JP2011129593A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】コイルと磁性コアとの間の絶縁性能を向上させることができるリアクトルを提供する。
【解決手段】リアクトル１は、巻線２ｗを巻回してなるコイル２と、このコイル２が配置される磁性コア３とを具える。磁性コア３は、コイル２内に挿通された内側コア部３ｉと、コイル２の外周の少なくとも一部を覆う連結コア部３ｏとを有し、内側コア部３ｉと連結コア部３ｏとの両コア部により閉磁路を形成する。内側コア部３ｉは、連結コア部３ｏよりも飽和磁束密度が高い。連結コア部３ｏは、内側コア部３ｉよりも透磁率が低く、磁性材料と樹脂との混合物から構成されている。さらに、磁性コア３は、その全体にわたって連結コア部３ｏの樹脂により一体化されている。そして、巻線２ｗは、導体２ｃと、その導体２ｃの表面を覆う積層構造の絶縁層２ｅを具えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、車載用DC-DCコンバータといった電力変換装置の構成部品に用いられるリアクトルに関するものである。特に、コイルと磁性コアとの間の絶縁性能を向上することができるリアクトルに関する。

電圧の昇圧動作や降圧動作を行う回路の部品の一つに、リアクトルがある。このリアクトルは、ハイブリッド自動車などの車両に搭載されるコンバータに利用される。そのリアクトルの構造として、例えば、特許文献１に示すものがある。

このリアクトルは、一つのコイルと、ポット型コアと呼ばれる磁性コアとを具える。ポット型コアは、前記コイルの内周に配置される円柱状の内側コア片と、このコイルの外周を覆うように配置される円筒状の外側コア片と、このコイルの各端面に配置される一対の円板状の連結コア片とを具え、各コア片は互いに接着剤で一体に構成されている。

また、コイルを構成している巻線には、コイルと磁性コアとの間の絶縁性能を保つため、一層のエナメル被覆が施された導体が用いられている。

特開２００９−０３３０５１号公報

しかし、上記のリアクトルでは、コイルと磁性コアとの間における絶縁性能の更なる向上が望まれていた。

上記のリアクトルでは、巻線にエナメル被覆がなされているものの、一層構造であるため、エナメル被覆のピンホールを皆無とすることは難しく、万一ピンホールが形成されていれば、コイルと磁性コアとの絶縁が不十分となる虞がある。特に、ポット型コアを具えるリアクトルの場合、コイルのほぼ全面が磁性コアで覆われており、コイルと磁性コアとの絶縁性能にはより一層の確実性が求められる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、コイルと磁性コアとの間の絶縁性能を向上させることができるリアクトルを提供することにある。

本発明は、リアクトルを構成している巻線の絶縁構造に工夫を施すことで上記の目的を達成する。

本発明のリアクトルは、巻線を巻回してなるコイルと、このコイルが配置される磁性コアとを具えるリアクトルに関するものである。上記磁性コアは、上記コイル内に挿通された内側コア部と、上記コイルの外周の少なくとも一部を覆う連結コア部とを有し、上記内側コア部と上記連結コア部との両コア部により閉磁路を形成する。上記内側コア部は、上記連結コア部よりも飽和磁束密度が高い。上記連結コア部は、上記内側コア部よりも透磁率が低く、磁性材料と樹脂との混合物から構成されている。さらに、上記磁性コアは、上記連結コア部の樹脂により一体化されている。そして、上記巻線は、導体と、その導体の表面を覆う積層構造の絶縁層を具えている。

上記の構成によれば、本発明リアクトルは、上記コイルを構成する巻線の絶縁層を積層構造とすることで、コイルと磁性コアとの間の絶縁性能を向上させることができる。また、絶縁層を積層構造とするので、たとえ、絶縁層の一部の層にピンホールなどの欠陥が形成されたとしても、その他の層がその欠陥を封止することができ、コイルと磁性コアとの絶縁性能を十分に確保することができる。その上、コイルと磁性コアとの間に他の絶縁部材を介在することなく、両者が直接接する構造のリアクトルとすることができるため、リアクトルを小型化することができる。

さらに、内側コア部の飽和磁束密度が連結コア部の飽和磁束密度よりも高い。そのため、単一の材料で構成された磁性コアと同じ飽和磁束密度を得る場合、本発明リアクトルは、内側コア部の断面積を小さくすることができ、小型にすることができる。

