JP6585888B2 - リアクトル - Google Patents

Description

本発明は、例えば、電気自動車やハイブリッド車などの車両に使用されるリアクトルに関する。

リアクトルは、コアの周囲にコイルを装着することで構成されている。コアは、コイルとの絶縁などの目的から、その全部あるいは一部をモールド成型により樹脂内部に埋設したり、筒状の樹脂成型品内に挿入している。このようなコアとその周囲に装着されたコイルを備えたリアクトル本体を、例えば、防塵、保護、放熱などの理由からアルミニウムなどの金属製のケース内に収納したリアクトルも従来から知られている。

この種のリアクトルにおいて、リアクトル本体をケースに固定するものとして、種々の構成が提案されている。その一つに、コアを埋設あるいは挿入した樹脂成型品の内部に、金属製の支持金具の基部をモールド成型により埋設し、樹脂成型品から露出した支持金具先端をケースにボルトなどのねじ止めするものが知られている。

この場合、例えば、特許文献１や特許文献２に示す従来技術では、リアクトル本体の対角に支持金具を４箇所突出させ、ケースに固定していた。このように支持金具をリアクトルの対角に設けた場合、一般的なリアクトル本体は、コア全体がその四隅が面取りされた角丸四角形状であることから、四角形のケースを使用した場合に、デッドスペースの有効利用となる利点があった。

特開２０１３−１９７５６７号公報 特開２０１３−２２９４０６号公報

この種のリアクトルでは、その通電時に発生する漏れ磁束によってリアクトル本体の周囲に配置された金属部品が発熱する現象がある。特に、２つのＵ字形コア４ａ，４ｂからなる環状コアに、同一方向に巻回した複数のコイル６−１，６−２を装着したリアクトルにおいては、通常、図１８（ａ）に示すように、環状コアの四隅に磁束密度の高い部分ができるため、環状コアの四隅に配置した金属製の支持金具や固定部材が発熱し、高温になる問題があった。金属製の部材の温度が誘導加熱により上昇すると、その周辺の樹脂が溶解してしまい、リアクトル本体とケースとの固定が損なわれたり、コイル６−１，６−２と環状コアとの間の絶縁劣化が生じるおそれがあった。

磁束密度の高い環状コアの四隅に固定部を配置した従来技術では、金属部品の発熱を抑えるために、固定部を環状コアから離れた位置に設けることで、漏れ磁束の影響を防止していた。そのため、固定部が環状コアの外側に張り出すことになり、リアクトルの小型化を阻む要因になっていた。

本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものである。本発明の目的は、リアクトル本体とケースなどの他の部材を固定する固定部に含まれている金属部品が漏れ磁束により発熱することを低減したリアクトルを提供することにある。

（１）本発明のリアクトルは、次のような構成を有することを特徴とする。
(a) 環状コアとその周囲に装着された複数のコイルを有するリアクトル本体。
(b) 前記リアクトル本体を他の部材に固定するための金属部品。
(c) 前記リアクトル本体が、前記リアクトル本体を前記他の部材に固定するための複数の固定部を備えている。
(d) 前記複数の固定部が、前記リアクトル本体と前記他の部材とを可動的に固定する第１の固定部と、前記リアクトル本体と前記他の部材とを定位置で固定する第２の固定部から構成されている。
(e) 前記リアクトル本体が、長辺と短辺を有する形状であって、対向する２つの短辺に前記第１の固定部がそれぞれ設けられ、対向する２つの長辺に前記第２の固定部がそれぞれ設けられている。
(f) 前記複数の固定部の少なくとも１つに前記金属部品が配置されている。
(g) 前記リアクトル本体の外周における磁束密度が前記２つの長辺側の空間よりも前記２つの短辺側の空間において低くなるように、前記複数のコイルは、各コイルから発生した磁束が相殺方向となる状態で前記環状コアに装着されている。
(h) この磁束密度が低い前記２つの短辺側の空間に、前記金属部品及び前記第１の固定部が配置されている。

（２）前記環状コアが、対向する２つのヨーク部と、対向する２つの外脚と、前記一対の外脚の間に架設された中脚を備えると良い。

（３）前記中脚の両側に配置された前記外脚にそれぞれ巻回された個々のコイルは、前記中脚の両側において対向する前記外脚の一方に巻回された第１のコイルと、対向する前記外脚の他方に巻回された第２のコイルを１本の導体から構成した連結コイルであると良い。また、対向する前記外脚の一方にのみコイルを装着しても良い。

（４）前記第２の固定部が、前記２つの第１の固定部間の中央部、若しくは中央部から所定の位置に設けられていると良い。

（５）前記第１の固定部に設けられた金属部品が、基部を樹脂成型品に固定した支持金具であり、前記支持金具の一部に弾性部を形成したものであると良い。

（６）前記他の部材が、その内部に前記リアクトル本体を収納するケースであって、前記固定部により前記リアクトル本体と前記ケースとが固定されていると良い。

（７）前記中脚が、Ｉ字形で構成されて、前記外脚とは別体として構成されており、前記外脚及び前記ヨーク部がＵ字形に構成されており、前記第２の固定部が、前記中脚に対して設けられていると良い。

