JP2014192359A - リアクトル - Google Patents
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Abstract
【課題】コイルの冷却性能を確保しつつインダクタンスの低下が小さい構成を提案する。
【解決手段】巻回軸方向の投影形状が長方形となるコイル30と、コイルが埋設されるコア40と、を備えるものにおいて、コイル30のうち長方形の1つの長辺の外周側がコア40から露出してケース22の側面部24の内周面に接するよう構成する。これにより、コイル30の冷却性能を確保しつつインダクタンスの低下が小さい構成とすることができる。
【選択図】図1
【解決手段】巻回軸方向の投影形状が長方形となるコイル30と、コイルが埋設されるコア40と、を備えるものにおいて、コイル30のうち長方形の1つの長辺の外周側がコア40から露出してケース22の側面部24の内周面に接するよう構成する。これにより、コイル30の冷却性能を確保しつつインダクタンスの低下が小さい構成とすることができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、リアクトルに関する。
従来、この種のリアクトルとしては、巻回軸方向への投影形状が曲線状となる曲線部と直線上となる直線部とを複数箇所に有するコイルと、コイルを部分的に埋設すると共に磁束の磁路を構成する磁性粉末混合樹脂からなるコアと、を備え、コイルのうち曲線部の少なくとも一部がコアから露出しているものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このリアクトルでは、コイルのうち磁束密度が高くなりやすい曲線部の少なくとも一部をコアから露出させることにより、磁束密度の不均一性を抑制している。
上述のリアクトルでは、磁束密度が高くなりやすい部分をコアから露出させることから、インダクタンスが低下する、という課題があった。また、こうしたリアクトルでは、コイルをより十分に冷却できるようにすることも課題の一つとされている。
本発明のリアクトルは、コイルの冷却性能を確保しつつインダクタンスの低下が小さい構成を提案することを主目的とする。
本発明のリアクトルは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明のリアクトルは、
巻回軸方向の投影形状が長方形となるコイルと、前記コイルが埋設されるコアと、を備えるリアクトルであって、
前記コイルのうち前記長方形の長辺の一辺の外周側が前記コアから露出するよう形成されている、
ことを要旨とする。
巻回軸方向の投影形状が長方形となるコイルと、前記コイルが埋設されるコアと、を備えるリアクトルであって、
前記コイルのうち前記長方形の長辺の一辺の外周側が前記コアから露出するよう形成されている、
ことを要旨とする。
この本発明のリアクトルでは、コイルのうち長方形の長辺の一辺の外周側がコアから露出するよう形成される。これにより、コイルをより十分に冷却する(冷却性能を確保する)ことができると共に、長方形の短辺の一辺の外周側がコアから露出するよう形成されるものに比して、磁路が長くなるのを抑制することができ、インダクタンスの低下を抑制することができる。即ち、コイルの冷却性能を確保しつつインダクタンスの低下が小さい構成とすることができる。
こうした本発明のリアクトルにおいて、前記コイルのうち前記長方形の前記一辺を除く残余の3辺の外周側が前記コアに覆われている、ものとすることもできる。こうすれば、コアの有効な断面積(磁束が通過する断面積)が小さくなるのを抑制することができる。
こうした本発明のリアクトルにおいて、前記コアは、磁性粉末混合樹脂により形成されている、ものとすることもできる。こうすれば、透磁率が小さいためにギャップレスにすることができる効果や、コイル全体に密着させて断面積を大きくすることができる効果などを奏する。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施例としてのリアクトル20の構成の概略を示す構成図であり、図2は、図1のリアクトル20をA−A面から見たAA視図であり、図3は、図1のリアクトル20をB−B面から見たBB視図である。なお、図1は、図2のリアクトル20をC−C面から見たCC視図や図3のリアクトル20をD−D面から見たDD視図に相当する。また、図1〜図3の矢印は磁束の方向の一例を示すが、図1の矢印は、便宜上、図2や図3のコイル30の上側の磁束の矢印(コイル30の軸中心側に向かう矢印)に対応するものを示している。
実施例のリアクトル20は、バッテリからの電力を昇圧してモータ側に供給する昇圧コンバータの一部などとして構成され、全体として略直方体状に形成されており、図1〜図3に示すように、ケース22に収納されるコイル30と、ケース22内でコイル30が埋設されるコア40と、を備える。このリアクトル20(特にコイル30)は、ケース22の外側に配置された図示しない冷却器の冷却媒体との熱交換によって冷却される。
ケース22は、例えばアルミニウムなどによって形成されており、長方形の底部23と、底部の外周から図2や図3の上側に延在する中空四角柱状の側面部24と、を備える。
コア40は、例えば熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などの樹脂にフェライト粉末や鉄粉,珪素合金鉄粉などの磁性粉末を混入してなる磁性粉末混合樹脂がケース22に充填成型されて構成されている。このように磁性粉末混合樹脂を用いることにより、透磁率が小さいためにギャップレスにすることができる効果や、コイル30全体に密着させて断面積を大きくすることができる効果などを奏する。
