JP2017168587A

JP2017168587A - リアクトル

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Publication number: JP2017168587A
Application number: JP2016051581A
Authority: JP
Inventors: 渡 ▲高▼橋; Wataru Takahashi
Original assignee: Tamura Corp
Current assignee: Tamura Corp
Priority date: 2016-03-15
Filing date: 2016-03-15
Publication date: 2017-09-21

Abstract

【課題】低騒音化を図ることのできるリアクトルを提供する。【解決手段】柱状の中脚部１４と、中脚部１４の外側に位置する筒状の側部１１と、中脚部１４及び側部１１の端部を繋ぐ一対の平板部１２、１３とを有するコア１と、中脚部１４に巻回され、直列に磁気結合するように中脚部１４の軸方向に配置された２以上のコイル５と、を備え、コイル５の結合係数を０．７以上とする。直列に磁気結合する２つのコイル５ａ、５ｂにおいて、コイル５ａ、５ｂの軸方向における一方のコイル５ａ端から他方のコイル５ｂ端までの長さに対するコイル５ａ、５ｂの幅の比率は、０．１２６〜０．３６７とする。【選択図】図１

Description

本発明は、コアと２以上のコイルを備えたリアクトルに関する。

ＯＡ機器、太陽光発電システム、自動車、無停電電源など様々な用途にリアクトルが用いられている。リアクトルは、例えば、出力系への高調波電流の流出を防止するフィルタや、電圧を昇降させる電圧昇降用コンバータなどに用いられる。

リアクトルには、用途に合わせて透磁率、インダクタンス値、鉄損などの磁気特性が求められる。例えば、電力昇降用のコンバータに用いられるリアクトルは、エネルギー変換効率の向上が求められるため、エネルギー損失である鉄損が小さいことが求められる。さらに、使用環境によって、小型化、軽量化、低騒音化なども要求される場合がある。

特開２０１１−１５９８５１号公報

リアクトルは、コアと、当該コアに巻回されたコイルを備える。コイルが１つの場合、十分なインダクタンス値Ｌが確保できないことから、コイルを２つ使用して要求されるインダクタンス値Ｌを確保する技術が採用されている。このような従来のリアクトルの構成を図９に示す。

図９に示すように、従来のリアクトルは、２本の平行な脚部１１１とこれらを繋ぐ一対のヨーク部１１２とから構成される環状形状のコア１１０と、２本の脚部１１１に装着されたコイル１５０ａ、１５０ｂとを備える。このような構造を有するリアクトルでは、コイル１５０ａ、１５０ｂに通電されると、コイル１５０ａ、１５０ｂに磁束が発生し、図９に示すように、閉じた１つの磁気回路が形成される。

上記のように、平行な２本の脚部１１１に２つのコイル１５０ａ、１５０ｂを有する従来の構造では、２つのコイル１５０ａ、１５０ｂを使用するため、十分なインダクタンス値Ｌを確保しやすいメリットがある。その反面、漏れ磁束が発生しやすくなるというデメリットが生じる。すなわち、漏れ磁束の多さと騒音増大は比例することから、騒音が増大するという問題があった。そのため、例えば太陽光発電システム等は室内にユニットを配置するケースが多く、従来構造のリアクトルでは低騒音化の要求に応えることができない場合があった。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものである。本発明の目的は、低騒音化を図ることのできるリアクトルを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のリアクトルは、下記の構成を採用したことを特徴とする。
（１）柱状の中脚部と、前記中脚部の外側に位置する側部と、前記中脚部及び前記側部の端部を繋ぐ一対の平板部とを有するコアを備える。
（２）前記中脚部に巻回され、直列に磁気結合するように前記中脚部の軸方向に配置された２以上のコイルを備える。
（３）前記コイルの結合係数が０．７以上である。

また、本発明のリアクトルは、下記の構成を有していても良い。
（１）直列に磁気結合する２つの前記コイルにおいて、前記コイルの軸方向における一方の前記コイル端から他方の前記コイル端までの長さに対する前記コイルの幅の比率は、０．１２６〜０．３６７である。
（２）前記コイルの周囲には、樹脂からなる被覆部が設けられている。
（３）前記コアは、継ぎ目なく一続きに構成されている。
（４）前記コアは、磁性粉末と樹脂からなるメタルコンポジットコアである。
（４）前記磁性粉末は、Ｆｅ−Ｓｉ合金粉末、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ合金粉末、若しくはアモルファス、又はこれら２種以上の粉末の混合粉である。

