JP2010171124A

JP2010171124A - Reactor

Info

Publication number: JP2010171124A
Application number: JP2009010898A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Yoshida; 佳夫吉田
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2009-01-21
Filing date: 2009-01-21
Publication date: 2010-08-05

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reactor strong to a compression force and an impact force capable of accurately maintaining the gap predetermined distance between cores for a long period of time without deterioration caused by change over time and having spacers with simple assembly step and capable of suppressing an increase in cost. <P>SOLUTION: An rectangular shaped spacer 4 comprising a frame body 4a and a buried body 4b buried in the frame body 4a is arranged in a gap formed between a tip part of a central magnetic leg 1a and an upper core 2. The frame body 4a is formed by a light weight and easily-worked nonmagnetic metal excellent in ductility such as aluminum, or copper. The buried body 4b has a mechanical strength identical to metal materials and high heat resistance, and is formed by a resin material such as PPS (polyphenylene sulfide) excellent in flame retardant. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、リアクトルに関わり、より詳細には、鉄心間に設けられたギャップに配置されるスペーサの構成に関する。 The present invention relates to a reactor, and more particularly to a configuration of a spacer disposed in a gap provided between iron cores.

空気調和機の電源回路等において、電流の直流−交流変換を行うインバータ部等には、力率改善を行うため、鉄心と、同鉄心に巻回されたコイルとからなるリアクトルが用いられている。これら従来のリアクトルも、本願によるリアクトルとほぼ同様の構成なので図１を用いて説明する。図１で示すリアクトルは、Ｅ形形状に形成された下部鉄心１と、Ｉ形形状に形成され、下部鉄心１と突き合わせて接合された上部鉄心２と、下部鉄心１の中央磁脚１ａに巻回されたコイル３とで構成されている。下部鉄心１の中央磁脚１ａの先端部と上部鉄心２との間には、磁気飽和の特性を改善するため、所定距離のギャップが設けられており、また、ギャップには非磁性体からなるスペーサ４が配置されている。ギャップでは磁束の集中によって電磁的振動が大きくなるが、スペーサ４を配置することにより、電磁的振動により発生する騒音を抑制するようになっている。 In an air conditioner power supply circuit or the like, a reactor including an iron core and a coil wound around the iron core is used for an inverter unit or the like that performs DC-AC conversion of current in order to improve power factor. . Since these conventional reactors have substantially the same configuration as the reactor according to the present application, they will be described with reference to FIG. A reactor shown in FIG. 1 is wound around a lower iron core 1 formed in an E shape, an upper iron core 2 formed in an I shape and joined in abutment with the lower iron core 1, and a central magnetic leg 1a of the lower iron core 1. It is comprised with the coil 3 rotated. A gap of a predetermined distance is provided between the tip of the central magnetic leg 1a of the lower iron core 1 and the upper iron core 2 in order to improve magnetic saturation characteristics, and the gap is made of a nonmagnetic material. Spacers 4 are arranged. In the gap, electromagnetic vibration increases due to the concentration of magnetic flux, but by arranging the spacer 4, noise generated by the electromagnetic vibration is suppressed.

例えば、樹脂材としてのガラスエポキシ積層板を矩形状に形成し、非磁性体のスペーサ４を形成した場合、ガラスエポキシ積層板はコイル３から発生する熱に対し高い耐熱性を
有するが、経年変化により、寸法、形状の変化及び強度の劣化現象を生じるとともに、衝撃力、圧縮力に弱く、圧縮力が掛かるギャップにおいて、長期間に渡って所定距離のギャップを維持することが困難になり、振動及びこれに起因する騒音が増加してくるというような不具合があった。また、非金属材料としてのセラミックスを矩形状に加工してスペーサ４を形成した場合、セラミックスは強度且つ硬度であり、経年変化による劣化現象を生じにくく、振動、騒音の抑制効果が高いが、反面、精度に加工することが困難であり、製造コストが高くなり、これがリアクトルのコスト増加にがるというような問題があった。 For example, when a glass epoxy laminate as a resin material is formed in a rectangular shape and a non-magnetic spacer 4 is formed, the glass epoxy laminate has high heat resistance against heat generated from the coil 3, but changes over time. As a result, changes in size and shape and deterioration of strength occur, and it is difficult to maintain a gap of a predetermined distance over a long period in a gap that is weak to impact force and compressive force. In addition, there is a problem that noise caused by this increases. In addition, when the spacer 4 is formed by processing ceramics as a non-metallic material into a rectangular shape, the ceramics are strong and hard, are less susceptible to deterioration due to secular change, and are highly effective in suppressing vibration and noise. However, it has been difficult to process with high accuracy, resulting in high manufacturing costs, which increases the cost of the reactor.

