JP2020053463A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】漏れ磁束を抑制し、交流損失を低減するリアクトルを提供する。【解決手段】リアクトル１は、複数の脚部２１と、複数の脚部２１の両端部に配置される一対のヨーク部２２と、を有するコア２と、脚部２１に巻回されるコイル３と、を備える。脚部２１は、磁性粉末と樹脂とを含む複合磁性材料からなり、ヨーク部２２は、脚部２１を構成する複合磁性材料からなる第１の部材２２ａと、この複合磁性材料とは異なる材料からなる第２の部材２２ｂと、を有する。第１の部材２２ａは、脚部２１が配置されている側に配置され、脚部２１と一体に成形され、第１の部材２２ａと第２の部材２２ｂが接合されている。そして、第２の部材２２ｂの透磁率は、脚部２１及び第１の部材２２ａの透磁率より大きい。【選択図】図２

Description

本発明は、磁性粉末と樹脂からなるコアを備えたリアクトルに関する。

リアクトルは、ＯＡ機器、太陽光発電システム、ハイブリッド自動車、電気自動車や燃料電池車の駆動システム等をはじめ、種々の用途で使用されている。この種のリアクトルは、磁性材からなる環状コアと、この環状コアの外周を覆う樹脂部材と、樹脂部材を介して環状コアの外周の一部に巻回されたコイルとを備えている。

環状コアは、例えば、直線上に延びたコイルが巻回される一対の脚部と、この脚部の両端部に配置され、一対の脚部を繋ぐ一対のヨーク部とを有する。この一対の脚部と一対のヨーク部とを接合することで環状コアは形成される。外部電源から電力が供給されると、コイルに電流が流れて磁束が発生し、環状コア内に磁気回路が形成される。

特許第５４０８２７２号公報

特に、環状コアの脚部とヨーク部を透磁率の異なる材料で成型した場合、脚部とヨーク部の接合箇所は、磁束が集中しやすい。つまり、脚部とヨーク部の接合箇所は、磁束が飽和しやすく、漏れ磁束が生じるおそれが高い。コイルは脚部に巻回されているため、接合箇所の近くに存在する。そして、漏れ磁束は、コイルへの誘導電流となり、リアクトルの交流損失を増加させる。

そこで、コイルと、脚部とヨーク部の接合箇所を離すことで、交流損失の増加を低減できる。この接合箇所とコイルの距離を離す手法としては、コイルを巻回する脚部の長さをコイルより長くして、コイルと接合箇所の距離を離すことも考えられる。しかし、この手法の場合、コイルよりも脚部を長くする必要があり、リアクトルの大型化を招く。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、小型化を維持しつつ、交流損失の低減を図るリアクトルを提供することにある。

本発明のリアクトルは、複数の脚部と、前記複数の脚部の両端部に配置される一対のヨーク部と、を有するコアと、前記脚部に巻回されるコイルと、を備え、前記脚部は、磁性粉末と樹脂とを含む複合磁性材料からなり、前記ヨーク部は、前記複合磁性材料からなる第１の部材と、前記複合磁性材料とは異なる材料からなる第２の部材と、を有し、前記第１の部材は、前記脚部が配置されている側に配置され、前記脚部と一体に成形され、前記第１の部材と前記第２の部材が接合され、前記第２の部材の透磁率は、前記脚部及び前記第１の部材の透磁率より大きいこと、を特徴とする。

前記第１の部材の前記コイルの巻軸方向の厚みは、前記ヨーク部の全体の前記巻軸方向の厚みと比べて、比率を０．５以下にしてもよい。また前記複合磁性材料からなる前記脚部及び前記第１の部材の外周面は、全て非摺動面であってもよい。

前記ヨーク部は、前記第１の部材と前記第２の部材とが、前記第１の部材の前記複合磁性材料の樹脂より接合されていてもよい。また、前記ヨーク部は、前記第１の部材と前記第２の部材とが継ぎ目無く一続きに接合されていてもよい。

