CN1866420A - 电磁装置用磁心及具有该电磁装置用磁心的电磁装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够减少磁阻的电磁装置用磁心及具有该磁心的电磁装置。在具有中心柱部分、第1及第2外心柱部分、分别连接这些心柱部分的两端的第1及第2连接部分、以及形成在各心柱部分之间的第1及第2窗口的电磁装置用磁心中，具有用通过中心柱部分并延伸到第1及第2连接部分内部的第1抵触部分、通过第1外心柱部分的第2抵触部分、以及通过第2外心柱部分的第3抵触部分组合的两个磁心，第1抵触部分主要具有从第1连接部分向第2连接部分内倾斜延伸的第1直线部分、从第1直线部分的一端部到达第1窗口倾斜延伸的第2直线部分、以及从第1直线部分的另一端部到达第2窗口倾斜延伸的第3直线部分。

Description

电磁装置用磁心及具有该电磁装置用磁心的电磁装置
技术领域
本发明涉及装有线圈的电磁装置用磁心及具有该电磁装置用磁心的电磁装置。
背景技术
在电磁装置用磁心中，有日本国特开2002-134328号公报所示那样利用做成E型的磁心(E型磁心)及做成I型的磁心(I型磁心)所形成的磁心。利用这两个磁心形成的EI型磁心如图16所示，在E型磁心101的三个心柱处安装I型磁心102。然后，在E型磁心101的中心柱部分101A的外周安装线圈(省略图示)，构成在EI型磁心的窗口103部分设置线圈的变压器或电抗器那样的电磁装置。
然而，在前述结构的电磁装置用磁心中，由于该EI型磁心的接合部分104、105的形状如图6所示，以直线形状水平相对，而且中心柱部分101A的端面接触，因此产生的问题是，对于线圈产生的磁通的磁阻大，磁通难以流过。另外，随着安装具有前述磁心的电磁装置的单元越来越轻和越来越薄等，就更进一步要求磁心的发热低，要求减少漏磁通等。即，要求减少磁心的磁阻。
本发明为了解决前述问题，提供能够减少磁阻的电磁装置用磁心及具有该电磁装置用磁心的电磁装置。
发明内容
为了解决前述问题，本发明第1方面是电磁装置用磁心，在具有中心柱部分、以及将该中心柱部分夹在当中而配置在两侧的第1外心柱部分及第2外心柱部分，而且具有分别连接所述中心柱部分及所述第1外心柱部分及所述第2外心柱部分的两端的第1连接部分及第2连接部分、以及形成在所述各心柱部分之间的第1窗口及第2窗口的电磁装置用磁心中，具有：用通过所述中心柱部分并延伸到所述第1及第2连接部分内部的第1抵触部分、通过所述第1外心柱部分的第2抵触部分、以及通过所述第2外心柱部分的第3抵触部分组合的两个磁心，所述第1抵触部分主要具有：从所述第1连接部分向所述第2连接部分内倾斜延伸的第1直线部分、从所述第1直线部分的一端部到达所述第1窗口倾斜延伸的第2直线部分、以及从所述第1直线部分的另一端部到达所述第2窗口倾斜延伸的第3直线部分。
本发明第2方面是在第1方面所述的电磁装置用磁心中，所述第2抵触部分从所述第1窗口的所述第1连接部分一侧而且是外侧的转角到达所述第2连接部分内向外侧倾斜延伸，而且前端部分沿所述第2连接部分的长度方向延伸，所述第3抵触部分从所述第2开口的所述第2连接部分一侧而且是外侧的转角到达所述第1连接部分内向外侧倾斜延伸，而且前端部分沿所述第1连接部分的长度方向延伸。
本发明第3方面是在第1或第2方面所述的电磁装置用磁心中，利用所述第1抵触部分及所述第2抵触部分、以及所述第3抵触部分一分为二的磁心，为相同形状。
本发明第4方面构成具有所述第1至第3方面中任一项所述的电磁装置用磁心的电磁装置。
根据本发明第1方面，由于通过中心柱部分的抵触部分是相对于中心柱部分的长度方向倾斜，并延伸到达第1及第2连接部分内，而且在各端部弯曲成L形状倾斜，延伸至第1及第2窗口，第1抵触部分的所有部分都倾斜，因此能够减少中心柱部分的抵触部分形成的磁阻。
