JP2012023079A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で漏れ磁束による渦電流損失を効果的に抑制できるリアクトルを提供する。
【解決手段】リアクトルは、２つの脚部１８を有するＵ字状またはコ字状をなすコア部材１６を２つ含み、コア部材１６の各脚部１８の端面２０を所定ギャップを介してそれぞれ対向配置して構成されるリアクトルコア１２と、ギャップ２４を介して対向する各コア部材１６の脚部１８の周囲に巻回される２つのコイル１４とを備える。環状のリアクトルコア１２の内周側に面する脚部１８の端面辺部５４が、リアクトルコア１２の外周側に面する脚部１８の端面辺部５６に比べて大きく角落とし処理されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、リアクトルに関し、特に、２つのＵ字状またはコ字状のコア部材をギャップを介して環状に連結してなるリアクトルコアと、ギャップを含んで各コア部材の脚部の周囲に巻回される２つのコイルとを備えるリアクトルに関する。

従来、直流電圧を昇圧する昇圧コンバータの部品としてリアクトルが用いられている。このリアクトルは、一般に、磁性材料からなる複数のコア材を非磁性ギャップ板を介して環状に接着して連結したリアクトルコアと、コア部材の連結部の周囲に巻装されたコイルとを含んで構成される。このようなリアクトルでは、コイルに流れる電気エネルギーを磁気エネルギーとしてリアクトルコア内に一時的に蓄えることができる。

上記リアクトルにおいて、コイルに通電されてリアクトルコアが励磁されるとき、コア部材の連結部において漏れ磁束が生じ易い。この漏れ磁束は、非磁性ギャップ板の外周を回り込むようにして、一方のコア部材の端部から他方のコア部材の端部へと流れ込む。このような漏れ磁束がその周囲に巻回されたコイルと鎖交すると、コイル内に渦電流が生じ、渦電流損失が発生することになる。

上記渦電流損失を低減するため、例えば特開２００８−２１０９９８号公報（特許文献１）では、エアギャップ（９）を介して対向する中央磁脚（１２，１２）の周囲に巻回されるコイルを分割銅材１と分割銅材２とに２分割し、分割銅材１と分割銅材２との間に空間部分である分割点（１５）を設けたエアギャップ付きリアクトル素子が記載されている。

また、特開２００９−３２９２２号公報（特許文献２）には、磁性を有する複数のコア材（１，２）と、隣接するコア材（１，２）の間に介装される非磁性を有するギャップ板（３）と、から形成され、コア材（１，２）の対向面とギャップ板（３）の対向面が接着剤層（４）を介して固定されるリアクトルコアにおいて、ギャップ板の対向面以外の周面に、コア材から漏れた漏れ磁束を引き寄せて隣接するコア材に該漏れ磁束を流すための、漏れ磁束の引き寄せ伝達手段（６）を形成することが記載されており、この引き寄せ伝達手段（６）として強磁性体の無端状突起が例示されている。

特開２００８−２１０９９８号公報 特開２００９−３２９２２号公報

上記特許文献１記載のように、エアギャップを介して対向する中央磁脚の周囲に巻回されるコイルを２分割すると、分割されたコイル同士を電気的に接続する構造や、各分割コイルを中央磁脚に対して個別に支持する構造が必要となり、構造が複雑になるという問題がある。

また、リアクトルコアにおいては直流成分にリプル成分が重畳した漏れ磁束が発生するが、上記特許文献２記載のように強磁性体からなる漏れ磁束引き寄せ伝達手段で漏れ磁束を引き寄せて隣接するコア部材へと流すという、いわゆる磁気シールドを設ける構成では、磁気シールドが周波数成分ごとに漏れ磁束を分離できないため、直流成分を含んだ全ての漏れ磁束についての対策が必要になる。このため、全ての漏れ磁束に効果的な磁気シールドを施すとなると磁気シールドの構造が大きくなってリアクトルコア自体が大型化する、磁気シールドの非線形磁気特性によりリアクトルの直流重畳特性の線形性が低下する、また、ギャップ板の構造が複雑になるといった問題がある。

