠绕着的层叠体的内周侧及外周侧的形状的内周夹具及外周夹具,一边利用所述夹具在层叠方向上进行保持,一边浸渍树脂。但是,即便如此,也存在电感下降的问题。

本发明的目的在于提供一种卷绕磁芯的制造方法及卷绕磁芯,所述卷绕磁芯是包括纳米结晶软磁性合金薄带的非圆形状的卷绕磁芯,所述卷绕磁芯的制造方法容易抑制由树脂的浸渍引起的电感的下降。

解决问题的技术手段

本发明是一种卷绕磁芯的制造方法,所述卷绕磁芯是包含纳米结晶软磁性合金薄带的非圆形状的卷绕磁芯,所述卷绕磁芯的制造方法的特征在于包括如下的工序:

缠绕能够纳米晶化的软磁性合金薄带而获得层叠体;

在所述层叠体的内周侧插入热处理用的内周夹具,将所述层叠体沿轴方向观察时保持为非圆形状,对保持为所述非圆形状的所述层叠体实施热处理而使所述能够纳米晶化的软磁性合金薄带纳米晶化;以及

将所述经纳米晶化的层叠体,利用树脂浸渍用的内周夹具及外周夹具保持为所述非圆形状,在所述层叠体的层间浸渍树脂;并且

所述树脂浸渍用的内周夹具及外周夹具在所述层叠体的曲率大的部位上,是不与所述层叠体的内周面或外周面中的至少一者相接的形状。

更具体地说,可以应用满足如下两个条件中任一者的制造方法。

(1)所述树脂浸渍用的内周夹具在所述层叠体的曲率大的部位上,是与所述层叠体的内周面相接的形状,所述树脂浸渍用的外周夹具是与所述层叠体的外周面的至少一部分相接而将所述层叠体保持为所述非圆形状,但在所述层叠体的曲率大的部位上,是不与所述层叠体的外周面相接的形状。

(2)所述树脂浸渍用的外周夹具在所述层叠体的曲率大的部位上,是与所述层叠体的外周面相接的形状,所述树脂浸渍用的内周夹具是与所述层叠体的内周面的至少一部分相接而使所述层叠体保持为所述非圆形状,但在所述层叠体的曲率大的部位上,是不与所述层叠体的内周面相接的形状。

优选的是,在缠绕所述能够纳米晶化的软磁性合金薄带而获得层叠体的工序中,所获得的层叠体在沿轴方向观察时呈圆形状,并且,所述软磁性合金薄带的占空系数为70%以上85%以下。

并且,所述热处理用的内周夹具可以设为与所述层叠体的至少曲率大的部位的内周面相接的形状。

并且,所述热处理用的内周夹具可以设为保持所述层叠体的内周面的全周的形状。

并且,在所述纳米晶化的工序中,在所述层叠体的外周侧也使用热处理用的外周夹具而保持所述层叠体,所述热处理用的外周夹具可以设为将所述层叠体的外周面的至少一部分保持为所述非圆形状的形状。

并且,所述非圆形状可以设为扁平状。

并且,所述非圆形状可以设为扁平状,并且,设为至少一部分向内侧凹陷的形状。

并且,在所述非圆形状的层叠体的曲率大的部位上,曲率可以设为0.02以上。

并且,所述卷绕磁芯可以作为共模扼流线圈用而使用。

并且,通过这些制造方法,可以获得卷绕磁芯。

发明的效果

能够提供一种卷绕磁芯的制造方法,所述卷绕磁芯是包括纳米结晶软磁性合金薄带的非圆形状的卷绕磁芯,所述卷绕磁芯的制造方法容易抑制由浸渍树脂引起的电感下降。并且,由此,能够获得电感充分大的卷绕磁芯。

