JP2023077252A - リアクトル、コンバータ、及び電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサへの漏れ磁束の影響を小さくすることができるリアクトルを提供する。
【解決手段】コイル及び磁性コアを備えるリアクトルと、リアクトルの物理量を測定するセンサとを備え、コイルは、筒状の巻回部を有し、磁性コアは、第一エンドコア部及び第二エンドコア部と、ミドルコア部と、第一サイドコア部及び第二サイドコア部とを有し、ミドルコア部は、巻回部の内側に配置される部分を有し、第一サイドコア部及び第二サイドコア部は、ミドルコア部を挟むように、巻回部の外側に並列され、ミドルコア部、第一サイドコア部及び第二サイドコア部は、第一エンドコア部と第二エンドコア部との間をつなぎ、第二エンドコア部の比透磁率が第一エンドコア部の比透磁率よりも大きく、センサは、第一エンドコア部と第二エンドコア部との間の中心線よりも第二エンドコア部側に配置されている、リアクトル。
【選択図】図２

Description

本開示は、リアクトル、コンバータ、及び電力変換装置に関する。

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にリアクトルがある。特許文献１、２は、車載用のリアクトルを開示する。

特許文献１は、コイルと、２つのコア片を組み合わせた磁性コアとを備えるリアクトルを開示する。特許文献１の図１、図２に記載されたリアクトルは、２つの巻回部を有するコイルと、２つのＵ字状のコア片を備える磁性コアとを備える。この磁性コアは、所謂Ｕ－Ｕ型コアである。Ｕ－Ｕ型コアは、Ｕ字状のコア片の端面同士が向かい合うように組み合わされることで環状に構成される。特許文献１の図５、図６に記載されたリアクトルは、１つの巻回部を有するコイルと、２つのＥ字状のコア片を備える磁性コアとを備える。この磁性コアは、所謂Ｅ－Ｅ型コアである。Ｅ－Ｅ型コアは、Ｅ字状のコア片の端面同士が向かい合うように組み合わされることでθ状に構成される。

特許文献２は、リアクトルの物理量を測定するセンサを備えるリアクトルを開示する。

特開２０１６－２０１５０９号公報 特開２０１６－０８２０４３号公報

リアクトルには、リアクトルの状態に応じた制御をするため、リアクトルの物理量を測定する各種センサが取り付けられることがある。センサとしては、例えば、コイルに流れる電流を測定する電流センサや、コイルの温度や磁性コアの温度を測定する温度センサがある。

センサは、リアクトルの動作時に磁性コアから漏れた磁束の影響を受けることがある。磁性コアからの漏れ磁束の影響によって、センサの動作が不安定になる場合がある。その場合、センサの測定精度が悪化することがある。したがって、リアクトルにセンサを配置する場合、センサに対する漏れ磁束の影響を抑えることが望まれる。

本開示は、センサへの漏れ磁束の影響を小さくすることができるリアクトルを提供することを目的の一つとする。また、本開示は、上記リアクトルを備えるコンバータを提供することを別の目的の一つとする。更に、本開示は、上記コンバータを備える電力変換装置を提供することを他の目的の一つとする。

本開示のリアクトルは、
コイル及び磁性コアを備えるリアクトルと、
前記リアクトルの物理量を測定するセンサとを備え、
前記コイルは、筒状の巻回部を有し、
前記磁性コアは、第一エンドコア部及び第二エンドコア部と、ミドルコア部と、第一サイドコア部及び第二サイドコア部とを有し、
前記ミドルコア部は、前記巻回部の内側に配置される部分を有し、
前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部は、前記ミドルコア部を挟むように、前記巻回部の外側に並列され、
前記ミドルコア部、前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部は、前記第一エンドコア部と前記第二エンドコア部との間をつなぎ、
前記第二エンドコア部の比透磁率が前記第一エンドコア部の比透磁率よりも大きく、
前記センサは、前記第一エンドコア部と前記第二エンドコア部との間の中心線よりも前記第二エンドコア部側に配置されている。

本開示のコンバータは、本開示のリアクトルを備える。

本開示の電力変換装置は、本開示のコンバータを備える。

本開示のリアクトルは、センサへの漏れ磁束の影響を小さくすることができる。また、本開示のコンバータ及び電力変換装置は、センサによってリアクトルの物理量を正確に測定し易い。

図１は、実施形態１に係るリアクトルを示す概略斜視図である。 図２は、実施形態１に係るリアクトルを示す概略平面図である。 図３は、実施形態１に係るリアクトルを第二エンドコア部側から見た概略正面図である。 図４は、実施形態２に係るリアクトルを示す概略平面図である。 図５は、実施形態３に係るリアクトルを示す概略平面図である。 図６は、ハイブリッド自動車の電源系統を模式的に示す構成図である。 図７は、コンバータを備える電力変換装置の一例の概略を示す回路図である。 図８は、試験例１の解析例１における測定点を示す図である。 図９は、試験例１の解析例１で得られた磁束密度の時間的推移を示すグラフである。 図１０は、試験例１の解析例２における測定点を示す図である。 図１１は、試験例１の解析例２で得られた磁束密度の時間的推移を示すグラフである。

［本開示の実施形態の説明］
本発明者は、センサへの漏れ磁束の影響について鋭意検討した結果、以下の知見を得た。本発明者らが、磁性コアの漏れ磁束の分布を調べたところ、磁性コアの形状によって磁束の漏れ方に違いがあることが分かった。上記Ｅ－Ｅ型のように磁性コアがθ状に構成されている場合は、磁性コアのうち、コイルの外側に配置されるエンドコア部から磁束が漏れ易い。一方で、上記Ｕ－Ｕ型のように磁性コアが環状に構成されている場合は、磁束が比較的漏れ難い。よって、特にθ状の磁性コアを採用する場合は、センサが漏れ磁束の影響をできるだけ受けないように考慮することが必要である。

センサが漏れ磁束の影響を受けないようにするには、例えば、磁性コアからセンサを遠ざけたり、磁気シールドを備えたセンサを使用したりすることが考えられる。しかし、磁性コアからセンサを遠ざけた場合は、正確な測定ができなかったり、センサの配置箇所が制限されたりするという問題がある。つまり、センサのレイアウト上の自由度が低くなる。また、磁気シールドを備えたセンサは高価であるため、高コスト化を招くという問題がある。簡易な手段でセンサへの漏れ磁束を影響を小さくすることが望まれる。

本開示は上記の知見に基づくものである。最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

（１）本開示の実施態様に係るリアクトルは、
コイル及び磁性コアを備えるリアクトルと、
前記リアクトルの物理量を測定するセンサとを備え、
前記コイルは、筒状の巻回部を有し、
前記磁性コアは、第一エンドコア部及び第二エンドコア部と、ミドルコア部と、第一サイドコア部及び第二サイドコア部とを有し、
前記ミドルコア部は、前記巻回部の内側に配置される部分を有し、
前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部は、前記ミドルコア部を挟むように、前記巻回部の外側に並列され、
前記ミドルコア部、前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部は、前記第一エンドコア部と前記第二エンドコア部との間をつなぎ、
前記第二エンドコア部の比透磁率が前記第一エンドコア部の比透磁率よりも大きく、
前記センサは、前記第一エンドコア部と前記第二エンドコア部との間の中心線よりも前記第二エンドコア部側に配置されている。

本開示のリアクトルは、センサへの漏れ磁束の影響を小さくすることができる。本開示のリアクトルでは、センサが第二エンドコア部側に配置されている。第二エンドコア部の比透磁率は第一エンドコア部の比透磁率よりも大きいため、第二エンドコア部から漏れる磁束は第一エンドコア部から漏れる磁束よりも少ない。本開示のリアクトルでは、センサが第二エンドコア部側に配置されていることで、センサが第一エンドコア部側に配置されている場合に比較して、センサに対する漏れ磁束の影響が小さくなる。よって、センサが漏れ磁束の影響を受け難いため、リアクトルの物理量を正確に測定し易い。

（２）本開示のリアクトルの一形態として、
前記第一エンドコア部の比透磁率が５以上５０以下であることでもよい。

第一エンドコア部の比透磁率が小さいほど、第一エンドコア部からの漏れ磁束が増える。上記の形態では、センサを第二エンドコア部側に配置することのメリットが大きい。

（３）上記（２）に記載のリアクトルの一形態として、
前記第二エンドコア部の比透磁率が１００以上５００以下であることでもよい。

上記形態は、第二エンドコア部からの漏れ磁束を低減できるので、センサへの漏れ磁束の影響を抑制できる。

（４）本開示のリアクトルの一形態として、
前記第二エンドコア部から前記センサまでの距離が５０ｍｍ以内であることでもよい。

上記の形態は、センサと第二エンドコア部との距離が近い。上記の形態は、センサをリアクトルに近づけて配置することができるので、センサのレイアウトの自由度を高めることができる。

（５）本開示のリアクトルの一形態として、
前記センサは、前記リアクトルを第一の動作条件で動作させたとき、前記磁性コアから漏れる磁束密度の変化幅が２．０ｍＴ以下となる位置に配置されていることでもよい。
前記第一の動作条件は、入力電圧が２００Ｖ、昇圧後電圧が４００Ｖ、スイッチング周波数が２０ｋＨｚ、重畳電流が１００Ａである。

漏れ磁束の変化が大きいほど、センサが漏れ磁束の影響を強く受ける。漏れ磁束の磁束密度の変化幅が２．０ｍＴ以下となる位置にセンサが配置されていれば、センサが漏れ磁束の影響を受け難い。

（６）上記（５）に記載のリアクトルの一形態として、
更に、前記磁束密度の最大値が６．０ｍＴ以下であることでもよい。

漏れ磁束の磁束密度が大きいほど、センサが漏れ磁束の影響を受け易い。漏れ磁束の磁束密度の最大値が６．０ｍＴ以下となる位置にセンサが配置されていれば、センサが漏れ磁束の影響をより受け難い。

（７）上記（５）又は（６）に記載のリアクトルの一形態として、
前記リアクトルを平面視したとき、前記センサが前記第二エンドコア部と重なる領域に配置されていることでもよい。

上記の形態は、センサのレイアウトの自由度が高い。

（８）上記（５）から（７）のいずれか１つに記載のリアクトルの一形態として、
前記リアクトルを平面視したとき、前記センサが前記ミドルコア部の延長線上の領域に配置されていることでもよい。

上記の形態は、センサのレイアウトの自由度が高い。

（９）本開示のリアクトルの一形態として、
前記コイルに流れる電流を制御する回路基板を備え、
前記センサは電流センサであり、
前記電流センサは、前記回路基板に設けられていることでもよい。

リアクトルの周辺に、コイルに流れる電流を制御する回路基板が設置されることがある。上記の形態は、回路基板に設けられた電流センサによって、コイルに流れる電流を測定できる。

（１０）本開示のリアクトルの一形態として、
前記センサは温度センサであり、
前記温度センサは、前記第二エンドコア部に固定されていることでもよい。

上記の形態は、温度センサによって第二エンドコア部の温度を測定できる。

（１１）本開示のリアクトルの一形態として、
前記第一エンドコア部は、樹脂中に軟磁性粉末が分散された複合材料の成形体で構成され、
前記第二エンドコア部は、軟磁性粉末を含む原料粉末の圧粉成形体で構成されていることでもよい。

一般的に、複合材料の成形体の比透磁率は、圧粉成形体の比透磁率に比較して小さい。上記の形態は、第一エンドコア部が複合材料の成形体で構成され、第二エンドコア部が圧粉成形体で構成されていることで、第二エンドコア部の比透磁率が第一エンドコア部の比透磁率よりも大きくなるように磁性コアを構成できる。

（１２）本開示の実施形態に係るコンバータは、
上記（１）から（１１）のいずれか１つに記載のリアクトルを備える。

本開示のコンバータは、本開示のリアクトルを備えることから、センサによってリアクトルの物理量を正確に測定し易い。

（１３）本開示の実施形態に係る電力変換装置は、
上記（１２）に記載のコンバータを備える。

本開示の電力変換装置は、本開示のコンバータを備えることから、センサによってリアクトルの物理量を正確に測定し易い。

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。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およ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］
〔リアクトル〕
図１から図３を参照して、実施形態１のリアクトル１ａを説明する。リアクトル１ａは、コイル２と磁性コア３とを備える。コイル２は巻回部２０を有する。磁性コア３は、第一エンドコア部３５ａと第二エンドコア部３５ｂとを有する。更に、リアクトル１ａはセンサ６（図２、図３参照）を備える。

実施形態１のリアクトル１ａの特徴の一つは、以下の要件（ａ）、（ｂ）を満たす点にある。
（ａ）第二エンドコア部３５ｂの比透磁率が第一エンドコア部３５ａの比透磁率よりも大きい。
（ｂ）図２に示すように、センサ６が第一エンドコア部３５ａと第二エンドコア部３５ｂとの間の中心線よりも第二エンドコア部３５ｂ側に配置されている。
リアクトル１ａは、センサ６が第二エンドコア部３５ｂ側に配置されていることで、センサ６が第一エンドコア部３５ａ側に配置されている場合に比較して、センサ６への漏れ磁束の影響を小さくすることができる。以下、リアクトル１ａの構成を詳細に説明する。

＜コイル＞
コイル２は、図１、図２に示すように、筒状の巻回部２０を有する。巻回部２０は、巻線が螺旋状に巻回された部分である。巻線は公知の巻線を利用できる。巻線は、導体線と、導体線を覆う絶縁被覆とを有する被覆平角線である。導体線は銅製の平角線である。絶縁被覆はエナメルからなる。本実施形態における巻回部２０の数は１つである。巻回部２０のターン数は、例えば１０ターン以上６０ターン以下、更に２０ターン以上５０ターン以下である。本実施形態では、コイル２は被覆平角線をエッジワイズ巻きすることによって形成されたエッジワイズコイルである。

巻回部２０の形状は筒状である。巻回部２０の形状は多角筒状でもよいし、円筒状でもよい。多角筒状とは、巻回部２０の軸方向から見た端面の輪郭形状が、多角形状であるものをいう。多角形状としては、例えば、四角形状、六角形状、八角形状などがある。四角形状には、矩形状が含まれる。矩形状には、正方形状が含まれる。円筒状とは、上記端面の輪郭形状が、円形状であるものをいう。円形状には、真円形状のみならず、楕円形状も含まれる。本実施形態では、巻回部２０の形状が矩形筒状である。

巻回部２０は、第一の端面２２ａと第二の端面２２ｂとを有する。第一の端面２２ａは、巻回部２０の軸方向の一方側の端面である。第二の端面２２ｂは、巻回部２０の軸方向の他方側の端面である。

コイル２は端末部２１を有する。端末部２１は、巻回部２０の両端部から巻線が引き出された部分である。端末部２１は第一端末部２１ａと第二端末部２１ｂとを有する。第一端末部２１ａは、巻回部２０の一方の端部から巻回部２０の外周側に引き出されている。第二端末部２１ｂは、巻回部２０の他方の端部から巻回部２０の外周側に引き出されている。第一端末部２１ａ及び第二端末部２１ｂでは、絶縁被覆が剥がされて導体線が露出している。第一端末部２１ａ及び第二端末部２１ｂには、例えば、図示しないバスバが接続される。コイル２は、バスバを介して図示しない外部機器と接続される。外部機器は、コイル２に電力を供給する電源などである。

＜磁性コア＞
磁性コア３は、図１、図２に示すように、ミドルコア部３１と、サイドコア部３３と、エンドコア部３５とを有する。磁性コア３は、平面視において全体としてθ状に構成される。本実施形態では、磁性コア３は、第一コア３ａと第二コア３ｂとを備える。磁性コア３は、第一コア３ａと第二コア３ｂとが組み合わされて構成される。第一コア３ａと第二コア３ｂとは、巻回部２０の軸方向に組み合わされる。図２では、ミドルコア部３１とエンドコア部３５との境界、及びサイドコア部３３とエンドコア部３５との境界を二点鎖線で示している。第一コア３ａと第二コア３ｂについては、後述する。

以下の説明では、巻回部２０の軸方向に沿った方向をＸ方向とする。ミドルコア部３１とサイドコア部３３とが並列される方向をＹ方向とする。Ｙ方向はＸ方向に直交する。Ｘ方向とＹ方向の双方に直交する方向をＺ方向とする。Ｚ方向において、コイル２の端末部２１が位置する側を上側、その反対側を下側とする。上記した平面視とは、リアクトル１ａを上側、即ちＺ方向から見た状態のことをいう。

磁性コア３の形状は、図２に示すようにＺ方向から見て、θ状である。コイル２を通電すると、磁性コア３にはθ状の閉磁路が形成される。この閉磁路は、コイル２によって発生した磁束が、ミドルコア部３１から、一方のエンドコア部３５、各サイドコア部３３、他方のエンドコア部３５を通り、ミドルコア部３１に戻る閉磁路である。

（エンドコア部）
エンドコア部３５は、巻回部２０の外側に配置される部分である。エンドコア部３５の数は２つである。エンドコア部３５は第一エンドコア部３５ａと第二エンドコア部３５ｂとを有する。第一エンドコア部３５ａと第二エンドコア部３５ｂとは、Ｘ方向に間隔をあけて配置されている。第一エンドコア部３５ａはＸ方向の一方側に位置する。第一エンドコア部３５ａは、巻回部２０の第一の端面２２ａと向かい合う。第二エンドコア部３５ｂはＸ方向の他方側に位置する。第二エンドコア部３５ｂは、巻回部２０の第二の端面２２ｂと向かい合う。

