JP2000277352A - リアクトル及びリアクトル用鉄心 - Google Patents
リアクトル及びリアクトル用鉄心Info
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- JP2000277352A JP2000277352A JP8361299A JP8361299A JP2000277352A JP 2000277352 A JP2000277352 A JP 2000277352A JP 8361299 A JP8361299 A JP 8361299A JP 8361299 A JP8361299 A JP 8361299A JP 2000277352 A JP2000277352 A JP 2000277352A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】鉄心の磁束密度が低減でき、磁気飽和が生じに
くく、発熱の少ないリアクトルを提供する。 【解決手段】鉄心に巻線を施したリアクトルであって、
鉄心１は、電磁薄鋼板をトロイダル状に巻き円柱又は円
筒形状に成形してなり、その内径が外径の（１−２／
π）1/2 倍以下で、平均Ｓｉ濃度が５.５ｗｔ％〜７.０
ｗｔ％のけい素鋼板であり、板厚方向にＳｉの濃度勾配
を有し、平均Ｓｉ濃度が３．５〜７．０ｗｔ％、最高の
Ｓｉ濃度と最低のＳｉ濃度の差（ΔＳｉ）が０．３ｗｔ
％以上の無方向性のけい素鋼板からなり、この鉄心を、
鉄心部分がロの字形状となる構造のリアクトルの巻線を
施す部分或いは鉄心部分が梁２個、柱３個となる構造の
リアクトルの巻線を施す柱３個の鉄心部分に適用したも
のである。
くく、発熱の少ないリアクトルを提供する。 【解決手段】鉄心に巻線を施したリアクトルであって、
鉄心１は、電磁薄鋼板をトロイダル状に巻き円柱又は円
筒形状に成形してなり、その内径が外径の（１−２／
π）1/2 倍以下で、平均Ｓｉ濃度が５.５ｗｔ％〜７.０
ｗｔ％のけい素鋼板であり、板厚方向にＳｉの濃度勾配
を有し、平均Ｓｉ濃度が３．５〜７．０ｗｔ％、最高の
Ｓｉ濃度と最低のＳｉ濃度の差（ΔＳｉ）が０．３ｗｔ
％以上の無方向性のけい素鋼板からなり、この鉄心を、
鉄心部分がロの字形状となる構造のリアクトルの巻線を
施す部分或いは鉄心部分が梁２個、柱３個となる構造の
リアクトルの巻線を施す柱３個の鉄心部分に適用したも
のである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電気回路中でイ
ンダクタンスを供給する機器または部品として使用され
るリアクトルまたはチョークコイル（この明細書におい
ては、両者を総称してリアクトルと略称する）に係り、
特に、スイッチング素子を応用した電源の高周波リップ
ルを除去するためのフィルターとして使用されるリアク
トルに関する。
ンダクタンスを供給する機器または部品として使用され
るリアクトルまたはチョークコイル（この明細書におい
ては、両者を総称してリアクトルと略称する）に係り、
特に、スイッチング素子を応用した電源の高周波リップ
ルを除去するためのフィルターとして使用されるリアク
トルに関する。
【０００２】
【従来の技術】スイッチング素子を応用した電源におい
て、スイッチングに伴う高周波のリップルを除去する部
品として、リアクトルが用いられる。リアクトルは、エ
アギャップを有する鉄心に通電用巻線を施し、巻線に電
流が流れる際に発生する鉄心の磁束でインダクタンスを
提供するものである。
て、スイッチングに伴う高周波のリップルを除去する部
品として、リアクトルが用いられる。リアクトルは、エ
アギャップを有する鉄心に通電用巻線を施し、巻線に電
流が流れる際に発生する鉄心の磁束でインダクタンスを
提供するものである。
【０００３】このような構造のリアクトルとしては、直
方体状のブロックを柱とし、同じく直方体状のブロック
を梁として磁気回路を構成し、柱と梁の間にエアギャッ
プを取り柱の一部又は全部に巻線を施したものが安価で
あり、現在大量に生産されている。図１は鉄心ブロック
の外観を示し、複数枚の電磁薄鋼板1a...を接着材1bで
積層して直方体に構成されている。図２、図３はその鉄
心を用いた単相リアクトルを示し、鉄心１をロ字状に構
成したリアクトルの並行する二辺（図２）又は一辺（図
３）の鉄心１にボビン３を介して巻線２を施している。
図４は梁二個と柱３個の鉄心１で構成された３相リアク
トルを示し、柱の鉄心に巻線２を施して構成されてい
