JP2022089288A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】小型軽量化されたリアクトルを提供する。【解決手段】環状コア３は、コイル２が装着されて磁束が発生する第１の脚部３１及び第２の脚部３２と、これら脚部と共に閉磁路を形成する一対のヨーク部３３を有する。この環状コア３の四隅に凹部３５ａを形成し、凹部３５ａには、磁束発生部又は磁束発生部の端部である脚部の端面３１ａ、３２ａの一部が露出しているようにした。【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。

電子部品・電気部品の集積化が進み、これら部品の小型軽量化が要請されている。もちろん、小型軽量化と引き換えに部品性能を落とすことはできない。そこで、環状コアのうち、殆ど磁束の通らない部分を削減したリアクトルが提案されている（例えば特許文献１参照）。

このリアクトルの環状コアは、２本の巻回部を平行配置し、２本の巻回部の端面を一対の非巻回部で完全に塞ぐように挟み込んで、１つの環形状になっている。非巻回部のうち、巻回部から離れた２隅には殆ど磁束が通らない。そのため、非巻回部のうち、巻回部から離れた２隅が、巻回部の端面が露出しない範囲で削り落とされている。削り落とされた箇所は、磁束が殆ど通らない箇所であるから、リアクトルの性能も落ちにくい。

特許第４７５１２６６号公報

近年は、電子部品の集積化がよりいっそう進展し、電子部品・電気部品の更なる小型軽量化が要請されている。リアクトル内に更なる余地をより大きく作り出し、この余地に、リアクトルの構成要素や外部部品の構成要素を配置できるように、リアクトルをいっそう小型軽量化することが望まれている。

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、小型軽量化された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、前記コイルが装着されて磁束が発生する２本以上の脚部と、前記脚部の両端面側に分かれて配置され、前記脚部と共に閉磁路を形成する一対のヨーク部と、当該環状コアの四隅に形成される凹部と、を有し、前記凹部には、最外側に配された２本の前記脚部の前記端面の一部が露出していること、を特徴とする。

前記ヨーク部は、前記環状コアにおいて内周面を有し、前記ヨーク部は、前記内周面で前記脚部と接続し、前記凹部に露出している前記脚部の前記端面上の領域は、前記ヨーク部の内周面と略同一平面にあるようにしてもよい。

前記ヨーク部は、前記脚部が並ぶ方向に沿った全長が、最外側に配された２本の脚部の一方の前記端面の最外端から他方の前記端面の最外端までの距離よりも短く、前記最外側に配された２本の脚部は、前記端面の一部が、前記ヨーク部からはみ出し、前記凹部は、前記ヨーク部の端面と、前記最外側に配された２本の脚部の前記端面のうち、前記ヨーク部からはみ出した領域とにより画成されるようにしてもよい。

接着剤によって成り、前記最外側に配された２本の脚部の前記端面と前記ヨーク部とを接合する接合層を有するようにしてもよい。

前記最外側に配された2本の脚部の前記端面は、５％以上３０％以下の領域が前記ヨーク部から露出するようにしてもよい。

２００アンペア以上の電流が流され、前記最外側に配された２本の脚部の前記端面は、６０％以上７５％以下の領域が前記ヨーク部から露出するようにしてもよい。または、２５０アンペア以上の電流が流され、前記最外側に配された２本の脚部の前記端面は、４５％以上７５％以下の領域が前記ヨーク部から露出するようにしてもよい。

本発明によれば、大電流領域ではインダクタンス値への影響が少ない凹部が形成されるため、リアクトルの性能を落とさずに、リアクトルを小型化及び軽量化できる。

第１の実施形態のリアクトルの主構成を示す平面図である。 第１の実施形態の環状コアの構成を示す平面図である。 第１の実施形態のリアクトルの全体構成を示す平面図である。 第１の実施形態のリアクトルと比較対象のリアクトルの外部における磁束分布状態をシミュレーションにより観測した図である。 第２の実施形態の環状コアの構成を示す平面図である。 第１の実施形態に係るリアクトルと第２の実施形態に係るリアクトルの電流とインダクタンス値との関係を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の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。

（第１の実施形態）
図１はリアクトルの主構成を示す。図１に示すように、第１の実施形態のリアクトル１は、２個のコイル２と１個の環状コア３を備える。２個のコイル２は環状コア３に装着される。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は磁束を真空よりも高い透磁率に従って通す閉磁路となる。即ち、このリアクトル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である。

コイル２は、銅線等の導電線による筒状の巻回体である。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、バスバー等によって並列又は直列に接続されている。