第一エンドコア部３５ａ及び第二エンドコア部３５ｂの各々の形状は、所定の磁路が形成される形状であれば特に限定されない。本実施形態では、第一エンドコア部３５ａ及び第二エンドコア部３５ｂの各々の形状が略直方体状である。

（ミドルコア部）
ミドルコア部３１は、巻回部２０の内側に配置される部分を有する。ミドルコア部３１の数は１つである。ミドルコア部３１は、磁性コア３のうち、第一エンドコア部３５ａと第二エンドコア部３５ｂとの間に挟まれる部分である。ミドルコア部３１はＸ方向に沿って延びている。ミドルコア部３１の軸方向は巻回部２０の軸方向と一致する。本実施形態では、ミドルコア部３１の両端部が巻回部２０の両端面から突出している。この突出する部分もミドルコア部３１の一部である。

ミドルコア部３１におけるＸ方向の一方側の端部は、第一エンドコア部３５ａに接続される。ミドルコア部３１におけるＸ方向の他方側の端部は、第二エンドコア部３５ｂに接続される。

ミドルコア部３１の形状は、巻回部２０の内側形状に対応した形状であれば特に限定されない。本実施形態では、ミドルコア部３１の形状が略直方体状である。Ｘ方向から見て、ミドルコア部３１の外周面の角部は、巻回部２０の内周面に沿うように丸められていてもよい。

ミドルコア部３１は、Ｘ方向に分割されていてもよいし、分割されていなくてもよい。本実施形態では、ミドルコア部３１は、Ｘ方向に分割されており、第一ミドルコア部３１ａと第二ミドルコア部３１ｂとを有する。第一ミドルコア部３１ａの端面と第二ミドルコア部３１ｂの端面とは、Ｘ方向に向かい合う。第一ミドルコア部３１ａは、第一エンドコア部３５ａが配置されるＸ方向の一方側に位置する。Ｘ方向の一方側は、図２では紙面上側である。第一ミドルコア部３１ａの端部は第一エンドコア部３５ａに接続される。第二ミドルコア部３１ｂは、第二エンドコア部３５ｂが配置されるＸ方向の他方側に位置する。Ｘ方向の他方側は、図２では紙面下側である。第二ミドルコア部３１ｂの端部は第二エンドコア部３５ｂに接続される。

第一ミドルコア部３１ａ及び第二ミドルコア部３１ｂの各々の長さは、適宜設定すればよい。ここでいう長さは、Ｘ方向に沿った長さをいう。本実施形態では、第一ミドルコア部３１ａが第二ミドルコア部３１ｂよりも長い。実施形態とは異なり、第一ミドルコア部３１ａが第二ミドルコア部３１ｂよりも短くてもよい。第一ミドルコア部３１ａと第二ミドルコア部３１ｂとは同じ長さでもよい。

本実施形態では、ミドルコア部３１がギャップ部３ｇを有する。ギャップ部３ｇは、第一ミドルコア部３１ａと第二ミドルコア部３１ｂとの間に設けられている。ギャップ部３ｇは、巻回部２０の内側に位置する。ギャップ部３ｇが巻回部２０の内側に位置することで、ギャップ部３ｇが巻回部２０の外側に位置する場合に比較して、ギャップ部３ｇからの漏れ磁束が減少する。そのため、ギャップ部３ｇからの漏れ磁束に起因する損失を低減することができる。ギャップ部３ｇのＸ方向に沿った長さは、所定のインダクタンスが得られるように適宜設定すればよい。ギャップ部３ｇの長さは、例えば０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下、更に０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下である。ギャップ部３ｇは、エアギャップでもよい。ギャップ部３ｇには、樹脂やセラミックスなどの非磁性体が配置されていてもよい。本実施形態とは異なり、ギャップ部３ｇはなくてもよい。この場合、第一ミドルコア部３１ａの端面と第二ミドルコア部３１ｂの端面とは互いに接触しており、第一ミドルコア部３１ａと第二ミドルコア部３１ｂとの間に実質的に隙間がない。

（サイドコア部）
サイドコア部３３は、巻回部２０の外側に配置される部分である。サイドコア部３３の数は２つである。サイドコア部３３は第一サイドコア部３３ａと第二サイドコア部３３ｂとを有する。第一サイドコア部３３ａ及び第二サイドコア部３３ｂは、ミドルコア部３１を挟むように、並列されている。つまり、第一サイドコア部３３ａと第二サイドコア部３３ｂとの間に、ミドルコア部３１が配置されている。第一サイドコア部３３ａ及び第二サイドコア部３３ｂの各々はＸ方向に延びている。第一サイドコア部３３ａ及び第二サイドコア部３３ｂの各々の軸方向は、ミドルコア部３１の軸方向と平行である。第一サイドコア部３３ａと第二サイドコア部３３ｂとは、Ｙ方向に間隔をあけて配置されている。ミドルコア部３１、第一サイドコア部３３ａ及び第二サイドコア部３３ｂは、第一エンドコア部３５ａと第二エンドコア部３５ｂとの間をつなぐ。

第一サイドコア部３３ａは、Ｙ方向の一方側に位置する。第一サイドコア部３３ａは、巻回部２０の外周面のうち、Ｙ方向の一方側の側面と向かい合う。Ｙ方向の一方側は、図２では紙面右側である。第一サイドコア部３３ａにおけるＸ方向の一方側の端部は、第一エンドコア部３５ａに接続される。第一サイドコア部３３ａにおけるＸ方向の他方側の端部は、第二エンドコア部３５ｂに接続される。

第二サイドコア部３３ｂは、Ｙ方向の他方側に位置する。第二サイドコア部３３ｂは、巻回部２０の外周面のうち、Ｙ方向の他方側の側面と向かい合う。Ｙ方向の他方側は、図２では紙面左側である。第二サイドコア部３３ｂにおけるＸ方向の一方側の端部は、第一エンドコア部３５ａに接続される。第二サイドコア部３３ｂにおけるＸ方向の他方側の端部は、第二エンドコア部３５ｂに接続される。

第一サイドコア部３３ａ及び第二サイドコア部３３ｂの各々は、第一エンドコア部３５ａと第二エンドコア部３５ｂとをつなぐ長さを有していればよい。第一サイドコア部３３ａ及び第二サイドコア部３３ｂの各々の形状は特に限定されない。本実施形態では、第一サイドコア部３３ａ及び第二サイドコア部３３ｂの各々の形状が略直方体状である。第一サイドコア部３３ａ及び第二サイドコア部３３ｂの各々の断面積は、同じであってもよいし、異なってもよい。本実施形態では、第一サイドコア部３３ａの断面積と第二サイドコア部３３ｂの断面積とが同じである。また、本実施形態では、第一サイドコア部３３ａの断面積と第二サイドコア部３３ｂの断面積との合計の断面積がミドルコア部３１の断面積と同等である。ここでいう断面積は、Ｘ方向に直交する断面での面積をいう。

第一サイドコア部３３ａ及び第二サイドコア部３３ｂの少なくとも一方は、Ｘ方向に分割されていてもよいし、分割されていなくてもよい。本実施形態では、第一サイドコア部３３ａ及び第二サイドコア部３３ｂは分割されていない。

〈第一コア・第二コア〉
第一コア３ａ及び第二コア３ｂの各々の形状は、種々の組み合わせから選択できる。本実施形態では、図１、図２に示すように、磁性コア３は、Ｅ字状の第一コア３ａと、Ｔ字状の第二コア３ｂとを組み合わせたＥ－Ｔ型である。

〈第一コア〉
第一コア３ａは、例えば、第一エンドコア部３５ａと、ミドルコア部３１の少なくとも一部と、第一サイドコア部３３ａ及び第二サイドコア部３３ｂの各々の少なくとも一部とを有する。本実施形態では、図２に示すように、第一コア３ａは、第一エンドコア部３５ａと、ミドルコア部３１の一部である第一ミドルコア部３１ａと、第一サイドコア部３３ａの全部と、第二サイドコア部３３ｂの全部とを有する。第一エンドコア部３５ａと、第一ミドルコア部３１ａと、第一サイドコア部３３ａと、第二サイドコア部３３ｂとは一体に成形されている。第一コア３ａは一体の成形体であるので、第一コア３ａを構成する各コア部は同じ材質である。即ち、第一コア３ａを構成する各コア部の磁気特性及び機械的特性は実質的に同じである。第一ミドルコア部３１ａは、第一エンドコア部３５ａにおけるＹ方向の中間部から第二ミドルコア部３１ｂに向かってＸ方向に延びている。第一サイドコア部３３ａ及び第二サイドコア部３３ｂの各々は、第一エンドコア部３５ａのＹ方向のそれぞれの端部から第二エンドコア部３５ｂに向かってＸ方向に延びている。第一コア３ａの形状は、Ｚ方向から見て、Ｅ字状である。

