JP2013222813A - リアクトル、コンバータ、および電力変換装置 - 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１は、コイル、およびコイルモールド部４Ｍを有するコイル成形体４と、外側コア部３２、およびコアモールド部５Ｍを有するコア成形体５とを具える。コイル成形体４は、コイルモールド部４Ｍに一体成形され、コイル成形体４を設置対象に固定するための固定部材が挿通される第一挿通孔４０ｈが形成された第一取付部４０を有する。コア成形体５は、コアモールド部５Ｍに一体成形され、コア成形体５を設置対象に固定するための固定部材が挿通される第二挿通孔５０ｈが形成された第二取付部５０を有する。第一取付部４０と第二取付部５０とは、第一挿通孔４０ｈと第二挿通孔５０ｈとがそれぞれ重なるように設けられており、これら第一挿通孔４０ｈと第二挿通孔５０ｈとに共通の固定部材が挿通され、この固定部材によってコイル成形体４とコア成形体５とが設置対象に固定される。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド自動車や電気自動車などの動力源に電動機を使用する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、このリアクトルを具えるコンバータ、およびこのコンバータを具える電力変換装置に関する。

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。リアクトルとして、例えば特許文献１に記載のものがある。

特開２０１１−２４３９４３号公報

近年、ハイブリッド自動車などの車両の需要拡大に伴い、車載用コンバータに利用されるリアクトルの低コスト化が強く求められている。そこで、低コスト化の観点から、部品点数が少なく、構造が簡素であり、生産性に優れるリアクトルが望まれる。

従来のリアクトルは、リアクトルを構成する部品点数が多いことから、コストの上昇や生産性の低下を招くなどの課題がある。例えば特許文献１に記載のリアクトルでは、ケースが必要であったり、接着剤により放熱層を構成したりする必要があるなど、製造コストの削減や生産性の向上にも限界がある。さらに、特許文献１に記載のリアクトルでは、コイルや磁性コアの熱をケースに効率よく伝えるために、ケース内に封止樹脂を充填することもあり、この場合は更に、製造コストの上昇や生産性の低下を招く虞がある。

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、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、このリアクトルを具えるコンバータ、およびこのコンバータを具える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に記載のリアクトルにおいて、上記したケースや接着剤により構成される放熱層を省略する構成として、コイルと磁性コアとの組合体を設置対象に固定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露出するため、組合体を適切な方法で保護する必要がある。また、熱伝導率の高い接着剤を用いずに、放熱性を低下させることなく、組合体を冷却ベースなどの設置対象に強固に固定する必要がある。これらの検討に基づいて、本発明者は、本発明を完成するに至った。

本発明のリアクトルは、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、コイル素子が配置される環状の磁性コアとを具え、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。そして、コイル成形体と、コア成形体とを具える。コイル成形体は、コイル、およびそのコイルを保護するように樹脂で形成されたコイルモールド部を有する。コア成形体は、外側コア部、およびその外側コア部を保護するように樹脂で形成されたコアモールド部を有する。さらに、コイル成形体は、コイルモールド部に一体成形され、コイル成形体を設置対象に固定するための固定部材が挿通される第一挿通孔が形成された第一取付部を有する。一方、コア成形体は、コアモールド部に一体成形され、コア成形体を設置対象に固定するための固定部材が挿通される第二挿通孔が形成された第二取付部を有する。これら第一取付部と第二取付部とは、第一挿通孔と第二挿通孔とがそれぞれ重なるように設けられており、これら第一挿通孔と第二挿通孔とに共通の固定部材が挿通され、この固定部材によってコイル成形体とコア成形体とが設置対象に固定される。

