JP2014067759A - リアクトル、コンバータ、及び電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のリアクトルに比べて、リアクトルの少なくとも一部の高さを低くできるリアクトルを提供する。
【解決手段】リアクトル１は、一対のコイル素子２ａ、２ｂを有するコイル２と磁性コア３との組合体を備える。コイル素子２ａ、２ｂはそれぞれ、被覆平角線からなる巻線をエッジワイズ巻きしてなるターン形成部２ｔと、平角線の端部で端子金具４の接続箇所となる接続端部２ｃとを備える。接続端部２ｃは、ターン形成部２ｔの一端側から外側コア部３２の上面３２ｕとターン形成部２ｔの上面２ｕとの間に平角線の幅方向がコイル素子２ａ，２ｂの横並び方向と平行となるように平角線をフラットワイズ曲げして引き出される。接続端部２ｃに端子金具４を接続した際、接続端部２ｃ、端子金具４、及び接続端部２ｃと端子金具４とが接続されてなる端子接続部が、ターン形成部２ｔの上面２ｕよりも下側に位置する。
【選択図】図２

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、リアクトルを備えるコンバータ、コンバータを備える電力変換装置に関するものである。特に、高さの低い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。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を備える。この磁性コアは、各コイル素子内にそれぞれ配置される一対の内側コア部と、これら内側コア部を連結する一対の外側コア部とを有する。ここでは、外側コア部の上面の位置が内側コア部の上面の位置よりも高く、外側コア部の幅がコイルの幅と同等である（特許文献１の図３〜５）。そして、コイルの端子が接続される接続端部を、コイルのターン形成部からリアクトルの上方に引き出している。

特開２０１１−１１９６６４号公報

リアクトルの周囲、特に設置側との反対側（通常は上方）には、他の機器や部品が配置されることが多く、それらの配置用のスペースを確保する必要がある。しかし、コイルの接続端部がリアクトルの上部側に引き出されるため、リアクトルの高さが高くなることで配置用スペースの確保が難しくなる場合がある。

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、従来のリアクトルに比べて、リアクトルの少なくとも一部の高さを低くできるリアクトルを提供することにある。

本発明の他の目的は、上記リアクトルを備えるコンバータ、このコンバータを備える電力変換装置を提供することにある。

本発明のリアクトルは、巻線を巻回した一対のコイル素子を接続してなるコイルと磁性コアとの組合体を備える。磁性コアは、コイル素子内に配置される内側コア部と、内側コア部を連結して閉磁路を形成する外側コア部とを有する。この組合体を設置対象に設置した際、組合体及び組合体の各構成部材の設置対象側を設置側、その反対側を対向側とする。外側コア部の上記対向側の面が、内側コア部の上記対向側の面と面一である。コイル素子はそれぞれ、平角線からなる巻線をエッジワイズ巻きしてなるターン形成部と、平角線の端部で端子金具の接続箇所となる接続端部とを備える。接続端部は、ターン形成部の一端側から外側コア部の上記対向側の面と前記ターン形成部の上記対向側の面との間に平角線の幅方向がコイル素子の横並び方向と平行となるように平角線をフラットワイズ曲げして引き出される。そして、接続端部に端子金具を接続した際、接続端部、端子金具、及び接続端部と端子金具とが接続されてなる端子接続部が、前記ターン形成部の上記対向側の面よりも上記設置側に位置する。ここで、内側コア部がコイル素子内に配置されているとは、内側コア部の一部がコイル素子から露出されている場合も含む。

本発明のリアクトルは、少なくとも端子金具側の高さを低くできる。ターン形成部をエッジワイズ巻きし、接続端部を上記のようにフラットワイズ曲げすることで、外側コア部の上記対向側の面と、内側コア部の上記対向側の面とが面一であっても、接続端部を外側コア部の上記対向側の面とターン形成部の上記対向側の面との間に配置できる。加えて、これらの面同士の間に、端子金具の配置スペースをも確保し易い。そのため、接続端部に端子金具を接続しても、端子金具、及び接続端部と端子金具とが接続されてなる端子接続部も外側コア部の上記対向側の面とターン形成部の上記対向側の面との間に配置できるからである。従来のように、ターン形成部よりも対向側にコイルの接続端部を突出させる必要がなくなるからである。

本発明のリアクトルの一形態として、コイル素子は独立した２つの巻線をそれぞれ巻回してなることが挙げられる。この場合、コイル素子は、ターン形成部の他端側から外側コア部の上記対向側の面と前記ターン形成部の上記対向側の面との間に前記平角線の端部を引き出してコイル素子同士の連結箇所とする連結端部を備える。更に、一対のコイル素子とは独立した部材で構成され、連結端部同士を連結するコイル連結部材を備える。そして、コイル連結部材及び連結端部は、ターン形成部の上記対向側の面よりも上記設置側に位置する。

上記の構成によれば、コイル連結部材及び連結端部をターン形成部の前記対向側面よりも前記設置側に位置させるため、リアクトルの端子金具側だけでなくその反対側もリアクトルの高さを低くできる。

本発明のリアクトルの一形態として、更に、外側コア部を上記設置側に押さえることで組合体を設置対象に固定する固定部材を備えることが挙げられる。その場合、固定部材のうち、外側コア部の上記対向側の面を押さえる押付部が、ターン形成部の上記対向側の面よりも上記設置側に位置することが好ましい。

上記の構成によれば、固定部材を備えることで、リアクトルを設置対象に固定できる。そして、上記押付部がターン形成部の上記対向側の面よりも上記設置側に位置することで、ターン形成部の上記対向側の面よりも突出しないため、リアクトルの高さを低くできる。

