JP2008182125A - リアクトルコアおよびリアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】コア材やギャップ板等の製品公差等があっても、所望の磁路長（およびインダクタンス）を容易に確保することのできるリアクトルコアとリアクトルを提供する。
【解決手段】１以上のエアギャップ３またはギャップ板４を介して第１の磁性コア２，…が繋げられてコアユニット８が形成され、２つの該コアユニット８，８が対向配置されており、このコアユニット８，８の端部間に第２の磁性コア１，１が所定の離間を置いて対向配置されることにより、平面視が略環状のリアクトルコア１０が形成されており、コアユニット８を構成する第１の磁性コア２，…の位置決め姿勢と２つの第２の磁性コア１，１の位置決め姿勢を保持固定する固定部材（棒部材５）が設けられており、棒部材５がコア２の貫通孔２１を貫通し、コア１端面の孔１１ａに嵌め合いされている。
【選択図】図２

Description

本発明は、リアクトルコアとリアクトルに関するものである。

電力変換回路のリアクトルは、一般に平面視が略横長環状のリアクトルコアの２つの長手部にコイルが形成された姿勢でハウジング内に収容されている。このリアクトルコアは複数の電磁鋼板の積層体もしくは圧粉磁心からなる分割コアから構成されており、各分割コア間には非磁性素材のギャップ板が介装されており、ギャップ板とコアは接着剤にて接着固定されてリアクトルコアが形成されている。より具体的には、図１４に示すように、平面視が略Ｕ型のコアａ（Ｕ型コア）と平面視が矩形のコアｂ（Ｉ型コア）とがギャップ板ｃを介して接着剤ｄによって固定されており、その長手部にコイルｅが形成される。かかる構成のリアクトルコアに関する従来例として、例えば特許文献１に開示のリアクトルコアを挙げることができる。

また、他の従来技術として特許文献２に開示のリアクトル装置を挙げることができる。このリアクトル装置は、電磁力に起因するコアの動きを規制する手段を設けた装置であり、具体的には、環状コアの内外周方向の電磁力差を解消させる間接的な抑制手段や該電磁力差に抗する直接的な抑制手段を講じるというものである。

ところで、コアとギャップ板が接着されている場合には、その接着性の劣化により、リアクトルコアの耐久性が低下することになる。さらに、コアとギャップ板双方の製造公差や接着層の製造公差により、組付けられたリアクトルコアの平均磁路長が変化する結果、所望のインダクタンスが得られないといった製品不具合の問題が生じ得る。すなわち、従来のリアクトルコアにおいては、磁性コアとギャップ板とが接着剤層を介して接着固定される構造となっているため、この接着剤層の製造公差を解消することが極めて困難であるとともに、接着剤層がリアクトルコアの耐久性を決定する主要因となっていた。上記特許文献１のリアクトルコアは勿論のこと、特許文献２のリアクトル装置においても、製造されたリアクトルコアに電流が印加されていない状態で所定の磁路長が容易に確保されるものではない。

特開２００４−２４１４７５号公報 特開２００５−１９７６４号公報

本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、リアクトルコアを構成するコアやギャップ板等の製品公差等があっても、所望の磁路長（およびインダクタンス）を容易に確保す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。

前記目的を達成すべく、本発明によるリアクトルコアは、少なくとも１以上のギャップを介して複数の磁性を有する第１のコアが繋げられてコアユニットが形成され、２つの該コアユニットが対向配置されており、２つの前記コアユニットの端部間に磁性を有する第２のコアが所定の離間を置いて対向配置されることにより、平面視が略環状のリアクトルコアが形成されており、コアユニットを構成する第１のコアの位置決め姿勢および２つの第２のコアの位置決め姿勢を保持固定する固定部材を具備していることを特徴とするものである。

本発明のリアクトルコアは、従来のリアクトルコアにおける磁性コアとギャップ板とを固定する接着剤層を設けることなく、各コア（端部のＵ型コアと該Ｕ型コア間のＩ型（矩形）コア）の位置決め姿勢を保持することで所望の磁路長およびインダクタンスを確保可能とした環状のリアクトルコアである。