本発明によれば、小型化を維持しつつ、交流損失の低減を図ることができる。

第１の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図である。 第１の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す分解斜視図である。 第１の実施形態に係るコアを拡大した平面図である。 変形例に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図である。 変形例に係るリアクトルの全体構成を示す分解斜視図である。 ヨーク部全体に対する第１の部材の厚みを変えた場合における交流損失のグラフである。 ヨーク部全体に対する第１の部材の厚みを変えた場合におけるインダクタンス値のグラフである。

（第１の実施形態）
（構成）
以下、図面を参照しつつ本実施形態に係るリアクトルについて説明する。図１は、第１の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図である。図２は、第１の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す分解斜視図である。

リアクトル１は、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換して蓄積及び放出する電磁気部品であり、電圧の昇降圧等に使用される。本実施形態のリアクトル１は、コア２、コイル３、樹脂部材４を備える。

コア２は、複数の脚部２１とこの複数の脚部２１の両端部に配置された一対のヨーク部２２とを有する。本実施形態では、脚部２１は２つ有し、形状はこれに限定するものではないが、円柱形状となっている。脚部２１は、中心軸が平行になるように横並びに配置される。脚部２１は、脚部２１の外周面は樹脂部材４で覆われている。２つの脚部２１には、樹脂部材４を介してコイル３が巻回されている。このコイルが巻回されている脚部２１は磁束が発生する部位である。脚部２１は、磁性粉末と樹脂とを含む複合磁性材料によって構成されたメタルコンポジットコア（ＭＣコア）である。

ＭＣコアの外表面は、全て非摺動面となっている。ＭＣコアは、磁性粉末と樹脂とを含む複合磁性材料を所定形状の容器にいれ、樹脂を硬化させてコアとして成形する。換言すれば、圧粉磁心の成形のように加圧することは、ＭＣコアの成形において必須要件ではない。また、加圧する場合があっても、数ｔｏｎ〜数十ｔｏｎで絶縁被膜で覆った磁性粉末を押し固めて成形する圧粉磁心とは異なり、ＭＣコアの密度を向上させるために加圧するものであり、加圧する力も数ｋｇ〜数十ｋｇと低い圧力をかければ足りる。

このように、ＭＣコアは、加圧しない、又は、低い圧力で加圧するため、型とコアが擦れながら移動することでコア表面に形成される複数の線状の痕を有する摺動面が形成されない。したがって、ＭＣコアの外周面は、全て非摺動面となる。また、圧粉磁心は、磁性粉末を、数ｔｏｎ〜数十ｔｏｎで加圧するため、磁性粉末が変形するが、ＭＣコアは、加圧した場合でも、数ｋｇ〜数十ｋｇで加圧するので、磁性粉末は変形しない。

磁性粉末としては、軟磁性粉末が使用でき、特に、Ｆｅ粉末、Ｆｅ−Ｓｉ合金粉末、Ｆｅ−Ａｌ合金粉末、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末（センダスト）、又はこれら２種以上の粉末の混合粉などが使用できる。Ｆｅ−Ｓｉ合金粉末としては、例えば、Ｆｅ−６．５％Ｓｉ合金粉末、Ｆｅ−３．５％Ｓｉ合金粉末を使用できる。軟磁性粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は２０μｍ〜１５０μｍが好ましい。なお、本明細書において「平均粒子径」とは、特に断りがない限り、Ｄ５０、すなわちメジアン径を指すものとする。

樹脂は、磁性粉末と混合され、磁性粉末を保持する。樹脂としては、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、又は熱可塑性樹脂が使用できる。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂などが使用できる。紫外線硬化性樹脂としては、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系、アクリレート系、エポキシ系の樹脂を使用できる。熱可塑性樹脂としては、ポリイミドやフッ素樹脂などの耐熱性に優れた樹脂を使用することが好ましい。硬化剤を添加することにより硬化するエポキシ樹脂は、硬化剤の添加量などによってその粘度を調整できる。

樹脂は、磁性粉末に対して３〜５ｗｔ％含有されていることが好ましい。樹脂の含有量が３ｗｔ％より少ないと、磁性粉末の接合力が不足し、コアの機械的強度が低下する。また、樹脂の含有量が５ｗｔ％より多いと、磁性粉末を隙間なく保持することができなくなるなど、コアの密度が低下し、透磁率が低下する。