（８）前記環状コアが、互いに対向する第１の外脚及び第２の外脚と、互いに対向する第３の外脚及び第４の外脚と、前記第１の外脚及び前記第３の外脚の端部を接続する第１のヨーク部と、前記第２の外脚及び前記第４の外脚の端部を接続する第２のヨーク部と、を備え、前記複数のコイルは、互いの磁束が相殺方向に発生するように、前記第１の外脚及び前記第２の外脚にそれぞれ装着された第１のコイル及び第２のコイルと、互いの磁束が相殺方向に発生するように、前記第３の外脚及び前記第４の外脚にそれぞれ装着された第３のコイル及び第４のコイルと、から構成されると良い。

本発明によれば、磁束密度が低い部分に金属部品を配置することにより、金属部品の発熱が低減される。

第１実施形態の斜視図。 第１実施形態のリアクトル本体、充填材及びケースの分解斜視図。 第１実施形態の分解斜視図である。 第１実施形態における環状コアの斜視図。 第１実施形態における各コアとその樹脂成型品の組み合わせを示す分解斜視図。 第１実施形態におけるＵ字形コアとその樹脂成型品の分解斜視図。 第１実施形態におけるＩ字形コアとその樹脂成型品の分解斜視図。 第１実施形態におけるＩ字形コア用樹脂成型品の断面図。 第１実施形態の連結コイルを示す斜視図。 第１実施形態の環状コアにおけるギャップ長比Ｂ／Ａと断面積比Ｄ／Ｃ、及び漏れ磁束の測定ポイントを示す平面図。 ギャップ長比Ｂ／Ａと漏れ磁束の関係を示すグラフ。 断面積比Ｄ／Ｃと漏れ磁束の関係を示すグラフ。 第１実施形態における第１の固定部を示す斜視図。 第１実施形態における支持金具の上方と下方の斜視図。 第１実施形態における第２の固定部の斜視図。 第１実施形態におけるリアクトル本体１の下部を示す斜視図。 第１実施形態における第１と第２の固定部の位置を示す平面図。 従来技術と第１実施形態における磁束の状態を示す平面図。 本発明の他の実施形態を示す平面図。 本発明の更に他の実施形態を示す平面図。

［１．第１実施形態］
［１．１ 構成］
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態のリアクトルは、上面が開口したアルミニウムなどの金属製のケース２と、その内部に収納されたリアクトル本体１と、ケース２とリアクトル本体１との間に注入固化された充填材３とを有する。

（１）リアクトル本体
リアクトル本体１は、図３に示す通り、２つのＵ字形コア４ａ，４ｂと２つのＩ字形コア５ａ，５ｂを組み合わせて成るθ状の環状コアと、環状コアの脚部に巻回された２つの連結コイル６ａ，６ｂとを備える。リアクトル本体１は、短辺方向と長辺方向の直交する２つの方向を有する直方体をしており、その外周には、短辺方向と長辺方向のそれぞれにおいて、リアクトル本体を挟んで位置する２つの空間が形成されている。

（２）コア
図４に示すとおり、環状コアは、Ｕ字形コア４ａ，４ｂの両端部とＩ字形コア５ａ，５ｂの左右の端部を突き合わせ、その間にスペーサ８を配置して接着すると共に、対向するＩ字形コア５ａ，５ｂの中央突起部７ａ，７ｂ間に所定のギャップ１０が形成されるように組み合わせる。これにより、環状コアには、対向する一対のヨーク部と、ヨーク部と平行に設けられた中央の中脚と、中脚の両側にそれぞれ設けられた一対のコイル６ａ，６ｂ装着用の脚部（以下、外脚という）が形成されている。本実施形態のＵ字形コア４ａ，４ｂ及びＩ字形コア５ａ，５ｂとしてはダストコアを使用するが、その他フェライトコアやケイ素鋼を積層した積層コアを用いることができる。また、スペーサ８を用いることなく、Ｕ字形コア４ａ，４ｂの両端部とＩ字形コア５ａ，５ｂの左右の端部を直接突き合わせても良い。ギャップ１０も、エアギャップでも、スペーサを設けたギャップでも良い。

（３）コイル
図１及び図２に示すように、２つの連結コイル６ａ，６ｂは、Ｕ字形コア１４ａ，１４ｂの外脚を構成する部分に、中脚を挟んでその両側にそれぞれ装着されている。各連結コイル６ａ，６ｂは、図９に示すように、１本の導体を使用して第１と第２のコイル６ａ−１，６ｂ−２または６ｂ−１，６ｂ−２を形成したもので、環状コアに装着した状態では、１本の導体が一方の外脚の外周に巻回されて第１のコイル６ａ−１，６ｂ−１を形成し、その外脚に対向する反対側の外脚に第２のコイル６ａ−２，６ｂ−２が巻回された形状を呈している。そのため、図１及び図２に示すように、１つのコイル６ａ，６ｂの巻き始めの端部６１と巻き終わりの端部６２が、中脚の両側に一つずつ設けられている。コイル６ａ，６ｂの巻き始めの端部６１と巻き終わりの端部６２には、それぞれバスバーが溶接され、そのバスバーの端部にリアクトルの外部配線が接続される。２つのコイル６ａ−１，６ｂ−２または６ｂ−１，６ｂ−２の連結部６３は、コイルの巻軸方向と垂直な面において、平角線が同一平面上で連結されている。

コイル６ａ，６ｂとしては、各種の導体を巻回したものを使用することができるが、本実施形態では、平角線の導体をエッジワイズ巻きしたエッジワイズコイルを使用する。各コイル６ａ，６ｂの端部は、一方を中脚側に他方をヨーク部側に設けても良いし、２つのコイル６ａ，６ｂの両方を中脚側かヨーク部側のいずれかに設けても良い。

