JP5413680B2 - リアクトルの製造方法 - Google Patents
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Description
(1) 1<(B1/B2)
(2) 0.17×(B1/B2)+0.42≦(S1×B1)/(S2×B2)≦0.50×(B1/B2)+0.62
より限定的には、本発明リアクトルは、以下の(I)〜(VI)を満たす。
(I) コイルが一つである。
(II) 当該リアクトルは、通電条件が最大電流:100A〜1000A、平均電圧:100V〜1000Vである自動車の回路部品に用いられる。
(III) 上記コイルと上記磁性コアとの組合体は、非磁性かつ導電性材料からなるケースに収納される。
(IV) 1.6T≦B1≦2.4T、かつ1.2≦(B1/B2)≦2.5
(V) 上記内側コア部の比透磁率をμ1、上記連結コア部の比透磁率をμ2とするとき、50≦μ1≦1000、5≦μ2≦50、μ1>μ2
(VI) 上記(2)の式を満たす。
そして、上記磁性コアにおいて上記コイルが存在する部位をこのコイルの軸方向と直交方向に切断したとき、上記コイルの内側に配置される箇所の断面積を上記内側コア部の断面積:S1とし、上記コイルの外周に配置される箇所の断面積を上記連結コア部の断面積:S2とする。
本発明リアクトルは、上記巻線を巻回してなるコイルを一つのみ具える形態とする。
主として、図1〜3を参照して、実施形態1のリアクトル1αを説明する。リアクトル1αは、巻線2wを巻回してなる一つのコイル2αと、コイル2αが配置される磁性コア3αと、コイル2αと磁性コア3αとの組合体を収納するケース5とを具える。磁性コア3αは、コイル2α内に挿通された内側コア部3iと、コイル2αの外周の少なくとも一部を覆う連結コア部3oとを有し、内側コア部3iと連結コア部3oとが連結されて、これら両コア部3i,3oにより閉磁路を形成する。リアクトル1αの特徴とするところは、磁性コア3αの構成材料、その形態、及び電磁気的特性にある。以下、各構成を詳細に説明する。
コイル2αは、1本の連続する巻線を螺旋状に巻回してなる円筒状体である。巻線2wは、銅やアルミニウムといった導電性材料からなる導体の外周に、絶縁性材料からなる絶縁被覆を具える被覆線が好適である。ここでは、導体が銅製の平角線からなり、絶縁被覆がエナメルからなる被覆平角線を利用している。また、ここでは、上記平角線は、その断面のアスペクト比:幅/厚さが11であり、10以上のものを利用している。絶縁被覆を構成する絶縁性材料は、代表的にはポリアミドイミドが挙げられる。絶縁被覆の厚さは、20μm以上100μm以下が好ましく、厚いほどピンホールを低減できて絶縁性を高められる。コイル2αは、この被覆平角線をエッジワイズ巻きにして形成されている。円筒状とすることで、エッジワイズ巻きであっても比較的容易にコイルを形成できる。また、ここでは、コイル2αの巻き数を46とし、30〜70を満たすものとしている(図1,図3,後述する図5の巻き数は例示である)。巻線は、導体が平角線からなるもの以外に、断面が円形状、多角形状などの種々の形状のものを利用できる。
磁性コア3αは、コイル2α内に挿通された円柱状の内側コア部3iと、図1(B)に示すように内側コア部3iの一方の円形状の端面及び円柱状の外周面の一部、コイル2αの円筒状の外周面の少なくとも一部及び端面を覆うように形成された連結コア部3oとを具える。特に、磁性コア3αは、内側コア部3iの構成材料と、連結コア部3oの構成材料とが異なることで、磁気特性が異なる。具体的には、内側コア部3iは、連結コア部3oよりも飽和磁束密度が高く、連結コア部3oは、内側コア部3iよりも比透磁率が低い。
内側コア部3iは、コイル2αの内周面の形状に沿った円柱状の外形を有しており、その全体が圧粉成形体から構成されて、ギャップ材やエアギャップが介在していない中実体である。
連結コア部3oは、その全体が磁性材料と樹脂との混合物(成形硬化体)により形成されている。ここでは、連結コア部3oは、コイル2αの端面及び外周面の実質的に全て、内側コア部3iにおいてケース5に接しない一方の端面(図1(B)において上方側の端面)及び内側コア部3iの外周面のうち、ケース5に接する他方の端面(図1(B)において下方側の端面)の近傍領域を覆うように形成されている。このような連結コア部3oと内側コア部3iとにより、磁性コア3αは、閉磁路を形成する。そして、連結コア部3oと上記内側コア部3iとは接着剤を介在することなく、連結コア部3oの構成樹脂により接合されている。従って、磁性コア3αは、その全体に亘って接着剤が少なく、或いは実質的に無く、かつギャップ材を介することなく一体化された一体化物である。
