JPH11144980A - リアクトル - Google Patents

リアクトル

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JPH11144980A
JPH11144980A JP9322178A JP32217897A JPH11144980A JP H11144980 A JPH11144980 A JP H11144980A JP 9322178 A JP9322178 A JP 9322178A JP 32217897 A JP32217897 A JP 32217897A JP H11144980 A JPH11144980 A JP H11144980A
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JP
Japan
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electromagnetic shield
frequency
resistance
thickness
reactor
Prior art date
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JP9322178A
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English (en)
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Minoru Kuwata
稔 桑田
Osamu Matsui
修 松井
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁シールド式のリアクトルにおいて、電磁
シールドの抵抗分がリアクトルの他の抵抗分と分離して
個別に求められるように形成し、リアクトル全体の損失
の温度特性等を把握し得るようにする。 【解決手段】 空心コイル1と、このコイル1の外側に
設けられた空心コイル1に同軸の円筒状非磁性導電体の
電磁シールド2とを備え、この電磁シールド2の厚みを
所定の周波数でのほぼ表皮厚さ以下にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空心コイルの周囲
に非磁性導電体の電磁シールドを配置した電磁シールド
式のリアクトルに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種電磁シールド式のリアクト
ルは図1の(a),(b)に示すように、空心コイル1
の外側にこの空心コイル1に同軸のアルミニウム,銅等
の非磁性導電体の円筒状の電磁シールド2を設けて形成
され、空心コイル1及び電磁シールド2は、通常、絶縁
油等の電気的絶縁媒体を充填した鉄製容器に収容され
る。
【0003】そして、電磁シールド2が空心コイル1の
外側に等価的に1ターンの短絡コイルを形成し、この短
絡コイルの誘導電流により電磁シールド2の外側への空
心コイル1の磁束の漏れが防止される。
【0004】この電磁シールド式のリアクトルはインダ
クタンスの周波数,電圧,電流による変化が少なく、こ
の電磁シールド式のリアクトル及びコンデンサ,抵抗器
の直列回路又は並列回路により、いわゆるLCRフィル
タ構成の電力系統等の高性能の各種交流フィルタが形成
される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記従来のこの種電磁
シールド式のリアクトルの場合、電磁シールド2の抵抗
分は周波数,温度に依存して変化し、リアクトルの他の
抵抗分と分離して個別に把握することができず、そのた
め、リアクトル全体の損失の温度特性(抵抗−温度特
性)等を正確に把握することが困難である。
【0006】すなわち、この種電磁シールド式のリアク
トルの損失は、大別すると、空心コイル1の直流抵抗
分(コイル直流抵抗分),空心コイル1内の渦電流
損,電磁シールド2の抵抗分の3つの要素からなる。
【0007】そして、のコイル直流抵抗分は周波数に
よっては変化せず一定であり、温度上昇によって増大す
る。
【0008】このコイル直流抵抗分は空心コイル1の線
材を銅とした場合、つぎの数1の式の温度換算により、
他の抵抗分と分離して個別に求めることができる。
【0009】
【数1】RDC(θ2)=RDC(θ1)×{(235+θ2)/
(235+θ1)}
【0010】なお、式中のRDC(θ1),RDC(θ2)は温度
θ1,θ2における値を示す。また、の渦電流損は周
波数の約2倍に比例する抵抗分であり、温度上昇によっ
て減少する。
【0011】この渦電流損の抵抗分も、空心コイル1の
線材を銅とした場合、つぎの数2の式の温度換算によ
り、他の抵抗分と分離して個別に求めることができる。
【0012】
【数2】RC(θ2)=RC(θ1)×{(235+θ1)/
(235+θ2)}
【0013】なお、式中のRC(θ1),RC(θ2)は温度θ
1,θ2における値を示す。しかし、の電磁シールド
