JP4001505B2 - DC reactor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、直流リアクトルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、インバータ回路等の産業用電磁機器に設けられる直流リアクトルとして、永久磁石を用いてバイアス磁界を与えるように構成したものがある。この種の直流リアクトルとしては、例えば特公昭46−37128号公報(以下、従来技術1という)に示されたものがある。
【0003】
従来技術1の直流リアクトルは、I字形成層鉄心とE字形成層鉄心とを上下に組み合わせつつ相互間に間隙(以下、磁気ギャップと称する)を設けるとともに、この磁気ギャップ全体に永久磁石を挿入してバイアス磁界を与えるようにしている。この従来技術1の直流リアクトルでは、E字形成層鉄心10の一部に巻回されたコイルによるコイル磁束が永久磁石の内部を全体的に貫通するために、該コイル磁束によって該永久磁石が減磁し易いという問題がある。
【0004】
そこで、従来においては、コイルによるコイル磁束が永久磁石の内部を全体的に貫通するのを阻止することによって、該永久磁石の減磁を抑えようとしたものが提案されている。
【0005】
図9は、その一例である特開平8−31649号公報(以下、従来技術2という)の直流リアクトルを示す。従来技術2の直流リアクトルでは、C字形鉄心1とT字形鉄心2とを上下に組み合わせて継鉄を構成してあり、C字形鉄心1とT字形鉄心2との相互間に磁気ギャップ3を設けてある。また、永久磁石4が磁気ギャップ3を跨いで上下に延在してC字形成層鉄心1およびT字形成層鉄心2の側面にそれぞれ密着して配設され、さらにバックヨーク5が永久磁石4の表面に積層してある。
【0006】
以上のように構成した従来技術2の直流リアクトルによれば、コイル6によるコイル磁束7が永久磁石4の内部を全体的に貫通することなく継鉄の内部を循環するので、永久磁石4の減磁を抑えることができるようになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術2の直流リアクトルでは、永久磁石4が磁気ギャップ3を覆う態様でC字形成層鉄心1およびT字形成層鉄心2のそれぞれの側面に密着してあるので、永久磁石4の減磁を抑える方法としては決して好ましいものとはいえない。すなわち、永久磁石4における磁気ギャップ3に近接する部分において、以下に詳述するように、昇温による永久磁石4の磁気特性の低下と磁気ギャップ3からのコイル磁束7の漏洩磁束とが相俟って、著しい減磁を招来する虞れがある。
【0008】
ここで、昇温による永久磁石4の磁気特性の低下とは、永久磁石4を構成するフェライト磁石材料や希土類磁石材料等の代表的な磁気特性である減磁曲線が負の温度係数を有し、昇温に伴って磁気特性が低下する現象を意味する。図10は、この現象を例示するものであり、希土類磁石の一例である住友特殊金属株式会社製のNEOMAX(登録商標)−37Hにおける減磁曲線の温度変化を示している。一般的に、NEOMAX(登録商標)−37Hのようにエネルギー密度および磁束密度が大きい永久磁石にあっては、その温度上昇に応じて、保持力Hcおよび残留磁束密度Brが著しく減少して永久磁石4が減磁し易い状態となる。
【0009】
一方、磁気ギャップ3からのコイル磁束7の漏洩磁束は、その一部が永久磁石4における磁気ギャップ3との近接部分を貫通して、該近接部分を減磁させるように作用する。しかも、この永久磁石4における磁気ギャップ3との近接部分に渦電流損を生じさせて、その近接部分を昇温させる作用をも有するので、該近接部分を減磁させる大きな要因となる。
【0010】
以上により、従来技術2の直流リアクトルにあっては、永久磁石4における磁気ギャップ3との近接部分が昇温により減磁し易い状態となった場合に、該近接部分がコイル磁束7の漏洩磁束により減磁してしまうという問題がある。
【0011】
この発明は上記実情に鑑みてなされたもので、コイル磁束の漏洩磁束による永久磁石の減磁を抑制することのできる直流リアクトルを得ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる直流リアクトルは、磁気的な間隙である主磁気ギャップを介して閉磁路を構成する閉磁路型の主継鉄と、該閉磁路に磁束を発生させるコイルと、該コイルが発生する磁束に対してバイアス磁界を与える永久磁石と、を備えた直流リアクトルにおいて、前記主磁気ギャップを跨ぎ、かつ前記主継鉄から離隔する態様で前記永久磁石を配設し、かつ該主磁気ギャップ位置から互いに逆方向に離れた位置の前記主継鉄の側面に夫々補助継鉄を突設し、該補助継鉄を介して前記永久磁石を前記主継鉄に接続し、前記主継鉄と前記永久磁石との間に、前記主磁気ギャップ距離の少なくとも1/2の間隙を確保したことを特徴とする。
【0013】
この発明によれば、主磁気ギャップを跨ぎ、かつ該主継鉄から離隔する態様で前記永久磁石を配設され、主継鉄と永久磁石との間に主磁気ギャップ距離の少なくとも1/2の間隙を確保されるので、該主磁気ギャップから漏洩して該永久磁石を通過するコイル磁束の漏洩磁束の量が低減されるとともに、該漏洩磁束に伴う渦電流損による該永久磁石の昇温が抑制される。
【0014】
つぎの発明にかかる直流リアクトルでは、上記の発明において、前記永久磁石の両端磁極面に接続する前記補助継鉄の対向面積が前記主磁気ギャップの対向面積よりも小さくなるように構成したことを特徴とする。
【0015】
この発明によれば、永久磁石の両端磁極面に接続する前記補助継鉄の対向面積が主磁気ギャップの対向面積よりも小さいことにより、該永久磁石に通じる磁路の磁気抵抗の方が該主磁気ギャップに通じる磁路の磁気抵抗よりも大きくなる。
【0016】
つぎの発明にかかる直流リアクトルでは、上記の発明において、前記主継鉄内部の磁路長の内外周差が異なる前記主継鉄のコーナ部分の近傍に前記主磁気ギャップを構成し、前記永久磁石を前記主磁気ギャップ近傍で、前記磁路長が長くなる前記主継鉄の外周側に配設したことを特徴とする。
【0017】
この発明によれば、永久磁石に通じる磁路の方が主磁気ギャップに通じる磁路よりも大きくなるので、該永久磁石に通じる磁路における磁気抵抗の方が主磁気ギャップに通じる磁路における磁気抵抗よりも大きくなる。
【0022】
つぎの発明にかかる直流リアクトルは、上記の発明において、主継鉄と永久磁石との間の間隙を増減させ、前記補助継鉄と該永久磁石との接続面積を増減させることによって該永久磁石が作るバイアス磁束を増減させることを特徴とする。
【0023】
この発明によれば、主継鉄と永久磁石との間の間隙を増減させ、前記補助継鉄と該永久磁石との接続面積を増減させることによって該永久磁石が作るバイアス磁束を増減させる。
【0024】
つぎの発明にかかる直流リアクトルは、上記の発明において、成層鉄心、もしくは軟磁性フェライトバルク鉄心を用いた1個以上の鉄心の組み合わせ、あるいは連続成形体によって主継鉄を構成したことを特徴とする。
【0025】
この発明によれば、成層鉄心、もしくは軟磁性フェライトバルク鉄心を用いた1個以上の鉄心の組み合わせ、あるいは連続成形体によって主継鉄を構成される。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる直流リアクトルの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【0027】
実施の形態1.
