JP5382447B2

JP5382447B2 - リアクトル、及びコンバータ

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Publication number: JP5382447B2
Application number: JP2009279242A
Authority: JP
Inventors: 幸伯山田; 康野村
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2029-12-09
Also published as: JP2011124310A

Description

本発明は、車載用DC-DCコンバータといった電力変換装置の構成部品に用いられるリアクトルに関するものである。特に、組立時にケースに対するコイルの回転位置を位置決めすることができ、組立性に優れるリアクトルに関する。

電圧の昇圧動作や降圧動作を行う回路の部品の一つに、リアクトルがある。例えば、ハイブリッド自動車などの車両に載置されるコンバータに利用されるリアクトルとして、Ｏ字状といった環状の磁性コアの外周に、巻線を巻回してなる一対のコイル素子が並列に配置された形態が主流である。

その他、例えば特許文献１には、一つのコイルの内周に配置される円柱状の内側コア部と、このコイルの外周面を覆うようにコイルの外側に配置される円筒状の外側コア片と、このコイルの各端面に配置される一対の円板状の連結コア片とを備える断面Ｅ字状の磁性コア、所謂ポット型コアを備えるリアクトルが開示されている(特許文献１、図１参照)。特許文献１のポット型コアでは、連結コア片により、同心円状に配置された内側コア部及び外側コア片が連結され、閉磁路が形成される。

車載部品などの設置スペースが狭い部品は小型であることが望まれる。特許文献１には、内側コア部の飽和磁束密度を外側コア片及び連結コア片よりも高くすることで、内側コア部の断面積を小さくし、リアクトルを小型にすることが提案されている。

特開２００９‐３３０５１号公報

ポット型コアを備えるリアクトルを製造する一つの方法として、コイルの外周を覆う外側コア片及び連結コア片（これら部材を組み合わせて単に連結コア部と呼ぶ）の構成材料に、磁性粉末（磁性材料）と樹脂との混合物を使用することが考えられる。そして、内側コア部の外周にコイルを配置した状態でこれら部材をケース内に収納し、ケースに混合物を充填して、ケースを成形型に利用して樹脂を固化させることで、連結コア部を一体成形することが考えられる。また、樹脂により、内側コア部と連結コア部とがケース内で一体化される。

しかし、このような製造方法では、ケースに混合物を充填したときに、コイルが回動して、ケースに対するコイルの回転位置が所定の回転位置からずれる虞があるため、例えばコイルの巻線端部に接続される端子台が配置できなくなるなどの不具合が生じ易い。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、組立時にケースに対するコイルの回転位置を位置決めすることができ、組立性に優れるリアクトルを提供することにある。

本発明では、リアクトルにおいて、コイルの巻線端部を当て止めして、ケースに対するコイルの回転位置を位置決めする回転位置決め手段を設けることで上記目的を達成する。

本発明のリアクトルは、巻線を巻回してなる一つのコイルと、このコイル内に挿通される柱状の内側コア部、及びコイルの外周の少なくとも一部を覆う連結コア部の両コア部により閉磁路を形成する磁性コアと、を備える。また、コイルと磁性コアとの組合体がケースに収納されている。内側コア部が、連結コア部よりも飽和磁束密度が高く、連結コア部が、内側コア部よりも透磁率が低く、かつ磁性材料と樹脂との混合物から構成されている。内側コア部と連結コア部とが樹脂によりケース内で一体化されている。そして、コイルの巻線端部を当て止めして、ケースに対するコイルの回転位置を位置決めする回転位置決め手段を有することを特徴とする。

この構成によれば、回転位置決め手段を有することで、コイルの巻線端部を当て止めして、ケースに対するコイルの回転位置を位置決めすることができる。そのため、連結コア部の構成材料に磁性材料と樹脂との混合物を使用し、内側コア部とコイルとをケース内に収納した状態で混合物を充填して、連結コア部を一体成形することによりリアクトルを組み立てる際に、コイルの回動を阻止することができ、組立性に優れる。

また、本発明のリアクトルは、磁性コアを、アルミナ板といった非磁性材料からなる中実のギャップ材を有さない構成、所謂ギャップレス構造とすることができる。ギャップレス構造とすることで、ギャップでの磁気吸引力に起因する振動による騒音が生じ得ない。

