JP7630774B2 - リアクトル、コンバータ、及び電力変換装置 - Google Patents
リアクトル、コンバータ、及び電力変換装置 Download PDFInfo
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Description
本出願は、2020年8月24日付の日本国出願の特願2020-141155に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
コイルと磁性コアとを備えるリアクトルであって、
前記磁性コアは、X方向に組み合わされることでθ状に構成される第一コアと第二コアとを備え、
前記第一コアは、第一エンドコア部と、ミドルコア部の少なくとも一部と、第一サイドコア部及び第二サイドコア部を含む両サイドコア部の少なくとも一部とを含み、
前記第二コアは、第二エンドコア部と、前記ミドルコア部の残部と、前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部の各々の残部とを含み、
前記第一エンドコア部は、前記コイルの第一の端面に臨み、
前記第二エンドコア部は、前記コイルの第二の端面に臨み、
前記ミドルコア部は、前記コイルの内側に配置され、
前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部は、前記ミドルコア部を挟むように前記コイルの外側に配置され、
前記第二コアの比透磁率は前記第一コアの比透磁率よりも高く、
前記第一コアの前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部の各々は、前記第二コアに向く先端面を有し、
前記第二コアの表面は、前記先端面と向かい合う対向面を有し、
前記磁性コアをZ方向から見たとき、
前記対向面の外側縁は前記先端面の外側縁からY方向の内側に位置すると共に、
前記対向面の内側縁と前記先端面の内側縁とは前記Y方向に実質的に揃っており、
前記対向面における前記Y方向の幅が、前記先端面における前記Y方向の幅よりも短く、
前記X方向は、前記ミドルコア部の軸方向に沿った方向であり、
前記Y方向は、前記ミドルコア部と前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部とが並列される方向であり、
前記Z方向は、前記X方向と前記Y方向の双方に直交する方向である。
リアクトルの軽量化を図る観点から、磁性コアの軽量化が要求されている。
本開示のリアクトルは、軽量化を図ることができる。また、本開示のコンバータ及び電力変換装置は、軽量化できる。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
コイルと磁性コアとを備えるリアクトルであって、
前記磁性コアは、X方向に組み合わされることでθ状に構成される第一コアと第二コアとを備え、
前記第一コアは、第一エンドコア部と、ミドルコア部の少なくとも一部と、第一サイドコア部及び第二サイドコア部を含む両サイドコア部の少なくとも一部とを含み、
前記第二コアは、第二エンドコア部と、前記ミドルコア部の残部と、前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部の各々の残部とを含み、
前記第一エンドコア部は、前記コイルの第一の端面に臨み、
前記第二エンドコア部は、前記コイルの第二の端面に臨み、
前記ミドルコア部は、前記コイルの内側に配置され、
前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部は、前記ミドルコア部を挟むように前記コイルの外側に配置され、
前記第二コアの比透磁率は前記第一コアの比透磁率よりも高く、
前記第一コアの前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部の各々は、前記第二コアに向く先端面を有し、
前記第二コアの表面は、前記先端面と向かい合う対向面を有し、
前記磁性コアをZ方向から見たとき、
前記対向面の外側縁は前記先端面の外側縁からY方向の内側に位置すると共に、
前記対向面の内側縁と前記先端面の内側縁とは前記Y方向に実質的に揃っており、
前記対向面における前記Y方向の幅が、前記先端面における前記Y方向の幅よりも短く、
前記X方向は、前記ミドルコア部の軸方向に沿った方向であり、
前記Y方向は、前記ミドルコア部と前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部とが並列される方向であり、
