电抗器

文档序号:36857 发布日期:2021-09-24 浏览:9次 >En<

阅读说明:本技术 电抗器 (Electric reactor ) 是由 大岛泰雄 有间洋 于 2021-02-26 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种电抗器,可在维持电感值的同时,实现轻量化与低成本化。电抗器(1)具有:芯(2)、埋设于芯(2)的内部并将导体缠绕而成的线圈(3)、以及位于线圈(3)的内周(32)且形成于芯(2)的中孔(21),其中,芯(2)是线圈(3)的轴向上的平均磁路长度比与轴向正交的方向上的平均磁路长度短的扁平形状。(The invention provides a reactor which can realize light weight and low cost while maintaining inductance value. A reactor (1) is provided with: the coil comprises a core (2), a coil (3) which is embedded in the core (2) and is formed by winding a conductor, and a middle hole (21) which is positioned on the inner periphery (32) of the coil (3) and is formed in the core (2), wherein the core (2) is in a flat shape, and the average magnetic path length in the axial direction of the coil (3) is shorter than the average magnetic path length in the direction orthogonal to the axial direction.)

电抗器

技术领域

本发明涉及一种电抗器(reactor)。

背景技术

作为电抗器中所使用的芯,有被称为金属复合芯(metal composite core)(以下,称为MC芯)的芯。此种芯是通过将金属磁性粉末与树脂混合并进行固化来制造。在MC芯埋设有将导体缠绕而成的线圈的电抗器较将线圈卷绕于芯的环型(toroidal type)的电抗器而言更小型,或与芯使用有铁氧体(ferrite)的层叠型的电抗器相比,在高温区域不易磁饱和。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]国际专利公开第2016-031993号

发明内容

[发明所要解决的问题]

电抗器的芯中流动的磁通在作为线圈内侧的内脚部是沿着线圈的卷轴方向流动,但集中于靠近线圈的位置,因此较芯的上下的磁轭部而言更不易流动。因此,进行有如下操作:通过使电抗器薄型化、即降低线圈的卷轴方向上的高度并加以低背化,而减少磁通不易流动的内脚部的磁路,整体使磁通容易流动。

此处,对于构成电子设备的各种零件,要求轻量化与低成本化。低背化与芯材料的减少带来的轻量化与低成本化有关。但是,通过进一步的低背化来减少芯材料而实现轻量化、低成本化的情况会削减整体的磁路,因此难以维持电抗器所要求的高的电感值。

本发明是为了解决所述那样的课题而提出的,目的在于提供一种电抗器,可在维持电感值的同时,实现轻量化与低成本化。

[解决问题的技术手段]

本发明的实施方式的电抗器具有:芯、埋设于所述芯的内部且将导体缠绕而成的线圈、以及位于所述线圈的内周且形成于所述芯的中孔,其中,所述芯是所述线圈的轴向上的平均磁路长度比与所述轴向正交的方向上的平均磁路长度短的扁平形状。

[发明的效果]

根据本发明,可提供一种电抗器,可在维持电感值的同时,实现轻量化与低成本化。

附图说明

图1是实施方式的电抗器的立体图。

图2是表示实施方式的电抗器的线圈的立体图。

图3A是实施方式的电抗器的长边方向上的剖面图。

图3B是实施方式的电抗器的短边方向上的剖面图。

图4是实施方式的电抗器的水平剖面图。

图5A是将中孔设为轨道形状的例子。

图5B将中孔设为长方形形状的例子。

图6是表示短边孔宽/短边中脚宽的差异与L/g值的关系的图表。

图7是表示长边孔宽/长边中脚宽的差异与L/g值的关系的图表。

图8是表示中孔的其他形态的剖面图。

图9A~图9C是表示外脚的其他形态的水平剖面图。

[符号的说明]

