KR101427542B1

KR101427542B1 - 리액터

Info

Publication number: KR101427542B1
Application number: KR1020137001424A
Authority: KR
Inventors: 교지 자이츠; 겐이치 이노우에; 히로시 하시모토; 히로유키 미타니; 히로후미 호조; 다카시 모리타; 요헤이 이케다
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2014-08-07
Also published as: JP5662255B2; WO2012011276A1; EP2597656A1; EP2597656A4; CN102971813B; KR20130020841A; CN102971813A; JP2012044150A

Abstract

본 발명의 리액터(DA)는, 코일(1A)과, 코일(1A)을 내포하는 상부 코어 부재(21A) 및 하부 코어 부재(22A)와, 코일(1A)의 코어부에 배치되는 볼록편 코어 부재(22b)를 구비하고, 코일(1A)은, 띠 형상의 도체 부재를, 상기 도체 부재의 폭 방향이 상기 코일(1A)의 축 방향을 따르도록 권회함으로써 구성되고, 상기 축 방향에 있어서의 코일(1A)의 한쪽 단부에 대향하는 상부 코어 부재(21A)의 한쪽 내면과 상기 축 방향에 있어서의 코일(1A)의 다른 쪽 단부에 대향하는 하부 코어 부재(22A)의 다른 쪽 내면은, 코일(1A)의 한쪽 단부 및 다른 쪽 단부의 각 단부를 적어도 덮는 영역에서는 평행하고, 볼록편 코어 부재(22b)의 한쪽 단부는, 상부 코어 부재(21A)에 형성된 개구부(APA) 내에, 상기 한쪽 단부의 주위면과 개구부(APA)의 주위면 사이에 갭(GA)을 두고 배치되어 있다. 이로 인해, 이 리액터(DA)는, 비교적 큰 인덕턴스이며 저손실이고 저소음인 리액터를 제공한다.

Description

리액터 {REACTOR}

본 발명은, 예를 들어 전기 회로나 전자 회로 등에 적절하게 사용되는 리액터에 관한 것이다.

리액터는, 권선을 이용한 수동 소자로, 예를 들어 역률 개선 회로에 있어서의 고조파 전류의 방지, 전류형 인버터나 초퍼 제어에 있어서의 전류 맥동의 평활화 및 컨버터에 있어서의 직류 전압의 승압 등의 각종 전기 회로나 전자 회로 등에 사용되고 있다.

또한, 최근에는, 환경 부하의 경감 등의 관점에서, 광기전력 효과를 이용함으로써 이산화탄소를 배출하는 일 없이 직접적으로 광에너지를 전력으로 변환할 수 있는 태양 전지의 도입이 진행되고 있고, 예를 들어 주택용에 태양 전지에 의한 발전 시스템의 도입이 진행되고 있다. 이러한 태양 전지 발전 시스템은, 예를 들어 태양의 광 에너지를 전력으로 변환하는 태양 전지 모듈과, 계통 연계를 행하기 위해, 상기 태양 전지 모듈에 의해 발전된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 파워 컨디셔너와, 상기 파워 컨디셔너에 의해 변환된 교류 전력을 주택 내의 각처나 전력 회사로 분배하는 분전반을 구비하여 구성되고, 이 파워 컨디셔너에는, 통상 리액터가 사용되고 있다.

또한, 상기 환경 부하의 경감 등의 관점에서, 이산화탄소의 배출량을 저감 가능한 하이브리드 자동차나 전기 자동차(이하, 총칭하여 「환경 대응형 자동차」라 함)가 연구, 개발되고 있고, 그 보급도 진행되고 있다. 이러한 환경 대응형 자동차에서는, 구동 모터의 운전 효율을 향상시키기 위해, 구동 모터의 구동 제어 시스템에 승압 회로가 사용되고 있고, 통상 이 승압 회로에 리액터가 내장되어 있다.

도 21은 종래 기술에 있어서의 리액터의 구성을 도시하는 도면이다. 도 21의 (a)는, 특허문헌 1에 개시된 리액터를 도시하고, 도 21의 (b)는 특허문헌 2에 개시된 리액터를 도시한다.

상기 태양광 발전 시스템의 파워 컨디셔너용 리액터는, 예를 들어 특허문헌 1에 개시되어 있다. 이 특허문헌 1에 개시된 리액터(PDA)는, 도 21의 (a)에 도시하는 바와 같이, 2개의 대향하는 자심 계부와, 상기 자심 계부의 사이에 배치된 복수의 자심 다리부로 이루어지는 환 형상의 코어(201)를 구비하는 리액터이며, 상기 자심 계부는, 상기 자심 다리부를 향한 돌기부를 갖고, 상기 자심 다리부와 상기 자심 계부 사이에는 갭이 형성되고, 또한 자심 다리부는, 일체의 자심 블록으로 구성되어 있고, 상기 자심 계부의 돌기부의 길이 A와 상기 자심 다리부의 자로 방향의 평균 길이 B의 비 A／B가, 0.3 이상 8.0 이하이고, 상기 자심 다리부의 주위에 코일(202)이 권회된 리액터이다(특허문헌 1의 도 3 참조). 이러한 구성의 리액터는, 상기 비 A／B의 적절화를 도모하였으므로, 갭부의 누설 자속에 의한 구리손의 증대를 억제한 고효율의 리액터를 얻을 수 있고, 이에 의해 전력 변환 효율이 높은 파워 컨디셔너를 제조할 수 있다고, 상기 특허문헌 1에는 기재되어 있다.

또한, 상기 구동 제어 시스템의 승압 회로용 리액터는, 예를 들어 특허문헌 2에 개시되어 있다. 이 특허문헌 2에 개시된 리액터(PDB)는, 도 21의 (b)에 도시하는 바와 같이, 코일(301)과, 코일(301)의 내측에 배치되는 내측 코어(302)와, 코일(301)의 외측에 배치되는 외측 코어(303)와, 코일(301)의 양단부측의 각각에 배치되는 단부 코어(304, 304)를 구비하고, 상기 내측 코어(302)는, 갭 재료(302a)와 코어편(302b)으로 이루어지고, 상기 갭 재료(302a) 중 적어도 하나는, 25℃에서의 열전도율이 100W／mㆍK 이상인 고열전도 재료로 이루어지는 것이다. 이러한 구성의 리액터는, 고열전도율 갭 재료(302a)에 의해 코어편(302b)의 방열성을 개선할 수 있다고, 상기 특허문헌 2에는 기재되어 있다.

그런데, 이러한 용도의 리액터에는, 상기 특허문헌 1과 같은 고효율이나 상기 특허문헌 2와 같은 방열성뿐만 아니라, 비교적 큰 인덕턴스나 저소음화나 저손실화도 요구되고 있다. 특히, 태양 전지 발전 시스템의 파워 컨디셔너는, 실내에 설치되는 경우가 많으므로, 그것에 사용되는 리액터에는 저소음화가 중요하다. 이 소음 대책으로서, 소음이 발생한 경우에, 예를 들어 18㎑ 정도 이상의 가청 대역 이상으로 되도록, 고주파에 의해 리액터가 동작되는 경우에는, 이러한 고주파화에 의해 손실이 증대되므로, 상기 저손실화가 중요한 점으로 된다.

일본 특허 출원 공개 제2008-186972호 공보 일본 특허 출원 공개 제2008-021948호 공보

본 발명은 상술한 사정에 비추어 이루어진 발명이며, 그 목적은 비교적 큰 인덕턴스이며 저손실이고 저소음인 리액터를 제공하는 것이다.

본 발명에 관한 리액터는, 폭 방향이 축 방향을 따르는 띠 형상의 도체 부재를 권회한 코일을 내포하는 제1 코어부와, 상기 코일의 코어부에 배치되는 제2 코어부를 구비하고, 상기 코일의 양단부에 각각 대향하는 상기 제1 코어부의 각 내면은, 상기 코일의 각 단부를 적어도 덮는 영역에서는 평행하고, 상기 제2 코어부의 한쪽 단부는, 상기 제1 코어부에 형성된 개구부 내에, 상기 한쪽 단부의 주위면과 상기 개구부의 주위면 사이에 갭을 두고 배치되어 있다. 이로 인해, 본 발명에 관한 리액터는, 인덕턴스를 비교적 크게 할 수 있고, 저손실이며 저소음이다.

상기 및 그 밖의 본 발명의 목적, 특징 및 이점은, 이하의 상세한 기재와 첨부 도면으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 제1 실시 형태에 있어서의 리액터의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 제1 실시 형태의 리액터의 코일을 구성하는 도체 부재에 있어서, 그 폭 W와 두께 t의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 코일의 권선 구조와 와전류손의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 코일의 권선 구조별의, 리액터에 있어서의 주파수 f와 손실의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 제1 실시 형태에 있어서의 리액터의 진동 및 소음에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 제1 실시 형태의 리액터에 사용되는, 코어의 자장-자속 밀도 특성을 나타내는 도면이다.
도 7은 제1 실시 형태에 있어서의 리액터의 자속선의 모습을 도시하는 도면이다.
도 8은 제2 실시 형태에 있어서의 리액터의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 9는 제2 실시 형태에 있어서의 리액터의 자속선의 모습을 도시하는 도면이다.
도 10은 제1 실시 형태에 있어서의 리액터의 자속선과 제2 실시 형태에 있어서의 리액터의 자속선을 대비하여 도시하는 도면이다.
도 11은 제3 실시 형태에 있어서의 리액터의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 12는 제3 실시 형태에 있어서의 리액터의 자속선의 모습을 도시하는 도면이다.
도 13은 제3 실시 형태의 변형 형태에 있어서의 리액터 및 장착 부재의 구성을 도시하는 도면이다.
도 14는 제4 실시 형태에 있어서의 리액터의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 15는 제4 실시 형태에 있어서의 리액터의 자속선의 모습을 도시하는 도면이다.
도 16은 제1 내지 제4 실시 형태의 각 리액터에 있어서의 전류-인덕턴스 특성을 나타내는 도면이다.
도 17은 제5 실시 형태에 있어서의 리액터의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 18은 제6 실시 형태에 있어서의 리액터의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 19는 제7 실시 형태에 있어서의 리액터의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 20은 실시 형태에 관한 리액터를 변압기로 전용한 경우에 있어서의 등가 회로를 도시하는 도면이다.
도 21은 종래 기술에 있어서의 리액터의 구성을 도시하는 도면이다.
도 22는 종래 기술의 리액터에 있어서의 휨 계수를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명에 관한 실시의 일 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일한 번호를 부여한 구성은, 동일한 구성인 것을 나타내고, 적절하게 그 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 총칭하는 경우에는 첨자를 생략한 참조 부호로 나타내고, 개별 구성을 가리키는 경우에는 첨자를 부여한 참조 부호로 나타낸다.

(제1 실시 형태)

도 1은 제1 실시 형태에 있어서의 리액터의 구성을 도시하는 도면이다. 도 1의 (a)는, 코일(1A)의 중심축을 포함하고, 상기 중심축 방향을 따라 절단한 종단면도이고, 도 1의 (b)는 상기 중심축 방향으로부터 평면에서 본 경우에 있어서의 상면도이다. 도 1의 (b)에 나타내는 AA선은, 도 1의 (a)의 종단면도에 있어서의 절단선이다. 도 2는, 제1 실시 형태의 리액터의 코일을 구성하는 도체 부재에 있어서, 그 폭 W와 두께 t의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은, 코일의 권선 구조와 와전류손의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 3의 (a)는 플랫 와이즈 권선 구조인 경우를 도시하고, 도 3의 (b)는, 에지 와이즈 권선 구조인 경우를 도시한다. 도 4는, 코일의 권선 구조별의, 리액터에 있어서의 주파수 f와 손실의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 5는, 제1 실시 형태에 있어서의 리액터의 진동 및 소음에 대해 설명하기 위한 도면이다.