前記Z方向は、前記X方向と前記Y方向の双方に直交する方向である。
前記対向面における前記Y方向の幅は、前記先端面における前記Y方向の幅の60%以上92%以下であることが挙げられる。
前記第一コアは、樹脂中に軟磁性粉末が分散した複合材料の成形体であり、
前記第二コアは、軟磁性粉末を含む原料粉末の圧粉成形体であることが挙げられる。
前記第一コアの比透磁率は5以上50以下であることが挙げられる。
前記第二コアの比透磁率は50以上500以下であることが挙げられる。
前記第一コアの比透磁率に対する前記第二コアの比透磁率の比が1.1以上12以下であることが挙げられる。
{(μr1×Ws1)/(μr2×Ws2)}が0.1以上1.6以下を満たし、
μr1は前記第一コアの比透磁率、Ws1は前記先端面における前記Y方向の幅、μr2は前記第二コアの比透磁率、Ws2は前記対向面における前記Y方向の幅であることが挙げられる。
前記第一コアは、前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部の各々の全部を含み、
前記対向面は、前記第二コアの前記第二エンドコア部に備わることが挙げられる。
前記第一コアは、前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部の各々の一部を含み、
前記対向面は、前記第二コアの前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部の各々の残部に備わることが挙げられる。
上記(1)から(9)のいずれか1つに記載のリアクトルを備える。
上記(10)に記載のコンバータを備える。
本開示の実施形態の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
〔リアクトル〕
図1から図4を参照して、実施形態1のリアクトル1を説明する。リアクトル1は、図1、図2に示すように、コイル2と磁性コア3とを備える。磁性コア3は、第一コア3aと第二コア3bとを備える。磁性コア3は、図3に示すように、第一コア3aと第二コア3bとが組み合わされることで、全体としてθ状に構成される。第一コア3aは後述する先端面3afを有する。第二コア3bは、先端面3afと向かい合う対向面3bfを有する。
(a)第二コア3bの比透磁率が第一コア3aの比透磁率よりも高い。
(b)第一コア3aの先端面3afと第二コア3bの対向面3bfとが特定の位置関係にある。
(c)対向面3bfの幅Ws2が先端面3afの幅Ws1よりも短い。
コイル2は、図1、図2に示すように、一つの巻回部21を有する。巻回部21は、巻線を螺旋状に巻回して形成される。巻線は、公知の巻線を利用できる。本実施形態では、巻線は被覆平角線である。巻線の導体は銅製の平角線で構成されている。被覆平角線の絶縁被覆はエナメルからなる。コイル2は、被覆平角線をエッジワイズ巻きしたエッジワイズコイルである。
磁性コア3は、図3に示すように、ミドルコア部30と、第一エンドコア部31と、第二エンドコア部32と、第一サイドコア部33と、第二サイドコア部34とを有する。図3では、各コア部の境界が二点鎖線で示されている。この点は、後述する実施形態2から実施形態4でそれぞれ参照する図5、図6、図8でも同様である。本実施形態では、X方向、Y方向、Z方向を次のように規定する。X方向は、ミドルコア部30の軸方向に沿った方向である。Y方向は、X方向に直交する方向であって、ミドルコア部30と第一サイドコア部33及び第二サイドコア部34とが並列される方向である。Z方向は、上記X方向と上記Y方向の双方に直交する方向である。X方向は長さ方向に相当する。Y方向は幅方向に相当する。Z方向は高さ方向に相当する。
ミドルコア部30は、磁性コア3のうち、コイル2の内側に配置される部分である。本実施形態では、ミドルコア部30のX方向に沿う両端部がコイル2の両端面2a,2bから突出する。この突出する部分もミドルコア部30の一部である。
第一エンドコア部31は、磁性コア3のうち、コイル2の第一の端面2aに臨む部分である。第二エンドコア部32は、コイル2の第二の端面2bに臨む部分である。ここでいう臨むとは、各エンドコア部31,32とコイル2の各端面2a,2bとが互いに向き合うことをいう。第一エンドコア部31と第二エンドコア部32とは、コイル2の両端面2a,2bを挟むように、X方向に間隔をあけて配置される。