1:电抗器

2:芯

3:线圈

4:成形品

21:中孔

22:中脚部

23:外脚部

24:第一磁轭部

25:第二磁轭部

31:外周

32:内周

具体实施方式

参照附图对实施方式的电抗器进行说明。图1是电抗器1的外观立体图,也是芯2的外观。图2是埋入于芯2内的线圈3的立体图。图中,将与线圈3的卷轴平行的方向设为轴向,将与轴向正交的方向设为水平方向。图3A是电抗器1的长边方向上的剖面图,即沿着图1的A-A线在轴向上进行切断而成的剖面图。图3B是电抗器1的短边方向上的剖面图,即沿着图1的B-B线在轴向上进行切断而成的剖面图。图4是用于说明电抗器1的各部分的尺寸的水平方向剖面图。

[电抗器的形状]

如图1及图2所示,本实施方式的电抗器1具有芯2、线圈3及成形品4。芯2是与轴向正交的端面为圆角长方形形状的柱状体。所谓圆角长方形形状,是指角带圆润感的长方形形状。圆角长方形形状包括轨道形状。所谓轨道形状,是指将一对相同形状的部分圆以凸侧相反的方向分开配置,并将各自的两端以彼此平行且相同长度的两条直线连结而成的形状(参照图4)。成形品4是收容线圈3且介隔存在于芯2与线圈3之间的绝缘性树脂构件。即,成形品4以收容有线圈3的状态埋设于芯2,且作为使芯2与线圈3绝缘的绕线管(bobbin)发挥功能。

如图2所示,线圈3具有导体的缠绕部分,且缠绕部分的外周31及内周32呈圆角长方形形状。再者,在图2中,仅示出了线圈3的缠绕部分的形状,省略了线圈3的开始缠卷的端部或结束缠卷的端部即直线状的引出端。在成形品4及芯2,形成有用于将引出端引出而露出至外部的孔。

如图3A、图3B所示,线圈3是埋设于芯2的内部。芯2具有位于线圈3的内周32的中孔21。中孔21为贯通孔,中孔21的水平方向上的剖面是长方形形状或圆角长方形形状。再者,本实施方式的中孔21是与线圈3的内周32的形状的中心同心地形成。

覆盖线圈3的芯2具有一体地、即通过共通的材料而连续地不间断地形成的中脚部22、外脚部23、第一磁轭部24、第二磁轭部25。在图3A、图3B中,中脚部22、外脚部23、第一磁轭部24、第二磁轭部25所形成的长方形形状的剖面隔着中孔21而左右对称地出现。

在所述中脚部22、第一磁轭部24、外脚部23、第二磁轭部25形成环状的磁路。即,中脚部22覆盖线圈3的内周32并形成轴向上的磁路。外脚部23覆盖线圈3的外周31并形成轴向上的磁路。第一磁轭部24、第二磁轭部25覆盖线圈3的缠绕部分的相反的水平面并形成水平方向上的磁路。

此处,芯2通过扁平形状而经低背化。所谓扁平形状,是指轴向上的平均磁路长度比与轴向正交的方向上的平均磁路长度短。即,中脚部22或外脚部23的平均磁路长度比第一磁轭部24或第二磁轭部25的平均磁路长度短。平均磁路长度是磁通通过的部分的平均长度。

若示意性地示出此种平均磁路长度,则成为如图3A、图3B的虚线所示那样。即,如图3A所示,在芯2的长边方向上的剖面中,将隔着中孔21而出现的左右的长方形形状的剖面中的、其中一第一磁轭部24或第二磁轭部25的外侧的水平方向上的长度设为LM,将内侧、即线圈3侧的水平方向上的长度设为lM。另外,将中脚部22或外脚部23的外侧的轴向上的长度设为LN,将内侧、即线圈3侧的轴向上的长度设为lN。

于是,轴向上的平均磁路长度成为(LN+lN)/2,与轴向正交的方向上的平均磁路长度成为(LM+lM)/2,两者的大小关系成为(LM+lM)/2>(LN+lN)/2。再者,此虽为平均磁路长度的一部分的大小关系,但遍及平均磁路长度的总长,相同的关系也成立。