ヨーク部２２は、脚部２１の両端部に配置される。ヨーク部２２は、脚部で発生した磁束を捕捉し通過させる。ヨーク部２２は、２種類の部材からなる。即ち、第１の部材２２ａと第２の部材２２ｂを有する。第１の部材２２ａ及び第２の部材２２ｂのコイル３の巻軸方向と直交する端面の形状は、概略同一形状となっている。この概略同一形状の第１の部材２２ａの端面と第２の部材２２ｂの端面とが接合して、ヨーク部２２は構成される。

第１の部材２２ａは、脚部２１が配置される側に設けられ、脚部２１と一体に成形されている。第１の部材２２ａは、脚部２１を構成する複合磁性材料からなる。つまり、脚部２１とヨーク部２２の一部が一体に成形されている。このように、ヨーク部２２を構成する第１の部材２２ａが、一対の脚部２１を繋いでいる。第２の部材２２ｂは、複合磁性材料とは異なる材料からなる。第２の部材２２ｂとしては、圧粉磁心、フェライト、積層鋼板を用いることができる。本実施形態では、第２の部材２２ｂは、圧粉磁心を用いている。

図３は、コア２を拡大した平面図である。図３に示すように、第１の部材のコイル３の巻軸方向の厚みＬ１は、第２の部材２２ｂの巻軸方向の厚みより薄い。第１の部材２２ａのコイルの巻軸方向の厚みＬ１は、ヨーク部２２全体のコイルの巻軸方向の厚みＬ２と比べて、比率が０．５以下になるようにするとよい。換言すると、第１の部材２２ａのコイルの巻軸方向の厚みは、第２の部材２２ｂのコイル３の巻軸方向の厚みと、同様の厚み又はそれ以下の厚みにするとよい。比率が０．５を超えると、低い電流値でのインダクタンスが低くなり、低電流動作時の電流のリップルが大きくなる。そのため、比率が０．５を超えると、リアクトルの鉄損増加や回転動作が不安定になるおそれがある。

第１の部材２２ａと第２の部材２２ｂは、第１の部材２２ａの複合磁性材料の樹脂より接合している。即ち、粘土状の複合磁性材料の樹脂が硬化したことで第１の部材２２ａと第２の部材２２ｂが接合している。換言すれば、第１の部材２２ａと第２の部材２２ｂは、接着剤等を用いることなく接合している。第１の部材２２ａと第２の部材２２ｂは、継ぎ目無く一続きに接合されている。第２の部材２２ｂには、第１の部材２２ａを構成する複合磁性材料の樹脂が浸透している。

第２の部材２２ｂの第１の部材と接合する反対側の端面は、平坦であることが好ましい。本実施形態では、第２の部材２２ｂは、ブロック状のコアである。後述するように、第２の部材２２ｂは、複合磁性材料を押圧する押圧部材となる。したがって、第２の部材２２ｂの第１の部材２２ａと接合する反対側の端面を平坦にすることで、複合磁性材料を均等な力で押圧することができるからである。

また、第２の部材２２ｂの第１の部材２２ａと接合する端面には、複数の細かい凹凸がある。この凹凸は、例えば、数十ミクロン程度の大きさである。この凹凸は、圧粉磁心、フェライトなどの成形体をプレス成形する際に、磁性粉末等の粉末によって形成される凹凸であってもよいし、成型後にやすり、サンドブラストなどにより成形体の表面を粗くすることで形成させた凹凸であってもよい。また、積層鋼板の場合には、積層による段差によって形成される凹凸であってもよいし、積層後の成形体の表面に形成させた凹凸であってもよい。この凹凸の凹部に複合磁性材料の樹脂が入り込んでいる。

第２の部材２２ｂの透磁率は、第１の部材及２２ａ及び脚部２１の透磁率よりも大きいものを用いる方が好ましい。第２の部材２２ｂの透磁率を第１の部材及２２ａ及び脚部２１の透磁率よりも大きくすることにより、コイル３が巻回された脚部２１によって発生した磁束をより多く捕捉することができる。

