JP7089222B2 - リアクトル - Google Patents

Description

本開示は、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。特許文献１では、互いに独立した複数のコア部（コア片）とギャップ部材とを組み合わせてなる内側コア部と、外側コア部を形成するコア片と、をボルト部材で連結して磁性コアを形成している。

登録実用新案第３１９５２１２号公報

特許文献１の構成によれば、複数のコア片を精度良く連結することができる。また、コア片を連結するボルト部材が全てのコア片を貫通するように配置され、コイルの外側に張り出していないため、ボルト部材によるリアクトルの大型化を抑制できる。しかし、特許文献１の構成では、生産性の点で改善の余地があり、しかも磁気特性の低下が生じる恐れもある。

第一に、内側コア部が複数のコア片とギャップ部材とで構成されているため、各コア片とギャップ部材とに貫通孔を設けなければならない。また、コア片とギャップ部材とを位置合わせする作業や、各部材の貫通孔を一致させてボルト部材を貫通させる作業が煩雑である。

第二に、特許文献１の構成では磁路となる部分にボルト部材が配置されており、リアクトルの磁気特性が芳しくない。特許文献１のボルト部材の材質は、ボルト部材による締付けの強度を考慮して選択され、リアクトルの磁気特性を考慮して選択されているとは考えられないからである。

そこで、本開示は、磁気特性に優れ、簡易な手順で生産性良く製造することができる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、
前記外側コア部を貫通し、先端が前記内側コア部に達することで、前記内側コア部と前記外側コア部とを連結するボルトを備え、
前記ボルトは、樹脂中に軟磁性粉末が分散してなる複合材料で構成され、
前記内側コア部と前記外側コア部の各々は、非分割構造の一体物である。

本開示のリアクトルは、磁気特性に優れ、簡易な手順で生産性良く製造することができる。

図１は、実施形態１のリアクトルの斜視図である。 図２は、図１のリアクトルの分解斜視図である。 図３は、実施形態１のリアクトルの縦断面図である。 図４は、実施形態２のリアクトルの外側コア部の一部縦断面図である。 図５は、実施形態３のリアクトルの外側コア部に設けられるヘッド収納部の概略正面図である。

・本開示の実施形態の説明
最初に本開示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、
前記外側コア部を貫通し、先端が前記内側コア部に達することで、前記内側コア部と前記外側コア部とを連結するボルトを備え、
前記ボルトは、樹脂中に軟磁性粉末が分散してなる複合材料で構成され、
前記内側コア部と前記外側コア部の各々は、非分割構造の一体物である。

上記構成のリアクトルは、生産性良く製造することができる。内側コア部と外側コア部が共に非分割構造の一体物であるため、ボルトによる連結の際に位置合わせする必要がある部材の数は２つとなるからである。例えば、一対の内側コア部と一対の外側コア部とを環状に繋いだ磁性コアであれば、一方の外側コア部と一方の内側コア部とを連結する際、一方の外側コア部と他方の内側コア部とを連結する際、他方の外側コア部と一方の内側コア部とを連結する際、及び他方の外側コア部と他方の内側コア部とを連結する際に、合計４回のボルト留めがある。各ボルト留めの際、一つの内側コア部と一つの外側コア部とを位置合わせするだけで良い。

また、上記構成のリアクトルでは、リアクトルに求められる磁気特性の低下が生じ難い。内側コア部と外側コア部とを連結するボルトが複合材料で構成されているため、リアクトルの磁性コアに求められる磁気特性の低下が抑制されるからである。

＜２＞実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記内側コア部は、その端面から前記内側コア部の軸方向に延びる所定深さの第一ボルト穴を備え、
前記外側コア部は、前記第一ボルト穴と同軸に伸び、前記外側コア部を貫通する第二ボルト穴を備え、
前記第一ボルト穴の内周面は、前記ボルトの雄ネジ部に対応する雌ネジ部を備える形態を挙げることができる。

