JPS61222107A - 大電流用リアクトル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

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ｌこ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。

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。

〔発明の目的〕

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リアクトルを提供することを目的と
する。

〔発明の概要〕

本発明は、金属磁性粉と電気的に絶縁体である無機化合
物と樹脂とを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リアクトルである。

第１図に本発明のリアクトルを示す。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
合物の圧縮成形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ｌ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図の環状鉄心
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１０表面には絶縁１１４があり、その絶縁＋１４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ｌ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か、ま
たは。

導体中を流れて端子部からヒートシンクへ放出される。

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。

次に本発明のリアクトルに用いる環状鉄心について詳し
く説明する。

本発明の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、例えば紳鉄の粉、Ｆｅ−３％Ｓｔで代
表されるＦｅ−８＋合金粉％Ｆｅ−Ａｌ合金粉、Ｆｅ−
８ｉ−Ａ４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
電流損が太き（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、ＡｊＮ、　８　ｉｏ、　、Ｃｏｃｏ
、。

ＡｊｌＯ，、Ｃｏ８１０．ｖ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金物粉末を含んだ樹脂
の総和に対して、体積チで金属磁性粉が９８．５％以下
であることが望ましい。

なお金属磁性粉の体積チ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ａ　％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
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８１以上であることが好ましく、８慢以上の含
有で環状鉄心の＠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チ以下ならば樹脂成分と無機化合物の合計
側は、金属磁性粉の景との合計の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体積チ以上であるこ
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。

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１次いで金型に入れて、工業的に容易な１
０００ＭＰａ　　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
熱処理を行りても良い、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紀したが、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。

〔発明の効果〕

本発明のリアクトルでは、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。

〔発明の実施例〕

以下本発明の詳細な説明する。

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
６００μＰ段　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
によシ環状鉄心とした。この環状鉄心１個の外径は５０
ｍｍ、内径は３９ｍｍ。

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個装贋して第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ｌの表面
１１．導体の絶縁１１４と接している環状鉄心内面２１
と、鉄心外周部２２に熱電対をとシ付は同一条件でリア
クトルを動作させて。

３０分後の各部分の温度を測定した。その侍果も第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υ、本発明の実施例によるリア
クトルでは鉄心の外周２２の温度が比較例よシはるかに
近い。ノ人下ｉｂ 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紛、パーマロイ粉（Ｆｅ−Ｎｉ合金粉）を使用
し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を１．５
〜４０体積慢体積光て、無機化合物粉末を含まない樹脂
の同一体積係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１旨による環状鉄心の温度上昇の
方が小さかった。

【図面の簡単な説明】

Ｗ１図は本発明のリアクトルの斜視図、第２図は本発明
リアクトルの断面図。 １・・・管状導体、２・・・頃状鉄心、３・・・端子、
４・・・導体の絶縁喝、５・・・冷却媒体の流れる部分
、１１・・・導体の表面、２１・・・環状鉄心内面、２
２川環状鉄心外周部。 代理人弁理士　則　近　憲　佑（ばか１名）第　　１　
　図 第　２ｗ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属磁性粉と電気的に絶縁体である無機化合物粉
   と樹脂とを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ことを特徴とするリアクトル。
2. （２）樹脂と無機化合物との合計体積の８％以上が無機
   化合物であることを特徴とした特許請求の範囲第１項記
   載のリアクトル。