JP2020047721A - Inductor installation structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インダクタの設置構造に関する。 The present invention relates to an inductor installation structure.
近年、蓄電池を内蔵した輸送機器(例えばハイブリッドカー、電気自動車、燃料電池車等)や電子機器(例えばスマートフォン、パーソナルコンピュータ等)の電力変換回路は高出力を維持した上で小型軽量化、すなわち高電力密度化が求められている。 2. Description of the Related Art In recent years, power conversion circuits of transportation equipment (for example, hybrid cars, electric vehicles, fuel cell vehicles, etc.) and electronic equipment (for example, smartphones, personal computers, etc.) incorporating a storage battery have been reduced in size and weight while maintaining high output, that is, high power conversion circuits. Power density is required.
上記の電力変換回路には、変圧用途、インバータ用途、あるいはコンバータ用途として、各種インダクタが使用される。インダクタのコアとして、UU形コアを使用した場合、磁束経路が1方向に限定されるため、インダクタの小型化が難しくなる。これに対し、P形コア、EP形コア、あるいはPQ形コアのように、巻線を巻回する内側コアと、内側コアの外径側にあって、巻線の外周と対向する外側コアとを有するコアを使用すれば、コアに多数の磁束経路を形成されるため、UU形コアと比べて、空間容積におけるコアの比率を高めることができる。従って、インダクタの小型軽量化、さらには電力変換回路の高電力密度化を図ることが可能となる。 Various inductors are used in the above-described power conversion circuit as a transformer application, an inverter application, or a converter application. When a UU type core is used as the core of the inductor, the magnetic flux path is limited to one direction, so that it is difficult to reduce the size of the inductor. On the other hand, an inner core that winds a winding, such as a P-type core, an EP-type core, or a PQ-type core, and an outer core that is on the outer diameter side of the inner core and faces the outer periphery of the winding. When a core having a core is used, a large number of magnetic flux paths are formed in the core, so that the ratio of the core in the space volume can be increased as compared with the UU core. Therefore, it is possible to reduce the size and weight of the inductor and to increase the power density of the power conversion circuit.
ところで、インダクタは、動作時における発熱を抑制するため、冷却板に当接させて設置されるのが通例である。インダクタの冷却板への設置に際しては、例えば下記特許文献1に記載されているように、インダクタを、その巻線軸方向を冷却板の表面と直交する方向に向けて冷却板上に配置するのが一般的である。 By the way, in order to suppress heat generation during operation, the inductor is usually installed in contact with a cooling plate. When installing the inductor on the cooling plate, for example, as described in Patent Document 1 below, the inductor is arranged on the cooling plate so that the winding axis direction is orthogonal to the surface of the cooling plate. General.
P形、EP形、あるいはPQ形等のコアでは、内側コアと外側コアとを接続する平板状の接続コアが存在する。このタイプのインダクタを、特許文献1に記載のように、巻線軸方向が冷却板と直交する向きに配置すると、接続コアが冷却板に接した形となる。この場合、巻線の放熱経路はコアを介したものとなるため、巻線の放熱性がコアの熱伝導率に準じる形となる。従って、放熱性を高めようとすると、コアの材料を見直す必要があり、放熱性の向上を実現することが困難となる。 In a core such as a P-type, an EP-type, or a PQ-type, there is a flat connection core that connects an inner core and an outer core. When this type of inductor is arranged in a direction in which the winding axis direction is orthogonal to the cooling plate as described in Patent Document 1, the connecting core comes into contact with the cooling plate. In this case, since the heat radiation path of the winding passes through the core, the heat radiation of the winding follows the thermal conductivity of the core. Therefore, in order to enhance the heat radiation, it is necessary to review the material of the core, and it is difficult to improve the heat radiation.
特に、冷却板から離れた巻線上部で生じた熱は、巻線下部およびコアを経由して冷却板に至る形となり、熱の移動距離が長くなる(熱抵抗が高い)。加えて、熱は熱抵抗が小さい方向に伝播するため、通常は巻線が熱伝導率の高い(熱抵抗が低い)銅線で形成されていることもあり、熱は銅線の巻方向に伝播する。そのため、熱の移動距離がさらに長くなり、巻線上部での温度上昇が助長される傾向にある。 In particular, the heat generated at the upper part of the winding away from the cooling plate reaches the cooling plate via the lower part of the winding and the core, and the heat transfer distance becomes longer (higher thermal resistance). In addition, since heat propagates in the direction of lower thermal resistance, the windings are usually formed of copper wire with high thermal conductivity (low thermal resistance), and heat is transferred in the winding direction of the copper wire. Propagate. Therefore, the heat transfer distance is further increased, and the temperature rise in the upper part of the winding tends to be promoted.
