WO2013141016A1 - リアクトル、コア部材、コア部材の製造方法、コンバータ、及び電力変換装置 - Google Patents
リアクトル、コア部材、コア部材の製造方法、コンバータ、及び電力変換装置 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2013141016A1 WO2013141016A1 PCT/JP2013/055979 JP2013055979W WO2013141016A1 WO 2013141016 A1 WO2013141016 A1 WO 2013141016A1 JP 2013055979 W JP2013055979 W JP 2013055979W WO 2013141016 A1 WO2013141016 A1 WO 2013141016A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- axis
- coil
- inner core
- reactor
- core portion
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F37/00—Fixed inductances not covered by group H01F17/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/24—Magnetic cores
- H01F27/255—Magnetic cores made from particles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
- H01F3/10—Composite arrangements of magnetic circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
- H02M3/1588—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load comprising at least one synchronous rectifier element
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Definitions
- the present invention relates to a reactor used as a component of a power conversion device such as an in-vehicle DC-DC converter mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle, a core member provided in the reactor, a manufacturing method of the core member, and the reactor
- the present invention relates to a converter provided and a power conversion device provided with the converter.
- the present invention relates to a reactor having excellent productivity.
- Reactor is one of the circuit components that perform voltage step-up and step-down operations.
- the reactor is used in a converter mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle.
- a vehicle such as a hybrid vehicle.
- the reactor for example, there is one shown in Patent Document 1.
- the reactor of Patent Document 1 includes a coil having a pair of coil elements, a pair of coil arrangement parts (inner core parts) covered with these coil elements, and a pair of exposed parts (outer core parts) not covered with the coil elements. And an annular reactor core (magnetic core).
- This inner core part is formed by molding a powder compact with a magnetic powder having an insulating coating on the surface, or a mixture (composite material) of magnetic powder (magnetic powder) and fluid resin. It is composed of a molded cured body filled with a resin and cured resin.
- the composite material constituting the molded hardened body contains more resin than the above-mentioned compacted compact, ceramic compact, alloy compacted compact, etc., the composite material resin and mold The friction with the inner peripheral surface of the mold is likely to be larger than the friction between the above-mentioned powder compact, the ceramic compact, the alloy compact and the inner peripheral surface of the mold. Therefore, when the resin of the composite material is cured and the molded cured body is extracted from the molding die, the resin of the molded cured body is in close contact with the inner peripheral surface of the molding die, and the reactor productivity may be reduced. There is.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and one of its purposes is to provide a reactor having excellent productivity.
- Another object of the present invention is to provide a core member that can be suitably used for the reactor.
- Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a core member that can easily manufacture the core member.
- Another object of the present invention is to provide a converter including the reactor and a power conversion device including the converter.
- the present inventor In order to improve the productivity of the reactor, the present inventor, when the inner core portion is composed of a composite material, the above-mentioned compacted compact, ceramic compacted compact, compacted compact of an alloy material, etc. As a result, the present inventors have found that a particular situation in which the content of the resin is higher than that of the resin should be noted, and have completed the present invention.
- the present invention is defined below.
- the reactor of the present invention includes a coil formed by winding a winding, and a magnetic core that is disposed inside and outside of the coil to form a closed magnetic circuit, and an inner core portion that is disposed inside the coil of the magnetic core includes: It is comprised with the composite material containing magnetic body powder and resin.
- the projected contour shape of the inner core portion when viewed from the axial direction of any one of the following x-axis, y-axis, and z-axis includes at least one inclined side that is inclined with respect to each of the other two axial directions.
- the x axis is the axial direction of the coil in the inner core portion, and the y axis and the z axis are orthogonal to the x axis and orthogonal to each other.
- the reactor of the present invention is excellent in productivity because it has an inner core part that can be manufactured with high productivity.
- the inner core portion can be manufactured by filling and curing the constituent material in a molding die to form a molded body.
- the inclined surface of the molding die forms the inclined surface of the inner core portion.
- the inclined surface of the part forms the inclined side of the projected contour shape of the inner core part.
- the inclined surface of the molding die can reduce friction between the molded body and the inner peripheral surface of the molding die, and the inner core portion can be easily demolded. Is excellent in productivity.
- such as a bottomed cylindrical (cylindrical or square tube) molding die with one end open such as a molding die that has no division on the inner circumferential surface that constitutes the cavity, and that the molded body is in sliding contact with the inner circumferential surface during demolding. Even in the case where is used, the inner core portion whose projected contour shape includes the inclined side can be easily removed from the mold, so that the productivity is excellent.
- the “inner core portion disposed inside the coil” means an inner core portion at least partially disposed inside the coil.
- the case where the central portion of the inner core portion is arranged inside the coil and the vicinity of the end portion of the inner core portion is located outside the coil is also included in the “inner core portion arranged inside the coil”.
- the inner core portion is composed of a plurality of core pieces (for example, the plurality of core pieces are connected by an adhesive or the like)
- the inner core portion is composed of a plurality of core pieces (for example, the plurality of core pieces are connected by an adhesive or the like)
- a case where one entire core piece is not disposed inside the coil (exposed from the coil) is also included in the “inner core portion disposed inside the coil”.
- one of the two axial directions is aligned with one of the sides constituting the projected contour shape to make an axis coincidence side, and two sides adjacent to the axis coincidence side are adjacent sides. Then, the sum of the acute angles formed by each side of the adjacent sides and the other axial direction of the two axial directions is 2.0 ° or less.
- the structure has the magnetic characteristic which is inferior compared with the conventional inner core part without inclination angles, such as a rectangular parallelepiped or a column shape, by making the said angle into 2.0 degrees or less in total. Meanwhile, the inner core portion can be easily removed.
- an acute angle formed by at least one side of the adjacent side and the other axial direction of the two axial directions is 0.3. It is mentioned that it will be at least 1.0 ° and at most 1.0 °.
- the inner core portion it is easy to remove the inner core portion by setting at least one acute angle to 0.3 ° or more.
- the acute angle By setting the acute angle to 1.0 ° or less, it is possible to have inferior magnetic characteristics as compared with a conventional inner core portion having no inclination angle such as a rectangular parallelepiped or a cylindrical shape.
- any of the acute angles formed by each side of the adjacent side and the other axial direction of the two axial directions is 0. .3 ° or more and 1.0 ° or less.
- the above configuration is effective for removing the inner core portion from the molding die. Further, since the acute angle formed by both adjacent sides and the other axial direction is substantially the same, the inner core portion can be arranged in a well-balanced manner in the coil.
- the inner core portion made of a composite material is generally molded using a molding die.
- the molding die has a continuous inner circumferential surface without a parting portion, and the inner circumferential surface is inclined so that the inner space of the molding die is widened in a mold drawing direction in which the inner core portion is extracted from the molding die. That is, in the inner core portion, when the die cutting direction of the mold is the x ′ axis and the direction orthogonal to the x ′ axis is the y ′ axis, the projected contour shape when the inner core portion is viewed from the y ′ axis direction is , At least one side that is inclined with respect to the x′-axis direction is provided.
- the total angle of the inclination angles of the inclined sides is preferably 2.0 ° or less.
- the inclination angle of each inclined side is preferably not less than 0.3 ° and not more than 1.0 °.
- This inclination angle is an acute angle formed by the x ′ axis and the inclined side.
- both acute angles are 0.3 ° or more and 1. It may be 0 ° or less.
- the reactor of this invention is a molded object obtained when an inner core part is extracted from a shaping
- an inner core part is the said molded object, and the angle
- the inner core portion can be easily removed from the mold while having inferior magnetic properties as compared with the conventional inner core portion having no inclination angle.
- the inner core portion is the molded body, and each of the sides facing the straight line along the die cutting direction in the projected contour shape and any of the angles formed by the die cutting direction are , 0.3 ° or more and 1.0 ° or less.
- the inner core portion can be more easily demolded while having magnetic characteristics comparable to those of the conventional inner core portion having no inclination angle.
- the projected contour shape has a trapezoidal shape.
- the reactor of the present invention it is possible to include an insulator that is disposed between the coil and the magnetic core to ensure insulation between the coil and the magnetic core.
- the inclined side facing region that faces the inclined side of the inner core portion in the insulator is formed along the inclined side.
- the projected contour shape when an insulator is provided, the projected contour shape has long and short sides that are parallel and different in length, and the thermal conductivity of the inner core portion is higher than the thermal conductivity of the insulator. Is also expensive. In this case, it is preferable that the long side of the projected contour shape is located on the installation target side of the reactor.
- the projected contour shape when an insulator is provided, the projected contour shape has long sides and short sides that are parallel and different in length, and the thermal conductivity of the insulator is higher than the thermal conductivity of the inner core portion. Is also expensive. In that case, it is preferable that the short side of the projected contour shape is located on the installation target side of the reactor.
- the content of the magnetic powder in the composite material constituting the inner core part is 20% by volume or more and 75% by volume or less when the whole is 100% by volume.
- the outer core portion exposed from the coil of the magnetic core is composed of the composite material.
- all the magnetic cores including an inner core part are comprised with a composite material, and adjust the kind and content of magnetic powder about the magnetic characteristic of the whole magnetic core, and the magnetic characteristic of each part of a magnetic core. Can be easily changed.
- the outer core portion exposed from the coil of the magnetic core is composed of a green compact.
- the leakage magnetic flux from the outer core portion can be reduced.
- the content of magnetic powder in the green compact is easy to increase than the content of magnetic powder in the composite material, and the relative magnetic permeability of the green compact is larger than the relative permeability of the composite material. This is because the outer core portion can have a higher relative magnetic permeability than the inner core portion.
- the core member of the present invention is disposed inside the coil among the magnetic cores in a reactor including a coil formed by winding a winding and a magnetic core disposed inside and outside the coil to form a closed magnetic path. It is composed of a composite material containing body powder and resin.
- the projected contour shape of the core member viewed from the axial direction of any of the x-axis, y-axis, and z-axis shown below includes at least one inclined side that is inclined with respect to each of the other axial directions.
- the x-axis is a direction that becomes the axial direction of the coil when the core member is disposed inside the coil, and the y-axis and the z-axis are orthogonal to the x-axis and orthogonal to each other.
- the core member of the present invention is provided with the above-described inclined side, it can be easily removed when it is manufactured using a molding die, so that the productivity of the reactor can be improved.
- the core member manufacturing method of the present invention is arranged on the inner side of a coil among the constituent members of a reactor including a coil formed by winding a winding and a magnetic core that is arranged inside and outside the coil to form a closed magnetic path.
- the core member constituting a part of the magnetic core is manufactured through the following molding step and demolding step.
- the molding step the composite material containing the magnetic powder and the resin is filled in the inner space of the mold, and the resin is cured to obtain a molded body.
- the demolding step the molded body is extracted from the mold.
- molding die has the inclined surface which inclines so that internal space may spread toward the die cutting direction side of a molded object,
- the surface corresponding to the following inclined side of a core member is formed with the inclined surface.
- the core member can be easily demolded in the next demolding step by using a mold having a predetermined inclined surface in the molding step. Therefore, the productivity of the core member can be improved without causing the molded body to slide strongly against the inner peripheral surface of the mold and damage the core member.
- the converter of the present invention includes the above-described reactor of the present invention.
- the converter includes 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 power conversion device of the present invention includes the above-described converter of the present invention.
- Examples of the power converter include a converter that converts an input voltage and an inverter that is connected to the converter and converts DC and AC to each other, and a load is driven by the power converted by the inverter. It is done.
- the converter of the present invention and the power conversion device of the present invention can be suitably used for in-vehicle components and the like by including the reactor of the present invention having excellent productivity.
- the reactor of the present invention includes a coil formed by winding a winding, and a magnetic core that is disposed inside and outside of the coil to form a closed magnetic circuit, and an inner core portion that is disposed inside the coil of the magnetic core includes: It is comprised with the composite material containing magnetic body powder and resin.
- the inner core portion has a tapered three-dimensional portion.
- the three-dimensional portion has a substantially quadrangular projection contour shape, and the quadrilateral has a non-right angle interior angle.
- the reactor according to the present invention has high productivity because at least one of the adjacent sides adjacent to the reference side is inclined with respect to the angle reference line so that it can be easily removed from the mold when the mold is used. Can be manufactured.
- the reactor of the present invention is excellent in productivity.
- the core member of the present invention is excellent in productivity and can be suitably used for a reactor.
- the core member manufacturing method of the present invention can easily manufacture the core member.
- the converter and power converter of the present invention are excellent in productivity and can be suitably used for in-vehicle components.
- FIG. 1 is a schematic perspective view of a reactor according to a first embodiment.
- 1 is an exploded perspective view illustrating an outline of a reactor according to a first embodiment.
- It is a schematic diagram which shows the projection outline shape seen from the x-axis direction of the inner core part with which the reactor which concerns on Embodiment 1 is equipped.
- FIG. 4 shows the reactor according to the first embodiment, and is a cross-sectional view along (IV)-(IV) in FIG. 1.
- It is a schematic diagram which shows the projection outline shape seen from the y-axis (z-axis) direction of the inner core part with which the reactor which concerns on Embodiment 2 (Embodiment 3) and Embodiment 9 is equipped.
- FIG. 4 shows a reactor according to Embodiment 2 and is a cross-sectional view taken along the line (VI)-(VI) in FIG. 1.
- FIG. 7 shows a reactor according to Embodiment 3, and is a (VII)-(VII) cross-sectional view in FIG. 1.
- It is a schematic diagram which shows the projection outline shape seen from the z-axis (y-axis) direction of the inner core part with which the reactor which concerns on Embodiment 4 is equipped.
- It is a schematic diagram which shows the projection outline shape seen from the x-axis direction of the inner core part with which the reactor which concerns on Embodiment 5 is equipped.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing a power supply system of a hybrid vehicle. It is a schematic circuit diagram which shows an example of the power converter device of this invention provided with the converter of this invention.
- Embodiment 1 A reactor 1A according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
- the reactor 1 ⁇ / b> A includes a coil 2 and a magnetic core 3.
- the core member (hereinafter referred to as the inner core portion 31) disposed inside the coil 2 of the magnetic core 3 is composed of a composite material of magnetic powder and resin.
- the reactor 1A is characterized in that the projected contour shape of the inner core portion 31 has at least one inclined side.
- the coil 2 is composed of a pair of coil elements 2a and 2b formed by spirally winding the winding 2w, and the magnetic core 3 is disposed in each coil element 2a and 2b. 31 and an outer core portion 32 that connects the inner core portion 31 to form a closed magnetic path.
- the magnetic core 3 includes a pair of inner core portions 31 covered with the coil elements 2 a and 2 b and a pair of outer core portions 32 that are not disposed on the coil 2 and are exposed from the coil 2.
- the magnetic core 3 has both outer core portions 32 disposed so as to sandwich a pair of inner core portions 31 that are spaced apart from each other, and each inner core portion 31 and the outer core portion 32 are formed in an annular shape. When the coil 2 is excited by the portions 31 and 32, a closed magnetic circuit is formed.
- the relative magnetic permeability of the entire magnetic core 3 is preferably 10 or more and 50 or less, and more preferably 10 or more and 35 or less. Then, it is easy to adjust the inductance of the reactor 1A.
- the relative magnetic permeability of the entire magnetic core 3 means that when a gap material is interposed in the magnetic core 3 such as between the inner core portion 31 and the outer core portion 32, the inner core portion 31, the outer core portion 32, and the gap material. And the relative permeability of the inner core portion 31 and the outer core portion 32 when no gap material is interposed in the magnetic core 3.
- each inner core part 31 is the shape which rounded the corner
- the 31 projected contour shapes include at least one inclined side inclined with respect to each of the other two axial directions.
- the inclined side does not include a side formed of a curve or a straight line forming the corner when the inner core portion 31 having a corner with a polygonal cross section as in this example is projected.
- the curve when the corner is rounded and the straight line when the corner is rounded are inclined with respect to two axial directions other than the direction of viewing the inner core portion among the x-axis, y-axis, and z-axis. However, it is not an inclined side.
- the circular shape which consists only of a curve like the projection outline shape which looked at the cylindrical inner core part from the x-axis direction is also excluded.
- having an inclined side means that when the projected contour shape is a shape seen from the x-axis direction, for example, the y-axis and z-axis directions are in any direction regardless of the y-axis and z-axis directions. Says that there is an inclined side.
- the y-axis and z-axis directions are specified directions, there is no case where there is no inclined side, that is, the case where any side is orthogonal to one of the y-axis and z-axis directions and parallel to the other.
- the y-axis and z-axis can be any 360 ° around the x-axis.
- the projected contour shape does not have an inclined side. That is, the case where the projection wheel shape is a square or rectangle as the shape having the inclined side is excluded.
- the projected contour shape often includes a pair of non-parallel sides facing each other in any of the axial directions other than the axial direction of viewing the inner core portion 31. Further, it is often provided with long sides and short sides that are parallel and have different lengths facing each other in any of the axial directions, and in this case, it is preferable that the short sides are opposed within the range of the long sides. . Both of these sides are often constituted by straight lines. When both the non-parallel pair of sides and the long and short sides parallel to each other are provided, the non-parallel pair of sides is non-orthogonal and non-parallel to the long and short sides.
- the x-axis, y-axis, and z-axis are respectively set in the axial direction (vertical direction) of the coil 2 of the reactor 1A and the parallel (horizontal) direction (horizontal direction) of the coil elements 2a and 2b. ), And a direction (height direction) orthogonal to both the axial direction of the coil 2 and the parallel direction of the coil elements 2a and 2b. That is, the y axis is a direction parallel to the installation side surface of the reactor 1A and orthogonal to the x axis, and the z axis is a direction orthogonal to the installation side surface of the reactor 1A and orthogonal to the x axis and the y axis.
- the projected contour shape viewed from the x-axis (vertical) direction is the vertical contour shape 31l (FIG. 3)
- the projected contour shape viewed from the y-axis (horizontal) direction is the horizontal contour shape 31s (described later in FIG. 5)
- the z-axis A projected contour shape viewed from the (height) direction is defined as a height contour shape 31h (described later in FIG. 5). That is, here, the vertical contour shape 31l is a shape (here, so-called end surface shape) surrounded by the upper and lower surfaces (upper and lower sides) and both side surfaces (both sides) of the inner core portion 31, and the horizontal contour shape 31s is the inner core shape.
- the shape surrounded by the upper and lower surfaces and both end surfaces (both sides) of the portion 31 (here, the so-called side surface shape) and the height contour shape 31h are the shapes surrounded by the both end surfaces and both side surfaces of the inner core portion 31 (here, This is a so-called upper surface (lower surface) shape.
- At least one of the vertical contour shape 31l, the horizontal contour shape 31s, and the height contour shape 31h includes the inclined side. That is, the surface forming the side that is the inclined side among the upper and lower sides, the both ends, and the both sides is the inclined surface.
- the surface that forms the inclined side means a surface that includes the inclined side and is orthogonal to the projected contour shape.
- the vertical contour shape 31l has an inclined side.
- the shape is a trapezoidal shape in which at least one side of the both sides and upper and lower sides of the inner core portion 31 has inclined sides that are inclined with respect to each of the other y-axis and z-axis.
- the vertical contour shape 31l has a long side and a short side whose upper and lower sides (both sides) are parallel and have different lengths.
- a trapezoid an isosceles trapezoid in which the short sides are opposed to each other within the range of the sides and the both sides (upper and lower sides) are inclined sides having the same length.
- the trapezoidal shape is axisymmetric with respect to any one of the axes, that is, the isosceles trapezoid with both sides (upper and lower sides) inclined and equal in length, and both sides (up and down).
- a trapezoid whose side is an inclined side and having a different length
- a right-sided trapezoid in which one of the two sides and the upper and lower sides is an inclined side and an angle formed by two of the remaining three sides is a right angle is also included.
- the vertical contour shape 31l is an isosceles trapezoid shown in FIG. That is, as shown in FIG. 4, the both side surfaces of the inner core portion 31 forming both sides of the vertical contour shape 31 l are inclined so that the distance between the inner core portions 31 decreases toward the lower surface of the inner core portion 31 (reactor installation target side). It is composed of planes.
- the inclination angle of the inclined side is such that the molded body can be removed smoothly.
- the side combined with one of the two axial directions is an axis coincidence side, and two sides adjacent to the axis coincidence side are adjacent sides.
- the total angle of the acute angles formed with the other of the two axial directions is such that the molded body can be smoothly demolded.
- the angle that allows the molded body to be smoothly demolded is formed by the side that constitutes the projected contour shape and the two axes.
- the inclination angle refers to the difference between the inclined side and the other of the two axes when the side other than the inclined side among the sides constituting the projected contour shape is set as an axis coincident with one of the two axes. It is an acute angle.
- the axial direction (axial direction perpendicular to the projected contour shape) of the x-axis, y-axis, and z-axis when viewing the inner core portion is the x-axis, and among the sides constituting the projected contour shape
- the upper (lower) side is an axis coincident side with the y-axis (FIG. 3A)
- both side sides are the adjacent sides.
- an acute angle ⁇ formed by both sides and the z-axis is an inclination angle of the inclined side.
- FIG. 3B when the side of the sides constituting the projected contour shape is an axis coincident with the z axis, the upper and lower sides are the adjacent sides.
- the acute angle ⁇ formed by the upper and lower sides and the y axis is the inclination angle of the inclined side.
- the inclination angle (acute angle ⁇ ) is preferably set to 2.0 ° or less of a total angle of an acute angle formed by one side and the z axis and an acute angle formed by the other side and the z axis.
- the total angle of both is preferably 0.3 ° or more, and particularly preferably 0.5 ° or more and 1.5 ° or less.
- an acute angle formed by the left side (one side) and the z axis is an angle L
- an acute angle formed by the right side (the other side) and the z axis is
- the angle R is 0 °
- the angle R is 2.0 ° or less
- the angle L is 0.3 °
- the angle R is 1.7 ° or less
- the angle L is 1.0 °.
- the angle R is 1.0 ° or less.
- Any angle R is preferably 0.3 ° or more.
- the acute angle (inclination angle of each side) formed by each side and the z-axis is preferably 0.3 ° or more and 1.0 ° or less.
- This inclination angle is particularly preferably 0.5 ° or less. That is, when both sides (upper and lower sides) are inclined sides as shown in FIG. 3 (A) (FIG. 3 (B)), the upper (lower) side (side) is an axis coincident with the y (z) axis.