そして、連結コア部の透磁率が内側コア部の透磁率よりも低いことで、所定のインダクタンスを十分に満たすことができる。特に、連結コア部は、磁性材料と樹脂との比率を調整することで磁気特性を容易に変更することができるため、リアクトルのインダクタンスの調整を容易に行える。

加えて、連結コア部の構成材料を磁性材料と樹脂との混合物とし、当該樹脂により内側コア部と連結コア部とを一体化することで、所定の特性を有する磁性コアを形成できると共に、連結コア部の形成、磁性コアの形成、及びリアクトルの製造を同時に行えることで、本発明リアクトルは、生産性に優れる。その上、両コア部を一体化することで、磁性コア内に、非磁性材料からなるギャップ材やエアギャップといった、磁束の飽和を低減する目的で設けられる通常のギャップを有さない構成、所謂ギャップレス構造とすることができる。よって、内側コア部の外周面にコイルの内周面を近付けて配置することができる。従って、コイルと内側コア部との間の隙間を小さくする、さらに、上記隙間を実質的に無くすことができる。また、ギャップレス構造なので、内側コア部の外周面にコイルの内周面を近付けて配置しても、ギャップ箇所からの漏れ磁束による影響がコイルに及ぶことで生じる損失はなくなる。従って、コイルと内側コア部とを近付けて配置することで、更に小型化できる。

本発明の一形態として、絶縁層が二層構造で構成される形態が挙げられる。

上記の構成によれば、絶縁層を二層構造とすることで、コイルと磁性コアとの間の絶縁性能を向上することができる。さらに、絶縁層が二層構造なので、一方の層に欠陥が形成されたとしても、他方の層がその欠陥を封止することができ、コイルと磁性コアとの間の絶縁性能を確保することができる。

本発明の一形態として、絶縁層が熱可塑性樹脂で構成される形態が挙げられる。

上記の構成によれば、絶縁層を熱可塑性樹脂で形成させることで、導体に被覆させ易い上に、導体との密着性を向上することができる。

本発明の一形態として、絶縁層はポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂で形成された層を具える形態が挙げられる。

上記の構成によれば、絶縁層はＰＰＳ樹脂で形成された層を具えることで、耐熱性や電気特性に優れるため、コイルと磁性コアとの間の絶縁性能を向上することができる。

本発明の一形態として、絶縁層はポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂で形成された層を具える形態が挙げられる。

上記の構成によれば、絶縁層はＰＡＩ樹脂で形成された層を具えることで、耐熱性や電気特性に優れるため、コイルと磁性コアとの間の絶縁性能を向上することができる。また、特に、導体直上にＰＡＩ樹脂層を形成する場合、線膨張係数が銅と近いため、密着性がよく、導体に被覆させ易い。

本発明の一形態として、絶縁層はＰＰＳ樹脂で形成された層とＰＡＩ樹脂で形成された層とを具え、ＰＰＳ樹脂層の方がＰＡＩ樹脂層よりも外層側に形成される形態が挙げられる。

上記の構成によれば、ＰＡＩ樹脂の方を先に被覆しておくことで、ＰＰＳ樹脂層を被覆し易く、その上、ＰＡＩ樹脂層を傷つけることなくＰＰＳ樹脂を被覆し易くすることができるので、積層構造の絶縁層を形成し易くすることができる。また、より耐熱性の高いＰＡＩ樹脂層を内側層とすることで、絶縁層の耐熱性を高めることができる。さらに、巻線を巻回してコイルとするとき、上記の順に絶縁層を形成すると、絶縁層にクラック、及び剥離などの欠陥が生じ難く、コイルと磁性コアとの間の絶縁性能を向上させることができる。

本発明の一形態として、内側コア部が圧粉成形体又は電磁鋼板の積層体から構成される形態が挙げられる。

上記の構成によれば、圧粉成形体は、飽和磁束密度の調整を簡単に行うことができる。そして、三次元形状の部材を簡単に形成し易いため、電磁鋼板よりも複雑な形状が形成できる。内側コア部の外形がコイルの内周面の形状に近似した圧粉成形体とすることで、内側コア部の外周面にコイルの内周面を接近させて配置することができるため、リアクトルを更に小型にすることができる。一方、電磁鋼板は、圧粉成形体よりも飽和磁束密度が高い内側コア部を得易い。