附图说明

图1是表示浸渍树脂时的使层叠体1a、内周夹具2a、外周夹具4a1、4a2组合起来的状态的一例的立体图。

图2是纳米晶化后的层叠体1a的立体图。

图3是表示树脂浸渍用的内周夹具2a的一例的立体图。

图4是表示树脂浸渍用的外周夹具4a的一例的立体图。

图5是表示缠绕着软磁性合金薄带的状态的层叠体1'的一例的立体图。

图6是表示热处理用的内周夹具5a的一例的立体图。

图7是表示进行纳米晶化时的使层叠体1a、内周夹具5a1、5a2组合起来的状态的一例的立体图。

图8是表示热处理用的外周夹具6a的一例的立体图。

图9是表示进行纳米晶化时的使内周夹具5a1(5a2为未图示)、外周夹具6a1、6a2组合起来的状态的一例的立体图。

图10是表示浸渍树脂时的其它实施方式中的使层叠体1a、内周夹具2b、外周夹具4b1、4b2组合起来的状态的一例的图。

图11是图10中所使用的内周夹具2b的立体图。

图12是沿轴方向观察其它实施方式中的层叠体1c的平面图。

图13是表示浸渍树脂时的其它实施方式中的使层叠体1c、内周夹具2c、外周夹具4c1、4c2组合起来的状态的一例的图。

图14是表示纳米晶化时的其它实施方式中的层叠体1c、内周夹具5c、外周夹具6c1、6c2的状态的一例的图。

图15是表示浸渍树脂时的其它实施方式中的使层叠体1c、内周夹具2d、外周夹具4d1、4d2组合起来的状态的一例的图。

图16是沿轴方向观察其它实施方式中的层叠体1e的平面图。

图17是表示浸渍树脂时的其它实施方式中的使层叠体1e、内周夹具2e、外周夹具4e1、4e2组合起来的状态的一例的图。

图18是表示纳米晶化时的其它实施方式中的使层叠体1e、内周夹具5e、外周夹具6e1、6e2组合起来的状态的一例的图。

图19是表示浸渍树脂时的其它实施方式中的使层叠体1e、内周夹具2f、外周夹具4f1、4f2组合起来的状态的一例的图。

图20是沿轴方向观察其它实施方式中的层叠体1g的平面图。

图21是表示浸渍树脂时的其它实施方式中的使层叠体1g、内周夹具2g、外周夹具4g1、4g2组合起来的状态的一例的图。

图22是表示纳米晶化时的其它实施方式中的使层叠体1g、内周夹具5g、外周夹具6g1、6g2组合起来的状态的一例的图。

具体实施方式

本发明人等人探讨了在非圆形状的卷绕磁芯浸渍树脂后电感容易下降的原因。然后,发现其原因在于,在曲率大的部位上,薄带在层叠方向上密集,所以层间的间隙小,树脂无法充分浸渍而使得薄带彼此接触,无法充分抑制涡流损耗的产生。

因此,本发明人等人在层叠体进行树脂的浸渍时,进行如下的操作。首先,设为如下的状态,使经纳米晶化的层叠体保持为非圆形状,所述状态是以层叠体朝层叠方向鼓出而使尺寸不会超出目标范围的方式,利用树脂浸渍用的外周夹具及内周夹具沿层叠方向进行夹持。但是,为了在层叠体的曲率大的部位中充分浸渍树脂,树脂浸渍用的内周夹具及外周夹具是使用在层叠体的曲率大的部位上,不与层叠体的内周面或外周面中的至少一者相接的形状的夹具。

由此,层叠体的曲率大的部位成为薄带的层间容易扩大的状态,因此容易充分浸渍树脂。并且,即使在所述部位浸渍树脂,除此以外的部分也通过内周夹具及外周夹具而保持为非圆形状,所以通过经纳米晶化的软磁性合金薄带的刚性,而使曲率大的部位的形状大致得以保持。其结果为,能够维持所要求的尺寸误差内的非圆形状状态,此外,能够抑制电感的下降。

即,本发明的一实施方式的制造方法是一种卷绕磁芯的制造方法,所述卷绕磁芯是包含纳米结晶软磁性合金薄带的非圆形状的卷绕磁芯,所述卷绕磁芯的制造方法的特征在于包括如下的工序:

缠绕能够纳米晶化的软磁性合金薄带而获得层叠体;

在所述层叠体的内周侧插入热处理用的内周夹具,将所述层叠体沿轴方向观察时保持为非圆形状,对保持为所述非圆形状的所述层叠体实施热处理而使所述能够纳米晶化的软磁性合金薄带纳米晶化;以及

利用树脂浸渍用的内周夹具及外周夹具使所述经纳米晶化的层叠体保持为所述非圆形状,在所述层叠体的层间浸渍树脂;并且

所述树脂浸渍用的内周夹具及外周夹具在所述层叠体的曲率大的部位上,是不与所述层叠体的内周面或外周面中的至少一者相接的形状。

再者,所谓“在所述层叠体的曲率大的部位上,是不与所述层叠体的内周面或外周面中的至少一者相接的形状”,还包括夹具与层叠体的曲率大的部位的内周面或外周面局部地接触的形状。并且,所谓“相接的形状”,不必是夹具与层叠体的内周面或外周面在整个所述曲率部分完全相接的状态,也可以是以具有余隙(clearance)的状态靠近而相向。换言之,所述夹具的形状只要呈顺沿层叠体的曲率部分的形状的形状即可,只要呈抑制层叠体的变形的形态即可。