- the acute angle ⁇ (inclination angle) formed by two adjacent sides (each side (upper and lower sides)) adjacent to the axis coincidence side and the z axis (y axis) is 0.3 ° or more and 1.0 ° or less, respectively. It is preferable that these acute angles are the same within the above range. If it does so, since the method of the inclination of the inner core part 31 is symmetrical, if the inner core part 31 is a molded object, it will be easy to compress equally. Specifically, the angle of both acute angles is 0.3 °, 0.5 °, or 1.0 °. Especially, it is preferable that the angle of both acute angles shall be 0.3 degree or 0.5 degree. The same applies when the y-axis or the z-axis is the line of sight.
- the size of the inner core portion 31 is such that the coil 2 is composed of a pair of coil elements 2a and 2b, and the outer shape of the inner core portion 31 is a prismatic body as in this example.
- the length along the vertical (x axis) direction is 40 mm or more and 100 mm or less
- the length along the horizontal (y axis) direction is 10 mm or more and 40 mm or less
- the height (z axis) direction is along.
- the length is 10 mm or more and 40 mm or less. Depending on the application and required performance, it may be smaller or larger than the above size.
- the core has a relatively large length along the axial direction of 40 mm or more, the above effects are likely to be remarkable.
- the length along the three axial directions of length, width, and height are all 10 mm or more, and the longer the length in the other two axial directions as well as the die-cutting direction, the longer the contact with the mold.
- the above effect is further exhibited. Above all, the above-mentioned effect is remarkable if the lengths along the three axial directions are all 20 mm or more.
- the core volume is 1000 mm 3 or more, further 4000 mm 3 or more, and especially 16000 mm 3 or more, the above effect is remarkable.
- the inner core part 31 can also be configured by combining a plurality of core pieces made of a composite material.
- a gap material (described later) may be combined without being interposed between core pieces, or may be combined with a gap material interposed.
- the size of the core piece is larger when the inner core portion 31 is configured by one core piece that is seamless along the coil axis direction as in this example than when it is configured by a plurality of core pieces. Therefore, the effect that the core piece can be smoothly demolded by providing the inclined side is more exhibited.
- the constituent material of the inner core portion 31 is typically a composite material in which a magnetic powder is mixed with a resin serving as a binder.
- a magnetic powder soft magnetic materials such as iron, iron-based alloys, and alloys containing rare earth elements, and coating powders that include an insulating coating on these soft magnetic materials can be used.
- the eddy current loss in the composite material can be effectively reduced by using the coating powder.
- the insulating coating include a phosphate compound, a silicon compound, a zirconium compound, an aluminum compound, and a boron compound.
- thermosetting resin such as an epoxy resin, a phenol resin, a silicone resin, or a urethane resin
- thermoplastic resins such as polyphenylene sulfide (PPS) resin, polyimide resin, and fluororesin, room temperature curable resin, or low temperature curable resin may be used.
- PPS polyphenylene sulfide
- BMC Bulk molding compound in which calcium carbonate or glass fiber is mixed with unsaturated polyester, millable silicone rubber, millable urethane rubber, or the like can also be used.
- the inner core portions 31 and 31 In order to form the inner core portions 31 and 31 with the composite material, typically, injection molding, transfer molding, MIM (Metal Injection Molding), cast molding, magnetic powder and powdered solid resin were used. Press molding or the like can be used.
- injection molding the inner core part 31 (molded body) is obtained by filling the molding material with a mixture of magnetic powder and resin in a predetermined pressure and molding, and then curing the resin. Can do.
- transfer molding or MIM the above-mentioned mixed material is filled in a mold and molded.
- a composite material can be obtained by injecting the mixed material into a mold without applying pressure and molding and curing the mixture.
- the average particle size of the magnetic powder in the composite material is preferably 1 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less, particularly preferably 10 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
- the magnetic powder may be a mixture of a plurality of types of powders having different particle sizes. When a magnetic powder having an average particle size satisfying the above range is used as a material, the fluidity is high, and a composite material can be manufactured with high productivity by using injection molding or the like.
- the content of the magnetic powder in the composite material is preferably 20% by volume or more and 75% by volume or less when the composite material is 100% by volume.
- the magnetic powder is 20% by volume or more, it is easy to ensure magnetic characteristics such as relative magnetic permeability and saturation magnetic flux density.
- the magnetic powder is 75% by volume or less, mixing with the resin is easy to perform, and the productivity of the composite material is excellent.
- the composite material can change the magnetic properties such as relative permeability by adjusting the content of the magnetic powder or changing the material of the magnetic powder.
- the content of the magnetic powder is more preferably 40% by volume or more and 70% by volume or less, and particularly preferably 40% by volume or more and 65% by volume or less.
- the saturation magnetic flux density can be easily increased to 0.8 T or more by setting the content of the magnetic powder to 40 volume% or more.
- the magnetic powder and the resin are more easily mixed by setting the content of the magnetic powder to 70% by volume or less, and further mixing is performed by setting the content of the magnetic powder to 65% by volume or less. Easy and more manufacturable.
- the composite material may contain a powder (filler) made of a non-magnetic material such as ceramics such as alumina or silica, in addition to the magnetic powder and the resin.
- the filler contributes to improvement in heat dissipation and suppression (uniform dispersion) of the magnetic powder.
- the content of the filler is preferably 0.2% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 0.3% by mass or more and 15% by mass or less, particularly 0.5% by mass or more, when the composite material is 100% by mass. 10 mass% or less is preferable.
- the composite material has a low content of magnetic powder compared to the green compact and can have a low relative magnetic permeability.
- the relative permeability of the inner core portion made of the composite material is preferably 5 or more and 50 or less, more preferably 5 or more and 35 or less, and particularly preferably 10 or more and 30 or less.
- the saturation magnetic flux density of the inner core portion made of this composite material is preferably 0.6 T or more, more preferably 0.8 T or more, and particularly preferably 1.0 T or more.
- the heat conductivity of the inner core part comprised with the composite material shall be 0.25 W / m * K or more.
- the relative permeability of the inner core portion is determined as follows.
- a ring-shaped test piece having an outer diameter of 34 mm, an inner diameter of 20 mm, and a thickness of 5 mm is made of a composite material composed of the same material as the inner core portion.
- a BH curve tracer “BHS-40S10K” manufactured by Riken Denshi Co., Ltd. can be used.
- the maximum value of the gradient (B / H) of the obtained BH initial magnetization curve is obtained, and this is regarded as the relative permeability of the inner core portion.
- the magnetization curve here is a so-called DC magnetization curve.
- the relative permeability here is a so-called DC permeability, which is different from the AC relative permeability measured in an AC magnetic field.
- the saturation magnetic flux density of the inner core portion is defined as the magnetic flux density when a magnetic field of 10,000 (Oe) is applied to the test piece with an electromagnet and sufficiently magnetically saturated.
- the relative magnetic permeability and saturation magnetic flux density of the outer core part mentioned later shall be calculated
- the outer shape of the outer core portion 32 is, for example, a columnar shape having a substantially dome-shaped upper surface and lower surface.
- the outer core portion 32 is formed of a composite material in which soft magnetic powder is mixed with a resin, as in the case of the inner core portion 31, and a compact formed body using soft magnetic powder represented by an iron metal such as iron or an alloy thereof.
- a laminated body in which a plurality of magnetic thin plates (for example, electromagnetic steel plates) having an insulating coating are laminated can be used. If the outer core portion 32 is made of a composite material like the inner core portion 31, it is easy to adjust the relative permeability.
- the outer core portion 32 When the outer core portion 32 is formed of a green compact or a laminate of electromagnetic steel sheets, it becomes easier to have a higher relative permeability than the composite material forming the inner core portions 31 and 31.
- the relative magnetic permeability of the outer core portion 32 is preferably 5 or more and 500 or less.
- the relative permeability of the outer core portion 32 is preferably 5 or more and 50 or less, more preferably 5 or more and 35 or less, and particularly preferably 10 or more and 30 or less.
- the saturation magnetic flux density of the outer core portion 32 is preferably 0.6 T or more, more preferably 0.8 T or more, and particularly preferably 1.0 T or more.
- the relative permeability and saturation magnetic flux density of the composite material can be adjusted by changing the content of the magnetic powder or changing the material of the magnetic powder. Increasing the content of the magnetic powder in the composite material can increase the relative permeability and the saturation magnetic flux density. If magnetic powder with high relative permeability is used, the relative magnetic permeability of the composite material can be increased, and if magnetic powder with high saturation magnetic flux density is used, the saturation magnetic flux density of the composite material can be increased.
- the green compact can be manufactured by press-molding a magnetic powder having an insulating coating on the surface and then appropriately performing a heat treatment.
- the material of the green compact is made of a coating powder or ferrite powder having a surface of a soft magnetic material such as iron, an iron-based alloy, or an alloy containing a rare earth element, and a resin such as a thermoplastic resin.
- a mixed material to which an additive such as a higher fatty acid (disappears or changes into an insulator by the heat treatment) is added.
- the soft magnetic particles are covered with an insulating coating (for example, a phosphoric acid compound, a silicon compound, a zirconium compound, an aluminum compound, a boron compound, etc.), and a compacted body in which an insulator is interposed between the particles. Is obtained.
- the green compact provided with an insulating coating is excellent in insulation and can reduce eddy current loss.
- the soft magnetic material is ferrite, the insulation is excellent even if the insulation coating is not provided.
- the average particle size of the magnetic powder in the green compact is preferably the same as the average particle size of the magnetic powder contained in the composite material described above. Further, when a magnetic powder obtained by mixing fine powder and coarse powder is used as a constituent material of a green compact, a saturated magnetic flux density is high and a low-loss reactor is easily obtained. In addition, the magnitude
- the content of the magnetic powder (magnetic component) in the green compact is preferably 85% by volume or more, more preferably 90% by volume or more when the green compact is 100%. preferable.
- the adjustment of the content of the magnetic powder in the green compact is, for example, the thickness of the insulating coating formed on the surface of the magnetic particles, and the amount of resin or additive added to the magnetic powder during the production of the green compact Can be adjusted by.
- a compacted body Since a compacted body usually has an overwhelmingly larger magnetic component than an insulating component, it often has a higher relative magnetic permeability and a higher saturation magnetic flux density than a composite material.
- the relative permeability of the outer core portion 32 is 50 or more and 500 or less, the saturation magnetic flux density is 1.0 T or more, and the thermal conductivity is 10 W / m ⁇ K or less. It is preferable.
- the relative permeability of the outer core portion 32 is made higher than the relative permeability of the inner core portion 31, leakage flux can be reduced.
- Adjust the relative permeability and saturation magnetic flux density of the green compact by changing the content of the magnetic powder, changing the material of the magnetic powder, or adjusting the molding pressure during pressure molding. it can. If the content of the magnetic powder is increased, the relative permeability and the saturation magnetic flux density can be increased. If the magnetic powder having a high relative permeability is used, the relative permeability of the powder compact can be increased, and if the magnetic powder having a high saturation magnetic flux density is used, the saturation magnetic flux density of the powder compact can be increased. By increasing the molding pressure, a green compact with a high saturation magnetic flux density can be obtained.
- the installation target side surface of the inner core portion 31 and the installation target side surface of the outer core portion 32 are not flush with each other, and the installation target side surface of the outer core portion 32 protrudes from the inner core portion 31. And it is flush with the installation target side surface of the coil 2. Therefore, the installation target side surface of the combination of the coil 2 and the magnetic core 3 is composed of the installation target side surfaces of the two coil elements 2a and 2b and the installation target side surfaces of the outer core portions 32, and a heat radiating plate (not shown) described later. ), Both the coil 2 and the magnetic core 3 can be supported by the heat sink. Since the installation target side surface of the combined body is composed of both the coil 2 and the magnetic core 3, the support area of the heat sink is sufficiently large, and the reactor 1 is excellent in stability when installed.
- the coil 2 includes a pair of coil elements 2a and 2b formed by spirally winding a single continuous winding 2w having no joint part, and a coil connecting part 2r for connecting both the coil elements 2a and 2b.
- Each of the coil elements 2a and 2b is a hollow cylindrical body having the same number of turns.
- the coil elements 2a and 2b are arranged in parallel (side by side) so that the respective axial directions are parallel to each other. 2e is disposed, and a part of the winding 2w is bent in a U shape on the other end side (right side in FIG. 2) of the coil 2 to form a coil coupling portion 2r. With this configuration, the winding directions of both coil elements 2a and 2b are the same.
- each coil element can be produced by separate windings, and one end portions of the windings of each coil element can be joined to each other by welding, soldering, crimping, or the like.
- 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 can be suitably used.
- the conductor is typically a rectangular wire, and various other cross-sectional shapes such as a circular shape, an elliptical shape, and a polygonal shape can be used.
- the flat wire has the advantage that the space factor is high and it is easy to ensure a wide contact area with a terminal fitting described later.
- a conductor is made of a flat rectangular wire made of copper, and an insulating covering is made of a coated rectangular wire made of enamel (typically polyamideimide).
- Each coil element 2a, 2b is an edgewise coil in which the covered rectangular wire is wound edgewise.
- the end face shape (FIG. 2) of each coil element 2a, 2b is a shape obtained by rounding the corners of a rectangle, but can be changed as appropriate, such as a circular shape.
- Both ends 2e of the winding 2w disposed on one end side of the coil 2 are appropriately extended from the turn forming portion of the coil 2 and drawn to the outside, and the conductor portion exposed by peeling off the insulation coating is made of copper or aluminum.
- One end of a terminal fitting made of a conductive material such as an alloy is connected by soldering, welding, crimping, or the like.
- An external device such as a power source for supplying power is connected to the coil 2 via the terminal fitting.
- the reactor 1 ⁇ / b> A preferably further includes an insulator 5 between the coil 2 and the magnetic core 3 for improving the insulation between the coil 2 and the magnetic core 3 and the certainty of positioning of both.
- the insulator 5 has a configuration in which a pair of split pieces 50a and 50b that can be split in the axial direction of the coil 2 are combined and integrated (FIG. 2).
- the divided pieces 50a and 50b are provided between the peripheral wall portions 51a and 51b that house the inner core portion 31, the end surfaces of the coil elements 2a and 2b, the end surface 31e of the inner core portion 31, and the inner end surface 32e of the outer core portion 32.
- a frame plate portion 52 interposed therebetween.
- the frame plate portion 52 and the peripheral wall portions 51a and 51b are integrally connected.
- the peripheral wall portions 51 a and 51 b are interposed between the inner peripheral surface of the coil 2 and the outer peripheral surface of the inner core portion 31 to insulate between the coil 2 and the inner core portion 31.
- the peripheral wall portions 51 a and 51 b are formed of a cylindrical body that covers the entire circumference in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the inner core portion 31.
- the outer peripheral surface of the cylindrical body is formed along the inner peripheral surface of the coil 2, and the inner peripheral surface of the cylindrical body is formed substantially along the outer peripheral surface of the inner core portion 31.
- the length of the cylindrical body along the coil axis (x-axis) direction is not limited as long as insulation between the coil 2 and the inner core portion 31 can be secured when the split pieces 50a and 50b are combined with the coil 2. You can choose.
- the length extends over the entire axial length of the inner core portion 31, and the length of each cylindrical body of each divided piece 50a and 50b. Is a half length of the inner core portion 31 in the axial direction.
- Each frame plate part 52 is interposed between the end face of the coil 2 and the end face 31e of the inner core part 31 and the inner end face 32e of the outer core part 32, and insulates between the coil 2 and the outer core part 32, It functions as a gap between the inner core portion 31 and the outer core portion 32.
- Each frame plate portion 52 is formed of a rectangular flat plate. On the flat plate, peripheral wall portions 51a (51b) are integrally formed side by side at intervals.
- Each frame plate portion 52 further includes a partition 53 interposed between the coil elements 2a and 2b.
- the partition 53 is a member that projects to the coil 2 side from between the peripheral wall portions 51a (51b) in the frame plate portion 52, and is interposed between the coil elements 2a and 2b to hold both the elements 2a and 2b in a non-contact state. .
- the shape and size of the partition 53 (length along the x-axis direction, length in the y-axis direction and z-axis direction, etc.) can be selected as appropriate.
- the partition 53 is a belt-like body arranged along the height (z-axis) direction, and has a size arranged only in a part between the coil elements 2a and 2b.
- the insulator 5 At least a part of the inclined surface facing region (inclined side facing region) facing the inclined surface (inclined side) of the inner core portion 31 is formed along the inclined surface (inclined side). It is preferable. Then, it is easy to position the inner core portion 31 and the insulator 5.
- both side surfaces of the inner core portion 31 are inclined surfaces, and among the inner peripheral surfaces of the peripheral wall portions 51 a and 51 b, the surface facing the inclined surface is an inclined surface facing region (inclined side facing region). ) 51t, and the entire surface is formed along the inclined surface of the inner core portion 31.
- insulating materials such as polybutylene terephthalate (PBT) resin, polyphenylene sulfide (PPS) resin, polytetrafluoroethylene (PTFE) resin, and liquid crystal polymer (LCP) can be used.
- PBT polybutylene terephthalate
- PPS polyphenylene sulfide
- PTFE polytetrafluoroethylene
- LCP liquid crystal polymer
- the upper side is the long side (FIG. 3A ))
- the lower side may be the long side. What is necessary is just to select suitably by the relationship between the heat conductivity of the inner core part 31 and the heat conductivity of the insulator 5.
- the reactor 1 ⁇ / b> A includes a heat dissipation plate that supports a combined body of the coil 2 and the magnetic core 3 and functions as a heat dissipation path for radiating heat generated in the combined body to the cooling base.
- One surface side of the heat radiating plate is a mounting surface on which the combined body is mounted, and the other surface side is a mounting surface to the installation target of the reactor such as a cooling base.
- Non-magnetic metal can be used as the material for the heat sink.
- a specific metal for example, aluminum (thermal conductivity: 237 W / m ⁇ K) or an alloy thereof is preferable.
- the alloy may be silver (427 W / m ⁇ K), an alloy thereof, iron, or austenitic stainless steel (for example, SUS304: 16.7 W / m ⁇ K). When these materials are used, heat dissipation is excellent and magnetic flux shielding is also excellent.
- the reactor 1 can be reduced in weight.
- the thickness of the heat radiating plate is about 1 to 5 mm, in addition to the heat radiating property, sufficient strength and magnetic flux shielding properties can be obtained.
- the adhesive layer has a function of firmly fixing the assembly to the heat sink.
- the adhesive layer is made of an insulating resin having an insulation characteristic that can sufficiently insulate between the coil 2 and the heat radiating plate, and a heat resistance that does not soften against the maximum temperature when the reactor 1A is used.
- a thermosetting resin such as an epoxy resin, a silicone resin, or an unsaturated polyester, or a thermoplastic insulating resin such as a PPS resin or LCP can be suitably used for the adhesive layer.
- the insulating resin may contain at least one ceramic filler selected from silicon nitride, alumina, aluminum nitride, boron nitride, and silicon carbide, so that the insulating properties of the adhesive layer can be increased. And heat dissipation can be improved.
- the thermal conductivity of the adhesive layer is preferably 0.1 W / m ⁇ K or more, more preferably 0.15 W / m ⁇ K or more, still more preferably 0.5 W / m ⁇ K or more, and particularly preferably 1 W. / M ⁇ K or more, most preferably 2.0 W / m ⁇ K or more.
- Reactor 1A having the above-described configuration is used in applications where current-carrying conditions are, for example, maximum current (DC): about 100 A to 1000 A, average voltage: about 100 V to 1000 V, and operating frequency: about 5 kHz to 100 kHz, typically an electric vehicle And can be suitably used as a component part of an in-vehicle power conversion device such as a hybrid vehicle.
- DC maximum current
- V average voltage
- V operating frequency
- Reactor 1A can be manufactured as follows. First, the inner core part 31 (core member) arrange
- the molding die used in the molding process is molded toward the die cutting direction in which the molded body is extracted from the molding die in the demolding process so that the projected contour shape of the core member after the demolding process has an inclined side as described above.
- An inclined surface is provided to incline the interior space of the mold. More specifically, this mold has a continuous inner peripheral surface with no parting. And the axial direction of this inner peripheral surface is the said die cutting direction, and this inner peripheral surface is comprised by the said inclined surface.
- the z-axis direction is the die cutting direction
- the molded body has an inclined surface that is inclined with respect to the die cutting direction.
- the reactor 1A can be manufactured by assembling the molded body, the insulator 5, and the outer core portion 32 to the coil 2 so that the molded body is disposed inside the coil 2 and combining them together.
- the projected contour shape of the inner core portion 31 has an inclined side, and the surface of the inner core portion 31 that forms the inclined side is formed of an inclined surface. Since the mold can be easily removed, the productivity of the inner core portion 31 is excellent. Therefore, the reactor productivity is excellent. Further, according to the above-described method for manufacturing a core member, the use of a molding die having an inclined surface that is inclined so that the inner space of the molding die is widened on the inner peripheral surface of the molding die in the molding step. The core member can be easily removed in the molding process. Therefore, damage to the core member due to sliding contact with the inner peripheral surface of the mold can be suppressed, and productivity of the core member can be improved.
- Embodiment 2 The second embodiment will be described mainly with reference to FIGS.
- the second embodiment is different from the first embodiment in that a horizontal contour shape 31 s whose line of sight is in the y-axis direction has an inclined side among the projected contour shapes of the inner core portion 31 (FIG. 2).
- the description will focus on the differences, and the description of the same configurations and effects as those of the first embodiment will be omitted.
- the shape is a trapezoidal shape having an inclined side in which at least one of the upper and lower sides and both ends of the inner core portion 31 is inclined with respect to each of the other x-axis and z-axis.
- FIG. 5 (A) FIG. 5 (B)
- the upper and lower sides (both ends) are parallel and have different long and short sides
- both ends (upper and lower sides) are An isosceles trapezoid that is an inclined side of the same length can be mentioned.
- the horizontal contour shape 31s is an isosceles trapezoid shown in FIG. That is, as shown in FIG. 6, the upper and lower surfaces of the inner core portion 31 forming the upper and lower sides in the horizontal contour shape 31s are directed from one end surface 31e (left side in FIG. 2) to the other end surface 31e (right side in FIG. 2). In other words, it is composed of inclined surfaces whose intervals are narrowed.
- the inner peripheral surfaces of the peripheral wall portions 51a and 51b of the insulator 5 are the inclined surface facing regions 51t, and the inclined surfaces of the inner core portion 31 are the inclined surfaces. It is preferable to form along.
- the insulator 5 is composed of a pair of split pieces 50a and 50b combined from both axial sides of the inner core portion 31, as shown in FIG. 6, from the axial center of the inner core portion 31 to both ends.
- the inclined surface facing region 51t of the divided piece on the side whose cross-sectional area becomes narrower, in this case, the divided piece 50b, along the inclined surface of the inner core portion 31.