本発明の目的は、簡易な構成で漏れ磁束による渦電流損失を効果的に抑制できるリアクトルを提供することにある。

本発明に係るリアクトルは、２つの脚部を有するＵ字状またはコ字状をなすコア部材を２つ含み、前記コア部材の各脚部の端面をギャップを介してそれぞれ対向配置して構成される環状のリアクトルコアと、前記ギャップを介して対向する前記各コア部材の脚部の周囲にそれぞれ巻回される２つのコイルとを備えるリアクトルであって、前記環状のリアクトルコアの内周側（窓内側）に面する前記脚部の端面辺部が、前記リアクトルコアの外周側（窓外側）に面する前記脚部の端面辺部に比べて大きく角落とし処理されているものである。

本発明に係るリアクトルにおいて、前記角落とし処理は、前記コア部材の脚部の端面間のギャップが前記脚部の幅方向に関して前記内周側に接近するほど大きくなるように、前記コア部材の脚部の前記内周側の端面辺部が形成されることによって実施されてもよい。

また、本発明に係るリアクトルにおいて、前記角落とし処理では、前記コア部材の脚部の前記内周側の端面辺部が湾曲面として形成されるか又は前記辺部が角落とし平面として形成されてもよい。

また、本発明に係るリアクトルにおいて、前記内周側に面する前記脚部の端面辺部について前記角落とし処理が施される前記端面上の開始位置から前記コア部材の脚部の内周側面までの距離が、前記コア部材の脚部の全幅に対して１５〜４０％であってもよい。

また、本発明に係るリアクトルにおいて、前記コア部材は矩形状の断面形状および脚部端面形状を有し、前記環状のリアクトルコアの内周側に面する前記脚部の内周側面と前記コイルの内周部との間の距離が前記コイルの全長にわたって一定寸法となるよう前記コイルが形成される一方、前記環状のリアクトルコアの外周側に面する前記脚部の外周側面と前記コイルの内周部との間の距離について前記ギャップ近傍における寸法が前記コイルの両端部における前記一定寸法よりも大きく形成されていてもよい。

この場合には、前記内周側面と前記外周側面とを除く前記コア部材の脚部の第１および第２の側面と前記コイル内周部との間の距離のうち少なくともいずれか一方について、前記ギャップ近傍における寸法がコイル両端部における前記一定寸法よりも大きく形成されていてもよい。

また、この場合には、前記距離が大きく形成されているコイル部分は、前記ギャップ間の中心位置を対称軸として、前記ギャップの寸法の３〜６倍の長さに形成されていてもよい。

そして、この場合には、前記距離は前記ギャップに対応する位置で最大寸法となり、この最大寸法は前記コイル両端部における前記距離である最小寸法よりも２０％以上大きくてもよい。

さらに、この場合には、前記距離が大きく形成されているコイル部分は、前記ギャップ間の中心位置を対称軸として前記ギャップの寸法の３〜６倍の長さに形成され、この長さの３０％以下に相当する距離変化領域において前記距離が最小寸法と最大寸法との間で漸増または漸減し、前記距離変化領域以外では前記距離が前記最大寸法に設定されていてもよい。

本発明に係るリアクトルでは、コア部材について、環状のリアクトルコアの内周側に面する脚部の端面辺部が、リアクトルコアの外周側に面する脚部の端面辺部に比べて大きく角落とし処理されている。これにより、リアクトルコアの内周側では、対向する脚部端面間のギャップが外周側よりも大きく形成されて磁気抵抗が比較的大きくなる。その結果、拡大されたギャップ部分におけるコア部材からの漏れ磁束量を小さくできると共に漏れ磁束が環状リアクトルコアの内側へ膨れ出るのを抑えることができる。したがって、リアクトルコアの内周側においてコイルを通過する漏れ磁束鎖交量を減少させることができ、これにより渦電流損失を効果的に低減できる。

このように本発明に係るリアクトルによれば、コイル分割や磁気シールドを施すことなく、コア部材の脚部の内周側辺部を比較的大きく角落とし処理するという簡易な構成で、コイルに発生する渦電流損失を効果的に抑制できる。

また、コア部材の端面の外周側については比較的小さく角落とし処理されるか又は角落とし処理無しとすることにより磁路面積が確保され、これによりコイルに通電される直流電流に対するリアクトルコアのインダクタンスの線形性を維持することができる。

