JPH0831383B2 - 大電流用リアクトル - Google Patents
大電流用リアクトルInfo
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- JPH0831383B2 JPH0831383B2 JP60061826A JP6182685A JPH0831383B2 JP H0831383 B2 JPH0831383 B2 JP H0831383B2 JP 60061826 A JP60061826 A JP 60061826A JP 6182685 A JP6182685 A JP 6182685A JP H0831383 B2 JPH0831383 B2 JP H0831383B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F37/00—Fixed inductances not covered by group H01F17/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/24—Magnetic cores
- H01F27/255—Magnetic cores made from particles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
- H01F17/04—Fixed inductances of the signal type with magnetic core
- H01F2017/048—Fixed inductances of the signal type with magnetic core with encapsulating core, e.g. made of resin and magnetic powder
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Insulating Of Coils (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は導体外周に環状鉄心が外装されたリアクト
ル、特に大電流用のリアクトルに関する。
ル、特に大電流用のリアクトルに関する。
従来から半導体素子を用いた電力変換装置等に用いら
れるリアクトルであり、比較的小インダクタンスのもの
として表面に絶縁処理が施された棒状又は管状の導体に
環状鉄心が軸方向に１個以上順次直列配置された構造を
とるものである。
れるリアクトルであり、比較的小インダクタンスのもの
として表面に絶縁処理が施された棒状又は管状の導体に
環状鉄心が軸方向に１個以上順次直列配置された構造を
とるものである。
このリアクトルに用いられる環状鉄心として特許第67
0518号，特開昭58−147106号に開示されているいわゆる
圧粉磁性体がそのすぐれた周波数特性、高い磁束密度か
ら用いられる場合がある。
0518号，特開昭58−147106号に開示されているいわゆる
圧粉磁性体がそのすぐれた周波数特性、高い磁束密度か
ら用いられる場合がある。
しかしながらこの圧粉磁性体は金属磁性粉を樹脂で絶
縁結着しているため熱伝導率が金属磁性粉そのものの値
よりも小さくなり環状鉄心部の鉄損を大きくすると鉄心
の温度が過度に上昇してしまうという問題があった。
縁結着しているため熱伝導率が金属磁性粉そのものの値
よりも小さくなり環状鉄心部の鉄損を大きくすると鉄心
の温度が過度に上昇してしまうという問題があった。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、圧粉磁
性体のもつ磁気特性を生かしながら、鉄損に対する温度
上昇を抑えた大電流用リアクトルを提供することを目的
とする。
性体のもつ磁気特性を生かしながら、鉄損に対する温度
上昇を抑えた大電流用リアクトルを提供することを目的
とする。
本発明は、金属磁性粉と電気的に絶縁体である無機化
合物と樹脂と含有する圧縮成形体である環状鉄心が導体
外周に装着されてなる大電流用リアクトルである。
合物と樹脂と含有する圧縮成形体である環状鉄心が導体
外周に装着されてなる大電流用リアクトルである。
第１図に本発明の大電流用リアクトルを示す。表面に
絶縁処理が施された管状の導体１の外周に環状鉄心２が
１個以上装着されている。この環状鉄心２は金属磁性粉
末と電気的に絶縁体である無機化合物を含んだ樹脂を成
分とする混合物の圧縮形成体からなる圧粉鉄心である。
さらにこの環状鉄心２は導体１側の面からその動作時に
生ずる鉄損に起因する熱エネルギーを導体１へ放散する
ことで、鉄心の温度上昇を抑えられるようになってい
る。なお第１図中の管状導体１には冷却媒体を通して冷
却するか、或は端子３部分をヒートシンク等に取り付け
て冷却する。なおこのヒートシンク冷却を行う際は、導
体は管状でなく、棒状の方が良い。第２図は本発明のリ
アクトルを示した第１図の管状鉄心の装着されている部
分の一部分の断面図であり、管状の導体１の表面には絶
縁層４があり、その絶縁層４に密着するように環状鉄心
２が装着されている。この環状鉄心２からの熱エネルギ
ーは環状鉄心の内面21より絶縁層４を介して管状の導体
１の表面11へ流れ、最終的に、管状導体中５を流れる冷
却媒体へ放出される。このとき本発明による。圧粉鉄心
から成る環状鉄心は無機化合物を含むため熱伝導率が樹
脂のみの場合に比べ高いため、環状鉄心２の外周部22の
温度上昇は小さくおさえられる。