〈第二コア〉
本実施形態では、第二コア３ｂは、第二エンドコア部３５ｂと、ミドルコア部３１の残部である第二ミドルコア部３１ｂを有する。第二コア３ｂは、第一サイドコア部３３ａ及び第二サイドコア部３３ｂを含まない。第二エンドコア部３５ｂと、第二ミドルコア部３１ｂとは一体に成形されている。第二コア３ｂは一体の成形体であるので、第二コア３ｂを構成する各コア部は同じ材質である。即ち、第二コア３ｂを構成する各コア部の磁気特性及び機械的特性は実質的に同じである。第二ミドルコア部３１ｂは、第二エンドコア部３５ｂにおけるＹ方向の中間部から第一ミドルコア部３１ａに向かってＸ方向に延びている。第二コア３ｂの形状は、Ｚ方向から見て、Ｔ字状である。

本実施形態では、磁性コア３は、第一コア３ａと第二コア３ｂといった２つのピースで構成されている。つまり、磁性コア３の分割数が２である。磁性コア３の分割数や磁性コア３を分割する位置は特に限定されない。磁性コア３は、３つ以上のピースで構成されていてもよい。例えば、第一エンドコア部３５ａ、第二エンドコア部３５ｂ、第一ミドルコア部３１ａ、第二ミドルコア部３１ｂ、第一サイドコア部３３ａ、及び第二サイドコア部３３ｂを個別に構成し、これらを組み合わせて磁性コア３を構成してもよい。本実施形態のように、磁性コア３が第一コア３ａと第二コア３ｂとで構成されている場合、組み合わせるコア片の数が２つしかないので、磁性コア３の組み立てが容易である。

（第一エンドコア部の比透磁率と第二エンドコア部の比透磁率との関係）
第二エンドコア部３５ｂの比透磁率が第一エンドコア部３５ａの比透磁率よりも大きい。つまり、第二コア３ｂの比透磁率が第一コア３ａの比透磁率よりも大きい。第一コア３ａ及び第二コア３ｂの各々の比透磁率は、上記関係を満たした上で、所定のインダクタンスが得られるように適宜設定すればよい。第一エンドコア部３５ａの比透磁率は、例えば５以上５０以下である。第一エンドコア部３５ａの比透磁率は、１０以上４５以下、更に１５以上４０以下でもよい。第二エンドコア部３５ｂの比透磁率は、例えば５０以上５００以下である。第二エンドコア部３５ｂの比透磁率は、１００以上５００以下が好ましい。第二エンドコア部３５ｂの比透磁率は、１００以上４５０以下、更に１５０以上４００以下でもよい。第二エンドコア部３５ｂの比透磁率が第一エンドコア部３５ａの比透磁率よりも大きければ、他のコア部の比透磁率は特に問わない。

第二エンドコア部３５ｂの比透磁率と第一エンドコア部３５ａの比透磁率との差は、例えば５０以上である。上記比透磁率の差の上限は、実用上、例えば５００程度である。上記比透磁率の差は、５０以上５００以下、更に１００以上４００以下でもよい。

比透磁率は、次のようにして求めることができる。第一エンドコア部３５ａと第二エンドコア部３５ｂのそれぞれからリング状の測定試料を切り出す。各々の測定試料に、一次側：３００巻き、二次側：２０巻きの巻線を施す。Ｂ－Ｈ初磁化曲線をＨ＝０（Ｏｅ）以上１００（Ｏｅ）以下の範囲で測定し、このＢ－Ｈ初磁化曲線のＢ／Ｈの最大値を求める。この最大値を比透磁率とする。ここでいう磁化曲線とは、いわゆる直流磁化曲線のことである。

（エンドコア部の材質）
第一エンドコア部３５ａ及び第二エンドコア部３５ｂは、軟磁性材料の成形体で構成されている。成形体としては、例えば、圧粉成形体、複合材料の成形体などが挙げられる。第一エンドコア部３５ａと第二エンドコア部３５ｂとは、互いに異なる材質の成形体で構成されている。互いに異なる材質とは、第一エンドコア部３５ａ及び第二エンドコア部３５ｂを構成する各々の成形体において、個々の構成要素の材質が異なる場合は勿論、個々の構成要素の材質が同じであっても、構成要素の含有量が異なる場合も含む。例えば、第一エンドコア部３５ａと第二エンドコア部３５ｂとが圧粉成形体で構成されていても、圧粉成形体を構成する軟磁性粉末の材質及び含有量の少なくとも１つが異なれば、互いに異なる材質である。また、第一エンドコア部３５ａと第二エンドコア部３５ｂとが複合材料の成形体で構成されていても、複合材料を構成する軟磁性粉末の材質及び含有量の少なくとも１つが異なれば、互いに異なる材質である。

圧粉成形体は、軟磁性粉末を含む原料粉末を圧縮成形してなる。圧粉成形体は、複合材料の成形体に比較して軟磁性粉末の含有量が多い。そのため、圧粉成形体は、複合材料の成形体に比較して磁気特性が高い。磁気特性としては、比透磁率や飽和磁束密度が挙げられる。圧粉成形体は、バインダ樹脂や成形助剤などを含有してもよい。圧粉成形体における軟磁性粉末の含有量は、圧粉成形体を１００体積％とするとき、例えば８５体積％以上９９．９９体積％以下である。

複合材料の成形体は、樹脂中に軟磁性粉末が分散されてなる。複合材料の成形体は、未固化の樹脂中に軟磁性粉末を分散させた流動性の素材を金型に充填し、樹脂を固化させることで得られる。複合材料の成形体は、軟磁性粉末の含有量を容易に調整できる。そのため、複合材料の成形体は、磁気特性を調整し易い。複合材料の成形体における軟磁性粉末の含有量は、複合材料を１００体積％とするとき、例えば２０体積％以上８０体積％以下である。

軟磁性粉末を構成する粒子は、軟磁性金属の粒子や、軟磁性金属の粒子の外周に絶縁被覆を備える被覆粒子、軟磁性非金属の粒子などが挙げられる。軟磁性金属は、純鉄や鉄基合金などが挙げられる。鉄基合金としては、例えば、Ｆｅ（鉄）－Ｓｉ（シリコン）合金、Ｆｅ－Ｎｉ（ニッケル）合金などが挙げられる。絶縁被覆は、リン酸塩などが挙げられる。軟磁性非金属は、フェライトなどが挙げられる。

複合材料の成形体の樹脂は、熱硬化性樹脂でもよいし、熱可塑性樹脂でもよい。熱硬化性樹脂は、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。熱可塑性樹脂は、例えば、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、液晶ポリマー、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂などが挙げられる。ポリアミド樹脂としては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン９Ｔなどが挙げられる。その他、複合材料の成形体の樹脂には、不飽和ポリエステルに炭酸カルシウムやガラス繊維が混合されたＢＭＣ（Ｂｕｌｋ ｍｏｌｄｉｎｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）、ミラブル型シリコーンゴム、ミラブル型ウレタンゴムなども利用できる。

複合材料の成形体は、軟磁性粉末及び樹脂に加えて、フィラーを含有していてもよい。フィラーは、例えば、アルミナ、シリカなどのセラミックスフィラーが挙げられる。複合材料の成形体がフィラーを含有することで、放熱性を高めることができる。フィラーの含有量は、複合材料の成形体を１００体積％とするとき、例えば０．２質量％以上２０質量％以下、更に０．３質量％以上１５質量％以下、０．５質量％以上１０質量％以下が挙げられる。

圧粉成形体や複合材料の成形体における軟磁性粉末の含有量は、成形体の断面における軟磁性粉末の面積割合と等価とみなす。軟磁性粉末の含有量は、次のようにして求める。成形体の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して観察画像を取得する。ＳＥＭの倍率は、例えば２００倍以上５００倍以下とする。観察画像の取得数は、１０個以上とする。観察画像の総面積は０．１ｃｍ^２以上とする。一断面につき一つの観察画像を取得してもよいし、一断面につき複数の観察画像を取得してもよい。取得した各観察画像を画像処理して軟磁性粉末の粒子の輪郭を抽出する。画像処理としては、例えば二値化処理が挙げられる。各観察画像において軟磁性粉末の粒子の全面積を算出し、各観察画像に占める軟磁性粉末の粒子の面積割合を求める。全ての観察画像における面積割合の平均値を軟磁性粉末の含有量とみなす。