上記した構成の本発明のリアクトルは、従来のリアクトルに比較して部品点数が少なく、生産性に優れる。しかも、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、本発明のリアクトルは、物理的な衝撃によってコイルや外側コア部が損傷したり、ケースを具えずに、外部環境に晒された状態であってもコイルや外側コア部が錆びたりすることを防止できる。なお、内側コア部は、コイル成形体の内部に配置されるため、既に外部環境から保護されている。さらに、コイルモールド部とコアモールド部とに一体成形された第一取付部と第二取付部とを有し、これら第一取付部と第二取付部とに形成された第一挿通孔と第二挿通孔とがそれぞれ重なるように設けられている。これにより、共通の固定部材によって、コイル成形体とコア成形体とをそれぞれ設置対象に強固に固定することができる。その結果、コイルや磁性コア（外側コア部）の熱を効率よく設置対象に伝えることができ、放熱性を高めることができる。また、コイルモールド部とコアモールド部とが設置対象に強固に固定されることで、コイル成形体の内部に配置された内側コア部と外側コア部とが強固に固定される。そして、コイル成形体とコア成形体とを共通の固定部材を用いて設置対象に固定するため、それぞれを別々の固定部材を用いて固定する場合に比較して、部品点数が少なくて済み、生産性に優れる。

本発明のリアクトルの一形態としては、内側コア部が、コイル成形体に接着剤により固定されていることが挙げられる。

この構成によれば、コイル成形体の内部に配置された内側コア部が動くことを防止できる。その結果、例えばリアクトルの使用時に内側コア部が振動して騒音が発生することを防止できる。

本発明のリアクトルの一形態としては、コイルモールド部には、設置対象側とは反対側で、コイル素子間に対応する位置に、リアクトルの物理量を測定するセンサがコイル素子の軸方向に沿って配置されるように形成されたセンサ配置部を有することが挙げられる。

この構成によれば、リアクトルの物理量を測定するセンサをコイル成形体のコイルモールド部に確実に配置することができる。センサ配置部は、穴であっても溝であってもよいが、穴であれば、センサを保護することもできる。リアクトルの物理量を測定するセンサとしては、代表的には、コイルの温度を測定する温度センサが挙げられるが、例えば、コイルに流れる電流を測定する電流センサなどであってもよい。温度センサには、サーミスタ、熱電対、焦電素子といった感熱素子を具えるもの、電流センサには、ホール素子、磁気抵抗素子（ＭＲ素子）、磁気インピーダンス素子（ＭＩ素子）、サーチコイルなどの磁界に基づく物理量により電流を測定可能な素子を具えるものがそれぞれ利用できる。

本発明のリアクトルの一形態としては、コアモールド部には、リアクトルの物理量を測定するセンサのリード線若しくはコネクタ部を掛止する掛止部が一体成形されている、又はコネクタ部が一体成形されていることが挙げられる。

リアクトルの物理量を測定するセンサには、素子を有するセンサ本体の他、外部測定機器と通信するためのリード線や、外部測定機器と接続するためのコネクタ部を有する。上記構成によれば、コア成形体のコアモールド部に一体成形された掛止部にセンサのリード線やコネクタ部を掛止したり、又はコアモールド部にコネクタ部が一体成形されていることで、リード線やコネクタ部が動かないように保持することができる。その結果、センサが取り付け位置から外れることを防止できる。

本発明のリアクトルは、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は、スイッチング素子と、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具え、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る。そして、リアクトルが上記した本発明のリアクトルであることを特徴とする。

本発明のコンバータは、生産性に優れる上記した本発明のリアクトルを具えることで、コストや生産性の点で優れる。

また、本発明のコンバータは、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は、入力電圧を変換するコンバータと、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具え、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ものである。そして、コンバータが上記した本発明のコンバータであることを特徴とする。

本発明の電力変換装置は、生産性に優れる上記した本発明のリアクトルを具えることで、コストや生産性の点で優れる。

本発明のリアクトルは、生産性に優れることから、リアクトルの製造コストの削減や生産性の向上に寄与する。

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概略分解斜視図である。 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図であり、（Ａ）はコイル成形体置の斜視図、（Ｂ）はコイル成形体の正面図である。 実施形態１に係るリアクトルに具えるコア成形体の概略図であり、（Ａ）はコア成形体置の斜視図、（Ｂ）はコア成形体の上面図である。 実施形態１の変形例に係るリアクトルの概略斜視図である。 実施形態１の別の変形例に係るリアクトルの概略斜視図である。 実施形態１の更に別の変形例に係るリアクトルの概略斜視図である。 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。 本発明のコンバータを具える本発明の電力変換装置の一例を示す概略回路図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。なお、以下の説明では、リアクトルを設置対象に設置したときに、設置対象に対向する側（設置対象側）を下側、その反対側を上側として説明する。

