JP5400726B2 - インダクタンスユニット - Google Patents

Description

本発明は、巻線とコアを用いて電磁変換を行う電気部品に係り、好ましくは、いわゆるインバータ回路やアクティブフィルタ回路等に用いられるリアクトルのようなインダクタンスユニットに関する。

この種のインダクタンスユニットとして従来、４つのブロック状コアをロ字形状に組み合わせてコアユニットとし、対向する一対のブロック状コアの外側にそれぞれ巻線を配置した構造のリアクトルに関する先行技術が知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。

先行技術のリアクトルは、特にコアユニットを上下の挟持部材により挟み込んだ状態で支持しつつ、上下のコアを両側一対のコアに対して圧着させた構造である。また一対の挟持部材は、互いに離間して配置された２つの板状金具であり、これら板状金具がねじによって相互に連結され、上下方向に締め付けられてコアブロックを挟み込んでいる。各挟持部材と上下のコアとの間には、弾性を有した防振材が介在して設けられている。

上述した先行技術のリアクトルによれば、締付金具とコアの間に防振材が挟み込まれているため、発生した振動を防振材によって吸収し、騒音を抑えることができる。また、上下の締付金具がねじ留めにより一体化される構造であるため、リーケージフラックスの影響による振動をも低減することができる点でも優位である。

特開２００４−３１９６７９号公報 特許第３９１４５０９号公報

近年、リアクトルのようなユニットが実装される電気機器は、例えば家庭用電源装置のインバータや昇圧器のように、生活空間内に設置して使用される場合が増えてきている。上述した先行技術は、独自の構造によって振動を抑え、その使用時に発生する騒音レベルを低下させている点で有効な技術である。その上で、上記のように電気機器の使用環境や使用条件の変化（例えば高周波化）の傾向に鑑みると、より一層の振動抑制や騒音レベルの低下が求められると考えられる。

そこで本発明は、リアクトルのような電気部品から発生する振動を抑え、静音性を向上できるインダクタンスユニットの提供を課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明のインダクタンスユニットは、複数箇所のギャップで複数に分割されたコアを、それぞれギャップ形成層で互いに接合して１つのユニットとし、そのうち１つのコアと巻線との絶縁を兼ねた絶縁固定部材により、複数あるうちの１つのコアを介して巻線を含めたユニットの全体を取付具に固定した構造を採用する。

本発明のインダクタンスユニットによれば、取付具に対して１つのコアだけが固定されているが、複数のコア同士はギャップ形成層により接合されているため、コア及び巻線を含むユニット全体を絶縁固定部材によって確実に固定することができる。

また本発明のインダクタンスユニットによれば、使用時（巻線への通電時）にギャップ間でコア同士に吸引力が発生しても、それによって発生する振動は１つのコアから取付具に伝達されるだけである。したがって、ユニット全体の振動が電気機器等に大きく伝達されるのを防止することができ、それだけ騒音レベルを低く抑えることができる。

好ましくは、２つのコアが個々にＵ字形状をなして成形されており、各一対の脚部同士を対向させた状態で略ロ字形状のコアユニットとして組み合わされる構造であってもよい。この場合、コアユニットとして組み合わされた２つのコアに対し、各一対の脚部の外周に２つの巻線がそれぞれ巻き付けられる。またギャップ形成層は、各一対の脚部同士の間にそれぞれ介在して配置され、コアユニット内に２箇所のギャップを形成しつつ２つのコアを各一対の脚部同士にて相互に接合することができる。取付具は、コアユニットとして組み合わされた２つのコア及び２つの巻線を含む全体を所定の取付位置にて支持するものであり、絶縁固定部材は、２つのコアの一方と２つの巻線との間を絶縁した状態で配置され、その一方のコアを介してコアユニットを２つの巻線とともに取付具に対して固定することができる。

上記の構造であれば、２つのコア間のギャップが巻線の軸線上でみた中間に位置するため、巻線への通電時にギャップ間で発生する吸引力をなるべく小さく抑えることができる。この点、巻線の両端近傍にギャップが配置されていると、それだけ磁界が強くなり、それによって吸引力も大きくなる傾向にあるが、上記の構造ではギャップ近傍に生じる磁界の強度がそれほど強くないため、その分、ギャップ間で発生する吸引力を小さく抑えることができる。

また、コアユニットの固定を１つの絶縁固定部材だけで行うことができるため、使用する部品点数の増加を抑えることができる。特に絶縁固定部材はコアユニットの固定だけでなく、巻線とコアとの絶縁をも兼ね備えているため、さらに絶縁部品等の使用点数を削減することに寄与することができる。

上記の絶縁固定部材は、一方のコアに対し、一対の脚部の間をつなぐ側縁部の外面に沿って一対の脚部の間に配置され、コアユニットの内側をその略ロ字形状をなす磁路の周方向と直交する方向に延び、かつ、両端がそれぞれコアの側方に突出することにより、少なくとも側縁部と２つの巻線との間を絶縁するベース板部と、コアユニットの内側にて一対の脚部と側縁部とが連なる一対の角部にそれぞれ配置され、ベース板部から一対の脚部の外面に沿って壁状に立ち上がることにより、少なくとも一対の脚部と２つの巻線との間を絶縁する一対の壁状部と、コアの側方に突出したベース板部の両端にそれぞれ形成され、これら両端から側縁部の外面に沿って一対の脚部と逆向きに突出して延び、かつ、それぞれ先端部分が取付具と面接触する一対のブラケット部とを有するものでもよい。