同样地,如图3B所示,在芯2的短边方向上的剖面中,也是将第一磁轭部24或第二磁轭部25的外侧的水平方向上的长度设为Lm,将内侧的水平方向上的长度设为lm。将中脚部22或外脚部23的外侧的轴向上的长度设为Ln,将内侧的轴向上的长度设为ln。于是,成为(Lm+lm)/2>(Ln+ln)/2。

另外,如图1及图4所示,芯2的中脚部22及中孔21的与轴向正交的端面(剖面也同样如此)的形状是具有长边方向及短边方向的形状。具有长边方向及短边方向的形状是正交的方向上的长度有差异的形状。在本实施方式中,中脚部22的端面形状为轨道形状。中孔21的端面形状为长方形形状。

而且,若将中脚部22的短边方向上的边的长度设为D,将中孔21的短边方向上的边的长度设为d,则d相对于D的比例(百分率)为30%~85%。另外,若将中脚部22的长边方向上的边的长度设为W,将中孔21的长边方向上的边的长度设为w,则w相对于W的比例为40%~62%。此处所述的短边方向上的边、长边方向上的边是直线部分。在长方形形状或轨道形状的情况下,短边方向上的边的长度是相向的长边方向上的两边的间隔,与短边方向上的长度相同。

成形品4在内部形成有收容线圈3的轨道形状的环状空间。成形品4例如是自上表面的开口收容线圈3,并由盖体密封。再者,通过将收容有线圈3的成形品4收容于未图示的容器中,并填充芯2的材料,而将线圈3埋设于芯2。此种容器既可作为电抗器1的外包装而使用,也可拆除来制成芯2露出的电抗器1。

[各部分的结构组件]

对电抗器1的各部分的结构材料进行详细叙述。

[芯]

芯2是将作为软磁性粉末的第一粉末与第二粉末混合,并利用树脂使所述粉末硬化而成的MC芯。作为硬化的方法,例如有:预先将混合粉末与未硬化的树脂混合,将其注入至配置于容器内的线圈3的周围并进行固化的方法;以及将混合粉末填充至配置于容器内的线圈3的周围,并在所述状态下对容器施加振动,之后使未硬化的树脂含浸于混合粉末并进行硬化的方法。

(第一粉末)

作为第一粉末,优选为Fe-6.5Si及Fe-3.5Si,可利用其他软磁性粉末、例如纯铁、Fe-Si、Fe-Ni、Fe-Al、Fe-Co、Fe-Cr、Fe-N、Fe-C、Fe-B、Fe-P、Fe-Al-Si等Fe基合金粉末、或者稀土类金属粉末、非晶质金属粉末、铁氧体粉末等。

第一粉末的平均粒子径优选为100μm以上,更优选为100μm~300μm。其原因在于:若第一粉末过大,则圆形度必然变差,若过小,则透磁率会变低。若平均粒子径超过300μm,则粒子间的空隙增加,第二粉末无法完全填埋所述空隙,软磁性复合材料的密度降低。在未满100μm的情况下,与填埋粒子间的空隙的第二粉末的粒径差变小,第一粉末与第二粉末的空隙增加,密度降低。优选为除了将平均粒子径设为所述范围以外,也穿过500目的筛子,由此去除超过500目的粒子的第一粉末,实现粒子径的均匀化。

第一粉末的平均圆形度优选为0.895以上。若圆形度再低,则在第一粉末的表面的凹凸、与第二粉末之间产生空隙,密度降低。作为第一粉末,可使用利用气体雾化法或水雾化法或者水-气体雾化法来制造的粉末,利用气体雾化法而得的软磁性粉末是大致球状的粒子,因此可直接使用。利用水雾化法制造的软磁性粉末是在其表面形成有凹凸的非球状的粒子,因此在利用球磨机等进行粉碎而形成为球状后,使用表面改质装置使平均圆形度成为0.895以上。关于此方面,以下所述的第二粉末也同样如此。

作为第一粉末,也可使用在表面形成有绝缘被膜的粉末、与未形成绝缘被膜的粉末中的任一种。作为绝缘被膜,可使用在粒子径为7nm~500nm的MgO、Al2O3、TiO2、CaO、SiO2等无机绝缘粉末中添加硅烷偶合剂而成的绝缘被膜、或加热硬化型的硅酮树脂被膜、氟系树脂等。