［実施形態１］
図１〜図４を参照して、実施形態１に係るリアクトル１を説明する。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、コイル素子が配置される環状の磁性コアとを具え、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。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との組合体を、コイル成形体４とコア成形体５のそれぞれに設けられた第一取付部４０と第二取付部５０により設置対象（図示せず）に固定する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。

［コイル成形体］
コイル成形体４は、図２，３に示すように、コイル２と、コイル２を保護するように樹脂で形成されたコイルモールド部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とを有する。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、別々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２，３において右側）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２，３において左側）は、ターン形成部分から引き延ばされて、端子部材９Ａ，９Ｂが取り付けられている（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電気機器（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（リアクトル（組合体）を組み立てたときに外部環境に対して露出する部分）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で覆われていてもよいし、覆われていなくてもよい。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品（コイル成形体４自身を除く）や設置対象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］設置対象に対向する部分（図１〜３において下側）
［２］外側コア部３２に対向する部分（図２，３において左右側）
［３］外部電気機器からコイル２に通電するための端子部材９Ａ，９Ｂが取り付けられるコイル２の端部２ａ，２ｂ
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］以外の部分を全て覆っている。

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。つまり、後述する内側コア部３１，３１が内部に配置されるコイル素子２Ａ，２Ｂの内周面は、コイルモールド部４Ｍで覆われている。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、当該上面のコイル素子２Ａ，２Ｂの並列方向中間位置に、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（設置対象側）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。本実施形態では、コイルモールド部４Ｍの下面とコイル素子２Ａ，２Ｂの下面が面一になっており、コイル２の下面がコイルモールド部４Ｍから露出している。もちろん、コイル２の下面がコイルモールド部４Ｍで覆われていてもよく、そうすることで、コイル２と設置対象との間の絶縁をより確実にすることができる。ただし、コイル２と設置対象との距離が近い方が、コイル２の熱を設置対象に伝え易いので、コイル２の下面を覆うコイルモールド部４Ｍの厚さは薄くすることが好ましい。

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よく、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。

このコイルモールド部４Ｍの四隅の角部にはそれぞれ、第一取付部４０が突出するように一体成形されており、この第一取付部４０には、後述する固定部材１０Ｃが挿通される第一挿通孔４０ｈが形成されている。この第一挿通孔４０ｈは、第一取付部４０に筒状体４１を埋設することで形成している。筒状体４１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く、そうすることで、第一挿通孔４０ｈが変形などすることを防止できる。本実施形態では、コイルモールド部４Ｍにおける上下方向の下側に第一取付部４０が位置しており、コイルモールド部４Ｍの下面と第一取付部４０の下面とが面一である。

さらに、コイルモールド部４Ｍの上側で、コイル素子２Ａ，２Ｂの中間に対応する位置に、後述するリアクトルの物理量を測定するセンサ７が配置されるセンサ配置部４２が形成されている。センサ配置部４２は、コイルモールド部４Ｍにおけるコイル２の端部２ａ，２ｂ側（図２，３において左側）の端面からコイル素子２Ａ，２Ｂの軸方向に沿って形成された穴であり（図３（Ｂ）参照）、コイル素子２Ａ，２Ｂの長手方向の中間位置まで形成されている。

［コア成形体］
一対のコア成形体５，５はそれぞれ、図２，４に示すように、外側コア部３２と、外側コア部３２を保護するように樹脂で形成されたコアモールド部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。なお、図４に示すコア成形体５は、コイル２の端部２ａ，２ｂ側（図２において左側）に配置されるコア成形体５であり、コイル成形体５，５は、後述する掛止部５２の有無を除いて、基本的に同じである。

（外側コア部）
外側コア部３２は、図４に示すように、例えば、略台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、軟磁性粉末と樹脂との混合物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（リアクトル（組合体）を組み立てたときに外部環境に対して露出する部分）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で覆われていてもよいし、覆われていなくてもよい。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）や設置対象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］設置対象に対向する部分（図１，２，４において下側）
［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
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］〜［３］以外の部分を全て覆っている。