内側コア部に形成される第一ボルト穴に雌ネジ部を形成することで、ボルトの先端が内側コア部にしっかりとネジ留めされるので、内側コア部と外側コア部とを強固に固定できる。また、第一ボルト穴が、内側コア部の端面から内側コア部の軸方向に沿って延びることで、当該軸方向に対して傾いた方向に延びる場合に比べて、リアクトルの製造時や使用時の内側コア部の損傷を抑制できる。第一ボルト穴の内周面から内側コア部の周面までの厚みが、内側コア部の軸方向に沿って均一になるため、当該厚みが局所的に薄くなった部分が無くなるからである。

＜３＞上記＜２＞に示すリアクトルの一形態として、
前記第二ボルト穴の内径が、前記第二ボルト穴の軸方向に一様である形態を挙げることができる。

第二ボルト穴にもボルトの雄ネジ部に対応した雌ネジ部を形成しても良いが、上記構成に示すように、第二ボルト穴を単なる貫通孔とすることが好ましい。単なる貫通孔であれば、外側コア部に容易に形成することができる。例えば、外側コア部に孔加工を施して第二ボルト穴を形成することもできるし、外側コア部を成形する金型によって第二ボルト穴を形成することもできる。

＜４＞上記＜２＞又は＜３＞に示すリアクトルの一形態として、
前記第一ボルト穴の深さは、前記内側コア部の軸方向長さの０．１倍以上０．２倍以下である形態を挙げることができる。

第一ボルト穴の深さを上記軸方向長さの０．１倍以上とすることで、ボルトと内側コア部との連結強度を十分に確保できる。また、第一ボルト穴の深さを上記軸方向長さの０．２倍以下とすることで、第一ボルト穴を形成する際の加工によって内側コア部が損傷し難く、また第一ボルト穴による内側コア部の強度の低下を抑制できる。

＜５＞実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記ボルトは、雄ネジ部を有する軸部と、前記軸部の一端に形成されるヘッド部とを備え、
前記ヘッド部に含まれる前記樹脂が前記外側コア部に融着している形態を挙げることができる。

ボルトのヘッド部が外側コア部に融着していることで、ヘッド部が殆ど回転できなくなるので、ボルトが弛み難い。

＜６＞上記＜２＞から＜５＞のいずれかに示すリアクトルの一形態として、
前記ボルトは、雄ネジ部を有する軸部と、前記軸部の一端に形成されるヘッド部とを備え、
前記外側コア部は、前記第二ボルト穴における前記内側コア部とは反対側の開口の周囲に形成される凹状のヘッド収納部を備え、
前記ヘッド収納部の内部に、前記ボルトの前記ヘッド部の少なくとも一部が収納された形態を挙げることができる。

外側コア部にヘッド収納部を設けることで、リアクトルの輸送時やリアクトルを設置対象に組付ける時などに、作業者の手や工具がヘッド部に当たり難くなる。その結果、ヘッド部の回転を抑制でき、ボルトの弛みを抑制できる。

＜７＞上記＜６＞に示すリアクトルの一形態として、
前記ヘッド収納部は、前記第二ボルト穴の軸方向から見た形状が非真円形状となっており、溶融した前記ヘッド部が、前記ヘッド収納部の内壁面に沿って変形している形態を挙げることができる。

ヘッド収納部の開口の輪郭形状を非真円形状とし、その輪郭形状に沿うようにヘッド部を溶融させることで、ヘッド収納部の内壁面をヘッド部の物理的な回り止めとすることができる。

＜８＞実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記内側コア部は、樹脂中に軟磁性粉末が分散してなる複合材料で構成される挙げることができる。

複合材料は樹脂を含有するため、軟磁性粉末を加圧成形してなる圧粉成形体よりも加工性に優れる。内側コア部にはボルトの先端がネジ結合するため、加工性に優れる複合材料で内側コア部を形成することが好ましい。

