(57)【要約】【課題】巻線の近接磁界損失を低減することが可能な電源用リアクトル素子を提供する。【解決手段】センタ磁脚１３ａ、１３ｂ、サイド磁脚１２ａ、１２ｂおよびサイド磁脚１４ａ、１４ｂをそれぞれ対向配置させながら、上部コア１１ａおよび下部コア１１ｂを対向配置することで磁気コア１１を構成し、磁気コア１１に巻き回される巻線Ｍ１１としてリッツ線を用いる。【選択図】      図１−１
2010129986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置されることで磁束の磁路を形成する第１コアおよび第２コアが設けられ、前記磁路上にエアギャップが形成された磁気コアと、
前記磁気コアに巻き回され、前記磁路を流れる磁束を発生する巻線とを備える電源用リアクトル素子において、
前記巻線はリッツ線から構成され、前記巻線の素材はアルミニウムであることを特徴とする電源用リアクトル素子。
【請求項２】
前記第１コアおよび第２コアには、センタギャップを介して対向配置されたセンタ磁脚が設けられ、前記センタ磁脚は先端の方が根元よりも細くなっていることを特徴とする請求項１に記載の電源用リアクトル素子。
【請求項３】
前記第１コアおよび第２コアには、センタギャップを介して対向配置されたセンタ磁脚が設けられ、前記巻線は、前記センタギャップのギャップ長以上の間隔だけ前記センタ磁脚から離間させて巻き回されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電源用リアクトル素子。
【請求項４】
互いに対向配置されることで磁束の磁路を形成する第１コアおよび第２コアが設けられ、前記磁路上にエアギャップが形成された磁気コアと、
前記磁気コアに巻き回され、前記磁路を流れる磁束を発生する巻線とを備える電源用リアクトル素子において、
前記第１コアおよび第２コアには、センタギャップを介して対向配置されたセンタ磁脚が設けられ、前記センタ磁脚は先端の方が根元よりも細くなっているとともに、前記巻線はリッツ線から構成され、前記巻線の素材は銅であることを特徴とする電源用リアクトル素子。
【請求項５】
互いに対向配置されることで磁束の磁路を形成する第１コアおよび第２コアが設けられ、前記磁路上にエアギャップが形成された磁気コアと、
前記磁気コアに巻き回され、前記磁路を流れる磁束を発生する巻線とを備える電源用リアクトル素子において、
前記第１コアおよび第２コアには、センタギャップを介して対向配置されたセンタ磁脚が設けられ、前記巻線は、リッツ線から構成されるとともに、前記センタギャップのギャップ長以上の間隔だけ前記センタ磁脚から離間させて巻き回され、前記巻線の素材は銅であることを特徴とする電源用リアクトル素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源用リアクトル素子に関し、特に、センタ磁脚にエアギャップが設けられたトランスまたはチョークコイルに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング電源や無停電電源装置などに用いられる電力変換装置では、高周波電流を阻止したり、電圧変換を行ったりするためにリアクトル素子が用いられている。このような電力変換装置では、リアクトル素子に用いられている巻線に流れる電流が大きいため、巻線の材料として抵抗率の小さな銅を使用し、巻線の径を太くすることにより、銅損を減らすことが一般的に行われている。
【０００３】
図７−１は、従来のリアクトル素子の概略構成を示す断面図である。
図７−１において、磁気コア７１には、上部コア７１ａおよび下部コア７１ｂが設けられている。ここで、上部コア７１ａには、センタ磁脚７３ａおよびサイド磁脚７２ａ、７４ａが設けられ、センタ磁脚７３ａは、サイド磁脚７２ａ、７４ａの間に配置されている。また、下部コア７１ｂには、センタ磁脚７３ｂおよびサイド磁脚７２ｂ、７４ｂが設けられ、センタ磁脚７３ｂは、サイド磁脚７２ｂ、７４ｂの間に配置されている。
【０００４】
そして、センタ磁脚７３ａ、７３ｂ、サイド磁脚７２ａ、７２ｂおよびサイド磁脚７４ａ、７４ｂをそれぞれ対向配置させながら、上部コア７１ａおよび下部コア７１ｂが対向配置されている。ここで、センタ磁脚７３ａ、７３ｂの長さは、サイド磁脚７２ａ、７２ｂ、７４ａ、７４ｂの長さよりも短く設定され、センタ磁脚７３ａ、７３ｂは、センタギャップＧ７１を介して対向配置されている。