本発明によれば、低騒音化を図ることのできるリアクトルを提供することができる。

第１の実施形態に係るリアクトルの断面図である。第１の実施形態に係るリアクトルの分解斜視図である。第２の実施形態のリアクトルの斜視図である。第２の実施形態のリアクトルの分解斜視図である。図３のＡ−Ａ断面図である。図３のＢ−Ｂ断面図である。インダクタンスの測定を説明するための電気回路図であり、（ａ）はリーケージインダクタンスＬ_ｋの説明に用いる図であり、（ｂ）は、一方のコイルのインダクタンスＬ_１の説明に用いる図である。インダクタンスの測定を説明するための電気回路図である。従来構造のリアクトルを説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態のリアクトルについて説明する。

［１．第１の実施形態］
［１−１．構成］
図１は、本実施形態に係るリアクトルの断面図である。図２は、本実施形態に係るリアクトルの分解斜視図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態のリアクトルは、コア１と、コア１に埋め込まれた複数のコイルからなるコイル５を備え、ケース４に収容されている。本リアクトルは、全体としてポット型形状である。ケース４は、底面となる矩形状のアルミ板４０と、アルミ板４０上に配置されたＰＰＳ等の樹脂からなる円筒部４１とを備え、当該円筒部４１内部に本リアクトルが収容され、上面に蓋４２が配置されている。

コア１は、磁性体であり、磁性粉末と樹脂とから構成されている。本実施形態のコア１は、磁性粉末と樹脂とからなるメタルコンポジットコアであり、磁性粉末と樹脂を混合させて粘土状にし、所定の型に充填させて成形されている。なお、磁性粉末の周囲には樹脂からなる絶縁層が形成される。

図１に示すように、コア１は、内部に設けられた円柱状の中脚部１４と、中脚部１４の外側に位置し、中脚部１４と同軸の円筒状の側部１１と、中脚部１４及び側部１１の端部を繋ぐ一対の平板部１２、１３とから構成されている。側部１１の内周面と中脚部１４の外周面との間には円筒状のスペースが設けられており、当該スペースにコイル５が埋め込まれて、コア１によりコイル５の位置が固定されている。中脚部１４は、コイル５の芯であり、コイル５に通電されることで磁束が発生する部位である。側部１１、平板部１２、１３は発生した磁束が通過するヨーク部である。すなわち、側部１１、平板部１２、１３及び中脚部１４によって閉磁路を形成する。

コア１は、側部１１、平板部１２、１３及び中脚部１４が継ぎ目なく一続きに構成されていることが好ましい。各部１１〜１４同士がコイル５で発生した磁場によって衝突し、騒音が発生するのを防止するためである。但し、各部１１〜１４を接着剤等により接続し固定するようにしても良い。

また、中脚部１４は継ぎ目なく一続きに構成されており、中脚部１４にはギャップは存在しない。中脚部１４にギャップが存在すると当該ギャップから漏れ磁束が発生し、下記に示す結合係数が得られない可能性があるからである。

磁性粉末としては、Ｆｅ粉末、Ｆｅ−Ｓｉ合金粉末、Ｆｅ−Ａｌ合金粉末、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末（センダスト）、Ｆｅ−Ｎｉ合金粉末（パーマロイ）、若しくはアモルファス、又はこれら２種以上の粉末の混合粉を用いることができる。これらの粉末は磁歪が小さく、低騒音化に寄与するからである。特に、Ｆｅ−６．５％Ｓｉ合金粉末、Ｆｅ−３．５％Ｓｉ合金粉末を用いることが好ましい。磁性粉末の平均粒径は、例えば、５０μｍ〜１２０μｍとすることができる。

磁性粉末は、平均粒径の異なる２種類以上の磁性粉末から構成しても良い。ここでは、磁性粉末は、第１の磁性粉末と、第１の磁性粉末より平均粒径の小さい第２の磁性粉末とからなり、その重量比率は、第１の磁性粉末：第２の磁性粉末＝８０：２０〜５０：５０とすることが好ましい。この範囲とすることで密度が向上し、透磁率も向上するともに、鉄損を小さくすることができる。第１の磁性粉末の平均粒径は２０μｍ〜１５０μｍ、第２の磁性粉末は、５μｍ〜２０μｍが好ましい。第１の磁性粉末同士の隙間に平均粒径の小さい第２の磁性粉末が入り込み、密度及び透磁率の向上と低鉄損化を図ることができるからである。なお、第１の磁性粉末と第２の磁性粉末の種類は同じでも良いし、異なっていても良い。異なる場合は３種以上であっても良い。

樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂を用いることができる。特に、エポキシ樹脂は、比較的ショア硬度Ｄが高く、磁性粉末の周囲の絶縁層を硬くすることができ、低騒音化に寄与する。このため、ショア硬度Ｄが８３以上のエポキシ樹脂などの樹脂を用いることが好ましい。樹脂は、磁性粉末に対して３．０ｗｔ％〜５．０ｗｔ％含有することが好ましい。この範囲より少ないと、騒音が大きくなり、この範囲より多いと、密度、透磁率、及びインダクタンス値Ｌが低下する。樹脂には、フィラーが含有されていても良い。フィラーは、例えばＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯなどを用いることができる。

コイル５は、絶縁被覆が施された導線からなり、当該導線が巻回された円筒状の巻回部を有する。導線は、例えば、エナメル被覆が施された銅線又はアルミニウム線を用いる。導線は、ここでは、断面が円形の丸線を用いているが、断面が矩形の平角線を用いても良い。また、導線の巻き方は特に限定されない。コイル５は、平角線でエッジワイズ巻きやフラットワイズ巻きでも良い。

コイル５は、本実施形態では、２つのコイル５ａ、５ｂから構成されている。コイル５ａ、５ｂは、直列に磁気結合するように配置されている。本実施形態では、コイル５ａ、５ｂは、中脚部１４を芯として中脚部１４の軸方向に並べて配置されている。なお、この軸方向とは、柱状の中脚部１４の延び方向である。

コイル５ａ、５ｂは、コア１を成形する型に磁性粉末と樹脂からなる混合物とともに配置される。そのため、コイル５ａ、５ｂがコア１内部に埋め込まれており、コイル５ａ、５ｂの位置決めがなされている。すなわち、コイル５ａ、５ｂの内部には中脚部１４が配置され、コイル５ａ、５ｂの外部には側部１１、平板部１２、１３が配置される。

本実施形態では、コイル５ａ、５ｂの巻回部の周囲には、被覆部３１が設けられている。この被覆部３１は、衝撃吸収性を有する樹脂からなる。この樹脂としては、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などを用いる。被覆部３１は、コア１にコイル５による磁場が印加された場合に、磁気吸引力による振動や磁歪によって発生する音を抑制する緩衝材として機能する。被覆部３１は、コア１に含有される樹脂のショア硬度８３より低いショア硬度の樹脂で構成すると良い。この樹脂のショア硬度は１５以下が好ましい。例えば、この樹脂としては、ショア硬度１５以下のシリコーン樹脂及びウレタン樹脂、ショア硬度が６程度のシリコーン樹脂などを用いることができる。被覆部３１の樹脂にはシリコーン樹脂を用いると良い。熱伝導率が高く、クラックが発生しにくい利点があるからである。

また、コイル５ａ、５ｂは、被覆部３１により覆われた状態で、間に中蓋３２を挟むようにして両端面を有する二重筒構造のコイルケース３３に収容されている。コイルケース３３は、ＰＰＳ等の樹脂からなり、コイル５ａ、５ｂとコア１との絶縁を確保する。コイルケース３３は、一端が有底の二重筒構造のコイルケース本体３３ａと、当該本体３３ａの蓋３３ｂとから構成されている。コイルケース本体３３ａと蓋３３ｂの側部には、コイル５ａ、５ｂの両端部をリアクトル外部に引き出すための引出口３３１がそれぞれ２つ設けられている。引出口３３１は、中脚部１４の軸方向に延びており、蓋３３ｂの引出口３３１は、ケース４の蓋４２に設けられた２箇所の切欠き４２ａを介して外部に出ている。中蓋３２は、ＰＰＳ等の樹脂からなる円環状の平板であり、コイル５ａ、５ｂ間の絶縁性を確保する。

