JP2012023090A - Reactor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リアクトルに関し、特に、2つのU字状またはコ字状のコア部材をギャップを介して環状に連結してなるリアクトルコアと、ギャップを含んで各コア部材の脚部の周囲に巻回される2つのコイルとを備えるリアクトルに関する。 The present invention relates to a reactor, and more particularly, a reactor core formed by annularly connecting two U-shaped or U-shaped core members via a gap, and windings around the legs of each core member including the gap. It is related with a reactor provided with two coils rotated.
従来、直流電圧を昇圧する昇圧コンバータの部品としてリアクトルが用いられている。このリアクトルは、一般に、磁性材料からなる複数のコア材を非磁性ギャップ板を介して環状に接着して連結したリアクトルコアと、コア部材の連結部の周囲に巻装されたコイルとを含んで構成される。このようなリアクトルでは、コイルに流れる電気エネルギーを磁気エネルギーとしてリアクトルコア内に一時的に蓄えることができる。 Conventionally, a reactor has been used as a boost converter component for boosting a DC voltage. This reactor generally includes a reactor core in which a plurality of core members made of a magnetic material are bonded and connected in a ring shape through a nonmagnetic gap plate, and a coil wound around the connecting portion of the core member. Composed. In such a reactor, the electric energy flowing through the coil can be temporarily stored in the reactor core as magnetic energy.
上記リアクトルにおいて、コイルに通電されてリアクトルコアが励磁されるとき、コア部材の連結部において漏れ磁束が生じ易い。この漏れ磁束は、非磁性ギャップ板の外周を回り込むようにして、一方のコア部材の端部から他方のコア部材の端部へと流れ込む。このような漏れ磁束がその周囲に巻回されたコイルと鎖交すると、コイル内に渦電流が生じて、電力損失(渦電流損失)が発生することになる。 In the reactor, when the coil is energized and the reactor core is excited, leakage magnetic flux is likely to occur at the connecting portion of the core member. This leakage magnetic flux flows from the end of one core member to the end of the other core member so as to go around the outer periphery of the nonmagnetic gap plate. When such a leakage magnetic flux interlinks with a coil wound around the eddy current, an eddy current is generated in the coil and a power loss (eddy current loss) is generated.
上記渦電流損失を低減するため、例えば特開2008−210998号公報(特許文献1)では、エアギャップ(9)を介して対向する中央磁脚(12,12)の周囲に巻回されるコイルを分割銅材1と分割銅材2とに2分割し、分割銅材1と分割銅材2との間に空間部分である分割点(15)を設けたエアギャップ付きリアクトル素子が記載されている。 In order to reduce the eddy current loss, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-210998 (Patent Document 1), a coil wound around a central magnetic leg (12, 12) opposed via an air gap (9) Is divided into a divided copper material 1 and a divided copper material 2, and a reactor element with an air gap is described in which a dividing point (15) which is a space portion is provided between the divided copper material 1 and the divided copper material 2. Yes.
また、特開2009−32922号公報(特許文献2)には、磁性を有する複数のコア材(1,2)と、隣接するコア材(1,2)の間に介装される非磁性を有するギャップ板(3)と、から形成され、コア材(1,2)の対向面とギャップ板(3)の対向面が接着剤層(4)を介して固定されるリアクトルコアにおいて、ギャップ板の対向面以外の周面に、コア材から漏れた漏れ磁束を引き寄せて隣接するコア材に該漏れ磁束を流すための、漏れ磁束の引き寄せ伝達手段(6)を形成することが記載されており、この引き寄せ伝達手段(6)として強磁性体の無端状突起が例示されている。 In addition, JP 2009-32922 A (Patent Document 2) describes a plurality of magnetic core materials (1, 2) and non-magnetic material interposed between adjacent core materials (1, 2). A gap plate (3) having a gap plate (3), wherein a facing surface of the core material (1, 2) and a facing surface of the gap plate (3) are fixed via an adhesive layer (4). Forming a leakage flux attracting and transmitting means (6) for attracting the leakage flux leaked from the core material and flowing the leakage flux to the adjacent core material on the peripheral surface other than the opposite surface of As the attracting transmission means (6), an endless protrusion of ferromagnetic material is illustrated.
上記特許文献1記載のように、エアギャップを介して対向する中央磁脚の周囲に巻回されるコイルを2分割すると、分割されたコイル同士を電気的に接続する構造や、各分割コイルを中央磁脚に対して個別に支持する構造が必要となり、構造が複雑になるという問題がある。 As described in Patent Document 1, when the coil wound around the central magnetic legs facing each other through the air gap is divided into two, a structure in which the divided coils are electrically connected to each other, There is a problem that a structure for individually supporting the central magnetic leg is required and the structure becomes complicated.