本発明の一実施の形態（以下、実施形態という）であるリアクトルの平面図である。 図１に示すリアクトルの一部断面図（ボビンを省略）である。 ボビンの平面図である。 図２中のＡ部拡大図である。 図２中のＢ部拡大図である。 図２におけるＣ−Ｃ線断面図（コア端面を含む）である。 角落とし平面により角落とし処理したコア部材の脚部の内周側辺部を示す、図５と同様の図である。 従来例との比較において本実施形態のリアクトルの渦電流損失低減の確認結果を示す図である。 本発明の別の実施形態であるリアクトルを示す、図２と同様の図である。

以下に、本発明に係る実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。

図１は本発明の一実施形態であるリアクトル１０の上面を示し、図２は図１のリアクトル１０の上面と平行な平面で切断したときの断面の一部を示す。図２においてボビン２６の図示が省略されている。

リアクトル１０は、リアクトルコア１２と２つのコイルとを備える。リアクトルコア１２は、略Ｕ字状または略コ字状の上面形状をなす２つのコア部材１６から構成されている。コア部材１６は、平行に突出した２つの脚部１８，１８を有する。各脚部１８の端面２０は、矢印Ｘ方向からコア部材１６を見たとき、長方形や正方形等に代表される矩形状に形成されている。また、コア部材１６は、一方の脚部１８の端面から他方の脚部１８の端面に至るまで、端面２０と同一または同様の矩形状の断面を有する。

コア部材１６は、線形性の高い磁気特性を有する磁性材料から形成されており、焼結磁心、圧粉磁心、電磁鋼板の積層体等で構成されている。コア部材１６が例えば珪素鋼板等の電磁鋼板の積層体で構成されるとき、略Ｕ字状に打ち抜き加工された複数の電磁鋼板を積層して溶接、接着、カシメ等の締結方法によって一体に固定するか、あるいは、リアクトルコア１２の中央に形成される窓部２２にほぼ相当する外形の巻型の周囲に帯状の電磁鋼板を所定回数だけ巻回して端部を巻回体の外周に溶接等で固定し、巻型から上記巻回体を取り外して２分割することによって、各コア部材１６が形成されてもよい。以下、環状のリアクトルコア１２を構成するコア部材１６に関し、窓部２２に面する内側を内周または内周側といい、その反対側である外側を外周または外周側という。

２つのコア部材１６は、各脚部１８の端面２０が所定幅ｇのギャップ２４を介してそれぞれ対向するように配置され、各ギャップ２４に介装される非磁性のギャップ板（図示せず）を挟んで接着固定されることにより環状に連結される。非磁性のギャップ板は、例えばセラミックスにより好適に形成されることができる。リアクトル１０では、コア部材１６の長さおよび２つのギャップ２４の幅ｇが精密に設定されて、所望の磁路長およびインダクタンスが実現されている。

２つのコイル１４は、ギャップ２４を介して対向する各コア部材１６の脚部１８の周囲にそれぞれ巻回されている。各コイル１４の一端部は互いに電気的に接続され、各コイル１４の他端部はリアクトル１０の外部端子（図示せず）にそれぞれ接続されている。コイル１４は、帯状の銅線等からなる導線が巻回されてなるエッジワイズコイルにより構成されている。コイル１４の隣接する各ターン間は、それ自身に被覆形成されたエナメル等の絶縁材料によって電気的絶縁が確保されている。また、コイル１４の各ターン間に絶縁紙等の絶縁部材を介在させて密着巻きすることによって、各ターン間の電気的絶縁が一層強化されてもよい。さらに、コイル１４の隣接するターン間に隙間を形成して巻回し、リアクトルコア１２に対して施される樹脂モールドのモールディング材料が上記隙間に充填されることによって、各ターン間の電気的絶縁がより一層強化されてもよい。

なお、本実施形態ではコイル１４がエッジワイズコイルにより構成されるものとして説明するが、これに限定されるものではなく、例えば、コイルは円形断面を有する導線を巻回して構成されてもよい。

