JP2013157624A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】生産性に優れるリアクトルを提供する。
【解決手段】リアクトル10は、巻線を螺旋状に巻回してなるコイル3とコイル3の外周を覆う樹脂成形部3cとを有するコイル成形体1と、コイル成形体1のコイル3の内周に挿入配置されたコイル巻回部2cを有する環状の磁性コア2とを具える。磁性コア2は、複数のコア片2mを組み合わせて環状に形成され、帯状締付材4により締め付けられることで環状に固定される。磁性コア2の形成に接着剤を利用しないことで、接合工程が不要である。コイル成形体1を利用することで、コイルを圧縮しながらリアクトルを形成する必要がない。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数のコア片から構成される磁性コアを具えるリアクトルに関するものである。特に、生産性に優れるリアクトルに関する。

ハイブリッド自動車などの車両に搭載されるDC-DCコンバータの構成部品として、磁性コアの外周に、巻線を螺旋状に巻回してなるコイルが配置されたリアクトルがある。磁性コアは、外周にコイルが配置される一対のコイル巻回部と、コイルが配置されない一対の端部コアとで構成される環状のものが代表的である(特許文献1)。

上記各コイル巻回部は、磁性材料からなる複数のコア片と、非磁性材料からなるギャップ材とを接着剤により接合して形成される。リアクトルは、上記コイル巻回部の外周に別途作製しておいたコイルを配置し、この状態のコイル巻回部を端部コアで挟み、コイル巻回部と端部コアとを接着剤で接合することで形成される。コイル巻回部と端部コアとの接合は、コイルの隣接するターン間同士が接するようにコイルを圧縮させながら行う。得られたリアクトルは、コイルの隣接するターン間に隙間がほとんど無い状態である。

特開2006-147634号公報

しかし、従来のリアクトルは、生産性がよくなく、生産性の向上が望まれる。
上述のように複数のコア片同士や、コア片とギャップ材とを接着剤により接合することで、接合工程が多い。コア片やギャップ材が多くなると、接合工程が更に増加する。このように接合工程が多いことで、リアクトルの生産性が低下する。

また、コイルを圧縮させながらコイル巻回部と端部コアとを接合するため、コイルを取り扱い難い上に、接合作業を行い難いことから、リアクトルの生産性が低下する。

そこで、本発明の目的は、生産性に優れるリアクトルを提供することにある。

本発明は、コイルを圧縮した状態で固定させた成形体を利用すると共に、接着剤による接合を極力無くすために、磁性コアを帯状締付材で一纏めにする構成とすることで上記目的を達成する。

本発明のリアクトルは、複数のコア片を組み合わせて環状に形成される磁性コアと、このコアの外周に配置されるコイル成形体とを具える。コイル成形体は、巻線を螺旋状に巻回してなるコイルと、このコイルの自由長よりも圧縮した状態に保持する樹脂成形部とを有する。磁性コアは、上記コイル成形体のコイルの内周に嵌め込まれるコイル巻回部を有する。そして、このリアクトルは、上記磁性コアを環状に固定するための帯状締付材を具える。

上記構成によれば、環状に配置した磁性コアの外周に沿って、磁性コアを囲むように帯状締付材を配置して締め付け、帯状締付材がつくるループを縮径させることで、磁性コアを環状に固定することができる。従って、接着剤による接合工程を少なくする、或いは省略することができる。即ち、本発明リアクトルの一形態として、磁性コアが接着剤を介することなく環状に固定された構成とすることができる。かつ、上記構成によれば、コイルが圧縮状態に保持されているコイル成形体を具えることで、コイル成形体と磁性コアとの組合体を形成する際に、別途コイルを圧縮させる必要がなく、コイルが非常に取り扱い易い。従って、本発明リアクトルは、接合工程を低減できる上に、コイルを圧縮させながら上記組合体を形成しないため、生産性に優れる。

帯状締付材の構成材料は、磁性コアを環状に保持可能な強度を有し、コイルの近傍に配置されることから非磁性であり、リアクトルの使用時の温度などに耐え得る耐熱性に優れる材料が好ましい。このような材料として、例えば、ステンレス鋼といった金属材料や、樹脂といった非金属材料が挙げられる。金属材料は、強度及び耐熱性に優れて好ましい。一方、非金属材料は、コイルの内周に挿通配置された場合でも磁気的影響が少ない(渦電流損が生じない)ため、この影響による損失を低減することができて好ましい。具体的な非金属材料は、耐熱性ポリアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂などが挙げられる。

上記帯状締付材を、コイル成形体のコイルの内周とコイル巻回部との間に挿通させた形態(以下、内締め形態と呼ぶ)としてもよいし、コイル成形体の外周に配置させた形態(以下、外締め形態と呼ぶ)としてもよい。