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３１、第２の脚部３２及び一対のヨーク部３３を備えている。第１の脚部３１、第２の脚部３２及び一対のヨーク部３３が組み合わされることで、１つの環形状の閉磁路が形作られる。第１の脚部３１と第２の脚部３２は、コイル２に嵌め込まれており（図１参照）、磁束が発生する磁束発生部である。ヨーク部３３は、第１の脚部３１と第２の脚部３２を磁束で結合する連結部である。

第１の脚部３１、第２の脚部３２及び一対のヨーク部３３は、直線状に延びた四角柱形状のＩ字コアにより成る。第１の脚部３１及び第２の脚部３２には、途中にギャップが挟まっていてもよい。ギャップが挟まる場合には、第１の脚部３１及び第２の脚部３２は、複数の短いＩ字コアが連なって成り、短いＩ字コア間にギャップが介在する。ギャップは、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り、例えばセラミック等の板状のスペーサ又はエアギャップである。

第１の脚部３１と第２の脚部３２は平行配置される。以下、第１の脚部３１と第２の脚部３２とが延びる方向を縦軸方向と呼ぶ。一対のヨーク部３３は平行配置され、第１の脚部３１と第２の脚部３２とが並ぶ横軸方向に沿って延びる。横軸方向は縦軸方向と直交する。一対のヨーク部３３は、第１の脚部３１と第２の脚部３２を両端部側から挟み込むように分かれて配置される。そして、ヨーク部３３の環状において内周面３３ａに第１の脚部３１の端面３１ａが突き合わされて接合される。ヨーク部３３の内周面３３ａに第２の脚部３２の端面３２ａを突き合わされて接合される。

これにより、環状コア３は閉じた環形状を成す。尚、第１の脚部３１の端面３１ａと第２の脚部３２の端面３２ａは、第１の脚部３１と第２の脚部３２を構成する６面のうち、縦軸方向と直交して拡がる面である。ヨーク部３３の内周面３３ａは、第１の脚部３１の端面３１ａと第２の脚部３２の端面３２ａと対向する面である。

第１の脚部３１とヨーク部３３とは接着剤により接合され、第２の脚部３２とヨーク部３３とは接着剤により接合される。そのため、第１の脚部３１とヨーク部３３の間、及び第２の脚部３２とヨーク部３３との間には、接着剤により成る接合層３４が介在する。接合層３４は膜厚に応じたエアギャップとして機能している。

ここで、ヨーク部３３の全長Ｌｙは、第１の脚部３１と第２の脚部３２との距離Ｄａよりも短く設定されている。ヨーク部３３の全長Ｌｙは、横軸方向に沿った長さである。第１の脚部３１と第２の脚部３２との距離Ｄａは、横軸方向に沿った距離であり、第１の脚部３１の端面３１ａ全体と第２の脚部３２の端面３２ａ全体とを含んで、第１の脚部３１の端面３１ａの遠い端から第２の脚部３２の端面３２ａの遠い端までの離間距離である。

そのため、第１の脚部３１の端面３１ａと第２の脚部３２の端面３２ａは、ヨーク部３３からはみ出して露出する露出領域３１ｃ、３２ｃと、ヨーク部３３の内周面３３ａと接合層３４を介して接合する接合領域３１ｄ、３２ｄとに分かれている。ヨーク部３３の端面３３ｂは、第１の脚部３１の外側面３１ｂと第２の脚部３２の外側面３２ｂよりも凹んだ位置にある。ヨーク部３３の端面３３ｂは、横軸方向と直交して拡がる面であり、外側面３１ｂと外側面３２ｂは、縦軸方向に沿って拡がり、環状コア３の中心から離れた面である。

即ち、環状コア３には、当該環状コア３の四隅に凹部３５ａが形成されている。４つの凹部３５ａのうちの２つは、第１の脚部３１の端面３１ａ上の露出領域３１ｃとヨーク部３３の端面３３ｂとで画成されている。４つの凹部３５ａのうちの他の２つは、第２の脚部３２の端面３２ａ上の露出領域３２ｃとヨーク部３３の端面３３ｂとで画成されている。

そして、第１の脚部３１の端面３１ａの露出領域３１ｃとヨーク部３３の内周面３３ａとは、接合層３４を除けば同一平面に並び、第２の脚部３２の端面３２ａの露出領域３２ｃとヨーク部３３の内周面３３ａとは、接合層３４を除けば同一平面に並ぶ。換言すれば、端面３１ａや端面３２ａ付近で発生した磁束が通れる磁路が環状コア３内にない。

