JP6914171B2 - Reactor - Google Patents
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Description
本発明は、リアクトルに関する。 The present invention relates to a reactor.
リアクトルは、種々の電気機器に用いられ、コアと、コアの周囲に巻かれてなる一対のコイルとを有するリアクトル本体と、リアクトル本体を収容するケースとを備える。このようなリアクトルとして、磁気結合型リアクトルが知られている。 The reactor is used in various electric devices, and includes a reactor main body having a core and a pair of coils wound around the core, and a case for accommodating the reactor main body. As such a reactor, a magnetically coupled reactor is known.
磁気結合型リアクトルは、一対のコイルにより磁場の向きが対向するように磁束を発生させることでコアが磁気飽和しにくくし、かつ、漏れインダクタンスを利用してリップルを抑制することで小型化を可能とするリアクトルである。 The magnetically coupled reactor makes it difficult for the core to magnetically saturate by generating magnetic flux so that the directions of the magnetic fields face each other with a pair of coils, and it is possible to reduce the size by suppressing ripples using leakage inductance. It is a reactor to be.
磁気結合型リアクトルは、上記のような利点を有する反面、磁場の向きが対向するように磁束を発生させるため、コア内を通る磁束の通り道がなくなった磁束が外部に漏れ出すことで漏れ磁束が発生する。この漏れ磁束が周囲に拡がることで、リアクトルの周辺に設置される機器やセンサ類等の部品の誤動作を招来することから、リアクトルから離して周辺機器、部品を配置することになり、結果的に装置や機器の大型化に繋がっていた。 The magnetic coupling type reactor has the above-mentioned advantages, but on the other hand, it generates magnetic flux so that the directions of the magnetic fields are opposite to each other. appear. If this leakage flux spreads to the surroundings, it will cause malfunction of parts such as equipment and sensors installed around the reactor, so peripheral equipment and parts will be placed away from the reactor, and as a result. This led to an increase in the size of equipment and devices.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は漏れ磁束の拡がりを低減することのできるリアクトルを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a reactor capable of reducing the spread of leakage flux.
本発明のリアクトルは、巻軸が平行になるように並列配置され、磁場の向きが対向するように磁束を発生させる複数の第1のコイルと、前記第1のコイルが装着される環状のコアと、を備え、前記コアは、並列配置され前記第1のコイルが装着される複数の脚部と、前記第1のコイルの一端側の前記脚部の一端を繋ぐ第1の連結部と、前記第1のコイルの他端側の前記脚部の他端を繋ぐ第2の連結部と、を有し、前記第1の連結部は、前記脚部と交差するように前記脚部の並び方向に延び、前記第2の連結部は、前記第1のコイルの他端側で折れ曲がり、前記第1のコイルの一端側に延びてなる折れ曲がり部と、前記折れ曲がり部の先に設けられ、前記第1のコイルの一端側において前記第1の連結部に隣接配置された隣接部と、を有すること、を特徴とする。 The reactor of the present invention is arranged in parallel so that the winding axes are parallel to each other, and a plurality of first coils for generating magnetic flux so that the directions of the magnetic fields are opposed to each other, and an annular core to which the first coil is mounted. The core is arranged in parallel with a plurality of legs to which the first coil is mounted, and a first connecting portion connecting one end of the leg on one end side of the first coil. It has a second connecting portion that connects the other end of the leg portion on the other end side of the first coil, and the first connecting portion is an arrangement of the leg portions so as to intersect the leg portion. The second connecting portion extends in the direction and is bent at the other end side of the first coil and extends to one end side of the first coil, and is provided at the tip of the bent portion. It is characterized by having an adjacent portion arranged adjacent to the first connecting portion on one end side of the first coil.
前記折れ曲がり部は、前記第1のコイルの一端側に延び、前記脚部と並列に設けられた延在部を有し、前記延在部には、前記第1のコイルと直列に磁気結合する第2のコイルが装着され、前記第1のコイル及び前記第2のコイルがエッジワイズコイルとしても良い。 The bent portion extends to one end side of the first coil and has an extending portion provided in parallel with the leg portion, and the extending portion is magnetically coupled in series with the first coil. A second coil may be mounted, and the first coil and the second coil may be edgewise coils.
前記折れ曲がり部が前記脚部の他端を起点として二股に分かれて設けるようにしても良い。 The bent portion may be provided so as to be bifurcated starting from the other end of the leg portion.
前記第1のコイル及び前記コアを有するリアクトル本体を収容するケースを備え、前記ケースには、前記リアクトル本体が、前記第1の連結部及び前記隣接部が配置されている前記第1のコイルの一端側を前記ケースの底面部に向けて収容されるようにしても良い。 A case for accommodating the first coil and the reactor body having the core is provided, and in the case, the reactor body of the first coil in which the first connecting portion and the adjacent portion are arranged. One end side may be accommodated toward the bottom surface of the case.
前記コイルは、エッジワイズコイルとしても良い。 The coil may be an edgewise coil.
本発明によれば、漏れ磁束の拡がりを低減することのできるリアクトルを得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a reactor capable of reducing the spread of the leakage flux.