제1 실시 형태에 있어서의 리액터는, 코일과, 상기 코일을 내포하는 제1 코어부와, 상기 코일의 코어부에 배치되는 제2 코어부를 구비하고, 상기 코일은, 띠 형상의 도체 부재를, 상기 도체 부재의 폭 방향이 상기 코일의 축 방향을 따르도록 권회함으로써 구성되고, 상기 축 방향에 있어서의 상기 코일의 한쪽 단부에 대향하는 상기 제1 코어부의 한쪽 내면과 상기 축 방향에 있어서의 상기 코일의 다른 쪽 단부에 대향하는 상기 제1 코어부의 다른 쪽 내면은, 상기 코일의 한쪽 단부 및 다른 쪽 단부의 각 단부를 적어도 덮는 영역에서는 평행하고, 상기 제2 코어부의 한쪽 단부는, 상기 제1 코어부에 형성된 개구부 내에, 상기 한쪽 단부의 주위면과 상기 개구부의 주위면 사이에 갭을 두고 배치되어 있는 것이다.

이러한 구성의 제1 실시 형태에 있어서의 리액터(DA)는, 예를 들어 도 1에 도시하는 바와 같이, 코일(1A)과, 코어 부재(2A)와, 갭 부재(3)를 구비하여 구성되어 있다.

코어 부재(2A)는, 예를 들어 자기적으로(예를 들어, 투자율이) 등방성을 갖는 재료로 형성되고, 상부 코어 부재(21A)와, 하부 코어 부재(22A)를 구비하고 있다. 상부 코어 부재(21A)는, 소정의 두께를 갖는 다각형 형상, 도 1에 도시하는 예에서는, 육각형 형상의 판 형상체의 상단부 코어 부재(21a)와, 소정의 두께를 갖고, 상단부 코어 부재(21a)의 외주연부로부터 대략 수직 방향으로 연장되는 통 형상체의 측벽 코어 부재(21b)를 구비하고 있다. 통 형상체의 측벽 코어 부재(21b)에 있어서의 축 방향에 수직한 횡단면은, 도 1에 도시하는 예에서는 상단부 코어 부재(21a)가 육각형 형상이므로, 그 윤곽(외형)이 육각형이고, 그리고 후술하는 바와 같이 원통 형상의 팬케익 구조의 코일(1A)이 측벽 코어 부재(21b)의 통 형상체 내에 배치되므로, 상기 육각형 내에 원형의 개구가 있다. 상단부 코어 부재(21a)에는, 관통 개구인 개구부(APA)가 형성되어 있다. 개구부(APA)는, 도 1에 도시하는 예에서는, 상단부 코어 부재(21a)의 중앙 위치(기하 무게 중심 위치)를 중심으로 하는, 소정의 길이의 직경을 갖는 원형의 구멍이다. 하부 코어 부재(22A)는, 상단부 코어 부재(21a)와 동일 형상인, 소정의 두께를 갖는 다각형 형상, 도 1에 도시하는 예에서는, 육각형 형상의 판 형상체의 하단부 코어 부재(22a)와, 하단부 코어 부재(22a)의 한쪽 주면에 형성되어 있는 볼록편 코어 부재(22b)를 구비하고 있다. 볼록편 코어 부재(22b)는, 도 1에 도시하는 예에서는, 하단부 코어 부재(22a)의 중앙 위치(기하 무게 중심 위치)를 중심으로 하는, 소정의 길이의 외직경을 갖는 원기둥체이고, 그 축 방향 도중으로부터 하단부 코어 부재(22a)까지 상기 외직경이 서서히 커져, 상기 원기둥체의 측면이 테이퍼 형상으로 되어 있다. 볼록편 코어 부재(22b)는, 도 1에 도시하는 예에서는, 중실이지만 중공이어도 되고, 또한 이 중공의 부분에 예를 들어 공기나 물 등의 소정의 유체를 흘려 리액터의 방열성을 향상시켜도 된다.

코어 부재(2A)는, 이러한 구조의 상부 코어 부재(21A)에 있어서의 측벽 코어 부재(21b)의 단부를, 하부 코어 부재(22A)에 있어서의 하단부 코어 부재(22a)의 주연부에, 실질적으로 갭 없이 연결(접속)함으로써 구성된다. 이에 의해, 상단부 코어 부재(21a)와 하단부 코어 부재(22a) 사이이며 측벽 코어 부재(21b)와 볼록편 코어 부재(22b) 사이에, 코일(1A)을 수용하기 위한 공간이 형성된다. 그리고 이와 같이 상부 코어 부재(21A)와 하부 코어 부재(22A)가 연결된 경우에, 볼록편 코어 부재(22b)의 선단은, 상단부 코어 부재(21a)의 개구부(APA)에 삽입되어, 볼록편 코어 부재(22b)의 선단에 있어서의 주위면(외주면)과 개구부(APA)의 주위면(내주면) 사이에 갭(GA)을 두고, 이 개구부(APA) 내에 배치된다. 즉, 개구부(APA)의 직경은, 볼록편 코어 부재(22b)의 직경보다 크다. 도 1에 도시하는 예에서는, 볼록편 코어 부재(22b)의 선단은, 상단부 코어 부재(21a)의 외면보다 외측으로 약간 돌출되어 있다.

이들 상부 코어 부재(21A)에 있어서의 상단부 코어 부재(21a), 측벽 코어 부재(21b) 및 하부 코어 부재(22A)에 있어서의 하단부 코어 부재(22a)는, 코일(1A)을 내포하는 상기 제1 코어부의 일례에 대응하고, 하부 코어 부재(22A)의 볼록편 코어 부재(22b)는, 코일(1A)의 코어부에 배치되는 상기 제2 코어부의 일례에 대응한다.

상기 제1 코어부[도 1에 도시하는 예에서는, 상단부 코어 부재(21a), 측벽 코어 부재(21b) 및 하단부 코어 부재(22a)]는, 외부로 누설되는 자속을 저감하는 기능을 하고, 예를 들어 사양 등에 의해 규정되는, 리액터(DA)에 허용되어 있는 누설 자속의 크기에 기초하여, 그 최대 비투자율이 설계된다. 상기 제1 코어부의 최대 비투자율은, 태양 전지 발전 시스템의 파워 컨디셔너에 적절하게 사용되는 리액터(DA)로서, 바람직하게는 예를 들어 약 100 이상이다.

또한, 상기 제2 코어부[도 1에 도시하는 예에서는, 볼록편 코어 부재(22b)]의 최대 비투자율은, 리액터(DA)의 인덕턴스에 영향을 미치므로, 예를 들어 사양 등에 의해 규정되는, 리액터(DA)에 요구되는 인덕턴스의 크기에 기초하여 설계된다. 태양 전지 발전 시스템의 파워 컨디셔너에서는, 전류의 변화에 대해 안정적으로 동작하도록, 전류의 변화에 대해 인덕턴스의 변화가 작다고 하는 인덕턴스 특성의 안정성도 요구된다. 인덕턴스가 비교적 작은 경우에는 전류의 변화가 급준하게 되어 버려, 인덕턴스는 비교적 큰 쪽이 좋다. 그러나 인덕턴스를 크게 하면 리액터(DA)의 사이즈가 커져 버린다. 한편, 상술한 바와 같이, 태양 전지 발전 시스템의 파워 컨디셔너에서는, 특히, 주거용에서는, 리액터(DA)에 흐르는 전류값의 평균은 20A 정도이고, 최대라도 30A 정도로, 폭 넓은 전류 범위에 대응할 필요가 없다. 즉, 태양 전지 발전 시스템의 파워 컨디셔너에서는, 소정의 범위 이상의 전류가 흐르지 않으므로, 대전류까지 인덕턴스 특성의 안정성은 요구되고 있지 않다. 이로 인해, 이 전류값 20A 부근에서 상기 양자의 밸런스로부터 1mH 정도가 바람직하고, 갭 효과 등을 더하여 상기 제2 코어부의 최대 비투자율이 설정된다.

그리고 코어 부재(2A)는, 원하는 자기 특성의 실현 용이성 및 원하는 형상의 성형 용이성의 관점에서, 예를 들어 연자성 분말 단독 혹은 연자성 분말과 비자성체 분말의 혼합물을 성형한 것인 것이 바람직하다. 예를 들어, 연자성 분말과 비자성체 분말의 혼합 비율은 비교적 용이하게 조정할 수 있고, 상기 혼합 비율을 적절하게 조정함으로써, 코어 부재(2A)의 자기 특성을 원하는 자기 특성으로 용이하게 실현하는 것이 가능해진다. 또한, 연자성 분말 단독 혹은 연자성 분말과 비자성체 분말의 혼합물이므로, 다양한 형상으로 성형할 수 있어, 코어 부재(2A)의 형상을 각각 원하는 형상으로 용이하게 성형하는 것이 가능해진다. 또한, 이들 상부 코어 부재(21A) 및 하부 코어 부재(22A)는, 저비용화의 관점에서 동일 원료인 것이 바람직하다.

이 연자성 분말은 강자성 금속 분말이며, 보다 구체적으로는, 예를 들어 순(純)철분, 철기 합금 분말(Fe-Al 합금, Fe-Si 합금, 센더스트, 퍼멀로이 등) 및 비정질 분말, 나아가서는 표면에 인산계 화성 피막 등의 전기 절연 피막이 형성된 철분 등을 들 수 있다. 이들 연자성 분말은, 예를 들어 아토마이즈법 등에 의해 미립자화하는 방법이나, 산화철 등을 미분쇄한 후에 이것을 환원하는 방법 등에 의해 제조할 수 있다.

상부 코어 부재(21A) 및 하부 코어 부재(22A)는, 소정의 자속 밀도-비투자율 특성을 갖고, 예를 들어 공지의 상투적인 수단을 이용함으로써, 연자성 분말로서의 철분과, 비자성체 분말로서의 수지를 혼합하여 성형한 소정의 밀도의 부재이다. 또한, 자속 밀도-비투자율 특성은, 자속 밀도의 변화에 대한 비투자율의 변화이다.

상부 코어 부재(21A)는, 도 1에 도시하는 예에서는, 상단부 코어 부재(21a)와 측벽 코어 부재(21b)를 일체로 형성한 것이지만, 상단부 코어 부재(21a)와 측벽 코어 부재(21b)를 개별로 형성한 후에, 이들을 연결(접속)하여 형성한 것이어도 된다. 또한 마찬가지로, 하부 코어 부재(22A)는, 도 1에 도시하는 예에서는, 하단부 코어 부재(22a)와 볼록편 코어 부재(22b)를 일체로 형성한 것이지만, 하단부 코어 부재(22a)와 볼록편 코어 부재(22b)를 개별로 형성한 후에, 이들을 연결(접속)하여 형성한 것이어도 된다. 코어 부재(2A)는, 도 1에 도시하는 예에서는, 상부 코어 부재(21A)와 하부 코어 부재(22A)로 나누었지만, 각 부재를 나누는 방법은 임의이다.

코일(1A)은, 장척 형상의 도체 부재를 소정의 횟수만큼 권회한 것으로, 통전함으로써, 자장을 발생하는 것이다. 본 실시 형태에서는, 코일(1A)은, 띠 형상의 도체 부재를, 상기 도체 부재의 폭 방향이 코일(1A)의 축 방향을 따르도록 권회함으로써 구성된다. 코일(1A)은, 상술한 상단부 코어 부재(21a)와 하단부 코어 부재(22a)의 사이이며 측벽 코어 부재(21b)와 볼록편 코어 부재(22b) 사이에 형성되는 공간에 배치되는 동시에, 코일(1A)의 코어부에 코일(1A)을 관통하도록 볼록편 코어 부재(22b)가 배치된다. 이와 같이 본 실시 형태에 관한 리액터(DA)는, 유심 코일(1A)을 코어 부재(2A)의 내부 공간에 수용하는, 소위 포트형 리액터이다. 또한, 본 실시 형태의 리액터(DA)에서는, 축 방향에 있어서의 코일(1A)의 한쪽 단부에 대향하는 상단부 1 코어 부재(21a)의 한쪽 내면과 상기 축 방향에 있어서의 코일(1A)의 다른 쪽 단부에 대향하는 하단부 1 코어부(22a)의 다른 쪽 내면은, 코일(1A)의 한쪽 단부 및 다른 쪽 단부의 각 단부를 적어도 덮는 영역에서는 평행하게 되도록 구성되어 있다.

