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JP2009032995A - Reactor device - Google Patents

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JP2009032995A
JP2009032995A JP2007196806A JP2007196806A JP2009032995A JP 2009032995 A JP2009032995 A JP 2009032995A JP 2007196806 A JP2007196806 A JP 2007196806A JP 2007196806 A JP2007196806 A JP 2007196806A JP 2009032995 A JP2009032995 A JP 2009032995A
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JP
Japan
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core
case
reactor device
reactor
pair
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Pending
Application number
JP2007196806A
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Japanese (ja)
Inventor
Hajime Kawaguchi
肇 川口
Shinichiro Yamamoto
伸一郎 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2007196806A priority Critical patent/JP2009032995A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reactor device suppressing the propagation of vibration from a core to a case, and to provide a designing method of the reactor device. <P>SOLUTION: In the core 1 in a track shape having a pair of support sections Ra supported by the case, the shape of the gapless core 1 is designed. The interval (length in the X direction of a magnetic path long line l) between the magnetic path long lines l in each support section Ra, length in the direction of the magnetic path long line l, the width of the support section Ra in the core 1, the interval of the core 1, and the interval between the magnetic path long line l and a side Ra1 in the support section Ra of the core 1 are set to A, B, C, d (d, interval between respective support sections Ra), and w, respectively. In this case, for reducing vibration propagated to the case, components in the X direction of vibration generated in the core 1 because of magnetostriction should be minimized. In this case, since a relationship of 2C+d=A+2w has been established, a formula of d=A-2C+2w is formed. When the sectional shape of the core 1 is determined, magnetic simulation is performed to obtain displacement ΔX in the direction of X per unit length of the support section Ra because of magnetostriction is obtained by a formula of ΔX = A×λ<SB>L</SB>-2C×λ<SB>W</SB>, where λ<SB>L</SB>and λ<SB>W</SB>indicate a peculiar elongation percentage to a magnetic field and a shrinkage factor to a magnetic field, respectively. However, for securing a space for winding a coil, a restriction condition of d≥2k should be met with k as the lamination thickness of the coil. Thus a core shape for bringing ΔX closer to zero may be determined under the restriction condition while performing a magnetic simulation. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、主として燃料電池車やハイブリッド車などに搭載されるリアクトル装置に係り、特に、振動低減対策に関する。   The present invention mainly relates to a reactor device mounted on a fuel cell vehicle, a hybrid vehicle, or the like, and particularly relates to a vibration reduction measure.

近年、環境問題からハイブリッド車や燃料電池車のごとく、バッテリでモータを駆動する自動車が開発されている。燃料電池車やハイブリッド車などに配置される昇圧コンバータは、エネルギーの蓄積・放出を行うリアクトルを備えている。リアクトルは、複数の部分コアをギャップスペーサを挟んで重ねてなるコアと、コアの周囲に巻き付けられたコイルとを有している。コイルに電流が流れると、コア内部に磁界が発生し、ギャップスペーサを挟んだ部分コア同士の間に磁気吸引力が発生してリアクトルが振動を生じる。リアクトル装置は、リアクトルをケース内に収納して構成されるが、リアクトルの振動がケースに伝搬すると、騒音がリアクトル装置の外部に放出される。また、リアクトルの振動によって、リアクトル装置内部の発熱量も増大するおそれがある。   In recent years, automobiles that drive a motor with a battery have been developed, such as hybrid vehicles and fuel cell vehicles, due to environmental problems. A boost converter disposed in a fuel cell vehicle, a hybrid vehicle, or the like includes a reactor that stores and releases energy. The reactor has a core formed by stacking a plurality of partial cores with a gap spacer interposed therebetween, and a coil wound around the core. When a current flows through the coil, a magnetic field is generated inside the core, a magnetic attractive force is generated between the partial cores sandwiching the gap spacer, and the reactor vibrates. The reactor device is configured by housing a reactor in a case, but when reactor vibration propagates to the case, noise is emitted to the outside of the reactor device. In addition, the amount of heat generated inside the reactor device may increase due to the vibration of the reactor.

そこで、このリアクトル装置の振動をいかに低減させるかが1つの課題である。特に、10kHz付近(5〜20kHz)の高周波の騒音を低減させることが求められている。そこで、従来より、リアクトル装置の騒音につながるリアクトルの振動を低減させるための多くの提案がなされている。   One problem is how to reduce the vibration of the reactor device. In particular, it is required to reduce high-frequency noise in the vicinity of 10 kHz (5 to 20 kHz). Therefore, conventionally, many proposals have been made to reduce the vibration of the reactor that leads to the noise of the reactor device.

たとえば、特許文献1には、軟磁性材料からなる粉末に、磁歪量を変化させる作用を有する有機化合物を添加して、低磁歪圧粉磁心を提供することが開示されている。
特開2006−332328号公報
For example, Patent Document 1 discloses that a low magnetostrictive dust core is provided by adding an organic compound having an action of changing the amount of magnetostriction to a powder made of a soft magnetic material.
JP 2006-332328 A

上記特許文献1の技術では、コアの磁歪量を低減することにより、リアクトル内で生じる振動をある程度抑制することが可能とされている。しかしながら、有機化合物を添加することによる磁歪量の低減には、一定の限界がある。   With the technique of the above-mentioned patent document 1, it is possible to suppress vibration generated in the reactor to some extent by reducing the magnetostriction amount of the core. However, there is a certain limit in reducing the amount of magnetostriction by adding an organic compound.

