JP7049748B2 - Reactor - Google Patents
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Description
本発明は、リアクトルに関する。 The present invention relates to a reactor.
リアクトルは、種々の電気機器に用いられ、コアと、コアの周囲に巻かれてなる一対のコイルとを有するリアクトル本体と、リアクトル本体を収容するケースとを備える。このようなリアクトルとして、磁気結合型リアクトルが知られている。 The reactor is used in various electric devices, and includes a reactor main body having a core and a pair of coils wound around the core, and a case for accommodating the reactor main body. As such a reactor, a magnetically coupled reactor is known.
磁気結合型リアクトルは、一対のコイルにより磁場の向きが対向するように磁束を発生させることでコアが磁気飽和しにくくし、かつ、漏れインダクタンスを利用してリップルを抑制することで小型化を可能とするリアクトルである。 The magnetically coupled reactor makes it difficult for the core to magnetically saturate by generating magnetic flux so that the directions of the magnetic fields face each other with a pair of coils, and it is possible to reduce the size by suppressing ripples using leakage inductance. It is a reactor to be.
磁気結合型リアクトルは、上記のような利点を有する反面、磁場の向きが対向するように磁束を発生させるため、コア内を通る磁束の通り道がなくなった磁束が外部に漏れ出すことで漏れ磁束が発生する。この漏れ磁束が周囲に拡がることで、リアクトルの周辺に設置される機器やセンサ類等の部品の誤動作を招来することから、漏れ磁束を考慮してリアクトル周辺に設置する機器や部品のレイアウトを設計しなければならず、レイアウトの自由度を少なくしていた。或いは、リアクトルから離して周辺機器、部品を配置することになり、結果的に装置や機器の大型化に繋がっていた。 The magnetic coupling type reactor has the above-mentioned advantages, but on the other hand, it generates magnetic flux so that the directions of the magnetic fields face each other. Occur. Since this leakage flux spreads to the surroundings, it causes malfunction of parts such as equipment and sensors installed around the reactor, so the layout of the equipment and parts installed around the reactor is designed in consideration of the leakage flux. It had to be done, and the degree of freedom of layout was reduced. Alternatively, peripheral devices and parts have to be placed away from the reactor, resulting in an increase in the size of the devices and devices.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は漏れ磁束の拡がりを低減することのできるリアクトルを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a reactor capable of reducing the spread of leakage flux.
本発明のリアクトルは、磁場の向きが対向するように磁束を発生させる一対のコイルと、前記コイルが装着される一対の脚部及び前記コイルの外部に位置し前記脚部を繋ぐヨーク部を有するコアと、を備えたリアクトル本体と、前記リアクトル本体を収容した金属製のケースと、前記ヨーク部に近接した前記ケースの壁の外側に配置された磁性体と、を備え、前記ケースの壁は、前記リアクトル本体を収容した状態で前記リアクトル本体の高さより低く、前記磁性体は、前記ケースの壁よりも上方にはみ出していることを特徴とする。
The reactor of the present invention has a pair of coils that generate magnetic flux so that the directions of the magnetic fields face each other, a pair of legs on which the coils are mounted, and a yoke portion that is located outside the coils and connects the legs. The wall of the case comprises a reactor body comprising a core, a metal case containing the reactor body, and a magnetic material disposed outside the wall of the case close to the yoke portion. The height of the reactor body is lower than the height of the reactor body in the state of accommodating the reactor body, and the magnetic material is characterized in that it protrudes above the wall of the case .
前記磁性体は、前記ケースの壁の上端から前記コアの上面までの長さに対する前記ケースの壁の上端からはみ出している長さの比率を、0.5~1.3としても良い。 The ratio of the length protruding from the upper end of the wall of the case to the length from the upper end of the wall of the case to the upper surface of the core of the magnetic material may be 0.5 to 1.3.
前記ケースは、上面に開口が設けられ、壁により前記リアクトル本体の収容空間が形成された略直方体形状であり、前記脚部に装着された一対の前記コイルは、両端部を前記ケースの壁に向けて平行に配置され、前記磁性体は、板状体であり、前記ケースの壁に沿って配置するようにしても良い。 The case has a substantially rectangular parallelepiped shape in which an opening is provided on the upper surface and a storage space for the reactor body is formed by a wall, and the pair of coils mounted on the legs have both ends on the wall of the case. The magnetic material is a plate-like body and may be arranged along the wall of the case.
本発明によれば、漏れ磁束の拡がりを低減することのできるリアクトルを得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a reactor capable of reducing the spread of the leakage flux.
[1.実施形態]
以下、図面を参照して、本実施形態のリアクトルについて説明する。本リアクトルは、電気回路における電圧を制御するための磁気結合型リアクトルであり、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車などの車載用リアクトルとして用いることができる。
[1. Embodiment]
Hereinafter, the reactor of the present embodiment will be described with reference to the drawings. This reactor is a magnetically coupled reactor for controlling voltage in an electric circuit, and can be used as an in-vehicle reactor for hybrid vehicles, electric vehicles, fuel cell vehicles, and the like.