また、リアクトルコアにおいては直流成分にリプル成分が重畳した漏れ磁束が発生するが、上記特許文献2記載のように強磁性体からなる漏れ磁束引き寄せ伝達手段で漏れ磁束を引き寄せて隣接するコア部材へと流すという、いわゆる磁気シールドを設ける構成では、磁気シールドが周波数成分ごとに漏れ磁束を分離できないため、直流成分を含んだ全ての漏れ磁束についての対策が必要になる。このため、全ての漏れ磁束に効果的な磁気シールドを施すとなると磁気シールドの構造が大きくなってリアクトルコア自体が大型化する、磁気シールドの非線形磁気特性によりリアクトルの直流重畳特性の線形性が低下する、また、ギャップ板付近の構造が複雑になるといった問題がある。 In the reactor core, a leakage magnetic flux in which a ripple component is superimposed on a direct current component is generated. However, as described in Patent Document 2, the leakage magnetic flux attracting and transmitting means made of a ferromagnetic material draws the leakage magnetic flux to an adjacent core member. Since the magnetic shield cannot separate the leakage flux for each frequency component, it is necessary to take measures against all the leakage flux including the DC component. For this reason, if effective magnetic shielding is applied to all leakage flux, the structure of the magnetic shield becomes larger and the reactor core itself becomes larger. The linearity of the DC superposition characteristics of the reactor is reduced due to the non-linear magnetic characteristics of the magnetic shield. In addition, there is a problem that the structure near the gap plate becomes complicated.
本発明の目的は、簡易な構成で漏れ磁束による渦電流損失を効果的に抑制できるリアクトルを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a reactor that can effectively suppress eddy current loss due to leakage magnetic flux with a simple configuration.
本発明に係るリアクトルは、2つの脚部を有するU字状またはコ字状をなすコア部材を2つ含み、前記コア部材の各脚部の端面を所定ギャップを介してそれぞれ対向配置して構成されるリアクトルコアと、前記ギャップを介して対向する前記各コア部材の脚部の周囲に巻回される2つのコイルとからなるリアクトルであって、前記コイルは、コイル内周部と前記コア部材の脚部側面との間の距離がコイル両端部よりも前記ギャップ近傍で大きく形成されているものである。 The reactor according to the present invention includes two U-shaped or U-shaped core members having two leg portions, and the end surfaces of the leg portions of the core member are arranged to face each other with a predetermined gap therebetween. The reactor is composed of a reactor core and two coils wound around the legs of the core members facing each other through the gap, and the coil includes an inner periphery of the coil and the core member. The distance between the leg side surfaces is larger in the vicinity of the gap than both ends of the coil.
本発明に係るリアクトルにおいて、前記距離が大きく形成されているコイル部分は、前記ギャップ間の中心位置を対称軸として、前記ギャップの寸法の3〜6倍の長さに形成されていてもよい。 The reactor which concerns on this invention WHEREIN: The coil part currently formed with the said distance large may be formed in the length of 3-6 times the dimension of the said gap by making the center position between the said gaps into an axis of symmetry.
また、本発明に係るリアクトルにおいて、前記距離は前記ギャップに対応する位置で最大寸法となり、この最大寸法は前記コイル両端部における前記距離である最小寸法よりも20%以上大きくてもよい。 In the reactor according to the present invention, the distance may be a maximum dimension at a position corresponding to the gap, and the maximum dimension may be 20% or more larger than the minimum dimension that is the distance at both ends of the coil.
また、本発明に係るリアクトルにおいて、前記距離が大きく形成されているコイル部分は、前記ギャップ間の中心位置を対称軸として前記ギャップの寸法の3〜6倍の長さに形成され、この長さの30%以下に相当する距離変化領域において前記距離が最小寸法と最大寸法との間で漸増または漸減し、前記距離変化領域以外では前記距離が前記最大寸法に設定されていてもよい。 Further, in the reactor according to the present invention, the coil portion having a large distance is formed to have a length of 3 to 6 times the dimension of the gap with the center position between the gaps as the axis of symmetry. The distance may gradually increase or decrease between a minimum dimension and a maximum dimension in a distance change area corresponding to 30% or less of the distance, and the distance may be set to the maximum dimension outside the distance change area.
