JP4775254B2 - Reactor and reactor - Google Patents
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Description
本発明は、リアクトルコアおよびリアクトルに係り、特に、リアクトルコアを形成するコア材とギャップ板との剥離が生じ難いリアクトルコアとこれを具備するリアクトルに関するものである。 The present invention relates to a reactor core and a reactor, and more particularly, to a reactor core in which a core material forming a reactor core and a gap plate hardly peel off and a reactor including the reactor core.
リアクトルコアが複数のコア材から形成される場合には、隣接するコア材間にスペーサとなる樹脂製のギャップ板が介在し、ギャップ板とコア材とは接着剤にて接着固定されるのが一般的である。また、ギャップ板を介装させる以外の構造として、特許文献1に開示のセラミック粒子を介在させる形態や、特許文献2に開示の中空部を有するセラミックシートを介装させる形態などがある。
When the reactor core is formed of a plurality of core materials, a resin gap plate serving as a spacer is interposed between adjacent core materials, and the gap plate and the core material are bonded and fixed with an adhesive. It is common. Further, as a structure other than interposing a gap plate, there are a form in which ceramic particles disclosed in
ところで、上記リアクトルコアを具備するリアクトルがハイブリッド自動車等のエンジンルームに搭載される場合、かかる用途においては、その使用環境の変化によって−40℃〜150℃程度の範囲内での冷熱サイクル環境下に置かれる可能性があるために、ギャップ板が介装されるリアクトルコアにおいては、コア材とギャップ板との接着部にて剥離が生じ易いという問題がある。これは、従来のコア材およびギャップ板の対向面がともに平坦に成形されており、その間の接着剤の厚みが必然的にどの部位においても同厚であること、リアクトルコアのうち外周部ほど冷熱サイクルの影響を受け易く、コア材、ギャップ板、接着剤それぞれの線膨張係数が異なることで熱膨張差が外周部ほど大きくなり、繰り返しの熱応力に起因して接着剤層が剥離し易くなること、がその大きな要因である。なお、接着剤層の厚みが小さいほど、該接着剤層に生じるせん断応力は大きくなる。 By the way, when the reactor including the reactor is mounted in an engine room of a hybrid vehicle or the like, in such an application, under a cold cycle environment within a range of about −40 ° C. to 150 ° C. due to a change in the use environment. Therefore, in the reactor core in which the gap plate is interposed, there is a problem that peeling is likely to occur at the bonding portion between the core material and the gap plate. This is because the facing surfaces of the conventional core material and the gap plate are both formed flat, and the thickness of the adhesive between them is inevitably the same in any part. It is easy to be affected by the cycle, and the difference in thermal expansion between core material, gap plate, and adhesive increases as the outer peripheral part increases, and the adhesive layer easily peels off due to repeated thermal stress. Is a major factor. In addition, the shear stress which arises in this adhesive bond layer becomes large, so that the thickness of an adhesive bond layer is small.
したがって、接着剤層の厚みを大きくすることで冷熱サイクルに対する耐久性を高めることができるが、その一方で、今度は、剛性の低い接着剤層が厚くなることでリアクトルコア自体の静的強度(剛性)が低下してしまうことになる。 Therefore, by increasing the thickness of the adhesive layer, it is possible to increase the durability against the thermal cycle. On the other hand, the thickness of the adhesive layer having low rigidity is increased to increase the static strength of the reactor core itself ( (Rigidity) will be reduced.
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、隣接するコア材間にギャップ板が介装され、コア材とギャップ板とが接着剤にて接着固定されるリアクトルコアにおいて、リアクトルコア自体の静的強度を低減させることなく、その冷熱サイクルに対する耐久性を高めることのできるリアクトルコアと該リアクトルコアを具備するリアクトルを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and is a reactor core in which a gap plate is interposed between adjacent core members, and the core member and the gap plate are bonded and fixed with an adhesive. It is an object of the present invention to provide a reactor core and a reactor including the reactor core which can increase the durability against the thermal cycle without reducing the static strength of the reactor itself.
