JP2006351920A

JP2006351920A - リアクトル

Info

Publication number: JP2006351920A
Application number: JP2005177633A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Uematsu; 辰哉上松
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2006-12-28

Abstract

【課題】コアに、ギャップを構成するため貫通孔を設けた場合であっても、コアの剛性に悪影響を与えることなく、また、発熱集中の問題を回避することが可能なコア構造を有するリアクトルを提供する。
【解決手段】第１のコイル２１が捲回されるＩ型ブロックコア１２には、ギャップを構成する複数の貫通孔１６が設けられ、同様に、第２のコイル２２が捲回されるＩ型ブロックコア１３にも、ギャップを構成する複数の貫通孔１７が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、リアクトルに関し、コアの構造の改良に関する。

リアクトルは、電圧を昇圧させる回路に用いられものであり、鉄心（以下、単にコアと称する）にコイルを捲回することにより形成される。従来、コアには、分割された複数のコア部品を突き合わせた構造を採用しており、この突き合わせ部においてギャップを構成するようにしている。しかし、この突き合わせ部の間隙には磁力が発生するためコア部品間に吸引力が発生し、コアが振動してしまう問題（唸り音の発生）が指摘されている。

そこで、下記特許文献１に開示される構造においては、唸り音の発生を回避するため、コア部品間にギャップを設けずにコア部品同士は直接突き合わせ、コイルが捲回される領域にギャップを構成する貫通孔を設ける構造が採用されている。しかしながら、下記特許文献１に開示される構成においては、コアの中央部に大きな単一の貫通孔が設けられていることから、コア自身の剛性に悪影響を及ぼすことが考えられる。また、開口孔面積が大きくなると、開口孔周辺で磁束が集中し、発熱集中の問題も懸念される。
特開２００１−１７６７３２号公報

したがって、本発明が解決しようとする課題は、コアの中央部に、ギャップを構成するための大きな単一の貫通孔を設けた場合に、コア自身の剛性に悪影響を及ぼす点、開口孔面積が大きくなると、開口孔周辺で磁束が集中し、発熱集中の問題が発生する点にある。よって、本願発明の目的は、コアに、ギャップを構成するための貫通孔を設けた場合であっても、コア自身の剛性に悪影響を与えることなく、また、発熱集中の問題を回避することが可能なコア構造を有するリアクトルを提供することにある。

この発明に基づいたリアクトルにおいては、コイルとコアとを有するリアクトルであって、上記コアは、上記コイルが捲回される領域に複数の貫通孔を有している。また、他の形態としては、複数の上記貫通孔は、相互に開口断面形状が異なり、たとえば、ループ状に形成される磁束経路の内側から外側に向けて、開口断面積が小さくなるように設けられている。

この発明に基づいたリアクトルによれば、コアに設けられる、ギャップを構成するための貫通孔を、複数の貫通孔とすることことにより、総開口面積が同じ場合であっても、単一の貫通孔によりギャップを構成する場合に比べ、コア自身の強度上の剛性を高めることが可能となる。また、貫通孔の開口断面形状を、均一ではなく、磁束の通過する量に応じて変化させることで、磁束の通過領域をコントロールすることが可能となり、コア全体に磁束を通過させることが可能となる。その結果、磁束の集中に起因する発熱を回避することが可能となる。

以下、本発明に基づいた実施の形態におけるリアクトルについて図を参照しながら説明する。

まず、図１を参照して、本実施の形態におけるリアクトル１の構造について説明する。図１は、本実施の形態におけるリアクトル１の構造を示す全体斜視図である。なお、図１中において、コアの構造の理解を容易にするために、コイルは一点鎖線で図示している。

本実施の形態におけるリアクトル１は、第1のコイル２１、第２のコイル２２、および、これらのコイルが捲回されるコア１１を有している。コア１１は、積層ケイ素鋼板などからなる、複数のＩ型ブロックコアの組み合わせから構成され、第１のコイル２１および第２のコイル２２がそれぞれ捲回されるＩ型ブロックコア１２およびＩ型ブロックコア１３を有している。Ｉ型ブロックコア１２およびＩ型ブロックコア１３の上端部および下端部には、ループ状の磁束経路を形成するように、Ｉ型ブロックコア１４およびＩ型ブロックコア１５が突き合わせられるようにして配置されている。

第１のコイル２１が捲回されるＩ型ブロックコア１２には、複数の貫通孔１６が設けられ、ギャップを構成している。同様に、第２のコイル２２が捲回されるＩ型ブロックコア１３にも、複数の貫通孔１７が設けられ、ギャップを構成している。貫通孔１６，１７は、いずれも開口断面形状が四角形であり、それぞれ同一の開口断面積を有している。これらの貫通孔１６，１７は、積層ケイ素鋼板からなるＩ型ブロックコア１２，１３においては、ケイ素鋼板のプレス加工時に同時に打ち抜き加工により形成される。