図２に示すように、コイル３は２つ有している。コイル３は、エナメルなどの絶縁被覆した２本の導電性部材により構成される。導電性部材としては、銅線やアルミニウム線を用いることができる。本実施形態では、銅線を用いている。コイル３は、銅線が巻回された両端部が開口した円筒形状を有する。コイル３の両端部からは、引出線が引き出されている。２つのコイル３は、コイル３の巻軸方向が平行になるように配置される。コイル３の内周面は、樹脂部材４によって覆われている。即ち、コイル３は、樹脂部材４を介して脚部２１に巻回されている。

なお、本実施形態では、コイル３は円筒形状であったが、コイル３の形状はこれに限されるものではなく、矩形状であってもよい。また、コイル３の数は２つに限られず、１つでもよいし、３つ以上有していてもよい。

樹脂部材４は、コア２とコイル３を絶縁する。樹脂部材４を構成する樹脂の種類としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、ＢＭＣ（Ｂｕｌｋ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）、ＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ）、ＰＢＴ（Ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等が挙げられる。

図２に示すように、樹脂部材４は、２分割されている。２分割された樹脂部材４は、概略Ｕ字型形状を有する。樹脂部材４は、コイル３を装着する一対の直線部４１と、この一対の直線部４１を繋ぐ連結部４２を有する。樹脂部材４は、互いの直線部４１の端部を接着剤等で接合することにより２分割された樹脂部材４が一体に形成される。

直線部４１は、円筒形状を有する。直線部４１の内周面には、脚部２１が配置される。また、直線部４１の外周面には、コイル３が巻回されている。連結部４２は、直線部４１を繋ぐ端面には、直線部２１の内周と概略同一径の２つの開口を有する。また、連結部４２は、直線部４１を繋ぐ端面と反対側の端面が開口している。この開口から成形されたヨーク部２２が挿入される。つまり、この開口の大きさは、ヨーク部２２と概略同一の大きさとなっている。

（作用）
次に、磁束の流れについて説明する。コイル３に電流が流れると、コイル３から磁束が発生する。発生した磁束は、磁性粉末を含有する脚部２１を流れる。脚部２１を流れる磁束は、脚部２１と連結しているヨーク部２２を経由することで、環状コア３内に閉じた磁気回路が形成される。

ここで、例えば、第１の部材がない場合、磁束は最短距離で流れようとするため、環状コアの内周側に多く流れる。そのため、環状コアの内周側でコアが磁気飽和する。コアが磁気飽和すると、透磁率が空気中の透磁率と同じ１となるため、磁束の一部がコイル側に漏れ出す。この漏れ出した磁束がコイルを貫くことでコイルの交流損失が発生する。

しかし、本実施形態では、第１の部材２２ａが配置されているので、第２の部材２２ｂが飽和して漏れ磁束が発生しても、第１の部材２２ａが漏れ磁束の通り道となり、漏れ磁束がコイル３を貫くことが防止できる。特に、磁束は透磁率が大きいほうにより流れようとする。つまり、第２の部材２２ｂの透磁率を第１の部材２２ａよりも大きくすることで、先に第２の部材２２ｂが飽和する。そして、第２の部材２２ｂの飽和により生じた漏れ磁束は、第２の部材２２ｂと接合している第１の部材２２ａを通る。このように、第１の部材は、第２の部材２２ｂから生じた漏れ磁束がコイル３を貫いて、コイル３の交流損失の発生を防止する機能としての役割を果たしている。

本実施形態では、コア２は、第１の部材２２ａと第２の部材２２ｂとが接合している。即ち、接合箇所からコイル３までの間隔は、第１の部材２２ａの厚みＬ１の分だけ離れている。接合箇所から漏れ磁束が生じても、接合箇所からコイル３までの距離が離れているため、漏れ磁束によるコイル３への影響を抑制できる。さらに、第１の部材２２ａと第２の部材２２ｂの接合箇所は、複合磁性材料の樹脂により接合しており、継ぎ目無く一続きに接合されている。よって、接合箇所がギャップなく接合されているので、漏れ磁束の発生自体を抑制することができる。