２つのコイル６ａ，６ｂは、そこから発生する直流磁束が互いに打ち消される方向で巻回されている。２つのコイル６ａ，６ｂから発生する直流磁束が互いに打ち消される方向で巻回するため、本実施形態では、コイルに通電する電流の方向を同一とし、コイルの巻回方向を逆にしたが、コイルの巻回方向は同一として、通電する電流の方向を反対にしても良い。各コイル６ａ，６ｂは、樹脂成型品に埋設されたＵ字形コア４ａ，４ｂとＩ字形コア５ａ，５ｂをθ状に接着する際に、予め筒状に巻回したコイル６ａ，６ｂを外脚に嵌め込むことにより、コアに巻回されている。

２つのコイル６ａ，６ｂから発生する直流磁束が互いに打ち消される方向で巻回され、２つのコイル６ａ，６ｂは、リアクトル本体１の外周における磁束密度が、リアクトル本体１の長辺方向において、リアクトル本体１を挟んで位置する２つの空間において低くなるように、環状コアに装着されている。すなわち、環状コアには中脚が形成されていることから、リアクトルの通電時には、環状コアの短辺であるヨーク部の周辺において磁束密度が低くなっている。

（４）樹脂成型品
Ｕ字形コア４ａ，４ｂとＩ字形コア５ａ，５ｂは、それぞれ専用の樹脂成型品１３ａ，１３ｂまたは１４内部に埋設されている。各コアは、それぞれの樹脂成型品の金型内にセットされた状態で、金型中に樹脂を注入・固化することにより、樹脂成型品と一体的に形成されている。樹脂成型品は、各コアとコイル６ａ，６ｂを絶縁する部材であると共に、リアクトル本体１をケース２に固定するための支持金具を固定した部材でもある。樹脂成型品の主材料としては、例えば、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ＢＭＣ（バルクモールディングコンパウンド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタラート）等を用いることができる。

図３及び図６に示すとおり、Ｕ字形コア用の樹脂成型品１３ａ，１３ｂは、Ｕ字形コア４ａ，４ｂの左右の脚部を覆うコイル装着部１５と、Ｕ字形コア４ａ，４ｂのヨーク部を覆うヨーク被覆部１６とを備える。コイル装着部１５におけるＵ字形コア４ａ，４ｂとＩ字形コア５ａ，５ｂとの接合面に相当する部分にはＵ字形コア４ａ，４ｂの端面が露出する開口部１９が設けられ、この開口部１９の周囲にはＩ字形コア用の樹脂成型品１４に設けられたリブ２１を挿入するための凹部１７が設けられている。

ヨーク被覆部１６の上部におけるリアクトル本体１の幅方向中央部には、リアクトル本体１をケース２に固定するための板状の支持金具１８の基部が固定されている。板状の支持金具１８の基部は、Ｕ字形コア用の樹脂成型品１３ａ，１３ｂの成型加工時に、Ｕ字形コア４ａ，４ｂと共に金型内にセットされ、モールド成型される。この支持金具１８が、請求項に記載した金属部品に相当する。

図３及び図７に示すとおり、Ｉ字形コア用の樹脂成型品１４は、２つのＩ字形コア５ａ，５ｂの全体を被覆すると共に、２つのＩ字形コア５ａ，５ｂをその間にギャップ１０が形成されるように保持するものである。そのため、図８の断面図のとおり、樹脂成型品１４内部には、ギャップ１０の寸法に合わせた厚みの隔壁２０が形成され、この隔壁２０を挟んで２つのＩ字形コア５ａ，５ｂが対向している。この樹脂成型品１４におけるＵ字形コア４ａ，４ｂ側の端面は、内部のＩ字形コア５ａ，５ｂの端面が露出する開口部２２になっている。この開口部２２の周囲には、Ｕ字形コア用の樹脂成型品１３ａ，１３ｂに設けた凹部１７に嵌合するリブ２１が形成されている。

図３及び図５に示すとおり、Ｉ字形コア用の樹脂成型品１４の中脚と反対側には、リアクトル本体１をケースその他の部材に固定する際に、固定用のボルト２６を挿入するカラー２３が埋設されている。このカラー２３は、Ｕ字形コア用の樹脂成型品１３ａ，１３ｂの成型加工時に、Ｕ字形コア４ａ，４ｂと共に金型内にセットされ、モールド成型される。

Ｕ字形コア用の樹脂成型品１３ａ，１３ｂとＩ字形コア用の樹脂成型品１４は、各コアの突き合わせ部分を除き各コアの周囲を被覆するものであるが、各コアや支持金具を金型内に位置決めするための治具を使用する必要がある。そのため、図５乃至図７に示すとおり、樹脂成型品１３ａ，１３ｂ，１４において、治具に相当する部分には樹脂が存在しない開口部２４が形成され、その部分に各コアの表面が露出している。

図１６に示すとおり、Ｉ字形コア用の樹脂成型品１４の底部には、位置決め用の突起３０ａ，３０ｂが設けられている。この突起３０ａ，３０ｂは、樹脂成型品１４におけるコイル装着部１５を避けた部分に設けられ、コイル６ａ，６ｂをコアに装着した状態でも、リアクトル本体１の底部に突出している。この突起３０ａ，３０ｂは、リアクトル本体１をケース２内に収納する場合、ケース２の底部に設けられた凹部（図示せず）に嵌め込まれ、リアクトル本体１とケース２との位置決めを行う。