コイル１４は、絶縁樹脂製のボビン２６の周囲に巻回されて形成される。ボビン２６は、図３に示すように、略矩形筒状の胴部２８と、胴部２８の両端にそれぞれ一体形成されたフランジ部３０，３０とを有する。ボビン２６は、胴部２８およびフランジ部３０を貫通して延伸する収容穴３２を含む。収容穴３２は、コア部材１６の脚部１８の外形にほぼ対応した矩形状に形成されている。また、胴部２８の外周部は、後述するようにコイル１４の内周部とコア部材１６の側面との間の隙間がコイル中央部分においてコイル端部側部分よりも大きく形成されるように、例えば三方へ膨出した形状に形成されている。ここで、図３における上記「三方」とは、右側と、図３の紙面に関して手前側および奥側とである。

なお、ボビン２６において一方または両方のフランジ部３０が胴部２８と別部材として形成されてもよいし、あるいは、フランジ部が省略されてもよいし、あるいは、ボビン自体が省略されてもよい。

図４は図２中のＡ部の拡大図であり、図５は図２中のＢ部の拡大図であり、図６は図２においけるＣ−Ｃ線断面図（コア部材１６の端面２０を含む）である。図４〜６においてはボビン２６の図示が省略されている。

図６に示すように、コア部材１６の脚部１８は矩形状をなすことから、端面２０に接続する４つの側面を有する。具体的には、上記４つの側面は、内周側面３６と、外周側面３８と、これら内周側面３６および外周側面３８とそれぞれ接続される互いに平行な第１および第２の側面４０，４２とである。以後、内周側面３６および外周側面３８と直交する方向を幅方向といい、第１および第２の側面４０，４２と直交する方向を厚さ方向といい、端面２０と直交する方向を長さ方向という。また、上記第１および第２の側面４０，４２を上側面４０および下側面４２と便宜上いうこととする。ただし、コア部材１６の端面２０が例えば鉛直方向と直交するような姿勢などでリアクトルコア１２が設置される場合には、上記第１および第２の側面は上側面および下側面とはいえないことに留意されたい。

図４に示すように、コイル１４は、コイル内周部４４とコア部材１６の脚部１８の外周側面３８との間の距離または寸法がコイル両端部側よりもギャップ２４近傍で大きく形成されている。具体的には、長さ方向に関してコイル１４は、両端部に位置するコイル端部部分４６と、ギャップ２４の近傍に位置するコイル中央部分４８とを有する。そして、コイル端部部分４６におけるコイル内周部４４とコア部材１６の外周側面３８との間の距離よりも、コイル中央部分４８におけるコイル内周部４４とコア部材１６の外周側面３８との間の距離が大きく形成されている。

本実施形態に即してより詳細に記述すれば、コイル中央部分４８は、外周側面３８との間の距離が最大寸法Ｄで一定となっているギャップ対向領域５０と、外周側面との間の距離が最小寸法ｄから最大寸法Ｄへと、または、この逆へと漸増または漸減する距離変化領域５２とからなっている。上記コイル両端部分４６におけるコイル内周部４４とコア部材１６の外周側面３８との間の距離ｄは、ボビン２６の胴部２８の厚み寸法にほぼ相当し、コイル１４とコア部材１６との間の電気絶縁を確保できる寸法に設定されている。

言い換えれば、コイル端部部分４６と比較すると、距離変化領域５２ではコイル１４を構成する導線１５がコア部材１６の脚部１８から徐々に遠ざかる方向にずれて巻かれており、ギャップ対向領域５０ではコイル１４を構成する導線１５がコア部材１６の脚部１８から遠ざかる方向に最大寸法Ｄだけずれた位置で例えば数ターン分巻かれている。このようなコイル１４は、ボビン２６の胴部２８の外形寸法（ボビンが省略される場合には、コイル１４を巻回して成形するための巻型の外形寸法）を規定しておくことにより容易に形成されることができる。