実施形態に係るリアクトルでは内側コア部と外側コア部が共に一体物であるため、ギャップ部材を介在させる余地が内側コア部と外側コア部との間にしかなく、リアクトル全体の磁気特性を調整し難い。これに対して、少なくとも内側コア部を複合材料で構成することで、リアクトル全体の磁気特性を調整し易くなる。複合材料は、その軟磁性粉末の含有量を調整することでその磁気特性を調整し易いからである。

＜９＞実施形態に係る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。

圧粉成形体はその軟磁性粉末の含有量を高め易く、当該含有量を高めることで圧粉成形体の飽和磁束密度や比透磁率を高め易い。特に、内側コア部を複合材料、外側コア部を圧粉成形体とすれば、非常に優れた磁気特性を備えるリアクトルを得ることができる。

・本開示の実施形態の詳細
以下、本開示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３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と保持部材４とを組み合わせて構成される。磁性コア３は、内側コア部３１と外側コア部３２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と外側コア部３２とが各々、非分割構造の一体物で、内側コア部３１と外側コア部３２とが複合材料のボルト５で連結されていることが挙げられる。以下、リアクトル１に備わる各構成を詳細に説明する。

≪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、別々の巻線２ｗにより製造した巻回部２Ａ，２Ｂを連結することでコイル２を製造しているが、一本の巻線２ｗでコイル２を製造することもできる。

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２ｗ）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、巻回部２Ａと巻回部２Ｂのそれぞれの内部に配置される内側コア部３１，３１と、これら内側コア部３１，３１と閉磁路を形成する外側コア部３２，３２と、を備える。本例の磁性コア３は、内側コア部３１と外側コア部３２との間にギャップ部材が配置されていないギャップレス構造であるが、ギャップ部材を備える構造であっても構わない。

［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の軸方向に沿った部分である。本例では、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（図３）。その突出する部分も内側コア部３１の一部である。巻回部２Ａ，２Ｂから突出した内側コア部３１の端部は、後述する保持部材４の貫通孔４０（図２，３）に挿入される。

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、図２に示すように略直方体状である。この内側コア部３１は非分割構造の一体物であり、そのことがリアクトル１の組み立てを容易にする要因の一つとなっている。

内側コア部３１の軸方向の端面３１ｅは、後述する外側コア部３２の内方面３２ｅに当接している（図３）。端面３１ｅと内方面３２ｅとの間には接着剤が介在されていても良いが、無くてもかまわない。後述するように、内側コア部３１と外側コア部３２とがボルト５によって機械的に連結されているからである。一方、内側コア部３１の外周面のうち、端面３１ｅを除く周面３１ｓは、巻回部２Ａ，２Ｂの内周面に対向しているが、当該内周面に接触せず当該内周面から離隔した位置に保持されている。これは、内側コア部３１と巻回部２Ａ，２Ｂが共に、後述する保持部材４に機械的に係合し、内側コア部３１と巻回部２Ａ，２Ｂとの相対的な位置が決められているからである。

本例の内側コア部３１は更に、第一ボルト穴ｈ１を備え、その第一ボルト穴ｈ１の内周面には後述するボルト５の雄ネジ部５ｍに対応する雌ネジ部３ｆを備える。この第一ボルト穴ｈ１には後述するボルト５がネジ結合され、そのネジ結合によって内側コア部３１と外側コア部３２とが機械的に連結される。

本例の第一ボルト穴ｈ１は、内側コア部３１の端面３１ｅから内側コア部３１の軸方向に沿って延びる所定深さの有底穴（非貫通孔）である。第一ボルト穴ｈ１が当該軸方向に沿って延びることで、第一ボルト穴ｈ１の内周面から内側コア部３１の周面３１ｓまでの厚みが、内側コア部３１の軸方向に沿って均一になる。その結果、当該厚みが局所的に薄くなった部分が無くなるので、リアクトル１の製造時や使用時の内側コア部３１の損傷を抑制できる。本例とは異なり、第一ボルト穴ｈ１は、内側コア部３１の軸方向に対して傾斜していても良い。

