WO2011013394A1 - リアクトル - Google Patents

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WO2011013394A1
WO2011013394A1 PCT/JP2010/053505 JP2010053505W WO2011013394A1 WO 2011013394 A1 WO2011013394 A1 WO 2011013394A1 JP 2010053505 W JP2010053505 W JP 2010053505W WO 2011013394 A1 WO2011013394 A1 WO 2011013394A1
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WO
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coil
core portion
reactor
resin
inner core
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PCT/JP2010/053505
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English (en)
French (fr)
Inventor
伸一郎 山本
Original Assignee
住友電気工業株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/08—Cores, Yokes, or armatures made from powder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/255—Magnetic cores made from particles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F37/00—Fixed inductances not covered by group H01F17/00

Definitions

  • the present invention relates to a reactor used for a component of a power conversion device such as an in-vehicle DC-DC converter.
  • a reactor used for a component of a power conversion device such as an in-vehicle DC-DC converter.
  • it relates to a small reactor.
  • Reactor is one of the circuit components that perform voltage step-up and step-down operations.
  • a reactor used in a converter mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle
  • a form in which a pair of coils formed by winding a coil is arranged in parallel on the outer periphery of an annular magnetic core such as an O-shape.
  • Patent Document 1 a cylindrical inner core portion disposed on the inner periphery of one coil, a cylindrical core portion disposed so as to cover the outer periphery of the coil, and each end surface of the coil.
  • a reactor having an E-shaped magnetic core having a pair of disk-shaped core portions, a so-called pot-shaped core (Patent Document 1, FIG. 1).
  • the inner core portion and the cylindrical core portion arranged concentrically are connected by the disk-shaped core portion to form a closed magnetic path.
  • Patent Document 1 also discloses that a small reactor can be obtained by reducing the cross-sectional area of the inner core portion by making the saturation magnetic flux density of the inner core portion higher than that of the cylindrical core portion and the disk-shaped core portion. Is disclosed.
  • Patent Document 1 discloses a magnetic core in which a plurality of divided pieces are joined and integrated with an adhesive. However, considering further downsizing, it is desirable to remove the adhesive as well. On the other hand, as described in paragraph 0017 of Patent Document 1, the entire magnetic core is formed into a green compact, and the magnetic core is molded together with the green compact material by placing the coil in a mold, whereby the adhesive is obtained. A small reactor can be obtained by making it unnecessary or by partially varying the saturation magnetic flux density of the magnetic core as described above.
  • the overall size of the reactor that was actually allowed i.e., the volume of the reactor, was focused on a specific configuration for achieving downsizing while satisfying the desired electromagnetic performance. Not considered.
  • one of the objects of the present invention is to provide a small reactor.
  • Another object of the present invention is to provide a reactor that is small in size and excellent in productivity.
  • the present inventor paid attention to the overall size of the reactor and examined the conditions for a small reactor while satisfying the desired electromagnetic performance, while partially varying the saturation magnetic flux density of the magnetic core,
  • fills a specific range was acquired.
  • B1 / B2 when the volume of the reactor when the ratio of the saturation magnetic flux of each part (hereinafter referred to as the magnetic flux ratio) was changed, B1 / B2 was set to 1.
  • the present invention defines the magnitude relationship of the saturation magnetic flux density of each part inside and outside the coil in the magnetic core, and defines the relationship of the saturation magnetic flux.
  • the present invention relates to a reactor including a coil formed by winding a winding and a magnetic core on which the coil is disposed.
  • the magnetic core includes an inner core portion that is inserted into the coil and a connecting core portion that covers at least a part of the outer periphery of the coil.
  • a closed magnetic circuit is formed by both core portions.
  • the cross-sectional area of the inner core part is S1, the saturation magnetic flux density of the inner core part is B1, the cross-sectional area of the connection core part is S2, the saturation magnetic flux density of the connection core part is B2, and the saturation magnetic flux density of both core parts
  • the ratio is (B1 / B2) and the magnetic flux ratio of both cores is (S1 ⁇ B1) / (S2 ⁇ B2)
  • the following (1) and (2) are satisfied.
  • the magnetic core is not composed of a uniform material, and each portion disposed inside and outside the coil is composed of different materials, and the magnetic properties of the magnetic core are partially different as described above.
  • the saturation magnetic flux density of the inner core portion is higher than the saturation magnetic flux density of the connecting core portion (1 ⁇ (B1 / B2)), so that the same magnetic flux as that of the magnetic core made of a uniform material is obtained.
  • the cross-sectional area of the inner core portion can be reduced.
  • the reactor of the present invention adjusts the saturation magnetic flux ((S1 ⁇ B1), (S2 ⁇ B2)) of each part arranged inside and outside the coil to a specific range so that the overall size of the reactor becomes small
  • the saturation magnetic flux ratio (the magnetic flux ratio) of each part of the magnetic core satisfies a specific condition.
  • the reactor of the present invention can be reduced in size as well as in a planar size such as an installation area. it can.
  • Ratio of saturation magnetic flux density When (B1 / B2) is larger than 1, when obtaining a constant magnetic flux, the cross-sectional area of the inner core part can be reduced compared to the form of B1 / B2 ⁇ 1, The outer diameter of the coil provided on the outer periphery of the core portion can be reduced, which can contribute to the miniaturization of the reactor. Further, since the outer diameter of the coil can be reduced, the coil can be shortened and the resistance of the coil can be lowered, so that loss can be reduced. In consideration of the reduction in the size of the coil and the reduction in loss, (B1 / B2) is preferably as large as possible, and no upper limit is set.
  • B1 / B2 when the saturation magnetic flux density of the inner core part: B1 is constant, it is necessary to decrease B2, and as a result, the volume of the connecting core part increases, resulting in the entire reactor. This leads to an increase in volume. Therefore, it is preferable to select an arbitrary value larger than 1 as long as B1 / B2 does not increase the volume of the entire reactor.
  • the saturation magnetic flux density of the inner core part is made of a material smaller than about 2.4T, if B1 / B2 is 3 or less, the volume increase of the connected core part can be suppressed, and the volume of the entire reactor can be reduced.
  • B1 and B2 generally depend on the constituent materials of the inner core portion and the connecting core portion, the materials of both core portions may be selected so as to satisfy 1 ⁇ (B1 / B2).
  • the cross-sectional areas S1 and S2 of the cores are the cross-sectional areas of the locations that become the main magnetic path when the coil is excited.
  • the cross-sectional area S1 of the inner core portion is a cross-sectional area when a portion disposed inside the coil in the magnetic core is cut in a direction orthogonal to the axial direction of the coil, and the cross-sectional area S2 of the connecting core portion is When only one coil is provided, the cross-sectional area of the portion disposed on the outer periphery of the coil in the magnetic core, and when a pair of coil elements are provided, both inner core portions disposed in each coil element are connected in an annular shape.
  • the cross-sectional area of a part is mentioned.
  • the connecting core portion may have a magnetic permeability lower than that of the inner core portion, and may be configured of a mixture of a magnetic material and a resin.
  • the magnetic material used for the magnetic core of the reactor has a correlation between the saturation magnetic flux density and the relative magnetic permeability, and the larger the saturation magnetic flux density, the larger the relative magnetic permeability. Accordingly, when the saturation magnetic flux density of the entire magnetic core is high, the relative magnetic permeability tends to be too high, and a gap made of a material having a lower magnetic permeability than the magnetic core, typically a nonmagnetic material, is present in the magnetic core. It is necessary to interpose a gap that reduces magnetic flux saturation, such as a material or an air gap.
  • the magnetic core has the above-described normal gap, if the coil is placed close to the gap portion, the influence of the leakage magnetic flux from the gap portion reaches the coil and a loss occurs.
  • the relative permeability of the connecting core portion is lower than the relative permeability of the inner core portion.
  • the gapless structure as described above the loss does not occur even if the inner peripheral surface of the coil is placed close to the outer peripheral surface of the inner core portion. Accordingly, the inner core portion and the coil are arranged close to each other, and the gap between the coil and the inner core portion is made small.
  • the reactor of the above embodiment can be further reduced in size. .
  • the constituent material of the magnetic core (connected core part) arranged outside the coil is a specific material (mixture of magnetic material and resin), the ratio of the magnetic material to the resin is adjusted. By doing so, the magnetic characteristics can be easily changed. Therefore, in the said form, the adjustment of an inductance can be performed easily and the reactor which fully provides a predetermined inductance is obtained.
  • the said inner core part and the connection core part are set as the structure integrated by the resin of the said connection core part, in addition to normal gaps, such as the said gap material, the division
  • the connecting core portion by integrating the coil, the inner core portion and the connecting core portion with the above-described resin, typically, by forming the connecting core portion so as to cover the outer periphery of the assembly of the coil and the inner core portion, A magnetic core having predetermined characteristics can be formed, and a reactor can be manufactured.
  • the formation of the connecting core part, the formation of the magnetic core, and the production of the reactor can be performed simultaneously.
  • the number of parts can be reduced and the number of processes can be reduced.
  • a magnetic core is formed by joining a plurality of divided pieces with an adhesive as described above, the number of parts is increased and the number of processes is increased, leading to a reduction in reactor productivity.
  • the inner core portion and the connecting core portion as separate members, and integrating them with the constituent resin of the connecting core portion as described above, it is possible to accurately have predetermined characteristics desired for each core portion. .
  • the coil included in the reactor of the present invention a form in which a pair of coil elements are arranged side by side so that their axial directions are arranged in parallel can be mentioned.
  • a pot type configuration having only one coil and a so-called pot type core (typically a core having a cross section of E and I or a combination of E and E) has a plurality of coil elements.
  • the form which comprises it tends to be small.
  • the coil is a cylindrical body and the inner core portion is a columnar body along the outer shape of the coil, the gap between the outer peripheral surface of the inner core portion and the inner peripheral surface of the coil can be reduced.
  • the inner core portion may be composed of a green compact
  • the connecting core portion may be composed of a mixture of an iron-based material and a resin.
  • the constituent material of the inner core portion included in the reactor of the present invention uses a material having a saturation magnetic flux density higher than that of the connecting core portion. Since the connection core part of the said form contains resin which is generally a nonmagnetic material, a compacting body can be utilized suitably as a material whose saturation magnetic flux density is higher than this connection core part. Since the green compact can easily form a three-dimensional member, for example, an inner core portion having an outer shape adapted to the shape of the inner peripheral surface of the coil can be easily formed. Since the outer shape of the inner core portion approximates the shape of the inner peripheral surface of the coil, the inner peripheral surface of the coil can be placed close to the outer peripheral surface of the inner core portion, so that the reactor can be further reduced in size. .
  • connection core portion of this form since it is a mixture with a resin, a magnetic core having a desired magnetic property can be easily formed by adjusting the resin ratio even when the iron-based material is used. it can.
  • an inner resin portion which is made of an insulating resin, covers the surface of the coil and holds the shape.
  • the coil is typically configured by winding a winding including a conductor made of a conductive material such as copper and an insulating coating made of an insulating material such as enamel provided on the outer periphery of the conductor.
  • a winding including a conductor made of a conductive material such as copper and an insulating coating made of an insulating material such as enamel provided on the outer periphery of the conductor.
  • the coil and the magnetic core can be insulated by the insulation coating.
  • the insulation between a coil and a magnetic core can be further improved by covering the coil with an insulating resin as described above.
  • the shape of a coil is hold
  • molding die for forming a connection core part Since the coil does not expand and contract when an object is placed, the coil is easy to handle, and the productivity of the reactor is excellent. It is also possible to hold the coil in a compressed state from the inner resin portion. By appropriately compressing the coil, the axial length of the coil is shortened, and the reactor can be made smaller.
  • the inner core portion is integrally held by the coil by the inner resin portion.
  • the said coil and the said inner core part are integrated by the said inner resin part, both can be handled integrally, for example, the accommodation to the shaping
  • the winding forming the coil has a flat shape with a cross-sectional aspect ratio of 5 or more, and the number of turns of the coil is 30 or more and 60 or less.
  • the reactor of the present invention can be made smaller.
  • the aspect ratio is preferably 1.5 or more, more preferably 5 or more as described above, particularly 8 or more, and further preferably 10 or more.
  • a typical example of such a flat winding is one having a rectangular wire (aspect ratio: width / thickness) as a conductor.
  • a predetermined inductance desired for an in-vehicle power conversion device can be satisfied while being a small coil.
  • the total number of turns satisfies the above range, it can be suitably used for the on-vehicle component as described above.
  • the smallest rectangular solid that can contain the assembly is taken, and the outer dimensions of the rectangular parallelepiped are L1, L2, and L3 in ascending order, 3 ⁇
  • L1 / (L1 + L2 + L3) is the flatness
  • the flatness is 0.5 or more.
  • the reactor is small because the installation area is small and the bulk is low.
  • the flatness is in the vicinity of 1.0, that is, the combination is substantially cubic, the installation area can be minimized and the bulk can be minimized.
  • the saturation magnetic flux density B1 of the inner core portion satisfies 1.6T ⁇ B1 and 1.2 ⁇ B2 ⁇ B1.
  • Saturation magnetic flux density of the inner core part: B1 is more than 1.2 times the saturation magnetic flux density of the connecting core part: B2, so that the inner core part has a sufficiently sufficiently high saturation magnetic flux density.
  • the cross-sectional area of can be reduced. Therefore, the reactor of this form is small.
  • the saturation magnetic flux density B1 of the inner core part is preferably 1.5 times or more, more preferably 1.8 times or more than the saturation magnetic flux density B2 of the connecting core part, and there is no particular upper limit.
  • the saturation magnetic flux density (absolute value): B1 of the inner core portion is preferably as high as possible, 1.8T or more, more preferably 2T or more, and there is no particular upper limit.
  • the constituent materials of the inner core portion and the connecting core portion may be adjusted so as to satisfy the saturation magnetic flux density.
  • the magnetic permeability of the inner core part is 50 or more and 1000 or less, and the magnetic permeability of the connecting core part is 5 or more and 50 or less.
  • the magnetic flux leakage from the magnetic core can be reduced and a gapless structure can be obtained.
  • the reactor of the present invention is used as an in-vehicle component, it is easy to use a coupling core portion with a permeability of about 5 to 30 and an inner core portion with a permeability of about 100 to 500.
  • the constituent materials of the inner core portion and the connecting core portion may be adjusted so as to satisfy the magnetic permeability.
  • a reactor is generally used by being fixed to a target to be installed, such as a cooling base in which a refrigerant is circulated, by a fixing member such as a bolt.
  • a target to be installed such as a cooling base in which a refrigerant is circulated
  • a fixing member such as a bolt.
  • an attaching member such as a stay to which the bolt or the like is attached is unnecessary, and the number of parts can be reduced.
  • the magnetic core can be directly fixed to the installation target by providing the connecting core portion with the attachment portion.
  • the connecting core portion is formed from the above-described mixture of the magnetic material and the resin, the mounting portion to which the bolt or the like is attached can be easily attached to the connecting core portion by including the resin. Can be formed. Since this attaching part can be formed simultaneously with the above resin when the connecting core part is formed, the productivity of the reactor is excellent.
  • an embodiment including an outer resin portion that covers at least a part of the outer periphery of the assembly of the coil and the magnetic core.
  • the combination including the inner core portion and the connecting core portion disposed on the outer periphery of the coil can be sufficiently protected by the outer resin portion.
  • the connecting core portion includes a resin as described above
  • the resin can protect the coil and the inner core portion from the external environment and mechanically protect the outer resin portion. In the form including the above, it is possible to more reliably protect the union.
  • the connecting core part is composed of a mixture of a magnetic material and a resin, and the coil and the inner core part are sealed in the case with the resin constituting the connecting core part. Can do.
  • the coil / magnetic core combination may be protected from the external environment or mechanical protection may be enhanced, but the combination is stored in the case. By doing so, the protection can be enhanced. Further, in this configuration, since the constituent resin of the connecting core portion is used as the sealing resin, there is no need to separately prepare a potting resin as in the conventional case.
  • the inner core portion is composed of a laminated body of electromagnetic steel sheets.
  • the magnetic steel sheet is easy to obtain an inner core portion having a saturation magnetic flux density higher than that of the above-described green compact.
  • the present reactor is small.
  • FIG. 1 (A) is a schematic perspective view of a reactor according to Embodiment 1
  • FIG. 1 (B) is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1 (A)
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the reactor according to the first embodiment, cut along line CC shown in FIG. 1 (A).