ここで、端面３１ａ、３２ａの横軸方向の幅に対する、露出領域３１ｃ、３２ｃの横幅方向の幅の割合は、５％以上３０％以下が好ましい。この範囲であれば、凹部３５ａを形成しない場合と比較しても、全電流範囲においてインダクタンス値の落ち込みは無いか、落ち込みがあっても１００Ａ以下の範囲において５％以内に収まる。

また、端面３１ａ、３２ａの横軸方向の幅に対する、露出領域３１ｃ、３２ｃの横幅方向の幅の割合は、リアクトル１に対して２００Ａ以上の電流を流す場合には、６０％以上７５％以下であってもよい。この範囲であれば、凹部３５ａを形成しない場合と比べて、２００Ａ以上の電流を流した場合のインダクタンス値が向上する。リアクトル１に対して２５０Ａ以上の電流を流す場合には、端面３１ａ、３２ａの横軸方向の幅に対する、露出領域３１ｃ、３２ｃの横幅方向の幅の割合は、４５％以上７５％以下であってもよい。この範囲であれば、凹部３５ａを形成しない場合と比べて、２５０Ａ以上の電流を流した場合のインダクタンス値が向上する。但し、この範囲外であっても、凹部３５ａを形成しない場合と比べても遜色のないインダクタンス値が得られる。

図３は、リアクトル１の全体構成を示す平面図である。リアクトル１はコア被覆樹脂４を更に備えている。コア被覆樹脂４は環状コア３を被覆する。コイル２は、このコア被覆樹脂４の上から嵌め込まれ、環状コア３と電気的に絶縁されている。

コア被覆樹脂４は、一定の形を保持する成形品であり、絶縁性及び耐熱性を備えている。例えば、コア被覆樹脂４は、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）、又はこれらの複合が材質として用いられている。

このコア被覆樹脂４には、コイル２、環状コア３及びコア被覆樹脂４を含み構成されるリアクトル本体１ａを固定するための締結部５が形成されている。この締結部５を用いて、リアクトル本体１ａは、例えば、当該リアクトル本体１ａを収容するバスタブ形状の金属ケースと締結される。締結部５は、ボルト穴を有し、金属ケース等の支持体側のボルト穴と位置合わせされ、ボルトが挿通される。環状コア３の四隅に形成された凹部３５ａ内に設置されるのは、例えば、この締結部５である。

このようなリアクトル１において、凹部３５ａは、第１の脚部３１の端面３１ａや第２の脚部３２の端面３２ａの一部を露出させている。第１の脚部３１や第２の脚部３２は、コイル２が巻回された磁束発生部である。そして、第１の脚部３１の端面３１ａや第２の脚部３２の端面３２ａは、コイル２の端部からの距離が無いか、ほとんど確保されていない。

また、第１の脚部３１の端面３１ａの露出領域３１ｃとヨーク部３３の内周面３３ａとは、接合層３４を除けば同一平面に並び、第２の脚部３２の端面３２ａの露出領域３２ｃとヨーク部３３の内周面３３ａとは、接合層３４を除けば同一平面に並ぶ。換言すれば、端面３１ａや端面３２ａ付近で発生した磁束が通れる磁路が環状コア３内にない。

従って、第１の脚部３１の露出領域３１ｃや第２の脚部３２の露出領域３２ｃの付近で発生した磁束は、コイル２の軸に対して直角に近い角度で斜交して接合領域３１ｄ、３２ｄに至ることができず、第１の脚部３１の露出領域３１ｃや第２の脚部３２の露出領域３２ｃから凹部３５ａ内に外部漏洩してから、ヨーク部３３の端面３３ｂに入る。

第１の脚部３１の露出領域３１ｃの隣は接合領域３１ｄであり、第２の脚部３２の露出領域３２ｃの隣は接合領域３２ｄであり、これら接合領域３１ｄ、３２ｄはヨーク部３３と接合されている。しかし、この接合領域３１ｄ、３２ｄには接合層３４が存在している。接合層３４は磁気抵抗が高くなっている。従って、接合領域３１ｄ、３２ｄを通る磁束が抑制される。そのため、より多くの磁束が第１の脚部３１の露出領域３１ｃや第２の脚部３２の露出領域３２ｃから外部漏洩してから、ヨーク部３３の端面３３ｂに入る。

そうすると、第１の脚部３１の端面３１ａや第２の脚部３２の端面３２ａの一部が露出するように形成された凹部３５ａは、エアギャップとして機能する。そのため、この凹部３５ａは、大電流領域ではインダクタンス値に大きく影響せずに、リアクトル１内に締結部５を設置する等の余地となる。