上記の態様であれば、Ｕ字形状をなすコアに対して、適度にマッチした形状の絶縁固定部材を用いることができる。例えば、ベース板部はコアの側縁部の外面を絶縁しつつ、その外面を介してコアを取付具に対して押さえ付ける機能を果たすことができる。また、ブラケット部は一対の脚部の間から両側方向（磁路の周方向に直交する方向）に突出することにより、コアの両側でそれぞれ取付具に面接触し、バランスよくコアユニット（ユニット全体）の固定を行うことができる。

上記の場合、絶縁固定部材に対応する取付具は、コアユニットの外側で側縁部の外面に沿って拡がる支持板部と、支持板部の周縁に形成されて一対のブラケット部とそれぞれ面接触する一対の受け部と、一対の受け部に対し、それぞれ対応するブラケット部を締結させる締結具とを有することが好ましい。

これにより、絶縁固定部材の形状に適合した取付具の形状を実現し、両者によるユニット全体の固定をより強化することができる。

また本発明のインダクタンスユニットにおいて、２つのＵ字形状をなすコアの間に別のＩ字形コアがさらに配置されていてもよい。すなわち、本発明のインダクタンスユニットは少なくとも２つのＩ字形コアをさらに備え、このＩ字形コアは、２つのコア（Ｕ字形コア）の各一対の脚部同士の間に介在して配置された状態で、２つのＵ字形コアとともにコアユニットとして組み合わされる。このとき２つの巻線は、Ｕ字形コアの各一対の脚部及び各Ｉ字形コアの外周にそれぞれ巻き付けられており、ギャップ形成層は、Ｕ字形コアの各一対の脚部と各Ｉ字形コアとの間にそれぞれ介在して配置され、コアユニット内に少なくとも４箇所のギャップを形成しつつ、２つのＵ字形コア及び各Ｉ字形コアを相互に接合するものとなる。

上記のように、２つのＵ字形コアの間にＩ字形コアを配置した場合であっても、コア同士をギャップ形成層で接合することで、コアユニットとして組み合わせることができる。またコアユニット内では、一方のＵ字形コアの脚部−少なくとも１つのＩ字形コア−他方のＵ字形コア脚部の間にそれぞれギャップが形成されるが、これらギャップはやはり巻線の内側に位置するため、巻線への通電時にギャップ間で発生する吸引力をなるべく小さく抑えることができる。

上記各コア（Ｕ字形コア及びＩ字形コアを含む）は、個々に絶縁処理が施された磁性粉末を加圧して成型された圧粉磁心であり、取付具は、圧粉磁心が有する透磁率に比較して、より低い透磁率を有する金属材料から成形されていることが好ましい。

一般に圧粉磁心は、積層コア等と比較して高周波域での鉄損が少なく、高周波域での特性に優れるという利点がある。このため、コアを圧粉磁心で成型することにより、インダクタンスユニットとしての高周波域特性を向上することができる。また、取付具の透磁率を圧粉磁心より低くすることにより、圧粉磁心からの磁束漏洩の影響による損失増加を最小限に抑えることができる。

またギャップ形成層は、互いに組み合わされるコア同士の間に介在して設けられるスペーサと、コア同士の対向する各面とスペーサとの間に配置される接着層とを含む。
この場合、隣接するコア間に確実にギャップを形成しつつ、コア同士の接合（接着）を確実にすることができる。

本発明のインダクタンスユニットは、使用時に生じる振動を小さく抑え、電気機器への実装時に発生する騒音レベルをより低くすることができる。これにより、使用環境に適した静音性の向上を図ることができる。

一実施形態のリアクトルを構成部品に分解した状態で示す分解斜視図である。 リアクトルの完成状態を示す斜視図である。 リアクトルの完成状態を示す正面図である。 リアクトルの完成状態を示す側面図である。 リアクトルの完成状態を示す平面図である。 リアクトルが完成状態となる前の要部組み立て状態を便宜的に示した斜視図である。 リアクトルが完成状態となる前の要部組み立て状態を便宜的に示した斜視図である。 実施形態のリアクトルの模式的な構造と比較列となるリアクトルの模式的な構造を対比して示す縦断面図である。 実施形態２のリアクトルについて、その完成状態となる前の要部組み立て状態を便宜的に示した斜視図である。 本実施形態の構造と対比される複数の比較例１〜３の構造例を模式的に示した縦断面図である。 実施形態１，２及び比較例１〜３のリアクトルに対し、同じ条件で入力電流を通電させた場合に得られた吸引力の変化を検証結果として示す図である。 本実施形態の構造と比較例１の構造について、同一の使用条件で観測された音圧の解析結果を周波数スペクトルで示した図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、一実施形態（実施形態１とする）のリアクトル１００を構成部品に分解した状態で示す分解斜視図である。一実施形態のリアクトル１００は、例えばインバータや昇圧器等の図示しない電気機器に用いられるインダクタンスユニットである。

リアクトル１００は主に、例えば上下に分割された２つのコア１０２，１０３、及びこれらコア１０２，１０３に巻かれる２つの巻線１０４から構成されている。このうち２つの巻線１０４は、リアクトル１００が用いられる電気機器において、その電気回路内でインダクタンスを形成する。また２つのコア１０２，１０３は、互いに組み合わされた状態で１つのコアユニット（磁心）を構成し、２つの巻線１０４を相互に磁気結合する。

