JP2016096311A - 誘導機器 - Google Patents

Abstract

【課題】磁性コア全体が持つ熱を効率良く放熱しつつも、磁性コアから放熱部材へ伝達される振動を低減した誘導機器を提供する。
【解決手段】第１コア２１において、脚部２１ｂの側面２１ｄと第２コア２２の端面２２ｅとが互いに向き合う方向に位置する部位である各脚部２１ｂの先端面２１ｇを、ケース１２に接する接触部として機能させた。さらに、第２コア２２において、脚部２１ｂの側面２１ｄと第２コア２２の端面２２ｅとが互いに向き合う方向とは異なる方向に位置する部位である平坦面２２ｇを、ケース１２に接する接触部として機能させた。第１コア２１及び第２コア２２から生じる熱は、各脚部２１ｂの先端面２１ｇ、及び第２コア２２の平坦面２２ｇを介してケース１２によって放熱される。さらに、第１コア２１及び第２コア２２の振動が、各脚部２１ｂの先端面２１ｇ、及び第２コア２２の平坦面２２ｇを介してケース１２へ伝達し難くなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁性コアと、磁性コアに捲回されたコイルとを有する誘導機器に関する。

リアクトルやトランス等の誘導機器は、磁性コアと、磁性コアに捲回されたコイルとを有する。一般的に、磁性コアに捲回されたコイルに流れる電流が大きくなり、コイルに流れる電流により発生する磁束が、磁性コアをなす磁性体の種類及び磁性コアの形状、大きさ等によって決まるある一定の量を越えると、磁性コアは磁気飽和し、リアクトルやトランスとしての性能が低下してしまう。そのため、磁性コアの磁束経路（磁路）中にギャップを設けることで、磁性コアが磁気飽和してしまうことを抑制している（例えば特許文献１参照）。

特開平４−２０６５０９号公報

ところで、図５に示すように、磁性コア１０１は、放熱部材である金属製（例えばアルミニウム製）のケース１０２に収容されており、磁性コア１０１の接触部１０１ａがケース１０２に接することで、磁性コア１０１から生じる熱が接触部１０１ａを介してケース１０２に放熱されるようになっている。

ここで、磁性コア１０１に磁束が作用すると、ギャップ１０３を介した両側のコア１０４，１０５は、ギャップ１０３を介して互いに向き合う方向に伸縮する歪み（磁歪）が発生する。そして、磁性コア１０１に作用する磁束が周期的に変動することで、両コア１０４，１０５の伸縮が繰り返されることにより、両コア１０４，１０５が、ギャップ１０３を介して互いに向き合う方向へ振動する。このとき、この両コア１０４，１０５の振動方向（図５に示す矢印Ｙ１００の方向）に、磁性コア１０１におけるケース１０２に対する接触部１０１ａが有ると、両コア１０４，１０５の振動が接触部１０１ａを介してケース１０２へ伝達され易くなり、このケース１０２に伝達された振動に伴う騒音が生じてしまう。

また、ギャップ１０３を挟んでケース１０２とは反対側に位置するコア１０５から生じる熱は、ケース１０２に放熱され難い。よって、コア１０５に熱が蓄積し易くなり、磁性コア１０１全体が持つ熱を効率良く放熱することができなくなってしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、磁性コア全体が持つ熱を効率良く放熱しつつも、磁性コアから放熱部材へ伝達される振動を低減することができる誘導機器を提供することにある。

上記課題を解決する誘導機器は、磁路を形成する磁性コアと、前記磁性コアに捲回されるコイルとを備え、前記磁性コアは、第１コア及び第２コアを有し、前記第１コアにおける前記第２コアと対向する第１対向部と、前記第２コアにおける前記第１対向部と対向する第２対向部との間にギャップが形成されており、前記第１コア及び前記第２コアは、前記第１対向部と前記第２対向部とが互いに向き合う方向とは異なる方向に位置する部位に、放熱部材に接する接触部を有する。

これによれば、第１コア及び第２コアから生じる熱は、各接触部を介して放熱部材によって放熱されるため、磁性コア全体が持つ熱を効率良く放熱することができる。また、磁性コアに磁束が作用すると、ギャップを介して第１対向部と第２対向部とが互いに向き合う方向に第１コア及び第２コアが伸縮する歪み（磁歪）が発生する。そして、磁性コアに作用する磁束が周期的に変動することで、第１コア及び第２コアの伸縮が繰り返されることにより、第１コア及び第２コアが、ギャップを介して第１対向部と第２対向部とが互いに向き合う方向へ振動する。ここで、第１コア及び第２コアにおける放熱部材に対する接触部は、第１コア及び第２コアにおいて、第１対向部と第２対向部とが互いに向き合う方向とは異なる方向に位置しているため、第１コア及び第２コアの振動が各接触部を介して放熱部材へ伝達し難くなる。したがって、磁性コア全体が持つ熱を効率良く放熱しつつも、磁性コアから放熱部材へ伝達される振動を低減することができる。

