WO2012008329A1 - リアクトル及びコイル部品 - Google Patents

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WO2012008329A1
WO2012008329A1 PCT/JP2011/065334 JP2011065334W WO2012008329A1 WO 2012008329 A1 WO2012008329 A1 WO 2012008329A1 JP 2011065334 W JP2011065334 W JP 2011065334W WO 2012008329 A1 WO2012008329 A1 WO 2012008329A1
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reactor
core portion
inner core
resin
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和宏 稲葉
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住友電気工業株式会社
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    • H01F37/00—Fixed inductances not covered by group H01F17/00

Definitions

  • the present invention relates to a reactor used as a component of a power conversion device such as a DC-DC converter for a vehicle, a coil component used as a component of the reactor, a converter including the reactor, and a power conversion device including the converter. It is.
  • the present invention relates to a reactor excellent in assembly workability.
  • 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 pair of coils formed by winding a coil in a spiral shape are arranged in parallel on the outer periphery of an O-shaped annular magnetic core.
  • the reactor includes a cylindrical inner core portion disposed on the inner periphery of the coil, a cylindrical core portion covering almost the entire circumference of the outer peripheral surface of the coil, A magnetic core having a pair of disk-shaped core portions arranged on each end face, a so-called pot-type core is provided.
  • the pot-type core an inner core portion and a cylindrical core portion arranged concentrically are connected by the disk-shaped core portion to form a closed magnetic circuit.
  • a coil formed by winding a winding in a spiral shape can be expanded and contracted as it is, and is difficult to handle because its shape is not stable. From this point, it is inferior in assembling workability.
  • the in-vehicle component since it is desired that the in-vehicle component is small, in order to prevent the axial length of the coil from being increased due to the springback, it is desirable to hold the coil compressed in the axial direction. .
  • a member for maintaining the compressed state is separately provided, the number of parts and the number of processes are increased, and the assembly workability is also inferior from this point.
  • one of the objects of the present invention is to provide a reactor having excellent assembly workability.
  • Another object of the present invention is to provide a coil component that can contribute to an improvement in the assembly workability of a reactor.
  • the other object of this invention is to provide the converter which provides the said reactor, and the power converter device which provides this converter.
  • the present invention achieves the above object by adopting a configuration in which a coil and a part constituting a part of a magnetic core are integrally held by an insulating resin and the shape of the coil is held by this resin.
  • the coil component of the present invention is a reactor component used for a reactor in which a magnetic core is arranged inside and outside the coil, and constitutes one coil formed by winding a winding in a spiral shape and a part of the magnetic core. And an inner core portion inserted in the coil and a resin mold portion made of an insulating resin.
  • the resin mold portion covers at least a part of the surface of the coil and maintains the shape thereof, and integrally holds the coil and the inner core portion.
  • the reactor of the present invention is a reactor in which a magnetic core is disposed inside and outside the coil, and includes the above-described coil component of the present invention including a coil, an inner core portion, and a resin mold portion. More specifically, the reactor of the present invention includes a coil formed by winding a winding in a spiral shape, a part of the magnetic core, and an inner core portion inserted and disposed in the coil. A resin mold part that covers at least a part of the surface of the coil and maintains its shape, and integrally holds the coil and the inner core part, and the other part of the magnetic core. And an outer core portion disposed on the outer periphery of the coil and forming a closed magnetic path together with the inner core portion.
  • the coil part of the present invention is integrated with the coil and the inner core part which is a part used for the magnetic core of the reactor.
  • the number of reactor components can be reduced.
  • the coil component of the present invention is easy to handle because the shape of the coil is held by the insulating resin, and does not require a separate member for holding the shape of the coil.
  • the coil component of the present invention allows the insulating resin to function as an electrical insulator between the coil and the magnetic core, an additional insulator can be eliminated.
  • the resin that is filled between the coil and the inner core portion in the coil component of the present invention and integrates the coil and the inner core portion also functions as a positioning member for the inner core portion with respect to the coil.
  • a positioning member is not required.
  • the coil component of the present invention is small because it has only one coil, and it is also possible to hold the coil in a compressed state by the constituent resin of the resin mold part. In this case, in the axial direction of the coil The length can be shortened. For these reasons, the coil component of the present invention can also contribute to the miniaturization of the reactor.
  • the reactor of the present invention is easy to assemble by including the coil component of the present invention in which the coil and the inner core portion are integrally held by the resin mold portion as described above, and is excellent in assembly workability. Further, even when the reactor according to the present invention includes a metal case and the coil component according to the present invention is accommodated in the case, the resin constituting the resin mold portion covering the outer periphery of the coil is interposed between the coil and the case. By making it, the insulation between a coil and a case can be improved. Further, by bringing the coil into contact with the metal case through the constituent resin of the resin mold portion, the heat of the coil can be efficiently transmitted to the case, and the reactor can be excellent in heat dissipation. In addition, in the reactor of the present invention, the insulation between the coil and the outer core part is also enhanced by the constituent resin of the resin mold part.
  • reactor of the present invention As one form of the reactor of the present invention and the coil component of the present invention, there is a form in which at least one end surface of the inner core part is covered with the constituent resin of the resin mold part.
  • the insulating resin is usually a nonmagnetic material having a relative permeability of approximately 1
  • the above form allows a resin that covers the end face of the inner core portion (hereinafter referred to as end face covering resin) to function as a gap material. Can do. Therefore, the said form can adjust the inductance (gap length) of a reactor easily by adjusting the thickness of end surface coating resin.
  • the inner core portion can be mechanically protected by the end face coating resin.
  • the said form since part of the above-mentioned extraction part is also covered with an insulating material, even when contacting the magnetic core of the reactor, particularly the outer core part, the insulation between the extraction part and the outer core part Can be enhanced. Moreover, the said form should just form a resin mold part so that only the turn formation part of a coil may be covered typically, and since it is not necessary to cover the said extraction part with a resin mold part, The shape is relatively simple, easy to mold, and excellent in manufacturability.
  • a compacted body formed by press molding magnetic powder can be easily molded even if it has a complicated three-dimensional shape. Therefore, when at least the inner core portion is a compacted body, for example, the inner core portion having a similar outer shape along the inner peripheral shape of the coil can be easily formed. Further, if the outer shape of the inner core portion is a similar shape along the inner peripheral surface of the coil, the outer peripheral surface of the inner core portion and the inner peripheral surface of the coil can be brought close to each other. This can contribute to downsizing. Furthermore, if the outer peripheral surface of the inner core portion is similar to the inner peripheral surface of the coil, the resin constituting the resin mold portion can be uniformly filled between the inner peripheral surface of the coil and the outer peripheral surface of the inner core portion.
  • the above embodiment can include an inner core portion at an appropriate position of the coil.
  • the green compact can easily increase the saturation magnetic flux density as compared with a molded hardened body made of a mixture containing a magnetic powder and a resin, which will be described later.
  • the reactor of the present invention a form in which at least a part of the outer core part is composed of a mixture containing magnetic powder and resin can be cited.
  • this form can be manufactured by storing the coil component of the present invention in a case or mold, filling the case or mold with a fluid mixture of magnetic powder and uncured resin, and curing the resin. .
  • the mixture is molded such that the mixture after curing (molded and cured body) becomes an outer core portion that forms a closed magnetic path together with the inner core portion included in the coil component. That is, this form can manufacture a reactor simultaneously with shaping
  • the inner core portion and the outer core portion can be integrated with the resin of the molded cured body, this form does not require a bonding process or a bonding material (such as an adhesive or an adhesive tape) for both core portions. Yes, the number of parts and the number of processes can be reduced.
  • the molded and hardened body can easily form an outer core portion having an arbitrary shape as compared with a laminated body or a compacted body of electromagnetic steel sheets. From these things, the said form is excellent in productivity of a reactor.
  • the outer core portion having desired magnetic characteristics mainly inductance
  • the reactor of the present invention including the outer core portion can be easily formed. it can.
  • the magnetic core used for the reactor is in various forms such as a laminated body in which a plurality of electromagnetic steel sheets are laminated, the above-mentioned compacted compact, the above-mentioned molded hardened body, and a combination thereof (hereinafter referred to as a hybrid core).
  • a hybrid core can be used.
  • both the inner core portion and the outer core portion can be formed into a compacted body, or a hybrid core having different constituent materials can be used as described above.
  • the hybrid core can also make the magnetic properties of both core portions different. For example, when an appropriate constituent material is selected and the saturation magnetic flux density of the inner core part is higher than that of the outer core part, the inner core is compared with the magnetic core having a uniform saturation magnetic flux density of the entire magnetic core. The cross-sectional area of the part can be reduced. Since the circumferential length of the coil can be shortened because the cross-sectional area of the inner core portion is small, this configuration can contribute to reduction in size, weight, and loss.
  • the magnetic permeability of the outer core portion is lower than that of the inner core portion, a gapless structure can be obtained, or the inner core portion can be made smaller.
  • typical magnetic materials used for the magnetic core of the reactor have 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. Therefore, when the saturation magnetic flux density of the entire magnetic core is high, the relative permeability also tends to be high, and in the magnetic core, a material having a lower magnetic permeability than the magnetic core, typically a gap material made of a nonmagnetic material, It is necessary to interpose a gap such as an air gap that reduces saturation of magnetic flux.
  • a certain amount of gap is provided between the inner peripheral surface of the coil and the outer peripheral surface of the inner core portion in order to reduce the loss caused by leakage magnetic flux from the gap portion to the coil. It is hoped that.
  • a hybrid core in which the relative permeability of the entire magnetic core is adjusted by changing the permeability partially can be made gapless, so it can be made smaller by the gap, and the coil and the inner core portion are close to each other. By arranging and reducing the gap, the reactor can be made smaller. Further, by using this hybrid core, the gap material can be made unnecessary, so that the number of parts and the number of processes can be reduced.
  • the outer core part may be selected according to the form of the inner core part included in the coil component.
  • the said form WHEREIN Since the drawer location which contacts this mixture in a coil
  • the reactor of the present invention can be suitably used as a component part of a converter.
  • the converter of the present invention comprises a switching element, a drive circuit that controls the operation of the switching element, and a reactor that smoothes the switching operation, and converts the input voltage by the operation of the switching element, The form whose said reactor is this invention reactor is mentioned.
  • This converter of the present invention can be suitably used as a component part of a power converter.
  • a power conversion device of the present invention a converter for converting an input voltage and an inverter connected to the converter for converting direct current and alternating current are provided, and a load is driven by the power converted by the inverter. And the converter is a converter according to the present invention.
  • the converter of the present invention and the power converter of the present invention are excellent in productivity by including a reactor excellent in assembly workability.
  • the present reactor is excellent in assembling workability.
  • the coil component of the present invention can contribute to the improvement of the assembly workability of the reactor.
  • the converter of the present invention and the power converter of the present invention are excellent in productivity by including the reactor of the present invention excellent in assembling workability.
  • FIG. 1 (A) is a schematic perspective view of a coil component according to Embodiment 1
  • FIG. 1 (B) is a schematic perspective view of a coil and an inner core portion included in the coil component.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the reactor according to the embodiment I including the coil component according to the first embodiment.
  • 3A is a cross-sectional view taken along line (III)-(III) shown in FIG. 2 in the reactor according to Embodiment I
  • FIG. 3B is provided in the reactor shown in FIG. It is sectional drawing which shows only a case.
  • FIG. 4 is a schematic exploded view for explaining the constituent members of the reactor according to embodiment I.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of a coil component according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of a coil component according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the reactor of Embodiment II including the coil component according to Embodiment 3.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram schematically showing a power supply system of a hybrid vehicle.
  • FIG. 9 is a schematic circuit diagram showing an example of the power converter of the present invention including the converter of the present invention.
  • This coil component 2A is a reactor component used for a reactor in which a magnetic core is arranged inside and outside the coil.
  • One coil 2 is formed by winding a winding 2w in a spiral shape, and is inserted into the coil 2.
  • an inner core portion 31 constituting a part of the magnetic core of the reactor, and a resin mold portion 20.
  • the surface of the turn forming portion of the coil 2 is covered with the resin mold portion 20.
  • the feature of the coil component 2A is that the shape of the coil 2 is held by the resin mold portion 20 and that the coil 2 and the inner core portion 31 are integrated.
  • each configuration will be described in detail.
  • the coil 2 is a cylindrical body formed by spirally winding one continuous winding 2w.
  • 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, aluminum, or an alloy thereof.
  • the conductor may have various shapes such as a rectangular wire having a rectangular cross section, a circular wire having a circular shape, and a deformed wire having a polygonal shape. In particular, if the rectangular wire is edgewise-wound and used as an edgewise coil, it is easy to obtain a coil with a high space factor.
  • the insulating material constituting the insulating coating is typically an enamel material such as 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. For example, when an enamel material is applied in multiple layers to form an insulating coating, the thickness of the insulating coating can be increased.
  • the insulating coating can also be a multilayer structure made of different materials.
  • a multilayer structure having a polyphenylene sulfide layer on the outer periphery of the polyamideimide layer can be mentioned.
  • Multi-layer insulation coatings are also excellent in electrical insulation.
  • the number of turns (number of turns) can be selected as appropriate, and those of about 30 to 70 can be suitably used for in-vehicle components.
  • the coil 2 is a coated rectangular wire in which the conductor is made of copper and the cross-sectional shape is a rectangular rectangular wire (aspect ratio: width / thickness is 5 or more, preferably 10 or more), and the insulating coating is enamel. Is an edgewise coil formed by edgewise winding (number of windings: 50).
  • the end face shape of the coil 2 is typically circular.
  • a circular coil is easy to wind even when a rectangular wire is used as a winding, and is excellent in coil manufacturability and is easily made into a small coil.
  • the end face shape of the coil 2 may be a non-circular shape and a shape having a curved portion. More specifically, (1) a shape substantially consisting only of a curve, and (2) a shape having a curved part and a straight part.
  • An example of a shape consisting only of a curve is an ellipse. Since the elliptical coil has a relatively short circumference because it is close to a perfect circle, it is easy to shorten the length of the winding wire that constitutes the coil. By reducing the amount of winding used, loss such as copper loss can be reduced. Weight reduction can be achieved.
  • the shape including the curved portion and the straight portion includes, for example, a racetrack shape including a pair of semicircular arc portions and a pair of straight portions connecting the semicircular arc portions, and a rectangle such as a square or a rectangle.
  • Examples thereof include a rounded polygonal shape in which each corner portion is rounded in a polygon, and an irregular shape in which a part of the curve of the above ellipse is replaced with a straight line.
  • a coil with a straight section has a flat surface created by the straight section, and if this plane is used as the installation side when the coil component is installed in a case, etc., the area of the installation side can be sufficiently secured and stable. Excellent in properties.
  • the circumference having a curved portion is likely to be shorter than the shape composed of only a straight line.
  • the amount can be reduced, the loss such as copper loss can be reduced, and the weight can be reduced.
  • the above-described racetrack-like coil can form an edgewise coil even when the above-described rectangular wire is used for the winding, and can be a small coil with a high space factor.
  • the racetrack-shaped coil includes a curved portion (semi-circular arc portion) that tends to have a larger bending diameter than the rounded polygonal shape, making it easy to form an edgewise coil.
  • a racetrack-shaped coil is formed by a straight portion when the length of the straight portion is increased and the distance between the pair of straight portions is reduced, that is, when the aspect ratio: the long diameter / short diameter is large.
  • the area of the installation side surface to be obtained becomes larger.
  • a horizontally long coil having an aspect ratio of about 1.1 to 2 is preferable because the area of the installation side surface can be increased and the volume of the coil can be reduced.
  • the end face shape of the coil 2 (equal to the cross-sectional shape when cut by a plane orthogonal to the axial direction of the coil 2) is a shape composed of a curved portion and a straight portion as shown in FIG. It is. More specifically, it is a racetrack shape composed of a pair of linear portions 22 arranged in parallel and a pair of semicircular arc portions 21 arranged so as to connect the ends of both linear portions 22 to each other.
  • the aspect ratio: major axis / minor axis of the coil 2 is about 1.3. Since the semicircular arc portion 21 is a curved portion having a relatively large bending radius and a gentle bending, the end surface shape is a shape that is easily edgewise wound. Due to the end face shape, the outer peripheral surface and inner peripheral surface of the coil 2 are constituted by a curved surface formed by the semicircular arc portion 21 and a flat surface formed by the straight portion 22.
  • the winding 2w forming the coil 2 has a drawn portion appropriately extended from the turn forming portion as shown in FIG. 1 (B), and the conductor portion exposed by peeling off the insulating coating at both ends thereof Further, a terminal member (not shown) made of a conductive material such as copper or aluminum is connected. An external device (not shown) such as a power source for supplying power is connected to the coil 2 through this terminal member.
  • welding such as TIG welding or crimping can be used.