（５）支持金具
図１７に示すとおり、リアクトル本体１は、支持金具１８とボルト２６を備えた第１の固定部Ａと、カラー２３とボルト２６を備えた第２の固定部Ｂによって、ケース２に固定されている。第１の固定部Ａと第２の固定部Ｂは、２つの外脚の中央部外方と、２つのヨーク部の中央部外方に設けられている。第１の固定部Ａの位置は、環状コアの外周面の外側の空間の中で、磁束密度が低い部分である。

すなわち、図１０（ａ）（ｂ）に示す通り、対向する外脚間の距離Ａと前記ギャップの長さＢとの比であるギャップ長比Ｂ／Ａと、外脚の断面積Ｃと中脚の断面積Ｄとの比である断面積比Ｄ／Ｃを種々の値に変化させて、リアクトルの外周面から１０mm離れた図１０（ｃ）８箇所のポイントにおける漏れ磁束を測定した。本実施形態のリアクトルは対称形に構成されているので、代表値である(1)〜(3)の漏れ磁束の測定結果を図１１及び図１２に示す。図示の通り、(1)(2)(4)(5)(6)(8)のポイントが漏れ磁束が少ないことが確認された。そこで、支持金具１８を有する第１の固定部Ａを(1)と(5)のポイントに配置する。これにより、リアクトル本体１をケース２に対して可動的に固定するために、大型の金属部品からなる支持金具１８を用いた第１の固定部が、磁束密度の低い部分に配置される。

本実施形態において、図１７に示すように、リアクトル本体１は、長辺と短辺を有する長方形であって、対向する２つの短辺に前記第１の固定部Ａがそれぞれ設けられ、対向する２つの長辺に第２の固定部Ｂがそれぞれ設けられている。この場合、リアクトル本体１の運転時の発熱により発生するリアクトル本体１とケース２の線膨張差は、リアクトル本体１の長辺の方が短辺より大きくなる。本実施形態では、第１の固定部Ａを短辺の中央部に設けた支持金具１８の弾力的な変形により、長辺の方向に発生する大きな線膨張差を吸収する。第２の固定部Ｂは、長辺の中央部に設けられているが、カラー２３とボルト２６とによりリアクトル本体１とケース２とを定位置で固定し、リアクトル本体１とケース２との線膨張差を吸収するものではない。リアクトルの発熱時に短辺方向に発生する線膨張差が少ないため、リアクトル本体１とケース２とを定位置で固定することが可能である。

第２の固定部Ｂは、その両側に配置される第１の固定部Ａが均等に線膨張差を吸収できるので、長辺の中央付近に設けることが望ましい。第２の固定部が長辺のあまり片側に寄ると一方の第１の固定部Ａのみが線膨張差を吸収することになるので、中央でなくても良いが、ある程度は中央に近い部分に設けることが望ましい。具体的には、第２の固定部の位置は、複数の第１の固定部が分担する線膨張差の負担割合に応じで決定される所定の位置に設ける。例えば、２つの第１の固定部がそれぞれ吸収することのできる線膨張差のバランス、例えば７：３とか６：４などによって決まる位置とする。

図１３は、第１の固定部Ａにおいて、可動支持金具１８と固定部材であるボルト２６により、リアクトル本体１をケース２に固定する状態を示す。図１４に示すように、可動支持金具１８は、リアクトル本体１の対向する２つの短辺の中央に設けられ、リアクトル本体１の幅方向に延びる基部と、その基部からケース２側に突出した２つのアーム１８１，１８２を備えている。基部は樹脂成型品に固定されており、その先端部が樹脂成型品からケース２側に突出している。

２つのアーム１８１，１８２には、リアクトル本体１の長手方向にケース２側に向かって突出した第１の湾曲部１８３と、リアクトル本体１の長手方向にリアクトル本体１側に向かって凹んだ第２の湾曲部１８４とを連続して形成した略Ｓ字形の弾性部が設けられている。２つのアーム１８１，１８２の先端は連結部１８５により接続され、その連結部１８５に可動支持金具１８とケース２との固定部材の挿入孔１８６が設けられている。可動支持金具１８の基部と連結部１８５は、リアクトル本体１の水平断面に対して平行な板状部材であり、Ｕ字形コア用の樹脂成型品１３ａ，１３ｂに固定した可動支持金具１８の基部に対して、連結部１８５はリアクトル本体１の上下方向を基準として下方に位置している。これにより、可動支持金具１８のＳ字状の弾性部は、ケース２の上縁に設けられたねじ穴２７の位置に合わせて、縦型に配置される。ケース２とリアクトル本体１との位置関係によっては、連結部１８５をリアクトル本体１の上下方向を基準として上方に位置させることも可能である。

図５及び図１５に示すようには、第２の固定部Ｂは、Ｉ字形コア用の樹脂成型品１４に設けられた挿入孔と、この挿入孔内に埋設されたカラー２３と、このカラー２３の内部に挿入されるボルト２６を有する。このボルト２６をケース２の上縁に設けられたねじ穴２７に締結することにより、リアクトル本体１がケース２と相対的に移動することなく固定される。