(第二粉末)

作为第二粉末,可使用与第一粉末相同的材料,也可设为不同的材料。第二粉末的平均粒子径优选为5μm~12μm。若平均粒子径超过12μm,则与具有100μm~300μm的大小的第一粉末相比较,粒径过大,第二粉末无法完全填埋第一粉末间所形成的空隙,软磁性复合材料的密度降低。在未满5μm的情况下,第二粉末的制造变困难,并且在使容器振动的情况下第二粉末集中于容器底部,所获得的软磁性复合材料的密度变得不均匀。

第二粉末的平均圆形度为0.895以上,特别优选为0.908以上。圆形度在第一粉末与第二粉末中无需相等。若第二粉末的圆形度再低,则在第一粉末的表面与第二粉末之间产生空隙,密度降低。作为第二粉末,可使用利用气体雾化法或水雾化法或者水-气体雾化法来制造的粉末,此方面与第一粉末相同。

关于第一粉末与第二粉末的调配比率,第一粉末为50wt%~100wt%,第二粉末为0wt%~50wt%。再者,第二粉末为0wt%、即、不含第二粉末的形态也是本发明的一形态。优选为可将第一粉末设为60wt%~80wt%,将第二粉末设为20wt%~40wt%。根据第一粉末与第二粉末的平均粒子径与平均圆形度,无论两者的调配比率朝大小任一方向偏离所述范围,所获得的软磁性复合材料的密度均降低。

作为第二粉末,与第一粉末同样地,也可使用在表面形成有绝缘被膜的粉末、与未形成绝缘被膜的粉末中的任一种。作为绝缘被膜,可使用在MgO、Al2O3、TiO2、CaO、SiO2等无机绝缘粉末中添加硅烷偶合剂而成的绝缘被膜、或加热硬化型的硅酮树脂被膜、氟系树脂等。

第一粉末及第二粉末优选为整体进行均质混合,若如此,则有如下优点:在混合粉末中添加树脂而制成的软磁性复合材料的密度变得均质,不会产生透磁率等性能的偏差。

构成软磁性复合材料的粉末若包含第一粉末与第二粉末,则也可为三种以上。在此情况下,使用分别改变了三种以上的粉末的粒子径的粉末。由此,可消除粉末间的间隙,提高密度。在使用三种以上的粉末的情况下,可使用种类相同的软磁性粉末,也可使用其他种类的软磁性粉末。换句话说,软磁性粉末的粒度分布的峰值可有两个,也可为三个以上。在此情况下,第一粉末与第二粉末的粒子径并不限定于所述平均粒子径的范围,在混合三种以上的粉末的情况下,理想的是选择密度变得最高的平均粒子径。

(树脂)

树脂是在将第一粉末与第二粉末均质地混合的状态下保持第一粉末与第二粉末的成分。作为所述树脂,可使用热硬化性树脂或紫外线硬化性树脂或热塑性树脂。作为热硬化性树脂,可使用酚树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨基甲酸酯、二烯丙基邻苯二甲酸酯树脂、硅酮树脂等。作为紫外线硬化性树脂,可使用氨基甲酸酯丙烯酸酯系、环氧丙烯酸酯系、丙烯酸酯系、环氧系的树脂。作为热塑性树脂,优选为使用聚酰亚胺或氟系树脂等耐热性优异的树脂。通过添加硬化剂而硬化的环氧树脂可通过硬化剂的添加量等来调整其粘度,因此适合于本发明。

树脂中可添加Al2O3、BN、AlN等高热传导率材料。另外,作为粘度调整材料,可使用SiO2、Al2O3、Fe2O3、BN、AlN、ZnO、TiO2等。填料的平均粒子径可为第二粉末的平均粒子径以下、优选为1/3以下。其原因在于:若填料的粒子径大,则所获得的软磁性复合材料的密度降低。

