JP6693461B2 - リアクトル - Google Patents

Description

本発明は、リアクトルに関するものである。

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。特許文献１は、横並びされる二つの巻回部を備えるコイルと、二つのＵ字状の分割コア片を組み合わせてなる磁性コアとを備えるリアクトルを開示する。各分割コア片は、巻回部外に配置される外側コア部と、外側コア部から突出する二つの内側コア部とを備える。この二つの内側コア部は、各巻回部内に収納される。一つの巻回部内には、両分割コア片の内側コア部同士が巻回部の軸方向に交差する方向に並ぶように重ね合わされて収納される。組み付けられた分割コア片は、一方の分割コア片に備える内側コア部の端面と他方の分割コア片間にギャップを備える。

特開２０１７−０２７９７３号公報

上述のように複数のコア片を組み合わせてなる磁性コアを備えるリアクトルに対して、磁気飽和し難い上に、コア片の組み付け状態をより維持し易いことが望まれる。

上述の磁性コアは、両分割コア片間にギャップを備えるため、磁気飽和し難い。また、上述のＵ字状の分割コア片は、両分割コア片の内側コア部同士を重ね合せることで容易に組み付けられ、組立作業性に優れる。しかし、組み付けられた両分割コア片は、分割コア片同士を分離する方向だけでなく、内側コア部の軸方向にもずれることがあるため、組み付け状態をより維持し易いリアクトルが望まれる。

そこで、磁気飽和し難い上に、コア片の組み付け状態を維持し易いリアクトルを提供することを目的の一つとする。

本開示のリアクトルは、
巻回部を備えるコイルと、
互いに係合するコア片の組を含み、前記巻回部の内外に配置される磁性コアとを備え、
前記コア片の組における一方のコア片は、その端部に、他方のコア片側に向かって開口する環状の開口縁を有する凹部を備え、他方のコア片は、その端部に、前記凹部に嵌め込まれる凸部を備え、
両コア片は、前記開口縁に沿って設けられ、互いに面接触する環状の接触部と、前記凹部をつくる内周面と前記凸部の外周面との非接触な領域によって形成されるギャップ部とを前記巻回部内に備える。

上記のリアクトルは、磁気飽和し難い上に、コア片の組み付け状態を維持し易い。

実施形態１のリアクトルを示す概略斜視図である。 実施形態１のリアクトルを図１に示す（ＩＩ）−（ＩＩ）切断線で切断した断面図である。 実施形態１のリアクトルに備える磁性コアの分解斜視図である。 実施形態１のリアクトルに備える組合体の分解斜視図である。

［本発明の実施の形態の説明］
最初に本発明の実施形態を列記して説明する。
（１）本発明の一態様に係るリアクトルは、
巻回部を備えるコイルと、
互いに係合するコア片の組を含み、前記巻回部の内外に配置される磁性コアとを備え、
前記コア片の組における一方のコア片は、その端部に、他方のコア片側に向かって開口する環状の開口縁を有する凹部を備え、他方のコア片は、その端部に、前記凹部に嵌め込まれる凸部を備え、
両コア片は、前記開口縁に沿って設けられ、互いに面接触する環状の接触部と、前記凹部をつくる内周面と前記凸部の外周面との非接触な領域によって形成されるギャップ部とを前記巻回部内に備える。
前記環状の接触部は、凹部の内周面の一部と凸部の外周面の一部とを含む。更に、環状の接触部は、一方のコア片に設けられ、凹部の開口縁を囲む枠状の端面と、他方のコア片に設けられ、上記一方のコア片の枠状の面に対向する枠状の面とを含むことができる。

上記のリアクトルにおいて、上述の環状の開口縁を有する凹部は、一方向にのみ開口するといえる。このような凹部と凸部とが係合した状態では、凸部の全周を囲むように凹部の内周面が存在し、両コア片の移動可能な方向を巻回部の軸方向に沿った一方向に規制することができる。従って、上記のリアクトルは、複数のコア片を備えるものの凹部と凸部とを係合することでコア片同士を容易に組み付けられて、組立作業性に優れる上に、コア片を組み付けた状態を維持し易い。組み付け状態を維持できるため、コア片同士を接合する接着剤を省略できることからも、上記のリアクトルは製造性に優れる。

また、上記のリアクトルは、環状の接触部を備えることで、凹部の内周面と凸部の外周面との非接触な領域に形成される空間を実質的に閉鎖された空間とすることができる。上記のリアクトルは、この空間をギャップ部（磁気ギャップ）とし、このギャップ部を巻回部内に備えるため、使用電流が大きくなっても磁気飽和し難い。また、巻回部外に磁気ギャップを設ける場合よりも低損失にし易い。更に、コア片の係合によってギャップ部を設けるため、ギャップ板を省略でき、部品点数が少ないことからも、組立作業性に優れる。その上、上記のリアクトルは、上述の環状の接触部を含めて、ギャップ部を囲むように磁路を備えるため、ギャップ部からの漏れ磁束を低減して、低損失にし易いと期待される。なお、ギャップ部を囲む磁路は、上記空間を形成可能な範囲で設けられるため比較的小さく、上記のリアクトルは、接触部を有していても磁気飽和し難い。

（２）上記のリアクトルの一例として、
前記両コア片は、磁性粉末と樹脂とを含む複合材料の成形体である形態が挙げられる。

上記の複合材料の成形体は、磁性粉末を圧縮成形してなる圧粉成形体と比較して、比透磁率が比較的低い傾向にあり、磁気飽和し難い。上記形態は、両コア片が上述の特定の形状であるためコア片の組み付け状態を維持し易い上に、複合材料の成形体を備えることで磁気飽和をより低減し易い。また、上記形態は、後述するギャップ長を小さくし易く、小型にし易い。

