JP3910488B2 - リアクトル - Google Patents
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- H01F2003/103—Magnetic circuits with permanent magnets
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、永久磁石を用いて磁気バイアスを与えるリアクトルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石を用いて磁気バイアスを与えるリアクトルとして、特開平８−３１６０４９号公報に示されているリアクトルがあり、図３にその構成を示す。この従来のリアクトルは、Ｔ型コア１２１とＣ型コア１１１によってコア１１０を構成している。Ｔ型コア１２１の両底部１２１ｂとＣ型コア１１１の両側面脚１１１ｅとの間に磁気的空隙１０５を形成しており、Ｔ型コア１２１の脚１２１ｃにコイル１０３を巻回している。Ｔ型コア１２１の両側面に、永久磁石１０４を設け、永久磁石１０４の背面に、永久磁石１０４の外側面とＴ型コア１２１の外側面をブリッジするＬ形のバックヨーク１０６を設けている。永久磁石１０４の作る磁束φｍはバックヨーク１０６から永久磁石１０４を通り、コイル１０３の作る磁束φｅと磁気的空隙１０５でバイアスする。
【０００３】
このようにこの従来技術においては、コアの磁気的空隙１０５の側面に磁気バイアス用の永久磁石１０４とバックヨーク１０６とが磁気的に直列に密着して設けられており、コアに巻かれたコイル１０３の作る磁束φｅと永久磁石１０４の作る磁束φｍが互いに逆方向になるように永久磁石１０４が着磁されている。
【０００４】
この従来の技術においては、永久磁石１０４の作るバイアス磁束φｍとコイル１０３の作る磁束φｅが打ち消し合うため、コア内部の磁束が減少し、コアの磁気飽和を抑制することができる。また、コイル１０３の作る磁束が永久磁石１０４内を流れにくいので、渦電流損も減少し、永久磁石１０４も減磁しにくいという特徴がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の永久磁石付きリアクトルにあっては、永久磁石１０４がコア１１０に密着して設けられているため、鉄損等により生じたコア１１０の発熱や、銅損等により生じたコイル１０３の発熱が永久磁石１０４に伝わり、永久磁石１０４の温度も上昇する。
【０００６】
一般的に永久磁石は代表的な磁気特性である減磁曲線が温度特性を有しており、特に、フェライト磁石や希土類磁石は負の温度係数を有している。図４に、参考として、NEOMAX−37H（住友特殊金属（株）製のＮｄ磁石の商品名）の減磁曲線の温度変化を示す。NEOMAX−37Hのようにエネルギー密度および発生磁束密度が高い永久磁石にあっては、温度上昇による性能劣化が極端であり、図４の減磁曲線に示すように、磁化力（発生磁力）が温度上昇に応じて急激に減少するという性質がある。
【０００７】
通常、リアクトルにおいては１８０°ＣのＨ種絶縁まで用いられるため、永久磁石がコアに密着して設けられている場合には、永久磁石の表面も熱伝導により１００°Ｃ以上になる。
【０００８】
このように、上記従来のリアクトルにおいては、永久磁石の温度上昇による発生磁力の減少により、永久磁石による磁気バイアス量が減少し、コアの磁気飽和が良好に抑制できなくなって所望のＬ−Ｉ特性を得られなくなるという問題があった。
【０００９】
さらに、永久磁石の作る磁束を調節できるような磁気空隙が設けられていないため、コイルの作る磁束を最適に打ち消すように永久磁石の作るバイアス磁束を調節できず、結果としてリアクトルのＬ−Ｉ特性を所望の値にすることができないという問題があった。
【００１０】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、コアからの熱に起因した永久磁石の温度上昇を効果的に防止でき、永久磁石として温度特性が悪いものが使用されるような状況下であっても温度上昇による特性劣化を防止できるリアクトルを得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかるリアクトルは、コイルが巻回されたコアに第１の磁気的空隙を設け、この第１の磁気的空隙の付近のコアの側面に永久磁石を配設し、この永久磁石を用いて磁気バイアスを与えるリアクトルにおいて、永久磁石と前記コアの側面との間に第２の磁気的空隙を形成する断熱絶縁体シートを介在させ、この断熱絶縁体シートの厚みを可変することにより前記永久磁石が与えるバイアス磁束を調節することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、永久磁石とコアの側面との間に第２の磁気的空隙を設け、この第２の磁気的空隙に断熱絶縁体シートを設けるようにしており、永久磁石の温度上昇を抑制して特性劣化を少なくすることができるとともに、第２の磁気的空隙を形成する断熱絶縁体シートの厚みを変えることにより、永久磁石が与えるバイアス磁束を調節するようにしており、これによりコイルの作る磁束を殆ど変えずに永久磁石の作るバイアス磁束だけを調節することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるリアクトルの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１はこの発明にかかるリアクトルの実施の形態を示すものである。このリアクトルは、Ｔ形コア１およびＣ形コア５によってＴＣ形のコア１５を構成している。
【００１７】
Ｔ形コア１の脚部２にはコイル３を巻回している。Ｔ形コア１の底部４とＣ形コア５の両脚６の間に磁気的空隙７を形成し、この磁気的空隙７に絶縁体８を介在させている。
【００１８】
Ｔ形コア１およびＣ形コア５の両脚６との間の磁気的空隙７の付近の両外側面には、磁気的空隙１０を介してバイアス磁束を発生する板状の一対の永久磁石９を配設している。これら一対の永久磁石９は、板の長手方向および板厚方向の各々に片側２極となるように着磁し、対向するもの同士が同極性となるようにしている。磁気的空隙１０には、断熱性の良い絶縁体である断熱絶縁体シート１１を介在させている。永久磁石９の背面には、磁性体材料から成る一対の平板状のバックヨーク１２を貼付してある。
【００１９】
この実施の形態においては、磁気的空隙１０およびこの磁気的空隙１０に挿入した断熱絶縁体シート１１により、鉄損等により生じたＴ形コア１およびＣ形コア５の発熱や、銅損等により生じたコイル３の発熱が永久磁石９に伝わることを防いでおり、先の図４に示したような温度特性を有した減磁特性を持つ永久磁石９が温度上昇により性能劣化することを抑制し、リアクトルを所望のＬ−Ｉ特性に維持することができる。
【００２０】
さらに、この実施の形態の構造によれば、磁気的空隙１０の間隔を調整することにより、すなわち断熱絶縁体シート１１の厚み変えることにより、コイル３の作る磁束１３を殆ど変えずに永久磁石９の作るバイアス磁束１４だけを支配的に調節することができる。
【００２１】
従って、コイル３の作るコイル磁束１３を最適に打ち消すようにリアクトルのＬ−Ｉ特性を容易に調整することができる。図２は、磁気的空隙１０の間隔を変えたときのリアクトルのＬ−Ｉ特性を示すものであり、磁気的空隙１０を広くすればＡの方向にＬ−Ｉ曲線をシフトさせることができ、また磁気的空隙１０を狭くすればＣの方向にＬ−Ｉ曲線をシフトできることが示されている。
【００２２】
ここで、磁気的空隙１０を狭くすると、電流大の領域でのＬ値を大きく保つことができるが、余り狭くしすぎると電流が小さい領域でのＬ値が減少する状態に至ることがある。従って、磁気的空隙１０を調整して、所望のＬ−Ｉ特性に設定すればよい。
【００２３】
このように本実施の形態によれば、永久磁石９とコア１５の間に磁気的空隙１０を設け、この磁気的空隙１０に断熱絶縁体シート１１を設けるようにしているので、永久磁石９の温度上昇が抑制されて特性が劣化し難くなる。つまり、コア１５に発生した熱が永久磁石９へ伝わることを断熱部材としての断熱絶縁体シート１１により抑制されるから、コア１５からの熱に起因した永久磁石９の温度上昇を効果的に防止でき、特に、永久磁石９として温度特性が悪いものが使用されるような状況下であっても温度上昇による特性劣化を防止できる。
【００２４】
また、磁気的空隙１０に配設される断熱シートの厚みを変えることにより、バイアス磁束を調節することができ、コイル３の作る磁束を殆ど変えずに永久磁石９の作るバイアス磁束だけを支配的に調節できる。従って、コイル３の作る磁束を最適に打ち消すように永久磁石９の作るバイアス磁束を調節でき、結果としてリアクトルのＬ−Ｉ特性を所望の値に設定することができる。
【００２５】
なお、上記した各実施例は、Ｔ形コアとＣ形コアより成るリアクトルを対象とした例で説明したが、本発明は、Ｅ形コアとＩ形コアまたは一対のＣ形コアより成るリアクトルの場合についても適用することができる。
【００２６】
