JP7124635B2 - 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一対の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。リアクトルに備わる磁性コアは、各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２０１４－００３１２５号公報

並列される一対の巻回部を備えるリアクトルでは、一対の巻回部の間隔が狭い場合など、一方の内側コア部から外側コア部を経ずに他方の内側コア部に磁束が漏れることがある。その場合、漏れ磁束が巻回部を透過するなどして、リアクトルの磁気特性が低下する恐れがある。この問題点を解決するために一対の巻回部の間隔を広げたり、リアクトルの磁気特性の低下を補うようにコイルや磁性コアを大きくしたりすると、リアクトルが大型化する。

本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、リアクトルを大型化することなくリアクトルの磁気特性を改善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、
並列される第一巻回部及び第二巻回部を有するコイルと、環状の閉磁路を形成する磁性コアとを備え、
前記磁性コアは、前記第一巻回部と前記第二巻回部のそれぞれの内部に配置される内側コア部、及び前記内側コア部と環状の磁路を形成する外側コア部を有するリアクトルであって、
前記外側コア部は、
前記コイルに対向する内方面と、
前記内方面に設けられ、前記第一巻回部と前記第二巻回部との間に向って突出する内方突出部とを備える。

上記構成によれば、リアクトルを大型化することなくリアクトルの磁気特性を改善できる。

図１は、実施形態１のリアクトルの概略斜視図である。 図２は、図１のリアクトルの概略水平断面図である。 図３は、図１のリアクトルに備わる第一外側コア部をその外方面側から見た概略斜視図である。 図４は、図１のリアクトルに備わる第一外側コア部をその内方面側から見た概略斜視図である。 図５は、図１のリアクトルに備わる第一外側コア部と第一保持部材の概略図である。 図６は、図５とは異なる構成を備える第一外側コア部と第一保持部材の概略図である。 図７は、図１のリアクトルの製造方法の一例を説明する説明図である。

・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、
並列される第一巻回部及び第二巻回部を有するコイルと、環状の閉磁路を形成する磁性コアとを備え、
前記磁性コアは、前記第一巻回部と前記第二巻回部のそれぞれの内部に配置される内側コア部、及び前記内側コア部と環状の磁路を形成する外側コア部を有するリアクトルであって、
前記外側コア部は、
前記コイルに対向する内方面と、
前記内方面に設けられ、前記第一巻回部と前記第二巻回部との間に向って突出する内方突出部とを備える。

外側コア部に内方突出部を設けることで、外側コア部を経ずに一対の内側コア部間をわたる漏れ磁束が巻回部を透過することを抑制できる。このような漏れ磁束は、内側コア部と外側コア部との繋ぎ目の近傍で生じ易い。より具体的には、一方の内側コア部から外側コア部に向う磁束の一部が、外側コア部ではなく、他方の内側コア部に向って漏れる。その際、外側コア部に磁性体の内方突出部があれば、漏れ磁束が内方突出部に向い易い。漏れ磁束を内方突出部に導くことで、漏れ磁束が巻回部を透過することを抑制できるので、リアクトルの磁気特性の低下を抑制できる。

上記内方突出部を設けることで、一対の巻回部の間隔を広げることや、磁性コアを大型化すること無く、リアクトルの磁気特性を改善できる。また上記内方突出部は、第一巻回部と第二巻回部との間に向って突出しているため、外側コア部に内方突出部を設けてもリアクトルの外形が大きくなることは無い。従って、上記リアクトルの構成によれば、リアクトルを大型化することなくリアクトルの磁気特性を改善できる。

＜２＞実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記内方面からの前記内方突出部の突出長さは０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である形態を挙げることができる。

内方突出部の突出長さが０．１ｍｍ以上であれば、十分に内方突出部の機能を果たすことができる。また、内方突出部の突出長さが２．０ｍｍ以下であれば、内方突出部が他の部材（例えば巻回部）の配置の邪魔となることがない。

＜３＞実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記リアクトルは、前記第一巻回部と前記第二巻回部の軸方向に沿ったＸ軸方向、前記第一巻回部と前記第二巻回部の並列方向に沿ったＹ軸方向、前記Ｘ軸方向と前記Ｙ軸方向の両方に直交するＺ軸方向を有し、
前記内方突出部は、前記Ｚ軸方向に沿って延びる突条であり、
前記内方突出部の前記Ｚ軸方向の長さは、前記内側コア部の前記Ｚ軸方向の長さ以上である形態を挙げることができる。