【０００５】
そして、センタ磁脚７３ａ、７３ｂとサイド磁脚７２ａ、７２ｂとの間の隙間およびセンタ磁脚７３ａ、７３ｂとサイド磁脚７４ａ、７４ｂとの間の隙間には、巻線Ｍ７１が巻かれる巻線領域が形成され、センタ磁脚７３ａ、７３ｂが取り巻かれるように巻線Ｍ７１が配されている。なお、銅損を減らすために、巻線Ｍ７１の材料としては銅が使用され、巻線の径は太く設定されている。
【０００６】
また、例えば、特許文献１には、エアギャップ付きリアクトル素子においてコアのエアギャップ近傍に発生する漏れ磁束によるコイルの渦電流損失を低減させるために、２分割した分割銅材に空間幅を設けた部分である分割点をエアギャップ近傍に配置する方法が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２１０９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のリアクトル素子では、銅損を減らすために、巻線の材料として銅が使用され、巻線の径が太く設定されていることから、電源の高周波動作に伴って近接磁界損失が増大し、変換効率が却って劣化するという問題があった。
【０００９】
図７−２は、図７−１のリアクトル素子の磁束密度分布のシミュレーション結果を示す図である。なお、図７−２では、図７−１の構成の右半分の磁束密度分布を示す。
図７−２において、図７−１のセンタギャップＧ７１から巻線領域に磁束が漏洩し、漏洩磁束が巻線Ｍ７１に誘導されることが判る。
【００１０】
図７−３は、図７−１のリアクトル素子の電流密度分布のシミュレーション結果を示す図である。なお、図７−３では、図７−１の構成の右半分のみの電流密度分布を示す。
図７−３において、図７−１の巻線Ｍ７１では、センタギャップＧ７１から巻線領域に磁束が漏洩し、過大な渦電流が流れることから、損失が増大する。
【００１１】
なお、図７−２および図７−３のシミュレーションでは、線径が０．９ｍφの電線を磁気コア７１に３３ターン分だけ巻き回した巻線Ｍ７１を用いた。また、巻線Ｍ７１の素材として銅を使用した場合を示した。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、巻線の近接磁界損失を低減することが可能な電源用リアクトル素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するために、請求項１記載の電源用リアクトル素子によれば、互いに対向配置されることで磁束の磁路を形成する第１コアおよび第２コアが設けられ、前記磁路上にエアギャップが形成された磁気コアと、前記磁気コアに巻き回され、前記磁路を流れる磁束を発生する巻線とを備える電源用リアクトル素子において、前記巻線はリッツ線から構成され、前記巻線の素材はアルミニウムであることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２記載の電源用リアクトル素子によれば、前記第１コアおよび第２コアには、センタギャップを介して対向配置されたセンタ磁脚が設けられ、前記センタ磁脚は先端の方が根元よりも細くなっていることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３記載の電源用リアクトル素子によれば、前記第１コアおよび第２コアには、センタギャップを介して対向配置されたセンタ磁脚が設けられ、前記巻線は、前記センタギャップのギャップ長以上の間隔だけ前記センタ磁脚から離間させて巻き回されていることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４記載の電源用リアクトル素子によれば、互いに対向配置されることで磁束の磁路を形成する第１コアおよび第２コアが設けられ、前記磁路上にエアギャップが形成された磁気コアと、前記磁気コアに巻き回され、前記磁路を流れる磁束を発生する巻線とを備える電源用リアクトル素子において、前記第１コアおよび第２コアには、センタギャップを介して対向配置されたセンタ磁脚が設けられ、前記センタ磁脚は先端の方が根元よりも細くなっているとともに、前記巻線はリッツ線から構成され、前記巻線の素材は銅であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項５記載の電