JP2010225901A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】コア材のギャップにおける磁束の漏れを抑制する。
【解決手段】コア材２と、このコア材２の少なくとも一部に巻き付けられたコイル４ａ，４ｂと、を備え、コア材２は、コイル４ａ，４ｂが巻き付けられた領域において磁束Ｆの方向にギャップＧを有するとともに、このギャップＧを介して端面同士が対峙し、かつこの端面同士の間隔として定められるギャップ長が、ギャップＧの中央部よりもその両側の外縁部において小さい。更に、ギャップＧの中央部に、非磁性のギャップ材３が介装される。
【選択図】図１

Description

本発明は、リアクトルに関し、詳細には、コア材のギャップに介装された非磁性のギャップ材を有するリアクトルに関する。

リアクトルでは、高電流域におけるインダクタンス値を確保するため、磁気回路を形成するコア材の一部にギャップが設けられている（特許文献１）。

特開２００７−０１２８６６号公報（図７）

しかしながら、上記一般的なリアクトルには、コア材のギャップが大きいため、ギャップに面するコア材端部から磁束が漏れるという問題がある。この漏れ磁束は、コア材の外周に巻き付けられているコイルの巻き線と交差することで、このコイル内に渦電流を誘起し、ジュール熱と呼ばれる発熱を生じさせて、リアクトルに損失を及ぼす。この渦電流分のリアクトル損失は、リアクトル全損失の半分以上を占めており、リアクトル温度を悪化させる主な原因とされている。

本発明は、コア材のギャップにギャップ材が介装されたリアクトルにおいて、コア材端部から生じる磁束の漏れを抑制して、渦電流分のリアクトル損失を低減することを目的とする。

本発明は、以上の問題を考慮したリアクトルを提供する。本発明に係るリアクトルは、コア材と、このコア材の少なくとも一部に巻き付けられたコイルと、を備える。本発明において、前記コア材は、コイルが巻き付けられた領域において磁束の方向にギャップを有するとともに、このギャップを介して端面同士が対峙し、かつこの端面同士の間隔として定められるギャップ長が、ギャップの中央部よりもその両側の外縁部において小さい。更に、本発明では、前記ギャップの中央部に、非磁性のギャップ材が介装される。

本発明によれば、磁束の方向にギャップを有するコア材において、ギャップの中央部よりもその両側の外縁部においてギャップ長を小さく（換言すれば、コア材の外側部でギャップを狭く）することができる。これにより、コア材端部からの磁束の漏れを抑制し、コイル内での渦電流の発生を抑制することができるので、渦電流分のリアクトル損失を低減することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るリアクトルの全体構成図 同上リアクトルのギャップ付近の構成を示す部分拡大図 同上ギャップ付近における磁束の漏れを示す説明図

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るリアクトル１の全体的な構成を、コイル４ａ，４ｂをその軸方向に切断する断面によって示している。

本実施形態に係るリアクトル１は、矩形環状のコア材２と、コア材２のギャップＧに介装されたギャップ材３，３・・・と、コア材２に巻き付けられた一対のコイル４ａ，４ｂとを備えている。

コア材２は、積層珪素鋼板等の磁性材からなり、略コ字状の第１の部材２ａ，２ｂと、略Ｉ字状の第２の部材２ｃ，２ｄとに分けて形成されている。第１の部材２ａ，２ｂを互いに線対称の状態で配置し、これらの間に第２の部材２ｃ，２ｄを介在させている。第１の部材２ａ，２ｂと第２の部材２ｃ，２ｄとの接合部（本実施形態では、４箇所）には、夫々所定の長さ（ギャップ長）のギャップＧが設けられている。このギャップＧにより、高電流域におけるインダクタンス値（Ｌ値）が確保される。ギャップＧのそれぞれには、非磁性の素材からなるギャップ材３，３・・・が介装されている。コア材２とギャップ材３との隙間には、図示しない樹脂等が充填されており、コア材２及びギャップ材３は、この充填材により、一体部品としての強度が付与されている。

第１及び第２のコイル４ａ，４ｂは、コア材２の第２の部材２ｃ，２ｄの全体及び第１の部材２ａ，２ｂの端部が形成する領域において、コア材２の外周に巻き付けられている。これにより、ギャップＧは、各コイル４ａ，４ｂが巻き付けられた領域に包含されている（換言すれば、ギャップＧは、コイル４ａ，４ｂによって包囲されている）。このような構成の第１及び第２のコイル４ａ，４ｂに対して所定の方向に電流を流すことで、磁束（主磁束）Ｆの経路が、コア材２を通じてループ状に形成される。