  • both ends of the winding 2w are drawn out so as to be orthogonal to the axial direction of the coil 2, but the drawing directions of both ends can be appropriately selected.
  • both ends of the winding 2w may be pulled out in parallel with the axial direction of the coil 2 as in the coil component 2C of the third embodiment to be described later, or the pulling directions of the ends can be made different from each other. .
  • the inner core portion 31 is a columnar body having a racetrack-like outer shape along the inner peripheral shape of the coil 2.
  • the entire inner core portion 31 is formed of a compacted body and is not solid with a gap material or an air gap, but a gap material or an air gap made of a nonmagnetic material such as an alumina plate is interposed. It can be set as the form.
  • the green compact is typically formed by molding a soft magnetic powder having an insulating coating made of a silicone resin or the like on the surface, or a mixed powder in which a binder is appropriately mixed in addition to the soft magnetic powder, and then forming the insulating coating. It can be obtained by firing at a temperature lower than the heat resistant temperature.
  • the saturation magnetic flux density can be changed. For example, by using soft magnetic powder with a high saturation magnetic flux density, increasing the proportion of soft magnetic material by reducing the amount of binder, or increasing the molding pressure, compacting with high saturation magnetic flux density The body is obtained.
  • the soft magnetic powder is an iron group metal such as Fe, Co, Ni, Fe-based alloy containing Fe as a main component, for example, Fe-Si, Fe-Ni, Fe-Al, Fe-Co, Fe-Cr, Fe- Examples thereof include powders made of iron-based materials such as Si-Al, rare earth metal powders, and ferrite powders.
  • the iron-based material is easy to obtain a magnetic core having a saturation magnetic flux density higher than that of ferrite.
  • 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.
  • This insulation coating can effectively reduce eddy current loss, particularly when the magnetic particles constituting the magnetic powder are made of a metal such as an iron group metal or an Fe group alloy.
  • 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. Even if the compacted body has an insulator such as an insulating film between the magnetic particles, the magnetic particles are insulated from each other to reduce eddy current loss, and even when high-frequency power is applied to the coil. The loss can be reduced.
  • a well-known thing can be utilized for a compacting body.
  • the inner core portion 31 is made of a compacted body made of a soft magnetic material having a coating such as an insulating coating, and has a saturation magnetic flux density of 1.6 T or more and a relative permeability of 100 to 500.
  • the length of the inner core 31 in the axial direction of the coil 2 (hereinafter simply referred to as the length) is longer than the length of the coil 2, and the inner core is inserted in the coil 2. Both end faces 31e of 31 and the vicinity thereof protrude slightly from the end face of the coil 2 (FIG. 1 (B)).
  • the protruding length of the inner core portion 31 can be appropriately selected.
  • the protruding lengths protruding from the end faces of the coil 2 in the inner core portion 31 are made equal, but they may be different as in Embodiment 3 to be described later, or from either one end face of the coil 2
  • it can also be set as the form in which the length of an inner core part and the length of a coil are equal, and the length of an inner core part is shorter than the length of a coil. In the latter case, when the end surface 31e of the inner core portion 31 is covered with the resin mold portion 20 as in Embodiment 3 described later, the coil component can be easily formed.
  • the resin mold part 20 has a function of holding the coil 2 in a certain shape. Therefore, in the coil component 2A, the coil 2 is not expanded or contracted by the resin mold portion 20.
  • the resin mold 20 may have any shape as long as the resin mold 20 can be held in a certain shape so that the coil 2 does not expand and contract.
  • the coil 2 covers the entire turn forming portion (the inner peripheral surface and the outer peripheral surface, and the pair of end surfaces) and constitutes a part of the outer peripheral surface and the end surface of the coil component 2A.
  • the covering region of the coil 2 in the resin mold part 20 can be appropriately selected. For example, a part of the turn forming portion of the coil 2 is not covered with the resin mold part 20 and can be exposed. However, as in this example, by covering substantially the entire surface of the turn forming portion of the coil 2, insulation between the coil 2 and the inner core portion 31 such as the constituent resin of the resin mold portion 20 is achieved. Things can exist reliably. Further, when the reactor is assembled using the coil component 2A, it is possible to ensure insulation between the turn forming portion of the coil 2 and the magnetic core disposed on the outer periphery of the coil 2.
  • the thickness of the resin mold portion 20 is a substantially uniform thickness, but can be appropriately selected so as to satisfy desired insulation characteristics. Examples of the thickness include about 1 mm to 10 mm.
  • the resin mold part 20 further has a function of holding the coil 2 and the inner core part 31 together.
  • the shape of the resin mold 20 is not limited as long as the coil 2 and the inner core portion 31 can be held integrally.
  • the inner core portion 31 is accommodated in the coil 2 with a space required for insulation between the outer peripheral surface and the coil 2. That is, there is a gap between the inner peripheral surface of the coil 2 and the outer peripheral surface of the inner core portion 31, and the constituent resin of the resin mold portion 20 is filled so as to fill the gap.
  • the coil 2 and the inner core portion 31 are arranged coaxially, and the gap is provided in a uniform size along the circumferential direction of the inner core portion 31, so that the gap is filled.
  • the resin constituting the molded resin part 20 is also of a uniform thickness.
  • the inner core portion 31 is held at an appropriate position of the coil 2 by the constituent resin filled in the gap.
  • the inner core part 31 is integrated with the coil 2 by the constituent resin in a state where both end faces 31e and the vicinity thereof are exposed without being covered with the constituent resin of the resin mold part 20, and project from the end face 20e of the resin mold part 20. Yes.
  • the resin mold part 20 further has a function of holding the coil 2 in a compressed state rather than the free length. Therefore, the length of the coil 2 included in the coil component 2A is shorter than the natural length.
  • the resin component of the resin mold part 20 has heat resistance against the operating temperature of the coil component 2A (when used in a reactor, heat resistance to such an extent that it does not soften against the maximum temperature of the coil 2 or magnetic core)
  • An insulating material capable of transfer molding or injection molding can be suitably used.
  • thermosetting resins such as epoxy resins, silicone resins and unsaturated polyesters
  • thermoplastic resins such as polyphenylene sulfide (PPS) resins and liquid crystal polymers (LCP) can be suitably used.
  • the resin used for the resin mold portion 20 is a mixture of a filler made of at least one ceramic selected from silicon nitride, alumina, aluminum nitride, boron nitride, and silicon carbide
  • the resin mold portion 20 is excellent in insulation.
  • the coil 2 can easily dissipate heat, and a coil component with excellent heat dissipation can be obtained.
  • a resin having a thermal conductivity of 1 W / m ⁇ K or more, more preferably 2 W / m ⁇ K or more is preferable.
  • an epoxy resin (thermal conductivity: 2 W / m ⁇ K) containing a filler is used.
  • Such a coil component 2A integrally including the inner core portion 31 can be manufactured by using, for example, a manufacturing method described in JP-A-2009-218293. Specifically, a mold that can be opened and closed and that has a plurality of rod-shaped bodies that can be moved back and forth within the mold is prepared. After the coil 2 and the inner core portion 31 are arranged in the mold, the coil 2 is pressed with the rod-shaped body to be in a compressed state, and the constituent resin of the resin mold portion 20 is injected into the mold in the compressed state. Solidify. Examples of the molding method include injection molding, transfer molding, and cast molding.
  • a holding member capable of holding the coil in a compressed state is separately prepared, attached to the coil, and the compressed coil is stored in the mold, and then the holding member is fixed to the mold so that the coil is formed in the mold. May be held in a compressed state. It is preferable that the holding member can be reused if it is configured to be removable.
  • insulating paper for example, polyimide tape
  • insulating film for example, it is preferable to appropriately arrange an insulating material such as a polyimide film), dip coat the insulating material, or arrange an insulating tube as described later.
  • a voltage is applied to a coil having 50 turns, even if the voltage between turns is about 12V to 14V, a voltage of about 600V to 700V may be applied to the extraction portion. Therefore, it is possible to ensure insulation between the drawn portion and the outer core portion 32 by covering the drawn portion with an insulating material.
  • the lead-out location may be covered with the resin mold portion 20.
  • the coil component 2A has an arrangement form in which the plane formed by the straight portion 22 is the installation side surface, that is, an arrangement form in which the axial direction of the coil 2 is the horizontal direction.
  • the resin mold part 20 is provided along the plane formed by the linear part 22 of the coil 2, and the installation side surface of the coil component 2A is also constituted by a plane. Therefore, the coil component 2A has a sufficiently large contact area with the case or the like. Therefore, the coil component 2A is excellent in stability with respect to the case and the like.
  • an installation form in which the axial direction of the coil 2 is a vertical direction can be employed.
  • the coil component 2A since the coil 2 and the inner core part 31 are integrated by the resin mold part 20, the coil 2 and the inner core part 31 can be handled as an integrated object, compared with the case where both are separate members. Thus, the number of components of the reactor can be reduced. Moreover, the coil component 2A is easy to handle the coil 2 because the shape of the coil 2 is held by the resin mold portion 20. Therefore, the coil component 2A can be easily stored and transported in a case or the like, and can contribute to an improvement in the assembly workability of the reactor.
  • the coil component 2A can be integrated with the coil 2 and the inner core portion 31 simultaneously with the molding of the resin mold portion 20 by including the inner core portion 31 integrally. This can also contribute to the improvement of reactor productivity.
  • the coil component 2A there is substantially only the constituent resin of the resin mold portion 20 between the inner peripheral surface of the coil 2 and the outer peripheral surface of the inner core portion 31, and there is substantially no conductive material.
  • the insulation between the coil 2 and the inner core portion 31 can be effectively enhanced. Therefore, an insulator is not required separately, and it is possible to contribute to improving the productivity of the reactor from this point.
  • the coil component 2A holds the coil 2 in a compressed state, the length of the coil 2 in the axial direction can be shortened, and from this point, the reactor can be reduced in size.
  • the coil 2 and the inner core portion 31 are not integrated with the resin mold portion 20 and are formed as separate members, a hollow hole for inserting the inner core portion 31 is provided in the resin mold portion, and the inner core portion 31 is inserted. Therefore, it is necessary to provide a gap between the inner core portion 31 and the hollow hole.
  • the coil part 2A in which the coil 2 and the inner core part 31 are integrated by the resin mold part 20 does not require the gap, and can contribute to the miniaturization of the reactor by the gap.
  • the coil component 2A has a complicated three-dimensional inner core portion such as a columnar body having a racetrack-like outer shape along the inner peripheral shape of the coil 2 by using the inner core portion 31 as a compacted body. 31 can be formed easily and has excellent productivity. In addition, by using the inner core portion 31 as a green compact, magnetic characteristics such as saturation magnetic flux density can be easily adjusted.
  • Reactor 1A is a case that houses one coil 2 formed by winding wire 2w, magnetic core 3 that is arranged inside and outside coil 2 to form a closed magnetic circuit, and a combination of coil 2 and magnetic core 3.
  • Reactor 1A is used by being installed on an installation target such as a cooling stand (here, case 4A is fixed to the installation target).
  • the magnetic core 3 includes an inner core portion 31 disposed in the coil 2 and an outer core portion 32 disposed on the outer periphery of the coil 2.
  • a feature of the reactor 1A is that the coil 2 and an inner core part 31 constituting a part of the magnetic core 3 are provided with a coil component 2A integrated by a resin mold part 20, and an outer core part 32 is provided. It is composed of a specific material. Since the coil component 2A is the same as that described in the first embodiment, detailed description thereof will be omitted here, and other configurations will be described in detail.
  • the coil component 2A is accommodated in the case 4A so as to contact the coil groove 44 provided on the bottom surface 41 of the case 4A as shown in FIG. 3 and the axis of the coil 2 is parallel to the outer bottom surface 41o of the case 4A.
  • the installation surface in contact with the installation target is the outer bottom surface 41o of the case 4A, and the outer bottom surface 41o is a flat surface.
  • the coil component 2A is housed in the case 4A, the plane area parallel to the plane formed by the linear portion 22 of the coil 2 on the outer peripheral surface of the coil component 2A is parallel to the outer bottom surface 41o of the case 4A, and the reactor 1A Is installed on the installation target, the axial direction of the coil 2 is parallel to the surface of the installation target.
  • the coil component 2A is housed so that the coil 2 is horizontally long with respect to the case 4A (hereinafter, this arrangement form is referred to as a horizontal form).
  • the horizontal configuration increases the contact area between the outer peripheral surface of the coil component 2A and the inner bottom surface 41i of the case 4A, or is a region where the distance from the outer peripheral surface of the coil component 2A to the inner bottom surface 41i of the case 4A is short, that is, the installation target. It is easy to increase the adjacent area. Therefore, the horizontal configuration can efficiently transfer the heat of the coil 2 to the case 4A, and this heat is transmitted to the installation target through the outer bottom surface 41o of the case 4A in contact with the installation target. Therefore, the horizontal form is excellent in heat dissipation.
  • the end surface shape of the coil 2 is a flat shape
  • the bulk (the size in the direction perpendicular to the outer bottom surface 41o of the case 4A) is larger than when the end surface shape is a perfect circle. It is easy to make small) and to make it a small reactor.
  • the coil component 2A includes a part of the outer peripheral surface made of the resin component of the resin mold part 20 (here, a region covering a plane formed by one linear part 22 of the coil 2 and both semicircular arcs connected to the linear part 22) Of the portion 21, the outer core portion 32 of the magnetic core 3 is covered with a curved surface formed by the vicinity of a portion connected to the straight portion 22. In short, the outer core portion 32 covers a C-shaped region of the outer peripheral surface of the coil component 2A as viewed from the end surface. The remaining part of the coil component 2A that is not covered with the magnetic core 3 is in contact with an inner bottom surface 41i (a coil groove 44 described later) of the case 4A.
  • a part of the coil part 2A that is not covered with the constituent resin of the resin mold portion 20 is covered with an insulating material.
  • the portion that is in contact with the outer core portion 32, that is, the portion excluding the connection portion with the terminal member in the outer periphery of the drawing portion drawn from the turn forming portion in the winding 2w constituting the coil 2 is Covered with an insulating tube 5.
  • the insulating tube 5 can be made of an insulating material having sufficient heat resistance (for example, 100 ° C. or higher, preferably 150 ° C. or higher for a vehicle-mounted reactor) with respect to the maximum temperature achieved when the reactor 1A is used, Either a heat shrinkable tube or a room temperature shrinkable tube can be used.
  • the heat shrinkable tube include Sumitomo Electric Fine Polymer Co., Ltd. heat shrinkable tube ⁇ Sumitube K '' (base resin: polyvinylidene fluoride (PVDF)) and ⁇ Sumitube B2 '' (base resin: polyolefin resin) ( "Sumitube” is a registered trademark).
  • Cold shrink tube is made of silicone rubber (VMQ, FVMQ), butyl rubber (IIR), ethylene / propylene rubber (EPM, EPDM), Hypalon (registered trademark, chlorosulfonated polyethylene rubber: CSM), acrylic rubber (ACM) , ANM), fluoro rubber (FKM), and the like.
  • VMQ silicone rubber
  • FVMQ butyl rubber
  • IIR ethylene / propylene rubber
  • EPM ethylene / propylene rubber
  • Hypalon registered trademark, chlorosulfonated polyethylene rubber: CSM
  • acrylic rubber ACM
  • ANM acrylic rubber
  • FKM fluoro rubber
  • the magnetic core 3 includes a columnar inner core portion 31 inserted into the coil 2, at least one end surface 31e (here, both end surfaces) of the inner core portion 31, and an outer peripheral surface of the coil component 2A. And an outer core portion 32 formed so as to cover a part of the coil 2 and form a closed magnetic circuit when the coil 2 is excited.
  • the constituent material of the inner core portion 31 and the constituent material of the outer core portion 32 are different, and the magnetic core 3 is partially different in magnetic characteristics.
  • the inner core portion 31 has a higher saturation magnetic flux density than the outer core portion 32
  • the outer core portion 32 has a lower magnetic permeability than the inner core portion 31.
  • the outer core portion 32 includes substantially all of the outer peripheral surface of the coil component 2A that are not in contact with the case 4A, both end surfaces 20e of the resin mold portion 20, and the inner core portion 31 protruding from the end surface 20e. Is formed so as to cover both end faces 31e and the vicinity thereof, and has the following cross-sectional shape.
  • a longitudinal section (a section cut along a plane perpendicular to the outer bottom surface 41o (FIG. 3) of the case 4A, which is a plane along the axial direction of the coil 2) and FIG.
  • each cross-sectional shape when taking a cross section (cross section cut by a plane perpendicular to the axial direction of the coil 2), each cross-sectional shape is C-shaped, horizontal cross section (through the axis of the coil 2, When the cross-section taken along a plane parallel to the outer bottom surface 41o of the case 4A is taken, this cross-sectional shape is a rectangular frame shape.