前記目的を達成すべく、本発明によるリアクトルコアは、複数の磁性を有するコア材と、隣接するコア材の間に介装される非磁性を有するギャップ板と、から形成され、コア材の対向面とギャップ板の対向面が接着剤層を介して固定されるリアクトルコアであって、前記コア材と前記ギャップ板双方の対向面の少なくとも一方は、該対向面の中央または略中央が最も突出した突形状に成形されており、前記接着剤層の厚みが接着面の中央または略中央からその端部に向って厚くなっていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a reactor core according to the present invention is formed of a plurality of magnetic core materials and a non-magnetic gap plate interposed between adjacent core materials. Reactor core in which the opposing surface of the surface and the gap plate is fixed via an adhesive layer, and at least one of the opposing surfaces of both the core material and the gap plate protrudes most at the center or substantially the center of the opposing surface The adhesive layer is formed so that the thickness of the adhesive layer increases from the center or substantially the center of the bonding surface toward the end thereof.
コア材は、2つのU型コアを間隔を置いて対向配置させ、その間に複数の矩形コア(またはI型コア)を配設し、U型コアと矩形コアの間、および矩形コア同士の間には、アルミナ(Al2O3)やジルコニア(ZrO2)などのセラミックで成形されたギャップ板が介装され、コア材とギャップ板とは耐熱性の高いエポキシ樹脂系接着剤等にて接着固定されることでリアクトルコアが形成される。 In the core material, two U-shaped cores are arranged opposite to each other with a space therebetween, and a plurality of rectangular cores (or I-shaped cores) are disposed therebetween, and between the U-shaped cores and the rectangular cores, and between the rectangular cores. A gap plate formed of ceramic such as alumina (Al 2 O 3 ) or zirconia (ZrO 2 ) is interposed between the core material and the gap plate with an epoxy resin adhesive having high heat resistance. Reactor is formed by being fixed.
コア材は軟磁性粉末を加圧成形してなる圧粉磁心や珪素鋼板を積層してなる積層鋼板から形成されるが、本発明では特に成形性の観点から圧粉磁心によって成形されるのが好ましい。軟磁性粉末としては、例えば、鉄、鉄−シリコン系合金、鉄−窒素系合金、鉄−ニッケル系合金、鉄−炭素系合金、鉄−ホウ素系合金、鉄−コバルト系合金、鉄−リン系合金、鉄−ニッケル−コバルト系合金および鉄−アルミニウム−シリコン系合金を使用でき、かかる合金表面にシリコン樹脂等からなる絶縁被膜が形成されて軟磁性粉末が生成される。 The core material is formed from a powder magnetic core formed by pressing soft magnetic powder or a laminated steel plate formed by laminating silicon steel plates. In the present invention, the core material is formed from a powder magnetic core particularly from the viewpoint of formability. preferable. Examples of soft magnetic powders include iron, iron-silicon alloys, iron-nitrogen alloys, iron-nickel alloys, iron-carbon alloys, iron-boron alloys, iron-cobalt alloys, iron-phosphorous alloys. An alloy, an iron-nickel-cobalt alloy and an iron-aluminum-silicon alloy can be used, and an insulating coating made of a silicon resin or the like is formed on the surface of the alloy to produce soft magnetic powder.
本発明のリアクトルコアにおいては、コア材とギャップ板双方の対向面の少なくとも一方は、該対向面の中央または略中央が最も突出した突形状に成形されている。すなわち、コア材の対向面のみが突形状に成形される形態、ギャップ板の対向面のみが突形状に成形される形態、双方の対向面が突形状に成形される形態がある。 In the reactor core of the present invention, at least one of the facing surfaces of both the core material and the gap plate is formed in a protruding shape with the center or substantially center of the facing surface protruding most. That is, there are a form in which only the facing surface of the core material is formed into a projecting shape, a form in which only the facing surface of the gap plate is formed into a projecting shape, and a form in which both facing surfaces are formed into a projecting shape.
