JP2009141117A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】温度上昇を抑制してリアクトルの小型化を実現し、さらに騒音を低減する。
【解決手段】Ｏ型コア１０の貫通孔１２内にコイル３０を巻回したＩ型コア２０を配設する。Ｉ型コア２０の端部には緩衝部材４０を配設し、Ｉ型コア２０は緩衝部材４０を介してＯ型コア１０の貫通孔１２内で保持される。また、Ｉ型コア２０をＯ型コア１０よりも高品位な材質で形成する。具体的には例えば、Ｏ型コア１０を非配向性材料、Ｉ型コア２０を配向性材料で形成する。又は、Ｉ型コア２０のシリコン含有量をＯ型コア１０のシリコン含有量よりも多い材質で形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、リアクトルに関する。

図４は従来のリアクトル９０を例示する縦断面図である。従来から、電源トランス等のコイル９３を用いた素子において、いわゆるＥ型コア９１とＩ型コア９２とを採用したリアクトル９０が実用化されている。ここで、Ｅ型コア９１の中央の脚９４とＩ型コア９２との間には樹脂９５が配設されており、振動を吸収している。また、リアクトル９０の内部の磁束の流れを矢印で示している。

特開２００７−１２３７６７号公報

しかしながら、上述したようなリアクトル９０では、リアクトル９０自身の振動によりＥ型コア９１とＩ型コア９２とが衝突して騒音が生じるという問題があった。Ｅ型コア９１とＩ型コア９２を用いてリアクトル９０を構成する場合にはコア同士の境界は３箇所あり、樹脂９５を配設したとしても騒音が生じる。

本発明は上記課題に鑑み、騒音を低減する技術を提供することを目的とする。

また、Ｅ型コア９１の中央の脚９４に流れる磁束が他の部位を流れる磁束に比べて多いために、リアクトル９０の稼働時には脚９４は高温になる。そのため、冷却装置を別途付加する必要があり、リアクトル９０を小型化するのが困難であるという問題があった。よって本発明は、冷却装置を別途に付加することなく温度上昇を抑制してリアクトルの小型化に資することをも目的とする。

上記課題を解決すべく、第１の発明は、貫通孔（１２）を有するＯ型コア（１０）と、前記貫通孔を横断して配設されるＩ型コア（２０）と、前記Ｉ型コアに巻回されるコイル（３０）と、前記Ｉ型コアの延在方向の端部において、前記Ｏ型コアと前記Ｉ型コアとの間に配設される緩衝部材（４０）とを備えるリアクトル（１００）である。

第２の発明は、第１の発明であって、前記Ｉ型コア（２０）の前記貫通孔（１２）の延在方向の厚み（Ｔｉ）は、前記Ｏ型コア（１０）の前記貫通孔（１２）の延在方向の厚み（Ｔｏ）よりも薄い。

第３の発明は、第１の発明であって、前記Ｏ型コア（１０）は非配向性材料で形成され、前記Ｉ型コア（２０）は配向性材料で形成される。

第４の発明は、第１ないし第３のいずれかの発明であって、前記Ｉ型コア（２０）を形成する部材のシリコン含有量は、前記Ｏ型コア（１０）を形成する部材のシリコン含有量よりも多い。

第５の発明は、第１ないし第４のいずれかの発明であって、前記貫通孔（１２）のうち前記Ｉ型コア（２０）の延在方向の端部に対応する位置には凹部（１４）が形成される。

第６の発明は、第１ないし第５のいずれかの発明であって、前記凹部（１４）には前記緩衝部材（４０）が嵌合される。

第７の発明は、第６の発明であって、前記緩衝部材（４０）は高耐熱性樹脂又はガラスで形成される。

第８の発明は、第５ないし第７のいずれかの発明であって、前記貫通孔（１２）のうち前記凹部（１４）を除いた領域には絶縁部材（５０）が配設される。

第９の発明は、第８の発明であって、前記絶縁部材（５０）は高耐熱性樹脂又はガラスで形成される。

第１の発明によれば、コイルが巻回されるＩ型コアの材質と、Ｉ型コアのヨークとして機能するＯ型コアの材質とを個別に選定できる。よってＩ型コアでの温度上昇を抑制してリアクトルの効率を増大させつつ、コストを抑制できる。また、Ｅ型コアとＩ型コアとを用いて構成する場合と比較して、コイルが巻回されるコアと、ヨークとして機能するコアとの境界の数を１つ減らし、騒音を低減する。さらに、Ｏ型コアとＩ型コアとの間には緩衝部材が設けられるので、騒音をより低減する。

第２の発明によれば、リアクトルを小型化できる。

第３の発明によれば、磁束密度が高くなるＩ型コアにおける温度上昇を抑制し、効率を高める。

第４の発明によれば、Ｉ型コアの温度上昇を抑制し、リアクトルの効率を増大できる。

第５の発明によれば、Ｉ型コアの位置ズレを回避又は抑制できる。

第６の発明によれば、騒音を低減できる。

第７の発明によれば、耐熱性を確保しつつ、騒音を低減できる。

第８の発明によれば、リアクトルの効率を増大できる。

第９の発明によれば、耐熱性を確保してリアクトルの効率増加を図りつつ、騒音を低減できる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図１を初めとする以下の図には、本発明に関係する要素のみを示す。