本実施形態では、第一エンドコア部３５ａを有する第一コア３ａが複合材料の成形体であり、第二エンドコア部３５ｂを有する第二コア３ｂが圧粉成形体である。第一コア３ａが複合材料の成形体で構成され、第二コア３ｂが圧粉成形体で構成されていることで、磁性コア３全体の磁気特性を調整できる。また、第一エンドコア部３５ａが複合材料の成形体で構成され、第二エンドコア部３５ｂが圧粉成形体で構成されていると、第一エンドコア部３５ａ及び第二エンドコア部３５ｂの各々の比透磁率が上記関係を満たし易い。本実施形態では、第一エンドコア部３５ａの比透磁率が２０以上３０以下程度であり、第二エンドコア部３５ｂの比透磁率が１５０以上２５０以下程度である。第二エンドコア部３５ｂの比透磁率と第一エンドコア部３５ａの比透磁率との差が１２０以上２３０以下程度である。

＜センサ＞
センサ６は、リアクトル１ａの物理量を測定する素子である。ここでいう物理量とは、リアクトル１ａの動作時にリアクトル１ａの構成部材及びその周囲に生じる各種物理量である。上記構成部材としては、コイル２、磁性コア３などが挙げられる。代表的な物理量としては、電流、温度などが挙げられる。

センサ６としては、例えば、電流センサ、温度センサなどが挙げられる。電流センサは、例えば、ホール素子を用いたホール式電流センサ、シャント抵抗を用いたシャント抵抗式電流センサ、磁気抵抗素子を用いた磁気抵抗式電流センサなどがある。温度センサは、熱電対、サーミスタ、測温抵抗体などがある。本実施形態において、センサ６は電流センサ６ａである。電流センサ６ａはホール式電流センサである。電流センサ６ａは後述する回路基板６０に設けられている。

〈回路基板〉
リアクトル１ａは、図２に示すように、コイル２に流れる電流を制御する回路基板６０を備える。回路基板６０は電流センサ６ａを備える。本実施形態では、図３に示すように、回路基板６０は、リアクトル１ａの上方に配置されている。回路基板６０は、例えば、リアクトル１ａを収納するケースに支持されている。ケースの図示は省略する。回路基板６０は、図示しないバスバを介してコイル２の端末部２１に接続されている。回路基板６０には、図示しない電源からコイル２に供給される電流が流れる。電流センサ６ａは、回路基板６０に流れる電流を測定することで、コイル２に流れる電流を測定する。コイル２に流れる電流は、コイル２に電流センサを取り付けて、この電流センサによって測定することも可能である。

（センサの位置）
リアクトル１ａを平面視したとき、センサ６は、図２に示すように、第一エンドコア部３５ａと第二エンドコア部３５ｂとの間の中心線よりも第二エンドコア部３５ｂ側に配置されている。つまり、センサ６が第一エンドコア部３５ａよりも第二エンドコア部３５ｂに近い位置に配置されている。第一エンドコア部３５ａと第二エンドコア部３５ｂとの間の中心線は、平面視において、第一エンドコア部３５ａと第二エンドコア部３５ｂとの互いに向かい合う部分の間をＸ方向に二等分する線である。この二等分線は、ミドルコア部３１におけるＸ方向の中心位置を通る。上記二等分線は、第一サイドコア部３３ａ及び第二サイドコア部３３ｂの各々におけるＸ方向の中心位置を通る。

リアクトル１ａの動作時に磁性コア３から漏れ磁束が発生する。センサ６は磁性コア３からの漏れ磁束の影響を受ける。後述する試験例から明らかなように、磁性コア３の形状がθ状である場合、エンドコア部３５、特に、比透磁率が小さい第一エンドコア部３５ａからの漏れ磁束が多い。よって、比透磁率が大きい第二エンドコア部３５ｂに近づけてセンサを配置することが好ましい。

第二エンドコア部３５ｂからセンサ６までの距離Ｌｓは、例えば５０ｍｍ以内である。距離Ｌｓは、第二エンドコア部３５ｂとセンサ６との最短距離である。ここでいう最短距離は、三次元直交座標において、第二エンドコア部３５ｂの表面からセンサ６の表面までの直線距離のうち、最も短い距離である。上記距離Ｌｓは、４５ｍｍ以内、更に４０ｍｍ以内でもよい。

センサ６への漏れ磁束の影響を小さくする観点から、センサ６は、磁性コア３から漏れる磁束密度の変化幅ΔＢが２．０ｍＴ以下となる位置に配置されていることが好ましい。ここでいう磁束密度の変化幅ΔＢは、リアクトル１ａを第一の動作条件で動作させたとき、センサ６の位置における磁束密度の変化幅である。変化幅ΔＢは、磁束密度のＺ方向成分の最大値と最小値との差とする。変化幅ΔＢは１．９ｍＴ以下がより好ましい。変化幅ΔＢの下限は、例えば０．１ｍＴである。変化幅ΔＢは、０．１ｍＴ以上２．０ｍＴ以下、更に０．２ｍＴ以上１．９ｍＴ以下でもよい。第一の動作条件は、入力電圧が２００Ｖ、昇圧後電圧が４００Ｖ、スイッチング周波数が２０ｋＨｚ、重畳電流が１００Ａである。

更に、上記磁束密度の最大値Ｂｍａｘは６．０ｍＴ以下が好ましい。ここでいう磁束密度の最大値Ｂｍａｘは、リアクトル１ａを第一の動作条件で動作させたとき、センサ６の位置における磁束密度の最大値である。最大値Ｂｍａｘは、磁束密度のＺ方向成分の最大値とする。最大値Ｂｍａｘは５．９ｍＴ以下がより好ましい。最大値Ｂｍａｘの下限は、例えば０．１ｍＴである。は、最大値Ｂｍａｘは、０．１ｍＴ以上６．０ｍＴ以下、更に０．１ｍＴ以上５．９ｍＴ以下、０．２ｍＴ以上５．８ｍＴ以下でもよい。

リアクトル１ａを平面視したとき、センサ６は、第二エンドコア部３５ｂと重なる領域に配置されていてもよい。第二エンドコア部３５ｂと重なる領域は、第二エンドコア部３５ｂの上面、及び第二エンドコア部３５ｂの上面の上方の空間を含む。センサ６は、第二エンドコア部３５ｂの上面に配置されていてもよいし、第二エンドコア部３５ｂの上面から離れた上方の空間に配置されていてもよい。また、センサ６は、ミドルコア部３１の延長線上の領域に配置されていてもよい。ミドルコア部３１の延長線上の領域に配置されているとは、平面視において、ミドルコア部３１の両側縁をＸ方向に延長し、延長した両側縁で挟まれる領域に重なるようにセンサ６が配置されることを意味する。センサ６のＺ方向の位置は、磁性コア３のＺ方向の寸法の範囲内でもよいし、第二エンドコア部３５ｂの上面よりも上方であってもよい。

＜その他＞
リアクトル１ａは、その他の構成として、樹脂モールド部材４を備える。図１では、樹脂モールド部材４は二点鎖線で示している。図２、図３では、樹脂モールド部材４は省略している。

（樹脂モールド部材）
樹脂モールド部材４は、磁性コア３の外周面の少なくとも一部を覆う。樹脂モールド部材４は、組み合わされた第一コア３ａと第二コア３ｂとを一体化する。また、樹脂モールド部材４は、コイル２と磁性コア３とを一体化する。本実施形態では、樹脂モールド部材４が、巻回部２０の内周面とミドルコア部３１との間にも充填されている。そのため、樹脂モールド部材４によって、磁性コア３に対してコイル２が位置決めされた状態で保持される。また、樹脂モールド部材４は、コイル２と磁性コア３との間の電気的絶縁を確保する。樹脂モールド部材４を構成する樹脂としては、例えば、上述した複合材料の成形体の樹脂と同様の樹脂を用いることができる。樹脂モールド部材４は、巻回部２０を外周面を覆っていてもよい。樹脂モールド部材４は、巻回部２０の上側及び下側の少なくとも一方の面が露出するように形成されていてもよい。

本実施形態では、樹脂モールド部材４の樹脂が、巻回部２０の内周面とミドルコア部３１との間を通って、ギャップ部３ｇにも充填されている。ギャップ部３ｇは、樹脂モールド部材４の樹脂によって構成されている。

（保持部材）
リアクトル１ａは、その他の構成として、図示しない保持部材を備えてもよい。保持部材は、巻回部２０の第一の端面２２ａと第一エンドコア部３５ａとの間、及び、巻回部２０の第二の端面２２ｂと第二エンドコア部３５ｂとの間にそれぞれ配置される。保持部材は、コイル２と磁性コア３との相対的な位置を決める。また、保持部材は、コイル２と磁性コア３との間の電気的絶縁を確保する。保持部材は、例えば、上述した複合材料の成形体の樹脂と同様の樹脂で構成することができる。