図１７に示すとおり、第２の固定部Ｂは、リアクトル本体１の対向する２つの長辺中央部に設けられ、第１の固定部Ａはリアクトル本体１の対向する２つの短辺の中央に設けられている。そのため、リアクトル本体１をケース２に移動不能に固定する第２の固定部Ｂから、その両側に設けられて、リアクトル本体１をケース２に可動的に固定する第１の固定部Ａまでの距離が等しい。その結果、本実施形態では、第２の固定部Ｂを中心として、両側の第１の固定部Ａに対してリアクトル本体１とケース２の線膨張差が等しく現れる。

（６）他の部材
リアクトル本体１を固定する他の部材であるケース２は、図１及び図２に示す通り、上面に開口を有する箱型に形成されており、リアクトル本体１の大きさに合わせた寸法の収容空間を有する。ケース２の上部には、リアクトル本体１をケース２に固定するためのボルト２６を締結するためのねじ穴２７が設けられている。ケース２は熱伝導性の高い金属で形成され、リアクトル本体１を収容するとともにリアクトル本体１から発生する熱の放熱部材としての機能を有する。熱伝導性の高い金属としては、アルミニウムやマグネシウムを用いることができる。また、必ずしも金属である必要はなく、熱伝導性に優れた樹脂や、樹脂の一部に金属製の放熱板を固定したものを使用することも可能である。

（７）充填材
リアクトル本体１とケース２との隙間には、充填材３が充填、固化されている。充填材３としては、固化しても多少の弾力性を有する樹脂を使用することが望ましい。例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウム等の放熱用の材料を混入したエポキシ系、ポリアクリレート系、シリコーン系の樹脂製ポッティング剤をその硬化度を調整することで使用できる。

［１．２ 製造方法］
前記のような構成を有する本実施形態のリアクトルは次のようにして製造する。
まず、樹脂成型品の金型内にＵ字形コア４ａ，４ｂまたはＩ字形コア５ａ，５ｂと、その支持金具をセットし、その後、金型内に樹脂を注入し、固化することで、Ｕ字形コア用の樹脂成型品１３ａ，１３ｂとＩ字形コア用の樹脂成型品１４を作製する。

次いで、図５に示すように、それぞれ樹脂成型品内部にコアと支持金具が埋設された２つのＵ字形コア４ａ，４ｂとＩ字形コア５ａ，５ｂを、その外脚をコイル６ａ，６ｂの内側に挿入しながら、全体をθ状に接合することより、リアクトル本体１を作製する。その場合、樹脂成型品から露出している各コアの端面の間にスペーサ８を配設してこれらを接着剤により固定すると共に、Ｉ字形コア用の樹脂成型品１４の端部に設けたリブ２１を、Ｕ字形コア用の樹脂成型品１３ａ，１３ｂの端部に設けた凹部１７の外側に嵌め込む。これにより、各樹脂成型品及びコアの正確な位置決めが可能になる。

このようにして作製されたリアクトル本体１を、Ｉ字形コア用の樹脂成型品１４に設けたカラー２３内にボルト２６を挿入し、ケース２のねじ穴２７に締結することで、リアクトル本体１の中央部分をケース２に対して移動することがないように固定する。また、Ｕ字形コア用の樹脂成型品１３ａ，１３ｂに設けた弾性部を有する可動支持金具１８に設けた挿入孔１８６にボルト２６を挿入し、そのボルト２６をケース２のねじ穴２７に締結することで、リアクトル本体１の両端部をケース２に対して可動的に固定する。この場合、可動的とは通常のリアクトルの使用時においては、リアクトル本体１とケース２は移動することなく固定されているが、通電時の発熱などによりリアクトル本体１とケース２との間に線膨張差が生じた場合には、ケース２に対してリアクトル本体１が移動して、線膨張差を吸収できる程度の強さで固定されていることを言う。

リアクトル本体１とケース２を固定する場合に、両者間に製造上の公差などにより、リアクトル本体１中央部と両端部とで平面度差があっても、第１の固定部Ａの支持金具に設けたＳ字状の弾性部が、リアクトル本体１の長手方向と上下方向の２つの方向に変形することで、平面度差を吸収することができる。

このようにしてリアクトル本体１とケース２とを固定した後は、両者の隙間に充填材３を注入し、固化させる。これにより、リアクトル本体１をケース２に対してより強固に固定することが可能になると共に、両者の隙間に塵埃が入り込むことを防止することができると共に、リアクトル本体１の絶縁性も確保できる。更に、充填材３として熱伝導性の高いフィラーを混合したものを使用した場合には、リアクトル本体１の発熱をケース２に対して効率良く放熱することができる。

［１．３ 効果］
上記のような構成を有する本実施形態のリアクトルの効果は、以下のとおりである。

（１）２つのコイル６ａ，６ｂは、そのコイル６ａ，６ｂから発生する直流磁束が互いに打ち消される方向で巻回されており、しかも、環状コアには中脚が設けられていることから、リアクトル本体１で発生する磁束の流れは、図１８（ｂ）に示すように、コイル毎に分割され、環状コアの内側を通過するので、漏れ磁束を低下することが可能になる。しかも、本実施形態では、２つのコイルに加えて、更に中脚を設けたことにより、発生した磁束が中脚を流れることになり、環状コア外部への漏れ磁束がより効果的に低減され、ヨーク部の中央部近傍において最も低くなる。そのため、可動的に固定するために大きな支持金具１８を有する第１の固定部Ａは、リアクトル本体から漏出する磁束密度の低い部分に配置されることになり、第１の固定部Ａに含まれる金属部品、すなわち、支持金具１８やボルト２６を通過する磁束が低減され、漏れ磁束に起因する金属部品の発熱が低減される。その結果、本実施形態によれば、金属部品が約２８０度Ｃ以上に発熱することがなく、金属部品と接する樹脂が溶解することがない利点がある。