  • the magnetic core 3 forms a closed magnetic path by providing a part of the outer core part 32 so as to be connected to both end faces 31e of the inner core part 31.
  • the entire outer core portion 32 is formed of a mixture (molded and cured body) containing magnetic powder and resin, and the inner core portion 31 and the outer core portion 32 do not intervene with an outer core.
  • the parts 32 are joined by a constituent resin.
  • the outer core portion 32 is also configured such that no gap material or air gap is interposed. Therefore, the magnetic core 3 is an integrated product that is integrated without any gap material.
  • the outer core portion 32 covers substantially all of the portions that are not in contact with the case 4A in the coil component 2A and seals the coil component 2A in the case 4A, it can be used as a sealing material for the coil component 2A. Function. Therefore, the reactor 1A can protect the coil component 2A from the external environment or enhance mechanical protection by the outer core portion 32.
  • the outer core portion 32 only needs to be able to form a closed magnetic circuit, and the shape (coating region of the coil component 2A) is not particularly limited.
  • a configuration in which a part of the outer periphery of the coil component 2A is not covered by the outer core portion is allowed. This form, for example, is shown in FIG. 3 in which the opening side region of the case 4A is exposed without being covered by the outer core portion on the outer peripheral surface of the coil component 2A, or the thickness of the bottom side region of the case 4A is increased.
  • a larger area of the coil component 2A (for example, a planar area parallel to the linear portion 22 arranged on the bottom surface side of the case 4A, and a semicircular arc portion connected to the linear portion 22 In 21, a curved area along a 1/4 arc) is accommodated in this deep groove to increase the contact area between the coil component 2A and the case 4A.
  • a positioning member (not shown) of the coil component 2A is separately arranged on the inner bottom surface 41i of the case 4A, and the contact portion with the positioning member in the coil component 2A is not covered by the outer core portion. If the positioning member is made of a material having excellent heat dissipation, the heat dissipation can be improved.
  • the molded hardened body can be typically formed by injection molding or cast molding.
  • injection molding a powder made of a magnetic material and a fluid resin are mixed, and this mixed fluid is usually poured into a molding die (here, case 4A) under a predetermined pressure and molded. Is cured.
  • 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 soft magnetic powder used for the outer core portion 32 can be suitably made of an iron-based material such as pure iron powder or Fe-based alloy powder. You may mix and use the multiple types of magnetic powder from which a material differs. When coating powder having an insulating coating made of phosphate or the like is used on the surface of magnetic particles made of a soft magnetic material (particularly a metal material), eddy current loss can be reduced. As the magnetic powder, it is easy to use a powder having an average particle diameter of 1 ⁇ m to 1000 ⁇ m, and more preferably 10 ⁇ m to 500 ⁇ m. When a plurality of types of powders having different particle sizes are used, a reactor having a high saturation magnetic flux density and a low loss is easily obtained.
  • thermosetting resin such as an epoxy resin, a phenol resin, a silicone resin, or a urethane resin
  • the binder resin When a thermosetting resin is used, the molded body is heated to thermally cure 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 a relatively large amount of resin, which is a non-magnetic material, remains in the molded hardened body, even when the same soft magnetic powder as that of the green compact forming the inner core portion 31 is used, the saturation magnetic flux density is higher than that of the green compact. And a core with low magnetic permeability is easily formed.
  • a filler made of ceramics such as alumina or silica may be mixed with the constituent material of the molded cured body.
  • the filler having a specific gravity smaller than that of the magnetic powder uneven distribution of the magnetic powder is suppressed, and a molded and hardened body in which the magnetic powder is uniformly dispersed can be easily obtained.
  • the said filler is comprised from the material excellent in thermal conductivity, it can contribute to the improvement of heat dissipation.
  • the filler content is 0.3% by mass or more and 30% by mass or less when the molded cured product is 100% by mass. The total content of the magnetic powder and the filler is the molded cured product.
  • the filler is made finer than the magnetic powder, the filler is interposed between the magnetic particles to effectively prevent uneven distribution, and the magnetic powder can be uniformly dispersed, and the ratio of the magnetic powder due to the inclusion of the filler It is easy to suppress the decrease of
  • the outer core portion 32 is composed of a molded and hardened body of a coating powder and an epoxy resin each having the above insulating coating on the surface of a magnetic particle made of an iron-based material having an average particle size of 100 ⁇ m or less.
  • the inner core portion 31 is formed of a compacted body as described above, has a saturation magnetic flux density of 1.6 T or more, 1.2 times or more that of the outer core portion 32, and a relative magnetic permeability of 100 to 500.
  • the outer core portion 32 has a saturation magnetic flux density of 0.5 T or more and less than the saturation magnetic flux density of the inner core portion 31, and a relative permeability of 5 to 30.
  • the relative magnetic permeability of the entire magnetic core 3 composed of the inner core portion 31 and the outer core portion 32 is 10 to 100.
  • the saturation magnetic flux density of the inner core portion 31 is preferably 1.8 T or more, more preferably 2 T or more, more preferably 1.5 times or more, and more preferably 1.8 times or more of the saturation magnetic flux density of the outer core portion 32, and no upper limit is provided. If a laminated body of electromagnetic steel sheets typified by silicon steel sheets is used instead of the green compact, the saturation magnetic flux density of the inner core portion can be further increased.
  • the inner core portion 31 is also formed and cured, and magnetic powder made of a material different from the magnetic powder constituting the outer core portion 32 is used, or the mixing ratio of the resin to be mixed is adjusted, so that the inner core portion 31
  • the saturation magnetic flux density can be increased.
  • a molded hardened body for the inner core part may be prepared separately so that the resin mold part can be integrated with the coil.
  • the magnetic permeability of the outer core portion 32 is lower than that of the inner core portion 31, the leakage magnetic flux of the magnetic core 3 can be reduced or the magnetic core 3 having a gapless structure can be obtained.
  • the permeability and saturation magnetic flux density of the molded cured body can be adjusted by changing the blending of the magnetic powder and the resin serving as the binder.
  • each core part 31 and 32 can be obtained by preparing test pieces prepared from each core part 31 and 32 and using a commercially available BH curve tracer or VSM (sample vibration type magnetometer). Can be measured.
  • the magnetic powder is in the middle of the production of the molded cured body, and the bottom surface 41 of the case 4A.
  • the molded hardened body (outer core portion) settles on the side and magnetic powder is unevenly distributed on the bottom surface 41 side.
  • the coil 2 and the inner core portion 31 are close to the bottom surface 41 side of the case 4A, and the region where the magnetic powder is high in density is in contact with the inner core portion 31 in the molded cured body constituting the outer core portion.
  • the closed magnetic circuit can be sufficiently formed. You may suppress the said uneven distribution by setting it as the shaping
  • the case 4A is typically a rectangular parallelepiped box composed of a rectangular bottom surface 41 and four side walls 42 standing from the bottom surface 41, and has a surface facing the bottom surface 41 opened. Can be mentioned.
  • the case 4A is typically used as a container for storing an assembly of the coil 2 and the magnetic core 3 (an assembly of the coil component 2A and the outer core portion 32), and is also used for a heat dissipation path.
  • a material excellent in thermal conductivity preferably a material having higher thermal conductivity than magnetic powder such as iron, for example, a metal such as aluminum, aluminum alloy, magnesium, magnesium alloy can be suitably used. .
  • the case 4A is made of an aluminum alloy.
  • the case 4A is typically similar in outer shape and inner shape, but here, a non-similar shape is used. Specifically, as shown in FIG. 3B, out of the bottom surface 41 of the case 4A, when the reactor 1A is installed on an installation target such as a water cooling table, the outer bottom surface 41o serving as the installation surface is configured as a plane, and the coil component
  • the inner bottom surface 41i with which a part of the outer peripheral surface of 2A contacts is partially uneven and has an uneven shape.
  • the inner bottom surface 41i is a central portion thereof and includes a pedestal 43 extending from one side wall 42 to the other side wall 42 opposite to the side wall 42, and the pedestal 43 portion is thick.
  • the pedestal 43 is formed integrally with the inner bottom surface 41i, and a coil groove 44 into which a part of the outer peripheral surface of the coil component 2A is fitted is provided in a part of the pedestal 43.
  • the coil groove 44 has a shape along the outer peripheral surface of the coil component 2A.
  • the coil groove 44 is along a plane portion that is in contact with a plane region along the plane formed by the straight portion 22 and a curved surface formed by the semicircular arc portion 21.
  • the curved surface area is in contact with the curved surface area.
  • the portion constituting the planar portion has the smallest thickness, and is the same thickness as the portion where the pedestal 43 does not exist on the bottom surface 41.
  • the coil groove 44 since the coil groove 44 has a shape along the outer peripheral surface of the coil component 2A, the coil groove 44 also functions as a positioning portion of the coil component 2A with respect to the case 4A.
  • the coil groove 44 may be omitted, and the inner bottom surface 41i may be configured as a flat surface. Even in this case, the coil component 2A has a plane region along the plane formed by the straight portion 22, so that, of the outer peripheral surface of the coil component 2A, the plane region can be in contact with the flat inner bottom surface of the case. Can be enhanced.
  • a positioning member may be separately arranged so that the coil component 2A can be easily positioned in the case 4A.
  • the positioning member is a molded and hardened body made of the same material as the constituent material of the outer core portion 32, the positioning member can be easily integrated when the outer core portion 32 is formed, and the separate member can be used as a magnetic path. .
  • the positioning member is made of a material having excellent heat dissipation, the heat dissipation can be improved.
  • the case 4A shown in FIG. 2 includes a mounting portion 45 having a bolt hole 45h for fixing the reactor 1A to the installation target with a fixing member such as a bolt.
  • the reactor 1A can be easily fixed to the installation target by a fixing member such as a bolt.
  • the complicated three-dimensional case 4A including the pedestal 43, the coil groove 44, and the mounting portion 45 can be easily manufactured by casting, cutting, or the like.
  • the outer bottom surface 41o is configured substantially only as a flat surface, the contact area with the installation target can be secured sufficiently wide and the manufacturing efficiency of the case 4A is excellent, but the surface area of the case 4A is increased.
  • the outer bottom surface is allowed to have a concavo-convex portion.
  • Case 4A can be used even when it is open, but if it is configured to have a lid made of a conductive material such as aluminum as in case 4A, it prevents leakage magnetic flux, protects the outer core 32 from the environment, Protection can be achieved.
  • the lid is provided with a notch or a through-hole so that the end of the winding 2w of the coil 2 included in the coil component 2A can be pulled out.
  • the coil 2 and the case 4A can ensure insulation by the constituent resin.
  • the heat dissipation is improved.
  • insulating properties such as insulating paper, insulating sheet, and insulating tape are interposed between the coil 2 and the case 4A, so that the insulating property can be improved.
  • This insulating material only needs to be present to the extent that the minimum insulation required between the coil 2 and the case 4A can be ensured, and by reducing the thickness as much as possible, it is possible to suppress a decrease in thermal conductivity due to the inclusion of the insulating material. In addition, downsizing can be achieved. In addition, it is preferable to use an insulating material having high thermal conductivity. Alternatively, an insulating adhesive can be used as the insulating material. In this case, the insulation between the coil 2 and the case 4A can be improved, and the coil component 2A can be securely fixed to the case 4A by using an adhesive.
  • the adhesive can be suitably used that has excellent thermal conductivity, for example, an adhesive containing a filler having excellent thermal conductivity and electrical insulation, such as alumina.
  • an adhesive containing a filler having excellent thermal conductivity and electrical insulation such as alumina.
  • [Usage] Reactor 1A having the above-described configuration has applications such as 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
  • an inductance satisfying 10% or more of the inductance when the DC current is 0 A and 10 ⁇ H or more and 2 mH or less when the maximum current is applied satisfies 10% or more of the inductance when the current is 0 A is expected to be suitably used.
  • reactor size If the reactor 1A-vehicle part, the reactor 1A, it is preferable capacity including the case 4A is 0.2 liters (200cm 3) ⁇ 0.8 liters (800 cm 3) approximately. In this example, it is about 500 cm 3 .
  • the reactor 1A including the coil component 2A can be manufactured as follows. First, the coil component 2A is produced as described above. Here, as shown in FIG. 4, a coil component 2A is prepared in which an insulating tube 5 is disposed in advance at a drawing position of the winding 2w. The coil component 2A is housed in the case 4A as shown in FIG. By fitting the coil component 2A into the coil groove 44, the coil component 2A can be easily positioned in the case 4A. A mixed fluid of magnetic powder and resin constituting the outer core portion 32 (FIG. 2) is appropriately poured into the case 4A to form a predetermined shape, and then the resin is cured. Through the above steps, the outer core portion 32 can be formed, and at the same time, the reactor 1A (FIG. 2) is obtained.
  • Reactor 1A is excellent in assembly workability by including coil part 2A that is excellent in handling properties.
  • the coil 2 and the inner core portion 31 can be stored in the case 4A at the same time, and both are not separated and are easy to store.
  • the outer core portion 32 is made of a mixture containing magnetic powder and resin, so that the outer core portion 32 having a complicated shape that covers a part of the outer peripheral surface of the coil component 2A can be easily formed.
  • the reactor 1A forms the magnetic core 3 by joining the inner core portion 31 and the outer core portion 32 with the constituent resin of the outer core portion 32 simultaneously with the formation of the outer core portion 32, and as a result, the reactor 1A is manufactured. Because it can, there are few manufacturing processes. Furthermore, since reactor 1A has a gapless structure, a gap material joining step is unnecessary. From these points, the reactor 1A is excellent in assembling workability.
  • the magnetic properties of the outer core portion 32 can be easily changed, and (2) the outer core portion 32 includes a resin component, thereby providing a case. Even if 4A is open, it is possible to achieve protection and mechanical protection from the external environment of coil component 2A (coil 2 and inner core portion 31).
  • the reactor 1A since the surface of the coil 2 is covered with the constituent resin of the resin mold portion 20, the coil 2 comes into contact with the case 4A through the constituent resin. That is, since an insulator is interposed between the coil 2 and the case 4A, the insulation between the coil 2 and the metal case 4A can be effectively enhanced. Accordingly, the reactor 1A can ensure sufficient insulation even when a large current is passed through the coil 2. Furthermore, in the reactor 1A, the insulating tube 5 is provided on the outer periphery of the portion in contact with the outer core portion 32 in the winding 2w constituting the coil 2 of the coil component 2A. The insulating tube 5 effectively increases the insulation between the coil 2 (winding 2w) and the magnetic core 3.
  • the coil part 2A can be easily made smaller as compared with the case where the coil 2w is covered with the constituent resin of the resin mold portion by using the insulating tube 5, thereby reducing the size of the coil part 2A.
  • Reactor 1A can be made smaller.
  • the contact area with the case 4A in the coil component 2A includes a plane, so the contact area with the case 4A is increased.
  • reactor 1A is excellent in heat dissipation.
  • the contact area of the coil component 2A with the case 4A includes a flat surface, the coil component 2A is stably supported by the inner bottom surface 41i of the case 4A, and this support state is sealed by the outer core portion 32. It is surely maintained.
  • the reactor 1A is excellent in heat dissipation over a long period of time.
  • the inner bottom surface 41i of the case 4A has a coil groove 44 having a shape along the outer peripheral surface of the coil component 2A, and the curved surface formed by the semicircular arc portion 21 as well as the planar region along the straight portion 22 A part of the curved area along the line also contacts the inner bottom surface 41i. Therefore, the reactor 1A has a wider contact area between the coil component 2A and the case 4A than the case where the inner bottom surface of the case is formed of only a flat surface, and is excellent in heat dissipation.
  • the reactor 1A has a single coil 2, and the coil component 2A is housed in the case 4A so that the axial direction of the coil 2 is parallel to the outer bottom surface 41o of the case 4A.
  • the reactor 1A by forming the end surface of the coil 2 in a racetrack shape, the coil 2 can be formed by edgewise winding using a covered rectangular wire as a winding, and a small space factor can be obtained. Also from this point, reactor 1A is small.
  • the reactor 1A can use the case 4A as a heat dissipation path, and the case 4A can protect the coil component 2A and the outer core 32 from the external environment such as dust and corrosion or mechanically protect them. Can do.
  • the reactor 1A is made of a single material because the saturation magnetic flux density of the inner core portion 31 is higher than that of the outer core portion 32, and obtains the same magnetic flux as the magnetic core having a uniform overall saturation magnetic flux density. In this case, the cross-sectional area (surface through which the magnetic flux passes) of the inner core portion 31 can be reduced, and the size is small in this respect. Further, the reactor 1A has a high saturation magnetic flux density of the inner core portion 31 where the coil 2 is disposed and a low permeability of the outer core portion 32 disposed on the outer periphery of the coil 2, so that the gap can be omitted. Magnetic saturation can be suppressed, and this is also a small size.
