JP2022018833A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】ギャップの厚みを相違させたても製造効率に優れるリアクトルを提供する。【解決手段】リアクトル１の環状コア３の２本以上の脚部には、ギャップの有無又はギャップの合計の厚みが異なる第１の脚部３１ａと第２の脚部３１ｂとが含まれる。第１の脚部３１ａと接合するヨーク部３２の第１の接合部３２ａと、第２の脚部３１ｂと接合するヨーク部３２の第２の接合部３２ｂとは突出する高さ又は凹む深さが異なり、第１の接合部３２ａと第２の接合部３２ｂの高低差は、第１の脚部３１ａと第２の脚部３１ｂの第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂの合計の厚みの差の半分である。【選択図】図２

Description

本発明は、コアとコイルとを有するリアクトルに関する。

リアクトルはコイルと当該コイルに挿通するコアとを有する。コイルとコアとの電気的絶縁を図るべく、通常はコアを樹脂部材で被覆し、巻回されたコイルが樹脂部材の上からコアに装着される。このリアクトルは、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受動素子である。

このようなリアクトルは、多種多様の用途に使用されている。代表的なリアクトルとして、ハイブリッド自動車や電気自動車の駆動システム等の車載用の昇圧回路に組み込まれる昇圧リアクトル、電動機回路に直列に接続し短絡時の電流を制限する直列リアクトル、並列回路間の電流分担を安定させる並列リアクトル、短絡時の電流を制限しこれに接続される機械を保護する限流リアクトル、電動機回路に直列に接続して始動電流を制限する始動リアクトル、送電線路に並列接続されて進相無効電力の補償や異常電圧を抑制する分路リアクトル、中性点と大地間に接続して電力系統の地絡事故時に流れる地絡電流を制限するために使用する中性点リアクトル、三相電力系統の１線地絡時に発生するアークを自動的に消滅させる消弧リアクトルなどがある。

リアクトルには、磁界が増加すると磁束密度が飽和する磁気飽和の虞がある。リアクトルが磁気飽和すると、空芯のように透磁率が非常に低くなってインダクタンスが急激に低下する。従って、リアクトルが磁気飽和すると、リアクトル及びリアクトルが組み込まれた回路に過大電流が流れてしまう虞がある。そこで、コアにはギャップが設けられている。ギャップは、コアの磁気抵抗を上げる。コアの磁気抵抗が上がると、磁界の強さに対する磁束密度の上昇が緩やかになり、リアクトルの磁束飽和が抑制される。

θ形状のコアを備えるリアクトルがある。θ形状のコアは、中脚と２本の外脚とヨーク部を有する。中脚の両脇に２本の外脚が配置される。ヨーク部は計３本の脚部を両側から挟む。これにより、θ形状のコアは、中脚を共通にした２つの環形状が連なった形状を有する。両外脚及び中脚の各々にはコイルが挿通される。

θ形状のコアを備えるリアクトルには、磁路の不均一性が生じる。中脚に対しては、外脚で発生して磁路長Ｌ１の磁路を通る磁束が両外脚から回り込んでくる。外脚に対しては、中脚で発生して磁路長Ｌ１の磁路を通る磁束と、中脚を挟んで遠方にある他方の外脚で発生して磁路長Ｌ２を通る磁束が回り込んでくる。ギャップを除くコアの磁気抵抗は磁路長に比例する。従って、外脚におけるギャップを除くコアの磁気抵抗と、中脚におけるギャップを除くコアの磁気抵抗とは異なる。

そこで、外脚を通る磁路の磁気抵抗と中脚を通る磁路の磁気抵抗との相違を解消するために、外脚に設けられるギャップの合計厚みと、中脚に設けられるギャップの合計厚みとを相違させている（例えば、特許文献１参照）。即ち、磁路長の違いによる磁気抵抗の差を、ギャップの厚み差による磁気抵抗の差で相殺している。

また、１つの環形状のコアを備えるリアクトルがある。このリアクトルのコアは、二本の脚部を両側からヨーク部で挟むことで１つの環形状を有する。１つの環形状のコアを備えるリアクトルにおいても、一方の脚部と他方の脚部とに設けられるギャップの厚みを相違させる場合がある。例えば、一方の脚部のみをケースに入れた場合には、両方の脚部のギャップからの外部漏洩磁束が異なるし、磁路の不均一性も発生するためである。

特開２０１８－２６５０４号公報

コアの脚部の全長をＬａとし、厚みがＧ１のギャップを一方の脚部の一箇所に設け、厚みがＧ２のギャップを他方の脚部の一箇所に設けたものとする。このとき、一方の脚部は、（Ｌａ－Ｇ１）／２の全長を有する２個の脚部ブロックと、当該脚部ブロックの間に介在する厚みがＧ１のギャップとを備える。他方の脚部は、（Ｌａ－Ｇ２）／２の全長を有する２個の脚部ブロックと、当該脚部ブロックの間に介在する厚みがＧ２のギャップとを備える。両脚部を挟む一対のヨーク部は同形同大である。

