JP7026883B2 - リアクトル - Google Patents

Description

本発明は、リアクトルに関する。

例えば、特許文献１には、巻線を巻回してなる巻回部を有するコイルと、閉磁路を形成する磁性コアとを備え、ハイブリッド自動車のコンバータの構成部品などに利用されるリアクトルが開示されている。このリアクトルの磁性コアは、巻回部の内部に配置される内側コア部と、巻回部の外部に配置される外側コア部と、に分けることができる。

特開２０１７－１３５３３４号公報

従来のリアクトルは生産性の点で改善の余地がある。大電流用途のリアクトルでは、磁性コアの磁気飽和を抑制するため、内側コア部を複数の分割片で構成し、各分割片の間にギャップが形成されるようにしている。そのため、内側コア部を構成する部品点数が多くなり、複数の部品を用意する手間、それらの部品を管理する手間がかかる上、内側コア部の組み立てが煩雑で、リアクトルの生産性が芳しくない。

本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、生産性に優れ、磁気飽和し難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、
巻回部を有するコイルと、
前記巻回部の内部に配置される内側コア部、及び前記巻回部の外部に配置される外側コア部を有する磁性コアと、を備えるリアクトルであって、
前記内側コア部は、非分割構造の一体物であり、前記巻回部の軸方向に直交する方向に貫通するコア貫通孔を備え、
前記コア貫通孔の一方の開口と他方の開口が共に、前記巻回部で塞がれている。

本開示のリアクトルは、生産性に優れ、磁気飽和し難いリアクトルである。

実施形態１のリアクトルの斜視図である。 図１のリアクトルの概略側面図である。 図１のリアクトルに備わる磁性コアを上方から平面視した平面図である。 図３とは別形状のコア貫通孔を備える内側コア部の概略上面図である。 図３，４とは別形状のコア貫通孔を備える内側コア部の概略上面図である。 図１のリアクトルに備わる介在部材の概略正面図である。 図６の介在部材に内側コア部と外側コア部を組み合わせた状態を示す図である。 実施形態１のリアクトルの製造方法を説明する説明図である。

・本願発明の実施形態の説明
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。

＜１＞実施形態に係るリアクトルは、
巻回部を有するコイルと、
前記巻回部の内部に配置される内側コア部、及び前記巻回部の外部に配置される外側コア部を有する磁性コアと、を備えるリアクトルであって、
前記内側コア部は、非分割構造の一体物であり、前記巻回部の軸方向に直交する方向に貫通するコア貫通孔を備え、
前記コア貫通孔の一方の開口と他方の開口が共に、前記巻回部で塞がれている。

内側コア部を非分割構造の一体物とすることで、内側コア部と外側コア部とを組み合わせるだけで磁性コアを構成することができ、リアクトルの生産性を向上させることができる。また、内側コア部に、コイルの巻回部の軸方向に直交する方向に貫通するコア貫通孔を設けることで、そのコア貫通孔をギャップの代わりとできる。その結果、ギャップとして機能するコア貫通孔を有する内側コア部を用いることで、磁性コア全体の比透磁率が高くなり過ぎることを抑制でき、磁気飽和し難いリアクトルとすることができる。

＜２＞実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記コア貫通孔は、その軸方向に一様な内周面形状を備え、
前記巻回部の軸方向と前記コア貫通孔の軸方向の両方に直交するコア幅方向に沿った前記コア貫通孔の最大幅は、前記コア幅方向に沿った前記内側コア部の幅の０．１倍以上０．７倍以下である形態を挙げることができる。

上記倍率を０．１倍以上とすることで、コア貫通孔をギャップとして十分に機能させることができる。また、上記倍率を０．７倍以下とすることで、コア貫通孔を設けても内側コア部の強度を十分に確保することができる。

＜３＞上記＜２＞のリアクトルの一形態として、
前記コア貫通孔の前記内周面形状が前記コア幅方向に延びる長孔形状である形態を挙げることができる。

コア貫通孔の内周面形状をコア幅方向に長い長孔形状とすることで、コア貫通孔の内周面形状を真円形状とする、あるいは巻回部の軸方向に長い長孔形状とするよりも、コア貫通孔のギャップとしての機能を向上させることができる。

＜４＞上記＜３＞のリアクトルの一形態として、
前記コア貫通孔の前記内周面形状のうち、前記コア幅方向の中間部は狭窄した形状を有する形態を挙げることができる。

コア貫通孔の中間部を狭窄させた形状とすることで、リアクトルを動作させたときに、磁束の一部がコア貫通孔の狭窄箇所を通過し易くなる。その結果、コア貫通孔を避けて内側コア部の実体部分を通過する磁束が多くなり過ぎることを抑制でき、当該実体部分が磁気飽和することを抑制できる。

＜５＞実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記巻回部と前記内側コア部との間に充填される内側樹脂部を備え、
前記内側樹脂部が前記コア貫通孔に入り込んでいる形態を挙げることができる。

内側樹脂部を形成することで、巻回部と内側コア部との絶縁を確保しつつ、両者の結合を強固にできる。しかも、内側樹脂部がコア貫通孔に入り込むことで、より一層、巻回部と内側コア部との結合を強固にできる。