そこで、本発明は、インダクタの放熱性を高めることができる設置構造を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an installation structure that can enhance the heat dissipation of the inductor.
以上の課題を解決するため、本発明は、コアおよび巻線を備えるインダクタを、インダクタ設置面に設置するための構造であって、前記コアが、前記巻線を巻回した内側コアと、前記内側コアの外径側にあり、前記巻線の外周と隙間を介して対向する外側コアと、開口部とを有し、巻線軸の周方向に沿って前記外側コアおよび前記開口部が設けられ、前記インダクタを、前記開口部を前記インダクタ設置面と対向させて、前記巻線軸の方向が前記インダクタ設置面と平行となる向きに配置し、前記開口部を介して対向する巻線の外周面とインダクタ設置面との間に、熱伝導率が0.5W/(m・K)以上の非磁性材料からなる放熱部材を配置したことを特徴とするものである。 In order to solve the above problems, the present invention is a structure for installing an inductor including a core and a winding on an inductor installation surface, wherein the core has an inner core wound with the winding, An outer core, which is on the outer diameter side of the inner core and faces the outer periphery of the winding via a gap, and an opening, wherein the outer core and the opening are provided along the circumferential direction of the winding axis. The inductor is arranged so that the opening is opposed to the inductor installation surface, the direction of the winding axis is parallel to the inductor installation surface, and the outer peripheral surface of the winding facing through the opening. And a heat dissipating member made of a non-magnetic material having a thermal conductivity of 0.5 W / (m · K) or more is disposed between the heat sink and the inductor mounting surface.
既に述べたように、巻線を巻回した内側コアと、内側コアの外径側にあり、巻線の外周と隙間を介して対向する外側コアとを有するコアを用いることにより、磁束経路が多数形成されるようになる。従って、空間容積におけるコアの比率を高めてインダクタの小型化を図ることができる。 As described above, the use of the core having the inner core around which the winding is wound and the outer core located on the outer diameter side of the inner core and facing the outer periphery of the winding with a gap therebetween allows the magnetic flux path to be increased. Many are formed. Therefore, the size of the inductor can be reduced by increasing the ratio of the core to the space volume.
かかるコア構造を前提として、巻線軸の周方向に沿って外側コアおよび開口部を設け、インダクタを、コアの開口部をインダクタ設置面と対向させて、巻線軸の方向がインダクタ設置面と平行となる向きに配置し、さらに開口部を介して対向する巻線の外周面とインダクタ設置面との間に、高い熱伝導率を有する非磁性材料からなる放熱部材すれば、巻線で生じた熱の多くはコアを介することなく、高熱伝導率を有する放熱部材を介してインダクタ設置面に伝播する。そのため、放熱効果を高めて、巻線の温度上昇を抑えることができる。また、巻線軸方向における巻線各部のインダクタ設置面までの距離が均一化されるため、当該各部での放熱性を均一化することができる。従って、各部の温度上昇幅を均一化し、磁気特性のばらつきを抑えることができる。放熱性が向上することで、放熱用の別部品(ヒートシンク等)の設置が不要となるため、インダクタ全体の体格を小型化することも可能となる。 Assuming such a core structure, an outer core and an opening are provided along the circumferential direction of the winding axis, and the inductor is arranged such that the opening of the core is opposed to the inductor installation surface, and the direction of the winding axis is parallel to the inductor installation surface. If a heat dissipating member made of a non-magnetic material having high thermal conductivity is provided between the outer peripheral surface of the winding and the inductor mounting surface that face each other through the opening, heat generated by the winding can be obtained. Most of them propagate to the inductor installation surface via a heat radiating member having high thermal conductivity without passing through the core. Therefore, the heat radiation effect can be enhanced and the temperature rise of the winding can be suppressed. In addition, since the distance between each part of the winding in the direction of the winding axis and the surface on which the inductor is installed is made uniform, the heat radiation at each part can be made uniform. Therefore, the temperature rise width of each part can be made uniform, and the variation in magnetic characteristics can be suppressed. By improving the heat dissipation, it is not necessary to provide a separate component for heat dissipation (such as a heat sink), so that the overall size of the inductor can be reduced.