在将混合粉末与树脂混合的情况下,与软磁性粉末混合时的树脂的粘度优选为50mPa·s~5000mPa·s。若粘度小于50mPa·s,则在混合时树脂无法掺混于软磁性粉末,而会偏靠于注入至容器内的软磁性复合材料的低层部分,软磁性复合材料的密度或强度产生偏差。若粘度超过5000mPa·s,则粘度过于变高,平均粒子径小的第二粉末无法顺利地进入至平均粒子径大的第一粉末的间隙,所获得的软磁性复合材料的密度降低。

在含浸的情况下,虽也取决于树脂的种类,但向混合粉末的含浸时的粘度优选为3350mPa·s以下,更优为100mPa·s以下,进而优为20mPa·s~100mPa·s。若粘度超过3350mPa·s,则粘度过于变高,树脂无法顺利地含浸于混合粉末的间隙,所获得的软磁性复合材料的密度降低。若考虑到对于混合粉末的浸透时间,则在树脂为丙烯酸树脂或硅酮树脂的情况下,向混合粉末的含浸时的粘度优选为100mPa·s以下,在树脂为环氧树脂的情况下,向混合粉末的含浸时的粘度优选为3350mPa·s以下,但在浸透时间并无限制的情况下,丙烯酸树脂或硅酮树脂均是只要为3350mPa·s以下即可。

相对于包含第一粉末与第二粉末的混合粉末,树脂的添加量优选为3wt%~7wt%。若小于3wt%,则软磁性粉末的接合力不足,所获得的软磁性复合材料的强度降低。若超过7wt%,则树脂进入至第一粉末间所形成的间隙,第二粉末无法填埋所述间隙,软磁性复合材料的密度降低。在含浸的情况下,需要使所含浸的树脂遍布到填充至容器内的混合粉末的表面的那样的量。在混合粉末与树脂量被填充至容器的相同水平的状态下,所述树脂量虽也取决于树脂的种类,但优选为混合粉末的质量(第一粉末与第二粉末的合计质量)的3wt%以上。若小于3wt%,则软磁性粉末的接合力不足,所获得的软磁性复合材料的强度降低。通过增多树脂的添加量,而将树脂填充至比容器内的填充有混合粉末的高度高的位置,由此可在软磁性复合材料的表面形成树脂的保护层。不过,若相对于混合粉末添加必要以上的树脂,则未完全浸透至混合粉末的树脂成为上澄液而出现,保护层过于变厚。另外,若超过10wt%,则认为软磁性复合材料的密度降低。若考虑到这些情况,则在含浸的情况下,相对于混合粉末,树脂的添加量优选为3wt%~10wt%。

[线圈]

线圈3是使用在铜线等导体形成绝缘被膜而成的线圈。作为导体,优选为使用在圆线或扁线等的表面形成聚酰亚胺树脂等绝缘清漆而成的导体。线圈3可为于在容器的内部收纳有作为成形品4的线圈盒、且在所述线圈盒内配置有线圈3的状态下,向容器的周围注入绝缘树脂并进行固化而成的线圈,也可使用预先埋设于硅酮树脂等绝缘树脂内的线圈。也可为于在外包装盒内部收纳有线圈盒、且在所述线圈盒内配置有线圈3的状态下,向线圈3的周围注入绝缘树脂并进行固化而成的线圈。在利用绝缘树脂被覆线圈3的情况下,也可不在导体的表面涂布绝缘清漆等。在本实施方式中,尤其是,通过将包含扁线的导体缠绕成扁绕绕阻(edgewise winding),而减小电抗器1内的线圈3的表观剖面积,实现电抗器1的小型化,并且使相当于导体径的长边的线宽与冷却面并行,由此可提高线圈3的散热性。