（３）上記のリアクトルの一例として、
前記ギャップ部は、エアギャップである形態が挙げられる。

ここで、ギャップ部は、上述のギャップ部をなす空間に樹脂などが充填された固体の磁気ギャップとすることができる。一方、エアギャップとすれば、上記空間に充填された充填物に起因する熱応力がコア片に作用することを防止できる。従って、上記形態は、磁気飽和し難い上に、コア片の組み付け状態を維持し易く、更には強度にも優れる。

（４）上記のリアクトルの一例として、
前記ギャップ部におけるギャップ長は０超２ｍｍ以下である形態が挙げられる。
ここでのギャップ長とは、前記非接触な領域によって形成される空間において、前記巻回部の軸方向に沿った最大距離とする。

上記形態は、ギャップ長が上述の範囲であるため磁気飽和し難く、小型なリアクトルとすることができる上に、コア片の組み付け状態を維持し易い。

（５）上記のリアクトルの一例として、
前記接触部は、前記一方のコア片に設けられ、前記凹部の開口縁を囲む枠状の端面と、前記他方のコア片に設けられ、前記枠状の端面に対向する枠状の面とを含む形態が挙げられる。

上記形態において一方のコア片は、枠状の端面と、この端面よりも凹む凹部とを備え、他方のコア片は上記枠状の端面に対向する枠状の面とこの枠状の面から突出する凸部とを備える。これらのコア片を上記の枠状の面同士が面接触するように組み付けることで、凹部及び凸部を自動的に係合できる。従って、上記形態は、磁気飽和し難い上に、組立作業性にも優れ、更に組み付けたコア片が外れ難い。また、枠状の面同士が面接触することで、ギャップ部として機能する上述の空間をより確実に形成できる。

（６）上記のリアクトルの一例として、
前記磁性コア及び前記コイルの少なくとも一方について、その外周面の少なくとも一部を覆う樹脂部を備える形態が挙げられる。

上記形態において、特に磁性コアを一体化する樹脂部を備えると、コア片の組み付け状態をより確実に維持できる。その他、樹脂部の具備によって、コイルと磁性コアとの絶縁性の向上、コイルや磁性コアにおける外部環境からの保護や機械的保護、コイルや磁性コアを樹脂部によって一体化する場合には剛性や強度の向上、振動・騒音の抑制などの効果を期待できる。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を具体的に説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。

［実施形態１］
図１から図４を参照して、実施形態１のリアクトル１を説明する。図２は、リアクトル１をコイル２の軸方向に平行な平面で切断した縦断面図である。図１，図３，図４では、紙面左側にコア片３Ａ、紙面右側にコア片３Ｂを示す。

（概要）
実施形態１のリアクトル１は、図１に示すように巻線２ｗを巻回してなる一対の巻回部２ａ，２ｂを備えるコイル２と、巻回部２ａ，２ｂの内外に配置される磁性コア３（図２も参照）とを備える。両巻回部２ａ，２ｂは、各巻回部２ａ，２ｂの軸が平行するように横並びに設けられる。磁性コア３は、互いに係合するコア片の組を含む。この例では、磁性コア３は、図３，図４に示すように二つのコア片３Ａ，３Ｂを備え、両コア片３Ａ，３Ｂが係合するコア片の組をなす。各コア片３Ａ，３Ｂは、巻回部２ａ，２ｂ内にそれぞれ配置される二つの内側コア部３１，３１と、巻回部２ａ，２ｂ外に配置され、両内側コア部３１，３１を連結する外側コア部３２とを備える。各内側コア部３１の端部は、両コア片３Ａ，３Ｂの係合箇所として機能する。両コア片３Ａ，３Ｂは、図２に示すように内側コア部３１，３１の端部同士が係合されて環状に組み付けられ、コイル２を励磁したときに閉磁路を形成する。リアクトル１は、代表的には、コンバータケースなどの設置対象（図示せず）に取り付けられて使用される。図１のリアクトル１は設置状態の一例を示し、図１の紙面下側をリアクトル１の設置側とする場合を例示する。

図２に示すように、コア片の組における一方のコア片３Ａは、少なくとも一方の内側コア部３１の端部に凹部３５を備え（図３も参照）、他方のコア片３Ｂは、少なくとも一方の内側コア部３１の端部に上記凹部３５に嵌め込まれる凸部３７を備える（図４も参照）。この例では、各コア片３Ａ，３Ｂは各内側コア部３１，３１の端部に凹部３５、凸部３７を備えており（図２、コア片３Ａでは図３参照、コア片３Ｂでは図４参照）、これら凹部３５及び凸部３７を係合部とする。リアクトル１は、凸部３７及び凹部３５の係合箇所を二つ備える（図２）。特に、実施形態１のリアクトル１は、凹部３５及び凸部３７の係合状態において、図２に示すように凹部３５をつくる内周面と凸部３７の外周面とは非接触な領域を備え、この非接触な領域によってギャップ部Ｇを形成する。このようなギャップ部Ｇを形成するために、凹部３５は、図３，図４に示すように係合する相手のコア片側に向かって開口する環状の開口縁を有し、代表的には一方向にのみ開口する。凸部３７は、代表的にはその突出長さが凹部３５の深さよりも小さい。また、上述の係合状態において、両コア片３Ａ，３Ｂは、上記凹部３５の開口縁に沿って設けられ、互いに面接触する環状の接触部を備える。この例の接触部は、図２に示すように凹部３５をつくる内周面の一部（後述する傾斜面）と凸部３７の外周面の一部（後述する傾斜面）との組と、一方のコア片３Ａに設けられ、凹部３５の開口縁を囲む枠状の端面（ここでは後述する外側端面３１５ａ）と、他方のコア片３Ｂに設けられ、上述のコア片３Ａの枠状の端面に対向する枠状の面（ここでは後述する外側端面３１７ｂ）とを含む。この例では、接触部は、外側端面３１５ａ，３１７ｂの組に加え、外側端面３１７ａ，３１５ｂの組を含む。リアクトル１は、上述のギャップ部Ｇとこの接触部とを巻回部２ａ，２ｂ内に備える。以下、磁性コア３を中心に詳細に説明する。