前者内締め形態では、帯状締付材が磁性コアの全周に概ね接するため、帯状締付材の締付力を磁性コアに直接作用させ易く、磁性コアを所定の大きさの環状に確実に保持し易い。内締め形態では、磁気的影響による損失の低減を考慮すると、非金属材料からなる帯状締付材が好ましい。一方、後者外締め形態では、磁性コアにおいてコイル巻回部以外の箇所が直接帯状締付材により締め付けられることで、磁性コア全体が締め付けられる構成である。この構成により、帯状締付材が磁性コアに直接接触する箇所を低減して、磁性コアが帯状締付材により損傷することを抑制できる。また、外締め形態では、磁性コアを環状に固定することに加えて、コイル成形体と磁性コアとを帯状締付材により一体化することができる。更に、外締め形態では、コイルの外周に帯状締付材が配置されることから、帯状締付材は、金属材料からなるものでも非金属材料からなるものでもいずれも利用できる。

本発明の一形態として、磁性コアと帯状締付材との間に緩衝材が介在された構成が挙げられる。

上記構成によれば、緩衝材により磁性コアに作用する帯状締付材の締付力を磁性コアの広い範囲に伝えられることで、帯状締付材との接触箇所及びその近傍に締付力が集中されることを緩和できるため、締付力により磁性コアが損傷することを低減することができる。

本発明の一形態として、コイル成形体と上記磁性コアとの組合体が配置される配置台を具えた構成が挙げられる。より具体的には、この配置台は、上記組合体が配置される台板と、この台板に突設されて、上記磁性コアにおいて上記コイル巻回部以外の箇所の位置決めを行う突起部とを具えており、帯状締付材が、上記突起部と共に上記磁性コアを締め付ける構成が挙げられる。

上記構成によれば、配置台を具えることで、組合体の機械的な保護を図ることができる上に、組合体を一体物として取り扱い易い。また、上記突起部を緩衝材として機能させることで、磁性コアを帯状締付材の締付力による損傷から保護することができる。

組合体は、上記台板の一面に接するように配置されて、台板に支持される構成とすると、組合体を台板により保護することができる。一方、台板は、当該台板の一面から他面に貫通する貫通孔を有しており、この貫通孔から組合体の少なくとも一部が露出した形態としてもよい。特に、組合体における上記貫通孔から露出した箇所は、台板の一面と面一であると、リアクトルを固定する冷却ベースに組合体を直接接触させられるため、組合体の熱を冷却ベースに効率よく放出することができて好ましい。また、発熱し易いコイル成形体が露出されていることが好ましい。

本発明の一形態として、コイル巻回部が磁性材料からなるコア片と、非磁性材料からなるギャップ材とから構成され、少なくとも一つのギャップ材が弾性材料からなる構成が挙げられる。

上記構成によれば、寸法誤差がある程度大きなコア片やギャップ材を利用した場合でも、帯状締付材を締め付けて弾性材料からなるギャップ材(以下、弾性ギャップ材と呼ぶ)を圧縮させ、この状態で帯状締付材を固定することで、寸法誤差を吸収しつつ、所定のインダクタンスを満たすリアクトルとすることができる。帯状締付材の締付度合いにより弾性ギャップ材の圧縮度合い(弾性変形度合い)が変化する、即ち、コア片間のギャップ長が変化するため、インダクタンスを容易に調整することができる。また、弾性ギャップ材と帯状締付材とを具えるリアクトルは、コア片間に接着剤を介在させて、接着剤の厚さによりインダクタンスを調整する場合と比較して、インダクタンスを精密に調整し易い。

本発明リアクトルは、接着剤による接合工程が少なく、コイル成形体を利用することで、生産性に優れる。

図1は、実施形態1に係るリアクトルを模式的に示す上面図である。 図2は、実施形態1に係るリアクトルに具えるコイル成形体の概略斜視図である。 図3は、実施形態1に係るリアクトルの組立手順を説明する分解斜視図である。 図4(A)は、実施形態2に係るリアクトルを模式的に示す上面図、図4(B)は、このリアクトルを模式的に示す正面図、図4(C)は、このリアクトルに具える配置台の概略斜視図である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