〈構成〉
図１は本発明の実施形態に係るリアクトルを例示する縦断面図であり、Ｉ型コア２０の延在方向に沿って示している。リアクトル１００は、Ｏ型コア１０、Ｉ型コア２０、コイル３０及び緩衝部材４０を備えている。

Ｏ型コア１０は例えば、略方体状の磁性体において、対向する一対の面を貫通する貫通孔１２を有する形状に形成されており、貫通孔１２とＯ型コア１０の外壁との距離は全体に亘って略一様になっている。すなわち、Ｏ型コア１０の外形が略方体状に形成されていれば、貫通孔１２の形状は略方形状に形成されている。このＯ型コア１０はＩ型コア２０に対してヨークとして機能する。

Ｉ型コア２０は例えば、略長方体状でかつ貫通孔１２の径と略同じ長さに形成された磁性体が適用されて、貫通孔１２を横断して配設される。Ｉ型コア２０は、コイル３０が巻回される芯として機能する。Ｏ型コア１０の貫通孔１２内にＩ型コア２０を例えば焼きばめ等によって配設してリアクトル１００を形成すれば、Ｅ型コア９１とＩ型コア９２とでリアクトル９０（図４参照）を構成する場合に比べて、コア同士の境界の数が３つから２つになるので、騒音の発生し易い箇所を低減でき、もって騒音を低減できる。また、Ｅ型コア９１とＩ型コア９２とを例えば溶接によって連結する場合には、溶接時の熱によってＥ型コア９１の左右の脚９５，９６が変形することがあり、両コアの位置関係を精確に保持することが困難である。本発明のようにリアクトル１００を構成する部材としてＯ型コア１０及びＩ型コア２０を採用すれば、溶接時の熱による変形を回避できるので、騒音を低減できる。

ここで、Ｏ型コア１０よりもＩ型コア２０の方が高品位な材質で形成されることが望ましい。「高品位」とは、一の具体例を挙げれば、Ｏ型コア１０は非配向性材料で形成され、Ｉ型コア２０は配向性材料で形成されている。非配向性材料とは例えば、鉄粉を加圧形成したものであり、配向性材料とは例えば、鉄粉を加圧形成した後に熱処理を施したものである。他の具体例を挙げれば、Ｉ型コア２０を形成する部材のシリコン含有量は、Ｏ型コア１０を形成する部材のシリコン含有量よりも多い。このような高品位な材質を採用することにより、磁束密度が高くなる位置に配設されるＩ型コア２０における発熱を抑制できる。よって冷却装置を別途に付加する必要性が小さい。

コイル３０は例えば、銅線で構成され、Ｉ型コア２０の周囲に巻回されてＩ型コア２０とともにＯ型コア１０の貫通孔１２内に収容される。ここで、Ｉ型コア２０の貫通孔１２の延在方向の厚みＴｉ（図３参照）を、Ｏ型コア１０の貫通孔１２の延在方向の厚みＴｏよりも薄くすることにより、Ｏ型コア１０からコイル３０がはみ出ることを抑制できるので、リアクトル１００を小型化することができる。特にＩ型コア２０に高品位な材質を採用することは、厚みＴｉを小さくしても磁束密度が飽和しにくい点で望ましい。

緩衝部材４０は例えば、ＰＰＳ（Poly-Phenylene-Sulfide；ポリフェニレンサルファイド）やＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer or Liquid Crystal Plastic；液晶ポリマ又は液晶プラスチック）等の高耐熱性樹脂又はガラス等が適用されて、Ｉ型コア２０の延在方向の端部においてＯ型コア１０とＩ型コア２０との間に配設される。緩衝部材４０が配設されることによって、リアクトル１００の振動による両コア同士の衝突を回避又は抑制し、もって騒音の発生を回避又は抑制する。

なお、緩衝部材４０の材質は必ずしもＰＰＳやＬＣＰ又はガラスでなくとも良い。通常のリアクトルでは、コイルが巻回される芯の温度が稼働時に１５０℃ないし１８０℃程度にまで上昇する。したがって緩衝部材４０の材質としては当該温度に対する耐熱性を有していれば良い。

図２はＯ型コア１０を例示する斜視図である。ここで、Ｏ型コア１０は以下のように形成されていても良い。すなわち、貫通孔１２のうちＩ型コア２０の延在方向の端部に対応する位置に、換言すれば緩衝部材４０が配設される位置に、緩衝部材４０が嵌合する凹部１４が形成されていても良い。これにより、緩衝部材４０及びＩ型コア２０の位置ズレを回避又は抑制し、騒音を低減できる。

図３はＯ型コア１０内部に配設される構成要素を例示する断面斜視図である。貫通孔１２のうち凹部１４を除いた領域には絶縁部材５０が配設されていても良い。具体的には、コイル３０と隣り合う貫通孔１２の内壁及びＩ型コア２０の周囲に配設される。絶縁部材５０の材質としては例えば、緩衝部材４０と同様にＰＰＳやＬＣＰ等の高耐熱性樹脂又はガラス等が適用可能であるが、リアクトル１００の稼働時の温度（１５０℃ないし１８０℃程度）に対する耐熱性を有していれば良い。