另外，使通过中心柱部分的第1抵触部分进入第1连接部分及第2连接部分，将其前端弯曲成L形状，从而容易使磁通转弯，能够减少磁阻。
根据本发明第2方面，由于在第1外心柱部分及第2外心柱部分分别形成相对于这些外心柱部分的长度方向倾斜的第2抵触部分及第3抵触部分。因此能够减少第1抵触部分、第2抵触部分、以及第3抵触部分形成的磁阻。
根据本发明第3方面，由于两个磁心是相同形状，因此能够减少电磁装置用磁心的生产所使用的零部件数。
根据本发明第4方面，能够得到磁路的磁阻小的电磁装置。
附图说明
图1所示为基本形态的电磁装置用磁心的平面图。
图2为说明电磁装置用磁心用的平面图。
图3所示为基本形态的近似E型磁心的平面图。
图4所示为两个近似E型磁心的组合的平面图。
图5A为图1的部分I的放大图。
图5B为图1的部分II的放大图。
图6为说明以往的电磁装置用磁心产生的磁通流向用的部分放大图。
图7所示为励磁特性图。
图8所示为铁损图。
图9所示为漏磁通图。
图10所示为以往产品的漏磁通利用有限元法的分析结果。
图11所示为本发明产品的漏磁通利用有限元法的分析结果。
图12所示为以往产品的磁心内的磁通密度分布利用有限元法的分析结果。
图13所示为本发明产品的磁心内的磁通密度分布利用有限元法的分析结果。
图14所示为实施形态1的电磁装置用磁心的平面图。
图15所示为实施形态1的近似E型磁心的平面图。
图16所示为以往的电磁装置用磁心的平面图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施形态。
(基本形态)
图1所示为本发明的基本构成。图1是将两个近似E型磁心11与12互相相对组合而形成一体，基本上构成图2所示的电磁装置用磁心1。图2的电磁装置用磁心1是钢片的层叠体，若从正面来看，由形成长方形的中心柱部分1A、将中心柱部分1A夹在当中而配置在两侧的长方形的第1外心柱部分1B及第2外心柱部分1C、以及分别连接中心柱部分1A及第1外心柱部分1B及第2外心柱部分1C的两端而且是宽度为a1的长方形的第1连接部分1D及第2连接部分1E而形成。另外，还形成长度b1、宽度b2的长方形的第1窗口1F及第2窗口1G。在中心柱部分1A的周围众所周知卷绕有线圈(未图示)，在第1窗口1F及第2窗口1G中配置线圈。另外，在以往的技术中，利用中心柱部分1A、第1外心柱部分1B、第2外心柱部分1C及第2连接部分1E形成E型磁心，利用第1连接部分1D形成I型磁心(参照图16)，但在本形态中是下面那样构成。另外，以下同时使用图2进行说明。
图1的电磁装置用磁心的第1外心柱部分或与图2一起进行说明，则从第1窗口1F的第1连接部分1D一侧而且是外侧的转角1F1到达第2连接部分1E内，在图示的状态下，向下方外侧倾斜切断，而且前端部分向第2连接部分1E的长度方向外侧弯曲切断。通过这样，形成大部分倾斜的抵触部分10A。
另外，图1的电磁装置用磁心的中心柱部分1A，用从第1连接部分1D的内部到达第2连接部分1E的内部延伸的倾斜的直线进行切断。再有，在位于第1连接部分1D内的倾斜的直线的一端与第2窗口1G的转角1G1之间形成弯曲成L形状的抵触部分，另外，位于第2连接部分1E内的倾斜的直线的另一端与第1窗口1F的转角1F2之间形成弯曲成L形状的抵触部分。即，在图1的电磁装置用磁心中，第1连接部分1D及第2连接部分1E与中心柱部分1A一起，用直线形成的近似S形状的抵触部分10B切断。
另外，图1的电磁装置用磁心1的第2外心柱部分1C，在第2开口1G中从相当于前述转角1G1的对角的转角1G2到达第1连接部分部分1D内倾斜切断，其前端部分向第1连接部分1D的长度方向外侧弯曲切断。即，在图1的电磁装置用磁心中，第1连接部分1D与第2外心柱部分1C一起用至少一部分倾斜的抵触部分10C切断。
