JP7193975B2 - リアクトル - Google Patents
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Description
(構成)
以下、図1~図3を参照して本実施形態に係るリアクトル1について説明する。図1は第1の実施形態に係るリアクトル1の全体構成を示す斜視図、図2は第1の実施形態に係るリアクトル1の全体構成を示す分解斜視図である。なお、ここで説明する各構成要素の位置関係はリアクトル1が実機に搭載された際の位置関係を反映するものではない。
リアクトル1は、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換して蓄積及び放出する電磁気部品であり、電圧の昇降圧等に使用される。図1、図2に示すように、本実施形態のリアクトル1は、コア2、コイル3、樹脂部材4を備えている。コア2は、2本の脚部21である中脚21A及び外脚21Bと、これら脚部21の両端部に配置された一対のヨーク部22とを有する。コア2は樹脂部材4に被覆されており、樹脂部材4によりコア2とコイル3と絶縁された状態で、コア2の中脚21Aと外脚21Bに挟まれるようにして、コイル3が取り付けられている。
コア2において、脚部21は、磁性粉末と樹脂とを含む複合磁性材料によって構成されたメタルコンポジットコア(MCコア)である。MCコアの外表面は、全て非摺動面となっている。MCコアは、磁性粉末と樹脂とを含む複合磁性材料を所定形状の容器にいれ、樹脂を硬化させてコアとして成形する。換言すれば、圧粉磁心の成形のように加圧することは、MCコアの成形において必須要件ではない。また、加圧する場合があっても、数ton~数十tonで絶縁被膜で覆った磁性粉末を押し固めて成形する圧粉磁心とは異なり、MCコアの密度を向上させるために加圧するものであり、加圧する力も数kg~数十kgと低い圧力をかければ足りる。
図1、図2に示すように、ヨーク部22は、脚部21の両端部に配置されている。ヨーク部22は、脚部21で発生した磁束を捕捉し通過させる。ヨーク部22は、その上下方向が脚部21の長手方向に対して直交するように配置されている。ヨーク部22の外側に向く端面は樹脂部材4で覆われることなく露出しているが、ヨーク部22の外周面は樹脂部材4で覆われている。
図1、図2に示すように、コイル3は2つ有している。コイル3は、エナメルなどの絶縁被覆した2本の導電性部材により構成される。導電性部材としては、銅線やアルミニウム線を用いることができる。本実施形態では、銅線を用いている。コイル3は、銅線が巻回された両端部が開口した円筒形状を有する。コイル3の両端部からは、引出線が引き出されている。2つのコイル3は同軸状に配置されている。コイル3の内周面は、樹脂部材4によって覆われている。即ち、コイル3は、樹脂部材4を介して脚部21の中脚21Aに巻回されている。
樹脂部材4は、コア2とコイル3を絶縁する。樹脂部材4を構成する樹脂の種類としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、BMC(Bulk Molding Compound)、PPS(Polyphenylene Sulfide)、PBT(Polybutylene Terephthalate)等が挙げられる。
第1の実施形態の作用及び効果は次の通りである。
(1)第1の実施形態に係るリアクトル1は、コイル3を巻回した中脚21Aと、中脚21Aの外側に配置される外脚21Bと、中脚21Aの両端部及び外脚21Bの両端部に配置されるヨーク部22とを有し、磁性粉末と樹脂とを含む複合樹脂材料からなるコア2を備え、コイル3をコア2から露出するための開口部23を形成した。コイル3の全周がコア2の内部に収容される場合を開口率0%、コイル3の全周がコア2から露出される場合を開口率100%とするとき、開口部23の開口率を67%とした。第1の実施形態では、コア2が磁性粉末と樹脂を含む複合樹脂材料からなるので、開口部23の開口率を大きくするコア2の形状を容易に作成できる。
(表1)
(構成)
第2の実施形態に係るリアクトル10について図5~図12を参照しつつ説明する。図5は、第2の実施形態に係るリアクトル10の全体構成を示す斜視図、図6は同分解斜視図である。図5、図6に示すように、第2実施形態のコア2も、第1の実施形態と同じく、脚部21が複合磁性材料からなるMCコアであり、ヨーク部24にフェライトコアである第2の部材22bを含むブロック状のコアである。
第2の実施形態は、第1の実施形態と同じく、コア2の開口部23の開口率を67%としたことで、コア2にコイル3を取り付けたとき、コア2から露出するコイル3の面積が大きくなる。そのため、コア2の内部にコイル3の熱が籠り難く、熱が空気中に放散され易い。従って、リアクトル10は、良好な放熱性を発揮することができる。このような作用及び効果に加えて、第2の実施形態は、ヨーク部24の形状から導かれる作用及び効果を持つ。
(表2)
(表3)
(表4)
(表5)
(表6)
(構成)
第3の実施形態に係るリアクトル11について図13、図14を参照しつつ説明する。図13は、第3の実施形態に係るリアクトル11の全体構成を示す斜視図、図14は、同分解斜視図である。図13、図14に示すように、第3の実施形態のコア2も、第1の実施形態と同じく、脚部21が複合磁性材料からなるMCコアであり、ヨーク部25にフェライトコアである第2の部材22bを含むブロック状のコアである。
