JP2005064002A - リアクトル - Google Patents
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Abstract
【課題】ギャップにおける漏れ磁束に起因するリアクトル磁芯の加熱が低減されてなるリアクトルを提供する。
【解決手段】磁芯１にギャップ２を有するリアクトルＲであって、その磁芯がＦｅ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｃｏ系またはＦｅ−Ｎｉ系圧粉磁芯１とされ、原料粉末１ａの粒径が０．１μｍ〜５００μｍとされ、そのアスペクト比が１．１〜２．５とされてなる圧粉磁芯１とされてなるリアクトルである。
【選択図】 図２
【解決手段】磁芯１にギャップ２を有するリアクトルＲであって、その磁芯がＦｅ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｃｏ系またはＦｅ−Ｎｉ系圧粉磁芯１とされ、原料粉末１ａの粒径が０．１μｍ〜５００μｍとされ、そのアスペクト比が１．１〜２．５とされてなる圧粉磁芯１とされてなるリアクトルである。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリアクトルに関する。さらに詳しくは、ギャップ部における加熱が低減されたリアクトルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電圧変換用、昇圧用、降圧用、フィルタ用、インピーダンス調整用としてリアクトルが用いられている。かかるリアクトルにおいては、入力電流が所定範囲内つまり仕様範囲内で変動しても一定のインダクタンスを得る必要があるところから、図３に示すように、リアクトルの磁芯１’にギャップ２が設けられている。
【０００３】
しかしながら、このギャップ２部分から発生する漏れ磁束より次のような問題が発生している。
【０００４】
例えば、コイルの位置を図４のコイル位置Ａとした場合には、たとえ磁芯１’を積層鋼板により構成し、ギャップ２端面における渦電流の発生を抑制したとしても、漏れ磁束はリアクトル磁芯の側面からも磁芯１’に入り込む。そのため、磁芯１’のギャップ端近傍側面においては大きな渦電流が発生し、その部分（例えば図４の加熱面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が加熱されて発熱する。この発熱の度合は適用される電流が大電流となるほど大きくなり、それが一定限度を超えると発火するおそれもある。
【０００５】
一方、コイルの位置を図４のコイル位置Ｂとした場合には、コイルの電磁シールド効果により、磁芯１’の加熱は抑制されるが、その反作用として漏れ磁束によりコイル自身加熱され、それによりコイルが焼損するおそれがある。かかる問題に対処するため、従来の積層磁芯１’を用いたリアクトルにおいては、図５に示すように、必要ギャップ長をギャップ２を複数（図示例ではギャップ数は３個である）設けることにより確保するものとされている。しかしながら、この場合には、複数のギャップ２，２，２…を精度よく製作する必要があるため、リアクトルの製作が煩雑になるとともに、製造コストの上昇を招来するという別の問題が生じている。
【０００６】
また、後者の場合には、漏れ磁束による逆起電力によりコイルにおける消費電力の増大を招来するという問題もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、ギャップにおける漏れ磁束に起因するリアクトル磁芯の加熱が低減されてなるリアクトルを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のリアクトルは、磁芯にギャップを有するリアクトルであって、その磁芯が圧粉磁芯とされてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明のリアクトルにおいては、ギャップがコイル外に配設されてなるのが好ましい。
【００１０】