源用リアクトル素子によれば、互いに対向配置されることで磁束の磁路を形成する第１コアおよび第２コアが設けられ、前記磁路上にエアギャップが形成された磁気コアと、前記磁気コアに巻き回され、前記磁路を流れる磁束を発生する巻線とを備える電源用リアクトル素子において、前記第１コアおよび第２コアには、センタギャップを介して対向配置されたセンタ磁脚が設けられ、前記巻線は、リッツ線から構成されるとともに、前記センタギャップのギャップ長以上の間隔だけ前記センタ磁脚から離間させて巻き回され、前記巻線の素材は銅であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、電源用リアクトル素子の巻線の近接磁界損失を低減することが可能となり、電源が高周波動作化された場合においても、電源の変換効率を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係るリアクトル素子について図面を参照しながら説明する。
図１−１は、本発明の第１実施形態に係るリアクトル素子の概略構成を示す断面図である。
図１−１において、磁気コア１１には、上部コア１１ａおよび下部コア１１ｂが設けられている。なお、上部コア１１ａおよび下部コア１１ｂの材料は、例えば、純鉄、フェライト、パーマロイなどの磁性体を用いることができる。ここで、上部コア１１ａには、センタ磁脚１３ａおよびサイド磁脚１２ａ、１４ａが設けられ、センタ磁脚１３ａは、サイド磁脚１２ａ、１４ａの間に配置されている。また、下部コア１１ｂには、センタ磁脚１３ｂおよびサイド磁脚１２ｂ、１４ｂが設けられ、センタ磁脚１３ｂは、サイド磁脚１２ｂ、１４ｂの間に配置されている。
【００２０】
そして、センタ磁脚１３ａ、１３ｂ、サイド磁脚１２ａ、１２ｂおよびサイド磁脚１４ａ、１４ｂをそれぞれ対向配置させながら、上部コア１１ａおよび下部コア１１ｂが対向配置されている。ここで、センタ磁脚１３ａ、１３ｂの長さは、サイド磁脚１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂの長さよりも短く設定され、センタ磁脚１３ａ、１３ｂは、センタギャップＧ１１を介して対向配置されている。
【００２１】
そして、センタ磁脚１３ａ、１３ｂとサイド磁脚１２ａ、１２ｂとの間の隙間およびセンタ磁脚１３ａ、１３ｂとサイド磁脚１４ａ、１４ｂとの間の隙間には、巻線Ｍ１１が巻かれる巻線領域が形成され、センタ磁脚１３ａ、１３ｂが取り巻かれるように巻線Ｍ１１が配されている。ここで、巻線Ｍ１１はリッツ線にて構成することができ、巻線Ｍ１１の材料としては銅を使用することができる。なお、巻線Ｍ１１の線径は、０．３ｍφ以下であるのが好ましく、０．２ｍφ以下であるのがさらに好ましい。
【００２２】
ここで、近接磁界損失Ｐｅは、以下の（１）式で表すことができる。
（数１）
Ｐｅ＝πω｜Ｂ｜２ｌｄ４／（１２８×ρｃ）                        ・・・（１）
ただし、
ω：周波
Ｂ：磁束密度
ｌ：線長
ｄ：線径
ρｃ：抵抗率
【００２３】
この（１）式により、線径ｄの４乗に比例して近接磁界損失Ｐｅが増大することが判る。このため、巻線Ｍ１１をリッツ線から構成することにより、リアクトル素子の巻線Ｍ１１の近接磁界損失を低減することが可能となり、電源が高周波動作化された場合においても、電源の変換効率を向上させることが可能となる。
【００２４】
図１−２は、図１−１のリアクトル素子の磁束密度分布のシミュレーション結果を示す図である。なお、図１−２では、図１−１の構成の右半分の磁束密度分布を示す。
図１−２において、図１−１のセンタギャップＧ１１から巻線領域に磁束が漏洩し、漏洩磁束が巻線Ｍ１１に誘導されることが判る。
【００２５】
図１−３は、図１−１のリアクトル素子の電流密度分布のシミュレーション結果を示す図である。なお、図１−３では、図１−１の構成の右半分のみの電流密度分布を示す。
図１−３において、図１−１の巻線Ｍ１１では、過大な渦電流が流れる部分が減少することから、損失が減少する。
【００２６】
なお、図１−２および図１−３では、線径が０．２６ｍφの電線を１４本並列に接続したものを３３ターン分だけ巻き回した巻線Ｍ１１を用いた。また、巻線Ｍ１１の素材として銅を使用した場合を示した。
【００２７】
図２−１は、本発明の第２実施形態に係るリアクトル素子の概略構成を示す断面図である。
