JP7175807B2 - inductor device - Google Patents
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Description
本発明は、インダクタ装置に関する。 The present invention relates to inductor devices.
PFC(Power Factor Correction)回路、コンバータ回路、インバータ回路等では、インダクタやコンデンサの小型化が図られている。インダクタを小型化するためには、巻線およびコアのサイズを縮小することが求められるが、これらのサイズを縮小すると、インダクタの発熱量が増加する傾向にある。従って、小型化したインダクタの連続使用を可能とするためには、如何にしてインダクタの放熱性を高めるのかが重要となる。 In a PFC (Power Factor Correction) circuit, a converter circuit, an inverter circuit, etc., miniaturization of inductors and capacitors has been attempted. In order to miniaturize the inductor, it is required to reduce the size of the winding and core, but the reduction of these sizes tends to increase the amount of heat generated by the inductor. Therefore, in order to enable continuous use of a miniaturized inductor, it is important to improve the heat dissipation of the inductor.
放熱性を高めるため、例えば下記の特許文献1には、インダクタを底板部および側壁部を有するケースに収容し、ケースを冷却ベースに固定したリアクトルが開示されている。加えて、特許文献1には、底板部に放熱層を設けること、熱伝導率を高めるためにケースをアルミニウム等の金属材料で形成すること、ケース内に封入する封止樹脂に熱熱伝導性に優れたフィラーを含有させること、も開示されている。 In order to improve heat dissipation, Patent Document 1 below, for example, discloses a reactor in which an inductor is housed in a case having a bottom plate portion and side wall portions and the case is fixed to a cooling base. In addition, Patent Document 1 discloses that a heat dissipation layer is provided on the bottom plate, that the case is formed of a metal material such as aluminum in order to increase thermal conductivity, and that the sealing resin enclosed in the case has thermal conductivity. Also disclosed is the inclusion of fillers that are superior in
ところで、特許文献1に記載のように、ケースの側壁部全体をアルミニウム等の金属材料で形成した場合、巻線の側壁部に生じる渦電流が側壁部を周回するように流れる。そのため、ケースでの渦電流損失が増大してインダクタの磁気特性(例えばインダクタンス値)の低下を招くことが明らかとなった。磁気特性の低下を補うためには、インダクタの巻線数を増加させ、あるいはコアを大型化する等の対策を講じる必要があり、小型化の要請に反する結果を招く。 By the way, as described in Patent Document 1, when the entire side wall of the case is made of a metal material such as aluminum, eddy currents generated in the side wall of the winding flow around the side wall. As a result, it has become clear that the eddy current loss in the case increases, leading to a decrease in the magnetic properties (eg, inductance value) of the inductor. In order to compensate for the deterioration of the magnetic properties, it is necessary to take countermeasures such as increasing the number of windings of the inductor or enlarging the core size.
そこで、本発明は、放熱性の低下を抑制しつつ、ケースの渦電流損失を少なくしたインダクタ装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an inductor device in which the eddy current loss of the case is reduced while suppressing deterioration in heat dissipation.
以上の課題を解決するため、本発明は、環状の多角形状をなすコアと前記多角形状コアの内側空間を通して巻回された巻線とを有するインダクタと、前記インダクタを内部に収容し、板状の底部、および当該底部から立ち上がり、前記インダクタの周囲を囲む側壁部を有するケースとを備えたインダクタ装置において、前記インダクタを、巻線軸が前記底部と平行となり、かつ前記コアが前記底部と平行な平面上で環状となる向きに配置し、前記ケースの側壁部に、前記インダクタの周囲を周回する方向に沿って、絶縁性の非磁性材料で形成された絶縁部と、前記絶縁部よりも熱伝導率の高い非磁性材料で形成された高熱伝導部とを交互に配置し、前記絶縁部を、前記多角形状コアの角部と対向させて配置したことを特徴とするものである。 In order to solve the above problems, the present invention provides an inductor having an annular polygonal core and a winding wound through an inner space of the polygonal core; and a case rising from the bottom and having sidewalls surrounding the inductor, wherein the inductor is arranged such that the winding axis is parallel to the bottom and the core is parallel to the bottom An insulating portion made of an insulating non-magnetic material and an insulating portion formed of an insulating non-magnetic material and having a heat resistance higher than that of the insulating portion are provided on the side wall portion of the case along the direction of circling around the inductor. A high heat conductive portion made of a non-magnetic material having a high conductivity is alternately arranged , and the insulating portion is arranged so as to face the corners of the polygonal core .