また、本発明のリアクトルにおいては、前記圧粉磁芯がＦｅ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｃｏ系またはＦｅ−Ｎｉ系圧粉磁芯とされてなるのが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明のリアクトルにおいては、原料粉末の粒径が０．１μｍ〜５００μｍとされてなるのが好ましく、１０μｍ〜２５０μｍとされてなるのがより好ましい。その場合、原料粉末のアスペクト比が１．１〜２．５、より好ましくは１．２〜２．０とされてなるのがさらに好ましい。ここで、粒径およびアスペクト比を前記のように設定するのは、次のような理由による。すなわち、粒径が０．１μｍ未満であれば現状では粉末の製造が不可能である一方、粒径が５００μｍを超えると渦電流による損失が爆発的に増大するという問題があるからである。また、アスペクト比が１．１より小さい場合、粉末が丸過ぎ成形体の強度が低下する一方、アスペクト比が２．５より大きい場合は異形になり過ぎ密度が上がらず十分な磁束密度が得られなく、かつ絶縁性を確保することも困難となるからである。
【００１２】
【作用】
本発明のリアクトルは、前記の如く構成されているので、磁芯のギャップ近傍における漏れ磁束に起因する発熱が抑制される。そのため、従来、漏れ磁束に起因する発熱を抑制するために所定長のギャップを得るために形成されるギャップの数をより少なくすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００１４】
本発明の一実施形態に係るリアクトルを図１に横断面で示す。
【００１５】
リアクトルＲは、図１に示すように、ギャップ２を有する磁芯１と、この磁芯１の一側に巻回された第１コイル３と、他側に巻回された第２コイル４とを主要構成要素として備えてなる。
【００１６】
磁芯１は、図２に示すように、軟磁性粉末１ａの周囲を絶縁物１ｂで被覆してなる圧粉磁芯とされる。
【００１７】
軟磁性粉末１ａは、例えば噴霧法によるＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金の粉末とされる。Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金の組成は、例えばＣ：０．０２質量％以下、Ｓｉ：９．３３〜９．７６質量％、ＰとＳとの合計：０．００４質量％以下、ＭｎとＣｕとＮｉとＣｒとの合計：０．０２質量％以下、Ａｌ：５．４４〜５．８５質量％、Ｎ：０．００４質量％以下、Ｏ：０．０９〜０．２質量％、残余：Ｆｅおよび不可避不純物とされる。また、粉末（原料粉末）１ａの粒径は ０．１〜５００μｍとされ、そのアスペクト比（＝長軸／短軸）は例えば１．３〜１．８とされる。
【００１８】
絶縁物１ｂは例えばシリコーン樹脂とされる。
【００１９】
圧粉磁芯１は、例えば次のようにして得られる。
【００２０】
（１）軟磁性粉末（原料粉末）１ａにシリコーン樹脂１ｂを１質量％混合して乾燥させる。
【００２１】
（２）乾燥した軟磁性粉末１ａとシリコーン樹脂１ｂとの混合物に、潤滑剤例えばステアリン酸亜鉛を０．５質量％混合して室温で、プレス圧を例えば１０８０〜１９６０ＭＰａとして所定形状（例えばＵ字状やリング状）にプレス成形する。
【００２２】
（３）得られたプレス成形品をＡｒ雰囲気中で熱処理する。熱処理温度は例えば７００℃で、保持時間は例えば１時間とされる。
【００２３】
このように、本実施形態のリアクトルＲは、磁芯１に圧粉磁芯を用いているので、次のような特質を有している。
【００２４】
（１）磁芯１を形成している軟磁性粉末１ａは、絶縁物１ｂで被覆されているので、磁芯１の抵抗値が高い。そのため、ギャップ２における漏れ磁束が磁芯１側面から磁芯１に入り込んでも磁芯１側面には渦電流はほとんど発生しない。したがって、ギャップ２近傍の磁芯１側面に漏れ磁束に起因する発熱はほとんど発生しない。
【００２５】
（２）前記（１）の効果により、ギャップ２部にコイル３，４を配設する必要がなくなる。それにより、漏れ磁束によるコイル３，４の焼損が防止されるとともに、漏れ磁束に起因するコイル３，４における消費電力の増大も回避される。
【００２６】
（３）ギャップ２近傍の磁芯１側面に漏れ磁束に起因する発熱はほとんど発生しないため、所定長のギャップ２をより少ないギャップ数で確保でき、例えば単一のギャップ２で所定ギャップ長を得ることもできる。そのため、磁芯１の製作が簡素化されてその低コスト化が実現される。
【００２７】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではなく、種々改変が可能である。例えば、実施形態では軟磁性粉末は噴霧法によるものとされているが、適用できる軟磁性粉末は噴霧法によるものに限定されるものではなく、各種製法により得られた軟磁性粉末とでき、例えば機械的に粉砕されて得られた軟磁性粉末とされてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のリアクトルによれば、磁芯のギャップ近傍における漏れ磁束に起因する発熱が抑制されるという優れた効果が得られる。またそのため、従来、漏れ磁束に起因する発熱を抑制するために所定長のギャップを得るために形成されるギャップの数をより少なくすることができるという優れた効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るリアクトルの横断面図である。
