JP7699445B2

JP7699445B2 - Reactor

Info

Publication number: JP7699445B2
Application number: JP2021040330A
Authority: JP
Inventors: 麻美對馬; 勉濱田
Original assignee: Tamura Corp
Current assignee: Tamura Corp
Priority date: 2021-03-12
Filing date: 2021-03-12
Publication date: 2025-06-27
Anticipated expiration: 2041-03-12
Also published as: JP2022139793A; CN115083752A; EP4057307A1

Description

本発明は、導電性部材から成る磁気センサを備えたリアクトルに関する。 The present invention relates to a reactor equipped with a magnetic sensor made of a conductive material.

リアクトルは、ＯＡ機器、太陽光発電システム、自動車など様々な用途に用いられている。リアクトルはコイルと、コイルの巻軸方向と直交する両端面に配置される磁性体とを有する。コイルは、外部機器と電気的に接続しており、外部機器から電力が供給されることで磁束を発生させる。磁性体は、コイルが発生させた磁束を通す磁路となる。このように、リアクトル１００は、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換して蓄積及び放出する電磁気部品である。 Reactors are used in a variety of applications, including office equipment, solar power generation systems, and automobiles. A reactor has a coil and a magnetic body arranged on both end faces perpendicular to the winding axis direction of the coil. The coil is electrically connected to an external device, and generates magnetic flux when power is supplied from the external device. The magnetic body serves as a magnetic path through which the magnetic flux generated by the coil passes. In this way, the reactor 100 is an electromagnetic component that converts electrical energy into magnetic energy and stores and releases it.

リアクトルには、磁気を検知するために、導線性部材を巻回して成る磁気センサが備えられていることがある。この磁気センサは、より多くの磁束を検知するため、コイルの巻軸方向と直交した端面に対向して、コイルと磁性体の間に配置されていた。つまり、磁気センサは、コイルの空洞部分となる内径面の延長領域内に配置されていた。 A reactor may be equipped with a magnetic sensor made of wound conductive material to detect magnetism. In order to detect a larger amount of magnetic flux, this magnetic sensor is placed between the coil and the magnetic body, facing the end face perpendicular to the winding axis direction of the coil. In other words, the magnetic sensor is placed within the extension area of the inner diameter surface that forms the hollow part of the coil.

特公昭５１－００９１４０号公報Special Publication No. 51-009140

コイルとして空芯コイルを用いることがある。コイルの内周に磁性体が挿入されている場合には、磁性体が磁路となるため、漏れ磁束を除き、磁束が磁気センサを構成する導電性部材の端面に当たり難い。一方、空芯コイルを用いた場合、空芯コイルから発生した磁束は、磁性体との境界部分で広がり、コイルの内周に磁性体が挿入されている場合と比べて、磁束が磁気センサを構成する導電性部材の端面に当たる量が多くなる。 An air-core coil may be used as the coil. When a magnetic body is inserted inside the coil, the magnetic body becomes a magnetic path, making it difficult for the magnetic flux, except for leakage magnetic flux, to strike the end faces of the conductive material that makes up the magnetic sensor. On the other hand, when an air-core coil is used, the magnetic flux generated from the air-core coil spreads at the boundary with the magnetic body, and more of the magnetic flux strikes the end faces of the conductive material that makes up the magnetic sensor than when a magnetic body is inserted inside the coil.

具体的には、図１１に示すように、空芯コイル１０１で発生した磁束は磁性体１０２に向かって流れる（図１１に示す矢印は磁束の流れを示す。）。そして、空芯コイル１０１の端部から磁性体１０２に向かって広がるため（図１１の破線の丸で囲った部分）、漏れ磁束が磁気センサ１０３の内周を通らず、端面に当たることがある。同様に、磁性体１０２を流れた磁束は、空芯コイル１０１に向かって流れ、磁気センサ１０３の端面に当たることがある。 Specifically, as shown in FIG. 11, the magnetic flux generated in the air core coil 101 flows toward the magnetic body 102 (the arrows in FIG. 11 indicate the flow of magnetic flux). And because it spreads from the end of the air core coil 101 toward the magnetic body 102 (the area surrounded by the dashed circle in FIG. 11), leakage magnetic flux may not pass through the inner circumference of the magnetic sensor 103 and may strike the end face. Similarly, the magnetic flux that has flowed through the magnetic body 102 may flow toward the air core coil 101 and strike the end face of the magnetic sensor 103.

磁束が磁気センサの端面に当たることで、磁気センサにおいて渦電流損失が生じる。そのため、磁束が磁気センサの端面に当たる量が多くなれば渦電流損失も増大する。そして、渦電流損失の増大に比例して磁気センサは発熱するため、結果として、リアクトルの発熱量も増大していた。 When the magnetic flux hits the end face of the magnetic sensor, eddy current loss occurs in the magnetic sensor. Therefore, if the amount of magnetic flux hitting the end face of the magnetic sensor increases, the eddy current loss also increases. And because the magnetic sensor generates heat in proportion to the increase in eddy current loss, the amount of heat generated by the reactor also increases as a result.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、磁束が磁気センサの端面に当たることを抑制し、渦電流損失及び発熱量の低減を図ることができるリアクトルを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to provide a reactor that can prevent magnetic flux from hitting the end face of the magnetic sensor, thereby reducing eddy current loss and heat generation.