（コイル）
この例のコイル２は、図４に示すように２本の巻線２ｗ，２ｗをそれぞれ螺旋状に巻回してなる筒状の巻回部２ａ，２ｂと、両巻線２ｗ，２ｗの一端部同士が接合されてなる接合部２０とを備える。このコイル２は、各巻線２ｗ，２ｗによって形成される各巻回部２ａ，２ｂを横並びに配置し、各巻回部２ａ，２ｂから延びる巻線２ｗ，２ｗの一端部を適宜屈曲して電気的に接続し、接合部２０を形成することで製造される一体物である。上述の一端部同士の接続には、各種の溶接や半田付け、ロウ付けなどが利用できる。巻線２ｗの他端部はいずれも、巻回部２ａ，２ｂから適宜な方向に引き出され、端子金具（図示せず）が適宜取り付けられ、電源などの外部装置（図示せず）に電気的に接続される。

この例の巻回部２ａ，２ｂはいずれも、同じ仕様の巻線２ｗからなり、形状・大きさ・巻回方向・ターン数を同一とする。巻線２ｗは、銅などからなる平角線の導体と、導体の外周を覆うポリアミドイミドなどからなる絶縁被覆とを備える被覆平角線、いわゆるエナメル線である。巻回部２ａ，２ｂは、角部を丸めた四角筒状のエッジワイズコイルである。コイル２は、公知のものを利用でき、例えば、一対の巻回部２ａ，２ｂを１本の連続する巻線によって形成されてなるものなどを利用できる。巻線２ｗや巻回部２ａ，２ｂの仕様は適宜変更できる。

その他、この例では、コイル２全体が後述する樹脂モールド部６に覆われず露出されている。そのため、コイル２は、外部に放熱し易く、放熱性に優れるリアクトル１とすることができる。

（磁性コア）
主として、図２〜図４を参照して、磁性コア３を説明する。
この例の磁性コア３は、二つのＵ字状のコア片３Ａ，３Ｂと、両コア片３Ａ，３Ｂの係合箇所に設けられるギャップ部Ｇ（この例では二つ、図２）とを備える。この例のコア片３Ａ，３Ｂは、同一形状である。例えばコア片３Ｂを図３に示す状態から、水平方向に１８０°回転させると、コア片３Ａに一致する。

〈コア片〉
この例のコア片３Ａ，３Ｂは、上述の二つのように内側コア部３１，３１と外側コア部３２とを備え、これらが一体成形された成形体である。この例の内側コア部３１，３１はいずれも、角部が丸められた直方体状であり（図３）、一方の内側コア部３１の一端部側に凹部３５が設けられ、他方の内側コア部３１の一端部側に凸部３７が設けられている。凹部３５及び凸部３７が形成される端部近傍を除いて、両内側コア部３１，３１は実質的に同一の形状、大きさである。凹部３５及び凸部３７の詳細は後述する。

この例の外側コア部３２は、六角形状の柱状体であり、巻回部２ａ，２ｂとの対向面（内端面３２ｅ）から巻回部２ａ，２ｂ側に向かって内側コア部３１，３１が突出する。また、この例の外側コア部３２は、その設置側の面（図３では下面）が内側コア部３１の設置側の面（同）よりも設置対象に近づくように（ここでは下側に向かって）突出して、巻回部２ａ，２ｂの設置側の面（図１では下面）と実質的に面一である。リアクトル１は、巻回部２ａ，２ｂ及び外側コア部３２における設置側の面をリアクトル１の設置面とすることで、設置状態を安定して維持し易い。

《凹部及び凸部の形状》
この例では、コア片３Ａ，３Ｂに備える各内側コア部３１，３１の端面はいずれも段差形状である（図３）。一方の内側コア部３１の端面は、外縁側の領域が高く、外縁よりも内側の領域が低い段差形状である。他方の内側コア部３１の端面は、逆に、外縁側の領域が低く、外縁よりも内側の領域が高い段差形状である。この段差形状によって凹部３５，凸部３７を形成する。

詳しくは、一方の内側コア部３１の端部は、内側コア部３１の外形に対応した長方形枠状であって、内側コア部３１の外縁を含む外側端面３１５ａと、この枠状の外側端面３１５ａの内縁よりも外側コア部３２側に位置し、内側コア部３１の外形に対応した長方形状の内側端面３５０と、両端面３１５ａ，３５０を繋ぎ、内側コア部３１の周方向に連続する内周壁面とを備える。凹部３５は、内側端面３５０と内周壁面とで形成され、内側コア部３１の周方向に閉じた形状である。また、凹部３５は、一方向、ここでは端面３１５ａ側に向かう方向にのみ開口する。このような凹部３５を備える内側コア部３１の外周面は、内側コア部３１の軸方向（巻回部２ａ，２ｂの軸方向に実質的に等しい）の全域に亘って面一であり、一様な外観を有する。この例では、各端面３１５ａ，３５０は、内側コア部３１の軸方向に直交する平行な平面からなる。内周壁面は、図２の一点鎖線円内に拡大して示すように、凹部３５の開口縁側の領域が内側コア部３１の軸方向に交差する傾斜面からなり、内側端面３５０側の領域が内側コア部３１の軸方向に平行な面（筒状の面）からなる。傾斜面は、凹部３５の開口縁から内側端面３５０に向かって、開口幅が狭くなるように設けられている。凹部３５の縦断面形状は、図２に示すように開口縁側が台形状、内側端面３５０側が長方形状である。