このように、２本の脚部に設けるギャップの厚みが相違した場合には、コアは、１種類のヨーク部と、２種類の脚部ブロックの計３種類のコア部材を必要とする。３本の脚部に設けるギャップの厚みが全て相違する場合には、コアは、一種類のヨーク部と、３種類の脚部ブロックの計３種類のコア部材を必要とする。

従って、ギャップの厚みを相違させた場合には、ヨーク部と２種類以上の脚部ブロックを作製するために、少なくとも３種類以上の金型と製造装置が必要となる。そのため、ギャップが統一されたリアクトルと比べて、リアクトルの製造効率が低下する。また、２種類の脚部ブロックの組間違いが発生する虞もあり、歩留まりが低下し、この点でもリアクトルの製造効率が低下する。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ギャップの厚みを相違させたても製造効率に優れ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、環状コアとコイルとを有するリアクトルであって、前記環状コアは、２本以上の脚部及び当該脚部を繋ぐ一対のヨーク部を有し、１本以上の前記脚部は、ギャップを有し、２本以上の前記脚部には、前記ギャップの有無又は前記ギャップの合計の厚みが異なる第１の前記脚部と第２の前記脚部とが含まれ、前記ヨーク部は、前記脚部の端面と接合する各接合部を有し、前記各接合部には、前記第１の脚部と接合する第１の接合部と、前記第２の脚部と接合する第２の接合部とが含まれ、前記第１の接合部と前記第２の接合部とは、前記第１の脚部及び前記第２の脚部の延び方向に沿った高さが異なり、前記第１の接合部と前記第２の接合部の高低差は、前記第１の脚部と前記第２の脚部の前記ギャップの合計の厚みの差の半分であること、を特徴とする。

本発明によれば、ギャップの厚みを相違させたとしても、コアは１種類のヨーク部と１種類の脚部ブロックとにより成り、製造効率に優れるリアクトルが得られる。

第１の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す平面図である。 第１の実施形態に係る環状コアの構成を示す平面図である。 第２の実施形態に係る環状コアの構成を示す平面図である。 第３の実施形態に係る環状コアの構成を示す平面図である。 第４の実施形態に係る環状コアの構成を示す平面図である。 第５の実施形態に係る環状コアの構成を示す平面図である。 第６の実施形態に係る環状コアの構成を示す平面図である。 第７の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す平面図である。 第７の実施形態に係る環状コアの構成を示す平面図である。 第８の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す平面図である。 第９の実施形態に係る環状コアの構成を示す平面図である。

以下、図面を参照して、本発明の各実施形態のリアクトルについて説明する。各図面においては、理解容易のため、厚み、寸法、位置関係、比率又は形状等を強調して示している場合があり、本発明は、それら強調に限定されるものではない。

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。このリアクトル１は、２個のコイル２と１個の環状コア３とを備えている。２個のコイル２は環状コア３に装着されている。コイル２には電流が流され、電流が流されたコイル２は巻数に従って磁束を発生させ、環状コア３は閉磁路となってコイル２が発生させた磁束を真空よりも高い透磁率に従って通す。即ち、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受動素子となる。

コイル２は、銅線等の導電線による筒状の巻回体である。このコイル２は、巻き軸に沿って１ターンごとに巻位置をずらしながら螺旋状に導電線を巻回することで形成される。２個のコイル２は、樹脂部材等の絶縁材（不図示）を介して、環状コア３に装着されている。

環状コア３は、圧粉磁心、フェライト磁心、メタルコンポジットコア又は積層鋼板等の磁性体である。圧粉磁心は、磁性粉末を押し固めた圧粉成形体を焼鈍したものである。磁性粉末は、鉄を主成分とし、純鉄粉、鉄を主成分とするパーマロイ（Ｆｅ－Ｎｉ合金）、Ｓｉ含有鉄合金（Ｆｅ－Ｓｉ合金）、センダスト合金（Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ合金）、アモルファス合金、ナノ結晶合金粉末、又はこれら２種以上の粉末の混合粉などが挙げられる。メタルコンポジットコアは、磁性粉末と樹脂とが混練され成型されて成るコアである。

図２は、第１の実施形態の環状コア３の詳細構成を示す平面図である。図２に示すように、環状コア３は、第１の脚部３１ａ、第２の脚部３１ｂ及び一対のヨーク部３２を備えている。第１の脚部３１ａ、第２の脚部３１ｂ及び一対のヨーク部３２が組み合わされることで、１つの環形状の閉磁路である環状コア３が形作られている。第１の脚部３１ａと第２の脚部３１ｂは、コイル２に嵌め込まれており、磁束が発生する磁束発生部である。ヨーク部３２は、第１の脚部３１ａと第２の脚部３１ｂを磁束で結合する連結部である。