本発明のリアクトルの一形態として、更に、組合体の外周の少なくとも一部を覆う外側樹脂部を備えることが挙げられる。

上記の構成によれば、機械的な保護や外部環境からの保護(耐食性の向上)に加えて、放熱性の向上、騒音の更なる低減、振動の更なる低減などを図ることができる。

本発明のリアクトルの一形態として、更に、組合体を収納するコンバータケースを備えることが挙げられる。

上記の構成によれば、コンバータケースに組合体を収納することで、その組合体を組合体以外の部材、例えば、半導体素子を備える回路基板などと一纏めにすることができ、扱い易く組み立て作業性に優れる。

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、上記本発明のリアクトルを備える。

本発明のコンバータは、高さの低い本発明のリアクトルを備えることで、小型化を図ることができる。

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、上記本発明のコンバータを備える。

本発明のコンバータを備える本発明の電力変換装置も小型化を図ることができる。

本発明のリアクトルは、従来のリアクトルに比べて高さが低い。

本発明のコンバータ、及び本発明の電力変換装置は、従来のそれらに比べて小型化を図ることができる。

実施形態１のリアクトルを示す概略斜視図である。 図１に示すリアクトルの（ＩＩ）−（ＩＩ）断面図である。 実施形態１のリアクトルの概略を示す分解斜視図である。 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。 本発明のコンバータを備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。

《実施形態１》
〔リアクトル〕
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。ここでは、リアクトル１の設置対象側を設置側（下側）、その反対側を対向側（上側）とする。リアクトル１は、一対のコイル素子２ａ、２ｂを有するコイル２と磁性コア３との組合体１０を備える。コイル素子２ａ、２ｂは、ターン形成部２ｔと接続端部２ｃと連結端部２ｊとで構成する。このリアクトル１の主たる特徴とするところは、ターン形成部２ｔを平角線からなる巻線２ｗをエッジワイズ巻きして構成する点と、接続端部２ｃを特定の向きとなるようにフラットワイズ曲げしてターン形成部２ｔから外側コア部３２の上面３２ｕとターン形成部２ｔの上面２ｕとの間に引き出す点とにある。本例では、組合体１０を設置対象に設置した際、磁性コア３を構成する内側コア部３１及び外側コア部３２のそれぞれの上面３１ｕ，３２ｕが面一である。以下、リアクトル１の特徴部分及び関連する部分の構成、並びに主要な効果を順に説明し、その後、各構成を詳細に説明する。その説明にあたり、リアクトル１の上下方向を高さ、コイル素子２ａ、２ｂの横並び方向を幅として説明する。

［特徴部分及び関連する部分の構成］
（コイル）
コイル２は、独立した２つの巻線２ｗをそれぞれ螺旋状に巻回してなる一対のコイル素子２ａ、２ｂと、両コイル素子２ａ、２ｂとは独立した部材で、両コイル２ａ、２ｂ同士を連結するコイル連結部材２ｒとを備える。ここでは、各コイル素子２ａ、２ｂは、互いに同一の巻数の中空の筒状体であり、各軸方向が平行するように並列（横並び）されている。各コイル素子２ａ、２ｂの端面形状（図３）は、長方形の角部を丸めた形状であるが、円形状など適宜変更できる。なお、接合部の無い１本の連続する巻線を螺旋状に巻回してなる一対のコイル素子と、両コイル素子を連結するコイル連結部とを備え、コイル連結部がコイルの一端側において巻線の一部がＵ字状に屈曲されて構成されるコイルとすることもできる。この場合もＵ字状の屈曲箇所はターン形成部の上面から上方に突出しないようにすることが好ましい。

各コイル素子２ａ、２ｂのターン形成部２ｔは、被覆平角線からなる巻線２ｗをエッジワイズ巻きして構成される。接続端部２ｃは、ターン形成部２ｔの一端側から引き出されて端子金具４が接続され、連結端部２ｊは、ターン形成部２ｔの他端側から引き出されてコイル連結部材２ｒが連結される。

接続端部２ｃの引き出す位置は、外側コア部３２の上面３２ｕとターン形成部２ｔの上面２ｕとの間とする。この間において、接続端部２ｃの最上面をターン形成部２ｔの上面２ｕと面一としてもよいし、接続端部２ｃの最上面をターン形成部２ｔの上面２ｕよりも低くしてもよい。前者の場合、従来のようにターン形成部の上方に接続端部を引き出す場合に比べて、リアクトル１の高さを低くできる。特に、後者の場合は、端子金具４をもターン形成部２ｔの上面２ｕよりも低くし易いため、接続端部２ｃ側のリアクトル１の高さをより一層低くできる。

一方、連結端部２ｊの引き出す位置は、接続端部２ｃと同様、外側コア部３２の上面３２ｕとターン形成部２ｔの上面２ｕとの間とすることが好ましい。この間において、接続端部２ｃと同様に連結端部２ｊの最上面をターン形成部２ｔの上面２ｕと面一としてもよいし、連結端部２ｊの最上面をターン形成部２ｔの上面２ｕよりも低くしてもよい。特に、後者の場合、コイル連結部材２ｒをターン形成部２ｔの上面２ｕよりも低くし易いため、接続端部２ｃ側だけでなく、連結端部２ｊ側の高さも低くできて好ましい。