本発明の目的は、磁歪量を極力小さくする形状とすることにより、振動の低減が可能な構造を有するリアクトル装置を提供することにある。   The objective of this invention is providing the reactor apparatus which has a structure which can reduce a vibration by setting it as the shape which makes magnetostriction amount as small as possible.

本発明のリアクトル装置の設計方法は、相対向する1対の支持部を有するトラック形状のコアを前提とし、磁気シミュレーションを行ないながら、制限条件の下に、1対の支持部に直交する方向の磁歪による振動を抑制するためのコア形状を決定する方法である。   The reactor apparatus design method of the present invention is based on a track-shaped core having a pair of opposed support portions, and performs a magnetic simulation while under the limiting conditions in a direction orthogonal to the pair of support portions. This is a method for determining a core shape for suppressing vibration due to magnetostriction.

この方法により、コアの磁歪によって発生する振動のうち、コアがケースに支持される方向の成分が抑制されてリアクトル装置が設計される。よって、コアからケースへの振動の伝搬の少ない、つまり、ケースの振動の少ないリアクトル装置が設計される。   By this method, a reactor device is designed by suppressing a component in a direction in which the core is supported by the case among vibrations generated by the magnetostriction of the core. Therefore, a reactor device is designed that has little propagation of vibration from the core to the case, that is, little vibration of the case.

上記設計の際には、支持部に直交する方向の磁歪による変位をゼロに近づけるように、各支持部の磁路長線同士の間隔と、各支持部同士の間隔とを求めることができる。   In the above design, the distance between the magnetic path length lines of each support part and the distance between the support parts can be obtained so that the displacement due to magnetostriction in the direction orthogonal to the support part approaches zero.

本発明のリアクトル装置は、相対向する1対の支持部を有するトラック形状のコアと、コアを支持部で支持しつつ収納するケースとを備え、コアの1対の支持部同士の間隔が、支持部に直交する方向の磁歪による振動を抑制するように設定されている。   The reactor device of the present invention includes a track-shaped core having a pair of opposing support portions, and a case that accommodates the core while supporting the core with the support portion, and the interval between the pair of support portions of the core is It is set so as to suppress vibration due to magnetostriction in the direction orthogonal to the support portion.

これにより、コアの磁歪によって発生する振動のうち、コアがケースに支持される方向の成分が抑制されているので、ケースへの振動の伝搬が抑制され、ケースにおける振動を抑制することができる。   Thereby, among the vibrations generated by the magnetostriction of the core, the component in the direction in which the core is supported by the case is suppressed, so that the propagation of vibration to the case is suppressed, and the vibration in the case can be suppressed.

ケースがコアの支持部に平行な1対の辺部を有している場合には、1対の辺部がコイルの側方に位置する部位で外方に突出していることにより、ケースの製造コストやスペースを削減することができる。   When the case has a pair of sides parallel to the support portion of the core, the pair of sides protrudes outward at a portion located on the side of the coil, thereby manufacturing the case. Cost and space can be reduced.

コアの支持部が、外方に突出した部分を有していることにより、ケースのスペースを有効に利用して、コアの磁束量を増大させることができる。   Since the support portion of the core has a portion protruding outward, the amount of magnetic flux of the core can be increased by effectively using the space of the case.

コアが焼結軟磁性材料を主成分として構成されていることにより、製造コストの削減を図ることができる。   Since the core is mainly composed of a sintered soft magnetic material, the manufacturing cost can be reduced.

本発明のリアクトル装置およびその設計方法によると、コアからケースへの振動の伝搬を抑制することができ、よって、ケースの振動の低減を図ることができる。   According to the reactor device and the design method of the present invention, it is possible to suppress the propagation of vibration from the core to the case, and thus it is possible to reduce the vibration of the case.

−設計の前提−
図1は、本発明によるリアクトル装置の設計を行う前提となるパラメータを説明するための図である。本発明では、ギャップスペーサのない、つまり、部分コアに分かれていない単体コアを前提とする。透磁率が小さい磁性材料を用いた場合には、ギャップスペーサがなくても、所望のリアクトル特性を有するリアクトルが得られる。その場合、従来問題となっていたギャップスペーサを挟んだ部分コア同士の磁気吸引力に起因する振動ではなく、磁歪による振動が問題となる。そこで、本発明では、磁歪に起因する振動のケースへの伝搬を抑制するための設計を行っている。
-Design assumptions-
FIG. 1 is a diagram for explaining parameters as a premise for designing a reactor apparatus according to the present invention. In the present invention, it is assumed that there is no gap spacer, that is, a single core that is not divided into partial cores. When a magnetic material having a low magnetic permeability is used, a reactor having desired reactor characteristics can be obtained without a gap spacer. In that case, the vibration due to magnetostriction becomes a problem, not the vibration caused by the magnetic attractive force between the partial cores sandwiching the gap spacer, which has been a problem in the past. Therefore, in the present invention, a design for suppressing propagation of vibrations due to magnetostriction to the case is performed.