図1は、本実施の形態1である直流リアクトルを示すもので、図1(a)は平面図、図1(b)は断面側面図である。この直流リアクトルは、例えばインバータ回路に設けられて、該インバータ回路の直流電流の脈動を抑制するものである。
【0028】
図1に示した直流リアクトルは、軟磁性体の薄板を積層したE字形成層鉄心10およびI字形成層鉄心11を上下に組み合わせて主継鉄としている。
【0029】
E字形成層鉄心10は、並列関係にある略直方体状の中央脚10C、右脚10Rおよび左脚10Lの一端を直方体状部の中央、左右の両端にそれぞれ直交連結して一体とした構造を有している。一方、I字形成層鉄心11は、略直方体状を成している。
【0030】
ここで、E字形成層鉄心10における右脚10Rおよび左脚10Lが中央脚10Cよりも短く形成してあるので、E字形成層鉄心10の中央脚10Cの底面をI字形成層鉄心11に接続すれば、右脚10RとI字形成層鉄心11との間、並びに左脚10LとI字形成層鉄心11との間に主磁気ギャップGがそれぞれ構成される。こうして、この直流リアクトルは、主継鉄の左右の両側に設けた主磁気ギャップGを磁気回路中に含んだ略日の字形状3脚鉄心を構成している。
【0031】
なお、主継鉄を組み立てる際に、主磁気ギャップGの合わせ面、具体的には互いに対向して主磁気ギャップGを構成する面どうしの間に非磁性の絶縁板を挿入して主磁気ギャップGの保持を行うようにしても良い。また、E字形成層鉄心10の中央脚10CとI字形成層鉄心11との合わせ面どうしの間に防振材を挿入して、相互間における電磁振動の抑止を図るようにしても良い。
【0032】
また、図1の直流リアクトルには、E字形成層鉄心10の中央脚10Cにコイル12が巻回してある一方、E字形成層鉄心10およびI字形成層鉄心11に突起状補助継鉄13,14(補助継鉄)がそれぞれ設けてある。
【0033】
コイル12は、その内部に電流が流されることによりコイル磁束Φcを発生させる。コイル12には、主継鉄においてコイル磁束Φcが後述する永久磁石15によるバイアス磁束Φmに対抗するように、その内部に電流が流されるようにしてある。
【0034】
突起状補助継鉄13,14は、主磁気ギャップGを上下に挟んで主継鉄を構成するE字形成層鉄心10の右脚10Rおよび左脚10Lの側面、並びにI字形成層鉄心11の側面から突出した部分である。この突起状補助継鉄13,14は、例えば主継鉄と一体に打ち抜かれた軟磁性体の薄板を積層して構成することができる。ここで、互いに対向する突起状補助継鉄13,14の対向面積Asは、主磁気ギャップGを構成するE字形成層鉄心10の右脚10Rおよび左脚10LとI字形成層鉄心11との対向面積Agよりも小さくなるように構成してある。
【0035】
突起状補助継鉄13,14との間には、主磁気ギャップGを跨ぐ態様で永久磁石15が配設してある。永久磁石15は、コイル12が発生するコイル磁束Φcをバイアスするものであり、平板状に構成してある。この永久磁石15は、突起状補助継鉄13,14の相互間に側方から挿入されるようになっており、主磁気ギャップGを通過するコイル磁束Φcの進行方向と反平行に着磁された状態で、突起状補助継鉄13,14にそれぞれ接続してある。
【0036】
ここで、永久磁石15は、その縦断面において長手方向となる両端面が磁極面になるように着磁してあり、突起状補助継鉄13,14の間にそれぞれ挿入された場合に、該磁極面が突起状補助継鉄13,14との接触面となるように構成してある。この永久磁石15では、その縦断面における長手方向の長さが着磁方向の長さHmとなっており、該着磁方向の長さHmに対する磁極断面積の比を小さくしてある。但し、永久磁石15の磁極断面積は、所望のバイアス磁界の発生量から必要と想定される断面積よりも大きく設定してある。この永久磁石15は、突起状補助継鉄13,14の間に挿入されると、主磁気ギャップGの中心線と、永久磁石15の磁極中性線Cm、つまり磁極が反転する位置とが一致するようにしてある。
【0037】
この永久磁石15と、主継鉄、つまりE字形成層鉄心10およびI字形成層鉄心11との間には、厚みLsを有するギャップ調整用スペーサ16が挿入してある。
【0038】
ギャップ調整用スペーサ16は、非磁性かつ熱伝導性が鉄よりも小さい絶縁板により構成してあり、永久磁石15とE字形成層鉄心10およびI字形成層鉄心11との間の間隙を規定するものである。
【0039】
これにより、本実施の形態1の直流リアクトルでは、永久磁石15とE字形成層鉄心10およびI字形成層鉄心11とが密着することがなく、相互間に離隔距離Lsの磁気的な間隙(以下、磁気的ギャップGsと称する)が確保されることになる。ここで、磁気的ギャップGsの離隔距離Lsは、主磁気ギャップGの離隔距離Lgに対して1/2以上に設定することが好ましい。すなわち、磁気的ギャップGsの離隔距離Lsがそれよりも小さいと、後述するコイル磁束Φcの漏洩磁束が永久磁石15を局部的に貫通する量が大きくなるので好ましくない。
【0040】
上述したように構成した本実施の形態1では、脈動する直流電流によりコイル12を励磁すると、図1(b)中、実線で例示するように、コイル12が作るコイル磁束Φcは、E字形成層鉄心10の中央脚10Cから左右に分岐して、右脚10R、左脚10Lの内部を流れて主磁気ギャップGをそれぞれ通過し、I字形成層鉄心11を経由した後にE字形成層鉄心10の中央脚10Cに帰還する。一方、永久磁石15が作るバイアス磁束Φmは、図1(b)中、破線で示したように、突起状補助継鉄13を介してE字形成層鉄心10の右脚10Rおよび左脚10Lに流入した後に、E字形成層鉄心10の中央脚10C、I字形成層鉄心11および突起状補助継鉄14を経由して永久磁石15に帰還する。
【0041】
ここで、本実施の形態1では、主磁気ギャップGの離隔距離Lg<永久磁石の着磁方向の長さHm、かつ主磁気ギャップにおける対向面積Ag>突起状補助継鉄13,14相互間の対向面積Asとなるように構成してある。従って、E字形成層鉄心10およびI字形成層鉄心11側の磁路と突起状補助継鉄13,14側の磁路との並列磁路において、突起状補助継鉄13,14側の磁路の方がE字形成層鉄心10およびI字形成層鉄心11側の磁路よりも磁気抵抗が大きくなるので、コイル磁束Φcが迂回して永久磁石15に流入する事態を防止することができる。しかも、コイル磁束Φcが直角に曲がるI字形成層鉄心11における左右の両端のコーナとなる部位、つまり磁路の外周側となる部位に突起状補助継鉄13,14がそれぞれ設けてあるので、磁路長の内外周差に起因する磁気抵抗の差によりコイル磁束Φcが突起状補助継鉄13,14を通過するのを抑制する効果が高い。
【0042】
これらにより、コイル12が巻回されたE字形成層鉄心10の中央脚10Cにおいては、コイル12によるコイル磁束Φcと永久磁石15によるバイアス磁束Φmとが対抗して流れるのに対し、主磁気ギャップGを挟んで上下となる部分においては、コイル磁束Φcとバイアス磁束Φmとが確実に分岐するようになる。従って、E字形成層鉄心10の中央脚10Cにおいては、永久磁石15によるバイアス磁束Φmによってコイル12によるコイル磁束Φcが逆方向にバイアスされるようになるとともに、主磁気ギャップGを挟んで上下となる部分においては、コイル磁束Φcが突起状補助継鉄13,14を介して永久磁石15を通過するといった永久磁石15への減磁影響を抑制することができる。