【図２】同リアクトルの磁芯の顕微鏡画像の模式図である。
【図３】従来のリアクトルの磁芯の概略図である。
【図４】同磁芯のギャップに生ずる加熱面の説明図である。
【図５】所定ギャップ長を複数のギャップにより得ている状態の説明図である。
【符号の説明】
１ 磁芯、圧粉磁芯
１ａ 軟磁性粉末
１ｂ 絶縁物
２ ギャップ
３，４ コイル
Ｒ リアクトル
【発明の属する技術分野】
本発明はリアクトルに関する。さらに詳しくは、ギャップ部における加熱が低減されたリアクトルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電圧変換用、昇圧用、降圧用、フィルタ用、インピーダンス調整用としてリアクトルが用いられている。かかるリアクトルにおいては、入力電流が所定範囲内つまり仕様範囲内で変動しても一定のインダクタンスを得る必要があるところから、図３に示すように、リアクトルの磁芯１’にギャップ２が設けられている。
【０００３】
しかしながら、このギャップ２部分から発生する漏れ磁束より次のような問題が発生している。
【０００４】
例えば、コイルの位置を図４のコイル位置Ａとした場合には、たとえ磁芯１’を積層鋼板により構成し、ギャップ２端面における渦電流の発生を抑制したとしても、漏れ磁束はリアクトル磁芯の側面からも磁芯１’に入り込む。そのため、磁芯１’のギャップ端近傍側面においては大きな渦電流が発生し、その部分（例えば図４の加熱面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が加熱されて発熱する。この発熱の度合は適用される電流が大電流となるほど大きくなり、それが一定限度を超えると発火するおそれもある。
【０００５】
一方、コイルの位置を図４のコイル位置Ｂとした場合には、コイルの電磁シールド効果により、磁芯１’の加熱は抑制されるが、その反作用として漏れ磁束によりコイル自身加熱され、それによりコイルが焼損するおそれがある。かかる問題に対処するため、従来の積層磁芯１’を用いたリアクトルにおいては、図５に示すように、必要ギャップ長をギャップ２を複数（図示例ではギャップ数は３個である）設けることにより確保するものとされている。しかしながら、この場合には、複数のギャップ２，２，２…を精度よく製作する必要があるため、リアクトルの製作が煩雑になるとともに、製造コストの上昇を招来するという別の問題が生じている。
【０００６】
また、後者の場合には、漏れ磁束による逆起電力によりコイルにおける消費電力の増大を招来するという問題もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、ギャップにおける漏れ磁束に起因するリアクトル磁芯の加熱が低減されてなるリアクトルを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のリアクトルは、磁芯にギャップを有するリアクトルであって、その磁芯が圧粉磁芯とされてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明のリアクトルにおいては、ギャップがコイル外に配設されてなるのが好ましい。
【００１０】
また、本発明のリアクトルにおいては、前記圧粉磁芯がＦｅ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｃｏ系またはＦｅ−Ｎｉ系圧粉磁芯とされてなるのが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明のリアクトルにおいては、原料粉末の粒径が０．１μｍ〜５００μｍとされてなるのが好ましく、１０μｍ〜２５０μｍとされてなるのがより好ましい。その場合、原料粉末のアスペクト比が１．１〜２．５、より好ましくは１．２〜２．０とされてなるのがさらに好ましい。ここで、粒径およびアスペクト比を前記のように設定するのは、次のような理由による。すなわち、粒径が０．１μｍ未満であれば現状では粉末の製造が不可能である一方、粒径が５００μｍを超えると渦電流による損失が爆発的に増大するという問題があるからである。また、アスペクト比が１．１より小さい場合、粉末が丸過ぎ成形体の強度が低下する一方、アスペクト比が２．５より大きい場合は異形になり過ぎ密度が上がらず十分な磁束密度が得られなく、かつ絶縁性を確保することも困難となるからである。