コア材とギャップ板の少なくともいずれか一方がかかる形態を有することにより、必然的に接着剤層の厚みは対向面の中央またはその近傍で最も小さくなり(薄くなり)、対向面の端部に向って大きく(厚く)なっていき、端部において最も厚い層形状を呈することになる。 Since at least one of the core material and the gap plate has such a configuration, the thickness of the adhesive layer is inevitably the smallest (thinner) at the center of the opposing surface or in the vicinity thereof, and is directed toward the end of the opposing surface. It becomes larger (thicker) and exhibits the thickest layer shape at the end.
このように、コア材(またはギャップ板)の対向面における接着剤層の厚みがその中央に比して端部で厚くなることにより、冷熱サイクルによる熱膨張に起因した発生せん断応力を小さくすることができる。その結果、この接着剤層とコア材ないしはギャップ板との剥離を生じ難くすることができ、リアクトルコアの耐久性(冷熱耐久性)の向上に繋がる。 As described above, the thickness of the adhesive layer on the facing surface of the core material (or gap plate) is thicker at the end than the center, thereby reducing the generated shear stress due to thermal expansion due to the thermal cycle. Can do. As a result, it is possible to make it difficult for the adhesive layer and the core material or the gap plate to be peeled off, leading to an improvement in the durability (cooling durability) of the reactor core.
その一方で、対向面の中央部においては接着剤層の厚みを相対的に薄くしていることで、接着剤層が厚くなりすぎてリアクトルコア自体の強度(静的強度)が低下するという問題も同時に解消することができる。 On the other hand, the thickness of the adhesive layer is relatively thin at the central portion of the opposing surface, which causes the adhesive layer to become too thick, reducing the strength (static strength) of the reactor core itself. Can be resolved at the same time.
ここで、対向面の中央または略中央が最も突出した突形状の実施の形態として、突形状が湾曲状に成形されている形態、突形状が切頭円錐状である形態、突形状が切頭角錐状である形態、突形状が円錐状もしくは角錐状の形態などを挙げることができる。 Here, as an embodiment of the protruding shape in which the center or substantially center of the opposing surface protrudes most, the protruding shape is a curved shape, the protruding shape is a truncated cone, and the protruding shape is a truncated shape Examples include a pyramid shape, and a protruding shape having a cone shape or a pyramid shape.
なお、リアクトルコア(またはリアクトル)の載置される条件により、一つの接着剤層の端部でも部位によって発生せん断応力に差異が生じ得る。例えば、温度差の大きくなり易いエンジン側の部位ではせん断応力が大きくなる傾向にある。そこで、使用される環境に応じて予め温度差に起因する発生せん断応力を求めておき、応力値に応じて接着剤層の端部の部位ごとにその厚みを変化させる実施の形態であってもよい。さらには、突形状の最も突出する部位が対向面の中央から一方向に偏った位置となるコア材またはギャップ板を成形してもよい。 Depending on the conditions under which the reactor core (or reactor) is placed, the generated shear stress may vary depending on the site even at the end of one adhesive layer. For example, the shear stress tends to increase at a site on the engine side where the temperature difference tends to increase. Therefore, even in an embodiment in which the generated shear stress due to the temperature difference is obtained in advance according to the environment to be used, and the thickness is changed for each end portion of the adhesive layer according to the stress value. Good. Furthermore, you may shape | mold the core material or gap board from which the site | part which protrudes most in a protrusion shape becomes the position which deviated to one direction from the center of the opposing surface.
さらに、本発明によるリアクトルは、前記リアクトルコアを具備することを特徴とするものである。 Furthermore, the reactor by this invention comprises the said reactor core, It is characterized by the above-mentioned.
上記するリアクトルコアを用い、コアの外周にコイルを形成してなるリアクトルとすることで、リアクトルコア自体の静的強度を殆ど低下さることなく、コア材とギャップ板とを接着固定する接着剤層の冷熱サイクルに対する剥離強度を高めることができるため、リアクトルの耐久性が高められる。したがって、本リアクトルは、冷熱耐久性の要求されるハイブリッド車に特に好適である。 Adhesive layer that adheres and fixes the core material and the gap plate without substantially reducing the static strength of the reactor core by using the reactor core described above and forming a reactor with a coil formed on the outer periphery of the core. Since the peel strength with respect to the thermal cycle can be increased, the durability of the reactor is enhanced. Therefore, this reactor is particularly suitable for a hybrid vehicle that is required to have durability against cooling.