本发明的线圈3的绕线匝数或层数或剖面形状并无限定。作为线圈3,可使用制成扁绕绕阻的α绕阻的线圈3、或制成平绕绕阻的α绕阻的线圈3。通过将线圈3设为α绕组,并设为偶数层,不会产生多余的空间,可自线圈3的外周31进行线圈3的引出,因此可实现线圈3的低背化。另外,通过将线圈3的剖面设为四边形,而使导体彼此密接,实现散热性的提高。另外,也可使用扁线以外的导体,也可使用将圆线缠绕数次而上下或左右层叠而成的线圈3。在比较小的电流的情况下,可使用圆线,可通过使用圆线来抑制费用。另外,在使用剖面形状小的圆线的情况下,还有可进一步小型化等优点。

[成形品及容器]

作为成形品4及容器的主材料,例如可使用不饱和聚酯系树脂、氨基甲酸酯树脂、环氧树脂、团状模塑料(bulk molding compound,BMC)、聚苯硫醚(polyphenylenesulfide,PPS)、聚对苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate,PBT)等绝缘性树脂。

再者,关于容器,可全部或一部分使用铝或镁等热传导性高的金属。通过使这些金属与容器内的芯2直接接触,可实现散热性的提高。关于容器的形状,可根据要制造的电抗器1的形状来使用各种形状的容器。也可将容器直接作为电抗器1的外包装盒来使用。若将容器作为外包装盒来使用,则有在芯2的硬化后无需拆除容器的优点。

[电抗器的制造方法]

对以上那样的本实施方式的电抗器1的制造方法的一例进行说明。首先,线圈3是将在作为导体的铜线的表面涂布绝缘清漆而成的两根扁线以缠绕部分分别成为轨道形状的方式制成α绕阻并重合。虽未图示,但线圈3的两端部在线圈3的缠绕部分的其中一短边侧被向线圈3的最外周部分延长的方向上引出。

线圈3被收容于成形品4内,进而成形品4被收容于容器。成形品4由定位用的突起等支撑,由此,在成形品4的周围形成填充芯2的材料的间隙。进而,在容器,以贯通成形品4的内周的方式设置有用于形成中孔21的柱状部分。

作为芯2的材料,预先制成将磁性粉末与树脂混合而成的混合粉末。如上所述,本实施方式的磁性粉末是由平均粒子径不同的第一粉末与第二粉末此两种磁性粉末构成。在此情况下,例如,将第一粉末与第二粉末混合来构成磁性粉末,并对磁性粉末添加树脂,由此将磁性粉末与树脂混合。通过所述混合工序,可获得磁性粉末与树脂的粘土状的混合物(以下,也称为复合磁性材料)。

如此,通过将预先准备的复合磁性材料填充至容器内的容器与成形品4的间隙中而成型。再者,也可通过在容器中填充磁性粉末与树脂并进行混合,而与混合工序一起成型。然后,使填充至容器内的复合磁性材料硬化。硬化是通过在干燥环境中干燥规定时间来进行。另外,在使用热硬化性树脂或紫外线硬化树脂等作为树脂的情况下,通过在填充后加热到规定的温度,或者进行紫外线照射,而使树脂硬化。再者,也可通过利用按压构件按压填充至容器中的复合磁性材料,来提高表观密度。即,在对容器填充复合磁性材料后,可不加压,也可加压。

[作用效果]

(1)本实施方式的电抗器1具有芯2、埋设于芯2的内部且将导体缠绕而成的线圈3、以及位于线圈3的内周32且形成于芯2的中孔21,芯2是线圈3的轴向上的平均磁路长度比与轴向正交的方向上的平均磁路长度短的扁平形状。

如此,在芯2形成有中孔21,因此可减少芯2的材料,实现轻量化。另外,在线圈3的内周32的区域,芯2中流动的磁通集中于靠近线圈3的位置。因此,即便在所述区域形成中孔21,磁通的流动也不易受到影响,可维持电感值。