コイル30は、例えば銅などによる導体がエナメルなどによる絶縁材によって被覆されて形成された導線が略螺旋状に成形されて構成されており、巻回軸方向の投影形状が長方形(全体として中空四角柱状)となるよう形成され、コイル30のうち巻回軸方向の投影形状の長方形の1つの長辺の外周側がコア40から露出してケース22の側面部24の内周面に接すると共に残余の3辺の外周側がコア40に覆われるよう配置されている。ここで、コイル30を、巻回軸方向の投影形状が長方形(全体として中空四角柱状)となるよう形成するのは、巻回軸方向の投影形状が円形(全体として中空円形状)となるよう形成するものに比して、スペースをより効率的に利用すると共にコア40からの露出面をより大きな平面とするためである。このコイル30は、通電されると磁束を発生する(図1〜図3の矢印参照)。
図4は、第1比較例のリアクトル20Bの構成の概略を示す構成図であり、図5は、第2比較例のリアクトル20Cの構成の概略を示す構成図であり、図6は、第3比較例のリアクトル20Dの構成の概略を示す構成図である。なお、図4,図5,図6で矢印は磁束の方向の一例を示す。図4の第1比較例では、コイル30B全体がコア40Bに埋設される(コイル30Bのうち巻回軸方向の投影形状の長方形のいずれの辺の外周側もコア40Bから露出せずケース22Bの側面部24Bの内周面に接しない)構成を考えるものとした。また、図5の第2比較例では、コイル30Cのうち巻回軸方向の投影形状の長方形の短辺の外周側がコア40Cから露出してケース22Cの側面部24Cの内周面に接するよう配置される構成を考えるものとした。さらに、図6の第3比較例では、コイル30Dのうち巻回軸方向の投影形状の長方形の2つの長辺の両方の外周側がコア40Dから露出してケース22Dの側面部24Dの内周面に接するよう配置される構成を考えるものとした。なお、図4や図5,図6の矢印は、図1の矢印に対応するものを示している。
まず、図4の第1比較例と実施例や図5の第2比較例とを比較する。図4の第1比較例の場合、コイル30B全体をコア40Bに埋設させるから、コイル30Bとケース22外部の冷却器の冷却媒体との熱交換が若干不十分になり得る(向上の余地がある)という課題があった。これに対して、実施例や図5の第2比較例では、それぞれ、コイル30,30Cのうち巻回軸方向の投影形状の長方形の長辺,短辺の外周側をコア40,40Cから露出させてケース22,22Cの内周面に接するようにするから、コイル30,30Cとケース22,22C外部の冷却器の冷却媒体との熱交換をより十分に行なうことができ、コイル30,30Cの冷却性能を向上させることができる。なお、実施例の方が第2比較例に比してケース22との接触面積が大きくなることから、コイル30の冷却性能をより向上させることができる。
次に、実施例と図5の第2比較例とを比較する。一般に、リアクトルのインダクタンスLは、コイルのターン数Nとコアの透磁率μとコアの有効な断面積(磁束が通過する断面の面積)Sと磁路の長さlとを用いて次式(1)により求めることができる。リアクトルの設計の無駄を少なくするためには、磁路の長さlをできるだけ小さくしてインダクタンスLを大きくするのが好ましい。ここで、実験や解析などにより以下のことが解った。図5の第2比較例のように構成する場合には、長方形の短辺のうちコア40Cに埋設される側の短辺の周囲(図5の点線で囲んだ部分)で磁路が長くなり、コア40の有効な断面積が小さくなり、図4の第1比較例に対するリアクトル20Cのインダクタンスの低下の程度が比較的大きい。一方、図1の実施例のように構成する場合には、長方形の長辺のうちコア40に埋設される側の長辺の周囲(図1の点線で囲んだ部分)で磁路がそれほど長くならず、コア40の有効な断面積を確保することができ、図4の第1比較例に対するリアクトル20のインダクタンスの低下の程度を第2比較例に比して小さくすることができる。
さらに、実施例と図6の第3比較例とを比較する。図6の第3比較例の場合、長方形の2つの長辺の両方の外周側がコア40Dから露出しているから、図4の第1比較例に対して、コア40Dの有効な断面積(磁束が通過する断面の面積)の低下程度が比較的大きく、リアクトル20Dのインダクタンスの低下程度が比較的大きい。一方、図1の実施例のように構成する場合には、長方形の1つの長辺の外周側だけがコア40から露出し残余の3辺の外周側はコア40に覆われているから、コア40の有効な断面積を確保することができ、図4の第1比較例に対するリアクトル20のインダクタンスの低下の程度を第3比較例に比して小さくすることができる。
こうした理由により、実施例では、コイル30のうち巻回軸方向の投影形状の長方形の1つの長辺の外周側がコア40から露出してケース22の側面部24の内周面に接するようにするものとした。
以上説明した実施例のリアクトル20によれば、コイル30のうち巻回軸方向の投影形状の長方形の1つの長辺の外周側がコア40から露出してケース22の側面部24の内周面に接するよう構成するから、コイル30の冷却性能を確保しつつインダクタンスの低下が小さい構成とすることができる。
実施例のリアクトル20では、コア40は、磁性粉末混合樹脂により形成するものとしたが、他の材料によって形成するものとしてもよく、例えば圧粉磁心などとして形成するものとしてもよい。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、コイル30が「コイル」に相当し、コア40が「コア」に相当する。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、リアクトルの製造産業などに利用可能である。
20,20B,20C リアクトル、22,22B,22C ケース、23 底部、24,24B,24C 側面部、30,30B,30C コイル、40,40B,40C コア。
Claims (3)
- 巻回軸方向の投影形状が長方形となるコイルと、前記コイルが埋設されるコアと、を備えるリアクトルであって、
前記コイルのうち前記長方形の長辺の一辺の外周側が前記コアから露出するよう形成されている、
リアクトル。 - 請求項1記載のリアクトルであって、
前記コイルのうち前記長方形の前記一辺を除く残余の3辺の外周側が前記コアに覆われている、
リアクトル。 - 請求項1または2記載のリアクトルであって、
前記コアは、磁性粉末混合樹脂により形成されている、
リアクトル。
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