ここで、コイル１４に関し、上記最大寸法Ｄは、上記最小寸法ｄよりも２０％以上大きいことが好ましい。また、コイル１４に関し、上記距離が大きく形成されているコイル中央部分４８は、ギャップ２４間の中心位置３４を対称軸として上記ギャップ２４の寸法ｇの３〜６倍の長さＬに形成されているのが好ましい。さらに、コイル１４に関し、上記距離変化領域５２の長さは、コイル中央部分４８の長さＬの３０％以下に相当するのが好ましい。コイル１４に関するこれらの数値は、後述するように渦電流損失を効果的に低減することと、導線１５が外側へ膨らんで巻かれることによってコイル１４の体格が大型化することとのバランスを考慮して、好適に選択されたものである。

また、コア部材１６の脚部１８において、端面２０と外周側面３８とによって規定される外周側辺部５６は、欠け防止のために曲率半径ｒの湾曲面として形成されている。この曲率半径ｒは、後述する内周側辺部５４の曲率半径Ｒに比べてかなり小さいものである。極端には、上記曲率半径ｒ＝０、すなわち外周側辺部は角落とし処理が施されていない直角の角部として形成されてもよい。このような欠け防止のための曲率半径ｒの湾曲面による角落とし処理、または、角落とし処理無しは、コア部材１６の脚部１８の端面２０と上側面４０とによって規定される上辺部、および、端面２０と下側面４２とによって規定される下辺部についても適用される。

なお、本実施形態では、コイル内周部４４とコア部材１６の脚部１８の外周側面３８との間の距離が台形状プロファイルに沿って変化するように説明および図示したが、これに限定されるものではなく、例えば、コイル内周部と外周側面との間の距離が円弧状プロファイルに沿って変化するようにコイルが形成されてもよい。

図６を参照すると、コイル１４のコイル内周部４４とコア部材１６の脚部１８の上側面４０との間の距離、および、コイル１４のコイル内周部４４とコア部材１６の脚部１８の下側面４２との間の距離も、上述したコイル内周部４４とコア部材１６の脚部１８の外周側面３８との間の距離と同様に設定されている。

一方、図５，６を参照すると、コイル１４は、コイル内周部４４とコア部材１６の脚部１８の内周側面３６との間の距離は、コイル１４の全長にわたって一定寸法となるように形成されている。この一定寸法は上記最小寸法ｄと同じであり、ボビン２６の胴部２８の厚み寸法に相当する。このようにコイル１４の内側部分を形成するのは、リアクトルコア１２の窓部２２においては２つのコイル１４が近接して配置されていることから、外側部分と同様にコア部材１６から遠ざかる方向へずらして巻回したコイル形状にすると隣接するコイル１４，１４間で干渉することとなるからである。また、このようなコイル１４，１４間の干渉を避けるためにコア部材１６の２つの脚部１８，１８間を広げることが考えられるが、そうするとリアクトルコア１２の体格が大型化すると共にコア部材を形成するための新たな成形型が必要になるという不都合が生じる。

コイル内周部４４とコア部材１６の脚部１８の内周側面３６との間の距離をコイル全長にわたって最小距離ｄで一定とする一方で、コア部材１６の脚部１８の端面２０間のギャップ２４が幅方向に関して内周側面３６に接近するほど大きくなるように、コア部材１６の脚部１８における端面２０と内周側面３６とによって規定される辺部５４が角落とし処理されている。

具体的には、この角落とし処理では、脚部１８の内周側辺部５４が曲率半径Ｒの湾曲面として形成されている。この曲率半径Ｒは、端面２０と外周側面とによって規定される外周側の辺部５６に欠け防止のために形成される曲率半径ｒの湾曲面（または角落とし平面）（図５参照）と比較して、かなり大きく設定されている。このようにギャップ２４を内周側面３６に向かって拡大することで、この部分についてコア部材１６の脚部１８間の磁気抵抗を大きくしている。このような曲率半径Ｒの湾曲面により角落とし処理した場合、端面２０上における角落とし処理の開始位置からコア部材１６の脚部１８の内周側面３６までの距離が上記曲率半径Ｒに相当する。

ここで、上記曲率半径Ｒは、コア部材１６の脚部１８の全幅に対して１５〜４０％であることが好ましい。この数値範囲よりも大きくなると、コア端面２０のうち平坦部分での磁束密度が過度に大きくなって磁気飽和が発生し、コイル１４に通電される直流電流に対するリアクトルコア１２のインダクタンスの線形性が確保できなくなるからである。一方、上記数値範囲よりも小さいと、内周側辺部５４でのギャップ拡大による磁気抵抗の増加が不十分となり、後述する渦電流損失の低減効果が限定されるからである。