扁平形状的芯2的进一步的材料的削减、轻量化困难,但是发明者着眼于如下情况:在芯2的中央、即线圈3的内周32的区域,磁通的流动集中于靠近线圈3的位置,中心几乎不流动磁通。然后,进行了努力研究,结果发现,即便在芯2的与线圈3的内周32的区域对应的位置形成线圈3不露出的程度的孔,磁通也会在孔周围的芯材料的残存部分中流动,因此不易对电感值造成影响。而且,如后所述,作为针对材料的削减而维持电感值的新指标,使用表示相对于芯2的质量的电感值的L/g的值、短边孔宽/短边中脚宽、长边孔宽/长边中脚宽,且为了获得所希望的L/g的值而对适合的孔的尺寸与形状进行验证。

(2)覆盖线圈3的内周32的芯2的中脚部22及中孔21的与轴向正交的端面的形状是具有长边方向及短边方向的形状,相对于中脚部22的短边方向上的边的长度,中孔21的短边方向上的边的长度的比例为30%~85%。由此,可将相对于芯2的质量的电感值的比例(百分率)维持为49%以上。

(3)芯2的中脚部22及中孔21的与轴向正交的端面的形状是具有长边方向及短边方向的形状,中孔21的长边方向上的边的长度相对于中脚部22的长边方向上的边的长度的比例为40%~62%。由此,可将相对于芯2的质量的电感值的比例维持为49%以上。

(4)中孔21的与轴向正交的面为圆角长方形形状。由此,可维持电感值,并且在曲线部分,与设为矩形相比,可削减芯2的材料。

(5)芯2是将软磁性粉末与树脂混合并填充至容器内进行硬化而成。因此,与需要昂贵的模具或基于高压力的加压的压粉磁芯等相比,可容易地进行中孔21的形成、尺寸的调整等。

[实施例]

除了参照所述图1~图4以外,还参照表1~表3及图5A、图5B~图7对本发明的实施例进行说明。以下的实施例、比较例中,电抗器1是芯2、线圈3、成形品4及容器采用共通的材料、共通的制造方法、而改变中孔21的尺寸来制作而成的电抗器。

(芯的尺寸)

如图4及图5A、图5B所示,芯2的外形为轨道形状。芯2的外形尺寸是长边方向上的长度X=150mm(半圆部的半径R×2=50mm×2,直线部分的边Xs的长度为50mm),短边方向上的长度Y=100mm。再者,芯2的厚度、即卷轴方向上的长度为18mm。

短边孔宽/短边中脚宽是中孔21的短边方向上的长度d相对于中脚部22的短边方向上的长度D的比例。长边孔宽/长边中脚宽是中孔21的长边方向上的边的长度w相对于中脚部22的长边方向上的边的长度W的比例。

(线圈的尺寸)

线圈3的缠绕部分的形状也是轨道形状。线圈3的外形尺寸是长边方向上的长度x=141mm(半圆部的半径r×2=45.5mm×2,直线部分的边的长度xs=50mm),短边方向上的长度y=91mm。线圈3的轨道形状的内周32的尺寸是长度方向上的长度为73mm(直线部的长度为50mm,半圆部的半径为11.5mm),短边方向上的长度为23mm。再者,单一的线圈3的厚度、即卷轴方向上的长度为3.6mm,并将两个重叠。

(测定值)

密度是用芯2的质量除以体积而算出的表观密度。L值是电流值30A下的电感值,L/g是用电感值L除以芯2的质量而得的值。质量的测定是使用秤(AS PRO ASP123F)。电感值L是线圈3为48匝、芯2的透磁率为30时的分析值。

(改变短边孔宽时的比较)

将中脚部22的短边方向上的长度D=21mm、中孔21的长边方向上的长度w=36mm设为固定。而且,如表1所示,关于中孔21的短边方向上的长度d、短边孔宽/短边中脚宽,设为实施例1为7mm、33%,实施例2为14mm、67%,实施例3为15mm、71%,实施例4为16mm、76%。

比较例1中,因是没有中孔21的情况而短边孔宽/短边中脚宽为0%,比较例2中,短边方向上的长度d为19mm而短边孔宽/短边中脚宽为90%。比较例3中,短边方向上的长度d为21mm而短边孔宽/短边中脚宽为100%,即,是在中孔21的直线部分没有芯2的材料的情况。

(表1)