(実施形態1)
図1は、本発明リアクトルの概略を模式的に示す上面図、図2は、このリアクトルに具えるコイル成形体の概略を示す斜視図、図3は、このリアクトルの分解斜視図である。以下、図において同一符号は同一物を示す。リアクトル10は、巻線3wを螺旋状に巻回してなるコイル3を有するコイル成形体1と、コイル成形体1のコイル3の内周に挿入配置されたコイル巻回部2cを有する環状の磁性コア2とを具える。磁性コア2は、磁性材料からなる複数のコア片2mを組み合わせて環状に形成されている。リアクトル10の最も特徴とするところは、コイル成形体1を具える点、及び磁性コア2が帯状締付材4により締め付けられることで環状の状態に固定されている点にある。以下、各構成をより詳細に説明する。

[コイル成形体]
《コイル》
コイル3は、1本の連続する巻線3wを螺旋状に巻回してなり、コイルの軸方向が平行するように横並びに配置された一対のコイル素子を具える。巻線3wは、導体の外周に絶縁被覆層を具える被覆線が好適に利用できる。ここでは、導体が銅製の平角線からなり、絶縁被覆層がエナメルからなる被覆平角線を利用している。両コイル素子は、この被覆平角線をエッジワイズ巻きにして形成されており、巻返し部3rにより連結されている。巻線は、導体が平角線からなるもの以外に、断面が円形状、多角形状などの種々の形状のものを利用できる。また、各コイル素子を別々に作製し、各コイル素子を形成する巻線の端部を溶接などにより接合して一体のコイルとしてもよい。

コイル3を形成する巻線3wの両端部は、ターン形成部分から適宜引き延ばされて、後述する樹脂成形部3cの外部に引き出され、絶縁被覆層が剥がされて露出された導体部分に、導電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3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。巻線3wの導体部分と端子部材との接続には、TIG溶接などの溶接が利用できる。

《樹脂成形部》
樹脂成形部3cは、各コイル素子をそれぞれ圧縮状態に保持するように形成されている。ここでは、樹脂成形部3cは、巻線3wの両端部を除き、コイル3の外周全体をコイル3の形状に沿って覆っている。樹脂成形部3cにおいて両コイル素子のターン形成部分を覆う箇所の厚さは、実質的に均一であり、巻返し部3rを覆う箇所は、図3に示すようにコイルの軸方向にせり出した形状である。

各コイル素子の内周も樹脂成形部3cの構成樹脂により覆われており、コイル成形体1は、この構成樹脂により形成される中空孔3hを有する。各中空孔3hにはそれぞれ、磁性コア2のコイル巻回部2cが挿通配置される。各コイル巻回部2cがコイル素子の内周の適切な位置に配置されるように構成樹脂の厚さを調整すると共に、中空孔3hの形状をコイル巻回部2cの外形(ここでは直方体状)に合わせている。そのため、各コイル素子の内周に存在する構成樹脂は、コイル巻回部2cの位置決め部として機能する。図1に示す例では、各コイル素子の内周の全面を構成樹脂により覆う構成としている。なお、磁性コア2とコイル3との間の絶縁距離を確保でき、かつコイル巻回部2cの位置決めができる程度に構成樹脂が存在すれば、コイル素子の内周の全面を構成樹脂により覆っていなくてもよい。

また、図1に示す例では、中空孔3hの一部に、帯状締付材4が配置できるように、コイル素子の軸方向に沿って帯用溝4gが設けられている。帯用溝4gは、後述する帯状締付材4が挿通可能な程度の幅及び深さを有する。

樹脂成形部3cの構成樹脂は、リアクトル10の使用時の最高到達温度に対して軟化しない程度の耐熱性を有し、トランスファー成形や射出成形が可能な材料が好適に利用できる。特に、巻線3wの絶縁被覆層(ここではエナメル被覆)が損傷しないように比較的低温で成形することができ、絶縁性に優れる材料が好ましい。例えば、エポキシ、不飽和ポリエステルなどの熱硬化性樹脂が好適に利用できる。ここでは、エポキシ樹脂を利用している。

[コイル成形体の製造]
上記コイル成形体1は、以下のような成形金型を利用して製造することができる。成形金型は、開閉可能な一対の第一金型及び第二金型から構成されるものが利用できる。第一金型は、コイル3の一端側(図2において巻線3wの端部を引き出している側)に位置する端板と、各コイル素子の内周に挿入される中子とを具え、第二金型は、コイルの他端側(図2において巻返し部3r側)に位置する端板と、コイル3の周囲を覆う周側壁とを具える。上記中子は、帯用溝4gを形成するための突条を有する。また、これら第一、第二金型は、駆動機構により金型内部において進退可能な複数の棒状体を具え、これらの棒状体により、各コイル素子の端面(ターン形成部分が環状に見える面)を適宜押圧してコイル素子を圧縮する。上記棒状体は、コイル3の圧縮に対する十分な強度と、樹脂成形部3cの成形時の熱などに対する耐熱性とを有しており、かつコイル3において樹脂成形部3cで被覆されない箇所を少なくするために、極力細くしている。