更具体地说,可以应用满足如下两个条件中任一者的制造方法。但是,并不限定于所述两个条件。

(1)所述树脂浸渍用的内周夹具在所述层叠体的曲率大的部位上,是与所述层叠体的内周面相接的形状,所述树脂浸渍用的外周夹具是与所述层叠体的外周面的至少一部分相接而使所述层叠体保持为所述非圆形状,但在所述层叠体的曲率大的部位上,是不与前期层叠体的外周面相接的形状。

(2)所述树脂浸渍用的外周夹具在所述层叠体的曲率大的部位上,是与所述层叠体的外周面相接的形状,所述树脂浸渍用的内周夹具是与所述层叠体的内周面的至少一部分相接而使所述层叠体保持为所述非圆形状,但在所述层叠体的曲率大的部位上,是不与所述层叠体的内周面相接的形状。

当层叠体具有多个曲率大的部位时,树脂浸渍用的夹具更优选的是在层叠体的至少内周侧或外周侧,设为不与曲率大的部位的所有周面相接的形状。

以下,进一步详细说明本发明。

对能够纳米晶化的软磁性合金薄带进行说明。

能够纳米晶化的软磁性合金薄带主要是非晶状态的合金薄带。

关于所述合金薄带的组成,例如,可以使用由如下的通式表示的组成的合金,所述通式是:(fe1-ama)100-x-y-z-α-β-γcuxsiybzm'αm”βxγ(原子%)(其中,m是co和/或ni,m'是选自由nb、mo、ta、ti、zr、hf、v、cr、mn及w组成的群组中的至少一种元素,m”是选自由al、铂族元素、sc、稀土类元素、zn、sn、re组成的群组中的至少一种元素,x是选自由c、ge、p、ga、sb、in、be、as组成的群组中的至少一种元素,a、x、y、z、α、β及γ分别满足0≦a≦0.5、0.1≦x≦3、0≦y≦30、0≦z≦25、5≦y+z≦30、0≦α≦20、0≦β≦20及0≦γ≦20)。

通过将所述组成的合金熔融至熔点以上,利用单辊法等进行急冷凝固,可以获得长条状的能够纳米晶化的软磁性合金薄带。关于所述软磁性合金薄带的制造方法,可以使用众所周知的技术,作为非晶合金薄带或纳米结晶软磁性合金薄带的制造方法。

通过使用厚度为15μm以下的软磁性合金薄带,可以获得电感高的卷绕磁芯。特别是在共模扼流线圈用的卷绕磁芯中,有用的是使用厚度为15μm以下的软磁性合金薄带,因为容易使高频区域(100khz以上)的阻抗提高。再者,软磁性合金薄带的厚度只要是5μm以上即可,如果是7μm以上则更佳。

对通过单辊法等而获得的长条状的软磁性合金薄带,根据需要进行狭缝(slit)加工,缠绕在规定形状的绕线管,而获得图5所示的环状的层叠体1'。

优选的是,在获得层叠体的工序中,以沿轴方向观察时为圆形状,并且占空系数为70%以上85%以下的方式缠绕软磁性合金薄带的层叠体。更优选的占空系数的上限为80%,进而更优选的是78%。并且,更优选的占空系数的下限是72%。

缠绕软磁性合金薄带而获得的环状的层叠体1'优选的是沿轴方向观察时呈圆形状。其理由如下。在获得非圆形状的层叠体1a时,在非圆形状的绕线管缠绕软磁性合金薄带而制造。然而,非圆形状的绕线管在旋转轴及其周围的各部上距离不同,即,各部上的周速不同。因此,从供给侧的开卷辊开卷的薄带只要不进行复杂的张力控制,就无法以固定的张力开卷。当在变动的张力下缠绕着薄带时,经缠绕的层叠体由于薄带的层间的距离也不均一,所以树脂的填充量不均一。因此,卷绕磁芯的电感容易发生变化。并且,由于张力的变动,所开卷的薄带容易断裂,存在难以将薄带缠绕于绕线管的情况。

其次,对占空系数进行说明。如果占空系数高,则即使在利用树脂进行了浸渍的情况下也难以实现层间的绝缘,容易引起电感的下降。其理由如下。为了通过树脂的浸渍而获得确实的层间绝缘,优选的是树脂渗透至卷绕磁芯的内部为止。但是,可推测其原因在于,如果占空系数过高,树脂就难以渗透至磁芯的内部为止。只要软磁性合金薄带的占空系数为85%以下,即使层叠体发生变形而变为非圆形状,树脂也容易渗透至卷绕磁芯的内部为止,从而容易确保层间的绝缘性。