絶縁処理が施された管状の導体１の外周に環状鉄心２が
１個以上装着されている。この環状鉄心２は金属磁性粉
末と電気的に絶縁体である無機化合物を含んだ樹脂を成
分とする混合物の圧縮形成体からなる圧粉鉄心である。
さらにこの環状鉄心２は導体１側の面からその動作時に
生ずる鉄損に起因する熱エネルギーを導体１へ放散する
ことで、鉄心の温度上昇を抑えられるようになってい
る。なお第１図中の管状導体１には冷却媒体を通して冷
却するか、或は端子３部分をヒートシンク等に取り付け
て冷却する。なおこのヒートシンク冷却を行う際は、導
体は管状でなく、棒状の方が良い。第２図は本発明のリ
アクトルを示した第１図の管状鉄心の装着されている部
分の一部分の断面図であり、管状の導体１の表面には絶
縁層４があり、その絶縁層４に密着するように環状鉄心
２が装着されている。この環状鉄心２からの熱エネルギ
ーは環状鉄心の内面21より絶縁層４を介して管状の導体
１の表面11へ流れ、最終的に、管状導体中５を流れる冷
却媒体へ放出される。このとき本発明による。圧粉鉄心
から成る環状鉄心は無機化合物を含むため熱伝導率が樹
脂のみの場合に比べ高いため、環状鉄心２の外周部22の
温度上昇は小さくおさえられる。
なお導体の断面の外形形状は円とは限らない。
次に本発明の大電流用リアクトルに用いる環状鉄心に
ついて詳しく説明する。
ついて詳しく説明する。
本発明の大電流用リアクトルに使用する環状鉄心に用
いる金属磁性粉末としては、例えば純鉄の粉、Fe−３％
Siで代表されるFe−Si合金粉、Fe−Al合金粉、Fe−Si−
Al合金粉、Fe−Ni合金粉、Fe−Co合金粉、非晶質金属磁
性粉などが挙げることができ、これらは各々単独でまた
は適宜、組合せた粉末でも良い。
いる金属磁性粉末としては、例えば純鉄の粉、Fe−３％
Siで代表されるFe−Si合金粉、Fe−Al合金粉、Fe−Si−
Al合金粉、Fe−Ni合金粉、Fe−Co合金粉、非晶質金属磁
性粉などが挙げることができ、これらは各々単独でまた
は適宜、組合せた粉末でも良い。
本発明に使用される環状鉄心に使用する樹脂として
は、上記鉄粉または鉄合金磁性粉の表面を被覆して粉末
相互間を電気絶縁状態にして鉄心全体の交流磁化に対す
る渦電流損が大きくならないように充分な電気抵抗値を
付与せしめると同時に、これら粉末を結着するバインダ
ーとしても機能するものである。このような樹脂として
は、例えばエポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド
樹脂、ポリエステル樹脂など各種の樹脂が挙られ、これ
らは単独にまたは適宜組合せて使用しても良い。
は、上記鉄粉または鉄合金磁性粉の表面を被覆して粉末
相互間を電気絶縁状態にして鉄心全体の交流磁化に対す
る渦電流損が大きくならないように充分な電気抵抗値を
付与せしめると同時に、これら粉末を結着するバインダ
ーとしても機能するものである。このような樹脂として
は、例えばエポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド
樹脂、ポリエステル樹脂など各種の樹脂が挙られ、これ
らは単独にまたは適宜組合せて使用しても良い。
また環状鉄心中に含まれる電気的に絶縁体である無機
化合物粉末としては、AlN,SiO2,CoCO3,Al2O3,CoSiO3マ
イカ，ガラス，マグネシア等があげられる。これらは単
独に限らず適宜組合わせて使用することができる。これ
らの無機化合物粉末は樹脂或いは金属磁性体と反応しな
いものである必要がある。無機化合物粉を含有すること
により樹脂単独と金属磁性体との圧縮成形体に比べ熱伝
導率が向上し、もって環状鉄心の温度上昇を抑えること
ができる。
化合物粉末としては、AlN,SiO2,CoCO3,Al2O3,CoSiO3マ
イカ，ガラス，マグネシア等があげられる。これらは単
独に限らず適宜組合わせて使用することができる。これ
らの無機化合物粉末は樹脂或いは金属磁性体と反応しな
いものである必要がある。無機化合物粉を含有すること
により樹脂単独と金属磁性体との圧縮成形体に比べ熱伝
導率が向上し、もって環状鉄心の温度上昇を抑えること
ができる。
金属磁性粉末と無機化合物粉末を含んだ樹脂の混合比
は、金属磁性粉末が相互に絶縁され、かつ一体に結着さ
れるためには、金属磁性粉と無機化合物粉末を含んだ樹
脂の総和に対して、体積％で金属磁性粉が98.5％以下で
あることが望ましい。なお金属磁性粉の体積％を変える
ことで鉄心としての透過率を変化させることができる。
そのためリアクトルの必要特性に応じて、鉄心の透過率
を決定し、その透磁率値から金属磁性粉末の体積％を決
定することができる。
は、金属磁性粉末が相互に絶縁され、かつ一体に結着さ
れるためには、金属磁性粉と無機化合物粉末を含んだ樹
脂の総和に対して、体積％で金属磁性粉が98.5％以下で
あることが望ましい。なお金属磁性粉の体積％を変える
ことで鉄心としての透過率を変化させることができる。
そのためリアクトルの必要特性に応じて、鉄心の透過率
を決定し、その透磁率値から金属磁性粉末の体積％を決
定することができる。
また樹脂中の無機化合物粉の含有量であるが、多少量
で熱伝導率の向上に寄与するが、実用上は樹脂との合計
の体積の８％以上であることが必要であり、８％以上の
含有で環状鉄心の温度上昇をより効果的に抑えることが
できる。
で熱伝導率の向上に寄与するが、実用上は樹脂との合計
の体積の８％以上であることが必要であり、８％以上の