放熱部材を、巻線軸の周方向の全周にわたって配置すると、渦電流の周回路が形成されるため、電磁誘導による放熱部材の温度上昇が生じる。また、磁束が渦電流に変化することにより、周回する磁束が減少するため、インダクタのインダクタンス値が大きく低下する。これを避けるため、放熱部材は、巻線軸の周方向の一部領域にのみ配置するのが好ましい。 When the heat dissipating member is arranged over the entire circumference in the circumferential direction of the winding shaft, a peripheral circuit of the eddy current is formed, so that the temperature of the heat dissipating member increases due to electromagnetic induction. In addition, since the magnetic flux changes to an eddy current, the circulating magnetic flux decreases, and the inductance value of the inductor greatly decreases. In order to avoid this, it is preferable to dispose the heat radiating member only in a partial region in the circumferential direction of the winding axis.
放熱部材のうち、巻線の外周面と対向する面は、当該巻線の外周面に沿う形状に形成するのが好ましい。これにより巻線の周方向各部で生じた熱が均等に放熱部材に伝播するため、巻線の周方向で放熱性を均一化することができる。また、巻線の周方向各部から熱の伝播する放熱部材の面を大きくすることができ、放熱性を高めることができる。 It is preferable that, of the heat radiating member, a surface facing the outer peripheral surface of the winding is formed in a shape along the outer peripheral surface of the winding. Thereby, the heat generated in each part in the circumferential direction of the winding is evenly transmitted to the heat radiating member, so that the heat radiation in the circumferential direction of the winding can be made uniform. In addition, the surface of the heat dissipating member through which heat propagates from each part in the circumferential direction of the winding can be enlarged, and heat dissipation can be improved.
放熱部材と巻線の外周との間に、絶縁材料からなる封止材を介在させることにより、巻線と放熱部材の間の絶縁を確実に行うことができる。 By interposing a sealing material made of an insulating material between the heat radiating member and the outer periphery of the winding, insulation between the winding and the heat radiating member can be reliably performed.
外側コアと巻線の外周の間に絶縁材料からなる封止材を介在させることにより、巻線と外側コアの間の絶縁を確実に行うことができる。 By interposing a sealing material made of an insulating material between the outer core and the outer periphery of the winding, insulation between the winding and the outer core can be reliably performed.
インダクタを、ケースを用いることなく、インダクタ設置面に直接配置することにより、磁気特性とは無関係のケースを省略することができるので、インダクタの体格を小型化することができる。また、ケースの温度上昇も防止することができる。 By arranging the inductor directly on the inductor mounting surface without using a case, a case irrelevant to the magnetic characteristics can be omitted, so that the size of the inductor can be reduced. In addition, a rise in the temperature of the case can be prevented.