本実施形態におけるコアモールド部５Ｍは、外側コア部３２の外形にほぼ沿った形状に形成されている。本実施形態では、コアモールド部５Ｍの下面と外側コア部３２の下面が面一になっており、外側コア部３２の下面がコアモールド部５Ｍから露出している。もちろん、外側コア部３２の下面がコアモールド部５Ｍで覆われていてもよいが、その場合、外側コア部３２と設置対象との距離を近づけて外側コア部３２の熱を設置対象に伝え易くするため、外側コア３２の下面を覆うコアモールド５Ｍの厚さは薄くすることが好ましい。また、このコアモールド部５Ｍの両側面（コイル成形体４と対向する面とその反対側の面とをつなぐ側面）にはそれぞれ、第二取付部５０が突出するように一体成形されており、この第二取付部５０には、後述する固定部材１０Ｃが挿通される第二挿通孔５０ｈが形成されている。この第二挿通孔５０ｈは、第二取付部５０に筒状体５１を埋設することで形成している。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く、そうすることで、第二挿通孔５０ｈが変形などすることを防止できる。

本実施形態では、コアモールド部５Ｍの第二取付部５０が、上述したコイルモールド部４Ｍの第一取付部４０の上面に位置するように設けられている。そして、第一取付部４０の第一挿通孔４０ｈと第二取付部５０の第二挿通孔５０ｈとがそれぞれ上下方向に重なるように設けられている。

さらに、コイル２の端部２ａ，２ｂ側（図２において左側）に配置される一方のコア成形体５のコアモールド部５Ｍの上面には、後述するリアクトルの物理量を測定するセンサ７のリード線７２を掛止する掛止部５２が一体成形されている。この掛止部５２は、図４に示すように、上部が開口した］字状であり、上方に突出し離間して配置される一対の突片５３，５３を有し、これら突片５３，５３の上部には互いに向かって下方側ほど突片５３，５３間の距離が近接するように傾斜するテーパ状の爪部５４，５４が設けられている。各突片５３，５３の爪部５４，５４は、上面から見たとき、互い違いに設けられている（図４（Ｂ）参照）。この掛止部５２の形状は一例であり、リード線７２を掛止可能であれば、適宜な形状とすることが可能である。

コアモールド部５Ｍは、コイルモールド部４Ｍと同じ材料で構成することができる。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の絶縁性樹脂には、コアモールド部５Ｍの熱伝導性を改善するために、セラミックスフィラーが含有されていてもよい。

［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２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であり、コア片３１ｍとギャップ材３１ｇとを接着剤で接着して一体化している。コア片３１ｍとギャップ材３１ｇとの積層柱状体の外周をテープ材で覆って一体化してもよい。本実施形態では、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。なお、コア片３１ｍやギャップ材３１ｇの数や配置形態（例えば、内側コア部３１の両端面にギャップを配置しない形態）は適宜選択することができる。また、内側コア部３１，３１は、コイル成形体４のコア挿入孔４ｈ，４ｈに挿入して、コイル素子２Ａ，２Ｂの内部に配置したとき、内側コア部３１の端面がコイル成形体４の端面と面一か、成形体４の端面から若干突出する長さを有する。

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、又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よい。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よいし、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よい。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）とすることも可能である。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よい。

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よいし、磁性粉末と非磁性材料との混合物（比透磁率１．１程度）で形成してもよい。

［センサ］
リアクトルの物理量を測定するセンサ７は、本実施形態では、コイルの温度を測定する温度センサである。センサ７は通常、図２に示すように、センサ本体７０と、センサ本体７０につながるリード線７２と、リード線７２の端部に設けられるコネクタ部（図示せず）を有する。本実施形態では、コイルモールド部４Ｍに上述したセンサ配置部４２が設けられており、このセンサ配置部４２の穴（図３（Ｂ）参照）に、センサ本体７０を挿入することで、センサ７がコイル素子２Ａ，２Ｂの軸方向に沿って配置される。また、コアモールド部５Ｍには、リード線７２を掛止する掛止部５２が設けられており、この掛止部５２の上部開口から突片５３，５３（図４参照）の間にリード線７２を嵌め込むことで、リード線７２が掛止される。