上記構成によれば、Ｚ軸方向のどの位置で漏れ磁束が発生しても、その漏れ磁束が巻回部に向うことを抑制できる。

＜４＞上記＜３＞のリアクトルの一形態として、
前記Ｚ軸方向に直交する断面における前記内方突出部は、前記内方面の側が広くなった山型である形態を挙げることができる。

上記構成によれば、第一巻回部と第二巻回部の間に向って内方突出部を配置し易い。内方突出部の先端が細くなっているため、内方突出部が、外側コア部に近接する部材の配置を妨げ難いからである。

＜５＞実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記内方突出部と、前記内方突出部を除く前記外側コア部の本体部と、が別体である形態を挙げることができる。

内方突出部を本体部と別体とすることで、従来の外側コア部をそのまま利用できる。その場合、従来の外側コア部の内方面の所定位置に内方突出部を配置することで、内方突出部を設けたことによる効果を得ることができる。

＜６＞上記＜５＞のリアクトルの一形態として、
前記コイルの端面と前記外側コア部との間に介在され、前記コイルと前記外側コア部を保持する保持部材を備え、
前記本体部とは別体の前記内方突出部は、前記保持部材に一体に保持されている形態を挙げることができる。

保持部材に内方突出部を一体化することで、本体部と別体である内方突出部を単独で扱うことが無くなるので、内方突出部の損傷を抑制できる。

＜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、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、上記漏れ磁束をかなり低減できる。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、ギャップレス構造の磁性コアとすることができる。

＜８＞上記＜７＞のリアクトルの一形態として、
前記外側コア部の比透磁率は、５０以上５００以下である形態を挙げることができる。

外側コア部の比透磁率を上記範囲とすることで、小型で磁気飽和し難いリアクトルとすることができる。

＜９＞上記＜７＞又は＜８＞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。

＜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＞の条件、あるいは上記＜８＞の範囲を満たす外側コア部を作製し易い。

＜１１＞上記＜７＞から＜９＞のいずれかのリアクトルの一形態として、
前記外側コア部は、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。

複合材料であれば、内方突出部を備える複雑形状の外側コア部であっても容易に作製できる。

・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７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４Ｃ，４Ｄ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に備わる第一巻回部２Ａと第二巻回部２Ｂの内部に配置される内側樹脂部５（図２参照）と、磁性コア３を構成する外側コア部３Ｃ，３Ｄ（図２参照）の少なくとも一部を覆う外側樹脂部６と、を備える。このリアクトル１の特徴の一つとして、外側コア部３Ｃに内方突出部３１が形成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、並列される第一巻回部２Ａ及び第二巻回部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２ｗでコイル２を製造している。

本例とは異なり、第一巻回部２Ａと第二巻回部２Ｂとは、巻数が異なっていても良いし、大きさが異なっていても良い。また、別々の巻線２ｗにより作製した巻回部２Ａ，２Ｂを連結してコイル２を製造しても良い。

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は、図示しない端子部材に接続される第一巻線端部２ａと第二巻線端部２ｂを備える。第一巻線端部２ａは、第一巻回部２Ａの軸方向の一端側（連結部２Ｒの反対側）で第一巻回部２Ａから引き出される。第二巻線端部２ｂは、第二巻回部２Ｂの軸方向の一端側で第二巻回部２Ｂから引き出される。巻線端部２ａ，２ｂではエナメルなどの絶縁被覆は剥がされている。巻線端部２ａ，２ｂに接続される端子部材を介して、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。

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軸方向とする。そのＸ軸方向に直交し、巻回部２Ａ，２Ｂの並列方向に沿った方向をＹ軸方向とする。そして、Ｘ軸方向とＹ軸方向の両方に交差する方向をＺ軸方向とする。更に、以下に示す方向を規定する。
・Ｘ１方向…Ｘ軸方向のうち、巻線端部２ａ，２ｂに向う方向
・Ｘ２方向…Ｘ軸方向のうち、連結部２Ｒに向う方向
・Ｙ１方向…Ｙ軸方向のうち、第一巻回部２Ａに向う方向
・Ｙ２方向…Ｙ軸方向のうち、第二巻回部２Ｂに向う方向
・Ｚ１方向…Ｚ軸方向のうち、連結部２Ｒが配置される側に向う方向
・Ｚ２方向…Ｚ軸方向のうち、Ｚ１方向の反対に向う方向