含有で環状鉄心の温度上昇をより効果的に抑えることが
できる。
なお圧縮成形体の結着性は無機化合物粉末が樹脂との
合計体積の40％以下ならば樹脂成分と無機化合物の合計
量は、金属磁性粉の量との合計の1.5％で十分である。
したがって、無機化合物粉末の体積比を増す場合でも結
着性から樹脂は全体の量の0.9体積％以上であることが
好ましい。
合計体積の40％以下ならば樹脂成分と無機化合物の合計
量は、金属磁性粉の量との合計の1.5％で十分である。
したがって、無機化合物粉末の体積比を増す場合でも結
着性から樹脂は全体の量の0.9体積％以上であることが
好ましい。
次に本発明のリアクトルに用いる環状鉄心の製造方法
について説明する。
について説明する。
先ず金属磁性粉末と、無機化合物粉末を含ませた樹脂
を十分に混合し、次いで金型に入れて、工業的に容易な
1000MPa以下の圧力で圧縮成形工程を経て環状の圧粉磁
性体から成る鉄心とする。その後必要に応じて300℃以
下で樹脂の硬化処理等の熱処理を行っても良い。なお、
ここでは圧縮成形で直ちに環状の鉄心を作成する場合に
ついて記したが、環を分割して成形し、リアクトル導体
に装着する際、締結具等で締めるか或は接着して環状鉄
心とすることも可能であり、さらに環状鉄心とは必ずし
も円形を指すだけでなく、リアクトル導体の外形形状に
合わせて角穴状や楕円状の内面をもつ鉄心でも良いこと
は言うまでもない。
を十分に混合し、次いで金型に入れて、工業的に容易な
1000MPa以下の圧力で圧縮成形工程を経て環状の圧粉磁
性体から成る鉄心とする。その後必要に応じて300℃以
下で樹脂の硬化処理等の熱処理を行っても良い。なお、
ここでは圧縮成形で直ちに環状の鉄心を作成する場合に
ついて記したが、環を分割して成形し、リアクトル導体
に装着する際、締結具等で締めるか或は接着して環状鉄
心とすることも可能であり、さらに環状鉄心とは必ずし
も円形を指すだけでなく、リアクトル導体の外形形状に
合わせて角穴状や楕円状の内面をもつ鉄心でも良いこと
は言うまでもない。
本発明の大電流用リアクトルでは、使用する圧粉磁性
体から成る環状鉄心の熱伝導率が高いため、鉄損に起因
する熱エネルギーの放散が容易となり、小形の鉄心で大
きな鉄損に耐えることができ、かつそれにより鉄心の過
度の温度上昇がおこらず、鉄心そのものおよび鉄心の周
囲の物の温度上昇による劣化を防ぐことができる。
体から成る環状鉄心の熱伝導率が高いため、鉄損に起因
する熱エネルギーの放散が容易となり、小形の鉄心で大
きな鉄損に耐えることができ、かつそれにより鉄心の過
度の温度上昇がおこらず、鉄心そのものおよび鉄心の周
囲の物の温度上昇による劣化を防ぐことができる。
以下本発明の実施例を説明する。
第１表に示すような無機化合物粉末を含む樹脂を金属
磁性粉を用い、第１表中の混合比で混合し金型に充填し
て600μPaの圧力で圧縮成形して環状の圧粉磁性体の成
形体を得、次いで、200℃１時間の樹脂硬化処理により
環状鉄心とした。この環状鉄心１個の外径は50mm,内径
は30mm,高さ60mmである。この環状鉄心を表面を絶縁し
た管状導体に10個装着して第１図に示したリアクトルを
作成した。そして、第２図に示した管状導体１の表面1
1、導体の絶縁層４と接している環状鉄心内面21と、鉄
心外周部22に熱電対をとり付け同一条件でリアクトルを
動作させて、30分後の各部分の温度を測定した。その結
果も第１表に示す。なお管状導体には冷却水を冷却媒体
として流し、導体表面11の温度が一定になるようにし
た。
磁性粉を用い、第１表中の混合比で混合し金型に充填し
て600μPaの圧力で圧縮成形して環状の圧粉磁性体の成
形体を得、次いで、200℃１時間の樹脂硬化処理により
環状鉄心とした。この環状鉄心１個の外径は50mm,内径
は30mm,高さ60mmである。この環状鉄心を表面を絶縁し
た管状導体に10個装着して第１図に示したリアクトルを
作成した。そして、第２図に示した管状導体１の表面1
1、導体の絶縁層４と接している環状鉄心内面21と、鉄
心外周部22に熱電対をとり付け同一条件でリアクトルを
動作させて、30分後の各部分の温度を測定した。その結
果も第１表に示す。なお管状導体には冷却水を冷却媒体
として流し、導体表面11の温度が一定になるようにし
た。
第１表から明らかなとおり、本発明の実施例によるリ
アクトルでは鉄心の外周22の温度が比較例よりはるかに
近い。
アクトルでは鉄心の外周22の温度が比較例よりはるかに
近い。
本発明のリアクトルに用いる環状鉄心に、金属磁性粉
としてFe粉，パーマロイ粉（Fe−Ni合金粉）を使用て効
果は同じであった。
としてFe粉，パーマロイ粉（Fe−Ni合金粉）を使用て効
果は同じであった。
また樹脂成分としてポリアミド樹脂、ポリカーボネー
ト樹脂等の熱可塑性樹脂を使っても効果は同じであっ
た。さらに無機化合物粉末を含ませた樹脂の混合比1.5
〜40体積％に変えて、無機化合物粉末を含まない樹脂の
同一体積％の場合と比較したが、いずれの場合も無機化
合物粉末を含んだ樹脂による環状鉄心の温度上昇の方が
小さかった。
ト樹脂等の熱可塑性樹脂を使っても効果は同じであっ
た。さらに無機化合物粉末を含ませた樹脂の混合比1.5
〜40体積％に変えて、無機化合物粉末を含まない樹脂の
同一体積％の場合と比較したが、いずれの場合も無機化
合物粉末を含んだ樹脂による環状鉄心の温度上昇の方が
小さかった。
第１図は本発明の大電流用リアクトルの斜視図、第２図