[1-1.構成]
図1は、本実施形態に係るリアクトルの斜視図である。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3は、本実施形態に係るリアクトルの側面図である。図4は、本実施形態に係るリアクトルの平面図である。
[1-1. Constitution]
FIG. 1 is a perspective view of a reactor according to the present embodiment. FIG. 2 is an exploded perspective view of the reactor according to the present embodiment. FIG. 3 is a side view of the reactor according to the present embodiment. FIG. 4 is a plan view of the reactor according to the present embodiment.
本明細書において、図面に示すz軸方向を「上」側、その逆方向を「下」側とする。各部材の構成を説明するのに、「下」は「底」とも称する。「上」や「下」とは、リアクトルの各構成の位置関係をいうものであり、リアクトルが設置対象の実機に搭載された際の位置関係や方向を指すものではない。z軸方向を高さ方向、x軸方向を幅方向と称する場合もある。 In the present specification, the z-axis direction shown in the drawings is referred to as the "upper" side, and the opposite direction is referred to as the "lower" side. To explain the configuration of each member, "bottom" is also referred to as "bottom". The "upper" and "lower" refer to the positional relationship of each configuration of the reactor, and do not refer to the positional relationship or direction when the reactor is mounted on the actual machine to be installed. The z-axis direction may be referred to as a height direction, and the x-axis direction may be referred to as a width direction.
図1及び図2に示すように、本リアクトルは、リアクトル本体10と、ケース4と、磁性体6とを備える。リアクトル本体10は、コア1とコイル5とを備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the reactor includes a
コア1は、圧粉磁心、フェライト磁心又は積層鋼板などの磁性体であり、その内部がコイル5により発生した磁束の通り道となって磁気回路を形成する。コア1は、コイル5が装着される一対の脚部11と、脚部11同士を繋ぐヨーク部12とを有する。ここでは、脚部11同士は平行になるように配置されており、ヨーク部12は、コイル5の外部に配置されている。本実施形態のコア1は、U字型コア1a、1bを有し、U字型コア1a、1bの両端部が突き合わされて環状に形成されている。すなわち、U字型コア1a、1bは、一対の直線部11a、11bと、一対の直線部11a、11bを繋ぐ連結部12a、12bとからなり、直線部11a、11bによって脚部11が構成され、連結部12a、12bがそれぞれヨーク部12を構成する。連結部12a、12bをヨーク部12a、12bとも称する。
The
なお、直線部11a、11bは接着剤で固定しても良いし、接着剤を使用せず直接突き合わせるようにしても良い。また、直線部11a、11bの間に磁気的なギャップを設けても良い。磁気的なギャップとしては、直線部11a、11bの間に非磁性材からなるスペーサを設ける構成や、直線部11a、11bの端部に空隙を設ける構成が挙げられる。
The
コア1は、特に図示していないが、その周囲が樹脂部材により被覆されていても良い。コイル5との絶縁を図るためである。
Although the
コイル5は、絶縁被覆を有する導線である。本実施形態のコイル5は、平角線のエッジワイズコイルである。但し、コイル5の線材や巻き方は特に限定されず、他の形態であっても良い。
The
コイル5は、一対のコイル5a、5bを有する。コイル5a、5bは、例えばエナメル被覆した1本の銅線が巻軸周りに巻回されて構成されている。コイル5a、5bは、脚部11にそれぞれ装着される。ここでは脚部11が平行であるので、コイル5a、5bも平行に配置される。すなわち、コイル5a、5bの巻軸が平行になっている。なお、コア1の周囲に樹脂部材が被覆されている場合は、脚部11とコイル5a、5bの間に樹脂部材が介在する。
The
コイル5a、5bは、通電により磁束を発生させる。発生した磁束はコイル5a、5bの一端部から流出し、コイル5a、5bの外側部を通って、コイル5a、5bの他端部に流入し、閉磁路を形成する。
The
コイル5a、5bは、例えば、両端部が外部に引き出され、一端部は導電部材であるバスバーを介して不図示の外部電源と接続され、他端部は外部の電気機器と接続される。コイル5a、5bは、外部電源からの通電により磁場の向きが対向するように磁束を発生させる。なお、ここでいう磁束とは、磁力線の束をいう。コイル5a、5bに流す電流は交流電流であり、コイル5a、5b間で位相がずれており、コイル5a、5bが発生させる磁束は、反発し合う。
For example, both ends of the
