JP2013179184A - リアクトル、コンバータ、および電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも生産性に優れるリアクトルを提供する。
【解決手段】コイル成形体４と、一対のコア成形体５，５と、放熱板６と、を備えるリアクトル１である。コイル成形体４は、コイル２と、コイルモールド部４Ｍと、を有する。コイルモールド部４Ｍは、コイル２の外周面のうち、少なくともリアクトル１の外方に向いた部分を覆う。一方、コア成形体５は、外側コア部と、その外側コア部を保護するコアモールド部５Ｍとを有する。コアモールド部５Ｍは、外側コア部の外周面のうち、少なくともリアクトル１の外方に向いた部分を覆う。また、放熱板６は非磁性金属で形成され、かつ一面側が組合体１０（コイル成形体４＋一対のコア成形体５＋一対の内側コア部）を搭載する搭載面、他面側がリアクトル１を設置する設置対象への取付面となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド自動車などの車両に搭載される車載用ＤＣ−ＤＣコンバータといった電力変換装置の構成部品などに利用されるリアクトル、このリアクトルを用いたコンバータ、およびこのコンバータを用いた電力変換装置に関する。特に、本発明は、構造が簡素で、生産性に優れ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。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。そのリアクトルとして、例えば、特許文献１に示すものがある。

特許文献１のリアクトルは、一対のコイル素子を有するコイルと、このコイルが配置される磁性コアとを有する組合体と、この組合体を収納するケースとを備える。ケースは、冷却ベースといった設置対象に固定される設置面部（放熱板）と、組合体の周囲を囲む側壁部と、設置面部と組合体との間に介在される放熱層とを備える。設置面部はアルミニウムなどの熱伝導率に優れる金属で構成され、放熱層は絶縁性樹脂からなる接着剤で構成されている。このリアクトルは、放熱層を介して設置面部に組合体を固定することでコイルや磁性コアで発生した熱を設置対象に伝達している。さらに、特許文献１のリアクトルでは、ケース内に封止樹脂を充填し、コイルや磁性コアで発生した熱を、封止樹脂を介してケースに伝達させることでリアクトルの放熱性を高める試みがなされている。

特開２０１１−９７９１号公報

近年、ハイブリッド自動車などの需要の拡大に伴い、車載用のリアクトルの需要も拡大している。しかし、特許文献１のリアクトルの生産性が芳しくなく、リアクトルの増産に限界があった。

特許文献１のリアクトルの生産性が芳しくないのは、主としてリアクトルを構成する部品点数が多いことが原因である。特に、上記特許文献１のリアクトルでは、放熱板と側壁部の二部材からケースを構成しており、ケースの組立工数の多さがリアクトルの生産性を低下させてしまう要因である。また、特許文献１のリアクトルでは、組合体を構成するコイルやコアで発生した熱をケースに効率良く伝達させるために、組合体を封止樹脂でケースに封止することもあり、そのこともリアクトルの生産性が芳しくない要因の一つである。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、従来よりも生産性に優れるリアクトルを提供することにある。また、本発明の別の目的は、本発明リアクトルを用いたコンバータ、およびそのコンバータを用いた電力変換装置を提供することにある。

本発明者は、特許文献１のリアクトルからケースを省略する構成として、コイルと磁性コアの組合体を放熱板上に載置する構成を検討した。しかし、その場合、組合体がリアクトルの外部環境に対して剥き出しとなるため、組合体を適切な方法で保護する必要がある。これら検討に基づいて、本発明者は、本発明リアクトルを完成させた。その本発明リアクトルを以下に規定する。

本発明リアクトルは、並列した状態で連結される一対のコイル素子を有するコイルと、コイル素子の内部に挿通される環状の磁性コアとを備え、磁性コアが、コイル素子の内部に配置される内側コア部、およびコイル素子から露出され、内側コア部と閉磁路を形成する外側コア部を有する。この本発明リアクトルは、コイル成形体と、コア成形体と、放熱板と、を備えることを特徴とする。

上記本発明リアクトルにおける放熱板は、非磁性金属で形成され、かつ一面側が組合体（コイル成形体＋コア成形体＋内側コア部）を搭載する搭載面、他面側がリアクトルを設置する設置対象への取付面となる板材である。つまり、放熱板は、特許文献１に記載されるリアクトルのケースの代わりにリアクトルで発生した熱をリアクトル外に放熱させるための部材である。

上記本発明リアクトルにおけるコイル成形体は、コイルと、そのコイルを保護するコイルモールド部とを有する。コイルモールド部は、コイルの外周面のうち、少なくともリアクトルの外方に向いた部分を覆う。逆に言えば、コイルの外周面のうち、リアクトルの外方に向いていない部分は、コイルモールド部で覆われていても良いし、覆われていなくても良い。ここで、リアクトルの外方に向いていない部分とは即ち、リアクトルを構成する部材（コイル成形体自身を除く）に対向する部分のことであり、具体的には次の三つの部分のことである。
［１］放熱板に対向する部分
［２］外側コア部に対向する部分
［３］例外的に、他の電気機器からコイルに通電するために端子部材が取り付けられるコイルの端部