図２−１において、磁気コア２１には、上部コア２１ａおよび下部コア２１ｂが設けられている。ここで、上部コア２１ａには、センタ磁脚２３ａおよびサイド磁脚２２ａ、２４ａが設けられ、センタ磁脚２３ａは、サイド磁脚２２ａ、２４ａの間に配置されている。また、下部コア２１ｂには、センタ磁脚２３ｂおよびサイド磁脚２２ｂ、２４ｂが設けられ、センタ磁脚２３ｂは、サイド磁脚２２ｂ、２４ｂの間に配置されている。
【００２８】
そして、センタ磁脚２３ａ、２３ｂ、サイド磁脚２２ａ、２２ｂおよびサイド磁脚２４ａ、２４ｂをそれぞれ対向配置させながら、上部コア２１ａおよび下部コア２１ｂが対向配置されている。ここで、センタ磁脚２３ａ、２３ｂの長さは、サイド磁脚２２ａ、２２ｂ、２４ａ、２４ｂの長さよりも短く設定され、センタ磁脚２３ａ、２３ｂは、センタギャップＧ２１を介して対向配置されている。
【００２９】
そして、センタ磁脚２３ａ、２３ｂとサイド磁脚２２ａ、２２ｂとの間の隙間およびセンタ磁脚２３ａ、２３ｂとサイド磁脚２４ａ、２４ｂとの間の隙間には、巻線Ｍ２１が巻かれる巻線領域が形成され、センタ磁脚２３ａ、２３ｂが取り巻かれるように巻線Ｍ２１が配されている。ここで、巻線Ｍ２１はリッツ線から構成することができ、巻線Ｍ２１の材料としてはアルミニウムを使用することができる。なお、巻線Ｍ２１の線径は、０．３ｍφ以下であるのが好ましく、０．２ｍφ以下であるのがさらに好ましい。
【００３０】
ここで、（１）式により、近接磁界損失Ｐｅは線径ｄの４乗に比例して増大するとともに、抵抗率ρｃに反比例して増大することが判る。このため、巻線Ｍ２１をリッツ線から構成するとともに、巻線Ｍ２１の素材としてアルミニウムを用いることにより、リアクトル素子の巻線Ｍ１１の近接磁界損失をさらに低減することが可能となり、電源が高周波動作化された場合においても、電源の変換効率を向上させることが可能となる。
【００３１】
図２−２は、図２−１のリアクトル素子の磁束密度分布のシミュレーション結果を示す図である。なお、図２−２では、図２−１の構成の右半分の磁束密度分布を示す。
図２−２において、図２−１のセンタギャップＧ２１から巻線領域に磁束が漏洩し、漏洩磁束が巻線Ｍ２１に誘導されることが判る。
【００３２】
図２−３は、図２−１のリアクトル素子の電流密度分布のシミュレーション結果を示す図である。なお、図２−３では、図２−１の構成の右半分のみの電流密度分布を示す。
図２−３において、図２−１の巻線Ｍ２１では、過大な渦電流が流れる部分が減少することから、損失が減少する。
【００３３】
なお、図２−２および図２−３では、線径が０．２６ｍφの電線を１４本並列に接続したものを３３ターン分だけ巻き回した巻線Ｍ２１を用いた。また、巻線Ｍ２１の素材としてアルミニウムを使用した場合を示した。
【００３４】
図３−１は、本発明の第３実施形態に係るリアクトル素子の概略構成を示す断面図である。
図３−１において、磁気コア３１には、上部コア３１ａおよび下部コア３１ｂが設けられている。ここで、上部コア３１ａには、センタ磁脚３３ａおよびサイド磁脚３２ａ、３４ａが設けられ、センタ磁脚３３ａは、サイド磁脚３２ａ、３４ａの間に配置されている。また、下部コア３１ｂには、センタ磁脚３３ｂおよびサイド磁脚３２ｂ、３４ｂが設けられ、センタ磁脚３３ｂは、サイド磁脚３２ｂ、３４ｂの間に配置されている。
【００３５】
そして、センタ磁脚３３ａ、３３ｂ、サイド磁脚３２ａ、３２ｂおよびサイド磁脚３４ａ、３４ｂをそれぞれ対向配置させながら、上部コア３１ａおよび下部コア３１ｂが対向配置されている。ここで、センタ磁脚３３ａ、３３ｂの長さは、サイド磁脚３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂの長さよりも短く設定され、センタ磁脚３３ａ、３３ｂは、センタギャップＧ３１を介して対向配置されている。
【００３６】
ここで、センタ磁脚３３ｂ、３３ａは、先端の方が根元よりも細くなるように構成することができる。例えば、センタギャップＧ３１の中央部よりも端部の方の間隔が広くなるように、センタ磁脚３３ｂ、３３ａに傾斜面を設けることができる。
【００３７】