- the thickness of the surrounding wall part 51b is formed so that the opening side is thin.
- segmentation piece 50a should just be made uniform in an axial direction not along the inclined surface of the inner core part 31. FIG. If it does so, it is easy to accommodate the inner core part 31 in the division
- both end surfaces 31e of the inner core portion 31 forming both end sides are inclined surfaces, so that the frame plate portion of the insulator 5
- An area facing the both end faces 31 e of the inner core portion 31 in 52 is an inclined surface facing area 51 t, and is preferably formed along the inclined surface of the inner core section 31.
- Embodiment 3 The third embodiment will be described mainly with reference to FIGS.
- the height contour shape 31 h whose line of sight is in the z-axis direction includes an inclined side.
- the shape is a trapezoidal shape in which at least one side of both ends and both sides of the inner core portion 31 is inclined with respect to each of the other x-axis and y-axis.
- both sides both sides
- both sides are long and short sides having different lengths and both sides (both sides) are parallel.
- An isosceles trapezoid that is an inclined side of the same length can be mentioned.
- the height contour shape 31h is the isosceles trapezoid shown in FIG. That is, as shown in FIG.
- both end surfaces of both inner core portions 31, 31 forming both end sides in the height contour shape 31 h are changed from one side surface (the side between the inner core portions 31) to the other side surface (the inner core portion). It is comprised by the inclined surface where a mutual space
- the inclination directions of both inner core portions 31 are symmetrical with respect to the inner core portion 31.
- the tilt direction may be the same.
- both end surfaces 31e of the inner core portion 31 are inclined surfaces as described above, the inner end surface of the frame plate portion 52 of the insulator 5 is the inclined surface facing region 51t, and the inclined surface of the inner core portion 31 is the inclined surface. It is preferable to form along.
- both side surfaces of the inner core portion 31 constituting both sides are inclined surfaces, and therefore the inner peripheral surfaces of the peripheral wall portions 51a and 51b are inclined. It is a surface facing region and is preferably formed along the inclined surface of the inner core portion 31.
- the axial center of the inner core portion 31 is used.
- the inner peripheral surface of the split piece (for example, the split piece 50 b) on the side where the cross-sectional area becomes narrower toward both ends is formed along the inclined surface of the inner core portion 31.
- Embodiment 4 In the first embodiment, the form in which the projected contour shape of the inner core portion 31 is trapezoidal has been described. As the fourth embodiment, the projected contour shape of the inner core portion 31 can be a shape other than the trapezoidal shape shown in the first embodiment. Hereinafter, the difference from the first embodiment will be mainly described with reference to FIG. 8, and the description of the same configuration and effect as those of the first embodiment will be omitted.
- a height contour shape 31h (lateral contour shape 31s) with the line of sight as the z-axis direction (y-axis direction) has an inclined side.
- the height contour shape 31 h (lateral contour shape 31 s) has both ends that are parallel and have the same length, and both sides (upper and lower sides) extend from the center to both ends.
- a hexagonal shape that is an inclined side that is inclined so that the length along the horizontal (y-axis) direction (height (z-axis) direction) of the height contour shape (lateral contour shape) is shortened.
- both side surfaces (upper and lower surfaces) of the inner core portion 31 forming both sides (upper and lower sides) in the height contour shape 31h (lateral contour shape 31s) are narrowed from each other toward the both end surfaces 31e. It consists of an inclined surface.
- each molding die has an internal space in which it can be molded from both ends of the inner core portion 31 to the center in the x-axis direction. And the inclined surface which inclines so that the internal space may spread toward the extraction direction of a molded object is provided.
- These mold pieces are combined to form a predetermined internal space, and the composite material is filled and cured in the space. Then, when removing from the mold, each mold piece may be separated toward both end sides of the inner core portion 31 in the x-axis direction. If it does so, the inner core part 31 provided with the projection outline shape shown in FIG. 8 can be shape
- the projected contour shape of the inner core portion 31 can be a shape other than the trapezoidal shape shown in the first embodiment.
- the differences from the first embodiment will be described with reference mainly to FIG. 9, and the description of the same configuration and effect as those of the first embodiment will be omitted.
- the vertical contour shape 31l with the line of sight as the x-axis direction has an inclined side.
- the four sides constituting the rectangle shown by the two-dot chain line in FIG. 9 are inclined to the inside of the rectangle by the same angle ⁇ (here, 1 °), and the inclined sides intersect.
- ⁇ here, 1 °
- the shape is formed by connecting the sides.
- the vertical contour 31l has an acute angle of 2 ° between one of the adjacent sides (right side) and the z axis when the upper side is the axis coincident side with the y-axis and the adjacent side is the other side (left side).
- the inner core portion 31 having the vertical contour shape 31l can be molded using a molding die in which the die cutting direction is the z-axis direction and both sides are at an angle of 1 ° with the die cutting direction.
- the two axial directions of the y-axis and the z-axis are aligned with each corner of the vertical contour shape 31l. Specifically, an acute angle formed by one side of two sides constituting one corner of the vertical contour 31l and one axial direction of two axial directions, the other side of the two sides, and two axial directions
- the two axes are aligned with the corners so that the acute angle formed with the other axial direction of the same is the same.
- the two axes are aligned with the corner so that the acute angle between the upper side and the y axis is the same as the acute angle between the side and the z axis.
- Both acute angles are preferably 0.3 ° or more and 1.0 ° or less.
- the corners of the two axes are set so that the acute angle formed by the lower side and the y axis is the same as the acute angle formed by the side and the z axis.
- the y-axis and the z-axis all face the same direction.
- the total acute angle is 1 °.
- the inner core portion having the inclined side is defined using the three axes, the axis coincidence side and the adjacent side of the projection contour shape.
- the inner core portion has a tapered three-dimensional portion having a substantially quadrangular projected contour shape. This quadrangle has a non-right angle interior angle.
- an angle reference line is a pair of parallel straight lines that pass through both ends of a reference side that is one side of a quadrangle and does not pass through the inside of the quadrangle
- the projected contour shape is adjacent to the reference side At least one of the adjacent sides is inclined with respect to the angle reference line.
- the inner core portion 31 (FIG. 2) has a tapered three-dimensional portion.
- having a tapered three-dimensional portion means that when the inner core portion 31 is viewed from the axial direction of any of the x-axis, y-axis, and z-axis, one of the axial directions is separated from each other. Having a portion that tapers in either direction.
- the entire inner core portion 31 is configured by one tapered solid portion so as to taper from one end side to the other end side of the inner core portion 31, or one end of the inner core portion 31 and
- the form by which the inner core part 31 is comprised by several taper-shaped solid part so that it may taper toward the both ends from the middle (for example, center) with the other end is mentioned.
- the side surfaces of the inner core portion 31 taper so that the distance from each other decreases from the upper surface toward the lower surface (the same figure ( A)) or an inner core portion 31 having a shape in which the upper and lower surfaces taper so that the distance from each other is reduced from one side surface to the other side surface ((B) in the same figure).
- the whole part corresponds to the inner core part constituted by the three-dimensional part.
- both end surfaces of the inner core portion 31 are changed from the upper surface (one side surface) to the lower surface (the other side).
- the inner side is configured to taper so that the distance between each other becomes narrower toward the side), and the shape in which the upper and lower surfaces (both side faces) taper so that the distance between one end surface and the other end surface decreases.
- the core part 31 also corresponds to an inner core part that is entirely composed of the three-dimensional part.
- the inner core portion 31 configured to taper so that the interval between each other narrows corresponds to the inner core portion configured from the latter plurality of the three-dimensional portions.
- the solid part has a substantially quadrangular projected contour shape.
- the projected contour shape refers to a shape of the three-dimensional portion viewed from any of the x-axis, y-axis, and z-axis directions.
- the corner portion of the quadrangle is the above-mentioned R chamfering or C chamfering is also included in the quadrangle.
- This quadrangle has a non-right angle interior angle.
- the inner angle is an angle formed by two adjacent sides.
- the corner portion is R chamfered or C chamfered, it is an angle formed by two sides straddling the corner portion. That is, the quadrangular projected contour shape includes the trapezoidal shape as described above, and excludes squares and rectangles in which all inner angles are 90 °.
- a pair of parallel straight lines passing through both ends of a reference side that is one side of a quadrangle, and a straight line drawn so as not to pass through the inside of the quadrangle is an angle reference line, at least one of the adjacent sides adjacent to the reference side Is inclined with respect to the angle reference line.
- the both ends of the reference side mean the intersection of the extension lines of two adjacent sides when the corner of the rectangle is rounded or rounded.
- the reference side is the upper side
- the adjacent sides are both sides. That is, the straight line passing through the intersection of the upper side and both sides is the angle reference line Ll / Rl.
- At least one of the adjacent sides adjacent to the reference side is inclined with respect to the angle reference line means that at least one of the adjacent sides regardless of the direction of the angle reference line within a range not passing through the inside of the rectangle. Is inclined with respect to the angle reference line. For example, not only when both adjacent sides are inclined with respect to any angle reference line, but also when one of the angle reference lines is coincident with one adjacent side, the other adjacent side is the other angle reference line. It is inclined with respect to.
- the total angle of the angle formed by one adjacent side and one angle reference line and the acute angle formed by the other adjacent side and the other angle reference line is 2.0 ° or less.
- This total angle is preferably 0.3 ° or more, and particularly preferably 0.5 ° or more and 1.5 ° or less.
- each adjacent side can be inclined with respect to each angle reference line.
- the right side and the left side are inclined with respect to the right angle reference line Rl and the left angle reference line Ll, respectively, as shown by a broken line in the center of FIG. .
- the total angle of the acute angle ⁇ R formed by the right side and the right angle reference line Rl and the acute angle ⁇ L formed by the left side and the left angle reference line Ll is 2.0 ° or less.
- the acute angle ⁇ R As a combination of the acute angle ⁇ R and the acute angle ⁇ L, when the acute angle ⁇ R is 0.3 °, the acute angle ⁇ L is 1.7 ° or less, and when the acute angle ⁇ R is 0.5 °, the acute angle ⁇ L is 1.5 ° or less. When ⁇ R is 1.0 °, the acute angle ⁇ L is 1.0 ° or less. Any acute angle ⁇ L is preferably 0.3 ° or more.
- the acute angles ⁇ R and ⁇ L may be different within the above range, but it is preferable that the acute angle ⁇ R and the acute angle ⁇ L be the same angle. For example, the angle of both acute angles ⁇ R and ⁇ L may be 0.3 °, 0.5 °, or 1.0 °.
- the inner core portion 31 can be easily demolded from the mold. Compared with a conventional inner core portion that is parallel to an angle reference line and does not have an inclined side, such as a rectangular parallelepiped or a cylinder, it can have inferior magnetic characteristics.
- one adjacent side may intersect with one angle reference line, and the other adjacent side may be along the other angle reference line.
- the right side (left side) intersects the right (left side) angle reference line
- the left side (right side) has a left side (right side), as shown by a thick line (thin line) on the left side (right side) of FIG.
- Ll (Rl) the angle reference line
- the acute angle ⁇ R ( ⁇ L) formed by the right side (left side) and the right (left side) angle reference line Rl (Ll) is 2.0 ° or less.
- This acute angle ⁇ R ( ⁇ L) is preferably 0.3 ° or more, and particularly preferably 0.5 ° or more and 1.5 ° or less.
- the inner core portion is a molded body obtained by being extracted from the mold, and one direction along the angle reference line can be a direction in which the mold is extracted from the mold. Even if the right and left quadrilaterals and the central quadrangle are inclined at different angles with respect to the angle reference line, as shown by the thick thin lines on the left and right in FIG. Since the projected contour shape has an inclined side that is inclined with respect to the angle reference lines Ll and Rl between the pair of angle reference lines Ll and Rl, the inner core portion 31 having such a projected contour shape is formed from the mold. It can be easily removed.
- the inner core portion having a quadrangle that is composed of sides whose four sides are inclined with respect to each side of the rectangle For example, the first reference side, the second reference side, and the angle reference line corresponding to each reference side as the two sides connected across the corner of the quadrangle of the projected contour shape are the first angle reference line and the second angle reference line.
- the adjacent sides corresponding to each reference side are the first adjacent side and the second adjacent side
- both the first adjacent sides are inclined with respect to the first angle reference line
- the inner core in which both of the second adjacent sides are inclined has a quadrilateral made up of sides in which all four sides are inclined with respect to each side of the rectangle.
- Embodiment 6 In the sixth embodiment, the inner core portion (core member) of the reactor has been described. However, core components used for applications other than the reactor can be defined by the same method.
- the frame plate portion 52 of the insulator 5 has a rectangular shape interposed between the end surfaces of the coil elements 2a and 2b and the end surface 31e of the inner core portion 31 and the inner end surface 32e of the outer core portion 32.
- the form which functions as a gap material interposed between the inner core portion 31 and the outer core portion 32 has been described.
- the frame plate portion is configured by a B-shaped flat plate member (not shown) having a pair of openings (through holes) through which each inner core portion can be inserted, and the inner core portion and the outer core portion are formed. It is different from the first to sixth embodiments in that the connection is made without going through a gap.
- the difference will be mainly described with reference to FIG. A description of the same configurations and effects as in the first to sixth embodiments will be omitted.
- the inner core portion 31 is connected to the outer core portion 32 without a gap as shown in FIG. Therefore, for example, when the outer core portion 32 is also made of a composite material, the relative magnetic permeability of the entire magnetic core 3 can be easily adjusted to 10 or more and 50 or less, and particularly easily adjusted to 10 or more and 35 or less.
- “not through the gap” means that there is no gap between the core parts, and there is an unavoidable gap, or an adhesive is used to connect the core parts. This includes cases where This is because the gap and the adhesive do not substantially affect the relative magnetic permeability of the entire magnetic core or the inductance of the reactor.
- “Substantially no effect” means a case where the change in relative magnetic permeability of the entire magnetic core 3 is within 5% of the case where there is no gap or adhesive, even if there is a gap or adhesive.
- the surface facing the outer core portion 32 of the inner core portion 31 is inclined, for example, when the lateral contour shape 31s or the height contour shape 31h is an isosceles trapezoid shown in FIG. A gap is formed between the outer core portion 32 and the outer core portion 32.
- the inclination angle of the inclined surface is not less than 0.3 ° and not more than 1.0 ° as described above, and the gap interval is extremely small, and the change in relative permeability of the entire magnetic core 3 due to the gap is within 5%. It is. Therefore, the reactor of this example is a reactor without a gap.
- Embodiment 8 In the seventh embodiment, the frame plate portion of the insulator is configured by a B-shaped flat plate member having a pair of through holes, the inner core portion 31 is inserted through the through holes, and the inner core portion 31 does not pass through the gap. The form which connects with the outer core part 32 was demonstrated.
- Embodiment 8 differs from Embodiment 7 in that a gap material is interposed (not shown) between the inner core portion and the outer core portion.
- a gap material is interposed (not shown) between the inner core portion and the outer core portion.
- the gap material is a member that is disposed in the magnetic core (in the closed magnetic path of the reactor) and adjusts the inductance of the reactor.
- Arranged between adjacent core parts (between inner core parts) when part of the magnetic core (outer core part) is made of a magnetic material with a high relative permeability such as a compacted body or a laminate of electromagnetic steel sheets thus, the relative permeability of the entire magnetic core is easily adjusted.
- the constituent material of the gap material includes a material having a lower relative magnetic permeability than each core portion, typically, nonmagnetic materials such as alumina, glass epoxy resin, and unsaturated polyester.
- a magnetic material having a small relative permeability can be used as a constituent material of the gap material.
- magnetic powder Fe powder, Fe-Si powder, Sendust (Fe-Si-Al alloy) powder, ferrite powder, etc.
- nonmagnetic resin unsaturated polyester, phenol resin, epoxy resin, polyester, polyphenylene
- PPS sulfide
- the relative permeability of the mixed material can be adjusted by changing the content of the magnetic powder in the mixed material or the material of the magnetic powder. By the adjustment, the thickness of the gap material can be reduced as the relative permeability of the mixed material is lowered, and the leakage of magnetic flux in the vicinity of the gap material can be reduced as the relative permeability of the mixed material is increased.
- the relative magnetic permeability of the mixed material is preferably more than 1 and less than 10, more preferably more than 1 and less than 2, more preferably from 1.05 to less than 1.5, and particularly preferably from 1.1 to 1.4.
- the thickness of the gap material can be appropriately selected so as to be a reactor having a desired inductance.
- the position where the gap material is disposed can be selected as appropriate. For example, it is arranged between the inner core portion and the outer core portion, or is arranged between one end surface of each inner core portion and the outer core portion, and the other end surface and the outer core portion It can also be set as the form which is not arrange
- the shape of the gap material can be selected as appropriate. When arrange
- both end surfaces of the inner core portion 31 are inclined surfaces.
- the surface facing the inner core portion 31 is formed along the inclined surface of the inner core portion 31.
- Embodiment 9 The reactor 1B of Embodiment 9 will be described mainly with reference to FIG.
- the point that the coil 2 is composed of one coil element, and the point that the horizontal contour shape 31s and the height contour shape 31h (both in FIG. 5) of the inner core portion 31 are provided with inclined sides. 1 and different.
- this reactor 1B makes installation objects, such as a cooling base, the lower side of the paper surface.
- the reactor 1B includes a coil 2 made of one cylindrical coil element formed by winding a winding 2w, an inner core portion 31 disposed inside the coil 2, and an outer core disposed on the outer periphery of the coil 2. And a magnetic core 3 having a portion 32. An end 2 e of the winding 2 w of the coil 2 is drawn out from a part of the outer core portion 32.
- the outer core portion 32 includes a cylindrical divided piece 32a that covers the outer peripheral surface of the coil 2, and a pair of plate-shaped divided pieces 32b and 32b disposed at both ends of the cylindrical divided piece 32a.
- the inner core portion 31 is a columnar magnetic body corresponding to the inner peripheral shape of the coil 2 and is composed of the above-described composite material.
- the x-axis, y-axis, and z-axis are respectively the axial direction of the coil 2 (direction perpendicular to the installation side of the reactor 1B), the direction parallel to the installation side of the reactor 1B and orthogonal to the x-axis, x-axis And a direction perpendicular to both the y-axis and the y-axis.
- the horizontal outline shape 31s and the height outline shape 31h of the inner core part 31 are provided with an inclined side. Specifically, the horizontal contour shape 31s and the height contour shape 31h are, as shown in FIG.
- the size of the inner core portion 31 is, for example, along the height (x-axis) direction when the coil 2 is formed of one coil element and the outer shape of the inner core portion 31 is cylindrical (conical truncated cone) as in this example.
- the length along the longitudinal (y-axis) direction is 10 mm or more and 50 mm or less, and the length along the lateral (z-axis) direction is 10 mm or more and 50 mm or less.
- the relative permeability of the cylindrical divided piece 32 a of the outer core portion 32 and the plate-shaped divided pieces 32 b and 32 b is higher than the relative permeability of the inner core portion 31.
- the divided pieces 32a, 32b, and 32b can be formed into a green compact.
- the cylindrical divided piece 32a and the plate-shaped divided pieces 32b and 32b are made of a composite material, the content is larger than the content of the magnetic powder in the inner core portion 31, or the ratio is higher than the magnetic powder in the inner core portion 31.
- magnetic powder having a high magnetic permeability may be used.
- Embodiment 10 The reactors of Embodiments 1 to 9 can be used, for example, as a component part of a converter mounted on a vehicle or the like, or a component part of a power conversion device including this converter.
- a vehicle 1200 such as a hybrid vehicle or an electric vehicle is used for traveling by being driven by a main battery 1210, a power converter 1100 connected to the main battery 1210, and power supplied from the main battery 1210 as shown in FIG.
- the motor (load) 1220 is provided.
- the motor 1220 is typically a three-phase AC motor, which drives the wheel 1250 when traveling and functions as a generator during regeneration.
- vehicle 1200 includes an engine in addition to motor 1220.
- FIG. 13 although an inlet is shown as a charge location of the vehicle 1200, it is good also as a form provided with a plug.
- the power conversion device 1100 includes a converter 1110 connected to the main battery 1210 and an inverter 1120 connected to the converter 1110 and performing mutual conversion between direct current and alternating current.
- the converter 1110 shown in this example boosts the DC voltage (input voltage) of the main battery 1210 of about 200V to 300V to about 400V to 700V when the vehicle 1200 is running, and supplies the inverter 1120 with power.
- converter 1110 steps down DC voltage (input voltage) output from motor 1220 via inverter 1120 to DC voltage suitable for main battery 1210 during regeneration, and causes main battery 1210 to be charged.
- the inverter 1120 converts the direct current boosted by the converter 1110 into a predetermined alternating current when the vehicle 1200 is running, and supplies the motor 1220 with electric power. During regeneration, the alternating current output from the motor 1220 is converted into direct current and output to the converter 1110. is doing.
- the converter 1110 includes a plurality of switching elements 1111, a drive circuit 1112 that controls the operation of the switching elements 1111, and a reactor L, and converts input voltage by ON / OFF repetition (switching operation). (In this case, step-up / down pressure) is performed.
- a power device such as FET or 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 prevents the change of the current to flow through the circuit.
- the reactor L the reactor described in the first to ninth embodiments is used. By using a reactor having excellent productivity, the power conversion device 1100 (including the converter 1110) can also improve productivity.
- Vehicle 1200 is connected to converter 1110, power supply converter 1150 connected to main battery 1210, sub-battery 1230 serving as a power source for auxiliary machinery 1240, and main battery 1210.
- Auxiliary power supply converter 1160 for converting high voltage to low voltage is provided.
- the converter 1110 typically performs DC-DC conversion, while the power supply device converter 1150 and the auxiliary power supply converter 1160 perform AC-DC conversion. Some power supply device converters 1150 perform DC-DC conversion.
- the reactors of the power supply device converter 1150 and the auxiliary power supply converter 1160 have the same configuration as the reactor of the above-described embodiment, and a reactor whose size and shape are appropriately changed can be used.
- the reactors of the first to ninth embodiments can be used for a converter that performs conversion of input power, and that only performs step-up or only performs step-down.
- the projection contour shape (vertical contour shape) of the inner core portion is set such that one of the two sides and the upper and lower sides of the projection contour shape is an inclined side, and the angle formed by two of the remaining three sides is a right angle. It can be a right trapezoid.
- the upper and lower sides (both sides) of the projected contour shape are parallel and have different lengths, and the short sides are opposed to each other within the range of the long sides, and the both sides (upper and lower sides) are inclined sides.
- Trapezoids having different lengths that is, trapezoids having different inclination angles of the opposite inclined sides may be used.