上述のようにリアクトル1αは、内側コア部3i及び連結コア部3oの飽和磁束密度及び比透磁率がそれぞれ異なる。また、リアクトル1αは、コイル2αが存在する箇所をコイル2αの軸方向に直交するように切断したとき(ここでは、図1(A)に示すII-II線で切断したとき)、内側コア部3iの断面積(図2では円形状の面積)をS1、内側コア部3iの上記断面における飽和磁束密度をB1、連結コア部3oの断面積(図2ではコイル2αを囲む部分の面積)をS2、連結コア部3oの上記断面における飽和磁束密度をB2とするとき、両コア部3o,3iの(S1×B1)/(S2×B2)が、0.17×(B1/B2)+0.42≦(S1×B1)/(S2×B2)≦0.50×(B1/B2)+0.62を満たすように、各コア部3i,3oの材質の調整、両コア部3i,3oの断面積S1,S2の設定を行い、磁性コア3αが構成されている。ここでは、S1=740mm2、S2=1270mm2、(S1×B1)/(S2×B2)=1.05(0.17×1.8+0.42=0.726≦1.05≦0.50×1.8+0.62=1.52)としている。
リアクトル1αでは、コイル2αと磁性コア3αとの組合体がケース5に収納され、上記組合体においてコイル2αと内側コア部3iとは、連結コア部3oを構成する樹脂により、ケース5に封止される。即ち、連結コア部3oの構成樹脂は、コイル2αと内側コア部3iとの封止材としても機能する。このケース5は、リアクトル1αを設置対象(図示せず)に配置したときに当該リアクトル1αの設置側となる面(図1(B)において下方側の面)が平面で構成され、この設置側面に対して、コイル2αの軸方向が直交するように、コイル2αを収納する。ケースに対するコイルの配置の向きは、適宜選択することができる。
《絶縁物》
コイル2αと磁性コア3αとの間の絶縁性をより高めるために、コイル2αにおいて磁性コア3αに接触する箇所には、絶縁物を介在させることができる。例えば、コイル2αの内・外周面、ターン形成部分から引き伸ばされた巻線2wにおいて連結コア部3oと接触する箇所に絶縁性テープを貼り付けたり、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、内側コア部3iの外周に絶縁性材料からなるボビン(図示せず)を配置してもよい。ボビンは、内側コア部3iの外周を覆う筒状体が挙げられる。また、筒状体の両端から周方向に延びる環状のフランジ部を具えるボビンを利用すると、コイル2αの端面と連結コア部3oとの間の絶縁性を高められる。ボビンの構成材料には、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。
上記構成を具えるリアクトル1αは、通電条件が、例えば、最大電流(直流):100A〜1000A程度、平均電圧:100V〜1000V程度、使用周波数:5kHz〜100kHz程度である用途、代表的には電気自動車やハイブリッド自動車などの車載用電力変換装置の構成部品、即ち自動車の回路部品に好適に利用することができる。この用途では、直流通電が0Aのときのインダクタンスが10μH以上2mH以下、最大電流通電時のインダクタンスが0Aのときのインダクタンスの10%以上、更に30%以上を満たすように、リアクトル1αのインダクタンスを調整すると好適に利用できると期待される。
上記構成を具えるリアクトル1αの大きさは、所望のインダクタンスを満たすと共に、0.17×(B1/B2)+0.42≦(S1×B1)/(S2×B2)≦0.50×(B1/B2)+0.62を満たす範囲で、適宜選択することができる。ここでは、コイル2αと磁性コア3αとの組合体(但し、コイル2αを構成する巻線2wの端部を除く)を内包可能な最小の直方体をとり、当該直方体の外寸を短い順にそれぞれL1,L2,L3とし(図1,2ではL1〜L3を例示している)、3×L1/(L1+L2+L3)を扁平度とするとき、扁平度が0.5以上を満たす(ここでは0.9)。また、ここでは、ケース5(取付部54を除く)の扁平度が0.5以上を満たすようにしている。更に、この例では、ケース5を含めたリアクトル1αの容量を0.2リットル(200cm3)〜0.8リットル(800cm3)程度としている(ここでは280cm3)。リアクトル1αが上記大きさを満たすことで、小型であり、車載部品に好適に利用することができる。