第一ボルト穴ｈ１の深さは、内側コア部３１の軸方向長さの０．１倍以上０．２倍以下とすることが好ましい。第一ボルト穴ｈ１の深さを内側コア部３１の軸方向長さの０．１倍以上とすることで、ボルト５と内側コア部３１との連結強度を十分に確保できる。また、第一ボルト穴ｈ１の深さを内側コア部３１の軸方向長さの０．２倍以下とすることで、第一ボルト穴ｈ１を形成する際の加工によって内側コア部３１が損傷し難く、また第一ボルト穴ｈ１による内側コア部３１の強度の低下を抑制できる。

第一ボルト穴ｈ１は、内径が一様な円筒状の穴（いわゆるバカ穴）を形成した後、バカ穴の内周面にネジ加工を行うことで形成できる。バカ穴は、内側コア部３１の成形時に形成できる。例えば、内側コア部３１を作製する金型のうち、内側コア部３１の端面３１ｅに対応する箇所に中子を配置し、内側コア部３１を成形する。次いで、内側コア部３１から中子を引き抜くことで、中子が配置されていた位置にバカ穴が形成される。バカ穴は、加工によって形成することもできる。この場合、内側コア部３１を成形後に、端面３１ｅをドリルなどで穴加工することでバカ穴を形成できる。一方、雌ネジ部３ｆは、バカ穴の内周面をタップなどで加工することで形成できる。その他、後述する複合材料で内側コア部３１を形成する場合、雄ネジ状の中子を用いることで、第一ボルト穴ｈ１を形成することもできる。この場合、中子を回転させながら内側コア部３１から抜くことで、雌ネジ部３ｆを有する第一ボルト穴ｈ１が形成される。

［外側コア部］
外側コア部３２は、磁性コア３のうち、巻回部２Ａ，２Ｂ（図１）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、直方体状のブロック体であるが、上面視した形状が略ドーム状のものや、Ｕ字状のものであっても良い。この外側コア部３２は非分割構造の一体物であり、そのことがリアクトル１の組み立てを容易にする要因の一つとなっている。

外側コア部３２は、図２，３に示すように、コイル２の巻回部２Ａ，２Ｂの端面に対向する内方面３２ｅと、内方面３２ｅと反対側の外方面３２ｏと、周面３２ｓと、を有する。内方面３２ｅと外方面３２ｏは互いに平行な平坦面となっている。周面３２ｓのうち、上面と下面は、互いに平行で、かつ内方面３２ｅ及び外方面３２ｏに直交する平坦面となっている。また、周面３２ｓのうち、二つの側面も互いに平行で、かつ内方面３２ｅ及び外方面３２ｏに直交する平坦面となっている。

本例の外側コア部３２は更に、第一ボルト穴ｈ１と同軸に伸び、外側コア部３２を貫通する第二ボルト穴ｈ２を備える。第二ボルト穴ｈ２は、第一ボルト穴ｈ１と同様の方法で形成できる。本例の第二ボルト穴ｈ２は、その内径が、第二ボルト穴ｈ２の軸方向に一様な貫通孔、いわゆるバカ穴である。つまり、第二ボルト穴ｈ２の内周面には雌ネジ部３ｆが形成されていない。ボルト５の挿通性を考慮して、第二ボルト穴ｈ２の内径は、ボルト５の外径（山径）よりも大きくすることが好ましい。その大きさは、０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下とすることが好ましい。

本例とは異なり、第二ボルト穴ｈ２の内周面にも雌ネジ部を形成しても構わない。そうすることで、ボルト５による内側コア部３１と外側コア部３２との結合をより強固にできる。第二ボルト穴ｈ２における雌ネジ部の形成方法は、第一ボルト穴ｈ１のそれと同じである。

［材質など］
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、あるいは樹脂中に軟磁性粉末を分散させてなる複合材料の成形体で構成することができる。その他、コア部３１，３２は、圧粉成形体の外周が複合材料で覆われたハイブリッドコアとすることもできる。また、コア部３１，３２は、アルミナなどのギャップ板が埋設された複合材料の成形体であっても良いし、コア片とギャップ板を連結し、その外周を樹脂で覆ったモールドコアであっても良い。