かかる構成であれば、側壁部における渦電流の発生領域が絶縁部によって電気的に分断されるため、側壁部にインダクタの周囲を周回するような渦電流は発生しない。そのため、ケースでの渦電流損失を少なくすることができ、インダクタの磁気特性(例えばインダクタンス値)の低下を最小限に抑えることが可能となる。また、高熱伝導部でインダクタからの放熱が行われるため、インダクタ装置の放熱性を確保することができる。 With such a configuration, since the eddy current generation region in the side wall is electrically separated by the insulating portion, no eddy current that circulates around the inductor is generated in the side wall. As a result, eddy current loss in the case can be reduced, and a decrease in the magnetic properties (eg, inductance value) of the inductor can be minimized. Moreover, since heat is radiated from the inductor by the high thermal conductivity portion, the heat radiation performance of the inductor device can be ensured.
高熱伝導部を、巻線の外周面と対向する領域に配置するのが好ましい。これにより、高熱伝導部が発熱量の多い巻線の外周面と対向するため、巻線で発生した熱を、高熱伝導部を介して速やかに放熱することができる。 It is preferable to arrange the high thermal conductivity portion in a region facing the outer peripheral surface of the winding. As a result, the high thermal conductivity portion faces the outer peripheral surface of the winding, which generates a large amount of heat, so that the heat generated in the winding can be quickly dissipated via the high thermal conductivity portion.
インダクタを巻線軸が底部と直交する向きにしてケース内に配置すると、コアが底部に近接し、巻線からの放熱経路はコアを介したものとなるため、巻線の放熱がコアの熱伝導率に支配されることになる。従って、放熱性を高めようとすると、コアの材料を見直す必要がある。また、巻線上部で生じた熱は、巻線下部およびコアを経由して底部に至る形となり、熱の移動距離が長くなる(熱抵抗が大きい)ため、巻線上部での温度上昇が顕著となる。これに対し、インダクタを、巻線軸が底部と平行となる向きに配置すれば、巻線で生じた熱はコアを介することなく、高熱伝導部および底部を介して放熱される。また、巻線軸方向における巻線各部から底部までの距離が均一化されるため、当該各部での放熱性を均一化することができる。従って、各部の温度上昇幅を均一にして磁気特性のばらつきを抑えることができる。 If the inductor is placed in the case with the winding axis perpendicular to the bottom, the core will be close to the bottom, and the heat dissipation path from the winding will be through the core. rate will be governed. Therefore, in order to improve the heat dissipation, it is necessary to review the material of the core. In addition, the heat generated in the upper part of the winding reaches the bottom via the lower part of the winding and the core, and the heat travels longer distance (thermal resistance is large), so the temperature rise in the upper part of the winding is remarkable. becomes. On the other hand, if the inductor is arranged so that the winding axis is parallel to the bottom, the heat generated by the winding is dissipated via the high thermal conductivity portion and the bottom without passing through the core. In addition, since the distance from each part of the winding to the bottom in the direction of the winding axis is made uniform, the heat dissipation at each part can be made uniform. Therefore, it is possible to uniform the width of temperature rise in each part and suppress variations in magnetic characteristics.