上記成形金型の表面とコイル3との間に一定の隙間が形成されるように成形金型内にコイル3を配置する。このとき、コイル3は未だ圧縮されていない。

次に、成形金型を閉じて、各コイル素子の内周に、第一金型の中子を挿入する。このとき、中子とコイル素子の内周の間隔は、帯用溝4gの形成箇所を除いて、中子の全周に亘ってほぼ均一となるようにする。なお、帯用溝4gの形成箇所は、コイルの内周における当該形成箇所以外の箇所よりも樹脂成形部3cの構成樹脂が薄くなる。

続いて、棒状体を成形金型内に進出して各コイル素子を圧縮する。この圧縮により、各コイル素子を構成する隣接するターン同士が実質的に接触され、各ターン間の隙間が少ない状態となる。

この状態で樹脂注入口から成形金型内に樹脂を注入して固化した後、成形金型を開いて、コイル3が圧縮状態に保持されたコイル成形体1を取り出す。なお、棒状体で押圧されていた箇所に形成された複数の小穴は、適宜な絶縁材などで充填してもよいし、そのまま放置しておいてもよい。

[磁性コア]
磁性コア2は、各コイル素子がそれぞれ配置される一対の直方体状のコイル巻回部2cと、コイル3が配置されない一対の端部コア2eとを有し、離間して配置されるコイル巻回部2cを挟むように端部コア2eが配置されて閉ループ状(環状)に形成される。コイル巻回部2cは、鉄や鋼などの鉄を含有する軟磁性材料からなるコア片2mと、非磁性材料(ここではアルミナ)からなるギャップ材2gとを交互に積層して構成され、端部コア2eは、上記軟磁性材料からなるコア片2mである。各コア片は、軟磁性粉末の圧粉成形体や、複数の電磁鋼板を積層した積層体が利用できる。ギャップ材2gは、インダクタンスの調整のためにコア片2m間に設けられる隙間に配置される部材である。コア片の分割数やギャップ材の個数は、リアクトル10が所望のインダクタンスとなるように適宜選択することができる。

[帯状締付材]
帯状締付材4は、磁性コア2の外周に配置される帯部4bと、帯部4bの一端に装着されて帯部4bがつくるループを所定の長さに固定するロック部4cとを具える。帯部4bの他端から長手方向の一定の領域には、幅方向に並列する複数の細い突条(図示せず)が設けられている。ロック部4cは、上記突条が設けられた帯部4bの他端側が挿通される挿通孔(図示せず)と、この挿通孔に設けられて上記突条を噛み込む歯部(図示せず)とを有する。帯部4bの突条とロック部4cの歯部とは、例えば、帯部4bの進行方向(締付方向)には突条が歯部を乗り越えられるが、後退方向には突条が歯部に掛け止められて後退できない機構(ラチェット機構)を構成している。帯部4bの長さや幅は、磁性コア2の大きさなどを考慮して適宜選択することができる。ここでは、帯状締付材4は、コイル3の内周を挿通させることから、磁気的影響による損失を低減できるように非金属材料からなるものを利用している。例えば、耐熱性、及び絶縁性樹脂からなる市販の結束材(例えば、タイラップ(トーマスアンドベッツインターナショナルインク株式会社の登録商標)、ピークタイ(ヘラマンタイトン株式会社製結束バンド))を利用することができる。

この帯状締付材4がつくるループを所望の大きさに固定するには、以下のようにする。まず、帯部4bの他端側をロック部4cの挿通孔に挿通してループをつくり、更に他端側を引っ張ることでループを縮径すると共に、帯部4bの突条をロック部4cの歯部に適宜噛み込ませる。この噛み込ませる突条の位置を適宜選択することで、ループを所望の大きさに固定することができる。

[リアクトルの製造]
以下、図3を参照して、リアクトル10の組み立て手順を説明する。
(1) コイル成形体1の一方の中空孔3hから他方の中空孔3hに渡すように帯状締付材4の帯部4bを挿通させる。このとき、帯部4bは、中空孔3hの帯用溝4bに嵌め込まれるように配置する。

(2) 帯部4bにおいて中空孔3h間に渡された部分をコイル成形体1から離れる方向に引き延ばして湾曲部分をつくる。この湾曲部分が一方の端部コア2eの外周に沿うように、一方の端部コア2eを配置する。そして、帯部4bの両端を引っ張って上記湾曲部分を縮径すると共に、この端部コア2eの端面がコイル成形体1の端面に接するようにする。このとき、両中空孔3hの一方の開口部は、この端部コア2eにより塞がれる。この状態で、各中空孔3hの他方の開口部から、コイル巻回部2cを構成するコア片2mとギャップ材2gとを中空孔3hに挿入配置した後、この開口部を塞ぐように他方の端部コア2eをコイル巻回部2cの端面及びコイル成形体1の端面に接するように配置する。こうすることで、磁性コア2は、両端部コア2eにより二つのコイル巻回部2cが挟まれて環状に配置される。