リアクトル1αは、以下のようにして製造することができる。まず、コイル2α、及び圧粉成形体からなる内側コア部3iを用意し、図3に示すようにコイル2α内に内側コア部3iを挿入して、コイル2αと内側コア部3iとの組物を作製する。上述のようにコイル2αと内側コア部3iとの間などに適宜絶縁物を配置させてもよい。
リアクトル1αは、内側コア部3iの飽和磁束密度が連結コア部3oよりも高いことで、全体の飽和磁束密度が均一的な磁性コアと同じ磁束を得る場合、内側コア部3iの断面積(磁束が通過する面)を小さくすることができる。かつ、リアクトル1αは、0.17×(B1/B2)+0.42≦(S1×B1)/(S2×B2)≦0.50×(B1/B2)+0.62を満たす、即ち、両コア部3i,3oの飽和磁束(S1×B1),(S2×B2)が、リアクトル1αの体積が小さくなるように調整されている。内側コア部3iの小型化及び両コア部3i,3oの飽和磁束の比が特定の関係を満たすことにより磁性コア3αを小型にでき、引いてはリアクトル1αを小型にできる。また、リアクトル1αは、コイル2αが配置される内側コア部3iの飽和磁束密度が高いと共に、コイル2αの外周の少なくとも一部を覆う連結コア部3oの比透磁率が低いことで、ギャップ材を省略することができ、この点からも小型である。特に、リアクトル1αは、内側コア部3iの飽和磁束密度の絶対値が特定の範囲であると共に、B1/B2が特定の範囲であることから、連結コア部3oの体積が過大になることがなく、この点からも小型である。更に、リアクトル1αは、磁性コア3αの全体に亘って、ギャップ材が一切存在しないことで、ギャップ箇所での漏れ磁束がコイル2αに影響を及ぼすことが無いため、内側コア部3iの外周面とコイル2αの内周面とを近付けて配置できる。従って、内側コア部3iの外周面とコイル2αの内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1αは小型である。特に、リアクトル1αでは、内側コア部3iを圧粉成形体とし、この内側コア部3iの外形を、円筒状のコイル2αの内周面の形状に沿った円柱形状としたことで、上記隙間を更に小さくできる。加えて、リアクトル1αは、コイル2αを一つのみ具える形態であることからも、小型である。
主として、図4,5を参照して実施形態2のリアクトル1βを説明する。リアクトル1βは、基本的構成は、実施形態1のリアクトル1αと同様である。具体的には、リアクトル1βは、一つのコイル2αと、内側コア部3i及び連結コア部3oにより閉磁路を形成する磁性コア3βと、コイル2α及び磁性コア3βを収納するケース5とを具え、内側コア部3iと連結コア部3oとがそれぞれ異なる磁気特性を有する。そして、リアクトル1βは、コイル2αの表面を覆う内側樹脂部40を具える点が、実施形態1のリアクトル1αと異なる。以下、この相違点及びこの相違点に基づく効果を中心に説明し、実施形態1と共通する構成及び効果は、詳細な説明を省略する。
コイル成形体4βは、巻線2wをエッジワイズ巻きしたコイル2αと、コイル2α内に挿通された内側コア部3iと、コイル2αの表面を覆ってその形状を保持すると共に、コイル2αと内側コア部3iとを一体に保持する内側樹脂部40とを具える。
上記コイル成形体4βは、以下のような成形金型(図示せず)を利用して製造することができる。成形金型は、開閉可能な一対の第一金型及び第二金型から構成されるものが利用できる。第一金型は、コイル2αの一端側(図5において巻線2wの端部を引き出している上方側)に位置する端板を具え、第二金型は、コイルの他端側に位置する端板と、コイル2αの周囲を覆う側壁とを具える。これら第一金型、第二金型は、駆動機構により金型内部において進退可能な複数の棒状体を具え、これらの棒状体により、コイル2αの端面(ターンが環状に見える面)を適宜押圧してコイル2αを圧縮したり、成形金型内においてコイル2αを所定の位置に保持する。上記棒状体は、コイル2αの圧縮に対する十分な強度と、内側樹脂部40の成形時の熱などに対する耐熱性とを具えており、かつコイル2αにおいて内側樹脂部40で被覆されない箇所(図5では図示せず)を少なくするために、極力細くすることが好ましい。
