JP2011199257A - リアクトルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】このリアクトル101は、コイル201と、コイル201の内側に配置される内側コア部202、及びコイル201の外側を覆う外側コア部203を有するコア204と、コイル201及びコア204を収容するケース103とを備え、外側コア部203が磁性材料と樹脂との混合物により形成され、コイル201がコイル201の軸方向をケース103の底面と略平行にして配置され、外側コア部203における磁性材料の密集度の差がケース103の側壁に沿った方向よりもコイル201の軸方向で小さい。
【選択図】図2
Description
コア204がコイル201と接触する箇所には、両者間の絶縁性をより高めるために絶縁物を介在させることが好ましい。例えばコイル201の内・外周面に絶縁性テープを貼り付けたり、絶縁紙や絶縁シートを配置したりする。内側コア部202の外周に絶縁性材料からなるボビンを配置してもよい。ボビンの構成材料には、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、液晶ポリマー(LCP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂などの絶縁性樹脂が好適に利用できる。
ρ=(ρw×Wair−ρair×Ww)/(Wair−Ww)
となる。ここで、ρw:水の密度、ρair:空気の密度、Ww:水中での重さ、Wair:空気中での重さである。
近似的には、ρw>>ρairなので
ρ≒ρw×Wair/(Wair−Ww)
とできる。
磁性材料の密集度差は、硬化条件、磁性材料の充填量、粒径、硬化剤の種類などの諸条件により所望の値とすることができる。表1に形成例を示す。磁性材料として市販の純鉄粉を用い、フィラー等他の充填材を用いずにエポキシ樹脂(三菱化学(旧ジャパンエポキシレジン)製ビスフェノールA型エポキシ樹脂 JER828)と表に示す硬化剤を混合した。硬化条件は全て同一であり、80℃2時間、120℃2時間、150℃5時間の順で加熱した。80℃での保持時間2時間は磁性材料の沈殿がほぼ飽和する時間であり、底面側と上面側の密集度が十分についている状態である。より短時間にすれば差を小さくすることができる。120℃での硬化中にも若干の沈殿は進行するが、本例の場合は80℃での充分な時間を採っていることから密集度差への影響はほとんど無いと考えられる。
次に、密度差による内部温度の違い、放熱効果をシミュレーションにより確認した結果を示す。図6にシミュレーションしたリアクトルの構造を示す。円筒状の内側コア部602、その外周に巻かれたコイル601、それら全体を覆う外側コア部603、全体を収納するケース604から構成される。内側コア部602は密度7.27g/cm3で均一な圧粉成形体コアであり、寸法は直径29.8×高さ61mmとした。また、コイル601の寸法は内径33.8mmで厚さ0.8mm×幅9.0mmの線材を51ターン巻線している。ケース604外形は91.2×74.2×60mmである。
次に、外側コア部の密度差の違いによる冷却効果の違いをより詳しく見るために、密度差を変えて詳しくシミュレーションした結果を示す。シミュレーション対象として設定したリアクトルの外形寸法条件は上記シミュレーション1と同じである。外側コア部として、底面側と上面側の間を10段階の密度に設定し、密度差を0%、2%、3%、5%、10%、15%、20%と変化させて解析例1から解析例7とし、それぞれの場合の断面温度分布を求め、各部の最高温度を求めることで冷却の効果を確認した。表3にシミュレーション条件として各解析例で設定した密度(g/cm3)を、表4に熱伝導率(W/mK)を、表5に比透磁率を、表6に鉄損(磁束密度振幅Bm=0.1T)(kW/m3)をそれぞれ示す。
102 コンバータケース
103 リアクトルのケース
201 コイル
201w 巻線
202 内側コア部
203 外側コア部
204 コア
205 コイルの軸方向
206 ケースの側壁に沿った方向
301、401 ケースの内壁面
402 コイルの外周面
501 コイルの両端部分
502 支持部
503 ケースの内底面
601 コイル
602 内側コア部
603 外側コア部
604 ケース
Claims (11)
- コイルと、コアと、前記コイル及び前記コアを収容するケースとを備え、前記コアが、前記コイルの内側に配置される内側コア部、及び前記コイルの外側の一部又は全部を覆う外側コア部を有し、前記外側コア部が、磁性材料と樹脂との混合物により形成されたリアクトルであって、
前記コイルが、該コイルの軸方向を前記ケースの底面と略平行にして配置され、
前記外側コア部における磁性材料の密集度の差が前記ケースの側壁に沿った方向よりも前記コイルの軸方向で小さいリアクトル。 - 前記外側コア部における磁性材料の、前記ケースの底面側と、該底面側とは側壁に沿った方向の対向面となる上面側との密集度が、該底面側から該上面側に向かって小さくなる分布を有し、該密集度の差は、底面側を基準として0%超45%以下である、請求項1に記載のリアクトル。
- 前記密集度の差が3%以上である、請求項2に記載のリアクトル。
- 前記ケースの底面が強制冷却されるように構成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載のリアクトル。
- 前記コイルが前記ケースの底面と接するように配置されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載のリアクトル。
- 前記内側コア部は前記外側コア部よりも飽和磁束密度が高い、請求項1〜5のいずれか1項に記載のリアクトル。
- 前記内側コア部が圧粉成形体である、請求項6に記載のリアクトル。
- 前記ケースが、前記コイル及び前記内側コア部の少なくとも一方の外形に合わせて形成された内壁面を有する請求項1〜7のいずれか1項に記載のリアクトル。
- 前記コイルの外周面の一部が前記外側コア部から露出する請求項1〜8のいずれか1項に記載のリアクトル。
- 前記内側コア部の前記コイルから突出した両端部分で前記コイル及び前記内側コア部を支持する支持部を前記ケースに設けた請求項1〜9のいずれか1項に記載のリアクトル。
- コイルと、該コイル内に挿通された内側コアとを備えたコイル組物と、底面と側壁を備えたケースとを準備し、前記ケースの底面と前記コイルの軸線方向が略平行になるように、前記コイル組物を前記ケース内に収納する収納工程と、
磁性材料と樹脂とを含む混合物を前記ケース内に充填する充填工程と、
前記充填工程の後に、充填した前記混合物を硬化させる硬化工程を有し、
前記硬化工程は、少なくとも3段階の加熱温度にて所定時間の保持を行う工程であって、
前記3段階の内の1つの加熱温度は、粘度が略最小になる温度であるリアクトルの製造方法。
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