상기 띠 형상이라 함은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 두께 t보다도 폭 W 쪽이 큰 경우를 말하고, 즉, 폭 W와 두께 t 사이에, W＞t(W／t＞1)의 관계가 성립된다. 이와 같이 본 실시 형태의 코일(1A)은, 소위 플랫 와이즈 권선 구조이다.

여기서, 이러한 도체 부재가 직경 방향으로 겹쳐지도록 권회된 플랫 와이즈 권선 구조의 코일(1A)을 구비하는 리액터(DA)[도 1, 도 3의 (a)] 및 도체 부재가 축 방향으로 겹쳐지도록 권회된 에지 와이즈 권선 구조의 코일(1H)을 구비하는 리액터(DH)[도 3의 (b)]에 대해, 그 와전류손에 대해 이하에 설명한다.

일반적으로, 코일에 통전하면, 코일은 도체로 구성되어 있으므로, 자력선에 수직한 면(직교면)에 와전류가 발생하고, 그것에 의해 손실(로스)이 발생한다. 이 와전류의 크기는, 자속 밀도가 동일한 경우에는, 자속선과 교차하는 면적, 즉, 자력선에 수직한 연속되는 면의 면적에 비례한다. 자력선은, 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 코일 내에서는 축 방향을 따르고 있으므로, 와전류는, 코일을 구성하는 도체의, 축 방향에 직교하는 직경 방향의 면의 면적에 비례하게 된다.

이로 인해, 에지 와이즈 권선 구조에서는, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 상기 도체 부재는, 직경 방향의 면적이 크고, 와전류를 발생하기 쉬워, 전기 저항에 의해 발생하는 손실보다도 와전류에 의해 발생하는 손실 쪽이 지배적이 된다. 따라서, 에지 와이즈 권선 구조에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 손실이, 통전 전류의 주파수에 의존하여 주파수의 증가에 수반하여 증대된다.

한편, 본 실시 형태에 있어서의 리액터(DA)의 플랫 와이즈 권선 구조에서는, 도 3의 (a)(도 1)에 도시하는 바와 같이, 상기 도체 부재는, 직경 방향의 면적이 작고, 와전류를 발생하기 어려운 한편, 축 방향의 면적이 크다. 따라서, 플랫 와이즈 권선 구조에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 와전류가 거의 발생하지 않고, 손실은, 전기 저항에 의한 것뿐이며, 통전 전류의 주파수에 의존하지 않고 대략 일정해진다.

또한, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 에지 와이즈 권선 구조에서는, 상기 도체 부재가 축 방향으로 겹쳐진 구조이지만, 도 3의 (a)(도 1)에 도시하는 바와 같이, 플랫 와이즈 권선 구조에서는, 상기 도체 부재는, 그 폭 방향이 축 방향에 대략 일치하고, 연속되어 있으므로, 플랫 와이즈 권선 구조는, 에지 와이즈 권선 구조보다도 효과적으로 코일에서의 발생열이 코어로 열전도된다.

이와 같이 플랫 와이즈 권선 구조의 코일(1A)을 구비하는 리액터(DA)는, 상기 손실 및 열전도의 점에서, 에지 와이즈 권선 구조의 코일(1H)을 구비하는 리액터(DH)보다도 우수하다.

또한, 이 열전도의 관점에서, 리액터(DA)에는, 도 1에 파선으로 나타내는 바와 같이, 코일(1A)과 상기 제1 코어부[상단부 코어 부재(21a), 측벽 코어 부재(21b) 및 하단부 코어 부재(22a)]의 사이에 발생하는 간극에, 열을 비교적 양호하게 전도하는 열전도 부재(6)가 충전되어도 된다. 이러한 구성의 리액터(DA)는, 코일(1A)에서 발생하는 열을, 상기 열전도 부재를 통해, 코일(1A)을 둘러싸는 상기 제1 코어부로 전도할 수 있어, 방열성을 개선할 수 있다. 상기 열전도 부재는, 예를 들어 비교적 열전도성이 좋은 고분자 부재(비교적 고전도율의 고분자 부재)를 들 수 있다. 이 고분자 부재는, 예를 들어 접착성이 우수한 에폭시계의 수지 등이다. 또한 예를 들어, 상기 열전도 부재는, BN 세라믹(질화 붕소 세라믹) 등의 절연재여도 되고, 컴파운드로로 충전되어도 된다. 이러한 상기 열전도 부재에 의해, 절연성도 개선할 수 있다.

그리고 본 실시 형태에서는, 상기 플랫 와이즈 권선 구조에 있어서, 상술한 바와 같이 상기 도체 부재는 띠 형상이다. 즉, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 코일(1A)을 구성하는 도체 부재의 폭 W가 두께 t(상기 도체 부재의 직경 방향의 길이)보다 큰 직사각형 단면을 갖는 도체 부재로 리액터(DA)가 구성되어 있다.

이에 의해, 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 두께 t의 쪽이 폭 W보다 긴 직사각형 단면을 갖는 도체 부재로 구성된 리액터와 비교하여 직경 방향의 면적이 작아진다. 그 결과, 상기 손실의 점에서 플랫 와이즈 권선 구조의 코일(1A)의 쪽이 상기 에지 와이즈 권선 구조의 코일(DH)보다도 우수한 이유와 마찬가지의 이유에 의해, 와전류손을 작게 할 수 있다. 그리고, 특히 상기 도체 부재의 두께 t에 대한 폭 W의 비 t／W를 1／10 이하(t／W≤1／10, 10t≤W)로 하면, 와전류손의 발생을 대폭 저감할 수 있다.

그리고 본 실시 형태의 리액터(DA)에서는, 상술한 바와 같이, 축 방향에 있어서의 코일(1A)의 한쪽 단부에 대향하는 상기 제1 코어부[상단부 코어 부재(21a)]의 한쪽 내면과 상기 축 방향에 있어서의 코일(1A)의 다른 쪽 단부에 대향하는 상기 제1 코어부[하단부 코어 부재(22a)]의 다른 쪽 내면은, 코일(1A)의 한쪽 단부 및 다른 쪽 단부의 각 단부를 적어도 덮는 영역에서는 평행하게 되도록 구성되어 있다.

즉, 상술한 바와 같이 코일(1A)에 관한 조건(플랫 와이즈 권선 구조이며 폭 W가 두께 t보다 큼)을 설정해도, 코일(1A)의 상하 양단부면에 각각 대향하는, 상기 제1 코어부에 있어서의 상하의 내벽면(상벽면 및 하벽면)을, 코일(1A)의 단부를 적어도 덮는 영역에 있어서 평행하도록 리액터(DA)를 구성해 두지 않으면, 코일(1A)의 내부를 통과하는 자속선(자력선)이 축 방향에 대략 평행하게 되지 않기 때문이다.

예를 들어, 상기 제1 코어부의 상기 상벽면과 상기 하벽면의 간격 중, 가장 코일(1A)의 내주측의 위치(최내주 위치)에 있어서의 간격을 L1로 하고, 가장 코일(1A)의 외주측의 위치(최외주 위치)에 있어서의 간격을 L2로 하고, 상기 최내주 위치로부터 상기 최외주 위치까지의 각 간격의 평균값을 L3으로 하는 경우에, 코일(1A)의 최내주 위치에 있어서의 상기 제1 코어부의 상기 상벽면과 상기 하벽면의 간격 L1과, 코일(1A)의 최외주 위치에 있어서의 상기 제1 코어부의 상기 상벽면과 상기 하벽면의 간격 L2의 차(L1-L2)를 평균값 L3으로 제산하여 얻어지는 값(L1-L2)／L3이 평행도로서 정의된다. 또한, 상기 평균값 L3은, 상기 최내주 위치와 상기 최외주 위치의 사이를 소정 간격으로 형성하는 복수의 위치에 있어서의 각 간격의 평균값이다.

이러한 평행도를 정의한 경우에, 본 발명자는, 평행도를 다양하게 바꾸면서 자속선의 분포를 검증한 바, 예를 들어 상기 평행도가 1／100인 경우에는, 코일(1)의 내부를 통과하는 자속선이, 축 방향에 평행하게 되는 한편, 상기 평행도가 -1／10이나 1／10인 경우에는, 코일(1)의 내부를 통과하는 자속선이, 축 방향에 평행하게 되지 않는다. 이러한 검증하에서, 코일(1A)의 내부를 통과하는 자속선을 평행하게 하기 위해서는, 상기 평행도의 절대값은 1／50 이하인 것이 바람직하다.

그리고 코일(1A)의 양단부에는, 각각 외부로부터 코일(1A)에 급전하기 위한 도시 생략된 단자가 접속되어 있고, 이들 단자는 상기 제1 코어부, 예를 들어 상단부 코어 부재(21a)에 형성된 관통 구멍을 통해 상기 제1 코어부의 외부에 면하도록 설치되어 있다.

갭 부재(3)는 볼록편 코어 부재(22b)의 선단에 있어서의 주위면(외주면)과 개구부(APA)의 주위면(내주면) 사이에 소정의 간격(갭 길이)으로 형성되는 갭(GA)에 끼워 넣어지는 부재이다. 갭 부재(3)는, 갭 길이를 유지하고, 그리고 상부 코어 부재(21A)의 상단부 코어 부재(21a)와 하부 코어 부재(22A)의 볼록편 코어 부재(22b)를 고정한다. 도 1에 도시하는 예에서는, 갭 부재(3)는, 평면에서 볼 때 도넛 형상의 캡부와, 이 캡부의 하면으로부터 수직 하강되어 갭(GA)에 끼워 넣어지는 원통 형상의 갭부를 구비하고 있다. 갭 부재(3)에 있어서의 주위 방향에 수직한 종단면은, 대략 T자 형상으로 되어 있다. 이러한 갭 부재(3)는, 예를 들어 에폭시 수지나 알루미나 등으로 형성된다. 그리고 이 갭 길이를 조정함으로써, 원하는 전류 범위에 있어서의 인덕턴스의 변동을 제어할 수 있다.

또한, 이러한 구조의 리액터(DA)에서는, 종래의, 예를 들어 도 21의 (a) 및 (b)에 도시하는 구조의 리액터(PDA, PDB)와 비교하여, 갭 길이의 제품 편차(리액터의 개체차)가 저감되고, 이 결과 제1 실시 형태에 있어서의 리액터(DA)는, 인덕턴스의 제품 편차도 저감할 수 있다.

즉, 도 21의 (a) 및 (b)에 도시하는 종래 구조의 리액터(PDA, PDB)에서는, 갭 길이는, 각 갭에 끼워 넣어지는 재료의 제작 정밀도 및 접착제 등의 도포 조건 등에 의해 변동되고, 그 각 변동값을 ε_n으로 하고, 설계값을 g로 하면, Σ(g＋ε_n)(단, Σ은 n에 대해 1부터 갭 수까지의 합을 취함)으로 된다. 이 종래 구조의 리액터(PDA, PDB)에서는, 이 변동값 ε의 변동에 의해 인덕턴스에 제품 편차가 비교적 크게 발생해 버린다. 따라서, 종래 구조의 리액터(PDA, PDB)에 있어서, 갭 길이의 정밀도를 향상시키기 위해 갭 수를 줄이면, 동등한 특성을 얻고자 하면 갭 길이를 크게 할 필요가 발생한다. 이로 인해, 갭으로부터 누설되는 누설 자속이 많아지고, 이 누설 자속이 코일의 도체를 관통하기 때문에 와전류손이 커져 버려, 이 결과, 리액터의 효율이 저하되어 버린다.

