JP2017027973A - リアクトル、コンバータ、および電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複合材料で構成される磁性コアを備え、生産性に優れるリアクトルを提供する。
【解決手段】第一分割コア３１と第二分割コア３２とを組み合わせてなる磁性コア３を備えるリアクトル１である。第一分割コア３１は、第一外側コア部３Ｃと、第一外側コア部３Ｃに一体に設けられる第一挿入部３１ａ、３１ｂと、を備える。第二分割コア３２は、第二外側コア部３Ｄと、第二外側コア部３Ｄに一体に設けられる第二挿入部３２ａ、３２ｂと、を備える。巻回部２Ａ、２Ｂの内部で第一挿入部３１ａ、３１ｂと第二挿入部３２ａ、３２ｂとが、巻回部２Ａ、２Ｂの軸方向に交差する方向に並ぶことで、巻回部２Ａ、２Ｂの内部に配置される内側コア部３Ａ、３Ｂが形成されている。巻回部２Ａ、２Ｂのいずれかの端面側において、第一分割コア３１と第二分割コア３２とが巻回部２Ａ、２Ｂの軸方向に離隔する離隔部３ＡＧ、３ＢＧが形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド自動車などの電動車両に搭載される車載用ＤＣ−ＤＣコンバータや電力変換装置の構成部品などに利用されるリアクトル、リアクトルを用いたコンバータ、およびコンバータを用いた電力変換装置に関する。

リアクトルやモータといった、巻線を巻回してなる巻回部を有するコイルと、一部がその巻回部の内部に挿通される磁性コアと、を備える磁気部品が種々の分野で利用されている。そのような磁気部品として、巻線を巻回してなる巻回部を有するコイルと、一部が巻回部の内部に挿通される磁性コアと、を備えるリアクトルを挙げることができる（例えば、特許文献１参照）。

上記リアクトルに備わる磁性コアは、複数の分割コア（特許文献１ではコア部品と表記）を組み合わせることで構成されている。その分割コアとしては、軟磁性粉末を加圧成形してなる圧粉成形体、樹脂に軟磁性粉末を含有させた複合材料、あるいは電磁鋼板を積層した積層体などを挙げることができる。特に、複合材料は、軟磁性粉末と樹脂との混合比率を広範囲に設定できるため、磁気部品に求められる比透磁率を満たした分割コアを作製し易いと考えられる。

複合材料からなる分割コアは主として、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂に軟磁性粉末を混合し、その混合物を金型内に射出する射出成形などによって作製される。このような射出成形では、金型を冷却または加熱して樹脂を硬化させ、分割コアを完成させる。しかし、この樹脂の硬化の際、金型に接触する分割コアの外方側の部分が、分割コアの内方側の部分に比べて早く硬化するため、混合物中に含まれる気泡が分割コアに封じ込められ、分割コアの内部にボイドが形成され易い。ボイドは、その大きさによって分割コアの磁気特性を不安定にするため、分割コアの内部にボイドが形成されることを抑制したいというニーズがある。このような問題点に対して特許文献１では、分割コアの厚さを薄くすることで、分割コアの内部にボイドが形成され難くなるようにしている。

特開２０１４−１３９９８８号公報

特許文献１に記載のリアクトルは、その生産性の点で改善の余地がある。

特許文献１では、磁性コアのうち、コイルの巻回部の内部に配置される内側コア部を複数の分割コアを組み合わせて構成している。そして、その内側コア部の両端面に絶縁介在部材（特許文献１ではボビンと表記）を挟んで外側コア部を配置している。このように、特許文献１の構成では磁性コアの分割数が多いという問題がある。分割数が多いと、各分割コアに対応した金型が必要になるし、分割コアを組み合わせる工程も多くなる。また、これらの分割コアを組み合わせるときに、各分割コアの位置決めが煩雑となるなど、従来のリアクトルは生産性の点で改善の余地がある。

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、複合材料で構成される磁性コアを備え、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、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。

本発明の一態様に係るリアクトルは、巻回部を有するコイルと、前記巻回部の内部に配置される内側コア部を有する磁性コアと、を備えるリアクトルであって、前記磁性コアの少なくとも一部は、樹脂に軟磁性粉末を含有させた複合材料で構成される第一分割コアと第二分割コアとを組み合わせてなる。
前記第一分割コアは、前記巻回部の軸方向の一端側で前記巻回部の外側に配置される第一外側コア部と、前記第一外側コア部に一体に設けられ、前記巻回部の一端面から前記巻回部の内部に挿入される第一挿入部と、を備える。
前記第二分割コアは、前記巻回部の軸方向の他端側で前記巻回部の外側に配置される第二外側コア部と、前記第二外側コア部に一体に設けられ、前記巻回部の他端面から前記巻回部の内部に挿入される第二挿入部と、を備える。
上記構成のリアクトルでは、前記巻回部の内部で前記第一挿入部と前記第二挿入部とが前記巻回部の軸方向に交差する方向に並ぶことで、前記巻回部の内部に配置される前記内側コア部が形成されている。また、上記構成のリアクトルでは、前記巻回部のいずれかの端面側において、前記第一分割コアと前記第二分割コアとが前記巻回部の軸方向に離隔する離隔部が形成されている。