本発明の一形態として、上記連結コア部に、本発明リアクトルを設置対象に固定するための取付部を具える形態が挙げられる。

上記の構成によれば、上記連結コア部が樹脂を含むため、ボルトなどが取り付けられる取付部を連結コア部に容易に形成することができる。そして、連結コア部自体に取付部を具えることで、上記ボルトでリアクトルを設置対象に固定するための取付部材が不要であり、部品点数を低減することができる。また、連結コア部自体に取付部を具えることで、磁性コアを設置対象に直接固定することができる。この取付部は、連結コア部を形成する際に同時に形成できるため、リアクトルの生産性に優れる。

本発明の一形態として、上記コイルと上記磁性コアとの組合体の外周の少なくとも一部を覆う外側樹脂部を具える形態が挙げられる。

上記の構成によれば、外側樹脂部を具えることで、連結コア部をも含めた上記組合体を外部環境から保護したり、機械的に保護することができる。

本発明の一形態として、コイルと磁性コアとの組合体を収納するケースを具え、上記コイル及び上記内側コア部は、上記連結コア部を構成する樹脂により上記ケースに封止される形態が挙げられる。

上記の構成によれば、コイルと磁性コアとの組合体を上記ケースに収納することで、組合体の保護の強化を図ることができる。

本発明リアクトルは、コイルと磁性コアとの間の絶縁性能を向上させることができる。

実施形態１に係る本発明リアクトルを構成する巻線の模式断面図である。 実施形態１に係る本発明リアクトルの斜視図である。 実施形態２に係る本発明リアクトルの斜視図である。 実施形態３に係る本発明リアクトルの斜視図である。 実施形態４に係る本発明リアクトルの斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明のリアクトルを説明する。図中の同一符号は同一部材を示す。

＜実施形態１＞
リアクトル１は、図２に示すように、巻線２ｗを巻回してなる一つのコイル２と、コイル２がつくる磁束の通路となる磁性コア３とを具える。磁性コア３は、コイル２内に挿通された内側コア部３ｉと、コイル２内に配置されず、コイル２の外周を覆う連結コア部３ｏとを具える。このリアクトルの特徴とするところは、リアクトル１を構成している巻線２ｗの絶縁構造に工夫を施した点にあるが、コイル２から先に説明し、その後、順次、磁性コア３、リアクトル１の製造方法について説明する。

｛コイル｝
（巻線）
コイル２は、一本の連続する巻線を螺旋状に巻回してなる中空筒体である。巻線２ｗは、銅やアルミニウムといった導電性材料からなる導体２ｃの外周に、絶縁性材料からなる絶縁層２ｅを具える被覆線が好適である。ここでは、コイル２は、平角銅線の導体２ｃ上に後述する絶縁層２ｅを具えた巻線２ｗをエッジワイズ巻きにして形成している。導体２ｃの断面形状には、矩形の他、円形状、矩形以外の多角形状などの種々の形状が利用できる。エッジワイズコイルは、占積率を高め易い。また、ここでは、コイル２は、その軸方向から見ると、角を丸めた矩形状に形成されている。コイル２は円筒状でもよい。円筒状である場合、エッジワイズコイルを容易に形成することができる。そして、本例では、一連の巻線で単一のコイルを形成しているが、一対の螺旋体が並列され、一連の巻線の一部を屈曲して形成した連結部を有するコイルとしてもよい。

コイル２を形成する巻線２ｗの両端部は、ターンから適宜引き伸ばされて後述する連結コア部３ｏの外部に引き出され、絶縁層２ｅが剥がされて露出された導体２ｃ部分に銅やアルミニウムなどの導電性材料からなる端子部材（図示せず）が接続される。この端子部材を介して、コイル２に電力供給を行う電源などの外部装置（図示せず）が接続される。

上記絶縁層２ｅは、熱可塑性樹脂で形成されていることが好ましい。ここでは、図１に示すように、上記巻線２ｗは、二層構造の絶縁層２ｅを具え、その二層構造のうち、導体２ｃ直上層には、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂で形成された層が、最外層には、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂で形成された層が形成されている。絶縁層２ｅには、上記樹脂の他に、耐熱性のあるエンジニアリングプラスチックとして、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などが利用できる。