(3) 帯状締付材4の帯部4bの一端側に設けられたロック部4cの挿通孔に、帯部4bの他端側を挿通して引っ張り、帯部4bがつくるループを縮径して、上記環状に配置された状態にある磁性コア2を締め付ける。このとき、帯部4bの一部が帯用溝4gに保持されることで、帯部4bが磁性コア2の外周に沿って配置され易く、ずれ難い。そして、帯部4bの突条をロック部4cの歯部に適宜引っ掛けて、ループの大きさを決め、磁性コア2の環状の状態を固定する。

上記工程により、リアクトル10が得られる。得られたリアクトル10は、帯状締付材4により締め付けられた状態で固定されることで端部コア2eなどが脱落せず、コイル成形体1と磁性コア2とを一体物として取り扱える。なお、図1のリアクトル10では、分かり易いように帯状締付材4と磁性コア2との間に若干隙間を設けているが、実際には、帯状締付材4は、磁性コア2の外周に接した状態になる。

リアクトル10はこのままでもよいが、上記コイル成形体1と磁性コア2との組合体の外周を覆うように、更に樹脂部を設けてもよい。この樹脂部を設けることで、当該組合体の機械的保護や環境からの保護を図ることができる。この樹脂部は、例えば、エポキシ樹脂やウレタン樹脂、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。或いは、リアクトル10をアルミニウムやその合金からなるケースの中に収納し、更にこのケース内を樹脂により封止してもよい。この封止樹脂には、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などが利用できる。この樹脂部やケースに関する記載は、後述する実施形態2にも同様に適用することができる。

[効果]
リアクトル10は、複数のコア片2mやギャップ材2gからなる磁性コア2を環状に固定するにあたり、接着剤を全く用いず、帯状締付材4により締め付けて固定する構成であることから、接合工程が不要であり、生産性に優れる。かつ、リアクトル10は、コイル成形体1を具えることで、コイルを圧縮しながら磁性コアを環状に固定する必要が無く、コイル3が取り扱い易いことからも、生産性に優れる。また、コイル成形体1を利用することで、コア片2mなどが接着剤により固定されておらずバラバラであっても、上述のようにコア片2mやギャップ材2gをコイル成形体1の中空孔3hに収納すると共に、中空孔3hの開口部を塞ぐように端部コア2eを配置した状態で帯状締付材4を締め付けることで、コイル成形体1から上記コア片2mなどが脱落することなく、リアクトル10を容易に形成することができる。更に、リアクトル10に具えるコイル成形体1では、樹脂成形部3cの構成樹脂により各コイル素子の内周も覆い、この構成樹脂を所定の厚さ及び形状とすることで磁性コア2(コイル巻回部2c)の位置決めに利用する。そのため、リアクトル10は、ボビンなどの位置決め用の部材が不要でありながら、磁性コア2の位置決めを容易に行えることからも、生産性に優れる。加えて、リアクトル10は、コイル成形体1の構成樹脂により、帯用溝4gを形成したことで、帯状締付材4の位置決めをできる上に、帯状締付材4の締付前後において帯用溝4gにより帯状締付材4を保持できるため帯状締付材4がずれ難く、このことからも生産性に優れる。

その他、リアクトル10では、磁性コア2の外周のほぼ全周に接するように帯状締付材4が配置されていることで、帯状締付材4の締付力を磁性コア2に十分に作用させられる。そのため、リアクトル10は、コア片などがずれ難く、磁性コア2を所定の大きさに保持することができ、固定状態の緩みなどによるインダクタンスの不整合が生じ難い。また、リアクトル10では、図3に示すようにコイル巻回部2cよりも端部コア2eを厚くして、コイル成形体1の外周面(図3において下面)と端部コア2eの一面(図3において下面)とが面一となる構成としていることで、コイル成形体1と端部コア2eとを接触させて配置することが容易であり、この点からも生産性に優れる。更に、リアクトル10は、樹脂成形部3cの構成樹脂を絶縁性樹脂とすることで、この樹脂により磁性コア2とコイル3との間を絶縁できることから、別途インシュレータが不要であり、部品点数を削減できる。加えて、リアクトル10は、帯状締付材4も絶縁性樹脂から構成されていることで、コイル3近傍に配置されていても、コイル3との間の絶縁を確保できる。また、リアクトル10は、コイル成形体1と磁性コア2との組合体の外周を樹脂により覆っていないため、この樹脂の被覆工程が不要であり、生産性に優れる。