他方の内側コア部３１の端部は、内側コア部３１の外形に対応した長方形枠状であって、内側コア部３１の外縁を含む外側端面３１７ａと、この枠状の外側端面３１７ａの内縁よりも外側コア部３２とは反対側に向かって突出し、内側コア部３１の外形に対応した長方形状の内側端面３７０と、両端面３１７ａ，３７０を繋ぎ、内側コア部３１の周方向に連続する外周壁面とを備える。凸部３７は、内側端面３７０と外周壁面とで形成される錘台状である。このような凸部３７を備える他方の内側コア部３１の外周面は、凸部３７を除いて、内側コア部３１の軸方向の全域に亘って面一であり、一様な外観を有する。この例では、各端面３１７ａ，３７０は、平行な平面からなる。外周壁面は、上述の内周壁面の傾斜面に対応した傾斜を有する傾斜面である。凸部３７の縦断面形状は、図２に示すように台形状である。

≪凹部と凸部との係合状態≫
凹部３５と凸部３７とを係合させると、凸部３７の外周壁部（傾斜面）の全周を囲むように凹部３５をつくる開口縁側の傾斜面が存在し、図２に示すように、凹部３５をつくる内周壁部の一部（傾斜面）と凸部３７の外周壁部とは接触する。凹部３５と凸部３７とにおけるこの接触領域は、凹部３５の開口部に沿って環状に設けられて、接触部の一部をなす。凹部３５と凸部３７とにおける上述の接触によって、コア片３Ａ，３Ｂは、互いに外側コア部３２側に向かう方向を除いて実質的に移動を規制され、係合状態を維持できる。また、この接触領域は、磁路の一部をなすと共に、後述する閉鎖された空間を形成することに機能する。

凹部３５と凸部３７とを係合させても、凹部３５をつくる内側端面３５０側の筒状の面及び内側端面３５０と、凸部３７の内側端面３７０とは接触せず、両端面３５０，３７０間には、上述の筒状の面の大きさに応じた隙間が設けられる。凹部３５と凸部３７とにおけるこの非接触領域は、実質的に閉鎖された空間を形成し、この空間をギャップ部Ｇとする。この例では、両内側端面３５０，３７０は、図２に示すように平行に配置され、両内側端面３５０，３７０間には実質的に一様な厚さの隙間が設けられ、磁気ギャップとして機能する。所定の磁気ギャップとなるように、凹部３５及び凸部３７における非接触領域の大きさを調整するとよい。代表的には、凹部３５の深さに対して、凸部３７の突出長さを小さくする。この例では、上述の筒状の面の大きさ分、凸部３７の突出長さが短い。

図２〜図４に示す凹部３５及び凸部３７の形状、大きさなどは例示である。凹部３５及び凸部３７の形状、大きさなどは、互いに係合し、かつ接触領域と非接触領域とによって所定の大きさのギャップ部Ｇを形成可能な範囲で適宜変更できる。例えば、凹部３５の開口形状及び凸部３７の外形を内側コア部３１の外形に対応しない形状（上記開口形状が円形状、凸部３７が円柱状など）とすることができる。又は、例えば、内側端面３５０，３７０を平面ではなく、弧状の湾曲面とすることができる。又は、例えば、凸部３７を一つではなく、複数にすることができる（後述する実施形態（ｇ）参照）。本例のように凹部３５の開口形状及び凸部３７の外形を内側コア部３１の外形に対応させると、上述のギャップが形成される空間を大きく確保し易く（内側コア部３１の外周面と凹部３５の内周壁部との間の最大厚さを小さくし易く）、大きな磁気ギャップを有し、磁気飽和し難い磁性コア３とし易い。本例のように内側端面３５０，３７０を平面とすると、後述するギャップ長Ｌｇを調整し易い。本例のように、凸部３７を一つとし、上述のように両内側端面３５０，３７０を平面とすると、ギャップ長Ｌｇを調整し易い。

≪外側端面≫
この例では、一方のコア片３Ａにおける凹部３５の開口縁を囲む枠状の外側端面３１５ａと、他方のコア片３Ｂにおける上記外側端面３１５ａに対向する外側端面３１７ｂとは面接触して、接触部の一部をなす。同様に、他方のコア片３Ｂにおける外側端面３１５ｂと、一方のコア片３Ａにおける上記外側端面３１５ｂに対向する外側端面３１７ａとは面接触して、接触部の一部をなす。リアクトル１の製造過程では、両コア片３Ａ，３Ｂを組み付ける際に外側端面３１５ａ，３１７ｂの組、及び外側端面３１７ａ，３１５ｂの組（以下、まとめて外側端面の組等と呼ぶことがある）において、互いに当接するまで両コア片３Ａ，３Ｂを近接させることで凹部３５と凸部３７とを自動的に係合できる。従って、この例のように外側端面の組等を備えるリアクトル１は、凹部３５と凸部３７とを容易に、かつ精度よく組み付けられる。また、凹部３５及び凸部３７に加えて、外側端面の組等をも面接触することで、上述のギャップ部Ｇとして機能する上述の閉鎖空間をより確実に形成できる。