第一サイドコア部33及び第二サイドコア部34は、磁性コア3のうち、ミドルコア部30を挟むように、コイル2の外側に配置される部分である。つまり、第一サイドコア部33と第二サイドコア部34とは、コイル2の軸方向に沿う両側面を挟むように、Y方向に間隔をあけて配置される。本実施形態では、図3に示すようにZ方向から見たとき、両サイドコア部33,34のうち、Y方向の一方側、即ち紙面上側に配置されるサイドコア部を第一サイドコア部33とし、Y方向の他方側、即ち紙面下側に配置されるサイドコア部を第二サイドコア部34とする。第一サイドコア部33及び第二サイドコア部34の各々の軸方向は、ミドルコア部30の軸方向と平行である。
磁性コア3は、図2、図3に示すように、第一コア3aと第二コア3bとを組み合わせた組物である。磁性コア3は、第一コア3aと第二コア3bとがX方向に組み合わされることで構成される。第一コア3a及び第二コア3bの各々の形状は、種々の組み合わせから選択できる。本実施形態の磁性コア3は、E字状の第一コア3aと、T字状の第二コア3bとを組み合わせたE-T型である。
第一コア3aは、第一エンドコア部31と、ミドルコア部30の少なくとも一部と、第一サイドコア部33及び第二サイドコア部34を含む両サイドコア部33,34の少なくとも一部とを含むことが挙げられる。本実施形態では、図3に示すように、第一コア3aは、第一サイドコア部33及び第二サイドコア部34の各々の全部を含む。また、第一コア3aは、ミドルコア部30の一部である第一ミドルコア部30aを含む。第一エンドコア部31と、第一ミドルコア部30aと、第一サイドコア部33と、第二サイドコア部34とは一体に成形されている。第一ミドルコア部30aは、第一エンドコア部31のY方向の中間部から、第二ミドルコア部30bに向かってX方向に延びている。第一サイドコア部33及び第二サイドコア部34は、第一エンドコア部31のY方向の両端部から、第二エンドコア部32に向かってX方向に延びている。第一コア3aの形状は、Z方向から見て、E字状である。
第二コア3bは、第二エンドコア部32と、ミドルコア部30の残部と、第一サイドコア部33及び第二サイドコア部34の各々の残部を含むことが挙げられる。本実施形態では、図3に示すように、第二コア3bは、両サイドコア部33,34を含まない。第二コア3bは、ミドルコア部30の残部である第二ミドルコア部30bを含む。第二エンドコア部32と、第二ミドルコア部30bとは一体に成形されている。第二ミドルコア部30bは、第二エンドコア部32のY方向の中間部から、第一ミドルコア部30aに向かってX方向に延びている。第二コア3bの形状は、Z方向から見て、T字状である。
先端面3afと対向面3bfとは特定の位置関係を満たす。具体的には、図4に示すように、対向面3bfの外側縁3boが先端面3afの外側縁3aoからY方向の内側に位置すると共に、対向面3bfの内側縁3biと先端面3afの内側縁3aiとがY方向に実質的に揃っている。図4は、第一サイドコア部33側における先端面3afと対向面3bfとの近傍をZ方向から見た拡大図である。図4では、第一サイドコア部33側のみを図示しているが、図3に示す第二サイドコア部34側も同様の構成である。また、図4では、説明の便宜上、先端面3afと対向面3bfとを離して示しているが、実際には互いに接している。ここでいう外側縁とは、Y方向の外側の縁のことをいう。内側縁とは、Y方向の内側の縁のことをいう。Y方向の外側とは、Y方向においてミドルコア部30から離れる側を意味する。Y方向の内側とは、Y方向においてミドルコア部30に近付く側を意味する。先端面3afの外側縁3ao又は対向面3bfの外側縁3boは、先端面3af又は対向面3bfを構成する縁のうち、Z方向から見てミドルコア部30(図3)から遠い側の縁である。先端面3afの内側縁3ai又は対向面3bfの内側縁3biは、先端面3af又は対向面3bfを構成する縁のうち、Z方向から見てミドルコア部30(図3)に近い側の縁である。上記「対向面3bfの外側縁3boが先端面3afの外側縁3aoからY方向の内側に位置する」とは、外側縁3boと外側縁3aoとがY方向に揃っておらず、Z方向から見て、外側縁3boが外側縁3aoよりもY方向の内側にずれていることを意味する。上記「対向面3bfの内側縁3biと先端面3afの内側縁3aiとが実質的に揃っている」とは、内側縁3biと内側縁3aiとのY方向のずれが、先端面3afの幅Ws1の10%以下、更に5%以下であることを意味する。本実施形態のように、第二エンドコア部32が対向面3bfを有する場合、対向面3bfの内側縁3biは、図4に示すように、先端面3afの内側縁3aiをX方向に延長した延長線上に位置する。そのため、内側縁3biと内側縁3aiとは、Y方向にずれておらず、Y方向に揃っている。つまり、Z方向から見て、内側縁3biと内側縁3aiとは、Y方向の位置が一致する。