- an acute angle (inclined) formed by the inclined side and the other of the two axial directions (Angle) is preferably 0.3 ° or more and 1.0 ° or less.
- the acute angle (inclination angle) formed by both sides (upper and lower sides) and the other of the two axial directions ) Is preferably 0.3 ° or more and 1.0 ° or less.
- the core part is provided with the above-mentioned inclined side, it can be easily demolded when it is manufactured using a mold, and therefore it can be manufactured with high productivity.
- the normal direction includes a direction orthogonal to the plane when an arbitrary plane is a plane.
- This core component may be used in combination with a coil.
- the coil axis direction of the core is the x-axis.
- the reactor of the present invention can be used for components of power conversion devices such as DC-DC converters and air conditioner converters mounted on vehicles such as hybrid vehicles, plug-in hybrid vehicles, electric vehicles, and fuel cell vehicles.
- the reactor component of the present invention can be used as a constituent component of a reactor used in the power conversion device described above.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
本発明のリアクトルは、巻線2wを巻回してなるコイル2と、このコイル2の内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コア3とを備え、磁性コア3のうち、コイル2の内側に配置される内側コア部31が磁性体粉末と樹脂とを含む複合材料で構成される。内側コア部31を以下のx軸、y軸、及びz軸のいずれかの軸方向から見た投影輪郭形状は、それ以外の軸方向の各々に対して傾斜する傾斜辺を少なくとも一辺備える。x軸は、内側コア部31においてコイル2の軸方向とし、y軸及びz軸は、x軸に直交すると共に互いに直交する方向とする。
Description
本発明は、ハイブリッド自動車などの車両に搭載される車載用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利用されるリアクトル、このリアクトルに備わるコア部材、このコア部材の製造方法、このリアクトルを備えるコンバータ、及びこのコンバータを備える電力変換装置に関するものである。特に、生産性に優れるリアクトルに関するものである。
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。リアクトルは、ハイブリッド自動車などの車両に搭載されるコンバータに利用される。そのリアクトルとして、例えば、特許文献1に示すものがある。
特許文献1のリアクトルは、一対のコイル素子を有するコイルと、これらコイル素子で覆われる一対のコイル配置部(内側コア部)、及びコイル素子で覆われない一対の露出部(外側コア部)を備える環状のリアクトル用コア(磁性コア)とで構成される。この内側コア部は、表面に絶縁被膜を備える磁性粉末を加圧成形した圧粉成形体、或いは、磁性粉末(磁性体粉末)と流動性のある樹脂との混合体(複合材料)を成形型に充填して樹脂を硬化させた成形硬化体などで構成される。
成形型の内周面が成形硬化体を成形型から抜き出す方向に沿っていると、成形硬化体を成形型から抜き出す際に成形硬化体と成形型の内周面との摩擦が生じる。成形硬化体を構成する複合材料は、上述した圧粉成形体の他、セラミックスの圧粉成形体や、合金材料の圧粉成形体などよりも樹脂を多く含むので、複合材料の樹脂と成形型の内周面との摩擦は、上述の圧粉成形体、セラミックスの圧粉成形体、合金材料の圧粉成形体などと成形型の内周面との摩擦よりも大きくなり易い。そのため、複合材料の樹脂を硬化して成形型から成形硬化体を抜き出す際、成形型の内周面に成形硬化体の樹脂が密接して抜け難くなることで、リアクトルの生産性が低下する虞がある。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、生産性に優れるリアクトルを提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、上記リアクトルに好適に利用できるコア部材を提供することにある。
本発明の別の目的は、上記コア部材を容易に製造できるコア部材の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記リアクトルを備えるコンバータ、このコンバータを備える電力変換装置を提供することにある。
本発明者は、リアクトルの生産性を向上するために、内側コア部を複合材料で構成する場合には、上述の圧粉成形体、セラミックスの圧粉成形体、合金材料の圧粉成形体などよりも樹脂の含有量が多いという特有の状況に着目すべきことを見出し、本発明を完成するに至った。本発明を以下に規定する。
本発明のリアクトルは、巻線を巻回してなるコイルと、このコイルの内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コアとを備え、磁性コアのうちコイルの内側に配置される内側コア部が磁性体粉末と樹脂とを含む複合材料で構成される。内側コア部を以下のx軸、y軸、及びz軸のいずれかの軸方向から見た投影輪郭形状は、それ以外の2つの軸方向の各々に対して傾斜する傾斜辺を少なくとも一辺備える。x軸は、内側コア部においてコイルの軸方向とし、y軸及びz軸は、x軸に直交すると共に互いに直交する方向とする。
本発明のリアクトルは、生産性よく製造できる内側コア部を備えるので生産性に優れる。例えば、この内側コア部は、その構成材料を成形型に充填・硬化して成形体とすることで製造できる。その際、成形体の抜き出し方向に向かって成形型の内部空間が広がる傾斜面を有する成形型を利用して製造すれば、成形型の傾斜面が内側コア部の傾斜面を形成し、内側コア部の傾斜面が内側コア部の投影輪郭形状の傾斜辺を形成する。そして、その成形型の傾斜面により、成形体と成形型の内周面との摩擦を低減できて、内側コア部を容易に脱型できるため、投影輪郭形状が上記傾斜辺を備える内側コア部は生産性に優れる。また、一端が開口した有底筒状(円筒や角筒)の成形型など、キャビティを構成する内周面に分割箇所がなく、成形体が脱型時に内周面と摺接するような成形型を利用した場合でも、投影輪郭形状が上記傾斜辺を備える内側コア部は容易に脱型できるため、生産性に優れる。
本発明のリアクトルにおける「コイルの内側に配置される内側コア部」とは、少なくとも一部がコイルの内部に配置されている内側コア部を意味する。例えば、内側コア部の中央部分がコイルの内部に配置し、内側コア部の端部付近がコイルの外側に位置するような場合も「コイルの内側に配置される内側コア部」に含まれる。また、内側コア部が複数のコア片から構成(例えば、複数のコア片が接着剤などで連結)されている場合、少なくとも一部がコイルの内部に配置されていれば、複数のコア片のうち例えば1つのコア片全体がコイルの内部に配置されていない(コイルから露出されている)場合も「コイルの内側に配置される内側コア部」に含まれる。
本発明のリアクトルの一形態として、上記投影輪郭形状を構成するいずれかの辺に上記2つの軸方向の一方を合わせて軸一致辺とし、当該軸一致辺に隣接する2つの辺を隣接辺とすると、隣接辺のそれぞれの辺と、上記2つの軸方向の他方の軸方向とのなす鋭角の合計が2.0°以下となることが挙げられる。
上記の構成によれば、上記角度を合計で2.0°以下とすることで、直方体や円柱状などといった傾斜角度のない従来の内側コア部と比較して、遜色のない磁気特性を有しつつ、内側コア部を脱型し易くできる。
本発明のリアクトルの一形態として、上記のように軸一致辺と隣接辺とすれば、隣接辺の少なくとも一方の辺と、上記2つの軸方向の他方の軸方向とのなす鋭角が0.3°以上1.0°以下となることが挙げられる。
上記の構成によれば、少なくとも一方の鋭角の角度を0.3°以上とすることで、内側コア部を脱型し易い。上記鋭角の角度を1.0°以下とすることで、直方体や円柱状などといった傾斜角度のない従来の内側コア部と比較して、遜色のない磁気特性を有することができる。
本発明のリアクトルの一形態として、上記のように軸一致辺と隣接辺とすれば、隣接辺のそれぞれの辺と、上記2つの軸方向の他方の軸方向とのなす鋭角のいずれもが0.3°以上1.0°以下となることが挙げられる。
上記の構成によれば、内側コア部の成形型からの型抜きに効果的である。また、両方の隣接辺と上記他方の軸方向とのなす鋭角の角度が略同程度であることで、内側コア部をコイル内にバランスよく配置できる。
複合材料からなる内側コア部は、一般に、成形型を利用して成形される。成形型は、分断箇所のない連続する内周面を備え、その内周面が、内側コア部を成形型から抜き出す型抜き方向に向かって成形型の内部空間が広がるように傾斜している。即ち、内側コア部において、成形型の型抜き方向をx’軸とし、当該x’軸に直交する方向をy’軸とすると、内側コア部を上記y’軸方向から見た投影輪郭形状は、上記x’軸方向に対して傾斜する傾斜辺を少なくとも一辺備える。この傾斜辺の傾斜角度の合計角度が、2.0°以下であることが好ましい。特に、各傾斜辺の傾斜角度は、それぞれ0.3°以上1.0°以下であることが好ましい。この傾斜角度は、上記x’軸と上記傾斜辺とのなす鋭角である。
本発明のリアクトルの一形態として、投影輪郭形状を構成する辺のうち隣接する2つの辺の一方の辺と2つの軸方向の一方の軸方向とのなす鋭角と、2つの辺の他方の辺と2つの軸方向の他方の軸方向とのなす鋭角とが同じとなるように2つの軸方向の交点を当該投影輪郭形状の角部に合わせると、鋭角はいずれも0.3°以上1.0°以下となることが挙げられる。
上記の構成によれば、内側コア部を脱型し易い。
本発明のリアクトルの一形態として、内側コア部が、成形型から抜き出されることで得られる成形体であり、内側コア部の投影輪郭形状を構成する辺のうち、成形型からの型抜き方向に沿う直線に対向する辺のそれぞれの辺と型抜き方向とのなす角度の合計角度が2°以下であることが挙げられる。
上記の構成によれば、内側コア部を脱型し易い。
本発明のリアクトルの一形態として、内側コア部が上記成形体であり、投影輪郭形状における型抜き方向に沿う直線に対向する辺の少なくとも一辺と、型抜き方向とのなす角度が、0.3°以上1.0°以下となることが挙げられる。
上記の構成によれば、傾斜角度のない従来の内側コア部と比較して、遜色のない磁気特性を有しつつも内側コア部を脱型し易くできる。
本発明のリアクトルの一形態として、内側コア部が上記成形体であり、投影輪郭形状における型抜き方向に沿う直線に対向する辺のそれぞれの辺と、型抜き方向とのなす角度のいずれもが、0.3°以上1.0°以下となることが挙げられる。
上記の構成によれば、傾斜角度のない従来の内側コア部と比較して、遜色のない磁気特性を有しつつも、内側コア部をより脱型し易くできる。
本発明のリアクトルの一形態として、上記投影輪郭形状が、台形状を有することが挙げられる。
上記の構成によれば、投影輪郭形状が台形状を有する内側コア部を製造する際、脱型し易く、生産性を向上できる。
本発明のリアクトルの一形態として、コイルと磁性コアとの間に配置してコイルと磁性コアとの絶縁を確保するインシュレータを備えることが挙げられる。その場合、インシュレータにおける内側コア部の傾斜辺に対向する傾斜辺対向領域は、上記傾斜辺に沿って形成されていることが好ましい。
上記の構成によれば、インシュレータの傾斜辺対向領域が、傾斜辺に沿って形成されていることで、内側コア部とインシュレータとの位置決めが行い易い。
本発明のリアクトルの一形態として、インシュレータを備える場合、上記投影輪郭形状が、平行でかつ長さの異なる長辺と短辺を有し、内側コア部の熱伝導率がインシュレータの熱伝導率よりも高いことが挙げられる。その場合、投影輪郭形状の長辺が、リアクトルの設置対象側に位置することが好ましい。
上記の構成によれば、内側コア部の放熱経路を確保し易く、放熱性を高められる。
本発明のリアクトルの一形態として、インシュレータを備える場合、上記投影輪郭形状が、平行でかつ長さの異なる長辺と短辺を有し、インシュレータの熱伝導率が内側コア部の熱伝導率よりも高いことが挙げられる。その場合、投影輪郭形状の短辺が、リアクトルの設置対象側に位置することが好ましい。
上記の構成によれば、内側コア部の放熱経路を確保し易く、放熱性を高められる。
本発明のリアクトルの一形態として、内側コア部を構成する複合材料における磁性体粉末の含有量が、全体を100体積%としたとき、20体積%以上75体積%以下であることが挙げられる。
上記の構成によれば、磁性体粉末を20体積%以上とすることで、比透磁率や飽和磁束密度などの磁気特性を確保し易い。磁性体粉末を75体積%以下とすることで、樹脂との混合が行いやすく、複合材料の製造性に優れる。
本発明のリアクトルの一形態として、磁性コアのうちコイルから露出される外側コア部が、上記複合材料で構成されていることが挙げられる。
上記の構成によれば、内側コア部を含む磁性コアの全てが複合材料で構成され、磁性コア全体の磁気特性や、磁性コアの各部の磁気特性を磁性粉末の種類や含有量を調整することで容易に変化させることができる。
本発明のリアクトルの一形態として、磁性コアのうちコイルから露出される外側コア部が、圧粉成形体で構成されていることが挙げられる。
上記の構成によれば、外側コア部からの漏れ磁束を低減できる。圧粉成形体における磁性体粉末の含有量は、複合材料における磁性体粉末の含有量よりも多くすることが容易であり、圧粉成形体の比透磁率を複合材料の比透磁率よりも大きくし易いため、外側コア部の方が内側コア部よりも比透磁率が高くできるためである。
本発明のコア部材は、巻線を巻回してなるコイルと、このコイルの内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コアとを備えるリアクトルにおける磁性コアのうち、コイルの内側に配置され、磁性体粉末と樹脂とを含む複合材料で構成される。コア部材を以下に示すx軸、y軸、及びz軸のいずれかの軸方向から見た投影輪郭形状は、それ以外の軸方向の各々に対して傾斜する傾斜辺を少なくとも一辺備える。x軸は、コア部材をコイルの内側に配置した際に当該コイルの軸方向となる方向とし、y軸及びz軸は、x軸に直交すると共に互いに直交する方向とする。
本発明のコア部材は、上記傾斜辺を備えることで、成形型を利用して製造する際、容易に脱型できるので、リアクトルの生産性を向上できる。
本発明のコア部材の製造方法は、巻線を巻回してなるコイルと、このコイルの内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コアとを備えるリアクトルの構成部材のうち、コイルの内側に配置されて磁性コアの一部を構成するコア部材を、以下の成形工程と脱型工程とを経て製造する方法である。成形工程は、磁性体粉末と樹脂とを含む複合材料を成形型の内部空間に充填し、当該樹脂を硬化させて成形体とする。脱型工程は、成形体を成形型から抜き出す。そして、成形型は、内部空間が成形体の型抜き方向側に向かって広がるように傾斜する傾斜面を有し、その傾斜面によりコア部材の下記の傾斜辺に対応する面を形成する。コア部材をコイルの内側に配置した際に当該コイルの軸方向となる方向をx軸とし、当該x軸に直交すると共に互いに直交する方向をy軸及びz軸とし、前記コア部材を前記x軸、y軸、及びz軸のいずれかの軸方向から見たとき、コア部材の投影輪郭形状を構成する辺のうち、コア部材を見た軸方向以外の各軸方向に対して傾斜する辺を傾斜辺とする。
本発明のコア部材の製造方法は、成形工程において、所定の傾斜面を備える成形型を用いることで、次工程の脱型工程でコア部材を容易に脱型できる。そのため、成形体が成形型内周面に強く摺接してコア部材を損傷することなく、コア部材の生産性を向上できる。
本発明のコンバータは、上記した本発明のリアクトルを備える。コンバータとしては、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備え、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形態が挙げられる。
本発明の電力変換装置は、上記した本発明のコンバータを備える。電力変換装置としては、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備え、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形態が挙げられる。
本発明のコンバータや本発明の電力変換装置は、生産性に優れる本発明のリアクトルを備えることで、車載部品などに好適に利用できる。
本発明のリアクトルは、巻線を巻回してなるコイルと、このコイルの内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コアとを備え、磁性コアのうちコイルの内側に配置される内側コア部が磁性体粉末と樹脂とを含む複合材料で構成される。内側コア部は先細り状の立体部を有する。立体部は実質的に四角形の投影輪郭形状を備え、その四角形は非直角の内角を有する。四角形の一辺である基準辺の両端を通る互いに平行な一対の直線であって、四角形の内側を通らないように引いた直線を角度基準線とするとき、基準辺に隣接する隣接辺の少なくとも一方が角度基準線に対して傾斜している。
本発明のリアクトルは、基準辺に隣接する隣接辺の少なくとも一方が角度基準線に対して傾斜していることで、成形型を利用して製造する際、容易に脱型できるので、生産性よく製造できる。
本発明のリアクトルは、生産性に優れる。
本発明のコア部材は、生産性に優れ、リアクトルに好適に利用できる。
本発明のコア部材の製造方法は、容易にコア部材を製造できる。
本発明のコンバータや電力変換装置は、生産性に優れ、車載部品などに好適に利用できる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。なお、以下の説明では、リアクトルを設置したときに設置側を下側、その対向側を上側として説明する。
《実施形態1》
〔リアクトル〕
図1~4を参照して、実施形態1のリアクトル1Aを説明する。リアクトル1Aは、コイル2と磁性コア3とを備える。磁性コア3のうちコイル2の内側に配置されるコア部材(以下、内側コア部31)は、磁性体粉末と樹脂との複合材料で構成される。このリアクトル1Aの特徴とするところは、内側コア部31の投影輪郭形状が傾斜辺を少なくとも一辺備える点にある。本例では、コイル2を巻線2wを螺旋状に巻回してなる一対のコイル素子2a、2bで構成し、磁性コア3を各コイル素子2a、2b内にそれぞれ配置される一対の内側コア部31と、及び内側コア部31を連結して閉磁路を形成する外側コア部32とで構成している。以下、各構成を説明する。その説明にあたり、本発明の特徴である内側コア部31を備える磁性コア3から説明する。説明の便宜上、図3では、傾斜辺の傾斜角度(鋭角α)を誇張して示している。この点は、後述する図5、8,9,10においても同様である。
〔リアクトル〕
図1~4を参照して、実施形態1のリアクトル1Aを説明する。リアクトル1Aは、コイル2と磁性コア3とを備える。磁性コア3のうちコイル2の内側に配置されるコア部材(以下、内側コア部31)は、磁性体粉末と樹脂との複合材料で構成される。このリアクトル1Aの特徴とするところは、内側コア部31の投影輪郭形状が傾斜辺を少なくとも一辺備える点にある。本例では、コイル2を巻線2wを螺旋状に巻回してなる一対のコイル素子2a、2bで構成し、磁性コア3を各コイル素子2a、2b内にそれぞれ配置される一対の内側コア部31と、及び内側コア部31を連結して閉磁路を形成する外側コア部32とで構成している。以下、各構成を説明する。その説明にあたり、本発明の特徴である内側コア部31を備える磁性コア3から説明する。説明の便宜上、図3では、傾斜辺の傾斜角度(鋭角α)を誇張して示している。この点は、後述する図5、8,9,10においても同様である。
[磁性コア]
磁性コア3は、各コイル素子2a,2bに覆われる一対の内側コア部31と、コイル2が配置されず、コイル2から露出されている一対の外側コア部32とを有する。磁性コア3は、離間して配置される一対の内側コア部31を挟むように両外側コア部32が配置され、各内側コア部31と外側コア部32とで環状に形成され、これら両コア部31、32により、コイル2を励磁したとき、閉磁路を形成する。
磁性コア3は、各コイル素子2a,2bに覆われる一対の内側コア部31と、コイル2が配置されず、コイル2から露出されている一対の外側コア部32とを有する。磁性コア3は、離間して配置される一対の内側コア部31を挟むように両外側コア部32が配置され、各内側コア部31と外側コア部32とで環状に形成され、これら両コア部31、32により、コイル2を励磁したとき、閉磁路を形成する。
磁性コア3全体の比透磁率は、10以上50以下とすることが好ましく、10以上35以下がより好ましい。そうすれば、リアクトル1Aのインダクタンスを調整し易い。ここで、磁性コア3全体の比透磁率とは、内側コア部31と外側コア部32の間など磁性コア3にギャップ材を介在する場合は、内側コア部31と外側コア部32とギャップ材とを合わせた比透磁率であり、磁性コア3にギャップ材を介在していない場合は、内側コア部31と外側コア部32を合わせた比透磁率である。
(内側コア部)
内側コア部31,31の外形は、適宜選択でき、円柱状体や角柱状体などが挙げられる。ここでは、各内側コア部31はそれぞれ、各コイル素子2a,2bの内周形状に沿った繋ぎ目がない一本の角柱状体、即ち、直方体の角部を丸めた形状である。
内側コア部31,31の外形は、適宜選択でき、円柱状体や角柱状体などが挙げられる。ここでは、各内側コア部31はそれぞれ、各コイル素子2a,2bの内周形状に沿った繋ぎ目がない一本の角柱状体、即ち、直方体の角部を丸めた形状である。
〈内側コア部の投影輪郭形状〉