[1.第1の実施形態]
以下、図面を参照して、本実施形態のリアクトルについて説明する。本リアクトルは、電気回路における電圧を制御するための磁気結合型リアクトルであり、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車などの車載用リアクトルとして用いることができる。
[1. First Embodiment]
Hereinafter, the reactor of the present embodiment will be described with reference to the drawings. This reactor is a magnetically coupled reactor for controlling voltage in an electric circuit, and can be used as an in-vehicle reactor for hybrid vehicles, electric vehicles, fuel cell vehicles, and the like.
[1−1.構成]
図1は、第1の実施形態に係るリアクトルの正面側斜視図である。図2は、第1の実施形態に係るリアクトルの背面側斜視図である。図3は、第1の実施形態に係るリアクトルの分解斜視図である。
[1-1. Constitution]
FIG. 1 is a front perspective view of the reactor according to the first embodiment. FIG. 2 is a rear perspective view of the reactor according to the first embodiment. FIG. 3 is an exploded perspective view of the reactor according to the first embodiment.
本明細書において、図面に示すz軸方向を「上」側、その逆方向を「下」側とする。各部材の構成を説明するのに、「下」は「底」とも称する。y軸方向の逆方向を「正面」側、y軸方向を「背面」側とする。「正面」や「背面」、「上」や「下」とは、リアクトルの各構成の位置関係をいうものであり、リアクトルが設置対象の実機に搭載された際の位置関係や方向を指すものではない。z軸方向を高さ方向と称する場合もある。 In the present specification, the z-axis direction shown in the drawings is referred to as the "upper" side, and the opposite direction is referred to as the "lower" side. In explaining the configuration of each member, "bottom" is also referred to as "bottom". The direction opposite to the y-axis direction is the "front" side, and the y-axis direction is the "back" side. "Front", "rear", "top" and "bottom" refer to the positional relationship of each configuration of the reactor, and refer to the positional relationship and direction when the reactor is mounted on the actual machine to be installed. is not it. The z-axis direction may be referred to as the height direction.
図1〜図3に示すように、本リアクトルは、コア10と複数のコイル5a、5bとを備える。コア10は、圧粉磁心、フェライト磁心又は積層鋼板などの磁性体により環状に構成されている。コア10は、その内部がコイル5a、5bにより発生した磁束の通り道となって磁気回路を形成する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the reactor includes a
コア10は、コイル5a、5bが装着される複数(ここでは2本)の脚部11と、脚部11の一端を繋ぐ連結部12と、脚部11の他端を繋ぐ連結部13と、を有する。2本の脚部11は、柱形状であり、ここでは高さ方向に延びるようにx軸方向に並列に配置されている。一方の脚部11にはコイル5aが装着され、他方の脚部11にはコイル5bが装着される。
The
連結部12は、柱形状であり、脚部11と交差するように脚部11の並び方向に延びて配置されている。ここでは、連結部12は、x軸方向に延びるように配置されており、脚部11の一端である下端同士を繋ぐ。従って、連結部12はコイル5a、5bの下端側に位置している。
The connecting
連結部13は、2本の脚部11の他端である上端を繋いでおり、脚部11の上端側で折れ曲がり、脚部11の下端側に延びてなる一対の折れ曲がり部131と、折れ曲がり部131の先に設けられ、脚部11の下端側において連結部12に隣接配置された隣接部132とを有する。
The connecting
折れ曲がり部131は、コイル5a、5bの上端側から下端側へ折り返されてなる部位であり、ここではJ字形状を成す。折れ曲がり部131は、その一端が脚部11の上端と繋がり、脚部11の同方向に上方に延びて途中でY軸方向に延びるように折れ曲がり、さらに途中で下方に折れ曲がって、他端が隣接部132と繋がっている。なお、折れ曲がり部131はコイル5a、5bの上端側から下端側へ折り返されていれば良く、L字形状やU字形状であっても良い。折れ曲がり部131は、脚部11の上端側で折れ曲がった先に、脚部11の下端側に延びる延在部131aを有している。延在部131aは、脚部11と並列に設けられ、コイル5a、5bの外側部に沿って延び、隣接部132に接続されている。隣接部132は、例えば柱形状であり、一対の折れ曲がり部131を繋ぐ。隣接部132は、連結部13における磁路長の中間部分を含む部位である。隣接部132は、連結部12と並列かつ平行に延びて設けられている。
The
本実施形態のコア10は、図3に示すように、2つのU字型コア10aと、2本のI字型コア10bにより構成されている。すなわち、2つのU字型コア10aは、U字の両脚端部を下側に向けてU字の両脚がz軸方向に延び、かつ、U字の両脚がy軸方向に並ぶようにして、x軸方向に並列配置されている。2本のI字型コア10bは、x軸方向に延び、y軸方向に並列配置されており、一方がU字型コア10aの片脚同士を接続し、他方がU字型コア10aの他方の片脚同士を接続している。
As shown in FIG. 3, the