また、本発明に係るリアクトルにおいて、前記コア部材は矩形状の断面形状および脚部端面形状を有すると共に前記ギャップを介して環状に連結されており、前記環状の内側に面する前記脚部の内周側面と前記コイル内周部との間の距離が前記コイルの全長にわたって一定寸法となるよう前記コイルが形成される一方、前記環状の外側に面する前記脚部の外周側面と前記コイル内周部との間の距離について前記ギャップ近傍における寸法がコイル両端部における前記一定寸法よりも大きく形成されていてもよい。 Further, in the reactor according to the present invention, the core member has a rectangular cross-sectional shape and a leg end face shape, and is connected in an annular shape through the gap, and the inner side of the leg portion facing the inner side of the annular shape. The coil is formed such that the distance between the peripheral side surface and the inner peripheral portion of the coil is constant over the entire length of the coil, while the outer peripheral side surface of the leg portion facing the outer side of the ring and the inner periphery of the coil The distance in the vicinity of the gap may be larger than the certain dimension at both ends of the coil.
この場合、前記コア部材の脚部端面間のギャップが前記脚部の幅方向に関して前記内周側面に接近するほど大きくなるように、前記脚部における端面と前記内周側面とによって規定される辺部が角処理されていてもよく、前記角処理では、前記辺部が湾曲面として形成されるか又は前記辺部が角落とし平面として形成されていてもよい。 In this case, the side defined by the end surface of the leg portion and the inner peripheral side surface so that the gap between the leg end surfaces of the core member increases as the gap approaches the inner peripheral side surface in the width direction of the leg portion. The part may be subjected to a corner process, and in the corner process, the side part may be formed as a curved surface, or the side part may be formed as a corner dropping plane.
さらに、また、本発明に係るリアクトルにおいて、前記コア部材は矩形状の断面形状および脚部端面形状を有する場合には、前記内周側面と前記外周側面とを除く前記コア部材の脚部の第1および第2の側面と前記コイル内周部との間の距離のうち少なくともいずれか一方について、前記ギャップ近傍における寸法がコイル両端部における前記一定寸法よりも大きく形成されていてもよい。 Furthermore, in the reactor according to the present invention, when the core member has a rectangular cross-sectional shape and a leg end face shape, the core member leg portions excluding the inner peripheral side surface and the outer peripheral side surface are arranged. About at least any one of the distance between the 1st and 2nd side surface and the said coil inner peripheral part, the dimension in the vicinity of the said gap may be formed larger than the said fixed dimension in a coil both ends.
本発明に係るリアクトルによれば、コイル内周部とコア部材の脚部側面との間の距離が、リアクトルコアからの漏れ磁束が発生し易いコア部材間のギャップ近傍で大きくなるようにコイルが形成されていることで、コイルを通過する漏れ磁束鎖交量を減少させることができ、これにより渦電流損失を効果的に低減できる。 According to the reactor of the present invention, the coil is formed such that the distance between the inner peripheral portion of the coil and the side surface of the leg portion of the core member increases in the vicinity of the gap between the core members where leakage flux from the reactor core is likely to occur. By being formed, the amount of leakage flux linkage passing through the coil can be reduced, thereby effectively reducing eddy current loss.
また、コア部材の脚部との間の距離をコイル全長にわたって一様に大きくするとコイルを構成する導線長が長くなるのに伴って抵抗損失が増加するが、本発明では上記距離がコア部材間のギャップ近傍においてコイル両端部よりも大きくなるようにコイルが形成されているので、コイル導線長の増加による抵抗損失の増大を最小限に抑制することができる。 Further, if the distance between the core member legs is uniformly increased over the entire length of the coil, the resistance loss increases as the length of the conductive wire constituting the coil increases. Since the coil is formed so as to be larger than both ends of the coil in the vicinity of the gap, an increase in resistance loss due to an increase in the coil conductor length can be minimized.
このように本発明に係るリアクトルによれば、コイル分割や磁気シールドを施すことなく、コイル内周部とコア部材の脚部側面との間の距離または寸法がコア部材間のギャップ近傍で大きくなるようにコイルを形成するという簡易な構成で、コイルに発生する渦電流損失を効果的に抑制できる。 As described above, according to the reactor according to the present invention, the distance or dimension between the inner peripheral portion of the coil and the side surface of the leg portion of the core member is increased in the vicinity of the gap between the core members without performing coil division or magnetic shielding. Thus, the eddy current loss generated in the coil can be effectively suppressed with the simple configuration of forming the coil.
以下に、本発明に係る実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this description, specific shapes, materials, numerical values, directions, and the like are examples for facilitating the understanding of the present invention, and can be appropriately changed according to the application, purpose, specification, and the like.