本発明のリアクトルは、導電性部材を筒状に巻き回して成る複数の空芯コイルと、前記複数の空芯コイルに跨るように、巻軸方向と直交する前記空芯コイルの空洞部分となる内径面に対向して配置される磁性体と、導電性部材を巻回して成り、リアクトルの磁気状態を検知する磁気センサと、を備え、複数設けられた前記空芯コイルは、前記巻軸方向が平行になるように横並びに配置され、前記磁気センサは、前記空芯コイルの内径面の延長領域以外の前記磁性体の外周に巻回されていること、を特徴とする。 The reactor of the present invention comprises a plurality of air core coils formed by winding a conductive material into a cylindrical shape, a magnetic body arranged facing an inner diameter surface which is a hollow portion of the air core coil perpendicular to a winding axis direction so as to straddle the plurality of air core coils , and a magnetic sensor formed by winding a conductive material and which detects the magnetic state of the reactor, wherein the plurality of air core coils are arranged side by side so that the winding axis directions are parallel, and the magnetic sensor is wound around the outer periphery of the magnetic body except for the extended region of the inner diameter surface of the air core coil.

本発明によれば、磁束が磁気センサの端面に当たることを抑制し、渦電流損失及び発熱量の低減を図ることができるリアクトルを得ることができる。 The present invention provides a reactor that prevents magnetic flux from hitting the end face of the magnetic sensor, thereby reducing eddy current loss and heat generation.

第１の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an overall configuration of a reactor according to a first embodiment; 空芯コイルの内径面を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the inner diameter surface of an air core coil. 第１の実施形態における磁束の流れを示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a flow of magnetic flux in the first embodiment. 第２の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing an overall configuration of a reactor according to a second embodiment. 第２の実施形態に係るリアクトルの平面図である。FIG. 11 is a plan view of a reactor according to a second embodiment. 突出部と空芯コイルの長さを示す模式図である。4 is a schematic diagram showing the length of a protrusion and an air-core coil. FIG. 磁性体に突出部を設けなかった場合における磁束の流れを示す図である。13 is a diagram showing the flow of magnetic flux when no protrusion is provided on the magnetic body. FIG. 第２の実施形態における磁束の流れを示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a flow of magnetic flux in the second embodiment. 比較例１の全体構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the overall configuration of Comparative Example 1. 比較例２の全体構成を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing the overall configuration of Comparative Example 2. 磁気センサを従来の位置に設けた場合における磁束の流れを示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the flow of magnetic flux when a magnetic sensor is provided at a conventional position.

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係るリアクトルについて、図面を参照しつつ説明する。図１は、リアクトルの全体構成を示す斜視図である。リアクトル１０は、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換して蓄積及び放出する電磁気部品であり、ＯＡ機器、太陽光発電システム、自動車など様々な用途で使用される。本実施形態のリアクトル１０は、空芯コイル１、磁性体２、磁気センサ３及びケース４を備える。 (First embodiment)
A reactor according to a first embodiment will be described with reference to the drawings. Fig. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a reactor. A reactor 10 is an electromagnetic component that converts electric energy into magnetic energy and stores and releases the energy, and is used in various applications such as office automation equipment, solar power generation systems, and automobiles. The reactor 10 of this embodiment includes an air-core coil 1, a magnetic body 2, a magnetic sensor 3, and a case 4.

空芯コイル１は、エナメルなどで絶縁被覆した１本の平角状の導電性部材により構成される。空芯コイル１は、巻き位置を巻軸方向にずらしながら導電性部材を筒状に巻回して成り、内周部分には磁性体２が挿入されていない空洞部分を有する。本実施形態では、銅線によって構成された平角線のエッジワイズコイルである。もっとも、空芯コイル１の線材の種類や巻き方はこれに限らず、他の形態のものであってもよい。 The air core coil 1 is composed of a single rectangular conductive member that is insulated with enamel or the like. The air core coil 1 is made by winding the conductive member into a cylindrical shape while shifting the winding position in the winding axis direction, and has a hollow portion on the inner circumference where the magnetic body 2 is not inserted. In this embodiment, it is an edgewise coil of rectangular wire made of copper wire. However, the type of wire material and winding method of the air core coil 1 are not limited to this, and other forms may be used.

内周部分に磁性体が挿入されない空芯コイル１は、コイルに流れる電流値に依存することなくインダクタンス値は一定であることに特色がある。一方で、内周部分に磁性体を挿入したコイルは、コイルに流れる電流値が高くなるにつれ、磁性体が飽和しインダクタンスが低下する特徴がある。このように、本発明の空芯コイル１と内周部分に磁性体を挿入したコイルとでは、その特性が大きく異なる。 An air-core coil 1 in which no magnetic material is inserted in the inner circumference is characterized by a constant inductance value that is independent of the value of the current flowing through the coil. On the other hand, a coil in which a magnetic material is inserted in the inner circumference is characterized by the magnetic material becoming saturated and the inductance decreasing as the value of the current flowing through the coil increases. In this way, the characteristics of the air-core coil 1 of the present invention and a coil in which a magnetic material is inserted in the inner circumference are significantly different.

空芯コイル１は、２つ設けられている。空芯コイル１は、巻軸方向が平行になるように、隙間を介して横並びに配置されている。なお、空芯コイル１は、導電性部材の端部が外部機器と電気的に接続されており、この外部機器から電力が供給されることで磁束が発生する。 There are two air core coils 1. The air core coils 1 are arranged side by side with a gap between them so that the winding axis directions are parallel. The ends of the conductive members of the air core coils 1 are electrically connected to an external device, and magnetic flux is generated when power is supplied from the external device.