上記リアクトルは、生産性に優れる。

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水平断面図である。 実施形態２に係るリアクトルの水平断面図である。 実施形態３に係るリアクトルの水平断面図である。 実施形態４に係るリアクトルの水平断面図である。 実施形態５に係るリアクトルの縦断面図である。 上段は実施形態７に係るリアクトルの概略図、下段はそのリアクトルの縦断面図である。 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。 コンバータを備える電力変換装置の一例を示す概略回路である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

＜１＞実施形態に係るリアクトルは、巻回部を有するコイルと、前記巻回部の内部に配置される内側コア部を有する磁性コアと、を備えるリアクトルであって、前記磁性コアの少なくとも一部は、樹脂に軟磁性粉末を含有させた複合材料で構成される第一分割コアと第二分割コアとを組み合わせてなる。
前記第一分割コアは、前記巻回部の軸方向の一端側で前記巻回部の外側に配置される第一外側コア部と、前記第一外側コア部に一体に設けられ、前記巻回部の一端面から前記巻回部の内部に挿入される第一挿入部と、を備える。
前記第二分割コアは、前記巻回部の軸方向の他端側で前記巻回部の外側に配置される第二外側コア部と、前記第二外側コア部に一体に設けられ、前記巻回部の他端面から前記巻回部の内部に挿入される第二挿入部と、を備える。
上記構成のリアクトルでは、前記巻回部の内部で前記第一挿入部と前記第二挿入部とが、前記巻回部の軸方向に交差する方向に並ぶことで、前記巻回部の内部に配置される前記内側コア部が形成されている。また、上記構成のリアクトルでは、前記巻回部のいずれかの端面側において、前記第一分割コアと前記第二分割コアとが前記巻回部の軸方向に離隔する離隔部が形成されている。

上記リアクトルは生産性に優れる。巻回部の軸方向の一端側から第一分割コアの第一挿入部を挿入すると共に、その巻回部の軸方向の他端側から第二分割コアの第二挿入部を挿入し、両分割コアを連結するだけで、第一外側コア部、第二外側コア部、および内側コア部を巻回部に組み付けることができるからである。

また、上記構成によれば、安定した磁気特性を備えるリアクトルとすることができる。巻回部の内部に配置される内側コア部が、その内部にボイドが形成され難い形態となっており、ボイドに起因する磁気特性の乱れが生じ難いからである。上記＜１＞に規定されるように、内側コア部は、巻回部の軸方向に交差する方向に並ぶ第一挿入部と第二挿入部とで構成されている。つまり、両挿入部は、内側コア部を一体物として作製するよりも薄くなっている。厚みが薄い挿入部であれば、挿入部を構成する樹脂を硬化させる際、挿入部の内部から気泡を追い出し易く、そのため挿入部の内部にボイドができ難い。

さらに、上記構成によれば、用途に応じた磁気特性を備えるリアクトルとすることができる。第一分割コアと第二分割コアとが巻回部の軸方向に離隔することで形成される離隔部が磁性コアの全体的な磁気特性の調整を行うギャップとして機能するからである。つまり、ギャップとして機能する離隔部の大きさを調整すれば、所望の磁気特性を備えるリアクトルを得ることができる。

＜２＞実施形態のリアクトルとして、前記巻回部を一対備え、一方の巻回部の軸方向と他方の巻回部の軸方向とが互いに平行となるように両巻回部が並列され、前記第一分割コアは、前記一方の巻回部と前記他方の巻回部のそれぞれに挿入される前記第一挿入部を備え、前記第二分割コアは、前記一方の巻回部と前記他方の巻回部のそれぞれに挿入される前記第二挿入部を備える形態を挙げることができる。この場合、前記一方の巻回部の側に形成される前記離隔部は、前記一方の巻回部の一端面側および他端面側のいずれかの側に配置され、前記他方の巻回部の側に形成される前記離隔部は、前記他方の巻回部の一端面側および他端面側のうち、前記一方の巻回部における前記離隔部と反対側に配置される。

上記構成によれば、後述する実施形態１に示すように、第一分割コアと第二分割コアとを組み合わせるだけで環状に繋がる磁性コアを完成させることができる。また、一方の巻回部の側に形成される一方の離隔部と、他方の巻回部の側に形成される他方の離隔部と、が環状の磁性コアの中心を挟んで点対称の位置に配置されることで、コイルの損失を小さくすることができる。漏れ磁束が発生する一方の離隔部と他方の離隔部が、巻回部の軸方向の同じ側に配置されていると、コイルに交差する漏れ磁束の増加に伴う損失が大きくなる虞がある。

＜３＞並列される一方の巻回部と他方の巻回部を備える実施形態のリアクトルとして、前記一方の巻回部と前記他方の巻回部の内部で、前記第一挿入部と前記第二挿入部とが、両巻回部の並列方向に並ぶ形態を挙げることができる。

後述する実施形態の図２〜５に示すように、第一挿入部と第二挿入部とが、一対の巻回部の並列方向に並ぶ構成は、第一分割コアと第二分割コアを作製し易い。また、離隔部の大きさが磁気特性に影響し易いため、離隔部の大きさを調整することで目的の磁気特性を得易い。

＜４＞実施形態のリアクトルとして、前記第一挿入部および前記第二挿入部のうちの一方を挿入部Ｘ、他方を挿入部Ｙとしたとき、前記挿入部Ｘの側面の一つであって前記挿入部Ｙに対向する対向面のうち、前記挿入部Ｘの先端側の一部が前記挿入部Ｙから離隔するように、前記挿入部Ｘの先端側の一部が先細り形状となっている形態を挙げることができる。

上記構成によれば、巻回部の両端部から挿入部Ｘと挿入部Ｙを挿入する際、両挿入部の先端同士がぶつかり難い。そのため、両挿入部が挿入し易いし、両挿入部が損傷し難い。また、挿入部Ｘの先端側の一部が先細り形状となることで、挿入部Ｘの先端側において、挿入部Ｘと挿入部Ｙの並列方向に隙間ができる。この隙間は、磁性コアの磁気特性の調整に寄与する。即ち、上記隙間は、離隔部のギャップとしての機能を補う補助的なギャップとして機能する。このような隙間を形成することで、離隔部の間隔(巻回部の軸方向における第一分割コアと第二分割コアとの離隔距離)を拡げることなく、離隔距離を拡げることによって得られる磁気特性の調整効果を得ることができる。上記離隔距離を拡げると、離隔部の位置で漏れ磁束が大きくなり易いが、挿入部Ｘと挿入部Ｙの並列方向に隙間を設ける構成なら漏れ磁束の増加を抑制しつつ、磁気特性の調整効果を得ることができる。

＜５＞実施形態のリアクトルとして、前記第一分割コアと前記第二分割コアは、同一形状を備える形態を挙げることができる。

上記構成によれば、同一形状の金型で第一分割コアと第二分割コアを作製することができるため、リアクトルの生産性をより向上させることができる。

＜６＞実施形態のリアクトルとして、前記第一挿入部と前記第二挿入部は共に、その全体が根元側から先端側に向かうに従い細くなる先細り形状である形態を挙げることができる。

挿入部が全体的に先細り形状に形成されていることで、挿入部を備える分割コアを作製する際、金型から分割コアを抜き易くなる。また、巻回部の一端面から第一分割コアの第一挿入部を挿入すると共に、同じ巻回部の他端面から第二分割コアの第二挿入部を挿入する際、両挿入部の先端同士がぶつかり難い。そのため、両挿入部が挿入し易いし、両挿入部が損傷し難い。

＜７＞実施形態のコンバータは、上記実施形態のリアクトルを備える。

上記コンバータは、磁気特性と生産性に優れる。コンバータに備わる実施形態のリアクトルが磁気特性と生産性に優れるからである。

＜８＞実施形態の電力変換装置は、上記実施形態のコンバータを備える。

上記電力変換装置は、磁気特性と生産性に優れる。電力変換装置に備わる実施形態のコンバータが磁気特性と生産性に優れるからである。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態の詳細を、以下に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

＜実施形態１＞
実施形態１では、図１，２を参照して、一対の巻回部２Ａ，２Ｂを備えるコイル２と、一部が巻回部２Ａ，２Ｂの内部に挿通される環状の磁性コア３と、を備えるリアクトル１を例にして説明を行なう。このリアクトル１は更に、コイル２と磁性コア３との間の絶縁を確保する絶縁介在部材４を備える。このリアクトル１における従来のリアクトル１との主たる相違点は、磁性コア３の分割形状にある。以下、磁性コア３の分割形状の説明に先立ち、リアクトル１の各構成２，３，４の概要を説明する。その後、磁性コア３の分割形状について詳細に説明する。

［コイル］
コイル２は、一対の巻回部２Ａ，２Ｂと、両巻回部２Ａ，２Ｂを連結する連結部２ｒと、を備える。各巻回部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。また、連結部２ｒは、両巻回部２Ａ，２Ｂを繋ぐＵ字状に屈曲された部分である。このコイル２は、接合部の無い一本の巻線を螺旋状に巻回して形成しても良いし、各巻回部２Ａ，２Ｂを別々の巻線により作製し、各巻回部２Ａ，２Ｂの巻線の端部同士を半田付けや圧着などにより接合することで形成しても良い。

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、各巻回部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、各巻回部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は、ターン形成部分から引き延ばされ、被覆が剥がされて、図示しない端子部材に接続される。この端子部材を介して、コイル２に電力供給を行なう電源などの外部装置（図示せず）が接続される。

［磁性コア］
本実施形態における磁性コア３は便宜上、図２の水平断面図に示すように、内側コア部３Ａと、内側コア部３Ｂと、第一外側コア部３Ｃと、第二外側コア部３Ｄと、に分けることができる。内側コア部３Ａと内側コア部３Ｂはそれぞれ、巻回部２Ａと巻回部２Ｂの内部に配置される部分であって、巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向に沿った軸方向を有する部分である（二点鎖線で挟まれる部分を参照）。本例の場合、内側コア部３Ａ，３Ｂは概略柱状に形成されており、巻回部２Ａ，２Ｂの端面から突出する部分も、内側コア部３Ａ，３Ｂの一部である。一方、第一外側コア部３Ｃは、内側コア部３Ａ，３Ｂの軸方向の一端面（紙面左側の面）を繋ぐ部分であり、第二外側コア部３Ｄは、内側コア部３Ａ，３Ｂの軸方向の他端面（紙面右側の面）を繋ぐ部分である。

上記磁性コア３は、樹脂に軟磁性粉末を含有させた複合材料で構成されている。複合材料に含まれる軟磁性粉末には、鉄や、鉄基合金、希土類元素を含む合金などを利用することができる。また、軟磁性粉末として、軟磁性粒子の表面に絶縁被覆を備える被覆粉末を利用することもできる。

一方、複合材料に用いる樹脂として、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を挙げることができる。熱可塑性樹脂としては、例えばポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂や、一部のポリイミド樹脂、あるいはフッ素樹脂などを挙げることができる。一方、熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、一部のポリイミド樹脂、あるいは炭酸カルシウムやガラス繊維が混合されたＢＭＣ（Ｂｕｌｋ ｍｏｌｄｉｎｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）などを挙げることができる。

その他、複合材料には、セラミックスフィラーを含有させても良い。セラミックスフィラーとしては、窒化珪素、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ほう素、ムライト、及び炭化珪素から選択される少なくとも１種を挙げることができる。このセラミックスフィラーは、複合材料の放熱性の向上、複合材料における軟磁性粉末の偏在の抑制（均一的な分散）に寄与する。

複合材料における軟磁性粉末の含有量は、磁性コア３の磁気特性（比透磁率や飽和磁束密度）をどの程度とするかに応じて適宜選択することができる。例えば、複合材料を１００％とするとき、軟磁性粉末の含有量は、体積割合で２０体積％以上８５体積％以下、あるいは４０体積％以上６５体積％以下とすることができる。また、複合材料にセラミックスフィラーを含有させる場合、その含有量は適宜選択することができる。例えば、複合材料を１００質量％としたとき、フィラーの含有量を０．２質量％以上２０質量％以下、更に０．３質量％以上１５質量％以下、特に０．５質量％以上１０質量％以下とすると、フィラーによる効果を十分に得られる。

［絶縁介在部材］
コイル２および磁性コア３の他、本実施形態のリアクトル１は、コイル２と磁性コア３との間の絶縁を確保する絶縁介在部材４を備える（図１を参照）。より具体的には、絶縁介在部材４は、コイル２の巻回部２Ａ，２Ｂの内周面と、内側コア部３Ａ，３Ｂの外周面と、の間の絶縁を確保すると共に、巻回部２Ａ，２Ｂの端面と、外側コア部３Ｃ，３Ｄと、の間の絶縁を確保する。絶縁介在部材４の構成は公知であるため、その詳しい説明は省略する。また、以降に説明する実施形態２以降で参照する図３〜７において、絶縁介在部材４の図示も省略する。

［磁性コアの分割状態］
本例の磁性コア３の分割状態を図２に基づいて説明する。図２に示すように、本例の磁性コア３は、上面視した形状が概略Ｆ字状の第一分割コア３１と第二分割コア３２とを組み合わせることで構成されている。第一分割コア３１と第二分割コア３２とは同一形状を備える（第一分割コア３１を１８０°回転させれば、第二分割コア３２になる）

第一分割コア３１は、第一外側コア部３Ｃと、この第一外側コア部３Ｃに一体に設けられる第一挿入部３１ａ，３１ｂと、で構成される。第一挿入部３１ａは、巻回部２Ａの一端面側（紙面左側）から巻回部２Ａの内部に挿入される。一方、第一挿入部３１ｂは、巻回部２Ｂの一端面側（紙面左側）から巻回部２Ｂの内部に挿入される。

第二分割コア３２は、第二外側コア部３Ｄと、この第二外側コア部３Ｄに一体に設けられる第二挿入部３２ａ，３２ｂと、で構成される。第二挿入部３２ａは、巻回部２Ａの他端面側（紙面右側）から巻回部２Ａの内部に挿入される。一方、第二挿入部３２ｂは、巻回部２Ｂの他端面側（紙面右側）から巻回部２Ｂの内部に挿入される。

第一分割コア３１の第一挿入部３１ａの一部と、第二分割コア３２の第二挿入部３２ａは、巻回部２Ａの内部で巻回部２Ａの軸方向に交差する方向に並列される。即ち、両挿入部３１ａ，３２ａによって内側コア部３Ａが形成される。第一挿入部３１ａの側面と第二挿入部３２ａの側面とは接触していても良いし、接触していなくても良い。ここで、第一挿入部３１ａは第二挿入部３２ａよりも長くなっている。そのため、巻回部２Ａの他端面側（紙面右側）において第一挿入部３１ａの先端面を第二外側コア部３Ｄに当接させたとき、巻回部２Ａの一端面側（紙面左側）において、第一外側コア部３Ｃと第二挿入部３２ａとの間が離隔する。この離隔した空間（離隔部３ＡＧ）は、磁性コア３の磁気特性を調整するギャップとして機能する。