【0043】
一方、永久磁石15と主継鉄、つまりE字形成層鉄心10およびI字形成層鉄心11との間に磁気的ギャップGsを設けているので、主磁気ギャップGからのコイル磁束Φcの漏洩磁束が永久磁石15における主磁気ギャップGと近接する部分を通過する量を低減することができる。
【0044】
図2は、このことを裏付ける磁場解析の結果を例示するもので、図2(a)は磁場解析の対象となるモデル、図2(b)は計算による解析結果を示す。この磁場解析は、永久磁石15を有しない略日の字形状3脚鉄心をモデルとし、その鉄心構造の対称性を考慮して、1/4領域にて非線形静磁場解析を行っている。この解析では、コイルの巻数を9ターン、励磁突流を考慮して通電電流を定格時の3倍となる420A、主磁気ギャップGの離隔距離Lgを1.25mm、主継鉄を無方向性電磁鋼板50A470の成層鉄心にて構成したものとして設定している。また、図2(a)中、主継鉄の寸法L1,L2,L3およびL4は、それぞれ45mm,60mm,48mmおよび11mmとし、○印で囲んだ四角メッシュの空間について主磁気ギャップGからのコイル磁束の漏洩磁束密度を計算している。
【0045】
図2(b)において、グラフの横軸を磁石の磁極中性線Cm(磁極中性線Cmは、上述したように主磁気ギャップの中心線と一致する)からのZ方向の距離とし、グラフの縦軸にX方向成分の漏洩磁束密度BxおよびZ方向成分の漏洩磁束密度Bzをプロットしている。ここで、漏洩磁束密度Bxおよび漏洩磁束密度Bzは、主継鉄の側面から外方に離隔した距離を示すX方向距離Lxをパラメータとし、50μm,0.5mmおよび1mmの3つのケースについて計算を行った結果をプロットしている。
【0046】
図2(b)に示した解析結果より、主継鉄の側面からのX方向距離Lxが50μmの場合、主磁気ギャップGの近傍での漏洩磁束密度Bxおよび漏洩磁束密度Bzはいずれも大きく、0.7T前後の値を示している。これに対し、X方向距離Lxが主磁気ギャップGの離隔距離Lg、つまり1.25mmに対して1/2以下となる0.5mmの場合、主磁気ギャップの近傍での漏洩磁束密度Bxおよび漏洩磁束密度Bzが先の値の2/3以下にそれぞれ低減されている。すなわち、主継鉄の側面からのX方向距離Lxを大きくすることによって、主磁気ギャップGからの漏洩磁束が著しく低減されている。
【0047】
以上の結果、本実施の形態1の直流リアクトルでは、磁気的ギャップGsを設け、好ましくは該磁気的ギャップGsの離隔距離Lsを主磁気ギャップGの離隔距離Lgの1/2以上となるようにしたので、永久磁石15における主磁気ギャップGと近接する部分を通過するコイル磁束Φcの漏洩磁束が著しく低減されるようになる。しかも、永久磁石15における主磁気ギャップGとの近接部分においてコイル磁束Φcの漏洩磁束による渦電流損も著しく低減されることになり、該渦電流損に伴って永久磁石15における主磁気ギャップGとの近接部分が昇温されるのを抑制できる。
【0048】
従って、本実施の形態1の直流リアクトルによれば、永久磁石15における主磁気ギャップGとの近接部分の昇温を抑制できるとともに、コイル磁束Φcの漏洩磁束が該近接部分を通過する量を低減できるので、永久磁石15における主磁気ギャップGとの近接部分の減磁を抑制することができる。これにより、本実施の形態1によればコイル磁束Φcの漏洩磁束による永久磁石15の減磁を抑制することができる。
【0049】
一方、永久磁石15の側面と、主継鉄、つまりE字形成層鉄心10およびI字形成層鉄心11の側面との間は、熱伝導性が鉄よりも小さい非磁性の絶縁板で構成されたギャップ調整用スペーサ16あるいは空気層で満たされることになる。これにより、鉄損等により生じるE字形成層鉄心10およびI字形成層鉄心11での発熱、銅損等により生じるコイル12での発熱は、主に突起状補助継鉄13,14との突き合わせ面、つまり接触面を介して熱伝導されるようになる。ここで、本実施の形態1の直流リアクトルでは、縦断面において長手方向となる両端面が磁極面になるように着磁した永久磁石15を突起状補助継鉄13,14の間に挿入して、該磁極面が突起状補助継鉄13,14との突き合わせ面となるように構成している。
【0050】
従って、本実施の形態1の直流リアクトルによれば、永久磁石15の側面を接触面とする場合よりも接触面の面積を小さく設計して、該接触面を通じての熱伝導を抑えることができる。このため、永久磁石15が温度上昇に伴って性能劣化する事態を抑制することが可能になり、その結果、直流リアクトルのLI特性を可及的に所望の特性に維持することができるようになる。
【0051】
さらに、本実施の形態1の直流リアクトルによれば、永久磁石15の着磁方向の長さHmに対する磁極断面積の比を小さくしてあるので、永久磁石15の動作点を高く設定して、外部磁界や永久磁石15の温度上昇等の減磁要因に対してより安定な磁石特性を確保できるようになる。
【0052】
さらにまた、本実施の形態1の直流リアクトルによれば、上述した構成により、永久磁石15に対する減磁性能が改善されるため、保磁力が小さい安価な永久磁石材料を使用することが可能になり、その結果、直流リアクトルの製造コストを低減することが可能になる。
【0053】
一方、本実施の形態1の直流リアクトルでは、永久磁石15を突起状補助継鉄13,14の相互間に側方から挿入するようになっており、しかも永久磁石15の磁極断面積を所望のバイアス磁界の発生量から必要と想定される断面積よりも大きくとってある。
【0054】
これにより、永久磁石15と突起状補助継鉄13,14との突き合わせ面積Am、つまり接続面積を増減させて、コイル磁束Φcとは無関係にバイアス磁束Φmを随時増減することができる。従って、図3に例示するように、励磁電流Iに対する直流リアクトルのインダクタンスLの動作範囲を随時調整することができるようになる。例えば、磁気的ギャップ長さLsが、LsB<LsA<LsCの関係にある場合、LsAからLsBに変更して磁気的ギャップ長さLsを小さくすれば、LI特性は高電流側、つまり横軸の正方向側にシフトし、逆にLsAからLsCに変更して磁気的ギャップ長さLsを大きくすれば、LI特性は低電流側にシフトするようになる。
【0055】
従って、本実施の形態1の直流リアクトルによれば、永久磁石15と突起状補助継鉄13,14との突き合わせ面積Amを変更することで、直流リアクトルを組み立てた後であっても、工作誤差、材料特性のバラツキ等に起因する設計バイアス磁束に対するずれを補正して、所望のLI特性を得ることが可能になる。なお、磁気的ギャップ長さLsを狭くし過ぎると低電流でのインダクタンス値が減少する状態に至ることもあるので、許容される範囲内において変更を行うようにする必要がある。
【0056】
実施の形態2.