本発明のリアクトルは、コイルを一つとし、所謂ポット型コアを備える形態であるため、複数のコイル素子を備える従来のリアクトルと比較して小型である。

本発明のリアクトルは、磁性コアが一様な材料で構成されておらず、異なる材料から構成されていることで、上述のように磁性コアの磁気特性が部分的に異なる。具体的には、内側コア部の飽和磁束密度が連結コア部の飽和磁束密度よりも高い。そのため、磁性コアを一様な材料で構成し、飽和磁束密度や透磁率がその全体に亘って一様な磁性コアと比較して、同じ飽和磁束密度を得る場合、本発明のリアクトルでは、内側コア部の断面積を小さくして、小型化できる。その上、上述のようにギャップレス構造とすると、コイル内に内側コア部を配置する際、内側コア部の外周面にコイルの内周面を近付けて配置しても、ギャップでの漏れ磁束の影響による損失が生じ得ない。よって、コイルと内側コア部との間の隙間を小さくする、好ましくは、この隙間を実質的に無くすことができる。ここで、磁性コアがギャップ材を有する場合、ギャップ箇所にコイルを近付けて配置すると、ギャップからの漏れ磁束による影響がコイルに及んで損失が生じる。したがって、ギャップ材を有する磁性コアを利用する場合、上記損失を低減するために、コイルの内周面と内側コア部の外周面との間にある程度の隙間を設ける必要がある。これに対し、ギャップレス構造とした場合、内側コア部の外周面にコイルの内周面を近付けて配置しても上記損失が生じず、コイルと内側コア部とを近付けて配置することで、より小型化できる。

本発明リアクトルは、連結コア部の透磁率が内側コア部の透磁率よりも低いことで、所定のインダクタンスを十分に満たすことができる。特に、連結コア部は、磁性材料と樹脂との比率を調整することで磁気特性を容易に変更することができるため、リアクトルのインダクタンスの調整が容易である。また、本発明リアクトルは、内側コア部と連結コア部とを別部材とすることで、各コア部に望まれる所定の特性を精度良く得ることができる。

本発明リアクトルは、連結コア部の構成材料を磁性材料と樹脂との混合物とし、この樹脂により内側コア部と連結コア部とを一体化する。また、連結コア部の材料樹脂により、コイルと内側コア部とを一体化することもできる。例えば、コイルと内側コア部との組物の外周を覆うように連結コア部を成形することで、所定の特性を有する磁性コアを形成できると共に、リアクトルを製造することができる。このように、連結コア部の形成、磁性コアの形成、及びリアクトルの製造を同時に行うことができ、生産性にも優れる。

上述したように、本発明のリアクトルは、組立時にケース対するコイルの回転位置の位置決めの他、小型化、インダクタンスの調整の容易化、生産性の向上、といった優れた効果を奏する。

本発明の一形態として、回転位置決め手段がケースに一体に形成されている形態、回転位置決め手段がケースと別部材により形成され、ケースに取り付けられている形態が挙げられる。回転位置決め手段は、例えばコイルの巻線端部を当て止めする突部や、巻線端部を挟む切欠きなどにより構成される。

本発明のリアクトルは、さらに、ケースに対するコイルの高さ位置を位置決めする高さ位置決め手段を有することが好ましい。

高さ位置決め手段を有することで、組立時にコイルの高さ位置を一義的に決定することができ、組立性がより向上する。高さ位置決め手段は、例えばコイルのケースの底面に対向する面がケースの底面に対して所定の高さ位置となるように、ケースの底面に設けることが挙げられる。また、高さ位置決め手段は、回転位置決め手段と同様に、ケースに一体に形成する他、ケースと別部材により形成し、ケースに取り付ける構成としてもよい。

本発明のリアクトルは、回転位置決め手段を有することで、組立時にケースに対するコイルの回転位置を位置決めすることができ、組立性に優れる。

（A）は、実施の形態１に係るリアクトルの概略斜視図であり、(B)は、同図（A）の矢視A‐Aの断面図である。（A）は、実施の形態１に係るリアクトルの概略上面図であり、（B）は、図１（A）の矢視A‐Aからみたケースの断面図である。実施の形態１に係るリアクトルを構成する部材を説明するための概略分解図である。実施の形態２に係るリアクトルの概略斜視図である。実施の形態３に係るリアクトルの概略斜視図である。（A）は、実施の形態４に係るリアクトルのケースの概略上面図であり、（B）は、同図（A）の矢視B‐Bの断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、図中の同一符号は、同一又は相当部分を示す。