上記コイル成形体4βを具えるリアクトル1βは、まず、上述のようにしてコイル成形体4βを作製して成形型(ここではケース5)に収納し、この成形型内に連結コア部3oを構成する磁性材料と樹脂との混合流体を流し込んで、成形・硬化することで製造することができる。上述したコイル成形体4βを具えるリアクトル1βの製造方法は、後述する実施形態や参考例のコイル成形体を具えるリアクトルについても適用することができる。
リアクトル1βは、コイル2αと内側コア部3iとが内側樹脂部40により一体化されることでコイル2αの内周面と内側コア部3iの外周面との間の隙間に実質的に内側樹脂部40の構成樹脂のみが存在することから、小型である。また、上記隙間に内側樹脂部40の構成樹脂が存在することで、コイル2αと内側コア部3iとの間をより確実に絶縁することができる。
上記実施形態2では、コイル成形体4βとして、コイル2αと内側コア部3iとが内側樹脂部40により一体化された構成を説明した。その他、コイル成形体として、内側コア部が内側樹脂部によりコイルと一体化されていない形態、即ち、コイル成形体がコイルと内側樹脂部とにより構成された形態とすることができる。このコイル成形体は、コイルの内周を覆う内側樹脂部の構成樹脂により形成される中空孔を有する構成とする。中空孔には内側コア部が挿通配置される。内側コア部がコイルの内周の適切な位置に配置されるように内側樹脂部の構成樹脂の厚さを調整すると共に、中空孔の形状を内側コア部の外形に合わせることで、コイルの内周に存在する内側樹脂部の構成樹脂を内側コア部の位置決め部として機能させることができる。
上記実施形態1〜3は、連結コア部3oの構成樹脂によりコイル2αと内側コア部3iとが封止される構成を説明した。その他、ケース5内に、コイル2αと磁性コア3α(3β)との組合体を封止するポッティング樹脂を具える形態が挙げられる。具体的には、実施形態1,2と同様にしてコイル2αと磁性コア3αとの組合体やコイル成形体4βと磁性コア3βとの組合体を用意する。このとき、連結コア部3oは、適宜な成形型を利用して形成するとよい。そして、得られた組合体をケース内に収納し、別途用意したポッティング樹脂を充填した形態とすることができる。この形態では、上記組合体とケース5との間に適宜な隙間が設けられるように当該組合体の大きさやケースの大きさを設定し、上記隙間にポッティング樹脂が充填されるようにする。ポッティング樹脂には、例えば、後述する外側樹脂部と同様の樹脂を利用することができる。ポッティング樹脂を充填する場合、コイルを構成する巻線の両端部は、ポッティング樹脂から露出させて端子部材の取り付けができるようにする。ポッティング樹脂を具えることで、コイルや連結コア部を含む磁性コア全体を外部環境からより効果的に保護できる。この形態は、後述する参考例にも適用することができる。
上記実施形態では、内側コア部3iが圧粉成形体からなるものを説明した。その他、内側コア部として、珪素鋼板に代表される電磁鋼板を積層させた積層体からなるものを利用することができる。電磁鋼板は、圧粉成形体と比較して、飽和磁束密度が高い磁性コアを得易い。この形態は、後述する参考例にも適用することができる。なお、比透磁率が1000以下の電磁鋼板は、例えば、不純物濃度を高めたり、配向性を低めたりすることで得られる。また、電磁鋼板では、比透磁率が1000を超えるものが容易に入手できることから、内側コア部に電磁鋼板を具えるリアクトルとして、比透磁率が1000を超える形態とすることができる。
リアクトルに具える磁性コアとして、磁気特性が部分的に異なるものを対象として、当該磁気特性が異なる各部位の飽和磁束と、リアクトルの体積との関係をシミュレーションにより求めた。
(1) 比透磁率は、内側コア部:μ1=250、連結コア部:μ2=10に固定
(2) 飽和磁束密度は、内側コア部の飽和磁束密度と連結コア部の飽和磁束密度との平均が1.4Tになるように設定
(3) 飽和磁束密度の比:B1/B2は、1〜2.5の範囲から選択
(4) 磁束比:(S1×B1)/(S2×B2)は、0.5〜1.8の範囲から選択
(5) B1/B2及び(S1×B1)/(S2×B2)をそれぞれ設定したとき、
通電電流:150Aのとき、インダクタンスLが200μH以上、
通電電流:300Aのとき、インダクタンスLが100μH以上、
電気抵抗(直流)Rdcが20mΩ以下
を満たす磁性コアであって、当該磁性コアの体積が最も小さくなる形状(代表的には立方体に近い形状)を選択