ここで、図４の（ａ）は、このリアクトル１の外部における磁束分布状態をシミュレーションにより観測した図であり、（ｂ）は比較対象の外部における磁束分布状態をシミュレーションにより観測した図である。比較対象は、環状コア３の隅に凹部３５ａを有する。しかし、比較対象の凹部３５ａの縦軸方向の深さは、ヨーク部３３の縦軸方向の長さよりも浅い。即ち、凹部３５ａは、ヨーク部３３の四隅のうち、リアクトル１の隅に対応する２箇所のみ欠けてなり、第１の脚部３１の端面３１ａや第２の脚部３２の端面３２ａは、凹部３５ａに露出していない。

図中、丸で囲った部分が凹部３５ａである。図４の（ａ）及び（ｂ）を比較するとわかるように、このリアクトル１では、凹部３５ａから磁束が漏れていることが確認できる。一方、比較対象のリアクトルにおいては、凹部３５ａから磁束が殆ど漏れ出してはいないことが確認できる。即ち、第１の脚部３１の端面３１ａや第２の脚部３２の端面３２ａの一部が露出するように形成された凹部３５ａは、エアギャップとして機能していることが確認できる。そして、この凹部３５ａは、大電流領域ではインダクタンス値に大きく影響せずに、リアクトル１内に締結部５を設置する等の余地となることがわかる。

次に、第１の実施形態のリアクトル１における電流とインダクタンス値との関係を下表１に示す。露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が５％の実施例１、露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が１５％の実施例２、３０％の実施例３、４５％の実施例４、６０％の実施例５、及び７５％の実施例６のリアクトル１、並びに露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が０％の比較例１、及び１００％の比較例２のリアクトルを用意した。これら実施例１乃至６のリアクトル１並びに比較例１及び２のリアクトルに対して２５０Ａまでの各電流を流し、インダクタンス値を計測した。尚、実施例１乃至６のリアクトル１並びに比較例１及び２のリアクトルは、横軸方向の全幅が１３．５ｍｍの端面３１ａ、３１ｂを有する。

（表１）

上表１において、露出領域３１ｃ、３２ｃの割合とは、端面３１ａ、３２ａの横軸方向の幅に対する露出領域３１ｃ、３２ｃの横幅方向の幅の割合である。露出領域３１ｃと露出領域３２ｃの割合は同一である。露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が０％とは、凹部３５ａが形成されていない状態であり、露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が１００％とは、第１の脚部３１の角とヨーク部３３の角だけが接している状態、及び第２の脚部３２の角とヨーク部３３の角だけが接している状態である。

また、表１の各数値に基づいて、比較例１の各インダクタンス値に対する実施例１乃至６の各インダクタンス値の低下割合を計算し、下表２に示した。表２において正の値は、比較例１よりも低いインダクタンス値を示し、負の値は、比較例１よりも高いインダクタンス値を示す。

（表２）

上表１及び表２に示すように、露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が０％の比較例１と比べて、露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が５～７５％の実施例１乃至６は、初期のインダクタンス値が低い。初期のインダクタンス値は、直流電流の重畳がない場合の値である。初期のインダクタンス値が落ちているのは、磁路となって磁束が通る箇所に凹部３５ａが存在するためである。初期のインダクタンス値は、露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が大きくなるほど落ちている。磁路となって磁束が通る大きな箇所が削られていくからである。

もっとも、露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が５～３０％の実施例１乃至３は、露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が０％の比較例１と比較しても、直流電流の重畳がゼロを含む全電流範囲においてインダクタンス値の落ち込みは無いか、落ち込みがあっても１００Ａ以下の範囲において５％以内に収まっていることが確認できる。

１５０Ａの電流がリアクトル１に流された場合には、実施例１乃至３のみならず、露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が４５％以上の実施例４乃至６のリアクトル１を含めても、比較例１のリアクトルに対して、インダクタンス値の差を一桁の割合まで縮めていることが確認できる。そして、２００Ａ以上の電流がリアクトル１に流された場合、実施例１乃至６のリアクトル１のインダクタンス値は、比較例１のリアクトルのインダクタンス値と殆ど同じか、上回っていることが確認できる。

即ち、第１の脚部３１の端面３１ａや第２の脚部３２の端面３２ａの一部が露出するように形成された凹部３５ａは、エアギャップとして機能し、大電流領域ではインダクタンス値への影響が少ないことが確認できる。従って、磁束発生部である第１の脚部３１の端面３１ａや第２の脚部３２の端面３２ａの一部が露出させるように凹部３５ａを形成すれば、大電流領域ではリアクトル１の性能を損なうことはなく大きく余地が取れ、リアクトル１の更なる小型化及び軽量化を達成できる。