ここで、外側端面の組等は磁路として機能する。そのため、各外側端面３１５ａ，３１５ｂ，３１７ａ，３１７ｂの大きさ（ここでは枠幅）が大き過ぎると、所定の大きさのギャップ部Ｇを確保できず、磁気飽和の低減効果を得難くなる。磁気飽和の低減の観点からは、上記大きさを可及的に小さくすることが好ましい。例えば、外側端面を省略して、一方のコア片に備える凹部３５を、その開口縁がこの一方のコア片の外周面に至るような断面台形状とし、他方のコア片に備える凸部３７を、凸部の傾斜面の周縁が他方のコア片の外周面に至るような断面台形状とすることができる。一方、この例のように外側端面を有すると、上述のようにギャップ部Ｇをなす空間をより確実に形成できる上に、凹部３５の開口縁近傍の強度を高めて、コア片３Ａ，３Ｂの欠けや割れなどを防止し易い。例えば、各外側端面３１５ａ，３１５ｂ，３１７ａ，３１７ｂの面積は、内側コア部３１における凹部３５及び凸部３７の形成箇所以外の箇所における磁路断面積の１０％以上５０％以下、更に２０％以上４０％以下程度とすることが挙げられる。その他、この例では外側端面を内側コア部３１の軸方向に直交する平面としたが、非直交に交差する平面などとすることができる。

≪ギャップ長≫
ギャップ部Ｇにおけるギャップ長Ｌｇの大きさは適宜選択できる。ギャップ長Ｌｇは、上述の非接触領域によって形成される空間において、巻回部２ａ，２ｂの軸方向に沿った最大距離とする。この例では、ギャップ長Ｌｇは、内側端面３５０，３７０間における上記最大距離である。この例では、上述のように平面からなる内側端面３５０，３７０が平行に配置されるため、内側端面３５０，３７０間において、巻回部２ａ，２ｂの軸方向に沿った距離は実質的に一様である。そのため、この例のリアクトル１（磁性コア３）は、一様な厚さの磁気ギャップを二つ備える。

一つのギャップ部Ｇにおけるギャップ長Ｌｇの大きさは、リアクトル１の大きさ、接触部の大きさなどにもよるが、例えば０ｍｍ超２ｍｍ以下が挙げられる。ギャップ長Ｌｇが０ｍｍ超であれば、磁性コア３は、磁路面積が局所的に小さい箇所を備えることができる。この例では、凹部３５及び凸部３７の係合箇所における磁路面積の大きさを上述の外側端面の組等における接触面積相当とすることができる。磁路面積の局所的な低減によって、磁気飽和を低減できる。ギャップ長Ｌｇが大きいほど磁気飽和を低減でき、０．０１ｍｍ以上、更に０．１ｍｍ以上、０．３ｍｍ以上、０．５ｍｍ以上とすることができる。一方、ギャップ長Ｌｇが２ｍｍ以下であれば、凹部３５及び凸部３７を係合し易く、組立作業性に優れる上に、ギャップ部Ｇからの漏れ磁束による損失を低減し易い。更に、小型にし易い。ギャップ長Ｌｇが小さいほど組立作業性に優れる上に、低損失や小型化を図り易いため、１．９ｍｍ以下、更に１．８ｍｍ以下、１．５ｍｍ以下とすることができる。

なお、磁性コア３はギャップ部Ｇを有するものの、ギャップ部Ｇを形成する空間を覆うように磁性成分が存在する。即ち、リアクトル１では、巻回部２ａ，２ｂ内に、巻回部２ａ，２ｂの全長に亘って磁性成分が存在し、ギャップ部Ｇを迂回した磁束の一部は上記磁性成分を通過できる。従って、リアクトル１は、巻回部２ａ，２ｂとギャップとの間に磁性成分が存在しない場合（特許文献１参照）に比較して、ギャップ部Ｇからコイル２への漏れ磁束を低減し易いと考えられる。ギャップ長Ｌｇを短くすれば、コイル２への漏れ磁束を更に低減し易い。

≪ギャップ部の材質≫
ギャップ部Ｇは、エアギャップの他、上述の空間に樹脂などの非磁性材料が充填され、充填物を含む形態とすることができる。本例のようにギャップ部Ｇをエアギャップとすれば、上述の充填物に起因する熱応力などがコア片３Ａ，３Ｂに作用することを防止でき、強度に優れる。

〈構成材料〉
コア片３Ａ，３Ｂは、所定の形状、大きさに成形されてなる成形体である。コア片３Ａ，３Ｂは、磁性粉末と樹脂とを含む複合材料の成形体、磁性粉末を主体とする原料粉末を圧縮成形してなる圧粉成形体、珪素鋼板などの軟磁性材料からなる板材を積層した積層体、フェライトコアなどの焼結体などからなるものなどが挙げられる。この例のコア片３Ａ，３Ｂは、複合材料の成形体である。

複合材料の成形体は、射出成形や注型成形などの適宜な成形方法によって製造されたものが挙げられる。複合材料の成形体は、磁性粉末の粉末粒子間に樹脂が介在する。そのため、上述の圧粉成形体や積層体などに比較して、比透磁率を低くし易く、ギャップ部Ｇのギャップ長Ｌｇを小さくし易い。更に、複合材料の成形体は、渦電流損などの鉄損を低減し易く低損失なコア片とし易い、複雑な立体形状であっても容易に成形できて製造性に優れるといった効果も期待できる。本例のようにコア片３Ａ，３Ｂが同一形状であれば、同一の成形型で成形できることからも、製造性に優れる。