上記本発明リアクトルにおけるコア成形体は、外側コア部と、この外側コア部を保護するコアモールド部とを有する。コアモールド部は、外側コア部の外周面のうち、少なくともリアクトルの外方に向いた部分を覆う。逆に言えば、外側コア部の外周面のうち、リアクトルの外方に向いていない部分は、コアモールド部で覆われていても良いし、覆われていなくても良い。ここで、リアクトルの外方に向いていない部分とは即ち、リアクトルを構成する部材（コア成形体自身を除く）に対向する部分のことであり、具体的には次の三つ部分のことである。
［１］放熱板に対向する部分
［２］内側コア部に対向する部分
［３］コイル成形体のコイルモールド部に対向する部分

上記構成を備える本発明リアクトルは、従来のリアクトルよりも少ない部品から構成されており、生産性に優れる。しかも、リアクトルに備わるコイルモールド部とコアモールド部により、コイルおよび外側コア部を外部環境から保護することができる。その結果、本発明リアクトルは、物理的な衝撃によってコイルや外側コア部が損傷し難いし、ケースを備えず、外部環境に晒された状態にあってもコイルや外側コア部が錆び難い。なお、内側コア部は、コイル成形体の内部に収納されるため、既に外部環境から保護されている。

本発明リアクトルの一形態として、コイル成形体と放熱板との間に、両者を接合する接着層を備える形態とすることができる。

上記構成のリアクトルとすることで、コイル成形体と放熱板とを簡単に接合することができる。また、この構成であれば、コイルで発生した熱を、接着層を介して放熱板に効率良く伝熱させることができるので、例えば、１００Ａの大電流で使用した場合でも安定して動作する。上記接着層の面積をさらにコイル成形体よりも大きめに形成して、接着層によってコア成形体と放熱板とが接合されるようにしても良い。

本発明リアクトルの一形態として、磁性コアを構成する内側コア部は、複数のコア片と、複数のギャップ材と、これらコア片およびギャップ材の外周を覆って一体に保持する絶縁性のテープ材と、を備える形態を挙げることができる。

上記構成によれば、絶縁性のテープ材によって、内側コア部のコア片と、内側コア部の外周に配されるコイル素子との間の絶縁を確実に確保することができる。また、絶縁性のテープ材は、特許文献１などで内側コア部の外周に取り付けられるボビン片（特許文献１の図３，５を参照）などよりも薄いため、リアクトルの小型化に寄与する。さらに、テープ材は安価であるため、リアクトルの単価を下げることができるというコスト面の効果もある。

本発明リアクトルの一形態として、コイル成形体はさらに、コイルモールド部によってコイルと一体化されている内側コア部を有する形態を挙げることができる。

上記構成によれば、リアクトルの組立作業性をさらに向上させることができ、もってリアクトルの生産性を向上させることができる。内側コア部とコイルとがコイルモールド部で一体化されたコイル成形体に対して、放熱板と外側コア部を組み付けるだけで、リアクトルを完成させることができるからである。

本発明リアクトルの一形態として、コア成形体は、当該コア成形体を放熱板に取り付けるための取付部を備える形態を挙げることができる。その場合、取付部は、コア成形体のコアモールド部を構成する被覆樹脂と、当該被覆樹脂により保持され、当該コア成形体を放熱板に固定する固定部材を挿通させる筒状体と、で構成されることが好ましい。

取付部を備える上記構成によれば、コア成形体とコイル成形体と内側コア部の組合体を、放熱板に強固に固定することができる。また、取付部に筒状体が設けられていることで、固定部材による締付力に対する耐力を取付部に持たせることができる。この筒状体は、剛性が高い金属（合金）から構成することが好ましい。

本発明リアクトルの一形態として、外側コア部のうち、放熱板に対向する底面には、コアモールド部が形成されていない形態を挙げることができる。

既に述べたように、外側コア部のうち、［１］放熱板に対向する部分（底部）、［２］内側コア部に対向する部分、［３］コイル成形体のコイルモールド部に対向する部分にはコアモールド部を設ける必要がない。特に、外側コア部の底部にコアモールド部を設けないことで、外側コア部から放熱板への放熱性、即ちリアクトルから外部への放熱性を高めることができる。

外側コア部の底部がコアモールド部から剥き出しとなった本発明リアクトルの一形態として、当該底部と放熱板との間に接着層を備える形態を挙げることができる。

上記構成とすることで、放熱板とその上に配置される組合体との密着性をより向上させることができる。また、剥き出しとなった外側コア部と放熱体の表面性状に関わらず、両者の間に隙間が形成されることを回避でき、外側コア部から放熱板への放熱性を高めることができる。ここで、この接着層と、上述したコイル成形体と放熱板とを接着する接着層とは、一連に形成されたものでも良いし、別々に形成されたものであっても良い。

上記本発明リアクトルは、コンバータの構成部品に好適に利用することができる。本発明のコンバータとして、スイッチング素子と、上記スイッチング素子の動作を制御する駆動回路と、スイッチング動作を平滑にするリアクトルとを備え、上記スイッチング素子の動作により、入力電圧を変換するものであり、上記リアクトルが本発明リアクトルである形態が挙げられる。この本発明コンバータは、電力変換装置の構成部品に好適に利用することができる。本発明の電力変換装置として、入力電圧を変換するコンバータと、上記コンバータに接続されて、直流と交流とを相互に変換するインバータとを備え、このインバータで変換された電力により負荷を駆動するための電力変換装置であって、上記コンバータが本発明コンバータである形態が挙げられる。