(変形例1)
上記実施形態1では、コイル成形体1のコイル3の内周に帯状締付材4が挿通された構成を説明した。その他、帯状締付材をコイル成形体の外周に配置させた構成とすることができる。この構成では、ステンレス鋼といった金属材料からなる帯状締付材を利用しても、磁気的影響による損失が少ないリアクトルが得られる。また、この構成では、磁性コアにおいて帯状締付材が直接接触する箇所が低減されるため、帯状締付材が接触することによる磁性コアの損傷が生じ難い。金属材料からなる帯状締付材として、例えば、ロック部にボールを有し、治具によりロック部を押し潰すことで、ロック部の挿通孔を挿通させた帯部の一端側が上記ボールにより押圧されて、ループを固定する構成のものが挙げられる。市販の結束材(例えば、ステンレススチールバンド(パウンドウイットコーポレーション製))を利用してもよい。

(変形例2)
上記実施形態1では、帯状締付材4が磁性コア2の全周に直接接触する構成を説明した。その他、磁性コア2の外周と帯状締付材4との間に緩衝材が介在された構成とすることができる。この構成により、帯状締付材の締付力によって磁性コアが損傷することを抑制できる。緩衝材は、磁性コアにおいて帯状締付材の締付力が大きく作用し易い箇所、例えば、実施形態1で説明した磁性コア2の端部コア2eのように、磁性コア2が角部を有する形状である場合、角部に配置することが好ましい。また、緩衝材は、環状の磁性コアが所定の大きさを保持できる程度の締付力が磁性コアに作用するように、その材質、厚さ、個数、配置箇所などを適宜選択することができる。例えば、ABS樹脂、PPS樹脂、PBT樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂をコア形状に合わせて成形された、厚さ:0.5〜2mm程度の成形部品や、シリコンゴムなどのゴム状板材などを緩衝材に利用できる。

(変形例3)
上記実施形態1では、磁性コア2に具えるギャップ材2gがセラミックス(アルミナ)といった剛性の高い材料からなる構成を説明した。その他、少なくとも一つのギャップ材として、シリコンゴムといった弾性材料からなる弾性ギャップ材を利用することができる。リアクトルが所定のインダクタンスとなるように帯状締付材を締め付けて弾性ギャップ材を圧縮させ、この圧縮状態で帯状締付材のループを固定する。この構成により、コア片などに寸法誤差があっても、この寸法誤差を弾性ギャップ材により吸収できる。また、弾性ギャップ材の圧縮状態は、帯状締付材のループの長さを調整することで容易に変化できるため、この構成は、インダクタンスを容易に、かつ正確に調整し易い。

弾性材料は、JIS K 6253:2006(デュロメータA型)に準拠して求めた硬度が40〜90度を満たし、リアクトルの使用時の温度に耐え得る耐熱性を有し(好ましくは150℃以上)、絶縁性を有する材料が好ましい。例えば、シリコンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴムが挙げられる。弾性ギャップ材の個数、形状などは適宜選択することができる。全てのギャップ材を弾性ギャップ材としてもよい。

(変形例4)
上記実施形態1では、接着剤を一切使用せずに磁性コアが環状に固定された構成を説明した。その他、磁性コアを形成するにあたり、一部に接着剤を利用することができる。例えば、接着剤によりコア片とギャップ材とを接合して、コイル巻回部を作製し、コイル巻回部と端部コアとを一体化するにあたり、帯状締付材を利用したり、コイル巻回部を構成するコア片と各端部コアとを接合して、U字状のコア片を一対作製し、これらのU字状コア片と、残りのコイル巻回部とを一体化するにあたり、帯状締付材を利用したりすることができる。

(変形例5)
上記実施形態1では、一つの帯状締付材を具える構成を説明した。その他、複数の帯状締付材を並列に配置させた構成とすることができる。複数の帯状締付材を利用することで、磁性コアをより確実に環状に固定することができる。複数の帯状締付材は、1本の締付材を配置して締め付けてから、順次配置して締め付けていくと、締付作業が行い易い。