また、第２の部材２２ｂの透磁率は、第１の部材２２ａの透磁率より大きい。つまり、第２の部材２２ｂは、第１の部材２２ａよりも多くの磁束が流れる。換言すれば、コイル３の近くに配置される第１の部材２２ａに流れる磁束は少ない。第１の部材２２ａに流れる磁束を少なくすることで、コイル３の近く配置される第１の部材２２ａから漏れ磁束が生じることを抑制できる。さらに、第１の部材２２ａと第２部材２２ｂの接合箇所とコイルの距離は離れているので、コイル３に与える影響を軽減できる。

（リアクトルの製造方法）
本実施形態に係るリアクトル１の製造方法について説明する。本実施形態のリアクトルは、（１）装着工程、（２）充填工程、（３）加圧工程、（４）硬化工程を有する。

（１）装着工程
装着工程は、樹脂部材４にコイル３を装着する工程である。コイル３の両端の開口から樹脂部材４の直線部４１を挿入する。直線部４１の端部には接着剤が塗布されており、コイルの開口から挿入された互いの樹脂部材４の直線部４１がコイル３の中で接合される。即ち、２分割されていた樹脂部材４は、一体となる。

（２）充填工程
充填工程は、磁性粉末と樹脂とを含む複合磁性材料を直線部４１内部に充填する工程である。本工程では、まず、磁性粉末と樹脂とを混合し、粘土状の複合磁性材料を作製する。この粘土状の複合磁性材料は、添加する樹脂の粘度で所望の粘性を得る。添加する樹脂の粘度は、磁性粉末との混合時において５０〜５０００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。粘度が５０ｍＰａ・ｓ未満であると、混合時において樹脂が磁性粉末に絡みつくことがなく、容器内で磁性粉末と樹脂とが分離しやすくなり、コアの密度又は強度にバラツキが生じる。粘度が５０００ｍＰａ・ｓを超えると、粘度が高くなりすぎ、例えば、第１の磁性粉末間に形成された樹脂が入り込み、その隙間を第２の磁性粉末が埋めることができなくなるなど、コアの密度が低下し、透磁率が低下する。

この混合は、所定の混合器を用いて自動で、又は、手動で行うことができる。混合する時間は、適宜設定することができ、特にこれに限定するものではないが、例えば２分間とする。このように、磁性粉末と樹脂とを混合することにより、粘土状の複合磁性材料を得ることができる。この粘土状の複合磁性材料を連結部４２の開口から直線部４１の内部に所定量を充填する。この時、連決部４２にも充填されるように直線部４１の容積よりも多めに充填する。この連結部４２充填したされた複合磁性材料の量により、第１の部材２２ａのコイル３の巻軸方向の厚みが決まる。このようにして、脚部２１と第１の部材２２ａは一体に成型される。

（３）加圧工程
加圧工程は、第２の部材２２ｂを構成する圧粉磁心で複合磁性材料を押圧する工程である。圧粉磁心は、事前にブロック状に成型されている。圧粉磁心は、複合磁性材料と接合する面に凹凸を設けて形成されている。この凹凸のある面が複合磁性材料と接触するように圧粉磁心を各連結部４２に挿入する。そして、各連結部４２に挿入した圧粉磁心で直線部４１内に充填された複合磁性材料を押圧する。即ち、第２の部材２２ｂを構成する圧粉磁心が押圧部材の役割を担っている。複合磁性材料は、直線部４１の両端から加圧される。複合磁性材料を押圧する時間は、樹脂の含有量や粘性によって適宜変更することができるが、例えば１０秒である。圧粉磁心によって押圧することで、樹脂部材４の内部形状に複合磁性材料を押し広げるとともに、複合磁性材料に含まれていた空隙を減少させ、見かけ密度を向上させる。