（実施の形態１）
図１〜３を参照して、実施の形態１に係るリアクトル1を説明する。リアクトル1は、巻線を巻回してなる一つのコイル10と、コイル10が通電されることによって生じる磁束の通路となる磁性コア20と、コイル10と磁性コア20との組合体を収納するケース30とを備える。磁性コア20は、コイル10内に挿通される内側コア部21と、コイル10内に配置されず、コイル10の外周を覆う連結コア部22とを有する。このリアクトル1の特徴とするところは、ケース30に対するコイル10の回転位置を位置決めする回転位置決め手段を有する点にある。以下、各構成を詳細に説明する。

［コイル］
コイル10は、１本の連続する巻線10wを螺旋状に巻回してなる筒状体である。巻線10wは、銅やアルミニウムの導体に絶縁被覆を施した被覆線が好適である。ここでは、コイル10は、導体が銅の平角線からなり、絶縁被覆がエナメルからなる被覆平角線をエッジワイズ巻きしたエッジワイズ巻円筒状コイルである。エッジワイズ巻きすることで、導体の占積率を高め易く、また、円筒状とすることで、角筒状のものと比較して成形性に優れる。巻線10wには、導体が平角線からなるものの他、断面が円形状、多角形状などの種々の形状のものが利用できる。

コイル10は、図１（B）に示すように、ケース30の底面31に対してコイル10の軸方向が略直交するように、ケース30に収納される。即ち、コイル10の一方の端面とケース30の底面31とが対向する。この例では、コイル10のターンを終了する箇所で巻線10wの両端部が折り曲げられ（図３参照）、両方の巻線端部11,12が、コイルの軸方向に沿って引き延ばされ、後述する連結コア部22の外部に引き出されている。

ここでは図示しないが、巻線端部11,12の先端は絶縁被覆が剥がされて導体が露出しており、この部分に端子台の端子部が接続される。そして、この端子部を介して、コイル10に電流を供給する電源などの外部装置が接続される。巻線10wの導体と端子部との接続には、TIG溶接などの溶接の他、圧着などが利用できる。

［磁性コア］
磁性コア20は、コイル10内に挿通される内側コア部21と、この内側コア部21とコイル10との組物を覆うように形成される連結コア部22とを有する。磁性コア20は、内側コア部21の構成材料と、連結コア部22の構成材料とが異なり、部分的に磁気特性が異なる。具体的には、内側コア部21は、連結コア部22よりも飽和磁束密度が高く、連結コア部22は、内側コア部21よりも透磁率が低い。

〈内側コア部〉
内側コア部21は、円筒状のコイル10の内周面の形状に応じた外形を有する。即ち、内側コア部21は、図２（A）に示すように、端面の形状が円形の円柱状体である。内側コア部21は、ケース30の底面31に対してコイル10の軸方向が略直交するように、一方の端面をケース30の底面31に当接させてケース30に収納される（図１（B）参照）。また、内側コア部21は、その全体が圧粉成形体から構成されているため、アルミナ板といった中実のギャップ材やエアギャップ、接着剤が介在していない。

圧粉成形体は、代表的には、表面に絶縁被膜を有する軟磁性粉末を所定の形状に成形後、絶縁被膜の耐熱温度以下で焼成することにより得ることができる。軟磁性粉末に加えて結合剤を適宜混合した混合粉末を利用したり、絶縁被膜としてシリコーン樹脂などの被膜を有する粉末を利用したりすることができる。圧粉成形体の飽和磁束密度は、軟磁性粉末自体の特性や、軟磁性粉末と結合剤との混合比、被膜の種類や量（厚さ）などを調整することで変化させることができる。例えば、飽和磁束密度の高い軟磁性粉末を用いたり、結合剤の配合量を低減して軟磁性粉末の割合を高めたりすることで、飽和磁束密度の高い圧粉成形体が得られる。その他、成形圧力を変える、具体的には成形圧力を高くすることでも飽和磁束密度を高められる傾向にある。所望の飽和磁束密度となるように軟磁性粉末の選択や成形圧力の調整などを行うとよい。