図1において、閉ループを描く磁路長線lは、コア1の磁路長を規定するものである。ここで、本明細書では、各断面における磁束密度を積分して得られる磁束量の中心を連続的につなぐ線を、「磁路長線」と呼称している。コア1の各断面において、磁束密度は周辺部よりも中央部で高くなるので、磁路長線lは、コア1の幅の中心点よりは中央よりにずれている。   In FIG. 1, a magnetic path length line l that draws a closed loop defines the magnetic path length of the core 1. Here, in the present specification, a line continuously connecting the centers of the magnetic flux amounts obtained by integrating the magnetic flux density in each cross section is referred to as a “magnetic path long line”. In each cross section of the core 1, the magnetic flux density is higher in the central portion than in the peripheral portion, so that the magnetic path length line 1 is shifted from the central point with respect to the central point of the width of the core 1.

そして、平面形状が矩形状のコアにおいては、図1に示すように、磁路長線lも矩形状となる。ここで、本実施の形態では、図4に示すように、ケース3によって支持される部位を支持部Raとし、支持部Ra以外の部分を開放部とする。また、支持部Raに直交する方向をX方向とし、支持部Raに平行な方向をY方向とする。そして、磁路長線lのX方向の長さをAとし、Y方向の長さをBとし、コア1の支持部Raの幅をCとし、コア1の間隔をdとし、磁路長線lと、コア1の支持部Raの側面Ra1との間隔をwとする。このとき、ケースに伝搬される振動を小さくするには、磁歪によってコア1に生じる振動のX方向成分をできるだけ小さくすればよいことになる。   And in the core whose planar shape is a rectangular shape, as shown in FIG. 1, the magnetic path length line 1 is also a rectangular shape. Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, a portion supported by the case 3 is a support portion Ra, and a portion other than the support portion Ra is an open portion. A direction orthogonal to the support portion Ra is defined as an X direction, and a direction parallel to the support portion Ra is defined as a Y direction. The length of the magnetic path long line l in the X direction is A, the length in the Y direction is B, the width of the support portion Ra of the core 1 is C, the interval between the cores 1 is d, and the magnetic path long line l The distance between the support portion Ra of the core 1 and the side surface Ra1 is w. At this time, in order to reduce the vibration propagated to the case, the X-direction component of the vibration generated in the core 1 by magnetostriction should be made as small as possible.

このとき、図1に示すように、
2C+d=A+2w
の関係にあるので、下記式(1)
d=A−2C+2w (1)
が成立している。
At this time, as shown in FIG.
2C + d = A + 2w
The following formula (1)
d = A-2C + 2w (1)
Is established.

一方、コアの断面形状が定まると、磁気シミュレーションから、X方向において、磁歪による支持部Raの単位長さ当たりの変位ΔXは、下記式(2)
ΔX=A・λL−2C・λW (2)
で求められる。ただし、λLは磁性材料の磁界に対する固有の伸び率を示し、λW は磁性材料の磁界に対する固有の収縮率を示す。たとえば、住友電気工業社製の圧粉コアの場合、磁束密度が0.7T(テスラ)の磁界が印加されたときの、伸び率λLは1.53ppm、収縮率λW は0.84ppmである。
On the other hand, when the cross-sectional shape of the core is determined, the displacement ΔX per unit length of the support portion Ra due to magnetostriction in the X direction is calculated by the following equation (2) from the magnetic simulation.
ΔX = A · λ L -2C · λ W (2)
Is required. However, (lambda) L shows the intrinsic elongation rate with respect to the magnetic field of a magnetic material, and (lambda) W shows the intrinsic shrinkage rate with respect to the magnetic field of a magnetic material. For example, in the case of a dust core made by Sumitomo Electric Industries, when a magnetic field having a magnetic flux density of 0.7 T (Tesla) is applied, the elongation λ L is 1.53 ppm and the shrinkage λ W is 0.84 ppm. is there.

ただし、コイルを巻くスペースを確保するためには、kをコイルの積層厚として、下記式(3)
d≧2k (3)
の制限が課される。
したがって、磁気シミュレーションを行いながら、制限条件の下に、ΔXをゼロに近づけるためのコア形状を決定すればよいことになる。
However, in order to ensure a space for winding the coil, k is the thickness of the coil stack, and the following formula (3)
d ≧ 2k (3)
Restrictions are imposed.
Therefore, it is only necessary to determine a core shape for making ΔX close to zero under a limiting condition while performing a magnetic simulation.