生産性に優れる本発明リアクトルを用いた本発明コンバータ、及び本発明電力変換装置は、これらを備える機器（例えば、ハイブリット自動車などの車両）の生産性の向上に寄与する。

本発明リアクトルは、生産性に優れるため、近年のリアクトルの需要の増加に応えることができる。

実施形態１に係るリアクトルの概略斜視図である。 実施形態１に係るリアクトルの分解斜視図である。 リアクトルに備わる組合体の分解斜視図である。 ハイブリッド自動車の電源系統を模式的に示す概略構成図である。 本発明コンバータを備える本発明電力変換装置の一例を示す概略回路である。

以下、本発明の実施形態をより具体的に説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。

＜実施形態１＞
図１〜３を参照して、実施形態１のリアクトル１を説明する。図１，２に示すリアクトル１は、従来同様、並列した状態で連結される一対のコイル素子を有するコイルと、コイル素子の内部に挿通される環状の磁性コアとを備え、磁性コアは、一対の内側コア部と一対の外側コア部とを有する（図１，２ではコイル２はその端部２ａ，２ｂしか見えず、磁性コアは外部からは見えない状態にある）。このリアクトル１の特徴とするところは、上記コイルを樹脂モールドしたコイル成形体４と、上記一対の内側コア部と、上記外側コア部を樹脂モールドした一対のコア成形体５との組合体１０を、非磁性金属で形成された放熱板６上に配置した構成を備えることである。以下、本実施形態１のリアクトル１の各構成を詳細に説明する。

≪組合体≫
組合体１０の説明については、組合体１０の分解斜視図である図３を参照する。

〔コイル成形体〕
コイル成形体４は、コイル２と、コイルモールド部４Ｍと、を有する。このコイル成形体４には、後述する内側コア部３１，３１を挿入するためのコア挿入孔４ｈ，４ｈが形成されている。

［コイル］
コイル２は、一対のコイル素子２Ａ，２Ｂと、両コイル素子２Ａ，２Ｂを連結するコイル素子連結部２ｒとを備える。各コイル素子２Ａ，２Ｂは、互いに同一の巻数、同一の巻回方向で中空筒状に形成され、各軸方向が平行するように横並びに並列されている。本実施形態では、これらコイル素子２Ａ，２Ｂは接続部の無い一本の巻線を螺旋状に巻回することで形成されており、その巻線をＵ字状に屈曲させることで上記コイル素子連結部２ｒが形成されている。もちろん、両コイル素子２Ａ，２Ｂは、別個の巻線を螺旋状に巻回することで形成しても良く、その場合、例えば、コイル素子２Ａ，２Ｂの端部（図３において紙面右側）同士を圧接や溶接などで接合する。

コイル２は、銅やアルミニウム、その合金といった導電性材料からなる平角線や丸線などの導体の外周に、絶縁性材料からなる絶縁被覆を備える被覆線を好適に利用できる。本実施形態では、導体が銅製の平角線からなり、絶縁被覆がエナメル(代表的にはポリアミドイミド)からなる被覆平角線を利用し、各コイル素子２Ａ，２Ｂは、この被覆平角線をエッジワイズ巻きにしたエッジワイズコイルである。また、各コイル素子２Ａ，２Ｂの端面形状を長方形の角部を丸めた形状としているが、端面形状は、円形状など適宜変更することができる。

コイル２の両端部２ａ，２ｂ（図３の紙面左側）は、ターン形成部分から引き延ばされて、後述する端子台８に埋設される端子部材９Ａ，９Ｂに接続されている（図１，２を参照）。この端子部材９Ａ，９Ｂを介して、コイル２に電力供給を行なう電源などの外部装置（図示せず）が接続される。

［コイルモールド部］
コイルモールド部４Ｍは、コイル２の外周面の少なくとも一部を覆い、コイル２を自然長の状態、もしくは自然長よりも圧縮した状態に保持すると共に、コイル２を保護する。具体的なコイルモールド部４Ｍの被覆領域は、コイル２の外周面のうち、少なくともリアクトルの外方に向いた部分である。逆に言えば、コイル２の外周面のうち、リアクトルの外方に向いていない部分は、コイルモールド部４Ｍで覆われていても良いし、覆われていなくても良い。リアクトルの外方に向いていない部分とは即ち、リアクトルを構成する部材（コイル成形体４自身を除く）に対向する部分のことであり、具体的には次の三つの部分のことである。
［１］放熱板６（図１，２を参照。図３においては紙面下側に配置される部材）に対向する部分（底部）
［２］外側コア部３２（図３においては紙面左右方向）に対向する部分
［３］例外的に、コイル２の端部２ａ，２ｂ
ここで、本実施形態では、コイルモールド部４Ｍは、コイル２の外周面のうち、［１］と［３］以外の部分の全てを覆っている。