以上の説明から理解できるように、本発明のリアクトルコアによれば、コア材とギャップ板とを接着固定する接着剤層の厚みを部位ごとに変化させるといった極めて簡易な構造によって、リアクトルコア自体の静的強度を低下させることなしに該接着剤層の冷熱サイクルに対する耐久性を高めることができる。 As can be understood from the above description, according to the reactor core of the present invention, the reactor core itself has a very simple structure in which the thickness of the adhesive layer for bonding and fixing the core material and the gap plate is changed for each part. The durability of the adhesive layer against a cold cycle can be enhanced without reducing the static strength.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明のリアクトルコアの斜視図であり、図2は図1のリアクトルコアを具備するリアクトルの斜視図である。図3,4,5はコア材の実施の形態の斜視図である。図6,7はリアクトルコアの実施の形態の縦断面図である。図8,9はリアクトルコアの製造方法の実施の形態を示した模式図である。図10aはせん断試験に使用した本発明のリアクトルコアの一部のテストピースの斜視図であり、図10bは図10aのb−b矢視図であり、図10cは従来のリアクトルコアの一部のテストピースである。図11は冷熱サイクル試験の1サイクルの条件を説明したグラフであり、図12はせん断破壊試験の概要を説明した模式図であり、図13はせん断破壊試験結果を示したグラフである。図14は接着剤層の厚みを変化させた場合のせん断応力解析(静解析)に使用するFEM解析モデルの斜視図であり、図15,16はせん断応力解析結果を示したグラフである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a reactor core according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a reactor including the reactor core shown in FIG. 3, 4 and 5 are perspective views of the embodiment of the core material. 6 and 7 are longitudinal sectional views of the embodiment of the reactor core. 8 and 9 are schematic views showing an embodiment of a method for manufacturing a reactor core. 10a is a perspective view of a part of the test piece of the reactor core of the present invention used in the shear test, FIG. 10b is a view taken along the line bb of FIG. 10a, and FIG. 10c is a part of the conventional reactor core. This is a test piece. FIG. 11 is a graph illustrating the conditions for one cycle of the thermal cycle test, FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an outline of the shear fracture test, and FIG. 13 is a graph illustrating the shear fracture test result. FIG. 14 is a perspective view of an FEM analysis model used for shear stress analysis (static analysis) when the thickness of the adhesive layer is changed, and FIGS. 15 and 16 are graphs showing the results of shear stress analysis.
図1は本発明のリアクトルコア10を示しており、このリアクトルコア10は、平面視がU型のU型コア1,1と、その間に間隔を置いて配設される平面視が矩形のコア(以下、I型コア2という。)と、U型コア1とI型コア2との間およびI型コア2,2間に介装されるギャップ板3と、ギャップ板3とコア1,2とを接着する接着剤層4とから構成され、全体として平面視が横長円環状に形成されるものである。この円環方向に磁気回路が形成される。
FIG. 1 shows a
U型コア1、I型コア2はともに軟磁性粉末を加圧成形してなる圧粉磁心や珪素鋼板を積層してなる積層鋼板から形成される。また、ギャップ板3はアルミナ(Al2O3)などの非磁性素材のセラミックで成形される。さらに接着剤層4はエポキシ樹脂系接着剤等にて形成される。
Both the
このリアクトルコア10の長手方向の直線区間に導線が巻装されてなるコイル20,20が形成されてリアクトル30が構成される(図2参照)。このリアクトルは、例えばハイブリッド車等の車両に搭載される電力変換装置を構成する。
図3はI型コア2を拡大した斜視図である。このI型コア2は、これがギャップ板3と対向する側面(対向面21)の形状がその中央または中央近傍が最も突出し、全体として滑らかな湾曲状に成形されている。なお、図示を省略するが、U型コア1の端部でギャップ板と対向する対向面も図3と同様に中央が突出した湾曲状に成形される。
FIG. 3 is an enlarged perspective view of the I-