−設計手順
図2は、リアクトル装置の設計に用いる設計装置の構成を示すブロック図である。図3は、リアクトル装置の設計手順を示すフローチャートである。
設計装置50は、中央演算装置であるCPU51と、CPU51に接続されるディスプレイ装置52と、CPU51の演算結果や各種データを格納するメモリ53と、磁気シミュレーションソフトなどを入力するためのプログラム入力装置54とを備えている。この設計装置50を用いて、CPU51により、図3に示す手順で設計が行われる。
-Design Procedure FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a design device used for designing the reactor device. FIG. 3 is a flowchart showing the design procedure of the reactor device.
The design device 50 includes a CPU 51 as a central processing unit, a display device 52 connected to the CPU 51, a memory 53 for storing calculation results and various data of the CPU 51, and a program input device 54 for inputting magnetic simulation software and the like. And. The design is performed by the CPU 51 using the design device 50 according to the procedure shown in FIG.

まず、ステップST1で、コアの断面形状が定まると、磁気シミュレーションソフトをプログラム入力装置54から入力して、磁気シミュレーションを行い、ステップST2で、その結果をメモリ53に格納する。   First, when the cross-sectional shape of the core is determined in step ST1, magnetic simulation software is input from the program input device 54 to perform a magnetic simulation, and the result is stored in the memory 53 in step ST2.

このとき、コアの幅Cなどの断面形状は、リアクトル装置に必要なリアクトル値から予め定まっており、磁路長線lと支持部Raの側面Ra1との距離wは、磁気シミュレーションから求まる。また、磁路長の長さも磁気シミュレーションから求まる。
また、ケースへの振動の伝搬を抑制するためには、磁歪による支持部Ra(支持部)の変位ΔXをできるだけゼロに近づけたい。そこで、式(2)でΔX=0となる条件を求めると、下記式(4)
A/2C=λW /λL (4)
となる。
式(4)からAが求まると、式(1)からdが求まることになる。
At this time, the cross-sectional shape such as the width C of the core is determined in advance from the reactor value necessary for the reactor device, and the distance w between the magnetic path length line 1 and the side surface Ra1 of the support portion Ra is obtained from the magnetic simulation. Also, the length of the magnetic path length can be obtained from the magnetic simulation.
Further, in order to suppress the propagation of vibration to the case, the displacement ΔX of the support portion Ra (support portion) due to magnetostriction is desired to be as close to zero as possible. Therefore, when a condition for ΔX = 0 is obtained in equation (2), the following equation (4) is obtained.
A / 2C = λ W / λ L (4)
It becomes.
When A is obtained from equation (4), d is obtained from equation (1).

ただし、式(3)の制限条件を満足している必要があるので、ステップST3で、算出したA,dが制限値を満足しているかどうかを判別する。そして、判別結果がYESの場合に、ステップST4に進んで、算出値をメモリに格納する。
そして、ステップST6で、このA,dを元に、他の寸法Bなどを決定する。磁路長とwとが定まっていれば、Aが定まるとBも定まる。
However, since it is necessary to satisfy the limit condition of Expression (3), it is determined in step ST3 whether the calculated A and d satisfy the limit value. If the determination result is YES, the process proceeds to step ST4 to store the calculated value in the memory.
In step ST6, another dimension B is determined based on A and d. If the magnetic path length and w are determined, when A is determined, B is also determined.

一方、ステップST4における判別結果がNOの場合には、ステップST5に移行する。そして、式(3)に示す下限値をdとし、さらに式(1)にdを代入してAを算出し、この補正されたA,dをメモリ53に格納する。そして、ステップST6で、補正されたA,dを元に、Bなどの寸法を決定する。   On the other hand, if the determination result in step ST4 is NO, the process proceeds to step ST5. Then, the lower limit value shown in Expression (3) is set to d, and further, A is calculated by substituting d into Expression (1), and the corrected A and d are stored in the memory 53. In step ST6, dimensions such as B are determined based on the corrected A and d.

本発明のリアクトル装置の設計方法によると、支持部Raに直交する方向(x方向)における磁歪に起因する変位Δxをできるだけゼロに近づけるための、寸法A,dやBを求めることができる。つまり、ギャップスペーサのない、単体コアを備えたリアクトル装置からケースに伝搬される振動を抑制するための形状を決定することができる。   According to the design method of the reactor device of the present invention, the dimensions A, d, and B for making the displacement Δx caused by the magnetostriction in the direction orthogonal to the support portion Ra (x direction) as close to zero as possible can be obtained. That is, the shape for suppressing the vibration propagated to the case from the reactor device having the single core without the gap spacer can be determined.

(リアクトル装置の構造に関する実施の形態1)
次に、上記設計方法によって設計されるリアクトル装置の実施の形態について、説明する。
図4は、実施の形態1におけるリアクトル装置A1の概略構成を示す斜視図である。図5は、実施の形態におけるコアのみを抜き出して示す斜視図である。図6は、ケースおよび中ケースを破断して示す,実施の形態1に係るリアクトル装置A1の上面図である。
(Embodiment 1 regarding the structure of a reactor device)
Next, an embodiment of a reactor device designed by the above design method will be described.
FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of reactor apparatus A1 in the first embodiment. FIG. 5 is a perspective view showing only the core in the embodiment. FIG. 6 is a top view of reactor device A1 according to the first embodiment, with the case and the middle case broken away.