圧粉成形体は、原料粉末を金型に充填し、加圧することで製造できる。その製法ゆえに、圧粉成形体では軟磁性粉末の含有量を高め易い。例えば、圧粉成形体における軟磁性粉末の含有量は、８０体積％超、更に８５体積％以上とすることができる。そのため、圧粉成形体であれば飽和磁束密度や比透磁率が高いコア部３１，３２を得易い。例えば、圧粉成形体の比透磁率を５０以上５００以下、更には２００以上５００以下とすることができる。

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。また、原料粉末には潤滑材などが含まれていてもかまわない。

一方、複合材料の成形体は、軟磁性粉末と未固化の樹脂との混合物を金型に充填し、樹脂を固化させることで製造できる。その製法ゆえに、複合材料では軟磁性粉末の含有量を調整し易い。例えば、複合材料中の軟磁性粉末の含有量は、３０体積％以上８０体積％以下とすることができる。飽和磁束密度や放熱性の向上の観点から、磁性粉末の含有量は更に、５０体積％以上、６０体積％以上、７０体積％以上とすることが好ましい。また、製造過程での流動性の向上の観点から、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。例えば、複合材料の成形体の比透磁率を５以上５０以下、更には２０以上５０以下とすることができる。

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。熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、液晶ポリマー、ナイロン６やナイロン６６といったポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレ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。上述の複合材料は、軟磁性粉末及び樹脂に加えて、アルミナやシリカなど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％以下とすることが挙げられる。

≪保持部材≫
図２，３に示す保持部材４は、コイル２の巻回部２Ａ，２Ｂの端面と磁性コア３の外側コア部３２の内方面３２ｅとの間に介在され、巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向の端面と外側コア部３２とを保持する部材である。保持部材４は、代表的にはポリフェニレンスルフィド樹脂などの絶縁材料で構成される。保持部材４は、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。本例の二つの保持部材４は、同一形状を備える。そのため、保持部材４を製造する金型を共用できるため、保持部材４の生産性に優れる。保持部材４は省略することもできる。

保持部材４は、一対の貫通孔４０，４０と、一対のコア支持部４１と、一対のコイル収納部４２と、一つのコア収納部４３と、を備える。貫通孔４０は保持部材４の厚み方向に貫通し、この貫通孔４０には内側コア部３１の端部が挿通される。コア支持部４１は、各貫通孔４０の内周面から内側コア部３１に向って突出して内側コア部３１を支持する筒状片である。コイル収納部４２(図２)は、各巻回部２Ａ，２Ｂの端面に沿った凹みであって、コア支持部４１を取り囲むように形成され、当該端面とその近傍が嵌め込まれる。コア収納部４３は、保持部材４における外側コア部３２側の面の一部が厚み方向に凹むことで形成され、外側コア部３２の内方面３２ｅ及びその近傍が嵌め込まれる。保持部材４の貫通孔４０に嵌め込まれた内側コア部３１の端面３１ｅはコア収納部４３の底面から突出している（図３）。そのため、内側コア部３１の端面３１ｅと、外側コア部３２の内方面３２ｅと、が当接する。

その他、本例の保持部材４では、冷却ベースなどの設置面に対向する下片が切り欠かれている。この保持部材４のコア収納部４３に嵌め込まれる外側コア部３２の下面は、保持部材４の下端面とほぼ面一になっている。この構成によれば、巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向に外側コア部３２の厚みを厚くすることなく、外側コア部３２の磁路断面積を大きくできるので、リアクトル１を小型化できる。また、外側コア部３２の下面を冷却ベースなどの設置面に接触させられるので、リアクトル１の放熱性を向上させることができる。