한편, 본 실시 형태에 있어서의 리액터(DA)에서는, 갭(GA)은, 볼록편 코어 부재(22b)가 상단부 코어 부재(21a)의 개구부(APA)에 삽입되어, 볼록편 코어 부재(22b)의 선단에 있어서의 주위면(외주면)과 개구부(APA)의 주위면(내주면) 사이에 형성된다. 이로 인해, 볼록편 코어 부재(22b)의 중심(축심)과 개구부(APA)의 중심이 일치하지 않고(동심으로 되지 않고) 어긋남이 발생하고 있었다고 해도, 도 1에 도시하는 바와 같이, 갭 길이는, 중심(축심)을 사이에 둔 양측에서 서로 상쇄된다(g＋ε, g-ε). 따라서, 환 형상의 갭(GA)에 있어서의 전체 둘레의 평균은, [(g＋ε)＋(g-ε)]／2＝g로 일정하고, 이 결과, 본 실시 형태에 있어서의 리액터(DA)는, 인덕턴스가 일정해진다. 예를 들어, 철분을 압분함으로써 코어 부재(2A)를 제조한 경우에서는, 상단부 코어 부재(21a)의 개구부(APA)의 직경 및 볼록편 코어 부재(22b)의 직경의 각 제작 정밀도는, 금형의 정밀도에 대략 일치하므로, 인덕턴스의 제품 편차는, 저감 혹은 발생하지 않는다.

또한, 이러한 구조의 리액터(DA)에서는, 종래의 예를 들어 도 21의 (a) 및 (b)에 도시하는 구조의 리액터(PDA, PDB)와 비교하여, 이 직경 방향에 있어서의 기계 구조상의 강성이 높기 때문에, 이러한 구성의 리액터(DA)는, 진동 및 소음을 저감할 수 있다.

즉, 예를 들어, 도 21의 (b)에 도시하는 종래 구조의 리액터(PDB)에서는, 도 21의 (b)에 도시하는 바와 같이, 외측 코어(303)의 반경(외측 반경)을 a로 하고, 그 두께를 h로 하고, 내측 코어(302)의 반경을 b로 하면, 갭간 인력에 의한 하중이 p인 경우에는, 중심부 최대 변위량 u는, α×p×a⁴／(E×h³)＝[α×a⁴／h³]×(p／E)이고, (p／E)에 비례한다(여기서, 식 중 E는 영률이고, α는 휨 계수임).

한편, 본 실시 형태에 있어서의 리액터(DA)에서는, 도 1의 (a) 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 상단부 코어 부재(21a)[코어 부재(2A)]의 반경(외측 반경)을 a로 하고, 그 두께를 h로 하고, 볼록편 코어 부재(22b)의 반경을 b로 하면, 갭간 인력에 의한 하중이 p인 경우에는, 중심부 최대 변위량 u는, {1-ν＋(1＋ν)×a²／b²}×{p×b³／(E×(a²-b²))}＝[{1-ν＋(1＋ν)×a²／b²}×{b³／(a²-b²)}]×(p／E)이고, (p／E)에 비례한다(여기서, 식 중 E는 영률이고, ν는 포와송비임). 포와송비 ν는, 일반적으로 액체에서는 0.5 정도이고, 고체에서는 0.3 정도이다.

따라서, 도 21의 (b)에 도시하는 종래 구조의 리액터(PDB) 및 본 실시 형태에 있어서의 리액터(DA)를 동일한 소재로 제조하고, 이들 양자의 인덕턴스를 동등하게 한 경우, 이들 비례 계수([α×a⁴／h³], [{1-ν＋(1＋ν)×a²／b²}×{b³／(a²-b²)}])를 비교함으로써, 이들 양자의 변위량을 비교할 수 있다. 따라서, 일반적인 형상으로서 a：b：h＝2：1：0.5로 하고, 휨 계수 α＝0.1 내지 0.35로 하고, 포와송비 ν＝0.3으로 하여 시산하면, 도 21의 (b)에 도시하는 종래 구조의 리액터(PDB)에서는, 그 비례 계수는 13 내지 45로 되는 것에 대해, 본 실시 형태에 있어서의 리액터(DA)에서는, 그 비례 계수는 1.5로 된다. 이로 인해, 본 실시 형태에 있어서의 리액터(DA)에서의 비례 계수는, 도 21의 (b)에 도시하는 종래 구조의 리액터(PDB)에서의 비례 계수의 3 내지 12％ 정도로, 본 실시 형태에 있어서의 리액터(DA)는, 도 21의 (b)에 도시하는 종래 구조의 리액터(PDB)와 비교하여, 변위량이 작고, 이 결과 소음도 저감된다.

또한, 상술에서는, 휨 계수 α는, 0.1 내지 0.35로 하였지만, 이것은 휨 계수 α가 주변의 고정 조건에 따라 변화되기 때문이고, 이 휨 계수 α는, 도 22의 (a)에 도시하는 주변 단순 지지의 경우에 있어서의 값으로부터, 도 22의 (b)에 도시하는 주변 고정 지지의 경우에 있어서의 값까지의 범위로 된다고 생각된다. 내외 직경비 b／a에 대한 휨 계수 α의 특성 곡선이 도 22의 (c)에 나타내어져 있다. 도 22의 (c)로부터 알 수 있는 바와 같이, a：b＝2：1에서는, 0.1＜α＜0.35로 된다.

여기서, 상술에서는, 볼록편 코어 부재(22b)의 중심(축심)과 개구부(APA)의 중심이 일치하고 있는 것을 전제로 하고 있었지만, 이들이 일치하지 않고(동심으로 되지 않고) 어긋남이 발생하고 있었다고 해도, 본 실시 형태에 있어서의 리액터(DA)는 소음이 저감된다.

즉, 갭 길이 g가 미소 △g만큼 변화된 경우에 있어서의, 갭을 사이에 두는 코어에 작용하는 인력 F는, 전류를 I로 하고, 인덕턴스를 L로 하면, F＝I²／2ㆍ∂L／∂g로 된다. 도 21의 (a) 및 (b)에 도시하는 구조의 리액터(PDA, PDB)에서는, 갭 길이를 정밀하게 관리하기 위해, 갭 재료에 경질인 재료가 사용되었다고 해도, 코어의 면 및 이것에 대향하는 갭 재료의 면은, 수 ㎛의 오더에서는 완전한 평면이라고는 할 수 없고, 요철이 존재한다. 이로 인해, 코어와 갭 재료는, 코어의 면 및 이것에 대향하는 갭 재료의 면을 완전한 평면으로서 일체화할 수는 없고, 비교적 연질인 접착제 등의 메움재를 사용하여 서로 밀착시킬 필요가 있고, 이 연질인 메움재에 의해 느슨해짐이나 덜걱거림에 의한 갭 길이의 변화가 발생해 버려, 진동이나 소음의 원인으로 된다. 특히, 태양광 발전 시스템의 파워 컨디셔너용 리액터나 환경 대응형 자동차용 리액터에서는, 고주파에 의해 사용되는 경우에는, 코어의 진동은, 수 ㎛ 정도로 되어 있다.

한편, 본 실시 형태에 있어서의 리액터(DA)에서는, 갭(GA)은, 상술한 바와 같이, 볼록편 코어 부재(22b)가 상단부 코어 부재(21a)의 개구부(APA)에 삽입되어, 볼록편 코어 부재(22b)의 선단에 있어서의 주위면(외주면)과 개구부(APA)의 주위면(내주면) 사이에 형성되기 때문에, 환 형상의 갭(GA)에 있어서의 전체 둘레의 평균이 일정해지므로, 이 갭(GA)의 갭 길이를 정밀하게 관리할 필요가 없고, 따라서 상술한 바와 같은 연질의 메움재도 필요로 하지 않아, 종래 구조의 리액터(PDA, PDB)에 있어서의 조립시의 갭 관리에 기인하는 소음은 저감되거나 혹은 발생하지 않는다.

이러한 본 실시 형태의 리액터(DA)는, 다음 각 공정에 의해 제작 가능하다. 우선, 절연재로 절연 피복된 소정의 두께 t를 갖는 띠 형상(리본 형상)의 장척의 도체 부재가 준비되고, 이 도체 부재가, 볼록편 코어 부재(22b)의 외주에 소정 횟수만큼 권회된다. 혹은, 상기 도체 부재가, 중심(축심)으로부터 소정의 직경만큼 이격된 위치로부터 소정 횟수만큼 권회되어 공심 코일이 제작되고, 그리고 이 공심 코일이, 그 코어부에 볼록편 코어 부재(22b)를 배치하도록 하부 코어 부재(22A)에 장착된다. 이에 의해, 중심부(코어부)에 볼록편 코어 부재(22b)를 갖는 동시에, 절연재를 사이에 두고 겹친 띠 형상의 장척의 도체 부재를 소정 횟수만큼 권회함으로써 구성되어 이루어지는 팬케익 구조의 코일(1A)이 형성된다. 다음에, 상부 코어 부재(21A)에 있어서의 측벽 코어 부재(21b)의 단부가, 하부 코어 부재(22A)에 있어서의 하단부 코어 부재(22a)의 주연부에, 실질적으로 갭 없이 연결(접속)된다. 그리고 갭(GA)에 갭 재료(3)가 장착된다. 이에 의해, 도 1에 도시하는 리액터(DA)가 제작된다.

이상 설명한 바와 같이, 상기 구성의 리액터(DA)에서는, 코일(1A)이, 띠 형상의 도체 부재를, 상기 도체 부재의 폭 방향이 코일(1A)의 축 방향을 따르도록 권회함으로써 구성되고, 상기 축 방향에 있어서의 코일(1A)의 한쪽 단부에 대향하는 상부 코어 부재(21A)에 있어서의 상단부 코어 부재(21a)의 내벽면과 상기 축 방향에 있어서의 코일(1A)의 다른 쪽 단부에 대향하는 하부 코어 부재(22A)에 있어서의 하단부 코어 부재(22a)의 내벽면은, 코일(1A)의 한쪽 단부 및 다른 쪽 단부의 각 단부를 적어도 덮는 영역에서는 평행하다. 이로 인해, 코일(1A)에서는 자속의 방향을 따라서 띠 형상의 도체 부재의 폭 방향이 배치되게 되므로, 상술한 바와 같이, 이러한 구성의 리액터(DA)는 와전류손을 저감할 수 있다.

또한, 상기 구성의 리액터(DA)는, 코일(1A)을 내포하는 상부 코어 부재(21A) 및 하부 코어 부재(22A)를 구비하는 소위 포트형 리액터로, 코일(1A)이 그 코어부에 하부 코어 부재(22A)의 볼록편 코어 부재(22b)를 구비하므로, 비교적 큰 인덕턴스를 가질 수 있다.

또한, 상기 구성의 리액터(DA)는, 하부 코어 부재(22A)에 있어서의 볼록편 코어 부재(22b)의 한쪽 단부(선단)가 상부 코어 부재(21A)에 있어서의 상단부 코어 부재(21a)에 형성된 개구부(APA) 내에, 상기 한쪽 단부의 주위면과 개구부(APA)의 주위면 사이에 갭(GA)을 두고 배치되어 있으므로, 갭(GA)의 간격(갭 길이)을 조정함으로써 원하는 전류 범위에 있어서의 인덕턴스의 변동을 제어할 수 있다. 그리고 상기 갭 길이는, 예를 들어 개구부(APA)가 원형이며 볼록편 코어 부재(22b)의 한쪽 단부(선단)도 원형인 경우에는, 개구부(APA)의 직경(내경)과 볼록편 코어 부재(22b)의 상기 한쪽 단부의 직경(외경)의 차에 의해 규정되므로, 이러한 구성의 리액터(DA)는 개구부(APA)의 중심과 볼록편 코어 부재(22b)의 상기 한쪽 단부의 중심과의 어긋남에 의한 상기 갭 길이의 변동을 억제할 수 있다. 이로 인해, 이러한 구성의 리액터(DA)에서는, 상기 갭 길이의 제품 편차(리액터의 개체차)가 저감되고, 이 결과, 이러한 구성의 리액터(DA)는, 인덕턴스의 제품 편차도 저감할 수 있다.

또한, 갭(GA)에서 발생하는 전자기 흡인력 및 자왜 팽창은, 일반적으로, 모두 직경 방향으로 발생하지만, 이러한 구성의 리액터(DA)에서는, 이 직경 방향에 있어서의 기계 구조상의 강성이 높기 때문에, 이러한 구성의 리액터(DA)는, 진동 및 소음을 저감할 수 있다. 그리고 소음 대책으로서, 가령 소음이 발생한 경우라도, 예를 들어 18㎑ 정도 이상의 가청 대역 이상으로 되도록, 고주파에 의해 리액터(DA)가 동작되는 경우라도, 상기한 바와 같이 와전류손의 저감화를 도모하고 있으므로, 손실을 저감할 수도 있다.