前記底部と側壁部を別部材とし、前記底部と側壁部を、その何れか一方に形成した凸部と他方に形成した凹部とを嵌合させることで固定するのが好ましい。これにより底部と側壁部の接合作業を簡略化して低コスト化を図ることができる。 It is preferable that the bottom portion and the side wall portion are formed as separate members, and the bottom portion and the side wall portion are fixed by fitting a convex portion formed on one of them with a concave portion formed on the other. This simplifies the work of joining the bottom portion and the side wall portion, thereby reducing the cost.
凸部の角部にアール部を設けるのが好ましい。かかる構成であれば、凸部を凹部に押し込む際の押し込み方向が案内されるため、凸部と凹部を嵌合作業が容易なものとなる。 It is preferable to provide rounded portions at the corners of the projections. With such a configuration, the pushing direction when pushing the convex portion into the concave portion is guided, so that the work of fitting the convex portion and the concave portion becomes easy.
凹部に逃げ部を設けるのが好ましい。かかる構成であれば、凸部の圧入に伴う塑性流動が逃げ部で吸収されるので、凸部と凹部を面接触させて両者間での隙間の発生を防止することができる。また、接着剤を使用する場合には、逃げ部が接着剤溜まりとなる。そのため、凸部と凹部の間の接合強度を高めることができる It is preferable to provide relief in the recess. With such a configuration, the relief portion absorbs the plastic flow that accompanies the press-fitting of the convex portion, so that the convex portion and the concave portion are brought into surface contact to prevent the occurrence of a gap therebetween. Moreover, when using an adhesive, the relief part becomes an adhesive pool. Therefore, the bonding strength between the convex portion and the concave portion can be increased.
前記コアに磁束発生方向が同方向となる二つの巻線を装着することにより、インダクタ装置を、二つの巻線を磁気結合した結合インダクタとして用いることが可能となる。 By attaching two windings having the same magnetic flux generating direction to the core, the inductor device can be used as a coupled inductor in which the two windings are magnetically coupled.
以上に述べたインダクタ装置は、インターリーブ回路での使用に適合する。 The inductor device described above is suitable for use in an interleaved circuit.
本発明によれば、放熱性の低下を抑制しつつ、ケースの渦電流損失を少なくしたインダクタ装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the inductor apparatus which reduced the eddy current loss of a case can be provided, suppressing the fall of heat dissipation.
以下、本発明にかかるインダクタ装置の第一の実施形態を図1~図3に基づいて説明する。 A first embodiment of an inductor device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.