≪ボルト≫
ボルト５は、外側コア部３２を貫通し、先端が内側コア部３１に達することで、内側コア部３１と外側コア部３２とを連結する部材である。ボルト５は、ヘッド部５０と軸部５１とを備え、軸部５１の先端側には雄ネジ部５ｍが形成されている。雄ネジ部５ｍは、内側コア部３１の第一ボルト穴ｈ１に形成される雌ネジ部３ｆにネジ結合し、ボルト５と内側コア部３１とが強固に連結される。外側コア部３２は、ボルト５のヘッド部５０と、内側コア部３１の端面３１ｅとで挟まれて、内側コア部３１から脱落しないようになっている。このように、本例の構成によれば、ボルト５以外の追加の構成なしに、内側コア部３１と外側コア部３２とを直接、連結できる。

ボルト５は、複合材料の成形体で構成されている。ボルト５を構成する複合材料の組成は適宜選択することができる。磁性コア３の一部、例えば内側コア部３１を複合材料で構成する場合、ボルト５を構成する複合材料の組成は、内側コア部３１を構成する複合材料の組成と同じでも良いし、異なっていても良い。ボルト５と内側コア部３１の組成を同じにすれば、ボルト５を含めた内側コア部３１の磁気特性にムラが生じることを抑制できる。

ボルト５と内側コア部３１の組成を異ならせる場合、ボルト５の加工性を考慮してボルト５の樹脂含有量を内側コア部３１の樹脂含有量よりも多くすることができる。その場合、ボルト５の磁気特性の低下を抑制するためにボルト５の軟磁性粉末の含有量が低くなり過ぎないようにすることが好ましい。例えば、ボルト５の樹脂含有量を５０体積％以上６０体積％以下、軟磁性粉末の含有量を４０体積％以上５０体積％以下とすることが挙げられる。ボルト５の樹脂含有量が多くなれば、ボルト５の加工性が向上し、ボルト５に雄ネジ部５ｍを形成し易くなる。また、ネジ止め時に割れや欠けなどを抑制する効果も得られる。また、ボルト５の磁気特性を考慮して、ボルト５の樹脂含有量を内側コア部３１の樹脂含有量よりも少なくしても良い。この構成は即ち、ボルト５の軟磁性粉末の含有量を内側コア部３１の軟磁性粉末の含有量よりも多くする構成である。ボルト５は、内側コア部３１における磁路の中心に位置するので、ボルト５の磁気特性を向上させることで、磁性コア３の磁気特性を向上させることができる。例えば、ボルト５の樹脂含有量を３０体積％以上４０体積％以下、軟磁性粉末の含有量を６０体積％以上７０体積％以下とすることが挙げられる。

≪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が外部に露出しているため、リアクトル１を液体冷媒など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、簡易な手順で生産性良く製造できる。ボルト５による機械的な係合のみで内側コア部３１と外側コア部３２の相対的な位置を決められるからである。また、内側コア部３１と外側コア部３２が共に非分割構造の一体物であることも、リアクトル１の生産性を向上できる要因の一つである。一体物である内側コア部３１と外側コア部３２は扱い易いし、内側コア部３１と外側コア部３２とを連結する際に位置合わせが必要な部材が、内側コア部３１と外側コア部３２の２つで済むからである。もちろん、実施形態のリアクトル１は、内側コア部３１と外側コア部３２との連結後に樹脂でモールドされても良いし、ポッティング樹脂でケース内に埋設されても良い。

また、本例のリアクトル１では、リアクトル１に求められる磁気特性の低下が生じ難い。内側コア部３１と外側コア部３２とを連結するボルト５が複合材料で構成されているため、リアクトル１の磁性コア３に求められる磁気特性の低下が抑制されるからである。

＜実施形態２＞
実施形態１では、単に内側コア部３１と外側コア部３２とをボルト５で連結した構成を説明した。これに対して、ボルト５が複合材料で構成されていることを利用して、ボルト５のヘッド部５０を外側コア部３２に融着させても良い。以下、本例の構成を図４に基づいて説明する。図４は、第二ボルト穴ｈ２の位置で外側コア部３２を縦断したリアクトル１の一部縦断面図である。