複合磁性材料を押圧する圧力は、６．３ｋｇ／ｃｍ^２以上であることが好ましい。この値未満であれば、押圧する圧力が小さく、見かけ密度を向上させる効果が小さい。また、当該値以上であっても、１５．７ｋｇ／ｃｍ^２以下であることが好ましい。この値を超えて押圧しても、見かけ密度を向上させる効果が小さいからである。また、この値を超えて押圧すると、樹脂のみが押圧されて、磁性粉末間の絶縁性が悪化するからである。

（４）硬化工程
硬化工程は、充填工程で脚部２１に充填した複合磁性材料に含まれる樹脂を硬化させる工程である。脚部２１に充填された樹脂の乾燥により硬化させる場合、乾燥雰囲気は、大気雰囲気とすることができる。乾燥時間は、樹脂の種類、含有量、乾燥温度等に応じて適宜変更可能であり、例えば、１時間〜４時間とすることができるが、これに限定されない。乾燥温度は、樹脂の種類、含有量、乾燥時間等に応じて適宜変更可能であり、例えば、８５℃〜１５０℃とすることができるが、これに限定されない。なお、乾燥温度は、乾燥雰囲気の温度である。

また、樹脂の硬化は、乾燥に限られず、樹脂の種類によって硬化方法は異なる。例えば、樹脂が熱硬化性樹脂であれば、熱を加えることにより樹脂を硬化させ、樹脂が紫外線硬化性樹脂であれば、成型体に紫外線を照射させることで樹脂を硬化させる。

硬化工程は、所定の温度で所定時間成型体を硬化させる工程を複数回繰り返しても良い。また、例えば、樹脂の乾燥により硬化させる場合、複数回繰り返す毎に、乾燥温度又は乾燥時間を異ならせてもよい。

（効果）
以上のとおり、本実施形態のリアクトル１は、複数の脚部２１と、複数の脚部２１の両端部に配置される一対のヨーク部２２と、を有するコア２と、脚部２１に巻回されるコイル３と、を備える。脚部２１は、磁性粉末と樹脂とを含む複合磁性材料からなる。ヨーク部２２は、脚部２１と同様の複合磁性材料からなる第１の部材２２ａと、複合磁性材料とは異なる材料からなる第２の部材２２ｂとをする。第１の部材２２ａは、脚部２１が配置されている側に配置され、脚部２１と一体に成形され、第１の部材２２ａと第２の部材２２ｂが接合されている。第２の部材２２ｂの透磁率は、脚部２１及び第１の部材２２ａの透磁率より大きい。

これにより、第２の部材２２ｂに流れる磁束が多くなり、第２の部材２２ｂが第１の部材２２ａより先に磁気飽和する。そして、第２の部材２２ｂの磁気飽和により生じた漏れ磁束は、第１の部材２２ａを通るため、第１の部材２２ａは、漏れ磁束がコイルを貫くことを防止する。したがって、漏れ磁束によってコイル３に与える影響を抑制し、リアクトル１の交流損失の低減を図ることができる。また、脚部２１のコイル３の巻軸方向の長さを長くすることなく、コイル３と第１の部材２２ａと第２の部材２２ｂの接合箇所を離すことができるので、小型化を維持することができる。

コイル３は脚部２１に巻回され、第１の部材２２ａのコイル３の巻軸方向の厚みＬ１は、ヨーク部２２全体のコイル３の巻軸方向の厚みＬ２と比べて、比率が０．５以下である。これにより、交流損失の低下を図りつつ、初期のインダクタンス値（Ｌ値）も良好に維持できる。

第２の部材２２ｂは、脚部２１及び第１の部材２２ａより透磁率が大きい。これにより、第２の部材２２ｂは、第１の部材２２ａより磁束が流れやすいため、磁束が、第２の部材２２ｂにより多く流れる。つまり、コイル３が配置される側に設けられる第１の部材２２ａに流れる磁束を低減できる。そのため、磁束が、第１の部材２２ａにおいて飽和することを抑制する。その結果、第１の部材２２ａから生じる漏れ磁束を抑制でき、リアクトル１の交流損失を低減できる。

また、第１の部材２２ａと第２の部材２２ｂの接合箇所とコイル３との距離が離れているため、接合箇所から漏れ磁束が生じてもコイル３に与える影響を低減でき、リアクトル１の交流損失の低減を図ることができる。