（２）定位置で固定する第２の固定部Ｂについては、固定部において弾性変形が要求されることがないため、支持金具１８のような大きな金属部品を使用することがなく、単にカラー２３のみを使用している。そのため、第１の固定部Ａに比較して磁束密度が高いとしても、金属部品を通過する磁束量が少なく、発熱もわずかである。その結果、第２の固定部Ｂに金属部品を使用しても、その発熱でリアクトルの絶縁不良などの渉外が発生するおそれはない。特に、定位置で固定する第２の固定部Ｂについては、金属製のカラーを使用することなく、樹脂成型品１４に単にボルト２６の挿入孔を設けるだけでも、リアクトル本体１とケース２とを固定することもできるので、その部分の発熱をより低減することもできる。

（３）本実施形態では、中脚の両側に連結コイル６ａ，６ｂを装着したことにより、図１８（ｂ）に示すように、外脚の中央部外側の部分においても、図１８（ａ）の従来技術に比較して、磁束密度が低下している。従って、四角形をしたリアクトル本体１の長辺及び短辺の中央部分に第１の固定部と第２の固定部を配置した場合に、各固定部に含まれる金属部品の発熱を低減することができる。

（４）金属部品の発熱により、周囲の樹脂製品が劣化したり溶融したりすることがなくなり、リアクトルの長寿命化や信頼性の向上が可能となる。

（５）リアクトル本体近傍の磁束密度が低い部分に金属製品を有する固定部を配置することにより、磁束密度の高い環状コアの四隅に配置する場合に比較して、固定部の位置を環状コアに近接させることができる。その結果、固定部を含めたリアクトル全体の小型化が可能になる。

（６）金属製品の発熱が低減することで、発熱に伴うケースとリアクトル本体間の線膨張差により固定部に加わるストレスが低減されるので、固定部を構成する支持金具やボルトなどを小型で、軽量なものとすることができる。

（７）各コイル６ａ，６ｂを中脚の両側にそれぞれ配置したため、各コイル６ａ，６ｂで発生した磁束が中脚を通過することになり、中脚両端の外側である外脚の中央部に磁束密度の低い箇所が発生する。その磁束密度の低い箇所に第１の固定部Ａを配置することにより、第１の固定部Ａを環状コアに近接配置することが可能になる。

（８）支持金具を、リアクトル本体１の長手方向の両端部の幅方向中央に設け、その基部を樹脂成型品に固定すると共に、その先端部を樹脂成型品からケース２側に突出させたので、支持金具をケース２とリアクトル本体１のデッドスペースに配置していたような制限がなくなる。その結果、支持金具の形状や寸法の自由度が向上し、一カ所の支持金具により、リアクトル本体１とケース２との線膨張差及び平面度差を吸収することができる。また、支持金具における樹脂成型品表面との境界部分（支持金具の口元部）の形状も、樹脂成型品に応力が集中しない幅の広い板状のものとすることが可能になり、樹脂成型品のひび割れ防止も可能となる。

（９）リアクトル本体１をケース２内に収納したことにより、リアクトル外部への漏れ磁束が効果的に低減され、リアクトル本体１とケース２を固定する部材以外にリアクトル近傍に他の金属製品を配置した場合でも、漏れ磁束による他の金属部品の発熱を低減できる。

［２． 他の実施形態］
本発明は、以上の実施形態に限定されるものではない。以上の実施形態は例として提示したものであって、その他の様々な形態で実施されることが可能である。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る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲、要旨、その均等の範囲に含まれる。以下、その一例を示す。

（１）上記実施形態では、Ｉ字形の中間コアを備えたθ字状の環状コアを使用したが、コアの形状はこれに限らない。たとえば、２つのＪ字形やＦ字形の分割コアと中脚を構成するＩ字形コアを組み合わせたθ字状の環状コアや、２つのＥ字形の分割コアを備えたθ字状の環状コアにも適用可能である。中脚が１つに限らず、複数の中脚を有する環状コアについても、本発明は適用できる。その場合、外脚と中脚の交差部分におけるすべての磁束密度が低い箇所に固定部を設ける必要はなく、リアクトル本体とケースを固定するに必要且つ十分な箇所にのみ固定部を設ければ良い。ヨーク部を直線状でなく、円弧あるいは長円形に湾曲したり、山型に屈曲した形状としても良く、中脚もヨーク部と平行に設けることなく、斜めに配置しても良い。

（２）また、Ｕ字形コア４ａとＵ字形コア４ｂとの間に段差が設けられた構成であっても良い。この場合、Ｉ字形コア５ａ、５ｂの中央部分に段差が設けられていて、Ｉ字形コアの上面は横方向から見てクランク形状となり、両端がＵ字形コア４ａとＵ字形コア４ｂと接続されている。Ｕ字形コア４ａを含む平面と、Ｕ字形コア４ｂを含む平面とは、垂直方向にずれた異なる平面である。当該構成であっても、それぞれのコイルにおいて、一方の巻線部の周囲に発生する磁束と、他方の巻線部の周囲に発生する磁束とが互いに打ち消し合うよう作用し、磁気結合型リアクトルとして十分に機能する。

