JP2016009764A - リアクトル部品及びリアクトル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コイルと、磁性体のコア11と、を備えるリアクトル部品であって、コア11は、中央に配置されコイルが巻回される中脚部11cと、中脚部11cの両側に並行に配置された一対の外脚部11bと、中脚部11c及び一対の外脚部11bの端部を繋ぐ一対の背面部11aとを有し、中脚部11cの磁路と直交する断面積の半分の面積に対して、外脚部11bの磁路と直交する断面積及び背面部11aの磁路と直交する断面積がそれぞれ小さいことを特徴とする。
【選択図】図2
Description
(1)前記コアは、中央に配置され前記巻線が巻回される中脚部と、前記中脚部の両側に並行に配置された一対の外脚部と、前記中脚部及び一対の前記外脚部の端部を繋ぐ一対の背面部とを有する。
(2)前記中脚部の磁路と直交する断面積の半分の面積に対して、前記外脚部の磁路と直交する断面積及び前記背面部の磁路と直交する断面積がそれぞれ小さいこと。
(3)前記背面部の磁路と直交する断面積に対する前記外脚部の磁路と直交する断面積の比率が、0.9〜1.4であること。
(4)前記中脚部の磁路と直交する断面積の半分の面積に対する前記背面部の磁路と直交する断面積の比率と、前記中脚部の磁路と直交する断面積の半分の面積に対する前記外脚部の磁路と直交する断面積の比率との平均値が、0.4〜0.7であること。
(5)前記コアは、圧粉磁心であること。
(6)前記リアクトル部品は、磁気シールド収容体に収容されていること。
(7)前記リアクトル部品と前記磁気シールド収容体との間隙に熱伝導性を有する充填材が充填されていること。
[1−1.構成]
図1は、本実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図、図2はそのリアクトル部品のコアの構成を示す平面図である。リアクトルは、例えばハイブリッド自動車や電気自動車の駆動システム等で使用される車載用のリアクトルとして用いることができる。
本発明の実施例を、図5〜図8並びに表1、2を参照して以下に説明する。以下、圧粉磁心により構成されるリアクトル部品について、(a)断面積比率Davgとリアクトル体積の関係、(b)断面積比率Dとリアクトル体積の関係の観点から、具体的なサンプルデータを示しつつ説明する。
(a)断面積比率Davgとリアクトル体積の関係
(a−1)解析対象としたサンプル
下記の条件(a)〜(e)を満たす下で、下記表1に示す断面積比率Davgの異なる15個のコア11に対し、その各コア11の中脚部11cに、平角線t1.6×w5.0の巻線を10ターン施したリアクトル部品をそれぞれ解析対象とした。
(a) 中脚部11cの断面積の半分の面積Acに対して、背面部11a及び外脚部11bの断面積Aa、Abがそれぞれ小さい。
(b) 背面部11aの断面積Aaと外脚部11bの断面積Abが等しい。
(c) 高電流時のインダクタンスLが一定である(代表値:電流60A、周波数10kHzの下でL=37μH)。
(d) コア11の素材は、直流最大透磁率80の純鉄系圧粉磁心とした。
(e) 中脚部11cにギャップは設けていない。
なお、各サンプルは断面積比率D=1.0とした。上記(c)の周波数10kHzは、解析対象とするサンプルを昇圧回路に用いた場合の、当該昇圧回路のスイッチング動作の周波数である。
上記(a−1)の対象とする15個のサンプルについて、リアクトル実体積、及びインダクタンス値(L値)を解析した。その結果を表1、図5及び図6に示す。リアクトル実体積は、コア11と巻線(コイル12)の合計体積である。
(b−1)解析対象としたサンプル
上記の条件(a)、(c)〜(e)及び下記条件(b’)を満たす下で、下記表2に示す断面積比率Dの異なる15個のコア11に対し、その各コア11の中脚部11cに、平角線t1.6×w5.0の巻線を10ターン施したリアクトル部品をそれぞれ解析対象とした。