本発明のインダクタの設置構造によれば、インダクタの放熱性を高めることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the installation structure of the inductor of this invention, the heat dissipation of an inductor can be improved.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、インダクタ1の設置構造を示す斜視図であり、図2は、図1中のX−X線を含む、巻線軸Oと直交する平面における断面図である。
図1および図2に示すように、本実施形態にかかるインダクタ1は、コア2と、巻線3と、封止部材5と、放熱部材6とを有する。
FIG. 1 is a perspective view showing an installation structure of the inductor 1, and FIG. 2 is a cross-sectional view including a line XX in FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, the inductor 1 according to the present embodiment has a
図3は、コア2のみの形状を示す斜視図である(インダクタ1から巻線3、後述するボビン4、封止材5、および放熱部材6を取り去った状態を示している)。図3に示すように、本実施形態のコア2は、PQ形に相当する形状を有する。
FIG. 3 is a perspective view showing the shape of only the core 2 (showing a state in which the winding 3, a
図3に示すように、コア2は、軸状の内側コア21と、内側コア21の外径側に配置された外側コア22と、内側コア21と外側コア22を接続する接続コア23とを有する。本実施形態の外側コア22は矩形平板状の形態をなし、内側コア21を挟む180°対向位置で巻線軸Oと平行に配置されている。各外側コア22の内面と巻線軸Oとの間の距離は等しい。二つの外側コア22の巻線軸O方向の一端部間に、両外側コア22と直交する形で一方の接続コア23が配置され、二つの外側コア22の巻線軸O方向の他端部間に、両外側コア22と直交する形で他方の接続コア23が配置されている。二つの接続コア23は、何れも矩形平板状の形態をなしている。
As shown in FIG. 3, the
このコア2において、巻線軸Oを中心とする周方向のうち、外側コア22で覆われていない領域は、コアのない開口部2aになっている。つまり、コア2は、巻線軸Oの周方向に沿って外側コア22と開口部2aを交互に二つずつ有する。そのため、本実施形態のコア2(内側コア21を除く)は、両端を開口させた角筒状の形態をなしている。図1に示すように、開口部2aの幅Wは、巻線3の巻線軸O方向の全長と同じかこれよりも大きくし、巻線3の外周面を、巻線軸O方向の全長にわたって開口部2a内に露出させる。
In the
また、内側コア2の両端面は、何れも接続コア23と接触させる。コア2には、エアギャップが設けられていない。
Both end surfaces of the
コア2は、例えば、軟磁性粉末を圧縮成形した後、焼鈍処理を施すことで製作される。軟磁性粉末としては、純鉄系、アモルファス系、軟磁性合金系、ナノ結晶系等の軟磁性金属粉末に樹脂等からなる絶縁被膜をコーティングした絶縁被膜付き軟磁性粉末を使用することができる。この絶縁被膜付き軟磁性粉末を用いたコアの初透磁率(磁界0 A/m時の比透磁率を意味する)は、30以上200以下が好ましい。
The
コア2の材料としては、上記の軟磁性粉末のみを使用する他、必要に応じて軟磁性粉末と樹脂粉末とを有する複合材を使用することもできる。複合材は射出成形にて成形が可能であり、これにより外側コア22および接続コア23を一体として成形することが容易となる。なお、コア2の局部的な温度上昇を防止するため、コア2の熱伝導率は1.2W/(m・K)以上とするのが好ましい。内側コア21、外側コア22、および接続コア23は同じ材料で形成するのが好ましいが、必要に応じて異なる材料で形成することもできる。
As the material of the
図2に示すように、内側コア21の外周には巻線3が巻回される。この時、巻線3の外周面は外側コア22よりも内径側にあり、巻線3の外周面は外側コア22の内面と隙間を介して対向している。巻線3の内周と内側コア21の外周との間には、樹脂等の絶縁材料からなるボビン4が介在している。巻線3の直径寸法は、両外側コア22の内面間距離よりも小さく、かつ外側コア22および接続コア23の高さ寸法Hよりも小さい。従って、巻線3の外周面と両外側コア22の内面との間、および巻線3の外周面と両外側コア22の下端に接する仮想平面との間には、それぞれ隙間が存在する。
As shown in FIG. 2, the winding 3 is wound around the outer periphery of the
以上に述べたインダクタ1は、例えば、図3の線Lで分割したコア2の分割体をそれぞれ一体成形した後、予め巻回した巻線3を内側コア21の半体の外周に挿入し、その後、二つの分割体を接着等の手段で一体化することにより製作することができる。もちろんインダクタ1の製作手順はこれに限定されず、例えば、内側コア21、外側コア2、および接続コア23からなるコア2全体を一体に成形した後、内側コア21に巻線3を巻回してインダクタ1を製作してもよい。何れにせよコア2の各部(内側コア21、外側コア22、および接続コア23)は、巻線3の装着前に金型を用いて成形される。