≪磁性コア≫
磁性コア３は、図２に示すように、第一内側コア部３Ａ、第二内側コア部３Ｂ、第一外側コア部３Ｃ、及び第二外側コア部３Ｄを備える。第一内側コア部３Ａは、第一巻回部２Ａの内部に配置される。第二内側コア部３Ｂは、第二巻回部２Ｂの内部に配置される。第一外側コア部３Ｃは、第一内側コア部３Ａの一端（Ｘ１方向の端部）と、第二内側コア部３Ｂの一端とを繋ぐ。第二外側コア部３Ｄは、第一内側コア部３Ａの他端（Ｘ２方向の端部）と、第二内側コア部３Ｂの他端とを繋ぐ。これらコア部３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄが環状に繋がることで閉磁路が形成される。

［内側コア部］
内側コア部３Ａ（３Ｂ）は、コイル２の巻回部２Ａ（２Ｂ）の軸方向、即ちＸ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（内側コア部３Ａ，３Ｂの端面３００の位置を参照）。その突出する部分も内側コア部３Ａ，３Ｂの一部である。

内側コア部３Ａ（３Ｂ）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３Ａ（３Ｂ）は、略直方体状である。内側コア部３Ａ（３Ｂ）は、複数の分割コアとギャップ板とを連結した構成としても良いが、本例のように一つの部材とすると、リアクトル１の組み立てが容易となるため好ましい。

［外側コア部］
外側コア部３Ｃ（３Ｄ）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３Ｃ（３Ｄ）の形状は、一対の内側コア部３Ａ（３Ｂ）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３Ｃ（３Ｄ）は、略直方体状である（図３，４を参照）。

第一外側コア部３Ｃは、コイル２の巻回部２Ａ，２Ｂの端面に対向する内方面３１０（本例では第一内方面と呼ぶ）と、第一内方面３１０と反対側の外方面３１９（本例では第一外方面と呼ぶ）とを有する。また、第二外側コア部３Ｄは、コイル２の巻回部２Ａ，２Ｂの端面に対向する内方面３２０（本例では第二内方面と呼ぶ）と、第二内方面３２０と反対側の外方面３２９（本例では第二外方面と呼ぶ）とを有する。図２に示すように、第一内方面３１０（第二内方面３２０）は、内側コア部３Ａ，３Ｂの端面３００と接触しているか、又は接着剤を介して実質的に接触している。

本例の第一外側コア部３Ｃは、磁路の主たる通り道となる本体部３０と、この本体部３０に設けられる内方突出部３１及び外方突出部３９とを備える。一方、本例の第二外側コア部３Ｄは、内方突出部３１も外方突出部３９も有していない。本例とは異なり、第二外側コア部３Ｄは、内方突出部３１を備えていても良い。

［［内方突出部］］
内方突出部３１は、図２に示すように、第一外側コア部３Ｃの第一内方面３１０に設けられ、第一巻回部２Ａと第二巻回部２Ｂとの間に向って突出する。つまり、内方突出部３１は、Ｘ２方向に向って突出している。本例の内方突出部３１は、本体部３０に一体に設けられている。

第一外側コア部３Ｃに内方突出部３１を設けることで、第一外側コア部３Ｃを経ずに両内側コア部３Ａ，３Ｂ間をわたる漏れ磁束が巻回部２Ａ，２Ｂを透過することを抑制できる。例えば、第一内側コア部３Ａから第一外側コア部３Ｃを経ずに第二内側コア部３Ｂに向う漏れ磁束が生じた場合、その漏れ磁束を内方突出部３１に向けることができる。磁束は、比透磁率が高い部分を通ろうとするからである。その結果、漏れ磁束が巻回部２Ｂを透過することを抑制できるので、リアクトル１の磁気特性の低下を抑制できる。

内方突出部３１は、両巻回部２Ａ，２Ｂに向って突出しているが、両巻回部２Ａ，２Ｂの間に介在される程の大きさは有していない。第一内方面３１０からの内方突出部３１の突出長さは０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とすることが好ましい、内方突出部３１の突出長さが０．１ｍｍ以上であれば、上述した内方突出部３１の効果を十分に得られる。また、内方突出部３１の突出長さが２．０ｍｍ以下であれば、内方突出部３１が他の部材（例えば巻回部２Ａ，２Ｂ）の配置の邪魔となることがない。より好ましい内方突出部３１の突出長さは１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。