図4は、本実施の形態2である直流リアクトルを示す断面側面図である。本実施の形態2では、C字形成層鉄心20およびT字形成層鉄心21を上下に組み合わせて主継鉄とし、上述した実施の形態1と同様に、略日の字形状3脚鉄心型直流リアクトルを構成している。
【0057】
C字形成層鉄心20は、並列関係にある略直方体状の右脚20Rおよび左脚20Lの一端を直方体状部の左右の両端に直交連結して一体とした構造を有している。一方、T字形成層鉄心21は、直方体状の脚部21Cを直方体状部の中央に直交連結して一体とした構造を有している。
【0058】
本実施の形態2の直流リアクトルでは、コイル22がT字形成層鉄心21の脚部21Cに巻回してある一方、C字形成層鉄心20およびT字形成層鉄心21の相互間に主磁気ギャップGが設けられてある。また、本実施の形態2の直流リアクトルでは、C字形成層鉄心20およびT字形成層鉄心21における主磁気ギャップGを挟んで上下に位置する部分に突起状補助継鉄23,24が設けてあり、これら突起状補助継鉄23,24の相互間に永久磁石15が挿入接続してある。これらを除けば、本実施の形態2の直流リアクトルでは、その組立構成および作用は上述した実施の形態1と同様であるので、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【0059】
本実施の形態2の直流リアクトルによれば、実施の形態1と同様に、永久磁石15と主継鉄との間に磁気的ギャップGsを設け、該磁気的ギャップGsの離隔距離Lsを主磁気ギャップGの離隔距離Lgの1/2以上となるようにしている。従って、永久磁石15における主磁気ギャップGとの近接部分での渦電流損による昇温を抑制できるとともに、コイル磁束Φcの漏洩磁束が永久磁石15における主磁気ギャップGとの近接部分を通過する量を低減できる。その結果、永久磁石15における主磁気ギャップGとの近接部分が減磁するのを抑制することができるので、本実施の形態2によればコイル磁束Φcの漏洩磁束による永久磁石15の減磁を抑制することができる。
【0060】
また、コイル磁束Φcが補助継鉄を介して永久磁石15を通過する事態を防止したり、直流リアクトルのLI特性を可及的に所望の特性に維持したり、減磁要因に対してより安定な磁石特性を確保できるようにしたり、より安価な永久磁石材料を使用できるようにしたり、設計バイアス磁束に対するずれを補正して所望のLI特性を得ることができるようになるのも、実施の形態1と同様である。
【0061】
実施の形態3.
図5は、本実施の形態3である直流リアクトルを示す断面側面図である。本実施の形態3では、C字形成層鉄心30およびI字形成層鉄心31を上下に組み合わせて主継鉄とし、略ロの字形状2脚鉄心型直流リアクトルを構成している。
【0062】
C字形成層鉄心30は、並列関係にある略直方体状の右脚30Rおよび左脚30Lの一端を直方体状部の左右の両端に直交連結して一体とした構造を有している。I字形成層鉄心31は、直方体状を成している。
【0063】
本実施の形態3の直流リアクトルでは、コイル32がI字形成層鉄心31に巻回してある一方、C字形成層鉄心30およびI字形成層鉄心31の相互間に主磁気ギャップGが設けられてある。また、本実施の形態3の直流リアクトルでは、C字形成層鉄心30およびI字形成層鉄心31における主磁気ギャップGを挟んで上下に位置する部分に突起状補助継鉄33,34が設けてあり、これら突起状補助継鉄33,34の相互間に永久磁石15が挿入接続してある。これらを除けば、本実施の形態3の直流リアクトルでは、その組立構成および作用は上述した実施の形態1と同様であるので、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【0064】
本実施の形態3の直流リアクトルによれば、実施の形態1と同様に、永久磁石15と主継鉄との間に磁気的ギャップGsを設け、該磁気的ギャップGsの離隔距離Lsを主磁気ギャップGの離隔距離Lgの1/2以上となるようにしている。従って、永久磁石15における主磁気ギャップGとの近接部分での渦電流損による昇温を抑制できるとともに、コイル磁束Φcの漏洩磁束が永久磁石15における主磁気ギャップGとの近接部分を通過する量を低減できる。その結果、永久磁石15における主磁気ギャップGとの近接部分が減磁するのを抑制することができるので、本実施の形態3によればコイル磁束Φcの漏洩磁束による永久磁石15の減磁を抑制することができる。
【0065】
また、コイル磁束Φcが補助継鉄を介して永久磁石15を通過する事態を防止したり、直流リアクトルのLI特性を可及的に所望の特性に維持したり、減磁要因に対してより安定な磁石特性を確保できるようにしたり、より安価な永久磁石材料を使用できるようにしたり、設計バイアス磁束に対するずれを補正して所望のLI特性を得ることができるようになるのも、実施の形態1と同様である。
【0066】
上述した効果に加えて、本実施の形態3によれば、主磁気ギャップGの合わせ面と、組立時における主継鉄の合わせ面とを兼用できるようになるので、合わせ面が減少するとともに、主継鉄の合わせ面どうしの相互間に挿入する防振材が不要になる等により、製造コストを低減することが可能になる。
【0067】
実施の形態4.
図6は、本実施の形態4である直流リアクトルを示す断面側面図である。本実施の形態4では、C字形成層鉄心40,41を左右に組み合わせて主継鉄とし、略ロの字形状2脚鉄心型直流リアクトルを構成している。
【0068】
C字形成層鉄心40,41は、並列関係にある略直方体状の右脚40R,41Rおよび左脚40L,41Lの一端を直方体状部の左右(図6中、上下)の両端に直交連結して一体とした構造を有している。
【0069】
本実施の形態4の直流リアクトルでは、C字形成層鉄心40,41に対してコイル42がそれぞれ巻回してある一方、C字形成層鉄心40,41の相互間に主磁気ギャップGが設けられてある。また、本実施の形態4の直流リアクトルでは、C字形成層鉄心40,41における主磁気ギャップGを挟んで上下に位置する部分に突起状補助継鉄43,44が設けてあり、これら突起状補助継鉄43,44の相互間に永久磁石15が挿入接続してある。これらを除けば、本実施の形態4の直流リアクトルでは、その組立構成および作用は上述した実施の形態1と同様であるので、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【0070】
本実施の形態4の直流リアクトルによれば、実施の形態1と同様に、永久磁石15と主継鉄との間に磁気的ギャップGsを設け、該磁気的ギャップGsの離隔距離Lsを主磁気ギャップGの離隔距離Lgの1/2以上となるようにしている。従って、永久磁石15における主磁気ギャップGとの近接部分での渦電流損による昇温を抑制できるとともに、コイル磁束Φcの漏洩磁束が永久磁石15における主磁気ギャップGとの近接部分を通過する量を低減できる。その結果、永久磁石15における主磁気ギャップGとの近接部分が減磁するのを抑制することができるので、本実施の形態4によればコイル磁束Φcの漏洩磁束による永久磁石15の減磁を抑制することができる。
【0071】
また、コイル磁束Φcが補助継鉄を介して永久磁石15を通過する事態を防止したり、直流リアクトルのLI特性を可及的に所望の特性に維持したり、減磁要因に対してより安定な磁石特性を確保できるようにしたり、より安価な永久磁石材料を使用できるようにしたり、設計バイアス磁束に対するずれを補正して所望のLI特性を得ることができるようになるのも、実施の形態1と同様である。
【0072】
上述した効果に加えて、本実施の形態4によれば、実施の形態3と同様に、主磁気ギャップGの合わせ面と、組立時における主継鉄の合わせ面とを兼用できるようになるので、合わせ面が減少するとともに、主継鉄の合わせ面どうしの相互間に挿入する防振材が不要になる等により、製造コストを低減することが可能になる。
【0073】
実施の形態5.