そして、センタ磁脚３３ａ、３３ｂとサイド磁脚３２ａ、３２ｂとの間の隙間およびセンタ磁脚３３ａ、３３ｂとサイド磁脚３４ａ、３４ｂとの間の隙間には、巻線Ｍ３１が巻かれる巻線領域が形成され、センタ磁脚３３ａ、３３ｂが取り巻かれるように巻線Ｍ３１が配されている。ここで、巻線Ｍ３１はリッツ線から構成することができ、巻線Ｍ３１の材料としては銅またはアルミニウムを使用することができる。なお、巻線Ｍ３１の線径は、０．３ｍφ以下であるのが好ましく、０．２ｍφ以下であるのがさらに好ましい。
【００３８】
ここで、巻線Ｍ３１をリッツ線から構成することにより、リアクトル素子の巻線Ｍ３１の近接磁界損失を低減することが可能となり、電源が高周波動作化された場合においても、電源の変換効率を向上させることが可能となる。また、センタ磁脚３３ｂ、３３ａの先端を細くすることにより、センタ磁脚３３ｂ、３３ａの中央に漏洩磁束を収束させることができ、漏洩磁束を巻線Ｍ３１から遠ざけることができる。このため、リアクトル素子の巻線Ｍ３１の近接磁界損失をより一層低減することが可能となり、電源が高周波動作化された場合においても、電源の変換効率を向上させることが可能となる。
【００３９】
図３−２は、図３−１のリアクトル素子の磁束密度分布のシミュレーション結果を示す図である。なお、図３−２では、図３−１の構成の右半分の磁束密度分布を示す。
図３−２において、センタ磁脚３３ｂ、３３ａの中央に漏洩磁束が収束されることから、図３−１のセンタギャップＧ３１から磁束が漏洩した場合においても、巻線Ｍ３１に誘導される漏洩磁束が減少することが判る。
【００４０】
図３−３は、図３−１のリアクトル素子の電流密度分布のシミュレーション結果を示す図である。なお、図３−３では、図３−１の構成の右半分のみの電流密度分布を示す。
図３−３において、図３−１の巻線Ｍ３１では、巻線Ｍ３１に誘導される漏洩磁束が減少し、過大な渦電流が流れる部分が減少することから、損失が減少する。
【００４１】
なお、図３−２および図３−３では、線径が０．２６ｍφの電線を１４本並列に接続したものを３３ターン分だけ巻き回した巻線Ｍ３１を用いた。また、巻線Ｍ３１の素材として銅を使用した場合を示した。
【００４２】
図４−１は、本発明の第４実施形態に係るリアクトル素子の概略構成を示す断面図である。
図４−１において、磁気コア４１には、上部コア４１ａおよび下部コア４１ｂが設けられている。ここで、上部コア４１ａには、センタ磁脚４３ａおよびサイド磁脚４２ａ、４４ａが設けられ、センタ磁脚４３ａは、サイド磁脚４２ａ、４４ａの間に配置されている。また、下部コア４１ｂには、センタ磁脚４３ｂおよびサイド磁脚４２ｂ、４４ｂが設けられ、センタ磁脚４３ｂは、サイド磁脚４２ｂ、４４ｂの間に配置されている。
【００４３】
そして、センタ磁脚４３ａ、４３ｂ、サイド磁脚４２ａ、４２ｂおよびサイド磁脚４４ａ、４４ｂをそれぞれ対向配置させながら、上部コア４１ａおよび下部コア４１ｂが対向配置されている。ここで、センタ磁脚４３ａ、４３ｂの長さは、サイド磁脚４２ａ、４２ｂ、４４ａ、４４ｂの長さよりも短く設定され、センタ磁脚４３ａ、４３ｂは、センタギャップＧ４１を介して対向配置されている。
【００４４】
ここで、センタ磁脚４３ｂ、４３ａは、先端の方が根元よりも細くなるように構成することができる。例えば、センタギャップＧ４１の中央部よりも端部の方の間隔が広くなるように、センタ磁脚４３ｂ、４３ａに傾斜面を設けることができる。
【００４５】
そして、センタ磁脚４３ａ、４３ｂとサイド磁脚４２ａ、４２ｂとの間の隙間およびセンタ磁脚４３ａ、４３ｂとサイド磁脚４４ａ、４４ｂとの間の隙間には、巻線Ｍ４１が巻かれる巻線領域が形成され、センタ磁脚４３ａ、４３ｂが取り巻かれるように巻線Ｍ４１が配されている。ここで、巻線Ｍ４１は、センタギャップＧ４１のギャップ長以上の間隔だけセンタ磁脚４３ａ、４３ｂから離間させて巻き回されている。また、巻線Ｍ４１はリッツ線から構成することができ、巻線Ｍ４１の材料としては銅を使用することができる。なお、巻線Ｍ４１の線径は、０．３ｍφ以下であるのが好ましく、０．２ｍφ以下であるのがさらに好ましい。
【００４６】
ここで、巻線Ｍ４１をリッツ線から構成することにより、リアクトル素子の巻線Ｍ４１の近接磁界損失を低減することが可能となり、電源が高周波動作化された場合においても、電源の変換効率を向上させることが可能となる。また、センタ磁脚４３ｂ、４３ａの先端を細くするとともに、センタギャップＧ４１のギャップ長以上の間隔だけセンタ磁脚４３ａ、４３ｂから離間させて巻線Ｍ４１を巻き回すことにより、センタギャップＧ４１から漏洩した漏洩磁束を巻線Ｍ４１から遠ざけることができる。このため、リアクトル素子の巻線Ｍ４１の近接磁界損失をより一層低減することが可能となり、電源が高周波動作化された場合においても、電源の変換効率を向上させることが可能となる。