  • FIG. 3 is a schematic exploded view for explaining the constituent members of the reactor according to the first embodiment.
  • FIG. 4 shows an outline of the reactor according to the second embodiment
  • FIG. 4 (A) is a perspective view
  • FIG. 4 (B) is a plan view in a state where a part of the connecting core portion is cut.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line DD shown in FIG.
  • FIG. 6 shows an outline of a coil molded body included in the reactor according to the third embodiment
  • FIG. 6 (A) is a perspective view
  • FIG. 6 (B) is an exploded perspective view
  • Fig. 7 (I) is a graph showing the relationship between magnetic flux ratio: (S1 x B1) / (S2 x B2) and relative volume
  • Fig. 7 (II) is the ratio of saturation magnetic flux density: (B1 / B2).
  • the magnetic flux ratio (S1 ⁇ B1) / (S2 ⁇ B2).
  • Reactor 1 ⁇ has a so-called pot shape including one coil 2 ⁇ formed by winding winding 2w and magnetic core 3 ⁇ on which coil 2 ⁇ is disposed.
  • the magnetic core 3 ⁇ has an inner core portion 3i inserted into the coil 2 ⁇ and a connecting core portion 3o that covers substantially the entire circumference of the coil 2 ⁇ , and the inner core portion 3i and the connecting core portion 3o are connected.
  • a closed magnetic path is formed by both the core portions 3i and 3o.
  • Reactor 1 ⁇ is characterized by the constituent material of magnetic core 3 ⁇ , its form, and electromagnetic characteristics. Hereinafter, each configuration will be described in detail.
  • the coil 2 ⁇ is a cylindrical body formed by spirally winding one continuous winding.
  • the winding 2w is preferably a coated wire having an insulating coating made of an insulating material on the outer periphery of a conductor made of a conductive material such as copper or aluminum.
  • a coated rectangular wire is used in which the conductor is made of a rectangular copper wire and the insulating coating is made of enamel.
  • the rectangular wire has an aspect ratio: width / thickness of the cross section of 11 and uses 10 or more.
  • a typical example of the insulating material constituting the insulating coating is polyamideimide.
  • the thickness of the insulating coating is preferably 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and the thicker the pinholes can be reduced, the higher the insulation.
  • the coil 2 ⁇ is formed by winding the coated rectangular wire edgewise. By adopting a cylindrical shape, a coil can be formed relatively easily even with edgewise winding. Also, here, the number of turns of the coil 2 ⁇ is 46, and 30 to 60 are satisfied (the number of turns in FIGS. 1 and 3 is an example).
  • the windings can be used in various shapes such as a circular shape and a polygonal shape in addition to the conductor made of a flat wire.
  • Both ends of the winding 2w forming the coil 2 ⁇ are appropriately extended from the turn and drawn to the outside of the connecting core portion 3o described later, and the exposed conductor portion is exposed to copper, aluminum, etc.
  • a terminal member (not shown) made of a conductive material is connected.
  • An external device (not shown) such as a power source for supplying power is connected to the coil 2 ⁇ via this terminal member.
  • welding such as TIG welding, crimping or the like can be used to connect the conductor portion of the winding 2w and the terminal member.
  • both end portions of the winding 2w are drawn out so as to be parallel to the axial direction of the coil 2 ⁇ , but the drawing direction can be appropriately selected.
  • both end portions of the winding may be drawn out so as to be orthogonal to the axial direction of the coil 2 ⁇ , or the drawing directions of the respective end portions may be different.
  • the configuration related to the winding and the coil can be applied to the embodiments described later.
  • the magnetic core 3 ⁇ includes a cylindrical inner core portion 3i inserted into the coil 2 ⁇ , one circular end surface of the inner core portion 3i, and a connecting core portion 3o formed so as to cover a cylindrical outer peripheral surface.
  • the magnetic properties of the magnetic core 3 ⁇ are different because the constituent material of the inner core portion 3i and the constituent material of the connecting core portion 3o are different.
  • the inner core portion 3i has a higher saturation magnetic flux density than the connecting core portion 3o
  • the connecting core portion 3o has a lower magnetic permeability than the inner core portion 3i.
  • the inner core portion 3i has a cylindrical outer shape that conforms to the shape of the inner peripheral surface of the coil 2 ⁇ .
  • the entire inner core portion 3i is composed of a compacted body, with a gap material, an air gap, and an adhesive interposed. Not a solid entity.
  • the green compact is typically obtained by molding a soft magnetic powder having an insulating coating on the surface and firing it at a temperature lower than the heat resistance temperature of the insulating coating.
  • a mixed powder in which a binder is appropriately mixed in addition to the soft magnetic powder can be used, or a powder having a coating made of a silicone resin or the like can be used as the insulating coating.
  • the saturation magnetic flux density of the green compact can be changed by adjusting the material of the soft magnetic powder, the mixing ratio of the soft magnetic powder and the binder, the amount of various coatings, and the like.
  • a powder compact with a high saturation magnetic flux density can be obtained by using a soft magnetic powder with a high saturation magnetic flux density or by increasing the proportion of the soft magnetic material by reducing the blending amount of the binder.
  • the saturation magnetic flux density tends to be increased by changing the molding pressure, specifically, by increasing the molding pressure. It is advisable to select the material of the soft magnetic powder and adjust the molding pressure so as to obtain a desired saturation magnetic flux density.
  • the above soft magnetic powder includes Fe-based alloy powders such as Fe-Si, Fe-Ni, Fe-Al, Fe-Co, Fe-Cr, Fe-Si-Al as well as iron group metal powders such as Fe, Co and Ni. Or rare earth metal powder, ferrite powder, etc. can be used.
  • the Fe-based alloy powder is easy to obtain a green compact with a high saturation magnetic flux density.
  • Such a powder can be produced by an atomizing method (gas or water), a mechanical pulverization method, or the like.
  • a powder made of a nanocrystalline material having a nano-sized crystal preferably a powder made of an anisotropic nanocrystalline material
  • a compact with high anisotropy and low coercive force is obtained.
  • the insulating coating formed on the soft magnetic powder include a phosphoric acid compound, a silicon compound, a zirconium compound, an aluminum compound, or a boron compound.
  • the binder include thermoplastic resins, non-thermoplastic resins, and higher fatty acids. This binder disappears by the above baking, or changes to an insulator such as silica.
  • the green compact includes, for example, a multilayer film having the insulating film, the heat-resistant film, and the flexible film on the surface of the particles made of the soft magnetic material.
  • a material (a soft magnetic material described in JP 2006-202956 A) may be used.
  • the heat-resistant film includes an organic silicon compound and is made of a material having a siloxane crosslinking density of more than 0 and 1.5 or less, and the flexible film is at least selected from silicone resin, epoxy resin, phenol resin, and amide resin What consists of a kind of resin is mentioned.
  • the inner core portion 3i is composed of a compacted body made of a soft magnetic material having a coating film having the above-mentioned multilayer structure, and a saturation magnetic flux density B1: 1.6T or more (1.6T ⁇ B1).
  • the saturation magnetic flux density B2 of 3o is 1.2 times or more (1.2 ⁇ B2 ⁇ B1, ie, 1 ⁇ 1.2 ⁇ (B1 / B2) is satisfied), and the relative permeability is 100 to 500.
  • B1 1.8T
  • B2 1T
  • (B1 / B2) 1.8
  • relative permeability 250.
  • the axial length of the coil 2 ⁇ in the inner core portion 3i (hereinafter simply referred to as the length) is longer than the length of the coil 2 ⁇ , and both end faces of the inner core portion 3i and the vicinity thereof are coil 2 ⁇ . It protrudes from the end face of.
  • the projecting lengths from the end faces of the coil 2 ⁇ at the end faces of the inner core portion 3i are different, and as shown in FIG. The projecting length is longer.
  • the protruding length can be appropriately selected.
  • the length of the inner core portion 3i may be equal to the length of the coil 2 ⁇ or may be slightly shorter.
  • the magnetic flux generated by the coil 2 ⁇ can be sufficiently passed through the inner core portion 3i.
  • the inner core portion is brought into contact with the bottom surface 50 of the case 5 so that one end surface of the inner core portion 3i is on the installation side. 3i is arranged. By doing so, the inner core portion 3i can be stably disposed in the case 5, and thus the connecting core portion 3o can be easily formed.
  • the connecting core portion 3o shown in FIG. 1 is formed so as to cover substantially all of the end surface and outer peripheral surface of the coil 2 ⁇ , and the end surface and outer peripheral surface that do not contact the case 5 in the inner core portion 3i.
  • the magnetic core 3 ⁇ forms a closed magnetic path by the connecting core portion 3o and the inner core portion 3i.
  • the connecting core part 3o and the inner core part 3i are joined by the constituent resin of the connecting core part 3o without an adhesive. Therefore, the magnetic core 3 ⁇ is an integrated product that is integrated without using an adhesive or a gap material over the whole.
  • the connecting core portion 3o is a rectangular parallelepiped covering the entire coil 2 ⁇ , but the shape of the connecting core portion is not particularly limited as long as a closed magnetic circuit can be formed. For example, at least a part of the outer periphery of the coil 2 ⁇ is allowed to be exposed without being covered by the connecting core portion.
  • the connecting core part has a U-shaped cross section
  • an EE form in which an E-shaped core is combined. It is good to form a connection core part so that it may become a desired shape.
  • the entire connecting core portion 3o is formed of a mixture (molded and cured body) of a magnetic material and a resin.
  • the molded cured body can typically be formed by injection molding or cast molding.
  • Injection molding usually involves mixing a powder made of a magnetic material (mixed powder with non-magnetic powder added if necessary) and a fluid binder resin, and molding this mixed fluid under a predetermined pressure. After pouring into a mold and molding, the binder resin is cured. In cast molding, a mixed fluid similar to that of injection molding is obtained, and then the mixed fluid is injected into a molding die without applying pressure to be molded and cured.
  • the same magnetic material as the soft magnetic powder used for the inner core portion 3i described above can be used as the magnetic material.
  • an iron-based material such as pure iron powder or Fe-based alloy powder having an average particle size of 10 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less can be suitably used.
  • a coating powder having a coating made of iron phosphate or the like on the surface of particles made of a soft magnetic material may be used.
  • thermosetting resin such as an epoxy resin, a phenol resin, or a silicone resin
  • the binder resin When a thermosetting resin is used as the binder resin, the molded body is heated to thermoset the resin.
  • a normal temperature curable resin or a low temperature curable resin may be used as the binder resin.
  • the molded body is allowed to stand at a normal temperature to a relatively low temperature to be cured. Since the molded hardened body contains a large amount of binder resin that is a non-magnetic material, even if the same soft magnetic powder as that of the green compact forming the inner core portion 3i is used, the saturation magnetic flux density is higher than that of the green compact. The magnetic permeability is also low.
  • a filler made of ceramics such as alumina or silica may be mixed in addition to the magnetic material powder and the binder resin.
  • the powder may precipitate due to its own weight, and the density of the magnetic material in the connecting core portion may become non-uniform.
  • the combination of the magnetic material powder and the binder resin When using the above injection molding or cast molding, the combination of the magnetic material powder and the binder resin.
  • the magnetic core powder, binder resin, and filler composition can be changed to change the connecting core portion.
  • the permeability and saturation magnetic flux density can be adjusted. For example, when the blending amount of the magnetic material powder is reduced, the magnetic permeability tends to decrease.
  • the magnetic permeability and saturation magnetic flux density of the connecting core portion 3o may be adjusted so that the reactor 1 ⁇ has a desired inductance.
  • the connecting core portion 3o is an iron-based material having an average particle size of 100 ⁇ m or less, and is composed of a molded cured body of a coating powder and an epoxy resin having the above-mentioned coating, and has a relative magnetic permeability of 5 to 30 Saturation magnetic flux density: 0.5 T or more and less than the saturation magnetic flux density of the inner core portion.
  • B2 1T and relative permeability: 10.
  • the reactor 1 ⁇ is different in the saturation magnetic flux density and the relative permeability of the inner core portion 3i and the connecting core portion 3o. Further, when the reactor 1 ⁇ is cut so as to be orthogonal to the axial direction of the coil 2 ⁇ as shown in FIG. 1 (A) (here, when cut along the CC line), the cross-sectional area of the inner core portion 3i (FIG. 2). In S1), the saturation magnetic flux density in the above-mentioned cross section of the inner core portion 3i is B1, the cross-sectional area of the connecting core portion 3o (annular area surrounding the coil 2 ⁇ in FIG.
  • an insulator In order to further improve the insulation between the coil 2 ⁇ and the magnetic core 3 ⁇ , it is preferable to interpose an insulator at a location where the coil 2 ⁇ contacts the magnetic core 3 ⁇ .
  • an insulating tape may be attached to the inner / outer peripheral surface of the coil 2 ⁇ , or insulating paper or an insulating sheet may be disposed.
  • a bobbin (not shown) made of an insulating material may be disposed on the outer periphery of the inner core portion 3i.
  • An example of the bobbin is a cylindrical body that covers the outer periphery of the inner core portion 3i.
  • an insulating resin such as polyphenylene sulfide (PPS) resin, liquid crystal polymer (LCP), polytetrafluoroethylene (PTFE) resin can be suitably used.
  • “Case” Reactor 1 ⁇ is provided with a case 5 that houses an assembly of coil 2 ⁇ and magnetic core 3 ⁇ .
  • the coil 2 ⁇ and the inner core portion 3i are sealed in the case 5 with a resin constituting the connecting core portion 3o. That is, the constituent resin of the connecting core portion 3o also functions as a sealing material for the coil 2 ⁇ and the inner core portion 3i.
  • the coil 2 ⁇ is accommodated so that is orthogonal to each other.
  • the direction of arrangement of the coil with respect to the case can be appropriately selected.
  • the case 5 is a box made of a metal such as aluminum, having a rectangular bottom surface 50 and a side wall 51 erected from the bottom surface 50, one of which is open.
  • the case 5 shown in this example suppresses the rotation of the coil 2 ⁇ on the inner peripheral surface of the side wall 51, and protrudes at one corner of the inner peripheral surface of the case 5 and the guide protrusion 52 that functions as a guide when the coil 2 ⁇ is inserted.
  • a positioning portion 53 used for positioning the end of the winding 2w, and a coil support portion for projecting from the bottom surface 50 on the inner peripheral surface of the case 5 to support the coil 2 ⁇ and positioning the height of the coil 2 ⁇ with respect to the case 5 (Not shown).
  • the coil 2 ⁇ can be accurately placed at a desired position in the case 5, and the inner core portion 3i with respect to the coil 2 ⁇ can be pulled.
  • the position of can be determined with high accuracy.
  • the guide protrusion 52 or the like may be omitted, or separate members may be prepared, and these separate members may be stored in a case and used for positioning or the like.
  • the case 5 shown in this example includes an attachment portion 54 having a bolt hole 54h for fixing the reactor 1 ⁇ to an installation target (not shown) with a bolt. By having the mounting portion 54, the reactor 1 ⁇ can be easily fixed to the installation target with a bolt.
  • [Usage] Reactor 1 ⁇ having the above-described configuration has applications where the energization conditions are, for example, maximum current (DC): about 100A to 1000A, average voltage: about 100V to 1000V, operating frequency: about 5kHz to 100kHz, typically electric It can be suitably used as a component part of an in-vehicle power converter such as an automobile or a hybrid automobile.
  • DC maximum current
  • the inductance when the DC current is 0A 10 ⁇ H or more and 1mH or less
  • the inductance when the maximum current is applied 0A
  • the inductance of the reactor 1 ⁇ is adjusted to satisfy 30% or more of the inductance when it is 0A It is expected.
  • the size of the reactor 1 ⁇ having the above configuration satisfies a desired inductance and is 0.17 ⁇ (B1 / B2) + 0.42 ⁇ (S1 ⁇ B1) / (S2 ⁇ B2) ⁇ 0.50 ⁇ (B1 / B2) +0 It can be appropriately selected within the range satisfying .62.
  • the smallest rectangular parallelepiped that can contain the combination of the coil 2 ⁇ and the magnetic core 3 ⁇ (excluding the end of the winding 2w constituting the coil 2 ⁇ ) is taken, and the outer dimensions of the rectangular parallelepiped are L1 in ascending order.
  • L2, L3 (L1 to L3 are illustrated in FIGS.