図7は、本実施の形態5である直流リアクトルを示す断面側面図である。本実施の形態5では、E字形成層鉄心50,51を上下に組み合わせて主継鉄とし、略日の字形状3脚鉄心型直流リアクトルを構成している。
【0074】
E字形成層鉄心50,51は、並列関係にある略直方体状の中央脚50C,51C、右脚50R,51Rおよび左脚50L,51Lの一端を直方体状部の中央、左右の両端にそれぞれ直交連結して一体とした構造を有している。
【0075】
本実施の形態5の直流リアクトルでは、E字形成層鉄心50,51の中央脚50C,51Cに対してコイル52がそれぞれ巻回してある一方、E字形成層鉄心50,51の相互間に主磁気ギャップGが設けられてある。また、本実施の形態5の直流リアクトルでは、E字形成層鉄心50,51における主磁気ギャップGを挟んで上下に位置する部分に突起状補助継鉄53,54が設けてあり、これら突起状補助継鉄53,54の相互間に永久磁石15が挿入接続してある。これらを除けば、本実施の形態5の直流リアクトルでは、その組立構成および作用は上述した実施の形態1と同様であるので、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【0076】
本実施の形態5の直流リアクトルによれば、実施の形態1と同様に、永久磁石15と主継鉄との間に磁気的ギャップGsを設け、該磁気的ギャップGsの離隔距離Lsを主磁気ギャップGの離隔距離Lgの1/2以上となるようにしている。従って、永久磁石15における主磁気ギャップGとの近接部分での渦電流損による昇温を抑制できるとともに、コイル磁束Φcの漏洩磁束が永久磁石15における主磁気ギャップGとの近接部分を通過する量を低減できる。その結果、永久磁石15における主磁気ギャップGとの近接部分が減磁するのを抑制することができるので、本実施の形態5によればコイル磁束Φcの漏洩磁束による永久磁石15の減磁を抑制することができる。
【0077】
また、コイル磁束Φcが補助継鉄を介して永久磁石15を通過する事態を防止したり、直流リアクトルのLI特性を可及的に所望の特性に維持したり、減磁要因に対してより安定な磁石特性を確保できるようにしたり、より安価な永久磁石材料を使用できるようにしたり、設計バイアス磁束に対するずれを補正して所望のLI特性を得ることができるようになるのも、実施の形態1と同様である。
【0078】
なお、上述した実施の形態1〜5では、全て突起状補助継鉄を含む主継鉄を成層鉄心により構成した例を示したが、固有抵抗の高い軟磁性フェライトによるバルク鉄心として構成しても同様の効果を得られることは勿論である。
【0079】
実施の形態6.
図8は、本実施の形態6である直流リアクトルを示すものであり、図8(a)は主継鉄の平面展開図、図8(b)は断面側面図である。本実施の形態6では、1つのH字形成層鉄心60を主継鉄とし、略日の字形状3脚鉄心型直流リアクトルを構成している。
【0080】
H字形成層鉄心60は、図8(a)中、中央脚60Cを挟んで上下に位置する上腕部60Aおよび底腕部60Bを有しており、さらにそれら上腕部60Aおよび底腕部60Bの左右の先端に薄肉連結部60a′,60b′を介して先端部60a,60bがそれぞれ設けてある。このH字形成層鉄心60は、一体構造物として製造してある。
【0081】
先端部60a,60bには、主継鉄を組み立てた場合に互いに対向する位置関係となるように、突起状補助継鉄63,64がそれぞれ設けてある。この先端部60a,60bは、主継鉄を組み立てた場合に、H字形成層鉄心60の右脚60Rおよび左脚60Lを構成する部分となる。
【0082】
本実施の形態6の直流リアクトルでは、H字形成層鉄心60の中央脚60Cにコイル62を巻回した後に、薄肉連結部60a′,60b′を内方に折曲させて接合突き合わせ面Acを重ね合わせるように閉じて主磁気ギャップGを形成し、非磁性の絶縁板により主磁気ギャップGを保持した後に、さらに永久磁石15を突起状補助継鉄63,64の相互間に挿入接続する過程を経て、略日の字形状3脚鉄心型直流リアクトルを構成している。
【0083】
本実施の形態6では、上述した主要な組立構成を除けば、その作用は上述した実施の形態5と同様であるので、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【0084】
本実施の形態6の直流リアクトルによれば、実施の形態1と同様に、永久磁石15と主継鉄との間に磁気的ギャップGsを設け、該磁気的ギャップGsの離隔距離Lsを主磁気ギャップGの離隔距離Lgの1/2以上となるようにしている。従って、永久磁石15における主磁気ギャップGとの近接部分での渦電流損による昇温を抑制できるとともに、コイル磁束Φcの漏洩磁束が永久磁石15における主磁気ギャップGとの近接部分を通過する量を低減できる。その結果、永久磁石15における主磁気ギャップGとの近接部分が減磁するのを抑制することができるので、本実施の形態6によればコイル磁束Φcの漏洩磁束による永久磁石15の減磁を抑制することができる。
【0085】
また、コイル磁束Φcが補助継鉄を介して永久磁石15を通過する事態を防止したり、直流リアクトルのLI特性を可及的に所望の特性に維持したり、減磁要因に対してより安定な磁石特性を確保できるようにしたり、より安価な永久磁石材料を使用できるようにしたり、設計バイアス磁束に対するずれを補正して所望のLI特性を得ることができるようになるのも、実施の形態1と同様である。
【0086】
上述した効果に加えて、本実施の形態6の直流リアクトルによれば、コイル62が巻回されるH字形成層鉄心60の中央脚60Cに突き合わせ面を設ける必要がなく、該突き合わせ面に伴って生じる工作ギャップもないので、該工作ギャップによる直流リアクトルのインダクタンスLの低下や電磁振動等を抑制することができる。
【0087】
さらに、本実施の形態6の直流リアクトルによれば、薄肉連結部60a′,60b′を介して主継鉄が一体構造物となっているので、接合突き合わせ面Acを介しての電磁振動を抑制することができる。
【0088】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、主磁気ギャップを跨ぎ、かつ該主継鉄から離隔する態様で前記永久磁石を配設され、主継鉄と永久磁石との間に、主磁気ギャップ距離の少なくとも1/2の間隙を確保されるので、該主磁気ギャップから漏洩して該永久磁石を通過するコイル磁束の漏洩磁束の量が低減されるとともに、該漏洩磁束に伴う渦電流損による該永久磁石の昇温が抑制されるので、コイル磁束の漏洩磁束による永久磁石の減磁を抑制することができる。
【0089】
つぎの発明によれば、永久磁石の両端磁極面に接続する前記補助継鉄の対向面積が主磁気ギャップの対向面積よりも小さいことにより、該永久磁石に通じる磁路の磁気抵抗の方が該主磁気ギャップに通じる磁路の磁気抵抗よりも大きくなるので、該主継鉄と該永久磁石との接続面を通じて該永久磁石をコイル磁束が通過するのを抑制することができる。
【0090】
つぎの発明によれば、永久磁石に通じる磁路の方が主磁気ギャップに通じる磁路よりも大きくなるので、該永久磁石に通じる磁路における磁気抵抗の方が主磁気ギャップに通じる磁路における磁気抵抗よりも大きくなる。従って、主継鉄と永久磁石との接続面を通じて該永久磁石をコイル磁束が通過するのを一層確実に抑制することができる。
【0093】
つぎの発明によれば、主継鉄と永久磁石との間の間隙を増減させ、前記補助継鉄と該永久磁石との接続面積を増減させることによって該永久磁石が作るバイアス磁束を増減させるので、工作誤差、材料特性のバラツキ等に起因する設計バイアス磁束に対するずれを補正して所望のLI特性を得ることが容易になる。
【0094】
つぎの発明によれば、成層鉄心、もしくは軟磁性フェライトバルク鉄心を用いた1個以上の鉄心の組み合わせ、あるいは連続成形体によって主継鉄を構成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1である直流リアクトルを示すもので、(a)は平面図、(b)は断面側面図である。
【図2】 主磁気ギャップ近傍での磁場解析を行った結果を示すもので、(a)は磁場解析の対象となるモデルの説明図、(b)は計算による解析結果を示す図である。
【図3】 実施の形態1の直流リアクトルにおける磁気的ギャップとLI特性との関係を示す説明図である。
【図4】 この発明の実施の形態2である直流リアクトルの断面側面図である。
【図5】 この発明の実施の形態3である直流リアクトルの断面側面図である。
【図6】 この発明の実施の形態4である直流リアクトルの断面側面図である。
【図7】 この発明の実施の形態5である直流リアクトルの断面側面図である。
【図8】 この発明の実施の形態6である直流リアクトルを示すもので、(a)は主継鉄の平面展開図、(b)は断面側面図である。
【図9】 従来技術2である直流リアクトルの断面側面図である。
【図10】 永久磁石における減磁曲線の温度変化を示す説明図である。
【符号の説明】