実施形態１とは異なり、本例では外側コア部３２にヘッド収納部３２０を形成している。ヘッド収納部３２０は、第二ボルト穴ｈ２における内側コア部３１とは反対側の開口の周囲に形成される窪み、即ち外方面３２ｏにおける第二ボルト穴ｈ２の周囲に形成される窪みである。ヘッド収納部３２０を、第二ボルト穴ｈ２の軸方向から見た形状は円形である。磁性コア３の組み立てにあたり、本例ではまず、図４の上段図に示すようにボルト５の取り付けを行ってヘッド部５０の一部がヘッド収納部３２０に収納された状態とする。ヘッド部５０は、ヘッド収納部３２０の内径よりも小さい外径を有する円柱形である。次いで、図４の下段図に示すようにヘッド部５０を溶融させる。この構成では、ボルト５を構成する樹脂は熱可塑性樹脂とする。溶融したヘッド部５０は、ヘッド収納部３２０のほぼ全体に行き渡り、略ドーム状に変形して固化する。その結果、ヘッド部５０は、外側コア部３２（本例では後述するヘッド収納部３２０の内壁面）に融着する。外側コア部３２に融着したヘッド部５０は容易に回転することがないので、ボルト５の弛みが効果的に抑制される。

ヘッド部５０を溶融させる際、ヘッド部５０以外の軸部５１や外側コア部３２の温度が高くなり過ぎないようにすることが好ましい。例えば、ヘッド部５０にのみ加熱器を押し付けて、ヘッド部５０に含まれる樹脂を溶融させることが挙げられる。

本例のヘッド収納部３２０の深さは、ヘッド部５０の厚み（ボルト５の軸方向に沿った長さ）よりも小さくなっている。また、本例では、ヘッド収納部３２０の体積は、ヘッド部５０の体積よりも小さくなっており、ヘッド収納部３２０にはヘッド部５０の一部が収納された状態になっている。このような構成によれば、外側コア部３２の外方面３２ｏからのヘッド部５０の突出量を小さくできる。当該突出量が小さいと、リアクトル１の輸送時やリアクトル１を設置対象に設置する時などに、作業者の手や工具がヘッド部５０に当たり難くなる。そのため、ヘッド部５０の回転を抑制でき、ボルト５が弛み難い。また、この構成によれば、ヘッド部５０を溶融させる際、加熱器が外方面３２ｏに接触し難い。そのため、加熱器によって外側コア部３２が溶融するといった不具合を抑制できる。

本例とは異なり、ヘッド収納部３２０の深さはヘッド部５０の厚み以上としても良い。そうすることで、ヘッド収納部３２０の体積がヘッド部５０の体積よりも大きくなる。この場合、ヘッド部５０を溶融させることで、ヘッド収納部３２０の内部にヘッド部５０の全体が収納される。その結果、溶融して変形したヘッド部５０が外側コア部３２の外方面３２ｏから突出しなくなるので、ヘッド部５０の回転をより確実に抑制できるし、ボルト５によるリアクトルの外形寸法の大型化を抑制できる。その他、ヘッド収納部３２０の体積がヘッド部５０の体積と同じとなるように、ヘッド収納部３２０の深さを調整しても良い。その場合、溶融して変形したヘッド部５０によってヘッド収納部３２０の全域が埋め尽くされ、ヘッド部５０と外側コア部３２の外方面３２ｏとの間に大きな段差が形成されない。そのため、作業者の手や工具が段差に引っ掛かって外側コア部３２が損傷することを抑制できる。

ここで、ヘッド収納部３２０は、ヘッド部５０を外側コア部３２に融着させるかどうかに関わらず、形成することができる。しかし、本例のように、ヘッド収納部３２０を形成し、かつヘッド部５０をヘッド収納部３２０の内壁面に沿って融着させることが好ましい。そうすることで、ヘッド収納部３２０が無い場合に比べて、ヘッド部５０と外側コア部３２との融着面積を大きくできるからである。