本実施形態におけるコイルモールド部４Ｍは、コイル２の外形にほぼ沿った形状に形成されている。そのため、コイルモールド部４Ｍには、両コイル素子２Ａ，２Ｂの中空孔の部分に沿った孔が形成され、その孔がコイル成形体４におけるコア挿入孔４ｈ，４ｈを形作る。また、コイルモールド部４Ｍの上面は、コイル２の輪郭に沿った二連山型となっており、当該上端面におけるコイル素子２Ａ，２Ｂの並列方向中間部には、両コイル素子２Ａ，２Ｂ間に形成される断面三角形状の溝に対応した断面三角形状の溝が形成されている。一方、コイルモールド部４Ｍの下面（放熱板６側の面）は、平坦な面となっており、コイルモールド部４Ｍの側面（コイル素子２Ａ，２Ｂの並列方向の側面）にほぼ直角に繋がっている。当該下面とコイル素子２Ａ，２Ｂの下面は面一になっている。もちろん、コイルモールド部４Ｍの下面よりもコイル素子２Ａ，２Ｂの下面が上方に位置しても良く、そうすることで、コイル素子２Ａ，２Ｂと放熱板６との間の絶縁をより確実にすることができる。

上記コイルモールド部４Ｍは、絶縁性に優れる材料で構成する。さらに、コイルモールド部４Ｍを構成する材料は熱伝導性に優れることが好ましい。このような材料としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、不飽和ポリエステルなどの熱硬化性樹脂や、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）などの熱可塑性の絶縁性樹脂を挙げることができる。この絶縁性樹脂には、窒化珪素、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ほう素、及び炭化珪素から選択される少なくとも１種のセラミックスフィラーが含有されていても良く、そうすることで、コイルモールド部４Ｍの絶縁性および放熱性を向上させることができる。

〔コア成形体〕
組合体１０に備わる一対のコア成形体５はそれぞれ、外側コア部３２（図３の左上の点線丸囲みを参照）と、コアモールド部５Ｍとを有する。これらコア成形体５，５は、上述したコイル成形体４をコイル２の端面方向から挟み込むように配置される。

［外側コア部］
外側コア部３２は、図３の左上の点線丸囲みに示すように、例えば、略ドーム形状の上面と下面を有する柱状のコア片である。このコア片には、鉄などの鉄属金属やその合金に代表される軟磁性粉末を用いた圧粉成形体や、軟磁性粉末を含む樹脂からなる成形硬化体、絶縁被膜を有する磁性薄板（例えば、電磁鋼板）を複数積層した積層体などが利用できる。

［コアモールド部］
コアモールド部５Ｍは、外側コア部３２の少なくとも一部を覆い、外側コア部３２を保護する。具体的なコアモールド部５Ｍの被覆領域は、外側コア部３２の外周面のうち、少なくともリアクトルの外方に向いた部分である。逆に言えば、外側コア部３２の外周面のうち、リアクトルの外方に向いていない部分は、コアモールド部５Ｍで覆われていても良いし、覆われていなくても良い。リアクトルの外方に向いていない部分とは即ち、リアクトルを構成する部材（コア成形体５自身を除く）に対向する部分のことであり、具体的には次の三つ部分のことである。
［１］放熱板６（図１，２を参照。図３においては紙面下側に配置される部材）に対向する部分（底部）
［２］内側コア部３１に対向する部分
［３］コイル成形体４のコイルモールド部４Ｍに対向する部分
ここで、本実施形態では、コアモールド部５Ｍは、外側コア部３２の外周面のうち、［１］と［２］以外の部分の全てを覆っている。

コアモールド部５Ｍは、コア成形体５を後述する放熱板６（図１，２参照）に取り付けるための第二取付部５０を備える。第二取付部５０は、コア成形体５を上面視したときに、コイル成形体４に対向する側とは反対側に突出しており、後述する固定部材１０Ｃ（図１，２参照）を挿通させる第二挿通孔５ｈを有する。この第二取付部５０は、コアモールド部５Ｍを構成する被覆樹脂と、その被覆樹脂により保持される筒状体５１とで構成されており、その筒状体５１の筒内部が第二挿通孔５ｈとして機能する。筒状体５１は、高剛性の材料、例えばステンレスなどの金属で構成することが好ましい。この第二取付部５０を用いた放熱板６へのコア成形体５の取り付けについては後述する。

上記コアモールド部５Ｍの構成材料には、コイルモールド部４Ｍと同じものを利用することができる。即ち、コアモールド部５Ｍは、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、不飽和ポリエステル、ＰＰＳ樹脂、ＬＣＰなどの絶縁性樹脂で構成することができる。もちろん、コアモールド部５Ｍの絶縁性樹脂は、コアモールド部５Ｍの熱伝導性を改善するためのセラミックスフィラーを含有していても良い。

〔内側コア部〕
内側コア部３１，３１は、上述したコイル成形体４のコア挿入孔４ｈ，４ｈに挿入され、その結果としてコイル素子２Ａ，２Ｂの内部に配置される。この内側コア部３１は、図３の右下の点線丸囲みに示すように、略直方体状の磁性材料からなるコア片３１ｍと、コア片３１ｍよりも低透磁率のギャップ材３１ｇとを交互に連結した積層柱状体の外周をテープ材３１ｔで一体化した部材である。本例ではコア片３１ｍよりもギャップ材３１ｇが一つ多くなっており、内側コア部３１の両端面にギャップ材３１ｇが配置されている。