ケース4は、リアクトル本体10を収容する収容体であり、上面が開口した内部が中空の略直方体形状を有している。すなわち、ケース4は、底面部41と、底面部41の縁から上方に立ち上がる壁42とを有する。ここでは、底面部41は四角形状であり、ケース4は、壁42によって四方が囲われ、リアクトル本体10の収容空間を形成する。壁42は、ここでは4つの部位に分けられ、x軸方向(幅方向)に平行な一対の壁421と、y軸方向に平行な一対の壁422とからなる。
The
図3に示すように、壁42の高さはリアクトル本体10よりも低く、ここでは、コア1の高さ(コア1の上面)よりも低い。
As shown in FIG. 3, the height of the
図4に示すように、リアクトル本体10が収容された状態では、コイル5a、5bの巻軸方向がy軸と平行であり、コイル5a、5bの端部は壁421に向けられる。また、この状態において、ヨーク部12は、ケース4の壁42に近接する。すなわち、ヨーク部12は、x軸方向に延びる壁421に近接する。
As shown in FIG. 4, in the state where the reactor
このケース4は、金属製である。具体的には、アルミニウム、アルミニウム合金など、磁気シールド効果が得られるものであれば良い。アルミニウム合金など熱伝導性が高く軽量な金属が好ましい。
The
ケース4内には、充填材が充填及び固化されていても良い。すなわち、ケース4とリアクトル本体10との隙間に充填材が固化してなる充填成形部が設けられていても良い。充填材には、リアクトル本体10の放熱性能の確保及びリアクトル本体10からケース4への振動伝搬の軽減のため、比較的柔らかく熱伝導性の高い樹脂が適している。
The filler may be filled and solidified in the
磁性体6は、磁性材を含み構成され、空気や金属よりも低い磁気抵抗を有する。磁性体6は、強磁性体であり、コア1と同じ材料により構成することができる。例えば、純鉄とセンダストの混合材により構成することができる。
The
磁性体6は、ここでは四角形の板状体であり、ヨーク部12と近接するケース4の壁42の外側にそれぞれ配置される。ここでは、磁性体6が配置される壁42は、x軸方向に平行な壁421である。
The
本実施形態では、磁性体6は、接着剤を介して壁421に設けられており、下方はy軸方向に壁421と重複し、上方は壁421よりも上方にはみ出している。換言すれば、磁性体6は、壁421付近のみを覆うものであり、リアクトル本体10の全体を覆うものではない。
In the present embodiment, the
磁性体6は、壁421の上端からコア1の上面までの長さHに対する壁421の上端からはみ出している磁性体6の長さAの比率が、0.5~1.3であることが好ましい。磁性体6は、ケース4の底面を限度として下方に延びており、ケース4の底面の高さまで延びていることが好ましい。ケース4の高さをK、壁421と重複した磁性体6のz軸方向の長さをBとすると、B≦Kであることが好ましい。磁性体6の幅は、コア1の幅以上ケース4の幅以下であることが好ましい。幅とは、x軸方向の長さをいう。また、磁性体6の厚さは、厚いほど好ましく、漏れ磁束の量との関係で決定することができる。すなわち、漏れ磁束が多いと磁性体6は厚い方が良く、漏れ磁束が少ないと磁性体6は薄くても良い。なお、磁性体6の厚み方向は、ここではy軸方向である。
In the
[1-2.作用]
図5は、本実施形態に係るリアクトルの平面図であり、コイル5への通電により発生する磁束を示す模式図である。図5に示した矢印が磁束を示している。図5に示すように、コイル5a、5bから発生した磁束は、コア1の内部を通り道としてコア1の内部に磁気回路を形成する。この磁気回路の外に漏れ出た磁束が漏れ磁束となる。
[1-2. Action]
FIG. 5 is a plan view of the reactor according to the present embodiment, and is a schematic view showing the magnetic flux generated by energizing the
具体的には、コイル5a、5bに位相の異なる交流電流を流すと、図5に示すように、コイル5a、5bに磁場の向きが対向するように磁束が発生し、ヨーク部12a、12bで反発し合う。その結果、ヨーク部12a、12bの外部に磁束が漏れる。このヨーク部12a、12bの外部に漏れ出た磁束が漏れ磁束である。なお、図5では、ヨーク部12bにおいて磁束が反発し合い、漏れ磁束が発生しているが、コイル5a、5bに流す電流が交流であるため、漏れ磁束はヨーク部12a、ヨーク部12bで交互に発生する。
Specifically, when alternating currents having different phases are passed through the
本実施形態のリアクトルは、漏れ磁束を積極的に活用するものである。すなわち、本リアクトルの実効的なインダクタンスLeqは、コイル5a、5bのインダクタンスをL、漏れ磁束によるインダクタンスをMとすると、L-Mに比例する。Mが大きい(結合率が小さい)とLeqが小さくなり、製品として好ましくなく、また、Mが0(結合率が1)すなわち漏れ磁束がないとL=Mとなり、Leqが0となって製品として好ましくない。したがって、本リアクトルは、Mが0より大きく、且つできるだけ小さくなるように漏れ磁束が生じるものである。
The reactor of this embodiment positively utilizes the leakage flux. That is, the effective inductance Leq of this reactor is proportional to LM, where L is the inductance of the
図6は、本実施形態に係るリアクトルの側面図であり、漏れ磁束を示す模式図である。図6に示す矢印は各点における磁場を示し、白抜きの矢印は漏れ磁束の向きを模式的に示したものである。なお、ケース4は、磁場を表示するため半透明に表示している。