〔実施形態１の作用効果〕
実施形態１のリアクトル１ａは、センサ６への漏れ磁束の影響を小さくすることができる。その理由は、センサ６が第二エンドコア部３５ｂ側に配置されているからである。リアクトル１ａでは、第二エンドコア部３５ｂの比透磁率が第一エンドコア部３５ａの比透磁率よりも大きいので、第二エンドコア部３５ｂから漏れる磁束が第一エンドコア部３５ａから漏れる磁束よりも少ない。したがって、リアクトル１ａでは、センサ６が第二エンドコア部３５ｂ側に配置されていることで、センサ６が第一エンドコア部３５ａ側に配置されている場合に比較して、センサ６に対する漏れ磁束の影響が小さくなる。センサ６が漏れ磁束の影響を受け難いため、リアクトル１ａの物理量を正確に測定し易い。

第一エンドコア部３５ａの比透磁率が小さいほど、第一エンドコア部３５ａからの漏れ磁束が増える。そのため、第一エンドコア部３５ａの比透磁率が５以上５０以下である場合は、センサ６を第二エンドコア部３５ｂ側に配置するメリットが大きい。更に、第二エンドコア部３５ｂの比透磁率が１００以上５００以下であれば、第二エンドコア部３５ｂからの漏れ磁束が低減される。よって、センサ６に対する漏れ磁束の影響が効果的に抑えられる。

リアクトル１ａを上記第一の動作条件で動作させたとき、漏れ磁束の磁束密度の変化幅ΔＢが２．０ｍＴ以下となる位置にセンサ６が配置されていることで、センサ６が漏れ磁束の影響を受け難い。更に、漏れ磁束の磁束密度の最大値Ｂｍａｘが６．０ｍＴ以下となる位置にセンサ６が配置されていれば、センサ６が漏れ磁束の影響をより受け難い。

第二エンドコア部３５ｂからセンサ６までの距離Ｌｓが５０ｍｍ以内である場合、センサ６をリアクトル１ａに近づけて配置することができるので、センサ６のレイアウトの自由度を高めることができる。

センサ６は、第二エンドコア部３５ｂと重なる領域に配置されていてもよい。センサ６が第二エンドコア部３５ｂと重なる領域に配置されている場合、第二エンドコア部３５ｂの上面の上方の空間を有効利用できる。センサ６が第二エンドコア部３５ｂと重ならない領域に配置されている場合に比較して、センサ６を含むリアクトルの１ａの平面的な設置スペースが小さくなる。センサ６は、ミドルコア部３１の延長線上の領域に配置されていてもよい。この延長線上の領域は、後述する試験例から明らかなように、延長線上の領域よりもＹ方向にずれた位置に比べて漏れ磁束が生じ易い領域である。但し、延長線上の領域であっても第二エンドコア部３５ｂ側であれば、漏れ磁束の影響が比較的小さい。その上、リアクトル１ａのＹ方向におけるバランスの良い位置にセンサ６を配置することができる。

［実施形態２］
図４を参照して、実施形態２のリアクトル１ｂを説明する。実施形態２のリアクトル１ｂは、磁性コア３がＥ－Ｅ型である点が、実施形態１のリアクトル１ａと相違する。以下の説明は、実施形態１との相違点を中心に行う。実施形態１と同様の構成は、同じ符号を付して説明を省略する。図４では、実施形態１で説明した樹脂モールド部材４は省略している。

＜磁性コア＞
磁性コア３は、実施形態１と同様に、第一コア３ａと第二コア３ｂとがＸ方向に組み合わされることで構成される。磁性コア３の形状は、図４に示すようにＺ方向から見て、θ状である。

実施形態２では、第一サイドコア部３３ａ及び第二サイドコア部３３ｂの各々がＸ方向に分割されている。第一サイドコア部３３ａ及び第二サイドコア部３３ｂはそれぞれ、第一部分３３１と、第二部分３３２とを有する。第一部分３３１はＸ方向の一方側に位置する。第一部分３３１の端部は第一エンドコア部３５ａに接続される。第二部分３３２はＸ方向の他方側に位置する。第二部分３３２の端部は第二エンドコア部３５ｂに接続される。

第一部分３３１の端面と第二部分３３２の端面とは互いに接触している。第一部分３３１及び第二部分３３２の各々の長さは、適宜設定すればよい。ここでいう長さは、Ｘ方向に沿った長さをいう。図４では、第一部分３３１が第二部分３３２よりも長い。第一部分３３１は第二部分３３２よりも短くてもよい。第一部分３３１と第二部分３３２とは同じ長さでもよい。

第一コア３ａは、第一エンドコア部３５ａと、第一ミドルコア部３１ａと、第一サイドコア部３３ａ及び第二サイドコア部３３ｂの各々の一部である第一部分３３１とを有する。第一エンドコア部３５ａと、第一ミドルコア部３１ａと、２つの第一部分３３１とは一体に成形されている。第一部分３３１の各々は、第一エンドコア部３５ａのＹ方向の両端部から第二部分３３２に向かってＸ方向に延びている。第一コア３ａの形状は、Ｚ方向から見て、Ｅ字状である。

第二コア３ｂは、第二エンドコア部３５ｂと、第二ミドルコア部３１ｂと、第一サイドコア部３３ａ及び第二サイドコア部３３ｂの各々の残部である第二部分３３２とを有する。第二エンドコア部３５ｂと、第二ミドルコア部３１ｂと、２つの第二部分３３２とは一体に成形されている。第二部分３３２の各々は、第二エンドコア部３５ｂのＹ方向の両端部から第一部分３３１に向かってＸ方向に延びている。第二コア３ｂの形状は、Ｚ方向から見て、Ｅ字状である。

第一エンドコア部３５ａの比透磁率と第二エンドコア部３５ｂの比透磁率との関係は、実施形態１と同様である。つまり、第二エンドコア部３５ｂの比透磁率が第一エンドコア部３５ａの比透磁率よりも大きい。また、センサ６が第二エンドコア部３５ｂ側に配置されている点も、実施形態１と同様である。

〔実施形態２の作用効果〕
実施形態２のリアクトル１ｂは、実施形態１のリアクトル１ａと同様に、センサ６への漏れ磁束の影響を小さくすることができる。

［実施形態３］
図５を参照して、実施形態３のリアクトル１ｃを説明する。実施形態３のリアクトル１ｃは、磁性コア３がＥ－Ｉ型である点が、実施形態１のリアクトル１ａと相違する。以下の説明は、実施形態１との相違点を中心に行う。実施形態１と同様の構成は、同じ符号を付して説明を省略する。図５では、実施形態１で説明した樹脂モールド部材４は省略している。

＜磁性コア＞
磁性コア３は、実施形態１と同様に、第一コア３ａと第二コア３ｂとがＸ方向に組み合わされることで構成される。磁性コア３の形状は、図５に示すようにＺ方向から見て、θ状である。実施形態３では、実施形態１と異なり、ミドルコア部３１がＸ方向に分割されていない。

第一コア３ａは、第一エンドコア部３５ａと、ミドルコア部３１の全部と、第一サイドコア部３３ａの全部と、第二サイドコア部３３ｂの全部とを有する。第一エンドコア部３５ａと、ミドルコア部３１と、第一サイドコア部３３ａと、第二サイドコア部３３ｂとは一体に成形されている。ミドルコア部３１は、第一エンドコア部３５ａにおけるＹ方向の中間部から第二エンドコア部３５ｂに向かってＸ方向に延びている。ミドルコア部３１の端面は、第二エンドコア部３５ｂと接していてもよいし、接していなくてもよい。本実施形態では、ミドルコア部３１の端面が第二エンドコア部３５ｂと接している。ミドルコア部３１の端面が第二エンドコア部３５ｂと接していない場合、ミドルコア部３１と第二エンドコア部３５ｂとの間にギャップ部が形成される。第一コア３ａの形状は、Ｚ方向から見て、Ｅ字状である。

第二コア３ｂは、第二エンドコア部３５ｂのみを有する。第二コア３ｂは、ミドルコア部３１、第一サイドコア部３３ａ及び第二サイドコア部３３ｂを含まない。第二コア３ｂの形状は、Ｚ方向から見て、Ｉ字状である。

第一エンドコア部３５ａの比透磁率と第二エンドコア部３５ｂの比透磁率との関係は、実施形態１と同様である。つまり、第二エンドコア部３５ｂの比透磁率が第一エンドコア部３５ａの比透磁率よりも大きい。また、センサ６が第二エンドコア部３５ｂ側に配置されている点も、実施形態１と同様である。