〔コア（コアユニット）〕
２つのコア１０２，１０３は、個々にＵ字形状に成形されており、これらコア１０２，１０３は各一対の脚部１０２ａ，１０３ａ及びこれらをつなぐ側縁部１０２ｂ，１０３ｂを有している。これらコア１０２，１０３は、互いに各一対の脚部１０２ａ，１０３ａ同士を対向させた状態で組み合わされ、全体として略ロ字形状をなすコアユニット（参照符号なし）を構成する。

上下のコア１０２，１０３が組み合わされた状態で、各一対の脚部１０２ａ，１０３ａの間には、それぞれスペーサ１１４が介在して配置される。スペーサ１１４は例えば樹脂製の板材であり、その上下両面が接着層を介して各一対の脚部１０２ａ，１０３ａの対向する面に接着される。これにより上下のコア１０２，１０３は、間にスペーサ１１４を挟んだ状態で相互に接合（接着）され、上記のように１つのコアユニットを構成する。

〔ギャップ形成層〕
上記のスペーサ１１４及びその両面の接着層（合わせて３つの層）は、上下のコア１０２，１０３が組み合わされた状態で、コアユニット内にギャップを形成する。このため、上記のようにコアユニットは全体として略ロ字形状に閉じた磁路を形成するが、その途中の２箇所（各一対の脚部１０２ａ，１０３ａ間）にギャップが設けられた状態となる。

なお本実施形態では、上下のコア１０２，１０３が例えば圧粉磁心で構成されている。公知のように圧粉磁心は、個々に絶縁処理された磁性粉末を加圧して成形されるものである。圧粉磁心は特に高周波域での鉄損を抑制し、良好な電磁変換特性を得られるという利点がある。また、フェライト等に比較して飽和磁束密度が高いため、巻数をより少なく抑えてリアクトル１００全体の体積を小型化することに寄与する。

〔巻線〕
２つの巻線１０４は、２つのコア１０２，１０３が組み合わされた状態で、各一対の脚部１０２ａ，１０３ａの外周に配置される。この例では、各巻線１０４から２本のリード線１０４ａが延びており、これらリード線１０４ａは、例えば巻線１０４の巻始めと巻終わりを構成する。なお、２つの巻線１０４が直列に接続される場合、例えば２本のリード線１０４ａ同士を接続して一方を一次側、他方を二次側とすることもできる。

〔絶縁部材〕
２つのコア１０２，１０３が組み合わされた状態で、各一対の脚部１０２ａ，１０３ａの外周面と各巻線１０４の内周面との間には、それぞれ絶縁部材１１２が配置されるものとなっている。この状態で絶縁部材１１２は、コア１０２，１０３（脚部１０２ａ，１０３ａ）と各巻線１０４との間を絶縁する。

各絶縁部材１１２は、例えば絶縁性を有した紙材料（アラミド絶縁紙）で構成されている。各絶縁部材１１２は、例えば脚部１０２ａ，１０３ａの４つの外面に対応してそれぞれ外面部１１２ａ、内面部１１２ｂ、側面部１１２ｃ及びラップ部１１２ｄを有しており、これら各部が一続きに連なった状態で構成されている。図１中、各絶縁部材１１２は各筒形状に折り曲げられた状態で示されているが、それぞれを展開した状態では、例えばその一端から順にラップ部１１２ｄ、内面部１１２ｂ、一方の側面部１１２ｃ、外面部１１２ａ、そして他方の側面部１１２ｃが幅方向に連なった状態となっている。すなわち、絶縁性の紙材料を幅方向にラップ部１１２ｄ、内面部１１２ｂ、一方の側面部１１２ｃ、外面部１１２ａ、そして他方の側面部１１２ｃの順に５面を連ねた状態で型抜きし、これらを各筒形状に折り曲げると、図１に示される絶縁部材１１２が得られる。なお、このときラップ部１１２ｄは他方の側面部１１２ｃの内側に重ね合わせた状態で折り込まれる。また、外面部１１２ａ及び両側一対の側面部１１２ｃに比較すると、内面部１１２ｂ及びラップ部１１２ｄは、コア１０２，１０３の内側（内周部分）の寸法に合わせて縦寸法が短縮されている。

この他にリアクトル１００は、取付金具１０６や絶縁固定部材１０８を有するほか、上側の絶縁部材１１０及びシート材１１６を有している。以下、それぞれについて説明する。

〔取付金具（取付具）〕
取付金具１０６は、リアクトル１００の全体を１つのユニットとして、これを図示しない電気機器の取付位置（例えばケーシング）に支持（固定）するための部品である。取付金具１０６は、例えば平面視で全体的に矩形状をなしており、その中央部分に平板状の支持板部１０６ａを有している。支持板部１０６ａには、短辺方向で一対をなす両側縁にそれぞれ受け部１０６ｂが形成されており、これら受け部１０６ｂは、支持板部１０６ａの両側縁から外側へ張り出している。さらに各受け部１０６ｂには、支持板部１０６ａの長手方向でみた両側縁に一対の爪部１０６ｃが一体に形成されている。なお図１では、これら爪部１０６ｃが受け部１０６ｂの両側縁から上方に立ち上がった状態で示されているが、リアクトル１００の完成状態では、爪部１０６ｃが対向の方向に折り曲げられることで、絶縁固定部材１０８を締結した状態にある。また支持板部１０６ａの四隅には、それぞれねじ留め部１０６ｄが張り出すようにして形成されており、これらねじ留め部１０６ｄには、それぞれ挿通孔（参照符号なし）が厚み方向に貫通して形成されている。このためリアクトル１００の完成状態で、取付金具１０６を４つのねじ留め部１０６ｄにてねじ留めすることにより、リアクトル１００全体を図示しない取付位置にて支持することができる。なお、爪部１０６ｃによる絶縁固定部材１０８の締結については、別の完成図を参照してさらに後述する。