磁性粉末を構成する磁性材料は、軟磁性材料である金属や非金属などが挙げられる。金属では、実質的にＦｅからなる純鉄、種々の添加元素を含み、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる鉄基合金、Ｆｅ以外の鉄族金属やその合金などが挙げられる。鉄基合金は、例えば、Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｃ合金などが挙げられる。非金属ではフェライトなどが挙げられる。

複合材料に含む樹脂は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、常温硬化性樹脂、低温硬化性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（ＰＰＳ）樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ナイロン６やナイロン６６といったポリアミド（ＰＡ）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）樹脂などが挙げられる。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。その他、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。

複合材料中の磁性粉末の含有量は、例えば、３０体積％以上８０体積％以下、更に５０体積％以上７５体積％以下が挙げられる。複合材料中の樹脂の含有量は１０体積％以上７０体積％以下、更に２０体積％以上５０体積％以下が挙げられる。また、複合材料は、磁性粉末及び樹脂に加えて、アルミナやシリカなどの非磁性かつ非金属材料からなるフィラー粉末を含有することができる。フィラー粉末の含有量は、０．２質量％以上２０質量％８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。樹脂の含有量が多いほど、比透磁率を小さくして磁気飽和し難くできる上に、絶縁性を高められ、渦電流損を低減して低損失にし易い。磁気飽和し難いため、ギャップ長Ｌｇも小さくし易く、小型な磁性コア３にし易い。フィラー粉末を含有する場合、絶縁性の向上による低損失化、放熱性の向上などが期待できる。

（その他の部材）
リアクトル１は、コイル２と磁性コア３との組合体１０のままでも使用できる。更に、リアクトル１は、磁性コア３及びコイル２の少なくとも一方について、その外周面の少なくとも一部を覆う樹脂部を備えることができる。この例のリアクトル１は、コイル２と磁性コア３間に介在される樹脂部として介在部材５を備えると共に、磁性コア３の外周面の少なくとも一部を覆う樹脂部として、外側コア部３２の一部を覆う樹脂モールド部６を備える。

〈介在部材〉
この例の介在部材５は、図４に示すようにコイル２の巻回部２ａ，２ｂの軸方向に分割される一対の分割介在片５Ａ，５Ｂを備える。各分割介在片５Ａ，５Ｂは、巻回部２ａ，２ｂと内側コア部３１，３１間に介在される内側介在部５１，５１と、巻回部２ａ，２ｂの端面と外側コア部３２の内端面３２ｅ間に介在される枠部５２とを備える。

この例の内側介在部５１は、内側コア部３１の外形に沿った筒状体であり、内側コア部３１の全周を覆う。両分割介在片５Ａ，５Ｂを組み付けると、筒状の内側介在部５１，５１の端面同士が突き合わされて（図２）、巻回部２ａ，２ｂ内で連続する筒体を形成する。

この例の枠部５２は、並列される内側コア部３１，３１がそれぞれ挿入される二つの貫通孔を備えるＢ字状の部材である。枠部５２の貫通孔の開口縁から巻回部２ａ，２ｂに向かって内側介在部５１，５１が延設される。また、この例では、一方（図４では右側）の枠部５２における巻回部２ａ，２ｂ側の領域に巻回部２ａ，２ｂの一部が嵌め込まれる溝を備えて、巻回部２ａ，２ｂの一端面を密着させられる。そのため、巻回部２ａ，２ｂとコア片３Ａ，３Ｂと分割介在片５Ａ，５Ｂとを組み付けると、介在部材５に対して、上記溝によって巻回部２ａ，２ｂを精度よく位置決めでき、内側介在部５１，５１によってコア片３Ａ，３Ｂを精度よく位置決めできる。結果として、介在部材５を介して、コイル２と磁性コア３とを精度よく位置決めできる。なお、各分割介在片５Ａ，５Ｂの枠部５２，５２の設置面は、巻回部２ａ，２ｂの設置面と外側コア部３２，３２の設置面と面一である。

介在部材５の形状は例示であり、適宜変更できる。例えば、内側介在部５１の長さを内側コア部３１よりも短くしたり、貫通孔や溝などを設けたりすると、介在部材５の構成材料を低減でき、軽量化を図ることができる。又は、例えば、両分割介在片５Ａ，５Ｂの内側介在部５１，５１同士が係合する形状とすることができる。

介在部材５の構成材料は、複合材料の項で説明した各種の熱可塑性樹脂などの絶縁性樹脂が挙げられる。内側介在部５１の厚さや、枠部５２における巻回部２ａ，２ｂと外側コア部３２の内端面３２ｅ間に介在される部分の厚さなどは、所定の絶縁特性を満たす範囲で適宜選択できる。

〈樹脂モールド部〉
この例の樹脂モールド部６は、図１，図２に示すように、外側コア部３２の外周面のうち、主として、設置面及び内端面３２ｅを除く領域を均一的な厚さで覆う。上記領域は、外部環境に曝されるため、樹脂モールド部６で覆うことで、外部環境からの保護、機械的な保護、外側コア部３２と外部部品間の絶縁性の向上などを図ることができる。

樹脂モールド部６の被覆領域、厚さなどは適宜変更できる。例えば、磁性コア３の外周全体を実質的に覆うことができる。この場合、樹脂モールド部６によって、コア片３Ａ，３Ｂを一体に保持でき、一体物としての磁性コア３の剛性や強度を高められる。この例のコア片３Ａ，３Ｂは、上述のように複合材料の成形体からなり、樹脂成分を含むため、樹脂モールド部６が無くても、外部環境からの保護や絶縁性の確保などをある程度期待できるが、この例のように更に樹脂モールド部６を備えると、上記の効果をより一層得易い。