〔実施形態３の作用効果〕
実施形態３のリアクトル１ｃは、実施形態１のリアクトル１ａと同様に、センサ６への漏れ磁束の影響を小さくすることができる。

［変形例１］
上述した実施形態１から実施形態３のリアクトル１ａ、１ｂ、１ｃにおいて、センサ６として温度センサを取り付ける場合、温度センサは、第二コア３ｂの第二エンドコア部３５ｂに固定することが好ましい。温度センサは、例えば、第二エンドコア部３５ｂの上面に固定することが挙げられる。温度センサが第二エンドコア部３５ｂに固定されていることで、温度センサが第一コア３ａの第一エンドコア部３５ａに固定されている場合に比較して、温度センサに対する漏れ磁束の影響が小さくなる。温度センサが第二エンドコア部３５ｂに固定されている場合、温度センサによって第二エンドコア部３５ｂの温度を測定できる。温度センサは、例えば、接着剤、粘着テープ、半田などによって第二エンドコア部３５ｂに固定することが挙げられる。

［実施形態４］
〔コンバータ・電力変換装置〕
実施形態１から実施形態３のリアクトルは、以下の通電条件を満たす用途に利用できる。通電条件としては、例えば、最大直流電流が１００Ａ以上１０００Ａ以下程度であり、平均電圧が１００Ｖ以上１０００Ｖ以下程度であり、使用周波数が５ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下程度であることが挙げられる。実施形態１から実施形態３のリアクトル１ａ、１ｂ、１ｃは、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など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できる。

ハイブリッド自動車や電気自動車などの車両１２００は、図６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１３００を備える。図６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することができる。

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以上３００Ｖ以下程度のメインバッテリ１２１０の入力電圧を４００Ｖ以上７００Ｖ以下程度にまで昇圧して、インバータ１１２０に給電する。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。入力電圧は、直流電圧である。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７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１１１５とを備え、ＯＮ／ＯＦＦの繰り返しにより入力電圧の変換を行う。入力電圧の変換とは、ここでは昇降圧を行う。スイッチング素子１１１１には、電界効果トランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタなどのパワーデバイスが利用される。リアクトル１１１５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。リアクトル１１１５として、実施形態１から実施形態３のいずれかのリアクトルを備える。実施形態１から実施形態３のいずれかのリアクトルを備えることで、センサによってリアクトルの物理量を正確に測定し易い。

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、実施形態１から実施形態３のいずれか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から実施形態３のいずれかのリアクトルを利用することもできる。

［試験例１］
実施形態１のリアクトル１ａについて、リアクトル１ａの動作時に磁性コア３から漏れる磁束密度の分布を調べた。

試験例１では、第二エンドコア部３５ｂ側における磁束密度の分布と、第一エンドコア部３５ａ側における磁束密度の分布のそれぞれを、ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）により解析した。第二エンドコア部３５ｂ側における磁束密度の分布を解析したものを解析例１とする。第一エンドコア部３５ａ側における磁束密度の分布を解析したものを解析例２とする。磁束密度分布の解析には、市販の電磁界解析ソフトウェアである株式会社ＪＳＯＬ製のＪＭＡＧ－Ｄｅｓｉｇｎｅｒ１９．０を使用した。試験例１において、磁性コア３の構成は以下のように設定した。

第一コアの比透磁率：２５
第二コアの比透磁率：２００
第一コアの材質：複合材料の成形体
第二コアの材質：圧粉成形体

リアクトル１ａの動作条件は、以下に示す第一の動作条件とした。
入力電圧：２００Ｖ、
昇圧後電圧：４００Ｖ
スイッチング周波数：２０ｋＨｚ、
重畳電流：１００Ａ

（解析例１）
図８を参照して、第二エンドコア部３５ｂ側における磁束密度分布の解析例１について説明する。解析例１では、図８に示す９つの測定点Ｍ１からＭ９の各測定点における磁束密度のＺ方向成分を求めた。ここでは、各測定点の位置を、第二エンドコア部３５ｂの基準点Ｐ２を基準とした３次元座標で表す。基準点Ｐ２のＸ座標は、第二エンドコア部３５ｂとミドルコア部３１との境界上に位置する。即ち、基準点Ｐ２のＸ座標は、第二エンドコア部３５ｂにおける巻回部２０の第二の端面２２ｂと向かい合う面と平行な面上に位置する。基準点Ｐ２のＹ座標は、ミドルコア部３１の中心を通る軸線上に位置する。基準点Ｐ２のＺ座標は、第二エンドコア部３５ｂの上面に位置する。第二コア３ｂの基準点Ｐ２の３次元座標を原点（０，０，０）とする。Ｘ方向において、基準点Ｐ２から第二エンドコア部３５ｂに向かう方向をＸ座標の正の方向とする。Ｙ方向において、基準点Ｐ２からサイドコア部３３に向かう方向をＹ座標の正の方向とする。Ｚ方向において、基準点Ｐ２から上方向をＺ座標の正の方向とする。この上方向は、図８の紙面手前に向かう方向である。各測定点のＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標を表１に示す。表１に、各測定点の第二エンドコア部３５ｂからの最短距離Ｌｍも示す。

測定点Ｍ１からＭ９におけるそれぞれの磁束密度の最大値Ｂｍａｘ、及び磁束密度の変化幅ΔＢを表２に示す。また、各測定点における磁束密度の時間的推移を図９に示す。図９のグラフにおいて、横軸は時間（ｓ）、縦軸は磁束密度（ｍＴ）を示している。図９のグラフでは、測定点Ｍ１における磁束密度の値を実線で示す。測定点Ｍ２における磁束密度の値を破線で示す。測定点Ｍ３における磁束密度の値を一点鎖線で示す。測定点Ｍ４における磁束密度の値を細い実線で示す。測定点Ｍ５における磁束密度の値を細い破線で示す。測定点Ｍ６における磁束密度の値を細い一点鎖線で示す。測定点Ｍ７における磁束密度の値を太い実線で示す。測定点Ｍ８における磁束密度の値を太い破線で示す。測定点Ｍ９における磁束密度の値を太い一点鎖線で示す。

（解析例２）
図１０を参照して、第一エンドコア部３５ａ側における磁束密度分布の解析例２について説明する。解析例２では、図１０に示す９つの測定点Ｍ１１からＭ１９の各測定点における磁束密度のＺ方向成分を求めた。ここでは、各測定点の位置を、第一エンドコア部３５ａの基準点Ｐ１を基準とした３次元座標で表す。基準点Ｐ１のＸ座標は、第一エンドコア部３５ａとミドルコア部３１との境界上に位置する。即ち、基準点Ｐ１のＸ座標は、第一エンドコア部３５ａにおける巻回部２０の第一の端面２２ａと向かい合う面と平行な面上に位置する。基準点Ｐ１のＹ座標は、ミドルコア部３１の中心を通る軸線上に位置する。基準点Ｐ１のＺ座標は、第一エンドコア部３５ａの上面に位置する。第一コア３ａの基準点Ｐ１の３次元座標を原点（０，０，０）とする。Ｘ方向において、基準点Ｐ１から第一エンドコア部３５ａに向かう方向をＸ座標の正の方向とする。Ｙ方向において、基準点Ｐ１からサイドコア部３３に向かう方向をＹ座標の正の方向とする。Ｚ方向において、基準点Ｐ１から上方向をＺ座標の正の方向とする。この上方向は、図１０の紙面手前に向かう方向である。各測定点のＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標を表３に示す。表３に、各測定点の第一エンドコア部３５ａからの最短距離Ｌｍも示す。

測定点Ｍ１１からＭ１９におけるそれぞれの磁束密度の最大値Ｂｍａｘ、及び磁束密度の変化幅ΔＢを表４に示す。また、各測定点における磁束密度の時間的推移を図１１に示す。図１１のグラフにおいて、横軸は時間（ｓ）、縦軸は磁束密度（ｍＴ）を示している。図１１のグラフでは、測定点Ｍ１１における磁束密度の値を実線で示す。測定点Ｍ１２における磁束密度の値を破線で示す。測定点Ｍ１３における磁束密度の値を一点鎖線で示す。測定点Ｍ１４における磁束密度の値を細い実線で示す。測定点Ｍ１５における磁束密度の値を細い破線で示す。測定点Ｍ１６における磁束密度の値を細い一点鎖線で示す。測定点Ｍ１７における磁束密度の値を太い実線で示す。測定点Ｍ１８における磁束密度の値を太い破線で示す。測定点Ｍ１９における磁束密度の値を太い一点鎖線で示す。

解析例１の表２に示すように、測定点Ｍ１からＭ３の各測定点における最大値Ｂｍａｘが、測定点Ｍ４からＭ６の各測定点における最大値Ｂｍａｘよりも大きい。また、解析例２の表４に示すように、測定点Ｍ１１からＭ１３の各測定点における最大値Ｂｍａｘが、測定点Ｍ１４からＭ１６の各測定点における最大値Ｂｍａｘよりも大きい。この結果から、第一エンドコア部３５ａ及び第二エンドコア部３５ｂのいずれにおいても、ミドルコア部３１の延長線上の領域は、延長線上の領域から外れた位置よりも漏れ磁束が多いことが分かる。