軟磁性粉末には、Fe、Co、Niといった鉄族金属粉末の他、Fe‐Si、Fe‐Ni、Fe‐Al、Fe‐Co、Fe‐Cr、Fe‐Si‐AlなどのFe基合金粉末、或いは希土類金属粉末、フェライト粉末などが利用できる。特に、Fe基合金粉末は、飽和磁束密度が高い圧粉成形体を得易い。このような粉末は、アトマイズ法（ガス又は水）や、機械的粉砕法などにより製造することができる。特に、結晶がナノサイズであるナノ結晶材料からなる粉末、好ましくは異方性ナノ結晶材料からなる粉末を用いると、高異方性で低保磁力の圧粉成形体が得られる。軟磁性粉末に形成される絶縁被膜には、例えば、燐酸化合物、珪素化合物、ジルコニウム化合物又は硼素化物などが利用できる。結合剤には、例えば、熱可塑性樹脂、非熱可塑性樹脂、又は高級脂肪酸などが利用できる。結合剤は、焼成により焼失したり、シリカなどの絶縁物に変化する場合もある。圧粉成形体は、軟磁性粉末の表面に絶縁被膜が形成されていることで、軟磁性粉末同士の直接接触を防止し、渦電流損失の低減を図ることができる。その結果、コイル10に高周波の電流が通電されることがあっても、渦電流損失を小さくできる。圧粉成形体は、公知のものを利用してもよい。

内側コア部21の形状は適宜選択することができ、例えば角柱状とすることもできるが、円柱状とすることで、成形性に優れる。さらに、内側コア部21は、電磁鋼板を積層した積層体で構成してもよい。

リアクトル1は、図１（B）に示すように、内側コア部21の軸方向の長さがコイル10の長さよりも若干長く、内側コア部21の両端面がコイル10の各端面から突出している。ここで、内側コア部21の長さは、コイル10の長さに等しくてもよいし、若干短くてもよい。内側コア部21の長さがコイル10の長さと同等以上であり、コイル10の長さ方向全体に亘って内側コア部21が配置されることで、コイル10によって生じる磁束を内側コア部21に十分に通過させることができる。

〈連結コア部〉
連結コア部22は、磁性コア20が閉磁路を形成するように、内側コア部21に連結される。連結コア部22は、図１（B）に示すように、コイル10と、コイル10内に挿通された内側コア部21との組物の略表面全体、即ち、コイル10の外周面及び両端面、内側コア部21の他方の端面（ケース30の底面31に接する一方の端面とは反対の端面）を実質的に覆うように直方体状に形成されている。具体的には、リアクトル1では、連結コア部22の外形がケース30の内周面により形成される空間の形状と同じである。また、リアクトル1は、内側コア部21と連結コア部22とが接着剤を介在することなく、連結コア部22の後述する材料樹脂により一体化されたギャップレス構造である。さらに、リアクトル1は、連結コア部22の材料樹脂により、コイル10、内側コア部21及び連結コア部22が一体化されている。

連結コア部22の形状は、磁性コア20が閉磁路を形成することができれば、特に限定されない。例えば、内側コア部21の長さがコイル10の長さよりも長く、内側コア部21の少なくとも一方の端面が連結コア部22から露出してもよい。或いは、コイル10の外周面の少なくとも一部が連結コア部22から露出してもよい。ここでは、後述するようにケース30を成形型に利用し、連結コア部22を形成している。

