JP2010225841A - Reactor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電圧の昇降圧等に用いられるリアクトルに関する。 The present invention relates to a reactor used for voltage step-up / step-down and the like.
例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載されるインバータには、電池電圧を昇圧するためのリアクトルが組み込まれている。かかるリアクトルにおいて、近年、部品点数の低減による低コスト化を実現するものとして、図8に示すごとく、磁性粉末を混合した樹脂からなる磁性粉末混合樹脂をコア93としてコイル92の周囲に充填したリアクトル9が提案されている(特許文献1、2)。
For example, an inverter mounted on an electric vehicle or a hybrid vehicle incorporates a reactor for boosting the battery voltage. In such a reactor, as shown in FIG. 8, in recent years, a reactor in which a magnetic powder mixed resin made of a resin mixed with a magnetic powder is filled as a
しかしながら、上記リアクトル9においては、コア93とコイル92との間、あるいはコア93とケース94との間に熱膨張係数差がある。そして、コイル92への通電、非通電と共に、寒冷地などにおける使用環境等を考慮すると、リアクトル9の温度は例えば−40℃〜150℃という広い範囲で温度変化しうる。かかる状況において、上記のように熱膨張係数差を有するコア93とコイル92との間、あるいはコア93とケース94との間における熱膨張差に起因して、コア93に割れ99が生じるおそれがある。
コア93に割れ99が生じると、コア93の磁気特性が変化して所望のインダクタンスが得られなくなるなどの不具合が生じる。
また、コア93の割れ99は、リアクトル9に伝わる振動などの衝撃によっても引き起こされることがある。
However, in the
When the
Further, the
コア93の割れを防止する手段として、コア93とコイル92との間やコア93とケース94との間に熱膨張差を吸収する弾性部材を配置する手段も考えられるが、部品点数の増加と共にコストアップの原因となるなどの問題がある。
As a means for preventing the crack of the
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、コアの割れに起因する特性変化を防ぐことができるリアクトルを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a reactor capable of preventing a change in characteristics due to cracking of a core.
第1の発明は、通電によって磁束を発生するコイルと、
該コイルの周囲に充填されると共に磁性粉末を液状絶縁材に混合してなる磁性粉末混合スラリーからなるコアと、
上記コイル及び上記コアを密封するケースとからなることを特徴とするリアクトルにある(請求項1)。
A first invention is a coil that generates a magnetic flux when energized;
A core made of a magnetic powder mixed slurry filled around the coil and mixed with a liquid insulating material and magnetic powder;
The reactor comprises a case for sealing the coil and the core (Claim 1).
第2の発明は、通電によって磁束を発生するコイルと、
該コイルの周囲に充填されコアと、
上記コイル及び上記コアを密封するケースとからなるリアクトルであって、
上記コアは、上記リアクトルの作動温度範囲内に融点を有する熱可塑性樹脂に磁性粉末を混合してなる磁性粉末混合樹脂からなることを特徴とするリアクトルにある(請求項3)。
A second invention is a coil that generates magnetic flux when energized;
A core filled around the coil;
A reactor comprising a case for sealing the coil and the core,
The core is a reactor comprising a magnetic powder mixed resin obtained by mixing a magnetic powder with a thermoplastic resin having a melting point within the operating temperature range of the reactor (Claim 3).
第3の発明は、通電によって磁束を発生するコイルと、
該コイルの周囲に充填された磁性粉末からなるコアと、
上記コイル及び上記コアを密封するケースとからなることを特徴とするリアクトルにある(請求項5)。
A third invention provides a coil that generates magnetic flux when energized;
A core made of magnetic powder filled around the coil;
The reactor comprises a case for sealing the coil and the core (Claim 5).
第1の発明にかかるリアクトルにおいては、コアとして、磁性粉末を液状絶縁材に混合してなる磁性粉末混合スラリーからなるものを用いている。すなわち、上記コアは、スラリー状であるため、コイルやケースとの間においてコアに熱応力がかかることがなく、コアに割れが生じるおそれもない。さらには、振動等の衝撃がリアクトルに伝わってもスラリー状のコアが割れることはない。それゆえ、コアの割れに起因するリアクトルの特性変化を防ぐことができる。
また、上記ケースは、コイル及び上記コアを密封しているため、スラリー状のコアが漏れ出すおそれもない。
In the reactor according to the first invention, the core is made of a magnetic powder mixed slurry obtained by mixing magnetic powder with a liquid insulating material. That is, since the core is in a slurry state, thermal stress is not applied to the core between the coil and the case, and there is no possibility of cracking in the core. Furthermore, even if an impact such as vibration is transmitted to the reactor, the slurry-like core does not break. Therefore, it is possible to prevent changes in the reactor characteristics due to the core cracking.