(6) 磁性コアの基本的な形状は、上記図6に示す3つの形態をそれぞれ採用
※ 図6(C)に示すパタン3の組合体は、実施形態1のリアクトル1αに等価
(7) コイルで発生した磁束は全て、内側コア部及び連結コア部を通り、漏れ磁束が無いものとする
※ この条件は、図6に示す各組合体が非磁性かつ導電性材料からなるケースに収納された状態に相当
主として、図10,図11を参照して、参考例1のリアクトル1γを説明する。リアクトル1γの基本的構成は、実施形態1のリアクトル1αと同様であり、コイル2γと、内側コア部3i及び連結コア部3oにより閉磁路を形成する磁性コア3γとを具え、内側コア部3iと連結コア部3oとがそれぞれ異なる磁気特性を有する。特に、リアクトル1γは、コイル2γとして、一対のコイル素子2a,2bを有する点、ケースを具えていない点、リアクトル1γの設置側となる面に対するコイル2γの配置の向きが実施形態1のリアクトル1αと異なる。以下、これらの相違点及びこの相違点に基づく効果を中心に説明し、実施形態1と共通する構成及び効果は、詳細な説明を省略する。
コイル2γは、1本の連続する巻線2w(後述する図12参照)を螺旋状に巻回してなる一対のコイル素子2a,2bを有する。両コイル素子2a,2bは、各軸方向が平行するように横並びに形成されている。巻線2wは、平角線からなる導体2c(図12)の外周に絶縁被覆2i(図12)を具える実施形態1と同様の被覆平角線(平角線のアスペクト比:10以上)を利用している。両コイル素子2a,2bは、上記被覆平角線をエッジワイズ巻きにして形成されており、巻線2wの一部を折り返してなる巻返し部2r(図12(B)参照)により連結されている。各コイル素子2a,2bは、端面形状が角を丸めた矩形状(トラック形状)である。ここでは、両コイル素子2a,2bの合計巻き数を30〜70としている(図10,図12の巻き数は例示である)。
磁性コア3γは、各コイル素子2a,2b内に挿通された内側コア部3ia,3ibと、両内側コア部3ia,3ibを連結して内側コア部3iと共に閉磁路を構成する連結コア部3oとを具える。
《取付部》
リアクトル1γは、ケースを具えておらず、連結コア部3oにより外形が形成される。特に、リアクトル1γでは、連結コア部3oが樹脂成分を有することから、適宜な形状の成形型を利用することで、三次元形状の外形を容易に作製できる。例えば、リアクトル1γを設置対象に固定するための取付部を連結コア部3oに具える形態とすることができる。具体的には、リアクトル1γを設置対象にボルトといった固定部材で固定する場合、ボルト孔の形成箇所を連結コア部3oに一体に形成した構成とし、当該形成箇所を取付部に利用することができる。より具体的には、例えば、図10(A)に示す直方体状の連結コア部3oの一面から突出し、上記ボルト孔を有するフランジ部(図示せず)を形成し、このフランジ部を取付部に利用することが挙げられる。このような取付部を連結コア部3o自体に一体に具えることで、ステーなどの別部材を別途用意する必要が無く、部品点数を低減することができる。また、取付部は、上記樹脂により、連結コア部を形成する際に同時に形成できるため、取付部の形成工程を別途設ける必要が無く、リアクトルの生産性に優れる。取付部を具えることで、このリアクトルは、磁性コアを設置対象に直接固定することができる。
リアクトル1γは、以下のようにして製造することができる。まず、コイル2γ、及び圧粉成形体からなる内側コア部3iを用意し、各コイル素子2a,2b内に内側コア部3ia,3ibをそれぞれ挿入する。コイル2γと内側コア部3iとの間に実施形態1で説明したように絶縁物を介在させて、絶縁性を高めてもよい。このコイル2γと内側コア部3iとの組物を成形型(図示せず)に収納し、この成形型内に、連結コア部3oを構成する磁性材料と樹脂との混合流体を適宜流し込んで、所定の形状の連結コア部3oに成形した後、上記樹脂を硬化させることで、リアクトル1γが得られる。
参考例1のリアクトル1γは、ケースを具えないことで部品点数が少ない上に、ケースを具える場合よりも小型である。また、リアクトル1γは、複数のコイル素子2a,2bを具えることで、各コイル素子の軸方向の長さを小さくできる傾向にあり、ターン数が多いリアクトルとする場合、小型化を図ることができる。