(1)第3の実施形態では、X字状のコア2としたことで、開口率を上げることができる。第3の実施形態では、67%となる開口部26を設けたことで、放熱性が向上する。例えば、第3の実施形態を適用した実施例2として、MCコア(Fe-Si合金)である脚部21と、フェライト(Mn-Zn系)のヨーク部22とからコア2を作製して、実施例2のコイル3の熱を測定した。通電条件は電流27A、周波数20kHzとして、冷却条件は自然冷却とした(表7参照)。
(表7)
第3の実施形態に係るコア2の変形例としては、次のようなものがある。例えば、図15、図16に示すX字状のヨーク部27では交差する辺部の先端部が尖って設けられている。そのため、図13に示した開口部26ではコイル3の中心寄りに直角の角部を形成していたが、図15、図16に示す開口部28ではコイル3の中心寄りに鋭角の角部を形成することになる。
本発明は、以上の実施形態に限定されるものではない。その他の様々な形態で実施されることが可能であって、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る。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲、要旨、その均等の範囲に含まれる。
2…コア
21…脚部
21A…中脚
21B~21D…外脚
22…ヨーク部(略六角形状)
22a…第1の部材
22b…第2の部材
23、26、28、30…開口部
24…ヨーク部
24a…張り出し部
24b、24c…面取り部
25、27、29…ヨーク部(X字状)
3…コイル
4…樹脂部材
41…直線部
42…連結部
5…デッドスペース
Claims (13)
- コイルを巻回した中脚と、前記中脚の外側に配置される外脚と、前記中脚の両端部及び前記外脚の両端部に配置されるヨーク部とを有するコアを備え、
前記中脚及び前記外脚は、磁性粉末と樹脂とを含む複合磁性材料からなり、
前記コイルを前記コアから露出するための開口部を形成し、前記コイルの全周が前記コアの内部に収容される場合を開口率0%、前記コイルの全周が前記コアから露出される場合を開口率100%とするとき、前記開口部の開口率を60%超とし、
前記中脚及び前記外脚は、それぞれ1脚であり、
前記中脚は、断面形状が円形または楕円であり、
前記外脚は、前記中脚の直径よりも大きく、且つ前記コイルの外周部の直径以下の幅寸法であり、
前記ヨーク部は、前記中脚の直径部分と接する半円部分と、前記中脚の直径部分を短辺とした台形部分と、前記短辺と向かい合う長辺で前記台形部分に接する長方形部分とを組み合わせた略六角形状であることを特徴とするリアクトル。 - 前記ヨーク部は、前記中脚側の角部を略三角形に削った形状であることを特徴とする請求項1に記載のリアクトル。
- 前記ヨーク部は、前記中脚の外径から外側に張り出す張り出し部を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のリアクトル。
- 前記ヨーク部は、前記外脚側の角部をR形状としたことを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のリアクトル。
- 前記ヨーク部は、前記コイルの端面に対向する部分の角部をR形状としたことを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のリアクトル。
- コイルを巻回した中脚と、前記中脚の外側に配置される外脚と、前記中脚の両端部及び前記外脚の両端部に配置されるヨーク部とを有するコアを備え、
前記中脚及び前記外脚は、磁性粉末と樹脂とを含む複合磁性材料からなり、
前記コイルを前記コアから露出するための開口部を形成し、前記コイルの全周が前記コアの内部に収容される場合を開口率0%、前記コイルの全周が前記コアから露出される場合を開口率100%とするとき、前記開口部の開口率を60%超とし、
前記コアは、複数の前記外脚が前記中脚を囲むようにして構成したことを特徴とするリアクトル。 - 複数の前記外脚の両端部に配置されるヨーク部は、均等に放射状に広がるように構成したことを特徴とする請求項6に記載のリアクトル。
- 前記開口部の開口率を67%以上としたことを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載のリアクトル。
- 前記ヨーク部は、前記複合磁性材料からなる第1の部材と、前記複合磁性材料の透磁率より大きい材料からなる第2の部材とから構成したことを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載のリアクトル。
- 前記ヨーク部と前記中脚並びに前記ヨーク部と前記外脚を、前記第1の部材の複合磁性材料によって接合したことを特徴とする請求項9に記載のリアクトル。
- 前記第2の部材の透磁率は、前記第1の部材の透磁率より大きいことを特徴とする請求項9又は10に記載のリアクトル。
- 前記第2の部材は、少なくとも圧粉磁心、フェライト及び積層鋼板を含むことを特徴とする請求項11に記載のリアクトル。
- 前記外脚は、面取り部を有することを特徴とする請求項1~12のいずれかに記載のリアクトル。
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