第１の脚部３１ａと第２の脚部３１ｂは平行配置される。一対のヨーク部３２も第１の脚部３１ａと第２の脚部３１ｂと直交する方向に延びるように平行配置される。一対のヨーク部３２は、第１の脚部３１ａと第２の脚部３１ｂを両端部から挟み込むように配置される。ヨーク部３２の各々は、第１の脚部３１ａと接合する第１の接合部３２ａと、第２の脚部３１ｂと接合する第２の接合部３２ｂとを有する。第１の接合部３２ａに第１の脚部３１ａの端面を突き合わせて接着剤で接合する。第２の接合部３２ｂに第２の脚部３１ｂの端面を突き合わせて接着剤で接合する。これにより、環状コア３は閉じた環形状を成す。

第１の脚部３１ａは、２個の脚部ブロック３３ａが連なって成る。２個の脚部ブロック３３ａの間には、第１のギャップ４ａが介在している。第２の脚部３１ｂは、２個の脚部ブロック３３ｂが連なって成る。２個の脚部ブロック３３ｂの間には、第２のギャップ４ｂが介在している。第１のギャップ４ａ及び第２のギャップ４ｂは、第１の脚部３１ａと第２の脚部３１ｂの長さ方向中央に位置している。第１のギャップ４ａを挟んで両側の脚部ブロック３３ａの全長Ｂａは同一長である。第２のギャップ４ｂを挟んで両側の脚部ブロック３３ｂの全長Ｂｂは同一長である。

第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂは、透磁率が環状コア３よりも桁違いに低い磁気的なギャップである。第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂは、例えば板状のスペーサ又はエアギャップである。板状のスペーサは、例えば、セラミック材が平板形状に成形されたものである。非磁性体、アルミナやジルコニアなどのセラミック、非金属、樹脂、炭素繊維、若しくはこれら二種以上の合成材が平板形状に成形されたもの、又はギャップ紙である。エアギャップは磁性体のない隙間である。

第１の脚部３１ａの第１のギャップ４ａの厚みＧａと第２の脚部３１ｂの第２のギャップ４ｂの厚みＧｂは、磁路の不均一性等を解消するために相違している。第１の脚部３１ａの第１のギャップ４ａが第２の脚部３１ｂの第２のギャップ４ｂよりも厚い。以下式（１）に示すように、第１の脚部３１ａの第１のギャップ４ａの厚みＧａから第２の脚部３１ｂの第２のギャップ４ｂの厚みＧｂを差し引くと、第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂは厚み差Ｄを有する。

Ｄ＝Ｇａ－Ｇｂ・・・（１）

一対のヨーク部３２は同形同大であり、第１の脚部３１ａと第２の脚部３１ｂの延び方向と直交する線を軸として線対称になるように配置されている。薄い第２のギャップ４ｂを有する第２の脚部３１ｂ側の第２の接合部３２ｂは、他方のヨーク部３２の第２の接合部３２ｂと対向配置され、第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂは厚み差Ｄの半分だけ、第１の接合部３２ａよりも突出している。第２の接合部３２ｂの突出方向は、第２の脚部３１ｂが延びる方向である。一方、厚い第１のギャップ４ａを有する第１の脚部３１ａ側の第１の接合部３２ａは突出せずに平坦である。即ち、以下式（２）に示すように、平坦である第１の接合部３２ａ同士の離間距離Ｌａよりも、突出している第２の接合部３２ｂ同士の離間距離Ｌｂは、第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂの厚み差Ｄだけ短くなっている。

Ｌｂ＝Ｌａ－Ｄ・・・（２）

平坦である第１の接合部３２ａ同士の離間距離Ｌａには、第１の脚部３１ａが備える２個の脚部ブロック３３ａと１個の第１のギャップ４ａが収まる。従って、以下式（３）に示すように、脚部ブロック３３ａの全長Ｂａは、第１の接合部３２ａ同士の離間距離Ｌａから第１のギャップ４ａの厚みＧａを差し引いた値の半分である。

Ｂａ＝（Ｌａ－Ｇａ）／２・・・（３）

突出している第２の接合部３２ｂ同士の離間距離Ｌｂには、第２の脚部３１ｂが備える２個の脚部ブロック３３ｂと１個の第２のギャップ４ｂが収まる。従って、以下式（４）に示すように、脚部ブロック３３ｂの全長Ｂｂは、第２の接合部３２ｂ同士の離間距離Ｌｂから第２のギャップ４ｂの厚みＧｂを差し引いた値の半分である。

Ｂｂ＝（Ｌｂ－Ｇｂ）／２・・・（４）

第２の接合部３２ｂが第１の接合部３２ａよりも厚み差Ｄの半分だけ突出し、第２の接合部３２ｂ同士が向かい合わせのため、上式（２）で示したように離間距離Ｌｂは、離間距離Ｌａよりも、第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂの厚み差Ｄだけ短い。そうすると、上式（２）と上式（４）とから、以下式（５）に示すように、脚部ブロック３３ｂの全長Ｂｂは、第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂの厚み差Ｄと第２のギャップ４ｂの厚みＧｂの合計を、第１の接合部３２ａ同士の離間距離Ｌａから差し引いた値の半分ともいえる。