接続端部２ｃの引き出し方は、上述したように被覆平角線の幅方向がコイル素子２ａ，２ｂの横並び方向に平行となるように被覆平角線をフラットワイズ曲げする仕方である。そうすれば、上述のように外側コア部３２の上面３２ｕと内側コア部３１の上面３１ｕとが面一でも、接続端部２ｃを外側コア部３２の上面３２ｕとターン形成部２ｔの上面２ｕとの間に配置できる。その上、これら面同士の間に、端子金具４の配置スペースをも確保し易いため、端子金具４の位置をもターン形成部２ｔの上面２ｕよりも低くし易い。

一方、連結端部２ｊの引き出し方は、組合体１０の上面側でコイル２の軸方向に沿うと共に、被覆平角線の幅方向がリアクトル１の高さ方向に沿うように被覆平角線をフラットワイズ曲げする仕方でもよいし、接続端部２ｃの引き出し方と同様に、組合体１０の上面側でコイル２の軸方向に沿うと共に、被覆平角線の幅方向がコイル素子２ａ，２ｂの横並び方向に平行となるように被覆平角線をフラットワイズ曲げによる仕方としてもよい。特に、後者の場合は、上述のように外側コア部３２の上面３２ｕと内側コア部３１の上面３１ｕとが面一でも、コイル連結部材２ｒの配置スペースを確保し易く、コイル連結部材２ｒの位置をもターン形成部２ｔの上面２ｕよりも低くし易い。

被覆平角線は、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導体の外周に、絶縁性材料からなる絶縁被覆を備える。平角線は、占積率が高い、端子金具４との接触面積を広く確保し易い、といった利点がある。被覆平角線を、銅導体にエナメル（代表的にはポリアミドイミド）被覆して構成している。なお、平角線とは、横断面形状が厳密な長方形の他、長方形の角部をカットした多角形状や長方形の角部が丸めた形状（例えば、楕円形状）も含む。

平角線のサイズは、適宜選択できる。例えば、平角線の厚さに対する幅の比（幅／厚さ）は、大きいほど好ましい。接続端部２ｃ及び連結端部２ｊを上述のようにフラットワイズ曲げして引き出すため、この比（幅／厚さ）が大きいほど、接続端部２ｃ及び連結端部２ｊの上面の位置をターン形成部２ｔの上面２ｕよりも低くし易い上に、外側コア部３２の上面３２ｕとターン形成部２ｔの上面２ｕとの間に端子金具４やコイル連結部材２ｒの配置スペースを確保し易くなるからである。具体的な上記比（幅／厚さ）は、１．５以上とすることが好ましい。但し、上記比（幅／厚さ）が大きすぎるとターン形成部２ｔをエッジワイズ巻きにより構成することが困難になるため、上記比（幅／厚さ）の上限は６とすることが好ましい。平角線の幅は、具体的には、３ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることが好ましい。

コイル連結部材２ｒは、ここでは平角棒材で構成している。コイル連結部材２ｒの厚さは、巻線２ｗの厚さと同等以下とすることが好ましい。そうすれば、コイル連結部材２ｒを外側コア部３２の上面３２ｕとターン形成部２ｔの上面２ｕとの間に配置し易く、コイル連結部材２ｒの上面をターン形成部２ｔの上面２ｕの位置よりも低くできる。ここでは、この平角棒材の厚さ及び幅を巻線２ｗと略同様の厚さ及び幅としている。平角棒材の両端部は、両コイル素子２ａ、２ｂの連結端部２ｊ同士と接続される接続箇所であり、連結端部２ｊの外周の略全周を覆うようにＵ字状に屈曲して形成されている（図３）。

このコイル連結部材２ｒの最上面の位置は、ターン形成部２ｔの上面２ｕと面一とすることが好ましく、ターン形成部２ｔの上面２ｕよりも低くすることが特に好ましい。そうすれば、コイル連結部材２ｒの最上面がターン形成部２ｔの上面２ｕよりも突出しないので、コイル連結部２ｒ側のリアクトル１の高さを低くできる。ここでは、コイル連結部材２ｒの最上面の位置（連結端部２ｊとの接続箇所）は、上面２ｕよりも低くしている（図２）。外側コア部３２の上面３２ｕと内側コア部３１の上面３１ｕとが面一でも、外側コア部３２の上面３２ｕとターン形成部２ｔの上面２ｕとの間にコイル連結部材２ｒの配置スペースを確保できる。ターン形成部２ｔをエッジワイズ巻きして構成することに加えて、連結端部２ｊを上述のようにフラットワイズ曲げして引き出しているためである。

コイル連結部材２ｒの材質は、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導体や、これら導体にメッキ処理（例えば、Ｓｎメッキ）したメッキ導体などを利用できる。

各コイル素子２ａ，２ｂの連結端部２ｊとコイル連結部材２ｒとの接続には、ヒュージング（熱カシメ）、ＴＩＧ溶接などの溶接、はんだ付け、ろう付け、カシメなど種々の手段が利用できる。特に、ヒュージングは、溶接やはんだ付けに比べて巻線２ｗに対する熱影響を少なくできる。

（端子金具）
リアクトル１は、コイル２の各接続端部２ｃに接続され、電源などの外部装置からコイル２への電力供給を行う端子金具４を備える。

ここでは、端子金具４は、平板状の金属片を屈曲して構成した金具で、その一端側にコイル側接続片４１、他端側にリード側接続片を備える。コイル側接続片４１は、コイル素子２ａ、２ｂの接続端部２ｃと接続される。リード側接続片には、貫通孔４２ｈが設けられている。貫通孔４２ｈは、電源などの外部装置につながるリード線を端子金具４に接続するためのボルトといった連結部材が嵌め込まれる。端子金具４の形状は、具体的には、図２に示すように、縦断面形状が階段状であり、接続片４１からリード側接続片に向かって、平板を途中からリアクトル１の下面側に向かうように屈曲させ、更にリード側接続片側でリアクトル１の下面と平行となるように屈曲してなる。