図4〜図6に示すように、本実施の形態のリアクトル装置A1は、コア1と、コア1の周囲を環状に取り巻くコイル2と、コア1,コイル2等を収納する中ケース4と、全体を収納するケース3とを備えている。
コア1は、平面形状がトラック形状であり、X方向に延びる1対の支持部Raと、1対の開放部Rbとを有している。本実施の形態においては、コア1は、部分コアには分割されておらず、ギャップスペーサが設けられていない。
As shown in FIGS. 4 to 6, the reactor device A <b> 1 of the present embodiment includes a core 1, a coil 2 that surrounds the periphery of the core 1 in an annular shape, a middle case 4 that houses the core 1, the coil 2, and the like, And a case 3 for storing the entirety.
The core 1 has a track shape in a planar shape, and has a pair of support portions Ra extending in the X direction and a pair of open portions Rb. In the present embodiment, the core 1 is not divided into partial cores, and no gap spacer is provided.

ケース3は、コア1の支持部Raに直交するX方向(つまり開放部Rbに平行に)に延びる1対の短辺部3aと、コア1の各支持部Raに平行なY方向に延びる1対の支持部3bとを有しており、各支持部3bの中央付近の部分は外方に突出した突出部3cとなっている。この突出部3cの内方に、コイル2と、コイル2を覆う中ケース3とが収納されている。   The case 3 includes a pair of short side portions 3a extending in the X direction orthogonal to the support portion Ra of the core 1 (that is, parallel to the open portion Rb), and 1 extending in the Y direction parallel to each support portion Ra of the core 1. A pair of supporting portions 3b is provided, and a portion near the center of each supporting portion 3b is a protruding portion 3c protruding outward. The coil 2 and the middle case 3 that covers the coil 2 are housed inside the protruding portion 3c.

ここで、本実施の形態では、コア1の開放部Rbの先端面Rb1とケース3の短辺部3aとの間には、隙間Spが存在している。一方、ケース3の長辺部3bと、コア1の支持部Raの側面Ra1とが接触している。すなわち、ギャップスペーサ11の面に交差する方向に延びる支持部Raの側面Ra1において、コア1がケース3に支持されている。ただし、ここにいう支持とは、平面的な自由度を制限するための支持であって、重量的には、コア1の下面がケース3の底面と接触して、コア1が支持されている。
そして、コア1における図1に示す寸法A,B,dなどは、上述の設計によって、X方向の磁歪に起因する振動がゼロに近づくように設計されている。
Here, in the present embodiment, a gap Sp exists between the front end surface Rb1 of the open portion Rb of the core 1 and the short side portion 3a of the case 3. On the other hand, the long side part 3b of the case 3 and the side surface Ra1 of the support part Ra of the core 1 are in contact. That is, the core 1 is supported by the case 3 on the side surface Ra1 of the support portion Ra extending in the direction intersecting the surface of the gap spacer 11. However, the term “support” as used herein refers to support for limiting the degree of freedom in plan, and in terms of weight, the core 1 is supported by the lower surface of the core 1 contacting the bottom surface of the case 3. .
The dimensions A, B, d, etc., shown in FIG. 1 of the core 1 are designed so that vibration caused by magnetostriction in the X direction approaches zero by the above-described design.

コイル2は、ほぼ全体が絶縁性膜で覆われており、1対の端子23のみが絶縁性膜から露出している。このように、コイル2は、コア1の各支持部Raを覆う2つの環状部分21が連結部22で接続されて構成されおり、通電時には、一方の端子23から、順次2つの環状部分21を経て、他方の端子23に交流電流が流れる。   The coil 2 is almost entirely covered with an insulating film, and only a pair of terminals 23 are exposed from the insulating film. As described above, the coil 2 is configured by connecting the two annular portions 21 covering the respective support portions Ra of the core 1 by the connecting portions 22, and when energized, the two annular portions 21 are sequentially connected from one terminal 23. Then, an alternating current flows through the other terminal 23.

−リアクトル装置の各部の材質−
上記コア1は、高透磁率材料ともいわれる軟磁性材料によって構成されている。軟磁性材料の例としては、純鉄、軟鉄、磁性鋼、珪素鋼、パーマロイ、センダスト、フェライト、磁性合金のアモルファス材料、などがある。ハイブリッド車のエンジン駆動用など、高周波かつ大電力を要求されるリアクトルには、1kHz以上の周波数領域における鉄損が小さいことが求められる。また、振動を抑制するためには、コア1の磁歪が小さいことが好ましい。
-Material of each part of reactor device-
The core 1 is made of a soft magnetic material also called a high magnetic permeability material. Examples of soft magnetic materials include pure iron, soft iron, magnetic steel, silicon steel, permalloy, sendust, ferrite, and amorphous materials of magnetic alloys. A reactor that requires high frequency and high power, such as for driving an engine of a hybrid vehicle, is required to have a small iron loss in a frequency region of 1 kHz or higher. Moreover, in order to suppress vibration, it is preferable that the magnetostriction of the core 1 is small.