  • the reactor 1A since the reactor 1A has no gap for adjusting the inductance over the entire magnetic core 3, the leakage magnetic flux at this gap portion does not affect the coil 2, so the inner core portion 31
  • the coil part can be made close to the outer peripheral surface of the coil 2 and the inner peripheral surface of the coil 2.
  • the gap between the outer peripheral surface of the inner core portion 31 and the inner peripheral surface of the coil 2 can be reduced, and the reactor 1A can be made smaller.
  • the outer gap of the inner core portion 31 is made similar to the inner peripheral shape of the coil 2 as described above, so that the gap can be further reduced. Further, the loss can be reduced by omitting the gap.
  • the reactor 1A is more excellent in heat dissipation than the case where the outer periphery of the coil 2 is covered with a molded and hardened body containing magnetic powder, rather than being covered only with resin.
  • FIG. 2 A coil component 2B according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • the coil component 2B of the second embodiment is different from the coil component 2A of the first embodiment in that at least one end surface 31e of the inner core portion 31 is covered with the resin mold portion 20.
  • this difference and the effects based on this difference will be mainly described, and description of configurations and effects common to the first embodiment will be omitted.
  • the coil component 2B includes a resin mold portion 20 so as to cover the outer peripheral surface and both end surfaces 31e of the columnar inner core portion 31 inserted and disposed in the cylindrical coil 2, and the end surface 20e of the coil component 2B is formed of a resin mold. It is formed flush with the constituent resin of the portion 20.
  • the thickness and covering area of the constituent resin of the resin mold part 20 covering the end face 31e of the inner core part 31 can be selected as appropriate.
  • the above-described constituent resin that covers the end surface 31e of the inner core portion 31 can be caused to function as a gap material.
  • the thickness and covering region of the constituent resin that covers the end surface of the inner core portion 31 may be selected so that the reactor including the coil component 2B has a desired inductance.
  • the coil component 2B of the second embodiment can be used not only for the specifications of the coil 2 and the specifications of the magnetic core including the inner core portion 31, but also the constituent resin of the resin mold portion 20 as an inductance adjustment parameter. And the degree of freedom in selecting the magnetic core.
  • the entire surface of both end surfaces 31e of the inner core portion 31 is covered, but either one of the end surfaces 31e may be exposed from the resin mold portion 20, or at least a part of one end surface 31e may be resin molded.
  • the portion 20 may be exposed.
  • the coil component 2B in the winding 2w constituting the coil 2, a part of the extraction portion exposed from the constituent resin of the resin mold portion 20 is provided as in the coil component 2A provided in the reactor 1A of the embodiment I.
  • the configuration is such that it is covered with the insulating tube 5, as described in the first embodiment, it can be an exposed configuration.
  • the matters regarding the insulating tube 5 are the same as in the third embodiment to be described later.
  • the coil component 2C of the third embodiment will be described.
  • the end face shape of the coil has been described as a racetrack.
  • the end surface of the coil 2 is circular, and the resin mold portion 20 is formed along the outer shape of the coil 2.
  • the coil component 2C of the third embodiment is an arrangement in which the axial direction of the coil 2 is the vertical direction.
  • the difference (coil end face shape, arrangement form) and effects based on the difference will be mainly described, and the description of the configurations and effects common to the first embodiment will be omitted.
  • a cylindrical coil 2 and a columnar inner core portion 31 having an outer peripheral surface along the inner peripheral surface of the coil 2 are integrally held by a resin mold portion 20. Both end surfaces 31e of the inner core portion 31 and the vicinity thereof protrude from the end surface of the coil 2, and are not covered by the resin mold portion 20 and are exposed.
  • one end surface (the end surface on the lower side in FIG. 6) of the inner core portion 31 protruding from the coil 2 is an installation side surface.
  • the coil component 2C of the third embodiment is a form in which both end surfaces 31e of the inner core portion 31 are exposed from the resin mold portion 20, but at least one end surface 31e and the vicinity thereof are the same as the coil component 2B of the second embodiment. May be covered with the constituent resin of the resin mold portion 20.
  • the coil component 2C is easy to form an edgewise coil even when a rectangular wire is used as the winding 2w, and is excellent in productivity from this point. Further, the coil component 2C can be stably arranged with respect to the case or the like by projecting at least one end face of the inner core portion 31 and using this end face as an installation side face. Further, the inner core portion 31 is formed of a compacted molded body having a saturation magnetic flux density higher than that of the molded hardened body, and the end surface 31e and the vicinity thereof sufficiently protrude from the coil 2, thereby reducing loss. it can. In addition, the coil part 2C has a cylindrical shape, so the circumference is short compared to a racetrack coil, etc., and the amount of winding 2w can be reduced, resulting in reduced copper loss and lighter weight. Can be achieved.
  • FIG. 1B A reactor 1B according to Embodiment II will be described with reference to FIG.
  • the basic configuration of the reactor 1B is the same as that of the reactor 1A of the embodiment I described above, and includes a coil 2, a magnetic core 3, and a case 4B that houses the coil 2 and the magnetic core 3.
  • the difference from the reactor 1A is that the coil component 2C of the third embodiment is provided and the arrangement form of the coil component 2C.
  • this difference and its effect will be described in detail, and detailed description of the configuration and effect common to those of Embodiment I will be omitted.
  • the case 4B has an outer peripheral shape and an inner peripheral shape similar to each other, and includes a bottom surface 41 that is a flat surface and a side wall 42 that is erected from the bottom surface 41.
  • the coil component 2C is housed in the case 4B so that the axis of the coil 2 is perpendicular to the bottom surface 41 (outer bottom surface 41o) of the case 4B (hereinafter, this configuration is referred to as a vertical configuration).
  • this configuration is referred to as a vertical configuration.
  • one end surface of the inner core portion 31 exposed from the resin mold portion 20 is in contact with the inner bottom surface 41i of the case 4B.
  • the outer peripheral surface of the coil component 2C housed in the case 4B the vicinity of one end surface (the lower surface in FIG.
  • the inner core portion 31 is a green compact, and the outer core portion 32 is a molded hardened body of a mixture containing magnetic powder and resin.
  • Reactor 1B is also excellent in assembly workability by using coil component 2C. Further, the outer core portion 32 having a complicated shape can be easily formed by using the outer core portion 32 as a molded and hardened body. Furthermore, the reactor 1B is easy to form because the coil 2 is cylindrical. In addition, in the reactor 1B, even if the coil component 2B is cylindrical, the end surface of the inner core portion 31 is used as a contact surface with respect to the case 4B, so that the stability to the case 4B is excellent, and the constituent material of the outer core portion 32 is used. There is little risk of falling when filling. Also from these points, the reactor 1B is excellent in productivity. In addition, since the reactor 1B has a vertical configuration, since the contact area of the coil component 2B with the case 4B is small, the installation area for the installation target can be reduced.
  • a positioning member made of a constituent material of the outer core portion 32 may be separately arranged.
  • the reactor 1B including the coil component 2C can also be in a horizontal form in the same manner as the reactor 1A of the embodiment I.
  • the coil component 2C can be satisfactorily positioned with respect to the case.
  • by forming a coil groove, in the same way as the reactor 1A, in the coil 2 provided in the coil component 2C it is possible to increase the area where the distance to the case serving as a heat dissipation path is short, so the reactor has excellent heat dissipation. Can do.
  • the case where the end surface shape of the coil 2 is a racetrack shape and the third embodiment has described the case where the end surface shape of the coil is a circular shape.
  • the end face shape of the coil is (1) elliptical, (2) a part of the curve is replaced with a straight line parallel to the major axis in a horizontally long ellipse, and this is a different shape with one straight part, (3) angle It can be a rounded rectangular shape.
  • An elliptical coil has a horizontally long elliptical shape with a large aspect ratio (major axis / minor axis), and a coil part in which a resin mold part is formed along this outer shape. Heat dissipation can be improved by increasing the area close to the bottom surface (or the object to be installed). Moreover, since this horizontally long coil is small in volume and small, the coil component can be reduced in size, and thus the reactor can be reduced in size. A coil composed of only such a curve can be easily formed by using, for example, a round wire having a circular cross section of the conductor.
  • the circumference can be shortened compared to the racetrack-like coil of the first embodiment, thereby reducing the amount of winding used and loss such as copper loss. Reduction and weight reduction can be achieved.
  • the (2) irregularly shaped coil and the (3) rounded rectangular coil have a straight portion similar to the racetrack-like coil of the first embodiment, a coil in which a resin mold portion is formed along this outer shape.
  • the surface of the coil component that contacts the case can be a flat surface. Therefore, even when the inner bottom surface of the case is a flat surface, this coil component can secure a sufficient contact area with the inner bottom surface and is excellent in stability to the case.
  • An irregularly shaped coil can be easily formed by using the round wire.
  • the rounded rectangular coil can be an edgewise coil using a flat wire as in the case of the racetrack coil of the first embodiment, and the space factor can be increased. Can do.
  • any of the above-described forms (1) to (3) may be a horizontal form such as the reactor 1A of the embodiment I, or may be a vertical form such as the reactor 1B of the embodiment II.
  • Embodiment i The reactors including the reactors 1A and 1B of the embodiments I and II and the coil components of the embodiments 2 and 4 are, for example, components of a converter placed on a vehicle or the like, and a power conversion device including the converter It can be used for other components.
  • a vehicle 200 such as a hybrid vehicle or an electric vehicle is used for traveling by being driven by a main battery 210, a power conversion device 100 connected to the main battery 210, and power supplied from the main battery 210, as shown in FIG. Motor (load) 220 to be provided.
  • the motor 220 is typically a three-phase AC motor, which drives the wheel 250 during traveling and functions as a generator during regeneration.
  • the vehicle 200 includes an engine in addition to the motor 220.
  • FIG. 8 although an inlet is shown as a charging point of the vehicle 200, a form including a plug may be adopted.
  • the power conversion apparatus 100 includes a converter 110 connected to the main battery 210 and an inverter 120 connected to the converter 110 and performing mutual conversion between direct current and alternating current.
  • Converter 110 shown in this example boosts the DC voltage (input voltage) of main battery 210 of about 200V to 300V to about 400V to 700V and supplies power to inverter 120 when vehicle 200 is traveling.
  • Converter 110 steps down DC voltage (input voltage) output from motor 220 via inverter 120 during regeneration to DC voltage suitable for main battery 210 to charge main battery 210.
  • the inverter 120 converts the direct current boosted by the converter 110 into a predetermined alternating current when the vehicle 200 is running and supplies power to the motor 220. During regeneration, the alternating current output from the motor 220 is converted into direct current and output to the converter 110. is doing.
  • the converter 110 includes a plurality of switching elements 111, a drive circuit 112 that controls the operation of the switching elements 111, and a reactor L, and converts input voltage by repeating ON / OFF (switching operation). (In this case, step-up / down).
  • a power device such as an FET or an IGBT is used.
  • the reactor L has the function of smoothing the change when the current is going to increase or decrease by the switching operation by utilizing the property of the coil that tends to prevent the change of the current to flow through the circuit.
  • the reactor L includes a reactor including the reactors 1A and 1B of the above embodiments I and II, the coil component 2B of the above embodiments 2 and 4, and the like.
  • the vehicle 200 is connected to the converter 110, the power supply device converter 150 connected to the main battery 210, the sub battery 230 serving as the power source of the auxiliary machinery 240, and the main battery 210.
  • Auxiliary power converter 160 for converting high voltage to low voltage is provided.
  • the converter 110 typically performs DC-DC conversion, while the power supply device converter 150 and the auxiliary power supply converter 160 perform AC-DC conversion. Some of the power supply device converters 150 perform DC-DC conversion. It is possible to use a reactor having the same configuration as the reactors 1A and 1B of the above embodiments I and II and appropriately changing the size and shape of the reactor of the power supply device converter 150 and the auxiliary power supply converter 160. it can. Further, the reactors 1A and 1B of the above embodiments I and II can be used for a converter that performs conversion of input power and that only performs step-up or converter that performs only step-down.
  • the reactor of the present invention can be suitably used for various types of reactors (on-vehicle parts, power generation / transformation equipment parts, etc.).
  • the reactor of the present invention can be used as a component of a power conversion device such as a DC-DC converter mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle, an electric vehicle, or a fuel cell vehicle.
  • the converter of the present invention and the power converter of the present invention can be used for various applications such as in-vehicle use and power generation / transformation equipment.
  • This invention coil component can be utilized suitably for the component of the said this invention reactor.