FIG. 6 is a side view of the reactor according to the present embodiment, and is a schematic view showing the leakage flux. The arrows shown in FIG. 6 indicate the magnetic field at each point, and the white arrows schematically indicate the direction of the leakage flux. The
図6に示すように、漏れ磁束はヨーク部12aの上部、すなわちケース4の壁42よりも上方から発生し、外部に拡がろうとする。ここで本実施形態では、ケース4の壁421の外側に磁性体6を配置している。この磁性体6は、空気やリアクトルの他の部材より磁気抵抗が小さいので、外部に拡がろうとする磁束はこの磁性体6を通ることになる。そのため、リアクトル外部への磁束の漏れ拡がりを抑制することができる。
As shown in FIG. 6, the leakage flux is generated from the upper part of the
具体的には、磁性体6のケース4の壁421よりも上方にはみ出した部分で漏れ磁束を捕捉する。また、磁性体6は、ケース4の壁421の下方に延びている。そのため、捕捉した漏れ磁束は下方へ向かって流れ、コイル5a、5bの他端側へ向かい、閉磁路を形成する。このように、磁性体6は、ケース4の壁421よりも上方にはみ出した部分である磁束捕捉部61と、捕捉した漏れ磁束を閉磁路を形成するように誘導する磁束誘導部62とによって構成されており、漏れ磁束の発生自体は許容しつつ、外部に出る磁束の経路を変更させることで漏れ磁束の外部への拡がりを抑制する。
Specifically, the leakage flux is captured at the portion of the
磁性体6を壁421の外側に配置している理由について説明する。図7は、磁性体6をケース4の壁421の内側に配置したリアクトルの側面図であり、漏れ磁束を示す模式図である。図7に示すように、ヨーク部12a、12bから漏れ出た漏れ磁束は磁性体6により捕捉されるが、ケース4が金属製であり磁束が通りにくいため、捕捉された磁束は磁性体6の壁421から上方にはみ出た部分から外部に流出し、拡がってしまう。
The reason why the
一方、壁421の外側に磁性体6を配置したことで、図6に示すように、ヨーク部12a、12bから漏れ出た磁束は壁421の方へ流れるが、壁421が磁束を通しにくいため、上方へ向かう。そして、磁束捕捉部61により捕捉され、磁束誘導部62によって閉磁路へ誘導する(図3参照)。このように、壁421とx軸方向に重複する磁束誘導部62が壁421の外側に配置されていることで、磁束誘導機能を発揮させることができるため、壁421の外部に磁性体6が配置されている。
On the other hand, by arranging the
[1-3.効果]
(1)本実施形態のリアクトルは、磁場の向きが対向するように磁束を発生させる一対のコイル5a、5bと、コイル5a、5bが装着される一対の脚部11及びコイル5a、5bの外部に位置し脚部11を繋ぐヨーク部12を有するコア1と、を備えたリアクトル本体10と、リアクトル本体10を収容した金属製のケース4と、ヨーク部12に近接したケース4の壁421の外側に配置された磁性体6と、を備えるようにした。
[1-3. effect]
(1) The reactor of the present embodiment has a pair of
これにより、磁束の外部への漏れ拡がりを抑制することができる。すなわち、ヨーク部12内部において一対のコイル5a、5bから磁束が対向するように発生するため、磁束が反発し合って磁束がヨーク部12の外部に漏れ出す。本実施形態では、ヨーク部12に近接したケース4の壁421の外側に磁性体6を配置した。この磁性体6は空気やリアクトルを構成する他の部材よりも磁気抵抗が小さいので外部に漏れ出す磁束が当該磁性体6を通ることになる。換言すれば、外部に漏れ拡がろうとする磁束の経路を変更し、磁束の外部への漏れ拡がりを抑制することができる。その結果、リアクトルが設置される周囲のレイアウトの自由度を高めることができる。
As a result, it is possible to suppress the leakage and spread of the magnetic flux to the outside. That is, since the magnetic fluxes are generated from the pair of
特に、リアクトル本体10全体を磁性部材で覆ってしまうと、リアクトルの大型化に繋がり、小型化を可能とする磁気結合型リアクトルの利点を活かせないばかりか、リアクトル周囲のスペース及びレイアウトの自由度がなくなってしまう。これに対し、本実施形態では、ヨーク部12に近接した壁421の外側にのみ磁性体6を配置したので、リアクトル本体10全体を磁性部材で覆う場合に比べて、レイアウトの自由度を高めることができる。
In particular, if the
このように磁束の外部への漏れ拡がりを抑制するべく、本実施形態のように、ケース4は、上面に開口が設けられ、壁42によりリアクトル本体10の収容空間が形成された略直方体形状であり、脚部11に装着された一対のコイル5a、5bは、両端部をケース4の壁421に向けて平行に配置し、磁性体6は、板状体とし、ケース4の壁421に沿って配置することができる。
In order to suppress the leakage and spread of the magnetic flux to the outside in this way, the