対向面3bfの幅Ws2は先端面3afの幅Ws1よりも短い。ここでいう幅とは、Y方向の幅のことをいう。対向面3bfの幅Ws2が先端面3afの幅Ws1よりも短いことで、先端面3afの幅Ws1と対向面3bfの幅Ws2とが同じである場合に比較して、第二コア3bの体積が小さくなる。そのため、第二コア3bの重量が削減されるので、磁性コア3を軽量化できる。本実施形態では、図3に示すようにZ方向から見て、両サイドコア部33,34のY方向の外側部分が第二エンドコア部32よりも外側に突出する。よって、第二エンドコア部32の幅W32が第一エンドコア部31の幅W31よりも短い。
第一コア3aと第二コア3bとは比透磁率が異なる。具体的には、第二コア3bの比透磁率が第一コア3aの比透磁率よりも高い。つまり、第一コア3aの比透磁率をμr1、第二コア3bの比透磁率をμr2とすると、μr1<μr2の関係を満たす。第二コア3bの比透磁率が第一コア3aの比透磁率よりも高いことで、対向面3bfの幅Ws2が先端面3afの幅Ws1よりも短くても、先端面3afと対向面3bfとの間で上記磁束をつり合わせ易い。そのため、第一コア3aと第二コア3bとの間で磁束のバランスを概ね保つことができる。よって、インダクタンスといった電磁気性能を保ちながら、対向面3bfの幅Ws2を先端面3afの幅Ws1よりも短くすることが可能である。
第一コア3a及び第二コア3bは、成形体で構成されている。成形体としては、例えば、圧粉成形体、複合材料の成形体などが挙げられる。第一コア3aと第二コア3bとは、互いに異なる材質の成形体である。互いに異なる材質とは、第一コア3a及び第二コア3bを構成する各成形体の個々の構成要素の材質が異なる場合は勿論、各構成要素の材質が同じであっても、各構成要素の含有量が異なる場合も含む。例えば、第一コア3aと第二コア3bとが圧粉成形体で構成されていても、圧粉成形体を構成する軟磁性粉末の材質や含有量が異なれば、互いに異なる材質である。また、第一コア3aと第二コア3bとが複合材料の成形体で構成されていても、複合材料を構成する軟磁性粉末の材質や含有量が異なれば、互いに異なる材質である。
第一コア3aの比透磁率をμr1、先端面3afの幅をWs1、第二コア3bの比透磁率をμr2、対向面3bfの幅をWs2とするとき、{(μr1×Ws1)/(μr2×Ws2)}が0.1以上1.6以下を満たすことが好ましい。比透磁率μr1及び幅Ws1と比透磁率μr2及び幅Ws2とが上記関係式を満たすことで、先端面3afと対向面3bfとの間で通過可能な磁束が概ねつり合う範囲に設定できる。{(μr1×Ws1)/(μr2×Ws2)}が0.1以上1.6以下であれば、上記磁束が概ねつり合う範囲といえることから、第一コア3aと第二コア3bとの間で磁束のバランスを概ね保つことができる。そのため、インダクタンスの低下を効果的に抑制できる。{(μr1×Ws1)/(μr2×Ws2)}は、更に0.1以上1.4以下、0.15以上1.2以下でもよい。
例えば、リアクトル1が車載用である場合、図1に示すように、磁性コア3のサイズは以下のとおりである。磁性コア3のX方向の長さLは、例えば30mm以上150mm以下である。磁性コア3のY方向の幅Wは、例えば30mm以上150mm以下である。磁性コア3のZ方向の高さHは、例えば15mm以上75mm以下である。磁性コア3の幅Wは、第一エンドコア部31の幅W31に相当する。第二エンドコア部32の幅W32は第一エンドコア部31の幅W31よりも短い。具体的には、先端面3afと対向面3bfとの幅の差の分だけ、第二エンドコア部32の幅W32は第一エンドコア部31の幅W31よりも短い。
リアクトル1は、その他の構成として、ケース、接着層、保持部材、及びモールド樹脂部の少なくとも一つを備えていてもよい。ケースは、コイル2と磁性コア3との組合体を内部に収納する部材である。ケースに収納された組合体は、封止樹脂部により埋設されていてもよい。接着層は、上記組合体を載置面、上記組合体をケースの内底面、上記ケースを載置面などに固定するものである。保持部材は、コイル2と磁性コア3との間に介在され、コイル2と磁性コア3との間の電気的絶縁を確保する部材である。モールド樹脂部は、上記組合体の外周を覆うことで、コイル2と磁性コア3とを一体化するものである。
実施形態1のリアクトル1は、軽量化を図ることができる。第二コア3bの対向面3bfの幅Ws2が第一コア3aの先端面3afの幅Ws1よりも短いからである。対向面3bfの幅Ws2が先端面3afの幅Ws1よりも短いことで、先端面3afの幅Ws1と対向面3bfの幅Ws2とが同じである場合に比較して、第二エンドコア部32の幅W32が第一エンドコア部31の幅W31よりも短くなる。つまり、第二コア3bの体積が小さくなる。そのため、第二コア3bの重量が削減されるので、磁性コア3を軽量化できる。