しかも、２００Ａ以上の電流がリアクトル１に流された場合、露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が６０％以上７５％以下の実施例５及び６のリアクトル１は、比較例１のリアクトルのインダクタンス値を上回っていることが確認できる。また、２５０Ａ以上の電流がリアクトル１に流された場合、露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が４５％以上７５％以下の実施例４乃至６のリアクトル１は、比較例１のリアクトルのインダクタンス値を上回っていることが確認できる。これは、凹部３５ａを形成したほうが、凹部３５ａの形成範囲と大電流の領域によってはリアクトル１の性能が向上することを示している。

露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が１００％の比較例２は、実施例１乃至６と比べても大電流領域におけるインダクタンス値に遜色はなかったが、初期のインダクタンス値が実施例１乃至６と比べて大きく落ち込んでしまうことが確認された。

尚、このように形作られるリアクトル１では、環状コア３は、ヨーク部３３、第１の脚部３１及び第２の脚部３２という四角柱状のＩ字コアにより成り立つため、生産性がよく、リアクトル１のコストダウンを図ることもできる。

（第２の実施形態）
図５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５に示すように、環状コア３は、一対のＵ字状ブロック３６と２本の脚部ブロック３７とを備えている。Ｕ字状コア３６は、ヨーク部３３の内周面３３ａの両端から脚部３６ａ、３６ｂが突出してＵ字形状を有する。脚部３６ａ同士及び脚部ブロック３６ｂ同士が対向するように、一対のＵ字状ブロック３６を向かい合わせにし、脚部３６ａ間及び脚部３６ｂ間に脚部ブロック３７を介在させている。これにより、環状コア３は１つの環形状の閉磁路を有する。

コイル２の端部は、Ｕ字状ブロック３６の脚部３６ａ及び脚部３６ｂに被さる。従って、Ｕ字状ブロック３６の脚部３６ａは磁束発生部の一部であり、第１の脚部３１の端部側を担い、Ｕ字状ブロック３６の脚部３６ｂは磁束発生部の一部であり、第２の脚部３２の端部側を担っている。

Ｕ字状ブロック３６には、両隅が削り取られて凹部３５ｂが形成されている。凹部３５ｂは、ヨーク部３３と脚部３６ａとの境界Ｂ、ヨーク部３３及び脚部３６ｂとの境界Ｂにまで及ぶ。即ち、脚部３６ａの端面３１ａと脚部３６ｂの端面３２ａは、凹部３５ｂに露出した露出領域３１ｃと露出領域３２ｃを有する。そして、脚部３６ａの端面３１ａの露出領域３１ｃとヨーク部３３の内周面３３ａとが同一平面に並び、脚部３６ｂの端面３２ａの露出領域３２ｃとヨーク部３３の内周面３３ａとは同一平面に並ぶ。換言すれば、端面３１ａや端面３２ａ付近で発生した磁束が通れる磁路が環状コア３内にない。

また、凹部３５ｂは、脚部３６ａの内側面３１ｅを延長した平面と脚部３６ｂの内側面３２ｅを延長した平面には未達である。尚、内側面３１ｅと内側面３２ｅは外側面３１ｂと外側面３２ｂとは反対の面である。

この第２の実施形態のリアクトル１では、脚部３６ａとヨーク部３３は継ぎ目無く繋がっており、露出領域３１ｃの隣には接合層３４がない。また、このリアクトル１は、脚部３６ｂとヨーク部３３は継ぎ目無く繋がっており、露出領域３１ｃの隣には接合層３４がない。

但し、このリアクトル１においても、凹部３５ｂは、磁束発生部の端部である脚部３６ａや脚部３６ｂの端面３１ａや端面３２ａを露出させている。そして、脚部３６ａの端面３１ａの露出領域３１ｃとヨーク部３３の内周面３３ａとは同一平面に並んでおり、脚部３６ｂの端面３２ａの露出領域３２ｃとヨーク部３３の内周面３３ａとは同一平面に並んでいる。

従って、露出領域３１ｃや露出領域３２ｃの付近で発生した磁束は、コイル２の軸に対して直角に近い角度で斜交して環状コア３内でヨーク部３３に至ることはできず、第１の脚部３１の露出領域３１ｃや第２の脚部３２の露出領域３２ｃから凹部３５ｂ内に外部漏洩してから、ヨーク部３３の端面３３ｂに入る。

そうすると、このリアクトル１でも凹部３５ｂはエアギャップとして機能することになる。そのため、凹部３５ｂは、大電流領域ではインダクタンス値に対する影響が少なく、リアクトル１の性能を落とさず、リアクトル１内に締結部５を設置する等の余地になる。