上記絶縁層２ｅは、ここでは二層構造であるが、少なくとも二種の異種材料からなる二層以上であれば何層でもよい。しかし、あまりに積層数が多過ぎると、絶縁層の形成に手間がかかり、生産性が低下する。よって、コイル２と磁性コア３との間の絶縁性能を確保することができる適当な積層数を選択することが好ましい。

本例のＰＡＩ樹脂層２ｉの厚さは５０μｍである。そして、ＰＰＳ樹脂層２ｏの厚さは１５０μｍである。ＰＡＩ樹脂層２ｉの厚さは、最低限３０μｍ以上あればよく、５０μｍ以上あれば好ましい。ＰＡＩ樹脂層２ｉの厚さが３０μｍ以上あれば、巻線２ｗは最低限の絶縁性能が得られ、５０μｍ以上あれば、ピンホールの生成を一層抑制しやすい。また、ＰＰＳ樹脂層２ｏの厚さは、最低限１００μｍ以上あればよく、１５０μｍ以上あれば好ましい。ＰＰＳ樹脂層２ｏの厚さが１００μｍ以上あれば、仮にＰＡＩ樹脂層２ｉにピンホールが形成されていても、絶縁層２ｅ全体として十分な絶縁性能を得ることができる。

（絶縁層形成方法）
上記絶縁層２ｅは、例えば、以下の手順で作製する。まず、導体２ｃの素材を用意し、この素材を圧延・伸線加工することで、所望のサイズ・断面形状の線材に加工する。次に、この線材を熱処理により軟化して導体２ｃとする。そして、導体２ｃにＰＡＩ樹脂を塗布し、さらに、そのＰＡＩ樹脂が塗布された導体２ｃをダイスに通すことで、ＰＡＩ樹脂層２ｉの厚みを均一にする。その後、ＰＡＩ樹脂の塗布を繰り返し行い、順にダイス径を大きくすることで、所望の厚みのＰＡＩ樹脂層２ｉを具えた単層被覆銅線を得る。

次に、得られた単層被覆銅線を適宜熱処理により加熱し、その加熱された単層被覆銅線を押出機に挿入する。そして、押出ヘッドから押し出されたＰＰＳ樹脂を、単層被覆銅線の表面に押出する。押出機から押し出された二層被覆銅線を冷却してＰＰＳ樹脂を固め、所望の厚みのＰＰＳ樹脂層２ｏを具えた巻線２ｗを得る。

｛磁性コア｝
磁性コア３（図２）は、上記コイル２内に挿通された内側コア部３ｉと、この内側コア部３ｉとコイル２とを覆うように設けられた連結コア部３ｏとを具える。特に、磁性コア３は、内側コア部３ｉの構成材料と、連結コア部３ｏの構成材料とが異なることで、部分的に磁気特性が異なる。具体的には、内側コア部３ｉは、連結コア部３ｏよりも飽和磁束密度が高く、連結コア部３ｏは、内側コア部３ｉよりも透磁率が低い。また、内側コア部３ｉは、圧粉成形体、連結コア部３ｏは、磁性材料と樹脂との混合物（成形硬化体）により形成されている。

（内側コア部）
内側コア部３ｉは、上記筒状のコイル２の内周面の形状に沿った外形を有する。即ち、内側コア部３ｉは、図２に示すように、端面形状が角を丸めた矩形状（トラック形状）の直方体である。この内側コア部３ｉは、その全体が圧粉成形体から構成されているので、ギャップ材、エアギャップや接着材が介在していない。

圧粉成形体は、代表的には、表面に絶縁被膜を具える軟磁性粉末を成形後、上記絶縁被膜の耐熱温度以下で焼成することにより得られる。軟磁性粉末に加えて適宜結合剤を混合した混合粉末を利用したり、上記絶縁被膜としてシリコーン樹脂などからなる被膜を具えた粉末を利用したりすることができる。圧粉成形体の飽和磁束密度は、軟磁性粉末の材質や、上記軟磁性粉末と上記結合剤との混合比、種々の被膜の量などを調整することで変化させることができる。例えば、飽和磁束密度の高い軟磁性粉末を用いたり、結合剤の配合量を低減して軟磁性材料の割合を高めたりすることで、飽和磁束密度が高い圧粉成形体が得られる。その他、成形圧力を高くすることでも飽和磁束密度を高められる傾向にある。所望の飽和磁束密度となるように軟磁性粉末の選択や成形圧力の調整などを行うとよい。