따라서, 이러한 구성의 리액터(DA)는, 인덕턴스를 비교적 크게 할 수 있고, 저손실이며 저소음이다.

이러한 구성의 리액터(DA)에 있어서, 대전류 범위에서 저인덕턴스를 얻는 경우의 자장 해석 결과가 도 7에 도시되어 있다. 이 자장 해석에는, 도 6에 실선으로 나타내는 자기 특성을 갖는 철분 압분이 코어 부재(2A)에 사용되었다. 또한, 도 6에는, 파선으로 방향성 전자기 강판의 자기 특성도 나타내어져 있다. 도 6은 제1 실시 형태의 리액터에 사용되는, 코어의 자장-자속 밀도 특성을 나타내는 도면이다. 도 6의 횡축은 A／m 단위로 나타내는 자장이고, 그 종축은 T 단위로 나타내는 자속 밀도이다. 도 7은 제1 실시 형태에 있어서의 리액터의 자속선의 모습을 도시하는 도면이다.

도 7로부터 이해되는 바와 같이, 대부분의 자속선은, 코어 부재(2A) 내를 환류하고 있고, 그 일부는, 상부 코어 부재(21A)로부터 유출되어 코일(1A) 내를 관통하여 하부 코어 부재(22A)로 유입되고 있다. 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이 구성하고 있으므로, 이 자속선은, 코일(1A)의 도체 부재의 폭 방향을 대략 따르고 있고, 이 자속선에 의해 발생하는 와전류는 저감된다.

또한, 철분 압분은, 방향성 전자기 강판과 비교하여 투자율이 낮지만, 본 실시 형태의 구성이나 후술하는 구성을 채용함으로써, 리액터(D)는 예를 들어 후술하는 도 16에 나타내는 바와 같이, 각종 용도에 적합한 인덕턴스 성능을 얻을 수 있다.

다음에, 다른 실시 형태에 대해 설명한다.

(제2 실시 형태)

도 8은 제2 실시 형태에 있어서의 리액터의 구성을 도시하는 단면도이다. 도 9는 제2 실시 형태에 있어서의 리액터의 자속선의 모습을 도시하는 도면이다. 도 10은 제1 실시 형태에 있어서의 리액터의 자속선과 제2 실시 형태에 있어서의 리액터의 자속선을 대비하여 도시하는 도면이다.

제2 실시 형태에 있어서의 리액터(DB)는, 상기 제2 코어부의 다른 쪽 단부는, 상기 제1 코어부와 연결되어 있고, 상기 제1 코어부는, 상기 개구부를 형성하는 주연부로부터 상기 제1 코어 내로 연장되는 돌기부를 더 구비하고 있다. 이러한 제2 실시 형태에 있어서의 리액터(DB)는, 예를 들어 도 8에 도시하는 바와 같이 코일(1A)과, 코어 부재(2B)와, 갭 부재(3)를 구비하여 구성되어 있다. 이들 제2 실시 형태의 리액터(DB)에 있어서의 코일(1A) 및 갭 부재(3)는, 각각 제1 실시 형태의 리액터(DA)에 있어서의 코일(1A) 및 갭 부재(3)와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.

코어 부재(2B)는, 예를 들어 자기적으로(예를 들어, 투자율이) 등방성을 갖는 재료로 형성되고, 상부 코어 부재(21B)와, 하부 코어 부재(22A)를 구비하고 있다. 이 제2 실시 형태의 리액터(DB)에 있어서의 하부 코어 부재(22A)는, 제1 실시 형태의 리액터(DA)에 있어서의 하부 코어 부재(22A)와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.

상부 코어 부재(21B)는, 소정의 두께를 갖는 다각형 형상, 예를 들어 육각형 형상의 판 형상체의 상단부 코어 부재(21a)와, 소정의 두께를 갖고, 상단부 코어 부재(21a)의 외주연부로부터 대략 수직 방향으로 연장되는 통 형상체의 측벽 코어 부재(21b)를 구비하고, 상단부 코어 부재(21a)에는, 관통 개구인 개구부(APA)가 형성되어 있다. 이들 제2 실시 형태의 리액터(DB)에 있어서의 상단부 코어 부재(21a) 및 측벽 코어 부재(21b)는, 각각 제1 실시 형태의 리액터(DA)에 있어서의 상단부 코어 부재(21a) 및 측벽 코어 부재(21b)와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다. 그리고 제2 실시 형태에서는, 상부 코어 부재(21B)는 상단부 코어 부재(21a)에 있어서의, 개구부(APA)를 형성하는 주연부로부터 상기 제1 코어 내로 연장되는 돌기부(21c)를 더 구비하고 있다.

이러한 구성의 제2 실시 형태에 있어서의 리액터(DB)에서는, 코일(1A)의 권취수를 증가시킴으로써 비교적 소전류 범위에서 고인덕턴스로 되도록 리액터(DB)가 설계된 경우라도, 도 9에 도시하는 바와 같이, 코일(1A) 내를 관통하는 자속선은, 코일(1A)의 축 방향에 평행한 방향으로 근접시킬 수 있고, 상술한 이유에 의해, 와전류손을 저감할 수 있다. 이것은, 제1 실시 형태에 있어서의 리액터(DA)와 비교한 도 10을 참조하면 용이하게 이해할 수 있다. 즉, 보다 큰 인덕턴스를 얻기 위해 코일(1A)의 권취수를 증가시키면, 돌기부(21c)를 구비하지 않는 구조의 제1 실시 형태에 있어서의 리액터(DA)에서는, 통전시에 있어서의 코일(1A)을 관통하는 자속선이, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이 만곡되지만, 제2 실시 형태에 있어서의 리액터(DB)는, 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이, 통전시에 있어서의 코일(1A)을 관통하는 자속선을 돌기부(21c)에 의해 코일(1A)의 축 방향에 평행한 방향으로 근접시킬 수 있다. 이로 인해, 제2 실시 형태에 있어서의 리액터(DB)는, 와전류손을, 돌기부(21c)를 구비하지 않는 경우보다도 저감할 수 있다.

다음에, 다른 실시 형태에 대해 설명한다.

(제3 실시 형태)

도 11은 제3 실시 형태에 있어서의 리액터의 구성을 도시하는 단면도이다. 도 12는 제3 실시 형태에 있어서의 리액터의 자속선의 모습을 도시하는 도면이다.

제3 실시 형태에 있어서의 리액터(DC)는, 상기 제2 코어부의 다른 쪽 단부는 상기 제1 코어부에 형성된 제2 개구부 내에, 상기 다른 쪽 단부의 주위면과 상기 제2 개구부의 주위면 사이에 제2 갭을 두고 배치된다. 이러한 제3 실시 형태에 있어서의 리액터(DC)는, 예를 들어 도 11에 도시하는 바와 같이 코일(1A)과, 코어 부재(2C)와, 갭 부재(3, 4)를 구비하여 구성되어 있다. 이들 제3 실시 형태의 리액터(DC)에 있어서의 코일(1A) 및 갭 부재(3)는, 각각 제1 실시 형태의 리액터(DA)에 있어서의 코일(1A) 및 갭 부재(3)와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.

코어 부재(2C)는, 예를 들어 자기적으로(예를 들어, 투자율이) 등방성을 갖는 재료로 형성되고, 상부 코어 부재(21A)와, 하부 코어 부재(22B)와, 코어부 코어 부재(23A)를 구비하고 있다. 이 제3 실시 형태의 리액터(DC)에 있어서의 상부 코어 부재(21A)는, 제1 실시 형태의 리액터(DA)에 있어서의 상부 코어 부재(21A)와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.

하부 코어 부재(22B)는, 상부 코어 부재(21A)에 있어서의 상단부 코어 부재(21a)와 마찬가지로, 상단부 코어 부재(21a)의 형상과 동일한 다각형 형상, 예를 들어 육각형 형상의 판 형상체이고, 상단부 코어 부재(21a)에 있어서의 개구부(APA)와 마찬가지의 관통 개구인 개구부(APB)가 형성되어 있다. 개구부(APB)는, 도 11에 도시하는 예에서는, 하부 코어 부재(22B)의 중앙 위치(기하 무게 중심 위치)를 중심으로 하는, 소정의 길이의 직경을 갖는 원형의 구멍이다.

코어부 코어 부재(23A)는, 제1 실시 형태의 볼록편 코어 부재(22b)와 마찬가지의, 소정의 길이의 외직경을 갖는 원기둥체이다. 코어부 코어 부재(23A)는, 중실이지만 중공이어도 되고, 또한 이 중공의 부분에 예를 들어 공기나 물 등의 소정의 유체를 흘려 리액터의 방열성을 향상시켜도 된다. 코어부 코어 부재(23A)의 한쪽 단부는, 상단부 코어 부재(21a)의 개구부(APA)에 삽입되어, 코어부 코어 부재(23A)의 한쪽 단부에 있어서의 주위면(외주면)과 개구부(APA)의 주위면(내주면) 사이에 제1 갭(GAA)을 두고, 이 개구부(APA) 내에 배치되는 동시에, 코어부 코어 부재(23A)의 다른 쪽 단부는, 하부 코어 부재(22B)의 개구부(APB)에 삽입되어, 코어부 코어 부재(23A)의 다른 쪽 단부에 있어서의 주위면(외주면)과 개구부(APB)의 주위면(내주면) 사이에 제2 갭(GAB)을 두고, 이 개구부(APB) 내에 배치된다.

이들 상부 코어 부재(21A) 및 하부 코어 부재(22B)는, 코일(1A)을 내포하는 상기 제1 코어부의 일례에 대응하고, 코어부 코어 부재(23A)는, 코일(1A)의 코어부에 배치되는 상기 제2 코어부의 일례에 대응한다.

갭 부재(3)는, 코어부 코어 부재(23A)의 한쪽 단부에 있어서의 주위면(외주면)과 개구부(APA)의 주위면(내주면) 사이에 소정의 간격(갭 길이)으로 형성되는 갭(GAA)에 끼워 넣어지는 부재이다. 갭 부재(4)는, 코어부 코어 부재(23A)의 다른 쪽 단부에 있어서의 주위면(외주면)과 개구부(APB)의 주위면(내주면) 사이에 소정의 간격(갭 길이)으로 형성되는 갭(GAB)에 끼워 넣어지는 부재이다. 그리고 갭 부재(3)는, 갭 길이를 유지하고, 그리고 상부 코어 부재(21A)의 상단부 코어 부재(21a)와 코어부 코어 부재(23A)를 고정하는 동시에, 갭 부재(4)는, 갭 길이를 유지하고, 그리고 하부 코어 부재(22B)와 코어부 코어 부재(23A)를 고정한다. 이들 갭 부재(3, 4)는, 각각 평면에서 볼 때 도넛 형상의 캡부와, 이 캡부의 하면으로부터 수직 하강되어 갭(GA)에 끼워 넣어지는 원통 형상의 갭부를 구비하고 있다. 갭 부재(3, 4)에 있어서의 주위 방향에 수직한 종단면은, 대략 T자 형상으로 되어 있다. 이러한 갭 부재(3, 4)는, 예를 들어 에폭시 수지나 알루미나 등이다.

또한, 코일(1A)은, 상단부 코어 부재(21a)와 하부 코어 부재(22B) 사이이며 측벽 코어 부재(21b)와 코어부 코어 부재(23A) 사이에 형성되는 공간에 배치되는 동시에, 코일(1A)의 코어부에 코일(1A)을 관통하도록 코어부 코어 부재(23A)가 배치된다.

이러한 구성의 제3 실시 형태에 있어서의 리액터(DC)에서는, 도 12의 (a)로부터 이해되는 바와 같이, 대부분의 자속선은, 코어 부재(2C) 내를 환류하고 있고, 그 일부는, 상부 코어 부재(21A)로부터 유출되어 코일(1A) 내를 관통하여 하부 코어 부재(22B)로 유입되고 있다. 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이 구성하고 있으므로, 이 자속선은, 코일(1A)의 도체 부재의 폭 방향을 대략 따르고 있고, 이 자속선에 의해 발생하는 와전류는 저감된다.