図７に示すように、コア部材１６の脚部１８の内周辺部５４に施される角落とし処理は、角落とし辺面５９によって実施されてもよい。この場合、端面２０上における角落とし処理の開始位置から内周側面３６までの距離または寸法Ｅは、上記曲率半径Ｒの場合と同様の理由から、コア部材１６の脚部１８の全幅に対して１５〜４０％であることが好ましい。また、角落とし平面５９によって切り落とされる三角形部分６０の長さ方向の距離または寸法Ｆは、上記距離Ｅと同じであることが好ましいが、異なる値に設定されてもよい。

なお、本実施形態では、コア部材１６の脚部１８の内周側辺部５４が曲率半径Ｒによって規定される湾曲面、または、角落とし平面５９として形成されると説明したが、これに限定されるものではなく、上記内周側辺部は、内周側面３６に向かってギャップ２４が拡大する形状であれば如何なる形状の湾曲面または平面によって形成されてもよい。

続いて、上記構成からなるリアクトル１０の作用および効果について説明する。

リアクトル１０のコイル１４に通電されると、リアクトルコア１２が通電により励磁されて、コア部材１６の内部および各脚部１８間のギャップ２４が磁路となる。このとき、図４に示すように、コア部材１６の脚部１８のギャップ２４近傍において漏れ磁束Ｍが生じる。この漏れ磁束Ｍは、外周辺部５６付近から外側へ膨れだすように漏れて、一方のコア部材１６の脚部１８から他方のコア部材１６の脚部１８へと流れ込む。

このような漏れ磁束Ｍがその周囲に巻回されたコイル１４と交差すると、コイル１４内に渦電流が生じ、これにより渦電流損失が発生する。しかし、本実施形態のリアクトル１０では、コイル１４について、コイル内周部４４とコア部材１６の外周側面３８との間の距離がコイル両端部４６側に比べて大きく形成されている。また、この距離は、漏れ磁束Ｍが最も膨れだす領域に対応するコイル１４のギャップ対向領域５０において最大寸法Ｄとなるように形成されている。これにより、漏れ磁束Ｍのコイル１４との鎖交面積を小さくすることができ、渦電流損失を低減できる。この効果は、図６に示されるように、コイル内周部４４とコア部材１６の脚部１８の外周側面３８との間の距離だけでなく、コイル内周部４４とコア部材１６の脚部１８の上側面４０との間の距離、および、コイル内周部４４とコア部材１６の下側面４２との間の距離についても、大きくなるようにコイル１４が形成されていることによって一層顕著となる。

また、コイル内周部４４とコア部材１６の外周側面３８との間の距離をコイル全長にわたって最大寸法Ｄに広げてしまうと、コイル両端部４６とコア部材１６の外周側面３８との間を通る磁束が増えるため、その磁束がコイル１４に鎖交しやすくなり渦電流損失が却って大きくなるが、本実施形態のリアクトルではそのような問題も生じない。

さらに、コイル内周部４４とコア部材１６の脚部１８との間の距離をコイル全長にわたって一様に大きくするとコイル１４を構成する導線１５が長くなるのに伴って抵抗損失が増加するが、本実施形態では上記距離がコア部材１６間のギャップ２４近傍においてコイル両端部４６よりも大きくなるようにコイル１４が形成されているので、コイル導線長の増加による抵抗損失の増大を最小限に抑制することができる。

一方、図６に示すように、リアクトルコア１２の窓部２２内に位置するコイル１４の内周部分については、隣接する２つのコイル１４間での干渉を避けるために、コイル内周部４４とコア部材１６の脚部１８の内周側面３６との間の距離がコイル全長にわたって最小寸法ｄで一定となるように形成されている。ただし、コア部材１６の脚部１８の端面２０間のギャップ２４が幅方向に関して内周側面３６に接近するほど大きくなるように、コア部材１６の脚部１８における端面２０と内周側面３６とによって規定される辺部５４が角処理されており、これによりギャップ２４が内周側面３６に向かって拡大することで、この拡大部分についてコア部材１６の脚部１８間の磁気抵抗が大きくなっている。その結果、上記角処理された辺部５４付近から流れ出る漏れ磁束Ｍの量を減少させることができ、かつ、漏れ磁束Ｍが窓部２２側へ膨れ出るのを抑えることができる。これにより、コイル内周部についても漏れ磁束Ｍのコイル１４との鎖交面積を小さくすることができ、渦電流損失を低減できる。