【００１２】
【作用】
本発明のリアクトルは、前記の如く構成されているので、磁芯のギャップ近傍における漏れ磁束に起因する発熱が抑制される。そのため、従来、漏れ磁束に起因する発熱を抑制するために所定長のギャップを得るために形成されるギャップの数をより少なくすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００１４】
本発明の一実施形態に係るリアクトルを図１に横断面で示す。
【００１５】
リアクトルＲは、図１に示すように、ギャップ２を有する磁芯１と、この磁芯１の一側に巻回された第１コイル３と、他側に巻回された第２コイル４とを主要構成要素として備えてなる。
【００１６】
磁芯１は、図２に示すように、軟磁性粉末１ａの周囲を絶縁物１ｂで被覆してなる圧粉磁芯とされる。
【００１７】
軟磁性粉末１ａは、例えば噴霧法によるＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金の粉末とされる。Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金の組成は、例えばＣ：０．０２質量％以下、Ｓｉ：９．３３〜９．７６質量％、ＰとＳとの合計：０．００４質量％以下、ＭｎとＣｕとＮｉとＣｒとの合計：０．０２質量％以下、Ａｌ：５．４４〜５．８５質量％、Ｎ：０．００４質量％以下、Ｏ：０．０９〜０．２質量％、残余：Ｆｅおよび不可避不純物とされる。また、粉末（原料粉末）１ａの粒径は ０．１〜５００μｍとされ、そのアスペクト比（＝長軸／短軸）は例えば１．３〜１．８とされる。
【００１８】
絶縁物１ｂは例えばシリコーン樹脂とされる。
【００１９】
圧粉磁芯１は、例えば次のようにして得られる。
【００２０】
（１）軟磁性粉末（原料粉末）１ａにシリコーン樹脂１ｂを１質量％混合して乾燥させる。
【００２１】
（２）乾燥した軟磁性粉末１ａとシリコーン樹脂１ｂとの混合物に、潤滑剤例えばステアリン酸亜鉛を０．５質量％混合して室温で、プレス圧を例えば１０８０〜１９６０ＭＰａとして所定形状（例えばＵ字状やリング状）にプレス成形する。
【００２２】
（３）得られたプレス成形品をＡｒ雰囲気中で熱処理する。熱処理温度は例えば７００℃で、保持時間は例えば１時間とされる。
【００２３】
このように、本実施形態のリアクトルＲは、磁芯１に圧粉磁芯を用いているので、次のような特質を有している。
【００２４】
（１）磁芯１を形成している軟磁性粉末１ａは、絶縁物１ｂで被覆されているので、磁芯１の抵抗値が高い。そのため、ギャップ２における漏れ磁束が磁芯１側面から磁芯１に入り込んでも磁芯１側面には渦電流はほとんど発生しない。したがって、ギャップ２近傍の磁芯１側面に漏れ磁束に起因する発熱はほとんど発生しない。
【００２５】
（２）前記（１）の効果により、ギャップ２部にコイル３，４を配設する必要がなくなる。それにより、漏れ磁束によるコイル３，４の焼損が防止されるとともに、漏れ磁束に起因するコイル３，４における消費電力の増大も回避される。
【００２６】
（３）ギャップ２近傍の磁芯１側面に漏れ磁束に起因する発熱はほとんど発生しないため、所定長のギャップ２をより少ないギャップ数で確保でき、例えば単一のギャップ２で所定ギャップ長を得ることもできる。そのため、磁芯１の製作が簡素化されてその低コスト化が実現される。
【００２７】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではなく、種々改変が可能である。例えば、実施形態では軟磁性粉末は噴霧法によるものとされているが、適用できる軟磁性粉末は噴霧法によるものに限定されるものではなく、各種製法により得られた軟磁性粉末とでき、例えば機械的に粉砕されて得られた軟磁性粉末とされてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のリアクトルによれば、磁芯のギャップ近傍における漏れ磁束に起因する発熱が抑制されるという優れた効果が得られる。またそのため、従来、漏れ磁束に起因する発熱を抑制するために所定長のギャップを得るために形成されるギャップの数をより少なくすることができるという優れた効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るリアクトルの横断面図である。
【図２】同リアクトルの磁芯の顕微鏡画像の模式図である。
【図３】従来のリアクトルの磁芯の概略図である。
【図４】同磁芯のギャップに生ずる加熱面の説明図である。
【図５】所定ギャップ長を複数のギャップにより得ている状態の説明図である。