(2)ケース4の壁421は、リアクトル本体10を収容した状態でリアクトル本体10の高さより低く、磁性体6は、ケース4の壁421よりも上方にはみ出すようにした。これにより、外部に漏れ出す磁束をより効率的に捕捉することができる。図6に示すように、ヨーク部12aから漏れ出た磁束は、ケース4の壁421の方向に流れるが、ケース4自体が金属製であり磁束を通しにくい。その一方で、ケース4上方の空気はケース4よりも磁気抵抗が低い。そのため、ケース4の壁421の方向に向かった磁束は、その後ケース4の上方に向けて流れ、壁421の上方部分を抜け道として外部に漏れ出ようとする。これに対し、ケース4の壁421よりも上方にはみ出して磁性体6が設けられており、抜け道を塞ぐ形になるので、漏れ磁束を効率的に捕捉することができる。
(2) The
(3)磁性体6は、ケース4の壁421の上端からコア1の上面までの長さHに対するケース4の壁42の上端からはみ出している長さAの比率を、0.5~1.3とした。これにより、外部に漏れ出す磁束を更に効率的に捕捉することができる。すなわち、各コイル5a、5bから発生した磁束は、コア1の内部を対向するように通過し、ヨーク部12において反発し合う。その反発した磁束がコア1の上面を介して外部に漏れ出るため、コア1の上面付近の磁束密度が高くなる。そのため、コア1の上面を基準として磁性体6のケース4からのはみ出し長さの比率を0.5~1.3とすることで、外部に漏れ出す磁束を更に効率的に捕捉することができる。
(3) The
(4)磁性体6は、ケース4の底面を限度として下方に延びて設けるようにした。これにより、捕捉した磁束をコイル5a、5bの他端部に流入する閉磁路を形成することができる。つまり、コイル5a、5bから発生する磁束は、コイル5a、5bの一端部から流出し、コイル5a、5bの外側部を通ってコイル5a、5bの他端部に戻り、閉磁路を形成する。このように磁性体6が下方に延びていることで、捕捉した磁束をコイル5a、5bの他端部に誘導し、閉磁路を形成することができるので、漏れ磁束を低減しつつ、磁束の漏れ拡がりを抑制することができる。
(4) The
(5)磁性体6は、コア1の幅以上ケース4の幅以下の幅とした。これにより、外部への磁束の漏れ拡がりを更に抑制することができる。
(5) The
[2.実施例]
本発明の実施例を、図3、図8及び表1~5を参照して以下に説明する。下記の実施例は、上記実施形態で示されたリアクトルについて、(1)磁性体の有無、(2)磁性体の上方へのはみ出し長さ、(3)磁性体の高さ方向の長さ、(4)磁性体の幅、(5)磁性体の厚みをそれぞれ変更した具体的なサンプルデータである。各サンプルは、磁性体6の配置や大きさを変更した以外は、構成は同じである。図8に示すように、磁性体6を設けるサンプルでは、いずれも磁性体6を、x軸方向の中心をy軸方向に平行なリアクトル中心軸に合わせて壁421に設けた。
[2. Example]
Examples of the present invention will be described below with reference to FIGS. 3, 8 and 1-5. In the following examples, regarding the reactor shown in the above embodiment, (1) the presence or absence of a magnetic material, (2) the length of the magnetic material protruding upward, and (3) the length of the magnetic material in the height direction. Specific sample data in which (4) the width of the magnetic material and (5) the thickness of the magnetic material are changed. Each sample has the same configuration except that the arrangement and size of the
各サンプルについて、図8に示す評価点1~4における漏れ磁束の平均(mT)とリップル(mT)で評価した。これらの評価結果は、表1~5に示す条件、及び下記の解析条件においてコンピュータで行ったシミュレーション結果である。漏れ磁束の平均(mT)は、算出された漏れ磁束の交流電流1周期当たりの平均である。具体的には、1周期における漏れ磁束の最大値と最小値との和を2で除して求めたものである。リップルは、この漏れ磁束の平均を中心とした揺らぎであり、1周期の最大値と最小値の差(ピークtoピーク)である。 Each sample was evaluated by the average (mT) and ripple (mT) of the leakage flux at the evaluation points 1 to 4 shown in FIG. These evaluation results are the simulation results performed by a computer under the conditions shown in Tables 1 to 5 and the following analysis conditions. The average leakage flux (mT) is the calculated average of the leakage flux per AC current cycle. Specifically, it is obtained by dividing the sum of the maximum value and the minimum value of the leakage flux in one cycle by 2. Ripple is a fluctuation centered on the average of this leakage flux, and is the difference (peak to peak) between the maximum value and the minimum value in one cycle.