図5を参照して、実施形態2のリアクトル1を説明する。実施形態2のリアクトル1は、磁性コア3がE-I型である点が、実施形態1のリアクトル1と相違する。以下の説明は、実施形態1との相違点を中心に行う。実施形態1と同様の構成の説明は省略することがある。
実施形態2のリアクトル1は、実施形態1のリアクトル1と同様に、インダクタンスを保ちつつ、軽量化を図ることができる。
図6、図7を参照して、実施形態3のリアクトル1を説明する。実施形態3のリアクトル1は、磁性コア3がE-E型である点が、実施形態1のリアクトル1と相違する。以下の説明は、実施形態1との相違点を中心に行う。実施形態1と同様の構成の説明は省略することがある。図7は、第一サイドコア部33側における先端面3afと対向面3bfとの近傍をZ方向から見た拡大図である。図7では、第一サイドコア部33側のみを図示しているが、図6に示す第二サイドコア部34側も同様の構成である。また、図7では、説明の便宜上、先端面3afと対向面3bfとを離して示しているが、実際には互いに接している。
実施形態3のリアクトル1は、実施形態1のリアクトル1と同様に、インダクタンスを保ちつつ、軽量化を図ることができる。
図8を参照して、実施形態4のリアクトル1を説明する。実施形態4のリアクトル1は、磁性コア3がE-U型である点が、実施形態3のリアクトル1と相違する。以下の説明は、実施形態3との相違点を中心に行う。実施形態3と同様の構成の説明は省略することがある。
実施形態4のリアクトル1は、実施形態1のリアクトル1と同様に、インダクタンスを保ちつつ、軽量化を図ることができる。
〔コンバータ・電力変換装置〕
実施形態1から実施形態4のリアクトル1は、以下の通電条件を満たす用途に利用できる。通電条件としては、例えば、最大直流電流が100A以上1000A以下程度であり、平均電圧が100V以上1000V以下程度であり、使用周波数が5kHz以上100kHz以下程度であることが挙げられる。実施形態1から実施形態4のリアクトル1は、代表的には電気自動車やハイブリッド自動車などの車両などに搭載されるコンバータの構成部品や、このコンバータを備える電力変換装置の構成部品に利用できる。
上述した実施形態1と同様の構成のリアクトルについて、電磁気性能への影響と、磁性コアの重量低減効果を評価した。試験例1に用いるリアクトルの試料は、磁性コア3がE-T型である。第一コア3aの比透磁率μr1は20である。第二コア3bの比透磁率μr2は150である。
・磁性コア3の長さL:70mm
・磁性コア3の幅W=第一エンドコア部31の幅W31:75mm
・磁性コア3の高さH:30mm
・ミドルコア部30の幅=第一ミドルコア部30a及び第二ミドルコア部30bの幅:24mm
・第一エンドコア部31及び第二エンドコア部32の長さ:12.5mm
・第一サイドコア部33及び第二サイドコア部34の幅=先端面3afの幅Ws1:12mm
・対向面3bfの幅Ws2:12mm
・第二エンドコア部32の幅W32:75mm
・幅Ws1と幅Ws2との差(Ws1-Ws2):0mm
・幅Ws1に対する幅Ws2の比率(Ws2/Ws1):100%
・対向面3bfの幅Ws2:10mm
・第二エンドコア部32の幅W32:71mm
・幅Ws1と幅Ws2との差(Ws1-Ws2):2mm
・幅Ws1に対する幅Ws2の比率(Ws2/Ws1):83%
各試料のリアクトルについて、インダクタンス及び損失をコンピュータをシミュレーションにより解析した。解析には、市販の電磁界解析ソフトウェアである株式会社JSOL製のJMAG-Designer19.0を使用した。インダクタンスの解析は、コイルに直流を流したときのインダクタンスを求めた。電流は0Aから400Aの範囲で変化させた。電流値が0A、100A、200A、及び300Aのときのインダクタンスを表1に示す。表1には、試料No.1-1における各電流値でのインダクタンスを、試料No.10における各電流値でのインダクタンスに対する差の比率として示す。この比率は、試料No.10における各電流値でのインダクタンスを100としたパーセンテージで示される。また、解析により得られたインダクタンスのグラフを図11に示す。図11のグラフにおいて横軸は電流(Amean)を示す。図11のグラフにおいて縦軸はインダクタンス(μH)を示す。図11中、破線のグラフは試料No.10のインダクタンスを示す。図11中、実線のグラフは試料No.1-1のインダクタンスを示す。