コイル５ａ、５ｂの結合係数は０．７以上である。結合係数は１であることが好ましい。コイル５ａ、５ｂの巻き数、大きさは同じにすることが好ましい。コイル５ａ、５ｂに通電されると、コイル５ａ、５ｂに磁束が発生し、本リアクトルには２つの磁気回路が形成される。例えば、コア１の中脚部１４をコイル５ａ、５ｂの共通の磁路とし、図１中、上向きに磁束が発生すると、磁束は上側の平板部１２で左右に分岐し、側部１１を下方に向かって通り、下側の平板部１３を通って中脚部１４で合流する。なお、コイル５ａ、５ｂ間に磁性体はなく、発生した磁束がコイル５ａ、５ｂの間を通って磁束が外部に漏れることはないので、結合係数が低下することはない。なお、コイル５が３つ以上あると、その数だけ磁気回路が形成される。

図１に示すように、直列に磁気結合する２つのコイル５ａ、５ｂにおいて、コイル５ａ、５ｂの軸方向における一方のコイル５ａ端から他方のコイル５ｂ端までの長さｙに対するコイル５ａ、５ｂの幅ｘの比率（ｘ／ｙ）は、０．１２６〜０．３６７とすることが好ましい。結合係数を０．７以上とすることができるからである。なお、上記長さｙは、図１から明らかなように、コイル５ａ、５ｂの互いに向かい合う巻回部端部の距離ではなく、互いに向かい合う巻回部端部とは反対側の端部同士の間の距離をいう。また、コイル５ａ、５ｂの幅は、コイル５ａ、５ｂの外径と内径の差であり、ここでは、コイル５ａ、５ｂの線材幅である。上記比率（ｘ／ｙ）は、単に「コイルの縦横比」とも称する場合がある。

［１−２．作用・効果］
（１）本実施形態のリアクトルは、柱状の中脚部１４と、中脚部１４の外側に位置する筒状の側部１１と、中脚部１４及び側部１１の端部を繋ぐ一対の平板部１２、１３とを有するコア１と、中脚部１４に巻回され、直列に磁気結合するように中脚部１４の軸方向に配置された２以上のコイル５と、を備え、コイル５の結合係数を０．７以上とした。これにより、一方のコイル５ａ、５ｂで発生した磁束の大部分が他方のコイル５ａ、５ｂに入るので、漏れ磁束による騒音の発生を抑制することができ、低騒音化したリアクトルを得ることができる。

（２）直列に磁気結合する２つのコイル５ａ、５ｂにおいて、コイル５ａ、５ｂの軸方向における一方のコイル５ａ端から他方のコイル５ｂ端までの長さに対するコイル５ａ、５ｂの幅の比率は、０．１２６〜０．３６７とした。これにより、結合係数が０．７以上の低騒音化したリアクトルを得ることができる。

（３）コイル５ａ、５ｂの周囲には、樹脂からなる被覆部３１を設けるようにした。これにより、コイル５の通電によりコア１が振動する場合であっても、コイル５とコア１との間の被覆部３１、及びコイル５ａ、５ｂ間の被覆部３１が緩衝材となってコア１への振動の伝搬を低減することができ、低騒音化を図ることができる。

（４）コア１は、継ぎ目なく一続きに構成するようにした。これにより、コア１自身に空隙がないため、騒音の発生を抑制することができる。

すなわち、従来のリアクトルでは、コアが複数のコア部材を組み合わせて構成される場合など、コアが複数の空隙を有する場合がある。この場合、リアクトルのコイルに発生した磁束の変化によってコアに磁気吸引力が発生するため、コア部材同士が衝突したり、他の部品と衝突したりする等により、騒音が発生する。特に、衝突音の周波数が異なると、うなり音が発生する。これに対し、コア１を継ぎ目なく一続きに構成することで、コア１自身に空隙を無くす又は減少させることができ、コイル５の通電により発生した磁場がコア１に印加されても、従来のようにコア部材同士が衝突すること自体をなくすことができる。そのため、騒音の発生を抑制することができる。

（５）コア１は、磁性粉末と樹脂からなるメタルコンポジットコアとした。これにより、空隙のない又は減少させたコア１を簡便に作製することができ、生産性の向上を図ることができる。

（６）磁性粉末は、Ｆｅ−Ｓｉ合金粉末、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ合金粉末、若しくはアモルファス、又はこれら２種以上の粉末の混合粉とした。これにより、騒音の発生自体を抑制し、低騒音化を図ることができる。すなわち、磁性粉末には、磁場が印加されることでその長さが変化する磁歪が発生し、この磁歪により騒音やうなり音が発生するが、上記の粉末は比較的磁歪が発生しにくいものであるため、低騒音化を図ることができる。また、これらの粉末は磁気特性が良いため、熱処理による磁歪除去作業が不要であり、簡便に低騒音化したリアクトルを得ることができる。