上記誘導機器において、前記磁性コアは、前記第１コアに設けられる一対の脚部と、二つの第２コアとを備え、前記二つの第２コアのうち一方は、前記一対の脚部の一方寄りに配置されるとともに、前記二つの第２コアのうち他方は、前記一対の脚部の他方寄りに配置され、前記コイルは、一対の脚部の一方の周囲に捲回される第１コイル要素と、前記一対の脚部の他方の周囲に捲回される第２コイル要素とを有し、前記第１コイル要素と前記第２コイル要素とが、前記第１コイル要素の捲回中心軸線及び前記第２コイル要素の捲回中心軸線が互いに平行に配置されて隣り合うことで、前記第１コイル要素と前記第２コイル要素との間に空隙が形成されており、前記二つの第２コアの間には、前記空隙における前記第１コイル要素の捲回中心軸線及び前記第２コイル要素の捲回中心軸線に沿った領域において、前記空隙と重なり合うギャップがさらに形成されていることが好ましい。

これによれば、二つの第２コアを用いて、それらの間にギャップをさらに形成することができるため、磁性コアの磁気飽和をさらに抑制し易くすることができる。そして、二つの第２コアの間に形成されたギャップは、第１コイル要素の捲回中心軸線及び第２コイル要素の捲回中心軸線に沿った領域において、空隙と重なり合っている。このため、二つの第２コアの間に形成されたギャップの周囲においてコイル寄りに発生する漏れ磁束の大半は、コイルに鎖交することなく、一方の第２コアから空隙に向けて流れた後に、他方の第２コアに流れる。よって、コイルに鎖交する漏れ磁束を低減することができる。

上記誘導機器において、前記磁性コアは、脚部を有する二つの第１コアを有することで一対の脚部を備え、前記コイルは、前記二つの第１コアのうち一方の脚部の周囲に捲回される第１コイル要素と、前記二つの第１コアのうち他方の脚部の周囲に捲回される第２コイル要素とを有し、前記第１コイル要素と前記第２コイル要素とが、前記第１コイル要素の捲回中心軸線及び前記第２コイル要素の捲回中心軸線が互いに平行に配置されて隣り合うことで、前記第１コイル要素と前記第２コイル要素との間に空隙が形成されており、前記二つの第１コアの間には、前記空隙における前記第１コイル要素の捲回中心軸線及び前記第２コイル要素の捲回中心軸線に沿った領域において、前記空隙と重なり合うギャップがさらに形成されていることが好ましい。

これによれば、二つの第１コアを用いて、それらの間にギャップをさらに形成することができるため、磁性コアの磁気飽和をさらに抑制し易くすることができる。そして、二つの第１コアの間に形成されたギャップは、第１コイル要素の捲回中心軸線及び第２コイル要素の捲回中心軸線に沿った領域において、空隙と重なり合っている。このため、二つの第１コアの間に形成されたギャップの周囲においてコイル寄りに発生する漏れ磁束の大半は、コイルに鎖交することなく、一方の第１コアから空隙に向けて流れた後に、他方の第１コアに流れる。よって、コイルに鎖交する漏れ磁束を低減することができる。

この発明によれば、磁性コア全体が持つ熱を効率良く放熱しつつも、磁性コアから放熱部材へ伝達される振動を低減することができる。

実施形態における電子機器を示す断面図。 別の実施形態における電子機器を示す断面図。 別の実施形態における電子機器を示す断面図。 別の実施形態における電子機器を示す断面図。 従来例における誘導機器及びケースを示す断面図。

以下、誘導機器を具体化した一実施形態を図１にしたがって説明する。本実施形態の誘導機器は、車載用の電子機器であるリアクトル装置を構成している。
図１に示すように、リアクトル装置１０は、磁路を形成する磁性コア２０と、磁性コア２０に捲回されるコイル３０とを有する誘導機器１１を備えている。また、リアクトル装置１０は、誘導機器１１を収容する放熱部材としてのケース１２を備えている。ケース１２は金属製（本実施形態ではアルミニウム製）である。