本実施の形態においては、上記コア1は、いずれも焼結軟磁性材料によって構成されている。本実施の形態では、焼結軟磁性材料として、アトマイズ法で作製した鉄系軟磁性粉末を、リン酸塩絶縁被膜および樹脂バインダで表面被覆し、その表面被覆粉末をプレス成形後、高温で焼結したものを用いている。   In the present embodiment, each of the cores 1 is made of a sintered soft magnetic material. In this embodiment, as a sintered soft magnetic material, iron-based soft magnetic powder produced by an atomization method is surface-coated with a phosphate insulating coating and a resin binder, and the surface-coated powder is press-molded and then sintered at a high temperature. The result is used.

軟磁性材料としては、焼結軟磁性材料の他に、無方向性珪素鋼板があり、特に、珪素が約6%の無歪み珪素鋼板が、磁歪が0に近いことから、多用されている。この無歪み珪素鋼板は、製造コストが高くつくために、高価であることが難点である。一方、焼結軟磁性材料は、低保持力特性を有するとともに、無歪み珪素鋼板よりも安価であるが、無歪み珪素鋼板に比べると磁歪が大きい、という不利な面もある。   As the soft magnetic material, there is a non-oriented silicon steel plate in addition to the sintered soft magnetic material, and in particular, an unstrained silicon steel plate having about 6% silicon is frequently used because the magnetostriction is close to zero. This unstrained silicon steel plate is expensive because it is expensive to manufacture. On the other hand, the sintered soft magnetic material has low coercive force characteristics and is cheaper than the unstrained silicon steel sheet, but has a disadvantage that the magnetostriction is larger than that of the unstrained silicon steel sheet.

また、ケース3は、MgまたはMg合金や、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの熱伝導性および加工性が良好な材料によって構成されており、リアクトルで発生した熱をケース3から外方に逃すように構成されている。   The case 3 is made of a material having good thermal conductivity and workability, such as Mg or Mg alloy, aluminum or aluminum alloy, and the heat generated in the reactor is released from the case 3 to the outside. Has been.

本実施の形態のリアクトル装置によると、コア1の支持部Raの側面Ra1と、ケース3の長辺部3bとが接触しており、側面Ra1において、コア1がケース3に支持されている。つまり、X方向において、コア1が支持されている。そして、ケース3の短辺部3aとコア1の開放部Rbの先端面Rb1との間には隙間Spが介在している。そして、コア1における図1に示す寸法A,B,dなどは、上述の設計によって、X方向の磁歪に起因する振動がゼロに近づくように設計されているので、ケース3に伝搬する振動が抑制され、ケース3の振動の低減が図られる。   According to the reactor device of the present embodiment, the side surface Ra1 of the support portion Ra of the core 1 is in contact with the long side portion 3b of the case 3, and the core 1 is supported by the case 3 on the side surface Ra1. That is, the core 1 is supported in the X direction. A gap Sp is interposed between the short side 3a of the case 3 and the tip end surface Rb1 of the open portion Rb of the core 1. The dimensions A, B, d, etc., shown in FIG. 1 of the core 1 are designed so that the vibration caused by the magnetostriction in the X direction approaches zero by the above-described design. It is suppressed and the vibration of the case 3 is reduced.

本実施の形態では、ケース3の支持部Raに平行な長辺部3bに、外方に突出する突出部3cを設けたが、平坦な長辺部3bであってもよい。ただし、その場合には、コイル2が巻かれていない領域において、長辺部3bの厚さをコイル2の厚みだけ厚くする必要があり、ケースを構成する材料のコストが高くつくとともに、無駄なスペースを生じることになる。それに対し、本実施の形態のごとく、突出部3cを設けることにより、製造コストと、リアクトル装置が占めるスペースとを削減することができる。   In the present embodiment, the long side portion 3b parallel to the support portion Ra of the case 3 is provided with the protruding portion 3c protruding outward. However, the flat long side portion 3b may be used. However, in that case, it is necessary to increase the thickness of the long side portion 3b by the thickness of the coil 2 in the region where the coil 2 is not wound, which increases the cost of the material constituting the case and is useless. Will create space. On the other hand, the manufacturing cost and the space occupied by the reactor device can be reduced by providing the protruding portion 3c as in the present embodiment.

(実施の形態2)
図7は、ケースおよび中ケースを破断して示す,実施の形態2に係るリアクトル装置A2の上面図である。同図に示すように、本実施の形態においては、ケース3の平面形状は、矩形状であり、実施の形態1のような突出部は設けられていない。つまり、本実施の形態では、長辺部3bは平板状である。一方、コア1の支持部Raには、外方に突出している突出部Rcが設けられている。そして、突出部Rcにおける支持部Raの側面Ra1と、ケース3の長辺部3bとが接触しており、コア1の接続Rbの先端面Rb1とケース3の短辺部3aとの間には隙間Spが介在している。その他の構造は、実施の形態1において説明した通りであるので、実施形態1と同じ符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a top view of reactor device A2 according to the second embodiment, with the case and the middle case broken away. As shown in the figure, in the present embodiment, the planar shape of the case 3 is a rectangular shape, and no protruding portion as in the first embodiment is provided. That is, in the present embodiment, the long side portion 3b has a flat plate shape. On the other hand, the support portion Ra of the core 1 is provided with a protruding portion Rc protruding outward. The side surface Ra1 of the support portion Ra in the protruding portion Rc and the long side portion 3b of the case 3 are in contact with each other, and between the tip end surface Rb1 of the connection Rb of the core 1 and the short side portion 3a of the case 3 A gap Sp is interposed. Since other structures are the same as those described in the first embodiment, the same reference numerals as those in the first embodiment are given and description thereof is omitted.