端子金具４の厚さは、巻線２ｗの厚さと同等以下とすることが好ましい。そうすれば、端子金具４を外側コア部３２の上面３２ｕとターン形成部２ｔの上面２ｕとの間に配置し易く、端子金具４の上面をターン形成部２ｔの上面２ｕの位置よりも低くし易い。ここでは、端子金具４の厚さは、巻線２ｗと略同様の厚さとしている。

端子金具４の最上面の位置は、ターン形成部２ｔの上面２ｕと面一とすることが好ましく、ターン形成部２ｔの上面２ｕよりも低くすることが特に好ましい。そうすれば、リアクトル１の高さを低くできる。ここでは、ターン形成部２ｔの上面２ｕの位置よりも低くしている（図２）。外側コア部３２の上面３２ｕと内側コア部３１の上面３１ｕとが面一でも、外側コア部３２の上面３２ｕとターン形成部２ｔの上面２ｕとの間に端子金具４の配置スペースを確保でき、端子金具４と接続端部２ｃとの接続箇所である端子接続部もこれら両面３２ｕ，２ｕの間に配置できる。ターン形成部２ｔをエッジワイズ巻きして構成することに加えて、接続端部２ｃを上述のようにフラットワイズ曲げにより引き出したためである

接続片４１の形状は、上述した接続端部２ｃとの接続方法により接続できる形状であれば適宜選択できる。ここでは、接続片４１の形状は、Ｕ字状である。このＵ字状の空間に接続端部２ｃを介在させた状態で、例えば、上述した各コイル素子２ａ、２ｂとコイル連結部材２ｒとの接続と同様の手段を利用して接続片４１と接続端部２ｃとを接続できる。

端子金具４の構成材料は、外部装置からコイル２に電力を供給できるように導電性材料が挙げられる。例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などが挙げられる。

なお、端子金具４の形状は、例示であり、端子金具４の全体がターン形成部２ｔの上面２ｕの位置よりも低くなる形状であれば適宜変更することができる。

（磁性コア）
外側コア部３２の幅、つまり、外側コア部３２におけるコイル素子２ａ、２ｂが並列する方向の距離は、コイル２の幅と同等とすることができる。本発明では、ターン形成部２ｔをエッジワイズ巻きして構成することに加えて接続端部２ｃ及び連結端部２ｊを上述のようにフラットワイズ曲げして引き出している。それにより、このように外側コア部３２の幅とコイル２の幅とが同等であっても、外側コア部３２の上面３２ｕとターン形成部２ｔの上面２ｕとの間でコイル２の接続端部２ｃ及び連結端部２ｊを配置する（引き出す）スペースを確保できる。そのため、リアクトル１の幅が大きくなることなくリアクトル１の高さを低くできるからである。上述したように従来のリアクトルであれば、外側コア部の幅をコイルの幅と同等とする場合にコイルの接続端部を引き出そうとすれば、ターン形成部の上方から引き出すか、組合体を平面視した際の組合体の輪郭の外側（組合体の幅方向外側）に引き出す必要がある。しかし、前者の場合、接続端部をターン形成部の上面よりも上方に引き出しているため、リアクトルの高さが高くなる。一方、後者の場合、リアクトルの幅が大きくなる。

〔リアクトルの特徴部分における作用効果〕
上記の構成を備えるリアクトル１によれば、外側コア部３２の上面３２ｕと内側コア部３１の上面３１ｕとが面一でも、外側コア部３２の上面３２ｕとターン形成部２ｔの上面２ｕとの間に、コイル２の接続端部２ｃや連結端部２ｊ、及びこれらに接続される端子金具４やコイル連結部材２ｒの配置スペースを確保できる。ターン形成部２ｔをエッジワイズ巻きして構成することに加えて接続端部２ｃ及び連結端部２ｊを上述のようにフラットワイズ曲げして引き出しているためである。そのため、接続端部２ｃ、連結端部２ｊ、端子金具４、及びコイル連結部材２ｒのいずれをも外側コア部３２の上面３２ｕとターン形成部２ｔの上面２ｕとの間に配置できる。従って、従来のようにターン形成部２ｔの上面２ｕよりも上方にコイル２の接続端部２ｃや連結端部２ｊを突出させる必要がなくなるため、リアクトル１の高さを低くできる。また、外側コア部３２の上面３２ｕと内側コア部３１の上面３１ｕとが面一なので、従来に比べて外側コア部３２と内側コア部３１との接合箇所における磁路面積を減少することなく十分に確保できる。

［各構成の説明］
（磁性コア）
磁性コア３は、各コイル素子２ａ、２ｂ内にそれぞれ配置される一対の内側コア部３１を挟むように両外側コア部３２が配置され、各内側コア部３１の端面３１ｅと外側コア部３２の内端面３２ｅとを接触させて環状に形成される。これら内側コア部３１及び外側コア部３２により、コイル２を励磁したとき、閉磁路を形成する。

内側コア部３１（コア片３１ｍ・ギャップ材３１ｇ）の形状、外側コア部３２の形状は適宜選択することができる。外側コア部３２の形状として、例えば、上面３２ｕ・下面３２ｄがドーム状（内端面３２ｅから外方に向かって断面積が小さくなる変形台形状）の柱状体や、内端面３２ｅから外方に向かって断面積が一定である角柱状体とすること挙げられる。ここでは、各内側コア部３１はそれぞれ、各コイル素子２ａ，２ｂの内周形状に沿った外形を有する柱状体（ここでは、直方体の角部を丸めた形状）であり、各外側コア部３２はそれぞれ、角柱状体である。例えば、自動車に搭載されるリアクトルにおいて、内側コア部３１の高さは、２０ｍｍ〜４０ｍｍである。しかし、リアクトルの用途や必要とされる性能に応じて、２０ｍｍよりも小さくする場合や４０ｍｍよりも大きくする場合もある。

内側コア部３１の軸方向の長さは、コイル素子２ａ、２ｂの軸方向の長さよりも長くてもよい。即ち、内側コア部３１の端面及びその近傍がコイル素子２ａ、２ｂの端面から突出して露出されていてもよい。

外側コア部３２の下面３２ｄは、コイル２の下面２ｄと面一になるように、外側コア部３２の大きさを調整している（図２）。そのため、磁性コア３を環状に形成した場合、外側コア部３２の下面３２ｄは内側コア部３１の下面３１ｄよりも突出している。また、組合体１０の下面は、主として、二つの外側コア部３２の下面３２ｄと、コイル２の下面２ｄとで構成される。

磁性コア３のうち内側コア部３１は、軟磁性材料からなる複数のコア片３１ｍと、コア片３１ｍよりも比透磁率が小さい材料からなるギャップ材３１ｇとが交互に積層配置された積層体であり、外側コア部３２は、磁性材料からなるコア片である。コア片３１ｍとギャップ材３１ｇとの一体化には、特に接着剤を利用すると扱い易い上に、コア片３１ｍが磁歪によって振動する材質で構成され、ギャップ材３１ｇがアルミナのような剛性の高い材質で構成された場合でも、コア片３１ｍとギャップ材３１ｇとの接触・非接触に伴う騒音を低減できると期待される。その他、コア片３１ｍとギャップ材３１ｇとの一体化に接着テープなどを利用することもできる。ここでは、コア片３１ｍとギャップ材３１ｇとを接着剤によって一体化している。

内側コア部３１や外側コア部３２を構成するコア片は、鉄などの鉄族金属やその合金、鉄を含む酸化物などに代表される軟磁性粉末を用いた成形体や、絶縁被膜を有する磁性薄板（例えば、ケイ素鋼板に代表される電磁鋼板）を複数積層した積層体が挙げられる。上記成形体は、圧粉成形体、焼結体、軟磁性粉末と樹脂とを含む混合体を射出成形や注型成形などした複合材料などが挙げられる。ここでは、各コア片はいずれも同一の複合材料としている。複合材料は、磁性粉末の含有量：４０体積％以上７５体積％以下、飽和磁束密度：０．６Ｔ以上、比透磁率：５以上５０以下、好ましくは１０以上３０以下、更に好ましくは２０以上３０以下、とすることが挙げられる。この場合、比透磁率が比較的低いため、ギャップ材３１ｇを省略することもできる。磁性コア全体の比透磁率（ギャップ材を含む場合はギャップ材も含めた全体の比透磁率）は５以上５０以下とすることが好ましい。このように、磁性コア３を構成する全てのコア片が同一の複合材料で構成されているが、各コア片はいずれも、鉄や鋼などの鉄を含有する軟磁性金属粉末の圧粉成形体とすることもできる。

ギャップ材３１ｇの具体的な材料は、アルミナや不飽和ポリエステルなどの非磁性材料、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂などの非磁性材料と磁性材料（磁性材料の例は、鉄粉などの軟磁性粉末）とを含む混合物などが挙げられる。ギャップ材３１ｇを上記混合物で構成する場合は、ギャップ材３１ｇの比透磁率を１．０５以上２以下とすることが好ましい。ここでは、ギャップ材３１ｇは、ＰＰＳ樹脂と鉄粉とを含む混合物（比透磁率：１．１５程度）から構成されるものとしている。

また、内側コア部３１と外側コア部３２とで磁気特性を異ならせることができる。例えば、（１）全てのコア片が複合材料から構成され、内側コア部３１のコア片３１ｍと外側コア部３２とで磁性粉末の材質や割合が異なる形態、（２）全てのコア片が圧粉成形体であり、内側コア部３１のコア片３１ｍと外側コア部３２とで材質が異なる形態、（３）内側コア部３１のコア片３１ｍを複合材料、外側コア部３２を圧粉成形体や積層板体とする形態、などの形態とすることにより内側コア部３１と外側コア部３２とで磁気特性を異ならせることができる。内側コア部３１のコア片３１ｍの飽和磁束密度＞外側コア部の飽和磁束密度とすると、内側コア部３１における磁束を通過させる箇所の面積を小さくし易く、リアクトルの小型化を図ることができる。内側コア部３１のコア片３１ｍの比透磁率＜外側コア部３２の比透磁率とすると、外側コア部３２の比透磁率が相対的に高いことで、外側コア部３２での漏れ磁束を低減し易い。

上記（１）の形態では、内側コア部３１のコア片３１ｍ及び外側コア部３２を構成する複合材料はいずれも、磁性体粉末の含有量：４０体積％以上７５体積％以下、飽和磁束密度：０．６Ｔ以上、比透磁率：５以上５０以下、好ましくは１０以上３０以下、更に好ましくは２０以上３０以下、磁性コア全体の比透磁率（ギャップ材を含む場合はギャップ材も含めた全体の比透磁率）：５以上５０以下を満たすものが挙げられる。磁性体粉末の材質や含有量を調整することで、例えば、（ａ）内側コア部の飽和磁束密度が高く、外側コア部の比透磁率が低い形態、（ｂ）内側コア部の比透磁率が低く、外側コア部の比透磁率が高い形態、（ｃ）内側コア部と外側コア部との双方の飽和磁束密度や比透磁率が同じ形態などとすることができる。上記（ａ）の形態は、上述のようにリアクトルの小型化を図れ、上記（ｂ）の形態は、外側コア部３２での漏れ磁束を低減し易い。上記（ｃ）の形態は、原料を準備し易く、コア片の製造性に優れる。

（インシュレータ）
リアクトル１は、更に、コイル２と磁性コア３との間に、両者の絶縁性と位置決めの確実性を高めるためのインシュレータ５を備えることが好ましい。

ここでは、インシュレータ５は、各コイル素子２ａ、２ｂのそれぞれに、各コイル素子２ａ、２ｂの軸方向に分割可能な一対の分割片５０ａ、５０ｂを組み合わせてなる（図３）。各分割片５０ａ、５０ｂは、内側コア部３１を収納する周壁部５１と、コイル素子２ａ（２ｂ）の端面と外側コア部３２の内端面３２ｅとの間に介在される枠板部５２とを備える。そして、ここでは、枠板部５２と周壁部５１とが一体に連結されて構成されている。

周壁部５１は、コイル素子２ａ（２ｂ）の内周面と内側コア部３１の外周面との間に介在され、コイル素子２ａ（２ｂ）と内側コア部３１との間を絶縁する。周壁部５１は、内側コア部３１の角部及びその周辺が露出するように、内側コア部３１の各面に沿って配置される複数（ここでは４つ）の板状体で構成している。そうすれば、例えば、後述する外側樹脂部７を備える形態では、内側コア部３１と外側樹脂部７との接触面積を増大できる上に、外側樹脂部７の充填時に脱気し易く、製造性に優れる。この板状体の外周面はコイル２の内周面に沿って形成されている。

この板状体のコイル２の軸方向に沿った長さは、分割片５０ａ、５０ｂをコイル２に組み合わせた際、コイル２と内側コア部３１との間の絶縁が確保できればよく、適宜選択できる。ここでは、分割片５０ａ、５０ｂをコイル素子２ａ（２ｂ）に組み合わせた際に、内側コア部３１の軸方向の略全長に亘る長さであることが挙げられ、各分割片５０ａ、５０ｂの各板状体の長さは、内側コア部３１の軸方向の略半分の長さである。

なお、周壁部５１は、内側コア部３１の各角部に配置される複数の板状体で構成してもよいし、内側コア部３１の外周面の周方向全周を覆う筒状体で構成してもよい。後者の場合、この筒状体の外周面はコイル２の内周面に沿って形成し、筒状体の内周面は内側コア部３１の外周面に凡そ沿って形成する。

各枠板部５２は、コイル素子２ａ（２ｂ）の端面、及び内側コア部３１の端面３１ｅと外側コア部３２の内端面３２ｅとの間に介在され、コイル素子２ａ（２ｂ）と外側コア部３２との間を絶縁すると共に、内側コア部３１と外側コア部３２との間でギャップとして機能する。枠板部５２はそれぞれ、矩形状の平板で構成される。

インシュレータ５の構成樹脂は、ＰＰＳ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ナイロン６、ナイロン６６、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。ここでは、ＰＰＳ樹脂を用いている。

（固定部材）
リアクトル１は、更に、外側コア部３２を設置側に押さえることで組合体１０を設置対象に固定する固定部材６を備えることが好ましい。

ここでは、固定部材６は、細板を適宜屈曲して形成される部材である。この固定部材６は、設置対象に固定される固定部６ｆを有する一対の脚部６ｌと、両脚部６ｌの間を連結し、外側コア部３２の上面３２ｕに載置されて、外側コア部３２を設置対象側に押さえ付ける押付部６ｖとを備える。

固定部６ｆは、各脚部６ｌを外側に折り曲げた先端に構成され、固定部材６を設置対象に固定するためのボルト６ｂが挿通される挿通孔６ｈを備える。この挿通孔６ｈにボルト６ｂを挿通して設置対象にねじ止めして組合体１０を設置対象に固定する。

押付部６ｖの配置箇所は、外側コア部３２の上面３２ｕにおいて、接続端部２ｃ（連結端部２ｊ）の真下の位置としてもよいし、接続端部２ｃ（連結端部２ｊ）の真下からコイル２の軸方向にずれた位置としてもよい。特に、後者の場合、接続端部２ｃ（連結端部２ｊ）と外側コア部３２との間に押付部６ｖを配置するスペースを確保しなくてもよいため、接続端部２ｃ（連結端部２ｊ）を外側コア部３２の上面３２ｕ側に近接させ易く、端子金具４やコイル連結部材２ｒの配置スペースを確保し易い。

更に、固定部材６は、組合体１０を設置対象に押し付けるだけでなく、コイル２の軸方向の動き（振動）を制限するための突起６ｐを備えることが好ましい。ここでは、突起６ｐは、押付部６ｖと脚部６ｌに、外側コア部３２の外端面３２ｏに沿うように複数設けられている。

固定部材６の材質は、例えば、ＳＵＳ３０４が挙げられる。

（外側樹脂部）
リアクトル１は、更に、組合体１０の外周の少なくとも一部を覆う外側樹脂部７を備えることが好ましい。外側樹脂部７は、振動の緩和、組合体１０の機械的な保護や外部環境からの保護（耐食性の向上）に加えて、放熱性の向上、騒音の更なる低減、振動の更なる低減などを図ることができる。その上、固定部材６を組合体１０と一体に固定できる。

外側樹脂部７の被覆領域は、適宜選択できるが、例えば、組合体１０の下面（コイル２の下面２ｄと外側コア部３２の下面３２ｄ）が露出するように、この下面を除いた領域としてもよいし、組合体１０の全周としてもよい。前者の場合、外側樹脂部７から露出した組合体１０の下面を、例えば熱伝導性に優れるシートなどに接触させたりすることで放熱性を高められる。後者の場合、磁性コア３の磁歪に伴う振動を緩和し易く、騒音を低減し易い。ここでは、端子金具４の貫通孔４２ｈ及び固定部材６の固定部６ｆを除いて組合体１０の全周を外側樹脂部７で覆う。

外側樹脂部７の構成樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などの絶縁性樹脂が挙げられる。更に、絶縁性や放熱性に優れるフィラーを含有すると、放熱性（熱伝導性）や絶縁性を高められる。外側樹脂部７を備える場合、材質や厚さを調整することでも（例えば、磁歪による振動などを吸収可能な弾性を有するものを利用したり、磁歪による振動などを吸収可能な厚さにしたり）、騒音を効果的に低減できると期待される。

（ケース）
リアクトル１は、更に、組合体１０と固定部材６と外側樹脂部７との組物１００を収納するコンバータケース８を備えることが好ましい。この場合、コンバータケース８が組合体１０の設置対象である。コンバータケース８は、組合体１０の他、半導体素子を備える回路基板（図示せず）などが収納される。

コンバータケース８の形状は、有底の箱形状である。このコンバータケース８の底面に、雌ねじ加工が施された４つの突起８１を備える。この突起８１は、固定部材６のボルト６ｂをねじ止めして組物１００をコンバータケース８に固定するためのものである。

コンバータケース８の材質には、放熱性に優れる材料や磁気シールド特性に優れる材料が好適に利用できる。代表的な材質としては、アルミニウムやその合金、マグネシウムやその合金、銅やその合金、銀やその合金、鉄やオーステナイト系ステンレス鋼などの金属が挙げられる。特に、アルミニウムやマグネシウム、これらの合金は、軽量である上に、シールド機能を期待できる。また、アルミニウムやその合金は放熱性にも優れる。

（防振部材）
リアクトル１は、更に、組物１００とコンバータケース８との間にリアクトル１の振動を緩和・吸収するための防振部材９を備えることが好ましい（図１、２）。

防振部材９の形状（面積）は、少なくとも組合体１０の下面、即ち、一対の外側コア部３２の下面３２ｄとコイル２の下面２ｄとがつくる輪郭形状に沿った形状（大きさ）であることが好ましい。そうすれば、リアクトル１の振動を効果的に緩和・吸収できる。ここでは、防振部材９の形状は、外側樹脂部７の下面の輪郭形状に沿った形状としている（図１）。

防振部材９の厚さは、厚いほど振動吸収性に優れ、薄いほどコンバータケース８を介した放熱性を高められる傾向にある。具体的な厚さは、構成材料にもよるが、例えば、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とすることが好ましい。

防振部材９の構成材料は、振動吸収性に優れる材料、例えば、ゴムなどが挙げられる。防振部材９の構成材料は、振動吸収性に加えて放熱性に優れる材料であればより好ましい。その構成材料としては、例えば、シリコーンゴムが挙げられる。

（用途）
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。

上述のリアクトル１によれば、更に、以下の効果を奏する。

（１）インシュレータ５の周壁部５１を内側コア部３１の各面に沿って配置するように構成して内側コア部３１の角部及びその周辺を露出させているため、内側コア部３１と外側樹脂部７との接触面積を大きくでき、磁性コア３の磁歪に伴う振動や騒音を低減できる。

（２）外側コア部３２を押さえる固定部材６は、外側樹脂部７により組合体１０と一体化されると共に、ボルト締めによりコンバータケース８に強固に固定されているため、外部からの衝撃や振動により組物１００がコンバータケース８から外れ難くできる。

（３）組物１００とコンバータケース８との固定にボルト６ｂを利用しているため、組物１００のコンバータケース８への固定が容易である。従って、組み立て作業性に優れる。

（４）組物１００とコンバータケース８との間に防振部材９を介在させることで、リアクトル１の振動を緩和・吸収できることに加えて、外部からの振動をリアクトル１に伝達し難くできる。

〔リアクトルの製造方法〕
リアクトル１は、コイル２と端子金具４の一体化→組合体１０の組み立て→外側樹脂部７（組物１００）の作製→コンバータケース８への収納、という工程を経て製造できる。

まず、コイル素子２ａ，２ｂ、コイル連結部材２ｒ及び端子金具４を用意し、コイル素子２ａ，２ｂとコイル連結部材２ｒ及び端子金具４とを一体に接続する。コイル素子２ａ、２ｂの連結端部２ｊにコイル連結部材２ｒを嵌め合わせて、上述の接続手段、例えば、ヒュージングによりコイル連結部材２ｒとコイル素子２ａ、２ｂとを一体に連結し、コイル２を作製する。続いて、Ｕ字状に屈曲された接続片４１を有する端子金具４を用意し、その接続片４１と接続端部２ｃとを嵌め合わせ、上述の接続と同様にヒュージングにより接続片４１と接続端部２ｃとを一体に接続する。なお、連結端部２ｊとコイル連結部材２ｒとの接続と、接続端部２ｃと端子金具４との接続のどちらを先に行ってもよいし、同時に行ってもよい。

次に、コイル２と磁性コア３とを組み合わせて組合体１０を作製する。内側コア部３１の一端側にインシュレータ５を嵌め合わせてコイル２内に挿通する。その際、内側コア部３１は各コイル素子２ａ，２ｂの連結端部２ｊ側から各コイル素子２ａ，２ｂ内に挿入する。そして、内側コア部３１の他端側にもう一方のインシュレータ５を嵌め合わせ、内側コア部３１を一対の外側コア部３２で挟む。