Moreover, since the said case has sealed the coil and the said core, there is no possibility that a slurry-like core may leak.
第2の発明にかかるリアクトルにおいては、コアとして、リアクトルの作動温度範囲内に融点を有する熱可塑性樹脂に磁性粉末を混合してなる磁性粉末混合樹脂を用いている。この場合、ある温度域においてはコアが個体の状態にあることもある。それゆえ、熱応力や振動等の衝撃が加わった際に、コアに割れが生じることもあり得る。
しかしながら、上記コアを構成する磁性粉末混合樹脂は、リアクトルの作動温度範囲内に融点を有する熱可塑性樹脂に磁性粉末を混合したものである。それゆえ、コアに割れが生じたとしても、その後リアクトルが作動したときその作動温度域においてコアが溶融するため、割れが修復されることとなる。それゆえ、コアの割れに起因するリアクトルの特性変化を防ぐことができる。
また、上記ケースは、コイル及び上記コアを密封しているため、溶融したコアが漏れ出すおそれもない。
In the reactor according to the second invention, a magnetic powder mixed resin obtained by mixing magnetic powder with a thermoplastic resin having a melting point within the operating temperature range of the reactor is used as the core. In this case, the core may be in an individual state in a certain temperature range. Therefore, when an impact such as thermal stress or vibration is applied, the core may be cracked.
However, the magnetic powder mixed resin constituting the core is obtained by mixing magnetic powder with a thermoplastic resin having a melting point within the operating temperature range of the reactor. Therefore, even if a crack occurs in the core, the core is melted in the operating temperature range when the reactor is subsequently operated, so that the crack is repaired. Therefore, it is possible to prevent changes in the reactor characteristics due to the core cracking.
Moreover, since the said case has sealed the coil and the said core, there is also no possibility that the molten core may leak.
第3の発明にかかるリアクトルにおいては、コアとして、磁性粉末からなるものを用いる。この場合においては、コアが粉体であるため、コイルやケースとの間においてコアに熱応力がかかることがなく、コアに割れが生じるおそれもない。さらには、振動等の衝撃がリアクトルに伝わっても粉末状のコアが割れることはない。それゆえ、コアの割れに起因するリアクトルの特性変化を防ぐことができる。
また、上記ケースは、コイル及び上記コアを密封しているため、粉体のコアが漏れ出すおそれもない。
In the reactor according to the third invention, a core made of magnetic powder is used. In this case, since the core is powder, thermal stress is not applied to the core between the coil and the case, and there is no possibility that the core will crack. Furthermore, even if an impact such as vibration is transmitted to the reactor, the powdered core does not break. Therefore, it is possible to prevent changes in the reactor characteristics due to the core cracking.
Further, since the case seals the coil and the core, there is no possibility that the powder core leaks out.
以上のごとく、本発明によれば、コアの割れに起因する特性変化を防ぐことができるリアクトルを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a reactor capable of preventing characteristic changes due to core cracking.
本発明において、上記磁性粉末としては、例えば、鉄粉、鉄合金分、鉄系酸化物粉等を用いることができる。 In the present invention, as the magnetic powder, for example, iron powder, an iron alloy component, iron-based oxide powder, or the like can be used.
また、第1の発明において、上記液状絶縁材としては、例えば、シリコンオイル、ポリエーテル、フタル酸エステル等を用いることができる。 In the first invention, as the liquid insulating material, for example, silicon oil, polyether, phthalate ester, or the like can be used.
また、上記磁性粉末混合スラリーは、絶縁性の添加材を含有してなることが好ましい(請求項2)。
この場合には、上記コアにおいて渦電流が発生することを抑制することができる。すなわち、上記磁性粉末混合スラリー中の磁性粉末同士が導通すると、コイルに電流を流したときに、コアに渦電流が流れるおそれがある。この渦電流損によってコアが発熱し、リアクトルの温度が上昇してしまうことが考えられる。また、渦電流の発生によって、リアクトルの磁気特性に影響を与え、所望のインダクタンスが得られにくくなるおそれもある。そこで、コアを構成する磁性粉末混合スラリーに絶縁性の添加材を混入させて、磁性粉末同士の絶縁を図り、渦電流の発生を抑制することにより、上記のような不具合を防ぐことができる。
なお、上記添加材としては、例えば、シリカ、アルミナ等を用いることができる。
The magnetic powder mixed slurry preferably contains an insulating additive (claim 2).