ここで、Ｕ字状ブロック３６に凹部３５ｂが形成され、露出領域３１ｃ、３２ｃが各割合の実施例７乃至１１のリアクトル１を用意した。実施例７乃至１１のリアクトル１において、ヨーク部３３と脚部３６ａ及びヨーク部３３と脚部３６ｂとは継ぎ目無く一繋ぎになっている。即ち、実施例７乃至１１のリアクトル１は、第２の実施形態のリアクトル１である。また、Ｕ字状ブロック３６により環状コア３が形成されるが、露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が０％と１００％の比較例３と比較例４のリアクトルを用意した。

実施例７乃至１１のリアクトル１及び比較例３及び４のリアクトルに対して、２５０Ａまでの各電流を流し、インダクタンス値を計測した。その結果を下表３に示す。

（表３）

また、表３の各数値に基づいて、比較例３の各インダクタンス値に対する実施例７乃至１１の各インダクタンス値の低下割合を計算し、下表４に示した。表４において正の値は、比較例１よりも低いインダクタンス値を示し、負の値は、比較例１よりも高いインダクタンス値を示す。

（表４）

上表３及び表４に示すように、露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が０％の比較例３と比べて、露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が１５～７５％の実施例７乃至１１は、初期のインダクタンス値が低い。もっとも、露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が３０％以下の実施例７及び８は、露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が０％の比較例３と比較しても、直流電流の重畳がゼロを含む全電流範囲においてインダクタンス値の落ち込みは無いか、落ち込みがあっても１００Ａ以下の範囲において４％以内に収まっていることが確認できる。

２００Ａの電流がリアクトル１に流された場合、実施例７及び８のみならず、露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が４５％以上の実施例９乃至１１のリアクトル１を含めても、比較例３のリアクトルに対して、インダクタンス値の差を一桁の割合まで縮めていることが確認できる。そして、２５０Ａ以上の電流がリアクトル１に流された場合、実施例７乃至１１のリアクトル１のインダクタンス値は、比較例３のリアクトルのインダクタンス値と殆ど同じか、上回っていることが確認できる。

しかも、２５０Ａ以上の電流がリアクトル１に流された場合、露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が６０％以上７５％以下の実施例１０及び１１のリアクトル１は、比較例３のリアクトルのインダクタンス値を上回っていることが確認できる。即ち、実施形態２のリアクトル１においても、凹部３５ｂを形成したほうが、凹部３５ｂの形成範囲と大電流の領域によってはリアクトル１の性能が向上することを示している。

このように、凹部３５ｂに磁束発生部の端部であるＵ字状ブロック３６の脚部３６ａ、３６ｂを露出させても、大電流領域ではリアクトル１のインダクタンス値を損なうことはなく、しかも凹部３５ｂを大きく取れるのでリアクトル１の小型化及び軽量化を達成できる。

ここで、露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が４５％の実施例４及び実施例９のリアクトル１を用意した。実施例４のリアクトル１は、第１の実施形態のリアクトル１であり、端面３１ａ、３２ａの露出領域３１ｃ、３２ｃの隣には磁気抵抗となる接合層３４が配されている。実施例９のリアクトル１は、第２の実施形態のリアクトル１であり、端面３１ａ、３２ａの露出領域３１ｃ、３２ｃの隣には磁気抵抗となる接合層３４はない。

これら実施例４及び実施例９のリアクトル１に対して１５Ａ刻みで０Ａから２８５Ａまでの各電流を流し、インダクタンス値を計測した。計測により得られた実施例４及び実施例９のリアクトル１の電流とインダクタンス値との関係を下表５に示す。また、下表５の結果を図６のグラフに示す。

（表５）

上表５及び図６に示すように、初期のインダクタンス値及び電流が１０５Ａまでのインダクタンス値を比較すると、実施例４のリアクトル１は実施例９のリアクトル１よりも劣っている。しかしながら、電流が１２０Ａ以上の範囲では、実施例４のリアクトル１のインダクタンス値は、実施例９のリアクトル１のインダクタンス値を上回っている。

尚、露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が１５％の実施例２及び実施例７のリアクトル１を比較すると、実施例２のリアクトル１は、２４０Ａでインダクタンス値が実施例７と同等になり、２５５Ａ以上でインダクタンス値が実施例７を上回るようになった。露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が３０％の実施例３及び実施例８のリアクトル１を比較すると、実施例３のリアクトル１は、２１０Ａでインダクタンス値が実施例８と同等になり、２２５Ａ以上でインダクタンス値が実施例８を上回るようになった。

露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が６０％の実施例５及び実施例１０のリアクトル１を比較すると、実施例５のリアクトル１は、１０５Ａ以上でインダクタンス値が実施例１０を上回るようになった。露出領域３１ｃ、３２ｃの割合が７５％の実施例６及び実施例１１のリアクトル１を比較すると、実施例６のリアクトル１は、７５Ａ以上でインダクタンス値が実施例１１を上回るようになった。