In the inductor 1 described above, for example, after each of the divided bodies of the
放熱部材6は、コア2の一方(図2の下側)の開口部2aの内周に配置される。放熱部材6は、少なくとも巻線3の外周面と後述するインダクタ設置面7aとの間の最短距離を含む領域に、巻線3の巻線軸O方向の全長にわたって配置される。本実施形態では、コア2の開口部2aの内周に嵌合してコア2の開口部2aを閉塞する放熱部材6を例示している。この放熱部材6は、例えば外側コア22および接続コア23の各内面に圧入することでコア2に固定される。放熱部材6のうち、巻線3の外周面と対向する対向面6aは、巻線3の外周面に沿った形状に形成される。本実施形態では、巻線3の外周面が円筒面状に形成されており、これを受けて、放熱部材6の対向面6aは凹状の円筒面状に形成されている。巻線3の外周面と放熱部材6の対向面6aとの間には円弧状の隙間がある。
The
放熱部材6は、巻線3の周方向の全周にわたっては配置されない。仮に巻線3の周方向全周にわたって放熱部材6を配置すれば(図6参照)、放熱部材6に渦電流の周回路が形成されるため、電磁誘導による放熱部材6の温度上昇が生じる。これを避けるため、放熱部材6は、巻線3の周方向一部領域(具体的には巻線3の半周よりも小さい領域)にのみ配置される。
The
放熱部材6は、非磁性材料で形成される。また、この放熱部材6は、巻線3で生じた熱をインダクタ設置面7aに放熱する機能を有する。そのため、放熱部材6は、高い熱伝導率を有する材料、具体的には0.5W/(m・K)以上の熱伝導率を有する材料で形成される。このように非磁性で0.5W/(m・K)以上の熱伝導率を有し、放熱部材6の材料として使用可能なものとして、アルミニウム(アルミニウム合金も含む)、ステンレス鋼、銅(銅合金も含む)、セラミック(窒化アルミニウム、アルミナ等も含む)を挙げることができる。この中でも、熱伝導率に優れ、安価で軽量であるからアルミニウム合金を使用するのが好ましい。
The
このようにコア2、巻線3、および放熱部材6からなるアセンブリを組み立てた後、樹脂等の絶縁材料からなる封止材5が、放熱部材6によって閉塞されていない他の開口部2aを介してコア2の内部空間に供給される。この際、放熱部材6を配置した側の開口部2aが放熱部材6で閉鎖されているため、コア2の内部空間に供給した溶融状態の封止材5がコア2の外部に漏れ出ることはない。これにより、封止材5を供給する際の金型構造を簡略化することができる。
After assembling the assembly including the
このようにコア2の内部に封止材5を供給することにより、図2に示すように、巻線3の外周面と外側コア22の内面の間、および巻線3の外周面と放熱部材6の対向面6aとの間の隙間にそれぞれ封止材5が充填される。充填した封止材5が固化することにより、巻線3と外側コア22の間、および巻線3と放熱部材6の間の絶縁がなされる。インダクタ設置面7aと対向しない図面上側の開口部2aでは、他の機器との間の絶縁が問題とならないため、巻線3の周方向の一部が封止材5から露出していても構わない。もちろん絶縁性を確保する必要があれば、図面上側の開口部2a側でも巻線3を完全に封止材5で覆うのが好ましい。
By supplying the sealing
以上の工程を経て完成したインダクタ1は、水冷式の冷却板7等に設けられたインダクタ設置面7a上に載置され、ブラケットや接着等の固定手段を用いてインダクタ設置面7aに固定される。インダクタ1の設置に際しては、図2に示すように、放熱部材6で閉塞した側の開口部2aをインダクタ設置面7aと対向させ、かつコア2を、巻線軸Oの方向がインダクタ設置面7aと平行となる向きに配置する。
The inductor 1 completed through the above steps is placed on the
本実施形態では、既に述べたように、巻線軸Oの周方向に沿って外側コア22および開口部2aが設けられる。また、インダクタ1を、開口部2aをインダクタ設置面7aと対向させて、巻線軸Oの方向がインダクタ設置面7aと平行となる向きに配置しており、インダクタ設置面7aと巻線3の間(特に巻線3とインダクタ設置面7aとの間の最短距離の領域)にはコア2が存在していない。従って、巻線3で生じた熱の多くが、コア2を介さずに、高い熱伝導性を有する放熱部材6を介してインダクタ設置面7aに伝播する。そのため、放熱効果を高めて、巻線3の温度上昇を抑えることが可能となる。
In the present embodiment, as described above, the
また、巻線軸O方向で巻線各部のインダクタ設置面7aまでの距離が均一化されるため、当該各部での放熱性を均一化することができる。従って、各部の温度上昇幅を均一化し、巻線3の磁気特性のばらつきを抑えることができる。放熱性が向上することで、放熱用の別部品の設置が不要となるため、インダクタ1全体の体格を小型化することも可能となる。さらに、放熱性の観点からコア2の材料が制限を受けることがないため、コア2の材料選択の自由度を高めることができる。
In addition, since the distance from each part of the winding to the
加えて、放熱部材6のうち、巻線3の外周面と対向する対向面6aを、巻線3の外周面の輪郭に沿う形状(円筒面状)に形成しているため、巻線3の周方向各部で生じた熱を均等に放熱部材6に伝播させることができる。従って、巻線3の周方向で放熱性を均一化することが可能となる。