磁性体２は、空芯コイル１が発生させた磁束が流れる磁路となる。磁性体２は、圧粉磁心、フェライト磁心、積層鋼板、又はメタルコンポジット等を用いることができる。メタルコンポジットとは、磁性粉末と樹脂とが混練され、樹脂が硬化されて成る磁性体である。 The magnetic body 2 becomes a magnetic path through which the magnetic flux generated by the air-core coil 1 flows. The magnetic body 2 can be a powder magnetic core, a ferrite magnetic core, a laminated steel plate, a metal composite, or the like. A metal composite is a magnetic body formed by kneading magnetic powder and resin and then hardening the resin.

磁性体２は、概略矩形状であり、２つ設けられている。磁性体２は、巻軸方向と直交する空芯コイル１の内径面に対向してそれぞれ配置されている。空芯コイル１の内径面とは、筒状に形成された空芯コイル１の空洞部分の巻軸方向と直交する面を指す（図２のハッチング部分）。つまり、磁性体２は、空芯コイル１を間に挟み込むように、対向に配置されている。 The magnetic bodies 2 are roughly rectangular, and two are provided. Each magnetic body 2 is disposed opposite the inner diameter surface of the air core coil 1, which is perpendicular to the winding axis direction. The inner diameter surface of the air core coil 1 refers to the surface of the hollow portion of the air core coil 1, which is formed in a cylindrical shape, which is perpendicular to the winding axis direction (the hatched portion in Figure 2). In other words, the magnetic bodies 2 are disposed opposite each other, sandwiching the air core coil 1 between them.

磁気センサ３は、リアクトル１０の磁気状態を検知する。具体的には、リアクトル１０内を流れる磁束を検知する。磁気センサ３は、導電性部材により成る。磁気センサ３は、この導電性部材が巻回されて成るが、その巻き数は、例えば１巻き以下である。１巻き以下にすることで、導電性部材を巻回する工程を最小限に抑え、生産性が向上するとともに材料費の削減となる。本実施形態の磁気センサ３は、導電性部材の２か所が略直角に折れ曲がった、短辺部と短辺部の両端から延びる２本の長辺部で構成された概略コの字形状となっている。 The magnetic sensor 3 detects the magnetic state of the reactor 10. Specifically, it detects the magnetic flux flowing through the reactor 10. The magnetic sensor 3 is made of a conductive material. The magnetic sensor 3 is made by winding this conductive material, and the number of turns is, for example, one turn or less. By keeping the number of turns to one turn or less, the process of winding the conductive material is minimized, improving productivity and reducing material costs. The magnetic sensor 3 of this embodiment has an approximately U-shaped configuration consisting of a short side portion and two long sides extending from both ends of the short side portion, with the conductive material bent at approximately right angles in two places.

磁気センサ３は、空芯コイル１の内径面の延長領域以外に配置される。磁気センサ３は、一方の磁性体２の概略中央部分の外周に巻回されている。具体的には、短辺部が磁性体２とケース４に挟まれ、２本の長辺部が磁性体２を挟み込むように配置されている。磁気センサ３は、２個の空芯コイル１の間に配置されている。なお、本実施形態の磁気センサ３は、磁束の全体量を測定するものではなく磁束の時間変化を検知できれば足りるので、２個の空芯コイル１の間に配置されていても検知機能に影響はない。 The magnetic sensor 3 is arranged outside the extended region of the inner diameter surface of the air core coil 1. The magnetic sensor 3 is wound around the outer periphery of one of the magnetic bodies 2, approximately at the center. Specifically, the short side is sandwiched between the magnetic body 2 and the case 4, and the two long sides are arranged to sandwich the magnetic body 2. The magnetic sensor 3 is arranged between the two air core coils 1. Note that the magnetic sensor 3 of this embodiment does not measure the total amount of magnetic flux, but only needs to detect the change in magnetic flux over time, so even if it is arranged between the two air core coils 1, there is no effect on the detection function.

磁気センサ３は、樹脂（不図示）によって磁性体２と一体にモールド成形され、固定されている。樹脂の種類としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、ＢＭＣ（ＢｕｌｋＭｏｌｄｉｎｇＣｏｍｐｏｕｎｄ）、ＰＰＳ（ＰｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅＳｕｌｆｉｄｅ）、ＰＢＴ（ＰｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅＴｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等が挙げられる。 The magnetic sensor 3 is molded and fixed integrally with the magnetic body 2 using resin (not shown). Examples of types of resin include epoxy resin, unsaturated polyester resin, urethane resin, BMC (Bulk Molding Compound), PPS (Polyphenyl Sulfide), and PBT (Polybutylene Terephthalate).

磁気センサ３を構成する導電性部材の断面積は、空芯コイル１を構成する導電性部材の断面積よりも小さい。これに限定されるものではないが、例えば、磁気センサ３を構成する導電性部材の断面積は、空芯コイル１を構成する導電性部材の断面積の６分の１程度の大きさである。即ち、空芯コイル１を構成する導電性部材の断面積が６ｍｍ^２である場合には、磁気センサ３を構成する導電性部材の断面積は、１ｍｍ^２となる。 The cross-sectional area of the conductive member constituting the magnetic sensor 3 is smaller than the cross-sectional area of the conductive member constituting the air core coil 1. Although not limited to this, for example, the cross-sectional area of the conductive member constituting the magnetic sensor 3 is about one-sixth the cross-sectional area of the conductive member constituting the air core coil 1. In other words, if the cross-sectional area of the conductive member constituting the air core coil 1 is 6 ^mm2 , the cross-sectional area of the conductive member constituting the magnetic sensor 3 is 1 ^mm2 .