樹脂モールド部６の構成材料は、例えば、複合材料の項で説明した各種の熱可塑性樹脂、各種の熱硬化性樹脂などの絶縁性樹脂が挙げられる。絶縁性樹脂にアルミナやシリカなどの非磁性かつ非金属粉末を含有すれば、放熱性や電気絶縁性などを高められる。樹脂モールド部６は、図４に示すコイル２と磁性コア３と介在部材５との組合体１０を成形型に収納し、射出成形などの各種の成形方法によって成形することが挙げられる。成形型は、所定の領域（この例では主として外側コア部３２の外周面の一部）を被覆可能な適宜な形状のものが利用できる。射出成形には、熱可塑性樹脂が利用し易い。

（用途）
実施形態１のリアクトル１は、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車などの車両に搭載される車載用コンバータ（代表的にはＤＣ−ＤＣコンバータ）や空調機のコンバータなどの種々のコンバータ、電力変換装置の構成部品に利用できる。特に、複合材料の成形体からなるコア片３Ａ，３Ｂを備える磁性コア３は、圧粉成形体や電磁鋼板を積層した積層体からなるコア片を含む場合に比較して、低損失であるため、高周波用途のリアクトルなどに好適に利用できる。

（主要な効果）
実施形態１のリアクトル１は、互いに係合するコア片３Ａ，３Ｂを備え、その係合部を、環状の開口縁を有して、一方向にのみ開口する凹部３５と、この凹部３５に嵌め込まれる凸部３７とする。従って、リアクトル１は、コア片３Ａ，３Ｂを組み付け易く、組立作業性に優れる上に、係合された両コア片３Ａ，３Ｂの移動を規制でき、組み付けた状態を維持し易い。このようなコア片３Ａ，３Ｂは両者の固定に接着剤を省略できる点から、リアクトル１は製造性にも優れる。この例のリアクトル１は、両コア片３Ａ，３Ｂが枠状の外側端面の組等を備え、これらが当接するまで両コア片３Ａ，３Ｂを近接することで凹部３５及び凸部３７を係合できることからも、組み付け易い。また、この例のリアクトル１は、凹部３５の内周面と凸部３７の外周面とに環状の接触領域（接触部）を有することからも、コア片３Ａ，３Ｂ同士がガタつき難く、組み付け状態を維持し易い。

更に、実施形態１のリアクトル１は、凹部３５及び凸部３７の係合によって形成されるギャップ部Ｇを巻回部２ａ，２ｂ内に備えるため、使用電流が大きくなった場合でも磁気飽和し難い。この例のリアクトル１は、両コア片３Ａ，３Ｂが複合材料の成形体からなることからも、磁気飽和し難い。また、この例のリアクトル１は、内側コア部３１において磁束が通過し易い内側領域にギャップ部Ｇを備える上に、平面からなる内側端面３５０，３７０間の間隔を調整することでギャップ長Ｌｇを精度よく調整できることからも、磁気飽和し難い。ギャップ部Ｇを巻回部２ａ，２ｂ内に備えること、更には両コア片３Ａ，３Ｂが複合材料の成形体からなることから、リアクトル１は低損失である。ギャップ部Ｇを有しながらもギャップ板が不要な点から、リアクトル１は製造性にも優れる。

更に、実施形態１のリアクトル１は、ギャップ部Ｇを囲むように磁性成分が存在することで、ギャップ部Ｇを有しながらも、ギャップ部Ｇからの漏れ磁束を低減し易く、この漏れ磁束に起因する損失を低減できる。なお、この磁性成分は、ギャップ部Ｇをなす上述の空間を形成可能な程度の小さなものであり（この例では上述の外側端面の組等がなす接触領域）、リアクトル１は、ギャップ部Ｇによる磁気飽和の低減効果を適切に得られる。

その他、この例のリアクトル１は、以下の効果も奏する。
（α）両コア片３Ａ，３Ｂが複合材料の成形体からなるため、ギャップ長Ｌｇを小さくし易く、小型にし易い。
（β）介在部材５を備えるため、コイル２と磁性コア３間の絶縁性を高められる、樹脂モールド部６を備えることで磁性コア３（特に外側コア部３２）の外部環境から保護、機械的な保護、剛性や強度の向上などの効果が期待できる。
（γ）樹脂モールド部６は、介在部材５の枠部５２における外側コア部３２側の面の一部も覆うことで、介在部材５及び介在部材５に保持されるコイル２と、外側コア部３２を含むコア片３Ａ，３Ｂを一体に保持するといえる。そのため、この例のリアクトル１は、樹脂モールド部６による組合体１０の一体物としての剛性や強度の向上などが期待できる。（δ）コイル２を外部環境に露出させているため、放熱性にも優れる。

その他の実施形態として、例えば、以下の構成を備えるリアクトルが挙げられる。
（ａ）磁性コア３に備えるコア片の個数が３個以上である。
例えば、内側コア部３１を複数の内コア片とし、各内コア片に凹部３５及び凸部３７を備えることが挙げられる。

（ｂ）磁性コア３に備える各コア片の形状がＪ字状である。
例えば、実施形態１で説明した各コア片３Ａ，３Ｂにおいて、内側コア部３１，３１の長さを等しくせず、異ならせる。つまり、各コア片を、外側コア部３２と比較的長い内側コア部と、比較的短い内側コア部とを備えるものとし、各内側コア部の端部に凹部３５、凸部３７を備えることが挙げられる。
その他、ＥＩ型コア、ＥＥ型コアなどに備える二つの側脚部及び一つの中脚部のうち、少なくともコイルの巻回部が配置される脚部の端部に凹部３５及び凸部３７を備えることができる。