具体的には、ギャップ板またはエアギャップからなるギャップを介して複数の第１のコアが直線状に配設されてコアユニットを形成し、２つの該コアユニットが対向配置されており、各コアユニットの端部同士を直接的に、または間接的（エアギャップを介して）に繋ぐ第２のコアが対向配置されている。この第１のコアは例えば上記するＩ型コアであり、第２のコアは例えば上記するＵ型コアである。ここで、磁性を有する第１、第２のコアは、珪素鋼板を積層してなる積層体から形成してもよく、軟磁性金属粉末または軟磁性金属酸化物粉末が樹脂バインダーで被覆された磁性粉末を加圧成形してなる圧粉磁心から形成してもよい。なお、この軟磁性金属粉末としては、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−シリコン系合金などを用いることができる。また、ギャップ板は、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）やジルコニア（ＺｒＯ_２）などのセラミックスで成形することができる。

本発明のリアクトルコアにおいては、各コアの位置決め姿勢（隣接するコア間の離間、コアユニット間の離間、第２のコア間の離間を含む）を所定の姿勢に保持するための部材であって接着剤層以外の固定部材が設けられている。

この固定部材の一実施の形態として、磁性素材もしくは非磁性素材の棒部材を使用し、第１のコアに貫通孔を形成しておき、第２のコアの端面にねじ孔もしくは嵌合孔等の孔を形成しておき、この棒部材を該貫通孔に貫通させて第１のコアの位置決め姿勢を保持固定させ、コアユニットの両端から突出した棒部材の端部を第２のコアの孔にそれぞれ嵌め合いさせる形態を適用できる。

この棒部材と第１のコアの固定形態としては、例えば棒部材の表面にねじ切りを形成しておくとともに第１のコアの貫通孔の内面にも棒部材のねじ切りと螺合するねじを切っておき、コア間に所定のギャップ幅が形成されるように該棒部材の所定位置に複数の第１のコアを螺合させ、この姿勢で棒部材の両端を２つの第２のコア端面の孔（例えばねじ孔）に螺合させる形態がある。また、他の形態として、第１のコアを加熱処理することで常温時に比して貫通孔の孔径を広げておき（膨張させておき）、この姿勢で棒部材を複数の第１のコアの該貫通孔に遊嵌し、第１のコアをクーリングすることで貫通孔が縮径して棒部材と貫通孔とが嵌め合いされるような形態もある。

かかるリアクトルコアの実施の形態によれば、コア間にエアギャップが形成された状態においても、第１のコアおよび第２のコアの位置決め姿勢を所定の磁路長を確保しながら簡易に保持固定することが可能となる。また、各コアが製造公差を有していても、棒部材に対するコアの位置決めを微調整するだけの簡易な方法により、上記する磁路長の確保ができるものである。

また、本発明のリアクトルコアの他の実施の形態として、ギャップに非磁性を有するギャップ板を適用し、第１のコアのみならずこのギャップ板にも貫通孔を形成しておき、固定部材である棒部材を第１のコアおよびギャップ板双方の貫通孔に貫通させるとともに、コアユニットの両端から突出した棒部材の端部を第２のコアの孔にそれぞれ嵌め合いさせる形態であってもよい。

本実施の形態においても、接着剤層を介在させることなく、第１、第２のコアの位置決め姿勢が保持固定され、所定の磁路長が確保されたリアクトルコアを得ることができる。

また、本発明によるリアクトルコアの他の実施の形態として、ギャップに非磁性を有するギャップ板を適用し、固定部材を第１のコアと第２のコアとギャップ板のそれぞれに設けられた係合突起または係合凹溝から構成し、隣接するコアとギャップ板において、一方の係合突起と他方の係合凹溝が係合するような形態であってもよい。

本実施の形態では、係合突起と係合凹溝の双方に嵌め合い時の余裕代を設けておくことで、コアに製造公差がある場合にはこの係合突起と係合凹溝の嵌め合い姿勢で微調整することで容易に所定の磁路長を確保することができる。

さらに、本発明によるリアクトルコアの他の実施の形態として、第１のコアの側面および第２のコアの側面のうち、ギャップと対向しないそれぞれの側面のいずれか一側面に孔を形成しておき、固定部材を基材と該基材から突出する複数の突起から構成し、複数の第１のコアおよび第２のコアがそれぞれ対応する上記突起に嵌め合いされる形態であってもよい。