主として、図12を参照して、参考例2のリアクトルを説明する。参考例1では、コイルを構成する巻線2wの絶縁被覆2iや別途用意した絶縁物により、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。参考例2のリアクトルは、上述した実施形態2と同様にコイル2γの表面を覆う内側樹脂部41を具える点が、参考例1のリアクトル1γと異なる。以下、この相違点及びこの相違点に基づく効果を中心に説明し、参考例1と共通する構成及び効果は、詳細な説明を省略する。
コイル成形体4γは、コイル2γと、コイル2γ内に挿通された内側コア部3iと、コイル2γの表面を覆ってその形状を保持すると共に、コイル2γと内側コア部3iとを一体に保持する内側樹脂部41とを具える。
コイル2γは、参考例1と同様に、被覆平角線からなる巻線2wをエッジワイズ巻きにして形成され、並列に配置された一対のコイル素子2a,2bと、巻線2wの一部からなり、両コイル素子2a,2bを連結する巻返し部2rとを具える。
各コイル素子2a,2bの内周にはそれぞれ、図12(A)に示すように内側コア部3ia,3ibが挿通配置される。そして、各コイル素子2a,2b内に内側コア部3ia,3ibが挿入された状態で、内側コア部3iは、内側樹脂部41の構成樹脂によりコイル2γに一体化されている。この内側コア部3iは、参考例1のリアクトル1γと同様に、角を丸めた直方体状であり、その端面が内側樹脂部41の端面4eから若干突出するように、内側コア部3iの長さ(コイル2γの軸方向の長さ)を調整している。
内側樹脂部41は、巻線2wの両端部、及び各コイル素子2a,2bの外周の一部(ここでは、各コイル素子2a,2bの角部)が露出されるように、コイル2γの概ね全体を覆う。上記露出箇所のうち、各コイル素子2a,2bの外周の一部に設けられる露出箇所は、内側樹脂部41を成形する際にコイル2γを金型により直接保持した箇所である。上記金型におけるコイル2γの保持箇所は、コイル2γの角部分以外の任意の箇所、例えば、ターンによりつくられる平坦な箇所とすることができ、特に問わない。
上記コイル成形体4γは、上述した実施形態2のコイル成形体4βと同様にして製造することができる。概略を述べると、上述した実施形態2で説明したようにコイル2γの一端側(図12において巻線2wの端部を引き出している側)に位置する端板を具える第一金型と、コイルの他端側(図12において巻返し部2r側)に位置する端板と、コイル2γの周囲を覆う側壁とを具える第二金型と、複数の棒状体とを具える成形金型を利用できる。これらの棒状体により、各コイル素子2a,2bの端面(ターンが環状に見える面)を適宜押圧してコイル素子2a,2bを圧縮したり(図12において各コイル素子2a,2bの端面に見える小穴は棒状体の痕)、成形金型内においてコイル2γを所定の位置に保持する。また、この成形金型は、コイル2γの角部分を保持する保持部材を具える。
参考例2のリアクトルは、実施形態2のリアクトル1βと同様にコイル2γと内側コア部3iとが内側樹脂部41により一体化され、コイル2γと内側コア部3iとの間の隙間に実質的に内側樹脂部41の構成樹脂のみが存在することで小型である上に、両者間の絶縁性に優れる。また、参考例2のリアクトルも、コイル2γの内周形状に沿った外形、即ち角を丸めた直方体状の内側コア部3iを具えることで、上記隙間を更に小さくできる上に、内側樹脂部41によりコイル2γを圧縮状態に保持することからも、小型にできる。
上記参考例1,2で説明したコイルと磁性コアとの組合体は、そのまま利用することができる。その他、参考例1,2で説明した上記組合体と実施形態1で説明したケースとを具えるリアクトルとしたり、ケースを具えず、上記組合体の外周の少なくとも一部を覆う外側樹脂部(図示せず)を具えるリアクトルとすることができる。実施形態1〜5で説明したコイルと磁性コアとの組合体についても、ケースを具えず、外側樹脂部のみを具えるリアクトルとすることができる。上記組合体の外周の実質的に全部を外側樹脂部により覆った形態としてもよいし、上記組合体の一部を露出させた形態としてもよい。外側樹脂部の構成樹脂には、エポキシ樹脂やウレタン樹脂、PPS樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂、不飽和ポリエステル、更に、これらの樹脂に上述したセラミックスからなるフィラーを混合したものなどを利用することができる。フィラーを含有することで、リアクトルの放熱性を高められる。特に、外側樹脂部は、熱伝導率が0.5W/m・K以上、更に1.0W/m・K以上、特に2.0W/m・K以上であると、放熱性に優れて好ましい。