また、スペーサ４を、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の強度的に優れた樹脂材から形成した場合でも、振動及びこれに起因する騒音は防ぎきれない。一方、スペーサ４を、例えば非磁性金属であるアルミから形成した場合、樹脂材に比べ強度が高いので騒音は防止できるが、電磁誘導によりスペーサ４自身が発熱してしまうというような不具合があった。 Further, even when the spacer 4 is formed of a resin material having excellent strength such as PPS (polyphenylene sulfide), vibration and noise caused by this cannot be prevented. On the other hand, when the spacer 4 is made of, for example, aluminum which is a non-magnetic metal, noise can be prevented because the strength is higher than that of the resin material, but there is a problem that the spacer 4 itself generates heat due to electromagnetic induction. .

また、他の従来例として、例えば特許文献１に示すように、リアクトルは、一対のＵ字状コア片と、同Ｕ字状コア片の端部と突き合わされる複数の四角柱状コア片と、Ｕ字状コア片の端部及び四角柱状コア片に巻回されるコイルとから構成されている。Ｕ字状コア片の端部と四角柱状コア片間には、磁気飽和現象を回避するため所定距離のギャップが設けられるようになっている。 As another conventional example, for example, as shown in Patent Document 1, the reactor includes a pair of U-shaped core pieces, and a plurality of quadrangular columnar core pieces that are abutted with end portions of the U-shaped core pieces. It is comprised from the edge part of a U-shaped core piece, and the coil wound around a quadrangular columnar core piece. A gap of a predetermined distance is provided between the end of the U-shaped core piece and the quadrangular columnar core piece in order to avoid a magnetic saturation phenomenon.

ギャップには所定距離を維持するため、粒状部材と、同粒状部材を覆う接着性樹脂とからなるスペーサが設けられるようになっている。粒状部材は精度の所定寸法に加工され、これらが鉄心間に挟持されることにより、所定距離を維持し、また、接着性樹脂は粒状部材がギャップから脱落することを防止するとともに、ギャップの振動を抑制して騒音の発生を防止している。 In order to maintain a predetermined distance in the gap, a spacer made of a granular member and an adhesive resin covering the granular member is provided. The granular member is processed to a predetermined size with precision, and these are sandwiched between the iron cores to maintain a predetermined distance. The adhesive resin prevents the granular member from falling out of the gap, and the vibration of the gap. To suppress the generation of noise.

しかしながら、粒状部材を混合した接着性樹脂を一側のコア端面に塗布した後、他側のコア端面を突き合わせ、熱硬化作用あるいは紫外線硬化作用により、接着性樹脂を硬化させる工程は、人手とある程度の時間を要し、作業効率が低下し、これがコスト増大にがる虞があった。 However, the process of applying the adhesive resin mixed with the granular member to the core end surface on one side and then matching the core end surface on the other side and curing the adhesive resin by a thermosetting action or an ultraviolet curing action is done to some extent manually. It takes a lot of time, and the working efficiency is lowered, which may increase the cost.

特開２００７−１７３６２８号（１１頁、図１）JP 2007-173628 (page 11, FIG. 1)

本発明は、上記問題点に鑑み、振動及び騒音の抑制効果が高いとともに、組付工程が簡単で、且つ、発熱を抑制することのできるスペーサを備えたリアクトルを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a reactor including a spacer that has a high effect of suppressing vibration and noise, has a simple assembly process, and can suppress heat generation.

本発明は、上記課題を解決するため、磁性材料からなる複数の鉄心と、同鉄心に巻回されるコイルとからなり、前記鉄心間に形成されたギャップに、スペーサを配設してなるリアクトルにおいて、前記スペーサは、非磁性金属材料からなる枠体と、同枠体内に埋設された、樹脂材からなる埋設体とから構成されてなる。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention comprises a reactor comprising a plurality of iron cores made of a magnetic material and a coil wound around the iron core, and a spacer is provided in a gap formed between the iron cores. The spacer includes a frame made of a nonmagnetic metal material and an embedded body made of a resin material embedded in the frame.