内側コア部３１のコア片３１ｍは、上述した外側コア部３２と同様に圧粉成形体、成形硬化体、あるいは積層体で構成することができる。ここで、内側コア部３１を構成するコア片と、外側コア部３２とは磁気特性を異ならせても良い。例えば、コア片３１ｍと外側コア部３２とで使用する材質を異ならせることで両者の磁気特性を異ならせても良いし、コア片３１ｍを成形硬化体、外側コア部３２を圧粉成形体とすることで両者の磁気特性を異ならせても良い。一般に、成形硬化体に含まれる磁性粉末の量は、圧粉成形体と比較して少ない傾向にあるため、『成形硬化体の比透磁率＜圧粉成形体の比透磁率』となる。そのため、内側コア部３１を成形硬化体、外側コア部３２を圧粉成形体とすれば、大電流で使用した場合でも磁気飽和し難い磁性コア３（リアクトル１）とすることができる。なお、内側コア部を成形硬化体で構成する場合、成形硬化体からなる一つのコア片と、そのコア片の一端側に貼り合わされる一枚のギャップ材とで内側コア部を形成しても良い。

一方、ギャップ材３１ｇとしては、アルミナなどの非磁性材料で形成しても良いし、磁性粉末と非磁性材料との混合物（透磁率１．１程度）で形成しても良い。

≪放熱板≫
放熱板６は、図１，２に示すように、組合体１０を支持しつつ、組合体１０から冷却ベース（図示せず）などのリアクトル１の設置対象への放熱経路として機能する板状の部材である。具体的には、図２に示すように、放熱板６の一面側（紙面上方側）が組合体１０を搭載する搭載面であり、放熱板６の他面側（紙面下方側）がリアクトル１を冷却する冷却ベースへの取付面である。

上記放熱板６は、コイル２に近接して配置されるため、非磁性材料から構成する。また、放熱板６はリアクトル１の放熱経路に利用されるため、熱伝導性に優れる金属材料から構成する。つまり、放熱板６は、アルミニウムやその合金、あるいはマグネシウムやその合金などの非磁性金属から構成する。上記列挙した非磁性金属は軽量であるため、軽量化が望まれている車載部品の構成材料に適する。この放熱板６の厚さは、強度、磁束の遮蔽性を考慮して、２〜５ｍｍ程度とすることが好ましい。

上記放熱板６は、組合体１０の下面（放熱板６に対向する面）とほぼ同じ形状に形成されている。この放熱板６の四隅には、放熱板６を冷却ベースに固定するための第一取付部６０が形成されている。第一取付部６０には、放熱板６を表裏に貫通する第一挿通孔６ｈが形成されており、この第一挿通孔６ｈは、放熱板６上に載置される組合体１０の第二挿通孔５ｈに対応している。

≪接着層≫
接着層７は、組合体１０と放熱板６とを接合させると共に、組合体１０と放熱板６との間を絶縁する。この接着層７は、放熱板６の載置面のうち、少なくともコイル成形体４の下面に対向する部分に形成されていれば良い。そうすることで、接着層７は、コイル成形体４におけるコイルモールド部４Ｍの下面に接触すると共に、そのコイルモールド部４Ｍから露出するコイル素子２Ａ，２Ｂの下面にも接触し、組合体１０と放熱板６とを強固に接合させる。

もちろん、接着層７は、コア成形体５の下面に対向する部分にまで延長して形成されていても良く、そうすることで、組合体１０と放熱板６との接着をより強固にできる。ここで、本実施形態では、外側コア部３２の底面がコアモールド部５Ｍから剥き出しとなっているため、外側コア部３２から接着層７を介して放熱板６に効率的に放熱することができる。この接着層７を備えることで、外側コア部３２の底面と放熱板６の上面に微小な凹凸があったとしても、両者３２，６の間に隙間が形成され難く、その隙間に起因して放熱経路が分断されることも殆どない。

接着層７は、コイル２と放熱板６との間を十分に絶縁可能な程度の絶縁特性と、リアクトル１の使用時における最高到達温度に対して軟化しない程度の耐熱性とを有する絶縁性樹脂によって構成する。例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、不飽和ポリエステルなどの熱硬化性樹脂や、ＰＰＳ樹脂、ＬＣＰなどの熱可塑性の絶縁性樹脂が接着層７に好適に利用できる。この絶縁性樹脂には、窒化珪素、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ほう素、及び炭化珪素から選択される少なくとも１種のセラミックスフィラーが含有されていても良く、そうすることで、接着層７の絶縁性および放熱性を向上させることができる。接着層７の熱伝導率は、０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることが好ましく、より好ましくは０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、さらに好ましくは０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、特に好ましくは１Ｗ／ｍ・Ｋ以上、最も好ましくは２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。

≪端子台≫
本実施形態のリアクトル１はさらに、コイル２の端部２ａ，２ｂに接続される端子部材９Ａ，９Ｂが埋設された端子台８を備える。端子台８は、リアクトル１のコイル２を、図示しない電源などの外部機器と電気的に接続する際の台座となる部材である。具体的には、端子台８は、コア成形体５の上面に端子台８を固定するための固定部８２と、この固定部８２とは反対側に迫り出す台座部８３とを備える。

固定部８２は、コア成形体５の上面に接触し、端子台８を組合体１０に対して安定させる部分である。そのため、固定部８２におけるコア成形体５に対向する面（紙面下側の面）は、コア成形体５の上面の形状に沿った形状に形成されている。