る。なお、これらの図において、符号４はリアクトルの
エアギャップを示すが、この部分は、非磁性の絶縁物と
してもよい。
方体状のブロックを柱とし、同じく直方体状のブロック
を梁として磁気回路を構成し、柱と梁の間にエアギャッ
プを取り柱の一部又は全部に巻線を施したものが安価で
あり、現在大量に生産されている。図１は鉄心ブロック
の外観を示し、複数枚の電磁薄鋼板1a...を接着材1bで
積層して直方体に構成されている。図２、図３はその鉄
心を用いた単相リアクトルを示し、鉄心１をロ字状に構
成したリアクトルの並行する二辺（図２）又は一辺（図
３）の鉄心１にボビン３を介して巻線２を施している。
図４は梁二個と柱３個の鉄心１で構成された３相リアク
トルを示し、柱の鉄心に巻線２を施して構成されてい
る。なお、これらの図において、符号４はリアクトルの
エアギャップを示すが、この部分は、非磁性の絶縁物と
してもよい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような構造のリア
クトルでは、ソレノイド状の巻線を使用するのが最も手
間が少なく安価である。しかしながら、鉄心が直方体で
ある場合は、その断面はソレノイド巻線のボビンが作る
円に内接する正方形以上に断面積を大きく出来ない。図
５に示すように、ソレノイド巻線のボビンの直径をＤと
すると、直方体の断面積は高々０．５Ｄ2 であり、他の
部分はエアである。このため、鉄心の断面積が小さいと
磁束密度が上昇する。このことにより、通電電流を増加
させていくと、鉄心の磁気飽和が早く発熱の大きいリア
クトルとなる。
クトルでは、ソレノイド状の巻線を使用するのが最も手
間が少なく安価である。しかしながら、鉄心が直方体で
ある場合は、その断面はソレノイド巻線のボビンが作る
円に内接する正方形以上に断面積を大きく出来ない。図
５に示すように、ソレノイド巻線のボビンの直径をＤと
すると、直方体の断面積は高々０．５Ｄ2 であり、他の
部分はエアである。このため、鉄心の断面積が小さいと
磁束密度が上昇する。このことにより、通電電流を増加
させていくと、鉄心の磁気飽和が早く発熱の大きいリア
クトルとなる。
【０００５】ソレノイドコイルのボビン内部の断面積は
０．７９Ｄ2 である。（但し、０．７９＝π／４）。こ
こで、鉄心をソレノイド巻線と同径の渦巻き状にし、内
径を（１−２／π）1/2 Ｄ以下にすれば、鉄心の断面積
は、直方体の鉄心よりも大きくできる。このことによ
り、鉄心の磁束密度が低減でき、磁気飽和のより生じに
くく、発熱の少ないリアクトルが実現できる。
０．７９Ｄ2 である。（但し、０．７９＝π／４）。こ
こで、鉄心をソレノイド巻線と同径の渦巻き状にし、内
径を（１−２／π）1/2 Ｄ以下にすれば、鉄心の断面積
は、直方体の鉄心よりも大きくできる。このことによ
り、鉄心の磁束密度が低減でき、磁気飽和のより生じに
くく、発熱の少ないリアクトルが実現できる。
【０００６】本発明はこの点に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、鉄心の磁束密度が低減で
き、磁気飽和が生じにくく、発熱の少ないリアクトルを
提供することにある。
で、その目的とするところは、鉄心の磁束密度が低減で
き、磁気飽和が生じにくく、発熱の少ないリアクトルを
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明に係る鉄
心は、電磁薄鋼板を渦巻き状に巻いて円柱又は円筒形状
にしてなる鉄心で、特に、その内径が外径の（１−２／
π）1/2 倍以下であり、無方向性のけい素鋼板からな
り、(1)平均Ｓｉ濃度が５.５ｗｔ％〜７.０ｗｔ％の無
方向性けい素鋼板、或いは、(2)板厚方向にＳｉの濃度
勾配を有し、平均Ｓｉ濃度が３．５〜７．０ｗｔ％、最
高のＳｉ濃度と最低のＳｉ濃度の差（ΔＳｉ）が０．３
ｗｔ％以上である無方向性けい素鋼板がよい。
心は、電磁薄鋼板を渦巻き状に巻いて円柱又は円筒形状
にしてなる鉄心で、特に、その内径が外径の（１−２／
π）1/2 倍以下であり、無方向性のけい素鋼板からな
り、(1)平均Ｓｉ濃度が５.５ｗｔ％〜７.０ｗｔ％の無
方向性けい素鋼板、或いは、(2)板厚方向にＳｉの濃度
勾配を有し、平均Ｓｉ濃度が３．５〜７．０ｗｔ％、最
高のＳｉ濃度と最低のＳｉ濃度の差（ΔＳｉ）が０．３
ｗｔ％以上である無方向性けい素鋼板がよい。
【０００８】本発明のかかるリアクトルは、これら鉄心
に巻線を施したもので、特に、これら鉄心は、鉄心部分