2の抵抗分は、従来、周波数及び温度に依存して複雑に
変化し、温度換算が容易でなく、他の抵抗分と分離して
個別に求めることができない。
【0014】そのため、従来はこの種電磁シールド式の
リアクトルの損失の温度特性(抵抗−温度特性)等を正
確に把握することが困難であり、この結果、交流フィル
タ等に適用した場合、周囲温度の変化によるそのフィル
タ特性の変化等を把握することができず、精度の高い交
流フィルタ等を提供する事ができない。
【0015】本発明は、電磁シールド式のリアクトルに
おいて、電磁シールドの抵抗分をリアクトルの他の抵抗
分と分離して個別に把握し得るようにし、リアクトル全
体の損失の温度特性等を正確に把握できるようにするこ
とを課題とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明のリアクトルにおいては、空心コイルと、
このコイルの外側に設けられた空心コイルに同軸の円筒
状非磁性導電体の電磁シールドとを備え、電磁シールド
の厚みを所定の周波数でのほぼ表皮厚さ以下にする。
【0017】この場合、電磁シールドの所定の周波数以
下での抵抗分が周波数に関係なくほぼ一定になる。
【0018】そのため、電磁シールドの抵抗分を、空心
コイルの直流抵抗分,渦電流損の抵抗分の温度換算式と
同様の温度換算式により、他の抵抗分と分離して個別に
求めて把握することができ、リアクトル全体の損失の温
度特性等の正確な把握が可能になる。
【0019】ところで、電磁シールドの厚みをほぼ表皮
厚さ以下に薄くする場合、電磁シールドの上,下端縁部
の少なくとも一方に補強用のわん曲面を形成してその強
度を補強し、製作時や運搬時等に電磁シールドが変形等
しないようにすることが好ましい。
【0020】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態につき、図1
ないし図7を参照して説明する。 (第1の形態)本発明の実施の第1の形態につき、図1
ないし図3を参照して説明する。図1の(a),(b)
に示すこの形態の電磁シールド式のリアクトルが従来リ
アクトルと異なる点は、その電磁シールド2の厚みを、
適用する交流フィルタ等の上限周波数等の所定の周波数
(対象上限周波数)でのほぼ表皮厚さ以下にした点であ
る。
【0021】すなわち、電磁シールド2を流れる電流
は、その周波数の上昇にともなう表皮効果により、周波
数が上昇する程、電磁シールド2の空心コイル1に対向
する内側の表面のほぼ表皮厚さの厚み部分に集中する。
【0022】そして、電磁シールド2の厚みを所定の周
波数でのほぼ表皮厚さ以下にすると、それ以下の周波数
では電磁シールド2の発熱量の周波数変化がほとんどな
くなり、換言すればその抵抗分の周波数依存性が排除さ
れる。
【0023】このとき、前記の電磁シールド2の抵抗
分が周波数によってはほとんど変化しなくなり、温度θ
における前記のコイル直流抵抗分,の渦電流損の抵
抗分,の電磁シールド2の抵抗分をRDC(θ),RC(θ
) ,RS(θ) とすれば、抵抗分RDC(θ),RS(θ) は周
波数によらずほぼ一定になる。
【0024】そして、抵抗分RC(θ)のみが周波数の約
2倍に比例して変化するため、リアクトル全体の損失の
温度θにおける周波数特性は図2の実線に示すようにな
る。
【0025】同図において、f1 ,R1 は例えば交流フ
ィルタを通流する系統基本波周波数,その周波数f1
のリアクトル全体の損失(抵抗分)を示し、fn ,Rn
は基本波のn倍のn次高調波の周波数,その周波数fn
でのリアクトル全体の損失を示す。
【0026】そして、図2に示すように基本波周波数f
1 においては抵抗分RC(θ) がほぼ零になることから、
基本波周波数でのリアクトル全体の損失(抵抗分)R1(
θ)とコイル直流抵抗分RDC(θ)とを測定等して求める
と、つぎの数3の式の演算から電磁シールド2の抵抗分
S(θ) が求まる。
【0027】
【数3】RS(θ) =R1(θ)−RDC(θ)
【0028】ところで、電磁シールド2の電流は空心コ
イル1からの誘導により生じ、電磁シールド2の抵抗分
は温度上昇によって増大する。
【0029】そして、電磁シールド2の材質がアルミニ
ウムの場合、抵抗分が周波数によらず一定であれば、そ
の温度換算式は、数1の式と同様のつぎの数4の式で表
わすことができる。
【0030】
【数4】RS(θ2)=Rs(θ1)×{(225+θ2)/
(225+θ1)}
【0031】なお、式中のRs(θ1),RS(θ2)は温度θ
1,θ2における電磁シールド2の抵抗分の値である。
【0032】したがって、電磁シールド2の厚みを所定
の周波数についてのほぼ表皮厚さ以下にした場合、数3
の式から温度θ1における電磁シールド2の抵抗分Rs(
θ1)を求めておくことにより、温度θ2における電磁シ
ールド2の所定の周波数以下の周波数についての抵抗分
S(θ2)は前記数4の式の温度換算の演算から求めて正
確に把握することができる。
【0033】つぎに、電磁シールド2の厚みの具体的な
設定例について説明する。電磁シールド2をアルミニウ