このコア10において、脚部11は、各U字型コア10aの正面側の片脚であり、連結部12は、正面側のI字型コア10bである。連結部13は、U字型コア10aのターン部分とU字型コア10aの残りの(ここでは背面側)片脚と背面側のI字型コア10bで構成される。具体的には、U字型コア10aのターン部分とU字型コア10aの背面側の片脚とで折れ曲がり部131が構成され、延在部131aがU字型コア10aの背面側の片脚で構成されている。また、背面側のI字型コア10bで隣接部132が構成されている。
In the
コイル5a、5bは、絶縁被覆を有する導線が巻軸周りに巻回されて構成されており、ここでは平角線のエッジワイズコイルである。但し、その線材や巻き方は特に限定されず、他の形態であっても良い。
The
コイル5a、5bは、巻軸が平行になるように並列配置されている。ここでは、脚部11が高さ方向に延びているので、コイル5a、5bの巻軸が高さ方向に延び、コイル5a、5bはx軸方向に並列配置されている。なお、コア10の周囲に樹脂部材が被覆されていても良く、この場合、脚部11とコイル5a、5bとの間に樹脂部材が介在する。
The
コイル5a、5bは、通電により磁束を発生させる。発生した磁束はコイル5a、5bの一端部から流出し、コイル5a、5bの外側側部を通って、コイル5a、5bの他端部に流入し、閉磁路を形成する。
The
コイル5a、5bは、例えば、両端部が外部に引き出され、一端部は導電部材であるバスバーを介して不図示の外部電源と接続され、他端部は外部の電気機器と接続される。コイル5a、5bは、外部電源からの通電により磁場の向きが対向するように磁束を発生させる。なお、ここでいう磁束とは、磁力線の束をいう。コイル5a、5bに流す電流は交流電流であり、コイル5a、5b間で位相がずれており、コイル5a、5bが発生させる磁束は、反発し合う。
For example, both ends of the
[1−2.作用]
図4〜図6を用いて、磁束の流れを模式的に示しつつ、本実施形態のリアクトルの作用を説明する。図4は、本実施形態に係るリアクトルの正面側斜視図であり、コイル5a、5bへの通電により発生する磁束を示す模式図である。図5は、本実施形態に係るリアクトルの右側面図であり、コイル5a、5bへの通電により発生する磁束を示す模式図である。図6は、本実施形態に係るリアクトルの背面側斜視図であり、コイル5a、5bへの通電により発生する磁束を示す模式図である。図4〜図6に示した太線の矢印及び太い点線の矢印が磁束を示している。
[1-2. Action]
The operation of the reactor of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 6 while schematically showing the flow of magnetic flux. FIG. 4 is a front perspective view of the reactor according to the present embodiment, and is a schematic view showing the magnetic flux generated by energizing the
図4〜図6に示すように、コイル5a、5bから発生した磁束は、コア10の内部を通り道としてコア10の内部に磁気回路を形成する。コア10の外部に漏れ出た磁束が漏れ磁束となる。
As shown in FIGS. 4 to 6, the magnetic flux generated from the
コイル5a、5bに位相の異なる交流電流を流すと、図4〜図6中の矢印で示すように、コイル5a、5bに磁場の向きが対向するように磁束が発生し、連結部12又は隣接部132で反発し合う。その結果、連結部12又は隣接部132の外部に磁束が漏れることで漏れ磁束が発生する。コイル5a、5bに流す電流が交流であるため、漏れ磁束は連結部12又は隣接部132で交互に発生する。
When alternating currents of different phases are passed through the
すなわち、コイル5a、5bに下向きに磁束が発生すると、図4の太線の矢印で示すように、磁束は脚部11内部を通って連結部12内部で反発し合い、漏れ磁束が発生する。ここで、コイル5a、5bの一端部から流出した磁束は、コイル5a、5bの他端部へ戻り、閉ループを形成するが、その際なるべく最短経路で又は磁気抵抗が低い部分を通って他端部へ戻る。そのため、漏れ磁束は、連結部12の上方及び背面側に発生する。連結部12の上方への漏れ磁束は、コイル5a、5bの間を経由してコイル5a、5bの上端側へ戻る。コイル5a、5b間を通るのが最短経路になるからである。また、連結部12の背面側の漏れ磁束は、図5及び図6の太線の矢印で示すように、隣接部132、延在部131a、折れ曲がり部131を介して、コイル5a、5bの上端へ戻る。連結部12周囲において、比較的磁気抵抗が低い隣接部132が隣接配置されており、隣接部132を通過しやすいからである。さらに、隣接部132からは脚部11の上端まで折れ曲がり部131によって磁気抵抗が低い経路が形成されているからである。
That is, when magnetic flux is generated downward in the
一方、コイル5a、5bに上向きに磁束が発生すると、図6の太い点線の矢印で示すように、磁束は脚部11内部を通って、折れ曲がり部131を介して隣接部132の内部で反発し合い、隣接部132の外部に漏れ出る。この漏れ磁束は、図5の太い点線の矢印で示すように連結部12の方向に発生し、連結部12を介してコイル5a、5bの下端側へ戻る。隣接部132の周囲に比較的磁気抵抗が低い連結部12が隣接配置され、連結部12が脚部11の下端と繋がっているからである。
On the other hand, when an upward magnetic flux is generated in the
このように、本実施形態では、磁束が漏れる箇所は連結部12及び隣接部132となり、これらがコイル5a、5bの下端側に集められている。そのため、連結部12、隣接部132の何れか一方で発生した漏れ磁束は、他方に漏れ磁束が流れることとなり、コイル5a、5bの下端側を除いたリアクトル周囲への拡がりを抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, the locations where the magnetic flux leaks are the connecting
[1−3.効果]
(1)本実施形態のリアクトルは、巻軸が平行になるように並列配置され、磁場の向きが対向するように磁束を発生させる複数のコイル5a、5bと、コイル5a、5bが装着される環状のコア10と、を備える。コア10は、並列配置されコイル5a、5bが装着される複数の脚部11と、コイル5a、5bの一端側の脚部11の一端を繋ぐ連結部12と、コイル5a、5bの他端側の脚部11の他端を繋ぐ連結部13と、を有し、連結部12は、脚部11と交差するように脚部11の並び方向に延び、連結部13は、コイル5a、5bの他端側で折れ曲がり、コイル5a、5bの一端側に延びてなる折れ曲がり部131と、折れ曲がり部131の先に設けられ、コイル5a、5bの一端側において連結部12に隣接配置された隣接部132と、を有するようにした。
[1-3. effect]