例えばリアクトルコアを構成するコアユニットと第２のコアの一部に跨る長さを有する基材であり、この基材には所定の間隔で突起が形成されており、第１、第２のコアにはそれぞれの上面または下面に孔が開設されていて、上記突起がそれぞれの孔に嵌合することで所定幅のエアギャップが形成されたリアクトルコアを得ることができる。

なお、ギャップにギャップ板を適用し、このギャップ板の上面または下面にも嵌合孔を設けておき、この孔に基材の突起を嵌合させる実施の形態であってもよい。

また、上記するリアクトルコアを具備し、コアユニットにコイルが形成されてなるリアクトルとすることで、各コアが製造公差を有している場合であっても所定の磁路長を備えたリアクトルを簡易に製造することができるため、従来に比して高品質なリアクトルを効率的に製造することが可能となる。

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およびリアクトルによれば、各コア同士もしくはコアとギャップ板とを接着剤層を介在させることなく位置決め固定させることにより、所定の磁路長（およびインダクタンス）を有する高品質なリアクトル（コア）を効率的に製造することができる。

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実施の形態１の分解斜視図であり、図２は図１のリアクトルコアの組立後の斜視図であり、図３は図２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４，６，８，１０，１１，１２はそれぞれ、本発明のリアクトルコアの実施の形態２，３，４，５，６，７の分解斜視図であり、図５，７，９，１３はそれぞれ実施の形態２，３，４，７の組立後の斜視図である。

図１は、本発明のリアクトルコアの実施の形態１の分解斜視図であり、図２はその組立完成図である。

このリアクトルコア１０は、所定の離間を置いて配設された２つのＵ型コア１，１の該離間に３つのＩ型コア２，２，２が配設され、Ｕ型コア１とＩ型コア２の間およびＩ型コア２，２間には所定幅のエアギャップ３，…が形成されてなるものである。このエアギャップ幅や各コア１，２の長さは所望の磁路長およびインダクタンスから決定される。また、エアギャップをコア間に介装することでコイルに大電流が印加された際の磁束密度の飽和を抑止することができる。

Ｕ型コア１およびＩ型コア２は、珪素鋼板を積層してなる積層体や、軟磁性金属粉末または軟磁性金属酸化物粉末が樹脂バインダーで被覆された磁性粉末を加圧成形してなる圧粉磁心から形成される。

図１に示すように、Ｉ型コア２にはその内部を貫通する貫通孔２１が開設されており、Ｕ型コア１の端面１１にも同径の孔１１ａが開設されている。

各Ｉ型コア２，…の貫通孔２１，…を例えばコア１，２と同素材もしくは非磁性を有するセラミックス等からなる断面円形の棒部材５が貫通するとともに、貫通姿勢においてＩ型コア２，２間に所定の幅を有するエアギャップ３を形成させてコアユニット８が形成されており、両側のＩ型コア２，２から突出した棒部材５の端部がＵ型コア１，１の孔１１ａ，１１ａに嵌め合いされることによりリアクトルコア１０が形成される。

ここで、Ｉ型コア２，…の貫通孔２１，…と棒部材５の嵌合い方法は、Ｉ型コア２，…を予め加熱処理することで常温時に比して貫通孔２１の孔径を広げておき、この姿勢で棒部材５を各貫通孔２１，…に遊嵌し、Ｉ型コア２，…をクーリングすることで貫通孔２１，…が縮径して棒部材５と貫通孔２１，…とを所定の位置にて嵌め合いすることができる。また、Ｕ型コア１の孔１１ａと棒部材５の端部との嵌合い方法も同様におこなうことができる。

なお、その他の固定方法としては貫通孔２１および孔１１ａ内に接着剤を塗布しておき棒部材５を貫通および嵌合いすることで接着固定する方法や、棒部材５の表面と貫通孔２１、孔１１ａの内面のそれぞれに螺合可能なねじ切りを形成しておき、それらを螺合させる方法などがある。

図２に示すリアクトルコア１０のコアユニット８の外周に導線を所定のリターン数だけ巻装することでコイル２０が形成され、図３に示すリアクトル１００ができる。このとき、リアクトルコア１０のコアユニット８と外周の導線との間は、電気的絶縁性を確保するために樹脂製などのボビンを介してもよい。

図１，２に示すリアクトルコア１０によれば、Ｕ型コア１、Ｉ型コア２の双方に製造公差が存在する場合であっても、各コアの位置を微調整しながら棒部材５との組付けをおこなうことで、所定の磁路長およびインダクタンスを確保することができる。