ムで形成する場合、その表皮厚さは周波数によって図3
に示すように変化し、1000Hzでは3.0mmになる。
【0034】そして、交流フィルタの周波数設定等に基
づき、所定の周波数を1000Hzにするときは、電磁シ
ールド2の厚みを、ほぼその周波数の表皮厚さに相当す
る3.0mm又はそれ以下に設定すればよく、実用上は
3.0mmに設定すればよい。
【0035】このとき、電磁シールド2の損失は、10
00Hz以下の周波数において、周波数に依存して変化す
ることがなく、数4の式の温度換算により他の抵抗分と
分離して個別に求めることができる。
【0036】また、所定の周波数を2000Hzに設定す
るときは、表皮厚さが2.1mmになり、この場合、電磁
シールド2の厚みはほぼ2.1mm以下の適当な値,例え
ば2.0mmに設定すればよい。
【0037】さらに、所定の周波数を300HZ に設定
するときは、表皮厚さが5.4mmになり、電磁シールド
2の厚みはほぼ5.4mm以下の適当な値,例えば5.0
mmに設定すればよい。
【0038】すなわち、電磁シールド2に誘導される電
流はその厚みによっては変わらず、電磁シールド2をあ
まりに薄くすると、その発熱が増大する。
【0039】そのため、電磁シールド2の厚みは、ほぼ
表皮厚さ以下の前記の発熱があまりに大きくならない適
当な厚さ,具体的には目的とする周波数(所定の周波
数)でのほぼ表皮厚さに設定すればよい。
【0040】つぎに、リアクトル全体の損失について説
明する。電磁シールド2の厚みをほぼ表皮厚さに設定す
ると、前記数1,数2及び数4の式の温度換算により前
記のコイル直流抵抗分,の渦電流損の抵抗分及び
の電磁シールド2の抵抗分の温度θ2での値R
DC(θ2),Rc(θ2)及びRs(θ2)がそれぞれ個別に求ま
る。
【0041】そして、この電磁シールド式のリアクトル
を交流フィルタに用いる場合、温度θ2における系統基
本波(周波数f1 ),n次高調波(周波数fn )につい
てのリアクトル全体の損失R1(θ2),Rn(θ2)は、電磁
シールド2の厚みを例えば所定の周波数fn の表皮厚さ
に設定することにより、前記数1,数2及び数4の温度
換算の演算から求まる各抵抗分RDC(θ2),Rc(θ2)
びR s(θ2)に基づき、図2からも明らかになるよう
に、つぎの数5,数6の式それぞれから求まる。
【0042】
【数5】R1(θ2)=RDC(θ2)+RS(θ2)
【0043】
【数6】Rn(θ2)=R1(θ2)+RC(θ2)
【0044】したがって、従来は把握することができな
かったこの種電磁シールド式のリアクトルの発熱の主要
因である抵抗分の温度特性(抵抗−温度特性)等が明ら
かになり、交流フィルタ等に適用した場合に、このリア
クトルの温度特性とコンデンサ,抵抗器の温度特性とに
基づき、交流フィルタの損失の温度特性を高精度に求め
て把握することができる。
【0045】そして、交流フィルタの損失の温度特性が
求まれば、周囲温度の変化によるそのフィルタ性能の変
化を精度よく予測等することができ、目的に応じた精度
の高い交流フィルタを提供することが可能になる。
【0046】なお、数1,数2,数4の式の定数「23
5」,「225」はそれぞれ材質等によって異なる。
【0047】(第2の形態)つぎに、本発明の第2の形
態につき、図4を参照して説明する。この形態において
は、図4の(a)の切断正面図及びその一部を拡大した
同図の(b)に示すように、電磁シールド2の上端縁部
を全周にわたって適当な曲率Rで外方にわん曲させ、補
強用のわん曲面3を形成する。
【0048】すなわち、第1の形態で説明したように電
磁シールド2の厚みを所定の周波数でのほぼ表皮厚さ以
下にすると、例えばアルミニウム製の場合、電磁シール
ド2が2〜3mm程度の薄い円筒体になり、その物理的
(構造的)な強度が、電磁シールド2の径等の関係から
極めて不足する事態が発生する。
【0049】そこで、この形態においては、電磁シール
ド2の上端縁部にわん曲面3を形成してその強度を補強
し、電磁シールド2の製作時や運搬時及び現場での組立
時等の変形,破損等を防止する。
【0050】このとき、図4の(a)に示すように空心
コイル1のリード線4が上端側から引出されていれば、
つぎに説明するように、わん曲面3を形成することによ
って電気的絶縁の向上も同時に図られる利点がある。
【0051】すなわち、わん曲面3を形成しなければ、
電磁シールド2の上端縁のリード線4が近接するリード
線対向部分に電界が集中し、何らかの電気的絶縁を施す
必要が生じる。
【0052】しかし、電磁シールド2の上端縁部にわん
曲面3を形成すると、そのわん曲により上端縁が丸味を
帯びて電界の集中が緩和され、十分な電気的絶縁が確保
される。
【0053】したがって、わん曲面3により電磁シール
ド2の強度補強と電気的絶縁の向上が同時に図られる。
なお、わん曲面3の曲率Rは電気的絶縁上必要な値以上
に設定すればよい。
【0054】(第3の形態)つぎに、本発明の実施の第
3の形態について、図5を参照して説明する。図5は図