〔絶縁固定部材〕
絶縁固定部材１０８は、上記の取付金具１０６に対して下側のコア１０３を固定するための部材である。さらに絶縁固定部材１０８は、コア１０２，１０３に２つの巻線１０４が巻かれた（セットされた）状態で、下側のコア１０３と２つの巻線１０４との絶縁をも兼ねている。

絶縁固定部材１０８は全体として鞍形状をなしており、例えば下側のコア１０３の側縁部１０３ｂを馬の背に見立てると、その上面（コアユニットの内側）から載せるようにして絶縁固定部材１０８が取り付けられる。絶縁固定部材１０８は、例えば鞍の座部（シート）に相当する位置に平板状のベース板部１０８ａを有しており、このベース板部１０８ａがコア１０３の側縁部１０３ｂの上面を覆うようにして配置される。リアクトル１００の完成状態では、ベース板部１０８ａは各巻線１０４と側縁部１０３ｂとの間に位置し、これらの間を確実に絶縁することができる。

上記のベース板部１０８ａは、側縁部１０３ｂの上面で一対の脚部１０３ａと側縁部１０３ｂとが連なる角部（コアユニット内側の角部）にまで拡がっており、それぞれの角部でベース板部１０８ａには、一対の壁状部１０８ｂが連なって形成されている。これら壁状部１０８ｂは、コアユニットにより形成される磁路の周方向でみたベース板部１０８ａの両端から、それぞれ一対の脚部１０３ａの外面に沿って立ち上がっている。なお壁状部１０８ｂは、いずれもその両端で脚部１０３ａの外面に沿って折れ曲がっている。このため壁状部１０８ｂはコアユニットの内周面だけでなく、その両側面にまで回り込んだ状態にある。なお壁状部１０８ｂは、リアクトル１００の完成状態では上記の絶縁部材１１２の外側を取り巻くようにして配置されることで、各巻線１０４と各脚部１０３ａとの間の絶縁をさらに確実なものとする。

また絶縁固定部材１０８は、例えば鞍のあおり（フェンダ、フラップ）に相当する位置に一対の垂下ブラケット１０８ｃを有する他、さらに鞍の鐙に相当する位置に一対の水平ブラケット１０８ｄを有している。このうち垂下ブラケット１０８ｃは、ベース板部１０８ａの両端（コアユニットにより形成される磁路と直交する方向でみた両端）から側縁部１０３ｂの外面に沿い、下方に垂れ下がるようにして延びている。そして水平ブラケット１０８ｄは、垂下ブラケット１０８ｃの下端から外方向に屈曲して水平に延びている。そしてリアクトル１００の完成状態では、一対の水平ブラケット１０８ｄが取付金具１０６の受け部１０６ｂにそれぞれ面接触し、上記の爪部１０６ｃによって締結されるものとなっている。

上側の絶縁部材１１０は、上側のコア１０２と巻線１０４との間を絶縁する部品である。この絶縁部材１１０は、おおよその形状が上記の絶縁固定部材１０８を上下に反転させた状態に近似している。すなわち、絶縁部材１１０は上記のベース板部１０８ａと対になる上板部１１０ａを有するとともに、上記の壁状部１０８ｂと対になる壁状部１１０ｂを有している。リアクトル１００の完成状態では、上板部１１０ａは各巻線１０４と上側のコア１０２の側縁部１０２ｂとの間に位置し、これらの間を確実に絶縁することができる。また壁状部１１０ｂは絶縁部材１１２の外側を取り巻くようにして配置されることで、各巻線１０４と各脚部１０２ａとの間の絶縁をさらに確実なものとする。ただし、上側のコア１０２は取付金具１０６に固定されないため、上側の絶縁部材１１０には垂下ブラケット１０８ｃ及び水平ブラケット１０８ｄに相当する部分を有していない。

シート材１１６は、下側のコア１０３と取付金具１０６との間に介在して配置される。上記のように、絶縁固定部材１０８を用いて下側のコア１０３が取付金具１０６に固定された状態で、シート材１１６はコア１０３の下面と取付金具１０６の上面との間に位置し、この状態で両者に密着する。シート材１１６は例えばシリコンを材料とするシート片である。シート材１１６は、例えばコア１０３から取付金具１０６への放熱（熱伝導）を担う他、リアクトル１００全体の防振作用をも有している。

また本実施形態では、取付金具１０６が例えばアルミ板金材により構成されている。アルミ材は圧粉磁心に比較して透磁率が低いため、コア１０２，１０３から発する磁束の漏洩の影響による損失増加を最小限とする効果が得られる。