図1は本発明の一実施形態であるリアクトル10の上面を示し、図2は図1のリアクトル10の上面と平行な平面で切断したときの断面の一部を示す。図2においてボビン26の図示が省略されている。
FIG. 1 shows an upper surface of a
リアクトル10は、リアクトルコア12と2つのコイルとを備える。リアクトルコア12は、略U字状または略コ字状の上面形状をなす2つのコア部材16から構成されている。コア部材16は、平行に突出した2つの脚部18,18を有する。各脚部18の端面20は、矢印X方向からコア部材16を見たとき、長方形や正方形等に代表される矩形状に形成されている。また、コア部材16は、一方の脚部18の端面から他方の脚部18の端面に至るまで、端面20と同一矩形状の断面を有する。
The
コア部材16は、線形性の高い電磁気特性を有する磁性材料から形成されており、焼結磁心、圧粉磁心、電磁鋼板の積層体等で構成されている。コア部材16が例えば珪素鋼板等の電磁鋼板の積層体で構成されるとき、略U字状に打ち抜き加工された複数の電磁鋼板を積層して溶接、接着、カシメ等の締結方法によって一体に固定するか、あるいは、リアクトルコア12の中央に形成される窓部22にほぼ相当する外形の巻型の周囲に帯状の電磁鋼板を所定回数だけ巻回して端部を巻回体の外周に溶接等で固定し、巻型から上記巻回体を取り外して2分割することによって、各コア部材16が形成されてもよい。
The
2つのコア部材16は、各脚部18の端面20が所定幅gのギャップ24を介してそれぞれ対向するように配置され、各ギャップ24に介装される非磁性のギャップ板(図示せず)を挟んで接着固定されることにより、環状に連結される。非磁性のギャップ板は、例えばセラミックスにより好適に形成されることができる。リアクトル10では、コア部材16の長さおよび2つのギャップ24の幅gが精密に設定されて、所望の磁路長およびインダクタンスが実現されている。
The two
2つのコイル14は、ギャップ24を介して対向する各コア部材16の脚部18の周囲にそれぞれ巻回されている。各コイル14の一端部は互いに電気的に接続され、各コイル14の他端部はリアクトル10の外部端子(図示せず)にそれぞれ接続されている。コイル14は、帯状の銅線等からなる導線が巻回されてなるエッジワイズコイルにより構成されている。コイル14の隣接する各ターン間は、それ自身に被覆形成されたエナメル等の絶縁材料によって電気的絶縁が確保されている。また、コイル14の各ターン間に絶縁紙等の絶縁部材を介在させて密着巻きすることによって、各ターン間の電気的絶縁が一層強化されてもよい。さらに、コイル14の隣接するターン間に隙間を形成して巻回し、後に施される樹脂モールドのモールディング材料が上記隙間に充填されることによって、各ターン間の電気的絶縁がより一層強化されてもよい。
The two
なお、本実施形態ではコイル14がエッジワイズコイルにより構成されるものとして説明するが、これに限定されるものではなく、例えば、コイルは円形断面を有する導線を巻回して構成されてもよい。
In addition, although this embodiment demonstrates the
コイル14は、絶縁樹脂製のボビン26の周囲に巻回されて形成される。ボビン26は、図3に示すように、略矩形筒状の胴部28と、胴部28の両端にそれぞれ一体形成されたフランジ部30,30とを有する。ボビン26は、胴部28およびフランジ部30を貫通して延伸する収容穴32を含む。収容穴32は、コア部材16の脚部18の外形にほぼ対応した矩形状に形成されている。また、胴部28の外周部は、後述するようにコイル14の内周部とコア部材16の側面との間の隙間がコイル中央部分においてコイル端部側部分よりも大きく形成されるように、例えば三方へ膨出した形状に形成されている。ここで、図3における上記「三方」とは、右側と、図3の紙面に関して手前側および奥側とである。
The
なお、ボビン26において一方または両方のフランジ部30が胴部28と別部材として形成されてもよいし、あるいは、フランジ部が省略されてもよいし、あるいは、ボビン自体が省略されてもよい。
In the
図4は図2中のA部の拡大図であり、図5は図2中のB部の拡大図であり、図6は図2においけるC−C線断面図(コア部材16の端面20を含む)である。図4〜6においてはボビン26の図示が省略されている。
4 is an enlarged view of a portion A in FIG. 2, FIG. 5 is an enlarged view of a portion B in FIG. 2, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 20). The
図6に示すように、コア部材16の脚部18は矩形状をなすことから、端面20に接続する4つの側面を有する。具体的には、上記4つの側面は、環状のリアクトルコア12の内側、すなわち窓部22に面する内周側面36と、環状のリアクトルコア12の外側、すなわち上記内周側面とは反対側の外周側面38と、これら内周側面36および外周側面38とそれぞれ接続される互いに平行な第1および第2の側面40,42とである。以後、内周側面36および外周側面38と直交する方向を幅方向といい、第1および第2の側面40,42と直交する方向を厚さ方向といい、端面20と直交する方向を長さ方向という。また、上記第1および第2の側面40,42を上側面40および下側面42と便宜上いうこととする。ただし、コア部材16の端面20が例えば鉛直方向と直交するような姿勢などでリアクトルコア12が設置される場合には、上記第1および第2の側面は上側面および下側面とはいえないことに留意されたい。