＜６＞上記＜５＞のリアクトルの一形態として、
前記外側コア部の少なくとも一部を覆い、前記内側樹脂部に繋がる外側樹脂部を備える形態を挙げることができる。

外側樹脂部を形成することで、外側コア部を外部環境から保護できる。また、外側樹脂部が内側樹脂部と繋がっていることで、外側コア部と内側コア部と巻回部の三者を強固に結合できる。

＜７＞実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記内側コア部の比透磁率は、５以上５０以下で、
前記外側コア部の比透磁率は、５０以上５００以下で、かつ前記内側コア部の比透磁率よりも高い形態を挙げることができる。

外側コア部の比透磁率を内側コア部の比透磁率よりも高くすることで、両コア部間における漏れ磁束を低減できる。特に、両コア部の比透磁率の差を大きくすることで、両コア部間での漏れ磁束をより確実に低減できる。上記差によっては、上記漏れ磁束を実質的に無くすことができる。また、上記形態では、内側コア部の比透磁率が低いため、磁性コア全体の比透磁率が高くなり過ぎることを抑制できる。

＜８＞上記＜７＞のリアクトルの一形態として、
前記内側コア部は、軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料の成形体で構成される形態を挙げることができる。

複合材料の成形体は、軟磁性粉末の量を調整することでその比透磁率を小さくし易い。そのため、複合材料の成形体であれば、比透磁率が上記＜７＞の範囲を満たす内側コア部を作製し易い。

＜９＞上記＜７＞又は＜８＞のリアクトルの一形態として、
前記外側コア部は、軟磁性粉末の圧粉成形体で構成される形態を挙げることができる。

圧粉成形体であれば、外側コア部を精度良く作製することができる。また、軟磁性粉末を緻密に含む圧粉成形体であれば、比透磁率が上記＜７＞の範囲を満たす外側コア部を作製し易い。

＜１０＞上記＜７＞から＜９＞のいずれかのリアクトルの一形態として、
前記磁性コアを上方から平面視した前記磁性コアの平面図において、前記内側コア部の中心軸線と、前記外側コア部の重心を通って前記外側コア部の外側輪郭線に相似する形状を描いて前記中心軸線に繋がる相似線と、で構成される環状の仮想磁路を規定したとき、
前記仮想磁路の長さに占める前記中心軸線の長さの割合が５０％以下である形態を挙げることができる。

既に述べたように、内側コア部の比透磁率を外側コア部の比透磁率よりも低くすることで、磁性コア全体の比透磁率が高くなり過ぎることを抑制し、磁性コアの磁気飽和を抑制する効果を得ることができる。しかし、磁束の主たる通り道である磁路を模した仮想磁路を規定したとき、その仮想磁路の長さに占める内側コア部の中心軸線の長さ（内側コア部の軸方向長さに同じ）が短いと、上記磁気飽和の抑制効果は限定的になる。特に、ギャップとして機能するコア貫通孔を有さない内側コア部を用いた従来の磁性コアの場合、仮想磁路の長さに占める内側コア部の中心軸線の長さの割合が５０％以下であると、磁気飽和の抑制効果を十分に得ることができない。これに対して、ギャップとして機能するコア貫通孔を有する内側コア部を用いた実施形態の磁性コアであれば、仮想磁路の長さに占める内側コア部の中心軸線の長さの割合が５０％以下であっても、磁気飽和の抑制効果を十分に得ることができる。

・本願発明の実施形態の詳細
以下、本願発明のリアクトルの実施形態を図面に基づいて説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。なお、本願発明は実施形態に示される構成に限定されるわけではなく、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および範囲内の全ての変更が含まれることを意図する。

＜実施形態１＞
実施形態１では、図１～図８に基づいてリアクトル１の構成を説明する。図１に示すリアクトル１は、コイル２と磁性コア３と介在部材４とを組み合わせて構成される。リアクトル１は更に、コイル２に備わる巻回部２Ａ，２Ｂの内部に配置され、磁性コア３の一部を構成する内側コア部３１を覆う内側樹脂部５（図２参照）と、磁性コア３の一部を構成する外側コア部３２を覆う外側樹脂部６と、を備える。このリアクトル１の特徴の一つとして、内側コア部３１にコア貫通孔３１ｈが形成されていることを挙げることができる。以下、リアクトル１に備わる各構成を詳細に説明すると共に、コア貫通孔３１ｈの形状や位置、その機能などについては、項目を設けて詳述する。

≪コイル≫
本実施形態のコイル２は、図１に示すように、一対の巻回部２Ａ，２Ｂと、両巻回部２Ａ，２Ｂを連結する連結部２Ｒと、を備える。各巻回部２Ａ，２Ｂは、互いに同一の巻数、同一の巻回方向で中空筒状に形成され、各軸方向が平行になるように並列されている。本例では、一本の巻線でコイル２を製造しているが、別々の巻線により作製した巻回部２Ａ，２Ｂを連結することでコイル２を製造することもできる。上記巻回部２Ａ，２Ｂの隣接するターン間の隙間はほぼ均等となっている。即ち、巻回部２Ａ，２Ｂは一定のコイルピッチを備えており、局所的にコイルピッチが広くなっている部分はないため、容易に作製することができる。ターン間の隙間は実質的にゼロとすることが好ましい。