如上所述，电磁装置用磁心1，由分别位于至少一部分倾斜的抵触部分10A、至少一部分倾斜的抵触部分10C、以及近似S形状的抵触部分10B的两侧的近似E型磁心11及12形成。即，近似E型磁心11如图3所示，具有整体呈现尖细形状的突出部分11A～11C。第1外心柱部分1B的一部分即突出部分11A的从第2连接部分1E(参照图2)一侧至前端的长度h11与第1窗口1F的长度b1相同。中心柱部分1A的一部分即突出部分11B的长度h12比第2窗口1G的长度b1要长，而且突出部分11B的前端进入第1连接部分1D的宽度a1内。第2外心柱部分1C的一部分即突出11C的从第2连接部分一侧至前端的长度h13比第2窗口1G的长度b1要长，而且突出部分11C的前端进入第1连接部分1D的宽度a1内。另外，在该基本形态中，设置抵触部分10A、抵触部分10B及抵触部分10C，使得构成电磁装置用磁心1的近似E型磁心12与近似E型磁心11为相同形状，将两个相同形状的E型磁心互相相对形成一体。即，配置近似E型磁心11及近似E型磁心12，使得相对于电磁装置用磁心1的中心w(参照图2)成为点对称。另外，在该形态中，中心w也是中心柱部分1A的中心。
在该基本形态中，使用相同形状的近似E型磁心11及12，如下述那样制成电磁装置用磁心。如图4所示，配置近似E型磁心11及近似E型磁心12，使它们的内侧部分互相相对。另外，如前所述，近似E型磁心11与近似E型磁心12为近似相同形状，近似E型磁心11的突出部分11A的斜边11A1与近似E型磁心12的突出部分12A的斜边12A1相对应，近似E型磁心11的突出部分11B的斜边11B1与近似E型磁心12的突出部分12B的斜边12B1相对应，近似E型磁心11的突出部分11C的斜边11C1与近似E型磁心12的突心部分12C的斜边12C1相对应。
然后，相对于分别相当于近似E型磁心11的第1外心柱部分、中心柱部分、第2外心柱部分的各突出部分11A～11C，将近似E型磁心12的各突出部分12C～12A相对配置，使得互相相对。即，配置近似E型磁心12的突出部分12C的斜边12C1，使得与近似E型磁心11的突出部分11A的斜边11A1互相相对，配置近似E型磁心12的突出部分12B的斜边12B1，使得与近似E型磁心11的突出部分11B的斜边11B1互相相对，配置近似E型磁心12的突出部分12A的斜边12A1，使得与近似E型磁心11的突出部分11C的斜边11C1互相相对。然后，将近似E型磁心11与近似E型磁心12接合，制成图1及图2所示的电磁装置用磁心。
根据这样的电磁装置用磁心，如图5A及图5B所示，则即使组装时产生间隙g1及g2，但由近似E型磁心11与近似E型磁心12的斜边形成的各倾斜间隙的宽度也比间隙g1及g2要窄。另外，图5A为图1的部分I的放大图，图5B为图1的部分II的放大图。这样，通过使近似E型磁心11及12的斜边形成的各倾斜间隙的宽度变窄，在磁通通过这些倾斜间隙时，磁通如图5的箭头f1所示那样流过。即，由于磁通相对倾斜间隙以最短距离(相对于倾斜间隙的长度方向的直角方向的距离)流过，因此能够减少磁阻。再有，由于将中心柱部分1A、第一外心柱部分1B及第2外心柱部分1C倾斜切断，因此这些倾斜间隙变长，使得流过这些倾斜间隙的磁通形成稀疏的状态。通过这样，能够进一步减少磁阻。
另外，在使用以往的E型磁心101(图6)及I型磁心102的情况下，如图6所示，接合部分的间隙g3的宽度全部相同。再有，由于流过以往的电磁装置用磁心的磁通(箭头f2)流过E型磁心101的各心柱部分的宽度较宽的端面，因此磁通成为紧密状态。根据这些关系，在以往的电磁装置用磁心中，磁阻增大。与此相反，在本形态中，由于能够使中心柱部分1A、第1外心柱部分1B及第2外心柱部分1C所设置的倾斜间隙的宽度变窄，而且能够使倾斜间隙的长度比以往的电磁装置用磁心的接合部分的长度要长，因此与以往的电磁装置用磁心进行比较，能够大幅度减少磁阻。