上記軟磁性粉末は、Fe,Co,Niといった鉄族金属粉末の他、Fe-Si,Fe-Ni,Fe-Al,Fe-Co,Fe-Cr,Fe-Si-AlなどのFe基合金粉末、或いは希土類金属粉末、フェライト粉末などが利用できる。特に、Fe基合金粉末は、飽和磁束密度が高い圧粉成形体を得易い。このような粉末は、アトマイズ法（ガス又は水）や、機械的粉砕法などにより製造することができる。特に、結晶がナノサイズであるナノ結晶材料からなる粉末、好ましくは異方性ナノ結晶材料からなる粉末を用いると、高異方性で低保磁力の圧粉成形体が得られる。軟磁性粉末に形成される絶縁被膜は、例えば、燐酸化合物、珪素化合物、ジルコニウム化合物又は硼素化合物などが挙げられる。結合剤は、例えば、熱可塑性樹脂、非熱可塑性樹脂、又は高級脂肪酸が挙げられる。この結合剤は、上記焼成により消失したり、シリカなどの絶縁物に変化したりする。圧粉成形体は、絶縁被膜などの絶縁物が存在することで、軟磁性粉末同士が絶縁されて、渦電流損を低減することができ、コイルに高周波の電力が通電される場合であっても、上記損失を少なくすることができる。圧粉成形体は、公知のものを利用してもよい。

図２に示す本例では、内側コア部３ｉにおけるコイル２の軸方向の長さ（以下、単に長さと呼ぶ）がコイル２の長さよりも長く、内側コア部３ｉの両端部がコイル２の両端から突出している。内側コア部３ｉの長さは、コイル２の長さに等しくてもよいし、若干短くてもよい。内側コア部３ｉの長さがコイル２の長さと同等以上であることで、コイル２がつくる磁束を内側コア部３ｉに十分に通過させることができる。

（連結コア部）
連結コア部３ｏは、磁性コア３が閉磁路となるように上記内側コア部３ｉに連結される。図２に示す連結コア部３ｏは、コイル２と、コイル２内に挿通された内側コア部３ｉとの組物の表面全体、即ち、コイル２の外周面及び両端面、内側コア部３ｉの両端面を実質的に覆うように直方体状に形成されている。従って、リアクトル１では、コイル２と磁性コア３との組合体の外形が連結コア部３ｏによりつくられる。また、リアクトル１では、内側コア部３ｉと連結コア部３ｏとが接着剤を介することなく、連結コア部３ｏの構成樹脂により一体化されたギャップレス構造である。更に、リアクトル１は、連結コア部３ｏの構成樹脂により、内側コア部３ｉ、連結コア部３ｏ、及びコイル２を一体化する。

連結コア部３ｏの形状は、磁性コア３が閉磁路を形成することができれば特に問わない。例えば、内側コア部の長さがコイルの長さよりも長く、内側コア部の少なくとも一方の端面が連結コア部から露出され、当該端面と連結コア部の表面とで磁性コアの外形をつくる形態としてもよい。或いは、コイルの外周の少なくとも一部が連結コア部により覆われず露出された形態としてもよい。この連結コア部とすることで放熱性に優れるリアクトルとすることができる。

成形硬化体は、代表的には、射出成形、注型成形により形成することができる。射出成形は、通常、軟磁性粉末（必要に応じて更に非磁性粉末を加えた混合粉末）と流動性のあるバインダ樹脂とを混合し、この混合流体を、所定の圧力をかけて成形型に流し込んで成形した後、バインダ樹脂を硬化させる。注型成形は、射出成形と同様の混合流体を得た後、この混合流体を、圧力をかけることなく成形型に注入して成形・硬化させる。いずれの成形手法も、バインダ樹脂には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂が好適に利用できる。バインダ樹脂に熱硬化性樹脂を用いた場合、成形体を加熱して樹脂を熱硬化させる。バインダ樹脂に常温硬化性樹脂、或いは、低温硬化性樹脂を用いてもよく、この場合、成形体を常温〜比較的低温に放置して樹脂を硬化させる。成形硬化体は、非磁性材料であるバインダ樹脂が多く残存するため、圧粉成形体と同じ軟磁性粉末を用いたとしても、圧粉成形体よりも飽和磁束密度が低く、かつ透磁率も低くなる。連結コア部３ｏが樹脂成分を具えることで、コイル２や内側コア部３ｉに対して、粉塵や腐食といった外部環境からの保護や機械的保護を図ることができる。また、リアクトル１では、コイル２の全体が連結コア部３ｏにより覆われていることで、連結コア部３ｏの形成が容易である。なお、成形型には、後述する実施形態４で説明するケースを代用することができる。