ここで、コイル２を基準にしてリアクトル１における方向を規定する。まず、コイル２の巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向に沿った方向をＸ方向とする。そのＸ方向に直交し、巻回部２Ａ，２Ｂの並列方向の沿った方向をＹ方向とする。そして、Ｘ方向とＹ方向の両方に交差する方向をＺ方向とする。

本実施形態の各巻回部２Ａ，２Ｂは角筒状に形成されている。角筒状の巻回部２Ａ，２Ｂとは、その端面形状が四角形状（正方形状を含む）の角を丸めた形状の巻回部のことである。もちろん、巻回部２Ａ，２Ｂは円筒状に形成しても構わない。円筒状の巻回部とは、その端面形状が閉曲面形状（楕円形状や真円形状、レーストラック形状など）の巻回部のことである。

巻回部２Ａ，２Ｂを含むコイル２は、銅やアルミニウム、マグネシウム、あるいはその合金といった導電性材料からなる平角線や丸線などの導体の外周に、絶縁性材料からなる絶縁被覆を備える被覆線によって構成することができる。本実施形態では、導体が銅製の平角線（巻線）からなり、絶縁被覆がエナメル（代表的にはポリアミドイミド）からなる被覆平角線をエッジワイズ巻きにすることで、各巻回部２Ａ，２Ｂを形成している。

コイル２の両端部２ａ，２ｂは、巻回部２Ａ，２Ｂから引き延ばされて、図示しない端子部材に接続される。両端部２ａ，２ｂではエナメルなどの絶縁被覆は剥がされている。この端子部材を介して、コイル２に電力供給を行なう電源などの外部装置が接続される。

≪磁性コア≫
磁性コア３は、図１，２に示すように、巻回部２Ａ，２Ｂのそれぞれの内部に配置される内側コア部３１，３１と、内側コア部３１，３１と閉磁路を形成する外側コア部３２，３２と、を備える。

［内側コア部］
内側コア部３１は、磁性コア３のうち、コイル２の巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向（Ｘ方向）に沿った部分である。本例では、図２に示すように、磁性コア３のうち、巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向に沿った部分の両端部が巻回部２Ａ，２Ｂの端面から突出している（内側コア部３１の端面３１ｅの位置を参照）。その突出する部分も内側コア部３１の一部である。

内側コア部３１の形状は、巻回部２Ａ（２Ｂ）の内部形状に沿った形状であれば特に限定されない。本例の内側コア部３１は、略直方体状である。また、本例の内側コア部３１は、非分割構造の一体物であって、コア貫通孔３１ｈを備える。

［［コア貫通孔］］
コア貫通孔３１ｈは、巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向（Ｘ方向）に直交するリアクトル１の高さ方向（Ｚ方向）に内側コア部３１を貫通する孔であり、内側コア部３１のギャップとして機能する。コア貫通孔３１ｈは、Ｘ方向に直交するＹＺ平面に沿って延びる孔であれば良く、例えば巻回部２Ａ，２Ｂの並列方向（Ｙ方向）に内側コア部３１を貫通する孔とすることもできる。コア貫通孔３１ｈは、その軸方向（Ｚ方向）に一様な内周面形状を備えることが好ましく、そうすることで、コア貫通孔３１ｈのギャップとしての機能を安定させることができる。

本例では、一つのコア貫通孔３１ｈを、内側コア部３１の軸方向の中央位置に設けているが、コア貫通孔３１ｈの数は特に限定されない。一つの内側コア部３１に複数のコア貫通孔３１ｈを設けてもかまわないが、コア貫通孔３１ｈが多過ぎると、内側コア部３１の強度や磁気特性が低下する恐れがある。この点に鑑み、複数のコア貫通孔３１ｈを内側コア部３１に設けるのであれば、例えば、内側コア部３１の軸方向の一端側の端面３１ｅ近傍と、他端側の端面３１ｅの近傍とに一つずつコア貫通孔３１ｈを設けることが挙げられる。内側コア部３１の強度や磁気特性に問題が生じないのであれば、コア貫通孔３１ｈは自由に設けることができる。例えば、複数のコア貫通孔３１ｈがＸ方向から見たときに互いに交差するように配置することもできる。

コア貫通孔３１ｈの一方の開口と他方の開口は共に、巻回部２Ａ，２Ｂで塞がれている。これは、巻回部２Ａ，２Ｂの外周からコア貫通孔３１ｈの各開口をその軸方向に見たときに、巻回部２Ａ，２Ｂのターンが上記開口の面積の５０％以上に重複した状態を指す。重複面積は大きいほど好ましく、例えば６０％以上、更に７０％以上とすることができる。重複面積が大きいということは、巻回部２Ａ，２Ｂのターン間の隙間が小さいということであり、Ｘ方向にリアクトル１を小型化できるし、後述するように巻回部２Ａ，２Ｂの内部に樹脂を充填する際は、巻回部２Ａ，２Ｂの外部に樹脂が漏れることを抑制できる。樹脂漏れを抑制する観点から、上記重複面積は９０％以上、更に９５％以上とすることが好ましい。コア貫通孔３１ｈが巻回部２Ａ，２Ｂに覆われることで、漏れ磁束による損失を抑制できる。