磁性コア２０は、第１コア２１及び第２コア２２を有する。第１コア２１はＵ型コアであるとともに、第２コア２２はＩ型コアである。第１コア２１及び第２コア２２は磁性体であるとともに、圧粉磁芯により形成されている。

第１コア２１は、略矩形平板状をなす平板部２１ａと、平板部２１ａの長手方向の両端から平板部２１ａに対して直交する方向に延びる四角柱状の一対の脚部２１ｂとから形成されている。一方の脚部２１ｂの周囲には、コイル３０を構成する第１コイル要素３１が環状に捲回されるとともに、他方の脚部２１ｂの周囲には、コイル３０を構成する第２コイル要素３２が環状に捲回されている。

第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２は、それらの捲回中心軸線Ｌが互いに平行に配置されて隣り合っている。第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２は、一本の導電板をエッジワイズ曲げして形成されている。そして、第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２が隣り合って形成される空隙３３に設けられる連結部３４によって、第１コイル要素３１と第２コイル要素３２とが連結されている。第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２の捲回方向はそれぞれ異なっている。

各脚部２１ｂにおける延設方向の長さは、第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２における捲回中心軸線Ｌに沿った長さよりも長くなっている。そして、各脚部２１ｂにおける延設方向の先端部２１ｅは、捲回中心軸線Ｌに沿った方向において、第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２における平板部２１ａとは反対側の端部よりも外側に突出している。

第２コア２２は、一対の脚部２１ｂの先端部２１ｅの間に配置されている。そして、第２コア２２は、第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２の捲回中心軸線Ｌに沿った方向において、第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２における平板部２１ａとは反対側の端部よりも外側で、脚部２１ｂの延設方向に対して直交する方向に延びている。第２コア２２は、平板部２１ａと平行に延びる平板状である。

一対の脚部２１ｂにおける互いに対向する側面２１ｄと、第２コア２２の延設方向の両端面２２ｅとは互いに向き合っている。よって、本実施形態において、一対の脚部２１ｂの側面２１ｄは、第２コア２２と対向する第１対向部であり、第２コア２２の両端面２２ｅは、第１対向部と対向する第２対向部である。そして、各脚部２１ｂの側面２１ｄと第２コア２２の両端面２２ｅとの間には、ギャップ２５が形成されている。なお、ギャップ２５は、空気層であるエアギャップや、非磁性体（例えばセラミック）のギャップ板等である。

誘導機器１１は、各脚部２１ｂの先端面２１ｇと、第２コア２２におけるコイル３０とは反対側の平坦面２２ｇとが、図示しない放熱グリースを介してケース１２に面接触して密着した状態で、ケース１２に対して配置されている。よって、各脚部２１ｂの先端面２１ｇ、及び第２コア２２の平坦面２２ｇは、ケース１２に接する接触部として機能する。各脚部２１ｂの先端面２１ｇ、及び第２コア２２の平坦面２２ｇは、第１コア２１及び第２コア２２において、脚部２１ｂの側面２１ｄと第２コア２２の端面２２ｅとが互いに向き合う方向（図１に示す矢印Ｘ１の方向）とは異なる方向に位置する部位である。具体的には、各脚部２１ｂの先端面２１ｇは、第１コア２１において、脚部２１ｂの側面２１ｄと第２コア２２の端面２２ｅとが互いに向き合う方向に対して直交する方向（脚部２１ｂの延設方向）に位置する部位である。同様に、第２コア２２の平坦面２２ｇも、第２コア２２において、脚部２１ｂの側面２１ｄと第２コア２２の端面２２ｅとが互いに向き合う方向に対して直交する方向（第２コア２２の延設方向に対して直交する方向）に位置する部位である。

次に、本実施形態の作用を説明する。
第１コア２１及び第２コア２２から生じる熱は、各脚部２１ｂの先端面２１ｇ、及び第２コア２２の平坦面２２ｇを介してケース１２によって放熱される。よって、磁性コア２０全体が持つ熱が効率良く放熱される。

また、磁性コア２０に磁束が作用すると、ギャップ２５を介して脚部２１ｂの側面２１ｄと第２コア２２の端面２２ｅとが互いに向き合う方向に第１コア２１及び第２コア２２が伸縮する歪み（磁歪）が発生する。そして、磁性コア２０に作用する磁束が周期的に変動することで、第１コア２１及び第２コア２２の伸縮が繰り返されることにより、第１コア２１及び第２コア２２が、ギャップ２５を介して脚部２１ｂの側面２１ｄと第２コア２２の端面２２ｅとが互いに向き合う方向へ振動する。