上記射出成型や注型成形を利用する場合も、連結コア部３ｏの透磁率を調整することができる。例えば、軟磁性粉末の配合量を減らすと、透磁率は小さくなる傾向にある。リアクトル１が所望のインダクタンスを有するように、連結コア部３ｏの透磁率を調整するとよい。

連結コア部３ｏに利用する軟磁性粉末は、上述した内側コア部３ｉに利用する軟磁性粉末と同様のものを利用することができる。

｛リアクトルの製造方法｝
リアクトル１は、例えば、以下のようにして製造することができる。まず、コイル２、及び圧粉成形体からなる内側コア部３ｉを用意して、コイル２内に内側コア部３ｉが挿入されたコイル２と内側コア部３ｉとの組物を作製する。このコイル２と内側コア部３ｉとの組物を金型（図示せず）に収納し、この金型内に、連結コア部３ｏを構成する磁性材料とバインダ樹脂との混合流体を適宜流し込んで、所定の形状の連結コア部３ｏに成形した後、バインダ樹脂を硬化させることで、リアクトル１が得られる。

［作用効果］
上述した実施形態に係るリアクトル１によれば、以下の効果を奏することができる。

（１）巻線の絶縁性能向上
巻線２ｗの導体２ｃに二層構造の絶縁層２ｅを形成することで、コイル２と磁性コア３との間の絶縁性能を向上させることができる。導体２ｃ直上に形成されたＰＡＩ樹脂層２ｉに仮にピンホールなどが形成されていたとしても、ＰＡＩ樹脂層２ｉの直上に形成されたＰＰＳ樹脂層２ｏが、そのピンホールを封止するので、コイル２と磁性コア３との間やコイルの隣接するターン間の絶縁性能は向上する。また、ＰＡＩ樹脂層２ｉを先に形成しておくことで、導体２ｃとの密着性が向上すると共に、ＰＰＳ樹脂層２ｏが形成されやすい。そして、ＰＡＩ樹脂層２ｉよりもＰＰＳ樹脂層２ｏを最外層に形成することで、コイル２を形成する際、絶縁層２ｅにクラックや剥離が生じることなく巻線２ｗを巻回することができる。よって、コイル２と磁性コア３との間の絶縁性能を確保することができる。さらに、ＰＡＩ樹脂層２ｉとＰＰＳ樹脂層２ｏは熱伝導性に優れるので、導体２ｃの直上からＰＡＩ樹脂層２ｉ、ＰＰＳ樹脂層２ｏの順に形成することで、放熱性を高めることができる。

（２）リアクトルの小型化
内側コア部３ｉの飽和磁束密度が連結コア部３ｏよりも高いことで、全体が均質な磁性コア３と同じ飽和磁束密度を得る場合、内側コア部３ｉの断面積（磁束が通過する面）を小さくすることができる。内側コア部３ｉの小型化により、磁性コア３を小型にできる。つまり、リアクトル１を小型にすることができる。また、磁性コア３の全体にわたって、接着剤を含むギャップが一切存在しない。よって、ギャップ箇所での漏れ磁束がコイル２に影響を及ぼすことがないので、内側コア部３ｉとコイル２の内周面とを近付けて配置することができる。さらに、内側コア部３ｉの外周面とコイル２の内周面との間の隙間を小さくすることができるので、リアクトル１を小型にすることができる。特に、内側コア部３ｉを圧粉成形体とし、この内側コア部３ｉの外形を、コイル２の内周面の形状に沿った形状としたことで、上記隙間を更に小さくすることができる。