連結コア部22は、その全体が磁性材料と樹脂との混合物（成形硬化体）から構成されている。連結コア部22は、例えば、磁性材料の軟磁性粉末と流動性のあるバインダ樹脂とを混合し、この混合物を所定の圧力をかけてケース30に流し込んで充填した後、樹脂を固化させることで得ることができる。或いは、混合物を圧力をかけずにケース30に注入充填し、樹脂を固化させてもよい。また、必要に応じて、混合物に非磁性粉末を加えてもよい。バインダ樹脂には、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂が好適に利用できる。バインダ樹脂に熱硬化性樹脂を用いる場合、成形型（ケース30）ごと加熱して樹脂を熱硬化させる。バインダ樹脂には常温硬化性樹脂又は低温硬化性樹脂を用いてもよく、この場合、常温〜比較的低温に保持して樹脂を硬化させることができる。成形硬化体（連結コア部22）は、非磁性材料であるバインダ樹脂が多く残存するため、圧粉成形体（内側コア部21）と同じ軟磁性粉末を用いたとしても、圧粉成形体よりも飽和磁束密度が低く、かつ透磁率も低くなる。また、連結コア部22が樹脂成分を含むことで、コイル10や内側コア部21を水分及び粉塵といった外部環境や機械的応力から保護することができる。

成形硬化体も、軟磁性粉末自体の特性や、軟磁性粉末とバインダ樹脂（非磁性粉末を含む）との混合比などを変化させることで、透磁率を調整することができる。例えば、軟磁性粉末の割合を減らすと、透磁率が低くなる。リアクトル1が所望のインダクタンスを満たすように、連結コア部22の透磁率を調整するとよい。

連結コア部22に利用する軟磁性粉末は、上述した内側コア部21に利用する軟磁性粉末と同じものを利用できる。

〈ケース〉
ケース30は、コイル10と磁性コア20との組合体を収納し、例えばアルミニウムといった金属から構成されている。ケース30は、図１、２に示すように、底面31と、底面31から立設する側壁（正面壁32、側面壁33,34、背面壁35）とを有し、上面が開口した四角箱状体である。この例では、正面壁32側に巻線端部11,12が位置するように、コイル10が収納される。上記した組合体をケース30に収納することで、コイル10や磁性コア20を外部環境や機械的応力から保護することができる。また、図２に示すように、ケース30の側面壁33,34の内周面には、コイル10の外周面の形状に応じた形状を有する凹形のガイド部36が形成されており、コイル10をケース30に収納する際に、底面31に対する水平方向の位置決めが容易である。さらに、ケース30には、固定金具（例えばボルト）を挿通して設置対象に固定するための挿通孔37が設けられている。

〈回転位置決め手段〉
回転位置決め手段は、ケース30に対するコイル10の回転位置を位置決めし、リアクトル1ではケース30に一体に形成されている。ここでは、図２に示すように、コイル10の一方の端面（ケース30の底面31に対向する端面）から引き延ばされた巻線端部11に沿うように、ケース30の正面壁32と側面壁33との角部に底面31から上面に延びるブロック41が設けられ、このブロック41を回転位置決め手段に利用する。コイル10の巻線端部11は、ブロック41と側面壁33に形成されたガイド部36との間を通るように配置される。そして、コイル10が回動しようとしても、ブロック41とガイド部36とによりコイル10の巻線端部11が当て止めされ、ケース30に対するコイル10の回転位置が位置決めされる。

この例では、ケース30の底面31から上面に亘ってブロック41を設けているが、ブロック41は巻線端部11の一部が当て止めされるように、例えばケース30の上面側にのみ設けてもよい。また、ブロック41をケース30と別部材により形成し、ケース30に取り付ける構成としてもよい。この場合、例えばブロック41を、連結コア部22の構成材料と同じ材料により形成すると、連結コア部22の一部として利用することができる。一方、例えばブロック41を、熱伝導率の高い金属（例、アルミニウム）やセラミックスなどの材料により形成すると、放熱性を高めることができる。

〈その他〉
コイル10と磁性コア20との間の絶縁性は、上記した巻線10wの絶縁被覆により確保することができる。絶縁性をより確実にするには、コイル10において磁性コア20と接触する箇所に、絶縁物を介在させてもよい。例えば、コイル10の内・外周面に絶縁性のテープを張り付けたり、絶縁紙や絶縁シートを配置したりすることが挙げられる。また、コイルの10の外周や内側コア部21の外周に絶縁材料からなる筒状ボビン（図示せず）を配置してもよい。特に、内側コア部21の外周に配置するボビンは、その両端から外周方向に延びる環状のフランジ部を有すると、コイル10の両端面と連結コア部22との間の絶縁性も確保し易い。ボビンの構成材料には、例えば、ポリフェニレンスルフィド（PPS）樹脂、液晶ポリマー（LCP）、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）樹脂などの絶縁性樹脂が好適に利用できる。