図1は、インダクタ装置1の組み立て手順を示す斜視図である。図2は組み立て後のインダクタ装置1の平面図であり、図3は、図2のX-X線に沿った断面図である。
図1および図2に示すように、本実施形態のインダクタ装置1は、インダクタ2と、インダクタ2を収容するケース5とを有する。
FIG. 1 is a perspective view showing the procedure for assembling the inductor device 1. FIG. 2 is a plan view of the inductor device 1 after assembly, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, the inductor device 1 of this embodiment has an
図1および図2に示すように、インダクタ2は、コア21とコア21に装着した二つの巻線22とを有する。コア21は、例えば圧粉磁心で形成される。圧粉磁心は、純鉄系、アモルフォス系、軟磁性合金系、ナノ結晶系等からなる軟磁性金属粉末に絶縁被膜をコーティングし、この絶縁被膜付き軟磁性粉末を金型で圧縮成形した後、焼鈍処理を施すことで製作される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
コア21は閉磁路を形成しており、多角形等の環状に形成される。本実施形態では概略矩形状に形成したコア21を例示している。図2に示すように、本実施形態のコア21は、二つの脚部211と脚部211の一端部間に架橋された連結部212とを有する二つのU型のコア部材21a,21bを、脚部211の端面同士を突合せた形で配置し、両者を接着等により一体化することにより製作される。コア21のうち、コーナー部となる領域の外側面にはテーパ状の面取り部213が形成されている。巻線22は、各コア21,21bの連結部212の外周にそれぞれ巻回されている。その巻回は、多角形状コア21の内側空間23を通るように行われている。図2では、コア21を無端の環状に形成しているが、コア21にエアギャップを設けることもできる。
The
なお、コア部材21a,21bの形態は任意であり、U型以外にもI型のコア部材を使用することもできる。また、コア21の形態は任意であり、棒状のコアやポット型と呼ばれるコアを採用することもできる。さらに、巻線22の数も任意であり、一つあるいは三つ以上の巻線22をコア21に装着することもできる。
The shape of the
図1に示すように、ケース5は、平板状の底部51と、底部51から立ち上がった側壁部52とを有する。ケース5の一端は底部51で閉塞され、他端は開口した状態にある。インダクタ2は、ケース5内に収容されるが、その際にインダクタ2は、その巻線軸Oが底部51の内底面511と平行となるような向きに配置される。また、各巻線22と底部51との距離が一定となる向きに配置される。インダクタ2を保持したケース5は、底部51の外底面を水冷板等からなる放熱用のベース部材3(図3参照)に接触させて、ねじ止め、接着等の適宜の手段によりベース部材3に固定される。
As shown in FIG. 1 , the
ケース5の側壁部52は、インダクタ2の周囲全周を囲むように配置される。本実施形態の側壁部52は、コア21の形状に対応した多角筒状に形成されている。側壁部52は、巻線22の外周面と対向する巻線対向部52aと、コア21と対向するコア対向部52bとを有する。コア対向部52bは、コア21の脚部211に対向する部分52b1と、コア21の面取り部213と対向する部分52b2とを有する。巻線対向部52aとコア対向部52bの間には、巻線22の端面と対向するように突出する規制面53が形成される。図2に示すように、巻線対向部52aを挟んで対峙する二つの規制面53の間に巻線22が配置される。
The
図3に示すように、ケース5内には絶縁性を有する封止樹脂4が充填される(図1および図2では封止樹脂4の図示を省略している)。コア21および巻線22と、ケース5の各内面との間にはそれぞれ隙間が形成され、その隙間に封止樹脂4が満たされている。具体的には、コア21および巻線22の双方がケース5の底部51および側壁部52の何れとも非接触の状態にあり、これらの隙間に封止樹脂4が充填されている。封止樹脂4により、コア21とケース5の間の絶縁、並びに巻線22とケース5の間の絶縁がなされる。コア21と巻線22の間の絶縁性を確保するため、コア21の外周面と巻線22の内周面との間に樹脂等の絶縁材料からなるボビンを介在させてもよい。
As shown in FIG. 3, the
ケース5の底部51は、放熱性を確保するため、少なくとも後述する絶縁部Aよりも熱伝導率の高い非磁性材料、例えばアルミニウム(アルミニウム合金も含む)で形成される。図示は省略するが、側壁部52の開口部(底部51による封口側と反対側の開口部)を天板で覆うこともできる。天板は、底部51と同様の特性を有する材料で形成することができる。
The