は本発明大電流用リアクトルの断面図。 １……管状導体、２……環状鉄心、３……端子、４……
導体の絶縁層、５……冷却媒体の流れる部分、11……導
体の表面、21……環状鉄心内面、22……環状鉄心外周
部。
は本発明大電流用リアクトルの断面図。 １……管状導体、２……環状鉄心、３……端子、４……
導体の絶縁層、５……冷却媒体の流れる部分、11……導
体の表面、21……環状鉄心内面、22……環状鉄心外周
部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 幹郎 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−16404（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−1816（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−16623（ＪＰ，Ａ) 米国特許3725521（ＵＳ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】電気的に絶縁体で無機化合物粉体を８体積
％以上含む樹脂と、金属磁性粉との圧縮成形体である環
状鉄心が、内部を冷却媒体が流れる導体の外周に装着さ
れてなることを特徴とする大電流用リアクトル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60061826A JPH0831383B2 (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | 大電流用リアクトル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60061826A JPH0831383B2 (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | 大電流用リアクトル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61222107A JPS61222107A (ja) | 1986-10-02 |
| JPH0831383B2 true JPH0831383B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=13182281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60061826A Expired - Lifetime JPH0831383B2 (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | 大電流用リアクトル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831383B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3316560B2 (ja) * | 1998-03-05 | 2002-08-19 | 株式会社村田製作所 | ビーズインダクタ |
| JP2004349617A (ja) * | 2003-05-26 | 2004-12-09 | System Giken:Kk | リアクトル用圧粉鉄心 |
| JP4921154B2 (ja) * | 2006-05-16 | 2012-04-25 | 株式会社デンソー | リアクトル及びこれを内蔵した電力変換装置 |
| JP2011216745A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | 圧粉磁心およびその製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3725521A (en) | 1970-10-29 | 1973-04-03 | Smith Corp A | Method of making steel powder particles of select electrical resistivity |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5216623A (en) * | 1975-07-30 | 1977-02-08 | Automob Antipollut & Saf Res Center | Ignition coils made of molded synthetic resin |
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1985
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US3725521A (en) | 1970-10-29 | 1973-04-03 | Smith Corp A | Method of making steel powder particles of select electrical resistivity |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61222107A (ja) | 1986-10-02 |
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