（３）図１９は、環状コアの一例を示すもので、図１９（ａ）は、Ｕ字形コアの代わりに、ヨーク部及び外脚をＩ字形コアによって構成したものである。図１９（ｂ）は、対向する外脚を構成する各Ｉ字形コアの内側に、中脚を構成するＩ字形コアをその先端が対向するようにそれぞれ接合し、中脚を構成する各Ｉ字形コアの先端の間に前記ギャップを形成したものである。また、図１９（ｂ）の代わりに、Ｕ字形コアとＩ字形コアを組み合わせて形成した環状コアの内側に、中脚を構成するＩ字形コアを接合して、θ形の環状コアを構成しても良い。

（４）磁束がリアクトル本体１の四隅に集中することなく、リアクトル本体の長手方向の中央部及び両端部中央に集中しないようなコアとコイルの構成であれば、中脚を持たないリアクトルについても本発明を適用することは可能である。中脚がある場合でも、ギャップ寸法に制限はなく、エアギャップを設けたもの、スペースにより所定のギャップを形成したもの、全くギャップを有しないものでも良い。ギャップの位置は必ずしも中脚の中央でなくても良く、どちらかの外脚に偏倚していても良いし、斜め方向にギャップを形成しても良い。

（５）コアに巻回するコイルの形状も適宜変更可能であり、θ状のコアの左右の脚部にそれぞれコイルを巻回するものや、θ状のコアのヨーク部分にコイルを巻回しても良い。円形あるいは角形のループ状のコアを使用した場合には、左右の脚部のそれぞれにコイルを巻回しても良いし、２つの脚部の一方のみにコイルを巻回し、他方はコイルを装着しなくても良い。また、コイルをコアに装着する方法としては、樹脂成型品に線材を巻回してコイルとしても良いし、予め巻回したコイルを樹脂成型品にはめ込んでも良い。

（６）コイルは連結コイルに限定されるものではなく、独立した４つのコイルを外脚に装着しても良い。複数のコイルは、必ずしも環状コアに対して対称形に装着する必要はなく、図１９（ｃ）のように、コイルの数や巻き数を非対称形としても良い。その場合、漏れ磁束のパターンが非対称形になるが、リアクトルの周囲に配置する金属部品などの位置を考慮することで、その発熱を防止することができる。

（７）図２０（ａ）〜（ｃ）に示すように、対向する外脚の一方にのみ複数のコイルを装着することも可能である。この場合も、図１９（ａ）〜（ｃ）に示した場合と同様に、中脚の両側に装着するコイル６ａ，６ｂの巻回数を同一としたり、中脚を構成するコアを外脚の内面に接合したり、コイルの数や巻き数を非対称形としても良い。

（８）第１の固定部Ａと第２の固定部Ｂは、必ずしも２つずつ設ける必要はない。対向する２つの外脚と、一方のヨーク部の３箇所に固定部を設けても、一方の外脚と対向する２つのヨーク部に固定部を設けても良い。本実施形態では、(1)(2)(4)(5)(6)(8)のポイントが漏れ磁束が少ないことが確認されているので、(1)と(5)のポイントに加えて、(2)(4)(6)(8)の幾つかの部分に大きな金属部品を必要とする第１の固定部Ａを設けることが好ましい。巻回するコイルの数や巻回位置、環状コアの外脚とヨーク部の長さや断面積のバランス、中脚の数や断面積によっても磁束密度が低い箇所が図示の実施形態のように対称形に現れないことも多い。その場合でも、ケースとリアクトル本体とを固定するのに支障がない場合には、本発明を適用することは可能である。また、(1)と(5)のポイントに固定部を設けることなく、(2)(4)(6)(8)のいずれかに固定部を設けても良い。

（９）樹脂成型品としては、内部にコアをインサート成型するものの他に、中空になった筒状あるいは箱状の樹脂成型品のみを予め作製し、その内部にコアを嵌合するものや接着剤で固定するものも使用できる。また、分割コアの接合後において、環状になったコアを樹脂成型品内部にインサート成型したり、組み込むこともできる。

（１０）支持金具としては、複数のアームを有するもの以外に、全体が幅の広い１枚の板状部材から構成されたものを使用できる。弾性部の形状は、図示のような縦型のＳ字状に限らず、長手方向に余裕がある場合には、Ｓ字状の弾性部を水平に配置することもできる。また、線膨張差と平面度差の一方の変位のみを吸収するものであっても良く、Ｓ字状のような複数の湾曲部の組み合わせでなくても良い。線膨張差と平面度差を無視できるような場合には、すべての固定部において弾性部を使用することなく、ケースとリアクトル本体を移動することがないように固定することもできる。リアクトル本体とケースとの線膨張差や平面度差が大きい場合にはすべての固定部が弾性部を持つものでも良い。

（１１）固定部材の挿入孔は、１箇所に限らず複数設けることもできる。固定部材としては、ボルトなどのねじ止めに限定されず、溶着、接着、リベット、ピンの圧入、固定部材に設けた突起をケースの孔に圧入するなど、種々の構成を採用できる。

（１２）第２の固定部Ｂにより、リアクトル本体１をケース２に固定するには、樹脂成型品内部に埋設したカラー２３以外に、弾性部を持たない板状の支持金具の基部を樹脂成型品に固定し、樹脂成型品から突出した部分に固定部材の挿入孔や固定部材との係合部を設けたものを使用できる。また、カラー２３を使用する代わりに、樹脂成型品に単なる挿入孔のみを設け、そこにボルトを挿入しても良い。