另外，根据本形态，近似S形状的抵触部分10B进入第1连接部分1D及第2连接部分1E，从而通过主磁路即中心柱部分1A的磁通容易转弯，能够减少磁阻。
另外，如图7的励磁特性所示，与以往的电磁装置用磁心的特性(曲线S11)相比，根据本形态的电磁装置用磁心显示良好的特性(曲线S1)。另外，在图8的铁损的特性中，与以往的铁损(曲线S21)相比，根据本形态的电磁装置用磁心，能够减少铁损(曲线S2)。再有，在图9的表示漏磁通的特性中，与以往的漏磁通(曲线S31)相比，根据本形态的电磁装置用磁心能够减少减少漏磁通(曲线S3)。即，根据本形态，能够大幅度改善电磁装置用磁心的特性。
即，图10所示为利用有限元法的以往产品(图16的磁心)的漏磁通分析结果，图11所示为图1所示的基本形态的结果。两者都是在中心柱部分卷绕的线圈是700AT时的分析结果。这里，所谓AT是流过线圈的电流×匝数的单位。其中，表示磁通密度从蓝色a(标号0.0000e+000)向红色z(标号1.000e-003)升高。在图10所示的以往例中，E型磁心101与I型磁心102的接合部分的外侧部分呈现近似红色z(标号1.0000e-003)，红色z的区域多，其外周变成绿p、淡绿j、天蓝色g，可知漏磁通大。
与上不同的是，在图11所示的基本形态中，仅仅在近似E型磁心11与12的接合部分的一点呈现近似红色z，外侧呈现淡绿j、天蓝色g，漏磁通减少。
另外，使AT都为44AT，图12所示为这时的以往产品的E型磁心101及I型磁心102内的磁通密度分布，图13所示为这时的基本形态的磁通密度分布。
在图12的以往产品中，中心柱部分的中间部分呈现赭色u(标号1.8247e+000～1.7334e+000)，其外侧分别呈现深黄色s(标号1.6422e+000～1.5510e+000)。另外，外心柱部分呈现深黄色s。再有，I型磁心的中间部分及其侧呈现矩形近似绿色r～i(标号1.5510e+000～6.3863e-001)，它们之间呈现深黄色s(标号1.6422e+000～1.5510e+000)。在以往产品中，磁通密度分布的大小存在差异。
与上不同的是，在图13所示的基本形态中，中心柱部分及外心柱部分的遍及整个部分呈现赭色u(标号1.84247e+000～1.73343+000)。另外，它们的上下连接部分的遍及整个部分呈现近似绿色r～i(标号1.5510e+000～6.3863e-001)，磁通密度分布近似均匀，能够改善电磁装置用磁心的特性。
另外，根据本形态，由于近似E型磁心11与近似E型磁心12为近似相同形状，因此能够减少电磁装置用磁心的生产所用的零部件数。
若对上述电磁装置用磁心安装线圈(未图示)等，则能够组装成电磁装置。根据该电磁装置，由于磁路的磁阻小，因此磁通容易流通，励磁电流及磁致伸缩小，振动及漏磁通也小。所以，也可以减少对于安装该电磁装置的单元的恶劣影响。
(实施形态1)
图14所示为本实施形态的电磁装置用磁心。以下，同时使用图14及图2进行说明。图14的电磁装置用磁心1的第1外心柱部分1B一侧，是从第1窗口1F的转角1F1到达第2连接部分1E内倾斜切断，而且前端部分向第2连接部分1E的长度方向弯曲切断。通过这样，形成至少一部分倾斜的抵触部分50A。
另外，在图14的电磁装置用磁心中，中心柱部分1A利用从第1连接部分1D的内部到达第2连接部分1E的内部延伸倾斜的直线部分斜向切断。再有，利用在该直线部分的一端部与该直线部分形成锐角、而且从该一端部到达第2窗口1G的转角1G1倾斜延伸的直线，来切断第1连接部分1D。另外，利用在直线部分的另一端部与该直线部分形成锐角、而且从该另一端部到达第1窗口1F的转角1F2倾斜延伸的直线，来切断第2连接部分1E。即，在图14的电磁装置用磁心中，第1连接部分1D及第2连接部分1E与中心柱部分1A一起利用曲折犬牙形的抵触部分50B切断。