コア貫通孔３１ｈの内周面形状（開口部の形状に同じ）は、図３に示すように、コア幅方向（Ｙ方向）に延びる長孔形状とすることが好ましい。コア貫通孔３１ｈの内周面形状がコア幅方向に長くなっていることで、コア貫通孔３１ｈのギャップとしての機能を向上させることができる。長孔形状としては、矩形形状や楕円形状、あるいは図３に示すようなコア幅方向に延びる一対の直線部と、両直線部の一端同士を繋ぐ円弧部と、両直線部の他端同士を繋ぐ円弧部と、で構成されるレーストラック形状などを挙げることができる。特に、レーストラック形状のコア貫通孔３１ｈであれば、コア貫通孔３１ｈを迂回する磁束の流れがスムースになり、磁気特性に優れた内側コア部３１とすることができる。

コア貫通孔３１ｈのコア幅方向（Ｙ方向）に沿った最大幅Ｌ_Ｗ１は、コア幅方向に沿った内側コア部３１の幅Ｌ_Ｗの０．１倍以上０．７倍以下であることが好ましい。上記倍率を０．１倍以上とすることで、コア貫通孔３１ｈをギャップとして十分に機能させることができる。また、上記倍率を０．７倍以下とすることで、コア貫通孔３１ｈを設けても、その幅方向の外側にある内側コア部３１の実体部分３１Ｒの幅を十分に確保することができるので、内側コア部３１の機械的強度を十分に確保することができる。より好ましい倍率は０．２倍以上０．６倍以下、更に好ましい倍率は０．３倍以上０．５倍以下である。ここで、コア貫通孔３１ｈの軸方向がＹ方向に延びる孔である場合、Ｚ方向がコア幅方向になる。

コア貫通孔３１ｈの巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向（Ｘ方向）に沿った最大幅Ｌ_Ｗ２は、特に限定されない。コア貫通孔３１ｈのＸ方向の最大幅Ｌ_Ｗ２は、コア貫通孔３１ｈに求められるギャップとしての機能をどの程度とするかによって適宜選択することができる。ここで、本例のコア貫通孔３１ｈの一方の開口と他方の開口は共に、巻回部２Ａ，２Ｂによって塞がれている必要がある。そのためには、例えば、巻回部２Ａ，２Ｂの隣接するターン間の隙間（又はコイルピッチ）を、コア貫通孔３１ｈのＸ方向の最大幅Ｌ_Ｗ２の１０％以下（又は１０％以下）、更には５％以下（又は５％以下）とすることが挙げられる。

コア貫通孔３１ｈを長孔形状とすることに加えて、図４，５に示すように、コア貫通孔３１ｈの内周面形状のうち、コア幅方向（Ｙ方向）の中間部３１０を狭窄させた形状とすることもできる。コア貫通孔３１ｈの中間部３１０が狭窄した形状を有することで、リアクトル１（図１）を動作させたときの磁束の一部がコア貫通孔３１ｈの狭窄箇所（中間部３１０）を通過し易くなる。その結果、コア貫通孔３１ｈを避けて内側コア部３１の実体部分３１Ｒを通過する磁束が多くなり過ぎることを抑制でき、当該実体部分３１Ｒが磁気飽和することを抑制できる。更に、図５に示すように、コア貫通孔３１ｈの内周面形状のうち、Ｘ方向の中間部３１１も狭窄させた形状とすることもできる。このような形状であれば、中間部３１１の位置で実体部分３１Ｒが大きくなるので、実体部分３１Ｒが磁気飽和することを抑制し易い。

［外側コア部］
図１に示す外側コア部３２は、磁性コア３のうち、巻回部２Ａ，２Ｂの外部に配置される部分である。外側コア部３２の形状は、一対の内側コア部３１，３１の端部を繋ぐ形状であれば特に限定されない。本例の外側コア部３２は、略直方体状である。この外側コア部３２は、図２に示すように、コイル２の巻回部２Ａ，２Ｂの端面に対向するコイル対向面３２ｅと、コイル対向面３２ｅと反対側の外方面３２ｏと、周面３２ｓと、を有する。図２，３に示すように、外側コア部３２のコイル対向面３２ｅと、内側コア部３１の端面３１ｅと、は接触しているか、または接着剤を介して実質的に接触している。

［磁気特性・材質など］
内側コア部３１の比透磁率は５以上５０以下で、外側コア部３２の比透磁率は５０以上５００以下で、かつ内側コア部３１の比透磁率よりも高いことが好ましい。内側コア部３１の比透磁率は、更に１０以上４５以下、１５以上４０以下、２０以上３５以下とすることができる。一方、外側コア部３２の比透磁率は、更に８０以上、１００以上、１５０以上、１８０以上とすることができる。外側コア部３２の比透磁率を内側コア部３１の比透磁率よりも高くすることで、両コア部３１，３２間における漏れ磁束を低減できる。特に、両コア部３１，３２の比透磁率の差を大きくする、例えば外側コア部３２の比透磁率を内側コア部３１の比透磁率の２倍以上とすることで、両コア部３１，３２間での漏れ磁束を実質的に無くすことができる。また、上記形態では、内側コア部３１の比透磁率が外側コア部３２の比透磁率に比べて低いため、磁性コア３全体の比透磁率が高くなり過ぎることを抑制でき、ギャップレス構造の磁性コア３とすることができる。