Ｂｂ＝［Ｌａ－（Ｄ＋Ｇｂ）］／２・・・（５）

上式（１）に示したように、第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂの厚み差Ｄと第２のギャップ４ｂの厚みＧｂの合計とは、第１のギャップ４ａの厚みＧａである。従って、上式（１）と上式（５）とから、以下式（６）に示すように、この脚部ブロック３３ｂの全長Ｂｂは、平坦である第１の接合部３２ａ同士の離間距離Ｌａから第１のギャップ４ａの厚みＧａを差し引いた値の半分ともいえる。

Ｂｂ＝（Ｌａ－Ｇａ）／２・・・（６）

即ち、上式（３）と上式（６）とから、下式（７）に示すように、第１の脚部３１ａが備える各脚部ブロック３３ａの全長Ｂａと第２の脚部３１ｂが備える各脚部ブロック３３ｂの全長Ｂｂは等しくなり、同形同大とすることができる。

Ｂａ＝Ｂｂ・・・（７）

このように、環状コア３において、第１の脚部３１ａの第１の接合部３２ａと第２の脚部３１ｂの第２の接合部３２ｂの高低差は、厚み差Ｄの半分と同じになっている。そのため、第１のギャップ４ａの厚みＧａと第２のギャップ４ｂの厚みＧｂとが異なっていても、環状コア３は、同形同大の脚部ブロック３３ａと脚部ブロック３３ｂと、同形同大のヨーク部３２のコア部材で構成することができる。即ち、環状コア３は計２種類のコア部材で構成することができる。尚、第１の接合部３２ａと第２の接合部３２ｂの高低差とは、第１の脚部３１ａや第２の脚部３１ｂが延びる方向に沿って測った、第１の接合部３２ａと第２の接合部３２ｂの端部間の距離である。

ここで、第１の脚部３１ａの第１の接合部３２ａと第２の脚部３１ｂの第２の接合部３２ｂの高低差は相対的であればよく、一方の突出に限られない。図３は、第２の実施形態の環状コア３の詳細構成を示す平面図である。図３に示すように、第１の脚部３１ａの第１のギャップ４ａが第２の脚部３１ｂの第２のギャップ４ｂよりも厚く、第１のギャップ４ａの厚みＧａから第２のギャップ４ｂの厚みＧｂを差し引くと、第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂは厚み差Ｄを有する。

厚い第１のギャップ４ａを有する第１の脚部３１ａ側の第１の接合部３２ａは、第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂは厚み差Ｄの半分だけ、第２の接合部３２ｂより凹んでいる。尚、一対のヨーク部３２は同形同大であり、第１の脚部３１ａと第２の脚部３１ｂの延び方向と直交する線を軸として線対称になるように配置されており、第２の接合部３２ｂは、他方のヨーク部３２の第２の接合部３２ｂと対向配置されている。一方、薄い第２のギャップ４ｂを有する第２の脚部３１ｂ側の第２の接合部３２ｂは、突出も凹みもせずに平坦になっている。

これにより、凹んだ第１の接合部３２ａ間には厚い第１のギャップ４ａが介在しているが、第１の接合部３２ａ同士の離間距離Ｌａは、第２の接合部３２ｂ同士の離間距離Ｌｂより長くなっている。離間距離Ｌａと離間距離Ｌｂの差は、第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂの厚み差Ｄに等しい。即ち、第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂの厚み差Ｄは、第１の接合部３２ａが凹んで離間距離Ｌａが拡げられることで相殺される。厚い第１のギャップ４ａが存在する分、脚部ブロック３３ａを小さくする必要はない。

従って、環状コア３を、厚い第１のギャップ４ａを含んだ第１の脚部３１ａと接合する接合部３２ａを、第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂの厚み差Ｄの半分だけ凹ませ、接合部３２ａと接合部３２ｂとに厚み差Ｄの半分の高低差を付けることによっても、同形同大のヨーク部３２と、同形同大の脚部ブロック３３ａと脚部ブロック３３ｂの計２種類のコア部材で構成することができる。

図４は、更に第３の実施形態の環状コア３の詳細構成を示す平面図である。図４に示すように、第１の脚部３１ａの第１のギャップ４ａが第２の脚部３１ｂの第２のギャップ４ｂよりも厚く、第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂは厚み差Ｄを有する。厚い第１のギャップ４ａを有する第１の脚部３１ａ側の第１の接合部３２ａ、及び薄い第２のギャップ４ｂを有する第２の脚部３１ｂ側の第２の接合部３２ｂは、共にヨーク部３２から突出している。このヨーク部３２は概略Ｃ字形状又はＵ字形状を有している。