また、リアクトル１０は、リアクトル１０の温度を検知する温度センサ（不図示）を備えている。温度センサは、空芯コイル１の間に配置されている。なお、温度センサは、磁性体１と磁気センサ３とともに樹脂によって一体に成形して固定してもよいし、樹脂に保持部を設けて、そこに挿入して固定させてもよい。 The reactor 10 also includes a temperature sensor (not shown) that detects the temperature of the reactor 10. The temperature sensor is disposed between the air-core coils 1. The temperature sensor may be integrally molded with the magnetic body 1 and the magnetic sensor 3 using resin and fixed thereto, or a holder may be provided in the resin and the temperature sensor may be inserted and fixed therein.

ケース４は、上面が開口している箱型形状である。ケース４は、空芯コイル１、磁性体２、磁気センサ３及び温度センサを収容する。ケース４は、例えばアルミニウム合金等、熱伝導性が高く軽量な金属で構成されており、放熱性を有する。なお、ケース４内に空芯コイル１、磁性体２、磁気センサ３及び温度センサを収容した後、ケース４内に充填材を注入してもよい。充填剤としてはシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂など比較的柔らかく熱伝導性の高い樹脂が適している。 The case 4 is box-shaped with an open top. The case 4 houses the air-core coil 1, the magnetic body 2, the magnetic sensor 3, and the temperature sensor. The case 4 is made of a lightweight metal with high thermal conductivity, such as an aluminum alloy, and has heat dissipation properties. After housing the air-core coil 1, the magnetic body 2, the magnetic sensor 3, and the temperature sensor in the case 4, a filler may be injected into the case 4. Resins that are relatively soft and have high thermal conductivity, such as silicone resin, urethane resin, epoxy resin, and acrylic resin, are suitable as fillers.

（作用）
図１１に示すように、従来において、磁気センサ１０３は、磁束をより多く検知するために、空芯コイル１０１の内径面の延長領域に配置されていた。空芯コイル１０１から発生した磁束は磁性体１０２に向かって広がり、又、磁性体１０２に流れた磁束は空芯コイル１０２に向かって流れるため、磁束の一部が磁気センサ１０３の内周部分のみではなく、導電性部材の端面に当たることがある。導電性部材の端面に磁束が当たると、渦電流損失が増大し、その結果、発熱が大きくなる。 (effect)
11, in the past, the magnetic sensor 103 was placed in an extended region of the inner diameter surface of the air-core coil 101 in order to detect as much magnetic flux as possible. The magnetic flux generated from the air-core coil 101 spreads toward the magnetic body 102, and the magnetic flux that has flowed through the magnetic body 102 flows toward the air-core coil 102, so that part of the magnetic flux may strike not only the inner periphery of the magnetic sensor 103 but also the end face of the conductive member. When the magnetic flux strikes the end face of the conductive member, eddy current loss increases, resulting in increased heat generation.

しかし、本実施形態においては、磁気センサ３は、空芯コイル１の内径面の延長領域ではなく、空芯コイル１の間であり、磁性体２の概略中央部分に配置されている。そのため、図３に示すように、空芯コイル１から発生した磁束は磁性体２に入り込み、磁性体２内を流れるため磁気センサ３の内周を通り、磁性体２から空芯コイル１に流れていく。即ち、磁束が磁気センサ３に当たることを防止できる。また、磁気センサ３は、短辺部が磁性体１とケース４に挟まれ、２本の長辺部が磁性体２を挟み込むように磁性体２の外周に設けられているので、磁路となる磁性体２を流れる磁束を検知することができる。 However, in this embodiment, the magnetic sensor 3 is not located in the extended region of the inner diameter surface of the air core coil 1, but is located between the air core coils 1 and approximately in the center of the magnetic body 2. Therefore, as shown in FIG. 3, the magnetic flux generated from the air core coil 1 enters the magnetic body 2 and flows inside the magnetic body 2, passing through the inner circumference of the magnetic sensor 3 and flowing from the magnetic body 2 to the air core coil 1. In other words, the magnetic flux can be prevented from hitting the magnetic sensor 3. In addition, the magnetic sensor 3 is sandwiched at its short side between the magnetic body 1 and the case 4, and is provided on the outer circumference of the magnetic body 2 so that its two long sides sandwich the magnetic body 2, so that it can detect the magnetic flux flowing through the magnetic body 2, which serves as a magnetic path.

（効果）
以上のとおり、本実施形態のリアクトル１０は、導電性部材を巻き回して成る空芯コイル１と、巻軸方向と直交する空芯コイル１の内径面に対向して配置される磁性体２と、導電性部材から成り、磁性体１の外周に配置され、リアクトル１０の磁気状態を検知する磁気センサ３と、を備える。そして、磁気センサ３は、巻軸方向と直交する空芯コイル１の内径面の延長領域以外の磁性体２の外周に配置されている。 (effect)
As described above, reactor 10 of this embodiment includes air core coil 1 formed by winding a conductive member, magnetic body 2 arranged facing the inner diameter surface of air core coil 1 perpendicular to the winding axis direction, and magnetic sensor 3 made of a conductive member and arranged on the outer periphery of magnetic body 1 to detect the magnetic state of reactor 10. Magnetic sensor 3 is arranged on the outer periphery of magnetic body 2 except for the extended region of the inner diameter surface of air core coil 1 perpendicular to the winding axis direction.

これにより、磁束が磁気センサ３に当たることを防止することができるので、渦電流損失を抑制することができる。そして、渦電流損失を抑制することで、磁気センサ３の発熱も抑制することができる。その結果、リアクトル１０の渦電流損失及び発熱量を低減させることができる。また、磁気センサ３は、磁性体２の外周に配置されているので、磁路となる磁性体２内を流れる磁束の変化量を測定することができ、センサとしての機能も果たす。 This prevents the magnetic flux from hitting the magnetic sensor 3, thereby suppressing eddy current loss. By suppressing eddy current loss, heat generation in the magnetic sensor 3 can also be suppressed. As a result, the eddy current loss and heat generation in the reactor 10 can be reduced. In addition, since the magnetic sensor 3 is disposed on the outer periphery of the magnetic body 2, it can measure the amount of change in the magnetic flux flowing inside the magnetic body 2, which forms the magnetic path, and also functions as a sensor.