上記構成からなる本実施の形態におけるリアクトル１によれば、コイル２１，２２が捲回されるＩ型ブロックコア１２，１３に、複数の貫通孔１６，１７を設けることで、総開口面積が同じである単一の貫通孔を設ける場合に比べ、Ｉ型ブロックコア１２，１３の強度上の剛性を高めることが可能となる。

なお、図１においては、開口断面形状が四角形の場合を図示しているが、四角形を含む矩形形状だけでなく、図２に示すような、断面が円形形状の貫通孔１７Ａを採用することも可能である。また、貫通孔１７Ａの内部に、たとえば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の熱伝達係数が良好な樹脂材料１８を充填することで、Ｉ型ブロックコア１２，１３の強度上の剛性を、さらに高めることができる。また、他の形態として、図３に示すように、効率良く貫通孔を設けるために、相互に開口断面形状の異なる三角形形状の貫通孔１９および貫通孔２０を組み合わせて開口し、内部に上述と同様の熱伝達係数が良好な樹脂材料１８を充填することで、Ｉ型ブロックコア１２，１３の強度上の剛性を、さらに高めることができる。

ここで、図４を参照して、コイル２２に電流が流れた際には、リアクトル１には磁束経路Ｍが形成される。この磁束経路Ｍは、形成される磁束経路Ｍの抵抗が低くなるように、磁束はコアの最短経路（コアの内周経路）を通過するように形成される。このため、コア１１の内側コーナ部（図４中Ｐで囲まれた領域）に磁束が集中する（他の３つの内側コーナ部においても同様）。

そこで、磁束が集中する領域の抵抗を高めて、磁束の経路を外側に移動させるように、貫通孔を開口することが考えられる。たとえば、図５に示すように、コア１１のＩ型ブロックコア１３とＩ型ブロックコア１４とが突き合わされるコーナ部においては、内側から外側に向けて、開口断面積が小さくなる（抵抗が小さくなる）ように、貫通孔３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ（高さ方向に開口高さが異なる）を設けることで、図中に示すように、磁束の集中を緩和し、磁束の通過領域をコントロールすることが可能となる。

また、コーナ部から離れたＩ型ブロックコア１３の中間領域においても、内側から外側に向けて、開口断面積が小さくなる（抵抗が小さくなる）ように、貫通孔３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ（幅方向に開口幅が異なる）を設けることで、図中に示すように、磁束の集中を緩和し、磁束の通過領域をコントロールして、コア１１全体に磁束を通過させることが可能となる。その結果、磁束の集中に起因する発熱を回避することが可能となる。

なお、上記実施の形態におけるコア１１においては、Ｉ型ブロックコア１２、１３，１４，１５を組み合わせた構成を示したが、この構成に限定されることなく、様々な形態のコア形状に本発明を適用することが可能であり、たとえば、図６に示すようような、Ｕ型ブロックコア４１，４２を突き合わせた形態からなるコア１１Ａを有するリアクトル１Ａにおいても、Ｕ型ブロックコア４１，４２にギャップを構成する複数の貫通孔１６，１７を設けることで、上記と同様の作用効果を得ることができる。

したがって、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明に基づいた実施の形態におけるリアクトルの構造を示す全体斜視図である。この発明に基づいた実施の形態におけるリアクトルの特徴的構造部分の他の構造を示す部分拡大図である。この発明に基づいた実施の形態におけるリアクトルの特徴的構造部分の他の構造を示す部分拡大図である。リアクトルにおける磁束の状態を示す模式図である。この発明に基づいた実施の形態におけるリアクトルの特徴的構造部分のさらに他の構造を示す部分拡大図である。この発明に基づいた実施の形態における他の形態のリアクトルの構造を示す全体図である。

符号の説明

１，１Ａリアクトル、１１，１１Ａコア、１２，１３，１４，１５Ｉ型ブロックコア、１６，１７，１７Ａ，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ貫通孔、１８樹脂材料、２１第１のコイル、２２第２のコイル、４１，４２Ｕ型ブロックコア、Ｍ磁束経路。

Claims

コイルとコアとを有するリアクトルであって、
前記コアは、前記コイルが捲回される領域に複数の貫通孔を有する、リアクトル。
複数の前記貫通孔は、相互に開口断面形状が異なる、請求項１に記載のリアクトル。
複数の前記貫通孔は、ループ状に形成される磁束経路の内側から外側に向けて、開口断面積が小さく設けられる、請求項２に記載のリアクトル。
前記コアは、プレス加工により打ち抜かれたケイ素鋼板の積層構造である、請求項１から３のいずれかに記載のリアクトル。