〔完成状態〕
図２は、リアクトル１００の完成状態を示す斜視図である。また図３から図５は、それぞれリアクトル１００の完成状態を示す正面図、側面図及び平面図である。これら図２〜図５に示されているように、リアクトル１００の完成状態で上下のコア１０２，１０３は１つのコアユニット（参照符号なし）として組み合わされる。このときコアユニットは、例えば正面視（図３）で略ロ字形状をなし、その周方向に閉じた磁路を形成する。リアクトル１００の完成状態では視認できないが、上下のコア１０２，１０３の間には上記のスペーサ１１４が接着層とともに介在されており、これらスペーサ１１４（及び接着層）にてコアユニット内には２箇所のギャップが形成されている。

２つの巻線１０４は、上下のコア１０２，１０３が組み合わされた状態で、各一対の脚部１０２ａ，１０３ａの外周に巻き付けられた状態にある。このとき絶縁部材１１２がコア１０２，１０３（脚部１０２ａ，１０３ａ）の外周面に沿って配置されることで、各巻線１０４とコアユニット（コア１０２，１０３）との間が確実に絶縁されている。なお、本実施形態では絶縁紙の絶縁部材１１２を各巻線１０４の内側に配置しているが、絶縁部材１１２に代えて、例えば樹脂製のボビンを用いてもよい。

また上記のように、コア１０２，１０３に対して絶縁部材１１０及び絶縁固定部材１０８がそれぞれ配置されることで、各巻線１０４とコアユニット（コア１０２，１０３）との絶縁がより強固なものとなっていることが分かる。

また図２及び図３に示されているように、上記の爪部１０６ｃはそれぞれ水平ブラケット１０８ｄの上面に向けて折り曲げられており、これによって絶縁固定部材１０８が取付金具１０６に対して締結された状態にある。なお図２，図３では便宜上、爪部１０６ｃと水平ブラケット１０８ｄの上面との間に隙間を残した状態が示されているが、実際の完成状態でこのような隙間は残らず、爪部１０６ｃの曲げ加工によって確実に絶縁固定部材１０８（水平ブラケット１０８ｄ）が締め付けられる。

次に図６及び図７は、リアクトル１００が完成状態となる前の要部組み立て状態を便宜的に示した斜視図である。これら図６，図７では、リアクトル１００の完成状態で配置されるべき部品の図示を省略し、便宜的に要部の構造を明らかにしている。

図６に示されているように、上下のコア１０２，１０３は、各一対の脚部１０２ａ，１０３ａ同士を対向させた状態で組み合わされる。このとき対向する各一対の脚部１０２ａ，１０３ａ同士の間には、上記のようにそれぞれスペーサ１１４が介在して配置される。またスペーサ１１４の上下の面と脚部１０２ａ，１０３ａの対向面との間は、上記のように接着層を用いて接着されている。

また絶縁固定部材１０８は、コアユニットの内側で、下側のコア１０３に跨るようにして配置される。このとき水平ブラケット１０８ｄは、上記のように取付金具１０６の受け部１０６ｂの上面にて面接触している。また、各受け部１０６ｂに設けられた一対の爪部１０６ｃは、いずれも完成前（締結前）において上方に突出した状態にあり、この状態で一対の爪部１０６ｃの間に水平ブラケット１０８ｄを上方から受け入れることができる。そして一対の爪部１０６ｃは、上記のように互いに対向して曲げ加工されることにより、受け部１０６ｂに対して水平ブラケット１０８ｄを締め付け、その締結を完成させることができる。

図７は、コアユニットから巻線１０４を取り除いた状態を便宜的に示している。図６の状態からコアユニット（コア１０２，１０３）に絶縁部材１１０，１１２を配置することで、上記のように各巻線１０４とコアユニット（コア１０２，１０３）との絶縁が行われている。このとき絶縁固定部材１０８は、各巻線１０４と下側のコア１０３との間を絶縁しつつ、１つに組み合わされたコアユニットを取付金具１０６に対して固定するための部材として機能する。なお図７においても、爪部１０６ｃが締結前の状態で示されている。

〔振動特性〕
次に、本実施形態のリアクトル１００に顕著な振動特性について、比較列との対比をもって明らかにする。

図８は、本実施形態のリアクトル１００の模式的な構造とともに、比較列となるリアクトル１０の模式的な構造を対比して示す縦断面図である。以下、具体的に説明する。

〔本実施形態〕
図８中（Ａ）：本実施形態のリアクトル１００は、下側のコア１０３だけが取付金具１０６に対して固定された構造を有する。このため、巻線１０４の通電時（高周波電流の導通時）にコア１０２，１０３同士で周期的な吸引力が発生し、それによって振動が生じた場合であっても、その振動は下側のコア１０３からシート材１１６を介して取付金具１０６に伝達されるだけとなる。このため単純化された振動系モデルは、例えば質量をばねと粘性抵抗で懸架した１自由度モデルに近似したものとなる。

〔比較例〕
図８中（Ｂ）：これに対し、比較例のリアクトル１０は、例えば先行技術文献で挙げたように、４つのＩ字型コア１２，１４のブロックを組み合わせ、コア１４の外周に巻線２０を配置した構造である。比較例のリアクトル１０は、コア全体の上下に取付金具２２が配置されており、これら取付金具２２同士がコア全体を挟み込むようにしてねじ２６で締め付けられた構造である。

比較例においては、巻線２０の通電時（交流印加時）にコア１２，１４同士で周期的な吸引力が発生し、それによって振動が生じた場合、その振動は下側のコア１２から取付金具２２に伝達されるだけでなく、上側のコア１２からも取付金具２２に伝達され、さらにねじ２６を介して下側の取付金具２２に伝達される。また、取付金具２２がねじ２６で相互に連結された状態にあるため、これらは構造的に一体の拘束具とみなすことができる。この場合、振動系モデルは本実施形態より複雑なものとなり、例えば同じ１自由度であっても、質量が２方向にそれぞればねと粘性抵抗で懸架された１自由度モデルに近似したものとなる（厳密にはより複雑なモデルを構成してもよい。）。