I型コア2の両対向面21,21を図3に示す形状に成形し、U型コア1の対向面も図3と同様の形状に成形したリアクトルコア10の長手部の縦断面図を図6に示している。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the longitudinal portion of the
図6に示す実施の形態では、ギャップ板3の対向面は平坦であり、コア1,2の対向面を上記する形状に成形しておくことで、接着剤層4はその端部の厚みが厚くなり、中央部にいくにつれて漸次厚みが薄くなる層形状を呈することになる。
In the embodiment shown in FIG. 6, the opposing surface of the
このような層形状の接着剤層を形成することにより、該接着剤層の端部において冷熱サイクルによる熱膨張に起因した発生せん断応力を低減しながら、その中央部において接着剤層の厚みを薄くすることで接着剤層の厚みが全体として厚くなることを防止し、もってリアクトルコア10の全体剛性(静的強度)の低下を抑えることができる。
By forming such a layer-shaped adhesive layer, the thickness of the adhesive layer is reduced at the center while reducing the generated shear stress due to thermal expansion due to the thermal cycle at the end of the adhesive layer. By doing so, it is possible to prevent the thickness of the adhesive layer from being increased as a whole, thereby suppressing a decrease in the overall rigidity (static strength) of the
図4,5には、図3に示すI型コア2の他の実施の形態を示しており、図4に示すI型コア2Aは、対向面の形状が中央部の円形箇所が最も突出した切頭円錐状に成形されたコアである。
FIGS. 4 and 5 show another embodiment of the I-
一方、図5に示すI型コア2Bは、対向面の形状が中央部の矩形箇所が最も突出した切頭角錐状に成形されたコアである。なお、図示を省略するが、対向面の形状がその中央部で最も突出した円錐状もしくは角錐状であってもよい。さらには、接着剤層の端部ごとに発生せん断応力が大きく相違する場合には、接着剤層の端部の厚みを部位ごとに変化させることもできるし、最も突出する部位が接着剤層の中央から一方へ偏った実施の形態であってもよい。
On the other hand, the I-
図7は、リアクトルコアの他の実施の形態の縦断面図である。この実施の形態は、I型コア2およびU型コア1それぞれの対向面を突条に成形するかわりに、ギャップ板3Aの対向面を湾曲状に突出させ、対向面が平坦なI型コア2CとU型コア1Aを有するリアクトルコアである。さらには、図示を省略するが、図6と図7の複合した形態、すなわち、I型コアおよびU型コアそれぞれの対向面を湾曲状に突出成形するとともにギャップ板の対向面も湾曲状に突出させる形態であってもよい。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of another embodiment of a reactor core. In this embodiment, instead of forming the opposing surfaces of the I-
図8,9は圧粉磁心からコア材を成形する際の成形方法の概要を説明した図である。図8に示す成形方法は、例えばI型コア成形用のキャビティを画成する中空のダイ51と、中空端部を閉塞するとともに該ダイ51に対して相対移動する下パンチ53および上パンチ52とから構成される成形型(金型)を用意し、例えばダイ51の温度を120℃に調整し、キャビティ内に軟磁性粉末を充填し、下パンチ53および上パンチ52によって軟磁性粉末を上下から圧力1226MPaの条件にて加圧し(図中のX方向)、この加圧姿勢で下パンチ53および上パンチ52を移動させて型抜きするものである(図中のY方向)。
8 and 9 are diagrams illustrating an outline of a molding method when molding a core material from a dust core. The molding method shown in FIG. 8 includes, for example, a
上記加圧条件にて加圧成形された圧粉磁心が型抜きされると、図示するように上下の加圧力によってその側方が外側に膨らむことにより(図中のZ方向)、自動的に対向面の突条を形成することができる。また、上下パンチにて加圧しながら型抜きすることで、従来の非加圧状態での型抜き方法の場合に問題となっていた、コア材側面に多層状のクラックが発生するという問題を解消することができる。 When the powder magnetic core pressed under the above-mentioned pressurizing conditions is punched out, the side swells outward by the vertical pressure as shown in the figure (Z direction in the figure), and automatically A protrusion on the opposite surface can be formed. In addition, removing the mold while pressing with the upper and lower punches eliminates the problem of multi-layer cracks on the side of the core material, which was a problem in the conventional die-cutting method in the non-pressurized state. can do.