台座部８３は、コイル２の端部２ａ，２ｂに接続される端子部材９Ａ，９Ｂと、電源などから伸びるリード線の端子とを接続させるときの台座となる。この台座部８３の上面には、端子台８に埋設される端子部材９Ａ，９Ｂの一部が露出している。また、その端子部材９Ａ，９Ｂのうち、台座部８３とは反対側の端部は、上記固定部８２から突出し、上方に屈曲しており、その突出部分には、コイル２の端部２ａ，２ｂが接続される。そのため、台座部８３に露出する端子部材９Ａ，９Ｂにリード線を接続すれば、端子部材９Ａ，９Ｂを介してコイル２に通電される。なお、台座部８３における端子部材９Ａ，９Ｂの露出した部分の下面には、ネジ溝を切ったカラーが埋設されており、リード線の端子と端子部材９Ａ，９Ｂとをネジ留めできるようになっている。

また、台座部８３の中間部における端子部材９Ａ，９Ｂの間には、仕切り板８３Ｆが形成されている。この仕切り板８３Ｆによって端子部材９Ａ，９Ｂ間の絶縁を確保できるし、端子部材９Ａ，９Ｂにそれぞれ接続されるリード線の端子同士が接触・導通することを回避できる。

≪用途≫
上記構成を備えるリアクトル１は、通電条件が、例えば、最大電流（直流）：１００Ａ〜１０００Ａ程度、平均電圧：１００Ｖ〜１０００Ｖ程度、使用周波数：５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度である用途、代表的には電気自動車やハイブリッド自動車などの車載用電力変換装置の構成部品に好適に利用することができる。この用途では、直流通電が０Ａのときのインダクタンスが、１０μＨ以上２ｍＨ以下、最大電流通電時のインダクタンスが、０Ａのときのインダクタンスの１０％以上を満たすものが好適に利用できると期待される。

≪リアクトルの製造方法≫
リアクトル１の分解斜視図である図２、リアクトル１の組合体１０の分解斜視図である図３を参照して本実施形態のリアクトル１の製造方法を説明する。

まず、図３に示すように、コイル成形体４と、一対のコア成形体５，５と、一対の内側コア部３１，３１と、を用意する。コイル成形体４は、コイル２を金型内に配置し、金型内に絶縁性樹脂を高圧で注入するインサート成形により形成すると良い。また、コア成形体５は、外側コア部３２と筒状体５０を金型内に配置し、その金型内に絶縁性樹脂を高圧で注入するインサート成形により形成すると良い。そして、内側コア部３１は、複数のコア片３１ｍと複数のギャップ材３１ｇとを交互に連結し、テープ材３１ｔで一体化することで形成すると良い。なお、コア片３１ｍとギャップ材３１ｇとは接着剤で接着すると良い。

用意したコイル成形体４のコア挿入孔４ｈ，４ｈに内側コア部３１，３１を挿入する。そして、コア挿入孔４ｈ，４ｈに挿入した内側コア部３１，３１をコア成形体５，５で挟み込んで、内側コア部３１，３１と、コア成形体５，５の端面から露出する外側コア部３２，３２（図３の紙面右側のコア成形体５を参照）と、を接着剤で接着させることで組合体１０を完成させる。組合体１０を完成させることで、離隔して配置される内側コア部３１，３１の一端（紙面左側）同士は、一方の外側コア部３２を介して繋がり、内側コア部３１，３１の他端（紙面右側）同士は、他方の外側コア部３２を介して繋がり、その結果として、内側コア部３１，３１と外側コア部３２，３２とで環状の磁性コア３が形成される。

次に、図２に示すように、組上がった組合体１０を放熱板６の上に載置する。その際、放熱板６の搭載面（紙面上側の面）に接着層７を形成しておくことで、放熱板６と組合体１０とを密着させた状態で接合することができる。放熱板６の搭載面における接着層７の形成領域は、少なくとも組合体１０のコイル成形体４に対応する部分とする。もちろん、上記形成領域は、組合体１０の下面全体（つまり、コイル成形体４とコア成形体５，５）に対応する部分としても良い。ここで、コイル成形体４の下面からはコイル素子２Ａ，２Ｂ（図３を参照）が露出しており、コイル素子２Ａ，２Ｂと放熱板６とが接着層７を介して接続されることになる。そのため、コイル２で発生した熱を、効率的に放熱板６に放熱することができる。

組合体１０と放熱板６とは、さらに固定部材（ボルト）１０Ｃによりネジ留めする。その際、放熱板６上に配置された組合体１０の第二挿通孔５ｈの位置と、放熱板６の第一挿通孔６ｈの位置とが重複しているので、固定部材１０Ｃにより、組合体１０が放熱板６に固定されると共に、放熱板６が冷却ベースに固定される。ここで、第二挿通孔５ｈは金属製の筒状体５１で構成されているため、固定部材１０Ｃの締付力に対して高い耐性を発揮する。

最後に、端子台８の固定部８２を紙面左側のコア成形体５の上面に載置すると共に、当該固定部８２から突出する端子部材９Ａ，９Ｂをコイル２の端部２ａ，２ｂに接続する。なお、端子台８の取り付けは、組合体１０を放熱板６に載置する前でも構わない。