【００４７】
図４−２は、図４−１のリアクトル素子の磁束密度分布のシミュレーション結果を示す図である。なお、図４−２では、図４−１の構成の右半分の磁束密度分布を示す。
図４−２において、センタ磁脚４３ａ、４３ｂから離間させて巻線Ｍ４１が巻き回されていることから、図４−１のセンタギャップＧ４１から磁束が漏洩した場合においても、巻線Ｍ４１に誘導される漏洩磁束が減少することが判る。
【００４８】
図４−３は、図４−１のリアクトル素子の電流密度分布のシミュレーション結果を示す図である。なお、図４−３では、図４−１の構成の右半分のみの電流密度分布を示す。
図４−３において、図４−１の巻線Ｍ４１では、巻線Ｍ４１に誘導される漏洩磁束が減少し、過大な渦電流が流れる部分が減少することから、損失が減少する。
【００４９】
なお、図４−２および図４−３では、線径が０．２６ｍφの電線を１９本並列に接続したものを３３ターン分だけ巻き回した巻線Ｍ４１を用いた。また、巻線Ｍ４１の素材として銅を使用した場合を示した。
【００５０】
図５−１は、本発明の第５実施形態に係るリアクトル素子の概略構成を示す断面図である。
図５−１において、磁気コア５１には、上部コア５１ａおよび下部コア５１ｂが設けられている。ここで、上部コア５１ａには、センタ磁脚５３ａおよびサイド磁脚５２ａ、５４ａが設けられ、センタ磁脚５３ａは、サイド磁脚５２ａ、５４ａの間に配置されている。また、下部コア５１ｂには、センタ磁脚５３ｂおよびサイド磁脚５２ｂ、５４ｂが設けられ、センタ磁脚５３ｂは、サイド磁脚５２ｂ、５４ｂの間に配置されている。
【００５１】
そして、センタ磁脚５３ａ、５３ｂ、サイド磁脚５２ａ、５２ｂおよびサイド磁脚５４ａ、５４ｂをそれぞれ対向配置させながら、上部コア５１ａおよび下部コア５１ｂが対向配置されている。ここで、センタ磁脚５３ａ、５３ｂの長さは、サイド磁脚５２ａ、５２ｂ、５４ａ、５４ｂの長さよりも短く設定され、センタ磁脚５３ａ、５３ｂは、センタギャップＧ５１を介して対向配置されている。
【００５２】
ここで、センタ磁脚５３ｂ、５３ａは、先端の方が根元よりも細くなるように構成することができる。例えば、センタギャップＧ５１の中央部よりも端部の方の間隔が広くなるように、センタ磁脚５３ｂ、５３ａに傾斜面を設けることができる。
【００５３】
そして、センタ磁脚５３ａ、５３ｂとサイド磁脚５２ａ、５２ｂとの間の隙間およびセンタ磁脚５３ａ、５３ｂとサイド磁脚５４ａ、５４ｂとの間の隙間には、巻線Ｍ５１が巻かれる巻線領域が形成され、センタ磁脚５３ａ、５３ｂが取り巻かれるように巻線Ｍ５１が配されている。ここで、巻線Ｍ５１は、センタギャップＧ５１のギャップ長以上の間隔だけセンタ磁脚５３ａ、５３ｂから離間させて巻き回されている。また、巻線Ｍ５１はリッツ線から構成することができ、巻線Ｍ５１の材料としてはアルミニウムを使用することができる。なお、巻線Ｍ５１の線径は、０．３ｍφ以下であるのが好ましく、０．２ｍφ以下であるのがさらに好ましい。
【００５４】
ここで、巻線Ｍ５１をリッツ線から構成するとともに、巻線Ｍ５１の素材としてアルミニウムを用いることにより、リアクトル素子の巻線Ｍ５１の近接磁界損失をさらに低減することが可能となり、電源が高周波動作化された場合においても、電源の変換効率を向上させることが可能となる。また、センタ磁脚５３ｂ、５３ａの先端を細くするとともに、センタギャップＧ５１のギャップ長以上の間隔だけセンタ磁脚５３ａ、５３ｂから離間させて巻線Ｍ５１を巻き回すことにより、センタギャップＧ５１から漏洩した漏洩磁束を巻線Ｍ５１から遠ざけることができる。このため、リアクトル素子の巻線Ｍ５１の近接磁界損失をより一層低減することが可能となり、電源が高周波動作化された場合においても、電源の変換効率を向上させることが可能となる。
【００５５】
図５−２は、図５−１のリアクトル素子の磁束密度分布のシミュレーション結果を示す図である。なお、図５−２では、図５−１の構成の右半分の磁束密度分布を示す。
図５−２において、センタ磁脚５３ａ、５３ｂから離間させて巻線Ｍ５１が巻き回されていることから、図５−１のセンタギャップＧ５１から磁束が漏洩した場合においても、巻線Ｍ５１に誘導される漏洩磁束が減少することが判る。