内側コア部31において、コイル2の軸方向をx軸とし、このx軸に直交すると共に互いに直交し合う方向をy軸及びz軸とするとき、これらいずれかの軸方向から見た内側コア部31の投影輪郭形状が、それ以外の2つの軸方向の各々に対して傾斜する傾斜辺を少なくとも一辺備える。ここで傾斜辺には、本例のように多角形断面で角部を有する形状の内側コア部31を投影した際、その角部を形成する曲線又は直線からなる辺は含まない。例えば、角部をR面取りした場合の曲線や、C面取りした場合の直線は、x軸、y軸及びz軸のうち、内側コア部を見る方向以外の二つの軸方向に対して傾斜していても、傾斜辺とはしない。通常、角部の曲線又は直線として取り扱われるのは、R面取りの場合は曲げ半径R=5.0mm以下程度、C面取りの場合はC=5.0mm以下程度である。勿論、円柱状の内側コア部をx軸方向から見た投影輪郭形状のように曲線のみからなる円形も除かれる。また、傾斜辺を備えるとは、投影輪郭形状を例えばx軸方向から見た形状とした際、y軸及びz軸方向をどの方向とした場合でも、y軸及びz軸方向の各々に対して傾斜している辺が存在することを言う。換言すれば、y軸及びz軸方向を特定の方向としたとき、傾斜辺が存在しない場合、即ち、いずれの辺もy軸及びz軸方向の一方に直交し他方に平行する場合を除く。理論上、y軸及びz軸はx軸の周囲360°のいずれもとり得る。例えば、投影輪郭形状の全ての角度が90°の四角形(正方形や長方形)の場合、y軸及びz軸の一方を360°回転させて四角形を構成する辺のいずれか一辺と一致させると、y軸及びz軸の他方も四角形の一辺と一致する。このような場合、投影輪郭形状は傾斜辺を備えない。つまり、投影輪形状が上記傾斜辺を備える形状として、正方形や長方形の場合は除く。
内側コア部31において、コイル2の軸方向をx軸とし、このx軸に直交すると共に互いに直交し合う方向をy軸及びz軸とするとき、これらいずれかの軸方向から見た内側コア部31の投影輪郭形状が、それ以外の2つの軸方向の各々に対して傾斜する傾斜辺を少なくとも一辺備える。ここで傾斜辺には、本例のように多角形断面で角部を有する形状の内側コア部31を投影した際、その角部を形成する曲線又は直線からなる辺は含まない。例えば、角部をR面取りした場合の曲線や、C面取りした場合の直線は、x軸、y軸及びz軸のうち、内側コア部を見る方向以外の二つの軸方向に対して傾斜していても、傾斜辺とはしない。通常、角部の曲線又は直線として取り扱われるのは、R面取りの場合は曲げ半径R=5.0mm以下程度、C面取りの場合はC=5.0mm以下程度である。勿論、円柱状の内側コア部をx軸方向から見た投影輪郭形状のように曲線のみからなる円形も除かれる。また、傾斜辺を備えるとは、投影輪郭形状を例えばx軸方向から見た形状とした際、y軸及びz軸方向をどの方向とした場合でも、y軸及びz軸方向の各々に対して傾斜している辺が存在することを言う。換言すれば、y軸及びz軸方向を特定の方向としたとき、傾斜辺が存在しない場合、即ち、いずれの辺もy軸及びz軸方向の一方に直交し他方に平行する場合を除く。理論上、y軸及びz軸はx軸の周囲360°のいずれもとり得る。例えば、投影輪郭形状の全ての角度が90°の四角形(正方形や長方形)の場合、y軸及びz軸の一方を360°回転させて四角形を構成する辺のいずれか一辺と一致させると、y軸及びz軸の他方も四角形の一辺と一致する。このような場合、投影輪郭形状は傾斜辺を備えない。つまり、投影輪形状が上記傾斜辺を備える形状として、正方形や長方形の場合は除く。
投影輪郭形状は、内側コア部31を見る軸方向以外の軸方向のうち、いずれかの軸方向に互いに向き合った非平行の一対の辺を備えることが多い。また、上記いずれかの軸方向に互いに向き合った平行でかつ長さの異なる長辺と短辺とを備えることが多く、この場合、その長辺の範囲内に短辺が対向されることが好ましい。これらいずれの辺も直線で構成されることが多い。そして、この非平行な一対の辺と平行な長短辺との両方を備える場合、非平行な一対の辺は、上記長辺及び短辺に対して非直交でかつ非平行となる。
ここでは、x軸、y軸、及びz軸のそれぞれを、図1に示すように、リアクトル1Aのコイル2の軸方向(縦方向)、コイル素子2a,2bの並列(横並び)方向(横方向)、コイル2の軸方向及びコイル素子2a,2bの並列方向の両方に直交する方向(高さ方向)としている。即ち、y軸は、リアクトル1Aの設置側面に平行でかつx軸と直交する方向で、z軸は、リアクトル1Aの設置側面に直交し、かつx軸及びy軸に直交する方向である。x軸(縦)方向からを見た投影輪郭形状を縦輪郭形状31l(図3)、y軸(横)方向からを見た投影輪郭形状を横輪郭形状31s(図5で後述)、z軸(高さ)方向からを見た投影輪郭形状を高さ輪郭形状31h(図5で後述)とする。即ち、ここでは、縦輪郭形状31lは、内側コア部31の上下面(上下辺)と両側面(両側辺)で囲まれる形状(ここでは、いわゆる端面形状)、横輪郭形状31sは、内側コア部31の上下面及び両端面(両端辺)で囲まれる形状(ここでは、いわゆる側面形状)、高さ輪郭形状31hは、内側コア部31の両端面及び両側面で囲まれる形状(ここでは、いわゆる上面(下面)形状)である。これら縦輪郭形状31l、横輪郭形状31s、及び高さ輪郭形状31hの少なくとも一つが、上記傾斜辺を備える。つまり、上下辺、両端辺、及び両側辺のいずれかのうち傾斜辺である辺を形成する面が傾斜面である。傾斜辺を形成する面とは、傾斜辺を含み投影輪郭形状に直交する面をいう。本例では、縦輪郭形状31lが傾斜辺を備える。
縦輪郭形状31lが傾斜辺を備える場合、その形状は、内側コア部31の両側辺及び上下辺の少なくとも一辺がその他のy軸及びz軸の各々に対して傾斜する傾斜辺を有する台形状が挙げられる。具体的には、縦輪郭形状31lは、図3(A)(図3(B))に示すように、上下辺(両側辺)が平行でかつ長さの異なる長辺と短辺でこの長辺の範囲内に短辺が対向し、両側辺(上下辺)が長さの同じ傾斜辺である台形(等脚台形)とすることが挙げられる。このように台形状には、各軸のいずれか一方に対して線対称な形状、即ち、上記両側辺(上下辺)が傾斜辺でかつ長さの等しい等脚台形や、上記両側辺(上下辺)が傾斜辺でかつ長さの異なる台形の他、上記両側辺及び上下辺のうち一辺が傾斜辺で残りの三辺のうち二辺のなす角が直角である直角台形も含む。
ここでは、縦輪郭形状31lは、上述した図3(A)に示す等脚台形である。即ち、図4に示すように、縦輪郭形状31lにおける両側辺を形成する内側コア部31の両側面が、内側コア部31の下面(リアクトルの設置対象側)に向かって互いの間隔が狭まる傾斜面で構成されている。
〈内側コア部の傾斜角度〉
この傾斜辺の傾斜角度は、成形体を円滑に脱型できる程度であることが挙げられる。ここでは、投影輪郭形状を構成する辺のうち、上記2つの軸方向の一方と合わせた辺を軸一致辺とし、軸一致辺に隣接する2つの辺を隣接辺とすると、隣接辺のそれぞれと、上記2つの軸方向の他方とのなす鋭角の合計角度が、成形体を円滑に脱型できる程度であることが挙げられる。このように、投影輪郭形状を構成する辺と上記2つの軸とで成形体を円滑に脱型できる程度の角度が形成されるということは、投影輪郭形状を構成するいずれの辺に対しても非平行かつ非直交の辺、即ち、傾斜する傾斜辺を備えることを表し、その傾斜辺の傾斜角度が、成形体を円滑に脱型できる程度であることを表す。ここでいう傾斜角度は、投影輪郭形状を構成する辺のうち上記傾斜辺以外の辺を上記2つの軸の一方との軸一致辺とした際、当該傾斜辺と上記2つの軸の他方とのなす鋭角の角度である。
この傾斜辺の傾斜角度は、成形体を円滑に脱型できる程度であることが挙げられる。ここでは、投影輪郭形状を構成する辺のうち、上記2つの軸方向の一方と合わせた辺を軸一致辺とし、軸一致辺に隣接する2つの辺を隣接辺とすると、隣接辺のそれぞれと、上記2つの軸方向の他方とのなす鋭角の合計角度が、成形体を円滑に脱型できる程度であることが挙げられる。このように、投影輪郭形状を構成する辺と上記2つの軸とで成形体を円滑に脱型できる程度の角度が形成されるということは、投影輪郭形状を構成するいずれの辺に対しても非平行かつ非直交の辺、即ち、傾斜する傾斜辺を備えることを表し、その傾斜辺の傾斜角度が、成形体を円滑に脱型できる程度であることを表す。ここでいう傾斜角度は、投影輪郭形状を構成する辺のうち上記傾斜辺以外の辺を上記2つの軸の一方との軸一致辺とした際、当該傾斜辺と上記2つの軸の他方とのなす鋭角の角度である。
本例のように、x軸、y軸、及びz軸のうち内側コア部を見た軸方向(投影輪郭形状に直交する軸方向)がx軸であり、投影輪郭形状を構成する辺のうち上(下)辺をy軸との軸一致辺とした場合(図3(A))、両側辺が上記隣接辺となる。このとき、両側辺とz軸とのなす鋭角αが傾斜辺の傾斜角度である。また、図3(B)のように、投影輪郭形状を構成する辺のうち側辺をz軸との軸一致辺とした場合、上下辺が上記隣接辺である。そして、上下辺とy軸とのなす鋭角αが傾斜辺の傾斜角度となる。
この傾斜角度(鋭角α)は、一方の側辺とz軸とのなす鋭角と、他方の側辺とz軸とのなす鋭角との合計角度が2.0°以下とすることが好ましい。両方の合計角度は0.3°以上とすることが好ましく、特に、0.5°以上1.5°以下とすることが好ましい。両方の合計角度が上記の範囲となる組み合わせとして、例えば、左側辺(一方の側辺)とz軸とのなす鋭角を角L、右側辺(他方の側辺)とz軸とのなす鋭角を角Rとすると、角Lが0°の場合、角Rが2.0°以下、角Lが0.3°の場合、角Rが1.7°以下、角Lが1.0°の場合、角Rが1.0°以下などが挙げられる。いずれの角Rも0.3°以上が好ましい。特に、各側辺とz軸とのなす鋭角(各側辺の傾斜角度)はそれぞれ、0.3°以上1.0°以下であることが好ましい。傾斜角度を0.3°以上とすることで、内側コア部31を脱型し易い。傾斜角度を1.0°以下とすることで、従来の直方体や円柱などといった傾斜角度のない(α=0°)内側コア部と比較して、遜色のない磁気特性を有することができる。この傾斜角度は、0.5°以下が特に好ましい。即ち、図3(A)(同図(B))のように両側辺(上下辺)が傾斜辺の場合、上(下)辺(側辺)をy(z)軸との軸一致辺とした際、軸一致辺に隣接する2つの隣接辺(各側辺(上下辺))とz軸(y軸)とのなす鋭角α(傾斜角度)がそれぞれ0.3°以上1.0°以下であることが好ましい。この両鋭角の角度は上記の範囲内で同じであることが特に好ましい。そうすれば、内側コア部31の傾斜の仕方が対称であるので、内側コア部31が成形体であれば均等に圧縮され易い。具体的には、両鋭角の角度が、0.3°、0.5°、或いは1.0°とすることが挙げられる。中でも、両鋭角の角度を0.3°又は0.5°とすることが好ましい。なお、y軸、或いはz軸が視線の場合も同様である。
〈内側コア部のサイズ〉
ハイブリッド自動車などに搭載されるコンバータ用のリアクトルにおいて、内側コア部31のサイズは、本例のようにコイル2が一対のコイル素子2a、2bからなって内側コア部31の外形が角柱状体の場合、典型的には、縦(x軸)方向に沿った長さが40mm以上100mm以下、横(y軸)方向に沿った長さが10mm以上40mm以下、高さ(z軸)方向に沿った長さが10mm以上40mm以下である。用途や必要とされる性能に応じて、上記のサイズより小さくする場合や大きくする場合もある。
ハイブリッド自動車などに搭載されるコンバータ用のリアクトルにおいて、内側コア部31のサイズは、本例のようにコイル2が一対のコイル素子2a、2bからなって内側コア部31の外形が角柱状体の場合、典型的には、縦(x軸)方向に沿った長さが40mm以上100mm以下、横(y軸)方向に沿った長さが10mm以上40mm以下、高さ(z軸)方向に沿った長さが10mm以上40mm以下である。用途や必要とされる性能に応じて、上記のサイズより小さくする場合や大きくする場合もある。
コアにおける成形型の型抜き方向に沿う直線に対向する長さが長いほど、コアと成形型との摩擦面が大きくなる。そのため、型抜き方向に沿う直線に対向する長さが長いコアほど、型抜き方向に内部空間が広がる傾斜面を備える成形型で成形することで、コアを円滑に脱型できるという効果が発揮される。特に、上述したように、軸方向に沿った長さが40mm以上と比較的大きいコアであれば、上記効果が顕著になり易い。また、縦、横、高さの3つの軸方向に沿った長さはいずれも10mm以上であり、型抜き方向だけでなくそれ以外の2つの軸方向の長さも長いほど、成形型との接触面積が大きくなるため、上記効果が更に発揮される。中でも、上記3つの軸方向に沿った長さがいずれも20mm以上であれば上記効果が顕著である。コアの体積としては、1000mm3以上、更には4000mm3以上、特に16000mm3以上の場合、上記効果が顕著である。
なお、内側コア部31は、複合材料からなる複数のコア片を組み合わせて構成することもできる。その場合、ギャップ材(後述)をコア片間に介在させることなく組み合わせてもよいし、ギャップ材を介在させて組み合わせてもよい。但し、内側コア部31を本例のようにコイル軸方向に沿って繋ぎ目のない一つのコア片で構成する方が、複数のコア片で構成する場合に比べてコア片の大きさが大きくなるので、コア片が上記傾斜辺を備えることにより円滑に脱型できるという効果がより発揮される。
〈内側コア部の構成材料〉
内側コア部31の構成材料は、代表的には、バインダとなる樹脂に磁性体粉末を混合した複合材料である。磁性体粉末には、鉄や、鉄基合金、希土類元素を含む合金などの軟磁性材料、これら軟磁性材料に絶縁被覆を備える被覆粉末などを利用できる。特に、被覆粉末を用いることで、複合材料における渦電流損を効果的に低減することができる。絶縁被覆としては、例えば、リン酸化合物、珪素化合物、ジルコニウム化合物、アルミニウム化合物、硼素化合物などが挙げられる。一方、バインダとなる樹脂には、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、などの熱硬化性樹脂を用いることができる。その他、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂などの熱可塑性樹脂、常温硬化性樹脂、あるいは低温硬化性樹脂を用いてもよい。また、不飽和ポリエステルに炭酸カルシウムやガラス繊維が混合されたBMC(Bulk molding compound)や、ミラブル型シリコーンゴム、ミラブル型ウレタンゴムなどを用いることもできる。
内側コア部31の構成材料は、代表的には、バインダとなる樹脂に磁性体粉末を混合した複合材料である。磁性体粉末には、鉄や、鉄基合金、希土類元素を含む合金などの軟磁性材料、これら軟磁性材料に絶縁被覆を備える被覆粉末などを利用できる。特に、被覆粉末を用いることで、複合材料における渦電流損を効果的に低減することができる。絶縁被覆としては、例えば、リン酸化合物、珪素化合物、ジルコニウム化合物、アルミニウム化合物、硼素化合物などが挙げられる。一方、バインダとなる樹脂には、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、などの熱硬化性樹脂を用いることができる。その他、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂などの熱可塑性樹脂、常温硬化性樹脂、あるいは低温硬化性樹脂を用いてもよい。また、不飽和ポリエステルに炭酸カルシウムやガラス繊維が混合されたBMC(Bulk molding compound)や、ミラブル型シリコーンゴム、ミラブル型ウレタンゴムなどを用いることもできる。
複合材料で内側コア部31,31を形成するには、代表的には、射出成形、トランスファー成形、MIM(Metal Injection Molding)、注型成形、磁性体粉末と粉末状の固形樹脂とを用いたプレス成形などを利用することができる。射出成形の場合は、磁性体粉末と樹脂との混合材料を所定の圧力をかけて成形型に充填して成形した後、上記樹脂を硬化させることで内側コア部31(成形体)を得ることができる。トランスファー成形やMIMの場合も、上記混合材料を成形型に充填して成形を行う。注型成形の場合は、上記混合材料を、圧力をかけることなく成形型に注入して成形・硬化させることで複合材料を得ることができる。
複合材料における磁性体粉末の平均粒径は、1μm以上1000μm以下、特に10μm以上500μm以下とすることが好ましい。また、磁性体粉末は、粒径が異なる複数種の粉末が混合されたものでも良い。平均粒径が上記範囲を満たす磁性体粉末を材料に用いると、流動性が高く、射出成形などを利用して複合材料を生産性良く製造できる。
複合材料は、複合材料における磁性体粉末の含有量は、複合材料を100体積%とするとき、体積割合では20体積%以上75体積%以下とすることが好ましい。磁性体粉末が20体積%以上であることで、比透磁率や飽和磁束密度などの磁気特性を確保し易い。磁性体粉末が75体積%以下であると、樹脂との混合が行い易く、複合材料の製造性に優れる。複合材料は、磁性体粉末の含有量を調整したり、磁性体粉末の材質を変更することで、比透磁率といった磁気特性を変化させることができる。磁性体粉末の含有量は、更に好ましくは40体積%以上70体積%以下であり、特に好ましくは40体積%以上65体積%以下である。特に、磁性体粉末が鉄或いはFe-Si合金のような材料であれば、磁性体粉末の含有量を40体積%以上とすることで飽和磁束密度を0.8T以上にし易い。また、磁性体粉末の含有量を70体積%以下とすることで、磁性体粉末と樹脂との混合がより行ない易く、磁性体粉末の含有量を65体積%以下とすることでさらに混合が行い易く、より製造性に優れる。
その他、複合材料には、磁性体粉末及び樹脂に加えて、アルミナやシリカなどのセラミックスといった非磁性材料からなる粉末(フィラー)が含有されていても良い。フィラーは、放熱性の向上、磁性体粉末の偏在の抑制(均一的な分散)に寄与する。また、フィラーが微粒であり、磁性粒子間に介在することで、フィラーの含有による磁性体粉末の割合の低下を抑制できる。フィラーの含有量は、複合材料を100質量%とするとき、0.2質量%以上20質量%以下が好ましく、更に0.3質量%以上15質量%以下が好ましく、特に0.5質量%以上10質量%以下が好ましい。
複合材料は、圧粉成形体に比べて磁性体粉末の含有量が少なく、低比透磁率とすることができる。この複合材料で構成された内側コア部の比透磁率は、5以上50以下とすることが好ましく、5以上35以下が更に好ましく、10以上30以下が特に好ましい。この複合材料で構成された内側コア部の飽和磁束密度は0.6T以上とすることが好ましく、0.8T以上が更に好ましく、1.0T以上が特に好ましい。また、複合材料で構成された内側コア部の熱伝導率は、0.25W/m・K以上とすることが好ましい。
なお、内側コア部の比透磁率は、次のようにして求めたものとする。内側コア部と同じ材料で構成した複合材料で、外径34mm、内径20mm、厚さ5mmのリング状試験片を作製する。この試験片に、一次側300巻き、二次側20巻きの巻線を施し、試験片のB-H初磁化曲線をH=0~100エルステッド(Oe)の範囲で測定する。測定には、例えば、理研電子株式会社製BHカーブトレーサ「BHS-40S10K」を用いることができる。得られたB-H初磁化曲線の勾配(B/H)の最大値を求め、それを内側コア部の比透磁率と見做す。通常はH=0またはH=0付近で、B-H初磁化曲線の勾配(B/H)は最大となる。ここでの磁化曲線とは、いわゆる直流磁化曲線である。また、ここでの比透磁率とはいわゆる直流透磁率であって、交流磁場中で測定された交流比透磁率とは異なる。一方、内側コア部の飽和磁束密度は、上記試験片に対して電磁石で10000(Oe)の磁界を印加し、十分に磁気飽和させたときの磁束密度とする。なお、後述する外側コア部の比透磁率及び飽和磁束密度も内側コア部と同様にして求めたものとする。
(外側コア部)
外側コア部32の外形は、例えば、略ドーム形状の上面と下面を有する柱状である。この外側コア部32には、内側コア部31と同様に樹脂に軟磁性粉末を混合した複合材料や、鉄などの鉄属金属やその合金に代表される軟磁性粉末を用いた圧粉成形体、絶縁被膜を有する磁性薄板(例えば、電磁鋼板)を複数積層した積層体などが利用できる。外側コア部32は、内側コア部31と同様に複合材料で構成すれば、比透磁率を調整し易い。外側コア部32を圧粉成形体や電磁鋼板の積層体で構成すると、内側コア部31、31を構成する複合材料よりも高比透磁率とし易くなる。外側コア部32の比透磁率は、5以上500以下とすることが好ましい。
外側コア部32の外形は、例えば、略ドーム形状の上面と下面を有する柱状である。この外側コア部32には、内側コア部31と同様に樹脂に軟磁性粉末を混合した複合材料や、鉄などの鉄属金属やその合金に代表される軟磁性粉末を用いた圧粉成形体、絶縁被膜を有する磁性薄板(例えば、電磁鋼板)を複数積層した積層体などが利用できる。外側コア部32は、内側コア部31と同様に複合材料で構成すれば、比透磁率を調整し易い。外側コア部32を圧粉成形体や電磁鋼板の積層体で構成すると、内側コア部31、31を構成する複合材料よりも高比透磁率とし易くなる。外側コア部32の比透磁率は、5以上500以下とすることが好ましい。
外側コア部32を複合材料で構成する場合は、外側コア部32の比透磁率を5以上50以下とすることが好ましく、5以上35以下が更に好ましく、10以上30以下が特に好ましい。外側コア部32の比透磁率を内側コア部31の比透磁率よりも高くすると、漏れ磁束を低減できる。外側コア部32の飽和磁束密度は、0.6T以上とすることが好ましく、0.8T以上が更に好ましく、1.0T以上が特に好ましい。
複合材料の比透磁率や飽和磁束密度は、磁性体粉末の含有量を変化させたり、磁性体粉末の材質を変更したりすることで調整できる。複合材料中の磁性体粉末の含有量を多くすれば、比透磁率や飽和磁束密度を高くできる。比透磁率の高い磁性体粉末を用いれば、複合材料の比透磁率を高くでき、飽和磁束密度の高い磁性体粉末を用いれば複合材料の飽和磁束密度を高くできる。
〈圧粉成形体〉
圧粉成形体は、代表的には、表面に絶縁被膜を有する磁性体粉末を加圧成形した後、適宜熱処理を施すことで製造することができる。圧粉成形体の材料には、鉄や、鉄基合金、希土類元素を含む合金などの軟磁性材料からなる粒子の表面に絶縁被覆を備える被覆粉末やフェライト粉末に、熱可塑性樹脂などの樹脂や高級脂肪酸などの添加剤(上記熱処理によって消失、又は絶縁物に変化するもの)を加えた混合材料を用いることが挙げられる。上記製造方法によって、軟磁性粒子の周囲が絶縁被覆(例えば、リン酸化合物、珪素化合物、ジルコニウム化合物、アルミニウム化合物、硼素化合物など)で覆われ、当該粒子間に絶縁物が介在する圧粉成形体が得られる。絶縁被覆を備える圧粉成形体は、絶縁性に優れ、渦電流損を低減することができる。軟磁性材料をフェライトとする場合、絶縁被覆を備えていなくても、絶縁性に優れる。
圧粉成形体は、代表的には、表面に絶縁被膜を有する磁性体粉末を加圧成形した後、適宜熱処理を施すことで製造することができる。圧粉成形体の材料には、鉄や、鉄基合金、希土類元素を含む合金などの軟磁性材料からなる粒子の表面に絶縁被覆を備える被覆粉末やフェライト粉末に、熱可塑性樹脂などの樹脂や高級脂肪酸などの添加剤(上記熱処理によって消失、又は絶縁物に変化するもの)を加えた混合材料を用いることが挙げられる。上記製造方法によって、軟磁性粒子の周囲が絶縁被覆(例えば、リン酸化合物、珪素化合物、ジルコニウム化合物、アルミニウム化合物、硼素化合物など)で覆われ、当該粒子間に絶縁物が介在する圧粉成形体が得られる。絶縁被覆を備える圧粉成形体は、絶縁性に優れ、渦電流損を低減することができる。軟磁性材料をフェライトとする場合、絶縁被覆を備えていなくても、絶縁性に優れる。
圧粉成形体における磁性体粉末の平均粒径は上述した複合材料に含まれる磁性体粉末の平均粒径と同様とすることが好ましい。また、微細な粉末と粗大な粉末とを混合した磁性体粉末を圧粉成形体の構成材料とする場合、飽和磁束密度が高く、低損失なリアクトルが得られ易い。なお、圧粉成形体における磁性体粉末と材料に用いた粉末とは、その大きさが実質的に同じである(維持されている)。