As shown in FIG. 6, the
図4に示すように、コイル14は、コイル内周部44とコア部材16の脚部18の外周側面38との間の距離または寸法がコイル両端部側よりもギャップ24近傍で大きく形成されている。具体的には、長さ方向に関してコイル14は、両端部に位置するコイル端部部分46と、ギャップ24の近傍に位置するコイル中央部分48とを有する。そして、コイル端部部分46におけるコイル内周部44とコア部材16の外周側面38との間の距離よりも、コイル中央部分48におけるコイル内周部44とコア部材16の外周側面38との間の距離が大きく形成されている。
As shown in FIG. 4, the
本実施形態に即してより詳細に記述すれば、コイル中央部分48は、外周側面38との間の距離が最大寸法Dで一定となっているギャップ対向領域50と、外周側面との間の距離が最小寸法dから最大寸法Dへと、または、この逆へと漸増または漸減する距離変化領域52とからなっている。上記コイル両端部分46におけるコイル内周部44とコア部材16の外周側面38との間の距離dは、ボビン26の胴部28の厚み寸法にほぼ相当し、コイル14とコア部材16との間の電気絶縁を確保できる寸法に設定されている。
In more detail in accordance with the present embodiment, the coil
言い換えれば、コイル端部部分46と比較すると、距離変化領域52ではコイル14を構成する導線15がコア部材16の脚部18から遠ざかる方向にずれて巻かれており、ギャップ対向領域50ではコイル14を構成する導線15がコア部材16の脚部18から遠ざかる方向に最大寸法Dだけずれた位置で数ターン分巻かれている。このようなコイル14は、ボビン26の胴部28の外形寸法(ボビンが省略される場合には、コイル14を巻回して成形するための巻型の外形寸法)を規定しておくことにより容易に形成されることができる。
In other words, as compared with the
ここで、コイル14に関し、上記最大寸法Dは、上記最小寸法dよりも20%以上大きいことが好ましい。また、コイル14に関し、上記距離が大きく形成されているコイル中央部分48は、ギャップ24間の中心位置34を対称軸として上記ギャップ24の寸法gの3〜6倍の長さLに形成されているのが好ましい。さらに、コイル14に関し、上記距離変化領域52の長さは、コイル中央部分48の長さLの30%以下に相当するのが好ましい。コイル14に関するこれらの数値は、後述するように渦電流損失を効果的に低減することと、導線15が外側へ膨らんで巻かれることによってコイル14の体格が大型化することとのバランスを考慮して、好適に選択されたものである。
Here, regarding the
なお、本実施形態では、コイル内周部44とコア部材16の脚部18の外周側面38との間の距離が台形状プロファイルに沿って変化するように説明および図示したが、これに限定されるものではなく、例えば、コイル内周部と外周側面との間の距離が円弧状プロファイルに沿って変化するようにコイルが形成されてもよい。
In the present embodiment, the distance between the coil inner
図6を参照すると、コイル14のコイル内周部44とコア部材16の脚部18の上側面40との間の距離、および、コイル14のコイル内周部44とコア部材16の脚部18の下側面42との間の距離も、上述したコイル内周部44とコア部材16の脚部18の外周側面38との間の距離と同様に設定されている。
Referring to FIG. 6, the distance between the coil inner
一方、図5,6を参照すると、コイル14は、コイル内周部44とコア部材16の脚部18の内周側面36との間の距離は、コイル14の全長にわたって一定寸法となるように形成されている。この一定寸法は上記最小寸法dと同じであり、ボビン26の胴部28の厚み寸法に相当する。このようにコイル14の内周部分を形成するのは、リアクトルコア12の窓部22においては2つのコイル14が近接して配置されていることから、外周部分と同様に外側へずらして巻回したコイル形状にすると隣接するコイル14,14間で干渉することとなるからである。また、このようなコイル14,14間の干渉を避けるためにコア部材16の2つの脚部18,18間を広げることが考えられるが、そうするとリアクトルコア12の体格が大型化すると共にコア部材を形成するための新たな成形型が必要になるという不都合が生じる。
On the other hand, referring to FIGS. 5 and 6, the