内側コア部３１と外側コア部３２は、軟磁性粉末を含む原料粉末を加圧成形してなる圧粉成形体、あるいは軟磁性粉末と未硬化の樹脂との混合体を硬化させた複合材料の成形体で構成することができる。圧粉成形体の軟磁性粉末は、鉄などの鉄族金属やその合金（Ｆｅ－Ｓｉ合金、Ｆｅ－Ｎｉ合金など）などで構成される軟磁性粒子の集合体である。軟磁性粒子の表面には、リン酸塩などで構成される絶縁被覆が形成されていても良い。原料粉末には潤滑材などが含まれていてもかまわない。

複合材料の軟磁性粉末には、圧粉成形体で使用できるものと同じものを使用できる。一方、複合材料に含まれる樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、常温硬化性樹脂、低温硬化性樹脂等が挙げられる。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、シリコーン樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂は、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）樹脂等が挙げられる。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等も利用できる。上述の複合材料は、軟磁性粉末及び樹脂に加えて、アルミナやシリカ等の非磁性かつ非金属粉末（フィラー）を含有すると、放熱性をより高められる。非磁性かつ非金属粉末の含有量は、０．２質量％以上２０質量％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。

複合材料中の軟磁性粉末の含有量は、３０体積％以上８０体積％以下であることが挙げられる。飽和磁束密度や放熱性の向上の観点から、軟磁性粉末の含有量は更に、５０体積％以上、６０体積％以上、７０体積％以上とすることができる。製造過程での流動性の向上の観点から、軟磁性粉末の含有量を７５体積％以下とすることが好ましい。複合材料の成形体では、軟磁性粉末の充填率を低く調整すれば、その比透磁率を小さくし易い。そのため、複合材料の成形体は、比透磁率が５以上５０以下を満たす内側コア部３１の作製に好適である。本例では、内側コア部３１を複合材料の成形体で構成し、その比透磁率を２０としている。

圧粉成形体は、複合材料の成形体よりも軟磁性粉末の含有量を高め易く（例えば８０体積％超、更に８５体積％以上）、飽和磁束密度や比透磁率がより高いコア片を得易い。そのため、圧粉成形体は、比透磁率が５０以上５００以下の外側コア部３２の作製に好適である。本例では、外側コア部３２を圧粉成形体で構成し、その比透磁率を２００としている。

［内側コア部と外側コア部の比率］
内側コア部３１にコア貫通孔３１ｈを形成することで、図３の二点鎖線で示す仮想磁路の長さに占める内側コア部３１の軸方向長さ（中心軸線３１Ｌの長さ）の割合を５０％以下とすることができる。仮想磁路とは、磁束の主たる通り道を概略的に示すもので、磁性コア３を上方から平面視した磁性コア３の平面図において、内側コア部３１の中心軸線３１Ｌと外側コア部３２の相似線３２Ｌとを環状に繋いだものである。中心軸線３１Ｌは、内側コア部３１の幅方向の中央を通り、内側コア部３１の軸方向に沿って延びる線である。一方、相似線３２Ｌは、平面図における外側コア部３２の重心（図３のバツ印参照）を通り、外側コア部３２の外側輪郭線に相似する形状を描いて中心軸線３１Ｌに繋がる線である。上記重心は、質量重心ではなく、平面図における外側コア部３２の平面面積の重心である。外側輪郭線は、外側コア部３２の輪郭線のうち、内側コア部３１に対向する線を除く部分のことである。実際の磁路は、相似線３２Ｌの角部が湾曲したレーストラックのような形状となっているが、その実際の磁路の長さと仮想磁路の長さにはそれほど大きな差は無いと考えて良い。そのため、仮想磁路の長さに占める中心軸線３１Ｌの割合を規定することは、磁路の長さに占める内側コア部３１の軸方向長さの割合を規定していることと同義である。本例の場合、内側コア部３１の中心軸線３１Ｌの長さ（軸方向長さ）をＬ_Ｃ、相似線３２Ｌの長さをＬ_ｄとしたとき、仮想磁路の長さに占める内側コア部３１の中心軸線３１Ｌの長さの割合は、｛（２×Ｌ_Ｃ）／（２×Ｌ_ｄ＋２×Ｌ_Ｃ）｝×１００で表される。

仮想磁路の長さに占める内側コア部３１の軸方向長さＬ_Ｃを短くすることで、リアクトル１を小型化できる。その反面、内側コア部３１の比透磁率を外側コア部３２の比透磁率よりも低くすることによって得られる磁性コア３の磁気飽和の抑制効果が得られ難くなる。特に、ギャップとして機能するコア貫通孔を有さない内側コア部を用いた従来の磁性コアの場合、上記割合が５０％以下であると、磁気飽和の抑制効果を十分に得ることができない。これに対して、ギャップとして機能するコア貫通孔３１ｈを有する内側コア部３１を用いた本例の磁性コア３であれば、上記割合が５０％以下、更には４０％以下であっても、磁気飽和の抑制効果を十分に得ることができる。一方、上記割合が低過ぎると、内側コア部３１にコア貫通孔３１ｈがあっても磁気飽和の抑制効果を得難くなるため、上記割合は３０％以上とすることが好ましい。