［リアクトルの製造方法］
リアクトル1は、例えば、以下のようにして製造することができる。まず、コイル10、及び圧粉成形体からなる内側コア部21を用意し、コイル10内に内側コア部21を挿通して、コイル10と内側コア部21との組物を作製する（図３参照）。このとき、上述のようにコイル10と内側コア部21との間に適宜絶縁物を介在させてもよい。次いで、このコイル10と内側コア部21との組物をケース30内の所定の位置に収納する。具体的には、上述のようにコイル10の巻線端部11をブロック41と側面壁33に形成されたガイド部36との間を通るように配置する。またこのとき、コイル10の一方の端面（ケース30の底面31に対向する端面）と底面31との間に所定の隙間が形成されるように（図２（B）参照）、コイル10を支持しておく。

次に、上記した組物を収納したケース30内に、連結コア部22の構成材料、即ち軟磁性粉末とバインダ樹脂との混合物を充填し、樹脂を硬化させて、連結コア部22を一体成形する。なお、連結コア部22の成形を複数回に分けて行い、途中段階の連結コア部22の中間成形物をコイル10の高さ位置の位置決めに利用してもよい。具体的には、コイル10をケース30に収納しない状態で、ケース30に混合物の一部を充填して硬化させ、連結コア部22の一部のみを成形した後、この中間成形物の上にコイル10を配置する。その後、連結コア部22の残部を成形すると共に、樹脂により当該残部と中間成形物とを一体化して、連結コア部22を完全に成形する。

［効果］
リアクトル1は、ケース30に一体に形成されたブロック41（回転位置決め手段）を有する。この構成により、リアクトル1は、コイル10の巻線端部11を当て止めして、ケース30に対するコイル10の回転位置を位置決めすることができる。そのため、連結コア部22の構成材料に磁性材料と樹脂との混合物を使用し、コイル10をケース30内に収納した状態で混合物を充填する際に、コイル10の回動を阻止することができ、組立性に優れる。

また、リアクトル1は、内側コア部21の飽和磁束密度が連結コア部22よりも高いことで、全体が均質な磁性コアと同じ飽和磁束密度を得る場合、内側コア部21の断面積(磁束が通過する面)を小さくすることができる。内側コア部21の小型化により磁性コア20を小型にすることができ、引いてはリアクトル1を小型にすることができる。また、リアクトル1は、コイル10が配置される内側コア部21の飽和磁束密度が高いと共に、コイル10が配置されない連結コア部22の透磁率が低いことで、所望のインダクタンスを満たし易い。さらに、リアクトル1は、磁性コア20の全体に亘って、接着剤を含むギャップが一切存在しないことで、ギャップからの漏れ磁束による影響がコイル10に及んで損失が生じることがないため、内側コア部21の外周面にコイル10の内周面を近付けて配置することができる。よって、コイル10の内周面と内側コア部21の外周面との間の隙間を小さくでき、このことからも、リアクトル1を小型にすることができる。特に、リアクトル1は、内側コア部21の外形をコイル10の内周面の形状に沿った円柱状としたことで、上記した隙間をより小さくできる。

さらに、リアクトル1は、連結コア部22を形成すると同時に、連結コア部22の材料樹脂により内側コア部21と連結コア部22とを一体化して、閉磁路を形成する磁性コア20を形成することで製造される。このようにリアクトル1は、製造工程が少なく、生産性に優れる。

その上、リアクトル1は、接着剤レス構造であることで、接着剤の厚さのばらつきによるインダクタンスのばらつきが生じ難い。

（実施の形態２）
図４を参照して、実施の形態２に係るリアクトル2を説明する。リアクトル2は、回転位置決め手段の形態が図１〜３に示す実施の形態１に係るリアクトル1と相違しており、その他の点は実施の形態１のリアクトル1と実質的に同じであるので、説明を省略する。