なお、本実施形態では、リード線７２を掛止する掛止部５２の一例について説明したが、コネクタ部を掛止する場合は、掛止部の形状をコネクタ部に設けられた係合部に対応する形状とすればよい。センサのコネクタ部には、取付用の係合部が設けられたものが市販されている。また、掛止部５２に代えて、コアモールド部５Ｍにコネクタ部自体を一体成形してもよく、このコネクタ部にリード線７２を接続するようにしてもよい。

〈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〉
図２を主に参照して、本実施形態１のリアクトル１の製造方法を説明する。

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と筒状体４１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よい。また、コア成形体５は、外側コア部３２と筒状体５１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よい。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とを交互に接着剤で連結して一体化することで形成するとよい。

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。このとき、内側コア部３１，３１をコイル成形体４に接着剤で固定することが好ましく、接着剤は、内側コア部３１の下面に塗布しておくとよい。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２において右側のコア成形体５を参照）とを接着剤で接着する。このとき、内側コア部３１の端面がコイル成形体４の端面から若干突出していると、内側コア部３１，３１と、外側コア部３２，３２との接着作業が行い易い。そして、離隔して配置される内側コア部３１，３１の一端（図２において左側）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（図２において右側）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。

そして、図１に示すように、互いに重なるように設けられた第一取付部４０の第一挿通孔４０ｈと第二取付部５０の第二挿通孔５０ｈにそれぞれ、共通の固定部材１０Ｃを挿通して、コイル成形体４とコア成形体５，５とを設置対象に固定する。その結果、リアクトル１が設置対象に固定される。固定部材１０Ｃとしては、具体的にはボルトやネジが挙げられ、設置対象には、この固定部材１０Ｃが螺合するネジ穴（図示せず）が設けられている。

最後に、コイル２の両端部２ａ，２ｂに端子部材９Ａ，９Ｂを取り付ける。また、温度センサ７（センサ本体７０）をコイル成形体４のセンサ配置部４２に配置すると共に、温度センサ７のリード線７２をコア成形体５の掛止部５２に掛止して、リアクトル１に温度センサ７を取り付ける。

〈効果〉
以上説明した本発明のリアクトル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とを組み合わせて製造することができ、構造が簡素であり、また部品点数も少ないため、組み立てが容易であり、生産性に優れる。

また、本発明のリアクトル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とが外部環境に対して露出していない。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、外部環境に晒されることによってコイル２や磁性コア３が錆び難い。

さらに、本発明のリアクトル１では、コイル成形体４とコア成形体５，５とをそれぞれ、固定部材Ｃによって設置対象に固定する構造であるため、コイル成形体４とコア成形体５，５とを強固に固定することができる。そのため、コイル２や磁性コア３（外側コア部３２）の熱を効率よく設置対象に伝えることができ、放熱性を高めることができる。また、コイル成形体４とコア成形体５，５とを設置対象に固定することで、コイル成形体４の内部に配置された内側コア部３１，３１と外側コア部３２，３２とを強固に固定することができる。そして、コイル成形体４とコア成形体５，５とを共通の固定部材１０Ｃを用いて設置対象に固定するため、部品点数を少なくすることができ、製造コストの削減や生産性の向上の図ることができる。

［変形例１−１］
実施形態１では、図２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よい。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よい。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。

［変形例１−２］
実施形態１では、コア成形体５において、外側コア部３２の外周面のうち、内側コア部３１に対向する部分がコアモールド部５Ｍから露出する形態としたが、この部分もコアモールド部５Ｍで覆われていてもよい。そうすることで、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可能である。その場合、内側コア部３１の両端部に配置されたギャップ材３１ｇを省略してもよい。