試料No.10における第二コアの体積に対する試料No.1-1における第二コアの体積の削減量を計算して求めた。体積削減量は、試料No.10の第二コアの体積から試料No.1-1の第二コアの体積を引いたものである。その結果を表1に示す。また、試料No.10の第二コアに対する試料No.1-1の第二コアの質量比を計算して求めた。質量比は、試料No.10の第二コアの質量に対する試料No.1-1の第二コアの質量を百分率で示したものである。表1には、質量比も併せて示す。
試験例2では、対向面3bfの幅Ws2を変えて、先端面3afの幅Ws1に対する幅Ws2の削減量が電磁気性能に及ぼす影響を調べた。具体的には、対向面3bfの幅Ws2を先端面3afの幅Ws1よりも1mmから5mmの範囲で短くした試料No.2-1からNo.2-5のリアクトルについて、試験例1と同様の評価を行った。試料No.2-2は、試験例1の試料No.1-1と同じである。試料No.2-1からNo.2-5の相違点は、対向面3bfの幅Ws2のみである。各試料における幅Ws1と幅Ws2との差(Ws1-Ws2)、幅Ws1に対する幅Ws2の比率(Ws2/Ws1)をそれぞれ表2に示す。
上述した実施形態3と同様の構成のリアクトルについて、電磁気性能への影響と、磁性コアの重量低減効果を評価した。試験例3に用いるリアクトルの試料は、磁性コア3がE-E型である。第一コア3aの比透磁率μr1は20である。第二コア3bの比透磁率μr2は150である。
・磁性コア3の長さL:70mm
・磁性コア3の幅W=第一エンドコア部31の幅W31:75mm
・磁性コア3の高さH:30mm
・ミドルコア部30の幅=第一ミドルコア部30a及び第二ミドルコア部30bの幅:24mm
・第一エンドコア部31及び第二エンドコア部32の長さ:12.5mm
・第一サイドコア部33及び第二サイドコア部34の第一部分33a,34aの幅=先端面3afの幅Ws1:12mm
・第一サイドコア部33及び第二サイドコア部34の第二部分33b,34bの幅=対向面3bfの幅Ws2:12mm
・第二エンドコア部32の幅W32:75mm
・幅Ws1と幅Ws2との差(Ws1-Ws2):0mm
・幅Ws1に対する幅Ws2の比率(Ws2/Ws1):100%
・対向面3bfの幅Ws2:11mm
・第二エンドコア部32の幅W32:73mm
・幅Ws1と幅Ws2との差(Ws1-Ws2):1mm
・幅Ws1に対する幅Ws2の比率(Ws2/Ws1):92%
・対向面3bfの幅Ws2:10mm
・第二エンドコア部32の幅W32:71mm
・幅Ws1と幅Ws2との差(Ws1-Ws2):2mm
・幅Ws1に対する幅Ws2の比率(Ws2/Ws1):83%
・対向面3bfの幅Ws2:9mm
・第二エンドコア部32の幅W32:69mm
・幅Ws1と幅Ws2との差(Ws1-Ws2):3mm
・幅Ws1に対する幅Ws2の比率(Ws2/Ws1):75%
・対向面3bfの幅Ws2:8mm
・第二エンドコア部32の幅W32:67mm
・幅Ws1と幅Ws2との差(Ws1-Ws2):4mm
・幅Ws1に対する幅Ws2の比率(Ws2/Ws1):75%
・対向面3bfの幅Ws2:7mm
・第二エンドコア部32の幅W32:65mm
・幅Ws1と幅Ws2との差(Ws1-Ws2):5mm
・幅Ws1に対する幅Ws2の比率(Ws2/Ws1):58%
2 コイル
2a 第一の端面、2b 第二の端面
21 巻回部、21a,21b 端部
3 磁性コア
3a 第一コア、3b 第二コア
30 ミドルコア部
30a 第一ミドルコア部、30b 第二ミドルコア部
31 第一エンドコア部、32 第二エンドコア部
33 第一サイドコア部、34 第二サイドコア部
33a,34a 第一部分、33b,34b 第二部分
3af 先端面、3bf 対向面
3ao,3bo 外側縁
3ai,3bi 内側縁
W,Ws1,Ws2,W31,W32 幅
L 長さ
H 高さ
1100 電力変換装置
1110 コンバータ
1111 スイッチング素子
1112 駆動回路
1115 リアクトル
1120 インバータ
1150 給電装置用コンバータ
1160 補機電源用コンバータ
1200 車両
1210 メインバッテリ
1220 モータ
1230 サブバッテリ
1240 補機類
1250 車輪
1300 エンジン
Claims (11)
- コイルと磁性コアとを備えるリアクトルであって、
前記磁性コアは、X方向に組み合わされることでθ状に構成される第一コアと第二コアとを備え、
前記第一コアは、第一エンドコア部と、ミドルコア部の少なくとも一部と、第一サイドコア部及び第二サイドコア部を含む両サイドコア部の少なくとも一部とを含み、
前記第二コアは、第二エンドコア部と、前記ミドルコア部の残部と、前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部の各々の残部とを含み、