〈回転位置決め手段〉
リアクトル2では回転位置決め手段がケース30に一体に形成されている。ここでは、図４に示すように、ケース30の正面壁32の上縁に、屈曲させて引き出されたコイル10の巻線端部11、12を挟む２つの切欠き42が設けられ、この切欠き42を回転位置決め手段に利用する。コイル10の巻線端部11,12はそれぞれ、切欠き42に挟むように引っ掛けられる。そして、コイル10が回動しようとしても、切欠き42によりコイル10の巻線端部11,12が当て止めされ、ケース30に対するコイル10の回転位置が位置決めされる。

［効果］
リアクトル2は、ケース30に一体に形成された切欠き42（回転位置決め手段）を有する。この構成により、リアクトル2は、コイル10の巻線端部11,12を当て止めして、ケース30に対するコイル10の回転位置を位置決めすることができる。そのため、連結コア部22の構成材料に磁性材料と樹脂との混合物を使用し、コイル10をケース30内に収納した状態で混合物を充填する際に、コイル10の回動を阻止することができ、組立性に優れる。

また、リアクトル2は、コイル10の巻線端部11,12を屈曲させて切欠き42に引っ掛ける形態としたことで、コイル10の高さ位置も位置決めすることができる。

（実施の形態３）
図５を参照して、実施の形態３に係るリアクトル3を説明する。リアクトル3は、回転位置決め手段の形態が図１〜３に示す実施の形態１に係るリアクトル1と相違しており、その他の点は実施の形態１のリアクトル1と実質的に同じであるので、説明を省略する。

〈回転位置決め手段〉
リアクトル3では回転位置決め手段がケース30と別部材により形成されている。ここでは、図５に示すように、ケース30の正面壁32の上縁に、２つの突起部44を有する当て止め部材43が取り付けられ、この当て止め部材43を回転位置決め手段に利用する。コイル10の巻線端部11,12は、両者の間に当て止め部材43の突起部44を挟むように配置される。また、当て止め部材43は、突起部44がケース30の内周面側に向くように、ケース30の正面壁32の上縁に設けられた凹部38に嵌め込まれることにより取り付けられる。そして、コイル10が回動しようとしても、当て止め部材43の突起部44によりコイル10の巻線端部11,12が当て止めされ、ケース30に対するコイル10の回転位置が位置決めされる。

当て止め部材43は、金属、樹脂、セラミックスなどの種々の材料で構成することができる。例えば、熱伝導率の高い金属（例、アルミニウム）やセラミックスなどの材料により形成すると、放熱性を高めることができ、一方、絶縁性の高い樹脂やセラミックスなどの材料により形成すると、巻線端部11,12との絶縁を確保することができる。また、連結コア部22の構成材料と同じ材料により形成すると、連結コア部22の一部として利用することができる。

［効果］
リアクトル3は、ケース30と別部材により形成された当て止め部材43（回転位置決め手段）がケース30に取り付けられている。この構成により、リアクトル2は、コイル10の巻線端部11,12を当て止めして、ケース30に対するコイル10の回転位置を位置決めすることができる。そのため、連結コア部22の構成材料に磁性材料と樹脂との混合物を使用し、コイル10をケース30内に収納した状態で混合物を充填する際に、コイル10の回動を阻止することができ、組立性に優れる。

（実施の形態４）
実施の形態４では、ケース30に対するコイル10の高さ位置を位置決めする高さ位置決め手段を有するリアクトルについて、図６を参照して説明する。実施の形態４に係るリアクトルは、ケースの形態が図１〜３に示す実施の形態１に係るリアクトル1に用いたケースと相違しており、その他の点は実施の形態１のリアクトル1のケースと実質的に同じであるので、説明を省略する。

〈高さ位置決め手段〉
図６に示すケース30では、ケース30に一体に形成され、側面壁33,34に形成されたガイド部36の底面31側からケース30の内周面側に突出する台座部51が設けられており、この台座部51を高さ位置決め手段に利用する。そして、コイル10の一方の端面（ケース30の底面31に対向する端面）の一部を台座部51に当接させることで、コイル10の高さ位置を一義的に決めることができ、リアクトルの組立性に優れる。

台座部51をケース30と別部材により形成し、ケース30に取り付ける構成としてもよい。この場合、例えば台座部51を、連結コア部22の構成材料と同じ材料により形成すると、連結コア部22の一部として利用することができる。一方、例えば台座部51を、熱伝導率の高い金属（例、アルミニウム）やセラミックスなどの材料により形成すると、放熱性を高めることができる。その他、絶縁性の高い樹脂やセラミックスなどの材料により形成すると、コイル10との絶縁を確保することができる。