図1および図2に示すように、ケース5の側壁部52には、インダクタ2の周囲を周回する方向に沿って、絶縁性の非磁性材料で形成された絶縁部A(散点模様で示す)と、絶縁部Aよりも熱伝導率の高い非磁性材料で形成された高熱伝導部B(無模様で示す)とが交互に設けられる。例えば、絶縁部Aを樹脂材料で形成し、高熱伝導部Bをアルミニウム(アルミニウム合金も含む)で形成することができる。絶縁部Aはセラミックやガラスで形成することもできる。高熱伝導部Bの材料としては、非磁性の金属材料が広く使用可能であり、アルミニウム以外にも、例えばマグネシウム(マグネシウム合金も含む)、銅(銅合金も含む)、銀(銀合金も含む)、あるいは非磁性の鋼材(例えばSUS304等のオーステナイト系ステンレス鋼)を使用することができる。以上に述べた材料で形成される高熱伝導部Bは、通常、高い導電性も兼ね備える。なお、既に述べた底部51や天板も、高熱伝導部Bの材料として列挙した何れかの材料で形成することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
本実施形態では、コア対向部52bのうち、コア21の面取り部213と対向する領域52b2が絶縁部Aで形成され、脚軸211に対向する領域52b1が高熱伝導部Bで形成されている。また、巻線対向部52aが高熱伝導部Bで形成されている。絶縁部Aは、側壁部52の高さ方向全長にわたって形成される。
In this embodiment, of the
このように本実施形態におけるケース5は、側壁部52を、インダクタ2の周囲を周回する方向に沿って、絶縁性かつ非磁性の材料からなる絶縁部A(例えば樹脂で形成される)と非磁性かつ高熱伝導率を有する材料からなる高熱伝導部B(例えば金属で形成される)を交互に配置した、ハイブリッド構造とした点に特色がある。
As described above, the
かかる構成であれば、側壁部52における渦電流の発生領域が絶縁部Aによって電気的に分断されるため、側壁部52にインダクタ2の周囲を周回するような渦電流は発生しない。そのため、ケース5での渦電流損失を少なくすることができ、インダクタ2の磁気特性(例えばインダクタンス値)の低下を最小限に抑えることが可能となる。
With such a configuration, an eddy current generation region in the
加えて、高熱伝導部Bで形成された巻線対向部52aが発熱量の多い巻線3の外周面と対向しているため、巻線3で発生した熱は、巻線対向部52aおよび底部51を介してベース部材3に速やかに放熱される。そのため、インダクタ装置1の放熱性を高めることができ、インダクタ2を小型化した際の放熱性の問題を回避することが可能となる。以上の効果を得るため、高熱伝導部Bの熱伝導率は10W/(m・K)以上が好ましい。
In addition, since the winding facing
一般に、多角形状のコア21においては、角部(面取り部213の周辺領域)で漏れ磁束が大きくなる傾向にあるが、本実施形態では、この角部と対向する領域52b2が絶縁部Aで形成されているため、角部での漏れ磁束による渦電流の発生を抑えることができ、この点からも渦電流損失の低減を図ることができる。その一方で、コア21の角部での発熱量はそれほど多くないため、熱伝導率の低い絶縁部Aを角部に対向させても、放熱性の低下は最小限に抑えることができる。
In general, in the
既に述べたとおり、コア21にはエアギャップを設けることもできるが、その場合、エアギャップでの漏れ磁束も多くなるため、側壁部52のエアギャップに対向する領域も絶縁部Aで形成するのが好ましい。 As already mentioned, the core 21 can be provided with an air gap. is preferred.
インダクタ2を巻線軸Oが底部51と直交する向きにしてケース5内に配置すると、コア21が底部51に近接し、巻線22からの放熱経路はコア21を介したものとなるため、巻線22の放熱がコア21の熱伝導率に支配されることになる。従って、放熱性を高めようとすると、コア32の材料を見直す必要があり、コア材料の選定自由度が低下する。また、巻線22の上部で生じた熱は、巻線下部およびコア21を経由して底部51に至る形となり、熱の移動距離が長くなる(熱抵抗が大きい)ため、巻線上部での温度上昇が顕著となる。これに対し、インダクタ2を、巻線軸Oが底部51と平行となる向きに配置すれば、巻線22で生じた熱はコア21を介することなく、高熱伝導部Bおよび底部51を介してベース部材3に放熱される。また、巻線軸O方向における巻線22各部から底部51までの距離が均一化されるため、巻線各部での放熱性を均一化することができる。従って、各部の温度上昇幅を均一にして磁気特性のばらつきを抑えることができる。
When the
図4にインダクタ装置1の第二の実施形態を示す。この第二の実施形態では、コア対向部52bを全て絶縁部Aで形成している。すなわち、コア対向部52bの、コア部材21a,21bの脚部211(図1、図2参照)と対向する領域52b1および面取り部213と対向する領域52b2が絶縁部Aで一体に形成されている。この第二の実施形態の構成でも、第一の実施形態と同様の効果を得ることができる。