磁気センサ３を構成する導電性部材の断面積は、空芯コイル１を構成する導電性部材の断面積よりも小さい。これにより、磁気センサ３の小型化を実現でき、その結果、リアクトル１０を小型化することができる。 The cross-sectional area of the conductive material that constitutes the magnetic sensor 3 is smaller than the cross-sectional area of the conductive material that constitutes the air-core coil 1. This allows the magnetic sensor 3 to be made smaller, and as a result, the reactor 10 can be made smaller.

従来のように、磁気センサ１０３を空芯コイル１０１の内径面の延長領域に配置した場合、磁気センサ１０３は発熱量が大きくなる。放熱性を上げるため、磁気センサ１０３を構成する導電性部材を太く、即ち、断面積や線径を大きくする必要があった。 If the magnetic sensor 103 is placed in the extended area of the inner diameter surface of the air-core coil 101 as in the past, the magnetic sensor 103 generates a large amount of heat. In order to improve heat dissipation, it was necessary to make the conductive material that constitutes the magnetic sensor 103 thicker, i.e., to increase the cross-sectional area and wire diameter.

しかし、本実施形態では、磁気センサ３の発熱量を低減させることができるので、磁気センサ３の放熱性を上げる必要がないので、磁気センサ３を構成する導電性部材の断面積を小さくでき、その結果、磁気センサ３の線径も小さくできる。そのため、磁気センサ３を小型化することができ、その結果、リアクトル１０を小型化することができる。 However, in this embodiment, the amount of heat generated by the magnetic sensor 3 can be reduced, and therefore there is no need to increase the heat dissipation of the magnetic sensor 3. This allows the cross-sectional area of the conductive member that constitutes the magnetic sensor 3 to be reduced, and as a result, the wire diameter of the magnetic sensor 3 can also be reduced. This allows the magnetic sensor 3 to be made smaller, and as a result, the reactor 10 to be made smaller.

さらに、空芯コイル１は、２つ設けられ、２つ設けられた空芯コイル１は、巻軸方向が平行になるように横並びに配置され、磁気センサは、空芯コイル１の間に配置され、リアクトルの温度を検出する温度センサは、空芯コイル１の間に配置されている。 Furthermore, two air-core coils 1 are provided, and the two air-core coils 1 are arranged side by side so that the winding axis directions are parallel, a magnetic sensor is arranged between the air-core coils 1, and a temperature sensor that detects the temperature of the reactor is arranged between the air-core coils 1.

上述のとおり、磁気センサ３の発熱量を抑えることができるので、磁気センサ３の線径を小さくすることができる。そのため、横並びに配置された空芯コイル１の隙間を短くすることができる。温度センサは、空芯コイル１に近い位置に配置した方がより正確に温度検出を行うことができる。そのため、温度センサを隙間を短くした空芯コイル１の間に配置することで、リアクトル１０の温度をより精度良く検出できる。 As described above, the amount of heat generated by the magnetic sensor 3 can be reduced, so the wire diameter of the magnetic sensor 3 can be made smaller. This allows the gap between the air-core coils 1 arranged side by side to be shortened. The temperature sensor can detect temperature more accurately if it is arranged closer to the air-core coils 1. Therefore, by arranging the temperature sensor between the air-core coils 1 with a shortened gap, the temperature of the reactor 10 can be detected more accurately.

磁気センサ３は、磁性体２とともに樹脂によって一体に成形され、固定されている。これにより、リアクトル１０が振動したとしても、磁気センサ３の位置がずれることを抑制できるので、良好な検知状態を維持することができる。また、磁性体２とともに一体に成形することで、磁気センサ３を固定する作業を省くことができ、生産性が向上する。 The magnetic sensor 3 is integrally molded with the magnetic body 2 using resin and fixed in place. This prevents the magnetic sensor 3 from shifting position even if the reactor 10 vibrates, making it possible to maintain good detection conditions. Furthermore, by molding the magnetic sensor 3 integrally with the magnetic body 2, the work of fixing the magnetic sensor 3 can be eliminated, improving productivity.

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係るリアクトルについて、図面を参照しつつ説明する。なお、第１の実施形態と同一構成及び同一機能については同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分のみ説明する。図４は、第２の実施形態に係るリアクトル１０の全体構成を示す斜視図である。図５は、第２の実施形態に係るリアクトル１０の平面図である。 Second Embodiment
A reactor according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. The same configurations and functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description will be omitted, and only different parts will be described. Fig. 4 is a perspective view showing the overall configuration of the reactor 10 according to the second embodiment. Fig. 5 is a plan view of the reactor 10 according to the second embodiment.

第２の実施形態のリアクトル１０は、空芯コイル１の個数、磁性体２の形状、磁気センサ３の個数が異なる。空芯コイル１は３つ設けられており、巻軸方向が平行となるように隙間を介して横並びに配置されている。具体的には、空芯コイル１ｂが真ん中に配置され、その両脇に空芯コイル１ａ、１ｃが、空芯コイル１ｂを挟んで配置されている。 The reactor 10 of the second embodiment differs in the number of air core coils 1, the shape of the magnetic body 2, and the number of magnetic sensors 3. Three air core coils 1 are provided, and are arranged side by side with a gap between them so that the winding axis directions are parallel. Specifically, air core coil 1b is arranged in the middle, and air core coils 1a and 1c are arranged on either side of it, sandwiching air core coil 1b.