Abstract

リアクトルの生産性の向上に寄与することができるコイル部品、及び生産性に優れるリアクトルを提供する。 リアクトル1Aは、巻線2wを螺旋状に巻回してなる一つのコイル2と、コイル2の内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コア3とを具える。磁性コア3は、コイル2内に配置される内側コア部31と、コイル2の外周に配置された外側コア部32とを具える。コイル2と内側コア部31とは樹脂モールド部20により一体に保持されたコイル部品2Aである。コイル2は、樹脂モールド部20によりその形状が保持されている。コイル部品2Aは、磁性コア3の一部を具えることで、部品点数を低減できる上に、ケース4Aに収納する際に、コイル2と内側コア部31とを収納し易い。コイル2は、伸縮せず一定の形状が維持されるため、取り扱い易い。コイル部品2Aを具えることで、リアクトル1Aは組立作業性に優れる。

Description

リアクトル及びコイル部品
　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などに用いられるリアクトル、リアクトルの構成部品に利用されるコイル部品、リアクトルを具えるコンバータ、及びコンバータを具える電力変換装置に関するものである。特に、組立作業性に優れる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、巻線を螺旋状に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に開示されるリアクトルのように、コイルを一つのみ具える小型なリアクトルがある。このリアクトルは、特許文献1の図1に示すようにコイルの内周に配置される円柱状の内側コア部と、このコイルの外周面のほぼ全周を覆う円筒状コア部と、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磁性コア、所謂ポット型コアを具える。ポット型コアは、同心状に配置された内側コア部及び円筒状コア部が上記円板状コア部により連結されて閉磁路を形成する。
特開2009-033051号公報
　上述したポット型コアを具えるリアクトルに対して、組立作業性の向上が望まれている。
　特許文献1では、コイルと、ポット型コアを構成する各コア部とが独立した部材であるため部品点数が多く、組立作業性に劣る。
　また、巻線を螺旋状に巻回してなるコイルは、そのままの状態では伸縮可能であり、形状が安定しないため取り扱い難く、この点からも、組立作業性に劣る。特に、車載部品では小型なことが望まれることから、スプリングバックによりコイルの軸方向の長さが長くなることを防止するために、コイルをその軸方向に圧縮した状態に保持することが望まれる。しかし、圧縮状態を維持するための部材を別途設けると、部品点数及び工程数の増加を招き、この点からも、組立作業性に劣る。
　更に、特許文献1に記載されるようにコイルと磁性コアとの間にインシュレータを配置することで、コイルと磁性コアとの間の絶縁性を高められる。しかし、インシュレータを具えることで、部品点数の増加及び工程数の増加を招き、この点からも、組立作業性に劣る。
　そこで、本発明の目的の一つは、組立作業性に優れる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、リアクトルの組立作業性の向上に寄与することができるコイル部品を提供することにある。更に、本発明の他の目的は、上記リアクトルを具えるコンバータ、このコンバータを具える電力変換装置を提供することにある。
　本発明は、コイルと磁性コアの一部を構成する部品とを絶縁性樹脂により一体に保持すると共に、この樹脂によりコイルの形状を保持する構成とすることで、上記目的を達成する。
　本発明のコイル部品は、コイルの内外に磁性コアが配置されたリアクトルに用いられるリアクトル用部品であり、巻線を螺旋状に巻回してなる一つのコイルと、上記磁性コアの一部を構成し、上記コイル内に挿通配置された内側コア部と、絶縁性樹脂から構成される樹脂モールド部とを具える。この樹脂モールド部は、上記コイルの表面の少なくとも一部を覆って、その形状を保持すると共に、このコイルと上記内側コア部とを一体に保持する。
　本発明のリアクトルは、コイルの内外に磁性コアが配置されたリアクトルであって、コイルと、内側コア部と、樹脂モールド部とを具える上記本発明コイル部品を具える。より具体的には、本発明リアクトルは、巻線を螺旋状に巻回してなる一つのコイルと、上記磁性コアの一部を構成し、上記コイル内に挿通配置された内側コア部と、絶縁性樹脂から構成され、上記コイルの表面の少なくとも一部を覆って、その形状を保持すると共に、このコイルと上記内側コア部とを一体に保持する樹脂モールド部と、上記磁性コアの他部を構成し、上記コイルの外周に配置されて、上記内側コア部と共に閉磁路を形成する外側コア部とを具える。
　本発明コイル部品は、コイルと、リアクトルの磁性コアに利用される部品である内側コア部とが一体化されていることで、コイルと内側コア部とが別部材である場合と比較して、リアクトルの構成部品点数を少なくできる。また、本発明コイル部品は、コイルの形状が絶縁性樹脂により保持されていることで取り扱い易い上に、コイルの形状を保持するための別部材が不要である。更に、本発明コイル部品は、上記絶縁性樹脂をコイルと磁性コアとの間の電気的絶縁物として機能させられるため、別途インシュレータを不要にできる。その上、本発明コイル部品においてコイルと内側コア部との間に充填されて、コイルと内側コア部とを一体にする樹脂は、コイルに対する内側コア部の位置決め部材としても機能することから、別途位置決め部材が不要である。これらの点から、本発明コイル部品を利用することで、リアクトルを容易に組み立てられ、本発明コイル部品は、リアクトルの組立作業性の向上に寄与することができる。
　その他、本発明コイル部品は、コイルが一つであることで小型である上に、樹脂モールド部の構成樹脂によりコイルを圧縮状態に保持することも可能であり、この場合、コイルの軸方向の長さを短くできる。これらのことから、本発明コイル部品は、リアクトルの小型化にも寄与することができる。
　本発明リアクトルは、上述のようにコイルと内側コア部とが樹脂モールド部により一体に保持された本発明コイル部品を具えることで組み立て易く、組立作業性に優れる。また、本発明リアクトルとして、金属製のケースを具え、このケースに本発明コイル部品を収納した形態とする場合でも、コイルの外周を覆う樹脂モールド部の構成樹脂をコイルとケースとの間に介在させることで、コイルとケースとの間の絶縁性を高められる。更に、上記樹脂モールド部の構成樹脂を介してコイルを上記金属製のケースに接触させることで、コイルの熱をケースに効率よく伝達でき、放熱性に優れるリアクトルとすることができる。加えて、本発明リアクトルは、樹脂モールド部の構成樹脂により、コイルと外側コア部との間の絶縁性も高められる。
　本発明リアクトル及び本発明コイル部品の一形態として、上記内側コア部の少なくとも一方の端面が上記樹脂モールド部の構成樹脂に覆われた形態が挙げられる。
　絶縁性樹脂は、通常、比透磁率がほぼ1の非磁性材料であることから、上記形態は、内側コア部の端面を覆う樹脂(以下、端面被覆樹脂と呼ぶ)をギャップ材として機能させることができる。そのため、上記形態は、端面被覆樹脂の厚さを調整することで、リアクトルのインダクタンス(ギャップ長)の調整を容易に行える。また、端面被覆樹脂により、内側コア部を機械的に保護することができる。
　本発明リアクトル及び本発明コイル部品の一形態として、上記巻線において、上記コイルのターン形成部分から引き出された引出箇所の一部が絶縁性チューブに覆われている形態が挙げられる。上記引出箇所の一部は、例えば、上記外側コア部との接触箇所が挙げられる。
　上記形態は、上記引出箇所の一部も絶縁性材料で覆われていることで、リアクトルの磁性コア、特に外側コア部と接触する場合でも、当該引出箇所と外側コア部との間の絶縁性を高められる。また、上記形態は、代表的には、コイルのターン形成部分のみを覆うように樹脂モールド部を形成すればよく、上記引出箇所をも樹脂モールド部で覆う必要が無いことから、樹脂モールド部の形状が比較的単純で成形し易く、製造性に優れる。
　本発明リアクトル及び本発明コイル部品の一形態として、上記内側コア部が圧粉成形体である形態が挙げられる。
　磁性粉末を加圧成形して形成する圧粉成形体は、複雑な三次元形状であっても容易に成形可能である。従って、少なくとも内側コア部を圧粉成形体とすると、例えば、コイルの内周形状に沿った相似形状の外形を有する内側コア部を容易に形成できる。また、内側コア部の外形をコイルの内周面に沿った相似形状とすると、内側コア部の外周面とコイルの内周面とを近接させられるため、上記形態は、小型にでき、リアクトルの小型化に寄与することができる。更に、内側コア部の外周面がコイルの内周面に相似形状であると、コイルの内周面と内側コア部の外周面との間に均一的に樹脂モールド部の構成樹脂を充填できるため、上記形態は、コイルの適切な位置に内側コア部を具えることができる。その上、圧粉成形体は、後述する磁性粉末と樹脂とを含む混合物からなる成形硬化体と比較して、飽和磁束密度を高め易い。
　本発明リアクトルの一形態として、上記外側コア部の少なくとも一部が磁性粉末と樹脂とを含む混合物から構成された形態が挙げられる。
　この形態は、代表的には、本発明コイル部品をケース又は金型に収納し、ケース又は金型に磁性粉末と未硬化の樹脂との混合流体を充填して樹脂を硬化することで製造できる。特に、硬化後の混合物(成形硬化体)が、当該コイル部品に具える内側コア部と共に閉磁路を形成する外側コア部となるように、当該混合物を成形する。即ち、この形態は、外側コア部の成形と同時にリアクトルを製造することができる。また、この形態は、上記内側コア部と外側コア部とを成形硬化体の樹脂により一体化することができるため、両コア部の接合工程や接合材料(接着剤や接着テープなど)が不要であり、部品点数及び工程数を低減できる。更に、成形硬化体は、電磁鋼板の積層体や圧粉成形体と比較して、任意の形状の外側コア部を容易に成形可能である。これらのことから、上記形態は、リアクトルの生産性に優れる。その他、上記形態は、磁性粉末と樹脂との混合割合を容易に変更できることから、所望の磁気特性(主としてインダクタンス)を有する外側コア部、ひいてはこの外側コア部を具える本発明リアクトルを容易に形成できる。
　なお、リアクトルに利用される磁性コアは、複数の電磁鋼板を積層した積層体、上記圧粉成形体、上記成形硬化体、及びこれらの組合せ(以下、ハイブリッドコアと呼ぶ)といった種々の形態のものを利用できる。例えば、上記内側コア部と外側コア部との双方を圧粉成形体としたり、上述した形態のように両コア部の構成材料が異なるハイブリッドコアとしたりすることができる。ハイブリッドコアは、両コア部の磁気特性をも異ならせることができる。例えば、適宜な構成材料を選択して、内側コア部の飽和磁束密度が外側コア部よりも高い形態とすると、磁性コア全体の飽和磁束密度が一様である磁性コアと比較して、内側コア部の断面積を小さくできる。内側コア部の断面積が小さいことで、コイルの周長も短くできるため、この形態は、小型化、軽量化、損失の低減に寄与することができる。
　或いは、適宜な構成材料を選択して、外側コア部の透磁率が内側コア部よりも低い形態とすると、ギャップレス構造としたり、内側コア部をより小さくしたりすることができる。ここで、リアクトルの磁性コアに利用される代表的な磁性材料は、飽和磁束密度と比透磁率とに相関関係があり、飽和磁束密度の大きい方が比透磁率の大きいものが多い。従って、磁性コア全体の飽和磁束密度が高い場合、比透磁率も高い傾向にあり、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。また、ギャップを介在させる場合、ギャップ箇所からの漏れ磁束がコイルに及んで損失が生じることを低減するために、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ことが望まれる。これに対し、透磁率を部分的に異ならせて磁性コア全体の比透磁率を調整したハイブリッドコアでは、ギャップレス構造にできることから、ギャップ分だけ小型にできる上に、コイルと内側コア部とを近接配置して上記隙間を小さくすることで、より小型なリアクトルにできる。また、このハイブリッドコアとすることで、ギャップ材を不要にできることから、部品点数及び工程数の低減を図ることができる。ハイブリッドコアとする場合、コイル部品に具える内側コア部の形態に応じて、外側コア部を選択するとよい。
　本発明リアクトルの一形態として、上記外側コア部の少なくとも一部が上記混合物からなる場合、上記巻線において上記コイルのターン形成部分から引き出された引出箇所のうち上記混合物との接触箇所が絶縁性チューブに覆われた形態が挙げられる。
　本発明コイル部品の外周を覆うように上記混合物からなる外側コア部が設けられた場合、上記引出箇所は、外側コア部(上記混合物)と接触する。しかし、上記形態は、巻線においてこの混合物と接触する引出箇所が絶縁性チューブにより覆われているため、当該引出箇所と外側コア部との間の絶縁を確保することができる。また、この形態では、本発明コイル部品として、コイルのターン形成部分が樹脂モールド部で覆われ、上記引出箇所が樹脂モールド部から露出された形態を利用できるため、本発明コイル部品は単純な形状となり成形性に優れることから、リアクトルの生産性をより高められる。
　本発明リアクトルは、コンバータの構成部品に好適に利用することができる。本発明のコンバータとして、スイッチング素子と、上記スイッチング素子の動作を制御する駆動回路と、スイッチング動作を平滑にするリアクトルとを具え、上記スイッチング素子の動作により、入力電圧を変換するものであって、上記リアクトルが本発明リアクトルである形態が挙げられる。この本発明コンバータは、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。本発明の電力変換装置として、入力電圧を変換するコンバータと、上記コンバータに接続されて、直流と交流とを相互に変換するインバータとを具え、このインバータで変換された電力により負荷を駆動するための電力変換装置であって、上記コンバータが本発明コンバータである形態が挙げられる。
　本発明コンバータや本発明電力変換装置は、組立作業性に優れるリアクトルを具えることで、生産性に優れる。
　本発明リアクトルは、組立作業性に優れる。本発明コイル部品は、リアクトルの組立作業性の向上に寄与することができる。本発明コンバータや本発明電力変換装置は、組立作業性に優れる本発明リアクトルを具えることで、生産性に優れる。
図1(A)は、実施形態1に係るコイル部品の概略斜視図、図1(B)は、このコイル部品に具えるコイル及び内側コア部の概略斜視図である。 図2は、実施形態1に係るコイル部品を具える実施形態Iのリアクトルの概略斜視図である。 図3(A)は、実施形態Iに係るリアクトルにおいて図2に示す(III)-(III)線で切断した断面図、図3(B)は、図3(A)に示すリアクトルに具えるケースのみを示す断面図である。 図4は、実施形態I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5は、実施形態2に係るコイル部品の概略斜視図である。 図6は、実施形態3に係るコイル部品の概略斜視図である。 図7は、実施形態3に係るコイル部品を具える実施形態IIのリアクトルの断面図である。 図8は、ハイブリッド自動車の電源系統を模式的に示す概略構成図である。 図9は、本発明コンバータを具える本発明電力変換装置の一例を示す概略回路図である。
　以下、図面を参照して、実施形態のコイル部品、及びリアクトルを説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。
　(実施形態1)
　図1を参照して、実施形態1のコイル部品2Aを説明する。このコイル部品2Aは、コイルの内外に磁性コアが配置されたリアクトルに利用されるリアクトル用部品であり、巻線2wを螺旋状に巻回してなる一つのコイル2と、コイル2内に挿通配置され、リアクトルの磁性コアの一部を構成する内側コア部31と、樹脂モールド部20とを具える。コイル2のターン形成部分の表面は、樹脂モールド部20で覆われている。コイル部品2Aの特徴とするところは、樹脂モールド部20により、コイル2の形状が保持されている点、及びコイル2と内側コア部31とが一体化されている点にある。以下、各構成を詳細に説明する。
　[コイル]
　(巻線)
　コイル2は、1本の連続する巻線2wを螺旋状に巻回してなる筒状体である。巻線2wは、銅やアルミニウム、その合金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。導体は、横断面形状が長方形である平角線、円形状である丸線、多角形状である異形線などの種々の形状のものを利用できる。特に、平角線は、エッジワイズ巻きにしてエッジワイズコイルとすると、占積率が高いコイルとし易いことから、占積率を高めて小型なコイルを得易く、リアクトルの小型化に寄与する。丸線は、柔軟性に優れ、巻回作業を行い易い。絶縁被覆を構成する絶縁性材料は、ポリアミドイミドといったエナメル材料が代表的である。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、絶縁性を高められる。例えば、エナメル材料を多層に塗布して絶縁被覆を形成すると、絶縁被覆の厚さを厚くできる。また、絶縁被覆は、異なる材質の多層構造とすることもできる。例えば、ポリアミドイミド層の外周にポリフェニレンスルフィド層を具える多層構造が挙げられる。多層構造の絶縁被覆も電気絶縁性に優れる。巻き数(ターン数)は適宜選択でき、30～70程度のものが車載部品に好適に利用することができる。
　ここでは、コイル2は、導体が銅製で、横断面形状が長方形状の平角線(アスペクト比:幅/厚さが5以上、好ましくは10以上)からなり、絶縁被覆がエナメルからなる被覆平角線をエッジワイズ巻きにして形成されたエッジワイズコイルとしている(巻き数:50)。
　(端面形状)
　コイル2の端面形状は、円形が代表的である。円形状のコイルは、巻線に平角線を用いた場合でも巻回し易く、コイルの製造性に優れる上に、小型なコイルにし易い。或いは、コイル2の端面形状は、非円形状であって、かつ曲線部を有する形状が挙げられる。より具体的には、(1)実質的に曲線のみからなる形状、(2)曲線部と直線部とを有する形状が挙げられる。
　(1)曲線のみからなる形状は、例えば、楕円が挙げられる。楕円状のコイルは、真円に近いため周長が比較的短いことから、コイルを構成する巻線の長さを短くし易く、巻線の使用量の低減により、銅損といった損失の低減や軽量化を図ることができる。