另一方面,只要占空系数是70%以上,就容易确保以同一卷绕磁芯尺寸进行比较时的卷绕磁芯的有效剖面积,所以容易获得高饱和磁通密度。因此,软磁性合金薄带原本具有的优异的磁特性得以充分利用。

再者,在本发明中所谓占空系数,是指利用包含卷轴的面来切断卷绕磁芯,根据观察切断面时的总剖面积(除了附着于卷绕磁芯的表面的树脂)stotal及软磁性合金薄带的剖面积sribon而算出的两者的比例sribon/stotal。

其次,说明用于纳米晶化的热处理工序。

能够纳米晶化的软磁性合金薄带主要是非晶状态的薄带,通过在结晶化开始温度以上受到热处理,而使得组织的50%以上成为平均结晶粒径100nm以下的纳米结晶结构。只要是所述组成的软磁性合金薄带,通常在450℃以上600℃以下的范围内,实施纳米晶化的热处理。

但是,纳米晶化后无法自由变形。其理由在于,非晶状态的薄带具有弹性,所以即使弯曲至某种程度的曲率也会恢复,而纳米结晶结构的薄带的脆性大。因此,对缠绕着的层叠体在进行纳米晶化之前,变形为所需的形状,在保持着所述形状的状态下,实施纳米晶化的热处理。

在纳米晶化时,包含非晶状态的薄带的层叠体为了保持形状,利用热处理用的夹具来保持形状。

热处理用的夹具也可以只使用内周夹具,但也可以使用外周夹具。

热处理用的内周夹具优选的是设为如下的形状,即,与层叠体的至少曲率大的部位的内周面相接。

能够纳米晶化的软磁性合金薄带在被纳米晶化时,借由结晶结构发生变化,而使得体积减小数百分比。曲率大的部位容易发生变形,但是通过使用至少与所述部位的内周面相接的热处理用的内周夹具,而使得在热处理工序后,也容易将层叠体的尺寸保持为所需的形状。并且,内周面是以整体上缩小的方式而变形,所以为了保持所需的形状,更优选的是使用保持层叠体的内周面的全周的形状的夹具,作为热处理用的内周夹具。

并且,优选的是,在纳米晶化的工序中,利用所述热处理用的内周夹具及配置于外周侧的热处理用的外周夹具保持层叠体,热处理用的外周夹具设为将层叠体的外周面的至少一部分保持为所述非圆形状的形状。并且,热处理用的外周夹具也可以设为保持层叠体的外周面的全周的形状。

通过不但使用热处理用的内周夹具,还使用外周夹具,而在热处理工序之后也容易将层叠体保持为所需的形状。

优选的是,在层叠体变形为非圆形状,呈扁平状,特别是呈最大直径与最小直径的比为2以上,进而为3以上的扁平状时,应用本发明。环状的层叠体越呈扁平,越容易形成曲率大的部位,但是通过应用本发明,即使在所述曲率大的部位上也可以充分进行树脂的浸渍。层叠体如果呈扁平状,并且是至少一部分向内侧凹陷的形状,就容易进一步形成曲率大的部位。因此,更优选的是应用本发明。

本发明的制造方法优选的是,在非圆形状的层叠体的曲率大的部位上,其内周面侧的曲率为0.02以上时应用。更优选的是,在曲率为0.03以上,进而为0.05以上的情况下应用。

再者,曲率是曲率半径r的倒数,以1/r(1/mm)表示。曲率半径是由沿轴方向观察卷绕磁芯时的内周面的轮廓来确定。即使在内周面上内周面的轮廓完全不含呈圆弧的部分的情况下,只要取充分微小的长度(在本发明中,在曲线部,长度为3mm),也可以近似于圆弧。然后,可以根据所述近似的圆弧上的曲率半径r,算出曲率。

优选的是,将本发明的制造方法应用于卷轴方向上的高度为20mm以上的卷绕磁芯。

高度越高的卷绕磁芯,越难以充分进行树脂的浸渍,但是通过应用本发明的制造方法,而容易抑制电感的下降。更优选的是,将本发明的制造方法应用于卷轴方向上的高度为30mm以上的卷绕磁芯。

优选的是,将本发明的制造方法应用于层叠方向上的厚度为2mm以上的卷绕磁芯。层叠方向上的厚度越厚,越难以充分进行树脂的浸渍,但是通过应用本发明的制造方法,则容易抑制电感的下降。更优选的是,将本发明的制造方法应用于层叠方向上的厚度为3mm以上的卷绕磁芯。