（１３）図示の実施形態は、リアクトル本体１を上面開口型のケース２内に収納したが、リアクトル本体を固定する他の部材の形状はこれに限定されるものではない。板状あるいはテーブル状の部材の表面にリアクトル本体を固定するリアクトル、複数の部材によってリアクトル本体を挟持するリアクトル、リアクトル本体を複数の部材によって吊り下げる構成のリアクトルにも、本発明を適用することは可能である。リアクトル本体を固定する他の部材の材質は、放熱性に優れたアルミニウムなどの金属、合成樹脂、金属と合成樹脂の複合材料など、種々のものを使用することができる。

（１４）本発明の金属部品とは、アルミニウムやステンレス鋼などの金属のみで構成された部品に限定されるものではなく、金属複合セラミックスや金属複合樹脂のように、その組成中に漏れ磁束により発熱する金属を含む部品全般を含むものである。また、金属部品はすべてが金属から構成される必要はなく、その一部を樹脂によって構成することも可能である。金属部品である支持金具は、その基部を樹脂成型品に埋設して固定するものに限定されない。支持金具の基部を樹脂成型品の表面にボルト締め、接着剤などの手段で固定することもできる。支持金具の基部を平面方向に埋設する以外に、支持金具の基部を垂直に屈曲させて樹脂成型品内部に埋設することもできる。

１…リアクトル本体
２…ケース
３…充填材
４ａ，４ｂ…Ｕ字形コア
５ａ，５ｂ…Ｉ字形コア
６ａ，６ｂ，６ａ−１〜６ｂ−２…コイル
６１…巻き始めの端部
６２…巻き終わりの端部
８…スペーサ
１０…ギャップ
１３ａ，１３ｂ…Ｕ字形コア用の樹脂成型品
１４…Ｉ字形コア用の樹脂成型品
１５…コイル装着部
１６…ヨーク被覆部
１７…凹部
１８…支持金具
１８１，１８２…アーム
１８３…第１の湾曲部
１８４…第２の湾曲部
１８５…連結部
１８６…挿入孔
２１…リブ
２２，２４…開口部
２３…カラー
２６…ボルト
２７…ねじ穴
３０ａ，３０ｂ…突起
Ａ…第１の固定部
Ｂ…第２の固定部

Claims (9)

1. 環状コアとその周囲に装着された複数のコイルを有するリアクトル本体と、
   前記リアクトル本体を他の部材に固定するための金属部品と、を備え、
   前記リアクトル本体が、前記リアクトル本体を前記他の部材に固定するための複数の固定部を備え、
   前記複数の固定部が、前記リアクトル本体と前記他の部材とを可動的に固定する第１の固定部と、前記リアクトル本体と前記他の部材とを定位置で固定する第２の固定部から構成され、
   前記リアクトル本体が、長辺と短辺を有する形状であって、対向する２つの短辺に前記第１の固定部がそれぞれ設けられ、対向する２つの長辺に前記第２の固定部がそれぞれ設けられ、
   前記複数の固定部の少なくとも前記第１の固定部に前記金属部品が配置され、
   前記リアクトル本体の外周における磁束密度が前記２つの長辺側の空間よりも前記２つの短辺側の空間において低くなるように、前記複数のコイルは、各コイルから発生した磁束が相殺方向となる状態で前記環状コアに装着され、
   この磁束密度が低い前記２つの短辺側の空間に、前記金属部品及び前記第１の固定部が配置されているリアクトル。
2. 前記環状コアが、対向する２つのヨーク部と、対向する２つの外脚と、前記２つの外脚の間に架設された中脚を備える請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記中脚の両側に配置された前記外脚にそれぞれ巻回された個々のコイルは、前記中脚の両側において対向する前記外脚の一方に巻回された第１のコイルと、対向する前記外脚の他方に巻回された第２のコイルを１本の導体から構成した連結コイルである請求項２に記載のリアクトル。
4. 対向する前記外脚の一方にのみコイルが装着されている請求項２に記載のリアクトル。
5. 前記第２の固定部が、前記２つの第１の固定部間の中央部、若しくは中央部から所定の位置に設けられている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のリアクトル。
6. 前記第１の固定部に設けられた前記金属部品が、基部を樹脂成型品に固定した支持金具であり、前記支持金具の一部に弾性部を形成したものである請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のリアクトル。
7. 前記他の部材が、その内部に前記リアクトル本体を収納するケースであって、前記固定部により前記リアクトル本体と前記ケースとが固定されている請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のリアクトル。
8. 前記中脚が、Ｉ字形で構成されて、前記外脚とは別体として構成されており、
   前記外脚及び前記ヨーク部がＵ字形に構成されており、
   前記第２の固定部が、前記中脚に対して設けられている請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のリアクトル。
9. 前記環状コアが、
   互いに対向する第１の外脚及び第２の外脚と、
   互いに対向する第３の外脚及び第４の外脚と、
   前記第１の外脚及び前記第３の外脚の端部を接続する第１のヨーク部と、
   前記第２の外脚及び前記第４の外脚の端部を接続する第２のヨーク部と、
   を備え、
   前記複数のコイルは、
   互いの磁束が相殺方向に発生するように、前記第１の外脚及び前記第２の外脚にそれぞれ装着された第１のコイル及び第２のコイルと、
   互いの磁束が相殺方向に発生するように、前記第３の外脚及び前記第４の外脚にそれぞれ装着された第３のコイル及び第４のコイルと、
   から構成される請求項１に記載のリアクトル。
   

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