　(2)曲線部と直線部とを具える形状は、例えば、一対の半円弧部と、これら半円弧部を繋ぐ一対の直線部とから構成されるレーストラック状、正方形や長方形といった矩形を含む多角形において各角部分を丸めた角丸め多角形状、上述の楕円の一部の曲線が直線に置換された異形状などが挙げられる。直線部を具えるコイルは、この直線部によりつくられる面が平面となり、この平面をコイル部品をケースなどに設置した際の設置側面とすると、設置側面の面積を十分に確保できる上に、安定性に優れる。かつ、コイル内周の面積を一定とする場合、曲線部を具える形状の方が直線のみから構成される形状と比較して周長が短くなり易いことから、上述のように巻線の使用量の低減、銅損などの損失の低減、軽量化を図ることができる。更に、曲線部を有することで、コイルを形成し易い。
　特に、上述のレーストラック状のコイルは、巻線に上述の平角線を用いた場合でもエッジワイズコイルを形成可能であり、占積率が高く、小型なコイルとすることができる。また、レーストラック状のコイルは、角丸め多角形状と比較して曲げ径が大きい傾向にある曲線部(半円弧部)を含むことで、エッジワイズコイルを形成し易く、この点から生産性に優れる。特に、レーストラック状のコイルは、直線部の長さを長くし、かつ一対の直線部間の距離を小さくした形態、即ち、アスペクト比:長径/短径が大きい形態とすると、直線部によりつくられる設置側面の面積がより大きくなる。上記アスペクト比が1.1～2程度である横長コイルとすると、上記設置側面の面積の増大、及びコイルの嵩の低減を図ることができて好ましい。
　ここでは、コイル2の端面形状(コイル2の軸方向に直交する平面で切断したときの断面形状に等しい)は図1(B)に示すように、曲線部と直線部とで構成された形状である。より具体的には、並行配置された一対の直線部22と、両直線部22の端部同士を繋ぐように配置された一対の半円弧部21とから構成されたレーストラック状である。ここでは、コイル2のアスペクト比:長径/短径を約1.3としている。半円弧部21は、曲げ半径が比較的大きく、曲げの緩やかな曲線部であることから、この端面形状はエッジワイズ巻きし易い形状である。上記端面形状により、コイル2の外周面及び内周面は、半円弧部21がつくる曲面と、直線部22がつくる平面とで構成される。
　(巻線の端部)
　コイル2を形成する巻線2wは、図1(B)に示すようにターン形成部分から適宜引き延ばされた引出箇所を有し、その両端部の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2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、圧着などが利用できる。図1に示す例では、コイル2の軸方向に直交するように巻線2wの両端部を引き出しているが、両端部の引き出し方向は適宜選択することができる。例えば、後述する実施形態3のコイル部品2Cのように巻線2wの両端部をコイル2の軸方向に平行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ることもできる。
　[内側コア部]
　内側コア部31は、コイル2の内周形状に沿ったレーストラック状の外形を有する柱状体である。ここでは、内側コア部31の全体が圧粉成形体から構成され、ギャップ材やエアギャップが介在していない中実体としているが、アルミナ板などの非磁性材料からなるギャップ材やエアギャップが介在した形態とすることができる。
　圧粉成形体は、代表的には、表面にシリコーン樹脂などからなる絶縁被膜を具える軟磁性粉末や、この軟磁性粉末に加えて適宜結合剤を混合した混合粉末を成形後、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。圧粉成形体の作製にあたり、軟磁性粉末の材質や、軟磁性粉末と結合剤との混合比、絶縁被膜を含む種々の被膜の量などを調整したり、成形圧力を調整したりすることで飽和磁束密度を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、成形圧力を高くしたりすることで、飽和磁束密度が高い圧粉成形体が得られる。
　上記軟磁性粉末は、Fe,Co,Niなどの鉄族金属、Feを主成分とするFe基合金、例えばFe-Si,Fe-Ni,Fe-Al,Fe-Co,Fe-Cr,Fe-Si-Alなどといった鉄基材料からなる粉末、希土類金属粉末、フェライト粉末などが挙げられる。特に、鉄基材料は、フェライトよりも飽和磁束密度が高い磁性コアを得易い。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。この絶縁被覆は、特に磁性粉末を構成する磁性粒子が鉄族金属やFe基合金といった金属からなる場合に具えると、渦電流損を効果的に低減できる。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、磁性粒子間に絶縁被膜などの絶縁物が存在することで、磁性粒子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、上記損失を低減することができる。圧粉成形体は、公知のものを利用することができる。
　ここでは、内側コア部31は、絶縁被膜など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、飽和磁束密度が1.6T以上、比透磁率が100～500である。
　図1に示す例では、内側コア部31におけるコイル2の軸方向の長さ(以下、単に長さと呼ぶ)がコイル2の長さよりも長く、コイル2内に挿通配置された状態において内側コア部31の両端面31e及びその近傍がコイル2の端面から若干突出している(図1(B))。内側コア部31の突出長さは適宜選択することができる。ここでは、内側コア部31においてコイル2の各端面から突出する突出長さを等しくしているが、後述する実施形態3のように異ならせてもよいし、コイル2のいずれか一方の端面からのみ突出部分が存在するように内側コア部の長さやコイルに対する配置位置を調整してもよい。また、内側コア部の長さとコイルの長さとが等しい形態、内側コア部の長さがコイルの長さよりも短い形態とすることもできる。後者の場合、後述する実施形態3のように内側コア部31の端面31eを樹脂モールド部20により覆う形態とすると、コイル部品を容易に形成できる。
　[樹脂モールド部]
　樹脂モールド部20は、コイル2を一定の形状に保持する機能を有する。そのため、コイル部品2Aでは、樹脂モールド部20によりコイル2が伸縮することが無い。樹脂モールド20は、コイル2が伸縮しない程度に一定の形状に保持できれば、その形状を問わない。ここでは、コイル2を構成する巻線2wにおいてターン形成部分から引き延ばされた箇所(図1において、上述した端子部材が接続される箇所を含む直線状に延びた箇所)を除いて、コイル2のターン形成部分全体(内周面及び外周面、並びに一対の端面)を覆い、コイル部品2Aの外周面及び端面の一部を構成する。樹脂モールド部20におけるコイル2の被覆領域は適宜選択することができ、例えば、コイル2のターン形成部分の一部が樹脂モールド部20に覆われず、露出された形態とすることができる。しかし、本例のように、コイル2のターン形成部分の表面の実質的に全部を被覆する形態とすることで、コイル2と内側コア部31との間に樹脂モールド部20の構成樹脂といった絶縁物を確実に存在させることができる。また、コイル部品2Aを用いてリアクトルを組み立てた場合、コイル2のターン形成部分と、コイル2の外周に配置される磁性コアとの間の絶縁を確保することができる。ここでは、樹脂モールド部20の厚さは、実質的に均一な厚さとしているが、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る。上記厚さは、例えば、1mm～10mm程度が挙げられる。
　樹脂モールド部20は、更に、コイル2と内側コア部31とを一体に保持する機能を有する。樹脂モールド20は、コイル2と内側コア部31とを一体に保持できれば、その形状を問わない。ここでは、内側コア部31は、その外周面とコイル2との間に絶縁に必要とされる間隔をあけた状態でコイル2に収納されている。即ち、コイル2の内周面と内側コア部31の外周面との間には、隙間があり、この隙間を埋めるように樹脂モールド部20の構成樹脂が充填されている。また、ここでは、コイル2と内側コア部31とが同軸に配置され、上記隙間が、内側コア部31の周方向に沿って均一的な大きさに設けられていることから、この隙間に充填された樹脂モールド部20の構成樹脂も均一的な厚さである。この隙間に充填された構成樹脂により、内側コア部31は、コイル2の適切な位置に保持される。内側コア部31は、両端面31e及びその近傍が樹脂モールド部20の構成樹脂に覆われず露出され、樹脂モールド部20の端面20eから突出した状態で当該構成樹脂によりコイル2と一体化されている。
　樹脂モールド部20は、ここでは、更に、コイル2を自由長よりも圧縮した状態に保持する機能を有する。そのため、コイル部品2Aに具えるコイル2の長さは自然長よりも短い。
　上記樹脂モールド部20の構成樹脂は、コイル部品2Aの使用温度に対する耐熱性(リアクトルに使用した際に、コイル2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、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、不飽和ポリエステルなどの熱硬化性樹脂や、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、液晶ポリマー(LCP)などの熱可塑性樹脂が好適に利用できる。また、樹脂モールド部20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、絶縁性に優れる上にコイル2の放熱を行い易く、放熱性に優れるコイル部品とすることができる。特に、熱伝導率が1W/m・K以上、更に2W/m・K以上の樹脂が好ましい。ここでは、フィラーを含有したエポキシ樹脂(熱伝導率:2W/m・K)を利用している。
　[コイル部品の製造方法]
　このような内側コア部31を一体に具えるコイル部品2Aは、例えば、特開2009-218293号公報に記載される製造方法を利用することで製造できる。具体的には、開閉可能な金型であって、この金型内を進退可能な複数の棒状体を具えるものを用意する。この金型内にコイル2及び内側コア部31を配置した後、上記棒状体でコイル2を押圧して圧縮状態にし、この圧縮状態で金型内に樹脂モールド部20の構成樹脂を注入した後固化する。成形方法は、射出成形やトランスファー成形、注型成形が挙げられる。
　或いは、コイルを圧縮状態に保持可能な保持部材を別途用意してコイルに取り付けて圧縮状態のコイルを金型に収納した後、この保持部材を金型に固定することで、金型内でコイルを圧縮状態に保持してもよい。この保持部材は、取り外しが可能な構成とすると、再利用できて好ましい。
　なお、コイル2において、樹脂モールド部20で覆われない巻線2wの引出箇所(但し、端子部材との接続箇所を除く)には、絶縁紙や絶縁テープ(例えば、ポリイミドテープ)、絶縁フィルム(例えば、ポリイミドフィルム)などの絶縁材を適宜配置したり、絶縁材をディップコーティングしたり、或いは、後述するように絶縁性チューブを配置したりすることが好ましい。ここで、例えば、巻き数:50ターンのコイルに電圧を印加したとき、ターン間電圧が12V～14V程度であっても、引出箇所には600V～700V程度の電圧が加わる場合がある。従って、上記引出箇所を絶縁材で覆っておくことで、当該引出箇所と外側コア部32との間の絶縁を確保することができる。上記引出箇所を樹脂モールド部20により覆っても勿論よい。
　[配置形態]
　コイル部品2Aは、ここでは、直線部22がつくる平面が設置側面となる配置形態、即ち、コイル2の軸方向が水平方向となる配置形態である。本例では、コイル2の直線部22がつくる平面に沿って樹脂モールド部20が設けられて、コイル部品2Aの設置側面も平面で構成されている。従って、コイル部品2Aは、ケースなどに対する接触面積が十分に大きい。そのため、コイル部品2Aは、ケースなどに対する安定性にも優れる。その他、後述する実施形態3に示すように、コイル2の軸方向が垂直方向となる設置形態とすることができる。
　[効果]
　コイル部品2Aは、コイル2と内側コア部31とが樹脂モールド部20により一体化されていることから、コイル2と内側コア部31とを一体物として取り扱え、両者が別部材である場合と比較してリアクトルの構成部品点数を低減できる。また、コイル部品2Aは、樹脂モールド部20によりコイル2の形状が保持されていることで、コイル2を取り扱い易い。そのため、コイル部品2Aは、ケースなどへの収納作業や搬送などが行い易く、リアクトルの組立作業性の向上に寄与することができる。
　また、コイル部品2Aは、内側コア部31をも一体に具えることで、樹脂モールド部20の成形と同時に、コイル2と内側コア部31との一体化を行えるため工程数を低減でき、この点からもリアクトルの生産性の向上に寄与することができる。
　更に、コイル部品2Aは、コイル2の内周面と内側コア部31の外周面との間に実質的に樹脂モールド部20の構成樹脂のみが存在し、導電性材料が実質的に存在しないことで、コイル2と内側コア部31との間の絶縁性を効果的に高められる。そのため、別途、インシュレータが不要であり、この点からもリアクトルの生産性の向上に寄与することができる。
　その他、コイル部品2Aは、コイル2を圧縮状態に保持することから、コイル2の軸方向の長さを短くすることができ、この点から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2と内側コア部31とを樹脂モールド部20により一体とせず別部材とする場合、樹脂モールド部に内側コア部31を挿入するための中空孔を設けると共に、内側コア部31の挿入性を考慮して、内側コア部31と中空孔との間に隙間を設ける必要がある。これに対して、コイル2と内側コア部31とを樹脂モールド部20により一体化したコイル部品2Aでは、上記隙間が不要であり、この隙間の分だけリアクトルの小型化に寄与することができる。
　加えて、コイル部品2Aは、内側コア部31を圧粉成形体とすることで、コイル2の内周形状に沿ったレーストラック状の外形を有する柱状体といった複雑な三次元形状の内側コア部31を容易に形成でき、生産性に優れる。かつ、内側コア部31を圧粉成形体とすることで、飽和磁束密度といった磁気特性を容易に調整可能である。
　(実施形態I)
　図2～図4を参照して、実施形態Iのリアクトル1Aを説明する。リアクトル1Aは、巻線2wを巻回してなる一つのコイル2と、コイル2の内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コア3と、コイル2と磁性コア3との組合体を収納するケース4Aとを具える。リアクトル1Aは、冷却台といった設置対象に設置して利用される(ここではケース4Aが設置対象に固定される)。磁性コア3は、コイル2内に配置される内側コア部31と、コイル2の外周に配置された外側コア部32とを具える。リアクトル1Aの特徴とするところは、コイル2と、磁性コア3の一部を構成する内側コア部31とが樹脂モールド部20により一体化されたコイル部品2Aを具える点、外側コア部32が特定の材料から構成されている点にある。コイル部品2Aは、上記実施形態1で説明したものと同様であるため、ここでは詳細な説明を省略し、その他の構成を詳細に説明する。
　[コイル部品の配置形態]
　コイル部品2Aは、図3に示すようにケース4Aの底面41に設けられたコイル溝44に接し、コイル2の軸がケース4Aの外底面41oに平行するようにケース4A内に収納されている。ここで、リアクトル1Aを設置対象に設置したとき、当該設置対象に接触する設置面はケース4Aの外底面41oであり、この外底面41oが平面で構成されている。そのため、コイル部品2Aをケース4Aに収納した状態では、コイル部品2Aの外周面においてコイル2の直線部22がつくる平面に平行な平面領域は、ケース4Aの外底面41oに平行であり、リアクトル1Aを設置対象に設置したとき、コイル2の軸方向が当該設置対象の表面に平行になる。端的に言うと、コイル部品2Aは、ケース4Aに対してコイル2が横長となるように収納されている(以下、この配置形態を横型形態と呼ぶ)。
　横型形態は、コイル部品2Aの外周面とケース4Aの内底面41iとの接触面積を大きくしたり、コイル部品2Aの外周面からケース4Aの内底面41iまでの距離が短い領域、即ち設置対象に近接した領域を増大し易い。そのため、横型形態は、コイル2の熱をケース4Aに効率よく伝達でき、この熱は、設置対象に接しているケース4Aの外底面41oを経て設置対象に伝えられる。従って、横型形態は、放熱性に優れる。また、コイル部品2Aでは、コイル2の端面形状が扁平な形状であるから、端面形状が真円であるコイルを具える場合と比較して、嵩(ケース4Aの外底面41oに垂直方向の大きさ)を小さくし易く、小型なリアクトルとし易い。
　コイル部品2Aは、樹脂モールド部20の構成樹脂により構成される外周面の一部(ここでは、コイル2の一方の直線部22がつくる平面を覆う領域、及びこの直線部22に繋がる両半円弧部21のうち、直線部22と繋がる箇所の近傍がつくる曲面を覆う領域)が磁性コア3の外側コア部32に覆われている。端的に言うと、コイル部品2Aの外周面のうち、端面からみてC字状の領域が外側コア部32に覆われている。かつ、コイル部品2Aは、その外周面のうち、磁性コア3で覆われていない残部がケース4Aの内底面41i(後述するコイル溝44)に接している。
　更に、リアクトル1Aでは、コイル部品2Aにおいて樹脂モールド部20の構成樹脂に覆われていない箇所の一部が絶縁材で覆われている。具体的には、上記外側コア部32と接触する箇所、即ち、コイル2を構成する巻線2wにおいてターン形成部分から引き出された引出箇所の外周のうち端子部材との接続箇所を除いた部分が絶縁性チューブ5で覆われている。
　絶縁性チューブ5は、リアクトル1Aの使用時の最高到達温度に対して十分な耐熱性(例えば、車載用リアクトルでは100℃以上、好ましくは150℃以上)を有する絶縁材からなるものが利用でき、熱収縮チューブ、常温収縮チューブのいずれも利用できる。熱収縮チューブは、例えば、住友電工ファインポリマー株式会社製の熱収縮チューブ「スミチューブK」(ベース樹脂:ポリフッ化ビニリデン(PVDF))や「スミチューブB2」(ベース樹脂:ポリオレフィン樹脂)などが挙げられる(「スミチューブ」は登録商標)。常温収縮チューブは、シリコーンゴム(VMQ,FVMQ)、その他、ブチルゴム(IIR)、エチレン・プロピレンゴム(EPM,EPDM)、ハイパロン(登録商標、一般名クロロスルフォン化ポリエチレンゴム:CSM)、アクリルゴム(ACM,ANM）、フッ素ゴム(FKM)などを素材とするものが挙げられる。ここでは、スミチューブKを利用している。
　[磁性コア]
　磁性コア3は、図2に示すようにコイル2内に挿通された柱状の内側コア部31と、内側コア部31の少なくとも一方の端面31e(ここでは両端面)、及びコイル部品2Aの外周面の一部を覆うように形成された外側コア部32とを具え、コイル2を励磁した際に閉磁路を形成する。ここでは、内側コア部31の構成材料と、外側コア部32の構成材料とが異なっており、磁性コア3は、部分的に磁気特性が異なる。具体的には、内側コア部31は、外側コア部32よりも飽和磁束密度が高く、外側コア部32は、内側コア部31よりも透磁率が低い。