一対のヨーク部３２は同形同大であり、第１の脚部３１ａと第２の脚部３１ｂの延び方向と直交する線を軸として線対称になるように配置されており、第１の接合部３２ａ同士及び第２の接合部３２ｂ同士が対向配置されている。

但し、薄い第２のギャップ４ｂを有する第２の脚部３１ｂ側の第２の接合部３２ｂは、第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂの厚み差Ｄの半分だけ、第１の接合部３２ａよりも長い突出長を有する。換言すると、厚い第１のギャップ４ａを有する第１の脚部３１ａ側の第１の接合部３２ａは、第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂの厚み差Ｄの半分だけ、第２の接合部３２ｂよりも短い突出長を有しており、第２の接合部３２ｂを基準とすると厚み差Ｄの半分だけ凹んでいる。

このように、第１の接合部３２ａと第２の接合部３２ｂの両方とも突出させ、突出長の差を第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂの厚み差Ｄの半分とするように、第１の接合部３２ａと第２の接合部３２ｂとの高低差を付けることによっても、同形同大のヨーク部３２と、同形同大の脚部ブロック３３ａと脚部ブロック３３ｂの計２種類のコア部材で構成することができる。

第１の接合部３２ａと第２の接合部３２ｂの両方とも突出させ、突出差で調整する態様は、ヨーク部３２、脚部ブロック３３ａ及び脚部ブロック３３ｂが圧粉磁心又はメタルコンポジットコアである場合に特に好適である。圧粉磁心又はメタルコンポジットコアは、磁性粉末又は磁性粉末と樹脂との混錬物を型に入れて押し固めることで成型される。金型を用いたプレス成型においては、ヨーク部３２、脚部ブロック３３ａ及び脚部ブロック３３ｂの寸法は、第１の接合部３２ａと第２の接合部３２ｂとを共に突出させている場合の方が高精度となる。

ヨーク部３２、脚部ブロック３３ａ及び脚部ブロック３３ｂの寸法精度が悪いと、振動や熱によってヨーク部３２、脚部ブロック３３ａ又は脚部ブロック３３ｂが外れ、又はクラックが発生する虞がある。即ち、環状コア３に予期しないエアギャップが生じ、磁路の不均一性が再発する虞がある。しかし、第１の接合部３２ａと第２の接合部３２ｂの両方とも突出させる態様は、金型を用いたプレス成型において、ヨーク部３２、脚部ブロック３３ａ及び脚部ブロック３３ｂの良好な寸法精度が得られる。

図５は、更に第４の実施形態の環状コア３の詳細構成を示す平面図である。図５に示すように、微小な突起や凹みの作製が必要になるが、第１の接合部３２ａを凹ませ、第２の接合部３２ｂを突出させてもよい。そして、一対のヨーク部３２は同形同大とし、第１の脚部３１ａと第２の脚部３１ｂの延び方向と直交する線を軸として線対称になるように配置され、第１の接合部３２ａ同士及び第２の接合部３２ｂ同士が対向配置される。

第１の接合部３２ａを凹ませ、第２の接合部３２ｂを突出させることで、第１の接合部３２ａと第２の接合部３２ｂとの高低差を、第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂとの厚み差Ｄに合わせることができる。この環状コア３についても、同形同大のヨーク部３２と、同形同大の脚部ブロック３３ａと脚部ブロック３３ｂの計２種類のコア部材で構成することができる。

図６は、更に第５の実施形態の環状コア３の詳細構成を示す平面図である。第５の実施形態の環状コア３においても、一対のヨーク部３２は同形同大であり、第１の脚部３１ａと第２の脚部３１ｂの延び方向と直交する線を軸として線対称になるように配置され、第１の接合部３２ａ同士及び第２の接合部３２ｂ同士が対向配置される。第１の脚部３１ａと第２の脚部３１ｂのうち、第１の脚部３１ａのみに第１のギャップ４ａを備えるようにしてもよい。この場合、第２の脚部３１ｂの第２のギャップ４ｂの厚みＧｂをゼロと考える。第１のギャップ４ａの厚みＧａが厚み差Ｄとなり、この厚み差Ｄを第１の接合部３２ａと第２の接合部３２ｂの高低差で吸収する。

この環状コア３についても、同形同大のヨーク部３２と、同形同大の脚部ブロック３３ａと脚部ブロック３３ｂの計２種類のコア部材で構成することができる。尚、第２の脚部３１ｂは、第２のギャップ４ｂを介挿することなしに、２つの脚部ブロック３３ｂを接着剤等で接合すればよい。

図７は、更に第６の実施形態の環状コア３の詳細構成を示す平面図である。第６の実施形態の環状コア３においても、一対のヨーク部３２は同形同大であり、第１の脚部３１ａと第２の脚部３１ｂの延び方向と直交する線を軸として線対称になるように配置され、第１の接合部３２ａ同士及び第２の接合部３２ｂ同士が対向配置される。