4の(b)に対応する電磁シールド2の上端縁部の一部
の拡大図であり、この実施の形態にあっては、電磁シー
ルド2の上端縁に全周にわたって断面円形の非磁性導電
体の線材5を溶接し、その上端縁部に図4の(a),
(b)のわん曲面3に相当する曲率Rのわん曲面3’を
形成する。この場合、わん曲面3’により第2の形態の
場合と同様の効果が得られる。
【0055】(第4の形態)つぎに、本発明の実施の第
4の形態について、図6,図7を参照して説明する。図
6は電磁シールド式のリアクトルの切断正面図であり、
この実施の形態にあっては、電磁シールド2の強度補強
を一層確実に行うため、図5の線材5と同様の非磁性導
電体の線材5’を電磁シールド2の上,下端縁それぞれ
に全周にわたって溶接し、電磁シールド2の上端縁部及
び下端縁部の両方に図5のわん曲面3’に相当するわん
曲面3”を形成する。
【0056】この場合、電磁シールド2は上,下端側か
ら強度補強が施され、上端縁部にのみわん曲面3,3’
を形成した第2,第3の形態の場合より強度が一層向上
する。
【0057】また、電磁シールド2の上端縁部のわん曲
面3”により、第2,第3の形態の場合と同様、電気的
絶縁の向上が同時に図られる。
【0058】ところで、わん曲面3”を形成すると、電
磁シールド2の上,下端縁部の断面積が増加してその厚
みが増すが、図7の電磁シールド2の上下方向の電流分
布特性からも明らかになるように、その上,下端縁部に
は電流がほとんど流れず、これらの部分の厚みの増減は
電磁シールド2の全体の損失にほとんど影響せず、実用
上は無視することができる。この点は、わん曲面3,
3’を形成した第2,第3の形態についても同様であ
る。
【0059】なお,図7は縦軸を電磁シールド2の上下
方向にとった場合の電流分布を示し、図中の上端T,下
端Bは電磁シールド2の上端,下端である。
【0060】そして、わん曲面は電磁シールド2の下端
縁部のみに形成してもよく、このとき、空心コイル1の
リード線が下端側から引出されていれば、第2,第3の
形態の場合と同様の効果が得られる。また、わん曲面は
実施の各形態と異なる手法で形成してもよいのは勿論で
ある。
【0061】
【発明の効果】本発明は、以下に記載する効果を奏す
る。請求項1の場合、空心コイル1の外側に設けられた
電磁シールド2の厚みを所定の周波数でのほぼ表皮厚さ
以下にしたため、所定の周波数以下の周波数での電磁シ
ールド2の抵抗分を周波数に関係なくほぼ一定にするこ
とができる。
【0062】そのため、電磁シールド2の抵抗分をリア
クトルの他の抵抗分と分離して個別に把握することがで
き、リアクトル全体の損失の温度特性等を精度よく求め
て高精度の交流フィルタ等を提供することが可能にな
る。
【0063】さらに、請求項2の場合は、電磁シールド
2の上,下端縁部の少なくとも一方に補強用のわん曲面
3,3’,3”を形成したため、電磁シールド2の厚み
を前記のほぼ表皮厚さ以下に薄くした場合の電磁シール
ド2の強度を補強することができ、製作時や運搬時等の
電磁シールド2の変形等を防止することができ、併せ
て、リアクトルの品質の向上及び製作時間の短縮等を図
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a),(b)は本発明の実施の第1の形態の
平面図,切断正面図である。
【図2】図1の電磁シールド式のリアクトルの抵抗分の
周波数特性図である。
【図3】図1の電磁シールドの表皮厚さの周波数特性図
である。
【図4】(a),(b)は本発明の実施の第2の形態の
切断正面図,その一部の拡大図である。
【図5】本発明の実施の第3の形態の一部の切断正面図
である。
【図6】本発明の実施の第4の形態の切断正面図であ
る。
【図7】図6の電磁シールドの上下方向の電流分布特性
図である。
【符号の説明】
1 空心コイル 2 電磁シールド 3,3’,3” わん曲面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01F 30/08 H01F 39/00

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空心コイルと、該コイルの外側に設けら
    れた前記空心コイルに同軸の円筒状非磁性導電体の電磁
    シールドとを備え、 前記電磁シールドの厚みを所定の周波数でのほぼ表皮厚
    さ以下にしたことを特徴とする電磁シールド式のリアク
    トル。
  2. 【請求項2】 電磁シールドの上,下端縁部の少なくと
    も一方に補強用のわん曲面を形成したことを特徴とする
    請求項1記載の電磁シールド式のリアクトル。
JP9322178A 1997-11-07 1997-11-07 リアクトル Pending JPH11144980A (ja)

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Cited By (3)

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