［２．第２の実施形態］
［２−１．構成］
第２の実施形態について、図３〜図６を用いて説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態と基本構成は同じである。よって、第１の実施形態と異なる点のみを説明し、第１の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図３は、第２の実施形態のリアクトルの斜視図である。図４は、第２の実施形態のリアクトルの分解斜視図である。図５は、図３のＡ−Ａ断面図である。図６は、図３のＢ−Ｂ断面図である。

第１の実施形態を平面視すると円型であるのに対し、本実施形態は、Ｄ型である。換言すれば、図３、図４及び図６に示すように、コア１の側部１１、被覆部３１、コイルケース３３、ケース４、及び蓋４２は、円柱状の中脚部１４の軸方向と直交する断面形状がＤ字状である。このため、このＤ型の側部１１内部に、Ｄ型の湾曲部分に沿って円形のコイル５ａ、５ｂが中脚部１４と同軸上に配置されると、図６に示すように、Ｄ型の角部分にスペースＳが形成され、このスペースＳからコイル５ａ、５ｂの両端部をリアクトル外部に引き出している。

具体的には、本実施形態のコイルケース３３は、図４及び図５に示すように、２つのコイルケース本体３３ａと、蓋３３ｂとから構成されている。２つのコイルケース本体３３ａは、外周がＤ型で有底の二重筒構造を有する。２つのコイルケース本体３３ａには、それぞれ、Ｄ型の被覆部３１で被覆されたコイル５ａ、５ｂが収容される。被覆部３１、コア１及び蓋４２のＤ型の角部分には、コイル５ａ、５ｂの端部をリアクトル外部に引き出すための開口３３２がそれぞれ設けられており、当該開口３３２及び蓋３３ｂの引出口３３１を介して、コイル５ａ、５ｂの端部がリアクトル外部に引き出されている。

このように、リアクトルの形状をＤ型ポット状とすることで、コイル５ａ、５ｂの端部を外部に引き出しやすい利点がある。また、ケース４は、底面が第１の実施形態のケース４のように矩形状に張り出していない。そのため、第１の実施形態と比べて小型化を図ることができる。

［３．実施例］
本発明の実施例を、表１及び図７、図８を参照して、以下に説明する。

結合係数と騒音との関係を検証するため、結合係数を下記の表の通りとする実施例１〜６、比較例１〜３のリアクトルを作製した。これらのリアクトルについて下記に詳細に説明する。

［３−１．実施例及び比較例のリアクトルについて］
（実施例１〜６）
まず、実施例１〜６の構造について説明すると、表１に示すように、実施例１、２、４、６は、第１の実施形態と同様の円型のリアクトルであり、実施例３、５は、第２の実施形態と同様のＤ型のリアクトルである。実施例１〜６のリアクトルの大きさは、表１に示す通りである。

次に、実施例１〜６のリアクトルの作製方法を説明する。作製方法は実施例１〜６で同じである。具体的な作製方法としては、まず、コア１の組成として、粒子径（Ｄ５０）が１２０μｍのガスアトマイズ法で作製されたＦｅ−６．５％Ｓｉ合金粉末と、粒子径（Ｄ５０）が５μｍのガスアトマイズ法で作製されたＦｅ−６．５％Ｓｉ合金粉末とを重量比７０：３０で混合するとともに、これらの複合磁性粉末とエポキシ樹脂を重量比９６：４で混合し、混合物を作製した。次に、この混合物と、周囲にシリコーン樹脂からなる被覆部３１及びＰＰＳからなるコイルケース３３を備えたコイル５ａ、５ｂとを、上記円型又はＤ型を有する所定の型に入れ、混合物を０．２ｔｏｎで加圧成型し、大気中において、８５℃で２時間、１２０℃で１時間、１５０℃で６時間の順に乾燥させて、実施例１〜６のリアクトルを作製した。コイル５ａ、５ｂは、丸線を使用し、ターン数を３０とした。なお、コイル５ａ、５ｂ間の隙間（縦隙間）及びコイルケース３３の縦方向（ｙ方向）の厚みを、それぞれ表１に示す通りとした。