　外側コア部32は、コイル部品2Aの外周面のうち、ケース4Aに接触していない箇所の実質的に全てと、樹脂モールド部20の両端面20eと、この端面20eから突出した内側コア部31の両端面31e及びその近傍とを覆うように形成されており、以下のような断面形状を有する。リアクトル1Aにおいてコイル2が存在する領域について、縦断面(コイル2の軸方向に沿った平面であって、ケース4Aの外底面41o(図3)に垂直な面で切断した断面)及び図3(A)に示すように横断面(コイル2の軸方向に垂直な面で切断した断面)をとった場合、各断面形状がいずれもC字状であり、水平断面(コイル2の軸を通り、ケース4Aの外底面41oに平行な平面で切断した断面)をとった場合、この断面形状が矩形枠状である。外側コア部32の一部が内側コア部31の両端面31eに連結するように設けられていることで、磁性コア3は閉磁路を形成する。
　ここでは、外側コア部32は、その全体が磁性粉末と樹脂とを含む混合物(成形硬化体)により形成され、内側コア部31と外側コア部32とは接着剤を介在することなく、外側コア部32の構成樹脂により接合されている。また、ここでは、外側コア部32もギャップ材やエアギャップが介在していない形態としている。従って、磁性コア3は、その全体に亘って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。
　外側コア部32は、コイル部品2Aにおいてケース4Aに接触していない箇所の実質的に全てを覆い、コイル部品2Aをケース4Aに封止していることから、コイル部品2Aの封止材としても機能する。従って、リアクトル1Aは、外側コア部32により、コイル部品2Aを外部環境から保護したり、機械的保護の強化を図ったりすることができる。
　外側コア部32は、閉磁路が形成できればよく、その形状(コイル部品2Aの被覆領域)は特に問わない。例えば、コイル部品2Aの外周の一部が外側コア部により覆われていない形態を許容する。この形態は、例えば、コイル部品2Aの外周面においてケース4Aの開口側領域が外側コア部に覆われず露出された形態や、ケース4Aの底面側領域の厚さを厚くして図3に示すコイル溝44よりも深い溝を設けて、コイル部品2Aのより多くの領域(例えば、ケース4Aの底面側に配置される直線部22に平行な平面領域、及びこの直線部22に繋がる半円弧部21において1/4円弧に沿った曲面領域)をこの深い溝に収納させて、コイル部品2Aとケース4Aとの接触面積を大きくした形態が挙げられる。その他、ケース4Aの内底面41iにコイル部品2Aの位置決め部材(図示せず)を別途配置し、コイル部品2Aにおいてこの位置決め部材との接触部分が外側コア部により覆われない形態などが挙げられる。位置決め部材は、放熱性に優れる材料により構成すると、放熱性を高められる。
　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、磁性材料からなる粉末と流動性のある樹脂とを混合し、この混合流体を、通常、所定の圧力をかけて成形型(ここではケース4A)に流し込んで成形した後、上記樹脂を硬化させる。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、磁性粉末には、上述した内側コア部31に利用する軟磁性粉末と同様のものを利用できる。特に、外側コア部32に利用する軟磁性粉末は、純鉄粉末やFe基合金粉末といった鉄基材料からなるものが好適に利用できる。材質の異なる複数種の磁性粉末を混合して用いてもよい。軟磁性材料(特に金属材料)からなる磁性粒子の表面に燐酸塩などからなる絶縁被膜を具える被覆粉末を利用すると、渦電流損を低減できる。磁性粉末は、平均粒径が1μm以上1000μm以下、更に10μm以上500μm以下の粉末が利用し易い。粒径が異なる複数種の粉末を利用すると、飽和磁束密度が高く、低損失なリアクトルが得られ易い。
　また、上記いずれの成形手法も、バインダとなる樹脂には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂が好適に利用できる。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。バインダとなる樹脂に常温硬化性樹脂、或い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、非磁性材料である樹脂が比較的多く残存するため、内側コア部31を構成する圧粉成形体と同じ軟磁性粉末を用いた場合でも、圧粉成形体よりも飽和磁束密度が低く、かつ透磁率も低いコアを形成し易い。
　成形硬化体の構成材料に磁性粉末及びバインダとなる樹脂に加えて、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。磁性粉末に比較して比重が小さい上記フィラーを混合することで、磁性粉末の偏在を抑制して、全体に磁性粉末が均一的に分散した成形硬化体を得易い。また、上記フィラーが熱伝導性に優れる材料から構成される場合、放熱性の向上に寄与することができる。上記フィラーを混合する場合、フィラーの含有量は、成形硬化体を100質量％とするとき、0.3質量％以上30質量％以下が挙げられ、磁性粉末とフィラーとの合計含有量は、成形硬化体を100体積％とするとき、20体積％～70体積％が挙げられる。また、フィラーを磁性粉末よりも微粒とすると、フィラーを磁性粒子間に介在させて、偏在を効果的に防止して、磁性粉末を均一的に分散できる上に、フィラーの含有による磁性粉末の割合の低下を抑制し易い。
　ここでは、外側コア部32は、平均粒径100μm以下の鉄基材料からなる磁性粒子の表面に上記絶縁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いる。
　内側コア部31は、上述のように圧粉成形体により構成され、飽和磁束密度が1.6T以上、かつ外側コア部32の1.2倍以上、比透磁率が100～500である。外側コア部32は、飽和磁束密度:0.5T以上内側コア部31の飽和磁束密度未満、比透磁率:5～30である。内側コア部31及び外側コア部32からなる磁性コア3全体の比透磁率は10～100である。一定の磁束を得る場合、内側コア部の飽和磁束密度の絶対値が高いほど、また、内側コア部の飽和磁束密度が外側コア部よりも相対的に大きいほど、内側コア部の断面積を小さくできる。そのため、内側コア部の飽和磁束密度が高い形態は、リアクトルの小型化に寄与することができる。内側コア部31の飽和磁束密度は、1.8T以上、更に2T以上が好ましく、外側コア部32の飽和磁束密度の1.5倍以上、更に1.8倍以上が好ましく、いずれも上限は設けない。圧粉成形体に代えて、珪素鋼板に代表される電磁鋼板の積層体を利用すると、内側コア部の飽和磁束密度を更に高め易い。或いは、内側コア部31も成形硬化体とし、外側コア部32を構成する磁性粉末と異なる材質の磁性粉末を利用したり、混合する樹脂の配合割合などを調整したりして、内側コア部の飽和磁束密度を高めた形態とすることができる。この場合、樹脂モールド部によりコイルと一体にできるように、内側コア部用の成形硬化体を別途作製しておくとよい。外側コア部32の透磁率を内側コア部31よりも低くすると、磁性コア3の漏れ磁束を低減したり、ギャップレス構造の磁性コア3としたりすることができる。成形硬化体の透磁率や飽和磁束密度は、磁性粉末とバインダとなる樹脂との配合を変えることで調整できる。例えば、磁性粉末の配合量を減らすと、透磁率が低い成形硬化体が得られる。各コア部31,32の飽和磁束密度や比透磁率は、各コア部31,32から作製した試験片を用意し、市販のB-HカーブトレーサーやVSM(試料振動型磁力計)などを用いることで測定することができる。
　なお、リアクトル1Aのように横型形態とし、コイル部品2Aがケース4Aの内底面41iに近接した状態でケース4Aに収納されている場合、成形硬化体の製造途中、磁性粉末がケース4Aの底面41側に沈降し、底面41側に磁性粉末が偏在した成形硬化体(外側コア部)となることがある。しかし、この場合でも、コイル2及び内側コア部31がケース4Aの底面41側に寄っており、外側コア部を構成する成形硬化体のうち磁性粉末が高密度な領域が内側コア部31に接した状態になり易いことから、閉磁路を十分に形成できる。上述したフィラーを含有する成形硬化体とすることにより、上記偏在を抑制してもよい。
　[ケース]
　ケース4Aは、代表的には、矩形状の底面41と、底面41から立設される四つの側壁42とで構成される直方体状の箱体で、底面41との対向面が開口したものが挙げられる。また、ケース4Aは、代表的には、コイル2と磁性コア3との組合体(コイル部品2Aと外側コア部32との組物)を収納する容器として利用されると共に、放熱経路に利用される。従って、ケース4Aの構成材料は、熱伝導性に優れる材料、好ましくは鉄などの磁性粉末よりも熱伝導率が高い材料、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金といった金属を好適に利用できる。これらアルミニウムやマグネシウム、その合金は、軽量であることから、軽量化が望まれる自動車部品の構成材料にも好適である。また、これらアルミニウムやマグネシウム、その合金は、非磁性材料で、かつ導電性材料でもあることから、ケース4A外部への漏れ磁束も効果的に防止できる。ここでは、ケース4Aは、アルミニウム合金から構成している。
　ケース4Aは、外周形状と内周形状とが相似形状のものが代表的であるが、ここでは、非相似形状のものを利用している。具体的には、図3(B)に示すようにケース4Aの底面41のうち、リアクトル1Aを水冷台といった設置対象に設置するとき、設置面となる外底面41oが平面で構成され、コイル部品2Aの外周面の一部が接触する内底面41iは、部分的に厚さが異なって凹凸形状となっている。内底面41iは、その中央部であって、一方の側壁42からこの側壁に対向する他方の側壁42に亘って台座43を具え、台座43部分が肉厚になっている。台座43は、内底面41iに一体に形成されており、台座43の一部に、コイル部品2Aの外周面の一部が嵌め込まれるコイル溝44が設けられている。
　コイル溝44は、図3に示すようにコイル部品2Aの外周面に沿った形状であり、直線部22がつくる平面に沿った平面領域が接する平面部分と、半円弧部21がつくる曲面に沿った曲面領域が接する曲面部分とで構成される。台座43のうち、平面部分を構成する箇所は、その厚さが最も薄く、底面41において台座43が存在しない箇所と同等の厚さとなっている。このように底面41の一部のみを厚くすることで、外側コア部32の体積を十分に確保できると共に、ケース4Aの重量の増大を抑制できる。また、コイル溝44がコイル部品2Aの外周面に沿った形状であることで、コイル溝44は、ケース4Aに対するコイル部品2Aの位置決め部としても機能する。
　なお、コイル溝44を省略して、内底面41iが平面により構成された形態とすることができる。この場合でも、コイル部品2Aは、直線部22がつくる平面に沿った平面領域を有することで、コイル部品2Aの外周面のうち、上記平面領域がケースの平坦な内底面に接触でき、放熱性を高められる。コイル溝44を有していない場合、コイル部品2Aをケース4A内に位置決めし易いように、位置決め部材を別途配置してもよい。この位置決め部材は、例えば、外側コア部32の構成材料と同様の材料からなる成形硬化体とすると、外側コア部32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できる。或いは、位置決め部材を放熱性に優れる材料で構成すると、放熱性を高められる。
　その他、図2に示すケース4Aは、リアクトル1Aを設置対象にボルトといった固定部材により固定するためのボルト孔45hを有する取付部45を具える。取付部45を有することで、ボルトなどの固定部材によりリアクトル1Aを設置対象に容易に固定できる。上述のように台座43やコイル溝44、取付部45を具える複雑な三次元形状のケース4Aは、鋳造や切削加工などにより、容易に製造できる。また、本例に示すように外底面41oを実質的に平面のみで構成すると、設置対象との接触面積を十分に広く確保できる上にケース4Aの製造性に優れるが、ケース4Aの表面積の増大などを目的として外底面が凹凸部分を有した形態とすることを許容する。
　ケース4Aは、開口したままでも使用できるが、ケース4Aと同様にアルミニウムなどの導電性材料で構成した蓋を具える形態とすると、漏れ磁束の防止、外側コア部32の環境からの保護や機械的保護を図ることができる。蓋には、コイル部品2Aに具えるコイル2の巻線2wの端部が引き出せるように、切欠や貫通孔を設けておく。
　コイル2は、樹脂モールド部20の構成樹脂を介して金属材料からなるケース4Aと接することから、コイル2とケース4Aとは、当該構成樹脂により絶縁を確保することができる。或いは、コイル2においてケース4Aのコイル溝44に接触する箇所のみを樹脂モールド部20から露出させて、コイル2の一部がケース4Aに直接接触する形態とすると、放熱性を高められる。この形態では、コイル2とケース4Aとの間に絶縁紙や絶縁シート、絶縁テープといった絶縁材を介在させると、絶縁性を高められる。この絶縁材は、コイル2とケース4Aとの間に求められる最低限の絶縁を確保できる程度に存在すればよく、できるだけ薄くすることで、当該絶縁材の介在による熱伝導性の低下を抑制できる上に、小型化を図ることができる。また、この絶縁材は、熱伝導性が高いものを利用することが好ましい。或いは、この絶縁材として、絶縁性接着剤を利用することができる。この場合、コイル2とケース4Aとの間の絶縁性を高められる上に、接着剤であることで、コイル部品2Aをケース4Aに確実に固定できる。上記接着剤は、特に、熱伝導性に優れるもの、例えば、アルミナなどの熱伝導性・電気絶縁性に優れるフィラーを含有するものが好適に利用できる。この接着剤による層の厚さを薄くすると共に多層構造とすると、合計厚さが薄くても電気絶縁性を高められる。
　[用途]
　上記構成を具えるリアクトル1A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が、10μH以上2mH以下、最大電流通電時のインダクタンスが、0Aのときのインダクタンスの10％以上を満たすものが好適に利用できると期待される。
　[リアクトルの大きさ]
　リアクトル1Aを車載部品とする場合、リアクトル1Aは、ケース4Aを含めた容量が0.2リットル(200cm3)～0.8リットル(800cm3)程度であることが好ましい。本例では、約500cm3である。
　[リアクトルの製造方法]
　コイル部品2Aを具えるリアクトル1Aは、例えば、以下のようにして製造することができる。まず、上述のようにコイル部品2Aを作製する。ここでは、図4に示すように、巻線2wの引出箇所に絶縁性チューブ5を予め配置したコイル部品2Aを用意する。このコイル部品2Aを図4に示すようにケース4A内に収納する。コイル溝44にコイル部品2Aを嵌め込むことで、ケース4Aにコイル部品2Aを容易に位置決めできる。このケース4A内に、外側コア部32(図2)を構成する磁性粉末と樹脂との混合流体を適宜流し込んで、所定の形状に成形した後、樹脂を硬化する。上記工程により、外側コア部32を形成できると同時に、リアクトル1A(図2)が得られる。
　[効果]
　リアクトル1Aは、ハンドリング性に優れるコイル部品2Aを具えることで、組立作業性に優れる。例えば、コイル2と内側コア部31とを同時にケース4Aに収納できる上に、両者がばらばらにならず収納し易い。また、リアクトル1Aでは、外側コア部32を磁性粉末と樹脂とを含む混合物から構成することで、コイル部品2Aの外周面の一部を覆うといった複雑な形状の外側コア部32を容易に形成できる。更に、リアクトル1Aは、外側コア部32の形成と同時に、外側コア部32の構成樹脂により内側コア部31と外側コア部32とを接合して磁性コア3を形成し、その結果リアクトル1Aを製造できるため、製造工程が少ない。更に、リアクトル1Aは、ギャップレス構造であることから、ギャップ材の接合工程が不要である。これらの点からも、リアクトル1Aは、組立作業性に優れる。
　その他、上記混合物を外側コア部32に利用することで、(1)外側コア部32の磁気特性を容易に変更可能である、(2)外側コア部32が樹脂成分を具えることで、ケース4Aが開口していても、コイル部品2A(コイル2や内側コア部31)の外部環境から保護・機械的保護を図ることができる、といった効果を奏する。
　また、リアクトル1Aでは、コイル2の表面が樹脂モールド部20の構成樹脂に覆われていることから、コイル2は、上記構成樹脂を介してケース4Aに接触する。即ち、コイル2とケース4Aとの間に絶縁物が介在されることから、コイル2と金属製のケース4Aとの間の絶縁性を効果的に高められる。従って、リアクトル1Aは、コイル2に大電流が通電される場合でも、十分な絶縁を確保できる。更に、リアクトル1Aでは、コイル部品2Aのコイル2を構成する巻線2wにおいて外側コア部32と接触する箇所の外周に絶縁性チューブ5を具えることから、樹脂モールド部20の構成樹脂及びこの絶縁性チューブ5により、コイル2(巻線2w)と磁性コア3との間の絶縁性も効果的に高められる。また、絶縁性チューブ5を利用すると、巻線2wにおける上記接触する箇所を樹脂モールド部の構成樹脂により覆う場合に比較して、コイル部品2Aを小さくし易いため、コイル部品2Aの小型化により、リアクトル1Aを小型にできる。
　更に、リアクトル1Aでは、コイル2とケース4Aとの間に樹脂モールド部20の構成樹脂が介在するものの、コイル部品2Aにおけるケース4Aとの接触領域が平面を含むため、ケース4Aとの接触面積を大きくし易い上に、横型形態であることで、コイル2の外周からケース4Aまでの距離が短い領域が多い。そのため、リアクトル1Aは、放熱性に優れる。また、コイル部品2Aにおけるケース4Aとの接触領域が平面を含むことで、コイル部品2Aは、ケース4Aの内底面41iに安定して支持され、この支持状態が外側コア部32に封止されることで確実に維持される。そのため、リアクトル1Aは、長期に亘り、放熱性に優れる。加えて、リアクトル1Aでは、ケース4Aの内底面41iにコイル部品2Aの外周面に沿った形状のコイル溝44を具え、直線部22に沿った平面領域だけでなく、半円弧部21がつくる曲面に沿った曲線領域の一部も内底面41iに接触する。そのため、リアクトル1Aは、ケースの内底面が平面のみで形成されている場合と比較してコイル部品2Aとケース4Aとの接触面積が更に広く、放熱性により優れる。
　また、リアクトル1Aは、コイル2を一つとし、このコイル2の軸方向がケース4Aの外底面41oに平行となるようにコイル部品2Aがケース4Aに収納された横型形態であるため、嵩が小さく、小型である。特に、リアクトル1Aでは、コイル2の端面形状をレーストラック状とすることで、巻線に被覆平角線を用いてエッジワイズ巻きにより形成でき、占積率が高く小型なコイルとすることができる。この点からも、リアクトル1Aは、小型である。更に、リアクトル1Aは、ケース4Aを放熱経路に利用できる上に、このケース4Aにより、コイル部品2Aや外側コア部32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。