In addition, of the
本実施形態のコア2は、巻線3を巻回する内側コア21と、内側コア21の外径側で巻線3の外周と対向する外側コア22を備えるものであり、このコア形状を前提として採用することで、磁束経路の多数化を通じてインダクタ1の小型化が達成するものである。本発明は、この種のコア構造では放熱性を確保することが課題となることを見出し、その課題解決のために、インダクタ1の構造やインダクタ1の設置構造を工夫することにより、インダクタ1の小型化と併せて放熱性の向上を達成したものである。
The
なお、上記の作用効果をより顕著なものとするため、巻線3からインダクタ設置面7aへの熱伝導がスムーズに行われるように、巻線3と放熱部材6との間の隙間に介在する封止材5は、極力、熱伝導率の大きい材料で形成するのが好ましい。
In order to make the above operation and effect more remarkable, an intervening hole is provided between the winding 3 and the
図4は、インダクタの設置構造の参考例を示す断面図である。
同図に示すように、コア2’および巻線3’を有するインダクタ1’をケース8内に収容することも考えられる。しかしながら、これでは、磁気特性の改善とは無関係のケース8を使用する必要があるため、高電力密度化を図る上では好ましくない。また、ケース8が磁束経路になり、ケース8に渦電流が生じて発熱する点も問題となる。これに対し、本実施形態のように、ケース8を使用することなく、インダクタ1をインダクタ設置面7a上に直接配置することにより、インダクタ1の体格を小型化して回路の高電力密度化を図ると共に、ケース8での発熱による効率の低下を回避することができる。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a reference example of the installation structure of the inductor.
As shown in the figure, it is conceivable to house an inductor 1 ′ having a
図4の設置構造を採用する場合、例えば、内側コア21’に巻線3’を巻回した後で、ケース8内に軟磁性粉末を供給し、ケース8を成形型として使用することにより、外側コアや接続コアに相当する部分22’、23’を成形することも可能となる。しかしながら、この設置構造では、巻線3’と外側コア相当部分22’との間に隙間を確保することができない。そのため、巻線3’と外側コア相当部分22’の間に封止材(図2の符号5)を配置することができず、巻線3’とコア2’間の絶縁が不十分となる。本実施形態のように、外側コア22と巻線3の間に隙間を設けることで、当該隙間に封止材5を配置することが可能となり、巻線3とコア2を確実に絶縁することができる。
When the installation structure of FIG. 4 is adopted, for example, after winding the winding 3 ′ around the
以下、本発明の効果を確認するため、実施例1,2および比較例について、動作中のインダクタ1の巻線3およびコア2での温度上昇量を測定する試験を行った(確認試験1)。その試験条件および結果を説明する。
Hereinafter, in order to confirm the effects of the present invention, tests for measuring the amount of temperature rise in the winding 3 and the
[試験対象]
実施例1として、図1〜図3に示すインダクタおよび設置構造を採用した。放熱部材6はアルミニウム合金で形成している。また、実施例2として、実施例1のインダクタ1において、放熱部材をアルミニウム合金製から耐食性の高いステンレス鋼(SUS403)製に変更したものを使用した。比較例は、図5に示すように、実施例1と同構造のインダクタ1を、巻線軸Oがインダクタ設置面7aに対して直交する向きとなるようにインダクタ設置面7a上に配置した構造としている。実施例1で使用するアルミニウム合金製の放熱部材6の熱伝導率は、230W/(m・K)であり、ステンレス鋼製の放熱部材6の熱伝導率は、26W/(m・K)である。
[Test target]
As Example 1, the inductor and the installation structure shown in FIGS. The
[試験方法]
室内環境にて、冷却板7(上面がインダクタ設置面7aとなる)の下面の温度を50℃に固定し、通電中の巻線3の発熱量を60W、コア2の発熱量を30℃Wとして、温度平衡に達した時の巻線3およびコア2の温度(平均温度)を測定した。
[Test method]
In the indoor environment, the temperature of the lower surface of the cooling plate 7 (the upper surface becomes the
確認試験1の結果を図7に示す。図7は、巻線3およびコア2のそれぞれについて、50℃に対する上昇温度(平均値)を測定した結果をまとめた表である。図7から明らかなように、比較例に対し、実施例1,2の方がインダクタ各部の上昇温度を小さくできることが確認された。従って、比較例に対し、実施例1,2の方が高い放熱性を有することが確認された。また、実施例2よりも実施例1の方が温度上昇量を小さくできることも確認された。従って、放熱部材6として熱伝導率の高いものを使用するほど、インダクタ1の温度上昇を抑えられることが明らかになった。