一方、第一分割コア３１の第一挿入部３１ｂと、第二分割コア３２の第二挿入部３２ｂの一部は、巻回部２Ｂの内部で巻回部２Ｂの軸方向に交差する方向に並列される。即ち、両挿入部３１ｂ，３２ｂによって内側コア部３Ｂが形成される。第一挿入部３１ｂの側面と第二挿入部３２ｂの側面とは接触していても良いし、接触していなくても良い。ここで、第二挿入部３２ｂは第一挿入部３１ｂよりも長くなっている。そのため、巻回部２Ｂの一面側（紙面左側）において第二挿入部３２ｂの先端面を第一外側コア部３Ｃに当接させたとき、巻回部２Ｂの他端面側（紙面右側）において、第二外側コア部３Ｄと第一挿入部３１ｂとの間が離隔する。この離隔した空間（離隔部３ＢＧ）は、磁性コア３の磁気特性を調整するギャップとして機能する。

離隔部３ＡＧ，３ＢＧのギャップ長（巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向における離隔距離）は、適宜選択することができる。例えば、ギャップ長は、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることが好ましく、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下とすることがより好ましい。この範囲のギャップ長とすることで、離隔部３ＡＧ，３ＢＧの位置における漏れ磁束の増加を抑制しつつ、離隔部３ＡＧ，３ＢＧによる磁性コア３の磁気特性の調整効果を得ることができる。

離隔部３ＡＧ，３ＢＧが形成される位置は、内側コア部３Ａ，３Ｂにおける巻回部２Ａ，２Ｂの並列方向の内方側となっている。そのため、離隔部３ＡＧ，３ＢＧからリアクトル１の外方側に磁束が漏れ難く、漏れ磁束によるコイル２の損失が生じ難い。ここで、図示する例とは異なり、離隔部３ＡＧ，３ＢＧが形成される位置を、巻回部２Ａ，２Ｂの並列方向の外方側としても構わない。例えば、第二挿入部３２ａ（第一挿入部３１ｂ）の先端面を第一外側コア部３Ｃ（第二外側コア部３Ｄ）に当接させ、第一挿入部３１ａ（第二挿入部３２ｂ）の先端面が第二外側コア部３Ｄ（第一外側コア部３Ｃ）から離隔するようにすれば、内側コア部３Ａ（３Ｂ）における巻回部２Ａ，２Ｂの並列方向の外方側に離隔部３ＡＧ（３ＢＧ）を形成できる。後述する実施形態でも同様に、離隔部３ＡＧ，３ＢＧの位置を、巻回部２Ａ，２Ｂの並列方向の外方側に配置することができる。

磁性体である第一分割コア３１と第二分割コア３２とが離隔することで形成される離隔部３ＡＧ，３ＢＧは、いわゆるエアギャップである。この離隔部３ＡＧ，３ＢＧには、磁性コア３とコイル２を除く他の構成が配置される場合がある。例えば、リアクトル１をケースに収納し、ポッティング樹脂で埋設する場合、ポッティング樹脂が離隔部３ＡＧ，３ＢＧに入り込む。また、リアクトル１を冷媒に浸積させた状態で使用する場合、冷媒が離隔部３ＡＧ，３ＢＧに入り込む。これらポッティング樹脂や冷媒などが離隔部３ＡＧ，３ＢＧに入り込んでも、離隔部３ＡＧ，３ＢＧの部分がギャップとして機能することに変わりは無い。

［まとめ］
以上説明した分割状態の磁性コア３を備えるリアクトル１は生産性に優れる。巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向の一端側から第一分割コア３１の第一挿入部３１ａ，３１ｂを挿入すると共に、巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向の他端側から第二分割コア３２の第二挿入部３２ａ，３２ｂを挿入し、両分割コア３１，３２の接触部分を接着剤などで連結するだけで、コイル２に磁性コア３を組み付けることができるからである。

また、上記構成によれば、安定した磁気特性を備えるリアクトル１とすることができる。巻回部２Ａ，２Ｂの内部に配置される内側コア部３Ａ，３Ｂが、その内部にボイドが形成され難い形態となっており、ボイドに起因する磁気特性の乱れが生じ難いからである。内側コア部３Ａ（３Ｂ）は、巻回部２Ａ（２Ｂ）の軸方向に交差する方向に並ぶ第一挿入部３１ａ（３１ｂ）と第二挿入部３２ａ（３２ｂ）とで構成されている。つまり、両挿入部３１ａ，３２ａ（３１ｂ，３２ｂ）は、内側コア部３Ａ（３Ｂ）を一体物として作製するよりも薄くなっている。厚みが薄い挿入部３１ａ，３２ａ（３１ｂ，３２ｂ）であれば、挿入部３１ａ，３２ａ（３１ｂ，３２ｂ）を構成する樹脂を硬化させる際、挿入部３１ａ，３２ａ（３１ｂ，３２ｂ）の内部から気泡を追い出し易い。そのため挿入部３１ａ，３２ａ（３１ｂ，３２ｂ）の内部にボイドができ難く、内側コア部３Ａ（３Ｂ）の位置にボイドに起因する磁気特性の乱れが生じ難い。