(b’) 背面部11aの断面積Aaと外脚部11bの断面積Abの比率D(=Db/Da)が異なるものとする。
なお、各サンプルは断面積比率Davg=0.5とした。上記(c)の周波数10kHzは、解析対象とするサンプルを昇圧回路に用いた場合の、当該昇圧回路のスイッチング動作の周波数である。
上記(b−1)の対象とする15個のサンプルについて、リアクトル実体積、及びインダクタンス値(L値)を解析した。その結果を表2、図7及び図8に示す。リアクトル実体積は、コア11と巻線(コイル12)の合計体積である。
(1)本実施形態のリアクトル部品10は、中脚部11cの磁路と直交する断面積の半分の面積に対して、外脚部11bの磁路と直交する断面積及び背面部11aの磁路と直交する断面積をそれぞれ小さくした。すなわち、従来のリアクトル部品のコアの設計においては、閉磁路におけるコア断面積がどの部分でも等しくなるように磁路を設計していたが、本実施形態のリアクトル部品10のコア11では、磁束がほとんど通らず磁気特性に影響のない部分を削減するようにし、中脚部11cの断面積に対して外脚部11b及び背面部11aの断面積をそれぞれ小さくした。これにより、コア形状を小型化しながらも高電流値の直流重畳特性を向上させ、且つ、リアクトル全体としての小型化、軽量化、及び低コスト化を図ることができる。
本発明は、第1の実施形態に限定されるものではなく、下記に示す他の実施形態も包含する。
11 コア
11a 背面部
11b 外脚部
11c 中脚部
12 コイル
Aa 背面部の磁路と直交する断面積
Ab 外脚部の磁路と直交する断面積
Ac 中脚部の磁路と直交する断面積の半分の面積
Wa 背面部の磁路と直交する断面の幅
Wb 外脚部の磁路と直交する断面の幅
Wc 中脚部の磁路と直交する断面の幅の半分の幅
Ha 背面部の磁路と直交する断面の高さ
Hb 外脚部の磁路と直交する断面の高さ
Hc 中脚部の磁路と直交する断面の高さ
G ギャップ
103a 磁性体のブロック
103b 磁性体のブロック
106 シート材
109 コア
111 コア
111a 背面部
111b 外脚部
111c 中脚部
W3 背面部の磁路と直交する断面の幅
W4 外脚部の磁路と直交する断面の幅
W5 中脚部の磁路と直交する断面の幅の半分の幅
Claims (6)
- 巻線と、磁性体のコアと、を備えるリアクトル部品であって、
前記コアは、中央に配置され前記巻線が巻回される中脚部と、前記中脚部の両側に並行に配置された一対の外脚部と、前記中脚部及び一対の前記外脚部の端部を繋ぐ一対の背面部とを有し、
前記中脚部の磁路と直交する断面積の半分の面積に対して、前記外脚部の磁路と直交する断面積及び前記背面部の磁路と直交する断面積がそれぞれ小さいことを特徴とするリアクトル部品。 - 前記背面部の磁路と直交する断面積に対する前記外脚部の磁路と直交する断面積の比率が、0.9〜1.4であることを特徴とする請求項1に記載のリアクトル部品。
- 前記中脚部の磁路と直交する断面積の半分の面積に対する前記背面部の磁路と直交する断面積の比率と、前記中脚部の磁路と直交する断面積の半分の面積に対する前記外脚部の磁路と直交する断面積の比率との平均値が、0.4〜0.7であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のリアクトル部品。
- 前記コアは、圧粉磁心であることを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項に記載のリアクトル部品。
- 請求項1〜4の何れか1項に記載の前記リアクトル部品が、磁気シールド収容体に収容されていることを特徴とするリアクトル。
- 前記リアクトル部品と前記磁気シールド収容体との間隙に熱伝導性を有する充填材が充填されていることを特徴とする請求項5に記載のリアクトル。
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