≪介在部材≫
図１に示す本例のリアクトル１は更に、コイル２と磁性コア３との間に介在される介在部材４を備える。介在部材４は、代表的には絶縁材料からなり、コイル２と磁性コア３との間の絶縁部材や、巻回部２Ａ，２Ｂに対する内側コア部３１、外側コア部３２の位置決め部材として機能する。この例の介在部材４は、長方形の枠状部材であって、巻回部２Ａ，２Ｂに充填する樹脂の流路を形成する部材としても機能する。介在部材４は必須ではないが、介在部材４を用いることで、上述した絶縁の確保や位置決めを容易に行うことができる。

以下、図６，７を参照して本例の介在部材４を説明する。図６は、介在部材４を外側コア部３２（図１）が配置される一面側からみた正面図であり、巻回部２Ａ，２Ｂ（図１）が配置される他面側は紙面奥であり、みえない。図７は、図６の介在部材４に内側コア部３１，３１と一方の外側コア部３２とが組み付けられた状態を示す図である。

介在部材４は、図６に示すように、一対の貫通孔４１ｈ，４１ｈと、各貫通孔４１ｈに設けられる複数の支持部４１と、コイル収納部（図示せず）と、コア収納部４２と、を備える。貫通孔４１ｈは介在部材４の厚み方向に貫通し、貫通孔４１ｈには図７に示すように内側コア部３１が挿通される。貫通孔４１ｈ，４１ｈを形成する内周面は巻回部２Ａ，２Ｂ（図１）の内周面に実質的に一致する。支持部４１は、貫通孔４１ｈの内周面から部分的に突出して内側コア部３１の四つの角部を支持する。コイル収納部は、図面上見えない介在部材４の他面側に設けられ、各巻回部２Ａ，２Ｂ（図１）の端面及びその近傍が嵌め込まれる。コア収納部４２は、介在部材４の一面側の一部が厚み方向に凹むことで形成され、外側コア部３２のコイル対向面３２ｅ及びその近傍が嵌め込まれる（図２を合わせて参照）。介在部材４の貫通孔４１ｈに嵌め込まれた内側コア部３１の端面３１ｅ（図７）はコア収納部４２の底面から突出する（後述する図８も参照）。そのため、コア収納部４２に嵌め込まれた外側コア部３２は、コア収納部４２の底部から離隔する。この外側コア部３２とコア収納部４２の底部とが離隔することで形成される隙間は、後述するように樹脂の流路となる。

本例の介在部材４では、図７に示すように、巻回部２Ａ，２Ｂがコイル収納部に嵌め込まれ、内側コア部３１，３１が各貫通孔４１ｈ，４１ｈに挿通された状態において、巻回部２Ａ，２Ｂと内側コア部３１との隙間に連通する四つの樹脂充填孔ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４が形成される。より具体的には、内側コア部３１の端面３１ｅの上端縁と貫通孔４１ｈ（図６）の内周面との間に樹脂充填孔ｈ１が形成され、上記端面３１ｅの外側縁と貫通孔４１ｈの内周面との間に樹脂充填孔ｈ２が形成される。また、上記端面３１ｅの内側縁と貫通孔４１ｈの内周面との間に樹脂充填孔ｈ３が形成され、上記端面３１ｅの下側縁と貫通孔４１ｈの内周面との間に樹脂充填孔ｈ４が形成される。樹脂充填孔ｈ１，ｈ２は、外側コア部３２に覆われていないが、樹脂充填孔ｈ３，ｈ４は外側コア部３２に覆われている。

介在部材４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）樹脂などの熱可塑性樹脂で構成することができる。その他、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の熱硬化性樹脂などで介在部材４を形成することができる。これらの樹脂にセラミックスフィラーを含有させて、介在部材４の放熱性を向上させても良い。セラミックスフィラーとしては、例えば、アルミナやシリカなどの非磁性粉末を利用することができる。

≪内側樹脂部≫
内側樹脂部５は、図２に示すように、巻回部２Ａ（図示しない巻回部２Ｂでも同様）の内部に配置され、巻回部２Ａの内周面と内側コア部３１の外周面とを接合する。内側樹脂部５を形成することで、巻回部２Ａ，２Ｂと内側コア部３１との絶縁を確保しつつ、両者の結合を強固にできる。内側樹脂部５は、巻回部２Ａの内周面と外周面との間に跨がることなく、巻回部２Ａの内部に留まっている。つまり、巻回部２Ａ，２Ｂの外周面は、図１に示すように、樹脂に覆われることなく外部に露出している。

内側樹脂部５は、巻回部２Ａ，２Ｂの内部に充填される際、内側コア部３１のコア貫通孔３１ｈに入り込んでいる。コア貫通孔３１ｈに入り込んだ内側樹脂部５がアンカーとなって、より一層、巻回部２Ａ，２Ｂと内側コア部３１との結合を強固にできる。

内側樹脂部５は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂や、ＰＰＳ樹脂、ＰＡ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂などの熱可塑性樹脂、常温硬化性樹脂、あるいは低温硬化性樹脂を利用することができる。これらの樹脂にアルミナやシリカなどのセラミックスフィラーを含有させて、内側樹脂部５の放熱性を向上させても良い。