(1) The reactor of the present embodiment is arranged in parallel so that the winding axes are parallel, and a plurality of
これにより、磁束が漏れる箇所が連結部12及び隣接部132となり、コイル5a、5bの一端側に磁束が漏れる方向を一方向に集めることができる。また、コイル5a、5bから発生した磁束は、脚部11、連結部12、折れ曲がり部131、及び隣接部132の内部を通るので、磁束が漏れる箇所を除いた外部に漏れ拡がるのを抑制することができる。そのため、リアクトルから離して周辺機器、部品を配置する必要がなくなり、装置や機器の小型化を図ることができる。その結果として、リアクトルが設置される周囲のレイアウトの自由度を高めることができる。
As a result, the points where the magnetic flux leaks become the connecting
(2)コイル5a、5bは、エッジワイズコイルとした。これにより、コイル5a、5bの巻数が多くなったとしても、巻軸方向と垂直な面で小型化を図ることができる。例えば、仮にコイル5a、5bが導線を内側から外側に積層するように巻くアルファ巻で構成する場合、コイル5a、5bの巻数が多くなると巻軸方向と直交する方向に大きくなるため、巻軸方向と垂直な面において大型化してしまう。これに対し、コイル5a、5bがエッジワイズコイルである場合、コイル5a、5bの巻数が多くなっても巻軸方向に大きくなるだけであり、巻軸方向と垂直な面の広がりに影響はない。そのため、連結部12と隣接部132の距離を近づけて配置することができる。その結果、連結部12、隣接部132の一方から漏れ出た磁束を効率的に他方の連結部12、隣接部132によって捕捉することができ、漏れ磁束の拡がりを効果的に抑制することができる。
(2) The
[2.第2の実施形態]
[2−1.構成]
第2の実施形態に係るリアクトルを図7および図8を用いて説明する。第2の実施形態は、第1の実施形態と基本構成は同じである。よって、第1の実施形態と異なる点のみを説明し、第1の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
[2. Second Embodiment]
[2-1. Constitution]
The reactor according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8. The second embodiment has the same basic configuration as the first embodiment. Therefore, only the points different from those of the first embodiment will be described, and the same parts as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
図7は、第2の実施形態に係るリアクトルの斜視図であり、図8は、その分解斜視図である。図7および図8に示すように、本実施形態のリアクトルは、コイル5c、5dと、コア10及びコイル5a〜5dを有するリアクトル本体を収容するケース4を更に備える。
FIG. 7 is a perspective view of the reactor according to the second embodiment, and FIG. 8 is an exploded perspective view thereof. As shown in FIGS. 7 and 8, the reactor of the present embodiment further includes a
コイル5c、5dはコイル5a、5bと基本構成は同じであり、ここではエッジワイズコイルである。コイル5c、5dは、延在部131aに装着されている。コイル5cは、コイル5aと直列接続されている。コイル5dは、コイル5bと直列接続されている。具体的にはコイル5cはコイル5aと連結され、コイル5dはコイル5bと連結されている。すなわち、コイル5cの上端側から折れ曲がり部131を介してコイル5aの上端側に磁束が流れ、又は、コイル5aの上端側から折れ曲がり部131を介してコイル5cの上端側に磁束が流れる。また、コイル5dの上端側から折れ曲がり部131を介してコイル5bの上端側に磁束が流れ、又は、コイル5bの上端側から折れ曲がり部131を介してコイル5dの上端側に磁束が流れる。
The
ケース4は、上面が開口した内部が中空の略直方体形状を有している。すなわち、ケース4は、底面部41と、底面部41の周縁から上方に立ち上がる壁部42とを有する。ここでは、底面部41は略四角形状であり、ケース4は、壁部42によって四方が囲われ、リアクトル本体の収容空間を形成する。
The
ケース4は、ここでは金属製である。具体的には、アルミニウム、アルミニウム合金など、磁気シールド効果が得られるものであれば良い。アルミニウム合金など熱伝導性が高く軽量な金属が好ましい。
The
ケース4内には、充填材が充填及び固化されていても良い。すなわち、ケース4とリアクトル本体との隙間に充填材が固化してなる充填成形部が設けられていても良い。充填材には、リアクトル本体の放熱性能の確保及びリアクトル本体からケース4への振動伝搬の軽減のため、比較的柔らかく熱伝導性の高い樹脂が適している。
The filler may be filled and solidified in the
[2−2.作用・効果]
(1)本実施形態のリアクトルは、折れ曲がり部131が、コイル5a、5bの一端側に延び、脚部11と並列に設けられた延在部131aを有し、延在部131aには、コイル5a、5bと直列に磁気結合するコイル5c、5dが装着され、コイル5a、5b及びコイル5c、5dをエッジワイズコイルとした。
[2-2. Action / effect]
(1) In the reactor of the present embodiment, the
これにより、小型化及びインダクタンスの向上を図ることができる。インダクタンスLは、コイル5a、5bの巻数Nの2乗に比例することから、インダクタンス向上を図るためにはコイル5a、5bの巻数を増大させれば良いが、単に巻数を増大させたのでは脚部11が延びる方向に大型化してしまう。ここではコイル5a、5bの巻軸を高さ方向に配置しているので背が高くなり、上方に配置される他の機器や器具と物理的に干渉する虞がある。本実施形態では、延在部131aを脚部11と並列に設けるとともに、コイル5a〜5dをエッジワイズコイルとし、延在部131aに装着したコイル5c、5dをコイル5a、5bと直列に接続するようにしたので、低背化及びインダクタンスの向上を図ることができる。
As a result, it is possible to reduce the size and improve the inductance. Since the inductance L is proportional to the square of the number of turns N of the