  • Reactor 1 ⁇ can be manufactured as follows. First, the coil 2 ⁇ and the inner core portion 3i made of a compacted body are prepared, and the inner core portion 3i is inserted into the coil 2 ⁇ as shown in FIG. 3, and the assembly of the coil 2 ⁇ and the inner core portion 3i is assembled. Is made. As described above, an insulator may be appropriately disposed between the coil 2 ⁇ and the inner core portion 3i.
  • the assembly is stored in the case 5.
  • the assembly can be accurately placed at a predetermined position in the case 5 by using the above-described guide protrusion 52 and the like.
  • a mixed fluid of a magnetic material and a binder resin constituting the connecting core portion 3o (FIG. 1) is appropriately poured to form the connecting core portion 3o having a predetermined shape, and then the binder resin is cured.
  • reactor 1 ⁇ (FIG. 1) is obtained.
  • the magnetic core 3 ⁇ can be reduced in size by reducing the size of the inner core portion 3i and the saturation magnetic flux of both the core portions 3i, 3o satisfying a specific relationship, so that the reactor 1 ⁇ can be reduced in size. Further, the reactor 1 ⁇ has a high saturation magnetic flux density of the inner core portion 3i where the coil 2 ⁇ is disposed, and a low permeability of the connecting core portion 3o covering the outer periphery of the coil 2 ⁇ , so that the gap material can be omitted. From this point, it is small. Furthermore, since the reactor 1 ⁇ has no gap material over the entire magnetic core 3 ⁇ , the leakage magnetic flux at the gap does not affect the coil 2 ⁇ , so the outer surface of the inner core portion 3i The coil 2 ⁇ can be placed close to the inner peripheral surface.
  • the reactor 1 ⁇ is small.
  • the inner core portion 3i is a compacted body, and the outer shape of the inner core portion 3i is a columnar shape along the shape of the inner peripheral surface of the cylindrical coil 2 ⁇ . It can be made even smaller.
  • the reactor 1 ⁇ is small because it has a so-called pot shape with only one coil 2 ⁇ .
  • the reactor 1 ⁇ has an adhesive-less structure that does not use any adhesive, and is excellent in productivity since a gap material joining step or the like is not required for forming the inner core portion 3i.
  • the magnetic core 3 ⁇ is formed by joining the inner core portion 3i and the connecting core portion 3o with the constituent resin of the connecting core portion 3o simultaneously with the formation of the connecting core portion 3o, and as a result, the reactor 1 ⁇ is manufactured. Therefore, the number of manufacturing steps is small, and the productivity is excellent from this point.
  • the inner core portion 3i is a compacted body, so that the saturation magnetic flux density can be easily adjusted, and even a complicated three-dimensional shape can be easily formed. Excellent productivity.
  • the reactor 5 with the reactor 1 ⁇ , the combination of the coil 2 ⁇ and the magnetic core 3 ⁇ can be protected from the external environment such as dust and corrosion or mechanically protected.
  • the connecting core portion 3o includes the resin component, it is possible to protect the coil 2 ⁇ and the inner core portion 3i from the external environment and mechanical protection even when the case 5 is open.
  • the coil 2 ⁇ is entirely covered with the connecting core portion 3o, so that the connecting core portion 3o can be easily formed and the coil 2 can be sufficiently protected.
  • the case 5 is made of metal, it can be used for a heat dissipation path, and the reactor 1 ⁇ is excellent in heat dissipation.
  • the inner core portion 3i on which the coil 2 ⁇ is disposed is in contact with the case 5, the heat of the coil 2 ⁇ can be effectively released.
  • the reactor 1 ⁇ of the second embodiment will be described mainly with reference to FIGS.
  • the basic configuration of the reactor 1 ⁇ is the same as that of the reactor 1 ⁇ of the first embodiment, and includes a coil 2 ⁇ and a magnetic core 3 ⁇ that forms a closed magnetic path by the inner core portion 3i and the connecting core portion 3o, and the inner core portion 3i
  • Each of the connecting core portions 3o has different magnetic characteristics.
  • the reactor 1 ⁇ has a pair of coil elements 2a and 2b as the coil 2 ⁇ , a point that does not have a case, and the orientation of the arrangement of the coil 2 ⁇ with respect to the surface on the installation side of the reactor 1 ⁇ is the reactor 1 ⁇ of the first embodiment. And different.
  • these differences and effects based on these differences will be mainly described, and descriptions of configurations and effects common to the first embodiment will be omitted.
  • the coil 2 ⁇ has a pair of coil elements 2a and 2b formed by spirally winding one continuous winding 2w (see FIG. 6 described later).
  • the two coil elements 2a and 2b are formed side by side so that the respective axial directions are parallel to each other.
  • the winding 2w uses the same covered flat wire as in the first embodiment (the flat wire has an aspect ratio of 10 or more).
  • Both coil elements 2a and 2b are formed by edgewise winding the covered rectangular wire, and are connected by a winding portion 2r (see FIG. 6 (B)) formed by folding a part of the winding 2w. .
  • Each of the coil elements 2a and 2b has a rectangular shape (track shape) with rounded corners.
  • the total number of turns of both coil elements 2a and 2b is 30 to 60 (the number of turns in FIGS. 4 and 6 is an example).
  • each coil element can be set as an integral coil by forming each coil element by a separate coil
  • welding examples include TIG welding, laser welding, and resistance welding.
  • the ends of the windings may be joined to each other by crimping, cold welding, vibration welding, or the like.
  • the configuration related to this coil can also be applied to the embodiments described later.
  • the coil elements 2a and 2b are arranged such that the axial directions of the coil elements 2a and 2b are parallel to the surface on the installation side of the reactor 1 ⁇ . It is a form.
  • the magnetic core 3 ⁇ includes inner core portions 3ia and 3ib inserted through the coil elements 2a and 2b, and a connecting core portion 3o that connects the inner core portions 3ia and 3ib to form a closed magnetic circuit together with the inner core portion 3i.
  • Each inner core portion 3ia, 3ib is a rectangular (track shape) rectangular parallelepiped having an outer shape along the shape of the inner peripheral surface of each coil element 2a, 2b and rounded corners. These inner core portions 3ia and 3ib are entirely formed of a compacted body, and are solid bodies that are free of gap materials, air gaps, and adhesives.
  • the inner core portion 3i of the second embodiment is also composed of a compacted body made of the same material as the reactor 1 ⁇ of the first embodiment, and has the same magnetic characteristics as the reactor 1 ⁇ of the first embodiment.
  • the saturation magnetic flux density B1 1.6T or more (1.6T ⁇ B1) and 1.2 times or more the saturation magnetic flux density B2 of the connecting core portion 3o (1.2 ⁇ B2 ⁇ B1, 1 ⁇ 1.2 ⁇ (B1 / B2)) , Relative permeability: 100-500.
  • the axial length of each coil element 2a, 2b in each inner core portion 3ia, 3ib (hereinafter simply referred to as length) is longer than the length of each coil element 2a, 2b.
  • Both end portions of the inner core portions 3ia and 3ib protrude from the end surfaces of the coil elements 2a and 2b.
  • the protruding lengths of the end surfaces of the inner core portions 3ia and 3ib are substantially equal.
  • the connecting core portion 3o is formed so as to cover substantially the entire outer periphery of the assembly of the coil 2 ⁇ and the inner core portion 3i inserted into the coil 2 ⁇ . That is, the connecting core portion 3o covers the entire outer periphery of the coil 2 ⁇ , the end surface of the coil 2 ⁇ , and both end surfaces of the inner core portion 3i.
  • the connecting core portion 3o and the inner core portion 3i are joined by the constituent resin of the connecting core portion 3o without interposing an adhesive, and the magnetic core 3 ⁇ is entirely connected with an adhesive or a gap material. It is an integrated product that is integrated.
  • the connecting core portion 3o of the second embodiment is also composed of a molded and cured body of the same material as the reactor 1 ⁇ of the first embodiment, and has the same magnetic characteristics as the reactor 1 ⁇ of the first embodiment. That is, the relative permeability: 5 to 30, the saturation magnetic flux density: 0.5 T or more and less than the saturation magnetic flux density of the inner core portion.
  • the connecting core portion 3o is a rectangular parallelepiped covering the entire coil 2 ⁇ , but if a closed magnetic circuit can be formed, at least a part of the outer periphery of the coil 1 ⁇ is not covered by the connecting core portion and exposed as described above. Also good.
  • Examples of the form in which a part of the outer periphery of the coil is covered with the connecting core part include an E-E form in which an E-shaped core is combined.
  • there is a form in which the outer periphery of the pair of coil elements is not substantially covered by the connecting core part and is exposed.
  • a connecting core portion is provided so as to connect one end portions and the other end portions of a pair of inner core portions arranged in parallel to form an O-shaped magnetic core.
  • the connecting core portion may be formed in a state where the coil element is disposed on the inner core portion, or an O-shaped magnetic core is prepared in advance, and the coil element is formed at a location where the saturation magnetic flux density is high. May be.
  • the reactor 1 ⁇ When the reactor 1 ⁇ is cut so as to be orthogonal to the axial direction of the coil elements 2a and 2b as shown in FIG. 4 (A) (here, when cut along the DD line), the cross-sectional area of the inner core portions 3ia and 3ib Are equal to each other (see FIG. 5), the cross-sectional area of one inner core part is S1 ⁇ , the saturation magnetic flux density in the cross-section of this inner core part is B1 ⁇ , and the cross-sectional area of the connecting core part 3o (here, the inner core part) 3A, the cross-sectional area when the range x covering the end faces of 3ib is cut in the axial direction of the coil elements 2a, 2b (hatched area in FIG.
  • Reactor 1 ⁇ does not have a case, and an outer shape is formed by connecting core portion 3o. Since the connecting core portion 3o has a resin component, a three-dimensional outer shape can be easily produced by using a mold having an appropriate shape. For example, when the reactor 1 ⁇ is fixed to an installation target such as a cooling base with a fixing member such as a bolt, the bolt hole forming portion (attachment portion) can be formed integrally with the connecting core portion 3o.
  • the mounting portion include a flange portion (not shown) that protrudes from one surface of the rectangular parallelepiped connecting core portion 3o shown in FIG. 4 (A) and has the bolt hole.
  • attachment part integrally with the connecting core part 3o it is not necessary to prepare a separate member such as a stay separately, and the number of parts can be reduced. Further, by forming the attachment portion integrally with the connecting core portion 3o, there is no need to separately provide a step for forming the attachment portion.
  • the outer dimensions of the rectangular parallelepiped are L1, L2, and L3 in order of shortness (L1 to L3 are illustrated in FIGS. 4 and 5), and 3 ⁇ L1 / (L1 + L2 + L3) when the the flatness, flatness satisfies 0.5 or more, the capacity is 0.2 liters (200cm 3) ⁇ 0.8 liters (800 cm 3) is the degree and size. Therefore, similarly to the reactor 1 ⁇ of the first embodiment, the reactor 1 ⁇ can be suitably used for in-vehicle components.
  • Reactor 1 ⁇ can be manufactured as follows. First, an inner core portion 3i made of a coil 2 ⁇ and a green compact is prepared, and the inner core portions 3ia and 3ib are inserted into the coil elements 2a and 2b, respectively. As described in the first embodiment, an insulator may be interposed between the coil 2 ⁇ and the inner core portion 3i to enhance the insulation. The assembly of the coil 2 ⁇ and the inner core portion 3i is housed in a molding die (not shown), and a mixed fluid of a magnetic material and a binder resin constituting the connecting core portion 3o is appropriately poured into the molding die. The reactor 1 ⁇ is obtained by forming the connecting core portion 3o having a predetermined shape and then curing the binder resin.
  • the reactor 1 ⁇ of the second embodiment has a smaller number of parts because it does not include a case, and is smaller than a case where a case is included. Further, the reactor 1 ⁇ tends to be able to reduce the axial length of each coil element by including a plurality of coil elements 2a and 2b. When the reactor has a large number of turns, the reactor 1 ⁇ can be downsized. it can.
  • Embodiment 3 A reactor according to Embodiment 3 will be mainly described with reference to FIG.
  • the reactor of the third embodiment is different from the reactor 1 ⁇ of the second embodiment in that it includes an inner resin portion 4c that covers the surface of the coil 2 ⁇ .
  • this difference and the effects based on this difference will be mainly described, and description of configurations and effects common to the second embodiment will be omitted.
  • the reactor of Embodiment 3 includes a coil molded body 4 in which a coil 2 ⁇ and an inner core portion 3i are integrated by a constituent resin of an inner resin portion 4c.
  • the coil molded body 4 covers the surface of the coil 2 ⁇ , the inner core portion 3i inserted into the coil 2 ⁇ , the shape of the coil 2 ⁇ , and holds the coil 2 ⁇ and the inner core portion 3i integrally. And an inner resin portion 4c.
  • the coil 2 ⁇ is formed by winding a winding 2w made of a covered rectangular wire edgewise, and includes a pair of coil elements 2a and 2b arranged in parallel and a part of the winding 2w. And a winding part 2r for connecting the coil elements 2a and 2b.
  • Inner core portions 3ia and 3ib are inserted and arranged on the inner circumferences of the coil elements 2a and 2b, respectively, as shown in FIG. 6 (A). Then, in a state where the inner core portions 3ia and 3ib are inserted into the coil elements 2a and 2b, the inner core portion 3i is integrated with the coil 2 ⁇ with the constituent resin of the inner resin portion 4c. Like the reactor 1 ⁇ of the second embodiment, the inner core portion 3i has a rectangular parallelepiped shape with rounded corners, and the length of the inner core portion 3i is such that its end surface slightly protrudes from the end surface 4e of the inner resin portion 4c. (The length of the coil 2 ⁇ in the axial direction) is adjusted.
  • the inner resin portion 4c is substantially the same as the coil 2 ⁇ so that both ends of the winding 2w and a part of the outer periphery of each coil element 2a, 2b (here, corner portions of the coil elements 2a, 2b) are exposed. Cover the whole.
  • the exposed portions provided on a part of the outer periphery of each of the coil elements 2a and 2b are portions where the coil 2 ⁇ is directly held by a mold when the inner resin portion 4c is formed.
  • the holding location of the coil 2 ⁇ in the mold can be any location other than the corner portion of the coil 2 ⁇ , for example, a flat location created by a turn, and is not particularly limited.
  • the part of the coil 2 ⁇ is exposed without being covered by the inner resin part 4c, so that the outer shape of the inner resin part 4c becomes an uneven shape.
  • an insulating tape is attached or an insulating resin is separately filled.
  • the portion of the inner resin portion 4c that covers the turn portions of the coil elements 2a and 2b has a substantially uniform thickness, and the portion that covers the winding portion 2r is partially thick and protrudes in the axial direction of the coil 2 ⁇ . Shape.
  • the thickness of the inner resin portion 4c can be appropriately selected so as to satisfy the desired insulating characteristics, and for example, it may be about 1 mm to 10 mm.
  • the inner resin portion 4c further has a function of holding both the coil elements 2a and 2b in a compressed state than the free length.
  • the constituent resin of the inner resin part 4c has heat resistance that does not soften against the maximum temperature of the coil or magnetic core when a reactor including the coil molded body 4 is used.
  • Transfer molding or injection molding An insulating material that can be used is preferably used.
  • a thermosetting resin such as epoxy, or a thermoplastic resin such as PPS resin or LCP can be suitably used.
  • an epoxy resin is used.
  • a resin composed of at least one ceramic selected from silicon nitride, alumina, aluminum nitride, boron nitride, and silicon carbide is used as the constituent resin of the inner resin portion 4c, the heat of the coil is reduced. A reactor that is easy to discharge and excellent in heat dissipation can be obtained.
  • the coil molded body 4 can be manufactured using a molding die (not shown) as follows.
  • a molding die one constituted by a pair of first and second molds that can be opened and closed can be used.
  • the first mold includes an end plate located on one end side of the coil 2 ⁇ (the side from which the end of the winding 2w is drawn in FIG. 6), and the second mold is the other end side of the coil (in FIG. 6).
  • the first mold and the second mold include a plurality of rod-like bodies that can be moved back and forth inside the mold by a drive mechanism, and the end faces of the coil elements 2a and 2b (surfaces in which turns appear to be annular) by these rod-like bodies. ) Is appropriately pressed to compress the coil elements 2a and 2b, or the coil 2 ⁇ is held at a predetermined position in the molding die.