再有，图14的电磁装置用磁心的第2外心柱部分1C一侧，是从第2窗口1G的转角1G2到达第1连接部分1D内倾斜切断，而且前端部分向第1连接部分1D的长度方向弯曲切断。即，在图14的电磁装置用磁心中，第1连接部分1D与第2外心柱部分1C一起利用至少一部分倾斜的抵触部分50C切断。
如上所述，利用分别位于至少一部分倾斜的抵触部分50A、至少一部分倾斜的抵触部分50C、以及曲折犬牙状的抵触部分50B的两侧的近似E型磁心51及52，形成电磁装置用磁心。近似E型磁心51如图15所示，具有整体呈现尖细形状的突出部分51A～51C。突出部分51A相当于第1外心柱部分1B的一部分，其长度h51与第1窗口1F的长度b1相同。中间的突出部分51B的整体长度h52比第2窗口1G的长度b1要长，而且突出部分51B的前端进入第1连接部分1D的宽度a1内。另外，中间的突出部分51B的垂直于第2连接部分1E的长度方向的直线部分的长度h53与第2窗口1G的长度b1相同。第2外心柱部分1C一侧的突心部分51C的整体长度h54比第2窗口1G的长度b1要长，而且突出部分51C的前端进入第1连接部分1D的宽度a1内。
另外，在本实施形态中，设置至少一部分倾斜的抵触部分50A及抵触部分50C和曲折犬牙状的抵触部分50B，使得构成电磁装置用磁心1的近似E型磁心52与近似E型磁心51为相同形状。
根据这样的实施形态1，能够大幅度改善电磁装置用磁心的特性。另外，根据本实施形态，由于近似E型磁心51与近似E型磁心52为相同形状，因此能够减少电磁装置用磁心的生产所用的零部件数。
以上详细叙述了本发明的实施形态，但具体构成不限于本实施形态，即使有不脱离本发明要点范围内的设计改变等，也包含在本发明中。例如，在实施形态中，是用两个相同形状的磁心形成电磁装置用磁心1，但即使不同形状的磁心形成，也能够得到与实施形态同样的效果。

Claims (4)

1.一种电磁装置用磁心，具有中心柱部分、以及将该中心柱部分夹在当中而配置在两侧的第1外心柱部分及第2外心柱部分，而且具有分别连接所述中心柱部分及所述第1外心柱部分及所述第2外心柱部分的两端的第1连接部分及第2连接部分、以及形成在所述各心柱部分之间的第1窗口及第2窗口，其特征在于，具有
用通过所述中心柱部分并延伸到所述第1及第2连接部分内部的第1抵触部分、通过所述第1外心柱部分的第2抵触部分、以及通过所述第2外心柱部分的第3抵触部分组合的两个磁心，
所述第1抵触部分主要具有
从所述第1连接部分内向所述第2连接部分内倾斜延伸的第1直线部分、
从所述第1直线部分的一端部倾斜延伸至所述第1窗口的第2直线部分、以及
从所述第1直线部分的另一端部倾斜延伸至所述第2窗口的第3直线部分。
2.如权利要求1所述的电磁装置用磁心，其特征在于，
所述第2抵触部分从所述第1窗口的所述第1连接部分一侧而且是外侧的转角到达所述第2连接部分内向外侧倾斜延伸，而且前端部分沿所述第2连接部分的长度方向延伸，
所述第3抵触部分从所述第2开口的所述第2连接部分一侧而且是外侧的转角到达所述第1连接部分内向外侧倾斜延伸，而且前端部分沿所述第1连接部分的长度方向延伸。
3.如权利要求1或2所述的电磁装置用磁心，其特征在于，
分别位于所述第1抵触部分、所述第2抵触部分、以及所述第3抵触部分的两侧的两个磁心，为相同形状。
4.一种电磁装置，其特征在于，
具有所述权利要求1至3中任一项所述的电磁装置用磁心。
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