図４は、リアクトルコアの実施の形態２の分解斜視図であり、図５はその組立完成図である。
このリアクトルコア１０Ａは、ギャップにギャップ板４を介装させるものであり、このギャップ板４にも貫通孔４１を開設しておくことで図５に示すコアユニット８Ａが形成されるとともに図示するリアクトルコア１０Ａが製造される。なお、リアクトルコア１０Ａにおいてもコアユニット８Ａの外周にコイルを形成することで、外観上は図３と同様なリアクトルが形成される。

図６は、リアクトルコアの実施の形態３の分解斜視図であり、図７はその組立完成図である。
このリアクトルコア１０Ｂは、断面矩形もしくは正方形、さらにはそれ以外の多角形（不図示）の棒部材５Ａを適用するものであり、この棒部材５Ａの断面と同断面の貫通孔２Ａ１を有するＩ型コア２Ａと、その端面１Ａ１に同断面の孔１Ａ１ａを有するＵ型コア１Ａとから構成される。

リアクトルコア１０Ｂによれば、棒部材５ＡとＩ型コア２ＡおよびＵ型コア１Ａとの嵌合固定が、棒部材５の断面形状と貫通孔２Ａ１および孔１Ａ１ａの断面形状によって一義的になされるため、例えばＩ型コア２Ａを高温処理した後に貫通孔２Ａ１に棒部材５を遊嵌させ、クーリングして双方を嵌め合いするといった工程は不要となる。

次いで、図８は、リアクトルコアの実施の形態４の分解斜視図であり、図９はその組立完成図である。

このリアクトルコア１０Ｃでは、ギャップ板４Ａの両側面に断面矩形の係合突起４Ａ１，４Ａ１が形成され、Ｉ型コア２Ｂの両側にはこの係合突起４Ａ１に嵌め合いされる係合凹溝２Ｂ１，２Ｂ１が開設されており、係合突起４Ａ１と係合凹溝２Ｂ１が嵌め合いされるとともに、Ｕ型コア１Ａの孔１Ａ１ａにも係合突起４Ａ１が嵌め合いされる形態である。なお、凹溝２Ｂ１は貫通孔であってもよい。

また、図１０は、リアクトルコアの実施の形態５の分解斜視図である。なお、この組立完成形は外観上は図９のリアクトルコア１０Ｃと同様であることから、その図示を省略する。

この実施の形態では、ギャップ板４Ｂの両側のそれぞれに２つの断面円形の係合突起４Ｂ１，４Ｂ１が形成されており、Ｉ型コア２Ｃの両側にはこの係合突起４Ｂ１に嵌め合いされる係合凹溝２Ｃ１，２Ｃ１が開設されており、係合突起４Ｂ１，４Ｂ１と係合凹溝２Ｃ１，２Ｃ１が嵌め合いされるとともに、Ｕ型コア１Ｂの孔１Ｂ１ａ，１Ｂ１ａにも係合突起４Ｂ１，４Ｂ１が嵌め合いされる形態である。

また、図１１は、リアクトルコアの実施の形態６の分解斜視図である。なお、この組立完成形も外観上は図９のリアクトルコア１０Ｃと同様であることから、その図示を省略する。

この実施の形態では、ギャップ板４Ｃの一側に不図示の断面矩形の係合凹溝が開設され、他側に断面矩形の係合突起４Ｃ１が形成されており、Ｉ型コア２Ｄも同様にその一側に不図示の係合凹溝が開設され、その他側に係合突起２Ｄ１が形成さている。また、Ｕ型コア１Ｃの一方端には断面矩形の孔１Ｃ１ａが開設され、その他方端には断面矩形の係合突起１Ｃ１ｂが形成されており、ギャップ板４Ｃの係合凹溝または係合突起４Ｃ１と嵌合いできるようになっている。

さらに、図１２は、リアクトルコアの実施の形態７の分解斜視図であり、図１３はその組立完成図である。

このリアクトルコア１０Ｄでは、Ｉ型コア２Ｅがギャップに対向する側面とは異なる側面（図示例では下面および上面）に貫通孔２Ｅ１が開設され、Ｕ型コア１Ｄの上面および上面にも貫通孔１Ｄ１が開設されており、少なくとも２つのＵ型コア１Ｄ，１Ｄ間に跨る基板６の上面から突出する突起７，…のそれぞれが対応する貫通孔２Ｅ１，１Ｄ１に嵌め合いされることでリアクトルコア１０Ｄが形成されるものである。