なお、評価点1~4は、z軸方向において、ケース4の上面から上方に1mm離れたxy平面上の点である。評価点1は、y軸に平行なリアクトル中心軸上においてケース4から5mm離れた点である。評価点2は、y軸に平行なコイル5a又はコイル5bの中心軸上においてケース4から5mm離れた点である。評価点3は、x軸に平行な壁421から5mm離れた壁421に平行な線と、y軸に平行な壁422から5mm離れた壁422に平行な線との交点である。評価点4は、x軸に平行なリアクトルの中心線上において壁422から5mm離れた点である。
The evaluation points 1 to 4 are points on the xy plane separated from the upper surface of the
(解析条件)
・リアクトルのx、y、z軸方向の大きさ:(x,y,z)=(91mm,116mm,44mm)
・ケース4の高さ:29.25mm
・U字型コア1a、1bの全体幅、脚部幅、高さ、脚部の断面積:72.1mm、20mm、25mm、500mm2(U字型コア1a、1bの大きさは同じ)
・コイル5a、5bに流した電流:振幅が44A、位相が180°だけ異ならせた交流電流
・コイル5a、5bの巻数:ともに48ターン
・ケース4の材質:アルミニウム
(Analysis conditions)
-Reactor x, y, z-axis size: (x, y, z) = (91 mm, 116 mm, 44 mm)
-Height of case 4: 29.25 mm
-Overall width, leg width, height, and cross-sectional area of the legs of the
・ Current passed through
(1)磁性体の有無
磁性体6をケース4の壁421の外側に配置したサンプル11と、磁性体6を設けないサンプル10を解析対象とした。具体的には、表1に示すように、サンプル11は、実施例として、磁性体6の上辺が壁421の上辺に沿うように、壁421に磁性体6を貼り合わせたものであり、磁性体6の壁421からのはみ出しはない。磁性体6のケース4の壁421の上方にはみ出す長さA(mm)は0mmである。サンプル11の磁性体6の大きさは、幅(x軸方向の長さ)、厚み(y軸方向の長さ)、高さ(z軸方向の長さ)を、それぞれ72.1mm、1mm、25mmとした。
(1) Presence or absence of
サンプル10,11に対する評価点1、3、4における漏れ磁束(平均)の解析結果を表1に示す。
表1に示すように、サンプル10とサンプル11とにおいて、評価点3、4における漏れ磁束にそれほど違いはないが、評価点1における漏れ磁束が実施例であるサンプル11では、45.7mTであり、比較例となるサンプル10の56mTよりも低減していることが分かる。このことから、磁性体6をケース4の外側に配置することにより、外部への磁束の漏れ拡がりを低減できていることが分かる。
As shown in Table 1, there is not much difference in the leakage flux at the evaluation points 3 and 4 between the
(2)磁性体の上方へのはみ出し長さ
表2に示すように、磁性体6の大きさを一定にして、磁性体6を上方にずらすように、磁性体6のケース4の壁421の上方にはみ出す長さAを0mm~25mmの間で変更したサンプル11~18を解析対象とした。磁性体6の大きさは、幅(x軸方向の長さ)、厚み(y軸方向の長さ)、高さ(z軸方向の長さ)を、それぞれ72.1mm、1mm、25mmとした。
(2) Length of the magnetic material protruding upward As shown in Table 2, the
サンプル11は、磁性体6が壁421から全くはみ出していないサンプルである。サンプル12~17は、磁性体6が壁421からそれぞれ、1、3、5、9.5、12.5、20(単位はいずれもmm)上方にはみ出して配置されたサンプルである。サンプル18は、磁性体6の全てが壁421から上方にはみ出しているサンプルである。
The
サンプル11~18に対する評価点1~4における漏れ磁束の解析結果を表2に示す。また、ケース4と重複した磁性体6の長さBと、壁421の上端からコア1の上面までの長さHに対する壁421の上端からはみ出している長さAの比率αと、ケース4の高さKに対する長さBの比率βとについても、表2に併記した。
表2に示すように、評価点1の漏れ磁束1において、壁421の上方に磁性体6をはみ出して設けたサンプル12~18は、磁性体6を上方にはみ出させていないサンプル11よりも平均値が小さくなっており、外部への磁束の漏れ拡がりが抑制されていることが確認できる。磁性体6を壁421の上方に多くはみ出させる方が評価点1の漏れ磁束が低減する傾向にある。特に、サンプル14~16において評価点1の漏れ磁束1が著しく低減しており、比率αが0.5~1.3の範囲であるとより大きな漏れ磁束の低減効果を得ることができることが分かる。また、比率βが0.43~0.68の範囲であるとより大きな漏れ磁束の低減効果を得ることができることが分かる。
As shown in Table 2, in the
さらに、評価点2の漏れ磁束は、磁性体6を3mm以上上方にはみ出させたサンプル13~18で低減できていることが確認できる。特に、比率αが0.5~1.0、比率βが0.53~0.68の範囲のサンプル14、15で漏れ磁束の低減効果が著しい。
Further, it can be confirmed that the leakage flux at the
(3)磁性体の高さ方向の長さ
磁性体6の幅及び厚みを一定し、高さ方向の長さを表3に示すようにそれぞれ変更したサンプル21~25を解析対象とした。磁性体6の高さ方向の長さ、長さA、Bは、サンプル21が35、5、30、サンプル22が12.5、5、7.5、サンプル23が35、7、28、サンプル24が12.5、2.5、10、サンプル25が16.45、4.45、12である。いずれも単位はmmである。