コイル内周部44とコア部材16の脚部18の内周側面36との間の距離をコイル全長にわたって最小距離dで一定とする一方で、コア部材16の脚部18の端面20間のギャップ24が幅方向に関して内周側面36に接近するほど大きくなるように、コア部材16の脚部18における端面20と内周側面36とによって規定される辺部54が角処理されている。具体的には、この角処理では、脚部18の辺部54が曲率半径Rの湾曲面として形成されている。この曲率半径Rは、端面20と外周側面とによって規定される外周側の辺部56に欠け防止のために形成される曲率半径rの湾曲面(または角落とし平面)(図5参照)と比較して、かなり大きく設定されている。このようにギャップ24を内周側面36に向かって拡大することで、この部分についてコア部材16の脚部18間の磁気抵抗を大きくしている。
While the distance between the coil inner
なお、本実施形態では、コア部材16の脚部18の内周側辺部54が曲率半径Rによって規定される湾曲面として形成されると説明したが、これに限定されるものではなく、内周側面36に向かってギャップ24が拡大する形状であれば如何なる形状の湾曲面または平面によって形成されてもよい。例えば、上記内周側辺部は、切り落とし部分の平面視形状が直角二等辺三角形になるような角落とし平面58によって形成されてもよい。
In the present embodiment, it has been described that the inner
続いて、上記構成からなるリアクトル10の作用および効果について説明する。
Then, an effect | action and effect of the
リアクトル10のコイル14に通電されると、リアクトルコア12が通電により励磁されて、コア部材16の内部および各脚部18間のギャップ24が磁路となる。このとき、図4に示すように、コア部材16の脚部18のギャップ24近傍において漏れ磁束Mが生じる。この漏れ磁束Mは、外周辺部56付近から外側へ膨れだすように漏れて、一方のコア部材16のから他方のコア部材16の脚部18へと流れ込む。
When the
このような漏れ磁束Mがその周囲に巻回されたコイル14と鎖交すると、コイル14内に渦電流が生じて、これにより渦電流損失が発生する。しかし、本実施形態のリアクトル10では、コイル14について、コイル内周部44とコア部材16の外周側面38との間の距離がコイル両端部46側に比べて大きく形成されている。また、この距離は、漏れ磁束Mが最も膨れだす領域に対応するコイル14のギャップ対向領域50において最大寸法Dとなるように形成されている。これにより、漏れ磁束Mのコイル14との鎖交面積を小さくすることができ、渦電流損失を低減できる。この効果は、図6に示されるように、コイル内周部44とコア部材16の脚部18の外周側面38との間の距離だけでなく、コイル内周部44とコア部材16の脚部18の上側面40との間の距離、および、コイル内周部44とコア部材16の下側面42との間の距離についても、大きくなるようにコイル14が形成されていることによって一層顕著となる。
When such a leakage magnetic flux M is linked to the
また、コイル内周部44とコア部材16の外周側面38との間の距離をコイル全長にわたって最大寸法Dに広げてしまうと、コア部材16を通らずに、コイル両端部46とコア部材16の外周側面38との間を通る磁束が増えるため、その磁束がコイル14に鎖交しやすくなり渦電流損失が却って大きくなるが、本実施形態のリアクトルではそのような問題も生じない。
Further, if the distance between the coil inner
さらに、コイル内周部44とコア部材16の脚部18との間の距離をコイル全長にわたって一様に大きくするとコイル14を構成する導線15が長くなるのに伴って抵抗損失が増加するが、本実施形態では上記距離がコア部材16間のギャップ24近傍においてコイル両端部46よりも大きくなるようにコイル14が形成されているので、コイル導線長の増加による抵抗損失の増大を最小限に抑制することができる。
Furthermore, when the distance between the coil inner
このように本実施形態のリアクトル10によれば、コイル内周部44とコア部材の外周側面38との間の距離がコア部材16間のギャップ24近傍で大きくなるようにコイル14を形成するという簡易な構成で、コイル14に発生する渦電流損失を効果的に抑制できる。
As described above, according to the
一方、図6に示すように、リアクトルコア12の窓部22内に位置するコイル14の内周部分については、隣接する2つのコイル14間での干渉を避けるために、コイル内周部44とコア部材16の脚部18の内周側面36との間の距離がコイル全長にわたって最小寸法dで一定となるように形成されている。ただし、コア部材16の脚部18の端面20間のギャップ24が幅方向に関して内周側面36に接近するほど大きくなるように、コア部材16の脚部18における端面20と内周側面36とによって規定される辺部54が角処理されており、これによりギャップ24が内周側面36に向かって拡大することで、この拡大部分についてコア部材16の脚部18間の磁気抵抗が大きくなっている。その結果、上記角処理された辺部54付近から流れ出る漏れ磁束Mの量を減少させることができ、かつ、漏れ磁束Mが窓部22側へ膨れ出るのを抑えることができる。これにより、コイル内周部についても漏れ磁束Mのコイル14との鎖交面積を小さくすることができ、渦電流損失を低減できる。