次に、組合体１０の外周に外側樹脂部７を形成する。外側コア部３２の上面３２ｕに固定部材６を載置して成形用金型に配置し、外側樹脂部７の構成樹脂を金型内に充填・硬化して組物１００を作製する。その際、固定部材６の固定部６ｆを外側樹脂部７から露出するように外側樹脂部７を形成する。ここでは、真空射出成形により樹脂を充填することが好ましい。そうすれば、ボイドの少ない外側樹脂部７を形成できる。

次に、組物１００をコンバータケース８に収納する。コンバータケース８に防振部材９を配置し、その防振部材９上に組物１００を載置する。そして、外側樹脂部７から露出する固定部材６の固定部６ｆをコンバータケース８に設けられた突起８１にボルト６ｂで固定する。

上述のリアクトルの製造方法によれば、以下の効果を奏する。

（１）組合体１０を覆う外側樹脂部７の形成をコンバータケース８内ではなく成形用金型内で行うため、コンバータケース８に外側樹脂部７の構成樹脂を注型しないので、樹脂を注型するための堰が不要となり、コンバータケース８を小型化できる。加えて、外側樹脂部７の形成時の熱がコンバータケース８に加わらないため、コンバータケース８の熱による変形などを防止できる。

（２）外側樹脂部７を真空射出成形により形成することで、ボイドの少ない外側樹脂部７を形成できる。そのため、磁性コア３に錆が発生し難いことに加えて、磁性コア３の磁歪など伴う振動や騒音の少ないリアクトル１を製造できる。

《実施形態２》
実施形態１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、実施形態１に記載のリアクトルを用いる。高さの低いリアクトルを用いることで、電力変換装置１１００（コンバータ１１１０を含む）の小型化を図ることができる。

なお、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、上記実施形態のリアクトル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、実施形態１のリアクトル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することなく、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、燃料電池自動車といった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できる。

１ リアクトル １０ 組合体 １００ 組物
２ コイル
２ｔ ターン形成部 ２ｕ 上面 ２ｄ 下面
２ｃ 接続端部 ２ｊ 連結端部
２ａ、２ｂ コイル素子 ２ｒ コイル連結部材 ２ｗ 巻線
３ 磁性コア
３１ 内側コア部 ３１ｍ コア片 ３１ｇ ギャップ材
３１ｅ 端面 ３１ｕ 上面 ３１ｄ 下面
３２ 外側コア部 ３２ｅ 内端面 ３２ｏ 外端面
３２ｕ 上面 ３２ｄ 下面
４ 端子金具
４１ 接続片 ４２ｈ 貫通孔
５ インシュレータ
５０ａ、５０ｂ 分割片 ５１ 周壁部 ５２ 枠板部
６ 固定部材
６ｌ 脚部 ６ｆ 固定部 ６ｈ 挿通孔
６ｖ 押付部 ６ｐ 突起 ６ｂ ボルト
７ 外側樹脂部
８ コンバータケース ８１ 突起
９ 防振部材
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 (7)

1. 巻線を巻回した一対のコイル素子を接続してなるコイルと磁性コアとの組合体を備えるリアクトルであって、
   前記磁性コアは、前記コイル素子内に配置される内側コア部と、前記内側コア部を連結して閉磁路を形成する外側コア部とを有し、
   前記組合体を設置対象に設置した際、組合体及び組合体の各構成部材の設置対象側を設置側、その反対側を対向側とするとき、
   前記外側コア部の対向側の面と前記内側コア部の対向側の面とが面一であり、
   前記コイル素子はそれぞれ、
   平角線からなる前記巻線をエッジワイズ巻きしてなるターン形成部と、
   前記平角線の端部で端子金具の接続箇所となる接続端部とを備え、
   前記接続端部は、前記ターン形成部の一端側から前記外側コア部の対向側の面と前記ターン形成部の対向側の面との間に前記平角線の幅方向が前記コイル素子の横並び方向と平行となるように当該平角線をフラットワイズ曲げして引き出され、
   前記接続端部に端子金具を接続した際、前記接続端部、前記端子金具、及び当該接続端部と端子金具とが接続されてなる端子接続部が、前記ターン形成部の対向側の面よりも設置側に位置するリアクトル。
2. 前記コイル素子は、
   独立した２つの巻線をそれぞれ巻回して構成され、
   前記ターン形成部の他端側から前記外側コア部の対向側の面と前記ターン形成部の対向側の面との間に前記平角線の端部を引き出して当該コイル素子同士の連結箇所とする連結端部と、
   前記一対のコイル素子とは独立した部材で構成され、前記連結端部同士を連結するコイル連結部材とを備え、
   前記コイル連結部材及び連結端部は、前記ターン形成部の対向側の面よりも設置側に位置する請求項１に記載のリアクトル。
3. 更に、前記外側コア部を設置側に押さえることで前記組合体を設置対象に固定する固定部材を備え、
   前記固定部材のうち、前記外側コア部の対向側の面を押さえる押付部が、前記ターン形成部の対向側の面よりも設置側に位置する請求項１または２に記載のリアクトル。
4. 更に、前記組合体の外周の少なくとも一部を覆う外側樹脂部を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載のリアクトル。
5. 更に、前記組合体を収納するコンバータケースを備える請求項１〜４のいずれか１項に記載のリアクトル。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のリアクトルを備えるコンバータ。
7. 請求項６に記載のコンバータを備える電力変換装置。

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