(3) Length in the height direction of the
サンプル21~25に対する評価点1~4における漏れ磁束の解析結果を表3に示す。また、比率α、βについても表3に併記した。
表3に示すように、長さBが大きい方が評価点1の漏れ磁束が低減することが分かる。例えば、サンプル21、23では長さBが他のサンプルより比較的大きく、評価点1の漏れ磁束が著しく低減することが確認できる。
As shown in Table 3, it can be seen that the larger the length B, the smaller the leakage flux at the
また、サンプル21、22、25に着目すると、いずれも比率αが0.5であるのに対し、比率βがサンプル22、25、21の順で0.26~1.03と大きくなっており、この順で評価点1の漏れ磁束が低減していることが分かる。このことから、壁421の上方へのはみ出し量が同じでも、磁性体6が下方に延びていることにより、評価点1での漏れ磁束が低減することが分かる。
Focusing on the
サンプル23が評価点1の漏れ磁束が最も小さいことが分かる。例えば、サンプル21と比較すると、磁性体6の高さ方向の長さが同じでも、サンプル23は、長さBが2mm短く、長さAが2mm長い。このことから、磁性体6は、長さBを長くするよりも長さAを長くした方が評価点1の漏れ磁束の捕捉効率が良いことが分かる。また、サンプル21、23では評価点2の漏れ磁束が著しく低減していることから、磁性体6の高さ方向の長さが長い方が好ましい。例えば、比率βが0.96以上であることが好ましい。
It can be seen that the sample 23 has the smallest leakage flux at the
(4)磁性体の幅
磁性体6の高さ方向の長さ及び厚みを一定にし、幅を表4に示すようにそれぞれ変更したサンプル14、31~33を解析対象とした。サンプル14、31~33において、磁性体6の高さ方向の長さ、厚みは、それぞれ25mm、1mmであり、長さA、Bはそれぞれ5mm、20mmであり、同じである。
(4) Width of magnetic material Samples 14, 31 to 33, in which the length and thickness of the
サンプル14、31~33の磁性体6の幅は、72.1、90.6、47.1、16.6とした。単位はいずれもmmである。
The widths of the
サンプル14、31~33に対する評価点1~4における漏れ磁束の解析結果を表4に示す。また、コア1の幅に対する磁性体6の幅の比率γについても表4に併記した。なお、コア1の幅は、U字型コア1a、1bのx軸方向の長さであり、直線部11a、11bのyz平面に平行な最外表面間の距離である。
表4に示すように、磁性体6の幅が大きいと、評価点1の漏れ磁束が低減することが分かる。特に、サンプル14、31では、サンプル32、33に比べて評価点2における漏れ磁束が低減することが確認できる。このことから、磁性体6の幅がコア1の幅以上(γ≧1)であると、漏れ磁束の拡がりを更に抑制できることが分かる。
As shown in Table 4, it can be seen that when the width of the
(5)磁性体の厚み
磁性体6の幅及び高さ方向の長さを一定にし、厚みを表5に示すようにそれぞれ変更したサンプル14、41~43を解析対象とした。サンプル14、41~43において、磁性体6の幅、高さ方向の長さは、それぞれ72.1mm、25mmであり、長さA、Bはそれぞれ5mm、20mmであり、同じである。
(5) Thickness of
サンプル14、41~43の磁性体6の厚みは、1、0.5、2、3とした。単位はいずれもmmである。
The thickness of the
サンプル14、41~43に対する評価点1~4における漏れ磁束の解析結果を表5に示す。
表5に示すように、評価点1の漏れ磁束は、磁性体6の厚みが厚い程低減することが分かる。また、サンプル14、42、43では評価点2における漏れ磁束が低減しており、漏れ磁束の拡がりを更に抑制すべく、磁性体6の厚みが1mm以上であるとより好ましいことが分かる。
As shown in Table 5, it can be seen that the leakage flux at the
[3.他の実施形態]
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、下記に示す他の実施形態も包含する。また、本発明は、上記実施形態及び下記の他の実施形態を全て又はいずれかを組み合わせた形態も包含する。さらに、これらの実施形態を発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができ、その変形も本発明に含まれる。
[3. Other embodiments]
The present invention is not limited to the above embodiment, but also includes other embodiments shown below. The present invention also includes a combination of all or any of the above embodiments and the following other embodiments. Further, various omissions, replacements, and changes can be made to these embodiments without departing from the scope of the invention, and modifications thereof are also included in the present invention.