  • the rod-shaped body has sufficient strength against compression of the coil 2 ⁇ and heat resistance against heat at the time of molding the inner resin portion 4c, and is not covered with the inner resin portion 4c in the coil 2 ⁇ (in FIG. 6 In order to reduce the small holes that can be seen on the end faces of the coil elements 2a and 2b, it is preferable to make them as thin as possible.
  • the molding die includes a holding member that holds a corner portion of the coil 2 ⁇ .
  • the coil 2 ⁇ and the inner core portion 3i are arranged coaxially so that a predetermined gap is provided between the inner peripheral surface of the coil elements 2a and 2b and the outer peripheral surface of the inner core portions 3ia and 3ib.
  • the coil 2 ⁇ is arranged in the molding die so that a predetermined gap is provided between the inner circumferential surface of the molding die and the outer circumferential surfaces of the coil elements 2a and 2b.
  • the inner core portion 3i can be positioned in the molding die by positioning on the end plate of the molding die. At the stage where the coil 2 ⁇ is disposed in the molding die, the coil 2 ⁇ is not yet compressed.
  • the molding die is closed, the rod-shaped body is advanced into the molding die, and the coil elements 2a and 2b are compressed. By this compression, a gap between adjacent turns constituting each coil element 2a, 2b is reduced. This compression is performed while holding the corner portion of the coil 2 ⁇ by the holding member.
  • a member capable of holding the coil 2 ⁇ in a predetermined shape may be separately attached, and the coil 2 ⁇ in a pre-compressed state may be stored in a mold.
  • the coil 2 ⁇ can be stably held at a predetermined position in the mold by holding the coil elements 2a and 2b in a pressed state by fixing them using bolts or the like.
  • the separately attached member is preferably detachable and can be reused.
  • the resin is injected into the molding die from the resin injection port and solidified, then the rod-like body is retracted, the molding die is opened, and the coil molded body 4 is taken out.
  • the coil molded body 4 is held by the inner resin portion 4c in a predetermined shape in which the coil 2 ⁇ is compressed, and the inner core portion 3i is integrated.
  • the plurality of small holes formed in the place pressed by the rod-shaped body are also filled with an insulating resin or attached with an insulating tape in order to improve the insulation between the coil 2 ⁇ and the connecting core portion 3o. It is preferable to fill in.
  • the basic manufacturing method of the coil molded body 4 described above can also be applied to the coil molded body of Embodiment 4 to be described later.
  • the reactor provided with the coil molded body 4 is manufactured by first producing the coil molded body 4 as described above and storing it in a molding die (not shown), and the magnetic material constituting the connecting core portion in the molding die. It can be manufactured by pouring a mixed fluid of a binder resin and molding and curing.
  • the reactor of the third embodiment like the reactors 1 ⁇ and ⁇ of the first and second embodiments, does not use an adhesive, and simultaneously with the formation of the connecting core portion 3o, the formation of the magnetic core, and pulling the reactor
  • the coil molded body 4 in which the shape of the coil 2 ⁇ is maintained, the coil 2 ⁇ can be easily handled during manufacture of the reactor, and the productivity is excellent.
  • this coil molded body 4 also includes the inner core portion 3i, so that it is not necessary to insert the inner core portion 3i into the coil 2 ⁇ , and the number of steps can be reduced. Excellent productivity.
  • the coil 2 ⁇ and the inner core part 3i can be handled as an integrated object, it is easy to perform storage work in a mold for forming the connecting core part 3o as compared to the case where both are separate members, From this point, the productivity of the reactor is excellent.
  • the axial length of the coil 2 ⁇ can be shortened, and the reactor can be made smaller in this respect as well.
  • the coil molded body having a built-in coil including a plurality of coil elements has been described. However, like the coil 2 ⁇ illustrated in the first embodiment, a coil molded body including only one coil is used. Can do. This coil molded body has only one built-in coil and does not have the winding-back portion 2r (FIG. 6B), so that the coil molded body can be easily molded and has excellent manufacturability.
  • the configuration in which the coil 2 ⁇ and the inner core portion 3i are integrated by the inner resin portion 4c as the coil molded body 4 has been described.
  • a coil molded object it can be set as the form by which the inner core part is not integrated with the coil by the inner resin part, ie, the form by which the coil molded object was comprised by the coil and the inner resin part.
  • the coil molded body has a hollow hole formed by a constituent resin of an inner resin portion that covers the inner circumference of each coil element. Each inner core part is inserted and arranged in each hollow hole.
  • each inner core part is arranged at an appropriate position on the inner circumference of each coil element, and match the shape of the hollow hole with the outer shape of the inner core part
  • the constituent resin of the inner resin portion existing on the inner periphery of each coil element can function as a positioning portion for each inner core portion.
  • Such a coil molded body can be manufactured by arranging a core having a predetermined shape in place of the arrangement of the inner core portion in the manufacturing process of the coil molded body 4 described in the third embodiment.
  • an inner core portion is inserted and disposed in the hollow hole of the obtained coil molded body, and the assembly of the coil molded body and the inner coil portion is stored in a molding die. And it can manufacture by forming a connection core part.
  • Embodiment 5 The combination of the coil and the magnetic core described in Embodiments 2 to 4 can be used as it is.
  • a reactor including the case described in the first embodiment or a reactor including an outer resin portion (not shown) that covers at least a part of the outer periphery of the assembly can be used. It is good also as a form which covered the whole outer periphery of the said assembly with the outer side resin part, and is good also as a form which exposed a part of said combination.
  • the resin component of the outer resin part includes epoxy resin, urethane resin, PPS resin, polybutylene terephthalate (PBT) resin, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, unsaturated polyester, and the above-mentioned ceramics.
  • a mixture of fillers can be used. By containing a filler, the heat dissipation of a reactor can be improved.
  • the outer resin portion preferably has a heat conductivity of 0.5 W / m ⁇ K or more, more preferably 1.0 W / m ⁇ K or more, and particularly preferably 2.0 W / m ⁇ K or more because of excellent heat dissipation.
  • the reactor having the outer resin part can protect not only the coil and the inner core part but also the connecting core part from the external environment or mechanically.
  • both end portions of the winding constituting the coil are exposed from the outer resin portion so that the terminal member can be attached.
  • an attachment part may be provided integrally in an outer side resin part, may be provided in both an outer side resin part and a connection core part, and a connection core part is provided. May be provided only.
  • a combination of the coil 2 ⁇ and the magnetic core 3 ⁇ is prepared in the same manner as in the second embodiment, and this combination is stored in the case.
  • it may be filled with a separately prepared potting resin.
  • the potting resin for example, the same resin as that of the outer resin portion described above can be used. When filling the potting resin, both end portions of the winding constituting the coil are exposed from the potting resin so that the terminal member can be attached. By providing the potting resin, the entire magnetic core including the coil and the connecting core portion can be more effectively protected from the external environment.
  • the inner core portion 3i has been described as being formed of a green compact.
  • the electromagnetic steel plate represented by the silicon steel plate can be utilized as an inner core part.