10 E字形成層鉄心、10C 中央脚、10R 右脚、10L 左脚、 11 I字形成層鉄心、12 コイル、13,14 突起状補助継鉄、15 永久磁石、16 ギャップ調整用スペーサ、20 C字形成層鉄心、20R 右脚、20L 左脚、21 T字形成層鉄心、21C 脚部、22 コイル、23,24 突起状補助継鉄、30 C字形成層鉄心、30R 右脚、30L 左脚、31 I字形成層鉄心、32 コイル、33,34 突起状補助継鉄、40,41C字形成層鉄心、42 コイル、43,44 突起状補助継鉄、50,51 E字形成層鉄心、50C,51C 中央脚、50R,51R 右脚、50L,51L 左脚、52 コイル、53,54 突起状補助継鉄、60 H字形成層鉄心、60A 上腕部、60B 底腕部、60a,60b 先端部、60a′,60b′ 薄肉連結部、60C 中央脚、60R 右脚、60L 左脚、62 コイル、63,64 突起状補助継鉄、Cm 磁極中性線、G 主磁気ギャップ、Gs 磁気的ギャップ、Φc コイル磁束、Φm バイアス磁束。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a DC reactor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, some DC reactors provided in industrial electromagnetic equipment such as inverter circuits are configured to apply a bias magnetic field using a permanent magnet. An example of this type of DC reactor is disclosed in Japanese Patent Publication No. 46-37128 (hereinafter referred to as Prior Art 1).
[0003]
In the DC reactor of the
[0004]
In view of this, conventionally, there has been proposed a technique for preventing the demagnetization of the permanent magnet by preventing the coil magnetic flux generated by the coil from penetrating through the interior of the permanent magnet.
[0005]
FIG. 9 shows a DC reactor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-31649 (hereinafter referred to as Conventional Technology 2) as an example. In the DC reactor of Prior Art 2, a C-
[0006]
According to the DC reactor of the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the DC reactor of the
[0008]
Here, the decrease in the magnetic characteristics of the
[0009]
On the other hand, the leakage magnetic flux of the coil
[0010]
As described above, in the DC reactor according to the
[0011]
This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at obtaining the direct current | flow reactor which can suppress the demagnetization of the permanent magnet by the leakage flux of a coil magnetic flux.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a DC reactor according to the present invention includes a closed magnetic circuit type main yoke that forms a closed magnetic circuit through a main magnetic gap that is a magnetic gap, and a coil that generates magnetic flux in the closed magnetic circuit And a permanent magnet that applies a bias magnetic field to the magnetic flux generated by the coil, the permanent magnet is disposed in a manner that straddles the main magnetic gap and is separated from the main yoke. And the main magnetic gapAuxiliary yokes are projected from the side surfaces of the main yokes at positions separated from each other in opposite directions,ThroughSaidConnect the permanent magnet to the main yokeA gap of at least half of the main magnetic gap distance is secured between the main yoke and the permanent magnet.It is characterized by that.
[0013]
According to the present invention, the permanent magnet is disposed in a manner that straddles the main magnetic gap and is separated from the main yoke.A gap of at least half the main magnetic gap distance is secured between the main yoke and the permanent magnet.Therefore, the amount of the leakage flux of the coil magnetic flux leaking from the main magnetic gap and passing through the permanent magnet is reduced, and the temperature rise of the permanent magnet due to the eddy current loss accompanying the leakage magnetic flux is suppressed.
[0014]
In the DC reactor according to the next invention, in the above invention,Opposition of the auxiliary yoke connected to the magnetic pole faces at both ends of the permanent magnetThe area is smaller than the opposing area of the main magnetic gap.
[0015]
According to this invention,Opposition of the auxiliary yoke connected to the magnetic pole faces at both ends of the permanent magnetSince the area is smaller than the opposing area of the main magnetic gap, the magnetic resistance of the magnetic path leading to the permanent magnet is larger than the magnetic resistance of the magnetic path leading to the main magnetic gap.
[0016]
In the DC reactor according to the next invention, in the above invention,The difference between the inner and outer circumferences of the magnetic path length inside the main yoke is different.The main magnetic gap is formed near the corner portion.,in frontThe permanent magnetIn the vicinity of the main magnetic gap, the outer circumference side of the main yoke where the magnetic path length becomes longerIt is characterized by having been arranged in.