(1)上記実施形態では、磁性体6は接着剤を介して壁421に設けるようにしたが、図9に示すように、コア1と磁性体6とを樹脂20によりモールド成形して一体化し、壁421の外側に配置するようにしても良い。また、図10に示すように、ケース4と磁性体6とを樹脂20によりモールド成形して一体化し、壁421の外側に配置するようにしても良い。このようにコア1又はケース4と磁性体6を一体成形することにより、組立工数を削減することができる。特に、コア1の周囲にコイル5との絶縁等のため樹脂部材21を被覆する場合、一体成形により当該樹脂部材21を形成するとともに磁性体6とコア1との位置関係を固定するようにしても良い。つまり、樹脂20と樹脂部材21は同じ樹脂により一続きに構成するようにしても良い。なお、図9及び図10は、y軸に平行なリアクトル中心軸で切断した断面図である。
(1) In the above embodiment, the
(2)上記実施形態では、ケース4は金属製としたが、磁性材により構成しても良い。このようにケース4が磁性体である場合、磁性体6は必ずしも設けなくても良い。図11は、ケース4が磁性体であるリアクトルの断面図であり、図11中の白抜きの矢印は漏れ磁束を示している。図11に示すように、ケース4自体が漏れ磁束の通り道となり、磁束の漏れ拡がりを抑制することができるからである。
(2) In the above embodiment, the
例えば、ケース4は上記実施形態と同様の形状とすると、ケース4の壁42は、ヨーク部12a、12bに近接している。壁421によってコイル5a、5bの一端部やヨーク部12a、12bからの漏れ磁束を捕捉するとともに、下方へ誘導し、底面部41及び他方の壁421を介してコイル5a、5bの他端部へと誘導することができる。ケース4の壁42がヨーク部12a、12bに近接しているとは、ヨーク部12a、12bと壁42との間に、壁42よりも磁気抵抗が小さい部材が配置されていないことをいう。ケース4は強磁性材であれば特に限定されないが、例えば、圧粉磁心、積層鋼板、フェライト、磁性粉末と樹脂とが混合された複合磁性材料により構成することができる。
For example, assuming that the
このように、ケース4を磁性体を含み構成することにより、磁性体6を設けない分、リアクトルの小型化を図ることができ、周辺レイアウトの自由度を高めることができる。
By forming the
(3)上記実施形態では、コア1はU字型コア1a、1bで構成したが、一対のC字型コアとしても良い。また、C字型コアとI字型コアの組み合わせや、4本のI字型コアの組み合わせとしても良い。
(3) In the above embodiment, the
(4)上記実施形態では、コイル5は、2つのコイル5a、5bにより構成したが、磁場が対向するように磁束を発生させるのであれば、その数は特に限定されない。
(4) In the above embodiment, the
(5)上記実施形態では、コイル5a、5bを巻軸が平行になるように配置したが、図12に示すように、直交するように配置しても良い。この場合、磁性体6は、ケース4の角に設ける。具体的には、壁421及び壁422の端に設ける。漏れ磁束を捕捉し、磁束の漏れ拡がりを抑制するためである。このように磁性体6は、磁束が反発し合うヨーク部12の外側に配置されていれば良い。
(5) In the above embodiment, the
(6)上記実施形態では、壁42は四角筒としたが、これに限定せず、円筒形状であっても良い。
(6) In the above embodiment, the
10 リアクトル本体
1 コア
1a、1b U字型コア
11 脚部
12 ヨーク部
11a、11b 直線部
12a、12b 連結部
4 ケース
41 底面部
42 壁
421、422 壁
5 コイル
5a、5b コイル
6 磁性体
61 磁束捕捉部
62 磁束誘導部
10
Claims (5)
前記リアクトル本体を収容した金属製のケースと、
前記ヨーク部に近接した前記ケースの壁の外側に配置された磁性体と、
を備え、
前記ケースの壁は、前記リアクトル本体を収容した状態で前記リアクトル本体の高さより低く、
前記磁性体は、前記ケースの壁よりも上方にはみ出していること、
を特徴とするリアクトル。 It includes a pair of coils that generate magnetic flux so that the directions of the magnetic fields face each other, a pair of legs to which the coils are mounted, and a core having a yoke portion located outside the coils and connecting the legs. The reactor body and
A metal case containing the reactor body and
A magnetic material placed on the outside of the wall of the case close to the yoke portion, and
Equipped with
The wall of the case is lower than the height of the reactor body in the state where the reactor body is housed.
The magnetic material must protrude above the wall of the case.
Reactor featuring.
を特徴とする請求項1に記載のリアクトル。 The ratio of the length protruding from the upper end of the wall of the case to the length from the upper end of the wall of the case to the upper surface of the core of the magnetic material is 0.5 to 1.3.
The reactor according to claim 1 .
を特徴とする請求項1又は2に記載のリアクトル。 The magnetic material is provided so as to extend downward with the bottom surface of the case as a limit.
The reactor according to claim 1 or 2, wherein the reactor is characterized by.
前記脚部に装着された一対の前記コイルは、両端部を前記ケースの壁に向けて平行に配置され、
前記磁性体は、板状体であり、前記ケースの壁に沿って配置されていること、
を特徴とする請求項1~3の何れかに記載のリアクトル。 The case has a substantially rectangular parallelepiped shape in which an opening is provided on the upper surface and a storage space for the reactor body is formed by a wall.
The pair of coils mounted on the legs are arranged with both ends parallel to the wall of the case.
The magnetic material is a plate-like body and is arranged along the wall of the case.
The reactor according to any one of claims 1 to 3 .
を特徴とする請求項1~4の何れかに記載のリアクトル。
The magnetic material has a width equal to or greater than the width of the core and equal to or less than the width of the case.
The reactor according to any one of claims 1 to 4 .
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