本発明によれば、スペーサを非磁性金属材料からなる枠体と、同枠体内に埋設された樹脂材からなる埋設体により構成し、鉄心のギャップに配置することにより、鉄心の振動及びこれに伴う騒音発生を抑制できるとともに、製造コストを低減でき、且つ発熱を抑制できるリアクトルとなっている。 According to the present invention, the spacer is composed of a frame made of a non-magnetic metal material and an embedded body made of a resin material embedded in the frame, and is arranged in the gap of the iron core, so that the vibration of the iron core and This is a reactor that can suppress the generation of noise, reduce the manufacturing cost, and suppress heat generation.

本発明によるリアクトルを示す外観斜視図及び正面図である。It is the external appearance perspective view and front view which show the reactor by this invention. スペーサの外観斜視図及び断面図である。It is the external appearance perspective view and sectional drawing of a spacer.

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail as examples based on the attached drawings.

本発明によるリアクトルは、図１（Ａ）の外観斜視図で示すように、Ｅ形形状に形成された下部鉄心１と、Ｉ形形状に形成され、下部鉄心１と突き合わされる上部鉄心２と、下部鉄心１の、後述する中央磁脚１ａに巻回され、巻線３ａ及び巻線３ｂを導出したコイル３と、中央磁脚１ａの先端部と上部鉄心２との間に形成されたギャップに配置されるスペーサ４と、これらを収納するとともに、巻線３ａ及び巻線３ｂが接続される接続端子を備えた、図示しないケースとから構成されている。 As shown in the external perspective view of FIG. 1A, the reactor according to the present invention includes a lower iron core 1 formed in an E shape, and an upper iron core 2 formed in an I shape and abutted against the lower iron core 1. The gap formed between the coil 3 wound around the later-described central magnetic leg 1a of the lower iron core 1 and leading out the winding 3a and the winding 3b, and the tip of the central magnetic leg 1a and the upper iron core 2 And a case (not shown) provided with a connection terminal for housing these and connecting the winding 3a and the winding 3b.

下部鉄心１は、Ｅ形形状に打抜加工された珪素鋼板等の強磁性材料を積層させて形成され、両側に一対の外磁脚１ｂを備え、中央部に中央磁脚１ａを備えている。上部鉄心２は下部鉄心１と同様に、Ｉ形に打抜加工された珪素鋼板等の強磁性材料を積層させて形成されている。コイル３は絶縁皮膜を有する銅線を巻回して形成され、絶縁紙または絶縁シートを被覆して中央磁脚１ａの外周部に挿入されるようになっている。 The lower iron core 1 is formed by laminating a ferromagnetic material such as a silicon steel sheet punched into an E shape, and includes a pair of outer magnetic legs 1b on both sides and a central magnetic leg 1a in the center. . Similar to the lower iron core 1, the upper iron core 2 is formed by laminating a ferromagnetic material such as a silicon steel sheet punched into an I shape. The coil 3 is formed by winding a copper wire having an insulating film, is covered with insulating paper or an insulating sheet, and is inserted into the outer peripheral portion of the central magnetic leg 1a.

中央磁脚１ａの先端部と上部鉄心２との間に形成されたギャップは、下部鉄心１と上部鉄心２とで形成される磁路において、磁気飽和現象を引き起こさないよう設けられている。仮に、磁気飽和現象が発生すると、コイル３に流す電流を増加させても磁路の磁束密度が増加しない現象が発生し、リアクトルの性能に影響を及ぼすようになっている。また、リアクトルのインダクタンスはギャップ距離により規定され、ギャップ距離が変動するとリアクトルは所定の性能を満たせなくなる現象が生じる。 The gap formed between the tip of the central magnetic leg 1a and the upper iron core 2 is provided so as not to cause a magnetic saturation phenomenon in the magnetic path formed by the lower iron core 1 and the upper iron core 2. If a magnetic saturation phenomenon occurs, a phenomenon occurs in which the magnetic flux density of the magnetic path does not increase even when the current flowing through the coil 3 is increased, which affects the performance of the reactor. Further, the inductance of the reactor is defined by the gap distance, and when the gap distance fluctuates, a phenomenon that the reactor cannot satisfy the predetermined performance occurs.