【００５６】
図５−３は、図５−１のリアクトル素子の電流密度分布のシミュレーション結果を示す図である。なお、図５−３では、図５−１の構成の右半分のみの電流密度分布を示す。
図５−３において、図４−１の巻線Ｍ４１では、巻線Ｍ４１に誘導される漏洩磁束が減少し、過大な渦電流が流れる部分が減少することから、損失が減少する。
なお、図５−２および図５−３では、線径が０．２６ｍφの電線を１９本並列に接続したものを３３ターン分だけ巻き回した巻線Ｍ５１を用いた。また、巻線Ｍ５１の素材としてアルミニウムを使用した場合を示した。
【００５７】
図６は、本発明の実施形態のＤＣ損失、表皮効果損失および近接磁界損失を従来例と比較して示す図である。
図６において、図７−１の従来例では、線径が０．９ｍφの電線を３３ターン分だけ巻き回した巻線Ｍ７１を用い、巻線Ｍ７１の素材として銅を使用した。この場合、ワイヤ損失は全体で７７．６Ｗとなった。その内訳は、ＤＣ損失が７．０１Ｗ、表皮効果損失が２．１７Ｗ、接磁界損失が６８．４７Ｗだった。
【００５８】
図１−１の第１実施形態では、線径が０．２６ｍφの電線を１４本並列に接続したものを３３ターン分だけ巻き回した巻線Ｍ１１を用い、巻線Ｍ１１の素材として銅を使用した。この場合、ワイヤ損失は全体で１９．８Ｗとなった。その内訳は、ＤＣ損失が７．０１Ｗ、表皮効果損失が０．０２Ｗ、接磁界損失が１２．８５Ｗだった。
【００５９】
図２−１の第２実施形態では、線径が０．２６ｍφの電線を１４本並列に接続したものを３３ターン分だけ巻き回した巻線Ｍ２１を用い、巻線Ｍ２１の素材としてアルミニウムを使用した。この場合、ワイヤ損失は全体で１９．１Ｗとなった。その内訳は、ＤＣ損失が１０．９３Ｗ、表皮効果損失が０．０１Ｗ、接磁界損失が８．２０Ｗだった。
【００６０】
図３−１の第３実施形態では、線径が０．２６ｍφの電線を１４本並列に接続したものを３３ターン分だけ巻き回した巻線Ｍ３１を用い、巻線Ｍ３１の素材として銅を使用した。この場合、ワイヤ損失は全体で１４．６Ｗとなった。その内訳は、ＤＣ損失が７．０１Ｗ、表皮効果損失が０．０２Ｗ、接磁界損失が７．６２Ｗだった。
【００６１】
図４−１の第４実施形態では、線径が０．２６ｍφの電線を１９本並列に接続したものを２０ターン分だけ巻き回した巻線Ｍ４１を用い、巻線Ｍ４１の素材として銅を使用した。この場合、ワイヤ損失は全体で８．９Ｗとなった。その内訳は、ＤＣ損失が４．２６Ｗ、表皮効果損失が０．０１Ｗ、接磁界損失が４．６２Ｗだった。
【００６２】
図５−１の第５実施形態では、線径が０．２６ｍφの電線を１９本並列に接続したものを２０ターン分だけ巻き回した巻線Ｍ５１を用い、巻線Ｍ５１の素材としてアルミニウムを使用した。この場合、ワイヤ損失は全体で８．２Ｗとなった。その内訳は、ＤＣ損失が６．７３Ｗ、表皮効果損失が０．０１Ｗ、接磁界損失が１．４１Ｗだった。
【００６３】
また、第６実施形態として、図５−１の構成において、線径が０．１５ｍφの電線を１００本並列に接続したものを２０ターン分だけ巻き回した巻線Ｍ５１を用い、巻線Ｍ５１の素材としてアルミニウムを使用した。この場合、ワイヤ損失は全体で４．０Ｗとなった。その内訳は、ＤＣ損失が３．８４Ｗ、表皮効果損失が０．００Ｗ、接磁界損失が０．１６Ｗだった。
【００６４】
なお、上述した実施形態では、ＥＥコアを例にとって説明したが、エアギャップが設けられたコアならば、これ以外の種類のコアに適用するようにしてもよく、例えば、ＥＥＲコアまたはＰＱコアなどに適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の電源用リアクトル素子は、巻線の近接磁界損失を低減することが可能となり、スイッチング電源や無停電電源装置などに用いられるトランスまたはチョークコイルに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１−１】本発明の第１実施形態に係るリアクトル素子の概略構成を示す断面図である。
【図１−２】図１−１のリアクトル素子の磁束密度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１−３】図１−１のリアクトル素子の電流密度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図２−１】本発明の第２実施形態に係るリアクトル素子の概略構成を示す断面図である。