그리고 이러한 구성의 제3 실시 형태에 있어서의 리액터(DC)에서는, 제1 갭(GAA) 및 제2 갭(GAB)의 복수의 갭(GA)을 갖는 구조이므로, 갭(GA)을 분할 배치하는 것이 가능하다. 이로 인해, 이러한 구성의 제3 실시 형태에 있어서의 리액터(DC)는, 도 7과 도 12를 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 제1 실시 형태에 있어서의 리액터(DA)와 비교하여 외부로의 누설 자속을 저감할 수 있고, 이 결과, 리액터(DC)의 주변에 배치되는 주변 기기에 부여하는 누설 자속에 의한 영향을 최소화할 수 있다.

여기서, 이러한 제1 및 제2 갭을 갖는 제3 실시 형태에 있어서의 리액터(DC)를 장착 부재에 장착하는 경우에 대해 설명한다. 도 13은 제3 실시 형태의 변형 형태에 있어서의 리액터 및 장착 부재의 구성을 도시하는 도면이다. 도 13의 (a)는 상기 변형 형태의 제1 형태에 있어서의 전체 사시도이고, 도 13의 (b)는 상기 변형 형태의 제1 형태에 있어서의 단면도이고, 도 13의 (c)는 상기 변형 형태의 제1 형태에 있어서의 장착 부재측으로부터 본 저면도이고, 도 13의 (d)는 상기 변형 형태의 제1 형태에 있어서의 단면을 모식적으로 나타낸 단면 모식도[도 13의 (c)의 모식도]이고, 그리고 도 13의 (e)는 상기 변형 형태의 제2 형태에 있어서의 단면을 모식적으로 나타낸 단면 모식도이다.

통상, 리액터는, 각종 손실에 의해 발열하는 것이며, 고온화하는 경우에는, 리액터는 전열 방열을 목적으로 하여, 예를 들어 열전도율이 비교적 낮은 양호 열전도성의 금속 재료에 의해 형성된 평판 형상의 방열판에 접촉 고정된다. 상기 금속 재료는, 예를 들어 구리 및 그 합금, 철 및 그 합금 및 알루미늄 및 그 합금 등이다. 전열 방열을 목적으로 하여 제3 실시 형태에 있어서의 리액터(DC)가 단순한 평판 형상의 방열판에 장착되면, 이 리액터(DC)가 제2 갭(GAB)을 갖고, 그리고 방열판이 전기 전도성을 가지므로, 이 제2 갭(GAB)에 기인하여 누출된 누설 자속이 이 방열판에 와전류를 발생시킬 우려가 있다.

따라서, 제3 실시 형태의 변형 형태로서, 그 제1 형태에서는, 도 13의 (a) 내지 (d)에 도시하는 바와 같이, 방열판(6A)에는 리액터(DC')가 장착되는 장착면에, 코일(1A)의 축 방향으로부터 본 평면에서 볼 때, 길이 방향이 제2 갭(GAB)과 교차하는 동시에 방열판(6A)을 관통하는 슬릿 구멍(6a)이 1개 또는 복수 형성된다.

또한, 그 제2 제1 형태에서는, 도 13의 (e)에 도시하는 바와 같이, 방열판(6B)에는, 리액터(DC')가 장착되는 장착면에, 코일(1A)의 축 방향으로부터 본 평면에서 볼 때, 길이 방향이 제2 갭(GAB)과 교차하는 동시에 제2 갭(GAB)의 간격 이상의 깊이를 갖는 슬릿 홈(6b)이 1개 또는 복수 형성된다.

도 13의 (a) 내지 (d) 및 (e)에 도시하는 예에서는, 복수의 슬릿 구멍(6a, 6b)은, 코일(1A)의 축을 중심으로 하여, 길이 방향이 제2 갭(GAB)과 교차하도록 직경 방향으로 방사상이며 주위 방향으로 소정의 간격으로, 리액터(DC')가 장착되는 장착면에 형성되어 있다.

또한, 도 13에 도시하는 변형 형태에서는, 리액터(DC')는 도 11에 도시하는 리액터(DC)에 대해, 갭 부재(3, 4)를 구비하지 않고, 코어 부재(2C')에 형성된 관통 구멍을 통해 볼트(7)에 의해 방열판(6A, 6B)에 체결되어 있다. 또한, 코어 부재(2C')의 전체 형상은, 코어 부재(2C)와 동일 형상이지만, 코어 부재(2C')는 상부와 하부가 동일 형상인 2 부재로 구성되어 있다.

이러한 구성의 리액터(DC')에서는, 방열판(6A)에 슬릿 구멍(6a)이 형성되어 있으므로, 혹은 방열판(6B)에 슬릿 홈(6b)이 형성되어 있으므로, 상기 와전류가 흐르는 것이 이 슬릿 구멍(6a) 또는 슬릿 홈(6b)에 의해 저지된다. 따라서, 이러한 구성의 리액터(DC')는, 전력 손실 및 인덕턴스 변화를 수반하는 일 없이, 방열하는 것이 가능해진다.

다음에, 다른 실시 형태에 대해 설명한다.

(제4 실시 형태)

도 14는 제4 실시 형태에 있어서의 리액터의 구성을 도시하는 단면도이다. 도 15는 제4 실시 형태에 있어서의 리액터의 자속선의 모습을 도시하는 도면이다.

제4 실시 형태에 있어서의 리액터(DC)는, 상기 제2 코어부의 다른 쪽 단부는, 상기 제1 코어부의 다른 쪽 내면과의 사이에 제3 갭을 두고 배치된다. 이러한 제4 실시 형태에 있어서의 리액터(DD)는, 예를 들어 도 14에 도시하는 바와 같이 코일(1A)과, 코어 부재(2D)와, 갭 부재(3)를 구비하여 구성되어 있다. 이들 제4 실시 형태의 리액터(DD)에 있어서의 코일(1A) 및 갭 부재(3)는, 각각 제1 실시 형태의 리액터(DA)에 있어서의 코일(1A) 및 갭 부재(3)와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.

코어 부재(2D)는, 예를 들어 자기적으로(예를 들어, 투자율이) 등방성을 갖는 재료로 형성되고, 상부 코어 부재(21A)와, 하부 코어 부재(22C)와, 코어부 코어 부재(23B)를 구비하고 있다. 이 제4 실시 형태의 리액터(DD)에 있어서의 상부 코어 부재(21A)는, 제1 실시 형태의 리액터(DA)에 있어서의 상부 코어 부재(21A)와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.

하부 코어 부재(22C)는, 소정의 두께를 갖고, 상단부 코어 부재(21a)의 외형 형상과 동일한 다각형 형상, 예를 들어 육각형 형상의 판 형상체이다.

코어부 코어 부재(23B)는, 제1 실시 형태의 볼록편 코어 부재(22b)와 마찬가지인, 소정의 길이의 외직경을 갖는 원기둥체이다. 코어부 코어 부재(23B)는, 중실이지만 중공이어도 되고, 또한 이 중공의 부분에 예를 들어 공기나 물 등의 소정의 유체를 흘려 리액터의 방열성을 향상시켜도 된다. 코어부 코어 부재(23B)의 한쪽 단부는, 상단부 코어 부재(21a)의 개구부(APA)에 삽입되어, 코어부 코어 부재(23B)의 한쪽 단부에 있어서의 주위면(외주면)과 개구부(APA)의 주위면(내주면) 사이에 제1 갭(GAA)을 두고, 이 개구부(APA) 내에 배치되는 동시에, 코어부 코어 부재(23B)의 다른 쪽 단부는, 하부 코어 부재(22C) 내측 내면과의 사이에 제3 갭(GAC)을 두고 배치된다. 제3 갭(GAC)에는, 예를 들어 에폭시 수지나 알루미나 등의 갭 부재(도시하지 않음)가 끼워 넣어진다. 코어부 코어 부재(23B)의 다른 쪽 단부에 있어서의 주연 부분은, 예를 들어 R면취나 C면취 등으로 모따기되어 있어도 된다. 도 14에 도시하는 예에서는, 상기 주연 부분은 R면취되어 있다.

이들 상부 코어 부재(21A) 및 하부 코어 부재(22C)는, 코일(1A)을 내포하는 상기 제1 코어부의 일례에 대응하고, 코어부 코어 부재(23B)는, 코일(1A)의 코어부에 배치되는 상기 제2 코어부의 일례에 대응한다.

또한, 코일(1A)은, 상단부 코어 부재(21a)와 하부 코어 부재(22B) 사이이며 측벽 코어 부재(21b)와 코어부 코어 부재(23B) 사이에 형성되는 공간에 배치되는 동시에, 코일(1A)의 코어부 내에 코어부 코어 부재(23B)가 배치된다.

이러한 구성의 제4 실시 형태에 있어서의 리액터(DD)에서는, 도 15의 (a)로부터 이해되는 바와 같이, 대부분의 자속선은, 코어 부재(2D) 내를 환류하고 있고, 그 일부는, 상부 코어 부재(21A)로부터 유출되어 코일(1A) 내를 관통하여 하부 코어 부재(22C)로 유입되고 있다. 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이 구성하고 있으므로, 이 자속선은 코일(1A)의 도체 부재의 폭 방향을 대략 따르고 있고, 이 자속선에 의해 발생하는 와전류는 저감된다.

그리고 이러한 구성의 제4 실시 형태에 있어서의 리액터(DD)에서는, 제1 갭(GAA) 및 제3 갭(GAC)의 복수의 갭(GA)을 갖는 구조이므로, 갭(GA)을 분할 배치하는 것이 가능하다. 이로 인해, 이러한 구성의 제4 실시 형태에 있어서의 리액터(DC)는, 도 7과 도 15를 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 제1 실시 형태에 있어서의 리액터(DA)와 비교하여 외부로의 누설 자속을 저감할 수 있고, 이 결과, 리액터(DD)의 주변에 배치되는 주변 기기에 부여하는 누설 자속에 의한 영향을 최소화할 수 있다.

이들 제1 내지 제4 실시 형태에 있어서의 각 리액터(DA, DB, DC, DD)의 인덕턴스 특성이 도 16에 나타내어져 있다. 도 16의 횡축은, 로그 눈금이며 A 단위로 나타내는 전류이고, 그 종축은 μH 단위로 나타내는 인덕턴스이다. ■, ○, △ 및 ◇는, 각각 제1 내지 제4 실시 형태에 있어서의 각 리액터(DA, DB, DC, DD)의 각 인덕턴스 특성을 나타내고 있다.

도 16으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1, 제3 및 제4 실시 형태에 있어서의 각 리액터(DA, DC, DD)는, 비교적 큰 전류의 범위, 도 16에 나타내는 예에서는, 약 20A 내지 약 200A의 범위에서, 인덕턴스의 변동이 적고, 안정적이다. 특히, 약 20A 내지 약 150A의 범위에서는, 인덕턴스의 변동이 보다 적고, 보다 안정적이며 바람직하고, 또한 약 20A 내지 약 100A의 범위에서는, 인덕턴스의 변동이 보다 더 적고, 보다 더 안정적이며 보다 바람직하다. 이들 제1, 제3 및 제4 실시 형태에 있어서의 각 리액터(DA, DC, DD)는 대전류형이다.

또한, 제2 실시 형태에 있어서의 리액터(DB)는, 비교적 작은 전류의 범위, 도 16에 도시하는 예에서는, 약 5A 내지 약 25A의 범위에서, 인덕턴스의 변동이 적고, 안정적이다. 특히, 약 5A 내지 약 20A의 범위에서는, 인덕턴스의 변동이 보다 적고, 보다 안정적이며 바람직하다.

다음에, 다른 실시 형태에 대해 설명한다.