これにより、端面３１ａ、３２ａの露出領域３１ｃ、３２ｃの隣に磁気抵抗となる接合層３４を配置すると、より多くの磁束が第１の脚部３１の露出領域３１ｃや第２の脚部３２の露出領域３２ｃから外部漏洩してから、ヨーク部３３の端面３３ｂに入ることが確認された。そのため、この凹部３５ａは、大電流領域ではインダクタンス値に更に影響せず、リアクトル１内に締結部５を設置する等のスペースとなる。

（作用効果）
以上のように、各実施形態のリアクトル１は、環状コア３とコイル２とを有する。環状コア３は、コイル２が装着されて磁束が発生する第１の脚部３１及び第２の脚部３２、又はＵ字状ブロック３６の脚部３６ａ及び脚部３６ｂといった脚部を有する。また、環状コア３は、これら脚部の両端面側に分かれて配置され、脚部と共に閉磁路を形成する一対のヨーク部３３を有する。この環状コア３の四隅に凹部３５ａ又は凹部３５ｂを形成し、凹部３５ａ、３５ｂには、磁束発生部又は磁束発生部の端部である脚部の端面３１ａ、３２ａの一部が露出しているようにした。これにより、大電流領域ではインダクタンス値に対する凹部３５ａ、３５ｂの影響が少なくなるため、リアクトル１の性能を落とさずに、リアクトル１を小型化及び軽量化できる。

また、ヨーク部３３は、環状コア３における内周面３３ａを有し、ヨーク部３３は、この内周面３３ａで脚部と接続し、凹部３５ａ又は凹部３５ｂに露出している脚部の端面３１ａ、３２ａ上の露出領域３１ｃ、３２ｃは、ヨーク部３３の内周面３３ａと略同一平面にあるようにした。これにより、端面３１ａや端面３２ａ付近で発生した磁束が通れる磁路が環状コア３内になくなり、端面３１ａ、３２ａ付近で発生した磁束は凹部３５ａ、３５ｂから一旦外部漏洩せざるを得なくなる。従って、凹部３５ａ、３５ｂは効率的にエアギャップとして機能する。

このようなリアクトル１は、典型的には、脚部が並ぶ方向に沿ったヨーク部３３の全長Ｌｙを、最外側に配された２本の脚部の端面３１ａ、３１ｂ全体を含んで、当該２本の脚部の一方の端面３１ａの端から他方の端面３２ａの端までの距離よりも短くすればよい。そして、最外側に配された２本の脚部は、端面３１ａ、３２ａの一部をヨーク部３３からはみ出させる。

そうすると、凹部３５ａ、３５ｂは、ヨーク部３３の端面３３ｂと、最外側に配された２本の脚部の端面３１ａ、３２ａのうち、ヨーク部３３からはみ出した露出領域３１ｃ、３２ｃとにより画成される。そして、凹部３５ａ又は凹部３５ｂに露出している脚部の端面３１ａ、３２ａ上の露出領域３１ｃ、３２ｃは、ヨーク部３３の内周面３３ａと接合層３４を除き略同一平面となる。

このように形作られるリアクトル１では、環状コア３は、ヨーク部３３、第１の脚部３１及び第２の脚部３２という四角柱状のＩ字コアにより成り立つため、生産性がよく、リアクトル１のコストダウンを図ることもできる。

尚、各実施形態では、２本の脚部を有する環状コア３を例に採り説明したが、これに限らず、３本以上の脚部を有する環状コア３であってもよい。例えば１本の中脚と２本の外脚の計３本の脚部が平行に配置され、２つの環形状が連なったθ形状の環状コア３であってもよい。このθ形状の環状コア３では、２本の外脚の端面３１ａ、３２ａをヨーク部３３から露出させるようにして凹部３５ａ又は凹部３５ｂを形成する。４本以上の脚部を有する環状コア３であっても、最も外側に位置する２本の脚部の端面３１ａ、３２ａをヨーク部３３から露出させるようにして凹部３５ａ又は凹部３５ｂを形成すればよい。

また、環状コア３とコイル２とを含むリアクトル本体１ａを他の箇所とを締結するための締結部５を凹部３５ａ又は３５ｂ内に配置するようにした。これにより、リアクトル１が小型になる。凹部３５ａ又は３５ｂには締結部５に限らず、リアクトル１の他の構造部品、リアクトル１以外の外部の電子部品、電子回路、機械要素、その他の各種構造物の部品を配置してもよい。