2α,2γ コイル 2w 巻線 2c 導体 2i 絶縁被覆 2a,2b コイル素子
2r 巻返し部
3α,3β,3γ 磁性コア 3i,3ia,3ib 内側コア部 3o 連結コア部
4β,4γ コイル成形体 40,41 内側樹脂部 4e 端面
5 ケース 50 底面 51 側壁 52 ガイド突起部 53 位置決め部
54 取付部 54h ボルト孔
Claims (10)
- 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た内側コア部、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具えるリアクトルの製造方法であって、
当該リアクトルは、通電条件が最大電流:100A〜1000A、平均電圧:100V〜1000Vである自動車の回路部品に用いられ、
前記コイルと前記磁性コアとの組合体は、非磁性かつ導電性材料からなるケースに収納され、
前記内側コア部の断面積をS1、前記内側コア部の飽和磁束密度をB1、前記内側コア部の比透磁率をμ1、前記連結コア部の断面積をS2、前記連結コア部の飽和磁束密度をB2、前記連結コア部の比透磁率をμ2とするとき、B1、(B1/B2)、μ1、μ2、及び(S1×B1)/(S2×B2)は、以下を満たすリアクトルの製造方法。
1.6T≦B1≦2.4T
1.2≦(B1/B2)≦2.5
50≦μ1≦1000、5≦μ2≦50、μ1>μ2
0.17×(B1/B2)+0.42≦(S1×B1)/(S2×B2)≦0.50×(B1/B2)+0.62
但し、前記磁性コアにおいて前記コイルが存在する部位をこのコイルの軸方向と直交方向に切断したとき、前記コイルの内側に配置される箇所の断面積を前記内側コア部の断面積:S1とし、前記コイルの外周に配置される箇所の断面積を前記連結コア部の断面積:S2とする。 - 前記コイルに応じて所望のインダクタンスを決定し、前記インダクタンスに関する変数の組み合わせのうち、最も体積が小さくなる組み合わせを選択する請求項1に記載のリアクトルの製造方法。
- 前記連結コア部は、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一体化されている請求項1又は請求項2に記載のリアクトルの製造方法。 - 前記内側コア部は、圧粉成形体から構成されており、
前記連結コア部は、鉄基材料と樹脂との混合物から構成されている請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のリアクトルの製造方法。 - 絶縁性樹脂から構成され、前記コイルの表面を覆って、その形状を保持する内側樹脂部を具える請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のリアクトルの製造方法。
- 前記巻線は、その断面のアスペクト比が5以上の扁平な形状であり、
前記コイルの巻き数は、30以上70以下である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のリアクトルの製造方法。 - 前記コイルと前記磁性コアとの組合体において、当該組立体を内包可能な最小の直方体をとり、当該直方体の外寸を短い順にそれぞれL1,L2,L3とし、3×L1/(L1+L2+L3)を扁平度とするとき、前記扁平度が0.5以上である請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のリアクトルの製造方法。
- 前記組合体の外周の少なくとも一部を覆う外側樹脂部を具える請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のリアクトルの製造方法。
- 前記連結コア部は、磁性材料と樹脂との混合物から構成されており、
前記コイル及び前記内側コア部は、前記連結コア部を構成する樹脂により前記ケースに封止されている請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のリアクトルの製造方法。 - 前記内側コア部は、前記内側樹脂部により前記コイルに一体に保持されている請求項5に記載のリアクトルの製造方法。
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