(2)コイル5a、5b及びコア10を有するリアクトル本体を収容するケース4を備え、ケース4には、リアクトル本体が、連結部12及び隣接部132が配置されているコイル5a、5bの一端側をケース4の底面部41に向けて収容されるようにした。
(2) A
これにより、磁束が漏れる箇所となり得る連結部12及び隣接部132の周囲がケース4により塞がれているので、外部への磁束の漏れを更に抑制することができる。
As a result, since the periphery of the connecting
[3.第3の実施形態]
[3−1.構成]
第3の実施形態に係るリアクトルを図9〜図11を用いて説明する。第3の実施形態は、第1の実施形態と基本構成は同じである。よって、第1の実施形態と異なる点のみを説明し、第1の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
[3. Third Embodiment]
[3-1. Constitution]
The reactor according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 11. The third embodiment has the same basic configuration as the first embodiment. Therefore, only the points different from those of the first embodiment will be described, and the same parts as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
図9は、第3の実施形態に係るリアクトルの斜視図であり、図10は、その分解斜視図である。図11は、第3の実施形態に係るコアの斜視図である。図9〜図11に示すように、本実施形態のリアクトルは、コア10の構成が異なっており、コア10及びコイル5a、5bを有するリアクトル本体を収容するケース4を備えている。ケース4については、第2の実施形態と同じ構成であるので説明は省略する。また、第2の実施形態と同様に、ケース4とリアクトル本体との隙間に設けられる充填成形部を設けるようにしても良い。
FIG. 9 is a perspective view of the reactor according to the third embodiment, and FIG. 10 is an exploded perspective view thereof. FIG. 11 is a perspective view of the core according to the third embodiment. As shown in FIGS. 9 to 11, the reactor of the present embodiment has a different configuration of the core 10, and includes a
本実施形態のコア10は、折れ曲がり部131が脚部11の上端を起点として二股に分かれて設けられている。ここでは、連結部12の延び方向と直交する方向(y軸方向)に二股に分かれており、U字形状を成している。換言すれば、コア10は、一対の連結部13を有し、一方の連結部13は正面側に設けられ、他方の連結部13は背面側に設けられる。
In the
正面側の連結部13は、左右の折れ曲がり部131を有し、各折れ曲がり部131は、その一端が脚部11の上端と繋がり、当該箇所から正面側に延び、途中で下方側に折れ曲がった形状を有する。また、背面側の連結部13も同様に左右の折れ曲がり部131を有し、各折れ曲がり部131は、その一端が脚部11の上端と繋がり、当該箇所から背面側に延び、途中で下方側に折れ曲がった形状を有する。したがって、正面側及び背面側の折れ曲がり部131は全体としてU字形状を成す。
The connecting
更に、正面側及び背面側の連結部13は、隣接部132を有し、隣接部132は、連結部12の両脇に連結部12と並列に隣接配置され、各側の折れ曲がり部131と接続されている。
Further, the connecting
具体的には本実施形態のコア10は、2つのE字型コア10cと、3本のI字型コア10d、10eによって構成されている。すなわち、2つのE字型コア10cは、E字の3本の脚を下側に向けて各脚がz軸方向に延び、かつ、E字の各脚がy軸方向に並ぶようにして、x軸方向に並列配置されている。2本のI字型コア10eは、I字型コア10dより細い。3本のI字型コア10d、10eは、x軸方向に延び、I字型コア10dを中央にしてy軸方向に並列配置されている。I字型コア10dがE字型コア10cの中央の中脚同士を接続し、I字型コア10eがE字型コア10cの外脚同士と接続している。
Specifically, the
このコア10において、脚部11は、E字型コア10cの中央の中脚であり、連結部12は、中央のI字型コア10dである。連結部13は、E字型コア10cの3本の脚を繋ぐ継板部と、E字型コア10cの外脚とによって構成されている。延在部131aは、E字型コア10cの外脚によって構成されている。
In the
折れ曲がり部131の磁路方向に垂直な断面(ここではxz平面)の面積、延在部131aの磁路方向に垂直な断面(ここではxy平面)の面積、及び、隣接部132の磁路方向に垂直な断面(ここではyz平面)の面積は、脚部11の磁路方向に垂直な断面(ここではxy平面)の面積の概略半分である。概略半分とは、半分であっても良いし、半分より若干小さくても良いし、若干大きくても良い。
The area of the cross section of the
[3−2.作用・効果]
本実施形態のリアクトルは、折れ曲がり部131を脚部11の他端を起点として二股に分かれて設けるようにした。これにより、小型化したリアクトルを得ることができる。すなわち、折れ曲がり部131が二股に分かれているので、磁束が通過する磁路の断面積としては二股に分けない場合と比べて半分にできる結果、コア10の大きさを抑えることができる。本実施形態では折れ曲がり部131がコイル5a、5bの上端上方に位置しており、折れ曲がり部131の磁路方向と直交する断面積を半分にできる分、高さ方向の大きさを抑えることができる。その結果、低背化したリアクトルを得ることができる。
[3-2. Action / effect]
In the reactor of the present embodiment, the
[4.実施例]
本発明の実施例を、図12〜図17及び表1、表2を参照して以下に説明する。サンプルとなるリアクトルは実施例と比較例の2つである。
[4. Example]
Examples of the present invention will be described below with reference to FIGS. 12 to 17 and Tables 1 and 2. There are two sample reactors, an example and a comparative example.