さらに、永久磁石については、板の長手方向および板厚方向おのおのに片側２極となるように着磁した場合について示したが、板厚方向に２極となるように着磁し、それを２枚組み合わせても良いし、１枚だけ用いてもう片方はバックヨークで構成しても良い。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、永久磁石とコアの側面との間に第２の磁気的空隙を設け、この第２の磁気的空隙に断熱絶縁体シートを設けるようにしているので、永久磁石の温度上昇が抑制されて特性が劣化し難くなる。つまり、コアに発生した熱が永久磁石へ伝わることを断熱部材としての断熱絶縁体シートにより抑制されるから、コアからの熱に起因した永久磁石の温度上昇を効果的に防止でき、特に、永久磁石として温度特性が悪いものが使用されるような状況下であっても温度上昇による特性劣化を防止できる。さらに、第２の磁気的空隙に配設される断熱シートの厚みを変えることにより、バイアス磁束を調節することができ、コイルの作る磁束を殆ど変えずに永久磁石の作るバイアス磁束だけを調節できる。従って、コイルの作る磁束を最適に打ち消すように永久磁石の作るバイアス磁束を調節でき、結果としてリアクトルのＬ−Ｉ特性を所望の値に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態によるリアクトルを示す断面図である。
【図２】 コアと永久磁石の間の磁気的空隙の広さを変えたときのＬ−Ｉ特性の変化を示す図である。
【図３】 従来技術を示す図である。
【図４】 永久磁石の温度と減磁特性の関係を示す図である。
【符号の説明】
１ Ｔ形コア、２ 脚部、３ コイル、４ 底部、５ Ｃ形コア、６ 両脚、７ 磁気的空隙、８ 絶縁体、９ 永久磁石、１０ 磁気的空隙、１１ 断熱絶縁体シート、１２ バックヨーク、１３ コイル磁束、１４ バイアス磁束、１５ コア。
【発明の属する技術分野】
この発明は、永久磁石を用いて磁気バイアスを与えるリアクトルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石を用いて磁気バイアスを与えるリアクトルとして、特開平８−３１６０４９号公報に示されているリアクトルがあり、図３にその構成を示す。この従来のリアクトルは、Ｔ型コア１２１とＣ型コア１１１によってコア１１０を構成している。Ｔ型コア１２１の両底部１２１ｂとＣ型コア１１１の両側面脚１１１ｅとの間に磁気的空隙１０５を形成しており、Ｔ型コア１２１の脚１２１ｃにコイル１０３を巻回している。Ｔ型コア１２１の両側面に、永久磁石１０４を設け、永久磁石１０４の背面に、永久磁石１０４の外側面とＴ型コア１２１の外側面をブリッジするＬ形のバックヨーク１０６を設けている。永久磁石１０４の作る磁束φｍはバックヨーク１０６から永久磁石１０４を通り、コイル１０３の作る磁束φｅと磁気的空隙１０５でバイアスする。
【０００３】
このようにこの従来技術においては、コアの磁気的空隙１０５の側面に磁気バイアス用の永久磁石１０４とバックヨーク１０６とが磁気的に直列に密着して設けられており、コアに巻かれたコイル１０３の作る磁束φｅと永久磁石１０４の作る磁束φｍが互いに逆方向になるように永久磁石１０４が着磁されている。
【０００４】
この従来の技術においては、永久磁石１０４の作るバイアス磁束φｍとコイル１０３の作る磁束φｅが打ち消し合うため、コア内部の磁束が減少し、コアの磁気飽和を抑制することができる。また、コイル１０３の作る磁束が永久磁石１０４内を流れにくいので、渦電流損も減少し、永久磁石１０４も減磁しにくいという特徴がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の永久磁石付きリアクトルにあっては、永久磁石１０４がコア１１０に密着して設けられているため、鉄損等により生じたコア１１０の発熱や、銅損等により生じたコイル１０３の発熱が永久磁石１０４に伝わり、永久磁石１０４の温度も上昇する。
【０００６】
一般的に永久磁石は代表的な磁気特性である減磁曲線が温度特性を有しており、特に、フェライト磁石や希土類磁石は負の温度係数を有している。図４に、参考として、NEOMAX−37H（住友特殊金属（株）製のＮｄ磁石の商品名）の減磁曲線の温度変化を示す。NEOMAX−37Hのようにエネルギー密度および発生磁束密度が高い永久磁石にあっては、温度上昇による性能劣化が極端であり、図４の減磁曲線に示すように、磁化力（発生磁力）が温度上昇に応じて急激に減少するという性質がある。
【０００７】
通常、リアクトルにおいては１８０°ＣのＨ種絶縁まで用いられるため、永久磁石がコアに密着して設けられている場合には、永久磁石の表面も熱伝導により１００°Ｃ以上になる。
【０００８】