The result of confirmation test 1 is shown in FIG. FIG. 7 is a table summarizing the results of measuring the temperature rise (average value) at 50 ° C. for each of the winding 3 and the
次に、確認試験2として、確認試験1における実施例1、および以下に述べる参考例1,2について、インダクタの磁気特性を測定する試験を行った。参考例1は、実施例1において放熱部材6を具備しないもの、参考例2は、図6に示すように、アルミニウム合金製の放熱部材6’を巻線3の周方向全周にわたって形成したものである。各例を冷却板7上に配置し、確認試験1と同様にインダクタ1を冷却しつつ、各インダクタ1に直流電流を重畳した正弦波交流を通電させてインダクタンス値を測定した。
Next, as
確認試験2の結果を図8に示す。図8から、放熱部材6を巻線3の周方向一部領域のみに配置した実施例1では、放熱部材なしの参考例1と比べてインダクタンス値の低下はごく僅かであるが、放熱部材6を巻線3の周方向全周にわたって配置した参考例2ではインダクタンス値が極端に低下した。これは、周回した放熱部材で磁束が渦電流に変化し、磁束が失われたことに起因すると考えられる。従って、放熱部材6は、巻線3の周方向一部領域のみに配置するのが好ましい。
The result of
以上に述べたインダクタは、例えば、PFC(power factor correction)回路、コンバータ回路、インバータ回路等における変圧用途(降圧、昇圧を問わない)、インバータ用途、コンバータ用途等に使用することができる。 The inductors described above can be used, for example, for power transformation applications (both step-down and step-up) in PFC (power factor correction) circuits, converter circuits, inverter circuits, etc., inverter applications, converter applications, and the like.
1 インダクタ
2 コア
2a 開口部
3 巻線
4 ボビン
5 封止材
6 放熱部材
6a 対向面
7 冷却板
7a インダクタ設置面
22 外側コア
23 接続コア
REFERENCE SIGNS LIST 1
Claims (6)
前記コアが、前記巻線を巻回した内側コアと、前記内側コアの外径側にあり、前記巻線の外周と隙間を介して対向する外側コアと、開口部とを有し、巻線軸の周方向に沿って前記外側コアおよび前記開口部が設けられ、
前記インダクタを、前記開口部を前記インダクタ設置面と対向させて、前記巻線軸の方向が前記インダクタ設置面と平行となる向きに配置し、
前記開口部を介して対向する巻線の外周面とインダクタ設置面との間に、熱伝導率が0.5W/(m・K)以上の非磁性材料からなる放熱部材を配置したことを特徴とするインダクタの設置構造。 A structure for installing an inductor including a core and a winding on an inductor installation surface,
The core has an inner core around which the winding is wound, an outer core which is on the outer diameter side of the inner core, faces the outer periphery of the winding with a gap therebetween, and an opening, and has a winding shaft. The outer core and the opening are provided along a circumferential direction of,
The inductor, the opening portion is opposed to the inductor installation surface, the direction of the winding axis is arranged in a direction parallel to the inductor installation surface,
A heat dissipating member made of a non-magnetic material having a thermal conductivity of 0.5 W / (m · K) or more is arranged between the outer peripheral surface of the winding facing the opening and the inductor mounting surface. The installation structure of the inductor.
Priority Applications (1)
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