【符号の説明】
１ 磁芯、圧粉磁芯
１ａ 軟磁性粉末
１ｂ 絶縁物
２ ギャップ
３，４ コイル
Ｒ リアクトル
Claims (5)
- 磁芯にギャップを有するリアクトルであって、その磁芯が圧粉磁芯とされてなることを特徴とするリアクトル。
- ギャップがコイル外に配設されてなることを特徴とする請求項１記載のリアクトル。
- 前記圧粉磁芯がＦｅ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｃｏ系またはＦｅ−Ｎｉ系圧粉磁芯とされてなることを特徴とする請求項１記載のリアクトル。
- 原料粉末の粒径が０．１μｍ〜５００μｍとされてなることを特徴とする請求項１記載のリアクトル。
- 原料粉末のアスペクト比が１．１〜２．５とされてなることを特徴とする請求項４記載のリアクトル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003206977A JP2005064002A (ja) | 2003-08-08 | 2003-08-08 | リアクトル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003206977A JP2005064002A (ja) | 2003-08-08 | 2003-08-08 | リアクトル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005064002A true JP2005064002A (ja) | 2005-03-10 |
Family
ID=34363636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003206977A Withdrawn JP2005064002A (ja) | 2003-08-08 | 2003-08-08 | リアクトル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005064002A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012099739A (ja) * | 2010-11-04 | 2012-05-24 | Toho Zinc Co Ltd | コアセグメント、環状コイルコア及び環状コイル |
| JP2015026749A (ja) * | 2013-07-27 | 2015-02-05 | 株式会社豊田中央研究所 | 軟磁性粉末、圧粉磁心および軟磁性合金 |
| US9082542B2 (en) | 2011-02-18 | 2015-07-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Reactor |
| JP2015130540A (ja) * | 2015-04-13 | 2015-07-16 | 東邦亜鉛株式会社 | 環状コイル |
| JP2016096315A (ja) * | 2014-11-17 | 2016-05-26 | 株式会社豊田自動織機 | 誘導機器 |
-
2003
- 2003-08-08 JP JP2003206977A patent/JP2005064002A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012099739A (ja) * | 2010-11-04 | 2012-05-24 | Toho Zinc Co Ltd | コアセグメント、環状コイルコア及び環状コイル |
| US9082542B2 (en) | 2011-02-18 | 2015-07-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Reactor |
| JP2015026749A (ja) * | 2013-07-27 | 2015-02-05 | 株式会社豊田中央研究所 | 軟磁性粉末、圧粉磁心および軟磁性合金 |
| JP2016096315A (ja) * | 2014-11-17 | 2016-05-26 | 株式会社豊田自動織機 | 誘導機器 |
| JP2015130540A (ja) * | 2015-04-13 | 2015-07-16 | 東邦亜鉛株式会社 | 環状コイル |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060629 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070411 |