上記する本発明のリアクトルコアの実施の形態１〜７によれば、Ｉ型コア、Ｕ型コアの双方に製造公差が存在する場合でも、接着剤層を介装させることなく、簡易に所定の磁路長を確保した姿勢でそれらの組付けをおこなうことができる。したがって、高品質なリアクトルを効率よく製造することが可能となる。

また、上記する高品質なリアクトルを例えば生産が急増しているハイブリッド自動車等に搭載することで、品質の高いハイブリッド自動車の量産に寄与できる。

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。

本発明のリアクトルコアの実施の形態１の分解斜視図である。 図１のリアクトルコアの組立後の斜視図である。 図２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。 本発明のリアクトルコアの実施の形態２の分解斜視図である。 図４のリアクトルコアの組立後の斜視図である。 本発明のリアクトルコアの実施の形態３の分解斜視図である。 図６のリアクトルコアの組立後の斜視図である。 本発明のリアクトルコアの実施の形態４の分解斜視図である。 図８のリアクトルコアの組立後の斜視図である。 本発明のリアクトルコアの実施の形態５の分解斜視図である。 本発明のリアクトルコアの実施の形態６の分解斜視図である。 本発明のリアクトルコアの実施の形態７の分解斜視図である。 図１２のリアクトルコアの組立後の斜視図である。 従来のリアクトルの平面図である。

符号の説明

１…Ｕ型コア（第２のコア）、２…Ｉ型コア（第１のコア）、３…エアギャップ、４，４Ａ，４Ｂ…ギャップ板、５，５Ａ…棒部材、６…基板、７…突起、８，８Ａ…コアユニット、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…リアクトルコア、２０…コイル、１００…リアクトル

Claims (6)

1. 少なくとも１以上のギャップを介して複数の磁性を有する第１のコアが繋げられてコアユニットが形成され、２つの該コアユニットが対向配置されており、
   ２つの前記コアユニットの端部間に磁性を有する第２のコアが所定の離間を置いて対向配置されることにより、平面視が略環状のリアクトルコアが形成されており、
   コアユニットを構成する第１のコアの位置決め姿勢および２つの第２のコアの位置決め姿勢を保持固定する固定部材を具備していることを特徴とするリアクトルコア。
2. 前記ギャップはエアギャップからなり、
   前記第１のコアに貫通孔が形成されるとともに前記第２のコアの端面に孔が形成されており、
   棒部材からなる前記固定部材が前記貫通孔を貫通して第１のコアの位置決め姿勢を保持固定し、さらにコアユニットの両端から突出した棒部材の端部が第２のコアの孔にそれぞれ嵌め合いされることで、対向する第２のコアの離間が保持されていることを特徴とする請求項１に記載のリアクトルコア。
3. 前記ギャップは非磁性を有するギャップ板からなり、
   前記第１のコアおよび前記ギャップ板に貫通孔が形成されるとともに前記第２のコアの端面に孔が形成されており、
   棒部材からなる前記固定部材が前記貫通孔を貫通して第１のコアの位置決め姿勢を保持固定し、さらにコアユニットの両端から突出した棒部材の端部が第２のコアの孔にそれぞれ嵌め合いされることで、対向する第２のコアの離間が保持されていることを特徴とする請求項１に記載のリアクトルコア。
4. 前記ギャップは非磁性を有するギャップ板からなり、
   前記固定部材は、第１のコアと第２のコアとギャップ板のそれぞれに設けられた係合突起または係合凹溝であり、
   隣接するコアとギャップ板において、一方の係合突起と他方の係合凹溝が係合していることを特徴とする請求項１に記載のリアクトルコア。
5. 前記ギャップはエアギャップからなり、
   前記第１のコアの側面および前記第２のコアの側面のうち、ギャップと対向しないそれぞれの側面のいずれか一側面にはともに孔が形成されており、
   前記固定部材は、基材と、該基材から突出する複数の突起からなり、
   複数の第１のコアおよび第２のコアがそれぞれ対応する突起に嵌め合いされていることを特徴とする請求項１に記載のリアクトルコア。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のリアクトルコアを具備し、コアユニットにコイルが形成されてなるリアクトル。

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