本例の内方突出部３１は、図４に示すように、Ｚ軸方向に延びる突条である。その内方突出部３１のＺ軸方向の長さは、内側コア部３Ａ，３Ｂ（図２）のＺ軸方向の長さ以上とすることが好ましい。つまり、内方突出部３１のＺ１方向の端部が、内側コア部３Ａ，３Ｂ（図２）のＺ１方向の端部と同じ位置、又は内側コア部３Ａ，３ＢのＺ１方向の端部よりもＺ１方向側の位置にあることが好ましい。同様に、内方突出部３１のＺ２方向の端部が、内側コア部３Ａ，３ＢのＺ２方向の端部と同じ位置、又は内側コア部３Ａ，３ＢのＺ２方向の端部よりもＺ２方向側の位置にあることが好ましい。このような構成とすることで、Ｚ軸方向のどの位置で漏れ磁束が発生しても、その漏れ磁束を内方突出部３１に導くことができる。本例では、内方突出部３１のＺ１方向の端面は、第一外側コア部３ＣのＺ１方向の端面と面一になっており、内方突出部３１のＺ２方向の端面は、第一外側コア部３ＣのＺ２方向の端面と面一になっている。

Ｚ軸方向に直交する内方突出部３１の断面形状は、特に限定されない。例えば、当該断面は、内方突出部３１の根元側（Ｘ１方向側）から先端側（Ｘ２方向側）にかけて幅が一様な矩形とすることが挙げられる。本例では、当該断面は、内方面の側（根元側）が広くなった山型としている。断面山型の内方突出部３１は、両巻回部２Ａ，２Ｂの間に向って配置し易い。内方突出部３１の先端が細くなっているため、内方突出部３１が、第一外側コア部３Ｃに近接する部材の配置を妨げ難いからである。

ここで、内方突出部３１は、本体部３０と別体であっても良い。例えば、本体部３０と別に作製した内方突出部３１を本体部３０の第一内方面３１０に接着しても良い。その他、後述する第一保持部材４Ｃ（図１，２）に内方突出部３１を一体に成形しても良い。この場合、内方突出部３１は、第一内方面３１０に接触するか、もしくは若干ではあるが離隔する。内方突出部３１を第一保持部材４Ｃに一体化した構成については、第一保持部材４Ｃの説明にて詳しく述べる。

［［外方突出部］］
外方突出部３９は、第一外方面３１９から突出する。外方突出部３９は、本体部３０に一体に設けられている。外方突出部３９のＸ１方向の端面は平坦面となっている。この平坦面は、後述する外側樹脂部６の表面と面一になっており、外側樹脂部６から外部に露出している。外方突出部３９が外側樹脂部６から突出しないので、リアクトル１を取り扱う際、外方突出部３９が損傷し難い。

外方突出部３９によって、第一外側コア部３Ｃの磁路断面積を大きくできる。そのため、磁性コア３の磁気特性を向上させられる。また、外方突出部３９が外側樹脂部６から露出することで、磁性コア３の放熱性、即ちリアクトル１の放熱性を向上させられる。

外方突出部３９は、第一外方面３１９の外周輪郭線よりも小さい。そのため、外方突出部３９を第一外方面３１９の側から見たときに、外方突出部３９の外周輪郭線は、第一外方面３１９の輪郭線の内側にある（特に図３参照）。そのため、図１に示すように、第一外側コア部３Ｃを覆う外側樹脂部６が、Ｙ軸方向にもＺ軸方向にも分断されずに繋がった状態になる。外側樹脂部６は、後述する内側樹脂部５と共にリアクトル１を構成する各部材を一体化する役割を持っている。第一外側コア部３Ｃの第一外方面３１９を覆う外側樹脂部６が、Ｙ軸方向にもＺ軸方向にも分断されずに繋がっていれば、外側樹脂部６によって第一外側コア部３Ｃを確りと固定できる。

第一外方面３１９からの外方突出部３９の突出長さは０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とすることが好ましい。外方突出部３９の端面が外側樹脂部６の表面と面一になっているため、外方突出部３９の突出高さは、第一外方面３１９を覆う外側樹脂部６の厚さに等しいと考えて良い。つまり、外方突出部３９の突出長さが０．１ｍｍ以上ということは、第一外方面３１９を覆う外側樹脂部６の厚さが０．１ｍｍ以上ということである。既に述べたように、第一外方面３１９を覆う外側樹脂部６はＹ軸方向にもＺ軸方向にも分断されていないため、外側樹脂部６の厚さが０．１ｍｍ以上あれば、第一外側コア部３Ｃを確りと固定するという外側樹脂部６の効果が十分に得られる。一方、外方突出部３９の突出長さが２．０ｍｍ以下であれば、磁性コア３のＸ軸方向の長さが長くなり過ぎない。そのため、リアクトル１が不必要に大型化することを抑制できる。より好ましい外方突出部３９の突出長さは１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。