A second embodiment of the inductor device 1 is shown in FIG. In this second embodiment, the
以上に述べたインダクタ2は、二つの巻線22を、直流電流に対する磁束発生方向が同方向となるように接続することにより、結合インダクタとして使用することができる。この結合インダクタ2は、図5に示す複数相(図5は2相の場合を例示する)インターリーブ回路での使用に適合する。インターリーブ回路は、電源を複数系統に分け、スイッチング素子Q1,Q2により各相の電流に位相差を持たせ、リップルなどを互いに打ち消し合う回路である。結合インダクタ2は、漏れ磁束が大きいため、渦電流損失の低減が重要な課題となるが、本実施形態のインダクタ装置1を使用することにより、高い放熱性を確保しつつ渦電流損失を低減することが可能となる。
The
側壁部52を構成する絶縁部Aは底部51とは別材料となるため、両者は別部材で形成される。絶縁部Aの底部51への固定は、接着あるいは超音波溶着等により行うことができる。あるいは底部51に対して絶縁部Aをインサート成形することにより底部51と絶縁部Aを一体化することができる。
Since the insulating portion A forming the
底部51と高熱伝導部Bは同材料(例えばアルミニウム合金)で形成することができる。この場合、例えば鋳造やプレス加工等により底部51と高熱伝導部Bを一体成形することが可能である。その一方で、底部51と高熱伝導部Bを異なる材料で形成する場合、あるいは同材料であっても何らかの事情で両者を別部材とするのが好ましい場合には、底部51と高熱伝導部Bの固定構造を検討する必要がある。固定構造として、例えばねじを使用することも想定されるが、この場合、ねじ穴の加工が必要となる上に、組み立て工数も増大するため、インダクタ装置1が高コスト化する問題がある。
The
以上の課題を解決するため、別部材の底部51と高熱伝導部Bを固定する場合には、図6に示すように、底部51と高熱伝導部Bを、その何れか一方に形成した凸部61と他方に形成した凹部62との嵌合により固定するのが望ましい。この場合、凸部61を凹部62に圧入し、あるいは接着剤の介在下で両者を圧入または嵌合することにより、底部51に高熱伝導部Bを固定することができる。この固定構造であれば、ねじ穴を形成する後加工が不要となり、組み立て工数の削減も可能となるのでインダクタ装置1の低コスト化を図ることができる。
In order to solve the above problems, when fixing the
以下、この固定構造の実施形態を、底部51と巻線対向部52aの間の固定を例に挙げて、図7(a)(b)~図10(a)(b)に基づいて説明する。なお、図7(a)(b)~図10(a)(n)における各(a)図は、凸部61と凹部62を嵌合させる直前の状態を図6のP方向から見た図であり、(b)図は、嵌合前の底部51を図6のQ方向から見た図である。
Hereinafter, an embodiment of this fixing structure will be described with reference to FIGS. . 7A, 7B, 7A, and 10A, 10A and 10A, 10A and 10A, 10B, and 10A, 10B, 10A, 10B, 10C, and 10D are views of the state immediately before the
図7(a)(b)に示すように、一方の部材(例えば底部51)の端部には、それぞれ凸部61と凹部62が形成され、この凸部61および凹部62に嵌合する凹部62および凸部61が他方の部材(例えば巻線対向部52a)の端部に形成される。一方の部材に形成された凸部61の突出方向と、他方の部材に形成された、当該凸部61と嵌合する凹部62の深さ方向は直交する関係にある。既に述べたように、一方の部材の凸部61を他方の部材の凹部62に圧入し、あるいは接着剤の介在下で両者を圧入または嵌合させることにより、巻線対向部52aを底部51に固定することができる
As shown in FIGS. 7(a) and 7(b), a
図8(a)(b)では、凸部61の角部に円弧状のアール部63を設けている。このように凸部61にアール部63を設けることで、凸部61を凹部62に押し込む際の押し込み方向が案内されるため、凸部61と凹部62を嵌合作業が容易なものとなる。
In FIGS. 8A and 8B, arc-shaped
図9(a)(b)では、凹部62の角部に円弧状の逃げ部64を設けている。このように凹部62に逃げ部64を設けることにより、凸部61の圧入に伴う塑性流動が逃げ部64で吸収されるので、凸部61と凹部62を面接触させて両者間での隙間の発生を防止することができる。また、接着剤を使用する場合には、逃げ部64が接着剤溜まりとなる。そのため、凸部61と凹部62の間の接合強度を高めることができる。