In this case, generation of eddy current in the core can be suppressed. That is, when the magnetic powders in the magnetic powder mixed slurry are electrically connected to each other, an eddy current may flow through the core when a current is passed through the coil. It is considered that the core generates heat due to the eddy current loss, and the temperature of the reactor rises. In addition, the generation of eddy current may affect the magnetic characteristics of the reactor, making it difficult to obtain a desired inductance. Therefore, the above-mentioned problems can be prevented by mixing an insulating additive in the magnetic powder mixed slurry constituting the core to insulate the magnetic powders and suppress the generation of eddy currents.
In addition, as said additive, a silica, an alumina, etc. can be used, for example.
次に、上記第2の発明において、上記熱可塑性樹脂としては、例えば、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリスチレンとポリオレフィンとのブロック共重合体、ポリアミド系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル、ポリエーテルとポリエステルのブロック共重合体、或いはこれらの樹脂に、ミネラル、溶剤、可塑剤を配合したエラストマー等を用いることができる。 Next, in the second invention, examples of the thermoplastic resin include styrene elastomers, olefin elastomers, block copolymers of polystyrene and polyolefin, polyamide elastomers, polyurethane elastomers, polyesters, and polyethers. Polyester block copolymers, or elastomers in which minerals, solvents, and plasticizers are blended with these resins can be used.
また、上記熱可塑性樹脂の融点は、130℃以下であることが好ましい(請求項4)。
この場合には、リアクトルの作動温度域において確実にコアが溶融し、コアに割れが生じていてもその割れを、リアクトルの作動時に確実に修復することができる。
The melting point of the thermoplastic resin is preferably 130 ° C. or lower.
In this case, even if the core is reliably melted in the operating temperature range of the reactor and the core is cracked, the crack can be reliably repaired when the reactor is operated.
次に、第3の発明において、上記磁性粉末は、絶縁性の添加材と混合されていることが好ましい(請求項6)。
この場合には、上記請求項2の発明と同様に、上記コアにおいて渦電流が発生することを抑制することができる。
Next, in the third invention, the magnetic powder is preferably mixed with an insulating additive.
In this case, it is possible to suppress the generation of eddy currents in the core, as in the second aspect of the invention.
(実施例1)
本発明の実施例にかかるリアクトルにつき、図1〜図3を用いて説明する。
本例のリアクトル1は、図1に示すごとく、通電によって磁束を発生するコイル2と、該コイル2の周囲に充填されたコア3と、コイル2及びコア3を密封するケース4とからなる。
Example 1
A reactor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the
そして、コア3は、図3に示すごとく、磁性粉末31を液状絶縁材32に混合してなる磁性粉末混合スラリー301からなる。磁性粉末混合スラリー301は、絶縁性の添加材33を含有してなる。
添加材33は、磁性粉末31よりも粒径が小さく、磁性粉末31の粒界に配置される。これにより、磁性粉末31同士が導通することを抑制している。
As shown in FIG. 3, the
The additive 33 has a particle size smaller than that of the
磁性粉末31としては、例えば、鉄粉、鉄合金分、鉄系酸化物粉等を用いることができる。液状絶縁材32としては、例えば、シリコンオイル、ポリエーテル、フタル酸エステル等を用いることができる。また、添加材33としては、例えば、シリカ、アルミナ等を用いることができる。
As the
ケース4は、例えば、アルミニウム又はその合金によって構成することができる。そして、ケース4は、コイル2及びコア3を内部に密封してなる。すなわち、ケース2は、一面に開口部を有する本体部42と、該本体部42の開口部を密閉する蓋部43とからなる。そして、本体部42と蓋部43との間は、例えば、溶接、かしめ、ろう付け、接着剤による接着、あるいはOリングによるシール等によって密封されている。
また、ケース4内には空気層は存在せず、ケース4は磁性粉末混合スラリー301(コア3)によって満たされている。
また、コア3においては、磁性粉末31が液状絶縁材32内に均一に分散している。
The
Further, there is no air layer in the
In the
図1に示すごとく、コイル2は、ケース4内においてコア3に埋設された状態で配置され、その巻回軸方向において、コア3の中心に位置するように配置されている。スラリー状のコア3の内部において所定の位置にコイル2を保持する手段として、コイル2とケース4の内壁面41との間に配置された保持部材11がある。該保持部材11は、図2に示すごとく、コイル2の周方向の4か所に均等配置されており、コイル2とケース4の内壁面41とにそれぞれ接着材等を用いて固定されている。また、保持部材11は、例えばアルミニウムからなる。
As shown in FIG. 1, the
本例のリアクトル1を製造するに当たっては、まず、蓋部43を外した状態のケース4(本体部42)内の所定の位置に、保持部材11を固定するとともに、該保持部材11にコイル2を固定する。保持部材11を先にコイル2に固定した後、保持部材11を固定したコイル2をケース4内に挿入して保持部材11をケース4に固定してもよい。
In manufacturing the
次いで、添加材33を含んだ磁性粉末混合スラリー301をケース4内に充填し、磁性粉末混合スラリー301内にコイル2を埋設する。
次いで、ケース4の本体部42に蓋部43を被せ、本体部42に蓋部43を固定すると共に密封する。このとき、ケース4内に空気層が形成されないようにする。
以上により、図1に示すリアクトル1を得ることができる。
Next, the magnetic powder
Next, the
Thus, the
なお、本例のリアクトル1は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載される電力変換装置に組み込まれるものとすることができる。
In addition, the
次に、本例の作用効果につき説明する。
本例のリアクトル1においては、コア3として、磁性粉末31を液状絶縁材32に混合してなる磁性粉末混合スラリー301からなるものを用いている。すなわち、コア3は、スラリー状であるため、コイル2やケース4との間においてコア3に熱応力がかかることがなく、コア3に割れが生じるおそれもない。さらには、振動等の衝撃がリアクトル1に伝わってもスラリー状のコア3が割れることはない。それゆえ、コア3の割れに起因するリアクトル1の特性変化を防ぐことができる。
Next, the function and effect of this example will be described.