上記外方突出部３９を備えるリアクトル１は、外方突出部３９の端面を基準にして設置対象に設置することで、外部機器と接続し易くなる。外方突出部３９は、巻線端部２ａ，２ｂに近い第一外側コア部３Ｃに設けられているので、リアクトル１の各部材に寸法誤差があっても、外方突出部３９の端面から巻線端部２ａ，２ｂまでの距離を精度良く決め易い。また、外方突出部３９の端面は外側樹脂部６から露出しているので、外側樹脂部６の厚みのバラツキが、上記距離の精度を低下させることもない。そのため、外方突出部３９の端面を基準にしてリアクトル１を設置対象の所定位置に設置すれば、設置対象における所望の位置にリアクトル１の巻線端部２ａ，２ｂを精度良く配置できる。その結果、設置対象に設けられた外部機器と、リアクトル１の巻線端部２ａ，２ｂとを接続し易くなる。

［磁気特性・材質など］
内側コア部３Ａ，３Ｂの比透磁率は５以上５０以下で、外側コア部３Ｃ，３Ｄの比透磁率は内側コア部３Ａ，３Ｂの比透磁率よりも高いことが好ましい。内側コア部３Ａ，３Ｂ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３Ｃ，３Ｄの比透磁率は、５０以上５００以下であることが好ましい。外側コア部３Ｃ，３Ｄの比透磁率は、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３Ｃ，３Ｄの比透磁率を内側コア部３Ａ，３Ｂの比透磁率よりも高くすることで、内側コア部３Ａ，３Ｂと第一外側コア部３Ｃとの間、及び内側コア部３Ａ，３Ｂと第二外側コア部３Ｄとの間における漏れ磁束を低減できる。特に、内側コア部３Ａ，３Ｂと外側コア部３Ｃ，３Ｄとの比透磁率の差を大きくする、例えば外側コア部３Ｃ，３Ｄの比透磁率を内側コア部３Ａ，３Ｂの比透磁率の２倍以上とすることで、漏れ磁束をより低減できる。また、内側コア部３Ａ，３Ｂの比透磁率が外側コア部３Ｃ，３Ｄ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る。その結果、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３Ａ，３Ｂと外側コア部３Ｃ，３Ｄ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樹脂との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。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、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、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３Ａ，３Ｂの作製に好適である。本例では、内側コア部３Ａ，３Ｂを複合材料の形成体で構成し、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３Ｃ，３Ｄの作製に好適である。本例では、外側コア部３Ｃ，３Ｄを圧粉成形体で構成し、その比透磁率を２００としている。もちろん、外側コア部３Ｃ，３Ｄは、複合材料の成形体で構成しても良い。複合材料の成形体であれば、内方突出部３１と外方突出部３９を有する複雑形状の第一外側コア部３Ｃを容易に作製できる。

≪保持部材≫
図１に示す本例のリアクトル１は更に、第一保持部材４Ｃと第二保持部材４Ｄとを備える。図２に示すように、第一保持部材４Ｃは、コイル２の巻回部２Ａ，２ＢのＸ１方向の端面と、磁性コア３の第一外側コア部３Ｃの第一内方面３１０と、の間に介在され、これらを保持する部材である。第二保持部材４Ｄは、コイル２の巻回部２Ａ，２ＢのＸ２方向の端面と、磁性コア３の第二外側コア部３Ｄの第二内方面３２０との間に介在され、これらを保持する部材である。保持部材４Ｃ，４Ｄ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４Ｃ，４Ｄ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３Ａ，３Ｂ、外側コア部３Ｃ，３Ｄの位置決め部材として機能する。

以下、図５を参照して保持部材４Ｃ，４Ｄの一例を説明する。図５では、第一保持部材４Ｃの構成を説明する。図５では、Ｚ軸方向の中央で第一保持部材４Ｃを切断した状態が示されている。第一外側コア部３Ｃは、切断していない状態で示されている。

第一保持部材４Ｃは、図５に示すように、一対の貫通孔４０，４０と、一対のコイル収納部４１，４１と、コア収納部４２と、仕切り部４３とを備える。貫通孔４０は、第一保持部材４Ｃの厚み方向に貫通する。貫通孔４０には図２に示すように内側コア部３Ａ，３Ｂが挿通される。コイル収納部４１は、第一保持部材４ＣのＸ２方向側の面に形成される。コイル収納部４１には、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、第一保持部材４ＣのＸ１方向側の面に形成される凹みである。コア収納部４２には、第一外側コア部３Ｃの第一内方面３１０及びその近傍が嵌め込まれる（図２を合わせて参照）。仕切り部４３は、第一巻回部２Ａと第二巻回部２Ｂとの間に介在される。仕切り部４３によって、両巻回部２Ａ，２Ｂ間の絶縁を確保する。これらの構成は、第二保持部材４Ｄにも備わっている。第二保持部材４Ｄは更に、図１に示すように、コイル２の連結部２Ｒを収納する切欠き部４５を備える。