磁性体２は、突出部２１を有する。この突出部２１も圧粉磁心、フェライト磁心、積層鋼板、又はメタルコンポジット等から成り、磁束が流れる磁路となる。突出部は、空芯コイル１ａ、１ｂ、１ｃと対向する面から空芯コイル１ａ、１ｂ、１ｃに向けて延びている。磁性体２は、空芯コイル１の数と同数の突出部２１を有する。各磁性体２が有する突出部２１は、空芯コイル１を挟んで対向に配置されている。 The magnetic body 2 has a protruding portion 21. This protruding portion 21 is also made of a powder magnetic core, a ferrite magnetic core, a laminated steel plate, a metal composite, or the like, and serves as a magnetic path through which magnetic flux flows. The protruding portion extends from the surface facing the air core coils 1a, 1b, 1c toward the air core coils 1a, 1b, 1c. The magnetic body 2 has the same number of protruding portions 21 as the number of air core coils 1. The protruding portions 21 of each magnetic body 2 are arranged opposite each other, sandwiching the air core coil 1 between them.

突出部２１は、空芯コイル１ａ、１ｂ、１ｃの内周に挿入されていてもよい。もっとも、対向する突出部２１における空芯コイル１の内周に挿入されている長さの和が、空芯コイル１の巻軸方向の長さの半分以下である。つまり、図６で示すように、対向する突出部２１の空芯コイル１の内周に挿入された巻軸方向の長さをそれぞれＬ１、Ｌ２として、空芯コイル１ｃの巻軸方向の長さをＬ３とした場合に、
（Ｌ１＋Ｌ２）≦（Ｌ３／２）
となる。即ち、本発明における空芯コイル１には、コイルの内周の半分以上が空洞になっているものも含まれる。 The protruding portions 21 may be inserted into the inner circumference of the air core coils 1a, 1b, and 1c. However, the sum of the lengths of the opposing protruding portions 21 inserted into the inner circumference of the air core coil 1 is equal to or less than half the length in the winding axis direction of the air core coil 1. In other words, as shown in Fig. 6, if the lengths of the opposing protruding portions 21 inserted into the inner circumference of the air core coil 1 in the winding axis direction are L1 and L2, respectively, and the length of the air core coil 1c in the winding axis direction is L3, then
(L1+L2)≦(L3/2)
That is, the air-core coil 1 of the present invention includes a coil in which half or more of the inner circumference is hollow.

なお、対向に配置された突出部２１間の空間は、ギャップとは異なる。ギャップは、磁性体間に所定の幅の磁気的なギャップを与え、リアクトルのインダクタンス低下を防止することを目的にしている。上述のとおり、空芯コイル１は、電流値に依存することなくインダクタンス値は一定であるため、そもそもインダクタンス低下を防止する必要がない。そのため、空芯コイル１の内周の半分以上が空洞となる部分は、インダクタンス低下を防
止するギャップとは異なる。後述するように、突出部２１は、磁束が広がり、空芯コイル１を構成する導電性部材の端面に磁束がぶつかることを抑制するために設けられている。 The space between the opposing protrusions 21 is different from a gap. The gap is intended to provide a magnetic gap of a predetermined width between the magnetic bodies and prevent a decrease in inductance of the reactor. As described above, the air core coil 1 has a constant inductance value independent of the current value, so there is no need to prevent a decrease in inductance in the first place. Therefore, the portion of the air core coil 1 where half or more of the inner circumference is hollow is different from a gap that prevents a decrease in inductance. As described later, the protrusions 21 are provided to prevent the magnetic flux from spreading and colliding with the end faces of the conductive members that make up the air core coil 1.

また、本実施形態のリアクトル１０は、平板状の板状磁性体２２を備えている。板状磁性体２２は４つ設けられており、空芯コイル１ａ、１ｂの間、空芯コイル１ｂ、１ｃの間、磁性体２の両端部にそれぞれ設けられている。板状磁性体２２は、磁性体２と接着剤等で接合されている。 The reactor 10 of this embodiment also includes flat plate-shaped magnetic bodies 22. Four plate-shaped magnetic bodies 22 are provided, one each between the air-core coils 1a and 1b, between the air-core coils 1b and 1c, and at both ends of the magnetic body 2. The plate-shaped magnetic bodies 22 are bonded to the magnetic body 2 with an adhesive or the like.

磁気センサ３は、３つ設けられている。磁気センサ３ａは空芯コイル１ａと板状磁性体２２の間、磁気センサ３ｂは空芯コイル１ａ、１ｂの間、磁気センサ３は空芯コイル１ｃと板状磁性体２２の間の一方の磁性体２の外周にそれぞれ設けられている。３つの磁気センサ３ａ、３ｂ、３ｃは、何れも巻軸方向と直交する空芯コイル１の内径面の延長領域以外の磁性体２の外周に配置されている。 Three magnetic sensors 3 are provided. Magnetic sensor 3a is provided between air-core coil 1a and plate-shaped magnetic body 22, magnetic sensor 3b is provided between air-core coils 1a and 1b, and magnetic sensor 3 is provided on the outer periphery of one of the magnetic bodies 2 between air-core coil 1c and plate-shaped magnetic body 22. All three magnetic sensors 3a, 3b, and 3c are disposed on the outer periphery of magnetic body 2 except for the extended region of the inner diameter surface of air-core coil 1 perpendicular to the winding axis direction.