このように本実施形態のリアクトル１０によれば、コア部材１６について、環状のリアクトルコア１２の内周側に面する脚部１８の端面辺部５４を、リアクトルコア１２の外周側に面する脚部１８の端面辺部５６に比べて大きく角落とし処理するという簡易な構成で、リアクトルコア１２の内周側においてコイル１４を通過する漏れ磁束鎖交量を減少させることができ、これにより渦電流損失を効果的に低減することができる。

加えて、本実施形態のリアクトル１０では、コイル内周部４４とコア部材１６の外周側面３８との間の距離がコア部材１６間のギャップ２４近傍で大きくなるようにコイル１４を形成することでも、コイル１４に発生する渦電流損失を効果的に抑制できる。

図８に、本実施形態のリアクトル１０におけるコイル１４の渦電流損失を低減する効果を検証した解析結果を示す。図８中の下側の図において、右側は、コア部材１６の内周辺部５４に角落とし処理を施した場合のコイル１４を構成する半分（９つ）の導線断面における渦電流損失（ｋｗ／ｍ³）の発生状態を示し、左側が角落とし処理無しのコア部材１６を用いた場合の従来例のコイル（コイル内周部とコア部材の脚部の全側面との間の距離が最小寸法ｄで一定であるコイル）１４ｂを構成する半分（９つ）の導線断面における渦電流損失の発生状態を示す。図８から明らかなように、ドット密度で示される渦電流損失が本実施形態におけるコイル１４でかなり低減されていることがわかり、数値としては従来例のコイル１４ｂと比べて渦電流損失を約２０％程度低減できることが確認された。

次に、図９を参照して別の実施形態のリアクトル１１について説明する。この実施形態のリアクトル１１は、上述したリアクトル１０とほぼ同様の構成を有しているため、ここでは主として異なる点についてのみ説明することとし、同一または類似の構成については同一または類似の符合を付して重複することとなる説明を援用により省略する。

この別の実施形態のリアクトル１１では、コイル１４ａの外周部分についても、リアクトルコア１２の窓部２２内に位置する内周部分と同様に、コイル内周部４４とコア部材１６の外周側面３８との間の距離がコイル全長にわたって最小寸法ｄで一定となるようにコイル１４ａが形成されている。また、コア部材１６の脚部１８の外周側辺部５６については、上記内周側辺部５４の曲率半径Ｒよりも小さいが上記欠け防止用の曲率半径ｒよりも大きい曲率半径を有する湾曲面（または、同等の角落とし平面）によって角落とし処理されている。このように外周側辺部５６についての曲率半径を規定するのは、脚部１８の端面２０の平坦部分が外周側で減少することによる磁気飽和の発生を抑えながら、コイル１４ａの外周部分についての渦電流損失を効果的に低減させるためである。これら以外の構成については、上記リアクトル１０と同様である。

本実施形態のリアクトル１１によれば、コイル１４ａの内周部分に加えて外周部分についても渦電流損失を効果的に低減できる。また、コイル１４ａの外周部分を外側へ膨れ出さずに形成するので、コイル１４ａを含むリアクトル１１の幅方向の小型化を図れると共に、コイル導線長の増加が抑えられて抵抗損失をより最小限に抑えられる。

なお、上記各実施形態においては、コイル内周部４４とコア部材１６の脚部１８の上側面４０との間の距離、および、コイル内周部４４とコイル内周部４４とコア部材１６の脚部１８の下側面４２との間の距離の両方についてもギャップ２４近傍において大きくなるようにコイル１４，１４ａを形成したが、本発明に係るリアクトルはこれに限定されるものではなく、いずれか一方の距離だけがギャップ近傍で拡大するようにコイル１４，１４ａが形成されてもよい。