がロの字形状となる構造のリアクトルの巻線を施す鉄心
部分、鉄心部分が梁２個、柱３個となる構造のリアクト
ルの巻線を施す柱３個の鉄心部分に適用される。
に巻線を施したもので、特に、これら鉄心は、鉄心部分
がロの字形状となる構造のリアクトルの巻線を施す鉄心
部分、鉄心部分が梁２個、柱３個となる構造のリアクト
ルの巻線を施す柱３個の鉄心部分に適用される。
【０００９】
【発明の実施の形態】上記形状の鉄心は、直径が（１−
２／π）1/2 Ｄ以下の円柱状の芯金に、電磁薄鋼板を外
形がＤになるように巻き付け、円柱状の鉄心を製造す
る。この際、内部の芯金は状況によって残存したまま使
用して円柱状としても、巻き取り後に引き抜いて除去し
て円筒状としても良い。
２／π）1/2 Ｄ以下の円柱状の芯金に、電磁薄鋼板を外
形がＤになるように巻き付け、円柱状の鉄心を製造す
る。この際、内部の芯金は状況によって残存したまま使
用して円柱状としても、巻き取り後に引き抜いて除去し
て円筒状としても良い。
【００１０】芯金を外した場合は、断面積が従来よりも
大きくなるように、内径が外径の（１−２／π）1/2 倍
以下となるようにする。
大きくなるように、内径が外径の（１−２／π）1/2 倍
以下となるようにする。
【００１１】薄鋼板の端部（巻き始め、巻き終り）の固
定をするためには、焼鈍成形、ワニス含浸成形およびそ
れを複合した方法を用いることができる。
定をするためには、焼鈍成形、ワニス含浸成形およびそ
れを複合した方法を用いることができる。
【００１２】鉄心の素材は、(1)平均Ｓｉ濃度が５.５ｗ
ｔ％〜７.０ｗｔ％のけい素鋼板、或いは、(2)平均Ｓｉ
濃度が３．５〜７．０ｗｔ％、最高のＳｉ濃度と最低の
Ｓｉ濃度の差（ΔＳｉ）が０．３ｗｔ％以上である無方
向性のけい素鋼板が好適である。鉄心の素材の平均Ｓｉ
濃度の上下限を限定した理由は、高周波鉄損を下げるに
は材料のシリコン濃度を高めることが有効であるが、一
方、リアクトルの特性（インダクタンス）を高めるには
材料の透磁率が高いことが有効である。従って、両特性
を勘案してＳｉ濃度の上下限を設定した。ここで、(2)
の鉄心素材の下限を(1)の鉄心素材の下限よりも低くで
きるのは、(2)の鉄心素材ではΔＳｉの下限を０.３ｗｔ
％と規定しているためである。また、(2)の鉄心素材の
ΔＳｉの下限を設定したのは、２０ｋＨｚ以上で均一な
材料と比較して、鉄損を相当量（例えば５％以上）低減
するためには、ΔＳｉを０.３％以上とする必要がある
ためである。
ｔ％〜７.０ｗｔ％のけい素鋼板、或いは、(2)平均Ｓｉ
濃度が３．５〜７．０ｗｔ％、最高のＳｉ濃度と最低の
Ｓｉ濃度の差（ΔＳｉ）が０．３ｗｔ％以上である無方
向性のけい素鋼板が好適である。鉄心の素材の平均Ｓｉ
濃度の上下限を限定した理由は、高周波鉄損を下げるに
は材料のシリコン濃度を高めることが有効であるが、一
方、リアクトルの特性（インダクタンス）を高めるには
材料の透磁率が高いことが有効である。従って、両特性
を勘案してＳｉ濃度の上下限を設定した。ここで、(2)
の鉄心素材の下限を(1)の鉄心素材の下限よりも低くで
きるのは、(2)の鉄心素材ではΔＳｉの下限を０.３ｗｔ
％と規定しているためである。また、(2)の鉄心素材の
ΔＳｉの下限を設定したのは、２０ｋＨｚ以上で均一な
材料と比較して、鉄損を相当量（例えば５％以上）低減
するためには、ΔＳｉを０.３％以上とする必要がある
ためである。
【００１３】このようにして得られた鉄心は、単層リア
クトル或いは三相リアクトルの巻線を施す鉄心部分に適
用される。その結果、鉄心の断面積を大きくして、鉄心
の磁束密度が低減でき、磁気飽和のより生じにくく、発
熱の少ないリアクトルが実現できる。
クトル或いは三相リアクトルの巻線を施す鉄心部分に適
用される。その結果、鉄心の断面積を大きくして、鉄心
の磁束密度が低減でき、磁気飽和のより生じにくく、発
熱の少ないリアクトルが実現できる。
【００１４】
【実施例】実施例１ 図６は２０Ｗ×２０Ｄ×６０Ｌの直方体鉄心を４個用い
て、そのうちの対向する２辺に巻線を施した従来型のリ
アクトル。図７は２８．３Φ×４．５Φ×６０Ｌのトロ
イダルコイルを巻線部分の鉄心とし、他の２辺は、２０
Ｗ×２８．３Ｄ×６８．３Ｌとした本発明に係るリアク
トルを示す。これらの鉄心の平均Ｓｉ濃度は６.５％、
ΔＳｉは０.１％である。従来型のリアクトルの断面積
は各辺とも４００ｍｍ2 である。本発明に係るリアクト
ルはトロイダルコアの断面積、直方体の部分の断面積と