（３）リアクトルの生産性向上
磁性コア３に接着剤を一切用いない構成であり、また、内側コア部３ｉの形成にあたり、ギャップ材の接合工程などが不要であるため、リアクトルの生産性に優れる。特に、連結コア部３ｏの形成と同時に、連結コア部３ｏの構成樹脂により内側コア部３ｉと連結コア部３ｏとを接合して磁性コア３を形成することで、リアクトル１を製造することができるため、製造工程が少なく、生産性に優れる。

（４）リアクトルの性能向上
コイル２が配置される内側コア部３ｉの飽和磁束密度が高いと共に、コイル２が配置されない連結コア部３ｏの透磁率が低いことで、リアクトル１は、所望のインダクタンスを有することができる。更に、内側コア部３ｉを圧粉成形体とすることで、飽和磁束密度の調整を簡単に行える。

（５）コイルの保護強化
連結コア部３ｏの樹脂成分を具えることで、コイル２に対して、粉塵や腐食といった外部環境からの保護や機械的保護を図ることができる。特に、コイル２の全体が連結コア部３ｏにより覆われる形態とすることで、連結コア部３ｏの形成が容易である上に、コイル２の保護を十分に図ることができる。

＜実施形態２＞
実施形態１とは連結コア部３ｏの形態が異なる実施形態２を図３に基づいて説明する。本例では、連結コア部３ｏの一部として、リアクトル１を設置対象に固定するための取付部４を具える構成とする。本例のリアクトル１は、基本的な構成が実施形態１と共通であるため、以下に実施形態１との相違点について述べる。

ここでは、取付部４として、連結コア部３ｏにおけるコイル軸方向の両端面の下部から突出する長尺ブロック状のフランジ部４ｆが連結コア部３ｏと一体に形成されている。このフランジ部４ｆは、ボルト孔４ｂを有し、連結コア部３ｏにおける一方の側面から他方の側面に亘る長さを有する。つまり、上記側面方向から見ると、本例のリアクトル１は凸型形状を成している。ボルト孔４ｂは、上記フランジ部４ｆの上面における上記両側面側に一つずつ形成されている。本例では、取付部４は、上記両端面の下部に形成されているが、設置対象の形状や位置に合わせて、適宜な形状の取付部を連結コア部３ｏの適宜な箇所に形成してもよい。そして、ボルト孔も設置対象に合わせて、数や形状など適宜適当に選択してもよい。

連結コア部３ｏは、樹脂成分を有することから、適宜な形状の金型を利用することで、三次元形状を容易に作製することができる。

このような取付部４を連結コア部３ｏに一体に具えることで、リアクトル１を設置対象に固定するための取付部材を別途用意する必要がない。よって、実施形態２のリアクトルは、部品点数を低減することができる。また、連結コア部３ｏに取付部４を一体に形成することで、取付部４の形成工程を別途設ける必要がない。

＜実施形態３＞
次に、コイル２と磁性コア３との組合体の外周を別部材で覆った実施形態３を図４に基づいて説明する。本例では、上記組合体を外部環境などから保護するための外側樹脂部５を具える構成とする。本例のリアクトル１は、基本的な構成が実施形態１と共通であるため、以下に実施形態１との相違点について述べる。

ここでの外側樹脂部５は、上記組合体の外周の全面を覆うものとする。但し、上記組合体の少なくとも一面を覆うものでも構わない。外側樹脂部５は、磁性コア３の外形に沿うように形成したが、その形状は特に問わず、組合体を外部環境などから保護できる形状のものであればよいし、リアクトル１を設置する環境に合わせて形状は適宜選択すればよい。

外側樹脂部５の構成樹脂には、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ＰＰＳ樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂などが利用できる。特に、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂は熱硬化性樹脂であり、その硬化温度がＰＡＩ樹脂やＰＰＳ樹脂の耐熱温度よりも低いため、外側樹脂部５の硬化時に絶縁層２ｅが軟化することもない。さらに、これらの樹脂に、窒化珪素、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化硼素、及び炭化珪素から選択される少なくとも一種のセラミックからなるフィラーを混合したものなどを外側樹脂部５の構成材料として利用することができる。フィラーを含有することで、リアクトル１の放熱性を高められる。