(サンプル)
実施例は、図12に示すように第3の実施形態のリアクトルと同じ形状とした。但し、ケース4は省略した。実施例のサンプルは下記のように設定した。なお、x軸方向の大きさLxは、コイル5a、5bの最外側面間の距離である。
・x、y、z軸方向の大きさLx、Ly、Lz:Lx=114.2mm、Ly=73.4mm、Lz=85.48mm(Lxは図14参照。Ly、Lzは図12参照。)
・脚部11のxy平面の断面積:816mm2
・連結部12のyz平面の断面積:494mm2
・折れ曲がり部131のxz平面の断面積:347mm2
・隣接部132のyz平面の断面積:216mm2
(sample)
As shown in FIG. 12, the embodiment has the same shape as the reactor of the third embodiment. However,
-Sizes in the x, y, z-axis directions Lx, Ly, Lz: Lx = 114.2 mm, Ly = 73.4 mm, Lz = 85.48 mm (Lx is shown in FIG. 14; Ly and Lz are shown in FIG. 12).
-Cross-sectional area of the xy plane of the leg 11: 816 mm 2
-Cross-sectional area of the yz plane of the connecting portion 12: 494 mm 2
-Cross-sectional area of the xz plane of the bent portion 131: 347 mm 2
-Cross-sectional area of the yz plane of the adjacent portion 132: 216 mm 2
比較例は、図13に示すように、2つのU字型コアCの両端を突き合わせて環状コアを形成し、U字型コアCの脚部にコイル5a、5bが装着されてなる。環状コアのうち、コイル5a、5bが装着されている直線部分が脚部であり、コイル5a、5bから露出している部分がヨーク部Yである。比較例のサンプルは下記のように設定した。
・x、y、z軸方向の大きさLx、Ly、Lz:Lx=90.6mm、Ly=116.2mm、Lz=43.5mm
・U字型コアCの脚部、ヨーク部の断面積:625mm2、500mm2
In the comparative example, as shown in FIG. 13, both ends of the two U-shaped cores C are butted to form an annular core, and the
-Sizes in the x, y, z-axis directions Lx, Ly, Lz: Lx = 90.6 mm, Ly = 116.2 mm, Lz = 43.5 mm
-Cross-sectional area of the legs and yoke of the U-shaped core C: 625 mm 2 , 500 mm 2
なお、実施例及び比較例では、xy平面を水平面とし、z軸方向を高さ方向としており、実施例及び比較例は、z軸負方向側をリアクトルの設置面に設置するサンプルとした。 In the examples and comparative examples, the xy plane is a horizontal plane and the z-axis direction is the height direction, and in the examples and comparative examples, the z-axis negative direction side is a sample to be installed on the reactor installation surface.
(評価)
実施例と比較例において、各評価点における漏れ磁束の平均(mT)とリップル(mT)で評価した。これらの評価結果は、下記の解析条件においてコンピュータで行ったシミュレーション結果である。漏れ磁束の平均(mT)は、算出された漏れ磁束の交流電流1周期当たりの平均である。具体的には、1周期における漏れ磁束の最大値と最小値との和を2で除して求めたものである。リップルは、この漏れ磁束の平均を中心とした揺らぎであり、1周期の最大値と最小値の差(ピークtoピーク)である。
(evaluation)
In Examples and Comparative Examples, the average (mT) and ripple (mT) of the leakage flux at each evaluation point were evaluated. These evaluation results are simulation results performed by a computer under the following analysis conditions. The average leakage flux (mT) is the calculated average of the leakage flux per AC current cycle. Specifically, it is obtained by dividing the sum of the maximum value and the minimum value of the leakage flux in one cycle by 2. Ripple is a fluctuation centered on the average of the leakage flux, and is the difference (peak to peak) between the maximum value and the minimum value in one cycle.