〈効果〉
以上のように、本発明のリアクトル１００によれば、コイル３０が巻回されるＩ型コア２０の材質と、Ｉ型コア２０のヨークとして機能するＯ型コア１０の材質とを個別に選定できる。よってＩ型コア２０での温度上昇を抑制してリアクトル１００の効率を増大させつつ、コストを抑制できる。また、Ｅ型コア９１とＩ型コア９２とを用いて構成する場合と比較して、コイル３０が巻回されるコア（Ｉ型コア２０）と、ヨークとして機能するコア（Ｏ型コア１０）との境界の数を１つ減らし、騒音を低減する。さらに、Ｏ型コア１０とＩ型コア２０との間には緩衝部材４０が設けられているので、騒音をより低減する。

また、Ｉ型コア２０の貫通孔１２の延在方向の厚みＴｉが、Ｏ型コア１０の貫通孔１２の延在方向の厚みＴｏよりも薄いので、リアクトル１００を小型化できる。

さらに、Ｏ型コア１０を非配向性材料で形成し、Ｉ型コア２０を配向性材料で形成すれば、磁束密度が高くなるＩ型コア２０における温度上昇を抑制し、効率を高めることができる。

又は、Ｉ型コア２０を形成する部材のシリコン含有量を、Ｏ型コア１０を形成する部材のシリコン含有量よりも多くすれば、Ｉ型コア２０の温度上昇を抑制し、リアクトル１００の効率を増大できる。

また、貫通孔１２のうちＩ型コア２０の延在方向の端部に対応する位置には凹部１４が形成されるので、Ｉ型コア２０の位置ズレを回避又は抑制できる。

また、凹部１４には緩衝部材４０が嵌合されるので、Ｏ型コア１０とＩ型コア２０との衝突が回避されるので、騒音をより低減できる。

ここで、緩衝部材４０は高耐熱性樹脂又はガラスで形成すれば、耐熱性を確保しつつ、騒音を低減できる。

また、貫通孔１２のうち凹部１４を除いた領域には絶縁部材５０が配設されるので、リアクトル１００の効率を増大できる。

ここで、絶縁部材５０を高耐熱性樹脂又はガラスで形成すれば、耐熱性を確保してリアクトル１００の効率増加を図りつつ、騒音を低減できる。

本発明の実施形態に係るリアクトルを例示する縦断面図である。 Ｏ型コアを例示する斜視図である。 Ｏ型コア内部に配設される構成要素を例示する断面斜視図である。 従来のリアクトルを例示する縦断面図である。

符号の説明

１００ リアクトル
１０ Ｏ型コア
１２ 貫通孔
１４ 凹部
２０ Ｉ型コア
３０ コイル
４０ 緩衝部材
５０ 絶縁部材

Claims (9)

1. 貫通孔（１２）を有するＯ型コア（１０）と、
   前記貫通孔を横断して配設されるＩ型コア（２０）と、
   前記Ｉ型コアに巻回されるコイル（３０）と、
   前記Ｉ型コアの延在方向の端部において、前記Ｏ型コアと前記Ｉ型コアとの間に配設される緩衝部材（４０）と
   を備えるリアクトル（１００）。
2. 請求項１記載のリアクトル（１００）であって、
   前記Ｉ型コア（２０）の前記貫通孔（１２）の延在方向の厚み（Ｔｉ）は、前記Ｏ型コア（１０）の前記貫通孔（１２）の延在方向の厚み（Ｔｏ）よりも薄い、
   リアクトル。
3. 請求項１記載のリアクトル（１００）であって、
   前記Ｏ型コア（１０）は非配向性材料で形成され、
   前記Ｉ型コア（２０）は配向性材料で形成される、
   リアクトル。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか記載のリアクトル（１００）であって、
   前記Ｉ型コア（２０）を形成する部材のシリコン含有量は、前記Ｏ型コア（１０）を形成する部材のシリコン含有量よりも多い、
   リアクトル。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか記載のリアクトル（１００）であって、
   前記貫通孔（１２）のうち前記Ｉ型コア（２０）の延在方向の端部に対応する位置には凹部（１４）が形成される、
   リアクトル。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか記載のリアクトル（１００）であって、
   前記凹部（１４）には前記緩衝部材（４０）が嵌合される、
   リアクトル。
7. 請求項６記載のリアクトル（１００）であって、
   前記緩衝部材（４０）は高耐熱性樹脂又はガラスで形成される、
   リアクトル。
8. 請求項５ないし請求項７のいずれか記載のリアクトル（１００）であって、
   前記貫通孔（１２）のうち前記凹部（１４）を除いた領域には絶縁部材（５０）が配設される、
   リアクトル。
9. 請求項８記載のリアクトル（１００）であって、
   前記絶縁部材（５０）は高耐熱性樹脂又はガラスで形成される、
   リアクトル。

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