圧粉成形体における磁性体粉末(磁性成分)の含有量は、圧粉成形体を100%とするとき、体積割合で85体積%以上とすることが好ましく、90体積%以上とすることがさらに好ましい。圧粉成形体における磁性体粉末の含有量の調整は、例えば、磁性粒子の表面に形成される絶縁被覆の厚さや、圧粉成形体の作製時に磁性体粉末に加えられる樹脂や添加剤の量によって調節できる。
圧粉成形体は、通常は、絶縁成分に比べて磁性成分が圧倒的に多いため、複合材料に比べて高い比透磁率でかつ高い飽和磁束密度を有することが多い。この圧粉成形体で外側コア部32を構成する場合、外側コア部32の比透磁率は50以上500以下、飽和磁束密度は1.0T以上、熱伝導率は10W/m・K以下とすることが好ましい。外側コア部32の比透磁率を内側コア部31の比透磁率よりも高くすると、漏れ磁束を低減できる。
圧粉成形体の比透磁率や飽和磁束密度は、磁性体粉末の含有量を変化させたり、磁性体粉末の材質を変更したり、加圧成形時の成形圧力を調整したりすることで調整できる。磁性体粉末の含有量を多くすれば、比透磁率や飽和磁束密度を大きくできる。比透磁率の高い磁性体粉末を用いれば、圧粉成形体の比透磁率を高くでき、飽和磁束密度の高い磁性体粉末を用いれば圧粉成形体の飽和磁束密度を高くできる。成形圧力を高くすることで、飽和磁束密度が高い圧粉成形体が得られる。
〈その他の構成〉
この例に示す磁性コア3は、内側コア部31の設置対象側面と外側コア部32の設置対象側面とが面一ではなく、外側コア部32の設置対象側面は、内側コア部31よりも突出し、かつコイル2の設置対象側面と面一である。従って、コイル2と磁性コア3との組合体の設置対象側面は、両コイル素子2a,2bの設置対象側面及び両外側コア部32の設置対象側面で構成され、後述する放熱板(図示せず)を備える場合、コイル2及び磁性コア3の双方を放熱板に支持することができる。組合体の設置対象側面がコイル2及び磁性コア3の双方で構成されることで、放熱板における支持面積が十分に大きく、リアクトル1は、設置したときの安定性にも優れる。
この例に示す磁性コア3は、内側コア部31の設置対象側面と外側コア部32の設置対象側面とが面一ではなく、外側コア部32の設置対象側面は、内側コア部31よりも突出し、かつコイル2の設置対象側面と面一である。従って、コイル2と磁性コア3との組合体の設置対象側面は、両コイル素子2a,2bの設置対象側面及び両外側コア部32の設置対象側面で構成され、後述する放熱板(図示せず)を備える場合、コイル2及び磁性コア3の双方を放熱板に支持することができる。組合体の設置対象側面がコイル2及び磁性コア3の双方で構成されることで、放熱板における支持面積が十分に大きく、リアクトル1は、設置したときの安定性にも優れる。
[コイル]
コイル2は、接合部の無い1本の連続する巻線2wを螺旋状に巻回してなる一対のコイル素子2a,2bと、両コイル素子2a,2bを連結するコイル連結部2rとを備える。各コイル素子2a,2bは、互いに同一の巻数である中空の筒状体であり、各軸方向が平行するように並列(横並び)され、コイル2の一端側(図2左側)に巻線2wの端部2eが配置され、コイル2の他端側(図2右側)において巻線2wの一部がU字状に屈曲されてコイル連結部2rが形成されている。この構成により、両コイル素子2a,2bの巻回方向は同一となっている。
コイル2は、接合部の無い1本の連続する巻線2wを螺旋状に巻回してなる一対のコイル素子2a,2bと、両コイル素子2a,2bを連結するコイル連結部2rとを備える。各コイル素子2a,2bは、互いに同一の巻数である中空の筒状体であり、各軸方向が平行するように並列(横並び)され、コイル2の一端側(図2左側)に巻線2wの端部2eが配置され、コイル2の他端側(図2右側)において巻線2wの一部がU字状に屈曲されてコイル連結部2rが形成されている。この構成により、両コイル素子2a,2bの巻回方向は同一となっている。
その他、各コイル素子を別々の巻線により作製し、各コイル素子の巻線の一端部同士を溶接や半田付け、圧着などにより接合されたコイルとすることができる。
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備える被覆線を好適に利用できる。導体は、平角線が代表的であり、その他、横断面が円形状、楕円形状、多角形状などの種々の形状のものを利用できる。平角線は、占積率が高い、後述の端子金具との接触面積を広く確保し易い、といった利点がある。ここでは、導体が銅製の平角線からなり、絶縁被覆がエナメル(代表的にはポリアミドイミド)からなる被覆平角線を利用している。各コイル素子2a、2bは、この被覆平角線をエッジワイズ巻きにしたエッジワイズコイルである。各コイル素子2a、2bの端面形状(図2)は、長方形の角部を丸めた形状であるが、円形状など適宜変更できる。
コイル2の一端側に配置された巻線2wの両端部2eは、コイル2のターン形成部分から適宜引き伸ばされて外部に引き出され、絶縁被覆が剥がされて露出された導体部分に、銅やアルミニウム、その合金といった導電材料からなる端子金具(図示略)の一端部が半田や溶接、圧着などにより接続される。この端子金具を介して、コイル2に電力供給を行う電源などの外部装置(図示略)が接続される。
[インシュレータ]
リアクトル1Aは、さらに、コイル2と磁性コア3との間に、コイル2と磁性コア3との絶縁性と両者の位置決めの確実性を高めるためのインシュレータ5を備えることが好ましい。ここでは、インシュレータ5は、コイル2の軸方向に分割可能な一対の分割片50a、50bを組み合わせて一体にされる形態である(図2)。各分割片50a、50bは、内側コア部31を収納する周壁部51a、51bと、各コイル素子2a,2bの端面及び内側コア部31の端面31eと外側コア部32の内端面32eとの間に介在される枠板部52とを備える。そして、ここでは、枠板部52と周壁部51a,51bとが一体に連結されて構成されている。
リアクトル1Aは、さらに、コイル2と磁性コア3との間に、コイル2と磁性コア3との絶縁性と両者の位置決めの確実性を高めるためのインシュレータ5を備えることが好ましい。ここでは、インシュレータ5は、コイル2の軸方向に分割可能な一対の分割片50a、50bを組み合わせて一体にされる形態である(図2)。各分割片50a、50bは、内側コア部31を収納する周壁部51a、51bと、各コイル素子2a,2bの端面及び内側コア部31の端面31eと外側コア部32の内端面32eとの間に介在される枠板部52とを備える。そして、ここでは、枠板部52と周壁部51a,51bとが一体に連結されて構成されている。
周壁部51a、51bは、コイル2の内周面と内側コア部31の外周面との間に介在され、コイル2と内側コア部31との間を絶縁する。周壁部51a、51bは、内側コア部31の外周面の周方向全周を覆う筒状体で構成している。この筒状体の外周面はコイル2の内周面に沿って形成され、筒状体の内周面は内側コア部31の外周面に凡そ沿って形成されている。
この筒状体のコイル軸(x軸)方向に沿った長さは、分割片50a,50bをコイル2に組み合わせた際、コイル2と内側コア部31との間の絶縁が確保できればよく、適宜選択できる。ここでは、分割片50a、50bをコイル2に組み合わせた際に、内側コア部31の軸方向全長に亘る長さであることが挙げられ、各分割片50a、50bの各筒状体の長さは、内側コア部31の軸方向の半分の長さである。
なお、コイル2と内側コア部31との間の絶縁距離を確保することができれば、筒状体の一部が開口して、内側コア部31の外周面の一部が露出する形態とすることもできる。
各枠板部52は、コイル2の端面及び内側コア部31の端面31eと外側コア部32の内端面32eとの間に介在され、コイル2と外側コア部32との間を絶縁すると共に、内側コア部31と外側コア部32との間でギャップとして機能する。各枠板部52はそれぞれ、矩形状の平板で構成される。その平板に、周壁部51a(51b)が間隔をあけて横並びで一体に形成されている。
各枠板部52は、さらに、コイル素子2a,2b間に介在される仕切り53を一体に備える。仕切り53は、枠板部52において周壁部51a(51b)の間からコイル2側に突出し、コイル素子2a,2b間に介在されて、両素子2a,2bを非接触状態に保持する部材である。仕切り53は、形状や大きさ(x軸方向に沿った長さ・y軸方向及びz軸方向の長さなど)は適宜選択することができる。ここでは、仕切り53は、高さ(z軸)方向に沿って配置される帯状体とし、コイル素子2a,2b間の一部にのみ配置される大きさとしている。
その他、一方(図2では右方)の枠板部52には、コイル連結部2rが載置され、コイル連結部2rと外側コア部32との間を絶縁するための平板状の台座52pを備える。
このインシュレータ5において、内側コア部31の上記傾斜面(傾斜辺)に対向する傾斜面対向領域(傾斜辺対向領域)の少なくとも一部は、上記傾斜面(傾斜辺)に沿って形成されていることが好ましい。そうすれば、内側コア部31とインシュレータ5との位置決めし易い。
ここでは、図4のように内側コア部31の両側面が傾斜面であり、周壁部51a、51bの内周面のうち、上記傾斜面に対向する面が傾斜面対向領域(傾斜辺対向領域)51tであり、その全面が内側コア部31の傾斜面に沿って形成されている。
インシュレータ5の構成材料には、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、液晶ポリマー(LCP)などの絶縁性材料が利用できる。
なお、インシュレータ5(特に周壁部51a(51b))を備え、上述のように縦輪郭形状31lにおいて上下辺が平行でかつ長辺及び短辺である場合は、上辺を長辺(図3(A))としてもよいし、下辺を長辺としてもよい。内側コア部31の熱伝導率とインシュレータ5の熱伝導率との関係により適宜選択すればよい。具体的には、内側コア部31の熱伝導率がインシュレータ5の熱伝導率よりも高い場合は、上記下辺を長辺とし、インシュレータ5の熱伝導率が内側コア部31よりも高い場合は、上記上辺を長辺、即ち下辺を短辺とすることが好ましい。そうすれば、冷却ベース側に高熱伝導率の部材をより多く位置させることができ、内側コア部31の放熱経路を確保し易いので、放熱性を高められる。
(その他の構成)
その他、リアクトル1Aは、コイル2と磁性コア3との組合体を支持すると共に、組合体で生じた熱を冷却ベースに放熱する放熱経路として機能する放熱板を備えていることが好ましい。この放熱板の一面側が組合体を載置する載置面で、他面側が冷却ベースなどのリアクトルの設置対象への取付面である。
その他、リアクトル1Aは、コイル2と磁性コア3との組合体を支持すると共に、組合体で生じた熱を冷却ベースに放熱する放熱経路として機能する放熱板を備えていることが好ましい。この放熱板の一面側が組合体を載置する載置面で、他面側が冷却ベースなどのリアクトルの設置対象への取付面である。
放熱板の構成材料は、非磁性金属が挙げられる。具体的な金属としては、例えば、アルミニウム(熱伝導率:237W/m・K)やその合金が好ましく、その他、マグネシウム(156W/m・K)やその合金、銅(398W/m・K)やその合金、銀(427W/m・K)やその合金、鉄やオーステナイト系ステンレス鋼(例えば、SUS304:16.7W/m・K)であってもよい。これらの材料を利用すると、放熱性に優れる共に、磁束の遮蔽性にも優れる。中でもアルミニウムやマグネシウム、その合金を利用すると、リアクトル1を軽量化できる。特に、アルミニウムやその合金は、耐食性に優れ、マグネシウムやマグネシウム合金は制振性に優れるため、車載部品に好適に利用できる。この放熱板の厚さを1~5mm程度とすると、放熱性に加えて、十分な強度と磁束の遮蔽性を有することができる。
放熱板を利用する場合、放熱板に組合体を接着させる接着層(図示略)を形成することが好ましい。接着層は、組合体を放熱板に強固に固定させる機能を有する。接着層は、コイル2と放熱板との間を十分に絶縁可能な程度の絶縁特性と、リアクトル1Aの使用時における最高到達温度に対して軟化しない程度の耐熱性とを有する絶縁性樹脂によって構成する。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、PPS樹脂、LCPなどの熱可塑性の絶縁性樹脂が接着層に好適に利用できる。この絶縁性樹脂には、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種のセラミックスフィラーが含有されていても良く、そうすることで、接着層の絶縁性および放熱性を向上させることができる。接着層の熱伝導率は、0.1W/m・K以上とすることが好ましく、より好ましくは0.15W/m・K以上、さらに好ましくは0.5W/m・K以上、特に好ましくは1W/m・K以上、最も好ましくは2.0W/m・K以上である。
〔用途〕
上記構成を備えるリアクトル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。
上記構成を備えるリアクトル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。
〔リアクトルの製造方法〕
リアクトル1Aは以下のようにして製造できる。まず、リアクトル1Aのコイル2の内側に配置される内側コア部31(コア部材)を製造する。具体的には、上述の内側コア部31を製造する製造方法は、内側コア部31を構成する複合材料を成形型に充填して複合材料の樹脂を硬化して成形体とする成形工程と、その成形体を成形型から抜き出す脱型工程とを備える。
リアクトル1Aは以下のようにして製造できる。まず、リアクトル1Aのコイル2の内側に配置される内側コア部31(コア部材)を製造する。具体的には、上述の内側コア部31を製造する製造方法は、内側コア部31を構成する複合材料を成形型に充填して複合材料の樹脂を硬化して成形体とする成形工程と、その成形体を成形型から抜き出す脱型工程とを備える。
成形工程において使用する成形型は、脱型工程後におけるコア部材の投影輪郭形状が上述のように傾斜辺を備えるように、脱型工程で成形型から成形体を抜き出す型抜き方向に向かって成形型の内部空間が広がるように傾斜する傾斜面を備える。より具体的には、この成形型は分断箇所のない連続する内周面を備える。そして、この内周面の軸方向が上記型抜き方向であり、この内周面が上記傾斜面で構成されている。この成形型に複合材料を充填・硬化することで、成形型内の傾斜面に沿った成形体(内側コア部31)の面(ここでは、両側面)が傾斜面となる。即ち、ここでは上記z軸方向が型抜き方向であり、成形体は、型抜き方向に対して傾斜する傾斜面が形成される。この成形型を利用することで、図3(A)に示す投影輪郭形状を備える成形体を成形できる。そして、脱型工程で、この成形体を成形型の軸方向、即ち、上記投影輪郭形状における長辺側に向かって抜き出す。
その後、成形体をコイル2の内側に配置されるように、コイル2に成形体とインシュレータ5と外側コア部32とを組み付けて、一体に組み合わせることでリアクトル1Aを製造できる。
〔作用効果〕
上述のリアクトル1Aは、内側コア部31の投影輪郭形状が傾斜辺を備え、その傾斜辺を形成する内側コア部31の面が傾斜面で構成されるため、その内側コア部31を製造する際、容易に脱型できるので、内側コア部31の生産性に優れる。そのため、リアクトルの生産性に優れる。また、上述のコア部材の製造方法によれば、成形工程における成形型の内周面に、成形型の内部空間が広がるように傾斜する傾斜面を備える成形型を用いることで、次工程の脱型工程でコア部材を容易に脱型できる。そのため、成形型の内周面との摺接によるコア部材の損傷を抑制できる上に、コア部材の生産性を向上できる。
上述のリアクトル1Aは、内側コア部31の投影輪郭形状が傾斜辺を備え、その傾斜辺を形成する内側コア部31の面が傾斜面で構成されるため、その内側コア部31を製造する際、容易に脱型できるので、内側コア部31の生産性に優れる。そのため、リアクトルの生産性に優れる。また、上述のコア部材の製造方法によれば、成形工程における成形型の内周面に、成形型の内部空間が広がるように傾斜する傾斜面を備える成形型を用いることで、次工程の脱型工程でコア部材を容易に脱型できる。そのため、成形型の内周面との摺接によるコア部材の損傷を抑制できる上に、コア部材の生産性を向上できる。
《実施形態2》
実施形態2を、主に図5、6を参照して説明する。上述の実施形態1では、内側コア部31(図2)の投影輪郭形状のうち、視線がx軸方向である縦輪郭形状31lが傾斜辺を備える形態を説明した。実施形態2では、内側コア部31(図2)の投影輪郭形状のうち、視線がy軸方向である横輪郭形状31sが傾斜辺を備える点が実施形態1と相違する。以下、相違点を中心に説明し、実施形態1と同様の構成及び効果の説明は省略する。
実施形態2を、主に図5、6を参照して説明する。上述の実施形態1では、内側コア部31(図2)の投影輪郭形状のうち、視線がx軸方向である縦輪郭形状31lが傾斜辺を備える形態を説明した。実施形態2では、内側コア部31(図2)の投影輪郭形状のうち、視線がy軸方向である横輪郭形状31sが傾斜辺を備える点が実施形態1と相違する。以下、相違点を中心に説明し、実施形態1と同様の構成及び効果の説明は省略する。
(内側コア部)
横輪郭形状31sが傾斜辺を備える場合、その形状は、内側コア部31の上下辺及び両端辺の少なくとも一辺がその他のx軸及びz軸の各々に対して傾斜する傾斜辺を有する台形状が挙げられる。具体的には、図5(A)(図5(B))に示すように、上下辺(両端辺)が平行でかつ長さの異なる長辺と短辺で、両端辺(上下辺)が同じ長さの傾斜辺である等脚台形とすることが挙げられる。
横輪郭形状31sが傾斜辺を備える場合、その形状は、内側コア部31の上下辺及び両端辺の少なくとも一辺がその他のx軸及びz軸の各々に対して傾斜する傾斜辺を有する台形状が挙げられる。具体的には、図5(A)(図5(B))に示すように、上下辺(両端辺)が平行でかつ長さの異なる長辺と短辺で、両端辺(上下辺)が同じ長さの傾斜辺である等脚台形とすることが挙げられる。
横輪郭形状31sにおいて、上述した同図(A)に示す台形の場合は、上述の縦輪郭形状と同様に、内側コア部31の熱伝導率がインシュレータ5の熱伝導率よりも高い場合は、上記下辺を長辺とし、インシュレータ5の熱伝導率が内側コア部31よりも高い場合は、上記上辺を長辺とすることが好ましい。ここでは、横輪郭形状31sは、上述した図5(B)に示す等脚台形である。即ち、図6に示すように、横輪郭形状31sにおける上下辺を形成する内側コア部31の上下面が一方の端面31e(図2左方)から他方の端面31e(図2右方)に向かって互いの間隔が狭まる傾斜面で構成されている。
(インシュレータ)
ここでは、上述のように内側コア部31の上下面が傾斜面であるので、インシュレータ5の周壁部51a,51bの内周面が傾斜面対向領域51tであり、内側コア部31の傾斜面に沿って形成されていることが好ましい。但し、この場合、インシュレータ5を内側コア部31の軸方向両側から組み合わせる一対の分割片50a、50bで構成する場合は、図6に示すように、内側コア部31の軸方向中心から両端側へ向かって断面積が狭くなる側の分割片、ここでは分割片50bの傾斜面対向領域51tを内側コア部31の傾斜面に沿って形成することが挙げられる。それにより、周壁部51bの厚みがその開口側ほど薄く形成されている。そして、一方の分割片50aの内周面は、内側コア部31の傾斜面に沿わず軸方向に一様とすればよい。そうすれば、内側コア部31の軸方向中心から両端側へ向かって断面積が広くなる側の分割片、ここでは分割片50aの周壁部51a内に内側コア部31を収納し易い。
ここでは、上述のように内側コア部31の上下面が傾斜面であるので、インシュレータ5の周壁部51a,51bの内周面が傾斜面対向領域51tであり、内側コア部31の傾斜面に沿って形成されていることが好ましい。但し、この場合、インシュレータ5を内側コア部31の軸方向両側から組み合わせる一対の分割片50a、50bで構成する場合は、図6に示すように、内側コア部31の軸方向中心から両端側へ向かって断面積が狭くなる側の分割片、ここでは分割片50bの傾斜面対向領域51tを内側コア部31の傾斜面に沿って形成することが挙げられる。それにより、周壁部51bの厚みがその開口側ほど薄く形成されている。そして、一方の分割片50aの内周面は、内側コア部31の傾斜面に沿わず軸方向に一様とすればよい。そうすれば、内側コア部31の軸方向中心から両端側へ向かって断面積が広くなる側の分割片、ここでは分割片50aの周壁部51a内に内側コア部31を収納し易い。
一方、図5(A)のように横輪郭形状31sの両端辺が傾斜辺である場合、両端辺を形成する内側コア部31の両端面31eが傾斜面であるので、インシュレータ5の枠板部52における内側コア部31の両端面31eに対向する領域が傾斜面対向領域51tであり、内側コア部31の傾斜面に沿って形成されていることが好ましい。
《実施形態3》
実施形態3を、主に図5、7を参照して説明する。ここでは、内側コア部31(図2)の投影輪郭形状のうち視線がz軸方向である高さ輪郭形状31hが傾斜辺を備える。
実施形態3を、主に図5、7を参照して説明する。ここでは、内側コア部31(図2)の投影輪郭形状のうち視線がz軸方向である高さ輪郭形状31hが傾斜辺を備える。
(内側コア部)
高さ輪郭形状31hが傾斜辺を備える場合、その形状は、内側コア部31の両端辺及び両側辺の少なくとも一辺がその他のx軸及びy軸の各々に対して傾斜する傾斜辺を有する台形状が挙げられる。具体的には、図5(A)(図5(B))に示すように、両側辺(両端辺)が平行でかつ長さの異なる長辺と短辺で、両端辺(両側辺)が同じ長さの傾斜辺である等脚台形とすることが挙げられる。ここでは、高さ輪郭形状31hは、上述した同図(A)に示す等脚台形である。即ち、図7に示すように、高さ輪郭形状31hにおける両端辺を形成する両内側コア部31、31の両端面が一方の側面(内側コア部31間側)から他方の側面(内側コア部31同士が離れる側)に向かって互いの間隔が狭まる傾斜面で構成されている。このように、ここでは、両内側コア部31の傾斜方向は、内側コア部31間を挟んで対称としている。なお、傾斜方向を同じとしてもよい。
高さ輪郭形状31hが傾斜辺を備える場合、その形状は、内側コア部31の両端辺及び両側辺の少なくとも一辺がその他のx軸及びy軸の各々に対して傾斜する傾斜辺を有する台形状が挙げられる。具体的には、図5(A)(図5(B))に示すように、両側辺(両端辺)が平行でかつ長さの異なる長辺と短辺で、両端辺(両側辺)が同じ長さの傾斜辺である等脚台形とすることが挙げられる。ここでは、高さ輪郭形状31hは、上述した同図(A)に示す等脚台形である。即ち、図7に示すように、高さ輪郭形状31hにおける両端辺を形成する両内側コア部31、31の両端面が一方の側面(内側コア部31間側)から他方の側面(内側コア部31同士が離れる側)に向かって互いの間隔が狭まる傾斜面で構成されている。このように、ここでは、両内側コア部31の傾斜方向は、内側コア部31間を挟んで対称としている。なお、傾斜方向を同じとしてもよい。
(インシュレータ)
ここでは、上述のように内側コア部31の両端面31eが傾斜面であるので、インシュレータ5の枠板部52の上記内端面が傾斜面対向領域51tであり、内側コア部31の傾斜面に沿って形成することが好ましい。
ここでは、上述のように内側コア部31の両端面31eが傾斜面であるので、インシュレータ5の枠板部52の上記内端面が傾斜面対向領域51tであり、内側コア部31の傾斜面に沿って形成することが好ましい。