（ｃ）磁性コア３に備える各コア片の形状がＬ字状である。
例えば、実施形態１で説明した各コア片３Ａ，３Ｂにおいて、一方の内側コア部３１を省略し、他方の内側コア部３１の長さを長くする。つまり、各コア片を、外側コア部３２と一つの長い内側コア部とを備えるものとし、外側コア部３２の内端面３２ｅと長い内側コア部の端部とに凹部３５、凸部３７を備えることが挙げられる。この場合、凹部及び凸部の大きさを調整することで、巻回部２ａ，２ｂ内にギャップ部Ｇを設けられる。

（ｄ）外側コア部３２と内側コア部３１とが分割されている。
この場合、外側コア部３２をなすコア片と、内側コア部３１をなすコア片とは互いに係合する係合部を備えると組み付け易い。この係合部は、凹部３５及び凸部３７と同様な形状とすることもできるが、磁気ギャップが不要であれば、任意の係合形状とすることができる。係合部を備えず、コア片同士を接着剤などで固定することもできる。

（ｅ）内側コア部３１の形状が円柱状、楕円柱状などの外周面に曲面を含む形状、又は六角柱などの多角柱状などである。

（ｆ）一方のコア片３Ａには凹部３５のみを備え、他方のコア片３Ｂには凸部３７のみを備える。

（ｇ）凸部が一つではなく、複数である。
この場合、凹部３５に複数の凸部３７を嵌め込むことで、両コア片３Ａ，３Ｂの移動を規制できるように、凹部３５の環状の開口縁に対して、複数の凸部３７の形成位置、個数を選択するとよい。例えば、図３に示す一方のコア片３Ａに設けられた長方形枠状の凹部３５に対して、他方のコア片３Ｂの端部には、上記長方形における対角位置の二つの角部、又は三つの角部、又は四つの角部に対応する位置を形成位置として、凸部３７を設けることが挙げられる。このコア片３Ｂは、長方形状の端面に複数の凸部３７が離間して設けられることになる。この端面と凹部３５側の外側端面３１５ａとが面接触することで、実質的に閉鎖された空間を形成でき、ギャップ部Ｇを備えられる。

上述の実施形態１などに対して、以下の少なくとも一つの変更や追加が可能である。
（１）温度センサ、電流センサ、電圧センサ、磁束センサなどのリアクトル１などの物理量を測定するセンサ（図示せず）を備える。
（２）巻回部２ａ，２ｂの露出箇所に放熱板を備える。
（３）介在部材５及び樹脂モールド部６の少なくとも一方を省略する。
（４）樹脂モールド部６を、磁性コア３を一体に保持するものとする。
（５）樹脂モールド部６を、コイル２を一体に保持するものとする。
（６）樹脂モールド部６を、コイル２、磁性コア３を含む組合体１０（介在部材５の有無は問わない）を一体に保持するものとする。
（７）樹脂モールド部６を、組合体１０を収納するケース（図示せず）を備え、ケース内に収納した組合体１０を封止する樹脂部に変更する。
（８）巻回部２ａ，２ｂを構成する隣り合うターン同士を接合する熱融着樹脂部（図示せず）を備える。

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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ リアクトル
１０ 組合体
２ コイル
２ａ，２ｂ 巻回部
２ｗ 巻線
２０ 接合部
３ 磁性コア
３Ａ，３Ｂ コア片
３１ 内側コア部
３１５ａ，３１５ｂ，３１７ａ，３１７ｂ 外側端面
３２ 外側コア部
３２ｅ 内端面
３５ 凹部
３５０，３７０ 内側端面
３７ 凸部
Ｇ ギャップ部
５ 介在部材
５Ａ，５Ｂ 分割介在片
５１ 内側介在部
５２ 枠部
６ 樹脂モールド部
Ｌｇ ギャップ長

Claims (5)

1. 巻回部を備えるコイルと、
   互いに係合するコア片の組を含み、前記巻回部の内外に配置される磁性コアとを備え、
   前記コア片の組における一方のコア片は、その端部に、他方のコア片側に向かって開口する環状の開口縁を有する凹部を備え、他方のコア片は、その端部に、前記凹部に嵌め込まれる凸部を備え、
   両コア片は、前記開口縁に沿って設けられ、互いに面接触する環状の接触部と、前記凹部をつくる内周面と前記凸部の外周面との非接触な領域によって形成されるギャップ部とを前記巻回部内に備え、
   前記両コア片は、磁性粉末と樹脂とを含む複合材料の成形体であり、
   前記複合材料における前記樹脂の含有量が１０体積％以上７０体積％以下であり、
   前記凹部の前記内周面は、前記開口縁側に、前記巻回部の軸方向に交差する傾斜面を含み、
   前記傾斜面は、前記開口縁の周方向に連続して設けられると共に、前記開口縁から離れるにつれて開口幅が狭くなるように設けられており、
   前記凸部の前記外周面は、前記凹部の前記傾斜面に対応した傾斜を有する傾斜面を含み、
   前記環状の接触部は、前記凹部の前記傾斜面と前記凸部の前記傾斜面とによる環状の接触領域を含むリアクトル。
2. 前記ギャップ部は、エアギャップである請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記ギャップ部におけるギャップ長は０超２ｍｍ以下である請求項１又は請求項２に記載のリアクトル。
4. 前記接触部は、前記一方のコア片に設けられ、前記凹部の開口縁を囲む枠状の端面と、前記他方のコア片に設けられ、前記枠状の端面に対向する枠状の面とを含む請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のリアクトル。
5. 前記磁性コア及び前記コイルの少なくとも一方について、その外周面の少なくとも一部を覆う樹脂部を備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のリアクトル。

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