図２（ａ）は、本実施形態に係るコア材２のギャップＧ付近の構成を、図１の断面を拡大して示している。図２（ａ），２（ｂ）では、説明の便宜上、第１の部材２ａ及び第２の部材２ｃのみを示し、ギャップ材３は、二点鎖線によってその外形を示している。

本実施形態では、ギャップＧを画する第１及び第２の部材２ａ，２ｃの端面において、その中央部（以下「端面中央部」という。）に凹所Ｃが形成されており、この凹所Ｃにより、コア材２のギャップ長ｇが、コア材２の幅ｗ方向の中央部２１（ギャップ長ｇ１）においてその両側の外側部２２，２２（ギャップ長ｇ２）よりも拡大されている。換言すれば、ギャップＧは、中央部よりもその両側の外縁部においてギャップ長ｇが短縮されている。ギャップ板３は、外側部２２のギャップ長ｇ２よりも大きく、かつ中央部２１のギャップ長ｇ１よりも小さな値の厚さｔ（ｇ２＜ｔ＜ｇ１）、及びコア材２よりも小さな幅（＜ｗ）に設定されており、ギャップＧの中央部に介装されている。

本実施形態では、中央部２１におけるギャップ長ｇ１の拡大に際し、第１の部材２ａ側の端面中央部と、第２の部材２ｃ側の端面中央部との双方に凹所Ｃを設けることとしているが、いずれか一方の端面中央部のみに凹所Ｃを設けることによってギャップ長ｇ１を拡大させてもよい。図２（ｂ）は、その場合の変更例として、第１の部材２ａ側の端面中央部に凹所Ｃを有するコア材２を示している。

図３は、本実施形態に係るリアクトル１（図２（ａ））において、ギャップＧ付近に形成される磁束Ｆを示している。

図３を参照して、本実施形態によって得られる効果について述べる。

本実施形態によれば、コア材２の中央部２１においてギャップ長ｇ１を外側部２２よりも拡大し、この拡大したギャップＧの中央部にギャップ材３を介装したことで、外側部２２のギャップ長ｇ２を小さく（換言すれば、コア材２の外側部２２でギャップＧを狭く）することができる。これにより、ギャップＧに面するコア材端部からの磁束Ｆの漏れＦｌｅａｋを抑制し、コイル４内での渦電流の発生を抑制することができるので、この渦電流分のリアクトル損失を低減することができる。そして、リアクトル損失の低減により、リアクトル温度が低下することから、リアクトル１の耐熱温度に対して余裕を持たせた設計が可能となるとともに、一定の耐熱温度のもとでならば、より小型のリアクトル１を作製することが可能となる。従って、リアクトル１の熱性能を改善するとともに、自動車搭載用の昇圧回路等に適したより小型のリアクトル１を作製することができる。

なお、高電流域におけるインダクタンス値は、中央部２１及び外側部２２の各ギャップ長ｇ１，ｇ２を調整することで、その低下を抑制して、適正な値に維持することが可能である。

１…リアクトル、２…コア材、２ａ，２ｂ…第１の部材、２ｃ，２ｄ…第２の部材、３…ギャップ材、４ａ…第１のコイル、４ｂ…第２のコイル、２１…コア材の中央部、２２…コア材の外側部、Ｃ…凹所、Ｆ…主磁束、Ｆｌｅａｋ…漏れ磁束、Ｇ…ギャップ、ｇ１…中央部のギャップ長、ｇ２…外側部のギャップ長、ｔ…ギャップ材の厚さ。

Claims (1)

1. コア材と、
   前記コア材の少なくとも一部に巻き付けられたコイルと、
   を含んで構成され、
   前記コア材は、前記コイルが巻き付けられた領域において磁束の方向にギャップを有するとともに、このギャップを介して端面同士が対峙し、かつこの端面同士の間隔として定められるギャップ長が、前記ギャップの中央部よりもその両側の外縁部において小さく、
   更に、前記ギャップの中央部に、非磁性のギャップ材が介装された、
   リアクトル。

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