  • the magnetic steel sheet is easy to obtain a magnetic core having a high saturation magnetic flux density as compared with the green compact.
  • Test example As a magnetic core provided in the reactor, a magnetic core having partially different magnetic characteristics was used as a target, and the relationship between the saturation magnetic flux of each part having different magnetic characteristics and the volume of the reactor was obtained by simulation.
  • the test conditions are as follows.
  • Permeability is fixed to the inner core part: 250 and the connecting core part: 10.
  • the saturation magnetic flux density is 1.4T, the average of the saturation magnetic flux density of the inner core part and the saturation magnetic flux density of the connecting core part.
  • Saturation magnetic flux density ratio: B1 / B2 is selected from the range of 1 to 2.5.
  • Magnetic flux ratio: (S1 ⁇ B1) / (S2 ⁇ B2) is from the range of 0.5 to 1.8.
  • the cross-sectional shape of the winding wire constituting the coil and the number of turns of the coil are determined, the size and inductance of the coil can be determined. Therefore, here, the number of turns of the coil, the cross-sectional shape of the winding, the cross-sectional areas S1, S2 of the inner core part and the connecting core part are variables, and the combination of the variables satisfying the inductance and electric resistance of (5) above.
  • FIG. 7 (I) shows the relationship between (S1 ⁇ B1) / (S2 ⁇ B2) and this relative volume.
  • the reactor of the present invention can be used as a component of a power conversion device such as a bidirectional DC-DC converter mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle, an electric vehicle, or a fuel cell vehicle.
  • a power conversion device such as a bidirectional DC-DC converter mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle, an electric vehicle, or a fuel cell vehicle.

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Abstract

小型なリアクトルを提供する。リアクトル1αは、コイル2αと、コイル2αが配置される磁性コア3αとを具える。磁性コア3αは、コイル2α内に挿通された内側コア部3iと、コイル2αの外周を覆う連結コア部3oとにより閉磁路を形成する。内側コア部3iの断面積をS1、飽和磁束密度をB1、連結コア部3oの断面積をS2、飽和磁束密度をB2、両コア部3i,3oの飽和磁束密度の比を(B1/B2)、両コア部の磁束比を(S1×B1)/(S2×B2)とするとき、1＜(B1/B2)、及び0.17×(B1/B2)＋0.42≦(S1×B1)/(S2×B2)≦0.50×(B1/B2)＋0.62を満たす。1＜(B1/B2)を満たすことで、内側コア部3iの断面積を小さくし、(S1×B1)/(S2×B2)を特定の範囲に調整していることで、リアクトル1αを小型にできる。

Description

リアクトル
　本発明は、車載用DC-DCコンバータといった電力変換装置の構成部品に用いられるリアクトルに関するものである。特に、小型なリアクトルに関する。
　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。例えば、ハイブリッド自動車などの車両に載置されるコンバータに利用されるリアクトルとして、O字状といった環状の磁性コアの外周に、巻線を巻回してなる一対のコイルが並列に配置された形態が挙げられる。
　その他、特許文献1では、一つのコイルの内周に配置される円柱状の内側コア部と、このコイルの外周を覆うように配置される円筒状コア部と、このコイルの各端面に配置される一対の円板状コア部とを具える断面E字状の磁性コア、所謂ポット型コアを具えるリアクトルを開示している(特許文献1　図1)。ポット型コアでは、上記円板状コア部により、同心状に配置された内側コア部及び円筒状コア部が連結されて閉磁路を形成する。また、特許文献1には、内側コア部の飽和磁束密度を円筒状コア部及び円板状コア部よりも高くすることで内側コア部の断面積を小さくして、小型なリアクトルが得られることが開示されている。
特開2009-033051号公報
　車載部品などの設置スペースが狭い箇所に配置される部品には、小型であることが望まれる。特許文献1には、複数の分割片を接着剤により接合して一体化された磁性コアが開示されているが、更なる小型化を考慮すると、接着剤をも除去することが望まれる。これに対し、特許文献1の段落0017に記載されるように、磁性コア全体を圧粉成形体とし、圧粉材料と共にコイルを金型に配置して磁性コアを成形することで、接着剤を不要にしたり、上述のように磁性コアの飽和磁束密度を部分的に異ならせることで小型なリアクトルが得られる。
　しかし、従来、実際に許容されるリアクトルの全体的な大きさ、即ち、リアクトルの体積に着眼して、所望の電磁気的性能を満たしながら、小型化を達成するための具体的な構成について十分に検討されていない。
　そこで、本発明の目的の一つは、小型なリアクトルを提供することにある。また、本発明の他の目的は、小型で、生産性に優れるリアクトルを提供することにある。
　本発明者は、リアクトルの全体的な大きさに着目し、所望の電磁気的性能を満たしながら、小型なリアクトルとなる条件を検討したところ、磁性コアの飽和磁束密度を部分的に異ならせると共に、飽和磁束密度が異なる各部位の飽和磁束が特定の範囲を満たすことが好ましい、との知見を得た。具体的には、後述する試験例に示すように、上記各部位の飽和磁束の比(以下、磁束比と呼ぶ)を変化させたときのリアクトルの体積を調べたところ、B1/B2が1を超える範囲では、上記磁束比が特定の範囲を満たすと、リアクトルの体積を小さくすることができる、との知見を得た。本発明は、この知見に基づき、磁性コアにおいてコイルの内外の各部位の飽和磁束密度の大小関係を規定すると共に、飽和磁束の関係を規定する。
　本発明は、巻線を巻回してなるコイルと、このコイルが配置される磁性コアとを具えるリアクトルに関するものである。上記磁性コアは、上記コイル内に挿通された内側コア部と、上記コイルの外周の少なくとも一部を覆う連結コア部とを有する。両コア部により閉磁路を形成する。上記内側コア部の断面積をS1、上記内側コア部の飽和磁束密度をB1、上記連結コア部の断面積をS2、上記連結コア部の飽和磁束密度をB2、両コア部の飽和磁束密度の比を(B1/B2)、両コア部の磁束比を(S1×B1)/(S2×B2)とするとき、以下の(1)及び(2)を満たす。
　(1)　1＜(B1/B2)
　(2)　0.17×(B1/B2)＋0.42≦(S1×B1)/(S2×B2)≦0.50×(B1/B2)＋0.62
　本発明リアクトルでは、磁性コアが一様な材料で構成されておらず、コイルの内外に配置される各部位が異なる材料から構成されて、上述のように磁性コアの磁気特性が部分的に異なる。特に、本発明リアクトルでは、内側コア部の飽和磁束密度が連結コア部の飽和磁束密度よりも高いことで(1＜(B1/B2))、一様な材料で構成された磁性コアと同じ磁束密度を得る場合、内側コア部の断面積を小さくすることができる。かつ、本発明リアクトルは、リアクトルの全体的な大きさが小さくなるようにコイルの内外に配置される各部位の飽和磁束((S1×B1),(S2×B2))を特定の範囲に調整することで得られ、上述のように磁性コアの各部位の飽和磁束の比(上記磁束比)が特定の条件を満たす。このように内側コア部の小型化、及び磁性コアにおけるコイル内外の飽和磁束の比の特定により、本発明リアクトルは、設置面積といった平面的な小型化は勿論、立体的な小型化を図ることができる。
　飽和磁束密度の比:(B1/B2)が1よりも大きいことで、一定の磁束を得る場合、B1/B2≦1の形態と比較して、内側コア部の断面積を小さくできることから、内側コア部の外周に設けるコイルの外径を小さくでき、リアクトルの小型化に寄与することができる。また、コイルの外径を小さくできることでコイルが短くでき、コイルの抵抗を下げられるため、損失の低減を図ることができる。コイルの小型化や損失の低減を考慮すると、(B1/B2)は大きいほど好ましく、上限は特に設けない。但し、内側コア部の飽和磁束密度:B1を一定にする場合にB1/B2を大きくするには、B2を小さくする必要があり、その結果、特に連結コア部の体積が大きくなって、リアクトル全体の体積の増大を招く。従って、B1/B2は、リアクトル全体の体積の増大を招かない範囲で、1より大きい任意の値を選択することが好ましい。例えば、内側コア部の飽和磁束密度が2.4T程度より小さい材料から構成されている場合、B1/B2が3以下であると、連結コア部の体積増加を抑えられ、リアクトル全体の体積を小さくできる。B1及びB2は、一般に、内側コア部、及び連結コア部の構成材料に依存するため、1＜(B1/B2)を満たすように両コア部の材料を選択するとよい。
　上記各コア部の断面積S1,S2は、コイルを励磁した際に主たる磁路となる箇所の断面積とする。代表的には、内側コア部の断面積S1は、磁性コアにおいてコイルの内側に配置される部位をコイルの軸方向と直交方向に切断したときの断面積、上記連結コア部の断面積S2は、コイルを一つのみ具える場合、磁性コアにおいてコイルの外周に配置された箇所の断面積、一対のコイル素子を具える場合、各コイル素子内に配置された両内側コア部を環状に繋ぐ箇所の断面積が挙げられる。
　本発明の一形態として、上記連結コア部は、上記内側コア部よりも透磁率が低く、かつ、磁性材料と樹脂との混合物から構成された形態が挙げられる。
　リアクトルの磁性コアに利用される磁性材料には、飽和磁束密度と比透磁率とに相関関係があり、飽和磁束密度が大きい方が比透磁率が大きいものが多い。従って、磁性コア全体の飽和磁束密度が高い場合、比透磁率が高くなり過ぎる傾向にあり、当該磁性コア内に、磁性コアよりも透磁率が低い材料、代表的には非磁性材料からなるギャップ材やエアギャップといった、磁束の飽和を低減するギャップを介在させる必要がある。ここで、磁性コアが上記通常のギャップを有する場合、ギャップ箇所にコイルを近付けて配置すると、当該ギャップ箇所からの漏れ磁束による影響がコイルに及んで損失が生じる。従って、通常のギャップを有する磁性コアを利用する場合、上記損失を低減するために、コイルの内周面と内側コア部の外周面との間にある程度の隙間を設ける必要がある。このようなギャップ材や隙間の存在により、リアクトルの小型化が制限されることから、小型なリアクトルとするためには、通常のギャップを有さない構成、所謂ギャップレス構造が望まれる。これに対し、内側コア部及び連結コア部のいずれか一方のコア部の比透磁率を小さくすることで、磁性コア全体の比透磁率を調整することができ、ギャップレス構造にすることができる。本発明では、上述のように内側コア部の飽和磁束密度を高くするため、連結コア部の比透磁率が内側コア部の比透磁率よりも低い構成を提案する。上述のようにギャップレス構造とすることで、内側コア部の外周面にコイルの内周面を近付けて配置しても上記損失が生じない。従って、内側コア部とコイルとを近付けて配置し、コイルと内側コア部との間の隙間を小さくする、好ましくは、上記隙間を実質的に無くすことで、上記形態のリアクトルを更に小型にできる。
　特に、上記形態では、コイルの外部に配置される磁性コア(連結コア部)の構成材料を特定の材料(磁性材料と樹脂との混合物)としていることから、磁性材料と樹脂との比率を調整することで磁気特性を容易に変更できる。そのため、上記形態では、インダクタンスの調整を容易に行えて、所定のインダクタンスを十分に具えるリアクトルが得られる。
　更に、上記形態において、上記内側コア部と連結コア部とが上記連結コア部の樹脂により一体化された構成とすると、上記ギャップ材などの通常のギャップの他、磁性コアを構成する分割片同士や分割片とギャップ材とを接合するための接着剤も存在しないことで、より小型なリアクトルとすることができる。また、上記構成樹脂によりコイルと内側コア部と連結コア部とを一体化する、代表的には、コイルと内側コア部との組物の外周を覆うように連結コア部を成形することで、所定の特性を有する磁性コアを形成できると共に、リアクトルを製造することができる。このように連結コア部の形成、磁性コアの形成、及びリアクトルの製造を同時に行える。更に、上述のように所謂ギャップレス構造とすることで、部品点数が少ない上に、工程数を低減できる。ここで、上述したように複数の分割片を接着剤により接合して磁性コアを形成する場合、部品点数の増加を招く上に、工程数が増えることからリアクトルの生産性の低下を招く。また、飽和磁束密度が部分的に異なる磁性コアを圧粉成形体で形成する場合、磁性コアの形状によっては加圧工程を多段階に亘って行う必要があり、リアクトルの生産性の低下を招く。これに対して、上記形態では、生産性に優れる。その他、内側コア部と連結コア部とを別部材とし、上述のように連結コア部の構成樹脂により両者を一体化することで、各コア部に望まれる所定の特性を精度良く有することができる。
　本発明の一形態として、上記巻線を巻回してなるコイルを一つのみ具える形態が挙げられる。
　本発明リアクトルに具えるコイルとして、一対のコイル素子が、その各軸方向が並列するように横並びされた形態が挙げられる。これに対し、コイルを一つのみとし、所謂ポット型コア(代表的には、断面がEとI、或いはEとEを組み合せた形状のコア)を具えるポット型形態は、複数のコイル素子を具える形態と比較して、小型になり易い。特に、コイルを円筒状体、内側コア部を当該コイルの外形に沿った円柱状体とすると、内側コア部の外周面とコイルの内周面との間の隙間を小さくできることから、更に小型なリアクトルにすることができる。
　本発明の一形態として、上記内側コア部は圧粉成形体から構成されており、上記連結コア部は、鉄基材料と樹脂との混合物から構成されている形態が挙げられる。
　本発明リアクトルに具える内側コア部の構成材料には、連結コア部の構成材料よりも飽和磁束密度が高いものを利用する。上記形態の連結コア部は、一般的に非磁性材料である樹脂を含むことから、この連結コア部よりも飽和磁束密度が高い材料として、圧粉成形体を好適に利用することができる。圧粉成形体は、三次元形状の部材を簡単に形成できるため、例えば、コイルの内周面の形状に適合した外形を有する内側コア部を容易に形成することができる。内側コア部の外形がコイルの内周面の形状に近似していることで、内側コア部の外周面にコイルの内周面を接近させて配置できるため、リアクトルを更に小型にすることができる。
　Fe(純鉄)やFeを主成分とするFe基合金といった鉄基材料は、一般に、フェライトなどの磁性材料に比較して飽和磁束密度が高いことから、飽和磁束密度が高い磁性コアが得られる。この形態の連結コア部では、樹脂との混合物とすることから、上記鉄基材料を利用しても、樹脂割合を調整することで、所望の磁気特性を有する磁性コアを容易に形成することができる。
　本発明の一形態として、絶縁性樹脂から構成され、上記コイルの表面を覆って、その形状を保持する内側樹脂部を具える形態が挙げられる。
　コイルは、代表的には、銅などの導電性材料からなる導体と、この導体の外周に設けられたエナメルなどの絶縁材料からなる絶縁被覆とを具える巻線を巻回して構成される。絶縁被覆を具える巻線からなるコイルの場合、当該絶縁被覆により、コイルと磁性コアとの間を絶縁することができる。これに対して、上述のようにコイルを絶縁性樹脂で覆うことで、コイルと磁性コアとの間の絶縁性を更に高められる。かつ、上記構成によれば、内側樹脂部によりコイルの形状が保持されていることで、リアクトルの製造時、例えば、連結コア部を形成するための成形型内にコイルと内側コア部との組物を配置する際などで、コイルが伸縮しないことからコイルを取り扱い易く、リアクトルの生産性に優れる。また、内側樹脂部よりコイルを圧縮状態に保持することも可能である。コイルを適宜圧縮することで、コイルの軸方向の長さが短くなり、リアクトルを小型にすることができる。
　本発明の一形態として、上記内側樹脂部を具える場合に、上記内側コア部が上記内側樹脂部により上記コイルに一体に保持された形態が挙げられる。
　上記構成によれば、上記コイルと上記内側コア部とが上記内側樹脂部により一体化されていることで両者を一体に取り扱え、例えば、連結コア部を形成する成形型への収納などが容易であり、リアクトルの生産性に優れる。また、内側樹脂部の成形と同時に、上記コイルと内側コア部との一体化をも行えるため、この点からも生産性に優れる。更に、コイルと内側コア部とを内側樹脂部により一体とせず別部材とする場合、内側樹脂部には、内側コア部を挿入するための中空孔を設ける必要がある。この場合、内側コア部の挿入性を考慮すると、内側コア部と中空孔との間にある程度隙間を設ける必要がある。これに対して、コイルと内側コア部とを内側樹脂部により一体化することで、コイルの内周面と内側コア部との間には、実質的に内側樹脂部のみが存在する構成となり、上記隙間の分だけリアクトルを小型にできる。