≪効果≫
以上説明したように、本発明リアクトル１は、コイル成形体４とコア成形体５，５と内側コア部３１，３１を組み合わせて組合体１０を作製し、その組合体１０を放熱板６に取り付けるだけでリアクトル１を完成させることができる。このように本発明リアクトル１の組み立てが容易であるために、本発明リアクトル１は生産性に優れる。

また、本発明リアクトル１では、コイル２がコイル成形体４の形態、磁性コア３の外側コア部３２がコア成形体５の形態で用いられているため、コイル２と磁性コア３が外部環境に露出されていない。そのため、物理的な衝撃によってリアクトル１のコイル２や磁性コア３が損傷し難いし、外部環境の雰囲気によってコイルや磁性コア３が錆び難い。

さらに、本発明リアクトル１では、組合体１０が載置される放熱板６が熱伝導性に優れる非磁性金属から構成されているため、リアクトル１から冷却ベースに効率的に放熱することができる。従って、本実施形態のリアクトル１は、放熱性に優れ、高周波・大電流で利用しても安定して動作する。

＜変形実施形態１＞
実施形態１では、図３に示すように、コイル成形体４と内側コア部３１，３１が別体であったが、これらを一体に形成しても良い。その場合、コイル２と内側コア部３１，３１を金型内に配置し、その金型内に絶縁性樹脂を高圧で注入するインサート成形を行なうと良い。そうすることで、コイル２と内側コア部３１，３１とがコイルモールド部４Ｍで一体化されたコイル成形体４を作製することができる。このようなコイル成形体を用いることで、リアクトルの組み立てをさらに容易にすることができるので、リアクトルの生産性をより向上させることができる。

＜変形実施形態２＞
実施形態１では、図１，２に示すように、固定部材１０Ｃで組合体１０を放熱板６ごと冷却ベースに固定する構成であった。これに対して、放熱板６に対する組合体１０の固定と、冷却ベースに対する放熱板６の固定とを個別に行なっても良い。その場合、図２において放熱板６を冷却ベースに固定するために用いた第一挿通孔６ｈを、組合体１０を放熱板６に固定するためだけに利用し、放熱板６に別途、放熱板６を冷却ベースに固定するために利用する挿通孔を設けると良い。このように、放熱板６に対する組合体１０の固定と、冷却ベースに対する放熱板６の固定を分けることで、各固定の状態を安定させることができる。

＜変形実施形態３＞
実施形態１では、コア成形体５のうち、内側コア部３１に対向する部分から外側コア部３２が露出する形態とした。これに対して、コア成形体５の内側コア部３１に対向する部分にもコアモールド部５Ｍを形成しても良い。そうすることで、コア成形体５の外側コア部３２と内側コア部３１との間にコアモールド部５Ｍが配置されることになるので、そのコアモールド部５Ｍをギャップ材として利用することができる。その場合、内側コア部３１の両端部に配置されるギャップ材３１ｇを省略することができる。

＜実施形態２＞
実施形態１や変形実施形態のリアクトル１は、例えば、車両などに載置されるコンバータの構成部品や、このコンバータを備える電力変換装置の構成部品に利用することができる。

例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車といった車両１２００は、図４に示すようにメインバッテリ１２１０と、メインバッテリ１２１０に接続される電力変換装置１１００と、メインバッテリ１２１０からの供給電力により駆動して走行に利用されるモータ（負荷）１２２０とを備える。モータ１２２０は、代表的には、３相交流モータであり、走行時、車輪１２５０を駆動し、回生時、発電機として機能する。ハイブリッド自動車の場合、車両１２００は、モータ１２２０に加えてエンジンを備える。なお、図４では、車両１２００の充電箇所としてインレットを示すが、プラグを備える形態としても良い。

電力変換装置１１００は、メインバッテリ１２１０に接続されるコンバータ１１１０と、コンバータ１１１０に接続されて、直流と交流との相互変換を行うインバータ１１２０とを有する。この例に示すコンバータ１１１０は、車両１２００の走行時、２００Ｖ〜３００Ｖ程度のメインバッテリ１２１０の直流電圧（入力電圧）を４００Ｖ〜７００Ｖ程度にまで昇圧して、インバータ１１２０に給電する。また、コンバータ１１１０は、回生時、モータ１２２０からインバータ１１２０を介して出力される直流電圧（入力電圧）をメインバッテリ１２１０に適合した直流電圧に降圧して、メインバッテリ１２１０に充電させている。インバータ１１２０は、車両１２００の走行時、コンバータ１１１０で昇圧された直流を所定の交流に変換してモータ１２２０に給電し、回生時、モータ１２２０からの交流出力を直流に変換してコンバータ１１１０に出力している。

コンバータ１１１０は、図５に示すように複数のスイッチング素子１１１１と、スイッチング素子１１１１の動作を制御する駆動回路１１１２と、リアクトルＬとを備え、ＯＮ／ＯＦＦの繰り返し（スイッチング動作）により入力電圧の変換（ここでは昇降圧）を行う。スイッチング素子１１１１には、ＦＥＴ，ＩＧＢＴなどのパワーデバイスが利用される。リアクトルＬは、回路に流れようとする電流の変化を妨げようとするコイルの性質を利用し、スイッチング動作によって電流が増減しようとしたとき、その変化を滑らかにする機能を有する。このリアクトルＬとして、上記実施形態に記載のリアクトル１を用いる。軽量で扱い易いこれらリアクトル１を用いることで、電力変換装置１１００（コンバータ１１１０を含む）の軽量化を図ることができる。