In the
また、ケース4は、コイル2及びコア3を密封しているため、スラリー状のコア3が漏れ出すおそれもない。
また、ケース4内に空気層が形成されないようにすることにより、磁性粉末混合スラリー301の内部に気泡が混入してコア3の磁気特性が変化するという不具合を招くおそれもない。
Further, since the
Further, by preventing the air layer from being formed in the
また、磁性粉末混合スラリー301は、絶縁性の添加材33を含有してなる。そのため、コア3において渦電流が発生することを抑制することができる。すなわち、磁性粉末混合スラリー301中の磁性粉末31同士が導通すると、コイル2に電流を流したときに、コア3に渦電流が流れるおそれがある。この渦電流損によってコア3が発熱し、リアクトル1の温度が上昇してしまうことが考えられる。また、渦電流の発生によって、リアクトル1の磁気特性に影響を与え、所望のインダクタンスが得られにくくなるおそれもある。そこで、コア3を構成する磁性粉末混合スラリー301に絶縁性の添加材33を混入させて、磁性粉末31同士の絶縁を図り、渦電流の発生を抑制することにより、上記のような不具合を防ぐことができる。
The magnetic powder
以上のごとく、本例によれば、コアの割れに起因する特性変化を防ぐことができるリアクトルを提供することができる。 As described above, according to this example, it is possible to provide a reactor that can prevent a change in characteristics caused by a crack in the core.
(実施例2)
本例は、コア3として、リアクトル1の作動温度範囲内に融点を有する熱可塑性樹脂34に磁性粉末31を混合してなる磁性粉末混合樹脂302(図4)を用いた例である。
リアクトル1の作動時においては、コイル2に電流が流れることによるジュール熱等によってリアクトル1が高温となる。リアクトル1の使用環境等を考慮すると、リアクトル1の作動温度範囲は、例えば−40℃〜150℃となる。
(Example 2)
In this example, a magnetic powder mixed resin 302 (FIG. 4) obtained by mixing a
During the operation of the
この作動温度範囲に、熱可塑性樹脂34の融点が存在すればよい。これを満たすものとして、熱可塑性樹脂34には、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリスチレンとポリオレフィンとのブロック共重合体、ポリアミド系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル、ポリエーテルとポリエステルのブロック共重合体、或いはこれらの樹脂に、ミネラル、溶剤、可塑剤を配合したエラストマー等を用いることができる。
It is sufficient that the melting point of the
また、コア3においては、磁性粉末31が熱可塑性樹脂34内に均一に分散している。
また、熱可塑性樹脂34には、実施例1と同様に、絶縁性の添加材33が分散混合されている。
その他は、実施例1と同様である。
Further, in the
In addition, the insulating
Others are the same as in the first embodiment.
次に、本例の作用効果につき説明する。
本例のリアクトル1の場合、ある温度域においてはコア3が個体の状態にあることもある。それゆえ、熱応力や振動等の衝撃が加わった際に、コア3に割れが生じることもあり得る。
しかしながら、コア3を構成する磁性粉末混合樹脂302は、リアクトル1の作動温度範囲内に融点を有する熱可塑性樹脂34に磁性粉末31を混合したものである。それゆえ、コア3に割れが生じたとしても、その後リアクトル1が作動したときその作動温度域においてコア3が溶融するため、割れが修復されることとなる。それゆえ、コア3の割れに起因するリアクトル1の特性変化を防ぐことができる。
Next, the function and effect of this example will be described.