　本発明の一形態として、上記コイルを形成する巻線は、その断面のアスペクト比が5以上の扁平な形状であり、上記コイルの巻き数は、30以上60以下である形態が挙げられる。
　上述のように扁平な巻線により、嵩が小さいコイルを形成できるため、小型なコイルとすることができる。コイルの小型化により、本発明リアクトルを小型にできる。上記アスペクト比は、1.5以上が好ましく、上述のように5以上がより好ましく、特に8以上、更に10以上が好ましいが、大き過ぎるとコイルを成形し難くなることから、10～20程度が利用し易いと考えられる。このような扁平な巻線としては、平角線(アスペクト比:幅/厚さ)を導体とするものが代表的である。また、上記アスペクト比が上記範囲を満たし、かつ上記巻き数が上記範囲を満たすことで、小型なコイルでありながら、例えば、車載用電力変換装置に望まれる所定のインダクタンスを満たすことができる。複数のコイルを具える形態では、合計巻き数が上記範囲を満たすと、上述のように車載部品に好適に利用することができる。
　本発明の一形態として、上記コイルと上記磁性コアとの組合体において、当該組立体を内包可能な最小の直方体をとり、当該直方体の外寸を短い順にそれぞれL1,L2,L3とし、3×L1/(L1+L2+L3)を扁平度とするとき、扁平度が0.5以上である形態が挙げられる。
　上記形態によれば、設置面積が小さく、嵩が低いリアクトルとなるため、小型である。上記扁平度が1.0の近傍である、即ち、上記組合体が実質的に立方体状であると、設置面積の最小化、かつ嵩の最小化を実現することができる。
　本発明の一形態として、上記内側コア部の飽和磁束密度:B1が1.6T≦B1、かつ1.2×B2≦B1を満たす形態が挙げられる。
　内側コア部の飽和磁束密度:B1が連結コア部の飽和磁束密度:B2の1.2倍以上であることで、内側コア部が相対的に十分に高い飽和磁束密度を有しており、内側コア部の断面積を小さくできる。従って、この形態のリアクトルは、小型である。特に、内側コア部の飽和磁束密度:B1が連結コア部の飽和磁束密度:B2の1.5倍以上、更に1.8倍以上がより好ましく、特に上限は設けない。また、内側コア部の飽和磁束密度(絶対値):B1は高いほど好ましく、1.8T以上、更に2T以上が好ましく、特に上限は設けない。上記飽和磁束密度を満たすように、内側コア部及び連結コア部の構成材料を調整するとよい。
　本発明の一形態として、上記内側コア部の透磁率が50以上1000以下であり、上記連結コア部の透磁率が5以上50以下である形態が挙げられる。
　上記形態によれば、磁性コアの漏れ磁束を低減できると共に、ギャップレス構造とすることができる。本発明リアクトルを車載部品とする場合、連結コア部の透磁率は5～30程度、内側コア部の透磁率は100～500程度が利用し易い。上記透磁率を満たすように、内側コア部及び連結コア部の構成材料を調整するとよい。
　本発明の一形態として、上記連結コア部に、本発明リアクトルを設置対象に固定するための取付部を具える形態が挙げられる。
　リアクトルは、一般に、内部に冷媒が循環される冷却ベースといった設置対象にボルトといった固定部材により固定されて利用される。連結コア部自体に取付部を具えることで、上記ボルトなどが取り付けられるステーといった取付部材が不要であり、部品点数を低減することができる。また、連結コア部自体に取付部を具えることで、磁性コアを設置対象に直接固定することができる。特に、この形態では、上記連結コア部は、上述した磁性材料と樹脂との混合物から構成された形態とすると、樹脂を含むことで、上記ボルトなどが取り付けられる取付部を連結コア部に容易に形成することができる。この取付部は、上記樹脂により、連結コア部を形成する際に同時に形成できるため、リアクトルの生産性に優れる。
　本発明の一形態として、上記コイルと上記磁性コアとの組合体の外周の少なくとも一部を覆う外側樹脂部を具える形態が挙げられる。
　上記外側樹脂部を具える構成とすると、内側コア部やコイルの外周に配置された連結コア部をも含めた上記組合体を外側樹脂部により十分に保護することができる。特に、連結コア部が上述のように樹脂を含む形態とする場合、この樹脂により、コイルや内側コア部を外部環境から保護したり、機械的に保護したりすることができるため、外側樹脂部を具える形態では、上記組合体の保護をより確実に図ることができる。
　本発明の一形態として、上記コイルと上記磁性コアとの組合体を収納するケースを具える形態が挙げられる。このとき、連結コア部は、磁性材料と樹脂との混合物から構成されており、上記コイル及び上記内側コア部は、上記連結コア部を構成する樹脂により上記ケースに封止された構成とすることができる。
　上述のように外側樹脂部を具えることで、コイルと磁性コアとの組合体に対して外部環境からの保護や機械的保護の強化を図ってもよいが、当該組合体を上記ケースに収納することでも、上記保護の強化を図ることができる。また、この構成では、連結コア部の構成樹脂を封止樹脂に利用することで、従来のように別途ポッティング樹脂を用意する必要も無い。
　本発明の一形態として、上記内側コア部が電磁鋼板の積層体から構成された形態が挙げられる。
　電磁鋼板は、上述した圧粉成形体よりも飽和磁束密度が高い内側コア部を得易い。
　本発明リアクトルは、小型である。
図1(A)は、実施形態1に係るリアクトルの概略斜視図であり、図1(B)は、図1(A)においてB-B線で切断した断面図である。 図2は、実施形態1に係るリアクトルにおいて図1(A)に示すC-C線で切断した断面図である。 図3は、実施形態1に係るリアクトルの構成部材を説明するための概略分解図である。 図4は、実施形態2に係るリアクトルの概略を示し、図4(A)は斜視図、図4(B)は、連結コア部の一部を切断した状態における平面図である。 図5は、実施形態2に係るリアクトルにおいて図4(A)に示すD-D線で切断した断面図である。 図6は、実施形態3に係るリアクトルに具えるコイル成形体の概略を示し、図6(A)は斜視図、図6(B)は、分解斜視図である。 図7(I)は、磁束比:(S1×B1)/(S2×B2)と、相対体積との関係を示すグラフ、図7(II)は、飽和磁束密度の比:(B1/B2)と、磁束比:(S1×B1)/(S2×B2)との関係を示すグラフである。
　以下、図面を参照して、実施形態のリアクトルを説明する。まず、具体的な構造について説明し、次に、磁束比について説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。なお、図4,5では、分かり易いように巻線の両端部及びコイル素子同士の連結部分を省略している。
　(実施形態1)
　主として、図1～3を参照して、実施形態1のリアクトル1αを説明する。リアクトル1αは、巻線2wを巻回してなる一つのコイル2αと、コイル2αが配置される磁性コア3αとを具える所謂ポット型形態である。磁性コア3αは、コイル2α内に挿通された内側コア部3iと、コイル2αの実質的に全周を覆う連結コア部3oとを有し、内側コア部3iと連結コア部3oとが連結されて、これら両コア部3i,3oにより閉磁路を形成する。リアクトル1αの特徴とするところは、磁性コア3αの構成材料、その形態、及び電磁気的特性にある。以下、各構成を詳細に説明する。
　[コイル2α]
　コイル2αは、1本の連続する巻線を螺旋状に巻回してなる円筒状体である。巻線2wは、銅やアルミニウムといった導電性材料からなる導体の外周に、絶縁性材料からなる絶縁被覆を具える被覆線が好適である。ここでは、導体が銅製の平角線からなり、絶縁被覆がエナメルからなる被覆平角線を利用している。また、ここでは、上記平角線は、その断面のアスペクト比:幅/厚さが11であり、10以上のものを利用している。絶縁被覆を構成する絶縁性材料は、代表的にはポリアミドイミドが挙げられる。絶縁被覆の厚さは、20μm以上100μm以下が好ましく、厚いほどピンホールを低減できて絶縁性を高められる。コイル2αは、この被覆平角線をエッジワイズ巻きにして形成されている。円筒状とすることで、エッジワイズ巻きであっても比較的容易にコイルを形成できる。また、ここでは、コイル2αの巻き数を46とし、30～60を満たすものとしている(図1,3の巻き数は例示である)。巻線は、導体が平角線からなるもの以外に、断面が円形状、多角形状などの種々の形状のものを利用できる。
　コイル2αを形成する巻線2wの両端部は、ターンから適宜引き延ばされて後述する連結コア部3oの外部に引き出され、絶縁被覆が剥がされて露出された導体部分に、銅やアルミニウムなどの導電性材料からなる端子部材(図示せず)が接続される。この端子部材を介して、コイル2αに電力供給を行う電源などの外部装置(図示せず)が接続される。巻線2wの導体部分と端子部材との接続には、TIG溶接などの溶接の他、圧着などが利用できる。図1に示す例では、コイル2αの軸方向に平行するように巻線2wの両端部を引き出しているが、引き出し方向は適宜選択することができる。例えば、巻線の両端部をコイル2αの軸方向に直交するように引き出してもよいし、各端部の引き出し方向をそれぞれ異ならせてもよい。この巻線やコイルに関する構成は、後述する実施形態についても適用することができる。
　[磁性コア3α]
　磁性コア3αは、コイル2α内に挿通された円柱状の内側コア部3iと、内側コア部3iの一方の円形状の端面、及び円筒状の外周面を覆うように形成された連結コア部3oとを具える。特に、磁性コア3αは、内側コア部3iの構成材料と、連結コア部3oの構成材料とが異なることで、磁気特性が異なる。具体的には、内側コア部3iは、連結コア部3oよりも飽和磁束密度が高く、連結コア部3oは、内側コア部3iよりも透磁率が低い。
　《内側コア部》
　内側コア部3iは、コイル2αの内周面の形状に沿った円柱状の外形を有しており、その全体が圧粉成形体から構成されて、ギャップ材やエアギャップ、接着剤が介在していない中実体である。
　圧粉成形体は、代表的には、表面に絶縁被膜を具える軟磁性粉末を成形後、上記絶縁被膜の耐熱温度以下で焼成することにより得られる。軟磁性粉末に加えて適宜結合剤を混合した混合粉末を利用したり、上記絶縁被膜としてシリコーン樹脂などからなる被膜を具えた粉末を利用したりすることができる。圧粉成形体の飽和磁束密度は、軟磁性粉末の材質や、上記軟磁性粉末と上記結合剤との混合比、種々の被膜の量などを調整することで変化させることができる。例えば、飽和磁束密度の高い軟磁性粉末を用いたり、結合剤の配合量を低減して軟磁性材料の割合を高めたりすることで、飽和磁束密度が高い圧粉成形体が得られる。その他、成形圧力を変える、具体的には成形圧力を高くすることでも飽和磁束密度を高められる傾向にある。所望の飽和磁束密度となるように軟磁性粉末の材質の選択や成形圧力の調整などを行うとよい。
　上記軟磁性粉末は、Fe,Co,Niといった鉄族金属粉末の他、Fe-Si,Fe-Ni,Fe-Al,Fe-Co,Fe-Cr,Fe-Si-AlなどのFe基合金粉末、或は希土類金属粉末、フェライト粉末などが利用できる。特に、Fe基合金粉末は、飽和磁束密度が高い圧粉成形体を得易い。このような粉末は、アトマイズ法(ガス又は水)や、機械的粉砕法などにより製造することができる。また、結晶がナノサイズであるナノ結晶材料からなる粉末、好ましくは異方性ナノ結晶材料からなる粉末を用いると、高異方性で低保磁力の圧粉成形体が得られる。軟磁性粉末に形成される絶縁被膜は、例えば、燐酸化合物、珪素化合物、ジルコニウム化合物、アルミニウム化合物、又は硼素化合物などが挙げられる。結合剤は、例えば、熱可塑性樹脂、非熱可塑性樹脂、又は高級脂肪酸が挙げられる。この結合剤は、上記焼成により消失したり、シリカなどの絶縁物に変化したりする。圧粉成形体は、絶縁被膜などの絶縁物が存在することで、軟磁性粉末同士が絶縁されて、渦電流損失を低減でき、コイルに高周波の電力が通電される場合であっても、上記損失を少なくすることができる。圧粉成形体は、公知のもの、例えば、上記軟磁性材料からなる粒子の表面に、順に、上記絶縁被膜と、耐熱性膜と、可撓性膜とを具える多層構造の被膜を具えるもの(特開2006-202956号公報に記載の軟磁性材料)を利用してもよい。上記耐熱性膜は、有機シリコン化合物を含み、シロキサン架橋密度が0超1.5以下の材料からなるもの、上記可撓性膜は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びアミド樹脂から選択される少なくとも一種の樹脂からなるものが挙げられる。
　ここでは、内側コア部3iは、上記多層構造の被膜を具える軟磁性材料からなる圧粉成形体から構成されており、飽和磁束密度B1:1.6T以上(1.6T≦B1)、連結コア部3oの飽和磁束密度B2の1.2倍以上(1.2×B2≦B1、即ち1＜1.2≦(B1/B2)を満たす)であり、比透磁率は、100～500である。ここでは、B1＝1.8T、B2＝1T、(B1/B2)＝1.8、比透磁率:250である。
　図1に示す例では、内側コア部3iにおけるコイル2αの軸方向の長さ(以下、単に長さと呼ぶ)がコイル2αの長さよりも長く、内側コア部3iの両端面及びその近傍がコイル2αの端面から突出している。但し、この例では、内側コア部3iの各端面におけるコイル2αの各端面からの突出長さが異なっており、図1に示すように、後述するケース5の底面50側に配置される端面の方が突出長さが長い。突出長さは適宜選択することができる。内側コア部3iの長さは、コイル2αの長さに等しくてもよいし、若干短くてもよい。内側コア部3iの長さがコイル2αの長さと同等以上であることで、コイル2αがつくる磁束を内側コア部3iに十分に通過させることができる。また、図1に示す例では、リアクトル1αを設置対象に設置したとき、内側コア部3iの一つの端面が設置側となるように、当該端面をケース5の底面50に接触させて内側コア部3iを配置している。こうすることで、内側コア部3iをケース5内に安定して配置できるため、連結コア部3oを形成し易い。
　《連結コア部》
　図1に示す連結コア部3oは、コイル2αの端面及び外周面の実質的に全て、及び内側コア部3iにおいてケース5に接しない端面及び外周面を覆うように形成されている。このような連結コア部3oと内側コア部3iとにより、磁性コア3αは、閉磁路を形成する。この連結コア部3oと上記内側コア部3iとは接着剤を介在することなく、連結コア部3oの構成樹脂により接合されている。従って、磁性コア3αは、その全体に亘って接着剤やギャップ材を介することなく一体化された一体化物である。
　ここでは、連結コア部3oは、コイル2αの全体を覆う直方体としているが、閉磁路が形成できれば、連結コア部の形状は特に問わない。例えば、コイル2αの外周の少なくとも一部が連結コア部により覆われず露出された形態を許容する。具体的には、連結コア部を断面U字状としたU-I形態や、E字状コアを組み合わせたE-E形態が挙げられる。所望の形状となるように連結コア部を形成するとよい。
　ここでは、上記連結コア部3oは、その全体が磁性材料と樹脂との混合物(成形硬化体)により形成されている。成形硬化体は、代表的には、射出成形、注型成形により形成することができる。
　射出成形は、通常、磁性材料からなる粉末(必要に応じて更に非磁性粉末を加えた混合粉末)と流動性のあるバインダ樹脂とを混合し、この混合流体を、所定の圧力をかけて成形型に流し込んで成形した後、バインダ樹脂を硬化させる。注型成形は、射出成形と同様の混合流体を得た後、この混合流体を、圧力をかけることなく成形型に注入して成形・硬化させる。
　いずれの成形手法も、磁性材料には、上述した内側コア部3iに利用する軟磁性粉末と同様のものを利用することができる。特に、連結コア部3oに利用する軟磁性粉末は、平均粒径が10μm以上500μm以下の純鉄粉末やFe基合金粉末といった鉄基材料が好適に利用できる。軟磁性材料からなる粒子の表面に燐酸鉄などからなる被膜を具える被覆粉末を利用してもよい。
　また、上記いずれの成形手法も、バインダ樹脂には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂が好適に利用できる。バインダ樹脂に熱硬化性樹脂を用いた場合、成形体を加熱して樹脂を熱硬化させる。バインダ樹脂に常温硬化性樹脂、或は低温硬化性樹脂を用いてもよく、この場合、成形体を常温～比較的低温に放置して樹脂を硬化させる。成形硬化体は、非磁性材料であるバインダ樹脂が多く残存するため、内側コア部3iを構成する圧粉成形体と同じ軟磁性粉末を用いたとしても、圧粉成形体よりも飽和磁束密度が低く、かつ透磁率も低くなる。
　連結コア部3oの構成材料として、上記磁性材料の粉末及び上記バインダ樹脂に加えて、アルミナやシリカといったセラミックスからなるフィラーを混合させてもよい。上述の鉄基材料といった磁性材料の粉末とバインダ樹脂との混合物を硬化中、当該粉末の自重により沈澱して、連結コア部中の磁性材料の密度が不均一になる恐れがある。上記フィラーを混入することで磁性材料の粉末の沈澱を抑制して、磁性材料の粉末を連結コア中に均一的に分散させ易くなる。また、上記フィラーがセラミックスから構成される場合、例えば、放熱性を高められる。上記フィラーの含有量は、連結コア部を100体積％とするとき、20体積％～70体積％が挙げられる。
　上記射出成形や注型成形を利用する場合、磁性材料の粉末とバインダ樹脂との配合、上述したフィラーを含有する場合、磁性材料の粉末、バインダ樹脂、フィラーの配合を変えることで、連結コア部の透磁率、飽和磁束密度を調整することができる。例えば、磁性材料の粉末の配合量を減らすと、透磁率は小さくなる傾向にある。リアクトル1αが所望のインダクタンスを有するように、連結コア部3oの透磁率、飽和磁束密度を調整するとよい。
　ここでは、連結コア部3oは、平均粒径100μm以下の鉄基材料であって、上記被膜を具える被覆粉末とエポキシ樹脂との成形硬化体から構成されており、比透磁率:5～30、飽和磁束密度:0.5T以上内側コア部の飽和磁束密度未満である。ここでは、B2＝1T、比透磁率:10としている。
　《磁束比》
　上述のようにリアクトル1αは、内側コア部3i及び連結コア部3oの飽和磁束密度及び比透磁率がそれぞれ異なる。また、リアクトル1αは、図1(A)に示すようにコイル2αの軸方向に直交するように切断したとき(ここでは、C-C線で切断したとき)、内側コア部3iの断面積(図2では円形状の面積)をS1、内側コア部3iの上記断面における飽和磁束密度をB1、連結コア部3oの断面積(図2ではコイル2αを囲む環状の面積)をS2、連結コア部3oの上記断面における飽和磁束密度をB2とするとき、両コア部3o,3iの磁束比:(S1×B1)/(S2×B2)が、0.17×(B1/B2)＋0.42≦(S1×B1)/(S2×B2)≦0.50×(B1/B2)＋0.62を満たすように、各コア部3i,3oの材質の調整、両コア部3i,3oの断面積S1,S2の設定を行い、磁性コア3αが構成されている。ここでは、S1＝740mm2、S2＝1270mm2、(S1×B1)/(S2×B2)＝1.05(0.17×1.8＋0.42＝0.726≦1.05≦0.50×1.8＋0.62＝1.52)としている。
　[その他の構成要素]
　《絶縁物》