上記変形例1〜5の構成は、組み合わせて適用することができる。また、変形例1〜5の構成は、後述する実施形態2にも適宜利用することができる。

(実施形態2)
図4は、別の本発明リアクトルの概略を模式的に示すものであり、(A)は、このリアクトルの上面図、(B)は、このリアクトルの正面図、(C)は、このリアクトルに具える配置台の斜視図である。リアクトル20は、実施形態1に示すリアクトル10と基本的構成は同様であり、コイル3とコイル3の外周を覆う樹脂成形部3cとを有するコイル成形体1と、コイル成形体1のコイル3の内周に一部が挿入配置される環状の磁性コア2とを具える。この磁性コア2は、複数のコア片2mを有しており、帯状締付材4により締め付けられることで環状に固定されている。このリアクトル20の最も特徴とするところは、コイル成形体1と磁性コア2との組合体を配置する配置台5を具える点にある。以下、この点を中心に説明し、その他の構成は、リアクトル10と概ね同様であるため、説明を省略する。

[配置台]
配置台5は、上記組合体が配置される台板5bと、この台板5bに突設された複数の突起部5cとを具える。台板5bは、磁性コア2を十分に保持できる程度の大きさを有する矩形板であり、四隅に冷却ベース(図示せず)に固定するためのボルト(図示せず)が挿通されるボルト孔5hを具える。突起部5cは、磁性コア2においてコイル巻回部2c以外の箇所、即ち、端部コア2eの位置決めを行う部材として機能する。ここでは、端部コア2eの四つの角部を位置決めできるように、四つの突起部5cを具え、かつ、各突起部5cは、端部コア2eの角部に適合した形状である。突起部の数、形状、配置位置は、特に問わない。例えば、四つの角部ではなく、対角線上の二つの角部に対応するように突起部を設けてもよいし、端部コア2eの角部ではなく、端部コア2eの端面に接するように突起部を設けてもよい。

上記突起部5cは、磁性コア2と共に帯状締付材4で締め付けられる。そのため、突起部5cにおける台板4bからの突出高さを帯状締付材4を配置させるのに十分な高さとしている。また、突起部5cは、大きな締付力が作用し易い端部コア2eの角部を保護する緩衝材としても機能する。

配置台5は、突起部5cを介在させた状態で帯状締付材4を締め付けても、この締付力が磁性コア2に十分に作用して環状に固定できる程度の強度を有する材料で構成する。例えば、鋼、ステンレス鋼、アルミニウムやその合金、銅やその合金といった金属材料からなるものが挙げられる。ここでは、配置台5は、アルミニウムを鋳造することで形成している。また、ここでは、突起部5cが撓んだり変形したりすることで帯状締付材4の締付力が磁性コア2に十分に作用するように、配置台5の材質に応じて突起部5cの厚さを調整している。

[リアクトルの製造]
(I) コイル成形体1の各中空孔に、コイル巻回部2cを構成するコア片2mとギャップ材2gとを挿入配置した後、各端部コア2eをコイル巻回部2cの各端面に接するように配置する。
(II) 両端部コア2eでコイル成形体1及びコイル巻回部2cを挟むようにした中間体を配置台5に載置する。このとき、各端部コア2eの角部が突起部5cの内周面に当接するように中間体を嵌め込むことで、中間体を容易に位置決めすることができる。
(III) 配置台5に載置された中間体の外周及び突起部5cの外周に帯状締付材4を回し掛けた後、実施形態1と同様にして、磁性コア2を締め付けて環状の状態を固定する。上記工程により、リアクトル20が得られる。得られたリアクトル20は、コイル成形体1と磁性コア2との組合体と配置台5とが帯状締付材4により一体物となっている。なお、図4(A)では、分かり易いように帯状締付材4とコイル成形体1や突起部5cなどとの間に若干隙間を設けているが、実際には、帯状締付材4は、コイル成形体1などの外周に接した状態になる。

[効果]
リアクトル20は、実施形態1のリアクトル10と同様に、(1)磁性コア2を環状に固定するにあたり接着剤による接合工程が不要である、(2)コイル成形体1を用いることでコイル3のハンドリング性に優れる、(3)コイル成形体1の中空孔にコア片2mなどを挿入配置することで、組立時にコア片2mなどが脱落し難い、(4)コイル成形体1の中空孔の構成樹脂をコイル巻回部2cの位置決めに利用できる、といったことから、生産性に優れる。特に、リアクトル20は、配置台5の突起部5cにより、中間体を配置台5に容易に位置決めできることからも、生産性に優れる。また、リアクトル20は、突起部5cを介在させて帯状締付材4を締め付ける構成とすることで、突起部5cが緩衝材として機能し、磁性コア2を保護することができる。