以上の対比から明らかなように、本実施形態の構造に比較して、比較例の構造はより振動が取付金具２２に大きく伝達される傾向にある。言い換えれば、比較例の構造に対し、本実施形態の構造は取付金具１０６に伝達される振動を小さく抑えることができる。このため、例えば同じ条件で両者を使用した場合であっても、比較例のリアクトル１０から発生する騒音レベル（音圧）に比較して、本実施形態のリアクトル１００から発生する騒音レベル（音圧）はより低く抑えられることが理解される。

〔その他の実施形態〕
次に、その他の実施形態（実施形態２とする）について説明する。ここまでに説明した実施形態１のリアクトル１００は、個々にＵ字形状をなす２つのコア１０２，１０３を組み合わせてコアユニットを構成していたが、２つのコア１０２，１０３の間にＩ字形状のコアをそれぞれ介在させてもよい。

図９は、実施形態２のリアクトル２００について、その完成状態となる前の要部組み立て状態を便宜的に示した斜視図である。なお図９中、これまでに説明した実施形態１（図１〜図８）と共通する構成要素については共通の参照符号を付し、その重複した説明を省略する。また図９では、リアクトル２００の完成状態で配置されるべき部品の図示を省略し、便宜的に要部の構造を明らかにしている。以下、実施形態１との相違点を中心として説明する。

図９に示されているように、実施形態２のリアクトル２００では、２つのコア１０２，１０３の間に２つのＩ字形状のコア１０５がそれぞれ配置されている。したがって、上下のコア１０２，１０３が各一対の脚部１０２ａ，１０３ａ同士で接合されているのではなく、それらの間に配置された２つのＩ字形状のコア１０５を介して接合されている。すなわち、各一対の脚部１０２ａ，１０３ａとＩ字形状のコア１０５の上下端面との間には、それぞれ上記のスペーサ１１４が介在して配置されており、そして、スペーサ１１４の上下面には図示しない接着層が形成されている。

これにより、上側のコア１０２の一対の脚部１０２ａと各コア１０５の上端面とがスペーサ１１４（及び接着層）を介して相互に接着され、また、下側のコア１０３の一対の脚部１０３ａと各コア１０５の下端面とがスペーサ１１４（及び接着層）を介して相互に接着された状態となる。したがってギャップは、コアユニット全体で４箇所に形成されている。

実施形態２のリアクトル２００についても、下側のコア１０３が絶縁固定部材１０８を介して取付金具１０６に固定されている点は実施形態１のリアクトル１００と共通している。図９には示されていないが、巻線１０４は各一対の脚部１０２ａ，１０３ａと各コア１０５の外周に配置され、その間は上記の絶縁部材１１２により絶縁された状態となる。

さらに本発明の発明者等は、上記の実施形態１，２と構造（主にコアの構造）の異なる複数の比較例１〜３との対比を行い、実施形態１，２の優位性について検証を行った。なお、以下に挙げる比較例１〜３は、いずれも実施形態１，２とコア構造（コア形状）が相違し、リアクトルとしての使用条件（例えば巻線の巻数、ギャップ厚、コア断面積、磁路長）は全て同一に設定されているものとする。なお比較例２，３についても、比較例１（図８中（Ｂ））と同様に、コア全体の上下に取付金具が配置されており、これら取付金具同士がコア全体を挟み込むようにしてねじ等で締め付けられた構造とする。

図１０は、実施形態１，２の構造と対比される複数の比較例１〜３の構造例を模式的に示した縦断面図である。このうち、図１０中（Ｉ），（Ｖ）はそれぞれ実施形態１，２の構造を模式的に示しており、また図１０中（ＩＩ）の比較例１は、上述した比較列（図８中（Ｂ））と同じ構造を模式的に示しているため、これらについては重複した説明を省略する。なお図１０中、コア及び巻線以外の要素については、煩雑化を防止するために図示を省略している。また以下の説明では、実施形態１の構造を「Ｕ字型形状」と称し、また、実施形態２の構造を「ＵＩＵ字型形状」と称し、そして比較例１の構造を「ブロック形状」と称するものとする。

〔比較列２〕
図１０中（III）：比較例２の構造は、例えば比較例１のＩ字型コアの両端をそれぞれ斜めにカットして４つのコア３２，３４とし、４箇所にギャップを設けたパターンである。各巻線３６は、両側のコア３４の外周に配置されている。以下の説明では、比較例２の構造を「斜めカット形状」と称する。

〔比較例３〕
図１０中（ＩＶ）：比較例３の構造は、例えば上下のコア５２を下向き又は上向きに凸形状とし、その段差部分に両側のコア５４を配置して、４箇所にギャップを設けたパターンである。各巻線５６は、両側のコア５４の外周に配置されている。以下の説明では、比較例３の構造を「凸Ｉ形状」と称する。

〔吸引力の検証結果〕
図１１は、実施形態１，２及び比較例１〜３のリアクトルに対し、同じ条件で入力電流を通電させた場合に得られた吸引力の変化を検証結果として示す図である。