さらに、上記構成によれば、用途に応じた磁気特性を備えるリアクトル１とすることができる。離隔部３ＡＧ，３ＢＧによって磁性コア３の全体的な磁気特性の調整を行ない易いからである。特に本例では、巻回部２Ａの側に形成される離隔部３ＡＧと、巻回部２Ｂの側に形成される離隔部３ＢＧと、が環状の磁性コア３の中心を挟んで点対称の位置に配置されている。そのため、両離隔部３ＡＧ，３ＢＧからの磁束の漏れも点対称の位置に離隔するので、コイル２に交差する漏れ磁束の増加を抑制でき、コイル２の損失を小さくできる。

＜実施形態２＞
実施形態２では、第一分割コア３１の第一挿入部３１ａと、第二分割コア３２の第二挿入部３２ｂと、が階段状に形成されたリアクトル１を図３に基づいて説明する。

内側コア部３Ａの一部を構成する第一挿入部３１ａは、その根元側の部分が厚く、根元部分よりも先端側の部分が薄くなっている。また、第一挿入部３１ａと共に内側コア部３Ａを構成する第二挿入部３２ａの長さは、第一挿入部３１ａの厚みの薄い部分の長さよりも短くなっている。そのため、第二挿入部３２ａの先端面と、第一挿入部３１ａの根元部分と、の間に離隔部３ＡＧが形成される。その離隔部３ＡＧは、巻回部２Ａの内部に配置された状態になる。

内側コア部３Ｂの一部を構成する第二挿入部３２ｂは、その根元側の部分が厚く、根元部分よりも先端側の部分が薄くなっている。また、第二挿入部３２ｂと共に内側コア部３Ｂを構成する第一挿入部３１ｂの長さは、第二挿入部３２ｂの厚みの薄い部分の長さよりも短くなっている。そのため、第一挿入部３１ｂの先端面と、第二挿入部３２ｂの根元部分と、の間に離隔部３ＢＧが形成される。その離隔部３ＢＧは、巻回部２Ｂの内部に配置された状態になる。

上記構成によれば、離隔部３ＡＧ（３ＢＧ）が巻回部２Ａ（２Ｂ）の内部に配置されるため、離隔部３ＡＧ（３ＢＧ）から磁性コア３の外部に磁束が漏れることを抑制することができる。

＜実施形態３＞
実施形態３では、第一分割コア３１の第一挿入部３１ａ，３１ｂと、第二分割コア３２の第二挿入部３２ａ，３２ｂが共に、先細り形状となったリアクトル１を図４に基づいて説明する。

内側コア部３Ａの一部を構成する第一挿入部３１ａの側面のうち、巻回部２Ａ，２Ｂの並列方向の外方側の面は、巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向に沿った平面となっている。その第一挿入部３１ａの側面のうち、巻回部２Ａ，２Ｂの並列方向の内方側の面（第二挿入部３２ａに対向する対向面）は、根元から先端に向かうに従い上記並列方向の外方寄りに傾斜する傾斜面となっている。一方、内側コア部３Ａの一部を構成する第二挿入部３２ａの側面のうち、巻回部の並列方向の内方側の面は、巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向に沿った平面となっている。その第二挿入部３２ａの側面のうち、巻回部２Ａ，２Ｂの並列方向の外方側の面（第一挿入部３１ａに対向する対向面）は、根元から先端に向かうに従い上記並列方向の内方寄りに傾斜する傾斜面となっている。

内側コア部３Ｂの一部を構成する第一挿入部３１ｂは、上記第二挿入部３２ａと同様の形状を点対称に備える。また、内側コア部３Ｂの一部を構成する第二挿入部３２ｂは、上記第一挿入部３１ａと同様の形状を点対称に備える。

図４に示す構成によれば、巻回部２Ａ（２Ｂ）の一端面から第一分割コア３１の第一挿入部３１ａ（３１ｂ）を挿入すると共に、巻回部２Ａ（２Ｂ）の他端面から第二分割コア３２の第二挿入部３２ａ（３２ｂ）を挿入する際、両挿入部３１ａ，３２ａ（３１ｂ，３２ｂ）の先端同士がぶつかり難い。そのため、両挿入部３１ａ，３２ａ（３１ｂ，３２ｂ）が挿入し易いし、両挿入部３１ａ，３２ａ（３１ｂ，３２ｂ）が損傷し難い。

＜実施形態４＞
実施形態１〜３では、内側コア部３Ａ，３Ｂを巻回部２Ａ，２Ｂの並列方向に二分割した構成を説明した。これに対して、実施形態４では、内側コア部３Ａ，３Ｂを巻回部２Ａ，２Ｂの並列方向に三分割した構成を図５に基づいて説明する。