在纳米晶化的工序之后,进行树脂的浸渍。再者,所述树脂的浸渍是用于确保薄带的层间的绝缘性,但是除此以外,还包括维持层叠体的形状或防止薄带的脱落的作用。

经纳米晶化的层叠体在树脂的浸渍的工序中,利用树脂浸渍用的内周夹具及外周夹具而保持为非圆形状,以防止变形。

树脂浸渍用的内周夹具及外周夹具在层叠体的曲率大的部位上,设为不与层叠体的内周面或外周面中的至少一者相接的形状。

其理由如上所述。

再者,所谓树脂浸渍用的内周夹具及外周夹具“保持为非圆形状”,只要是能够通过树脂的浸渍,而将层叠体的各部抑制成±500μm以下的变形量的形状即可。如果是能够将变形量抑制成±300μm以下,进而抑制成±200μm以下的变形量的形状,则更佳。

在树脂的浸渍的工序中,树脂优选的是粘度为0.3mpa·s以上10mpa·s以下的树脂。所述树脂还包括经有机溶剂等溶液稀释而使粘度处于所述范围的树脂。

树脂的粘度会对树脂进入至层间的难易度造成影响。粘度未达0.3mpa·s的树脂由于溶液的含有率过多,所以即便使层叠体的层间充分浸渍树脂,在溶液挥发之后,也难以提高后述树脂填充率。另一方面,如果高于10mpa·s,则难以使树脂充分浸渍于层间。并且,用于使树脂浸渍的时间延长,制造成本增大。

作为本发明中所使用的树脂,可考虑环氧系、聚酰亚胺系等,但在耐热性、温度特性方面,优选的是环氧系。并且,树脂可以使用热硬化性树脂。

浸渍树脂时的压力优选的是相对于大气压为-0.05mpa以上0mpa以下。如果压力过低,则溶剂会显著气化。为了抑制由气化导致的溶剂的消耗,提高作业效率,优选的是相对于大气压为-0.05mpa以上。反之如果高于大气压,则会被加压,无法挤出层间的空气,而容易阻碍树脂进入至层间。

浸渍有树脂的卷绕磁芯是直接缠绕绕组,或者连同将绕组装入至芯壳(corecase)后的芯壳而缠绕绕组。当在卷绕磁芯直接缠绕着绕组时,存在如下的情况:因为浸渍后的卷绕磁芯的边缘而在电线产生划痕,或者当经浸渍的卷绕磁芯的边缘未充分被树脂覆盖时,绝缘变得不充分。这时,有可能导致火灾等重大事故。这些问题可以通过将卷绕磁芯装入至芯壳之后缠绕绕组来解决。

本发明的卷绕磁芯优选的是作为共模扼流线圈用而使用。特别是用于汽车的共模扼流线圈用的卷绕磁芯,需要耐冲击性、耐振动性。本发明的卷绕磁芯即使在曲率大的部分也容易浸渍树脂,不易产生破坏或薄带的剥落,因而可靠性优异。

以下,对本发明进行更详细的说明,但是本发明并不限定于此。

(实施例)

首先,如图5所示,缠绕能够纳米晶化的软磁性合金薄带,而准备圆形状的层叠体1'。

能够纳米晶化的软磁性合金薄带是使用组成为febalcu1nb2.5si13.5b7(at%),宽度40mm,厚度14μm的薄带。

所述层叠体1'是将能够纳米晶化的软磁性合金薄带,缠绕在外径63mm的圆筒状的绕线管,设为外径117mm,内径113mm,高度40mm,层叠方向上的厚度4mm,占空系数为75%。再者,在本说明书中,各图是概略性地说明形状的图,尺寸有时适当变更。

其次,利用图6所示的内周夹具,将层叠体1'变形为扁平状。在本实施方式中,变形为扁平状的层叠体1a的最大直径与最小直径的比为3。

图6(a)是热处理用的内周夹具5a的立体图。图6(b)是从另一角度观察的立体图。内周夹具5a形成有接触面51a,所述接触面51a用于与层叠体的内周面接触,保持为所需的形状。并且,在本实施方式中,内周夹具5a形成有用于与层叠体1'的轴方向上的端部抵接的凸缘(flange)52a。

在使用所述内周夹具5a的实施方式中,一边将层叠体1'设为扁平状,一边将接触面51a插入至层叠体1'的内周侧,将层叠体1'变形为顺沿接触面51a的周侧面的所需的非圆形状。

图7是表示在层叠体1'的内部插入有内周夹具5a1、5a2的状态的立体图。内周夹具5a1、5a2是设为相同形状,从两侧插入至层叠体1'的内周侧。内周夹具5a的接触面51a是与层叠体1'的内周面的全周相接的形状。由此,内周夹具5a将层叠体1'的整个内周面保持为所需的非圆形状。