≪外側樹脂部≫
外側樹脂部６は、図１，２に示すように、外側コア部３２における介在部材４から露出する外周面全体を覆うように配置され、外側コア部３２を介在部材４に固定すると共に、外側コア部３２を外部環境から保護する。本例の外側樹脂部６は、内側樹脂部５に繋がっている。つまり、外側樹脂部６と内側樹脂部５とは同じ樹脂で一度に形成されたものである。外側樹脂部６が内側樹脂部５と繋がっていることで、外側コア部３２と内側コア部３１と巻回部２Ａ，２Ｂの三者を強固に結合できる。

本例の外側樹脂部６は、介在部材４における外側コア部３２が配置される側に設けられ、巻回部２Ａ，２Ｂの外周面に及んでいない。外側コア部３２の固定と保護を行なうという外側樹脂部６の機能に鑑みれば、外側樹脂部６の形成範囲は図示する程度で十分であり、樹脂の使用量を低減できる点で好ましいと言える。もちろん、図示する例とは異なり、外側樹脂部６が巻回部２Ａ，２Ｂ側に及んでいても構わない。

≪使用態様≫
本例のリアクトル１は、ハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池自動車といった電動車両に搭載される双方向ＤＣ－ＤＣコンバータなどの電力変換装置の構成部材に利用することができる。本例のリアクトル１は、液体冷媒に浸漬された状態で使用することができる。液体冷媒は特に限定されないが、ハイブリッド自動車でリアクトル１を利用する場合、ＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）などを液体冷媒として利用できる。その他、フロリナート（登録商標）などのフッ素系不活性液体、ＨＣＦＣ－１２３やＨＦＣ－１３４ａなどのフロン系冷媒、メタノールやアルコールなどのアルコール系冷媒、アセトンなどのケトン系冷媒などを液体冷媒として利用することもできる。本例のリアクトル１では、巻回部２Ａ，２Ｂの外部に露出しているため、リアクトル１を液体冷媒等の冷却媒体で冷却する場合には、巻回部２Ａ，２Ｂを冷却媒体に直接接触させられるので、本例のリアクトル１は放熱性に優れる。

≪効果≫
本例のリアクトル１では、内側コア部３１が非分割構造の一体物であるため、複数の分割片を組み合わせてなる形態よりも磁性コア３を容易に作製することができる。本例であれば、一対の内側コア部３１と一対の外側コア部３２とを組み合わせるだけで磁性コア３を作製することができるので、磁性コア３の作製を含むリアクトル１の生産性を向上させることができる。

また、本例の内側コア部３１にはギャップとして機能するコア貫通孔３１ｈが形成されているため、この内側コア部３１を含む磁性コア３全体の比透磁率が高くなり過ぎることを抑制できる。その結果、リアクトル１の大電流での使用において、磁性コア３が磁気飽和し難い。

≪リアクトルの製造方法≫
次に、実施形態１に係るリアクトル１を製造するためのリアクトルの製造方法の一例を説明する。リアクトルの製造方法は、大略、次の工程を備える。
・コイル作製工程
・組付工程
・充填工程
・硬化工程

［コイル作製工程］
この工程では、巻線を用意し、巻線の一部を巻回することでコイル２を作製する。巻線の巻回には、公知の巻線機を利用することができる。巻線の表面に熱融着樹脂層を形成し、巻線を巻回して巻回部２Ａ，２Ｂを形成した後、コイル２を熱処理しても良い。その場合、巻回部２Ａ，２Ｂの各ターンを一体化でき、後述する充填工程を行い易い。

［組付工程］
この工程では、コイル２と磁性コア３と介在部材４とを組み合わせる。例えば、巻回部２Ａ，２Ｂの内部に内側コア部３１を配置し、一対の介在部材４，４をそれぞれ巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向の一端側端面と他端側端面に当接させた第一組物を作製する。そして、その第一組物を一対の外側コア部３２で挟み込んだ第二組物を作製する。内側コア部３１の端面３１ｅと外側コア部３２のコイル対向面３２ｅとの間は、接着剤などで接合することができる。本例では、内側コア部３１が非分割構造の一体物であるので、この組付工程は簡単に行うことができる。

ここで、図７に示すように、外側コア部３２の外方側から第二組物を見たときに、外側コア部３２の側縁と上縁には、巻回部２Ａ，２Ｂの内部に樹脂を充填するための樹脂充填孔ｈ１，ｈ２が形成されている。また、外側コア部３２に覆われているものの、内側コア部３１の内側縁や下側縁にも樹脂充填孔ｈ３，ｈ４が形成されている。

［充填工程］
充填工程では、第二組物における巻回部２Ａ，２Ｂの内部に樹脂を充填する。本例では、図８に示すように、第二組物を金型７内に配置し、金型７内に樹脂を注入する射出成形を行なう。

樹脂の注入は、金型７の二つの樹脂注入孔７０から行なう。樹脂注入孔７０は、外側コア部３２の外方面３２ｏに対応する位置に設けられており、樹脂の注入は、各外側コア部３２の外方側（外方面３２ｏ側）から行なわれる。金型７内に充填された樹脂は、外側コア部３２の外周を覆うと共に、外側コア部３２の外周面を回り込んで、図７の樹脂充填孔ｈ１，ｈ２を介して巻回部２Ａ，２Ｂの内部に流入する。また、外側コア部３２を覆う樹脂は、外側コア部３２のコイル対向面３２ｅ（図２など）と介在部材４のコア収納部４２の底部との隙間に流入し、その隙間から更に図７の樹脂充填孔ｈ３，ｈ４を介して巻回部２Ａ，２Ｂの内部に流入する。巻回部２Ａ，２Ｂに流入した樹脂は、コア貫通孔３１ｈにも流入し、コア貫通孔３１ｈを埋めつくす。