[0017]
According to the present invention, since the magnetic path leading to the permanent magnet is larger than the magnetic path leading to the main magnetic gap, the magnetic resistance in the magnetic path leading to the permanent magnet is the magnetic resistance in the magnetic path leading to the main magnetic gap. It becomes larger than the resistance.
[0022]
The DC reactor according to the next invention is the above-described invention, wherein the gap between the main yoke and the permanent magnet isIncrease or decreaseLetThe aboveConnection area between auxiliary yoke and permanent magnetBy increasing or decreasingThe permanent magnetIncrease or decrease the bias magnetic flux created byIt is characterized by that.
[0023]
According to this invention, the gap between the main yoke and the permanent magnet is increased.The bias magnetic flux generated by the permanent magnet is increased / decreased by increasing / decreasing the connecting area between the auxiliary yoke and the permanent magnet.
[0024]
The direct current reactor according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the main iron is constituted by a laminated iron core, a combination of one or more iron cores using a soft magnetic ferrite bulk iron core, or a continuous molded body. .
[0025]
According to this invention, the primary iron is constituted by a combination of one or more iron cores using a laminated iron core or a soft magnetic ferrite bulk iron core, or a continuous molded body.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplary embodiments of a DC reactor according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings.
[0027]
1A and 1B show a DC reactor according to the first embodiment. FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a sectional side view. This DC reactor is provided, for example, in an inverter circuit, and suppresses pulsation of DC current in the inverter circuit.
[0028]
The DC reactor shown in FIG. 1 is a main iron by combining an
[0029]
The E-shaped forming
[0030]
Here, since the
[0031]
When assembling the main yoke, a nonmagnetic insulating plate is inserted between the mating surfaces of the main magnetic gap G, specifically, the surfaces constituting the main magnetic gap G so as to face each other. G may be held. Further, an anti-vibration material may be inserted between the mating surfaces of the
[0032]
Further, in the DC reactor of FIG. 1, a
[0033]
The
[0034]
The protruding
[0035]
A
[0036]
Here, the
[0037]
A
[0038]
The
[0039]
Thereby, in the direct current reactor of the first embodiment, the
[0040]
In the first embodiment configured as described above, when the
[0041]
Here, in the first embodiment, the separation distance Lg of the main magnetic gap G <the length Hm in the magnetization direction of the permanent magnet, and the facing area Ag in the main magnetic gap> the protruding
[0042]
As a result, in the
[0043]
On the other hand, since the magnetic gap Gs is provided between the
[0044]
FIG. 2 exemplifies the result of magnetic field analysis to support this, FIG. 2 (a) shows a model to be subjected to magnetic field analysis, and FIG. 2 (b) shows the analysis result by calculation. In this magnetic field analysis, a non-linear static magnetic field analysis is performed in a ¼ region, taking into account the symmetry of the iron core structure, with a model of a substantially sun-shaped three-legged iron core that does not have the
[0045]
In FIG. 2B, the horizontal axis of the graph is the distance in the Z direction from the magnetic pole neutral line Cm of the magnet (the magnetic pole neutral line Cm coincides with the center line of the main magnetic gap as described above). Is plotted with the leakage flux density Bx of the X direction component and the leakage flux density Bz of the Z direction component. Here, the leakage magnetic flux density Bx and the leakage magnetic flux density Bz are calculated for three cases of 50 μm, 0.5 mm, and 1 mm using the X-direction distance Lx indicating the distance away from the side surface of the main yoke as a parameter. The results are plotted.
[0046]
From the analysis result shown in FIG. 2B, when the X-direction distance Lx from the side surface of the main yoke is 50 μm, the leakage magnetic flux density Bx and the leakage magnetic flux density Bz in the vicinity of the main magnetic gap G are both large, The value is around 0.7T. On the other hand, when the X-direction distance Lx is 0.5 mm which is a ½ mm or less of the separation distance Lg of the main magnetic gap G, that is, 1.25 mm, the leakage magnetic flux density Bx and leakage in the vicinity of the main magnetic gap The magnetic flux density Bz is reduced to 2/3 or less of the previous value. That is, the leakage magnetic flux from the main magnetic gap G is remarkably reduced by increasing the X-direction distance Lx from the side surface of the main yoke.
[0047]
As a result, in the DC reactor according to the first embodiment, the magnetic gap Gs is provided, and preferably, the separation distance Ls of the magnetic gap Gs is set to be 1/2 or more of the separation distance Lg of the main magnetic gap G. As a result, the leakage flux of the coil flux Φc passing through the portion of the
[0048]
Therefore, according to the direct current reactor of the first embodiment, the temperature rise of the
[0049]
On the other hand, the space between the side surface of the
[0050]
Therefore, according to the direct current reactor of the first embodiment, the area of the contact surface can be designed smaller than the case where the side surface of the
[0051]
Furthermore, according to the direct current reactor of the first embodiment, since the ratio of the magnetic pole cross-sectional area to the length Hm in the magnetization direction of the
[0052]
Furthermore, according to the DC reactor of the first embodiment, the demagnetization performance with respect to the
[0053]
On the other hand, in the DC reactor of the first embodiment, the
[0054]
As a result, the abutting area Am of the
[0055]
Therefore, according to the direct current reactor of the first embodiment, even after the direct current reactor is assembled by changing the abutting area Am between the
[0056]
FIG. 4 is a cross-sectional side view showing a DC reactor according to the second embodiment. In the second embodiment, the C-shaped
[0057]
The C-shaped
[0058]
In the DC reactor according to the second embodiment, the
[0059]
According to the direct current reactor of the second embodiment, similarly to the first embodiment, the magnetic gap Gs is provided between the
[0060]
In addition, it is possible to prevent the coil magnetic flux Φc from passing through the
[0061]
FIG. 5 is a cross-sectional side view showing a DC reactor according to the third embodiment. In the third embodiment, the C-shaped
[0062]
The C-shaped forming
[0063]
In the DC reactor of the third embodiment, the
[0064]
According to the direct current reactor of the third embodiment, similarly to the first embodiment, the magnetic gap Gs is provided between the
[0065]
In addition, it is possible to prevent the coil magnetic flux Φc from passing through the
[0066]
In addition to the effects described above, according to the third embodiment, since the mating surface of the main magnetic gap G and the mating surface of the main yoke at the time of assembly can be used together, the mating surface is reduced, Manufacturing costs can be reduced by eliminating the need for a vibration isolator inserted between the mating surfaces of the main yokes.
[0067]
FIG. 6 is a cross-sectional side view showing a DC reactor according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, the C-shaped
[0068]
The C-shaped
[0069]
In the DC reactor of the fourth embodiment, the
[0070]
According to the direct current reactor of the fourth embodiment, similarly to the first embodiment, the magnetic gap Gs is provided between the
[0071]
In addition, it is possible to prevent the coil magnetic flux Φc from passing through the
[0072]
In addition to the effects described above, according to the fourth embodiment, as in the third embodiment, the mating surface of the main magnetic gap G and the mating surface of the main yoke during assembly can be used together. In addition to reducing the mating surfaces, it is possible to reduce the manufacturing cost by eliminating the need for vibration-proofing materials inserted between the mating surfaces of the main yoke.