ヨーク部２２は、第１の部材２２ａと第２の部材２２ｂとが、第１の部材２２ａの複合磁性材料の樹脂により接合している。即ち、第１の部材２２ａと第２の部材２２ｂとが継ぎ目無く一続きに接合されている。これにより、第１の部材２２ａと第２の部材２２ｂとをギャップなく接合させることができるので、接合箇所からの漏れ磁束も抑制でき、リアクトル１の交流損失の低減を図ることができる。

（変形例）
変形例に係るリアクトルについて図面を参照しつつ説明する。図４は、変形例に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図である。図５は、変形例に係るリアクトルの全体構成を示す分解斜視図である。図４、図５に示すように、第１の実施形態では、全ての脚部にコイル３が巻回されていたが、変形例では、コイル３が巻回されていない脚部２１を有する。

具体的には、脚部２１を３つ有する。３つの脚部２１はコイル３の巻軸方向と平行に並んでいる。平行に並んでいる３つの脚部２１のうち、真ん中に配置されているのが、コイル３が巻回される中脚２３である。中脚２３の両サイドに配置されるのが、コイル３が巻回されていない外脚２４である。中脚２３及び２つの外脚２４は、複合磁性材料からなるＭＣコアである。

第１の部材２２ａは、中脚２３と２つの外脚２４と一体に成型されている。第２の部材２２ｂは、第１の部材２２ａの複合磁性材料の樹脂によって、第１の部材２２ａと接合している。即ち、第１の部材２２ａと第２の部材２２ｂは、継ぎ目無く一続きに接合されている。

以上のように、変形例では、中脚２３と２つの外脚２４を有し、脚部２１を３つ備えており、第１の実施形態よりも１つ多い。脚部２１の数が増えると、脚部２１とヨーク部２２の接合箇所は多くなり、より多くの漏れ磁束が生じるおそれがある。

しかし、本変形例では、中脚２３、外脚２４及び第１の部材２２ａは、複合磁性材料で一体に成型している。そして、第１の部材２２ａと第２の部材２２ｂとを複合磁性材料の樹脂によって接合させている。即ち、材料の異なる第１の部材２２ａと第２の部材２２ｂの接合箇所と、コイル３との距離は離れている。よって、接合箇所から生じる漏れ磁束によるコイル３への影響を低減できる。このように、脚部２１の数が増え、脚部２１とヨーク部２２の接合箇所が増える場合に、より顕著にリアクトル１の交流損失の低減を図ることができる。

（実施例）
本発明の実施例について表１、図６、７を参照しつつ説明する。本実施例では、ヨーク部２２の全体の厚みＬ２を１４．０ｍｍとし、ヨーク部２２の第１の部材２２ａの厚みＬ１を変えて、インダクタンス値（Ｌ値）及び交流損失を測定した。本実施例では、第１の部材２２ａには、脚部２１と同じ複合磁性材料（透磁率μ３０）を用い、第２の部材２２ｂには、ＦｅＳｉＡｌの圧粉磁心（透磁率μ１４７）を用いた。測定結果を、表１、図６、７に示す。

表１及び図６に示すように、第１の部材２２ａの厚さＬ１が厚くなるほど、交流損失が低減していることが分かる。これは、第１の部材２２ａの厚さＬ１が厚くなるほど、第１の部材２２ａと第２の部材２２ｂの接合箇所とコイル３との距離が離れるため、漏れ磁束によるコイルへの影響を低減できるため、交流損失の低減を図ることができる。

一方、表１及び図７を見ると、第１の部材２２ａの厚み厚くなるほど、初期のインダクタンス値が低下している。低電流値でのインダクタンス値が低下すると、低電流動作時の電流のリップルが大きくなる。そのため、比率が０、５を超えると、リアクトルの鉄損増加や回転動作が不安定になるおそれが生じる。ヨーク部２２の全体の厚みＬ２に対して、第１の部材２２ａの厚みＬ１の比率を０．５以下とすると、初期のインダクタンス値を維持しながら、交流損失の低減を図ることができる。