一方、図9に示す成形型では、中空を有するダイ51に嵌め合いされる上下のパンチ52A,53Aのうち、例えば一方の上パンチ52Aのキャビティ対向面にコア材の突出形状を形成するための凹型52A1を設けておくことで上下パンチ52A,53Aから型抜きすると同時に所定形状のコア材を成形することができる。なお、図9では、I型コア2Bが成形されている。
On the other hand, in the mold shown in FIG. 9, for example, of the upper and
上記製造方法にて製造されたコア材とギャップ板とを双方の間に接着剤層を介装させた姿勢で不図示の加圧装置内に収容し、加圧手段で加圧した姿勢で接着剤の固化を待つことで所定の厚みを有する接着剤層にてコア材とギャップ板とが接着固定されたリアクトルコアを製造することができる。なお、リアクトルコアの長手部(I型コアとギャップ板とからなる部分)を別途製造し、最後にこの長手部とU型コアをギャップ板および接着剤層を介して接着固定する方法であってもよい。 The core material manufactured by the above manufacturing method and the gap plate are accommodated in a pressure device (not shown) in a posture in which an adhesive layer is interposed between the core material and bonded in a posture pressurized by a pressure means. By waiting for the solidification of the agent, a reactor core in which the core material and the gap plate are bonded and fixed with an adhesive layer having a predetermined thickness can be manufactured. In this method, the longitudinal part of the reactor core (part consisting of the I-type core and the gap plate) is manufactured separately, and finally the longitudinal part and the U-type core are bonded and fixed via the gap plate and the adhesive layer. Also good.
[冷熱サイクル試験およびせん断試験の概要とその結果]
次に、発明者等による冷熱サイクル試験およびせん断試験を以下に説明する。これは、図10a,bに示す本発明のリアクトルコアの一部のテストピースTと、図10cに示す従来のリアクトルコアの一部のテストピースT’を用意し、これらを図11に示す冷熱サイクル条件(図示する条件は1サイクル)を所定サイクル実行し、所定の冷熱サイクルを経験したテストピースT、T’を今度は図12に示すせん断破壊試験機器にてせん断破壊させ、その際のせん断応力を実測し、その結果を図13に示したものである。
[Outline and results of thermal cycle test and shear test]
Next, the thermal cycle test and the shear test by the inventors will be described below. 10A and 10B, a part of the test piece T of the reactor core of the present invention shown in FIGS. 10a and 10b and a part of the test piece T ′ of the conventional reactor core shown in FIG. 10c are prepared. Cycle conditions (one cycle shown in the figure) are executed for a predetermined cycle, and the test pieces T and T ′ that have undergone a predetermined cooling / heating cycle are now subjected to shear fracture using the shear fracture test equipment shown in FIG. The stress was measured and the result is shown in FIG.
図10a,bに示すテストピースTは、I型コアピースT1とギャップ板ピースT3と接着剤層T2からなり、ギャップ板ピースT3の幅:L3は2.3mm、I型コアピースT1と接着剤層T2の合計幅:L1は20.9mm、I型コアピースT1、ギャップ板ピースT3の高さ:L2は20mmである。また、接着剤層T2の端部の厚み:t2は0.07〜0.13mm範囲内の所定値、中央の厚み:t1は0.025〜0.05mm範囲内の所定値に設定されている。 The test piece T shown in FIGS. 10a and 10b is composed of an I-type core piece T1, a gap plate piece T3, and an adhesive layer T2. The width of the gap plate piece T3: L3 is 2.3 mm, and the I-type core piece T1 and adhesive layer T2. The total width: L1 is 20.9 mm, and the height of the I-type core piece T1 and the gap plate piece T3: L2 is 20 mm. The thickness of the end portion of the adhesive layer T2: t2 is set to a predetermined value within a range of 0.07 to 0.13 mm, and the thickness at the center: t1 is set to a predetermined value within a range of 0.025 to 0.05 mm. .