このように、上記従来のリアクトルにおいては、永久磁石の温度上昇による発生磁力の減少により、永久磁石による磁気バイアス量が減少し、コアの磁気飽和が良好に抑制できなくなって所望のＬ−Ｉ特性を得られなくなるという問題があった。
【０００９】
さらに、永久磁石の作る磁束を調節できるような磁気空隙が設けられていないため、コイルの作る磁束を最適に打ち消すように永久磁石の作るバイアス磁束を調節できず、結果としてリアクトルのＬ−Ｉ特性を所望の値にすることができないという問題があった。
【００１０】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、コアからの熱に起因した永久磁石の温度上昇を効果的に防止でき、永久磁石として温度特性が悪いものが使用されるような状況下であっても温度上昇による特性劣化を防止できるリアクトルを得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかるリアクトルは、コイルが巻回されたコアに第１の磁気的空隙を設け、この第１の磁気的空隙の付近のコアの側面に永久磁石を配設し、この永久磁石を用いて磁気バイアスを与えるリアクトルにおいて、永久磁石と前記コアの側面との間に第２の磁気的空隙を形成する断熱絶縁体シートを介在させ、この断熱絶縁体シートの厚みを可変することにより前記永久磁石が与えるバイアス磁束を調節することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、永久磁石とコアの側面との間に第２の磁気的空隙を設け、この第２の磁気的空隙に断熱絶縁体シートを設けるようにしており、永久磁石の温度上昇を抑制して特性劣化を少なくすることができるとともに、第２の磁気的空隙を形成する断熱絶縁体シートの厚みを変えることにより、永久磁石が与えるバイアス磁束を調節するようにしており、これによりコイルの作る磁束を殆ど変えずに永久磁石の作るバイアス磁束だけを調節することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるリアクトルの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１はこの発明にかかるリアクトルの実施の形態を示すものである。このリアクトルは、Ｔ形コア１およびＣ形コア５によってＴＣ形のコア１５を構成している。
【００１７】
Ｔ形コア１の脚部２にはコイル３を巻回している。Ｔ形コア１の底部４とＣ形コア５の両脚６の間に磁気的空隙７を形成し、この磁気的空隙７に絶縁体８を介在させている。
【００１８】
Ｔ形コア１およびＣ形コア５の両脚６との間の磁気的空隙７の付近の両外側面には、磁気的空隙１０を介してバイアス磁束を発生する板状の一対の永久磁石９を配設している。これら一対の永久磁石９は、板の長手方向および板厚方向の各々に片側２極となるように着磁し、対向するもの同士が同極性となるようにしている。磁気的空隙１０には、断熱性の良い絶縁体である断熱絶縁体シート１１を介在させている。永久磁石９の背面には、磁性体材料から成る一対の平板状のバックヨーク１２を貼付してある。
【００１９】
この実施の形態においては、磁気的空隙１０およびこの磁気的空隙１０に挿入した断熱絶縁体シート１１により、鉄損等により生じたＴ形コア１およびＣ形コア５の発熱や、銅損等により生じたコイル３の発熱が永久磁石９に伝わることを防いでおり、先の図４に示したような温度特性を有した減磁特性を持つ永久磁石９が温度上昇により性能劣化することを抑制し、リアクトルを所望のＬ−Ｉ特性に維持することができる。
【００２０】
さらに、この実施の形態の構造によれば、磁気的空隙１０の間隔を調整することにより、すなわち断熱絶縁体シート１１の厚み変えることにより、コイル３の作る磁束１３を殆ど変えずに永久磁石９の作るバイアス磁束１４だけを支配的に調節することができる。
【００２１】
従って、コイル３の作るコイル磁束１３を最適に打ち消すようにリアクトルのＬ−Ｉ特性を容易に調整することができる。図２は、磁気的空隙１０の間隔を変えたときのリアクトルのＬ−Ｉ特性を示すものであり、磁気的空隙１０を広くすればＡの方向にＬ−Ｉ曲線をシフトさせることができ、また磁気的空隙１０を狭くすればＣの方向にＬ−Ｉ曲線をシフトできることが示されている。
【００２２】
ここで、磁気的空隙１０を狭くすると、電流大の領域でのＬ値を大きく保つことができるが、余り狭くしすぎると電流が小さい領域でのＬ値が減少する状態に至ることがある。従って、磁気的空隙１０を調整して、所望のＬ−Ｉ特性に設定すればよい。
【００２３】