(제5 실시 형태)

도 17은 제5 실시 형태에 있어서의 리액터의 구성을 도시하는 단면도이다. 제1 내지 제4 실시 형태에 있어서의 리액터(DA, DB, DC, DD)에서는, 코일(1A)은 팬케익 구조의 단코일이었지만, 제5 실시 형태에 있어서의 리액터(DE)는, 이들 제1 내지 제4 실시 형태에 있어서의 리액터(DA, DB, DC, DD)에 있어서, 코일(1A) 대신에, 축 방향으로 적층된 복수의 서브 코일로 이루어지는 코일(1B)을 사용한 것이다. 도 17에는, 제2 실시 형태의 리액터(DB)에 있어서의 코어 부재(2B)를 사용한 경우에 있어서의 제5 실시 형태의 리액터(DE)가 도시되어 있다. 이 도 17에 도시하는 예에서는, 제5 실시 형태에 있어서의 리액터(DE)는, 코일(1B)과, 코어 부재(2B)와, 갭 부재(3)를 구비하여 구성되어 있다. 이들 제5 실시 형태의 리액터(DE)에 있어서의 코어 부재(2B) 및 갭 부재(3)는, 각각 제2 실시 형태의 리액터(DB)에 있어서의 코어 부재(2B) 및 갭 부재(3)와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.

코일(1B)은, 축 방향으로 적층된 복수의 서브 코일, 도 17에 도시하는 예에서는 2개의 서브 코일(11a, 11b)을 구비하고 있다. 서브 코일(11a, 11b)은, 각각 코일(1A)과 마찬가지로, 띠 형상의 도체 부재를, 상기 도체 부재의 폭 방향이 서브 코일(11a, 11b)[코일(1B)]의 축 방향을 따르도록 권회함으로써 구성된다.

다음에, 다른 실시 형태에 대해 설명한다.

(제6 실시 형태)

도 18은 제6 실시 형태에 있어서의 리액터의 구성을 도시하는 단면도이다. 제1 내지 제4 실시 형태에 있어서의 리액터(DA, DB, DC, DD)에서는, 코일(1A)은, 팬케익 구조의 단코일이었지만, 제6 실시 형태에 있어서의 리액터(DF)는, 이들 제1 내지 제4 실시 형태에 있어서의 리액터(DA, DB, DC, DD)에 있어서, 코일(1A) 대신에, 직경 방향으로 적층된 복수의 서브 코일로 이루어지는 코일(1C)을 사용한 것이다. 도 18에는, 제2 실시 형태의 리액터(DB)에 있어서의 코어 부재(2B)를 사용한 경우에 있어서의 제6 실시 형태의 리액터(DF)가 도시되어 있다. 이 도 18에 도시하는 예에서는, 제6 실시 형태에 있어서의 리액터(DF)는, 코일(1C)과, 코어 부재(2B)와, 갭 부재(3)를 구비하여 구성되어 있다. 이들 제6 실시 형태의 리액터(DF)에 있어서의 코어 부재(2B) 및 갭 부재(3)는, 각각 제2 실시 형태의 리액터(DB)에 있어서의 코어 부재(2B) 및 갭 부재(3)와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.

코일(1C)은, 직경 방향으로 적층된 복수의 서브 코일, 도 18에 도시하는 예에서는, 2개의 서브 코일(12a, 12b)을 구비하고 있다. 서브 코일(12a, 12b)은, 각각 코일(1A)과 마찬가지로, 띠 형상의 도체 부재를, 상기 도체 부재의 폭 방향이 서브 코일(12a, 12b)[코일(1C)]의 축 방향을 따르도록 권회함으로써 구성된다. 서브 코일(12a)은, 상대적으로 내측에 배치되어 있고, 서브 코일(12b)은 상대적으로 외측에 배치되어 있다.

다음에, 다른 실시 형태에 대해 설명한다.

(제7 실시 형태)

도 19는 제7 실시 형태에 있어서의 리액터의 구성을 도시하는 단면도이다.

제1 내지 제4 실시 형태에 있어서의 리액터(DA, DB, DC, DD)에서는, 코일(1A)은, 팬케익 구조의 단코일이었지만, 제7 실시 형태에 있어서의 리액터(DG)는 이들 제1 내지 제4 실시 형태에 있어서의 리액터(DA, DB, DC, DD)에 있어서, 코일(1A) 대신에, 복수의 띠 형상의 도체 부재를 절연층을 통해 적층하여 권회함으로써 구성된 코일(1D)을 사용한 것이다. 도 19에는, 제2 실시 형태의 리액터(DB)에 있어서의 코어 부재(2B)를 사용한 경우에 있어서의 제7 실시 형태의 리액터(DG)가 도시되어 있다. 이 도 19에 도시하는 예에서는, 제7 실시 형태에 있어서의 리액터(DG)는, 코일(1D)과, 코어 부재(2B)와, 갭 부재(3)를 구비하여 구성되어 있다. 이들 제7 실시 형태의 리액터(DG)에 있어서의 코어 부재(2B) 및 갭 부재(3)는, 각각 제2 실시 형태의 리액터(DB)에 있어서의 코어 부재(2B) 및 갭 부재(3)와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.

코일(1D)은, 복수의 띠 형상의 도체 부재(13)를, 이들 복수의 도체 부재(13)의 폭 방향이 코일(1D)의 축 방향을 따르도록, 또한 절연층을 통해 직경 방향으로 적층되도록 권회함으로써 구성된다.

그리고 제5 내지 제7 실시 형태에 있어서의 각 리액터(DE, DF, DG)는, 복수의 서브 코일을 구비하고 있으므로, 복수의 서브 코일의 결선을 변경하여 복수의 서브 코일 중 적어도 하나를 1차측 코일로 하는 동시에 복수의 서브 코일 중 다른 적어도 하나를 2차측 코일로 함으로써 변압기로 전용할 수 있다. 이러한 제5 내지 제7 실시 형태에 있어서의 각 리액터(DE, DF, DG)를 전용한 변압기는, 상호 인덕턴스를 비교적 크게 할 수 있고, 저손실이며 저소음이다.

이러한 제5 내지 제7 실시 형태에 있어서의 각 리액터(DE, DF, DG)를 전용한 변압기는, 예를 들어 도 20의 (a)에 등가 회로로 나타내는 바와 같이, 이른바 절연 변압기로서 사용할 수 있고, 또한 도 20의 (b) 및 (c)에 등가 회로로 나타내는 바와 같이, 이른바 초크 변압기(필터)로서 사용할 수 있다. 도 20의 (b)는 공통 모드인 경우를 나타내고, 도 20의 (c)는 차동 모드인 경우를 나타내고 있다.

또한, 이들 상술한 실시 형태에 있어서, 코일(1A 내지 1D)은 상기 도체 부재의 두께 t가 리액터(DA 내지 DG)에 급전되는 교류 전력에 있어서의 주파수에 대한 표피 두께 이하인 것이 바람직하다. 이러한 구성의 리액터(DA 내지 DG)는, 그 와전류손을 보다 저감할 수 있다. 일반적으로, 코일에 흐르는 전류는, 표피 두께 δ까지의 범위에서밖에 흐르지 않아, 도체 단면 전체에 균일하게 전류가 흐르지 않는다. 따라서, 도체 부재의 두께 t를 표피 두께 δ 이하로 설정함으로써 와전류손을 감소시킬 수 있다. 표피 두께 δ는, 교류 전력의 각주파수를 ω로 하고, 도체 부재의 투자율을 μ로 하고, 도체 부재의 전기 전도율을 ρ로 하는 경우에, 일반적으로 δ＝(2／ωμρ)^1／2이다.

또한, 이들 상술한 실시 형태의 리액터(DA 내지 DG)에서는, 코어 부재(2A 내지 2D)는, 자기적으로 등방성을 갖고, 연자성 분말을 형성한 것이었지만, 코어 부재(2A 내지 2D)는 자기적으로 등방성을 갖는 페라이트 코어여도 된다. 이러한 페라이트 코어라도, 원하는 자기 특성을 비교적 용이하게 실현할 수 있는 동시에, 비교적 용이하게 원하는 형상으로 성형할 수 있다.

본 명세서는, 상기한 바와 같이 다양한 형태의 기술을 개시하고 있지만, 그 중 주된 기술을 이하에 정리한다.

일 형태에 관한 리액터는, 코일과, 상기 코일을 내포하는 제1 코어부와, 상기 코일의 코어부에 배치되는 제2 코어부를 구비하고, 상기 코일은, 띠 형상의 도체 부재를, 상기 도체 부재의 폭 방향이 상기 코일의 축 방향을 따르도록 권회함으로써 구성되고, 상기 축 방향에 있어서의 상기 코일의 한쪽 단부에 대향하는 상기 제1 코어부의 한쪽 내면과 상기 축 방향에 있어서의 상기 코일의 다른 쪽 단부에 대향하는 상기 제1 코어부의 다른 쪽 내면은, 상기 코일의 한쪽 단부 및 다른 쪽 단부의 각 단부를 적어도 덮는 영역에서는 평행하고, 상기 제2 코어부의 한쪽 단부는, 상기 제1 코어부에 형성된 개구부 내에, 상기 한쪽 단부의 주위면과 상기 개구부의 주위면 사이에 갭을 두고 배치된다.

이러한 구성의 리액터에서는, 상기 코일이, 띠 형상의 도체 부재를, 상기 도체 부재의 폭 방향이 상기 코일의 축 방향을 따르도록 권회함으로써 구성되고, 상기 축 방향에 있어서의 상기 코일의 한쪽 단부에 대향하는 상기 제1 코어부의 한쪽 내면과 상기 축 방향에 있어서의 상기 코일의 다른 쪽 단부에 대향하는 상기 제1 코어부의 다른 쪽 내면은, 상기 코일의 한쪽 단부 및 다른 쪽 단부의 각 단부를 적어도 덮는 영역에서는 평행하다. 이로 인해, 상기 코일에서는 자속의 방향을 따라 띠 형상의 도체 부재의 폭 방향이 배치되게 되므로, 이러한 구성의 리액터는 와전류손을 저감할 수 있다.

또한, 이러한 구성의 리액터는, 상기 코일을 내포하는 제1 코어부를 구비하는 소위 포트형 리액터로, 상기 코일이 그 코어부에 제2 코어부를 구비하므로, 비교적 큰 인덕턴스를 가질 수 있다.

또한, 이러한 구성의 리액터는, 상기 제2 코어부의 한쪽 단부가 상기 제1 코어부에 형성된 개구부 내에, 상기 한쪽 단부의 주위면과 상기 개구부의 주위면 사이에 갭을 두고 배치되어 있으므로, 상기 갭의 간격(갭 길이)을 조정함으로써 원하는 전류 범위에 있어서의 인덕턴스의 변동을 제어할 수 있다. 그리고 상기 갭 길이는, 예를 들어 상기 제1 코어부의 개구부가 원형이며 상기 제2 코어부의 한쪽 단부도 원형인 경우에는, 상기 개구부의 직경(내경)과 상기 한쪽 단부의 직경(외경)의 차에 의해 규정되므로, 이러한 구성의 리액터는, 상기 개구부의 중심과 상기 한쪽 단부의 중심의 어긋남에 의한 상기 갭 길이의 변동을 억제할 수 있다. 이로 인해, 이러한 구성의 리액터에서는, 상기 갭 길이의 제품 편차(리액터의 개체차)가 저감되고, 이 결과, 이러한 구성의 리액터는 인덕턴스의 제품 편차도 저감할 수 있다.

또한, 상기 갭에서 발생하는 전자기 흡인력 및 자왜 팽창은, 일반적으로 모두 직경 방향으로 발생하지만, 이러한 구성의 리액터에서는, 이 직경 방향에 있어서의 기계 구조상의 강성이 높기 때문에, 이러한 구성의 리액터는, 진동 및 소음을 저감할 수 있다. 그리고 소음 대책으로서, 가령 소음이 발생한 경우라도 예를 들어 18㎑ 정도 이상의 가청 대역 이상으로 되도록, 고주파에 의해 리액터가 동작되는 경우라도, 상기한 바와 같이 와전류손의 저감화를 도모하고 있으므로, 손실을 저감할 수도 있다.

따라서, 이러한 구성의 리액터는, 인덕턴스를 비교적 크게 할 수 있고, 저손실이며 저소음이다.