（比較例１〜３）
次に、比較例１〜３について説明する。比較例１〜３は、実施例１〜６のリアクトルと基本構造が異なり、図９に示す構造とした。すなわち、比較例１〜３は実施例１〜６とコアの形状が異なる。すなわち、実施例１〜６が図１及び図５に示すように断面がθ形状であるのに対し、比較例１〜３は、図９に示すように断面が矩形の環状形状である。コイルについては、実施例１〜６と同じく丸線を使用し、ターン数を３０とした。２つのコイル１５０ａ、１５０ｂは、直列に磁気結合されるように、脚部１１１に装着した。コアの素材は、比較例２，３については、実施例１〜６と同じメタルコンポジットコアであるが、比較例１については、コアを実施例１〜６と異なり、圧粉磁心とした。この圧粉磁心は、次のようにして作製した。

すなわち、平均粒子径６０μｍのＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末（センダスト）に対して、効果促進剤としてアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を０．１ｗｔ％混合したトリポリリン酸アルミニウムを０．２５ｗｔ％添加して混合し、さらに潤滑剤０．３ｗｔ％を混合した。次に、この混合物に対し、シランカップリングを剤１．０ｗｔ％、メチルフェニル系シリコーンレジンを１．０ｗｔ％混合し、１５０℃で２時間の加熱乾燥を行い、さらに潤滑剤０．３ｗｔ％を混合した。これを室温にて１０００ＭＰａの圧力で加圧成型して成型体を作製し、大気中で７００℃で保持時間２時間で熱処理を行い、圧粉磁心を作製した。

［３−２．結合係数について］
上記のように作製された実施例１〜６、比較例１〜３のリアクトルに対して、結合係数を求めた。結合係数ｋは、ＪＩＳ規格Ｃ５３２１の開放短絡法に基づいて、各サンプルに対して、周波数２０ｋＨｚ、電圧１Ｖの条件下で、リーケージインダクタンスＬ_Ｋ、一方のコイルのインダクタンスＬ_１を測定し、次式（１）に基づいて算出した。
（式１）ｋ＝｛１−（Ｌ_Ｋ／Ｌ_１）｝^１／２ …（１）

なお、リーケージインダクタンスＬ_Ｋは、図７（ａ）に示すように、リアクトルの２つのコイルのうち、一方を短絡させ、他方のコイルの両端を開放した場合のインダクタンスである。また、インダクタンスＬ_１は、図７（ｂ）に示すように、双方のコイルの両端を開放した場合の、一方のコイルのインダクタンスである。

上記のようにして求めた実施例１〜６、比較例１〜３の結合係数は表１の通りである。すなわち、結合係数は、実施例１が０．８３０、実施例２が０．８２６、実施例３が０．８１０、実施例４が０．７９０、実施例５が０．７１０、実施例６が０．７００、比較例１が０．６０６、比較例２が０．５２０、比較例３が０．４０１であった。

なお、実施例１〜６の得られた上記の結合係数は、コイル５の縦横比（ｘ／ｙ）を表１の通りとしたものである。

［３−３．騒音の測定］
上記のように作製された実施例１〜６、比較例１〜３のリアクトルに対して、下記の通り、騒音測定を行った。

＜騒音測定＞
騒音測定について、その測定装置、測定環境、測定方法等を以下に示す。
［騒音評価装置とソフトウェア］
(1) 測定装置 SOUND LEVEL METER NL-31 …リオン株式会社製
(2) 測定環境無響箱（暗騒音は２５ｄＢ） KM-1…株式会社アコー製
(3) パワーアンプ（音源） HIGH SPEED POWER AMPLIFIER/BIPOLAR POWER SUPPLY 4025…NF ELECTRONIC INSTRUMENTS社製
(4) 発振器 80MHz Function/Arbitrary Waveform Generator 33250A…アジレント・テクノロジー株式会社製
(5) 分析処理ソフト SA-01 CATSYSSA Ver3.5…リオン株式会社製

［測定方法］
(1) 太陽光発電用パワーコンディショナに作製したリアクトルを接続した。
(2) マイク距離：測定サンプルから１０ｃｍとした。
(3) 測定サンプルを無響箱内に設置し、騒音測定用のマイクの距離はサンプルから１０ｃｍとした。