［硬化工程］
硬化工程では、熱処理などで樹脂を硬化させる。硬化した樹脂のうち、巻回部２Ａ，２Ｂの内部にあるものは図２に示すように内側樹脂部５となり、外側コア部３２を覆うものは外側樹脂部６となる。

［効果］
以上説明したリアクトルの製造方法によれば、図１に示すリアクトル１を製造することができる。このリアクトル１では、巻回部２Ａ，２Ｂへの樹脂の流入により、巻回部２Ａ，２Ｂの内部に十分な樹脂が充填されており、巻回部２Ａ，２Ｂの内部に形成される内側樹脂部５に大きな空隙ができ難い。

また、本例のリアクトルの製造方法では、内側樹脂部５と外側樹脂部６とを一体に形成しており、充填工程と硬化工程が１回ずつで済むので、生産性良くリアクトル１を製造することができる。

＜実施形態２＞
実施形態１のリアクトル１をケースに収納し、ポッティング樹脂でケース内に埋設しても構わない。例えば、実施形態１のリアクトルの製造方法に係る組付工程で作製した第二組物をケース内に収納し、ケース内にポッティング樹脂を充填する。その場合、外側コア部３２の外周を覆うポッティング樹脂が外側樹脂部６となる。また、巻回部２Ａ，２Ｂ内に流入したポッティング樹脂が内側樹脂部５となる。

＜実施形態３＞
実施形態１，２における内側樹脂部５と外側樹脂部６は無くてもかまわない。例えば、コイル２と磁性コア３と介在部材４との第一組物を作製し、その第一組物をバンドなどで一体化することでリアクトル１を完成させても良い。本例のリアクトル１が液体冷媒に浸漬されると、巻回部２Ａ，２Ｂのターン間の隙間から巻回部２Ａ，２Ｂの内部に液体冷媒が浸入して内側コア部３１が冷却される。この場合、コア貫通孔３１ｈは、ギャップとして機能するだけでなく、冷媒の通り道としても機能し、内側コア部３１を効果的に冷却することができる。

１ リアクトル
２ コイル
２Ａ，２Ｂ 巻回部 ２Ｒ 連結部 ２ａ，２ｂ 端部
３ 磁性コア
３１ 内側コア部 ３１ｅ 端面 ３１ｈ コア貫通孔
３１０，３１１ 中間部 ３１Ｌ 中心軸線 ３１Ｒ 実体部分
３２ 外側コア部
３２ｅ コイル対向面 ３２ｏ 外方面 ３２ｓ 周面 ３２Ｌ 相似線
４ 介在部材
４１ 支持部 ４１ｈ 貫通孔 ４２ コア収納部
５ 内側樹脂部
６ 外側樹脂部
７ 金型 ７０ 樹脂注入孔
ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４ 樹脂充填孔

Claims (7)

1. 巻回部を有するコイルと、
   前記巻回部の内部に配置される内側コア部、及び前記巻回部の外部に配置される外側コア部を有する磁性コアと、を備えるリアクトルであって、
   前記内側コア部は、非分割構造の一体物であり、前記巻回部の軸方向に直交する方向に貫通するコア貫通孔を備え、
   前記コア貫通孔の一方の開口と他方の開口が共に、前記巻回部で塞がれており、
   前記コア貫通孔は、その軸方向に一様な内周面形状を備え、
   前記巻回部の軸方向と前記コア貫通孔の軸方向の両方に直交するコア幅方向に沿った前記コア貫通孔の最大幅は、前記コア幅方向に沿った前記内側コア部の幅の０．１倍以上０．７倍以下であり、
   前記内周面形状が前記コア幅方向に延びる長孔形状であり、
   前記内周面形状のうち、前記コア幅方向の中間部は狭窄した形状を有する、
   リアクトル。
2. 前記巻回部と前記内側コア部との間に充填される内側樹脂部を備え、
   前記内側樹脂部が前記コア貫通孔に入り込んでいる請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記外側コア部の少なくとも一部を覆い、前記内側樹脂部に繋がる外側樹脂部を備える請求項２に記載のリアクトル。
4. 前記内側コア部の比透磁率は、５以上５０以下で、
   前記外側コア部の比透磁率は、５０以上５００以下で、かつ前記内側コア部の比透磁率よりも高い請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のリアクトル。
5. 前記内側コア部は、軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料の成形体で構成される請求項４に記載のリアクトル。
6. 前記外側コア部は、軟磁性粉末の圧粉成形体で構成される請求項４又は請求項５に記載のリアクトル。
7. 前記磁性コアを上方から平面視した前記磁性コアの平面図において、前記内側コア部の中心軸線と、前記外側コア部の重心を通って前記外側コア部の外側輪郭線に相似する形状を描いて前記中心軸線に繋がる相似線と、で構成される環状の仮想磁路を規定したとき、
   前記仮想磁路の長さに占める前記中心軸線の長さの割合が５０％以下である請求項４から請求項６のいずれか１項に記載のリアクトル。

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