ここで、第１のギャップ４ａ及び第２のギャップ４ｂを厚くすると、第１のギャップ４ａ及び第２のギャップ４ｂから磁束が漏洩する虞がある。リアクトル１によっては、磁束漏洩の調節のため、複数の薄い第１のギャップ４ａを第１の脚部３１ａに備えるようにし、複数の薄い第２のギャップ４ｂを第２の脚部３１ｂに備えるようにする場合がある。

複数の薄い第１のギャップ４ａは、第１の脚部３１ａの長さ方向に沿って等距離離間して配置する。これにより、第１の脚部３１ａに並ぶ脚部ブロック３３ａは同形同大となる。複数の薄い第２のギャップ４ｂは、第２の脚部３１ｂの長さ方向に沿って等距離離間して配置する。これにより、第２の脚部３１ｂに並ぶ脚部ブロック３３ｂは同形同大となる。

そして、各第１のギャップ４ａの厚さＥＧａを合計した厚さＧａと、各第２のギャップ４ｂの厚さＥＧｂを合計した厚さＧｂとの差を厚み差Ｄとし、第１の接合部３２ａと第２の接合部３３ｂの高低差を、この厚み差Ｄの半分とする。これにより、脚部ブロック３３ａと脚部ブロック３３ｂも同形同大となる。

以上、１つの環形状を有する環状コア３に基づいて説明してきたが、２つ以上の環形状が連なった環状コア３についても、同形同大のヨーク部３２と同形同大の脚部ブロック３３ａ及び３３ｂの計２種類のコア部材によって形成することができる。

図８は、第７の実施形態に係るリアクトル１の全体構成を示す平面図である。図９は、第７の実施形態に係る環状コア３の構成を示す平面図である。図８及び図９に示すように、このリアクトル１は、３つの環形状が連なった環状コア３と４つのコイル２とを備えている。

この環状コア３は、中脚となる２本の第１の脚部３１ａと、外脚となる２本の第２の脚部３１ｂと、一対のヨーク部３２を組み合わせて構成されている。２本の第１の脚部３１ａが隣り合わせで配置され、２本の第１の脚部３１ａの両側に２本の第２の脚部３１ｂが分けて配置される。２本の第１の脚部３１ａ及び２本の第２の脚部３１ｂは平行配置される。この第１の脚部３１ａ及び第２の脚部３１ｂの両端部に一対のヨーク部３２を分けて挟み込む。ヨーク部３２は平行配置され、第１の脚部３１ａ及び第２の脚部３１ｂの延び方向と直交するように延在させる。

一対のヨーク部３２は、延び方向両端に第２の接合部３２ｂを有し、延び方向中心に２個の第１の接合部３２ａを有する。そして、一対のヨーク部３２は、一対のヨーク部３２は同形同大であり、第１の脚部３１ａと第２の脚部３１ｂの延び方向と直交する線を軸として線対称になるように配置され、各第１の接合部３２ａ同士及び各第２の接合部３２ｂ同士が対向配置される。２箇所の第２の接合部３２ｂで２本の第２の脚部３１ｂと接合され、２箇所の第１の接合部３２ａで２本の第１の脚部３１ａと接合される。

中脚の第１の脚部３１ａは脚部ブロック３３ａが連なって配置され、脚部ブロック３３ａの間に第１のギャップ４ａが介挿されている。外脚の第２の脚部３１ｂは脚部ブロック３３ｂが連なって配置され、脚部ブロック３３ｂの間に第２のギャップ４ｂが介挿されている。第１のギャップ４ａの厚みＧａと第２のギャップ４ｂの厚みＧｂは、回り込んでくる磁束の磁路長が相違するために異なっている。

この２つの環形状が連なった環状コア３においても、第１のギャップ４ａの厚みＧａと第２のギャップ４ｂの厚みＧｂの厚み差Ｄの半分に等しい高低差を、第１の接合部３２ａと第２の接合部３２ｂとに設ける。これにより、外脚となっている２本の第２の脚部３１ｂを構成する脚部ブロック３３ｂと、中脚となっている１本の第１の脚部３１ａを構成する脚部ブロック３３ａとを同形同大とすることができる。従って、同形同大の一対のヨーク部３２と同形同大の脚部ブロック３３ａ及び脚部ブロック３３ｂの計２種類のコア部材によって、環状コア３を形成することができる。

図１０は、第８の実施形態に係る環状コア３の構成を示す平面図である。この環状コア３は、第１の中脚部３１１、第２の中脚部３１２、第１の外脚部３１３及び第２の外脚部３１４並びに一対のヨーク部３２により、２つの環形状が連なったθ形状を成している。ヨーク部３２は、第１の中脚部３１１と接合する第１の中脚接合部３２１、第２の中脚部３１２と接合する第２の中脚接合部３２２、第１の外脚部３１３と接合する第１の外脚接合部３２３、及び第２の外脚部３１４と接合する第２の外脚接合部３２４を備えている。