更に、この例に示す配置台5は、熱伝導性に優れるアルミニウムにより構成されることで放熱板としても機能し、配置台5を有するリアクトル20は、放熱性にも優れる。また、リアクトル20の磁性コア2は、実施形態1のリアクトル10と同様にコイル巻回部2cよりも端部コア2eが厚く、コイル成形体1における配置台側の面と端部コア2eにおける配置台側の面とが面一である。そのため、コイル成形体1と端部コア2eとの双方を配置台5の台板5bに接触させられるため、コイル成形体1及び磁性コア2の熱を配置台5に直接伝えられる。また、コイル成形体1と磁性コア2とが配置台5の台板5bに支持されることで、コイル成形体1及び磁性コア2を機械的に保護することができる。その他、配置台5にボルト孔5hを具えることで、リアクトル20を冷却ベースに容易に取り付けることができる。

上記実施形態2では、コイル成形体1と磁性コア2とが配置台5の台板5bに支持される構成を説明した。その他、台板5bに、台板5bの一面から他面に貫通する貫通孔を設け、この貫通孔から、コイル成形体1における配置台側の面と端部コア2eにおける配置台側の面とが露出されると共に、台板5bの一面と面一となる構成とすることができる。上記貫通孔は、コイル成形体1と磁性コア2とを組み合わせた組合体における配置台側の面の外形に沿った形状とするとよい。この構成では、コイル成形体1及び磁性コア2がリアクトル20が固定される冷却ベースに直接接触することができるため、コイル成形体1及び磁性コア2の熱を冷却ベースに効率よく放出することができる。また、配置台とコイル成形体1及び磁性コア2とは、帯状締付材により一体化されているため、コイル成形体1及び磁性コア2が貫通孔から抜け落ちることがない。

なお、本発明は、上述した実施の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で適宜変更することが可能である。

本発明のリアクトルは、例えばハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池車などの車両に備えるコンバータの構成部品などに好適に利用できる。

1 コイル成形体 2 磁性コア 2c コイル巻回部 2e 端部コア 2m コア片
2g ギャップ材 3 コイル 3w 巻線 3c 樹脂成形部 3r 巻返し部 3h 中空孔
4 帯状締付材 4b 帯部 4c ロック部 4g 帯用溝 5 配置台 5b 台板
5c 突起部 5h ボルト孔
10,20 リアクトル

Claims (6)

1. 巻線を螺旋状に巻回してなるコイルと、
   このコイルの内周に嵌め込まれるコイル巻回部を有し、複数のコア片を組み合わせて環状に形成される磁性コアと、
   前記磁性コアを環状に固定するための帯状締付材と、
   前記コイルと前記磁性コアとの組合体が配置される配置台とを具え、
   前記配置台は、前記組合体が配置される台板と、この台板に突設されて、前記磁性コアにおいて前記コイル巻回部以外の箇所の位置決めを行う突起部とを有し、
   前記帯状締付材は、前記突起部と共に前記磁性コアを締め付けており、
   前記台板には、台板の一面から他面に貫通する貫通孔が設けられており、
   前記磁性コアは、前記コイル巻回部と、前記コイルが配置されない端部コアとを具え、前記端部コアは、前記コイル巻回部よりも厚く、
   前記コイルにおける前記配置台側の面の少なくとも一部と、前記端部コアにおける前記配置台側の面の少なくとも一部とが前記貫通孔から露出され、
   これら露出した箇所は、前記台板の一面と面一であるリアクトル。
2. 前記コイルが、樹脂成形部によって自由長よりも圧縮した状態に保持されている請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記磁性コアが、接着剤を介することなく環状に固定されている請求項１または請求項２に記載のリアクトル。
4. 前記コイルが、一対のコイル素子と、両コイル素子を連結する巻返し部とを具え、
   前記コイル巻回部は、前記各コイル素子にそれぞれ挿通配置され、
   前記樹脂成形部は、前記各コイル素子の内周に存在する箇所にそれぞれ、前記コイル巻回部の位置決め部と、前記帯状締付材を配置する帯用溝とを具える請求項２または請求項３に記載のリアクトル。
5. 巻線を螺旋状に巻回してなるコイルと、このコイルの自由長よりも圧縮した状態に保持する樹脂成形部とを有するコイル成形体と、
   前記コイル成形体のコイルの内周に嵌め込まれるコイル巻回部を有し、複数のコア片を組み合わせて環状に形成される磁性コアと、
   前記磁性コアを環状に固定するための帯状締付材とを具え、
   前記コイルは、一対のコイル素子と、両コイル素子を連結する巻返し部とを具え、
   前記コイル巻回部は、前記各コイル素子にそれぞれ挿通配置され、
   前記樹脂成形部は、前記各コイル素子の内周に前記コイル巻回部の位置決め部と、前記帯状締付材を配置する帯用溝とを具えるリアクトル。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のリアクトルを具えるコンバータ。

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