実施例の評価点は、図14及び図15に示すように、xy平面の評価点1〜15を、z軸方向において高さが上から順に「上」、「中」、「下」の高さにおいてそれぞれ設定した。「上」はリアクトル上面から10mm離れた高さであり、「下」はリアクトル底面から10mm離れた高さである。「中」はコイル5a、5bの中央の高さである。評価点1〜5、6、10、11〜15はリアクトルから10mm離れたポイントである。評価点7〜9は、リアクトルのy軸方向中央のx軸上のポイントである。評価点1,6,11、評価点2,7,12、評価点3,8,13、評価点4,9,14、評価点5,10,15はそれぞれx軸方向に離れたy軸上のポイントである。評価点1,2間、4,5間は37.65mm、評価点2,3間、3,4間は、29.45mm、評価点5,10間、10,15間は、46.7mmとした。
As the evaluation points of the examples, as shown in FIGS. 14 and 15, the heights of the evaluation points 1 to 15 on the xy plane are the heights of "top", "middle", and "bottom" in order from the top in the z-axis direction. I set each in the above. The "top" is the
比較例の評価点は、図16及び図17に示すように、xy平面の評価点1〜15を、z軸方向において高さが上から順に「上」、「中」、「下」の高さにおいてそれぞれ設定した。「上」はリアクトル上面から10mm離れた高さであり、「下」はリアクトル底面から10mm離れた高さである。「中」はコイル5a、5bの中央の高さである。評価点1〜3、4、6、7、9、10、12、13〜15はリアクトルから10mm離れたポイントである。評価点5,8,11は、リアクトルのx軸方向中央のy軸上のポイントである。評価点1〜3、評価点4〜6、評価点7〜9、評価点10〜12、評価点13〜15はそれぞれy軸方向に離れたx軸上のポイントである。評価点1,4,7,10,13、評価点2,5,8,11,14、評価点3,6,9,12,15は、x軸方向に離れたy軸上のポイントである。評価点1,4間、10,13間は20mm、評価点4,7間、7,10間は、48.14mm、評価点1,2間、2,3間は、55.3mmである。
As the evaluation points of the comparative example, as shown in FIGS. 16 and 17, the heights of the evaluation points 1 to 15 on the xy plane are the heights of "top", "middle", and "bottom" in order from the top in the z-axis direction. I set each in the above. The "top" is the
(解析条件)
・コイル5a、5bに流した電流の振幅、位相差、周波数:20A、180°、30kHz
・コイル5a、5bの巻数:23ターン
・コイル5a、5bの肉厚、幅:1.7mm、8.0mm
・コアの材質:純鉄系ダストコア
(Analysis conditions)
-Amplitude, phase difference, frequency of the current passed through the
-Number of turns of
-Core material: Pure iron dust core
実施例の評価結果を表1に示す。比較例の評価結果を表2に示す。なお、実施例で高さ「中」の評価点7〜9、比較例で高さ「中」の評価点5、8、11は、コア内の磁束、又はリアクトル外部に漏れない磁束であるため、数値は表示していない。
表2に示すように、比較例では、各評価点の漏れ磁束(平均)は、8.7mT〜35.3mT程度の範囲である。大半の評価点で10mTを超えており、漏れ磁束は10のオーダーになっている。 As shown in Table 2, in the comparative example, the leakage flux (average) of each evaluation point is in the range of about 8.7 mT to 35.3 mT. Most of the evaluation points exceed 10 mT, and the leakage flux is on the order of 10.
また、コイル5a、5bの一端側では、高さ「中」の評価点2で漏れ磁束が35.3mTと最大となり、その周囲(例えば、評価点2の「上」や「下」、「中」の評価点4、6、「上」、「下」の評価点5)において、漏れ磁束が20mT前後となっており、最大点から周囲に漏れ磁束が拡がっていることが分かる。コイル5a、5bの他端側では、高さ「中」の評価点14で漏れ磁束が35.1mTと最大となり、その周囲(例えば、評価点14の「上」や「下」、「中」の評価点10、12、「上」、「下」の評価点11)において、漏れ磁束が20mT前後となっており、最大点から周囲に漏れ磁束が拡がっていることが分かる。このように比較例では水平方向にも高さ方向にも磁束が漏れ拡がる。
Further, on one end side of the
一方、表1に示すように、実施例では、各評価点の漏れ磁束(平均)は、3.8mT〜41.0mT程度の範囲である。大半の評価点で10mTを下回っており、漏れ磁束は1のオーダーであり、比較例より1桁小さくなっている。 On the other hand, as shown in Table 1, in the examples, the leakage flux (average) at each evaluation point is in the range of about 3.8 mT to 41.0 mT. Most of the evaluation points are below 10 mT, and the leakage flux is on the order of 1, which is an order of magnitude smaller than that of the comparative example.
また、「下」の評価点7〜9で漏れ磁束が40mT前後で最大となり、その他の評価点1〜5、11〜15では漏れ磁束が10mT未満になっており、磁束が漏れる箇所がコイル5a、5bの下端側に集中していることが分かる。このように、実施例では、磁束が漏れる箇所をコイル5a、5bの下端側に集めることができるとともに、それ以外の箇所への磁束の漏れ拡がりが抑制できることが分かる。
Further, at the "lower" evaluation points 7 to 9, the leakage flux is maximum at around 40 mT, and at the
[4.他の実施形態]
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、下記に示す他の実施形態も包含する。また、本発明は、上記実施形態及び下記の他の実施形態を全て又はいずれかを組み合わせた形態も包含する。さらに、これらの実施形態を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、その変形も本発明に含まれる。
[4. Other embodiments]
The present invention is not limited to the above embodiment, but also includes other embodiments shown below. The present invention also includes a combination of all or any of the above embodiments and the following other embodiments. Furthermore, various omissions, replacements, and changes can be made to these embodiments without departing from the scope of the invention, and modifications thereof are also included in the present invention.