本例の第一分割コア３１は、第一外側コア部３Ｃに一体化される二本の第一挿入部３１ａ，３１ａと一本の第一挿入部３１ｂとを備える。また、本例の第二分割コア３２は、第二外側コア部３Ｄに一体化される二本の第二挿入部３２ｂ，３２ｂと一本の第二挿入部３２ａとを備える。

第一分割コア３１の二本の第一挿入部３１ａ，３１ａの間隔は、第二分割コア３２の第二挿入部３２ａの厚みとほぼ同じとなっている。同様に、第二分割コア３２の二本の第二挿入部３２ｂ，３２ｂの間隔は、第一分割コア３１の第一挿入部３１ｂの厚みとほぼ同じとなっている。そのため、第一分割コア３１と第二分割コア３２とを組み合わせれば、二本の第一挿入部３１ａ，３１ａと一本の第二挿入部３２ａとで内側コア部３Ａが形成されると共に、二本の第二挿入部３２ｂ，３２ｂと一本の第一挿入部３１ｂとで内側コア部３Ｂが形成される。

上記構成によれば、各挿入部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂの厚みを、実施形態１〜３の場合よりも薄くすることができる。そのため、内側コア部３Ａ，３Ｂの位置にボイドが形成される可能性を、実施形態１〜３の場合よりも低くすることができる。

＜実施形態５＞
実施形態５では、内側コア部３Ａ，３Ｂを高さ方向（紙面上下方向）に分割した構成を図６に基づいて説明する。図６の上段図は、図１の巻回部２Ａが設けられる部分の縦断面図、図６の下段図は、図１の巻回部２Ｂが設けられる部分の縦断面図である。

上段図に示すように本例の第一分割コア３１の第一挿入部３１ａは、リアクトル１の高さ方向の上方側に配置され、下段図に示すように第一挿入部３１ｂは、上記高さ方向の下方側に配置されている。

一方、上段図に示すように第二分割コア３２の第二挿入部３２ａは、リアクトル１の高さ方向の下方側に配置され、下段図に示すように第二挿入部３２ｂは、上記高さ方向の上方側に配置されている。このような形状の第二分割コア３２と、上述した第一分割コア３１とは、同一の金型で作製することができる。

上記構成によれば、巻回部２Ａの側に形成される離隔部３ＡＧと、巻回部２Ｂの側に形成される離隔部３ＢＧとを、高さ方向の下方側に寄せることができる。本例では、外側コア部３Ｃ，３Ｄが高さ方向の下方側に突き出しているため、離隔部３ＡＧ，３ＢＧを下方側に配置することで、離隔部３ＡＧ，３ＢＧから磁性コア３の外部に磁束が漏れ難くなる。

＜実施形態６＞
実施形態６では、第一挿入部３１ａ，３１ｂおよび第二挿入部３２ａ，３２ｂの少なくとも一方の先端部が局所的に先細り形状に形成されたリアクトル１を説明する。その説明にあたっては、図２〜図６を参照する。

巻回部２Ａ（２Ｂ）の内部で並列される第一挿入部３１ａ（３１ｂ）と第二挿入部３２ａ（３２ｂ）のうちの一方を挿入部Ｘ、他方を挿入部Ｙとする。そして、挿入部Ｘの側面の一つであって挿入部Ｙに対向する対向面のうち、挿入部Ｘの先端側の一部が挿入部Ｙから離隔するように、挿入部Ｘの先端側の一部を先細り形状とする。具体的には、図２〜６において点線で示す部分を切り欠いた形状とする。

挿入部Ｘの先端側の一部を切り欠くことで、挿入部Ｘの先端側において、挿入部Ｘと挿入部Ｙの並列方向に隙間を形成することができる。この隙間は、磁性コアの磁気特性の調整に寄与する。即ち、上記隙間は、補助的なギャップとして働く。このような隙間を形成することで、離隔部３ＡＧ，３ＢＧの間隔(巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向における第一分割コア３１と第二分割コア３２との離隔距離)を拡げることなく、離隔距離を拡げることによって得られる磁気特性の調整効果を得ることができる。上記離隔距離を拡げると、離隔部３ＡＧ，３Ｂの位置で漏れ磁束が大きくなり易いが、挿入部Ｘと挿入部Ｙの並列方向に隙間を設ける構成なら漏れ磁束の増加を抑制しつつ、磁気特性の調整効果を得ることができる。

＜実施形態７＞
実施形態１〜６では、二つの巻回部２Ａ，２Ｂを有するコイル２を備えるリアクトル１を説明した。これに対して、一つの巻回部５Ａを有するコイル５を備えるリアクトル１０、いわゆるポット型リアクトル１０を図７に基づいて説明する。