再者,将层叠体1'设为非圆形状时,除了内周夹具5a以外,可以使用如图8所示的外周夹具6a。以下,说明使用外周夹具时的制造工序。

图8(a)是热处理用的外周夹具6a的立体图。图8(b)是从另一角度观察外周夹具6a的立体图。外周夹具6a形成有接触面61a,所述接触面61a用于与层叠体的外周面接触,保持为所需的非圆形状。使用两个所述外周夹具6a(外周夹具6a1、6a2),使外周夹具6a1、6a2的接触面61a抵接于层叠体1'。然后,逐渐缩小外周夹具6a1、6a2的距离,将层叠体1'变形为顺沿接触面61a的形状。然后,将图6的内周夹具5a,插入至已变形为非圆形状的层叠体1'。

图9表示相对于图7的状态,进而使用外周夹具6a1、6a2的状态。利用内周夹具5a1、5a2及外周夹具6a1、6a2,将层叠体1'保持为非圆形状。

在图7或图9的状态下,对层叠体1'实施纳米晶化的热处理。作为纳米晶化的热处理,是采用在氮气环境中以580℃加热一个小时的方法。但是,本发明并不限于所述实施方式,热处理还可以在磁场中进行。

纳米晶化后的薄带的弹性下降,所以层叠体1a即使拆下内周夹具或外周夹具也不会变形,而维持如图2所示的非圆形状。再者,在本实施方式中,图2的以虚线的圆表示的部分r是非圆形状的层叠体的曲率大的部位。

再者,在本实施方式中,无论何处,层叠体1a的曲率为最大的部位的内周面侧的曲率半径都是7mm,最大的曲率为约0.14(=1/7mm)。

在所述纳米晶化的工序之后,进行树脂的浸渍的工序。

在图2的层叠体1a,配置有树脂浸渍用的内周夹具及外周夹具。由此,使层叠体1a保持为非圆形状,使这些夹具在层叠体的曲率大的部位上,处于不与层叠体的内周面或外周面中的至少一者相接的状态。以下将进行详述。

图3是表示本实施方式中所使用的树脂浸渍用的内周夹具2a的图。内周夹具2a在层叠体的曲率大的部位上,是与层叠体的内周面相接的形状,在本实施方式中,具有用于保持层叠体的内周面的全周的接触面21a。再者,本实施方式的接触面21a是与使热处理用的内周夹具5a1、5a2对接的状态下的上下的接触面51a相同的形状。

图4是表示本实施方式中所使用的树脂浸渍用的外周夹具4a的图。图4(a)是树脂浸渍用的外周夹具4a的立体图。图4(b)是从另一角度观察外周夹具4a的立体图。外周夹具4a是与层叠体的外周面的至少一部分相接而将层叠体保持为非圆形状,但在层叠体的曲率大的部位上,是不与层叠体的外周面相接的形状。树脂浸渍用的外周夹具4a具有接触面41a,所述接触面41a用于与层叠体的外周面接触,保持为所需的非圆形状。

图1是表示如下状态的图:在图2的层叠体1a,配置有图3的内周夹具2a及两个图4的外周夹具4a。

在所述状态下,层叠体1a在曲率大的部位上,内周面被内周夹具2a保持,但外周面不与外周夹具4a1、4a2相接。

在图1的状态下,对层叠体1a实施树脂的浸渍。

在本实施方式中,树脂是使用环氧系的树脂,使用通过有机溶剂(丙酮)而稀释,粘度为0.5mpa·s的树脂。将层叠体浸渍于经稀释的环氧树脂,而浸渍树脂。浸渍树脂时的压力是设为大气压。浸渍树脂之后,赋予热而使树脂硬化。

所获得的卷绕磁芯在与夹具相接的部分和不相接的部分,浸渍树脂时所附着的树脂的厚度不同,所以能够肉眼观察到两者的界线。因此,在辨别本发明适当与否时,可以参考所述界线的有无。

再者,通过本实施方式而获得的卷绕磁芯在层叠体的曲率大的部位上,相对于利用树脂浸渍用的内周夹具及外周夹具保持内周面及外周面两者而制造的卷绕磁芯,电感显示高值。

再者,电感是在100khz、0.5a/m的条件下利用电感电容电阻(inductancecapacitanceresistance,lcr)计而测定。

图10是表示如下的实施方式的图:层叠体1a的形状与图2相同,但作为树脂浸渍用的夹具,在层叠体的曲率大的部位上,具有与层叠体的内周面及外周面均不相接的部分。

至纳米晶化的工序之前,是与以上所述同样地进行。在纳米晶化的工序之后,进行树脂的浸渍的工序。

在图2的层叠体1a,配置有树脂浸渍用的内周夹具2b及外周夹具4b1、4b2。由此,使层叠体1a保持为非圆形状,但使这些夹具在层叠体的曲率大的部位上,处于不与层叠体的内周面及外周面两者相接的状态。以下将进行详述。