本実施の形態においても、Y方向においては、コア1とケース3とが接触せずに、X方向において、側面Ra1を介して、コア1とケース3とが接触する構造を採用して、コア1の自由度を制限するようにしている。よって、実施の形態1と同じ効果を発揮することができる。   Also in the present embodiment, the core 1 and the case 3 are not in contact with each other in the Y direction, and the core 1 and the case 3 are in contact with each other through the side surface Ra1 in the X direction. The degree of freedom of 1 is limited. Therefore, the same effect as Embodiment 1 can be exhibited.

特に、本実施の形態では、コア1の支持部Raに突出部Rcを設けたことにより、ケース3の平面形状を矩形状にすることで、形状の簡素化を図りつつ、突出部Rcによる磁束量の増大を図ることができる。   In particular, in the present embodiment, the projecting portion Rc is provided on the support portion Ra of the core 1 so that the planar shape of the case 3 is rectangular, thereby simplifying the shape and increasing the magnetic flux generated by the projecting portion Rc. The amount can be increased.

(その他の実施の形態)
上記各実施の形態においては、ギャップスペーサが設けられていないが、支持部にギャップスペーサが設けられていてもよいものとする。その場合には、磁気吸引力に起因する振動の主成分がY方向に発生するので、X方向において、ケース3に伝搬する振動が小さくなる。よって、本発明の効果と併せて、顕著な振動低減効果が発揮される。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, the gap spacer is not provided, but the support portion may be provided with a gap spacer. In that case, since the main component of the vibration caused by the magnetic attractive force is generated in the Y direction, the vibration propagating to the case 3 is reduced in the X direction. Therefore, a remarkable vibration reduction effect is exhibited together with the effect of the present invention.

上記各実施の形態では、コイル2を覆う中ケース4を設けているが、中ケース4は必ずしも必要でない。中ケース4がなくても、コイル2の表面は絶縁体で保護されているので、絶縁体の厚みを大きくするなどによって絶縁性能を確保することは可能だからである。ただし、確実に絶縁を行い、かつ、コア1のケース3に対する相対的な位置決めを行うことにより、リアクトル装置の使用状態や、組立時における信頼性を確保するためには、中ケース4は有用である。そして、中ケース4が設けられている場合には、本実施の形態のごとく、中ケース4とケース3の突出部3cとが接触していることにより、コイル2で発生した熱のケース3への放熱性が向上することになる。
なお、中ケース4を設ける場合には、樹脂厚を薄くしたり、放熱先のケース4になるべく近づけたり、熱伝導率の高い材料によって構成することで、さらなる放熱性能の向上をはかることができる。
In each of the above embodiments, the middle case 4 that covers the coil 2 is provided, but the middle case 4 is not necessarily required. This is because even if the middle case 4 is not provided, the surface of the coil 2 is protected by an insulator, so that it is possible to ensure insulation performance by increasing the thickness of the insulator. However, the intermediate case 4 is useful in order to ensure the insulation and the relative positioning of the core 1 with respect to the case 3 to ensure the use state of the reactor device and the reliability at the time of assembly. is there. When the middle case 4 is provided, the heat generated in the coil 2 is transferred to the case 3 because the middle case 4 and the protruding portion 3c of the case 3 are in contact with each other as in the present embodiment. This will improve the heat dissipation.
When the middle case 4 is provided, the heat radiation performance can be further improved by reducing the resin thickness, making it as close as possible to the heat radiating case 4 or using a material having high thermal conductivity. .

なお、コア1の支持部Raとケース3の長辺部3bとの間に、バネ部材が介在していてもよい。その場合には、コアで発生する振動の主成分以外の成分がケース3に伝搬されるのを抑制することができる。   A spring member may be interposed between the support portion Ra of the core 1 and the long side portion 3b of the case 3. In that case, components other than the main component of vibration generated in the core can be prevented from propagating to the case 3.

また、コア1の材料として焼結軟磁性材料を用いた場合、製造コストが低減される反面、無歪み珪素鋼板に比べると磁歪による振動が大きくなるが、本発明によって、磁歪に起因する振動のケース3への伝搬を抑制することができる。   Further, when a sintered soft magnetic material is used as the material of the core 1, although the manufacturing cost is reduced, the vibration due to magnetostriction is larger than that of the unstrained silicon steel sheet. Propagation to case 3 can be suppressed.

上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。   The structure of the embodiment of the present invention disclosed above is merely an example, and the scope of the present invention is not limited to the scope of these descriptions. The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.