このように本実施の形態によれば、永久磁石９とコア１５の間に磁気的空隙１０を設け、この磁気的空隙１０に断熱絶縁体シート１１を設けるようにしているので、永久磁石９の温度上昇が抑制されて特性が劣化し難くなる。つまり、コア１５に発生した熱が永久磁石９へ伝わることを断熱部材としての断熱絶縁体シート１１により抑制されるから、コア１５からの熱に起因した永久磁石９の温度上昇を効果的に防止でき、特に、永久磁石９として温度特性が悪いものが使用されるような状況下であっても温度上昇による特性劣化を防止できる。
【００２４】
また、磁気的空隙１０に配設される断熱シートの厚みを変えることにより、バイアス磁束を調節することができ、コイル３の作る磁束を殆ど変えずに永久磁石９の作るバイアス磁束だけを支配的に調節できる。従って、コイル３の作る磁束を最適に打ち消すように永久磁石９の作るバイアス磁束を調節でき、結果としてリアクトルのＬ−Ｉ特性を所望の値に設定することができる。
【００２５】
なお、上記した各実施例は、Ｔ形コアとＣ形コアより成るリアクトルを対象とした例で説明したが、本発明は、Ｅ形コアとＩ形コアまたは一対のＣ形コアより成るリアクトルの場合についても適用することができる。
【００２６】
さらに、永久磁石については、板の長手方向および板厚方向おのおのに片側２極となるように着磁した場合について示したが、板厚方向に２極となるように着磁し、それを２枚組み合わせても良いし、１枚だけ用いてもう片方はバックヨークで構成しても良い。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、永久磁石とコアの側面との間に第２の磁気的空隙を設け、この第２の磁気的空隙に断熱絶縁体シートを設けるようにしているので、永久磁石の温度上昇が抑制されて特性が劣化し難くなる。つまり、コアに発生した熱が永久磁石へ伝わることを断熱部材としての断熱絶縁体シートにより抑制されるから、コアからの熱に起因した永久磁石の温度上昇を効果的に防止でき、特に、永久磁石として温度特性が悪いものが使用されるような状況下であっても温度上昇による特性劣化を防止できる。さらに、第２の磁気的空隙に配設される断熱シートの厚みを変えることにより、バイアス磁束を調節することができ、コイルの作る磁束を殆ど変えずに永久磁石の作るバイアス磁束だけを調節できる。従って、コイルの作る磁束を最適に打ち消すように永久磁石の作るバイアス磁束を調節でき、結果としてリアクトルのＬ−Ｉ特性を所望の値に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態によるリアクトルを示す断面図である。
【図２】 コアと永久磁石の間の磁気的空隙の広さを変えたときのＬ−Ｉ特性の変化を示す図である。
【図３】 従来技術を示す図である。
【図４】 永久磁石の温度と減磁特性の関係を示す図である。
【符号の説明】
１ Ｔ形コア、２ 脚部、３ コイル、４ 底部、５ Ｃ形コア、６ 両脚、７ 磁気的空隙、８ 絶縁体、９ 永久磁石、１０ 磁気的空隙、１１ 断熱絶縁体シート、１２ バックヨーク、１３ コイル磁束、１４ バイアス磁束、１５ コア。
Claims (1)
- コイルが巻回されたコアに第１の磁気的空隙を設け、この第１の磁気的空隙の付近のコアの側面に永久磁石を配設し、この永久磁石を用いて磁気バイアスを与えるリアクトルにおいて、
永久磁石と前記コアの側面との間に第２の磁気的空隙を形成する断熱絶縁体シートを介在させ、この断熱絶縁体シートの厚みを可変することにより前記永久磁石が与えるバイアス磁束を調節することを特徴とするリアクトル。
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| Publication Number | Publication Date |
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|---|---|---|---|---|
| CN107068348A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-08-18 | 江苏越达电力设备有限公司 | 一种基于平波控制模块的变频器用直流电抗器 |
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- 2002-05-20 JP JP2002144871A patent/JP3910488B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2003338414A (ja) | 2003-11-28 |
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