本例のリアクトル１０に備わるコイル５は、巻回部５Ａを一つだけ備え、この一つの巻回部５Ａから端部５ａ，５ｂが引き出されている。

上段図に示すように、リアクトル１０の磁性コア６は便宜上、内側コア部６Ａと、第一外側コア部６Ｃと、第二外側コア部６Ｄと、筒状外側コア部６Ｅと、に分けられる。この磁性コア６の分割状態は、下段図に示すように、第一分割コア６１と第二分割コア６２と第三分割コア６３の三つとなっている。第一分割コア６１は、第一外側コア部６Ｃと、第一外側コア部６Ｃに一体に設けられる棒状の第一挿入部６１ａと、で構成されている。また、第二分割コア６２は、第二外側コア部６Ｄと、第二外側コア部６Ｄに一体に設けられる筒状の第二挿入部６２ａと、で構成されている。一方、第三分割コア６３は、筒状外側コア部６Ｅで構成されている。第三分割コア６３の一端部と他端部はそれぞれ、第一外側コア部６Ｃと第二外側コア部６Ｄに当接している。なお、筒状外側コア部６Ｅは、第一分割コア６１あるいは第二分割コア６２に一体に形成しても良い。この場合、磁性コア６の分割数は二つとなる。

本例では、筒状の第二挿入部６２ａの長さが、棒状の第一挿入部６１ａよりも短くなっている。そのため、内側コア部６Ａの紙面上方側に離隔部６ＡＧが形成されている。もちろん、筒状の第二挿入部６２ａの長さを、第一挿入部６１ａよりも長くして、内側コア部６Ａの紙面下方側に離隔部６ＡＧを形成することもできる。

ポット型リアクトル１０においても、一対の巻回部２Ａ，２Ｂを備えるリアクトル１と同様の効果を得ることができる。

＜実施形態８＞
実施形態１〜７のリアクトルは、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両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。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。

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。

本発明のリアクトルは、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リアクトルに利用することができる。

１，１０ リアクトル
２，５ コイル
２Ａ，２Ｂ，５Ａ 巻回部 ２ｒ 連結部
２ａ，２ｂ，５ａ，５ｂ 端部
３，６ 磁性コア
３Ａ，３Ｂ，６Ａ 内側コア部
３Ｃ，６Ｃ 第一外側コア部 ３Ｄ，６Ｄ 第二外側コア部
６Ｅ 筒状外側コア部
３１，６１ 第一分割コア ３１ａ，３１ｂ，６１ａ 第一挿入部
３２，６２ 第二分割コア ３２ａ，３２ｂ，６２ａ 第二挿入部
６３ 第三分割コア
３ＡＧ，３ＢＧ，６ＡＧ 離隔部
４ 絶縁介在部材
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 (8)

1. 巻回部を有するコイルと、前記巻回部の内部に配置される内側コア部を有する磁性コアと、を備えるリアクトルであって、
   前記磁性コアの少なくとも一部は、樹脂に軟磁性粉末を含有させた複合材料で構成される第一分割コアと第二分割コアとを組み合わせてなり、
   前記第一分割コアは、前記巻回部の軸方向の一端側で前記巻回部の外側に配置される第一外側コア部と、前記第一外側コア部に一体に設けられ、前記巻回部の一端面から前記巻回部の内部に挿入される第一挿入部と、を備え、
   前記第二分割コアは、前記巻回部の軸方向の他端側で前記巻回部の外側に配置される第二外側コア部と、前記第二外側コア部に一体に設けられ、前記巻回部の他端面から前記巻回部の内部に挿入される第二挿入部と、を備え、
   前記巻回部の内部で前記第一挿入部と前記第二挿入部とが前記巻回部の軸方向に交差する方向に並ぶことで、前記巻回部の内部に配置される前記内側コア部が形成されており、
   前記巻回部のいずれかの端面側において、前記第一分割コアと前記第二分割コアとが前記巻回部の軸方向に離隔する離隔部が形成されているリアクトル。
2. 前記巻回部を一対備え、一方の巻回部の軸方向と他方の巻回部の軸方向とが互いに平行となるように両巻回部が並列されており、
   前記第一分割コアは、前記一方の巻回部と前記他方の巻回部のそれぞれに挿入される前記第一挿入部を備え、
   前記第二分割コアは、前記一方の巻回部と前記他方の巻回部のそれぞれに挿入される前記第二挿入部を備え、
   前記一方の巻回部の側に形成される前記離隔部は、前記一方の巻回部の一端面側および他端面側のいずれかの側に配置され、
   前記他方の巻回部の側に形成される前記離隔部は、前記他方の巻回部の一端面側および他端面側のうち、前記一方の巻回部における前記離隔部と反対側に配置される請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記一方の巻回部と前記他方の巻回部の内部で、前記第一挿入部と前記第二挿入部とが、両巻回部の並列方向に並ぶ請求項２に記載のリアクトル。
4. 前記第一挿入部および前記第二挿入部のうちの一方を挿入部Ｘ、他方を挿入部Ｙとしたとき、
   前記挿入部Ｘの側面の一つであって前記挿入部Ｙに対向する対向面のうち、前記挿入部Ｘの先端側の一部が前記挿入部Ｙから離隔するように、前記挿入部Ｘの先端側の一部が先細り形状となっている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のリアクトル。
5. 前記第一分割コアと前記第二分割コアは、同一形状を備える請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のリアクトル。
6. 前記第一挿入部と前記第二挿入部は共に、その全体が根元側から先端側に向かうに従い細くなる先細り形状である請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のリアクトル。
7. 請求項１〜請求項６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。
8. 請求項７に記載のコンバータを備える電力変換装置。

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