コイル３に交流電流が流れると、図１（Ｂ）の矢印で示すように、強磁性材料からなる下部鉄心１の中央磁脚１ａから上部鉄心２を介して外磁脚１ｂへとループ状の磁束が発生し、発生した磁束は交流電源に伴って磁束方向が周期的に反転するようになっている。磁束方向が周期的に反転すると、中央磁脚１ａの先端部と上部鉄心２との間には、互いに引き寄せたり、突き放したりする振動が発生し、ギャップ距離を変動させ、騒音発生の要因となる。これを防止するため、ギャップには直方体状に形成されたスペーサ４が配置されるようになっている。 When an alternating current flows through the coil 3, as shown by an arrow in FIG. 1B, a loop shape is formed from the central magnetic leg 1a of the lower iron core 1 made of a ferromagnetic material to the outer magnetic leg 1b via the upper iron core 2. Magnetic flux is generated, and the direction of the generated magnetic flux is periodically reversed with the AC power supply. When the direction of the magnetic flux is periodically reversed, vibrations that are attracted to or protrude from each other are generated between the tip of the central magnetic leg 1a and the upper iron core 2, thereby changing the gap distance and causing noise. . In order to prevent this, a spacer 4 formed in a rectangular parallelepiped shape is arranged in the gap.

スペーサ４は、図２（Ａ）の外観斜視図及び図２（Ｂ）の要部断面図で示すように、枠体４ａと、同枠体４ａ内に埋設された埋設体４ｂとからなる直方体状に形成されている。枠体４ａは、アルミ、あるいは銅等の非磁性金属から形成され、埋設体４ｂはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂材から形成されている。 As shown in the external perspective view of FIG. 2A and the cross-sectional view of the main part of FIG. 2B, the spacer 4 is a rectangular parallelepiped composed of a frame body 4a and an embedded body 4b embedded in the frame body 4a. It is formed in a shape. The frame 4a is formed from a nonmagnetic metal such as aluminum or copper, and the embedded body 4b is formed from a resin material such as PPS (polyphenylene sulfide).

枠体４ａの材質として使用されるアルミは、セラミックス等の非磁性材料と比較し、軽量で展性に優れ、加工が容易である。枠体４ａは押し出し成型等により形成され、上記したギャップ距離と正確に一致させるため、機械加工により高さ寸法は精度に加工されるようになっている。この際、セラミックス等に比較し、加工が容易であることにより、製造コストを低減することができるようになっている。また、枠体４ａの材質としてアルミより展性に優れた銅を使用した場合、更に製造コストを低減させることができるようになっている。 Aluminum used as the material of the frame 4a is lighter, more malleable and easier to process than non-magnetic materials such as ceramics. The frame 4a is formed by extrusion molding or the like, and the height dimension is processed with high precision by machining in order to accurately match the gap distance described above. At this time, the manufacturing cost can be reduced because the processing is easier than ceramics. Further, when copper, which is more malleable than aluminum, is used as the material of the frame 4a, the manufacturing cost can be further reduced.

埋設体４ｂに使用されるＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）は、他の樹脂材と比較し、金属材料と同等な機械的強度を有し、これによりギャップに周期的に高い圧縮力が掛かったとしても、劣化を生じることなくギャップ距離を維持することができるようになっている。また、耐熱性が高く、難燃性に優れた特性を有している。 PPS (polyphenylene sulfide) used for the embedded body 4b has a mechanical strength equivalent to that of a metal material compared to other resin materials, and even if a high compressive force is periodically applied to the gap, The gap distance can be maintained without causing deterioration. In addition, it has high heat resistance and excellent flame retardancy.