(変形例1)
上述した実施形態１〜４では、コイルを構成する巻線の絶縁被覆や別途介在させる絶縁物により、コイルと磁性コアとの間の絶縁を確保する構成を説明した。その他、コイルの表面を覆う内側樹脂部を備えるコイル成形体とすることができる。また、この内側樹脂部により、コイルと内側コア部とを一体に成形したコイル成形体としてもよい。

内側樹脂部の構成材料には、リアクトルの使用温度に対する耐熱性を有し、トランスファー成形や射出成形が可能な絶縁性樹脂が好適に利用できる。例えば、エポキシなどの熱硬化性樹脂や、PPS樹脂、LCPなどの熱可塑性樹脂が好適に利用できる。このような樹脂に、更に、窒化珪素、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化硼素、及び炭化珪素から選択される少なくとも１種のセラミックスからなるフィラーを混合したものを利用すると、コイルの熱を放出し易く、リアクトルの放熱性を高めることができる。また、この内側樹脂部により、コイルを自由長よりも圧縮した状態に保持して、コイルの長さを適宜調整してもよい。

上記したコイル成形体は、金型に、コイルと中子、或いはコイルと内側コア部とを配置し、コイルを適宜圧縮した状態で内側樹脂部を構成する樹脂を金型内に充填して固化させることで、製造することができる。このようなコイル成形体は、例えば、特開２００９‐２１８２９３号公報に記載されるコイル成形体の製造方法を利用することができる。

このようなコイル成形体を利用することで、コイルと磁性コアとの間の絶縁性を高められる上に、リアクトルの組立時にコイルの外形が内側樹脂部により保持されることでコイルを取り扱い易く、リアクトルの組立性に優れる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、回転位置決め手段や高さ位置決め手段の形状、構造、配置を適宜変更してもよい。また、コイル及び内側コア部を、ケースの底面に対してコイルの軸方向が略平行になるように、ケースに収納する形態としてもよい。

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、燃料電池車などの電動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構成部品に利用することができる。

1,2,3 リアクトル
10 コイル 10w 巻線 11,12 巻線端部
20 磁性コア
21 内側コア部 22 連結コア部
30 ケース
31 底面 32 正面壁 33,34 側面壁 35 背面壁
36 ガイド部 37 挿通孔 38 凹部
41 ブロック 42 切欠き 43 当て止め部材 44 突起部
51 台座部

Claims

巻線を巻回してなる一つのコイルと、
このコイル内に挿通される柱状の内側コア部、及び前記コイルの外周の少なくとも一部を覆う連結コア部の両コア部により閉磁路を形成する磁性コアと、を備えるリアクトルであって、
前記コイルと前記磁性コアとの組合体が収納されるケースを備え、
前記コイルは、円筒状に形成され、前記ケースの底面に対して前記コイルの軸方向が直交するように前記ケースに収納され、
前記コイルの巻線端部が、前記コイルの軸方向に沿って引き延ばされ、前記ケース外に引き出されており、
前記内側コア部は、前記連結コア部よりも飽和磁束密度が高く、
前記連結コア部は、前記内側コア部よりも透磁率が低く、かつ磁性材料と樹脂との混合物から構成されており、
前記内側コア部と前記連結コア部とが前記樹脂により前記ケース内で一体化されており、
前記コイルの巻線端部を当て止めして、前記ケースに対する前記コイルの回転位置を位置決めする回転位置決め手段を有し、
前記回転位置決め手段として、前記コイルの巻線端部の少なくとも一部を当て止めする突部が前記ケースの側壁に一体に形成され、
更に、前記ケースの側壁の内周面には、前記コイルの外周面の形状に応じた形状を有する凹形のガイド部が形成されていることを特徴とするリアクトル。
前記ケースに対する前記コイルの高さ位置を位置決めする高さ位置決め手段を有することを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
前記内側コアの軸方向の長さが前記コイルの軸方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項１又は２に記載のリアクトル。
請求項１〜３のいずれか一項に記載のリアクトルを備えるコンバータ。