또한, 다른 일 형태에서는, 상술한 리액터에 있어서, 상기 제2 코어부의 다른 쪽 단부는, 상기 제1 코어부와 연결되어 있고, 상기 제1 코어부는, 상기 개구부를 형성하는 주연부로부터 상기 제1 코어 내로 연장되는 돌기부를 더 구비한다.

상기 코일의 권취수를 증가시켜 큰 인덕턴스로 설계하는 경우에, 상기 돌기부를 구비하지 않는 구조의 리액터에서는 통전시에 있어서의 상기 코일을 관통하는 자속선이 만곡되지만, 이러한 구성의 리액터에서는, 상기 통전시에 있어서의 상기 코일을 관통하는 자속선을 상기 축 방향에 평행한 방향으로 근접시킬 수 있으므로, 이러한 구성의 리액터는, 와전류손을, 상기 돌기부를 구비하지 않는 경우보다도 저감할 수 있다.

또한, 다른 일 형태에서는, 상술한 리액터에 있어서, 상기 제2 코어부의 다른 쪽 단부는, 상기 제1 코어부에 형성된 제2 개구부 내에, 상기 다른 쪽 단부의 주위면과 상기 제2 개구부의 주위면 사이에 제2 갭을 두고 배치된다.

이러한 구성의 리액터에서는, 상기 갭(제1 갭) 및 제2 갭의 복수의 갭을 갖는 구조이므로, 갭을 분할 배치하는 것이 가능하다. 이로 인해, 이러한 구성의 리액터는, 외부로의 누설 자속을 저감할 수 있고, 이 결과 리액터의 주변에 배치되는 주변 기기에 부여하는 누설 자속에 의한 영향을 최소화할 수 있다.

또한, 다른 일 형태에서는, 상술한 리액터에 있어서, 당해 리액터를 장착하기 위한 장착 부재를 더 구비하고, 상기 장착 부재는, 전기 전도성을 갖는 동시에 열전도성을 갖는 재료에 의해 형성되고, 상기 리액터가 장착되는 장착면에, 상기 코일의 축 방향으로부터 본 평면에서 볼 때, 길이 방향이 상기 제2 갭과 교차하는 동시에 상기 장착 부재를 관통하는 슬릿 구멍, 또는 길이 방향이 상기 제2 갭과 교차하는 동시에 상기 제2 갭의 간격 이상의 깊이를 갖는 슬릿 홈을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성의 리액터에서는, 장착 부재가 열전도성을 가지므로, 장착 부재에 의해 리액터에서 발생하는 열을 방열하는 것이 가능해진다. 그리고, 리액터가 상기 제2 갭을 갖는 경우에는, 장착 부재가 전기 전도성을 가지므로, 상기 제2 갭에 기인하여 누출된 누설 자속이 이 장착 부재에 와전류를 발생시킬 우려가 있다. 그러나 상기 구성의 리액터에서는, 장착 부재에 슬릿 구멍 또는 슬릿 홈이 형성되어 있으므로, 상기 와전류가 흐르는 것이 저지된다. 따라서, 이러한 리액터는, 전력 손실 및 인덕턴스 변화를 수반하는 일 없이, 방열하는 것이 가능해진다.

또한, 다른 일 형태에서는, 상술한 리액터에 있어서, 상기 제2 코어부의 다른 쪽 단부는, 상기 제1 코어부의 다른 쪽 내면과의 사이에 제3 갭을 두고 배치된다.

이러한 구성의 리액터에서는, 상기 갭(제1 갭) 및 제3 갭의 복수의 갭을 갖는 구조이므로, 갭을 분할 배치하는 것이 가능하다. 이로 인해, 이러한 구성의 리액터는, 외부에의 누설 자속을 저감할 수 있고, 이 결과 리액터의 주변에 배치되는 주변 기기에 부여하는 누설 자속에 의한 영향을 최소화할 수 있다.

또한, 다른 일 형태에서는, 이들 상술한 리액터에 있어서, 상기 코일은, 상기 도체 부재의 폭 W에 대한 직경 방향의 두께 t의 비 t／W가 1／10 이하이다.

이러한 구성의 리액터는, 그 와전류손을 보다 저감할 수 있다.

또한, 다른 일 형태에서는, 이들 상술한 리액터에 있어서, 상기 코일은, 상기 도체 부재의 상기 두께 t가 당해 리액터에 급전되는 교류 전력에 있어서의 주파수에 대한 표피 두께 이하이다.

또한, 다른 일 형태에서는, 이들 상술한 리액터에 있어서, 상기 제1 코어부는, 자기적으로 등방성을 갖고, 연자성 분말을 형성한 것이다.

이 구성에 따르면, 상기 제1 코어부에 대해, 원하는 자기 특성이 비교적 용이하게 얻어지는 동시에, 비교적 용이하게 원하는 형상으로 성형될 수 있다.

또한, 다른 일 형태에서는, 이들 상술한 리액터에 있어서, 상기 제1 코어부는, 자기적으로 등방성을 갖는 페라이트 코어이다.

또한, 다른 일 형태에서는, 이들 상술한 리액터에 있어서, 상기 코일과 상기 제1 코어부 사이에 발생하는 간극에 충전되는 열전도 부재를 더 구비한다.

이 구성에 따르면, 상기 간극에 열전도 부재가 충전되므로, 이러한 구성의 리액터는, 코일에서 발생하는 열을, 열전도 부재를 통해 코일을 둘러싸는 제1 코어부로 전도할 수 있어, 방열성을 개선할 수 있다.

또한, 다른 일 형태에서는, 이들 상술한 리액터에 있어서, 상기 코일은, 복수의 서브 코일로 이루어지고, 변압기로 전용 가능하다.

이 구성에 따르면, 이들 상술한 리액터와 마찬가지의 구조의 변압기를 제공할 수 있다. 이러한 상술한 어느 하나의 리액터를 전용한 변압기는, 상호 인덕턴스를 비교적 크게 할 수 있고, 저손실이며 저소음이다.

또한, 다른 일 형태에서는, 이들 상술한 리액터에 있어서, 상기 코일은, 복수의 서브 코일로 이루어지고, 상기 복수의 서브 코일은, 상기 코일의 축 방향으로 적층된다.

이 구성에 따르면, 축 방향으로 복수의 서브 코일을 겹친 리액터를 제공할 수 있다.

또한, 다른 일 형태에서는, 이들 상술한 리액터에 있어서, 상기 코일은, 복수의 서브 코일로 이루어지고, 상기 복수의 서브 코일은, 상기 코일의 직경 방향으로 적층된다.

이 구성에 따르면, 직경 방향으로 복수의 서브 코일을 겹친 리액터를 제공할 수 있다.

또한, 다른 일 형태에서는, 이들 상술한 리액터에 있어서, 상기 코일은, 복수의 띠 형상의 도체 부재를, 상기 복수의 도체 부재의 폭 방향이 상기 코일의 축 방향을 따르도록, 또한 절연층을 통해 직경 방향으로 적층되도록 권회함으로써 구성된다.

이 복수의 서브 코일로 이루어지는 구성에 따르면, 이들 상술한 리액터와 마찬가지의 구조의 변압기를 제공할 수 있다. 이러한 상술한 어느 하나의 리액터를 전용한 변압기는, 상호 인덕턴스를 비교적 크게 할 수 있고, 저손실이며 저소음이다.

이 출원은, 2010년 7월 21일에 출원된 일본 특허 출원 제2010-163863호 및 2011년 6월 13일에 출원된 일본 특허 출원 제2011-130858호를 기초로 하는 것이며, 그 내용은 본원에 포함되는 것이다.

본 발명을 표현하기 위해, 상술에 있어서 도면을 참조하면서 실시 형태를 통해 본 발명을 적절하고 또한 충분히 설명하였지만, 당업자라면 상술한 실시 형태를 변경 및／또는 개량하는 것은 용이하게 할 수 있다고 인식해야 한다. 따라서, 당업자가 실시하는 변경 형태 또는 개량 형태가, 특허청구범위에 기재된 청구항의 권리 범위를 이탈하는 레벨의 것이 아닌 한, 당해 변경 형태 또는 당해 개량 형태는 당해 청구항의 권리 범위에 포괄된다고 해석된다.

본 발명에 따르면, 리액터를 제공할 수 있다.

Claims

플랫 와이즈 권선 구조의 코일과,
상기 코일을 내포하는 제1 코어부와,
상기 코일의 코어부에 배치되는 제2 코어부를 구비하고,
상기 코일은, 띠 형상의 도체 부재를, 상기 도체 부재의 폭 방향이 상기 코일의 축 방향을 따르도록 권회함으로써 구성되고,
상기 코일의 축 방향과는 수직인 방향에 있어서의 한쪽 단부에 대향하는 상기 제1 코어부의 한쪽 내면과, 상기 코일의 축 방향과는 수직인 방향에 있어서의 다른 쪽 단부에 대향하는 상기 제1 코어부의 다른 쪽 내면은, 상기 코일의 한쪽 단부 및 다른 쪽 단부의 각 단부를 적어도 덮는 영역에서는 평행하고,
상기 제2 코어부의 한쪽 단부는, 상기 제1 코어부에 형성된 개구부 내에, 상기 한쪽 단부의 주위면과 상기 개구부의 주위면 사이에 갭을 두고 배치되어 있고,
상기 제2 코어부로부터 상기 코일이 상기 갭보다 더 이격하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 리액터.
제1항에 있어서, 상기 제2 코어부의 다른 쪽 단부는, 상기 제1 코어부와 연결되어 있고,
상기 제1 코어부는, 상기 개구부를 형성하는 주연부로부터 상기 제1 코어 내로 연장되는 돌기부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 리액터.
제1항에 있어서, 상기 제2 코어부의 다른 쪽 단부는, 상기 제1 코어부에 형성된 제2 개구부 내에, 상기 다른 쪽 단부의 주위면과 상기 제2 개구부의 주위면 사이에 제2 갭을 두고 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 리액터.
제3항에 있어서, 당해 리액터를 장착하기 위한 장착 부재를 더 구비하고,
상기 장착 부재는, 전기 전도성을 갖는 동시에 열전도성을 갖는 재료에 의해 형성되고, 상기 리액터가 장착되는 장착면에, 상기 코일의 축 방향으로부터 본 평면에서 볼 때, 길이 방향이 상기 제2 갭과 교차하는 동시에 상기 장착 부재를 관통하는 슬릿 구멍, 또는 길이 방향이 상기 제2 갭과 교차하는 동시에 상기 제2 갭의 간격 이상의 깊이를 갖는 슬릿 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는, 리액터.
제1항에 있어서, 상기 제2 코어부의 다른 쪽 단부는, 상기 제1 코어부의 다른 쪽 내면과의 사이에 제3 갭을 두고 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 리액터.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코일은, 상기 도체 부재의 폭 W에 대한 직경 방향의 두께 t의 비 t／W가 1／10 이하인 것을 특징으로 하는, 리액터.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코일은, 상기 도체 부재의 두께 t가 당해 리액터에 급전되는 교류 전력에 있어서의 주파수에 대한 표피 두께 이하인 것을 특징으로 하는, 리액터.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 코어부는, 자기적으로 등방성을 갖고, 연자성 분말을 형성한 것인 것을 특징으로 하는, 리액터.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 코어부는, 자기적으로 등방성을 갖는 페라이트 코어인 것을 특징으로 하는, 리액터.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코일과 상기 제1 코어부 사이에 발생하는 간극에 충전되는 열전도 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 리액터.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코일은, 복수의 서브 코일로 이루어지고, 변압기로 전용 가능한, 리액터.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코일은, 복수의 서브 코일로 이루어지고,
상기 복수의 서브 코일은, 상기 코일의 축 방향으로 적층되는 것을 특징으로 하는, 리액터.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코일은, 복수의 서브 코일로 이루어지고,
상기 복수의 서브 코일은, 상기 코일의 직경 방향으로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는, 리액터.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코일은, 복수의 띠 형상의 도체 부재를, 상기 복수의 도체 부재의 폭 방향이 상기 코일의 축 방향을 따르도록, 또한 절연층을 통해 직경 방향으로 적층되도록 권회함으로써 구성되는 것을 특징으로 하는, 리액터.