第一保持部材４Ｃは更に、突起収納部４４を備える。突起収納部４４は、第一外側コア部３Ｃの内方突出部３１に対応する位置に設けられる。突起収納部４４の内周面形状は、内方突出部３１の外周面形状に対応する形状を備える。そのため、太線矢印で示すように、第一保持部材４Ｃに第一外側コア部３Ｃを嵌め込んだとき、内方突出部３１が突起収納部４４に収納される。その結果、第一保持部材４Ｃに対する第一外側コア部３Ｃの位置が決まるので、巻回部２Ａ，２Ｂに対して内方突出部３１が適切な位置に配置される。

図６に示すように、予め複合材料で成形した内方突出部３１を第一保持部材４Ｃに一体化することもできる。図６に示す例では、第一保持部材４Ｃに内方突出部３１をインサート成形している。図６の構成であれば、第一保持部材４Ｃに第一外側コア部３Ｃを嵌め込む際、内方突出部３１が損傷することを抑制できる。第一保持部材４Ｃに第一外側コア部３Ｃを嵌め込んだとき、内方突出部３１は第一内方面３１０に接触するか、又は若干離隔する。第一内方面３１０から内方突出部３１が離隔していても、内方突出部３１は第一外側コア部３Ｃの一部と見做す。

≪内側樹脂部≫
内側樹脂部５は、図２に示すように、巻回部２Ａ，２Ｂの内部に配置される。第一巻回部２Ａの内部にある内側樹脂部５は、第一巻回部２Ａの内周面と第一内側コア部３Ａの外周面を接合する。第二巻回部２Ｂの内部にある内側樹脂部５は、第二巻回部２Ｂの内周面と第二内側コア部３Ｂの外周面とを接合する。内側樹脂部５は、巻回部２Ａ（２Ｂ）の内周面と外周面との間に跨がることなく、巻回部２Ａ（２Ｂ）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、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３Ｃ（３Ｄ）における保持部材４Ｃ（４Ｄ）から露出する部分を覆うように配置される。外側樹脂部６によって、外側コア部３Ｃ（３Ｄ）が保持部材４Ｃ（４Ｄ）に固定されると共に、外側コア部３Ｃ，３Ｄが外部環境から保護される。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。両樹脂部５，６によって、コイル２と磁性コア３と保持部材４Ｃ，４Ｄとが一体化される。そのため、本例のリアクトル１は、図１に示す状態で車両などに搭載することができる。

本例の外側樹脂部６は、保持部材４Ｃ（４Ｄ）における外側コア部３Ｃ（３Ｄ）が配置される側にのみ設けられ、巻回部２Ａ，２Ｂの外周面に及んでいない。外側コア部３Ｃ，３Ｄ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る。外側樹脂部６の形成範囲を限定することで、樹脂の使用量を低減できるといった利点や、外側樹脂部６によってリアクトル１が不必要に大型化することを抑制できるといった利点がある。

第一外側コア部３Ｃの外周を覆う外側樹脂部６からは、外方突出部３９のＸ１方向の端面が露出している。外方突出部３９のＸ１方向の端面は、外側樹脂部６のＸ１方向の端面と面一になっている。その外側樹脂部６は、外方突出部３９を取り囲むように第一外方面３１９全体を覆っている。外側樹脂部６は、Ｙ軸方向にもＺ軸方向にも分断されていないので、外側樹脂部６による第一外側コア部３Ｃの固定強度を向上させられる。

第二外側コア部３Ｄの外周を覆う外側樹脂部６には、ゲート痕６０と孔部６１が形成されている。これらは、外側樹脂部６と内側樹脂部５とが樹脂成形によって形成された名残である。ゲート痕６０は、図７に示す樹脂成形の金型７の樹脂充填孔７０（ゲート）によって形成される。孔部６１は、図７の金型７の内での磁性コア３の位置を決める支持材７１によって形成される。

≪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。

本例のリアクトル１は、Ｚ２方向の面を設置面とすることができる。リアクトル１における設置面とは、冷却ベースなどの設置対象に接触する面のことである。その他、リアクトル１におけるＹ１方向の面、Ｙ２方向の面、Ｘ１方向の面、あるいはＸ２方向の面を、設置対象に接触する設置面とすることができる。