本発明のリアクトル装置は、ハイブリッド車、燃料電池車や、工場・家庭用電力供給システムにおいて、たとえば昇圧コンバータなどの一部品として利用することができる。   The reactor device of the present invention can be used as a component such as a boost converter in a hybrid vehicle, a fuel cell vehicle, and a factory / household power supply system.

本発明によるリアクトル装置の設計を行う前提となるパラメータを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the parameter used as the premise which designs the reactor apparatus by this invention. リアクトル装置の設計に用いる設計装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the design apparatus used for design of a reactor apparatus. リアクトル装置の設計手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the design procedure of a reactor apparatus. 実施の形態1におけるリアクトル装置の概略構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the reactor apparatus in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1におけるコアの構造を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a structure of a core in the first embodiment. ケースおよび中ケースを破断して示す,実施の形態1に係るリアクトル装置の上面図である。It is a top view of the reactor apparatus which concerns on Embodiment 1 which shows a case and a middle case by fracture. ケースおよび中ケースを破断して示す,実施の形態2に係るリアクトル装置の上面図である。It is a top view of the reactor apparatus which concerns on Embodiment 2 which shows a case and a middle case by fracture | rupture.

符号の説明Explanation of symbols

A リアクトル装置
Ra 支持部
Ra1 側面
Rb 開放部
Rb1 先端面
Rc 突出部
1 コア
2 コイル
3 ケース
3a 短辺部
3b 長辺部
3c 突出部
4 中ケース
21 環状部分
22 連結部
23 端子
A Reactor device Ra Support portion Ra1 Side surface Rb Open portion Rb1 Tip surface Rc Protrusion portion 1 Core 2 Coil 3 Case 3a Short side portion 3b Long side portion 3c Protrusion portion 4 Middle case 21 Annular portion 22 Connection portion 23 Terminal

Claims (7)

相対向する1対の支持部を有するトラック形状のコアを備えたリアクトル装置の設計方法であって、
磁気シミュレーションにより、前記1対の支持部に直交する方向の磁歪による振動を抑制するためのコア形状を演算して、その演算結果をメモリに格納するステップ(a)と、
前記磁気シミュレーションの演算結果をメモリから取り出して、制限条件の下に、コア形状を決定するステップ(b)と、
を含む、リアクトル装置の設計方法。
A method for designing a reactor device including a track-shaped core having a pair of opposing support portions,
(A) calculating a core shape for suppressing vibration due to magnetostriction in a direction orthogonal to the pair of support portions by magnetic simulation, and storing the calculation result in a memory;
(B) extracting a calculation result of the magnetic simulation from a memory and determining a core shape under a limiting condition;
A method for designing a reactor device, including:
請求項1記載のリアクトル装置の設計方法において、
前記ステップ(a)では、前記1対の支持部に直交する方向の磁歪による変位をゼロに近づけるように、前記各支持部の各磁路長線同士の間隔と、各支持部同士の間隔とを求める、リアクトル装置の設計方法。
In the design method of the reactor apparatus of Claim 1,
In the step (a), the distance between the magnetic path length lines of the support parts and the distance between the support parts are set so that the displacement due to magnetostriction in the direction orthogonal to the pair of support parts approaches zero. What is the desired reactor device design method?
相対向する1対の相対向する支持部を有するトラック形状のコアと、
前記コアの周囲に設けられたコイルと、
前記コアを前記前記支持部において支持しつつ、前記コアおよびコイルを収納するケースとを備え、
前記コアの1対の支持部同士の間隔は、支持部に直交する方向の磁歪による振動を抑制するように設定されている、リアクトル装置。
A track-shaped core having a pair of opposed support portions opposed to each other;
A coil provided around the core;
A case for storing the core and the coil while supporting the core in the support portion;
The reactor device is configured such that an interval between the pair of support portions of the core is set so as to suppress vibration due to magnetostriction in a direction orthogonal to the support portions.
請求項3記載のリアクトル装置において、
前記コアは、ギャップスペーサのない、単体コアである、リアクトル装置。
The reactor device according to claim 3,
The reactor is a reactor device that is a single core without a gap spacer.
請求項3または4記載のリアクトル装置において、
前記ケースは、前記コアの支持部に平行な1対の辺部を有し、
前記1対の辺部は、前記コイルの側方に位置する部位で外方に突出している、リアクトル装置。
The reactor device according to claim 3 or 4,
The case has a pair of sides parallel to the support portion of the core,
The pair of side portions is a reactor device that protrudes outward at a portion located on a side of the coil.
請求項3または4記載のリアクトル装置において、
前記コアの前記支持部は、前記コイルに覆われていない部分において外方に突出した部分を有している、リアクトル装置。
The reactor device according to claim 3 or 4,
The reactor is a reactor device in which the support portion of the core has a portion protruding outward in a portion not covered with the coil.
請求項3〜6のうちいずれか1つに記載のリアクトル装置において、
前記コアの前記各部分コアは、焼結軟磁性材料を主成分として構成されている、リアクトル装置。
In the reactor apparatus as described in any one of Claims 3-6,
Each of the partial cores of the core is a reactor device configured with a sintered soft magnetic material as a main component.
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