［３−４．結合係数と騒音との関係］
上記の騒音測定の結果、すなわち解析方法の異なる３種類の騒音値の結果を表１に示す。表１に示す騒音値「ＦＦＴの積分値」は、各周波数における測定された騒音レベルを８〜１２ｋＨｚの範囲で積分した値である。騒音値「ＦＦＴＭＡＸ」は、周波数が０〜２０ｋＨｚの範囲で測定された騒音レベルのうちの最大値である。騒音値「Ａ特性」は、測定騒音レベルを人間の聴覚を考慮したＡ特性により補正を施した結果値である。

表１に示すように、結合係数が０．７００未満の比較例１〜３と比べて、結合係数が０．７００以上の実施例１〜６で騒音値が低くなっていることが分かる。特に、表１に示すように、結合係数が０．７００を境界として騒音値が格段に下がっていることが分かる。また、結合係数が０．７１０の実施例５で、３種類の騒音値の何れでも最も低騒音となっている。このように、結合係数が０．７以上である場合には、低騒音化することができることが分かる。この低騒音化は、漏れ磁束が小さくなっていることに起因するものと思われる。

実施例１〜６は、Ａ特性の騒音値が４２．１ｄＢ以下となるので、本発明のリアクトルは、室内にユニットが配置され、低騒音が要求される太陽光発電システム等のユニットに用いることができる。

表１に示すように、コイル５の縦横比（ｘ／ｙ）が０．１２６以上であれば、大きな結合係数が得られることが分かる。そのため、より低騒音化が図れる可能性がある。少なくとも実施例１〜６によれば、コイル５の縦横比（ｘ／ｙ）が０．１２６〜０．３６７であれば低騒音化できることが確認できる。

また、実施例１〜６、比較例１〜３のリアクトルに直流電流Ｉ＝０〜４０Ａを印加した場合のインダクタンス値Ｌを測定した。具体的には、各リアクトルに対し、図８に示すように、２つのコイルを直列に繋いで、周波数２０ｋＨｚ、電圧１Ｖの条件下でインダクタンス値Ｌを測定した。実施例１〜６、比較例１〜３のリアクトルについて、直流電流が０Ａの場合に測定されたインダクタンス値Ｌを表２に示す。

表２に示すように、実施例１〜６は、比較例１〜３と比べてＬ値が大きい。また、結合係数が大きい程、Ｌ値が大きくなる傾向にあることが分かる。このため、結合係数を大きくして低騒音とすることと、Ｌ値を大きくすることとは両立することが分かる。

Ｌ値と騒音との間には相関関係がある。すなわち、Ｌ値が上がると、リップル電流の変化が小さくなり、磁場印加による磁性粉末の振動の幅が小さくなる。そして、この振動が小さくなると騒音が小さくなる。

また、本発明によれば、Ｌ値を大きく取ることができる。また、Ｌ値が大きくなることで小型化することができ、本実施例では低背化できることが分かる。

［４．他の実施形態］
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

第１の実施形態及び第２の実施形態では、コア１をメタルコンポジットコアとしたが、圧粉磁心としても良い。

１コア
１１側部
１２、１３平板部
１４中脚部
３１被覆部
３２中蓋
３３コイルケース
３３ａコイルケース本体
３３ｂ蓋
３３１引出口
３３２開口
４ケース
４０アルミ板
４１円筒部
４２蓋
４２ａ切欠き
５コイル
５ａ、５ｂコイル
Ｓスペース

Claims

柱状の中脚部と、前記中脚部の外側に位置する側部と、前記中脚部及び前記側部の端部を繋ぐ一対の平板部とを有するコアと、
前記中脚部に巻回され、直列に磁気結合するように前記中脚部の軸方向に配置された２以上のコイルと、
を備え、
前記コイルの結合係数が０．７以上であること、
を特徴とするリアクトル。
直列に磁気結合する２つの前記コイルにおいて、前記コイルの軸方向における一方の前記コイル端から他方の前記コイル端までの長さに対する前記コイルの幅の比率は、０．１２６〜０．３６７であること、
を特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
前記コイルの周囲には、樹脂からなる被覆部が設けられていること、
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリアクトル。
前記コアは、継ぎ目なく一続きに構成されていること、
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。
前記コアは、磁性粉末と樹脂からなるメタルコンポジットコアであること、
を特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のリアクトル。
前記磁性粉末は、Ｆｅ−Ｓｉ合金粉末、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ合金粉末、若しくはアモルファス、又はこれら２種以上の粉末の混合粉であること、
を特徴とする請求項５に記載のリアクトル。