〔入力電流の変化〕
図１１中（Ａ）：実施形態１，２及び比較例１〜３のリアクトルに対し、全てについて同じ条件で入力電流を通電させる。入力電流は、例えば通電開始（０ｍｓ）とともにステップ的に立ち上がり、定格値（例えば数十アンペア）近傍で周期的に上下するリップル波形とする。

〔吸引力の変化〕
図１１中（Ｂ）：上記の入力電流に対する応答として、実施形態１，２及び比較例１〜３のリアクトルで発生した吸引力（ギャップ間での吸引力）の変化を観測した。ここには、実施形態１，２で得られた吸引力の変化をそれぞれ観測値Ｓ０，Ｓ４で表す。また比較例１〜３で得られた吸引力の変化をそれぞれ観測値Ｓ１〜Ｓ３で表す。

その結果、比較例２の「斜めカット形状」について得られた吸引力が最も大きく、その観測値Ｓ２（図中２点鎖線）は全ての観測値の中で最大レベルであった。

比較例３の「凸Ｉ形状」について得られた吸引力は、比較例２よりも一段階ほど小さかった、その観測値Ｓ３（図中破線）は依然として高いレベルにある。

比較例１の「ブロック形状」についても同様に、得られた吸引力は比較例２よりも一段階ほど小さく、また比較例３より僅かに小さかったが、同じくその観測値Ｓ１（図中１点鎖線）は依然として高いレベルにある。

上記の比較例１〜３に対し、実施形態１の「Ｕ字形状」で得られる吸引力は最も小さく、その観測値Ｓ０（図中実線）は、その他の観測値Ｓ１〜Ｓ３に比較して各段に小さいことが分かる。実施形態２の「ＵＩＵ字形状」で得られる吸引力は、実施形態１より僅かに大きいが、その観測値Ｓ４（図中実線）は、同じくその他の観測値Ｓ１〜Ｓ３に比較して各段に小さかった。特に実施形態１，２では、軸線上でみた巻線１０４の内部にギャップが位置することで、比較例１〜３と比較してギャップ内の磁束が低下し、それによって吸引力の低下をもたらすことができたと考えられる。また実施形態１については、同じギャップ厚の条件下では、比較例１〜３に対して１箇所あたりのギャップ厚が２倍となっていることから、その分、比較例１〜３の構造よりも吸引力を小さく抑えることができる。

以上の検証結果から、実施形態１，２の構造「Ｕ字形状」及び「ＵＩＵ字形状」によれば、通電時に発生する吸引力のレベルがいずれの比較例１〜３よりも充分に低く抑えられることが確認された。したがって、実施形態１，２のリアクトル１００，２００を電気機器に実装すれば、比較例１〜３よりも発生する騒音レベルを小さく抑えることができ、それだけ良好な使用環境を実現することができる。

〔音圧レベルの検証〕
さらに本発明の発明者等は、本実施形態（代表して実施形態１）の構造と比較例１の構造について、それぞれ音圧レベルの検証をも行った。図１２は、本実施形態の構造と比較例１の構造について、同一の使用条件で観測された音圧の解析結果を周波数スペクトルで示した図である。

図１２中、比較例１で得られた解析結果Ｎ１を１点鎖線で示し、本実施形態で得られた解析結果Ｎ２を実線で示している。これら２つの解析結果Ｎ１，Ｎ２の対比から明らかなように、本実施形態では比較例１に対し、ほとんどの周波数域で音圧レベルが低く抑えられていることが分かる。また図１２中、例えば横軸の中央付近から右側を平均的な騒音域（例えば１０〜２０ｋＨｚ）とすると、この帯域内で特に本実施形態の静音性が優れていることが分かる。

本発明は上述した実施形態（実施形態１，２）に制約されることなく、種々に変形して実施可能である。例えば絶縁固定部材１０８と取付金具１０６との締結について、実施形態では一対の爪部１０６ｃを用いているが、特にこのような形態に限定するものではない。例えば、受け部１０６ｂの先端から舌片状の爪部を外側に延ばしておき、これを内側に向けて折り曲げることで締結を行うこともできる。あるいは、水平ブラケット１０８ｄに挿通孔を形成し、受け部１０６ｂにねじ孔を設けることで、絶縁固定部材１０８を取付金具１０６に対してねじ留めにより締結することもできる。

実施形態では、コア１０２，１０３を圧粉磁心としているが、コア１０２，１０３はフェライト製でもよいし、積層電磁鋼板製であってもよい。

また、ギャップの位置は巻線１０４の内側だけでなく、外側であってもよい。この場合、例えば下側のコア１０３だけをＵ字形状とし、上側にＩ型のブロックを配置してもよい。

実施形態２のリアクトル２００において、各一対の脚部１０２ａ，１０３ａ間に複数のＩ字形状のコア１０５を配置することもできる。

実施形態ではリアクトルを例に挙げているが、本発明は巻線とコアをユニットとして取付具により支持する形態のインダクタンスユニットであれば、例えばトランス、変成器等としても実施することができる。

その他、図示とともに挙げたリアクトルやその一部の構造はあくまで好ましい一例であり、基本的な構造に各種の要素を付加し、あるいは一部を置換しても本発明を好適に実施可能であることはいうまでもない。