图11是表示本实施方式中所使用的树脂浸渍用的内周夹具2b的图。作为内周夹具2b,与层叠体的内周面的至少一部分相接而保持为非圆形状,但在曲率大的部位,具有不与层叠体的内周面相接的接触面21b。

作为树脂浸渍用的外周夹具,使用与图8所示的热处理用的外周夹具相同的形状的夹具(未图示)。所述外周夹具是与层叠体的外周面的至少一部分相接,而将层叠体保持为非圆形状,但在曲率大的部位,是不与层叠体的外周面相接的形状。

图10是表示如下状态的图:在图2的层叠体1a,配置有图11的内周夹具2b及与图8相同形状的两个外周夹具(4b1、4b2)。

在所述状态下,层叠体1a是在曲率大的部位上,层叠体的内周面不与内周夹具2b相接。并且,层叠体的外周面也是局部地被保持,在曲率大的部位具有不与外周夹具4b1、4b2相接的部分。

即便使用本实施方式的树脂浸渍用的夹具,也与以上所示的其它实施方式同样地,所制造的卷绕磁芯的电感是可供实用的值。

图12是表示其它本实施方式中的层叠体1c的形状的图。再者,图12的层叠体是沿轴方向观察为非圆形状的层叠体。在本实施方式中,层叠体1c是设为扁平状,并且是至少一部分向内侧凹陷的形状。再者,曲率为最大的部位的曲率半径为20mm,最大的曲率为约0.05(=1/20mm)。并且,最大直径(附图水平方向上的直径)与最小直径(附图纵方向上的直径)的比为4.8。

图14是表示如下状态的图:层叠体1c通过热处理用的外周夹具6c1、6c2及内周夹具5c而保持其形状。在所述状态下对层叠体1c实施纳米晶化的热处理。内周夹具5c是与层叠体1c的整个内周面相接的形状。并且,在本实施方式中,外周夹具6c1、6c2都是在使两者组合的状态下,与层叠体1c的整个外周面相接的形状。

图13是表示如下状态的图:层叠体1c通过树脂浸渍用的外周夹具4c1、4c2及内周夹具2c而保持其形状。在所述状态下对层叠体1c实施有树脂的浸渍。内周夹具2c在层叠体1c的曲率大的部位上,是与层叠体的内周面相接的形状。在所述实施方式中,内周夹具2c是与层叠体1c的整个内周面相接的形状。另一方面,外周夹具4c1、4c2是与层叠体1c的外周面的至少一部分相接而保持为非圆形状,但在曲率大的部位上,是不与层叠体的外周面相接的形状。在所述实施方式中,外周夹具4c1、4c2是与层叠体的曲率大的部位的外周面局部地接触,但其大部分不接触,层叠体的曲率大的部位的外周侧存在空间3。

再者,在这里未记述的合金薄带、纳米晶化的热处理的方法、树脂浸渍的方法等可采用与以上所述同样的物体或方法。所述本实施方式的卷绕磁芯是高度为40mm,层叠方向上的厚度为4mm。

即便使用本实施方式的树脂浸渍用的夹具,也与以上所示的其它实施方式同样地,所制造的卷绕磁芯的电感是可供实用的值。

图15表示层叠体的形状与图12相同,但树脂浸渍用的夹具的形状不同的实施方式。树脂浸渍用的外周夹具4d1、4d2在层叠体1c的曲率大的部位上,是与层叠体1c的外周面相接的形状。另一方面,树脂浸渍用的内周夹具2d是与层叠体1c的内周面的至少一部分相接而保持为非圆形状,但在曲率大的部位上,是不与层叠体的内周面相接的形状。

再者,在所述实施方式中,外周夹具4d1、4d2是保持层叠体1c的外周面的全周的形状。层叠体1c的曲率大的部位的内周面侧存在空间3。

在所述状态下,在层叠体1c浸渍有树脂。

即便使用本实施方式的树脂浸渍用的夹具,也与以上所示的其它实施方式同样地,所制造的卷绕磁芯的电感是可供实用的值。

图16表示其它本实施方式中的层叠体1e的形状。再者,图16的层叠体1e是沿轴方向观察为非圆形状的层叠体。在本实施方式中,层叠体1e呈扁平状,并且是至少一部分向内侧凹陷的形状。再者,曲率为最大的部位的曲率半径为20mm,最大的曲率为约0.05(=1/20mm)。并且,最大直径(附图水平方向上的直径)与最小直径(附图纵方向上的直径)的比为4.4。