＜実施形態３＞
実施形態３では、実施形態２で説明したヘッド収納部３２０を異形とした構成を図５に基づいて説明する。

図５は、外側コア部３２を外方面３２ｏ側から見た図である。この図に示すように、外方面３２ｏに形成されるヘッド収納部３２０は、第二ボルト穴ｈ２の軸方向から見た形状が非真円形状となっている。本例のヘッド収納部３２０の開口の輪郭形状は正六角形となっているが、当該輪郭形状は多角形や楕円形とすることができる。

図５の上段図に示すように、ヘッド収納部３２０の開口に内接する円の直径は、ヘッド部５０の外周輪郭線に外接する円の直径よりも大きい。そうすることで、ボルト５を締め付けるときにヘッド部５０を回転させられる。

上述したヘッド収納部３２０内にヘッド部５０が納まったら、実施形態２と同様、ヘッド部５０の樹脂を溶融させる。溶融したヘッド部５０は、図５の下段図に示すように、ヘッド収納部３２０の全体に拡がり、ヘッド収納部３２０の内壁面に沿って変形する。その結果、当該内壁面がヘッド部５０の物理的な回り止めとなって、ヘッド部５０の回転が効果的に抑制される。

１ リアクトル
２ コイル ２ｗ 巻線
２Ａ，２Ｂ 巻回部 ２Ｒ 連結部 ２ａ，２ｂ 端部
３ 磁性コア ３ｆ 雌ネジ部
３１ 内側コア部 ３１ｅ 端面 ３１ｓ 周面
３２ 外側コア部 ３２０ ヘッド収納部
３２ｅ 内方面 ３２ｏ 外方面 ３２ｓ 周面
４ 保持部材
４０ 貫通孔 ４１ コア支持部 ４２ コイル収納部 ４３ コア収納部
５ ボルト
５０ ヘッド部 ５１ 軸部 ５ｍ 雄ネジ部
ｈ１ 第一ボルト穴 ｈ２ 第二ボルト穴

Claims (9)

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、
   前記外側コア部を貫通し、先端が前記内側コア部に達することで、前記内側コア部と前記外側コア部とを連結するボルトを備え、
   前記ボルトは、樹脂中に軟磁性粉末が分散してなる複合材料で構成され、
   前記内側コア部と前記外側コア部の各々は、非分割構造の一体物であるリアクトル。
2. 前記内側コア部は、その端面から前記内側コア部の軸方向に延びる所定深さの第一ボルト穴を備え、
   前記外側コア部は、前記第一ボルト穴と同軸に伸び、前記外側コア部を貫通する第二ボルト穴を備え、
   前記第一ボルト穴の内周面は、前記ボルトの雄ネジ部に対応する雌ネジ部を備える請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記第二ボルト穴の内径が、前記第二ボルト穴の軸方向に一様である請求項２に記載のリアクトル。
4. 前記第一ボルト穴の深さは、前記内側コア部の軸方向長さの０．１倍以上０．２倍以下である請求項２又は請求項３に記載のリアクトル。
5. 前記ボルトは、雄ネジ部を有する軸部と、前記軸部の一端に形成されるヘッド部とを備え、
   前記ヘッド部に含まれる前記樹脂が前記外側コア部に融着している請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のリアクトル。
6. 前記ボルトは、雄ネジ部を有する軸部と、前記軸部の一端に形成されるヘッド部とを備え、
   前記外側コア部は、前記第二ボルト穴における前記内側コア部とは反対側の開口の周囲に形成される凹状のヘッド収納部を備え、
   前記ヘッド収納部の内部に、前記ボルトの前記ヘッド部の少なくとも一部が収納された請求項２から請求項５のいずれか１項に記載のリアクトル。
7. 前記ヘッド収納部は、前記第二ボルト穴の軸方向から見た形状が非真円形状となっており、溶融した前記ヘッド部が、前記ヘッド収納部の内壁面に沿って変形している請求項６に記載のリアクトル。
8. 前記内側コア部は、樹脂中に軟磁性粉末が分散してなる複合材料で構成される請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のリアクトル。
9. 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１から請求項８のいずれか１項に記載のリアクトル。

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