On the other hand, as shown in FIG. 6, with respect to the inner peripheral portion of the
図7に、本実施形態のリアクトル10におけるコイル14の渦電流損失の効果を検証した解析結果を示す。図7中の下側の図において、右側は本実施形態のコイル14を構成する半分(9つ)の導線断面における渦電流損失(kw/m3)の発生状態を示し、左側が従来例のコイル(コイル内周部とコア部材の脚部の全側面との間の距離が最小寸法dで一定であるコイル)14bを構成する半分(9つ)の導線断面における渦電流損失の発生状態を示す。図7から明らかなように、ドット密度で示される渦電流損失が本実施形態のコイル14でかなり低減されていることがわかり、数値としては従来例のコイル14bと比べて渦電流損失を約20%程度低減できることが確認された。
In FIG. 7, the analysis result which verified the effect of the eddy current loss of the
次に、図8を参照して別の実施形態のリアクトル11について説明する。この実施形態のリアクトル11は、上述したリアクトル10とほぼ同様の構成を有しているため、ここでは主として異なる点についてのみ説明することとし、同一または類似の構成については同一または類似の符合を付して重複することとなる説明を援用により省略する。
Next, the
この別の実施形態のリアクトル11では、リアクトルコア12の窓部22内に位置するコイル14aの内周部分についても、他のコイル部分(すなわちコイル外周部分、コイル上下部分)と同様に、コイル内周部44とコア部材16の脚部18の内周側面36との間の距離がコイル両端部46よりもギャップ24近傍で大きくなるようにコイル14aが形成されている。この場合、コア部材16の脚部18の辺部54は角処理される必要はなく、外周側の辺部56と同様に欠け防止用の小さな湾曲面または角落とし平面として形成されている。これら以外の構成は、上記リアクトル10と同じである。
In the
上記リアクトル11では、隣接する2つのコイル14a同士で干渉しないことを条件に、コイル内周部分についてもコア部材16の脚部18からの距離をギャップ24近傍で大きく形成すること、すなわち、矩形状をなすコア部材16の脚部18の四方側面36,38,40,42のすべてについてコイル14aの中央部分48の導線15を遠ざかる方向にずらしてコイル14aが形成されている。これにより、リアクトル11によっても、上記リアクトル10とほぼ同様にコイル14aに発生する渦電流損失を低減することができる。
In the
なお、上記実施形態においては、矩形状をなすコア部材16の脚部18の三方側面38−42、または、四方側面36−42に関してコイル内周部44までの距離がギャップ24近傍において大きくなるようにコイル14,14aを形成したが、本発明に係るリアクトルはこれに限定されるものではなく、上記四方側面36−42のうち少なくとも1つの側面に関してコイル内周部44までの距離がギャップ24近傍において大きくなるようにコイルが形成されていれば、上記従来例のコイル14bとの比較においてコイル渦電流損失を低減する効果が見込める。
In the above embodiment, the distance to the coil inner
10 リアクトル、12 リアクトルコア、14,14a コイル、15 導線、16 コア部材、18 脚部、20 端面、22 窓部、24 ギャップ、26 ボビン、28 胴部、30 フランジ部、32 収容穴、34 中心位置、36 内周側面、38 外周側面、40 上側面、42 下側面、44 コイル内周部、46 コイル端部部分、48 コイル中央部分、50 ギャップ対向領域、52 距離変化領域、54,56 辺部、D 最大寸法、d 最小寸法、M 漏れ磁束、R,r 曲率半径。 10 reactors, 12 reactor cores, 14 and 14a coils, 15 conductors, 16 core members, 18 legs, 20 end faces, 22 windows, 24 gaps, 26 bobbins, 28 trunks, 30 flanges, 32 receiving holes, 34 centers Position, 36 Inner peripheral side, 38 Outer peripheral side, 40 Upper side, 42 Lower side, 44 Coil inner peripheral part, 46 Coil end part, 48 Coil central part, 50 Gap facing area, 52 Distance change area, 54, 56 sides Part, D maximum dimension, d minimum dimension, M leakage magnetic flux, R, r curvature radius.