解析例１の表２に示すように、測定点Ｍ１からＭ９の全測定点における最大値Ｂｍａｘの最大値は、測定点Ｍ２における５．８６（ｍＴ）である。また、全測定点における変化幅ΔＢの最大値は、測定点Ｍ２における１．７９（ｍＴ）である。解析例２の表４に示すように、測定点Ｍ１１からＭ１９の全測定点における最大値Ｂｍａｘの最大値は、測定点Ｍ１１における７．７２（ｍＴ）である。また、全測定点における変化幅ΔＢの最大値は、測定点Ｍ１１における２．４１（ｍＴ）である。よって、第二エンドコア部３５ｂ側における最大値Ｂｍａｘの最大値は、第一エンドコア部３５ａ側における最大値Ｂｍａｘの最大値に対して約２４％低減されている。また、第二エンドコア部３５ｂ側におけるΔＢの最大値は、第一エンドコア部３５ａ側におけるΔＢの最大値に対して約２６％低減されている。この結果から、第二エンドコア部３５ｂ側にセンサを配置した場合、第一エンドコア部３５ａ側にセンサを配置する場合に比べて、センサへの漏れ磁束の影響を小さくできることが分かる。

解析例１において、全測定点における変化幅ΔＢが２．０ｍＴ以下で、かつ、最大値Ｂｍａｘの最大値が６．０ｍＴ以下である。したがって、測定点Ｍ１、Ｍ２のように第二エンドコア部３５ｂから近い位置にセンサを配置しても、センサが漏れ磁束の影響を受け難い。センサを第二エンドコア部３５ｂから５０ｍｍ以内、特に４５ｍｍ以内の位置に配置することが可能である。第二エンドコア部３５ｂ側にセンサを配置した場合、センサをリアクトル１ａに近づけて配置することができるので、センサのレイアウトの自由度が高い。これに対し、解析例２では、測定点Ｍ１１、Ｍ１２における変化幅ΔＢが２．０ｍＴ超で、かつ、最大値Ｂｍａｘの最大値が６．０ｍＴ超である。よって、測定点Ｍ１１、Ｍ１２のように第一エンドコア部３５ａから近い位置にセンサを配置すると、センサが漏れ磁束の影響を受け易い。センサを第一エンドコア部３５ａから５０ｍｍ以内、特に４５ｍｍ以内の位置に配置することができない場合がある。第一エンドコア部３５ａ側にセンサを配置した場合、センサをリアクトル１ａに近づけて配置することができない場合があるので、センサのレイアウトの自由度が低い。

［解析例３］
解析例１における測定点Ｍ２のＺ座標を＋２ｍｍずつ上方向に移動させた場合の磁束密度を求めた。測定点Ｍ２のＺ座標を０ｍｍから１６ｍｍまで移動させたときの磁束密度の最大値Ｂｍａｘ及び磁束密度の変化幅ΔＢを表５に示す。また、解析例２における測定点Ｍ１１のＺ座標を＋２ｍｍずつ上方向に移動させた場合の磁束密度を求めた。測定点Ｍ１１のＺ座標を０ｍｍから１６ｍｍまで移動させたときの磁束密度の最大値Ｂｍａｘ及び磁束密度の変化幅ΔＢを表６に示す

表５、表６に示すように、いずれの場合においても、Ｚ座標の移動量が大きくなるほど、最大値Ｂｍａｘ及び変化幅ΔＢが減少することが分かる。

［試験例２］
実施形態１のリアクトル１ａを実際に動作させたときの漏れ磁束密度を調べた。試験例２では、リアクトル１ａを実際に動作させて、第二エンドコア部３５ｂ側における磁束密度の分布と、第一エンドコア部３５ａ側における磁束密度の分布のそれぞれをガウスメータを用いて測定した。磁性コア３の構成は試験例１の設定と同じである。

試験例２では、試験例１の解析例１と同じ９つの測定点Ｍ１からＭ９の各測定点における磁束密度のＺ方向成分を測定した。測定点Ｍ１からＭ９におけるそれぞれの磁束密度の変化幅ΔＢを表７に示す。また、試験例１の解析例２と同じ９つの測定点Ｍ１１からＭ１９の各測定点における磁束密度のＺ方向成分を測定した。測定点Ｍ１１からＭ１９におけるそれぞれの磁束密度の変化幅ΔＢを表８に示す。

表７、表８に示すように、リアクトル１ａを実際に動作させた場合であっても、試験例１の表２、表４に示す解析結果と同じように、第二エンドコア部３５ｂ側におけるΔＢの最大値は、第一エンドコア部３５ａ側におけるΔＢの最大値に対して低減されることが分かる。

１ａ、１ｂ、１ｃ リアクトル
２ コイル
２０ 巻回部
２１ 端末部、２１ａ 第一端末部、２１ｂ 第二端末部
２２ａ 第一の端面、２２ｂ 第二の端面
３ 磁性コア
３ａ 第一コア、３ｂ 第二コア
３１ ミドルコア部
３１ａ 第一ミドルコア部、３１ｂ 第二ミドルコア部
３３ サイドコア部
３３ａ 第一サイドコア部、３３ｂ 第二サイドコア部
３３１ 第一部分、３３２ 第二部分
３５ エンドコア部
３５ａ 第一エンドコア部、３５ｂ 第二エンドコア部
３ｇ ギャップ部
４ 樹脂モールド部材
６ センサ、６ａ 電流センサ
６０ 回路基板
Ｌｓ 距離
Ｐ１、Ｐ２ 基準点
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６、Ｍ７、Ｍ８、Ｍ９ 測定点
Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ１３、Ｍ１４、Ｍ１５、Ｍ１６、Ｍ１７、Ｍ１８、Ｍ１９ 測定点
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
１１１５ 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
１３００ エンジン

Claims (13)

1. コイル及び磁性コアを備えるリアクトルと、
   前記リアクトルの物理量を測定するセンサとを備え、
   前記コイルは、筒状の巻回部を有し、
   前記磁性コアは、第一エンドコア部及び第二エンドコア部と、ミドルコア部と、第一サイドコア部及び第二サイドコア部とを有し、
   前記ミドルコア部は、前記巻回部の内側に配置される部分を有し、
   前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部は、前記ミドルコア部を挟むように、前記巻回部の外側に並列され、
   前記ミドルコア部、前記第一サイドコア部及び前記第二サイドコア部は、前記第一エンドコア部と前記第二エンドコア部との間をつなぎ、
   前記第二エンドコア部の比透磁率が前記第一エンドコア部の比透磁率よりも大きく、
   前記センサは、前記第一エンドコア部と前記第二エンドコア部との間の中心線よりも前記第二エンドコア部側に配置されている、
   リアクトル。
2. 前記第一エンドコア部の比透磁率が５以上５０以下である、請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記第二エンドコア部の比透磁率が１００以上５００以下である、請求項２に記載のリアクトル。
4. 前記第二エンドコア部から前記センサまでの距離が５０ｍｍ以内である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のリアクトル。
5. 前記センサは、前記リアクトルを第一の動作条件で動作させたとき、前記磁性コアから漏れる磁束密度の変化幅が２．０ｍＴ以下となる位置に配置されており、
   前記第一の動作条件は、入力電圧が２００Ｖ、昇圧後電圧が４００Ｖ、スイッチング周波数が２０ｋＨｚ、重畳電流が１００Ａである、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のリアクトル。
6. 更に、前記磁束密度の最大値が６．０ｍＴ以下である、請求項５に記載のリアクトル。
7. 前記リアクトルを平面視したとき、前記センサが前記第二エンドコア部と重なる領域に配置されている、請求項５又は請求項６に記載のリアクトル。
8. 前記リアクトルを平面視したとき、前記センサが前記ミドルコア部の延長線上の領域に配置されている、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載のリアクトル。
9. 前記コイルに流れる電流を制御する回路基板を備え、
   前記センサは電流センサであり、
   前記電流センサは、前記回路基板に設けられている、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のリアクトル。
10. 前記センサは温度センサであり、
    前記温度センサは、前記第二エンドコア部に固定されている、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のリアクトル。
11. 前記第一エンドコア部は、樹脂中に軟磁性粉末が分散された複合材料の成形体で構成され、
    前記第二エンドコア部は、軟磁性粉末を含む原料粉末の圧粉成形体で構成されている、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のリアクトル。
12. 請求項１から請求項１１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。
13. 請求項１２に記載のコンバータを備える、
    電力変換装置。

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