１０ リアクトル、１２ リアクトルコア、１４，１４ａ コイル、１５ 導線、１６ コア部材、１８ 脚部、２０ 端面、２２ 窓部、２４ ギャップ、２６ ボビン、２８ 胴部、３０ フランジ部、３２ 収容穴、３４ 中心位置、３６ 内周側面、３８ 外周側面、４０ 上側面、４２ 下側面、４４ コイル内周部、４６ コイル端部部分、４８ コイル中央部分、５０ ギャップ対向領域、５２ 距離変化領域、５４ 内周側辺部，５６ 外周側辺部、５８ 角落とし平面、Ｄ 最大寸法、ｄ 最小寸法、Ｍ 漏れ磁束、Ｒ，ｒ 曲率半径。

Claims (9)

1. ２つの脚部を有するＵ字状またはコ字状をなすコア部材を２つ含み、前記コア部材の各脚部の端面をギャップを介してそれぞれ対向配置して連結される環状のリアクトルコアと、前記ギャップを介して対向する前記各コア部材の脚部の周囲にそれぞれ巻回される２つのコイルとを備えるリアクトルであって、
   前記環状のリアクトルコアの内周側に面する前記脚部の端面辺部が、前記リアクトルコアの外周側に面する前記脚部の端面辺部に比べて大きく角落とし処理されていることを特徴とするリアクトル。
2. 請求項１に記載のリアクトルにおいて、
   前記角落とし処理は、前記コア部材の脚部の端面間のギャップが前記脚部の幅方向に関して前記内周側に接近するほど大きくなるように、前記コア部材の脚部の前記内周側の端面辺部が形成されることによって実施されることを特徴とするリアクトル。
3. 請求項２に記載のリアクトルにおいて、
   前記角落とし処理では、前記コア部材の脚部の前記内周側の端面辺部が湾曲面として形成されるか又は前記辺部が角落とし平面として形成されることを特徴とするリアクトル。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のリアクトルにおいて、
   前記内周側に面する前記脚部の端面辺部について前記角落とし処理が施されるときの前記端面上における角落とし処理の開始位置から前記コア部材の脚部の内周側面までの距離が、前記コア部材の脚部の全幅に対して１５〜４０％であることを特徴とするリアクトル。
5. 請求項１に記載のリアクトルにおいて、
   前記コア部材は矩形状の断面形状および脚部端面形状を有し、前記環状のリアクトルコアの内周側に面する前記脚部の内周側面と前記コイルの内周部との間の距離が前記コイルの全長にわたって一定寸法となるよう前記コイルが形成される一方、前記環状のリアクトルコアの外周側に面する前記脚部の外周側面と前記コイルの内周部との間の距離について前記ギャップ近傍における寸法が前記コイルの両端部における前記一定寸法よりも大きく形成されていることを特徴とするリアクトル。
6. 請求項５に記載のリアクトルにおいて、
   前記内周側面と前記外周側面とを除く前記コア部材の脚部の第１および第２の側面と前記コイル内周部との間の距離のうち少なくともいずれか一方について、前記ギャップ近傍における寸法がコイル両端部における前記一定寸法よりも大きく形成されていることを特徴とするリアクトル。
7. 請求項５または６に記載のリアクトルにおいて、
   前記距離が大きく形成されているコイル部分は、前記ギャップ間の中心位置を対称軸として、前記ギャップの寸法の３〜６倍の長さに形成されていることを特徴とするリアクトル。
8. 請求項５〜７のいずれか一項に記載のリアクトルにおいて、
   前記距離は前記ギャップに対応する位置で最大寸法となり、この最大寸法は前記コイル両端部における前記距離である最小寸法よりも２０％以上大きいことを特徴とするリアクトル。
9. 請求項５〜８のいずれか一項に記載のリアクトルにおいて、
   前記距離が大きく形成されているコイル部分は、前記ギャップ間の中心位置を対称軸として前記ギャップの寸法の３〜６倍の長さに形成され、この長さの３０％以下に相当する距離変化領域において前記距離が最小寸法と最大寸法との間で漸増または漸減し、前記距離変化領域以外では前記距離が前記最大寸法に設定されていることを特徴とするリアクトル。

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