１００ リアクトル
１０２，１０３ コア
１０２ａ，１０３ａ 脚部
１０２ｂ，１０３ｂ 側縁部
１０４ 巻線
１０６ 取付金具
１０６ａ 支持板部
１０６ｂ 受け部
１０６ｃ 爪部
１０８ 絶縁固定部材
１０８ａ ベース板部
１０８ｂ 壁状部
１０８ｃ 垂下ブラケット
１０８ｄ 水平ブラケット
１１０ 絶縁部材
１１２ 絶縁部材
１１４ スペーサ
１１６ シート材

Claims (8)

1. 所定の電気回路内にてインダクタンスを形成する２つの巻線と、
   前記２つの巻線の中心をそれぞれ貫通した磁路を形成するとともに、前記磁路内に設けられた複数箇所のギャップにて分割された複数のコアと、
   前記複数箇所のギャップ内にそれぞれ介在して設けられ、前記複数のコアを相互に絶縁した状態で接合しつつ、前記複数のコア間にて前記ギャップを維持するギャップ形成層と、
   前記複数のコア及び前記２つの巻線を含めたユニットの全体を所定の取付位置にて支持するための取付具と、
   前記複数のコアのうち、前記取付具に相対して配置された１つの前記コアと前記各巻線との間を絶縁した状態で配置され、その１つの前記コアのみを前記取付具に固定した状態で前記ユニットの全体を前記取付具により支持させる絶縁固定部材と
   を備えたインダクタンスユニット。
2. 請求項１に記載のインダクタンスユニットにおいて、
   前記取付具に対し、前記絶縁固定部材を締結させる締結具をさらに備えたことを特徴とするインダクタンスユニット。
3. 個々にＵ字形状をなして成形され、各一対の脚部同士を対向させた状態で略ロ字形状のコアユニットとして組み合わされた２つのコアと、
   前記コアユニットとして組み合わされた前記２つのコアに対し、前記各一対の脚部の外周にそれぞれ巻き付けられた２つの巻線と、
   前記各一対の脚部同士の間にそれぞれ介在して配置され、前記コアユニット内に２箇所のギャップを形成しつつ、前記２つのコアを前記各一対の脚部同士にて相互に接合するギャップ形成層と、
   前記コアユニットとして組み合わされた前記２つのコア及び前記２つの巻線を含む全体を所定の取付位置にて支持するための取付具と、
   前記２つのコアの一方と前記２つの巻線との間を絶縁した状態で配置され、その一方の前記コアのみを前記取付具に固定した状態で前記コアユニットを前記２つの巻線とともに前記取付具により支持させる絶縁固定部材と
   を備えたインダクタンスユニット。
4. 請求項３に記載のインダクタンスユニットにおいて、
   前記絶縁固定部材は、
   一方の前記コアに対し、前記一対の脚部の間をつなぐ側縁部の外面に沿って前記一対の脚部の間に配置され、前記コアユニットの内側をその略ロ字形状をなす磁路の周方向と直交する方向に延び、かつ、両端がそれぞれ前記コアの側方に突出することにより、少なくとも前記側縁部と前記２つの巻線との間を絶縁するベース板部と、
   前記コアユニットの内側にて前記一対の脚部と前記側縁部とが連なる一対の角部にそれぞれ配置され、前記ベース板部から前記一対の脚部の外面に沿って壁状に立ち上がることにより、少なくとも前記一対の脚部と前記２つの巻線との間を絶縁する一対の壁状部と、
   前記コアの側方に突出した前記ベース板部の両端にそれぞれ形成され、これら両端から前記側縁部の外面に沿って前記一対の脚部と逆向きに突出して延び、かつ、それぞれ先端部分が前記取付具と面接触する一対のブラケット部と
   を有することを特徴とするインダクタンスユニット。
5. 請求項４に記載のインダクタンスユニットにおいて、
   前記取付具は、
   前記コアユニットの外側で前記側縁部の外面に沿って拡がる支持板部と、
   前記支持板部の周縁に形成されて前記一対のブラケット部とそれぞれ面接触する一対の受け部と、
   前記一対の受け部に対し、それぞれ対応する前記ブラケット部を締結させる締結具と
   を有することを特徴とするインダクタンスユニット。
6. 請求項３から５のいずれかに記載のインダクタンスユニットにおいて、
   個々にＩ字形状をなして成形され、前記２つのコアの前記各一対の脚部同士の間に介在して配置された状態で、前記２つのコアとともに前記コアユニットとして組み合わされる少なくとも２つのＩ字形コアをさらに備え、
   前記２つの巻線は、
   前記各一対の脚部及び前記各Ｉ字形コアの外周にそれぞれ巻き付けられており、
   前記ギャップ形成層は、
   前記各一対の脚部と前記各Ｉ字形コアとの間にそれぞれ介在して配置され、前記コアユニット内に少なくとも４箇所のギャップを形成しつつ、前記２つのコア及び前記各Ｉ字形コアを相互に接合することを特徴とするインダクタンスユニット。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のインダクタンスユニットにおいて、
   前記コアは、
   個々に絶縁処理が施された磁性粉末を加圧して成型された圧粉磁心であり、
   前記取付具は、
   前記圧粉磁心が有する透磁率に比較して、より低い透磁率を有する金属材料から成形されていることを特徴とするインダクタンスユニット。
8. 請求項１から７のいずれかに記載のインダクタンスユニットにおいて、
   前記ギャップ形成層は、
   互いに組み合わされる前記コア同士の間に介在して設けられたスペーサと、
   前記コア同士の対向する各面と前記スペーサとの間に配置された接着層とを含むことを特徴とするインダクタンスユニット。

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