如表1及图6所示,实施例1~实施例4获得了0.49以上的L/g值。比较例1的L/g值为0.47802,实施例1的L/g值为0.49059,因此,当考虑到图6的比较例1向实施例1的变化率时,若短边孔宽/短边中脚宽为30%以上,则认为L/g值为0.49以上。另外,实施例4的L/g值为0.49729,比较例2的L/g值为0.48341,因此,当考虑到实施例4向比较例2的变化率时,若短边孔宽/短边中脚宽为85%以下,则认为L/g值为0.49以上。因此,短边孔宽/短边中脚宽优选为30%以上且85%以下。若为33%以上且76%以下,则可获得大于0.49的L/g值,因此更优选。若为70%~72%,则认为可获得0.50以上的L/g值,因此进而优选。

(中孔的圆弧部分的有无)

如表2、图5A、图5B所示,将中孔21的水平剖面为长方形形状的情况、与为轨道形状的情况进行了比较。中孔21的长边方向上的边的长度w为36mm,短边方向上的长度d为15mm,轨道形状的半圆部分(圆弧部分)的半径为7.5mm。于是,两者的L/g值几乎相同而为0.5以上。因此,得知,即便将芯2中形成的中孔21设为轨道形状而减少材料,特性也不会降低。

(表2)

项目 单位 长方形形状 轨道形状
芯体积 mm<sup>3</sup> 111140 107959
密度 g/cm<sup>3</sup> 5.66 5.66
质量 g 629.05 611.05
30A-L值 μH 315 309
L/g μH/g 0.500753 0.505689

(改变长边孔宽时的比较)

固定为在所述实施例中关于L/g值而获得了良好的结果的中脚部22的长边方向上的长度W=71mm、中孔21的短边方向上的长度d=15mm。而且,关于中孔21的长边方向上的长度w、长边孔宽/长边中脚宽,设为实施例5为30mm、42%,实施例6为33mm、46%,实施例7为36mm、51%,实施例8为40mm、56%,实施例9为43mm、61%。比较例5中,长边方向上的长度w、长边孔宽/长边中脚宽是设为50mm、70%。

(表3)

如表3及图7所示,实施例5~实施例9可获得0.49以上的L/g值。当考虑到实施例5向实施例7的L/g值的变化率时,若长边孔宽/长边中脚宽为40%以上,则认为成为0.49以上。实施例9的L/g值为0.49971,比较例5的L/g值为0.48673,当考虑到实施例9向比较例5的变化率时,若为62%以下,则认为L/g值成为0.49以上。因此,长边孔宽/长边中脚宽优选为40%以上且62%以下。若为42%以上且61%以下,则可获得大于0.49的L/g值,因此更优选。若为42%以上且56%以下,则可获得0.50以上的大的L/g值,因此进而优选。

[其他实施方式]

本发明并不限定于以上实施方式。以上实施方式是作为例子而提出的,能够以其他各种形态来实施。在不脱离发明范围的范围内,可进行各种省略或置换、变更。这些实施方式或其变形包含于发明的范围、主旨、其均等的范围内。以下是其中一例。

(1)中孔21、中脚部22的与轴正交的剖面或端面的形状只要是包含长边方向及短边方向的形状即可,可为椭圆形,也可为六边形等多边形。另外,中孔21也可不是贯通孔。即,若不阻碍磁路,且可实现芯2的材料的减少,也可为凹形状、凹陷形状。进而,如图8所示,也可设为以芯2的内部中空的方式形成的中孔21。

(2)埋设于芯2的线圈3可为一个,也可为两个以上,既可将多个线圈3上下重叠,也可左右排列。

(3)外脚部23也可仅配置于线圈3的外周31的一部分。例如,可如图9A所示,在线圈3的四角设置外脚部23,也可如图9B所示,沿着线圈3的长边方向设置一对外脚部23,也可如图9C所示,沿着线圈3的短边方向设置一对外脚部23。再者,如图9A~图9C的例子所示那样,关于芯2的外形的形状,并不限定于圆角长方形形状,也可为长方形形状等具有角的形状。

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