　コイル2αと磁性コア3αとの間の絶縁性をより高めるために、コイル2αにおいて磁性コア3αに接触する箇所には、絶縁物を介在させることが好ましい。例えば、コイル2αの内・外周面に絶縁性テープを貼り付けたり、絶縁紙や絶縁シートを配置したりすることが挙げられる。また、内側コア部3iの外周に絶縁性材料からなるボビン(図示せず)を配置してもよい。ボビンは、内側コア部3iの外周を覆う筒状体が挙げられる。また、筒状体の両端から周方向に延びる環状のフランジ部を具えるボビンを利用すると、コイル2αの端面と連結コア部3oとの間の絶縁性を高められる。ボビンの構成材料には、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、液晶ポリマー(LCP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂などの絶縁性樹脂が好適に利用できる。
　《ケース》
　リアクトル1αは、コイル2αと磁性コア3αとの組合体を収納するケース5を具える形態である。上記組合体においてコイル2αと内側コア部3iとは、連結コア部3oを構成する樹脂により、ケース5に封止される。即ち、連結コア部3oの構成樹脂は、コイル2αと内側コア部3iとの封止材としても機能する。このケース5は、リアクトル1αを設置対象(図示せず)に配置したときに当該リアクトル1αの設置側となる面(図1(B)において下方側の面)に対して、コイル2αの軸方向が直交するように、コイル2αを収納する。ケースに対するコイルの配置の向きは、適宜選択することができる。
　ケースの材質、形状、大きさは、適宜選択することができる。例えば、上記組合体に沿った円筒状のケースとしてもよい。ここでは、ケース5は、アルミニウムといった金属製とし、矩形状の底面50と、この底面50から立設される側壁51とを具え、一方が開口した箱体である。この例に示すケース5は、側壁51の内周面にコイル2αの回転を抑制すると共に、コイル2αの挿入時にガイドとして機能するガイド突起部52と、ケース5の内周面の一角に突出して巻線2wの端部の位置決めに利用される位置決め部53と、ケース5の内周面において底面50から突出してコイル2αを支持し、ケース5に対するコイル2αの高さを位置決めするコイル支持部(図示せず)とを具える。ガイド突起部52、位置決め部53、コイル支持部を具えるケース5を利用することで、ケース5内の所望の位置にコイル2αを精度良く配置でき、引いては、コイル2αに対する内側コア部3iの位置も精度良く決められる。ガイド突起部52などを省略してもよいし、別部材を用意して、これら別部材をケースに収納して、位置決めなどに利用してもよい。ケースに収納する上記別部材を連結コア部3oの構成材料と同様の材料からなる成形硬化体とすると、連結コア部3oの形成時に容易に一体化できる上に、当該別部材を磁路に利用することができる。また、この例に示すケース5は、リアクトル1αを設置対象(図示せず)にボルトにより固定するためのボルト孔54hを有する取付部54を具える。取付部54を有することで、ボルトによりリアクトル1αを設置対象に容易に固定することができる。
　[用途]
　上記構成を具えるリアクトル1αは、通電条件が、例えば、最大電流(直流):100A～1000A程度、平均電圧:100V～1000V程度、使用周波数:5kHz～100kHz程度である用途、代表的には電気自動車やハイブリッド自動車などの車載用電力変換装置の構成部品に好適に利用することができる。この用途では、直流通電が0Aのときのインダクタンス:10μH以上1mH以下、最大電流通電時のインダクタンス:0Aのときのインダクタンスの30％以上を満たすように、リアクトル1αのインダクタンスを調整すると好適に利用できると期待される。
　[リアクトルの大きさ]
　上記構成を具えるリアクトル1αの大きさは、所望のインダクタンスを満たすと共に、0.17×(B1/B2)＋0.42≦(S1×B1)/(S2×B2)≦0.50×(B1/B2)＋0.62を満たす範囲で、適宜選択することができる。ここでは、コイル2αと磁性コア3αとの組合体(但し、コイル2αを構成する巻線2wの端部を除く)を内包可能な最小の直方体をとり、当該直方体の外寸を短い順にそれぞれL1,L2,L3とし(図1,2ではL1～L3を例示している)、3×L1/(L1+L2+L3)を扁平度とするとき、扁平度が0.5以上を満たす(ここでは0.9)。また、ここでは、ケース5(取付部54を除く)の扁平度が0.5以上を満たすようにしている。更に、この例では、ケース5を含めたリアクトル1αの容量を0.2リットル(200cm3)～0.8リットル(800cm3)程度としている(ここでは280cm3)。リアクトル1αが上記大きさを満たすことで、小型であり、車載部品に好適に利用することができる。
　[リアクトルの製造方法]
　リアクトル1αは、以下のようにして製造することができる。まず、コイル2α、及び圧粉成形体からなる内側コア部3iを用意し、図3に示すようにコイル2α内に内側コア部3iを挿入して、コイル2αと内側コア部3iとの組物を作製する。上述のようにコイル2αと内側コア部3iとの間に適宜絶縁物を配置させてもよい。
　次に、上記組物をケース5内に収納する。上述したガイド突起部52などを利用して、当該組物をケース5内の所定の位置に精度良く配置することができる。このケース5内に、連結コア部3o(図1)を構成する磁性材料とバインダ樹脂との混合流体を適宜流し込んで、所定の形状の連結コア部3oに成形した後、バインダ樹脂を硬化させることで、リアクトル1α(図1)が得られる。
　[効果]
　リアクトル1αは、内側コア部3iの飽和磁束密度が連結コア部3oよりも高いことで、全体の飽和磁束密度が均一的な磁性コアと同じ磁束を得る場合、内側コア部3iの断面積(磁束が通過する面)を小さくすることができる。かつ、リアクトル1αは、0.17×(B1/B2)＋0.42≦(S1×B1)/(S2×B2)≦0.50×(B1/B2)＋0.62を満たす、即ち、両コア部3i,3oの飽和磁束が、リアクトル1αの体積が小さくなるように調整されている。内側コア部3iの小型化及び両コア部3i,3oの飽和磁束が特定の関係を満たすことにより磁性コア3αを小型にでき、引いてはリアクトル1αを小型にできる。また、リアクトル1αは、コイル2αが配置される内側コア部3iの飽和磁束密度が高いと共に、コイル2αの外周を覆う連結コア部3oの透磁率が低いことで、ギャップ材を省略することができ、この点からも小型である。更に、リアクトル1αは、磁性コア3αの全体に亘って、ギャップ材が一切存在しないことで、ギャップ箇所での漏れ磁束がコイル2αに影響を及ぼすことが無いため、内側コア部3iの外周面とコイル2αの内周面とを近付けて配置できる。従って、内側コア部3iの外周面とコイル2αの内周面との間の隙間を小さくでき、このことからも、リアクトル1αは小型である。特に、リアクトル1αでは、内側コア部3iを圧粉成形体とし、この内側コア部3iの外形を、円筒状のコイル2αの内周面の形状に沿った円柱形状としたことで、上記隙間を更に小さくできる。加えて、リアクトル1αは、コイル2αを一つのみ具える所謂ポット型形態であることからも、小型である。
　また、リアクトル1αは、接着剤を一切用いない接着剤レス構造であり、内側コア部3iの形成にあたり、ギャップ材の接合工程などが不要であることから、生産性に優れる。特に、リアクトル1αでは、連結コア部3oの形成と同時に、連結コア部3oの構成樹脂により内側コア部3iと連結コア部3oとを接合して磁性コア3αを形成し、その結果リアクトル1αを製造できるため製造工程が少なく、この点からも生産性に優れる。また、リアクトル1αでは、内側コア部3iを圧粉成形体とすることで、飽和磁束密度の調整を簡単に行える上に、複雑な三次元形状であっても容易に形成でき、この点からも生産性に優れる。
　更に、リアクトル1αではケース5を具えることで、上記コイル2αと磁性コア3αとの組合体を粉塵や腐食といった外部環境から保護したり、機械的に保護したりすることができる。また、連結コア部3oが樹脂成分を具えることで、ケース5が開口していても、コイル2αや内側コア部3iに対する外部環境からの保護や機械的保護を図ることができる。更に、リアクトル1αでは、コイル2αの全体が連結コア部3oにより覆われる形態とすることで、連結コア部3oの形成が容易である上に、コイル2の保護を十分に図ることができる。加えて、ケース5を金属製にすることで、放熱経路に利用することができ、リアクトル1αは、放熱性にも優れる。特に、コイル2αが配置された内側コア部3iがケース5に接していることで、コイル2αの熱を効果的に放出できる。
　(実施形態2)
　主として、図4,5を参照して、実施形態2のリアクトル1βを説明する。リアクトル1βの基本的構成は、実施形態1のリアクトル1αと同様であり、コイル2βと、内側コア部3i及び連結コア部3oにより閉磁路を形成する磁性コア3βとを具え、内側コア部3iと連結コア部3oとがそれぞれ異なる磁気特性を有する。特に、リアクトル1βは、コイル2βとして、一対のコイル素子2a,2bを有する点、ケースを具えていない点、リアクトル1βの設置側となる面に対するコイル2βの配置の向きが実施形態1のリアクトル1αと異なる。以下、これらの相違点及びこの相違点に基づく効果を中心に説明し、実施形態1と共通する構成及び効果は、説明を省略する。
　[コイル2β]
　コイル2βは、1本の連続する巻線2w(後述する図6参照)を螺旋状に巻回してなる一対のコイル素子2a,2bを有する。両コイル素子2a,2bは、各軸方向が平行するように横並びに形成されている。巻線2wは、実施形態1と同様の被覆平角線(平角線のアスペクト比:10以上)を利用している。両コイル素子2a,2bは、上記被覆平角線をエッジワイズ巻きにして形成されており、巻線2wの一部を折り返してなる巻返し部2r(図6(B)参照)により連結されている。各コイル素子2a,2bは、端面形状が角を丸めた矩形状(トラック形状)である。ここでは、両コイル素子2a,2bの合計巻き数を30～60としている(図4,6の巻き数は例示である)。
　なお、各コイル素子を別々の巻線により形成し、巻線の端部を溶接などにより接合することで、一体のコイルとすることができる。上記溶接は、例えば、TIG溶接、レーザ溶接、抵抗溶接などが挙げられる。その他、圧着、冷間圧接、振動溶着などにより、巻線の端部同士を接合してもよい。このコイルに関する構成は、後述する実施形態についても適用することができる。
　そして、リアクトル1βは、設置対象に設置したとき、上記両コイル素子2a,2bは、当該リアクトル1βの設置側となる面に対して両コイル素子2a,2bの軸方向が平行するように配置される形態である。
　[磁性コア3β]
　磁性コア3βは、各コイル素子2a,2b内に挿通された内側コア部3ia,3ibと、両内側コア部3ia,3ibを連結して内側コア部3iと共に閉磁路を構成する連結コア部3oとを具える。
　各内側コア部3ia,3ibは、各コイル素子2a,2bの内周面の形状に沿った外形を有し、端面形状が角を丸めた矩形状(トラック形状)の直方体である。これら内側コア部3ia,3ibは、その全体が圧粉成形体から構成されており、ギャップ材やエアギャップ、接着剤が介在していない中実体である。実施形態2の内側コア部3iも、実施形態1のリアクトル1αと同様の材料の圧粉成形体から構成されており、実施形態1のリアクトル1αと同様の磁気特性を有する。即ち、飽和磁束密度B1:1.6T以上(1.6T≦B1)、かつ連結コア部3oの飽和磁束密度B2の1.2倍以上(1.2×B2≦B1、1＜1.2≦(B1/B2))であり、比透磁率:100～500である。また、図4に示す例では、各内側コア部3ia,3ibにおける各コイル素子2a,2bの軸方向の長さ(以下、単に長さと呼ぶ)が各コイル素子2a,2bの長さよりも長く、各内側コア部3ia,3ibの両端部が各コイル素子2a,2bの端面から突出している。但し、リアクトル1βでは、実施形態1と異なり、各内側コア部3ia,3ibの端面の突出長さが概ね等しい。
　連結コア部3oは、図4(A)に示すようにコイル2βと、コイル2β内に挿通された内側コア部3iとの組物の外周を実質的に全て覆うように形成されている。即ち、連結コア部3oは、コイル2βの外周全体、コイル2βの端面及び内側コア部3iの両端面を覆う。連結コア部3oと上記内側コア部3iとは接着剤を介在することなく、連結コア部3oの構成樹脂により接合されて、磁性コア3βは、その全体に亘って接着剤やギャップ材を介することなく一体化された一体化物である。実施形態2の連結コア部3oも、実施形態1のリアクトル1αと同様の材料の成形硬化体から構成されており、実施形態1のリアクトル1αと同様の磁気特性を有する。即ち、比透磁率:5～30、飽和磁束密度:0.5T以上内側コア部の飽和磁束密度未満である。
　ここでは、連結コア部3oは、コイル2βの全体を覆う直方体としているが、閉磁路が形成できれば、上述したようにコイル1βの外周の少なくとも一部が連結コア部により覆われず露出されていてもよい。コイルの外周の一部が連結コア部に覆われた形態として、例えば、E字状コアを組み合わせたE-E形態が挙げられる。その他、一対のコイル素子の外周が実質的に連結コア部に覆われず、露出された形態がある。この形態は、例えば、並列に配置した一対の内側コア部の一端部同士、他端部同士をそれぞれ連結するように連結コア部を設けて、O字状の磁性コアとする。この形態では、内側コア部にコイル素子を配置した状態で連結コア部を形成してもよいし、予めO字状の磁性コアを作製して、飽和磁束密度が高い箇所にコイル素子を形成してもよい。
　リアクトル1βは、図4(A)に示すようにコイル素子2a,2bの軸方向に直交するように切断したとき(ここでは、D-D線で切断したとき)、内側コア部3ia,3ibの断面積はそれぞれ等しく(図5参照)、一方の内側コア部の断面積をS1β、この内側コア部の上記断面における飽和磁束密度をB1β、連結コア部3oの断面積(ここでは、内側コア部3ia,3ibの端面を覆う範囲xをコイル素子2a,2bの軸方向に切断したときの断面積。図4(A)においてハッチングを付した領域)をS2β、連結コア部3oの上記断面における飽和磁束密度をB2βとするとき、両コア部3o,3iの磁束比:(S1β×B1β)/(S2β×B2β)が、0.17×(B1β/B2β)＋0.42≦(S1β×B1β)/(S2β×B2β)≦0.50×(B1β/B2β)＋0.62を満たすように、各コア部3i,3oの材質の調整、両コア部3i,3oの断面積S1β,S2βの設定を行い、磁性コア3βが構成されている。ここでは、(B1β/B2β)＝1.8、(S1β×B1β)/(S2β×B2β)＝1.05である。
　[その他の構成要素]
　《取付部》
　リアクトル1βは、ケースを具えておらず、連結コア部3oにより外形が形成される。この連結コア部3oは、樹脂成分を有することから、適宜な形状の成形型を利用することで、三次元形状の外形を容易に作製できる。例えば、リアクトル1βを冷却ベースといった設置対象にボルトといった固定部材で固定する場合、ボルト孔の形成箇所(取付部)を連結コア部3oに一体に形成した構成とすることができる。取付部として、例えば、図4(A)に示す直方体状の連結コア部3oの一面から突出し、上記ボルト孔を有するフランジ部(図示せず)が挙げられる。このような取付部を連結コア部3oに一体に具えることで、ステーなどの別部材を別途用意する必要が無く、部品点数を低減することができる。また、連結コア部3oに取付部を一体に形成することで、取付部の形成工程を別途設ける必要が無い。
　上記直方体状のリアクトル1βにおいて、当該直方体の外寸を短い順にそれぞれL1,L2,L3とし(図4,5ではL1～L3を例示している)、3×L1/(L1+L2+L3)を扁平度とするとき、扁平度が0.5以上を満たし、容量が0.2リットル(200cm3)～0.8リットル(800cm3)程度と小型である。そのため、リアクトル1βも実施形態1のリアクトル1αと同様に、車載部品に好適に利用することができる。
　[リアクトルの製造方法]
　リアクトル1βは、以下のようにして製造することができる。まず、コイル2β、及び圧粉成形体からなる内側コア部3iを用意し、各コイル素子2a,2b内に内側コア部3ia,3ibをそれぞれ挿入する。コイル2βと内側コア部3iとの間に実施形態1で説明したように絶縁物を介在させて、絶縁性を高めてもよい。このコイル2βと内側コア部3iとの組物を成形型(図示せず)に収納し、この成形型内に、連結コア部3oを構成する磁性材料とバインダ樹脂との混合流体を適宜流し込んで、所定の形状の連結コア部3oに成形した後、バインダ樹脂を硬化させることで、リアクトル1βが得られる。
　実施形態2のリアクトル1βは、ケースを具えないことで部品点数が少ない上に、ケースを具える場合よりも小型である。また、リアクトル1βは、複数のコイル素子2a,2bを具えることで、各コイル素子の軸方向の長さを小さくできる傾向にあり、ターン数が多いリアクトルとする場合、小型化を図ることができる。
　(実施形態3)
　主として、図6を参照して、実施形態3のリアクトルを説明する。実施形態1,2では、コイルを構成する巻線2wの絶縁被覆2iや別途用意した絶縁物により、コイルと磁性コアとの間の絶縁を確保する構成を説明した。実施形態3のリアクトルは、コイル2βの表面を覆う内側樹脂部4cを具える点が、実施形態2のリアクトル1βと異なる。以下、この相違点及びこの相違点に基づく効果を中心に説明し、実施形態2と共通する構成及び効果は、説明を省略する。
　実施形態3のリアクトルは、コイル2βと内側コア部3iとが内側樹脂部4cの構成樹脂により一体化されたコイル成形体4を具える。
　[コイル成形体]
　コイル成形体4は、コイル2βと、コイル2β内に挿通された内側コア部3iと、コイル2βの表面を覆ってその形状を保持すると共に、コイル2βと内側コア部3iとを一体に保持する内側樹脂部4cとを具える。
　《コイル》
　コイル2βは、実施形態2と同様に、被覆平角線からなる巻線2wをエッジワイズ巻きにして形成され、並列に配置された一対のコイル素子2a,2bと、巻線2wの一部からなり、両コイル素子2a,2bを連結する巻返し部2rとを具える。
　《内側コア部》
　各コイル素子2a,2bの内周にはそれぞれ、図6(A)に示すように内側コア部3ia,3ibが挿通配置される。そして、各コイル素子2a,2b内に内側コア部3ia,3ibが挿入された状態で、内側コア部3iは、内側樹脂部4cの構成樹脂によりコイル2βに一体化されている。この内側コア部3iは、実施形態2のリアクトル1βと同様に、角を丸めた直方体状であり、その端面が内側樹脂部4cの端面4eから若干突出するように、内側コア部3iの長さ(コイル2βの軸方向の長さ)を調整している。
　《内側樹脂部》
　内側樹脂部4cは、巻線2wの両端部、及び各コイル素子2a,2bの外周の一部(ここでは、各コイル素子2a,2bの角部)が露出されるように、コイル2βの概ね全体を覆う。上記露出箇所のうち、各コイル素子2a,2bの外周の一部に設けられる露出箇所は、内側樹脂部4cを成形する際にコイル2βを金型により直接保持した箇所である。上記金型におけるコイル2βの保持箇所は、コイル2βの角部分以外の任意の箇所、例えば、ターンによりつくられる平坦な箇所とすることができ、特に問わない。
　コイル2βの一部が内側樹脂部4cに覆われず露出されていることで、内側樹脂部4cの外形は、凹凸形状になる。コイル2βと連結コア部3oとの絶縁性を高める場合、内側樹脂部4cにおいてコイル2βの一部が露出された凹溝を絶縁物で覆うことが好ましい。例えば、絶縁テープを貼り付けたり、別途絶縁性樹脂を充填したりすることが挙げられる。