In FIGS. 9A and 9B, an arc-shaped
図10(a)(b)では、凸部61にアール部63を設けると共に、凹部62に逃げ部64を設けている。これによりアール部63を設けることによる効果と、逃げ部64を設けることによる効果の双方を享受することができる。
In FIGS. 10A and 10B, the
以上に述べた固定構造は、高熱伝導部Bで形成された側壁部52の各部と底部51との間に適用することができる。従って、図1~図3に示す第一の実施形態において、側壁部52のうち、コア対向部52bの脚軸211と対向する領域52b1を同様の固定構造で底部51に固定することができる。この他、同様の固定構造により、絶縁部Aを底部51に固定することもできる。
The fixing structure described above can be applied between each portion of the
[確認試験1]
以上の実施形態の説明で述べたインダクタ装置1の効果を確認するため、異なるケース5を使用した実施例1,2、および比較例1,2についてインダクタンス値(L値)と放熱性(ΔT)を測定する試験を行った。実施例1では図1~図3に示す第一の実施形態のケース5を使用し、実施例2では図4に示す第二の実施形態のケース5を使用している。比較例1では側壁部52の全周を樹脂で形成したケースを使用し、比較例2では側壁部52の全周を金属製(アルミニウム合金製)としたケースを使用している。側壁部52を除き、ケース5の構造やインダクタ2の構造は、比較例1,2および実施例1,2で共通する。
[Confirmation test 1]
In order to confirm the effect of the inductor device 1 described in the above description of the embodiment, the inductance value (L value) and the heat dissipation (ΔT) of Examples 1 and 2 using
この確認試験は、インダクタ2の各巻線22に直流電流を重畳した正弦波交流を通電させることで行われる。インダクタ2は一般的な直列接続とし、インダクタンスの平均値をL値としている。重畳電流は30A、周波数は50kHzである。また、放熱性(ΔT)は、インダクタ2における最高温度(平均値)で評価している。鉄損は44W、銅損は92.1W、アルミニウム損失は8.5W、周囲温度は105℃である。
This confirmation test is performed by passing a sinusoidal alternating current in which a direct current is superimposed on each winding 22 of the
LおよびΔTの測定値、並びに比較例1を基準とした時の各測定値の変化率を図11に示す。図11から明らかなように、比較例2では比較例1に比べ、放熱性は良好であるがインダクタンス値の減衰が著しい。これは、側壁部を周回する渦電流が生じることによる渦電流損失の増大に起因すると考えられる。これに対し、実施例1,2では、比較例2には劣るが比較例1に比べれば実用上十分な高い放熱性を得ることができ、しかもL値の減衰量も特に問題のないレベルに抑えられることが理解される。 FIG. 11 shows the measured values of L and ΔT, and the rate of change of each measured value with Comparative Example 1 as the reference. As is clear from FIG. 11, in Comparative Example 2, compared with Comparative Example 1, the heat dissipation property is good, but the attenuation of the inductance value is remarkable. This is thought to be due to an increase in eddy current loss due to eddy currents circulating around the side wall. On the other hand, in Examples 1 and 2, although inferior to Comparative Example 2, it is possible to obtain practically sufficiently high heat dissipation compared to Comparative Example 1, and the attenuation of the L value is at a level that does not cause any particular problem. understood to be suppressed.