前記第一エンドコア部は、前記コイルの第一の端面に臨み、
前記第二エンドコア部は、前記コイルの第二の端面に臨み、
前記ミドルコア部は、前記コイルの内側に配置され、
前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部は、前記ミドルコア部を挟むように前記コイルの外側に配置され、
前記第二コアの比透磁率は前記第一コアの比透磁率よりも高く、
前記第一コアの前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部の各々は、前記第二コアに向く先端面を有し、
前記第二コアの表面は、前記先端面と向かい合う対向面を有し、
前記磁性コアをZ方向から見たとき、
前記対向面の外側縁は前記先端面の外側縁からY方向の内側に位置すると共に、
前記対向面の内側縁と前記先端面の内側縁とは前記Y方向に実質的に揃っており、
前記対向面における前記Y方向の幅が、前記先端面における前記Y方向の幅よりも短く、
前記X方向は、前記ミドルコア部の軸方向に沿った方向であり、
前記Y方向は、前記ミドルコア部と前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部とが並列される方向であり、
前記Z方向は、前記X方向と前記Y方向の双方に直交する方向である、
リアクトル。 - 前記対向面における前記Y方向の幅は、前記先端面における前記Y方向の幅の60%以上92%以下である請求項1に記載のリアクトル。
- 前記第一コアは、樹脂中に軟磁性粉末が分散した複合材料の成形体であり、
前記第二コアは、軟磁性粉末を含む原料粉末の圧粉成形体である請求項1又は請求項2に記載のリアクトル。 - 前記第一コアの比透磁率は5以上50以下である請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のリアクトル。
- 前記第二コアの比透磁率は50以上500以下である請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のリアクトル。
- 前記第一コアの比透磁率に対する前記第二コアの比透磁率の比が1.1以上12以下である請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のリアクトル。
- {(μr1×Ws1)/(μr2×Ws2)}が0.1以上1.6以下を満たし、
μr1は前記第一コアの比透磁率、Ws1は前記先端面における前記Y方向の幅、μr2は前記第二コアの比透磁率、Ws2は前記対向面における前記Y方向の幅である請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のリアクトル。 - 前記第一コアは、前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部の各々の全部を含み、
前記対向面は、前記第二コアの前記第二エンドコア部に備わる請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のリアクトル。 - 前記第一コアは、前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部の各々の一部を含み、
前記対向面は、前記第二コアの前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部の各々の残部に備わる請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のリアクトル。 - 請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のリアクトルを備える、
コンバータ。 - 請求項10に記載のコンバータを備える、
電力変換装置。
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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| JPS6063916U (ja) * | 1983-10-08 | 1985-05-07 | 日本フエライト株式会社 | インダクタンス素子 |
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Patent Citations (2)
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