In the case of the
However, the magnetic powder
例えば、熱可塑性樹脂34としてオレフィン系エラストマーを用いた場合には、融点が約120℃であるため、リアクトル1を作動していないときにおいては、通常は固体の状態にある。そのため、熱応力や振動による衝撃によって、コア3に割れが発生することもあり得る。しかし、リアクトル1が作動して、コア3の温度が融点である120℃を超えると、コア3が溶融するため、割れの部分が再融着して割れが修復されることとなる。また、この状態でコア3の温度が下がっても、割れが修復された状態で熱可塑性樹脂34が固化するため、元の状態に戻る。しかも、何度コア3に割れが生じても、リアクトル1を作動させるたびに割れは修復されるため、リアクトル1の特性に影響を与えるおそれがない。
また、ケース4は、コイル2及びコア3を密封しているため、溶融したコア3が漏れ出すおそれもない。
For example, when an olefin-based elastomer is used as the
In addition, since the
(実施例3)
本例は、磁性粉末31を、液状絶縁体32(図3参照)や熱可塑性樹脂34(図4参照)などに混入させず、そのままの状態でケース4に充填したもの(図5)を、コア3として用いたリアクトル1の例である。
磁性粉末31は、絶縁性の添加材33と混合されている。添加材33は、磁性粉末31よりも粒径が小さく、磁性粉末31同士の粒界に配置される。これにより、磁性粉末31同士が導通することを抑制している。
また、コア3内においては磁性粉末31が均一に分散している。
また、ケース4は、磁性粉末31と添加材33とによって、ほとんど隙間なく満たされている。
その他は、実施例1と同様である。
Example 3
In this example, the
The
Further, the
The
Others are the same as in the first embodiment.
本例の場合においては、コア3が粉体であるため、コイル2やケース4との間においてコア3に熱応力がかかることがなく、コア3に割れが生じるおそれもない。さらには、振動等の衝撃がリアクトル1に伝わっても粉末状のコア3が割れることはない。それゆえ、コア3の割れに起因するリアクトル1の特性変化を防ぐことができる。
また、上記ケース4は、コイル2及びコア3を密封しているため、粉体のコア3が漏れ出すおそれもない。
In the case of this example, since the
Further, since the
また、磁性粉末31は絶縁性の添加材33と混合されているため、磁性粉末31同士の導通を抑制することができる。そのため、コア3において渦電流が発生することを抑制することができる。特に本例においては、磁性粉末31を液状絶縁材や樹脂などに混合させることなく、そのままの状態でケース4に充填する構成であるため、絶縁性の添加材33を混入させて磁性粉末31の間に配置しないと、磁性粉末31同士が導通して、そこに渦電流が発生しやすいと考えられる。そのため、特に本例において添加材33を磁性粉末31と混合させることによる効果は大きい。
Moreover, since the
1 リアクトル
2 コイル
3 コア
301 磁性粉末混合スラリー
302 磁性粉末混合樹脂
31 磁性粉末
32 液状絶縁体
33 添加材
34 熱可塑性樹脂
4 ケース
DESCRIPTION OF
Claims (6)
該コイルの周囲に充填されると共に磁性粉末を液状絶縁材に混合してなる磁性粉末混合スラリーからなるコアと、
上記コイル及び上記コアを密封するケースとからなることを特徴とするリアクトル。 A coil that generates magnetic flux when energized;
A core made of a magnetic powder mixed slurry filled around the coil and mixed with a liquid insulating material and magnetic powder;
A reactor comprising a case for sealing the coil and the core.
該コイルの周囲に充填されコアと、
上記コイル及び上記コアを密封するケースとからなるリアクトルであって、
上記コアは、上記リアクトルの作動温度範囲内に融点を有する熱可塑性樹脂に磁性粉末を混合してなる磁性粉末混合樹脂からなることを特徴とするリアクトル。 A coil that generates magnetic flux when energized;
A core filled around the coil;
A reactor comprising a case for sealing the coil and the core,
The reactor is characterized in that the core is made of a magnetic powder mixed resin obtained by mixing a magnetic powder with a thermoplastic resin having a melting point within the operating temperature range of the reactor.
該コイルの周囲に充填された磁性粉末からなるコアと、
上記コイル及び上記コアを密封するケースとからなることを特徴とするリアクトル。 A coil that generates magnetic flux when energized;
A core made of magnetic powder filled around the coil;
A reactor comprising a case for sealing the coil and the core.
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