≪効果≫
本例のリアクトル１の構成によれば、リアクトル１を大型化することなく、リアクトル１の磁気特性を改善できる。既に述べたように、リアクトル１に備わる内方突出部３１は、漏れ磁束を巻回部２Ａ，２Ｂから遠ざけ、リアクトル１の磁気特性を改善する。この内方突出部３１は、第一巻回部２Ａと第二巻回部２Ｂとの間に向って突出するように設けられている。そのため、第一外側コア部３Ｃに内方突出部３１を設けてもリアクトル１の外形が大きくなることは無い。従って、本例のリアクトル１の構成によれば、リアクトルを大型化することなくリアクトルの磁気特性を改善できる。

≪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図７に基づいて説明する。リアクトルの製造方法は、大略、次の工程を備える。
・コイル２と磁性コア３と保持部材４Ｃ，４Ｄとを組み合わせる工程（工程Ｉ）
・巻回部の内部に樹脂を充填する工程（工程ＩＩ）
・樹脂を固化させる工程（工程ＩＩＩ）

［工程Ｉ］
この工程では、コイル２と磁性コア３と保持部材４Ｃ，４Ｄ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３Ａ，３Ｂを配置し、一対の保持部材４Ｃ，４Ｄをそれぞれ巻回部２Ａ，２Ｂの一端面と他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３Ｃ，３Ｄで挟み込んだ第二組物を作製する。内側コア部３Ａ，３Ｂの端面３００と第一外側コア部３Ｃの第一内方面３１０との間、及び内側コア部３Ａ，３Ｂの端面３００と第二外側コア部３Ｄの第二内方面３２０との間は、接着剤などで接合することができる。

［工程ＩＩ］
工程ＩＩ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、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。金型７内の第二組物はＸ１方向に押圧される。具体的には、第二外側コア部３Ｄの第二外方面３２９が支持材７１，７１で押圧される。その結果、第二組物の外方突出部３９の端面は、金型７の内周面に当接される。

樹脂の注入は、金型７の二つの樹脂充填孔７０から行われる。樹脂充填孔７０は、第二外側コア部３Ｄの第二外方面３２９に対応する位置に設けられている。樹脂充填孔７０を介して金型７内に充填された樹脂は、第二外側コア部３Ｄの外周全体を覆うと共に、第二保持部材４Ｄの貫通孔４０を介して巻回部２Ａ，２Ｂの内部に流入する。巻回部２Ａ，２Ｂの内部に流入した樹脂は、第一保持部材４Ｃの貫通孔４０を介して、第一外側コア部３Ｃに至る。このとき、第一外側コア部３Ｃの外方突出部３９の端面が金型７の内周面に接触しているので、当該端面は樹脂で覆われずに外部に露出する。

［工程ＩＩＩ］
工程ＩＩＩでは、熱処理などで樹脂を固化させる。固化した樹脂のうち、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３Ｃ，３Ｄを覆うものは外側樹脂部６となる。内側樹脂部５と外側樹脂部６とは、保持部材４Ｃ，４Ｄの内部で繋がっている。

［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。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、樹脂を充填する工程と、樹脂を硬化させる工程が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。

また、本例のリアクトルの製造方法によれば、リアクトル１における巻線端部２ａ，２ｂ（図１）の位置を精度良く決められる。図７に示すように外方突出部３９の端面を金型７の内周面に当接させて、樹脂部５，６を形成している。そのため、外方突出部３９の端面を設置の基準として、巻線端部２ａ，２ｂの位置が精度良く決まっている。外方突出部３９の端面を基準にしてリアクトル１を設置対象に設置すれば、設置対象における所望の位置に巻線端部２ａ，２ｂを精度良く配置できる。その結果、当該巻線端部２ａ，２ｂと外部機器とを接続し易くなる。

≪試験例≫
実施形態１に示す内方突出部３１を有するリアクトル１と、内方突出部３１を有さない参考品のリアクトルについて、シミュレーションによってインダクタンスと合計損失を測定した。両リアクトルの内側コア部３Ａ，３Ｂの比透磁率は２０、外側コア部３Ｃ，３Ｄの比透磁率は２００とした。また、実施形態１のリアクトル１の内方突出部３１の突出長さは１．２ｍｍとした。インダクタンス及び合計損失のシミュレーションには、市販のソフトウェア（例、株式会社ＪＳＯＬ製 ＪＭＡＧ－Ｄｅｓｉｇｎｅｒ）を用いた。