も５６６ｍｍと、断面積が４２％アップした。図８は、
本発明リアクトルと従来リアクトルのＬ−Ｉ特性を示し
たもので、この図から本発明によればリアクトルの寸法
を変えずにＬ−Ｉ特性を大幅に改善できることがわか
る。
て、そのうちの対向する２辺に巻線を施した従来型のリ
アクトル。図７は２８．３Φ×４．５Φ×６０Ｌのトロ
イダルコイルを巻線部分の鉄心とし、他の２辺は、２０
Ｗ×２８．３Ｄ×６８．３Ｌとした本発明に係るリアク
トルを示す。これらの鉄心の平均Ｓｉ濃度は６.５％、
ΔＳｉは０.１％である。従来型のリアクトルの断面積
は各辺とも４００ｍｍ2 である。本発明に係るリアクト
ルはトロイダルコアの断面積、直方体の部分の断面積と
も５６６ｍｍと、断面積が４２％アップした。図８は、
本発明リアクトルと従来リアクトルのＬ−Ｉ特性を示し
たもので、この図から本発明によればリアクトルの寸法
を変えずにＬ−Ｉ特性を大幅に改善できることがわか
る。
【００１５】実施例２ 図９は、２０Ｗ×２０Ｄ×６０Ｌの直方体鉄心を３個
（柱として）、２０Ｗ×２０Ｗ×１００Ｌの直方体鉄心
を２個（梁として）用いて、柱にそれぞれＵ，Ｖ，Ｗの
巻線を施した３相リアクトルである。図１０は２８．３
Φ×４．５Φ×６０Ｌのトロイダルコイルを巻線部分の
鉄心とし、他の２辺は、２０Ｗ×２８．３Ｄ×６８．３
Ｌとした本発明に係るリアクトルである。これらの鉄心
の平均Ｓｉ濃度は５.３％、ΔＳｉは２.０％である。
（柱として）、２０Ｗ×２０Ｗ×１００Ｌの直方体鉄心
を２個（梁として）用いて、柱にそれぞれＵ，Ｖ，Ｗの
巻線を施した３相リアクトルである。図１０は２８．３
Φ×４．５Φ×６０Ｌのトロイダルコイルを巻線部分の
鉄心とし、他の２辺は、２０Ｗ×２８．３Ｄ×６８．３
Ｌとした本発明に係るリアクトルである。これらの鉄心
の平均Ｓｉ濃度は５.３％、ΔＳｉは２.０％である。
【００１６】従来型のリアクトルの断面積は各辺とも４
００ｍｍ2 である。本発明に係るのリアクトルはトロイ
ダルコアの断面積、直方体の部分の断面積とも５６６ｍ
ｍとそれぞれ４２％アップした。図１１は、本発明リア
クトルと従来リアクトルのＬ−Ｉ特性を示したもので、
この図から本発明によればリアクトルの寸法を変えずに
Ｌ−Ｉ特性を大幅に改善できることがわかる。
００ｍｍ2 である。本発明に係るのリアクトルはトロイ
ダルコアの断面積、直方体の部分の断面積とも５６６ｍ
ｍとそれぞれ４２％アップした。図１１は、本発明リア
クトルと従来リアクトルのＬ−Ｉ特性を示したもので、
この図から本発明によればリアクトルの寸法を変えずに
Ｌ−Ｉ特性を大幅に改善できることがわかる。
【００１７】
【発明の効果】このように、この発明によれば、ソレノ
イドコイル内の鉄心断面積を、例えば、約１．５倍に増
加してリアクトルの電流容量を１．４倍に増大できる。
あるいは、同じ電流容量のリアクトルが小型化できる等
顕著な効果を発揮する。
イドコイル内の鉄心断面積を、例えば、約１．５倍に増
加してリアクトルの電流容量を１．４倍に増大できる。
あるいは、同じ電流容量のリアクトルが小型化できる等
顕著な効果を発揮する。
【図１】従来用いられていた直方体鉄心を示す図。
【図２】上記鉄心４個をロの字に配置し、対抗する２辺
に巻線を施した従来型の単層リアクトルを示す図。
に巻線を施した従来型の単層リアクトルを示す図。
【図３】図２の１辺のみに巻線を施した従来型の単層リ
アクトルを示す図。
アクトルを示す図。
【図４】直方体鉄心２個で梁を、３個で柱を構成し、３
個の柱に巻線を施した３相リアクトルを示す図。
個の柱に巻線を施した３相リアクトルを示す図。
【図５】円筒ボビンに直方体鉄心が配置されている場面
を示す。ボビン内にエア部分が存在することを示す図。
を示す。ボビン内にエア部分が存在することを示す図。
【図６】従来型の単相リアクトルの一例を示す図。
【図７】本発明に係る鉄心を使用した単相リアクトルを
示す図。
示す図。
【図８】本発明に係るリアクトルのＬ−Ｉ特性の向上を
示す図。
示す図。
【図９】従来型の三相リアクトルの一例を示す図。
【図１０】本発明に係る鉄心を使用した三相リアクトル
を示す図。
を示す図。
【図１１】本発明に係るリアクトルのＬ−Ｉ特性の向上
を示す図。
を示す図。