(1)上記実施形態では、コイルの数を2つ又は4つとしたが、磁場の向きが対向するように磁束を発生させるのであれば、コイル5a、5bは少なくとも一対あれば良い。すなわち、コイルの数は2以上あれば良く、例えば、6つ、8つであっても良い。また、第2の実施形態ではリアクトルはコイル5a〜5dを有するが、コイルの数は3つでも良い。例えば、コイル5c、5dの何れかを省略する。
(1) In the above embodiment, the number of coils is two or four, but if magnetic fluxes are generated so that the directions of the magnetic fields face each other, at least one pair of
(2)コア10の具体的な構成は、第1乃至第3の実施形態に限定されない。例えば、第1の実施形態では、コア10を2つのU字型コア10aと2本のI字型コア10bとで構成したが、I字型コアのみで構成するようにしても良い。このようにコア10は、複数の脚部11と、コイル5a、5bの一端側の脚部11の一端を繋ぐ連結部12と、コイル5a、5bの他端側の脚部11の他端を繋ぐ連結部13と、を有する環状コアであれば、I字型コア、U字型コア、E字型コア、C字型コア、J字型コアなど任意の形状の部分コアを組み合わせて構成しても良い。
(2) The specific configuration of the
(3)上記の実施形態では、連結部12と隣接部132は平行に隣接配置するようにしたが、隣接しているのであれば、平行でなくても良い。例えば、連結部12に対して隣接部132が斜交するようにしても良い。
(3) In the above embodiment, the connecting
(4)上記の実施形態では、連結部12と隣接部132は柱形状としたが、これに限定されない。連結部12は脚部11の端部同士を繋ぎ、隣接部132は折り返し部131の端部同士を繋いでいれば良く、U字形状やC字形状であっても良い。例えば、連結部12と隣接部132をU字形状とする場合、U字の湾曲部分を互いに向けて配置すると良い。磁束が漏れる箇所をより近接して配置することになり、一方からの漏れ磁束を他方が捕捉しやすく、漏れ磁束の拡がりを抑制できるからである。
(4) In the above embodiment, the connecting
10 コア
10a U字型コア
10b I字型コア
10c E字型コア
10d、10e I字型コア
11 脚部
12、13 連結部
131 折れ曲がり部
131a 延在部
132 隣接部
4 ケース
41 底面部
42 壁部
5a、5b コイル
5c、5d コイル
10
Claims (5)
前記第1のコイルが装着される環状のコアと、
を備え、
前記コアは、
並列配置され前記第1のコイルが装着される複数の脚部と、
前記第1のコイルの一端側の前記脚部の一端を繋ぐ第1の連結部と、
前記第1のコイルの他端側の前記脚部の他端を繋ぐ第2の連結部と、
を有し、
前記第1の連結部は、前記脚部と交差するように前記脚部の並び方向に延び、
前記第2の連結部は、
前記第1のコイルの他端側で折れ曲がり、前記第1のコイルの一端側に延びてなる折れ曲がり部と、
前記折れ曲がり部の先に設けられ、前記第1のコイルの一端側において前記第1の連結部に隣接配置された隣接部と、
を有すること、
を特徴とするリアクトル。 A plurality of first coils arranged in parallel so that the winding axes are parallel and generate magnetic flux so that the directions of the magnetic fields are opposite to each other.
An annular core to which the first coil is mounted and
With
The core is
A plurality of legs arranged in parallel and to which the first coil is mounted, and
A first connecting portion that connects one end of the leg portion on one end side of the first coil, and a first connecting portion.
A second connecting portion that connects the other end of the leg portion on the other end side of the first coil, and
Have,
The first connecting portion extends in the alignment direction of the legs so as to intersect the legs.
The second connecting portion is
A bent portion that is bent at the other end side of the first coil and extends to one end side of the first coil.
An adjacent portion provided at the tip of the bent portion and arranged adjacent to the first connecting portion on one end side of the first coil, and an adjacent portion.
To have
Reactor featuring.
前記延在部には、前記第1のコイルと直列に磁気結合する第2のコイルが装着され、
前記第1のコイル及び前記第2のコイルがエッジワイズコイルであること、
を特徴とする請求項1記載のリアクトル。 The bent portion extends to one end side of the first coil and has an extending portion provided in parallel with the leg portion.
A second coil that is magnetically coupled in series with the first coil is mounted on the extending portion.
The first coil and the second coil are edgewise coils.
The reactor according to claim 1.
を特徴とする請求項1記載のリアクトル。 The bent portion is provided so as to be bifurcated starting from the other end of the leg portion.
The reactor according to claim 1.
前記ケースには、
前記リアクトル本体が、前記第1の連結部及び前記隣接部が配置されている前記第1のコイルの一端側を前記ケースの底面部に向けて収容されていること、
を特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のリアクトル。 A case for accommodating the first coil and the reactor body having the core is provided.
In the case
The reactor body is housed so that one end side of the first coil in which the first connecting portion and the adjacent portion are arranged faces the bottom surface portion of the case.
The reactor according to any one of claims 1 to 3.
を特徴とする請求項1記載のリアクトル。 The coil must be an edgewise coil.
The reactor according to claim 1.
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