一方、図5(B)のように両側辺が傾斜辺である場合、両側辺を構成する内側コア部31の両側面が傾斜面であるので、周壁部51a,51bの内周面がそれぞれ傾斜面対向領域であり、内側コア部31の傾斜面に沿って形成することが好ましい。但し、この場合、上述の横輪郭形状31sと同様に、インシュレータ5を内側コア部31の軸方向両側から組み合わせる一対の分割片50a、50bで構成する場合は、内側コア部31の軸方向中心から両端側へ向かって断面積が狭くなる側の分割片(例えば、分割片50b)の内周面を内側コア部31の傾斜面に沿って形成することが挙げられる。
《実施形態4》
実施形態1では、内側コア部31の投影輪郭形状が台形状である形態を説明した。実施形態4として、内側コア部31の投影輪郭形状を実施形態1で示した台形状以外の形状とすることができる。以下、主に図8を参照して実施形態1との相違点を中心に説明し、実施形態1と同様の構成及び効果の説明は省略する。
実施形態1では、内側コア部31の投影輪郭形状が台形状である形態を説明した。実施形態4として、内側コア部31の投影輪郭形状を実施形態1で示した台形状以外の形状とすることができる。以下、主に図8を参照して実施形態1との相違点を中心に説明し、実施形態1と同様の構成及び効果の説明は省略する。
ここでは、内側コア部31(図2)において、視線をz軸方向(y軸方向)とした高さ輪郭形状31h(横輪郭形状31s)が傾斜辺を備える。具体的には、高さ輪郭形状31h(横輪郭形状31s)は、図8に示すように、両端辺が平行でかつ長さが同じで、両側辺(上下辺)がその中心から両端辺に向かって、高さ輪郭形状(横輪郭形状)の横(y軸)方向(高さ(z軸)方向)に沿った長さが短くなるように傾斜する傾斜辺である六角形状とすることが挙げられる。即ち、高さ輪郭形状31h(横輪郭形状31s)における両側辺(上下辺)を形成する内側コア部31の両側面(上下面)がその中心から両端面31e側に向かって互いの間隔が狭まる傾斜面で構成されている。
この内側コア部31の製造には、x軸方向に分割可能な一対の成形型片を組み合わせて一体にされる分割成形型を利用すればよい。ここでは、各成形型片を内側コア部31の両端からx軸方向中央まで成形できる内部空間を有するものとする。そして、成形体の抜き出し方向に向かってその内部空間が広がるように傾斜する傾斜面を備える。これらの成形型片を組み合わせて所定の内部空間を形成し、その空間内に複合材料を充填・硬化する。その後、脱型する際は、内側コア部31のx軸方向の両端側に向かって各成形型片を分離させればよい。そうすれば、図8に示す投影輪郭形状を備える内側コア部31を成形できる。
《実施形態5》
実施形態5として、内側コア部31の投影輪郭形状を実施形態1で示した台形状以外の形状とすることができる。以下、主に図9を参照して実施形態1との相違点を中心に説明し、実施形態1と同様の構成及び効果の説明は省略する。
実施形態5として、内側コア部31の投影輪郭形状を実施形態1で示した台形状以外の形状とすることができる。以下、主に図9を参照して実施形態1との相違点を中心に説明し、実施形態1と同様の構成及び効果の説明は省略する。
ここでは、内側コア部31(図2)において、視線をx軸方向とした縦輪郭形状31lが傾斜辺を備える。この縦輪郭形状31lは、例えば、図9の二点鎖線に示す長方形を構成する4つの辺をそれぞれ長方形の内側に同じ角度α(ここでは1°)だけ傾けて、その傾けた各辺が交わるように辺同士を結んで形成される形状である。この縦輪郭形状31lは、上辺をy軸との軸一致辺として両側辺を隣接辺とすると、隣接辺の一方(右側辺)とz軸とのなす鋭角が2°、隣接辺の他方(左側辺)とz軸とのなす鋭角が0°となる直角台形状を有する。この縦輪郭形状31lを有する内側コア部31は、型抜き方向がz軸方向で、かつ両側辺とも型抜き方向とのなす角度が1°である成形型を用いて成形できる。
また、同図に示すように縦輪郭形状31lの各角部にy軸とz軸の2つの軸方向を合わせる。具体的には、縦輪郭形状31lの角部を構成する2つの辺の一方の辺と2つの軸方向の一方の軸方向とのなす鋭角と、2つの辺の他方の辺と2つの軸方向の他方の軸方向とのなす鋭角とが同じとなるように、2つの軸を上記角部に合わせる。つまり、同図の右上(左上)の角部の場合、上辺とy軸とのなす鋭角と、側辺とz軸とのなす鋭角とが同じとなるように2つの軸を角部に合わせる。上記の両鋭角がそれぞれ0.3°以上1.0°以下となることが好ましい。このとき、同図の右下(左下)の角部の場合も、下辺とy軸とのなす鋭角と、側辺とz軸とのなす鋭角とが同じとなるように2つの軸を角部に合わせると、y軸及びz軸がすべて同じ方向を向く。そして、全鋭角が1°となる。
このように長方形を構成する各辺を内側に同じ角度ずつ傾けて形成される投影輪郭形状を有する内側コア部であっても、成形型から容易に型抜きすることができる。
《実施形態6》
実施形態1では、傾斜辺を有する内側コア部を、3つの軸と、投影輪郭形状の軸一致辺及び隣接辺とを用いて規定した。実施形態6では、傾斜辺を有する内側コア部を実施形態1と異なる手法で規定する形態を説明する。内側コア部は、実質的に四角形の投影輪郭形状を備える先細り状の立体部を有する。この四角形は、非直角の内角を有する。四角形の一辺である基準辺の両端を通る互いに平行な一対の直線であって、四角形の内側を通らないように引いた直線を角度基準線とするとき、投影輪郭形状は、基準辺に隣接する隣接辺の少なくとも一方が角度基準線に対して傾斜している。以下、主に図10を参照して詳細に説明する。
実施形態1では、傾斜辺を有する内側コア部を、3つの軸と、投影輪郭形状の軸一致辺及び隣接辺とを用いて規定した。実施形態6では、傾斜辺を有する内側コア部を実施形態1と異なる手法で規定する形態を説明する。内側コア部は、実質的に四角形の投影輪郭形状を備える先細り状の立体部を有する。この四角形は、非直角の内角を有する。四角形の一辺である基準辺の両端を通る互いに平行な一対の直線であって、四角形の内側を通らないように引いた直線を角度基準線とするとき、投影輪郭形状は、基準辺に隣接する隣接辺の少なくとも一方が角度基準線に対して傾斜している。以下、主に図10を参照して詳細に説明する。
内側コア部31(図2)は、先細り状の立体部を有する。ここで先細り状の立体部を有するとは、x軸、y軸、及びz軸のいずれかの軸方向から内側コア部31を見た際、いずれかの軸方向の一方向又は互いが離れる二方向のどちらかの方向に向かって先細る部分を有することを言う。
具体的には、内側コア部31の一端側から他端側に向かって先細るように内側コア部31全体が一つの先細り状の立体部で構成される形態や、内側コア部31の一端と他端との途中(例えば中央)から両端に向かって先細るように内側コア部31が複数の先細り状の立体部で構成される形態が挙げられる。
例えば、図3を参照して説明した実施形態1の縦輪郭形状31lのように、内側コア部31の両側面が上面から下面に向かって互いの間隔が狭まるように先細る形状(同図(A))や、上下面が一方の側面から他方の側面に向かって互いの間隔が狭まるように先細る形状(同図(B))で構成される内側コア部31が、上記前者の内側コア部全体が上記立体部で構成される内側コア部に相当する。また、図5を参照して説明した実施形態2(3)の横輪郭形状31s(高さ輪郭形状31h)のように、内側コア部31の両端面が上面(一方の側面)から下面(他方の側面)に向かって互いの間隔が狭まるように先細る形状や、上下面(両側面)が一方の端面から他方の端面に向かった互いの間隔が狭まるように先細る形状で構成される内側コア部31も、上記前者の全体が上記立体部で構成される内側コア部に相当する。
一方、例えば、図8を参照して説明した実施形態4の高さ輪郭形状31h(横輪郭形状31s)のように、両側面(上下面)が内側コア部31の中心から両端面に向かって互いの間隔が狭まるように先細る形状で構成される内側コア部31が、上記後者の複数の上記立体部で構成される内側コア部に相当する。
立体部は、実質的に四角形の投影輪郭形状を備える。この投影輪郭形状は、立体部をx軸、y軸、及びz軸のいずれかの軸方向から見た形状を言う。ここでは、四角形の角部が上述のR面取りやC面取りされている場合も四角形に含む。この四角形は、非直角の内角を有する。この内角は、隣接する2つの辺同士のなす角を言い、角部がR面取りやC面取りされている場合、この角部を跨いだ2辺のなす角である。即ち、四角形の投影輪郭形状は、上述したような台形状を含み、全ての内角が90°で構成される正方形や長方形を除く。
四角形の一辺である基準辺の両端を通る互いに平行な一対の直線であって、この四角形の内側を通らないように引いた直線を角度基準線とすると、基準辺に隣接する隣接辺の少なくとも一方が角度基準線に対して傾斜している。基準辺の両端とは、四角形の角部にR面取りやC面取りされている場合は、隣接する2つの辺の延長線同士の交点を言う。ここでは、基準辺を上辺としており、隣接辺が両側辺である。つまり、上辺と両側辺との交点を通る直線が角度基準線Ll・Rlである。また、基準辺に隣接する隣接辺の少なくとも一方が角度基準線に対して傾斜しているとは、四角形の内側を通らない範囲で角度基準線をどの方向とした場合でも、少なくとも一方の隣接辺が角度基準線に対して傾斜していることを言う。例えば、両隣接辺がいずれの角度基準線に対しても傾斜している場合は勿論、角度基準線の一方を一方の隣接辺と一致させた場合でも、他方の隣接辺は他方の角度基準線に対して傾斜している。
一方の隣接辺と一方の角度基準線とのなす角度と、他方の隣接辺と他方の角度基準線とのなす鋭角の合計角度が2.0°以下とすることが好ましい。この合計角度は0.3°以上とすることが好ましく、特に、0.5°以上1.5°以下とすることが好ましい。
この場合、例えば、各隣接辺は各角度基準線に対して傾斜している形態とすることができる。具体的には、図10の中央に破線で示す四角形のように、右側辺と左側辺はそれぞれ、右側の角度基準線Rlと左側の角度基準線Llに対して傾斜している場合が挙げられる。このとき、右側辺と右側の角度基準線Rlとのなす鋭角αRと、左側辺と左側の角度基準線Llとのなす鋭角αLとの合計角度が2.0°以下である。
鋭角αRと鋭角αLとの組み合わせとしては、鋭角αRが0.3°の場合、鋭角αLは1.7°以下、鋭角αRが0.5°の場合、鋭角αLが1.5°以下、鋭角αRが1.0°の場合、鋭角αLが1.0°以下などが挙げられる。いずれの鋭角αLも0.3°以上が好ましい。両鋭角αR・αLの角度が上記範囲内で異なっていてもよいが、鋭角αRと鋭角αLとが同じ角度とすることが好ましい。例えば、両鋭角αR・αLの角度を、0.3°、0.5°、或いは1.0°とすることが挙げられる。中でも両鋭角αR・αLの角度を、0.3°又は0.5°とし、角度基準線に沿った方向を脱型方向とすれば、内側コア部31を成形型から脱型し易い上に、従来の直方体や円柱などといった角度基準線に平行で傾斜辺を有さない内側コア部と比較して、遜色のない磁気特性を有することができる。
一方、一方の隣接辺は一方の角度基準線と交差しており、他方の隣接辺は他方の角度基準線上に沿っている形態とすることができる。具体的には、図10の左側(右側)に太線(細線)で示す四角形のように、右側辺(左側辺)が右側(左側)の角度基準線と交差し、左側辺(右側辺)が左側(右側)の角度基準線Ll(Rl)上に沿っている場合が挙げられる。このとき、右側辺(左側辺)と右側(左側)の角度基準線Rl(Ll)とのなす鋭角βR(βL)が2.0°以下とすることが好ましい。この鋭角βR(βL)は、0.3°以上とすることが好ましく、0.5°以上1.5°以下とすることが特に好ましい。
内側コア部は成形型から抜き出されることで得られる成形体であり、角度基準線に沿った一方向が成形型からの型抜き方向である形態とすることができる。図10の左右に太細線で示す四角形のように同図の中央に破線で示す四角形を左右に傾けて、左右の四角形と中央の四角形のそれぞれの角度基準線に対する傾斜角度が異なっていても、投影輪郭形状は、一対の角度基準線Ll・Rlの間で角度基準線Ll・Rlに対して傾斜する傾斜辺を有するため、このような投影輪郭形状を有する内側コア部31は、成形型から容易に抜脱できる。
この規定手法でも、実施形態5で説明したように、4辺の全てが長方形の各辺に対して傾斜された辺で構成される四角形を有する内側コア部を規定できる。例えば、投影輪郭形状の四角形の角部を挟んでつながる2辺の各々を第一基準辺、第二基準辺、各基準辺に対応する角度基準線を第一角度基準線、第二角度基準線、各基準辺に対応する隣接辺を第一隣接辺、第二隣接辺とするとき、第一角度基準線に対して第一隣接辺の双方が傾斜しており、第二角度基準線に対して第二隣接辺の双方が傾斜しているような内側コアは4辺の全てが長方形の各辺に対して傾斜された辺で構成される四角形を有する。
なお、巻線を巻回してなるコイルと、このコイルの内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コアとを備え、磁性コアのうちコイルの内側に配置される内側コア部が磁性体粉末と樹脂とを含む複合材料で構成されるリアクトルであって、立体部は実質的に四角形の投影輪郭形状を備え、その四角形は非直角の内角を有するリアクトル、とすることもできる。
実施形態6ではリアクトルの内側コア部(コア部材)について説明したが、リアクトル以外の用途に用いられるコア部品を同様の手法により規定することもできる。
《実施形態7》
実施形態1~6では、インシュレータ5の枠板部52が、各コイル素子2a,2bの端面及び内側コア部31の端面31eと外側コア部32の内端面32eとの間に介在される矩形状の平板で構成され(例えば図2参照)、内側コア部31と外側コア部32との間に介在されるギャップ材として機能する形態を説明した。実施形態7では、枠板部を各内側コア部が挿通可能な一対の開口部(貫通孔)を有するB字状の平板部材(図示略)で構成し、内側コア部と外側コア部とをギャップを介することなく連結する点が実施形態1~6と相違する。以下、主として図11を参照しつつ、相違点を中心に説明する。実施形態1~6と同様の構成及び効果の説明は省略する。
実施形態1~6では、インシュレータ5の枠板部52が、各コイル素子2a,2bの端面及び内側コア部31の端面31eと外側コア部32の内端面32eとの間に介在される矩形状の平板で構成され(例えば図2参照)、内側コア部31と外側コア部32との間に介在されるギャップ材として機能する形態を説明した。実施形態7では、枠板部を各内側コア部が挿通可能な一対の開口部(貫通孔)を有するB字状の平板部材(図示略)で構成し、内側コア部と外側コア部とをギャップを介することなく連結する点が実施形態1~6と相違する。以下、主として図11を参照しつつ、相違点を中心に説明する。実施形態1~6と同様の構成及び効果の説明は省略する。
内側コア部31は、図11に示すように、外側コア部32との間にギャップを介することなく連結されている。そのため、例えば、外側コア部32も複合材料で構成すると、磁性コア3全体の比透磁率を10以上50以下に調整し易く、とりわけ10以上35以下に調整し易い。ここで「ギャップを介さない」とは、コア部間にギャップが存在してないことは勿論、不可避的に存在する隙間がある場合や、コア部同士を連結するために接着剤を使用している場合も含む。隙間や接着剤が磁性コア全体の比透磁率又はリアクトルのインダクタンスに実質的に影響を及ぼさないからである。実質的に影響を及ぼさないとは、隙間や接着剤が存在しても、磁性コア3全体の比透磁率の変化が、隙間や接着剤が存在しない場合に対して5%以内の場合をいう。内側コア部31の外側コア部32との対向面が傾斜する場合、例えば、横輪郭形状31sや高さ輪郭形状31hを図5(A)に示す等脚台形とする場合、内側コア部31と外側コア部32との間に隙間が形成される。しかし、傾斜面の傾斜角度は上述したように0.3°以上1.0°以下であり、この隙間の間隔は極めて小さく、この隙間による磁性コア3全体の比透磁率の変化は5%以内である。従って、本例のリアクトルは、ギャップを介さないリアクトルである。
《実施形態8》
実施形態7では、インシュレータの枠板部を一対の貫通孔を有するB字状の平板部材で構成し、その貫通孔に内側コア部31を挿通させて、ギャップを介することなく内側コア部31と外側コア部32と連結する形態を説明した。実施形態8では、内側コア部と外側コア部との間にギャップ材を介在させる(図示略)点が実施形態7と相違する。以下、実施形態7との相違点を中心に説明する。
実施形態7では、インシュレータの枠板部を一対の貫通孔を有するB字状の平板部材で構成し、その貫通孔に内側コア部31を挿通させて、ギャップを介することなく内側コア部31と外側コア部32と連結する形態を説明した。実施形態8では、内側コア部と外側コア部との間にギャップ材を介在させる(図示略)点が実施形態7と相違する。以下、実施形態7との相違点を中心に説明する。
(ギャップ材)
ギャップ材は、磁性コア内(リアクトルの閉磁路中)に配置されて、リアクトルのインダクタンスを調整するための部材である。磁性コアの一部(外側コア部)を圧粉成形体や電磁鋼板の積層体といった比透磁率が高い磁性体で構成した場合に、隣り合うコア部間(内側コア部との間)に配置して磁性コア全体の比透磁率を調整し易くする。
ギャップ材は、磁性コア内(リアクトルの閉磁路中)に配置されて、リアクトルのインダクタンスを調整するための部材である。磁性コアの一部(外側コア部)を圧粉成形体や電磁鋼板の積層体といった比透磁率が高い磁性体で構成した場合に、隣り合うコア部間(内側コア部との間)に配置して磁性コア全体の比透磁率を調整し易くする。
ギャップ材の構成材料は、各コア部よりも比透磁率の低い材料、代表的には、アルミナ、ガラスエポキシ樹脂、不飽和ポリエステルなどの非磁性材料が挙げられる。或いは、ギャップ材の構成材料として、比透磁率の小さい磁性材料も利用できる。具体的には、磁性粉末(Fe粉末、Fe-Si粉末、センダスト(Fe-Si-Al合金)粉末、フェライト粉末など)と、非磁性樹脂(不飽和ポリエステル、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリフェニレンスルファイド(PPS)樹脂など)からなる樹脂粉末との混合材料を用いても良い。その場合、この混合材料を板状に成形してギャップ材とすることができる。
ギャップ材を混合材料で構成する場合、混合材料の比透磁率は、混合材料における磁性粉末の含有量や磁性粉末の材質を変化させることで調整することができる。その調整により、混合材料の比透磁率を低くするほど、ギャップ材の厚さを薄くでき、混合材料の比透磁率を高くするほど、ギャップ材近傍での磁束の漏れを低減できる。混合材料の比透磁率は、1超10以下とすることが好ましく、1超2以下がより好ましく、1.05以上1.5未満が更に好ましく、1.1以上1.4以下が特に好ましい。
ギャップ材の厚さは、所望のインダクタンスのリアクトルとなるように適宜選択することができる。また、ギャップ材を配置する位置も適宜選択できる。例えば、内側コア部と外側コア部のいずれの間にも配置する形態としたり、各内側コア部の一方の端面と外側コア部との間には配置し、他方の端面と外側コア部との間には配置しない形態としたりすることができる。さらに、ギャップ材の形状は、適宜選択することができる。ギャップ材を内側コア部と外側コア部との間に配置する場合、ギャップ材の形状は、内側コア部の端面形状に沿った形状とすることが挙げられる。例えば、内側コア部31を図5(A)に示す横輪郭形状31sや高さ輪郭形状31hが傾斜辺を備える形態とする場合、内側コア部31の両端面が傾斜面であるので、ギャップ材の内側コア部31との対向面を内側コア部31の傾斜面に沿って形成する。
《実施形態9》
主に図12を参照して、実施形態9のリアクトル1Bを説明する。実施形態9のリアクトル1Bは、コイル2が一つのコイル素子からなる点、及び内側コア部31の横輪郭形状31s及び高さ輪郭形状31h(いずれも図5)が傾斜辺を備える点が実施形態1と相違する。以下、実施形態1と相違する点を中心に説明し、同様の構成及び効果は省略する。なお、このリアクトル1Bは、紙面下側が冷却ベースなどの設置対象とする。
主に図12を参照して、実施形態9のリアクトル1Bを説明する。実施形態9のリアクトル1Bは、コイル2が一つのコイル素子からなる点、及び内側コア部31の横輪郭形状31s及び高さ輪郭形状31h(いずれも図5)が傾斜辺を備える点が実施形態1と相違する。以下、実施形態1と相違する点を中心に説明し、同様の構成及び効果は省略する。なお、このリアクトル1Bは、紙面下側が冷却ベースなどの設置対象とする。
リアクトル1Bは、巻線2wを巻回してなる一つの円筒状のコイル素子からなるコイル2と、このコイル2の内側に配置される内側コア部31、及びコイル2の外周に配置される外側コア部32を有する磁性コア3とを備える。コイル2の巻線2wの端部2eは、外側コア部32の一部から外部に引き出されている。この外側コア部32は、コイル2の外周面を覆う円筒状分割片32aと、この円筒状分割片32aの両端部に配置される一対の板状分割片32b,32bとで構成されている。
内側コア部31は、コイル2の内周形状に対応した円柱状の磁性体であり、上述の複合材料から構成されている。ここでは、x軸、y軸、及びz軸はそれぞれ、コイル2の軸方向(リアクトル1Bの設置側面に直交する方向)、リアクトル1Bの設置側面に平行でかつx軸に直交する方向、x軸及びy軸の両方に直交する方向としている。そして、内側コア部31の横輪郭形状31s及び高さ輪郭形状31hが傾斜辺を備える。具体的には、この横輪郭形状31s及び高さ輪郭形状31hは、図5(B)に示すように、両端辺が平行でかつ長さの異なる長辺と短辺で、上下辺及び両側辺が同じ長さの傾斜辺である等脚台形である。即ち、図12(B)に示すように、横輪郭形状31sにおける両側辺を形成する内側コア部31の外周面が、一方の板状分割片32b(図12下方)から他方の板状分割片32b(図12上方)に向かって径が狭まる傾斜面で構成されている。
内側コア部31のサイズは、本例のようにコイル2が一つのコイル素子からなって内側コア部31の外形が円柱状(円錐台)の場合、例えば、高さ(x軸)方向に沿った長さが40mm以上200mm以下、縦(y軸)方向に沿った長さが10mm以上50mm以下、横(z軸)方向に沿った長さが10mm以上50mm以下である。
外側コア部32の円筒状分割片32a、及び板状分割片32b,32bの比透磁率は、内側コア部31の比透磁率よりも高くなっている。このような比透磁率の関係を満たすには、例えば、分割片32a,32b,32bを圧粉成形体とすることが挙げられる。或いは、円筒状分割片32a、及び板状分割片32b、32bを複合材料で構成する場合、内側コア部31の磁性粉末の含有量よりも多くしたり、内側コア部31の磁性粉末よりも比透磁率の高い磁性粉末を用いたりすることが挙げられる。
《実施形態10》
実施形態1~9のリアクトルは、例えば、車両などに載置されるコンバータの構成部品や、このコンバータを備える電力変換装置の構成部品に利用できる。
実施形態1~9のリアクトルは、例えば、車両などに載置されるコンバータの構成部品や、このコンバータを備える電力変換装置の構成部品に利用できる。
例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車といった車両1200は、図13に示すようにメインバッテリ1210と、メインバッテリ1210に接続される電力変換装置1100と、メインバッテリ1210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)1220とを備える。モータ1220は、代表的には、3相交流モータであり、走行時、車輪1250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1200は、モータ1220に加えてエンジンを備える。なお、図13では、車両1200の充電箇所としてインレットを示すが、プラグを備える形態としても良い。