（他の実施形態）
本明細書においては、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。上記のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

複合磁性材料の磁性粉末は、平均粒子径の異なる２種類以上の磁性粉末から構成してもよい。この場合、磁性粉末は、第１の磁性粉末と、第１の磁性粉末より平均粒子径の小さい第２の磁性粉末とから構成し、その重量比率は、第１の磁性粉末：第２の磁性粉末＝８０：２０〜６０：４０とすることが好ましい。この範囲とすることで密度及び透磁率が向上するとともに、鉄損を小さくすることができる。

第１の磁性粉末の平均粒子径は１００μｍ〜２００μｍ、第２の磁性粉末は、３μｍ〜１０μｍが好ましい。第１の磁性粉末同士の隙間に平均粒子径の小さい第２の磁性粉末が入り込み、密度及び透磁率の向上と低鉄損化を図ることができるからである。

第１の磁性粉末及び第２の磁性粉末は、球形であることが好ましい。第１の磁性粉末の円形度は、０．９０以上であり、第２の磁性粉末の円形度は、０．９０以上であることが好ましい。第１の磁性粉末同士の隙間が少なくなり、かつ、当該隙間により多くの第２の磁性粉末が入り込み易くなり、密度及び透磁率の向上を図ることができるからである。

なお、第１の磁性粉末と第２の磁性粉末の種類は同じでも良いし、異なっていてもよい。異なる場合は３種以上であってもよい。３種類以上の粉末により磁性粉末を構成する場合、各種類で平均粒子径を異ならせてもよい。

樹脂には、粘度調整材料として、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＢＮ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２などを使用することができる。粘度調整材料の平均粒子径は、第２の磁性粉末の平均粒子径以下、好ましくは第２の磁性粉末の平均粒子径の１／３以下が良い。粘度調整材料の平均粒子径が大きいと、磁性粉末を隙間なく保持することができず、得られたコアの密度が低下するからである。また、樹脂には、Ａｌ_２Ｏ_３、ＢＮ、ＡｌＮなどの高熱伝導率材料を添加することができる。

コアの見かけ密度の、磁性粉末の真密度に対する割合は、７６．４７％超であることが好ましく、７７．５％以上であると更に好ましい。当該割合が７６．４７％超であると、透磁率を高くすることができる。逆に、当該割合が７６．４７％以下であると、低密度により低透磁率となる。

１ リアクトル
２ コア
２１ 脚部
２２ ヨーク部
２２ａ 第１の部材
２２ｂ 第２の部材
２３ 中脚
２４ 外脚
３ コイル
４ 樹脂部材
４１ 直線部
４２ 連結部

Claims (5)

1. 複数の脚部と、前記複数の脚部の両端部に配置される一対のヨーク部と、を有するコアと、
   前記脚部に巻回されるコイルと、
   を備え、
   前記脚部は、磁性粉末と樹脂とを含む複合磁性材料からなり、
   前記ヨーク部は、
   前記複合磁性材料からなる第１の部材と、
   前記複合磁性材料とは異なる材料からなる第２の部材と、
   を有し、
   前記第１の部材は、前記脚部が配置されている側に配置され、前記脚部と一体に成形され、
   前記第１の部材と前記第２の部材が接合され、
   前記第２の部材の透磁率は、前記脚部及び前記第１の部材の透磁率より大きいこと、
   を特徴とするリアクトル。
2. 前記第１の部材の前記コイルの巻軸方向の厚みは、前記ヨーク部の全体の前記巻軸方向の厚みと比べて、比率が０．５以下であること、
   を特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記複合磁性材料からなる前記脚部及び前記第１の部材の外周面は、全て非摺動面であること、
   を特徴とする請求項１又は２に記載のリアクトル。
4. 前記ヨーク部は、前記第１の部材と前記第２の部材とが、前記第１の部材の前記複合磁性材料の樹脂により接合されていること、
   を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のリアクトル。
5. 前記ヨーク部は、前記第１の部材と前記第２の部材とが継ぎ目無く一続きに接合されていること、
   を特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のリアクトル。
   

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