Claims (8)
前記コイルは、コイル内周部と前記コア部材の脚部側面との間の距離がコイル両端部側よりも前記ギャップ近傍で大きく形成されていることを特徴とするリアクトル。 A reactor core comprising two U-shaped or U-shaped core members having two leg portions, the end faces of the leg portions of the core member being arranged opposite to each other with a predetermined gap; A reactor comprising two coils wound around the legs of the core members facing each other through a gap,
The reactor is characterized in that a distance between an inner periphery of the coil and a leg side surface of the core member is formed larger in the vicinity of the gap than at both ends of the coil.
前記距離が大きく形成されているコイル部分は、前記ギャップ間の中心位置を対称軸として、前記ギャップの寸法の3〜6倍の長さに形成されていることを特徴とするリアクトル。 The reactor according to claim 1,
The coil portion having a large distance is formed in a length of 3 to 6 times the dimension of the gap, with the center position between the gaps as the axis of symmetry.
前記距離は前記ギャップに対応する位置で最大寸法となり、この最大寸法は前記コイル両端部における前記距離である最小寸法よりも20%以上大きいことを特徴とするリアクトル。 In the reactor according to claim 1 or 2,
The reactor has a maximum dimension at a position corresponding to the gap, and the maximum dimension is 20% or more larger than a minimum dimension which is the distance at both ends of the coil.
前記距離が大きく形成されているコイル部分は、前記ギャップ間の中心位置を対称軸として前記ギャップの寸法の3〜6倍の長さに形成され、この長さの30%以下に相当する距離変化領域において前記距離が最小寸法と最大寸法との間で漸増または漸減し、前記距離変化領域以外では前記距離が前記最大寸法に設定されていることを特徴とするリアクトル。 The reactor according to claim 3,
The coil portion having a large distance is formed to have a length of 3 to 6 times the dimension of the gap with the center position between the gaps as the axis of symmetry, and the distance change corresponding to 30% or less of the length. The reactor, wherein the distance gradually increases or decreases between a minimum dimension and a maximum dimension in an area, and the distance is set to the maximum dimension outside the distance change area.
前記コア部材は矩形状の断面形状および脚部端面形状を有すると共に前記ギャップを介して環状に連結されており、前記環状の内側に面する前記脚部の内周側面と前記コイル内周部との間の距離が前記コイルの全長にわたって一定寸法となるよう前記コイルが形成される一方、前記環状の外側に面する前記脚部の外周側面と前記コイル内周部との間の距離について前記ギャップ近傍における寸法がコイル両端部における前記一定寸法よりも大きく形成されていることを特徴とするリアクトル。 In the reactor as described in any one of Claims 1-4,
The core member has a rectangular cross-sectional shape and a leg end face shape, and is connected in an annular shape through the gap, and an inner peripheral side surface of the leg portion facing the inner side of the annular shape, an inner peripheral portion of the coil, The coil is formed so that the distance between the coil is constant over the entire length of the coil, while the gap between the outer peripheral side surface of the leg facing the annular outer side and the inner peripheral part of the coil The reactor in which the dimension in the vicinity is formed larger than the fixed dimension at both ends of the coil.
前記コア部材の脚部端面間のギャップが前記脚部の幅方向に関して前記内周側面に接近するほど大きくなるように、前記脚部における端面と前記内周側面とによって規定される辺部が角処理されていることを特徴とするリアクトル。 The reactor according to claim 5,
The side defined by the end surface of the leg and the inner peripheral side is a corner so that the gap between the end surfaces of the leg of the core member increases as the gap approaches the inner peripheral side in the width direction of the leg. Reactor characterized by being processed.
前記角処理では、前記辺部が湾曲面として形成されるか又は前記辺部が角落とし平面として形成されていることを特徴とするリアクトル。 The reactor of Claim 6 WHEREIN: In the said corner process, the said side part is formed as a curved surface, or the said side part is formed as a corner dropping plane, The reactor characterized by the above-mentioned.
前記内周側面と前記外周側面とを除く前記コア部材の脚部の第1および第2の側面と前記コイル内周部との間の距離のうち少なくともいずれか一方について、前記ギャップ近傍における寸法がコイル両端部における前記一定寸法よりも大きく形成されていることを特徴とするリアクトル。 The reactor according to claim 5,
The dimension in the vicinity of the gap is at least one of the distances between the first and second side surfaces of the leg portion of the core member excluding the inner peripheral side surface and the outer peripheral side surface and the inner peripheral portion of the coil. A reactor characterized in that it is formed larger than the fixed dimension at both ends of the coil.
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