また、接着剤によって成り、最外側に配された２本の脚部の端面３１ａ、３２ａとヨーク部３３とを接合する接合層３４を有するようにした。これにより、端面３１ａ、３２ａからより多くの磁束が漏れ出し、凹部３５ａのエアギャップとしての機能を高めることができる。従って、凹部３５ａによる大電流領域でのインダクタンス値への影響がより少なくなる。

また、最外側に配された２本の脚部の端面３１ａ、３２ａは、５％以上３０％以下の領域がヨーク部３３から露出するようにした。この場合、凹部３５ａや凹部３５ｂを形成しない場合と比較しても、全電流範囲においてインダクタンス値が損なわれることが無い。しかも、凹部３５ａや凹部３５ｂに締結部５に限らず、リアクトル１の他の構造部品、リアクトル１以外の外部の電子部品、電子回路、機械要素、その他の各種構造物の部品を配置でき、リアクトル１の小型化及び軽量化を達成できる。

また、最外側に配された２本の脚部の端面３１ａ、３２ａは、６０％以上７５％以下の領域がヨーク部３３から露出するようにした。これにより、２００アンペア以上の電流が流された場合、凹部３５ａはリアクトル１のインダクタンス値を寧ろ向上させつつ、リアクトル１の小型化及び軽量化できる。

また、最外側に配された２本の脚部の端面３１ａ、３２ａは、４５％以上７５％以下の領域がヨーク部３３から露出するようにした。これにより、２５０アンペア以上の電流が流された場合、凹部３５ａはリアクトル１のインダクタンス値を寧ろ向上させつつ、リアクトル１の小型化及び軽量化できる。

尚、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。

１ リアクトル
１ａ リアクトル本体
２ コイル
３ 環状コア
３１ 第１の脚部
３１ａ 端面
３１ｂ 外側面
３１ｃ 露出領域
３１ｄ 接合領域
３１ｅ 内側面
３２ 第２の脚部
３２ａ 端面
３２ｂ 外側面
３２ｃ 露出領域
３２ｄ 接合領域
３２ｅ 内側面
３３ ヨーク部
３３ａ 内周面
３３ｂ 端面
３４ 接合層
３５ａ 凹部
３５ｂ 凹部
３６ Ｕ字状ブロック
３６ａ 脚部
３６ｂ 脚部
３７ 脚部ブロック
４ コア被覆樹脂
５ 締結部

Claims (8)

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、
   前記コイルが装着されて磁束が発生する２本以上の脚部と、
   前記脚部の両端面側に分かれて配置され、前記脚部と共に閉磁路を形成する一対のヨーク部と、
   当該環状コアの四隅に形成される凹部と、
   を有し、
   前記凹部には、最外側に配された２本の前記脚部の前記端面の一部が露出していること、
   を特徴とするリアクトル。
2. 前記ヨーク部は、前記環状コアにおける内周面を有し、
   前記ヨーク部は、前記内周面で前記脚部と接続し、
   前記凹部に露出している前記脚部の前記端面上の領域は、前記ヨーク部の内周面と略同一平面にあること、
   を特徴とする請求項１記載のリアクトル。
3. 前記ヨーク部は、前記脚部が並ぶ方向に沿った全長が、最外側に配された２本の脚部の一方の前記端面の最外端から他方の前記端面の最外端までの距離よりも短く、
   前記最外側に配された２本の脚部は、前記端面の一部が、前記ヨーク部からはみ出し、
   前記凹部は、前記ヨーク部の端面と、前記最外側に配された２本の脚部の前記端面のうち、前記ヨーク部からはみ出した領域とにより画成されること、
   を特徴とする請求項１又は２記載のリアクトル。
4. 前記環状コアと前記コイルとを含む本体と、
   前記凹部内に配置され、前記本体と他の箇所とを締結する締結部と、
   を備えること、
   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. 接着剤によって成り、前記最外側に配された２本の脚部の前記端面と前記ヨーク部とを接合する接合層を有すること、
   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. 前記最外側に配された２本の脚部の前記端面は、５％以上３０％以下の領域が前記ヨーク部から露出すること、
   を特徴とする請求項５に記載のリアクトル。
7. ２００アンペア以上の電流が流され、
   前記最外側に配された２本の脚部の前記端面は、６０％以上７５％以下の領域が前記ヨーク部から露出すること、
   を特徴とする請求項５記載のリアクトル。
8. ２５０アンペア以上の電流が流され、
   前記最外側に配された２本の脚部の前記端面は、４５％以上７５％以下の領域が前記ヨーク部から露出すること、
   を特徴とする請求項５記載のリアクトル。

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