そして、一対のヨーク部３２は、一対のヨーク部３２は同形同大であり、第１の中脚部３１１、第２の中脚部３１２、第１の外脚部３１３及び第２の外脚部３１４の延び方向と直交する線を軸として線対称になるように配置され、第１の中脚接合部３２１同士、第２の中脚接合部３２２同士、第１の外脚接合部３２３同士、及び第２の外脚接合部３２４同士が対向配置される。

第１の中脚部３１１は、脚部ブロック３３１が連なって構成され、また中脚内ギャップ４１が介挿されている。第２の中脚部３１２は、脚部ブロック３３２が連なって構成され、また中脚内ギャップ４２が介挿されている。第１の外脚部３１３は、脚部ブロック３３３が連なって構成され、第１の外脚内ギャップ４３が介挿されている。第２の外脚部３１４は、脚部ブロック３３４が連なって構成され、第２の外脚内ギャップ４４が介挿されている。第１の中脚内ギャップ４１の厚みＧ１と、第２の中脚内ギャップ４２の厚みＧ２と、第１の外脚内ギャップ４３の厚みＧ３と、第２の外脚内ギャップ４４の厚みＧ４は全て異なる値となっている。

この環状コア３の場合、１つの脚を基準とする。例えば第１の中脚部３１１を基準にして、第１の中脚部３１１を第１の脚部３１ａと見做し、第１の中脚接合部３２１を第１の接合部３２ａと見做す。まず、第２の中脚部３１２を第２の脚部３１ｂとし、第２の外脚接合部３２２を第２の接合部３２ｂとする。中脚内ギャップ４１の厚みＧ１と第２の中脚内ギャップ４２の厚みＧ２との厚み差Ｄ１の半分が、第１の中脚接合部３２１と第２の中脚接合部３２２との高低差となるように、第１の中脚接合部３２１に対して第２の中脚接合部３２２を突出させ、又は凹ませる。

次に、第１の外脚部３１３を第２の脚部３１ｂとし、第１の外脚接合部３２３を第２の接合部３２ｂとする。中脚内ギャップ４１の厚みＧ１と第１の外脚内ギャップ４３の厚みＧ３との厚み差Ｄ２の半分が、第１の中脚接合部３２１と第１の外脚接合部３２３との高低差となるように、第１の中脚接合部３２１に対して第１の外脚接合部３２３を突出させ、又は凹ませる。

次に、第２の外脚部３１４を第２の脚部３１ｂとし、第２の外脚接合部３２４を第２の接合部３２ｂとする。中脚内ギャップ４１の厚みＧ１と第２の外脚内ギャップ４３の厚みＧ４との厚み差Ｄ３の半分が、第１の中脚接合部３２１と第２の外脚接合部３２４との高低差となるように、第１の中脚接合部３２１に対して第２の外脚接合部３２４を突出させ、又は凹ませる。これにより、脚部ブロック３３１、脚部ブロック３３２及び脚部ブロック３３３を同形同大とすることができ、同形同大の一対のヨーク部３２と合せて、計２種類のコア部材によって、環状コア３を形成することができる。

図１１は、第９の実施形態に係る環状コア３の構成を示す平面図である。第１乃至第８の実施形態のリアクトル１のように全ての脚部にコイル２が装着されていなくともよい。この環状コア３は、１つの環形状を有するが、第１の脚部３１ａにのみコイル２が装着され、第２の脚部３１ｂにはコイル２が未装着である。この環状コア３であっても、第１の接合部３２ａと第２の接合部３２ｂの高低差を、第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂの厚み差Ｄの半分とすることで、脚部ブロック３３ａと脚部ブロック３３ｂを同形同大とすることができ、同形同大の一対のヨーク部３２と合せて、計２種類のコア部材によって、環状コア３を形成することができる。

以上のように、リアクトル１において環状コア３は、第１の脚部３１ａと第２の脚部３１ｂ等の２本以上の脚部で構成される。第１の脚部３１ａと第２の脚部３１ｂには、第１のギャップ４ａ等のギャップの有無による違い、第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂの合計の厚みの違い、又はこれらの両方がある。このとき、第１の脚部３１ａと接合する第１の接合部３２ａと、第２の脚部３１ｂと接合する第２の接合部３２ｂとは、第１の脚部３１ａ及び第２の脚部３１ｂの延び方向に沿って突出する高さ又は凹む深さが異なっており、その高低差は、第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂの合計の厚み差Ｄの半分であるようにした。

これにより、脚部ブロック３３ａ及び脚部ブロック３３ｂを同形同大とすることができ、同形同大の一対のヨーク部３２と合わせて、計２種類のコア部材によって、環状コア３を形成することができる。従って、第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂの厚みを相違させたとしても、１種類のヨーク部３２と１種類の脚部ブロック３３ａ及び脚部ブロック３３ｂの計２種類により環状コア３を形成できる。そのため、金型点数の削減、組間違えの発生確率の低下等により、製造効率に優れるリアクトルが得られる。