ここで、上記車両１２００は、コンバータ１１１０の他、メインバッテリ１２１０に接続された給電装置用コンバータ１１５０や、補機類１２４０の電力源となるサブバッテリ１２３０とメインバッテリ１２１０とに接続され、メインバッテリ１２１０の高圧を低圧に変換する補機電源用コンバータ１１６０を備える。コンバータ１１１０は、代表的には、ＤＣ−ＤＣ変換を行うが、給電装置用コンバータ１１５０や補機電源用コンバータ１１６０は、ＡＣ−ＤＣ変換を行う。給電装置用コンバータ１１５０のなかには、ＤＣ−ＤＣ変換を行うものもある。給電装置用コンバータ１１５０や補機電源用コンバータ１１６０のリアクトルに、上記実施形態や変形例のリアクトルなどと同様の構成を備え、適宜、大きさや形状などを変更したリアクトルを利用することができる。また、入力電力の変換を行うコンバータであって、昇圧のみを行うコンバータや降圧のみを行うコンバータに、上記実施形態のリアクトルなどを利用することもできる。

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、燃料電池自動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
１０ 組合体
２ コイル
２Ａ，２Ｂ コイル素子 ２ｒ コイル素子連結部 ２ａ，２ｂ 端部
３ 磁性コア
３１ 内側コア部 ３１ｍ コア片 ３１ｇ ギャップ材
３１ｔ テープ材
３２ 外側コア部
４ コイル成形体 ４Ｍ コイルモールド部 ４ｈ コア挿入孔
５ コア成形体 ５Ｍ コアモールド部
５０ 第二取付部 ５１ 筒状体 ５ｈ 第二挿通孔
６ 放熱板 ６０ 第一取付部 ６ｈ 第一挿通孔
７ 接着層
８ 端子台 ８２ 固定部 ８３ 台座部 ８３Ｆ 仕切り板
９Ａ，９Ｂ 端子部材
１０Ｃ 固定部材
１１００ 電力変換装置
１１１０ コンバータ １１１１ スイッチング素子 １１１２ 駆動回路
Ｌ リアクトル
１１２０ インバータ
１１５０ 給電装置用コンバータ １１６０ 補機電源用コンバータ
１２００ 車両
１２１０ メインバッテリ
１２２０ モータ
１２３０ サブバッテリ
１２４０ 補機類
１２５０ 車輪

Claims (9)

1. 並列した状態で連結される一対のコイル素子を有するコイルと、前記コイル素子の内部に挿通される環状の磁性コアとを備え、
   前記磁性コアが、前記コイル素子の内部に配置される内側コア部、および前記コイル素子から露出され、前記内側コア部と閉磁路を形成する外側コア部を有するリアクトルであって、
   前記コイル、およびそのコイルを保護するコイルモールド部を有するコイル成形体と、
   前記外側コア部、およびその外側コア部を保護するコアモールド部を有するコア成形体と、
   非磁性金属で形成され、かつ一面側が前記コイル成形体と前記コア成形体と前記内側コア部の組合体を搭載する搭載面、他面側がリアクトルを設置する設置対象への取付面となる放熱板と、を備え、
   前記コイルモールド部は、前記コイルの外周面のうち、少なくともリアクトルの外方に向いた部分を覆い、
   前記コアモールド部は、前記外側コア部の外周面のうち、少なくともリアクトルの外方に向いた部分を覆うことを特徴とするリアクトル。
2. 前記コイル成形体と前記放熱板との間に、両者を接合する接着層を備えることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記内側コア部は、
   複数のコア片と、
   複数のギャップ材と、
   これらコア片およびギャップ材の外周を覆って一体に保持する絶縁性のテープ材と、
   を備え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. 前記コイル成形体はさらに、前記コイルモールド部によって前記コイルと一体化されている前記内側コア部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のリアクトル。
5. 前記コア成形体は、当該コア成形体を前記放熱板に取り付けるための取付部を備え、
   前記取付部は、
   前記コア成形体のコアモールド部を構成する被覆樹脂と、
   当該被覆樹脂により保持され、当該コア成形体を前記放熱板に固定する固定部材を挿通させる筒状体と、
   で構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のリアクトル。
6. 前記外側コア部のうち、前記放熱板に対向する底面には、前記コアモールド部が形成されていないことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のリアクトル。
7. 前記外側コア部の底面と前記放熱板との間に接着層を備えることを特徴とする請求項６に記載のリアクトル。
8. スイッチング素子と、前記スイッチング素子の動作を制御する駆動回路と、スイッチング動作を平滑にするリアクトルとを備え、前記スイッチング素子の動作により、入力電圧を変換するコンバータであって、
   前記リアクトルは、請求項１〜７のいずれか一項に記載のリアクトルであることを特徴とするコンバータ。
9. 入力電圧を変換するコンバータと、前記コンバータに接続されて、直流と交流とを相互に変換するインバータとを備え、このインバータで変換された電力により負荷を駆動するための電力変換装置であって、
   前記コンバータは、請求項８に記載のコンバータであることを特徴とする電力変換装置。

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