各試料のリアクトルに、１００Ａ又は２００Ａ以下の電流を流したときのインダクタンス（μＨ）をシミュレーションにより求めた。その結果を以下に列記する。

・実施形態１のリアクトル…８６μＨ（１００Ａ）、４５．６μＨ（２００Ａ）
・参考品のリアクトル…８５．５μＨ（１００Ａ）、４５．３μＨ（２００Ａ）

上記のように、１００Ａの通電条件においても２００Ａの通電条件においても、実施形態１のリアクトル１のインダクタンスは、参考品のリアクトルのインダクタンスよりも高かった。そのインダクタンスの上昇率は、１００Ａの通電条件で０．６％、２００Ａの通電条件で０．７％であった。つまり、通電電流が大きくなるほど、実施形態１のリアクトル１のインダクタンスと、参考品のリアクトルのインダクタンスとの差が大きくなる傾向にあることが分かった。

各試料のリアクトルを、直流電流５０Ａ、入力電圧３００Ｖ、出力電圧３００Ｖ、周波数２０ｋＨｚで駆動したときの直流銅損、鉄損、交流銅損をシミュレーションにより求めた。これら直流銅損、鉄損、交流銅損を合計した合計損失（Ｗ）とする。その結果を以下に列記する。

・実施形態１のリアクトル…８３．９Ｗ
・参考品のリアクトル…８４．９Ｗ

上記のように、実施形態１のリアクトル１の合計損失は、参考品のリアクトルの損失よりも低くなっている。その損失の低減率は約１．２％である。

上記シミュレーションの結果から、ごく小さな内方突出部３１であっても、リアクトル１の磁気特性の改善に有効であることが分かった。

１ リアクトル
２ コイル ２ｗ 巻線
２Ａ 第一巻回部 ２Ｂ 第二巻回部 ２Ｒ 連結部
２ａ 第一巻線端部 ２ｂ 第二巻線端部
３ 磁性コア
３Ａ 第一内側コア部 ３Ｂ 第二内側コア部
３Ｃ 第一外側コア部 ３Ｄ 第二外側コア部
３０ 本体部 ３１ 内方突出部 ３９ 外方突出部
３００ 端面
３１０ 第一内方面 ３１９ 第一外方面
３２０ 第二内方面 ３２９ 第二外方面
４Ｃ 第一保持部材 ４Ｄ 第二保持部材
４０ 貫通孔 ４１ コイル収納部 ４２ コア収納部
４３ 仕切り部 ４４ 突起収納部 ４５ 切欠き部
５ 内側樹脂部
６ 外側樹脂部
６０ ゲート痕 ６１ 孔部
７ 金型
７０ 樹脂充填孔 ７１ 支持材

Claims (11)

1. 並列される第一巻回部及び第二巻回部を有するコイルと、環状の閉磁路を形成する磁性コアとを備え、
   前記磁性コアは、前記第一巻回部と前記第二巻回部のそれぞれの内部に配置される内側コア部、及び前記内側コア部と環状の磁路を形成する外側コア部を有するリアクトルであって、
   前記外側コア部は、
   前記コイルに対向する内方面と、
   前記内方面に設けられ、前記第一巻回部と前記第二巻回部との間に向って突出する内方突出部とを備え、
   前記内方突出部が磁性体である、
   リアクトル。
2. 前記内方面からの前記内方突出部の突出長さは０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記リアクトルは、前記第一巻回部と前記第二巻回部の軸方向に沿ったＸ軸方向、前記第一巻回部と前記第二巻回部の並列方向に沿ったＹ軸方向、前記Ｘ軸方向と前記Ｙ軸方向の両方に直交するＺ軸方向を有し、
   前記内方突出部は、前記Ｚ軸方向に沿って延びる突条であり、
   前記内方突出部の前記Ｚ軸方向の長さは、前記内側コア部の前記Ｚ軸方向の長さ以上である請求項１又は請求項２に記載のリアクトル。
4. 前記Ｚ軸方向に直交する断面における前記内方突出部は、前記内方面の側が広くなった山型である請求項３に記載のリアクトル。
5. 前記内方突出部と、前記内方突出部を除く前記外側コア部の本体部と、が別体である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のリアクトル。
6. 前記コイルの端面と前記外側コア部との間に介在され、前記コイルと前記外側コア部を保持する保持部材を備え、
   前記本体部とは別体の前記内方突出部は、前記保持部材に一体に保持されている請求項５に記載のリアクトル。
7. 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、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６のいずれか１項に記載のリアクトル。
8. 前記外側コア部の比透磁率は、５０以上５００以下である請求項７に記載のリアクトル。
9. 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７又は請求項８に記載のリアクトル。
10. 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７から請求項９のいずれか１項に記載のリアクトル。
11. 前記外側コア部は、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７から請求項９のいずれか１項に記載のリアクトル。

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