[0073]
FIG. 7 is a cross-sectional side view showing a DC reactor according to the fifth embodiment. In the fifth embodiment, the
[0074]
The
[0075]
In the DC reactor according to the fifth embodiment, the
[0076]
According to the DC reactor of the fifth embodiment, similarly to the first embodiment, the magnetic gap Gs is provided between the
[0077]
In addition, it is possible to prevent the coil magnetic flux Φc from passing through the
[0078]
In the above-described first to fifth embodiments, the example in which the main yoke including the protruding auxiliary yoke is configured by the stratified core is shown. However, even if the bulk iron core is formed by the soft magnetic ferrite having a high specific resistance. Of course, the same effect can be obtained.
[0079]
Embodiment 6 FIG.
FIG. 8 shows a DC reactor according to the sixth embodiment. FIG. 8 (a) is a developed plan view of the main yoke, and FIG. 8 (b) is a sectional side view. In the sixth embodiment, one H-shaped
[0080]
In FIG. 8A, the H-shaped
[0081]
Protruding
[0082]
In the DC reactor according to the sixth embodiment, after the
[0083]
In the sixth embodiment, except for the main assembly configuration described above, the operation is the same as that of the fifth embodiment described above, and thus the same reference numerals are given and detailed description thereof is omitted.
[0084]
According to the direct current reactor of the sixth embodiment, similarly to the first embodiment, the magnetic gap Gs is provided between the
[0085]
In addition, it is possible to prevent the coil magnetic flux Φc from passing through the
[0086]
In addition to the effects described above, according to the direct current reactor of the sixth embodiment, it is not necessary to provide a butt surface on the
[0087]
Furthermore, according to the DC reactor of the sixth embodiment, the main yoke is an integral structure through the thin-walled connecting
[0088]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the permanent magnet is disposed in a manner that straddles the main magnetic gap and is separated from the main yoke.A gap of at least half of the main magnetic gap distance is secured between the main yoke and the permanent magnet.Therefore, the amount of leakage flux of the coil magnetic flux leaking from the main magnetic gap and passing through the permanent magnet is reduced, and the temperature rise of the permanent magnet due to eddy current loss accompanying the leakage magnetic flux is suppressed. The demagnetization of the permanent magnet due to the leakage flux of the coil magnetic flux can be suppressed.
[0089]
According to the following invention,Opposition of the auxiliary yoke connected to the magnetic pole faces at both ends of the permanent magnetSince the area is smaller than the opposing area of the main magnetic gap, the reluctance of the magnetic path leading to the permanent magnet is larger than the reluctance of the magnetic path leading to the main magnetic gap. It is possible to prevent the coil magnetic flux from passing through the permanent magnet through the connection surface with the permanent magnet.
[0090]
According to the next invention, since the magnetic path leading to the permanent magnet is larger than the magnetic path leading to the main magnetic gap, the magnetic resistance in the magnetic path leading to the permanent magnet is in the magnetic path leading to the main magnetic gap. It becomes larger than the magnetic resistance. Therefore, it is possible to more reliably suppress the coil magnetic flux from passing through the permanent magnet through the connection surface between the main yoke and the permanent magnet.
[0093]
According to the next invention, the gap between the main yoke and the permanent magnet isIncrease or decrease the bias magnetic flux generated by the permanent magnet by increasing or decreasing the connection area between the auxiliary yoke and the permanent magnet.Therefore, it is easy to obtain a desired LI characteristic by correcting a deviation with respect to the design bias magnetic flux caused by a work error, variation in material characteristics, and the like.
[0094]
According to the next invention, the main iron is constituted by a laminated iron core, a combination of one or more iron cores using a soft magnetic ferrite bulk iron core, or a continuous molded body.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show a DC reactor according to
FIGS. 2A and 2B show the results of magnetic field analysis in the vicinity of the main magnetic gap. FIG. 2A is an explanatory diagram of a model to be subjected to magnetic field analysis, and FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between a magnetic gap and an LI characteristic in the direct current reactor according to the first embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional side view of a DC reactor according to
FIG. 5 is a sectional side view of a DC reactor according to
FIG. 6 is a cross-sectional side view of a DC reactor according to
FIG. 7 is a cross-sectional side view of a direct current reactor according to a fifth embodiment of the present invention.
8A and 8B show a DC reactor according to Embodiment 6 of the present invention, in which FIG. 8A is a developed plan view of a main yoke, and FIG. 8B is a sectional side view.
FIG. 9 is a cross-sectional side view of a DC reactor according to
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a temperature change of a demagnetization curve in a permanent magnet.
[Explanation of symbols]
10 E-shaped core iron core, 10C center leg, 10R right leg, 10L left leg, 11 I-shaped core iron core, 12 coils, 13, 14 Protruding auxiliary yoke, 15 Permanent magnet, 16 Gap adjusting spacer, 20 C Character forming layer iron core, 20R right leg, 20L left leg, 21 T shape layer iron core, 21C leg, 22 coils, 23, 24 Protruding auxiliary yoke, 30 C character forming layer iron core, 30R right leg, 30L left leg 31 I-shaped layer core, 32 coils, 33, 34 Protruding auxiliary yoke, 40, 41 C-shaped layer core, 42 coils, 43, 44 Protruding auxiliary yoke, 50, 51 E-shaped layer core, 50 C , 51C Central leg, 50R, 51R Right leg, 50L, 51L Left leg, 52 Coil, 53, 54 Protruding auxiliary yoke, 60H-shaped layer core, 60A Upper arm, 60B Bottom arm, 60a, 0b Tip, 60a ', 60b' Thin connection, 60C Central leg, 60R Right leg, 60L Left leg, 62 Coil, 63, 64 Protruding auxiliary yoke, Cm Magnetic pole neutral wire, G Main magnetic gap, Gs Magnetism Gap, Φc coil flux, Φm bias flux.
Claims (5)
前記主磁気ギャップを跨ぎ、かつ前記主継鉄から離隔する態様で前記永久磁石を配設し、かつ該主磁気ギャップ位置から互いに逆方向に離れた位置の前記主継鉄の側面に夫々補助継鉄を突設し、該補助継鉄を介して前記永久磁石を前記主継鉄に接続し、前記主継鉄と前記永久磁石との間に、前記主磁気ギャップ距離の少なくとも1/2の間隙を確保したことを特徴とする直流リアクトル。A closed magnetic circuit type main yoke that forms a closed magnetic circuit through a main magnetic gap that is a magnetic gap, a coil that generates a magnetic flux in the closed magnetic circuit, and a bias magnetic field is applied to the magnetic flux generated by the coil In a direct current reactor including a permanent magnet,
Straddling the main magnetic gap, and then disposing the permanent magnet in a manner to be spaced apart from the main yoke, and each auxiliary on the side surface of the main yoke of a position away in the opposite Direction together from the main magnetic gap position A yoke is protruded, the permanent magnet is connected to the main yoke via the auxiliary yoke, and at least 1/2 of the main magnetic gap distance between the main yoke and the permanent magnet. A direct current reactor characterized by securing a gap.
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