图18是表示如下状态的图:层叠体1e通过热处理用的外周夹具6e1、6e2及内周夹具5e而保持其形状。在所述状态下对层叠体1e实施有纳米晶化的热处理。内周夹具5e是与层叠体1e的整个内周面相接的形状。并且,在本实施方式中,外周夹具6e1、6e2也是在使两者组合起来的状态下,是与层叠体1e的整个外周面相接的形状。

图17是表示如下状态的图:层叠体1e通过树脂浸渍用的外周夹具4e1、4e2、及内周夹具2e而保持其形状。在所述状态下对层叠体1e实施有树脂的浸渍。内周夹具2e在层叠体1e的曲率大的部位上,是与层叠体的内周面相接的形状,外周夹具4e1、4e2是与层叠体的外周面的至少一部分相接而保持为非圆形状,但在层叠体的曲率大的部位上,是不与层叠体的外周面相接的形状。在所述实施方式中,外周夹具4e1、4e2是与层叠体的曲率大的部位的外周面局部地接触,但其大部分不接触。而且,层叠体1e的曲率大的部位的外周侧存在空间3。

再者,在这里未记述的合金薄带、纳米晶化的热处理的方法、树脂浸渍的方法等可以采用与以上所述同样的物体或方法。所述本实施方式的卷绕磁芯是高度为40mm,层叠方向上的厚度为4mm。

即便使用本实施方式的树脂浸渍用的夹具,也与以上所示的其它实施方式同样地,所制造的卷绕磁芯的电感是可供实用的值。

图19表示层叠体的形状与图16相同,但树脂浸渍用的夹具的形状不同的实施方式。树脂浸渍用的外周夹具4f1、4f2是在层叠体1e的曲率大的部位上,与层叠体的外周面相接的形状。另一方面,树脂浸渍用的内周夹具2f是与层叠体1f的内周面的至少一部分相接而保持为非圆形状,但在层叠体的曲率大的部位上,是不与层叠体的内周面相接的形状。

再者,在所述实施方式中,外周夹具4f1、4f2是保持层叠体1e的外周面的全周的形状。层叠体1e的曲率大的部位的内周面侧存在空间3。

在所述状态下,在层叠体1e浸渍有树脂。

即便使用本实施方式的树脂浸渍用的夹具,也与以上所示的其它实施方式同样地,所制造的卷绕磁芯的电感是可供实用的值。

图20是表示其它本实施方式中的层叠体1g的形状的图。再者,图20的层叠体是沿轴方向观察为非圆形状的层叠体。在本实施方式中,层叠体1g是大致等腰三角形的扁平状。再者,曲率成为最大的部位的曲率半径为10mm,最大的曲率为约0.1(=1/5.5mm)。并且,最大直径(附图水平方向上的直径)与最小直径(附图纵方向的直径)的比为5。

图22是表示如下状态的图:层叠体1g通过热处理用的外周夹具6g1、6g2及内周夹具5g而保持其形状。在所述状态下对层叠体1g实施有纳米晶化的热处理。内周夹具5g是与层叠体1g的整个内周面相接的形状。并且,在本实施方式中,外周夹具6g1、6g2是除了层叠体1g的曲率大的部位以外,与层叠体1g的外周面相接的形状。

图21是表示如下状态的图:层叠体1g通过树脂浸渍用的外周夹具4g1、4g2及内周夹具2g,而保持其形状。在所述状态下层叠体1g浸渍有树脂。由此,层叠体1g保持为非圆形状,但这些夹具在层叠体1g的曲率大的部位上,设为不与层叠体的内周面及外周面两者相接的状态。

在所述实施方式中,内周夹具2g是与层叠体的内周面的至少一部分相接而保持为非圆形状,但在层叠体的曲率大的部位上,不与层叠体的内周面相接。并且,层叠体1g的曲率大的部位的内周侧存在空间3。并且,外周夹具4g1、4g2在层叠体的曲率大的部位的外周面上,沿轴方向观察,在其两侧局部地接触,但其大部分不接触。

再者,在这里未的合金薄带、纳米晶化的热处理的方法、树脂浸渍的方法等可以采用与实施例1同样的物体或方法。所述本实施方式的卷绕磁芯的高度为40mm,层叠方向上的厚度为4mm。

即便使用本实施方式的树脂浸渍用的夹具,也与以上所示的其它实施方式同样地,所制造的卷绕磁芯的电感是可供实用的值。

符号的说明

1:层叠体

2:树脂浸渍用的内周夹具

3:空间

4:树脂浸渍用的外周夹具

5:热处理用的内周夹具

6:热处理用的外周夹具

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