[確認試験2]
次に、上記比較例1,2および実施例1,2の各インダクタを、結合インダクタとして図5に示す2相インターリーブ回路に使用し、昇圧動作時におけるリップル幅ΔIを測定した。ここでリップル幅ΔIは、ΔI=電圧V×デューティ比d/(インダクタンスL×周波数f)と表すことができる。デューティ比dは、昇圧回路でスイッチングする際のON時間の割合である。電圧Vは+250~-550V、周波数fは50kHzとし、平均電流30A狙いで試験を行った。ΔIの測定値、並びに比較例1を基準とした時の測定値の変化率を図12に示す。
[Confirmation test 2]
Next, the inductors of Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2 were used as coupled inductors in the two-phase interleaved circuit shown in FIG. 5, and the ripple width ΔI during boosting operation was measured. Here, the ripple width ΔI can be expressed as ΔI=voltage V×duty ratio d/(inductance L×frequency f). The duty ratio d is the ratio of the ON time during switching in the booster circuit. A voltage V of +250 to -550 V, a frequency f of 50 kHz, and an average current of 30 A were aimed at in the test. FIG. 12 shows the measured values of ΔI and the rate of change of the measured values with Comparative Example 1 as the reference.
一般に、リップル幅(ΔI)が小さいほど、インダクタの特性として好ましくなる。図12から明らかなように、比較例2では比較例1に対してリップル幅が急激に増大しており、そのため、比較例2はインターリーブ回路での使用には適さないと考えられる。これに対し、実施例1,2では比較例1と同等のリップル幅が得られており、インターリーブ回路における結合インダクタとしての使用に適合することが理解できる。 In general, the smaller the ripple width (ΔI), the better the characteristics of the inductor. As is clear from FIG. 12, in Comparative Example 2, the ripple width sharply increases compared to Comparative Example 1, and therefore Comparative Example 2 is considered unsuitable for use in an interleave circuit. On the other hand, in Examples 1 and 2, a ripple width equivalent to that of Comparative Example 1 was obtained, and it can be understood that they are suitable for use as a coupled inductor in an interleave circuit.
以上に述べたインダクタ装置1は、例えば、PFC(power factor correction)回路、コンバータ回路、インバータ回路等における変圧用途(降圧、昇圧を問わない)、インバータ用途、コンバータ用途等に広く使用することができる。また、ソレノイドや変圧器として使用することもできる。 The inductor device 1 described above can be widely used, for example, in PFC (power factor correction) circuits, converter circuits, transformer applications (whether step-down or step-up) in inverter circuits, inverter applications, converter applications, and the like. . It can also be used as a solenoid or transformer.
1 インダクタ装置
2 インダクタ
3 ベース部材
4 封止樹脂
5 ケース
21 コア
21a コア部材
21b コア部材
22 巻線
51 底部
52 側壁部
61 凸部
62 凹部
63 アール部
64 逃げ部
A 絶縁部
B 高熱伝導部
O 巻線軸
1
Claims (7)
前記インダクタを、巻線軸が前記底部と平行となり、かつ前記コアが前記底部と平行な平面上で環状となる向きに配置し、
前記ケースの側壁部に、前記インダクタの周囲を周回する方向に沿って、絶縁性の非磁性材料で形成された絶縁部と、前記絶縁部よりも熱伝導率の高い非磁性材料で形成された高熱伝導部とを交互に配置し、
前記絶縁部を、前記多角形状コアの角部と対向させて配置したことを特徴とするインダクタ装置。 an inductor having a ring-shaped polygonal core and a winding wound through an inner space of the polygonal core ; An inductor device comprising a case having a sidewall portion surrounding the periphery,
arranging the inductor so that the winding axis is parallel to the bottom and the core is annular on a plane parallel to the bottom;
An insulating portion made of an insulating non-magnetic material and a non-magnetic material having a thermal conductivity higher than that of the insulating portion are formed on the side wall portion of the case along the direction of winding around the inductor. Alternating with high heat conduction parts ,
An inductor device , wherein the insulating portion is arranged so as to face corners of the polygonal core .
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