１ リアクトルの鉄心部分 ２ リアクトルの巻線部分 ３ 巻線をまくためのボビン ４ リアクトルのエアギャップ（又は非磁性の絶縁物）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山路 常弘 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 二宮 弘憲 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 浪川 操 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 電磁薄鋼板を渦巻き状に巻いて円柱又は
円筒形状にしてなる鉄心。 - 【請求項２】 内径が外径の（１−２／π）1/2 倍以下
である請求項１に記載の円筒形状の鉄心。 - 【請求項３】 電磁薄鋼板が無方向性のけい素鋼板から
なる請求項１又は２に記載の鉄心。 - 【請求項４】 平均Ｓｉ濃度が５.５ｗｔ％〜７.０ｗｔ
％のけい素鋼板からなる請求項３に記載の鉄心。 - 【請求項５】 板厚方向にＳｉの濃度勾配を有し、平均
Ｓｉ濃度が３．５〜７．０ｗｔ％、最高のＳｉ濃度と最
低のＳｉ濃度の差（ΔＳｉ）が０．３ｗｔ％以上である
けい素鋼板からなる請求項３に記載の鉄心。 - 【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の鉄心に巻
線を施してなるリアクトル。 - 【請求項７】 鉄心部分がロの字形状構造のリアクトル
において、巻線を施す鉄心部分が請求項１〜６のいずれ
かに記載の鉄心である単層用リアクトル。 - 【請求項８】 鉄心部分が梁２個及び柱３個の構造のリ
アクトルにおいて、巻線を施す柱３個の鉄心部分が請求
項１〜６のいずれかに記載の鉄心であるリアクトル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8361299A JP2000277352A (ja) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | リアクトル及びリアクトル用鉄心 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8361299A JP2000277352A (ja) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | リアクトル及びリアクトル用鉄心 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000277352A true JP2000277352A (ja) | 2000-10-06 |
Family
ID=13807322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8361299A Pending JP2000277352A (ja) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | リアクトル及びリアクトル用鉄心 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000277352A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009088378A (ja) * | 2007-10-02 | 2009-04-23 | Daikin Ind Ltd | リアクトル |
| CN114058961A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-02-18 | 宝武轻材(武汉)有限公司 | 一种厚度≤0.15mm无取向硅钢带及生产方法 |
-
1999
- 1999-03-26 JP JP8361299A patent/JP2000277352A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009088378A (ja) * | 2007-10-02 | 2009-04-23 | Daikin Ind Ltd | リアクトル |
| CN114058961A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-02-18 | 宝武轻材(武汉)有限公司 | 一种厚度≤0.15mm无取向硅钢带及生产方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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