ここで、第１コア２１におけるケース１２に対する接触部である各脚部２１ｂの先端面２１ｇ、及び第２コア２２におけるケース１２に対する接触部である平坦面２２ｇは、第１コア２１及び第２コア２２において、脚部２１ｂの側面２１ｄと第２コア２２の端面２２ｅとが互いに向き合う方向とは異なる方向に位置している。このため、第１コア２１及び第２コア２２の振動が、各脚部２１ｂの先端面２１ｇ、及び第２コア２２の平坦面２２ｇを介してケース１２へ伝達し難くなる。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）第１コア２１において、脚部２１ｂの側面２１ｄと第２コア２２の端面２２ｅとが互いに向き合う方向とは異なる方向に位置する部位である各脚部２１ｂの先端面２１ｇを、ケース１２に接する接触部として機能させた。さらに、第２コア２２において、脚部２１ｂの側面２１ｄと第２コア２２の端面２２ｅとが互いに向き合う方向とは異なる方向に位置する部位である平坦面２２ｇを、ケース１２に接する接触部として機能させた。これによれば、第１コア２１及び第２コア２２から生じる熱は、各脚部２１ｂの先端面２１ｇ、及び第２コア２２の平坦面２２ｇを介してケース１２によって放熱されるため、磁性コア２０全体が持つ熱を効率良く放熱することができる。さらに、第１コア２１及び第２コア２２の振動が、各脚部２１ｂの先端面２１ｇ、及び第２コア２２の平坦面２２ｇを介してケース１２へ伝達し難くなる。したがって、磁性コア２０全体が持つ熱を効率良く放熱しつつも、磁性コア２０からケース１２へ伝達される振動を低減することができる。

（２）第１コア２１が一対の脚部２１ｂを有するＵ型コアであるとともに、第２コア２２が一対の脚部２１ｂの先端部２１ｅの間に配置されるＩ型コアである。このような構成は、第１コア２１及び第２コア２２におけるケース１２に対する接触部を、脚部２１ｂの側面２１ｄと第２コア２２の端面２２ｅとが互いに向き合う方向とは異なる方向に位置させ易く、磁性コア２０を構成する上で好適な構成である。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図２に示すように、磁性コア２０は、二つの第２コア２２を有していてもよい。二つの第２コア２２は、各第２コア２２の延設方向が一致するように一対の脚部２１ｂの先端部２１ｅの間に並設されている。よって、一方の第２コア２２は、一対の脚部２１ｂの一方寄りに配置されるとともに、他方の第２コア２２は、一対の脚部２１ｂの他方寄りに配置されている。二つの第２コア２２における互いに対向する端面２２ｅ同士の間には、空隙３３における第１コイル要素３１の捲回中心軸線Ｌ及び第２コイル要素３２の捲回中心軸線Ｌに沿った領域において空隙３３と重なり合うギャップ２６が形成されている。

これによれば、二つの第２コア２２を用いて、それらの間にギャップ２６をさらに形成することができるため、磁性コア２０の磁気飽和をさらに抑制し易くすることができる。そして、ギャップ２６は、第１コイル要素３１の捲回中心軸線Ｌ及び第２コイル要素３２の捲回中心軸線Ｌに沿った領域において空隙３３と重なり合っている。このため、ギャップ２６の周囲においてコイル３０寄りに発生する漏れ磁束の大半は、コイル３０に鎖交することなく、一方の第２コア２２から空隙３３に向けて流れた後に、他方の第２コア２２に流れる。よって、コイル３０に鎖交する漏れ磁束を低減することができる。

○ 図３に示すように、磁性コア２０は、脚部２１ｂを有する二つの第１コア２１Ａを有していてもよい。二つの第１コア２１Ａは、脚部２１ｂと、脚部２１ｂに連続するとともに脚部２１ｂの延設方向に対して直交する方向に延びる延設部２１ｃとを有する。そして、二つの第１コア２１Ａは、各延設部２１ｃの先端面２１１ｃ同士が互いに対向するように配置されている。二つの第１コア２１Ａにおける先端面２１１ｃ同士の間には、空隙３３における第１コイル要素３１の捲回中心軸線Ｌ及び第２コイル要素３２の捲回中心軸線Ｌに沿った領域において空隙３３と重なり合うギャップ２７が形成されている。