　内側樹脂部4cにおいて両コイル素子2a,2bのターン部分を覆う箇所は、実質的に均一な厚さであり、巻返し部2rを覆う箇所は、部分的に厚く、コイル2βの軸方向にせり出した形状である。内側樹脂部4cの厚さは、所望の絶縁特性を満たすように適宜選択することができ、例えば、1mm～10mm程度が挙げられる。
　上記内側樹脂部4cは、更に、両コイル素子2a,2bをそれぞれ自由長よりも圧縮した状態に保持する機能を有する。
　上記内側樹脂部4cの構成樹脂は、コイル成形体4を具えるリアクトルを使用した際に、コイルや磁性コアの最高到達温度に対して軟化しない程度の耐熱性を有し、トランスファー成形や射出成形が可能な絶縁性材料が好適に利用できる。例えば、エポキシなどの熱硬化性樹脂や、PPS樹脂、LCPなどの熱可塑性樹脂が好適に利用できる。ここでは、エポキシ樹脂を利用している。また、内側樹脂部4cの構成樹脂として、窒化珪素、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ほう素、及び炭化珪素から選択される少なくとも1種のセラミックスからなるフィラーを混合したものを利用すると、コイルの熱を放出し易く、放熱性に優れるリアクトルが得られる。
　《コイル成形体の製造方法》
　上記コイル成形体4は、以下のような成形金型(図示せず)を利用して製造することができる。成形金型は、開閉可能な一対の第一金型及び第二金型から構成されるものが利用できる。第一金型は、コイル2βの一端側(図6において巻線2wの端部を引き出している側)に位置する端板を具え、第二金型は、コイルの他端側(図6において巻返し部2r側)に位置する端板と、コイル2βの周囲を覆う側壁とを具える。これら第一金型、第二金型は、駆動機構により金型内部において進退可能な複数の棒状体を具え、これらの棒状体により、各コイル素子2a,2bの端面(ターンが環状に見える面)を適宜押圧してコイル素子2a,2bを圧縮したり、成形金型内においてコイル2βを所定の位置に保持する。上記棒状体は、コイル2βの圧縮に対する十分な強度と、内側樹脂部4cの成形時の熱などに対する耐熱性とを具えており、かつコイル2βにおいて内側樹脂部4cで被覆されない箇所(図6において各コイル素子2a,2bの端面に見える小穴)を少なくするために、極力細くすることが好ましい。また、成形金型は、コイル2βの角部分を保持する保持部材を具える。
　上記成形金型内にコイル2βを配置する。具体的には、コイル素子2a,2bの内周面と内側コア部3ia,3ibの外周面との間に所定の隙間が設けられるように、コイル2βと内側コア部3iとを同軸状に配置すると共に、成形金型の内周面とコイル素子2a,2bの外周面との間に所定の隙間が設けられるように、コイル2βを成形金型に配置する。内側コア部3iは、上記成形金型の端板に位置決めすることで、成形金型内に位置決めすることができる。成形金型にコイル2βを配置した段階では、コイル2βは未だ圧縮されていない。
　次に、成形金型を閉じて、上記棒状体を成形金型内に進出して各コイル素子2a,2bを圧縮する。この圧縮により、各コイル素子2a,2bを構成する隣接するターン間の隙間が低減された状態となる。この圧縮は、上記保持部材によりコイル2βの角部分を保持しながら行う。コイル2βを所定の形状に保持可能な部材を別途取り付けておき、予め圧縮された状態のコイル2βを金型に収納してもよい。そして、金型に収納した後、例えば、上記棒状体で各コイル素子2a,2bを押圧すると共に上記部材を除去したり、或いは、上記部材の一部を金型の凹溝に嵌め込むことで、或いはボルトなどを利用して固定することで、コイル素子2a,2bを押圧した状態に保持したりすることで、金型内における所定の位置にコイル2βを安定して保持することができる。上記別途取り付ける部材は、取り外しが可能な構成とすると、再利用できて好ましい。
　その後、樹脂注入口から成形金型内に樹脂を注入して固化した後、棒状体などを後退させてから成形金型を開いて、コイル成形体4を取り出す。このコイル成形体4は、内側樹脂部4cにより、コイル2βが圧縮された所定の形状に保持されると共に、内側コア部3iが一体化されている。なお、棒状体で押圧されていた箇所に形成された複数の小穴も、コイル2βと連結コア部3oとの絶縁性を高めるために、絶縁性樹脂を充填したり、絶縁テープを貼り付けるなどして埋めることが好ましい。上述したコイル成形体4の基本的な製造方法は、後述する実施形態4のコイル成形体についても適用することができる。
　[リアクトルの製造方法]
　上記コイル成形体4を具えるリアクトルは、まず、上述のようにしてコイル成形体4を作製して成形型(図示せず)に収納し、この成形型内に連結コア部を構成する磁性材料とバインダ樹脂との混合流体を流し込んで、成形・硬化することで製造することができる。
　[効果]
　実施形態3のリアクトルでは、コイル2βと内側コア部3iとが内側樹脂部4cにより一体化されていることから、コイル2βの内周面と内側コア部3iの外周面との間の隙間に実質的に内側樹脂部4cの構成樹脂のみが存在し、連結コア部の構成材料が介在しないことから小型である。また、実施形態3のリアクトルも、角を丸めた直方体状の内側コア部3iを具えることで、上記隙間を更に小さくすることができる。更に、上記隙間に内側樹脂部4cの構成樹脂が存在することで、コイル2βと内側コア部3iとの間をより確実に絶縁することができる。
　かつ、実施形態3のリアクトルは、実施形態1,2のリアクトル1α,βと同様に、接着剤を用いていない上に、連結コア部3oの形成と同時に磁性コアの形成、引いてはリアクトルの形成を行えることに加えて、コイル2βの形状が保持されたコイル成形体4を利用することで、リアクトルの製造時にコイル2βを取り扱い易く、生産性に優れる。また、このコイル成形体4は、内側コア部3iをも一体に具えることで、内側コア部3iをコイル2βに挿入する必要が無く、工程数を低減することができ、この点からもリアクトルの生産性に優れる。更に、コイル2βと内側コア部3iとを一体物として取り扱えることから、両者が別部材である場合と比較して、連結コア部3oを形成するための成形型への収納作業などが行い易く、この点からもリアクトルの生産性に優れる。
　加えて、コイル成形体4は、コイル2βを圧縮状態に保持することから、コイル2βの軸方向の長さを短くすることができ、この点からもリアクトルを小型にできる。
　なお、実施形態3では、複数のコイル素子を具えるコイルを内蔵するコイル成形体を説明したが、実施形態1に示すコイル2αのように、一つのコイルのみを具えるコイル成形体とすることができる。このコイル成形体は、内蔵するコイルが一つのみで巻返し部2r(図6(B))が存在しないことから、コイル成形体を成形し易く、製造性に優れる。
　(実施形態4)
　上記実施形態3では、コイル成形体4として、コイル2βと内側コア部3iとが内側樹脂部4cにより一体化された構成を説明した。その他、コイル成形体として、内側コア部が内側樹脂部によりコイルと一体化されていない形態、即ち、コイル成形体がコイルと内側樹脂部とにより構成された形態とすることができる。このコイル成形体は、各コイル素子の内周をそれぞれ覆う内側樹脂部の構成樹脂により形成される中空孔を有する構成とする。各中空孔にはそれぞれ、各内側コア部が挿通配置される。各内側コア部がそれぞれ、各コイル素子の内周の適切な位置に配置されるように内側樹脂部の構成樹脂の厚さを調整すると共に、中空孔の形状を内側コア部の外形に合わせることで、各コイル素子の内周に存在する内側樹脂部の構成樹脂を各内側コア部の位置決め部として機能させることができる。
　このようなコイル成形体は、上記実施形態3で説明したコイル成形体4の製造工程において、内側コア部の配置に代わり、所定の形状の中子を配置することで製造することができる。また、このようなコイル成形体を具えるリアクトルは、得られたコイル成形体の中空孔に内側コア部を挿通配置し、このコイル成形体と内側コイル部との組物を成形型に収納して、連結コア部を形成することで製造することができる。
　(実施形態5)
　上記実施形態2～4で説明したコイルと磁性コアとの組合体は、そのまま利用することができる。その他、実施形態1で説明したケースを具えるリアクトルとしたり、上記組合体の外周の少なくとも一部を覆う外側樹脂部(図示せず)を具えるリアクトルとすることができる。上記組合体の外周の実質的に全部を外側樹脂部により覆った形態としてもよいし、上記組合体の一部を露出させた形態としてもよい。外側樹脂部の構成樹脂には、エポキシ樹脂やウレタン樹脂、PPS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、不飽和ポリエステル、更に、これらの樹脂に上述したセラミックスからなるフィラーを混合したものなどを利用することができる。フィラーを含有することで、リアクトルの放熱性を高められる。特に、外側樹脂部は、熱伝導率が0.5W/m・K以上、更に1.0W/m・K以上、特に2.0W/m・K以上であると、放熱性に優れて好ましい。
　外側樹脂部を具えるリアクトルは、コイルや内側コア部だけでなく、連結コア部をも外部環境から保護したり、機械的に保護したりすることができる。外側樹脂部を具える場合、コイルを構成する巻線の両端部は、外側樹脂部から露出させて端子部材の取り付けができるようにする。なお、上述した取付部を具える形態とする場合、取付部は、外側樹脂部に一体に設けてもよいし、外側樹脂部及び連結コア部の双方に設けてもよいし、連結コア部にのみ設けてもよい。
　(実施形態6)
　上記実施形態1で説明したケースを具えるリアクトル1αの変形例として、例えば、実施形態2と同様にしてコイル2αと磁性コア3αとの組合体を用意し、この組合体をケース内に収納し、別途用意したポッティング樹脂を充填した形態することができる。ポッティング樹脂には、例えば、上述した外側樹脂部と同様の樹脂を利用することができる。ポッティング樹脂を充填する場合、コイルを構成する巻線の両端部は、ポッティング樹脂から露出させて端子部材の取り付けができるようにする。ポッティング樹脂を具えることで、コイルや連結コア部を含む磁性コア全体を外部環境からより効果的に保護することができる。
　(実施形態7)
　上記実施形態では、内側コア部3iが圧粉成形体からなるものを説明した。その他、内側コア部として、珪素鋼板に代表される電磁鋼板を積層させた積層体からなるものを利用することができる。電磁鋼板は、圧粉成形体と比較して、飽和磁束密度が高い磁性コアを得易い。
　[試験例]
　リアクトルに具える磁性コアとして、磁気特性が部分的に異なるものを対象として、当該磁気特性が異なる各部位の飽和磁束と、リアクトルの体積との関係をシミュレーションにより求めた。試験条件は、以下の通りである。
　(1)　透磁率は、内側コア部:250、連結コア部:10に固定
　(2)　飽和磁束密度は、内側コア部の飽和磁束密度と連結コア部の飽和磁束密度との平均が1.4Tになるように設定
　(3)　飽和磁束密度の比:B1/B2は、1～2.5の範囲から選択
　(4)　磁束比:(S1×B1)/(S2×B2)は、0.5～1.8の範囲から選択
　(5)　B1/B2及び(S1×B1)/(S2×B2)をそれぞれ設定したとき、
　通電電流:150Aのとき、インダクタンスLが200μH以上、
　通電電流:300Aのとき、インダクタンスLが100μH以上、
　電気抵抗(直流)Rdcが20mΩ以下
　を満たす磁性コアであって、当該磁性コアの体積が最も小さくなる形状(代表的には立方体に近い形状)を選択
　(6)　磁性コアの基本的な形状は、実施形態1で説明した、柱状の内側コア部の実質的に全周が連結コア部で覆われた同軸状の形態を採用
　(7)　コイルで発生した磁束は全て、内側コア部及び連結コア部を通り、漏れ磁束が無いものとする
　B1/B2の範囲は、汎用されている磁性材料を使用して磁性コアを作製した場合に取り得る値を考慮して設定し、(S1×B1)/(S2×B2)の範囲は、磁性コアがその全体に亘って飽和磁束が等しい形態、即ち(S1×B1)/(S2×B2)＝1を中心値として設定した。
　この試験では、上述のように(B1/B2)＝1～2.5の各値に対してそれぞれ、(S1×B1)/(S2×B2)＝0.5～1.8の各値での磁性コアの体積(絶対値)を算出する。ここで、コイルを構成する巻線の断面形状、及びコイルのターン数とを決定すれば、コイルの大きさ及びインダクタンスを決定することができる。そこで、ここでは、コイルのターン数、巻線の断面形状、内側コア部や連結コア部の断面積S1,S2などを変数とし、上記(5)のインダクタンス及び電気抵抗を満たす当該変数の組み合わせのうち、最も体積が小さくなる組み合わせの変数を利用して、上記磁性コアの体積(絶対値)を算出している。そして、(B1/B2)の値ごとに求めた(S1×B1)/(S2×B2)＝0.5～1.8の体積のうち、最小値をその(B1/B2)における基準体積(＝1)とし、各体積を基準体積で除した値を相対体積とした。相対体積を表1に示す。また、(S1×B1)/(S2×B2)とこの相対体積との関係を図7(I)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　図7(I)に示すように、B1/B2の値が大きくなるほど、即ち、内側コア部の飽和磁束密度B1と連結コア部の飽和磁束密度B2との差が大きくなるほど、磁束比(S1×B1)/(S2×B2)の値を大きくした方が相対体積が小さくなる、即ち、磁性コアを小さくできることが分かる。また、1＜B1/B2の範囲において、(S1×B1)/(S2×B2)の値が1である場合に、必ずしも体積が小さくなるわけではないことが分かる。
　ここで、ある体積のリアクトルが要望された場合(例えば、300cm3以下)、実用上の許容範囲として、その体積の1.2倍までが好ましいと考えられる。そこで、相対体積が1.2以下の範囲について、(B1/B2)と、(S1×B1)/(S2×B2)との関係を調べた。ここでは、相対体積が1.2以下の範囲において、(B1/B2)の値ごとに取り得る(S1×B1)/(S2×B2)の最小値、最大値を調べた。その結果を表2及び図7(II)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　図7(II)に示すように、(S1×B1)/(S2×B2)の最小値、及び最大値はいずれも、(B1/B2)についての1次関数に近似できると言える。そこで、(B1/B2)をx、(S1×B1)/(S2×B2)をyとし、1次関数(y＝ax+b)として上記最小値の近似式、最大値の近似式を求めたところ、最小値の近似式:y＝0.17x＋0.42、最大値の近似式:y＝0.50x＋0.62が得られる。これらの近似式から、0.17x＋0.42≦y≦0.50x＋0.62を満たすようにy＝(S1×B1)/(S2×B2)を選択することで、相対体積が1.2以下を満たす磁性コアとすることができることが分かる。従って、1＜(B1/B2)、及び0.17×(B1/B2)＋0.42≦(S1×B1)/(S2×B2)≦0.50×(B1/B2)＋0.62を満たすことで、小型なリアクトルとすることができることが分かる。
　なお、上述した実施の形態は、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であり、上述した構成に限定されるものではない。
　本発明リアクトルは、ハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池車といった車両に搭載される双方向DC-DCコンバータといった電力変換装置の構成部品に利用することができる。
　1α,1β　リアクトル
　2α,2β　コイル　2w　巻線　2c　導体　2i　絶縁被覆　2a,2b　コイル素子
　2r　巻返し部
　3α,3β　磁性コア　3i,3ia,3ib　内側コア部　3o　連結コア部
　4　コイル成形体　4c　内側樹脂部　4e　端面
　5　ケース　50　底面　51　側壁　52　ガイド突起部　53　位置決め部
　54　取付部　54h　ボルト孔

Claims (14)

  1. 　巻線を巻回してなるコイルと、このコイル内に挿通された内側コア部、及び前記コイルの外周の少なくとも一部を覆う連結コア部の両コア部により閉磁路を形成する磁性コアとを具えるリアクトルであって、
    　前記内側コア部の断面積をS1、前記内側コア部の飽和磁束密度をB1、前記連結コア部の断面積をS2、前記連結コア部の飽和磁束密度をB2、両コア部の飽和磁束密度の比を(B1/B2)、両コア部の磁束比を(S1×B1)/(S2×B2)とするとき、
    　1＜(B1/B2)、及び0.17×(B1/B2)＋0.42≦(S1×B1)/(S2×B2)≦0.50×(B1/B2)＋0.62を満たすことを特徴とするリアクトル。
  2. 　前記連結コア部は、前記内側コア部よりも透磁率が低く、かつ磁性材料と樹脂との混合物から構成されており、
    　前記内側コア部と連結コア部とが前記樹脂により一体化されていることを特徴とする請求項1に記載のリアクトル。
  3. 　前記巻線を巻回してなるコイルを一つのみ具えることを特徴とする請求項1又は2に記載のリアクトル。
  4. 　前記内側コア部は、圧粉成形体から構成されており、
    　前記連結コア部は、鉄基材料と樹脂との混合物から構成されていることを特徴とする請求項1～3のいずれか1項に記載のリアクトル。
  5. 　絶縁性樹脂から構成され、前記コイルの表面を覆って、その形状を保持する内側樹脂部を具えることを特徴とする請求項1～4のいずれか1項に記載のリアクトル。
  6. 　前記巻線は、その断面のアスペクト比が5以上の扁平な形状であり、
    　前記コイルの巻き数は、30以上60以下であることを特徴とする請求項1～5のいずれか1項に記載のリアクトル。
  7. 　前記コイルと前記磁性コアとの組合体において、当該組立体を内包可能な最小の直方体をとり、当該直方体の外寸を短い順にそれぞれL1,L2,L3とし、3×L1/(L1+L2+L3)を扁平度とするとき、扁平度が0.5以上であることを特徴する請求項1～6のいずれか1項に記載のリアクトル。
  8. 　前記内側コア部の飽和磁束密度:B1は、1.6T≦B1、及び1.2×B2≦B1を満たすことを特徴とする請求項1～7のいずれか1項に記載のリアクトル。
  9. 　前記内側コア部の透磁率が50以上1000以下であり、
    　前記連結コア部の透磁率が5以上50以下であることを特徴とする請求項1～8のいずれか1項に記載のリアクトル。
  10. 　前記コイルと前記磁性コアとの組合体の外周の少なくとも一部を覆う外側樹脂部を具えることを特徴とする請求項1～9のいずれか1項に記載のリアクトル。
  11. 　前記コイルと前記磁性コアとの組合体を収納するケースを具え、
    　前記連結コア部は、磁性材料と樹脂との混合物から構成されており、
    　前記コイル及び前記内側コア部は、前記連結コア部を構成する樹脂により前記ケースに封止されていることを特徴とする請求項1～10のいずれか1項に記載のリアクトル。
  12. 　前記連結コア部には、前記リアクトルを設置対象に固定するための取付部を具えることを特徴とする請求項1～10のいずれか1項に記載のリアクトル。
  13. 　前記内側コア部は、前記内側樹脂部により前記コイルに一体に保持されていることを特徴とする請求項5に記載のリアクトル。
  14. 　前記内側コア部は、電磁鋼板の積層体から構成されていることを特徴とする請求項1～3のいずれか1項に記載のリアクトル。
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