【図２−２】図２−１のリアクトル素子の磁束密度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図２−３】図２−１のリアクトル素子の電流密度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図３−１】本発明の第３実施形態に係るリアクトル素子の概略構成を示す断面図である。
【図３−２】図３−１のリアクトル素子の磁束密度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図３−３】図３−１のリアクトル素子の電流密度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図４−１】本発明の第４実施形態に係るリアクトル素子の概略構成を示す断面図である。
【図４−２】図４−１のリアクトル素子の磁束密度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図４−３】図４−１のリアクトル素子の電流密度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図５−１】本発明の第５実施形態に係るリアクトル素子の概略構成を示す断面図である。
【図５−２】図５−１のリアクトル素子の磁束密度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図５−３】図５−１のリアクトル素子の電流密度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】本発明の実施形態のＤＣ損失、表皮効果損失および近接磁界損失を従来例と比較して示す図である。
【図７−１】従来のリアクトル素子の概略構成を示す断面図である。
【図７−２】図７−１のリアクトル素子の磁束密度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図７−３】図７−１のリアクトル素子の電流密度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１１、２１、３１、４１、５１  磁気コア
１１ａ、２１ａ、３１ａ、４１ａ、５１ａ  上部コア
１１ｂ、２１ｂ、３１ｂ、４１ｂ、５１ｂ  下部コア
１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、２２ａ、２２ｂ、２４ａ、２４ｂ、３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂ、４２ａ、４２ｂ、４４ａ、４４ｂ、５２ａ、５２ｂ、５４ａ、５４ｂ  サイド磁脚
１３ａ、１３ｂ、２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂ、５３ａ、５３ｂ  センタ磁脚
Ｇ１１、Ｇ２１、Ｇ３１、Ｇ４１、Ｇ５１  センタギャップ
Ｍ１１、Ｍ２１、Ｍ３１、Ｍ４１、Ｍ５１  巻線
【図１−１】
2010129986.tif 000003
【図２−１】
2010129986.tif 000004
【図３−１】
2010129986.tif 000005
【図４−１】
2010129986.tif 000006
【図５−１】
2010129986.tif 000007
【図６】
2010129986.tif 000008
【図７−１】
2010129986.tif 000009
【図１−２】
2010129986.tif 000010
【図１−３】
2010129986.tif 000011
【図２−２】
2010129986.tif 000012
【図２−３】
2010129986.tif 000013
【図３−２】
2010129986.tif 000014
【図３−３】
2010129986.tif 000015
【図４−２】
2010129986.tif 000016
【図４−３】
2010129986.tif 000017
【図５−２】
2010129986.tif 000018
【図５−３】
2010129986.tif 000019
【図７−２】
2010129986.tif 000020
【図７−３】
2010129986.tif 000021