（作用）
次に、作用について図面を参照しつつ説明する。図７は、磁性体に突出部が形成されていない場合における磁束の流れを示す図である。図８は、本実施形態のように、磁性体に突出部が形成されている場合における磁束の流れを示す図である。なお、図７及び図８における矢印は磁束の流れを示す。 (effect)
Next, the operation will be described with reference to the drawings. Fig. 7 is a diagram showing the flow of magnetic flux when no protrusion is formed on the magnetic body. Fig. 8 is a diagram showing the flow of magnetic flux when a protrusion is formed on the magnetic body as in this embodiment. Note that the arrows in Figs. 7 and 8 indicate the flow of magnetic flux.

上述のとおり、空芯コイル１から発生した磁束は、磁性体２に向かって広がり、又、磁性体２を流れた磁束は、空芯コイル１に向かうため、空芯コイル１を構成する導電性部材の端面に磁束がぶつかり、渦電流損失が増大する虞がある（図７の破線の丸で囲った）。 As mentioned above, the magnetic flux generated from the air core coil 1 spreads toward the magnetic body 2, and the magnetic flux that flows through the magnetic body 2 heads toward the air core coil 1, so there is a risk that the magnetic flux will collide with the end faces of the conductive members that make up the air core coil 1, increasing eddy current loss (circled with a dashed line in Figure 7).

しかし、磁性体２に突出部２１を設けることで、図８に示すように、空芯コイル１から発生した磁束は、突出部２１に向かって流れるため、空芯コイル１と磁性体２の境界において、磁束が広がることを抑制する。また、磁性体２を流れた磁束も、突出部２１内を流れ、突出部２１の先端から空芯コイル１に向かって流れる。その結果、空芯コイル１を構成する導電性部材の端面に磁束がぶつかることを抑制する。 However, by providing the protrusion 21 on the magnetic body 2, as shown in FIG. 8, the magnetic flux generated from the air core coil 1 flows toward the protrusion 21, preventing the magnetic flux from spreading at the boundary between the air core coil 1 and the magnetic body 2. In addition, the magnetic flux that has flowed through the magnetic body 2 also flows inside the protrusion 21 and flows from the tip of the protrusion 21 toward the air core coil 1. As a result, the magnetic flux is prevented from colliding with the end face of the conductive member that constitutes the air core coil 1.

（効果）
以上のとおり、本実施形態のリアクトル１０は、磁性体２が空芯コイル１と対向する面から空芯コイル１に向けて延びる突出部２１を有する。これにより、空芯コイル１を構成する導電性部材の端面に磁束がぶつかることを抑制することができる。その結果、リアクトル１０の渦電流損失を低減できるとともに、リアクトル１０の発熱量も低減させることができる。 (effect)
As described above, the reactor 10 of this embodiment has the protrusion 21 that extends from the surface of the magnetic body 2 facing the air core coil 1 toward the air core coil 1. This makes it possible to prevent the magnetic flux from colliding with the end faces of the conductive members that make up the air core coil 1. As a result, it is possible to reduce the eddy current loss of the reactor 10 and also reduce the amount of heat generated by the reactor 10.

（実施例）
本発明について、実施例に基づいて更に詳述する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 (Example)
The present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.

まず、実施例１及び２並びに比較例１及び２のリアクトルを作製した。実施例１は、第１の実施形態（図１）と同一の構成である。一方、比較例１は、図９に示すように、磁気センサの位置が空芯コイルと磁性体の間（空芯コイルの内径面の延長領域）に配置されている。実施例１と比較例１は、磁気センサの位置が異なるのみで、その余は同一構成・同一部材である。 First, reactors for Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were produced. Example 1 has the same configuration as the first embodiment (Fig. 1). On the other hand, in Comparative Example 1, as shown in Fig. 9, the magnetic sensor is positioned between the air-core coil and the magnetic body (the extended region of the inner diameter surface of the air-core coil). Example 1 and Comparative Example 1 differ only in the position of the magnetic sensor, and otherwise have the same configuration and materials.

実施例２は、第２の実施形態（図４及び５）と同一の構成である。一方、比較例２は、図１０に示すように、突出部を含めた磁性体の外周（空芯コイルの内径面の延長領域）に配置されている。実施例２と比較例２は、磁気センサの位置が異なるのみで、その余は同一構成・同一部材である。 Example 2 has the same configuration as the second embodiment (Figs. 4 and 5). On the other hand, in Comparative Example 2, as shown in Fig. 10, the magnetic sensor is placed on the outer periphery of the magnetic body including the protruding portion (extended region of the inner diameter surface of the air-core coil). Example 2 and Comparative Example 2 differ only in the position of the magnetic sensor, and otherwise have the same configuration and materials.

この実施例１及び２並びに比較例１及び２の位置に配置された磁気センサの渦電流損失を磁界解析のシミュレーションから求めた。実施例１及び比較例１は、電流を３０Ａ、空芯コイルから発生する磁束密度ΔＢを１６３．６６ｍＴという条件で磁界解析を行った。また、実施例２及び比較例２は、電流を３０Ａ、空芯コイルから発生する磁束密度ΔＢを２２４．５２ｍＴという条件で磁界解析を行った。実施例１及び比較例１の解析結果を表１に示し、実施例２及び比較例２の解析結果を表２に示す。なお、表２におけるａ、ｂ、ｃは、図４及び図１０における磁気センサ３ａ、３ｂ、３ｃをそれぞれ指す。 The eddy current loss of the magnetic sensors placed in the positions of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 was obtained by simulating magnetic field analysis. For Example 1 and Comparative Example 1, magnetic field analysis was performed under conditions of a current of 30 A and a magnetic flux density ΔB generated from the air-core coil of 163.66 mT. For Example 2 and Comparative Example 2, magnetic field analysis was performed under conditions of a current of 30 A and a magnetic flux density ΔB generated from the air-core coil of 224.52 mT. The analysis results of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in Table 1, and the analysis results of Example 2 and Comparative Example 2 are shown in Table 2. In Table 2, a, b, and c refer to magnetic sensors 3a, 3b, and 3c in Figures 4 and 10, respectively.