また、コイル２を構成する巻線２ｗの両端部は、外側樹脂部５から露出させて端子部材の取り付けができるようにする。なお、実施形態２の取付部４を具える形態とする場合、同様の取付部４は、外側樹脂部５に一体に設けてもよいし、外側樹脂部５及び連結コア部３ｏの双方に設けてもよい。外側樹脂部５を具えるリアクトル１は、コイル２や内側コア部３ｉだけでなく、連結コア部３ｏをも外部環境から保護したり、機械的に保護したりすることができる。

＜実施形態４＞
次に、コイル２と磁性コア３との組合体を別部材に収納した実施形態４を図５に基づいて説明する。本例では、上記組合体を外部環境などから保護するためのケース６を具える構成とする。本例のリアクトル１は基本的な構成が上記実施形態１と共通であるため、以下に実施形態１との相違点について述べる。

ここでは、前記組合体は、その上面（巻線２ｗの端部が連結コア部３ｏから外部に突出する面）を除いてケース６で覆われている。ケース６は放熱性に優れている、或いは、耐衝撃性に優れている金属製のものを用いることが好ましい。本例では、ケース６はアルミニウム製で、上面が開口する容器状のものを使用する。

ケース６を具えるリアクトル１は、ケース６内にコイル２と内側コア部３ｉとの組物を収納し、さらに連結コア部３ｏの構成材料を充填することで製造することができる。或いは、コイル２と磁性コア３との組合体を用意してケース６内に収納し、別途用意したポッティング樹脂をケース６内に充填することで製造することができる。ポッティング樹脂には、例えば、上述した外側樹脂部５と同様の樹脂を利用することができる。ポッティング樹脂を充填する場合、コイル２を構成する巻線２ｗの両端部は、ポッティング樹脂から露出させて端子部材の取り付けができるようにする。

ケース６を具えるリアクトル１とすることで、上記組合体を外部環境から保護したり、機械的に保護したりすることができる。また、金属製のケースを放熱経路に利用することができる。

なお、上述した実施の形態は、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であり、上述した構成に限定されるものではない。

本発明リアクトルは、ハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池車といった車両に搭載される双方向DC-DCコンバータといった電力変換装置の構成部品に利用することができる。

１ リアクトル
２ コイル ２ｗ 巻線 ２ｃ 導体 ２ｅ 絶縁層
２ｉ ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂層
２ｏ ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂層
３ 磁性コア ３ｉ 内側コア部 ３ｏ 連結コア部
４ 取付部 ４ｂ ボルト孔 ４ｆ フランジ部
５ 外側樹脂部
６ ケース

Claims (10)

1. 巻線を巻回してなるコイルと、
   前記コイル内に挿通された内側コア部、及び前記コイルの外周の少なくとも一部を覆う連結コア部の両コア部により閉磁路を形成する磁性コアとを具えるリアクトルであって、
   前記内側コア部は、前記連結コア部よりも飽和磁束密度が高く、
   前記連結コア部は、前記内側コア部よりも透磁率が低く、かつ磁性材料と樹脂との混合物から構成されており、
   前記内側コア部と前記連結コア部は、前記樹脂により一体化されており、
   前記巻線は、導体と、この導体の表面を覆う積層構造の絶縁層とを具えることを特徴とするリアクトル。
2. 前記絶縁層は、二層構造であることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記絶縁層は、熱可塑性樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のリアクトル。
4. 前記絶縁層は、ポリフェニレンスルフィド樹脂で形成された層を具えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のリアクトル。
5. 前記絶縁層は、ポリアミドイミド樹脂で形成された層を具えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のリアクトル。
6. 前記絶縁層は、ポリフェニレンスルフィド樹脂で形成された層と、ポリアミドイミド樹脂で形成された層とを具え、
   ポリフェニレンスルフィド樹脂層の方がポリアミドイミド樹脂層よりも外層側に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のリアクトル。
7. 前記内側コア部は、圧粉成形体又は電磁鋼板の積層体から構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のリアクトル。
8. 前記連結コア部には、前記リアクトルを設置対象に固定するための取付部を具えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のリアクトル。
9. 前記コイルと前記磁性コアとの組合体の外周の少なくとも一部を覆う外側樹脂部を具えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のリアクトル。
10. 前記コイルと前記磁性コアとの組合体を収納するケースを具え、
    前記コイル及び前記内側コア部は、前記連結コア部を構成する樹脂により前記ケースに封止されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のリアクトル。

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