一方、図10cに示すテストピースT’は、I型コアピースT1’とギャップ板ピースT3’と接着剤層T2’からなり、テストピースTと同寸法であるが、接着剤層T2’の厚みt3は一律に0.025〜0.05mm範囲内の所定値に設定されている。 On the other hand, the test piece T ′ shown in FIG. 10C is composed of an I-type core piece T1 ′, a gap plate piece T3 ′, and an adhesive layer T2 ′, and has the same dimensions as the test piece T, but the thickness t3 of the adhesive layer T2 ′. Is uniformly set to a predetermined value within a range of 0.025 to 0.05 mm.
図11は、上記テストピースT、T’を載置する炉内の温度履歴(グラフ中の点線)と、テストピースT、T’の接着部(例えばI型コアピースT1と接着剤層T2の端部の接着部)の温度履歴(グラフ中の実線)を示している。炉内温度は、150℃から40分後に―40℃まで温度を降下させ、次いで40分後に再度150℃に昇温させるという条件である。 FIG. 11 shows the temperature history (the dotted line in the graph) in the furnace in which the test pieces T and T ′ are placed, and the bonded portions of the test pieces T and T ′ (for example, the ends of the I-type core piece T1 and the adhesive layer T2). The temperature history (solid line in the graph) of the bonded part) is shown. The temperature in the furnace is such that the temperature is lowered from 150 ° C. to −40 ° C. after 40 minutes, and then raised to 150 ° C. again after 40 minutes.
上記サイクルを所定サイクル経験したテストピースT、T’を、図12で示すせん断破壊数試験機器Aに固定し、例えば図示するように、I型コアピースT1と接着剤層T2の間でせん断強度を測定できる姿勢でパンチを押し込んで(Z方向)せん断強度を測定する。 The test pieces T and T ′ having undergone the above-mentioned cycle for a predetermined cycle are fixed to the shear fracture number test apparatus A shown in FIG. 12, and for example, as shown in the figure, the shear strength is set between the I-type core piece T1 and the adhesive layer T2. Push the punch in a measurable posture (Z direction) and measure the shear strength.
図13に実験結果を示している。冷熱サイクル試験は、サイクル数を0、50、150の3ケースで実行し、それぞれ複数のテストピースT、T’にてその破断時のせん断応力を測定した。 FIG. 13 shows the experimental results. The thermal cycle test was performed in three cases of 0, 50, and 150 cycles, and the shear stress at the time of rupture was measured with a plurality of test pieces T and T ′, respectively.
実験の結果、サイクル数が0の場合は、接着剤層の厚みが全体として薄いテストピースT’の方がせん断応力が高くなる自明の結果となっており、サイクル数が50、100サイクルでは、テストピースT’のせん断強度がほぼ0に近いものとなるのに対して、テストピースTでは、50サイクルの場合で20MPa以上、100サイクルの場合で10〜20MPa程度と、従来のリアクトルコアに比して格段に冷熱耐久性が向上することが実証された。 As a result of the experiment, when the number of cycles is 0, the test piece T ′ having a thin adhesive layer as a whole has a self-evident result in which the shear stress is higher. In the case of 50 and 100 cycles, The shear strength of the test piece T ′ is almost close to 0, whereas the test piece T is 20 MPa or more in the case of 50 cycles and about 10 to 20 MPa in the case of 100 cycles, which is compared with the conventional reactor core. As a result, it was proved that the cooling durability was remarkably improved.