　その他、リアクトル1Aは、内側コア部31の飽和磁束密度が外側コア部32よりも高いことで、単一の材質から構成されて、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31の断面積(磁束が通過する面)を小さくでき、この点から小型である。また、リアクトル1Aは、コイル2が配置される内側コア部31の飽和磁束密度が高く、かつコイル2の外周に配置される外側コア部32の透磁率が低いことで、ギャップを省略しても磁気飽和を抑制でき、この点からも小型である。更に、リアクトル1Aは、磁性コア3の全体に亘ってインダクタンスを調整するためのギャップが存在しないことで、このギャップ箇所での漏れ磁束がコイル2に影響を及ぼすことが無いため、内側コア部31の外周面とコイル2の内周面とを近付けたコイル部品とすることができる。この場合、内側コア部31の外周面とコイル2の内周面との間の隙間を小さくでき、リアクトル1Aをより小型にできる。特に、リアクトル1Aでは、上述のように内側コア部31の外形をコイル2の内周形状に沿った相似形状としたことで、上記隙間を更に小さくできる。また、ギャップを省略したことで、損失の低減を図ることができる。更に、リアクトル1Aは、コイル2の外周が磁性粉末を含有する成形硬化体に覆われることで、樹脂のみに覆われる場合よりも放熱性に優れる。
　(実施形態2)
　図5を参照して、実施形態2のコイル部品2Bを説明する。実施形態1では、内側コア部31の両端面31eが樹脂モールド部20から露出された形態を説明した。実施形態2のコイル部品2Bは、内側コア部31の少なくとも一方の端面31eが樹脂モールド部20により覆われた点が、実施形態1のコイル部品2A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1と共通する構成及び効果は、説明を省略する。
　コイル部品2Bは、筒状のコイル2内に挿通配置された柱状の内側コア部31の外周面及び両端面31eを覆うように樹脂モールド部20を具え、コイル部品2Bの端面20eは、樹脂モールド部20の構成樹脂により面一に形成されている。
　内側コア部31の端面31eを覆う樹脂モールド部20の構成樹脂の厚さや被覆領域は適宜選択することができる。この樹脂として、非磁性材料からなるものを利用することで、内側コア部31の端面31eを覆う上記構成樹脂をギャップ材として機能させることができる。コイル部品2Bを具えるリアクトルが所望のインダクタンスとなるように、内側コア部31の端面を覆う上記構成樹脂の厚さや被覆領域を選択するとよい。この実施形態2のコイル部品2Bは、コイル2の仕様や内側コア部31を含む磁性コアの仕様だけでなく、樹脂モールド部20の構成樹脂をもインダクタンスの調整パラメータとして利用可能であるため、コイルや磁性コアの選択の自由度を高められる。ここでは、内側コア部31の両端面31eの全面を覆う形態としているが、いずれか一方の端面31eを樹脂モールド部20から露出させてもよいし、少なくとも一方の端面31eの一部を樹脂モールド部20から露出させてもよい。
　また、コイル部品2Bでは、コイル2を構成する巻線2wにおいて樹脂モールド部20の構成樹脂から露出された引出箇所の一部を、実施形態Iのリアクトル1Aに具えるコイル部品2Aのように、絶縁性チューブ5で覆った形態としているが、実施形態1で説明したように、露出させた形態とすることができる。絶縁性チューブ5に関する事項は、後述する実施形態3も同様である。
　(実施形態3)
　図6を参照して、実施形態3のコイル部品2Cを説明する。実施形態1では、コイルの端面形状がレーストラック状のものを説明した。実施形態3のコイル部品2Cは、コイル2の端面形状が円形状であり、このコイル2の外形に沿って樹脂モールド部20が形成されている。また、実施形態3のコイル部品2Cは、コイル2の軸方向が鉛直方向となる配置形態である。以下、この相違点(コイルの端面形状、配置形態)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。
　コイル部品2Cは、円筒状のコイル2と、このコイル2の内周面に沿った外周面を有する円柱状の内側コア部31とが樹脂モールド部20により一体に保持されている。内側コア部31の両端面31e及びその近傍は、コイル2の端面から突出し、更に、樹脂モールド部20にも覆われず、露出している。そして、コイル部品2Cは、コイル2から突出する内側コア部31の一方の端面(図6では下方側の端面)を設置側面とする。なお、実施形態3のコイル部品2Cは、内側コア部31の両端面31eが樹脂モールド部20から露出した形態であるが、実施形態2のコイル部品2Bと同様に少なくとも一方の端面31e及びその近傍が樹脂モールド部20の構成樹脂により覆われた形態とすることができる。
　コイル部品2Cは、コイル2が円筒状であるため、巻線2wとして平角線を用いた場合でもエッジワイズコイルを形成し易く、この点から生産性に優れる。また、コイル部品2Cは、内側コア部31の少なくとも一方の端面を突出させ、この端面を設置側面に利用することで、ケースなどに対して安定して配置可能である。更に、内側コア部31は、成形硬化体よりも飽和磁束密度が高い圧粉成形体から構成され、その端面31e及び近傍がコイル2から十分に突出していることで、損失の低減も図ることができる。加えて、コイル部品2Cは、コイル2が円筒状であるため、レーストラック状のコイルなどと比較して周長が短く、巻線2wの使用量を低減できる結果、銅損の低減や軽量化を図ることができる。
　(実施形態II)
　図7を参照して、実施形態IIのリアクトル1Bを説明する。リアクトル1Bの基本的構成は、上述した実施形態Iのリアクトル1Aと同様であり、コイル2と、磁性コア3と、コイル2及び磁性コア3を収納するケース4Bとを具える。リアクトル1Aとの相違点は、実施形態3のコイル部品2Cを具える点、及びコイル部品2Cの配置形態にある。以下、この相違点及びその効果を詳細に説明に、その他の実施形態Iと共通する構成及び効果は詳細な説明を省略する。
　ケース4Bは、外周形状と内周形状とが相似形状であり、平面からなる底面41と底面41から立設される側壁42とを具える。コイル部品2Cは、コイル2の軸がケース4Bの底面41(外底面41o)に対して垂直になるようにケース4Bに収納されている(以下、この形態を縦型形態と呼ぶ)。コイル部品2Cにおいて、樹脂モールド部20から露出した内側コア部31の一方の端面がケース4Bの内底面41iに接している。また、ケース4Bに収納されたコイル部品2Cの外周面と、樹脂モールド部20から露出した内側コア部31の一方の端面(図7では下面)の近傍と、内側コア部31の他方の端面31e(図7では上面)及びその近傍とを覆うように外側コア部32が設けられている。内側コア部31は圧粉成形体、外側コア部32は、磁性粉末と樹脂を含む混合物の成形硬化体である。
　リアクトル1Bも、コイル部品2Cを利用することで、組立作業性に優れる。また、外側コア部32を成形硬化体とすることで、複雑な形状の外側コア部32を容易に成形可能である。更に、リアクトル1Bは、コイル2が円筒状で形成し易い。加えて、リアクトル1Bでは、コイル部品2Bが円筒状であっても、内側コア部31の端面をケース4Bに対する接触面とすることでケース4Bに対する安定性に優れ、外側コア部32の構成材料を充填する際などで転倒などする恐れが少ない。これらの点からも、リアクトル1Bは、生産性に優れる。加えて、リアクトル1Bは、縦型形態であることで、コイル部品2Bにおけるケース4Bに対する接触面積が小さいため、設置対象に対する設置面積を小さくすることができる。
　ケース4Bの側壁42の内周面や内底面41iに適宜な突起を設けて、これらの突起をコイル部品2Cにおいてケース4Bに対する位置決め部材に利用すると、更に、組立作業性を向上できる。上述したように外側コア部32の構成材料などからなる位置決め部材を別途配置してもよい。
　なお、コイル部品2Cを具えるリアクトル1Bも、実施形態Iのリアクトル1Aと同様に横型形態とすることができる。この場合、リアクトル1Aのケース4Aと同様に、コイル部品2Cの外形に沿って、ケース4Bの底面41にコイル溝を形成すると、コイル部品2Cをケースに対して良好に位置決めできる。また、コイル溝を形成することで、リアクトル1Aと同様に、コイル部品2Cに具えるコイル2において、放熱経路となるケースまでの距離が短い領域を増大できるため、放熱性に優れるリアクトルとすることができる。
　(実施形態4)
　上記実施形態1,2のコイル部品2A,2Bでは、コイル2の端面形状がレーストラック状である場合、上記実施形態3では、コイルの端面形状が円形状である場合を説明した。その他、コイルの端面形状は、(1)楕円状、(2)横長の楕円において曲線の一部が長径に平行な直線に置換され、この直線部を一つ具える異形状、(3)角丸め長方形状とすることができる。
　(1)楕円状のコイルは、特に、アスペクト比(長径/短径)が大きい横長の楕円形状とし、この外形に沿って樹脂モールド部を形成したコイル部品とすると、当該コイル部品においてケースの内底面(引いては設置対象)に近接した領域が多くなることで、放熱性を高められる。また、この横長のコイルは、嵩が小さく、小型であることからコイル部品を小型にでき、ひいてはリアクトルを小型にできる。このような曲線のみからなるコイルは、例えば、導体の横断面形状が円形である丸線を用いると、形成し易い。更に、楕円状のコイルは、コイル内周の面積を一定とすると、実施形態1のレーストラック状のコイルと比較して周長を短くできるため、巻線の使用量の低減、銅損といった損失の低減、軽量化を図ることができる。
　(2)異形状のコイル及び(3)角丸め長方形状のコイルは、実施形態1のレーストラック状のコイルと同様に直線部を有することから、この外形に沿って樹脂モールド部を形成したコイル部品とすると、コイル部品においてケースに接する面を平面とすることができる。従って、このコイル部品は、ケースの内底面が平面である場合でも、当該内底面との接触面積を十分に確保できる上に、ケースに対する安定性に優れる。異形状のコイルも上記丸線を用いることで形成し易い。一方、角丸め長方形状のコイルは、実施形態1のレーストラック状のコイルと同様に平角線を用いたエッジワイズコイルとすることができ、占積率を高められることから、小型化を図ることができる。
　上述の(1)～(3)のいずれの形態も実施形態Iのリアクトル1Aのように横型形態としてもよいし、実施形態IIのリアクトル1Bのように縦型形態としてもよい。
　(実施形態i)
　実施形態I,IIのリアクトル1A,1Bや上記実施形態2,4のコイル部品などを具えるリアクトルは、例えば、車両などに載置されるコンバータの構成部品や、このコンバータを具える電力変換装置の構成部品に利用することができる。
　例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車といった車両200は、図8に示すようにメインバッテリ210と、メインバッテリ210に接続される電力変換装置100と、メインバッテリ210からの供給電力により駆動して走行に利用されるモータ(負荷)220とを具える。モータ220は、代表的には、3相交流モータであり、走行時、車輪250を駆動し、回生時、発電機として機能する。ハイブリッド自動車の場合、車両200は、モータ220に加えてエンジンを具える。なお、図8では、車両200の充電箇所としてインレットを示すが、プラグを具える形態とすることができる。
　電力変換装置100は、メインバッテリ210に接続されるコンバータ110と、コンバータ110に接続されて、直流と交流との相互変換を行うインバータ120とを有する。この例に示すコンバータ110は、車両200の走行時、200V～300V程度のメインバッテリ210の直流電圧(入力電圧)を400V～700V程度にまで昇圧して、インバータ120に給電する。また、コンバータ110は、回生時、モータ220からインバータ120を介して出力される直流電圧(入力電圧)をメインバッテリ210に適合した直流電圧に降圧して、メインバッテリ210に充電させている。インバータ120は、車両200の走行時、コンバータ110で昇圧された直流を所定の交流に変換してモータ220に給電し、回生時、モータ220からの交流出力を直流に変換してコンバータ110に出力している。
　コンバータ110は、図9に示すように複数のスイッチング素子111と、スイッチング素子111の動作を制御する駆動回路112と、リアクトルLとを具え、ON/OFFの繰り返し(スイッチング動作)により入力電圧の変換(ここでは昇降圧)を行う。スイッチング素子111には、FET,IGBTなどのパワーデバイスが利用される。リアクトルLは、回路に流れようとする電流の変化を妨げようとするコイルの性質を利用し、スイッチング動作によって電流が増減しようとしたとき、その変化を滑らかにする機能を有する。このリアクトルLとして、上記実施形態I,IIのリアクトル1A,1Bや上記実施形態2,4のコイル部品2Bなどを具えるリアクトルを具える。組立作業性に優れるこれらのリアクトルを具えることで、電力変換装置100やコンバータ110は、生産性の向上に寄与することができる。
　なお、車両200は、コンバータ110の他、メインバッテリ210に接続された給電装置用コンバータ150や、補機類240の電力源となるサブバッテリ230とメインバッテリ210とに接続され、メインバッテリ210の高圧を低圧に変換する補機電源用コンバータ160を具える。コンバータ110は、代表的には、DC-DC変換を行うが、給電装置用コンバータ150や補機電源用コンバータ160は、AC-DC変換を行う。給電装置用コンバータ150のなかには、DC-DC変換を行うものもある。給電装置用コンバータ150や補機電源用コンバータ160のリアクトルに、上記実施形態I,IIのリアクトル1A,1Bなどと同様の構成を具え、適宜、大きさや形状などを変更したリアクトルを利用することができる。また、入力電力の変換を行うコンバータであって、昇圧のみを行うコンバータや降圧のみを行うコンバータに、上記実施形態I,IIのリアクトル1A,1Bなどを利用することもできる。
　なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、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る。
　本発明リアクトルは、各種のリアクトル(車載部品、発電・変電設備の部品など)に好適に利用することができる。特に、本発明リアクトルは、ハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池自動車といった車両に搭載される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。本発明コンバータや本発明電力変換装置は、車載用、発電・変電設備用などの種々の用途に利用することができる。本発明コイル部品は、上記本発明リアクトルの構成部品に好適に利用することができる。
　1A,1B　リアクトル　2A,2B,2C　コイル部品
　2　コイル　2w　巻線　20　樹脂モールド部　20e　端面　21　半円弧部
　22　直線部
　3　磁性コア　31　内側コア部　31e　端面　32　外側コア部
　4A,4B　ケース　41　底面　41i　内底面　41o　外底面　42　側壁　43　台座
　44　コイル溝　45　取付部　45h　ボルト孔
　5　絶縁性チューブ
　100　電力変換装置　110　コンバータ　111　スイッチング素子　112　駆動回路
　120　インバータ　150　給電装置用コンバータ　160　補機電源用コンバータ
　200　車両　210　メインバッテリ　220　モータ　230　サブバッテリ　240　補機類
　250　車輪

Claims (10)

  1. 　コイルの内外に磁性コアが配置されたリアクトルであって、
    　巻線を螺旋状に巻回してなる一つのコイルと、
    　前記磁性コアの一部を構成し、前記コイル内に挿通配置された内側コア部と、
    　絶縁性樹脂から構成され、前記コイルの表面の少なくとも一部を覆って、その形状を保持すると共に、このコイルと前記内側コア部とを一体に保持する樹脂モールド部と、
    　前記磁性コアの他部を構成し、前記コイルの外周に配置されて、前記内側コア部と共に閉磁路を形成する外側コア部とを具えることを特徴とするリアクトル。
  2. 　前記内側コア部の少なくとも一方の端面が前記樹脂モールド部の構成樹脂に覆わ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. 　前記巻線において、前記コイルのターン形成部分から引き出された引出箇所のうち前記外側コア部との接触箇所が絶縁性チューブに覆われてい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、圧粉成形体であ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. 　前記外側コア部の少なくとも一部は、磁性粉末と樹脂とを含む混合物から構成されてい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. 　スイッチング素子と、前記スイッチング素子の動作を制御する駆動回路と、スイッチング動作を平滑にするリアクトルとを具え、前記スイッチング素子の動作により、入力電圧を変換するコンバータであって、
    　前記リアクトルは、請求項1～5のいずれか1項に記載のリアクトルであることを特徴とするコンバータ。
  7. 　入力電圧を変換するコンバータと、前記コンバータに接続されて、直流と交流とを相互に変換するインバータとを具え、このインバータで変換された電力により負荷を駆動するための電力変換装置であって、
    　前記コンバータは、請求項6に記載のコンバータであることを特徴とする電力変換装置。
  8. 　コイルの内外に磁性コアが配置されたリアクトルに用いられるコイル部品であって、
    　巻線を螺旋状に巻回してなる一つのコイルと、
    　前記磁性コアの一部を構成し、前記コイル内に挿通配置された内側コア部と、
    　絶縁性樹脂から構成され、前記コイルの表面の少なくとも一部を覆って、その形状を保持すると共に、このコイルと前記内側コア部とを一体に保持する樹脂モールド部とを具えることを特徴とするコイル部品。
  9. 　前記内側コア部の少なくとも一方の端面が前記樹脂モールド部の構成樹脂に覆われていることを特徴とする請求項8に記載のコイル部品。
  10. 　前記巻線において、前記コイルのターン形成部分から引き出された引出箇所の一部が絶縁性チューブに覆われていることを特徴とする請求項8又は9に記載のコイル部品。
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