［変形例１−３］
実施形態１では、コイル成形体４とコア成形体５とを設置対象に直接固定する形態としたが、コイル成形体４又はコア成形体５の下面にグリースを塗布して、コイル成形体４又はコア成形体５と接着対象との間にグリースを介在させて固定してもよい。そうすることで、コイル成形体４又はコア成形体５と設置対象との密着性が向上し、放熱性をより高めることができる。

［変形例１−４］
実施形態１では、コイルモールド部４Ｍの第一取付部４０がコイルモールド部４Ｍにおける上下方向の下側に位置し、コアモールド部５Ｍの第二取付部５０が、第一取付部４０の上面に位置するように設けられている。つまり、コイルモールド部４Ｍの第一取付部４０が下側、コアモールド部５Ｍの第二取付部５０が上側に位置する形態としたが、図５に示すように、第一取付部４０が上側、第二取付部５０が下側に位置する形態としてもよい。この図５に示す形態では、コアモールド部５Ｍにおける上下方向の下側に第二取付部５０が位置しており、コアモールド部５Ｍの下面と第二取付部５０の下面とが面一である。また、コイルモールド部４Ｍの第一取付部４０が、コアモールド部５Ｍの第二取付部５０の上面に位置するように設けられている。

［変形例１−５］
実施形態１では、コイルモールド部４Ｍにおける上下方向の下側に第一取付部４０が位置する形態としたが、図６に示すように、コイルモールド部４Ｍにおける上下方向の中間位置に第一取付部４０を設けると共に、この第一取付部４０の上面に位置するようにコアモールド部５Ｍの第二取付部５０を設けてもよい。また、コイルモールド部４Ｍにおける上下方向の中間位置に第一取付部４０を設ける場合、図５に示す変形例１−４の形態と同様に図７に示すように、第一取付部４０が上側、第二取付部５０が下側に位置する形態としてもよい。さらに、第一取付部４０と第二取付部５０とを間隔をあけて設けてもよい。

〔コンバータ、電力変換装置〕
上述した本発明に係る実施形態１や変形例のリアクトルは、例えば、車両などに搭載されるコンバータの構成部品や、このコンバータを具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８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８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９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。

本発明のリアクトルは、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車などの車両に搭載される車載用コンバータ（代表的にはＤＣ−ＤＣコンバータ）や空調機の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
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
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
４０ 第一取付部 ４０ｈ 第一挿通孔 ４１ 筒状体
４２ センサ配置部
５ コア成形体 ５Ｍ コアモールド部
５０ 第二取付部 ５０ｈ 第二挿通孔 ５１ 筒状体
５２ 掛止部 ５３ 突片 ５４ 爪部
７ センサ（温度センサ） ７０ センサ本体 ７２ リード線
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 (6)

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、前記コイル素子が配置される環状の磁性コアとを具え、
   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ように樹脂で形成された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ように樹脂で形成されたコアモールド部を有するコア成形体とを具え、
   前記コイル成形体は、前記コイルモールド部に一体成形され、コイル成形体を設置対象に固定するための固定部材が挿通される第一挿通孔が形成された第一取付部を有すると共に、
   前記コア成形体は、前記コアモールド部に一体成形され、コア成形体を設置対象に固定するための固定部材が挿通される第二挿通孔が形成された第二取付部を有し、
   前記第一取付部と第二取付部とは、前記第一挿通孔と第二挿通孔とがそれぞれ重なるように設けられており、
   これら第一挿通孔と第二挿通孔とに共通の固定部材が挿通され、この固定部材によって前記コイル成形体とコア成形体とが設置対象に固定されることを特徴とするリアクトル。
2. 前記内側コア部が、前記コイル成形体に接着剤により固定されている、請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記コイルモールド部には、設置対象側とは反対側で、前記コイル素子間に対応する位置に、リアクトルの物理量を測定するセンサが前記コイル素子の軸方向に沿って配置されるように形成されたセンサ配置部を有する、請求項１又は２に記載のリアクトル。
4. 前記コアモールド部には、リアクトルの物理量を測定するセンサのリード線若しくはコネクタ部を掛止する掛止部が一体成形されている、又はコネクタ部が一体成形されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のリアクトル。
5. 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具え、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１〜４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。
6. 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具え、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５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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