スペーサ４をアルミだけで形成すると、磁束が通過する際、電磁誘導によりスペーサ４が発熱し、これが下部鉄心１、上部鉄心２及びコイル３に伝達されて全体の温度が上昇してしまう不具合が生じる。枠体４ａの中央部に、樹脂材からなり非磁性体である埋設体４ｂを配置することにより、スペーサ４における枠体４ａ、つまりアルミの体積を減少させて、スペーサ４からの発熱を極力、抑制することができるようになっている。また、スペーサ４をＰＰＳだけで形成すると、経年変化による強度低下により、振動及び騒音を防ぎきれないという問題があるが、枠体４ａをアルミで形成することにより、これに対処することができるようになっている。 When the spacer 4 is made of only aluminum, when the magnetic flux passes, the spacer 4 generates heat due to electromagnetic induction, which is transmitted to the lower iron core 1, the upper iron core 2 and the coil 3 to raise the entire temperature. . By disposing a buried body 4b made of a resin material and made of a non-magnetic material at the center of the frame body 4a, the volume of the frame body 4a in the spacer 4, that is, aluminum is reduced, and the heat generation from the spacer 4 is minimized. It can be suppressed. Further, when the spacer 4 is formed only of PPS, there is a problem that vibration and noise cannot be prevented due to a decrease in strength due to secular change, but this can be dealt with by forming the frame body 4a with aluminum. It has become.

スペーサ４の製造方法としては、樹脂材からなる埋設体４ｂを金型を使用して樹脂成型する際、金型内に予め枠体４ａを配置して成型するインサート成型を行えば、組立作業を要することなく、容易にスペーサ４を製造することができる。 As a manufacturing method of the spacer 4, when the embedded body 4 b made of a resin material is resin-molded using a mold, an assembly operation is performed if insert molding is performed in which the frame body 4 a is placed and molded in advance in the mold. The spacer 4 can be manufactured easily without the need.

下部鉄心１と上部鉄心２とのギャップにスペーサ４を配置する際は、粒状部材を混合した接着性樹脂にてスペーサを形成した場合に比べて、接着性樹脂の硬化時間等を要することないため、製造コストを削減でき、これにがるリアクトルのコスト低減も行えるようになっている。 When the spacer 4 is arranged in the gap between the lower iron core 1 and the upper iron core 2, it takes less time to cure the adhesive resin than when the spacer is formed of an adhesive resin mixed with granular members. Therefore, the manufacturing cost can be reduced, and the cost of the reactor can be reduced accordingly.

以上、説明したように、枠体４ａと埋設体４ｂによりスペーサ４を形成することにより、鉄心の振動及びこれに伴う騒音発生を抑制できるとともに、製造コストを低減でき、且つ発熱を抑制できるリアクトルとなっている。尚、本願では、下部鉄心１の中央磁脚１ａと上部鉄心２との間に形成されたギャップにスペーサ４を配置して説明しているが、リアクトルの形状はこれに限定されるものでなく、例えば、上部鉄心２の中央磁脚１ａに対向する面に、凹部からなるギャップを形成し、同ギャップにスペーサ４を配置しても良い。これにより、中央磁脚１ａ全体に隙間なくコイル３を挿入することができる。 As described above, by forming the spacer 4 with the frame body 4a and the embedded body 4b, a reactor that can suppress the vibration of the iron core and the accompanying noise generation, reduce the manufacturing cost, and suppress the heat generation, and It has become. In addition, in this application, although the spacer 4 is arrange | positioned and demonstrated in the gap formed between the center magnetic leg 1a of the lower iron core 1 and the upper iron core 2, the shape of a reactor is not limited to this. For example, a gap made of a recess may be formed on the surface of the upper iron core 2 facing the central magnetic leg 1a, and the spacer 4 may be disposed in the gap. Thereby, the coil 3 can be inserted in the entire central magnetic leg 1a without a gap.

１下部鉄心
１ａ中央磁脚
１ｂ外磁脚
２上部鉄心
３コイル
３ａ、３ｂ巻線
４スペーサ
４ａ枠体
４ｂ埋設体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower iron core 1a Center magnetic leg 1b Outer magnetic leg 2 Upper iron core 3 Coil 3a, 3b Winding 4 Spacer 4a Frame body 4b Embedded body

Claims

磁性材料からなる複数の鉄心と、同鉄心に巻回されるコイルとからなり、前記複数の鉄心間に形成されたギャップに、スペーサを配設してなるリアクトルにおいて、
前記スペーサは、非磁性金属材料からなる枠体と、同枠体内に埋設された、樹脂材からなる埋設体とから構成されることを特徴とするリアクトル。 In a reactor comprising a plurality of iron cores made of a magnetic material and a coil wound around the iron core, and a spacer formed in a gap formed between the plurality of iron cores,
The said spacer is comprised from the frame body which consists of a nonmagnetic metal material, and the embedded body which was embed | buried in the frame body and which consists of a resin material, The reactor characterized by the above-mentioned.