これによれば、二つの第１コア２１Ａを用いて、それらの間にギャップ２７をさらに形成することができるため、磁性コア２０の磁気飽和をさらに抑制し易くすることができる。そして、ギャップ２７は、第１コイル要素３１の捲回中心軸線Ｌ及び第２コイル要素３２の捲回中心軸線Ｌに沿った領域において空隙３３と重なり合っている。このため、ギャップ２７の周囲においてコイル３０寄りに発生する漏れ磁束の大半は、コイル３０に鎖交することなく、一方の第１コア２１Ａから空隙３３に向けて流れた後に、他方の第１コア２１Ａに流れる。よって、コイル３０に鎖交する漏れ磁束を低減することができる。

○ 図４に示すように、磁性コア２０が、図３に示す二つの第１コア２１Ａと、図２に示す二つの第２コア２２とを組み合わせて構成されていてもよい。これによれば、コイル３０に鎖交する漏れ磁束を低減しつつ、磁性コア２０の磁気飽和をさらに抑制し易くすることができる。

○ 実施形態において、第１コア２１及び第２コア２２の形状は特に限定されるものではない。
○ 実施形態において、コアの数は特に限定されるものではない。

○ 実施形態において、誘導機器１１は、三つ以上のコイル要素を有していてもよい。
○ 実施形態において、コイル要素は、丸線を捲回したものであってもよい。
○ 実施形態において、誘導機器１１を、リアクトル以外（例えばトランス）に適用してもよい。

○ 実施形態において、リアクトル装置１０は、車載用以外のものであってもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記第１コアは、一対の脚部を有するＵ型コアであるとともに、前記第２コアは、前記一対の脚部における延設方向の先端部の間に配置されるＩ型コアである。

（ロ）前記誘導機器は、電子機器であるリアクトル装置を構成している。

１１…誘導機器、１２…放熱部材としてのケース、２０…磁性コア、２１，２１Ａ…第１コア、２１ｂ…脚部、２１ｄ…第１対向部である側面、２１ｅ…先端部、２１ｇ…接触部として機能する先端面、２２…第２コア、２２ｅ…第２対向部である端面、２２ｇ…接触部として機能する平坦面、２５，２６，２７…ギャップ、３０…コイル、３１…第１コイル要素、３２…第２コイル要素、３３…空隙。

Claims (3)

1. 磁路を形成する磁性コアと、前記磁性コアに捲回されるコイルとを備え、
   前記磁性コアは、第１コア及び第２コアを有し、
   前記第１コアにおける前記第２コアと対向する第１対向部と、前記第２コアにおける前記第１対向部と対向する第２対向部との間にギャップが形成されており、
   前記第１コア及び前記第２コアは、前記第１対向部と前記第２対向部とが互いに向き合う方向とは異なる方向に位置する部位に、放熱部材に接する接触部を有することを特徴とする誘導機器。
2. 前記磁性コアは、前記第１コアに設けられる一対の脚部と、二つの第２コアとを備え、
   前記二つの第２コアのうち一方は、前記一対の脚部の一方寄りに配置されるとともに、前記二つの第２コアのうち他方は、前記一対の脚部の他方寄りに配置され、
   前記コイルは、一対の脚部の一方の周囲に捲回される第１コイル要素と、前記一対の脚部の他方の周囲に捲回される第２コイル要素とを有し、
   前記第１コイル要素と前記第２コイル要素とが、前記第１コイル要素の捲回中心軸線及び前記第２コイル要素の捲回中心軸線が互いに平行に配置されて隣り合うことで、前記第１コイル要素と前記第２コイル要素との間に空隙が形成されており、
   前記二つの第２コアの間には、前記空隙における前記第１コイル要素の捲回中心軸線及び前記第２コイル要素の捲回中心軸線に沿った領域において、前記空隙と重なり合うギャップがさらに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の誘導機器。
3. 前記磁性コアは、脚部を有する二つの第１コアを有することで一対の脚部を備え、
   前記コイルは、前記二つの第１コアのうち一方の脚部の周囲に捲回される第１コイル要素と、前記二つの第１コアのうち他方の脚部の周囲に捲回される第２コイル要素とを有し、
   前記第１コイル要素と前記第２コイル要素とが、前記第１コイル要素の捲回中心軸線及び前記第２コイル要素の捲回中心軸線が互いに平行に配置されて隣り合うことで、前記第１コイル要素と前記第２コイル要素との間に空隙が形成されており、
   前記二つの第１コアの間には、前記空隙における前記第１コイル要素の捲回中心軸線及び前記第２コイル要素の捲回中心軸線に沿った領域において、前記空隙と重なり合うギャップがさらに形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の誘導機器。