[接着剤層の厚みを変化させた場合のせん断応力解析(静解析)とその結果]
本解析は、図14に示すように、メッシュで構成されたI型コアモデルM1とギャップ板モデルM3と接着剤層モデルM2から構成される3次元モデルMを作成し、より具体的には、Node:9500、Element:8208で拘束条件は6自由度をフリー拘束した条件で、材料物性値を以下の表1の条件で解析をおこなった。なお、本解析においては、図14におけるモデルの大きさ(L4:21.7mm〜22mmで、L5:20mm、L6:22mm)で、接着剤層の厚みを変化させて4ケースで実施した。各ケースともにその中央部のδ1を0.05mmで固定し、ケース1ではδ2を0.05mm、ケース2ではδ2を0.1mm、ケース3ではδ2を0.2mm、ケース4ではδ2を0.4mmとし、150℃および−40℃の温度条件における接着剤層外周部のせん断応力に関する解析結果を求めた。なお、本解析は静解析であり、冷熱サイクルを加味したものではない。
[Shear stress analysis (static analysis) and results when the thickness of the adhesive layer is changed]
In this analysis, as shown in FIG. 14, a three-dimensional model M composed of an I-type core model M1, a gap plate model M3, and an adhesive layer model M2 composed of a mesh is created. Node: 9500, Element: 8208, and the constraint condition was a condition where 6 degrees of freedom were freely constrained, and the material property values were analyzed under the conditions shown in Table 1 below. In this analysis, the model size in FIG. 14 (L4: 21.7 mm to 22 mm, L5: 20 mm, L6: 22 mm) was used, and the thickness of the adhesive layer was changed in four cases. In each case, δ1 at the center is fixed at 0.05 mm. In
150℃の温度条件における解析結果を図15に、−40℃の温度条件における解析結果を図16にそれぞれ示している。 FIG. 15 shows the analysis result under the temperature condition of 150 ° C., and FIG. 16 shows the analysis result under the temperature condition of −40 ° C., respectively.
図15より、接着剤層端部の厚みを厚くするにしたがって発生せん断応力値の低下は顕著であり、接着剤層の層厚が一律0.05mmのケース1に比して、端部の厚みが0.4mmの場合は3割程度、せん断応力が低減する結果となった。
From FIG. 15, as the thickness of the adhesive layer end is increased, the decrease in the generated shear stress value is remarkable, and the thickness of the end is smaller than in
一方、−40℃の温度条件の場合においてもおよそ3割程度、せん断応力が低減する結果となった。 On the other hand, even in the case of the temperature condition of −40 ° C., the shear stress was reduced by about 30%.
以上の冷熱サイクル耐久試験およびせん断破壊試験と、3次元FEM解析結果より、接着剤層の中央に比して端部の厚みを厚くすることで温度差に起因する発生せん断応力の低減と、せん断破壊に対する耐力の増加を図ることができることが実証された。 From the above thermal cycle endurance test and shear fracture test, and the results of three-dimensional FEM analysis, reducing the generated shear stress due to the temperature difference by increasing the thickness of the edge compared to the center of the adhesive layer, shearing It has been demonstrated that the resistance to fracture can be increased.
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.
1,1A…U型コア、2,2A,2B,2C…I型コア、3,3A…ギャップ板、4…接着剤層、10…リアクトルコア、20…コイル、30…リアクトル
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記コア材と前記ギャップ板双方の対向面のうちの少なくともギャップ板の対向面は、該対向面の中央または略中央が最も突出した突形状に成形されており、前記接着剤層の厚みが接着面の中央または略中央からその端部に向って厚くなっていることを特徴とするリアクトルコア。 A core material having a plurality of magnets and a non-magnetic gap plate interposed between adjacent core materials, the opposing surface of the core material and the opposing surface of the gap plate being interposed via an adhesive layer Reactor that is fixed,
Of the opposing surfaces of both the core material and the gap plate , at least the opposing surface of the gap plate is formed in a protruding shape with the center or substantially center of the opposing surface protruding most, and the thickness of the adhesive layer is bonded. Reactor that is thicker from the center of the surface or from the center to the end.
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