尚、ヨーク部３２と第１の脚部３１ａや第２の脚部３１ｂを接合するための接着剤の膜厚、及び脚部ブロック３３ａや脚部ブロック３３ｂと第１のギャップ４ａや第２のギャップ４ｂとを接合するための接着剤の膜厚を、第１のギャップの４ａの合計の厚みＧａや第２のギャップ４ｂの合計の厚みＧｂに含めるようにしてもよい。接着剤の膜厚もエアギャップとして機能し得るためである。

また、第１の接合部３２ａと第２の接合部３２ｂは、共に第１の脚部３１ａ及び第２の脚部３１ｂに向けて突出し、第１の接合部３２ａの突出長と第２の接合部３２ｂの突出長が異なるようにした。

これにより、ヨーク部３２を金型により成型する場合、第１の接合部３２ａの突出長と第２の接合部３２ｂの突出長を高精度に設計寸法に近づけることができる。従って、振動や熱によってヨーク部３２、脚部ブロック３３ａ又は脚部ブロック３３ｂが外れ、又はクラックが発生し、環状コア３に予期しないエアギャップが生じ、磁路の不均一性が再発する虞を低下させることができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、下記に示す他の実施形態も包含する。また、本発明は、上記実施形態及び下記の他の実施形態を全て又はいずれかを組み合わせた形態も包含する。さらに、これらの実施形態を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、その変形も本発明に含まれる。

例えば、１つの環形状の環状コア３及び３つの環形状が連なった環状コア３を例に挙げて説明したが、本発明は、これに限られず、３つの脚部を有し、２つの環形状が連なったθ形状の環状コア３等のように、複数の脚部により成る環状コア３に適用可能である。

第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂは、複数枚の共通厚の極薄板を重ねるようにしてもよい。これにより、第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂも同一部品を重ねることで構成でき、生産効率はより向上する。また、ヨーク部３２と第１の脚部３１ａや第２の脚部３１ｂとの間に第１のギャップ４ａと第２のギャップ４ｂを設けるようにしてもよい。

１ リアクトル
２ コイル
３ 環状コア
３１ａ 第１の脚部
３１ｂ 第２の脚部
３１１ 第１の中脚部
３１２ 第２の中脚部
３１３ 第１の外脚部
３１４ 第２の外脚部
３２ ヨーク部
３２ａ 第１の接合部
３２ｂ 第２の接合部
３２１ 第１の中脚接合部
３２２ 第２の中脚接合部
３２３ 第１の外脚接合部
３２４ 第２の外脚接合部
３３ａ 脚部ブロック
３３ｂ 脚部ブロック
３３１ 脚部ブロック
３３２ 脚部ブロック
３３３ 脚部ブロック
３３４ 脚部ブロック
４ａ 第１のギャップ
４ｂ 第２のギャップ
４１ 第１の中脚内ギャップ
４２ 第２の中脚内ギャップ
４３ 第１の外脚内ギャップ
４４ 第２の外脚内ギャップ

Claims (6)

1. 環状コアとコイルとを有するリアクトルであって、
   前記環状コアは、２本以上の脚部及び当該脚部を繋ぐ一対のヨーク部を有し、
   １本以上の前記脚部は、ギャップを有し、
   ２本以上の前記脚部には、前記ギャップの有無又は前記ギャップの合計の厚みが異なる第１の前記脚部と第２の前記脚部とが含まれ、
   前記ヨーク部は、前記脚部の端面と接合する各接合部を有し、
   前記各接合部には、前記第１の脚部と接合する第１の接合部と、前記第２の脚部と接合する第２の接合部とが含まれ、
   前記第１の接合部と前記第２の接合部とは、前記第１の脚部及び前記第２の脚部の延び方向に沿った高さが異なり、
   前記第１の接合部と前記第２の接合部の高低差は、前記第１の脚部と前記第２の脚部の前記ギャップの合計の厚みの差の半分であること、
   を特徴とするリアクトル。
2. 全ての前記脚部は、１個又は２個以上の脚部ブロックが連なって成り、
   前記脚部を挟む前記ヨーク部の両方は、同形同大状を有し、
   全ての前記脚部が有する全ての前記脚部ブロックは、同形同大状を有すること、
   を特徴とする請求項１記載のリアクトル。
3. 前記第１の接合部と前記第２の接合部は、共に前記脚部に向けて突出し、
   前記第１の接合部の突出長と前記第２の接合部の突出長が異なること、
   を特徴とする請求項１又は２記載のリアクトル。
4. 前記第１の接合部と前記第２の接合部のうちの一方のみが突出若しくは凹み、又は前記第１の接合部が突出して、前記第２の接合部が凹むこと、
   を特徴とする請求項１又は２記載のリアクトル。
5. 前記環状コアは、２本の前記脚部を有する１つの環形状、又は３本の前記脚部を有して２つの環形状が連なった形状を有すること、
   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。
6. 前記環状コアは、圧粉磁心であること、
   を特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のリアクトル。

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