表１に示すように、実施例１は、比較例１と比べて、渦電流損失を１／３０以下と大幅に低減できることが確認された。また、実施例２は、比較例２と比べて、３つの磁気センサにおけるそれぞれにおける渦電流損失を１／４０程度と大幅に低減できることが確認された。つまり、磁気センサを空芯コイルの内径面の延長領域以外の磁性体の外周に設けることで、渦電流損失を大幅に低減できることが確認された。 As shown in Table 1, it was confirmed that Example 1 can significantly reduce eddy current loss to 1/30 or less compared to Comparative Example 1. Furthermore, it was confirmed that Example 2 can significantly reduce eddy current loss in each of the three magnetic sensors to about 1/40 compared to Comparative Example 2. In other words, it was confirmed that eddy current loss can be significantly reduced by providing the magnetic sensors on the outer periphery of the magnetic body other than the extended region of the inner diameter surface of the air core coil.

（他の実施形態）
本明細書においては、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。上記のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Other Embodiments
In this specification, an embodiment of the present invention has been described, but this embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. The above-mentioned embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. The embodiment and its modifications are included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims, as well as in the scope and gist of the invention.

本実施形態では、磁気センサ３は、樹脂により磁性体２と一体に成形して固定されていたが、これに限定されない。例えば、磁性体２のみを樹脂でモールド成形し、そのモールド成型時に樹脂によって磁気センサの保持部を形成して、この保持部によって磁気センサ３を固定させてもよい。 In this embodiment, the magnetic sensor 3 is molded integrally with the magnetic body 2 using resin and fixed thereto, but this is not limited to this. For example, only the magnetic body 2 may be molded using resin, a holder for the magnetic sensor may be formed using resin during the molding process, and the magnetic sensor 3 may be fixed using this holder.

本実施形態では、リアクトル１０は空芯コイル１の間に温度センサを備えていたが、空芯コイル１間の距離が短くなることでリアクトル１０の状態の検知精度が向上するセンサであれば如何なるセンサでもよい。 In this embodiment, the reactor 10 is equipped with a temperature sensor between the air-core coils 1, but any sensor that can improve the accuracy of detecting the state of the reactor 10 by shortening the distance between the air-core coils 1 can be used.

第２の実施形態では、３つの磁気センサ３は、何れも巻軸方向と直交する空芯コイル１の内径面の延長領域以外の磁性体２の外周に配置されていたが、リアクトル１０が複数の磁気センサ３を備えている場合においては、少なくとも１つの磁気センサ３が、巻軸方向と直交する空芯コイル１の内径面の延長領域以外の磁性体２の外周に配置されていればよい。 In the second embodiment, all three magnetic sensors 3 were arranged on the outer periphery of the magnetic body 2 other than the extension region of the inner diameter surface of the air-core coil 1 perpendicular to the winding axis direction, but when the reactor 10 has multiple magnetic sensors 3, it is sufficient that at least one magnetic sensor 3 is arranged on the outer periphery of the magnetic body 2 other than the extension region of the inner diameter surface of the air-core coil 1 perpendicular to the winding axis direction.

１０リアクトル
１空芯コイル
１ａ、１ｂ、１ｃ空芯コイル
２磁性体
２１突出部
２２板状磁性体
３磁気センサ
３ａ、３ｂ、３ｃ磁気センサ
４ケース
１００リアクトル
１０１空芯コイル
１０２磁性体
１０３磁気センサ REFERENCE SIGNS LIST 10 Reactor 1 Air-core coils 1a, 1b, 1c Air-core coil 2 Magnetic body 21 Protruding portion 22 Plate-shaped magnetic body 3 Magnetic sensor 3a, 3b, 3c Magnetic sensor 4 Case 100 Reactor 101 Air-core coil 102 Magnetic body 103 Magnetic sensor

Claims

A plurality of air-core coils each formed by winding a conductive member in a cylindrical shape;
a magnetic body arranged across the plurality of air-core coils and facing an inner diameter surface that is a hollow portion of the air-core coils perpendicular to a winding axis direction;
a magnetic sensor formed by winding a conductive material and configured to detect a magnetic state of the reactor;
Equipped with
The plurality of air-core coils are arranged side by side so that the winding axes are parallel to each other,
the magnetic sensor is wound around the outer periphery of the magnetic body except for an extended region of an inner diameter surface of the air-core coil;
A reactor characterized by the above.

the magnetic body has a protrusion extending from a surface facing the air core coil toward the air core coil;
The reactor according to claim 1 .

a cross-sectional area of a conductive member constituting the magnetic sensor is smaller than a cross-sectional area of a conductive member constituting the air-core coil;
The reactor according to claim 1 or 2,

Further comprising a sensor for detecting a state of the reactor,
The air-core coil is provided in plurality,
The plurality of air-core coils are arranged side by side so that the winding axes are parallel to each other,
the magnetic sensor is disposed between the air-core coils;
the sensor is disposed between the plurality of air-core coils;
The reactor according to any one of claims 1 to 3, characterized in that

the magnetic sensor is integrally molded with the magnetic body by resin and fixed thereto;
The reactor according to any one of claims 1 to 4,