電力変換装置1100は、メインバッテリ1210に接続されるコンバータ1110と、コンバータ1110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1120とを有する。この例に示すコンバータ1110は、車両1200の走行時、200V~300V程度のメインバッテリ1210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1120に給電する。また、コンバータ1110は、回生時、モータ1220からインバータ1120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1210に適合した直流電圧に降圧して、メインバッテリ1210に充電させている。インバータ1120は、車両1200の走行時、コンバータ1110で昇圧された直流を所定の交流に変換してモータ1220に給電し、回生時、モータ1220からの交流出力を直流に変換してコンバータ1110に出力している。
コンバータ1110は、図14に示すように複数のスイッチング素子1111と、スイッチング素子1111の動作を制御する駆動回路1112と、リアクトルLとを備え、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1111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、実施形態1~9に記載のリアクトルを用いる。生産性に優れるリアクトルを用いることで、電力変換装置1100(コンバータ1110を含む)も生産性の向上を図ることができる。
なお、車両1200は、コンバータ1110の他、メインバッテリ1210に接続された給電装置用コンバータ1150や、補機類1240の電力源となるサブバッテリ1230とメインバッテリ1210とに接続され、メインバッテリ1210の高圧を低圧に変換する補機電源用コンバータ1160を備える。コンバータ1110は、代表的には、DC-DC変換を行うが、給電装置用コンバータ1150や補機電源用コンバータ1160は、AC-DC変換を行う。給電装置用コンバータ1150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1150や補機電源用コンバータ1160のリアクトルに、上記実施形態のリアクトルなどと同様の構成を備え、適宜、大きさや形状などを変更したリアクトルを利用できる。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、実施形態1~9のリアクトル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。例えば、上述したように、内側コア部の投影輪郭形状(縦輪郭形状)を、投影輪郭形状の両側辺及び上下辺のうち一辺が傾斜辺で残りの三辺のうち二辺のなす角が直角である直角台形とすることができる。また、投影輪郭形状の上下辺(両側辺)が平行でかつ長さの異なる長辺と短辺でこの長辺の範囲内に短辺が対向し、両側辺(上下辺)が傾斜辺でかつ長さの異なる台形、即ち、対向する傾斜辺の傾斜角度が異なる台形とすることもできる。前者の場合、傾斜辺に隣接する2つの辺の一方を上記2つの軸方向の一方と一致させて上記軸一致辺とした場合、傾斜辺と上記2つの軸方向の他方とのなす鋭角(傾斜角度)が0.3°以上1.0°以下であることが好ましい。後者の場合、上下辺(両側辺)を上記2つの軸方向の一方と一致させて軸一致辺とした場合、両側辺(上下辺)と上記2つの軸方向の他方とのなす鋭角(傾斜角度)が0.3°以上1.0°以下であることが好ましい。
(付記1)
磁性体粉末と樹脂とを含む複合材料で構成されるコア部品であって、上記コア部品において、任意の面における法線方向をx軸とし、当該x軸に直交すると共に互いに直交する方向をy軸及びz軸とすると、上記コア部品を前記x軸、y軸、及びz軸のいずれかの軸方向から見た投影輪郭形状は、それ以外の軸方向の各々に対して傾斜する傾斜辺を少なくとも一辺備えるコア部品。
磁性体粉末と樹脂とを含む複合材料で構成されるコア部品であって、上記コア部品において、任意の面における法線方向をx軸とし、当該x軸に直交すると共に互いに直交する方向をy軸及びz軸とすると、上記コア部品を前記x軸、y軸、及びz軸のいずれかの軸方向から見た投影輪郭形状は、それ以外の軸方向の各々に対して傾斜する傾斜辺を少なくとも一辺備えるコア部品。
このコア部品は、上記傾斜辺を備えることで、成形型を利用して製造する際、容易に脱型できるので、生産性よく製造できる。なお、この法線方向には、任意の面が平面の場合において、その平面と直交する方向を含む。このコア部品は、コイルと組み合わせて用いられることがあり、その場合、コアのコイル軸方向をx軸とする。
本発明のリアクトルは、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、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コンバータや空調機のコンバータといった電力変換装置の構成部品に利用できる。本発明のリアクトル用部品は、上述の電力変換装置に用いられるリアクトルの構成部品に利用できる。
1A,1B リアクトル
2 コイル 2a,2b コイル素子 2r コイル連結部
2w 巻線 2e 端部
3 磁性コア
31 内側コア部 31e 端面
31l 縦輪郭形状 31s 横輪郭形状 31h 高さ輪郭形状
32 外側コア部 32e 内端面
32a 筒状分割片 32b 板状分割片
5 インシュレータ
50a、50b 分割片 51a、51b 周壁部 52 枠板部
51t 傾斜辺対向領域(傾斜面対向領域)
52p 台座 53 仕切り
1100 電力変換装置 1110 コンバータ
1111 スイッチング素子 1112 駆動回路
L リアクトル 1120 インバータ
1150 給電装置用コンバータ 1160 補機電源用コンバータ
1200 車両 1210 メインバッテリ 1220 モータ
1230 サブバッテリ 1240 補機類 1250 車輪
2 コイル 2a,2b コイル素子 2r コイル連結部
2w 巻線 2e 端部
3 磁性コア
31 内側コア部 31e 端面
31l 縦輪郭形状 31s 横輪郭形状 31h 高さ輪郭形状
32 外側コア部 32e 内端面
32a 筒状分割片 32b 板状分割片
5 インシュレータ
50a、50b 分割片 51a、51b 周壁部 52 枠板部
51t 傾斜辺対向領域(傾斜面対向領域)
52p 台座 53 仕切り
1100 電力変換装置 1110 コンバータ
1111 スイッチング素子 1112 駆動回路
L リアクトル 1120 インバータ
1150 給電装置用コンバータ 1160 補機電源用コンバータ
1200 車両 1210 メインバッテリ 1220 モータ
1230 サブバッテリ 1240 補機類 1250 車輪
Claims (20)
- 巻線を巻回してなるコイルと、このコイルの内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コアとを備え、前記磁性コアのうち前記コイルの内側に配置される内側コア部が磁性体粉末と樹脂とを含む複合材料で構成されるリアクトルであって、
前記コイルの軸方向をx軸とし、当該x軸に直交すると共に互いに直交する方向をy軸及びz軸とすると、
前記内側コア部を前記x軸、y軸、及びz軸のいずれかの軸方向から見た投影輪郭形状は、それ以外の2つの軸方向の各々に対して傾斜する傾斜辺を少なくとも一辺備えるリアクトル。 - 前記投影輪郭形状を構成するいずれかの辺に前記2つの軸方向の一方を合わせて軸一致辺とし、当該軸一致辺に隣接する2つの辺を隣接辺とすると、
前記隣接辺のそれぞれの辺と、前記2つの軸方向の他方の軸方向とのなす鋭角の合計が2.0°以下となる請求項1に記載のリアクトル。 - 前記隣接辺の少なくとも一方の辺と、前記2つの軸方向の他方の軸方向とのなす鋭角が0.3°以上1.0°以下となる請求項2に記載のリアクトル。
- 前記隣接辺のそれぞれの辺と、前記2つの軸方向の他方の軸方向とのなす鋭角のいずれもが0.3°以上1.0°以下となる請求項3に記載のリアクトル。
- 前記投影輪郭形状を構成する辺のうち隣接する2つの辺の一方の辺と前記2つの軸方向の一方の軸方向とのなす鋭角と、前記2つの辺の他方の辺と前記2つの軸方向の他方の軸方向とのなす鋭角とが同じとなるように前記2つの軸方向の交点を当該投影輪郭形状の角部に合わせると、
前記鋭角はいずれも0.3°以上1.0°以下となる請求項1に記載のリアクトル。 - 前記内側コア部が、成形型から抜き出されることで得られる成形体であり、
前記内側コア部の前記投影輪郭形状を構成する辺のうち、前記成形型からの型抜き方向に沿う直線に対向する辺のそれぞれの辺と、前記型抜き方向とのなす角度の合計角度が2°以下である請求項1に記載のリアクトル。 - 前記投影輪郭形状における前記型抜き方向に沿う直線に対向する辺の少なくとも一辺と、前記型抜き方向とのなす角度が、0.3°以上1.0°以下となる請求項6に記載のリアクトル。
- 前記投影輪郭形状における前記型抜き方向に沿う直線に対向する辺のそれぞれの辺と、前記型抜き方向とのなす角度のいずれもが、0.3°以上1.0°以下となる請求項7に記載のリアクトル。
- 前記投影輪郭形状が、台形状を有する請求項1~8のいずれか1項に記載のリアクトル。
- 前記コイルと前記磁性コアとの間に配置して当該コイルと磁性コアとの絶縁を確保するインシュレータを備え、
前記インシュレータにおける前記内側コア部の前記傾斜辺に対向する傾斜辺対向領域は、当該傾斜辺に沿って形成されている請求項1~9のいずれか1項に記載のリアクトル。 - 前記投影輪郭形状が、平行でかつ長さの異なる長辺と短辺を有し、
前記内側コア部の熱伝導率が前記インシュレータの熱伝導率よりも高く、
前記投影輪郭形状の長辺が、前記リアクトルの設置対象側に位置している請求項10に記載のリアクトル。 - 前記投影輪郭形状が、平行でかつ長さの異なる長辺と短辺を有し、
前記インシュレータの熱伝導率が前記内側コア部の熱伝導率よりも高く、
前記投影輪郭形状の短辺が、前記リアクトルの設置対象側に位置している請求項10に記載のリアクトル。 - 前記内側コア部を構成する複合材料における磁性体粉末の含有量が、全体を100体積%としたとき、20体積%以上75体積%以下である請求項1~12のいずれか1項に記載のリアクトル。
- 前記磁性コアのうち前記コイルから露出される外側コア部が、前記複合材料で構成されている請求項1~13のいずれか1項に記載のリアクトル。
- 前記磁性コアのうち前記コイルから露出される外側コア部が、圧粉成形体で構成されている請求項1~13のいずれか1項に記載のリアクトル。
- 巻線を巻回してなるコイルと、このコイルの内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コアとを備えるリアクトルにおける磁性コアのうち、前記コイルの内側に配置され、磁性体粉末と樹脂とを含む複合材料で構成されるコア部材であって、
前記コア部材を前記コイルの内側に配置した際に当該コイルの軸方向となる方向をx軸とし、当該x軸に直交すると共に互いに直交する方向をy軸及びz軸とすると、
前記コア部材を前記x軸、y軸、及びz軸のいずれかの軸方向から見た投影輪郭形状は、それ以外の軸方向の各々に対して傾斜する傾斜辺を少なくとも一辺備えるコア部材。 - 巻線を巻回してなるコイルと、このコイルの内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コアとを備えるリアクトルの構成部材のうち、前記コイルの内側に配置されて磁性コアの一部を構成するコア部材を、磁性体粉末と樹脂とを含む複合材料を成形型の内部空間に充填し、当該樹脂を硬化させて成形体とする成形工程と、前記成形体を前記成形型から抜き出す脱型工程とを経て製造するコア部材の製造方法であって、
前記成形型は、前記内部空間が成形体の型抜き方向側に向かって広がるように傾斜する傾斜面を有し、その傾斜面によりコア部材の下記の傾斜辺に対応する面を形成するコア部材の製造方法。
前記コア部材を前記コイルの内側に配置した際に当該コイルの軸方向となる方向をx軸とし、当該x軸に直交すると共に互いに直交する方向をy軸及びz軸とし、前記コア部材を前記x軸、y軸、及びz軸のいずれかの軸方向から見た際、コア部材の投影輪郭形状を構成する辺のうち、コア部材を見た軸方向以外の各軸方向に対して傾斜する辺を傾斜辺とする。 - 請求項1~15のいずれか1項に記載のリアクトルを備えるコンバータ。
- 請求項18に記載のコンバータを備える電力変換装置。
- 巻線を巻回してなるコイルと、このコイルの内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コアとを備え、前記磁性コアのうち前記コイルの内側に配置される内側コア部が磁性体粉末と樹脂とを含む複合材料で構成されるリアクトルであって、
前記内側コア部は先細り状の立体部を有し、
前記立体部は実質的に四角形の投影輪郭形状を備え、その四角形は非直角の内角を有し、
前記四角形の一辺である基準辺の両端を通る互いに平行な一対の直線であって、四角形の内側を通らないように引いた直線を角度基準線とするとき、
前記基準辺に隣接する隣接辺の少なくとも一方が前記角度基準線に対して傾斜しているリアクトル。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012068288 | 2012-03-23 | ||
JP2012-068288 | 2012-03-23 | ||
JP2013005740A JP6048821B2 (ja) | 2012-03-23 | 2013-01-16 | リアクトル、コンバータ、及び電力変換装置 |
JP2013-005740 | 2013-01-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2013141016A1 true WO2013141016A1 (ja) | 2013-09-26 |
Family
ID=49222478
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2013/055979 WO2013141016A1 (ja) | 2012-03-23 | 2013-03-05 | リアクトル、コア部材、コア部材の製造方法、コンバータ、及び電力変換装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6048821B2 (ja) |
WO (1) | WO2013141016A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112805797A (zh) * | 2018-10-26 | 2021-05-14 | 株式会社自动网络技术研究所 | 电抗器 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6153900B2 (ja) * | 2014-07-31 | 2017-06-28 | 株式会社タムラ製作所 | リアクトル |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04168201A (ja) * | 1990-10-31 | 1992-06-16 | Kobe Steel Ltd | セラミックス強化Al合金複合材料の製造方法 |
JP2008172116A (ja) * | 2007-01-15 | 2008-07-24 | Hitachi Metals Ltd | リアクトル磁心およびリアクトル |
JP2009019254A (ja) * | 2007-07-13 | 2009-01-29 | Kobe Steel Ltd | 大型高密度圧粉成形体の成形方法 |
JP2010027975A (ja) * | 2008-07-23 | 2010-02-04 | Tokyo Parts Ind Co Ltd | トランス |
WO2011132361A1 (ja) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | 住友電装株式会社 | リアクトル |
JP2012023267A (ja) * | 2010-07-16 | 2012-02-02 | Toyota Motor Corp | リアクトル |
WO2013014813A1 (ja) * | 2011-07-27 | 2013-01-31 | 住友電気工業株式会社 | 圧粉成形体 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05347218A (ja) * | 1992-06-15 | 1993-12-27 | Tdk Corp | コイル装置 |
JP3114899B2 (ja) * | 1992-06-15 | 2000-12-04 | ティーディーケイ株式会社 | コイル装置用磁心の製造方法 |
WO2007114079A1 (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Daikin Industries, Ltd. | 電機子コア、それを用いたモータおよびその製造方法 |
-
2013
- 2013-01-16 JP JP2013005740A patent/JP6048821B2/ja active Active
- 2013-03-05 WO PCT/JP2013/055979 patent/WO2013141016A1/ja active Application Filing
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04168201A (ja) * | 1990-10-31 | 1992-06-16 | Kobe Steel Ltd | セラミックス強化Al合金複合材料の製造方法 |
JP2008172116A (ja) * | 2007-01-15 | 2008-07-24 | Hitachi Metals Ltd | リアクトル磁心およびリアクトル |
JP2009019254A (ja) * | 2007-07-13 | 2009-01-29 | Kobe Steel Ltd | 大型高密度圧粉成形体の成形方法 |
JP2010027975A (ja) * | 2008-07-23 | 2010-02-04 | Tokyo Parts Ind Co Ltd | トランス |
WO2011132361A1 (ja) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | 住友電装株式会社 | リアクトル |
JP2012023267A (ja) * | 2010-07-16 | 2012-02-02 | Toyota Motor Corp | リアクトル |
WO2013014813A1 (ja) * | 2011-07-27 | 2013-01-31 | 住友電気工業株式会社 | 圧粉成形体 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112805797A (zh) * | 2018-10-26 | 2021-05-14 | 株式会社自动网络技术研究所 | 电抗器 |
CN112805797B (zh) * | 2018-10-26 | 2022-10-25 | 株式会社自动网络技术研究所 | 电抗器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6048821B2 (ja) | 2016-12-21 |
JP2013225651A (ja) | 2013-10-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6065609B2 (ja) | リアクトル、コンバータ、及び電力変換装置 | |
US9449745B2 (en) | Reactor, reactor-use coil component, converter, and power converter apparatus | |
JP5983942B2 (ja) | リアクトル、コンバータ、及び電力変換装置 | |
US8686820B2 (en) | Reactor | |
JP6229319B2 (ja) | リアクトル、リアクトル用のコア片、コンバータ、および電力変換装置 | |
WO2015199044A1 (ja) | コア部材、リアクトル、及びコア部材の製造方法 | |
WO2012147644A1 (ja) | リアクトル、複合材料、リアクトル用コア、コンバータ、及び電力変換装置 | |
JP5958792B2 (ja) | リアクトル、コンバータ、及び電力変換装置 | |
JP6024886B2 (ja) | リアクトル、コンバータ、及び電力変換装置 | |
JP7367564B2 (ja) | リアクトル、コンバータ、及び電力変換装置 | |
JP6032551B2 (ja) | リアクトル、コンバータ、及び電力変換装置 | |
JP6048652B2 (ja) | リアクトル、コンバータ、および電力変換装置 | |
JP5945906B2 (ja) | リアクトルの収納構造体、および電力変換装置 | |
JP2013162069A (ja) | リアクトル、コンバータ、及び電力変換装置 | |
WO2013168538A1 (ja) | リアクトル、コンバータ、電力変換装置、および樹脂コア片の製造方法 | |
JP2013179186A (ja) | リアクトル、リアクトル用部品、コンバータ、及び電力変換装置 | |
JP2017027973A (ja) | リアクトル、コンバータ、および電力変換装置 | |
JP6048821B2 (ja) | リアクトル、コンバータ、及び電力変換装置 | |
JP2015188019A (ja) | ギャップ部材、磁性コア及びリアクトル | |
WO2022209760A1 (ja) | コア片、リアクトル、コンバータ、及び電力変換装置 | |
JP7566245B2 (ja) | リアクトル、コンバータ、及び電力変換装置 | |
WO2014112480A1 (ja) | コア部材、リアクトル、コンバータ、および電力変換装置 | |
WO2023048104A1 (ja) | リアクトル、コンバータ、及び電力変換装置 | |
WO2013118528A1 (ja) | リアクトル、コンバータ及び電力変換装置、並びにリアクトル用コア部品 | |
CN116157880A (zh) | 电抗器、转换器以及电力变换装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 13764534 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 13764534 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |