WO2016031993A1 - リアクトル - Google Patents

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WO2016031993A1
WO2016031993A1 PCT/JP2015/074548 JP2015074548W WO2016031993A1 WO 2016031993 A1 WO2016031993 A1 WO 2016031993A1 JP 2015074548 W JP2015074548 W JP 2015074548W WO 2016031993 A1 WO2016031993 A1 WO 2016031993A1
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WO
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coil
core
resin
reactor
cross
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/074548
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English (en)
French (fr)
Inventor
巧 三浦
河野　哲也
近藤　潤二
浩一 山田
Original Assignee
株式会社タムラ製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社タムラ製作所 filed Critical 株式会社タムラ製作所
Priority to JP2016545658A priority Critical patent/JP6795979B2/ja
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/255—Magnetic cores made from particles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F37/00—Fixed inductances not covered by group H01F17/00

Definitions

  • the present invention relates to a reactor generally called a metal composite type.
  • a reactor called a metal composite type is a reactor that is manufactured by integrally molding a magnetic core and coil using a material in which metal magnetic powder and resin are mixed. It is characterized by being smaller than a toroidal type reactor in which a coil is wound around a magnetic core, and being less susceptible to magnetic saturation at high temperatures than a laminated type reactor using a ferrite as a magnetic core.
  • the magnetic core used in this type of reactor is called a metal composite core (hereinafter referred to as MC core), and is manufactured by mixing and solidifying metal magnetic powder and resin.
  • MC core metal composite core
  • the core used as the MC core and the manufacturing method thereof for example, techniques described in Patent Documents 1 to 4 are known.
  • the magnetic path length and the cross-sectional area necessary for obtaining a high inductance value required for the reactor cannot be secured by simply making the coil or core thin.
  • the MC core has a rim portion filled in the central opening of the coil and a yoke portion formed around the coil, but the cross-sectional area of the rim portion and the yoke portion is kept in a fixed relationship. Otherwise, a high inductance value cannot be obtained.
  • the reactor of the prior art is obtained by winding a coil in a circular shape or a square shape, if the thickness is reduced, the cross-sectional area of the rim portion is reduced, so that a required inductance value cannot be obtained.
  • An object of the present invention is to provide a reactor capable of securing a required inductance value while achieving a reduction in thickness.
  • the reactor of this invention has the following structures.
  • Core. (2) A coil embedded in the core.
  • (4) A rim portion that is formed in the opening of the coil and has a long shape and a short shape as viewed from the axial direction of the coil.
  • An upper yoke portion of the core formed outside the upper surface of the inner cross section of the opening of the coil.
  • (6) A lower yoke portion of the core formed on the outer side of the lower surface of the cross section of the coil.
  • the coil is formed by winding a conductor made of a rectangular wire, and the cross section thereof is substantially rectangular.
  • the coil winds the conductor by edgewise winding or flatwise winding.
  • the coil winds the conductor by ⁇ winding.
  • the coil is formed by winding a conductor made of a round wire.
  • the core is housed in a top-open container, and a heat sink that contacts the bottom surface of the core is provided on the bottom surface of the container.
  • the wall part of the said upper surface opening type container is resin, and the said wall part and a terminal block are integrally formed.
  • the terminal provided with the rotation prevention part is provided in the edge part of the said coil.
  • an insulating resin is provided around the coil, and the core is formed outside the insulating resin.
  • a positioning member for the coil is provided on the insulating resin.
  • the positioning member secures a space portion under the coil, and the space portion is filled with a core.
  • the coil is housed in a coil case, and an insulating resin is provided inside the coil case.
  • the coil case has a lid, and the lid is provided with an opening.
  • the coil case is provided with a positioning member for the coil.
  • the positioning member provided in the coil case secures a space in the lower part of the coil case, and the core is filled in the space.
  • the container is provided with a detachment preventing portion that engages with the positioning member.
  • the core is obtained by mixing soft magnetic powder and resin, filling the container, and curing.
  • the core is formed by impregnating and curing the soft magnetic powder resin after the container is filled with soft magnetic powder and vibrated.
  • the planar shape of the reactor is rectangular, and the opening of the coil is rectangular, so that a large cross-sectional area of the rim portion of the core is secured by the long side, and a short magnetic path is formed by the short side. It becomes possible to use. As a result, a thin reactor having an excellent inductance value can be obtained.
  • the graph which shows the cross-sectional area ratio of a rim
  • the perspective view of the state which set the coil in the coil case in the 2nd manufacturing method The perspective view of the state which filled the insulating resin in the exterior case in the 2nd manufacturing method.
  • the perspective view of the state which covered the coil case in the 2nd manufacturing method The disassembled perspective view which shows an example of the terminal provided with the rotation prevention part provided in the edge part of a coil.
  • the horizontal sectional view of a 2nd embodiment The perspective view which shows the part of the cover of the coil case of 2nd Embodiment.
  • the perspective view which shows the state which removed the cover of the coil case of 2nd Embodiment.
  • the horizontal sectional view which shows the specific example of the shape of the rim
  • the horizontal sectional view which shows the specific example of the shape of the rim
  • the horizontal sectional view which shows the specific example of the shape of the rim
  • the horizontal sectional view which shows the specific example of the shape of the rim
  • the cross-sectional view which shows embodiment whose height part of a rim
  • the perspective view which shows the cross sections S2 and S3 of the reactor of 1st Embodiment.
  • the reactor L of the present embodiment has a rectangular parallelepiped having side surfaces that are lower than the long side and the short side. It has the external shape.
  • a direction parallel to the short side of the side surface of the reactor L is a cross section
  • a direction parallel to the long side of the side surface of the reactor L is a vertical cross section
  • a direction viewed from the top of the reactor L is a horizontal cross section.
  • Each cross section is shown in FIG. As shown in the horizontal cross-sectional view of FIG.
  • the reactor L has a coil 1 having a rectangular opening on the inner periphery, and a rectangular parallelepiped outer shape having a lower height than the long side and the short side. It has a core 4 in which a magnetic powder and a resin are mixed and a coil 1 is embedded therein.
  • a rim portion 41 having a rectangular planar shape when viewed from the axial direction of the coil is provided in the opening provided in the inner periphery of the coil 1.
  • the rim portion 41 has a long A and a short B, and its horizontal cross-sectional area is S1.
  • the core 4 includes an upper yoke portion 42 formed on the outer surface of the coil 1, a lower yoke portion 43 formed on the outer surface of the coil 1, and the outer periphery of the coil 1.
  • An outer yoke portion 44 formed outside the surface is provided.
  • the cross-sectional area S4 of the outer yoke portion 44 shown in FIG. 2 is a portion configured other than the rim portion of the core. Thereby, in this embodiment, as shown in FIG. 4, a closed magnetic path is formed by the rim portion 41, the upper yoke portion 42, the outer yoke portion 44, and the lower yoke portion 43 as seen in the cross-sectional view.
  • FIG. 27 is a perspective view showing a cross-sectional area S2 of the upper yoke portion 42 and a cross-sectional area S3 of the lower yoke portion 43.
  • the hatched portions in FIG. 27 are the cross-sectional areas S2 and S3, respectively.
  • the cross-sectional area S ⁇ b> 2 is an area obtained by multiplying the height of the upper yoke portion 42 by the length of the outer periphery of the rim portion 41.
  • the height is expressed as being extended from the actual height for convenience.
  • the cross-sectional area of the magnetic path formed in the core is determined from the horizontal cross-sectional area S1 of the rim portion 41 as shown in the horizontal cross-sectional view of FIG.
  • the upper and lower yoke portions 42 and 43 are determined by their sectional areas S2 and S3.
  • 5A and 5B are prior art reactors in which the planar shape of the outer diameter of the core is square, and the coil 1 embedded in the core also has a square central opening.
  • the number of turns of the coil 1 and the horizontal cross-sectional area S1 of the magnetic path formed in the rim portion 41 are equally matched, The magnetic flux distribution was analyzed. The results are as shown in the cross-sectional views of FIGS. 6A and 6B.
  • the magnetic field becomes stronger as the position is closer to the conductor of the coil 1, but the rim portion 41 is particularly strong.
  • 6A and 6B are compared, the cross-sectional areas of the rim portions 41 of both magnetic paths are equal.
  • the rim portion is required to obtain a required inductance value.
  • the horizontal sectional area S1 of the rim portion 41 is equal to the sectional areas S2 and S3 of the upper and lower yoke portions.
  • the horizontal cross-sectional area S1 of the rim portion 41 is increased with a square reactor to obtain a large magnetic path, the cross-sectional areas S2 and S3 of the upper and lower yoke portions 42 and 43 increase in proportion thereto, and accordingly, Thinning the reactor becomes difficult.
  • the fact that the aspect ratio of the rim portion 41 is 1: 1 does not deny the thinning that is the effect of this embodiment, and even if the aspect ratio is 1: 1, the cross-sectional areas S1 and S2 The reactor having the ratio of S3 can be thinned.
  • the reactor of the present embodiment having the rectangular opening has a horizontal cross-sectional area S1 of the rim 41 and cross-sectional areas S2 and S3 of the upper and lower yokes 42 and 43 when the rim 41 having a large magnetic path is formed. It is possible to increase the size of the magnetic path by increasing the length of the long A of the rim portion 41 while keeping the constant. Therefore, according to the present embodiment, even when a magnetic path having a large horizontal sectional area S1 is formed, the length of the long A is increased without increasing the height of the upper and lower yoke portions 42 and 43.
  • the horizontal cross-sectional area S1 of the rim portion 41 and the cross-sectional areas S2 and S3 of the upper and lower yoke portions 42 and 43 can be maintained within a certain range, and the entire reactor can be thinned.
  • the reactor of this embodiment does not have a part with low magnetic flux density in the center of the rim
  • limb part 41 passes the short B part of an opening part, a magnetic path can be shortened and a small and efficient reactor can be obtained.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the inductance change rate and the yoke cross-sectional area ratio.
  • the cross-sectional areas S2 and S3 of the upper and lower yoke portions 42 and 43 are 60 to 100% of the horizontal cross-sectional area S1 of the rim portion 41.
  • the thickness of the upper and lower yoke portions 42 and 43 can be reduced as the ratio of the length A to the length B of the rim portion 41 is increased. Further, if the long A is stretched, the cross-sectional area associated therewith can be obtained, so that the inductance is also increased. However, if the length A of the rim portion 41 is extended too long in order to reduce the thickness, the coil length increases. Therefore, even if the contact area with the heat sink increases, the direct current resistance (heat loss) increases to the extent that heat radiation cannot catch up. To do. Therefore, how long the long A can be extended is a balance with heat loss.
  • the range in which the length A is extended needs to be considered in consideration of both improvement of the inductance value and heat loss, and the heat determined by the number of turns of the coil 1 involved in heat generation, the coil length, the core resin, and the like. Determined in consideration of conductivity, heat sink area, reactor installation environment, etc.
  • the arcs (R-shaped) chamfers are provided at the four corners of the coil 1 and the core, the cross-sectional area of the rim portion 41 and the like is reduced accordingly.
  • the influence on the magnetic characteristics (inductance and the like) also increases. Therefore, when setting the core dimensions, it is necessary to consider the decrease in the cross-sectional area due to the chamfered portion.
  • the R dimension of the chamfered portion of the rim portion 41 is equal to half the length of the short length B, the rim portion 41 has a track shape.
  • the reactor of this embodiment mixes the 1st powder and 2nd powder which are soft magnetic powder as a core, and hardens it with resin.
  • a mixture powder and an uncured resin are mixed in advance, and the mixture is injected and solidified around the coil arranged in the container, and the mixture powder is arranged around the coil arranged in the container.
  • the container is vibrated and the container is vibrated, and then the mixed powder is impregnated with an uncured resin and cured.
  • the first powder is preferably Fe-6.5Si and Fe-3.5Si, but other soft magnetic powders such as pure iron, Fe-Si, Fe-Ni, Fe-Al, Fe-Co, Fe- Fe-based alloy powders such as Cr, Fe—N, Fe—C, Fe—B, Fe—P, and Fe—Al—Si, rare earth metal powders, amorphous metal powders, ferrite powders, and the like can be used.
  • soft magnetic powders such as pure iron, Fe-Si, Fe-Ni, Fe-Al, Fe-Co, Fe- Fe-based alloy powders such as Cr, Fe—N, Fe—C, Fe—B, Fe—P, and Fe—Al—Si, rare earth metal powders, amorphous metal powders, ferrite powders, and the like can be used.
  • the average particle size of the first powder is preferably 100 ⁇ m or more, more preferably 100 ⁇ m to 300 ⁇ m. This is because when the first powder is too large, the circularity is inevitably deteriorated, and when it is too small, the magnetic permeability is lowered.
  • the average particle diameter exceeds 300 ⁇ m, voids between the particles increase, the second powder cannot fill the voids, and the density of the soft magnetic composite material decreases.
  • it is less than 100 ⁇ m the particle size difference from the second powder filling the voids between the particles becomes small, the voids between the first powder and the second powder increase, and the density decreases.
  • the average circularity of the first powder is preferably 0.895 or more. When the circularity is lower than this, voids are generated between the irregularities on the surface of the first powder and the second powder, and the density is lowered.
  • the first powder those produced by the gas atomization method, the water atomization method or the water gas atomization method can be used. However, since the soft magnetic powder by the gas atomization method is almost spherical particles, it can be used as it is. Is possible. Soft magnetic powder produced by the water atomization method is a non-spherical particle with irregularities formed on its surface. The degree is 0.895 or more. The same applies to the second powder described below.
  • an insulating film formed on the surface or a non-formed one can be used.
  • an insulating film obtained by adding a silane coupling agent to an inorganic insulating powder such as MgO, Al 2 O 3 , TiO 2 , CaO, and SiO 2 having a particle diameter of 7 n to 500 nm, or a thermosetting silicone Resin coatings can be used.
  • the second powder the same material as the first powder can be used, but a different material may be used.
  • the average particle size of the second powder is preferably 5 ⁇ m to 12 ⁇ m. When the average particle size exceeds 12 ⁇ m, the particle size is too large compared to the first powder having a size of 100 ⁇ m to 300 ⁇ m, and the second powder cannot fill the voids formed between the first powders. The density of the soft magnetic composite material is lowered. When the thickness is less than 5 ⁇ m, it is difficult to produce the second powder, and when the container is vibrated, the second powder concentrates on the bottom of the container, and the density of the obtained soft magnetic composite material becomes uneven. .
  • the average circularity of the second powder is 0.895 or more, particularly preferably 0.908 or more.
  • the circularity need not be equal between the first powder and the second powder.
  • the circularity of the second powder is lower than this, voids are generated between the surface of the first powder and the second powder, and the density is lowered.
  • the point manufactured by the gas atomizing method, the water atomizing method, or the water gas atomizing method can be used similarly to the 1st powder.
  • the mixing ratio of the first powder and the second powder is 50 to 100 wt% for the first powder and 0 to 50 wt% for the second powder.
  • the first powder is 60-80 wt% and the second powder is 20-40 wt%. According to the average particle diameter and the average circularity of the first powder and the second powder, the density of the obtained soft magnetic composite material is lowered even if the blending ratio of both is out of this range.
  • the second powder as in the case of the first powder, either one having an insulating film formed on the surface thereof or one not formed thereon can be used.
  • an insulating film obtained by adding a silane coupling agent to an inorganic insulating powder such as MgO, Al 2 O 3 , TiO 2 , CaO, or SiO 2 , a thermosetting silicone resin film, or the like can be used.
  • the first powder and the second powder are uniformly mixed as a whole.
  • the density of the soft magnetic composite material obtained by adding the resin to the mixed powder becomes uniform, and the magnetic permeability, etc. There is an advantage that variation in performance does not occur.
  • the powder constituting the soft magnetic composite material may include three or more kinds as long as it contains the first powder and the second powder. In that case, three or more powders having different particle sizes are used. Thereby, the clearance gap between powders can be eliminated and a density can be raised.
  • the same kind of soft magnetic powder may be used, or another kind of soft magnetic powder may be used. In other words, there may be two peaks in the particle size distribution of the soft magnetic powder, and there may be three or more.
  • the particle diameters of the first powder and the second powder are not limited to the above-mentioned range of the average particle diameter, and when the three or more powders are mixed, the average particle diameter with the highest density is selected. It is desirable to do.
  • thermosetting resin As this resin, a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, or a thermoplastic resin can be used.
  • thermosetting resin phenol resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, polyurethane, diallyl phthalate resin, silicone resin and the like can be used.
  • ultraviolet curable resin urethane acrylate, epoxy acrylate, acrylate, and epoxy resins can be used.
  • thermoplastic resin it is preferable to use a resin having excellent heat resistance such as polyimide or fluororesin.
  • An epoxy resin that is cured by adding a curing agent is suitable for the present invention because its viscosity can be adjusted by the amount of the curing agent added.
  • a high thermal conductivity material such as Al 2 O 3 , BN, or AlN can be added to the resin. It can also be used as viscosity material, SiO 2, Al 2 O 3 , Fe 2 O 3, BN, AlN, ZnO, and TiO 2.
  • the average particle size of the filler is not more than the average particle size of the second powder, preferably not more than 1/3. This is because when the particle size of the filler is large, the density of the obtained soft magnetic composite material decreases.
  • the viscosity of the resin when mixed with the soft magnetic powder is preferably 50 m to 5000 mPa ⁇ s.
  • the viscosity is less than 50 mPa ⁇ s, the resin does not get entangled with the soft magnetic powder at the time of mixing, and tends to be shifted to the lower layer portion of the soft magnetic composite material injected into the container, resulting in the density and strength of the soft magnetic composite material. Variations occur.
  • the viscosity when impregnating the mixed powder is preferably 3350 mPa ⁇ s or less, more preferably 100 mPa ⁇ s or less, and 20 to 100 mPa ⁇ s is even better.
  • the viscosity exceeds 3350 mPa ⁇ s, the viscosity becomes too high, and the resin is not smoothly impregnated in the gaps of the mixed powder, and the density of the obtained soft magnetic composite material is lowered.
  • the viscosity when impregnating the mixed powder is preferably 100 mPa ⁇ s or less, and when the resin is an epoxy resin, the impregnation into the mixed powder
  • the viscosity is preferably 3350 mPa ⁇ s or less, but if there is no limitation on the permeation time, an acrylic resin or a silicone resin may be 3350 mPa ⁇ s or less.
  • the addition amount of the resin is preferably 4 to 7 wt% with respect to the mixed powder composed of the first powder and the second powder. If it is less than 4 wt%, the bonding strength of the soft magnetic powder is insufficient, and the strength of the obtained soft magnetic composite material is reduced. If it exceeds 7 wt%, the resin enters the gap formed between the first powders, and the second powder cannot fill the gap, and the density of the soft magnetic composite material decreases. In the case of impregnation, an amount is necessary so that the impregnated resin reaches the surface of the mixed powder filled in the container. In a state where the mixed powder and the resin amount are filled to the same level in the container, the resin amount is 4 wt.
  • the weight of the mixed powder (total weight of the first powder and the second powder), although it depends on the type of resin. % Or more is preferable. If it is less than 4 wt%, the bonding strength of the soft magnetic powder is insufficient, and the strength of the obtained soft magnetic composite material is reduced.
  • the protective layer of the resin can be formed on the surface of the soft magnetic composite material by filling the resin up to a position higher than the height filled with the mixed powder in the container.
  • the amount of resin added is preferably 4 to 10 wt% with respect to the mixed powder.
  • a container As a container, the thing of the shape which can accommodate a coil in the inside is used. In general, a box-shaped or dish-shaped container with an open top is used so that a coil can be inserted from above and resin can be injected. It is preferable that the container is constituted entirely or partially by a resin molded product.
  • a resin molded product As the main material of the resin molded product, for example, unsaturated polyester resin, urethane resin, epoxy resin, BMC (bulk molding compound), PPS (polyphenylene sulfide), PBT (polybutylene terephthalate) and the like can be used.
  • a metal having high thermal conductivity such as aluminum or magnesium can be used for all or part of the container. The heat dissipation can be improved by bringing these metals and the core in the container into direct contact.
  • Containers with various shapes can be used according to the shape of the reactor to be manufactured. It is also possible to use the container as it is as an outer case of the reactor. If the container is used as an exterior case, there is an advantage that it is not necessary to remove the container after the core is cured. When a container is not used as an exterior case, a plurality of reactors are manufactured simultaneously by forming a plurality of recesses in a plate-like or conveyor-like member, placing a coil therein and injecting an uncured core Such containers can also be used.
  • an outer case is used as a container, and a frame-like wall portion of the outer case is formed of a resin molded product, and a terminal block is integrally formed on a part thereof.
  • a terminal block is integrally formed on a part thereof.
  • the end of the coil wound with the conducting wire and the external connection device may be directly connected.
  • the coil end may protrude from the upper surface of the core in addition to protruding from the side surface of the core.
  • the coil end may be connected to an external conductor by welding or soldering, or may be connected by attaching a crimp terminal or the like to the coil end.
  • a conductor such as a copper wire formed with an insulating coating is used.
  • an insulating varnish such as a polyimide resin is formed on the surface of a round wire or a rectangular wire.
  • the coil may be pre-embedded in an insulating resin such as silicone resin, or the coil case is housed inside the outer case, and the coil is placed in the coil case so that the coil is insulated around the coil. It may be one in which resin is injected and solidified. When the coil is coated with an insulating resin, it is not necessary to coat the surface of the conductor with an insulating varnish or the like.
  • the apparent cross-sectional area of the coil in the reactor is reduced, the reactor is downsized, and the conductor diameter is increased.
  • the heat dissipation of the coil can be improved by making the line width corresponding to the side parallel to the cooling surface.
  • the number of turns of the illustrated coil is an example, and the present invention is not limited to the number of turns, the number of layers, or the cross-sectional shape of the coil.
  • the coil an ⁇ -winding coil wound edgewise or an ⁇ -winding coil wound flatwise can be used. Since the coil can be drawn from the outer periphery of the coil without generating extra space by forming the coil with ⁇ winding and forming an even number of layers, it is possible to reduce the height of the coil. Further, by making the coil cross-section square, the conductors are brought into close contact with each other to improve heat dissipation.
  • a conductor other than a rectangular wire can also be used, and a coil in which a round wire is wound several times and stacked vertically and horizontally can be used. If the current is relatively small, a round wire may be used, and the cost can be reduced by using the round wire. In addition, when a round wire having a small cross-sectional shape is used, there is an advantage that the size can be further reduced.
  • This manufacturing method uses the coil 1 previously embedded in the molded product 15 of the insulating resin separately from the manufacturing time of the core.
  • the coil 1 is obtained by winding a rectangular wire coated with an insulating varnish on the surface of a copper wire, which is a conductor, into a rectangle for 4 times ⁇ 2 layers.
  • a rectangular opening 11 serving as a reactor rim 41 is formed at the center.
  • Both end portions 12 and 13 of the coil 1 are drawn out in the direction of extending the outermost peripheral portion of the coil 1 to one short side of the rectangular coil 1.
  • Both end portions 12 and 13 of the coil 1 are connected to the terminal 2 provided in the reactor, and therefore, a step portion 14 is provided between the coil 1 and the winding portion.
  • the coil 1 is embedded in a molded product 15 of an insulating resin such as a silicone resin.
  • the molded product 15 of the insulating resin is provided with a plurality of protrusions 151 as positioning members when the coil 1 is disposed in the exterior case 3.
  • the positioning protrusions 151 are provided at two locations on each long side of the coil 1, but other locations may be used.
  • an opening 152 is formed in accordance with the opening 11 provided in the center of the coil 1.
  • the insulating resin molded product 15 is integrally provided with covering portions 153 of both end portions 12 and 13 of the coil 1.
  • the terminals 2 are fixed to both ends 12 and 13 of the coil 1 by means such as welding, soldering, and screwing.
  • the pair of terminals 2 are fixed so as to be sandwiched between both end portions 12 and 13 protruding from the winding portion of the coil 1.
  • Each terminal 2 is provided with a rectangular screwing portion 21 and a narrow welding portion 22 that matches the width of the rectangular wire of the coil 1 on one side thereof.
  • a through hole is provided in the center of the screwing portion 21, and a screw 24 for fixing an external connection terminal (not shown) is inserted into the through hole.
  • a protrusion 23 that serves as a detent for the terminal 2 is provided downward. ing.
  • the protrusion 23 is fitted into a locking portion 314 provided on the terminal block 311 of the exterior case 3. Thereby, at the time of fastening of the screw 24, the effect of preventing deformation of the terminal 2 and preventing disconnection of the welded portion 22 is obtained.
  • the anti-rotation portion provided on the terminal 2 is not limited to the one in which the protrusion 23 is formed below the terminal 2 as shown in FIG.
  • the terminal 2 may protrude in the horizontal direction or upward.
  • the number may be plural.
  • the exterior case 3 corresponding to the container of the present invention is a rectangular parallelepiped member having a size and a shape in which the coil 1 can be disposed, and an upper surface and a lower surface are opened.
  • Frame-shaped resin portion 31 and a heat radiating plate 32 that closes the opening on the lower surface thereof.
  • the heat radiating plate 32 is fixed to the frame-shaped resin portion 31.
  • the bonding of the resin part 31 and the heat radiating plate 32 is not limited to integral molding, and an adhesive may be applied.
  • one or more openings are provided in the heat radiating plate 32, and the resin constituting the resin portion 31 is poured into the openings and solidified together with the resin portion 31, so that the heat radiating plate 32 and the resin portion 31 are integrated. It may be molded.
  • the opening of the heat radiating plate 32 is preferably tapered so that the cross section of the opening decreases from the reactor installation surface toward the resin portion 31.
  • a pair of terminal blocks 311 is provided on one short side portion of the resin portion 31 according to the position of the pair of terminals 2.
  • Nuts 312 are integrally fixed to these terminal blocks 311 by a technique such as embedding, and by fastening the screws 24 inserted into the through holes of the terminals 2 to the nuts 312, the terminals 2 and external connection terminals outside the reactor are connected. (Not shown).
  • a pair of recesses 313 for holding the covering portions of the both end portions 12 and 13 is formed in the vicinity of the terminal block 311.
  • the coil 1 disposed in the outer case 3 is configured such that the positioning projection 151 provided on the molded product 15 of the insulating resin is brought into contact with the inner surface of the outer case 3 and the covering portion is fitted into the recess 313.
  • the outer case 3 is held at an appropriate position.
  • the resin portion 31 is provided with a detachment prevention portion that suppresses the movement of the positioning protrusion 151 easily.
  • the detachment preventing portion is a protrusion 315 protruding from the inner surface of the resin portion 31, and the protrusion 315 engages with the upper surface of the positioning protrusion 151, so that a molded product is formed in the outer case 3. 15 can be held accurately.
  • the detachment preventing portion is not limited to the projection 315, and may be a recess in which the tip of the positioning projection 151 is fitted.
  • the positioning protrusion 151 is provided in an L shape with respect to the bottom of the molded product 15, and the L of the vertical portion of the L shape between the coil 1 and the bottom surface of the outer case 3.
  • a space portion in which the lower yoke portion 43 is filled is formed, and a space portion in which the outer yoke portion 44 of the core 4 is filled is formed between the coil 1 and the inner surface of the outer case 3 by the L-shaped horizontal portion. .
  • the core 4 having an appropriate cross-sectional area around the coil 1 can be easily and reliably formed.
  • the first powder and the second powder are mixed to prepare the mixed powder 7.
  • the coil 1 embedded in the molded product 15 of the insulating resin is disposed in the outer case 3.
  • the prepared mixed powder 7 is filled into the gap between the outer case 3 and the molded product 15 of the insulating resin from the upper surface opening of the outer case 3.
  • the mixed powder 7 is filled from the upper edge of the outer case 3 to a position that is approximately as low as the thickness of the resin portion 31 of the outer case 3.
  • the density of the mixed powder 7 in the container is increased by vibrating the entire container.
  • the whole container may be vibrated up and down or / and back and forth, and left and right using a motor, a cam, or the like, or a container may be tapped with a hammer-like member.
  • the entire container may be vibrated with an ultrasonic vibrator.
  • the resin 8 is injected and impregnated into the mixed powder 7 portion filled in the gap between the outer case 3 and the molded product 15 of the insulating resin.
  • the resin is cured by heating to a predetermined temperature after impregnation or by irradiating with ultraviolet rays.
  • the resin 8 is filled up to a position where the upper edge portion of the outer case 3 is full, which is higher than the height in the outer case 3 where the mixed powder 7 is filled.
  • the surface of the cured core is covered with the resin 8 that becomes the protective layer 5 on the upper part of the mixed powder 7, so that the impact resistance performance and the insulation performance are improved.
  • the thickness of the protective layer 5 is preferably 0.5 to 2.0 mm.
  • the mixed powder 7 filled in the outer case 3 is vibrated, so that the first powder having a small average particle size is inserted into the gap between the first powders having a large average particle size.
  • Two powders can be reliably fed, and soft magnetic powder particles can be filled in the container at high density.
  • the resin 8 having a low viscosity the resin 8 can be smoothly impregnated into a narrow gap of the mixed powder having a high density, and the amount of the resin to be used can be reduced. It leads to the improvement of the density of powder.
  • the outer case 3 after the mixed powder 7 is filled in the outer case 3 and vibrated, the outer case 3, the magnetic core, and the coil 1 can be manufactured integrally by simply impregnating and curing the resin. Since the average particle diameter and the average circularity of the first powder and the second powder that make the production of the reactor extremely easy are appropriately selected, and the viscosity of the resin impregnated therein is appropriately selected, high density and high Permeability can be achieved.
  • the container for solidifying the core also serves as the outer case 3, it is not necessary to remove the container after the manufacture of the reactor is completed, and the manufacturing operation can be performed easily. Since the heat radiating plate 32 is provided on the entire bottom surface of the outer case 3 and is in direct contact with the cured core over a wide area, the heat generated when the reactor is energized can be effectively radiated. Moreover, since there is no gap between the coil, the core, and the heat sink, there is also an advantage of excellent thermal conductivity.
  • the coil 1 is inadvertently displaced in the outer case 3 when the soft magnetic composite material 4 is filled. There is no fear and there is an advantage that the cross-sectional area of the core formed around the coil 1 can be secured as designed.
  • the coil 1 of this manufacturing method is the same as the coil 1 used in the first manufacturing method.
  • a single unit not embedded in the product 15 is used.
  • the terminals 2 are pre-welded to both ends 12 and 13 of the coil 1.
  • the terminals 2 may be welded after assembling the reactor without being welded in advance.
  • the same terminal 2, outer case 3, mixed powder 7, and resin 8 of this manufacturing method as those in the first manufacturing method are used.
  • the coil case 6 is a rectangular parallelepiped member having a box shape or a dish shape with an upper surface opening type along the outer shape of the coil 1, and is made of the same material as that of the outer case 3.
  • An opening 61 serving as a rim portion of the reactor is formed at the center of the coil case 6 in accordance with the opening 11 provided at the center of the coil 1.
  • a recess 62 is integrally provided in accordance with the positions of both end portions 12 and 13.
  • a pair of positioning projections 63 are provided on the opposing long sides of the coil case 6. The position of the positioning projection 63 is not limited to the long side, but may be another part.
  • the positioning projection 63 corresponds to the positioning projection 151 provided on the molded product 15 in the first embodiment, and the shape and the relationship with the exterior case 3 are as described in the first embodiment. . Further, the resin portion 31 of the outer case 3 can be provided with a protrusion 315 that is a detachment preventing portion as described in the first manufacturing method.
  • the positioning projection 63 is provided in an L shape with respect to the bottom of the coil case 6 in the same manner as the positioning projection 151 of the molded product 15 shown in FIG.
  • a space for filling the lower yoke part 43 of the core 4 is formed between the coil case 6 and the inner surface of the outer case 3 by an L-shaped horizontal portion.
  • a space for filling the outer yoke portion 44 is formed.
  • the coil case 6 is provided with a lid 64 that closes the upper surface opening.
  • the lid 64 is also provided with an opening 61 in accordance with the opening 11 provided in the center of the coil 1.
  • a pair of convex portions that cover the pair of concave portions 62 formed on the coil case 6 from above are also provided in accordance with the positions of both end portions 12 and 13.
  • the coil case 6 is disposed in the outer case 3 whose upper surface is open.
  • the positioning projection 63 provided on the coil case 6 is brought into contact with the inner surface of the long side of the resin portion 31 and the recess 62 of the coil case 6 is fitted into the recess 313 of the exterior case 3.
  • the case 6 is held at an appropriate position in the outer case 3.
  • the coil 1 alone is fitted into the coil case 6.
  • the both end portions 12 and 13 of the coil 1 are fitted into the recess 62 of the coil case 6 and the opening portion 61 of the coil case 6 is fitted inside the opening portion 11 of the coil 1.
  • the coil 1 is positioned inside.
  • the insulating resin is filled and solidified in the coil case 6 to produce a molded product 15 of the insulating resin.
  • the upper part of the coil case 6 is closed with a lid 64 as shown in FIG. , Seal.
  • the outer case 3 is filled with the mixed powder 7 and vibrates in the same manner as in the first embodiment.
  • the mixed powder 7 is impregnated with the resin 8 from the upper surface opening of the outer case 3, and the resin 8 is cured to cover the core and the core as shown in FIG.
  • the protective layer 5 is formed.
  • the reactor is completed by fixing the terminal 2 to the terminal block 311 using the screw 24 and the nut 312.
  • the average particle diameter and the average circularity of the first powder and the second powder are appropriately selected, and the viscosity and impregnation amount of the resin impregnated therein Is selected appropriately, so that high density and high magnetic permeability can be achieved. Since the coil case 6 and the lid 64 are provided around the insulating resin of the coil 1, sufficient insulating performance can be ensured even if the thickness of the molded product 15 of the insulating resin is reduced.
  • the coil case 6 is mounted on the exterior case when the soft magnetic composite material 4 is filled. There is no fear of inadvertently shifting within 3, and there is an advantage that the cross-sectional area of the core formed around the coil case 6 can be ensured as designed.
  • the wall of the exterior case is made of resin, and the terminal block is integrally molded in that portion. Therefore, the terminal block and the case wall are integrally molded, and the number of parts and assembly man-hours can be reduced. There is an effect that becomes possible.
  • the present invention is applied to a rounded rectangle (track-type rectangle) which is an example of a rectangle.
  • the rectangle means a shape having a long direction and a short direction, having a straight part at least on the long side, and the radius of the arc-shaped chamfered part at 90 ° angles at the four corners is large, Also includes shapes where there is no straight portion on the short side.
  • FIG. 22 is a horizontal sectional view of the reactor according to the second embodiment.
  • the long length A indicates the length of the horizontal section of the rim portion 41
  • the short length B indicates the width of the horizontal section of the rim portion 41. Refers to dimensions.
  • cross-sectional area S2 of the upper yoke portion 42 and the cross-sectional area S3 of the lower yoke portion 43 are determined with reference to a half of the arc-shaped chamfered portion at an angle of 90 °, that is, the position at an angle of 45 °.
  • This embodiment has the same configuration as the reactor described in the second manufacturing method of the first embodiment, except that the outer case 3, the coil case 6, and the lid 64 thereof are rounded rectangles.
  • an air vent opening 641 is formed in the lid 64 of the coil case 6. That is, when the coil 1 is placed in the coil case 6 and the insulating resin for heat dissipation is filled and then the cover 64 is to be attached to the coil case 6, the cover 64 is closed if air remains in the coil case 6.
  • an opening 641 is provided as an air escape hole.
  • the insulating tape 16 is provided on the coil 1 portion located below the opening. The insulation is strengthened by winding.
  • the opening 641 is provided in the lid 64 when air does not remain in the coil case 6 depending on the amount and speed of injection of the insulating resin, and the type of insulating resin, or when the remaining air can be ignored in terms of the performance of the reactor. It does not have to be done. Also in the first embodiment, the opening 641 can be provided in the lid 64.
  • S3 1: 0.6 to 1.0
  • the rim portion 41 only needs to have a long length A and a short length B.
  • a rectangular shape whose chamfered portion is a straight line see FIG. 25A), a long ellipse (FIG. 25B), a curve with a long side curved outward, a short side with a straight line (FIG. 25C), a curve with a long side curved inward, and a short side with a straight line (FIG. 25D).
  • it may be a polygon such as a hexagon.
  • the shape 70 in which the height portion of the rim portion 41 is narrowed inward when viewed from the cross-section may be used.
  • the number of coils embedded in the core is one, but a plurality of coils can be embedded side by side or stacked vertically.
  • a container having a lid may be used.
  • the core is produced by injecting the soft magnetic composite material into the container through an injection port provided in the lid of the container or the resin part of the container and curing it.
  • An opening may be provided in the lid of the container for venting air when the soft magnetic composite material is injected.
  • the present invention can provide a thin reactor having an excellent inductance value.
  • Lower yoke part, 44 ... Outer yoke part, 5 ... Protective layer, 6 ... Coil Case 61 ... Opening part 62 ; Recessed part 63 ... Projection for positioning, 64 ... Lid, 70 ... Constricted shape

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Abstract

薄型化を図りながら、必要とするインダクタンス値を確保することのできるリアクトルを提供する。 本発明のリアクトルは、中心に開口部を備えたコイルと、軟磁性粉末と樹脂を混合して構成され内部にコイルを埋設したコアを有する。コイルの中央に形成された開口部内に、コイルの軸方向から見た平面形状が長尺と短尺を有するコアのリム部が形成されている。コアは、コイルの断面の上面外側に形成されたコアの上ヨーク部と、コイルの断面の下面外側に形成されたコアの下ヨーク部とを有する。リム部の断面積Ｓ１、上ヨーク部の断面積Ｓ２及び下ヨーク部の断面積Ｓ３の比率が、Ｓ１：Ｓ２＝１：０．６～１．０且つＳ１：Ｓ３＝１：０．６～１．０である。

Description

リアクトル
　本発明は、一般にメタルコンポジットタイプと呼ばれるリアクトルに関する。
　メタルコンポジットタイプと呼ばれるリアクトルは、金属磁性粉末と樹脂を混ぜた材料を用いた磁性コアとコイルを一体成型して製造するリアクトルのことである。磁性コアにコイルを巻き付けるトロイダルタイプのリアクトルよりも小型であることや、磁性コアにフェライトを用いた積層タイプのリアクトルと比べて高温域で磁気飽和しにくいことなどを特徴とする。
　この種のリアクトルに使用される磁性コアは、メタルコンポジットコア（以下、ＭＣコアという）と呼ばれ、金属磁性粉末と樹脂を混合して固化させることにより製造される。このＭＣコアとして使用されるコアやその製造方法としては、例えば、特許文献１～４に記載の技術が知られている。
特開２００８－１４７４０３号公報 特開２００８－１４７４０５号公報 特開２０１１－０４９５８６号公報 特許第５５５６２８４号公報
　最近、電子機器を構成する各種の機器の小型・薄型化に伴い、リアクトルについても、背の低い薄型のものが要求されている。しかし、単純にコイルやコアを薄くしただけでは、リアクトルに要求される高いインダクタンス値を得るために必要な磁路長やその断面積が確保できない。すなわち、ＭＣコアは、コイルの中央開口部内に充填されているリム部と、コイル周囲に形成されているヨーク部を有しているが、リム部とヨーク部の断面積を一定の関係に保たないと、高いインダクタンス値を得ることができない。しかし、従来技術のリアクトルは、コイルを円形あるいは正方形に巻回したものであることから、薄型化するとリム部の断面積が減少することから、必要とするインダクタンス値を得ることができない。
　高いインダクタンス値を得るために、コイルの巻き数を増やすことも考えられるが、巻き数を増大させるとその分リアクトルの薄型化が難しくなると共に、直流抵抗（熱損失）の増加も大きくなる問題も生じる。
　本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものである。本発明の目的は、薄型化を図りながら、必要とするインダクタンス値を確保することのできるリアクトルを提供することを目的とする。
（１）本発明のリアクトルは、次のような構成を有する。
(1) コア。
(2) 前記コアの内部に埋設されたコイル。
(3) 前記コイルの内周に設けられた開口部。
(4) 前記コイルの前記開口部内に形成され、前記コイルの軸方向から見た平面形状が長尺と短尺を有するリム部。
(5) 前記コイルの開口部内断面の上面外側に形成されたコアの上ヨーク部。
(6) 前記コイルの断面の下面外側に形成されたコアの下ヨーク部。
(７) 前記リム部の水平断面積Ｓ１、上ヨーク部の断面積Ｓ２及び下ヨーク部の断面積Ｓ３の比率が、Ｓ１：Ｓ２＝１：０．６～１．０且つＳ１：Ｓ３＝１：０．６～１．０である。
（２）前記コイルが平角線から成る導体を巻回して構成され、その横断面が略四角形であることが好ましい。
（３）前記コイルが前記導体をエッジワイズ巻きまたはフラットワイズ巻きで巻いていることが好ましい。
（４）前記コイルが前記導体をα巻きで巻き回していることが好ましい。
（５）前記コイルが丸線から成る導体を巻回して構成されていることが好ましい。
（６）前記コアが上面開口型の容器内に収納され、前記容器の下面に前記コアの底面と接触する放熱板が設けられていることが好ましい。
（７）前記上面開口型の容器の壁部は樹脂であり、前記壁部と端子台が一体に形成されていることが好ましい。
（８）前記コイルの端部に、回り止め部を備えた端子が設けられていることが好ましい。
（９）前記コイルの周囲に絶縁樹脂が設けられ、その絶縁樹脂の外側に前記コアが形成されていることが好ましい。
（１０）前記絶縁樹脂に、前記コイルの位置決め部材が設けられていることが好ましい。
（１１）前記位置決め部材が、コイルの下部に空間部を確保するものであり、この空間部にコアが充填されていることが好ましい。
（１２）前記コイルがコイルケース内に収容され、コイルケースの内側に絶縁樹脂が設けられていることが好ましい。
（１３）前記コイルケースが蓋を有するものであり、その蓋に開口部が設けられていることが好ましい。
（１４）前記コイルケースに、前記コイルの位置決め部材が設けられていることが好ましい。
（１５）前記コイルケースに設けた位置決め部材が、コイルケースの下部に空間部を確保するものであり、この空間部分にコアが充填されていることが好ましい。
（１６）前記容器に、前記位置決め部材が係合する外れ止め部が設けられていることが好ましい。
（１７）前記コアが、軟磁性粉末と樹脂を混合して、前記容器内に充填して硬化させたものであることが好ましい。
（１８）前記コアが、前記容器内に軟磁性粉末を充填して振動した後、前記軟磁性粉樹脂を含浸させて硬化させたものであることが好ましい。
　本発明によれば、リアクトルの平面形状を長方形として、コイルの開口部を長方形とすることで、その長辺によりコアのリム部の大きな断面積を確保すると共に、その短辺により短い磁路を利用することが可能になる。その結果、薄型で優れたインダクタンス値を有するリアクトルを得ることができる。
第１実施形態のリアクトルの斜視図。 第１実施形態のリアクトルの水平断面図。 第１実施形態のリアクトルの横断面図。 第１実施形態のリアクトルの縦断面図。 従来のリアクトルの水平断面図。 従来のリアクトルの横断面図。 第１実施形態のリアクトルの磁束密度を示す横断面図。 従来のリアクトルの磁束密度を示す横断面図。 リム部とヨーク部の断面積比とインダクタンス特性を示すグラフ。 リム部とヨーク部の断面積比とインダクタンスの変化率を示すグラフ。 第１の製造方法におけるコイルの分解斜視図。 第１の製造方法における外装ケースの斜視図。 第１の製造方法において、外装ケース内にコイルを配置した状態の斜視図。 第１の製造方法において、外装ケース内に樹脂を注入・固化した状態の斜視図。 第１の製造方法において、保護層を形成した状態の斜視図。 第２の製造方法におけるコイルケースの分解斜視図。 第２の製造方法において、外装ケース内にコイルケースをセットした状態の斜視図。 第２の製造方法において、コイルケース内にコイルをセットした状態の斜視図。 第２の製造方法において、外装ケース内に絶縁樹脂を充填した状態の斜視図。 第２の製造方法において、コイルケースに蓋をした状態の斜視図。 コイルの端部に設けられた回り止め部を備えた端子の一例を示す分解斜視図。 コイルの下部に空間部を確保する位置決め部材の一例を示す斜視図。 位置決め用の突起の外れ止め部の一例を示す斜視図。 第２実施形態の水平断面図。 第２実施形態のコイルケースの蓋の部分を示す斜視図。 第２実施形態のコイルケースの蓋を取り除いた状態を示す斜視図。 長尺と短尺を有するリム部の形状の具体例を示す水平断面図。 長尺と短尺を有するリム部の形状の具体例を示す水平断面図。 長尺と短尺を有するリム部の形状の具体例を示す水平断面図。 長尺と短尺を有するリム部の形状の具体例を示す水平断面図。 リム部の高さ部分がくぼんだ形状である実施形態を示す横断面図。 第１実施形態のリアクトルの断面Ｓ２およびＳ３を示す斜視図。
［１．  リアクトルの形状］
（１）コアの断面積と、開口部の形状の関係
　本実施形態のリアクトルＬは、図１の斜視図に示すように、長辺と短辺に比較して高さが低い側面を有する直方体の外形を有する。リアクトルＬの側面の短辺と平行な方向を横断面、リアクトルＬの側面の長辺と平行な方向を縦断面、リアクトルＬの上部から見た方向を水平断面とする。それぞれの断面を図１に示す。リアクトルＬは、図２の水平断面図に示すように、内周に長方形の開口部を備えたコイル１と、長辺と短辺に比較して高さが低い直方体の外形を有し、軟磁性粉末と樹脂を混合して構成され、その内部にコイル１を埋設したコア４を有する。
　図３の横断面図に示すように、コイル１の内周に設けられた開口部内には、コイルの軸方向から見た平面形状が長方形をしたリム部４１が設けられている。図２に示すように、このリム部４１は、長尺Ａと短尺Ｂを有し、その水平断面積はＳ１である。本実施形態において、リム部４１の長尺Ａと短尺Ｂの比率は、Ａ：Ｂ＝１．２～１５：１である。図３の横断面図に示すように、コア４には、コイル１の上面外側に形成された上ヨーク部４２と、コイル１の下面外側に形成された下ヨーク部４３と、コイル１の外周面外側に形成された外ヨーク部４４が設けられている。図２に示す外ヨーク部４４の断面積Ｓ４は、コアのリム部以外で構成される箇所となる。これにより、本実施形態では、図４に示すように横断面図で見たリム部４１、上ヨーク部４２、外ヨーク部４４及び下ヨーク部４３で閉磁路が形成されている。
図２７は上ヨーク部４２の断面積Ｓ２および下ヨーク部４３の断面積Ｓ３を示す斜視図である。図２７の斜線部分がそれぞれ断面積Ｓ２、Ｓ３である。断面積Ｓ２は、上ヨーク部４２の高さにリム部４１の外周の長さを乗じた面積である。図２７ではＳ２およびＳ３の場所を分かり易くするために便宜上実際の高さよりも高さを延ばして表現している。
　本実施形態において、リム部４１の水平断面積Ｓ１、上ヨーク部の断面積Ｓ２及び下ヨーク部の断面積Ｓ３の比率は、Ｓ１：Ｓ２＝１：０．６～１．０且つＳ１：Ｓ３＝１：０．６～１．０である。コアに形成される磁路の断面積は、図２の水平断面図に示すように、リム部４１についてはその水平断面積Ｓ１から決定される。図４の縦断面図に示すように、上下のヨーク部４２，４３についてはその断面積Ｓ２，Ｓ３によって決定される。
　図５Ａ、５Ｂは、コアの外径の平面形状が正方形で、その内部に埋設したコイル１も正方形の中央開口部を有する従来技術のリアクトルである。図１～図４に示す本実施形態のリアクトルと、図５Ａ、５Ｂの従来のリアクトルについて、コイル１の巻き数とリム部４１に形成される磁路の水平断面積Ｓ１を同等に合わせて、その磁束分布の解析を行った。その結果は、図６Ａ，６Ｂの横断面図に示すとおりである。
　図６Ａ、６Ｂから分かるように、コイル１の導体に近い位置ほど磁界は強くなるが、中でもリム部４１は特に強くなる。また、図６Ａ、６Ｂを比較すると、両者の磁路のリム部４１の断面積は等しいが、従来のリアクトルはコイル１の開口部が正方形であるため、必要とするインダクタンス値を得るためにリム部４１の断面積を大きくすると、それに従って、リム部４１の縦横の長さが両方とも大きくなり、その分コイル間の間隔も広がって磁路長が長くなる。また、磁束が磁路内を円滑に流れるには、リム部４１の水平断面積Ｓ１と、上下のヨーク部の断面積Ｓ２、Ｓ３が等しいことが高いインダクタンス値を維持するために必要である。しかし、正方形のリアクトルでリム部４１の水平断面積Ｓ１を増やして大きな磁路を得ようとすると、それに比例して上下のヨーク部４２，４３の断面積Ｓ２、Ｓ３が増大し、その分、リアクトルの薄型化が困難になる。ただし、リム部４１の縦横比が１：１であることは、本実施形態の作用効果である薄型化を否定するものではなく、たとえ縦横比が１：１であっても断面積Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の比率を備えたリアクトルは薄型化が可能である。
　一方、開口部を長方形とした本実施形態のリアクトルは、大きな磁路を有するリム部４１を形成する場合、リム部４１の水平断面積Ｓ１や上下のヨーク部４２，４３の断面積Ｓ２、Ｓ３を一定にしたままリム部４１の長尺Ａの長さを増加させることで磁路の大きさを増加させることが可能である。そのため、本実施形態によれば、水平断面積Ｓ１が大きい磁路を形成した場合でも、上下のヨーク部４２，４３の高さを増加させることなく、その長尺Ａの長さを増加させることで、リム部４１の水平断面積Ｓ１や上下のヨーク部４２，４３の断面積Ｓ２、Ｓ３を一定の範囲に維持することができ、リアクトル全体の薄型化が可能である。また、本実施形態のリアクトルは、正方形のリアクトルのように、リム部４１の中心に磁束密度が低い部分もなく、リム部４１全体を磁路として効果的に使用することができる。また、リム部４１の磁路が開口部の短尺Ｂ部分を通過するので、磁路を短くすることができ、小型で効率の良いリアクトルを得ることができる。
（２）断面積
　リム部４１の水平断面積Ｓ１を１に固定し、上下のヨーク部４２，４３の断面積Ｓ２、Ｓ３比を５％ずつ変化させた時の解析値を図７に示す。この図７から分かるように、変化はほぼ直線的となり、Ｓ１：Ｓ２（＝Ｓ３）が１：１．００の場合にインダクタンス値が最も高くなる。しかし、リアクトルを薄型化する場合、上下のヨーク部４２，４３の断面積Ｓ２、Ｓ３を小さくする必要があることから、単に薄型化しただけでは、磁路が狭くなりインダクタンス値が低下する。
　本実施形態では、リアクトルを薄型化する場合、上下のヨーク部４２，４３の断面積Ｓ２およびＳ３を小さくしながら、長尺Ａを大きくすることで、磁路が狭くなることを防止する。図８は、インダクタンス変化率とヨーク断面積比の関係を示すグラフで、上下のヨーク部４２，４３の断面積Ｓ２、Ｓ３がリム部４１の水平断面積Ｓ１の６０～１００％，すなわちリム部４１の水平断面積Ｓ１、上ヨーク部４２の断面積Ｓ２及び下ヨーク部４３の断面積Ｓ３の比率が、Ｓ１：Ｓ２＝１：０．６～１．０且つＳ１：Ｓ３＝１：０．６～１．０にあれば、インダクタンスの変化率は７５％から１００％である。この低下したインダクタンス値をカバーするように開口部の長尺Ａの長さを調整することで薄型化したリアクトルを得ることができる。０．６未満とするとコアの高さを押さえ低背化することができるがインダクタンスなどの磁気特性を考慮すると０．６以上が良い。またＳ１：Ｓ２＝１：０．８且つＳ１：Ｓ３＝１：０．８とした場合は、インダクタンスの変化率は９０％程度とすることができ、コアを低背化できるとともにインダクタンスなどの磁気特性も両立させることができることが分かる。このことからより低背化をするにはＳ１：Ｓ２＝１：０．６～０．８且つＳ１：Ｓ３＝１：０．６～０．８とすればより良いことが分かる。
　リアクトルを長方形にすると、リム部４１の長尺Ａと短尺Ｂの比が大きいほど、上下のヨーク部４２，４３の厚さを薄くできる。また、長尺Ａを延伸させればそれに伴う断面積を得ることができるので、インダクタンスも高くなる。しかし、薄くするためにリム部４１の長尺Ａを長く延ばし過ぎると、コイル長が増えるため、放熱板との接触面積を増やしても、放熱が追いつかないくらいに直流抵抗（熱損失）が増大する。従って、どこまで長尺Ａを延ばせるかは、熱損失との兼ね合いになる。長尺Ａを多少延伸するよりも、巻数を１ターン増やすほうがインダクタンス値向上の効果は大きいが、直流抵抗（熱損失）の増加も大きくなるため、熱損失との兼ね合いから巻数とコアの断面積、すなわち長尺Ａの寸法値を設定する。
　このように、長尺Ａを延ばす範囲は、インダクタンス値の向上と熱損失の双方を考慮して行う必要があり、発熱に関与するコイル１の巻き数、コイル長、コアの樹脂などによって決まる熱伝導度、放熱板の面積、リアクトルの設置環境などを考慮して決定する。本発明者の実験によれば、リム部４１の長尺Ａと短尺Ｂの比率は、Ａ：Ｂ＝１．２～１５：１が好ましい。長尺Ａが短尺Ｂの１．２倍に満たないと、上下のヨーク部４２，４３の断面積Ｓ２、Ｓ３の減少によるインダクタンス値の低下をカバーできなくなる。長尺Ａが短尺Ｂの１５倍を超えると、リアクトルの横方向の大きさが大きくなってしまい、高さ方向における低背化は可能となるが全体の小型化の観点では好ましくない。また発熱による影響が無視できなくなる。より好ましくはＡ：Ｂ＝１．２～８．０：１とすると良い。長尺Ａが短尺Ｂの８倍を超えると発熱の影響が無視できなくなるからである。
　本実施形態では、コイル１及びコアの四隅には円弧状（Ｒ状）の面取りを設けているため、その分リム部４１などの断面積が少なくなる。面取り部の値が大きくなれば、磁気特性（インダクタンスなど）への影響も大きくなるので、コア寸法の設定する際は、面取り部による断面積の減少分も考慮する必要がある。リム部４１の面取り部のＲ寸法が短尺Ｂの長さの半分と同値になるとき、リム部４１はトラック形状となる。
［２．リアクトルの構成要素］
　以下、本実施形態のリアクトルの構成要素について説明する。本実施形態のリアクトルは、コアとして、軟磁性粉末である第１粉末と第２粉末とを混合し、それを樹脂によって硬化させたものである。硬化の方法としては、例えば、予め混合粉末と未硬化の樹脂を混合して、それを容器内に配置したコイルの周囲に注入・固化させるものと、混合粉末を容器内に配置したコイルの周囲に充填し、その状態で容器に振動を与えた後、混合粉末に未硬化の樹脂を含浸させて、硬化させるものがある。
［２－１．第１粉末］
　第１粉末としては、Ｆｅ－６．５Ｓｉ及びＦｅ－３．５Ｓｉが好ましいが、その他の軟磁性粉末、例えば、純鉄、Ｆｅ－Ｓｉ、Ｆｅ－Ｎｉ、Ｆｅ－Ａｌ、Ｆｅ－Ｃｏ、Ｆｅ－Ｃｒ、Ｆｅ－Ｎ、Ｆｅ－Ｃ、Ｆｅ－Ｂ、Ｆｅ－Ｐ、Ｆｅ－Ａｌ－ＳｉなどのＦｅ基合金粉末、あるいは希土類金属粉末、非晶質金属粉末、フェライト粉末などが利用できる。
　第１粉末の平均粒子径は、１００μｍ以上が好ましく、１００μ～３００μｍがより好ましい。第１粉末が大きすぎると、必然的に円形度が悪くなり、小さすぎると透磁率が低くなるからである。平均粒子径が３００μｍを超えると、粒子間の空隙が増加して、第２粉末がその空隙を埋めきることができず、軟磁性複合材料の密度が低下する。１００μｍに満たない場合には、粒子間の空隙を埋める第２粉末との粒径差が小さくなり、第１粉末と第２粉末との空隙が増加して、密度が低下する。平均粒子径を前記の範囲とすることに加えて、５００メッシュの篩にかけることで、５００メッシュを越える粒子の第１粉末を除去し、粒子径の均一化を図ることが好ましい。
　第１粉末の平均円形度は０．８９５以上が好ましい。円形度がこれ以上低いと、第１粉末の表面の凹凸と、第２粉末との間に空隙が生じ、密度が低下する。第１粉末としては、ガスアトマイズ法や水アトマイズ法あるいは水ガスアトマイズ法で製造されたものを使用することができるが、ガスアトマイズ法による軟磁性粉末はほぼ球状の粒子であることから、そのまま使用することが可能である。水アトマイズ法で製造された軟磁性粉末は、その表面に凹凸が形成された非球状の粒子であることから、ボールミルなどで粉砕して球状に形成した後、表面改質装置を用いて平均円形度を０．８９５以上とする。この点、以下述べる第２粉末も同様である。
　第１粉末としては、表面に絶縁被膜を形成したものと、形成しないもののいずれも使用することができる。絶縁被膜としては、粒子径が７ｎ～５００ｎｍのＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＣａＯ、ＳｉＯ２などの無機絶縁粉末にシランカップリング剤を添加してなる絶縁被膜や、加熱硬化型のシリコーン樹脂被膜などが使用できる。
［２－２．第２粉末］
　第２粉末としては、第１粉末と同一の材料を使用することができるが、異なる材料としても良い。第２粉末の平均粒子径は５μ～１２μｍが好ましい。平均粒子径が１２μｍを超えると、１００μ～３００μｍの大きさを有する第１粉末に比較して粒径が大きすぎ、第２粉末が第１粉末間に形成される空隙を埋めきることができず、軟磁性複合材料の密度が低下する。５μｍに満たない場合には、第２粉末の製造が困難になると共に、容器を振動した場合に第２粉末が容器底部に集中して、得られた軟磁性複合材料の密度が不均一になる。
　第２粉末の平均円形度は０．８９５以上で、特に、０．９０８以上が好ましい。円形度は、第１粉末と第２粉末とで等しくする必要はない。第２粉末の円形度がこれ以上低いと、第１粉末の表面と第２粉末との間に空隙が生じ、密度が低下する。第２粉末として、ガスアトマイズ法や水アトマイズ法あるいは水ガスアトマイズ法で製造されたものを使用することができる点は、第１粉末と同様である。
　第１粉末と第２粉末の配合比率は、第１粉末が５０～１００ｗｔ％、第２粉末が０～５０ｗｔ％である。好ましくは第１粉末を６０～８０ｗｔ％、第２粉末を２０～４０ｗｔ％とすると良い。第１粉末と第２粉末の平均粒子径と平均円形度によると、両者の配合比率がこの範囲を大小いずれの方向に外れても、得られた軟磁性複合材料の密度が低下する。
　第２粉末としては、第１粉末と同様に、表面に絶縁被膜を形成したものと、形成しないもののいずれも使用することができる。絶縁被膜としては、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＣａＯ、ＳｉＯ２などの無機絶縁粉末にシランカップリング剤を添加してなる絶縁被膜や、加熱硬化型のシリコーン樹脂被膜などが使用できる。
　第１粉末及び第２粉末は、全体が均質に混合されていることが好ましく、そのようにすると、混合粉末に樹脂を添加してできあがった軟磁性複合材料の密度が均質になり、透磁率などの性能のばらつきが生じない利点がある。
　軟磁性複合材料を構成する粉末は、第１粉末と第２粉末を含んでいれば、３種類以上でも良い。その場合、３つ以上の粉末の粒子径をそれぞれ変えたものを使用する。これにより、粉末間の隙間をなくし、密度を上げることができる。３種類以上の粉末を使用する場合、同じ種類の軟磁性粉末を使用しても良いし、別の種類の軟磁性粉末を使用しても良い。言い換えると、軟磁性粉末の粒度分布のピークが２つあると良く、３つ以上あっても良い。この場合、第１粉末と第２粉末の粒子径は、前記の平均粒子径の範囲に限定されないもので、３つ以上の粉末を混合させた場合に、最も密度が高くなる平均粒子径を選択することが望ましい。
［２－３．樹脂］
　樹脂は、第１粉末と第２粉末を均質に混合した状態で保持するものである。この樹脂としては、熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が使用できる。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂などが使用できる。紫外線硬化性樹脂としては、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系、アクリレート系、エポキシ系の樹脂を使用できる。熱可塑性樹脂としては、ポリイミドやフッ素樹脂などの耐熱性に優れた樹脂を使用することが好ましい。硬化剤を添加することにより硬化するエポキシ樹脂は、硬化剤の添加量などによってその粘度を調整できることから、本発明に適している。
　樹脂には、Ａｌ２Ｏ３、ＢＮ、ＡｌＮなどの高熱伝導率材料を添加することができる。また、粘度調整材料として、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＢＮ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２などを使用することができる。フィラーの平均粒子径は、第２粉末の平均粒子径以下、好ましくは１／３以下が良い。フィラーの粒子径が大きいと、得られた軟磁性複合材料の密度が低下するからである。
　混合粉末と樹脂を混合する場合に、軟磁性粉末との混合時における樹脂の粘度が５０ｍ～５０００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。粘度が５０ｍＰａ・ｓ未満であると、混合時において樹脂が軟磁性粉末に絡みつくことがなく、容器内に注入した軟磁性複合材料の低層部分に片寄ってしまい、軟磁性複合材料の密度や強度にバラツキが生じる。粘度が５０００ｍＰａ・ｓを超えると、粘度が高くなりすぎ、平均粒子径が小さい第２粉末が平均粒子径の大きな第１粉末の隙間に円滑に入り込むことができなくなり、得られた軟磁性複合材料の密度が低下する。
　含浸の場合は、樹脂の種類にもよるが、混合粉末への含浸時における粘度が、３３５０ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、１００ｍＰａ・ｓ以下が更に良く、２０ｍ～１００ｍＰａ・ｓがそれよりも良い。粘度が３３５０ｍＰａ・ｓを超えると、粘度が高くなりすぎ、樹脂が混合粉末の隙間に円滑に含浸されなくなり、得られた軟磁性複合材料の密度が低下する。混合粉末に対する浸透時間を考えると、樹脂がアクリル樹脂またはシリコーン樹脂の場合は、混合粉末への含浸時における粘度が１００ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、樹脂がエポキシ樹脂の場合は、混合粉末への含浸時における粘度が３３５０ｍＰａ・ｓ以下が好ましいが、浸透時間に制限がない場合には、アクリル樹脂またはシリコーン樹脂でも３３５０ｍＰａ・ｓ以下であれば良い。
　樹脂の添加量は、第１粉末と第２粉末からなる混合粉末に対して４～７ｗｔ％であることが好ましい。４ｗｔ％未満であると、軟磁性粉末の接合力が不足し、得られた軟磁性複合材料の強度が低下する。７ｗｔ％を超えると、第１粉末間に形成された隙間に樹脂が入り込み、その隙間を第２粉末が埋めることができなくなり、軟磁性複合材料の密度が低下する。含浸の場合は、含浸した樹脂が、容器内に充填した混合粉末の表面まで行き渡るような量が必要である。混合粉末と樹脂量が容器の同一レベルにまで充填された状態において、その樹脂量は、樹脂の種類にもよるが、混合粉末の重量（第１粉末と第２粉末との合計重量）の４ｗｔ％以上が好ましい。４ｗｔ％未満であると、軟磁性粉末の接合力が不足し、得られた軟磁性複合材料の強度が低下する。樹脂の添加量を多くすることで、容器内における混合粉末が充填された高さよりも高い位置まで樹脂を充填することにより、軟磁性複合材料の表面に樹脂の保護層を形成することができる。ただ、混合粉末に対して必要以上の樹脂を添加すると混合粉末に浸透しきれなかった樹脂が上澄みとなって現れ、保護層が厚くなり過ぎる。また、１０ｗｔ％を超えると軟磁性複合材料の密度が低下することが考えられる。これらを考慮すると樹脂の添加量は混合粉末に対し、４～１０ｗｔ％が好ましい。
［２－４．容器］
　容器としては、その内部にコイルを収容できる形状のものを使用する。一般的には、上方からコイルを挿入でき、また樹脂を注入できるように、上面開口型の箱形や皿形の容器を使用する。容器は、その全部または一部を樹脂成型品によって構成することが好ましい。樹脂成型品の主材料としては、例えば、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ＢＭＣ（バルクモールディングコンパウンド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等を用いることができる。容器の全部または一部に、アルミニウムやマグネシウムなどの熱伝導性の高い金属を使用することができる。これらの金属と容器内のコアとを直接接触させることで、放熱性の向上を図ることができる。
　容器の形状は、製造するリアクトルの形状に合わせて各種の形状の容器を使用することができる。容器をそのままリアクトルの外装ケースとして使用することも可能である。容器を外装ケースとして使用すれば、コアの硬化後に容器を取り外す必要がない利点がある。容器を外装ケースとして使用しない場合には、板状あるいはコンベア状の部材に複数の凹部を形成し、その内部にコイルを配置して未硬化のコアを注入することにより、複数のリアクトルを同時に製造するような容器も使用できる。
　本実施形態では、容器として、外装ケースを使用すると共に、外装ケースの枠状をした壁の部分を樹脂の成型品によって構成すると共に、その一部に端子台を一体成型している。このように、端子台と外装ケースの壁部を一体成型することで、リアクトル全体の小型化、部品点数・組立工数の削減を可能としている。端子台を用いない形態としては、導線を巻き回したコイルの端部と外部接続機器とを直接接続しても良い。その場合、コイル端部はコアの側面から突出させる他に、コア上面から突出させても良い。コイル端部は外部の導線と溶接や半田付けで接続したり、コイル端部に圧着端子などを取り付けて接続しても良い。
［２－５．コイル］
　コイルは、銅線などの導体に絶縁被覆を形成したものを使用する。導体としては、丸線や平角線などの表面にポリイミド樹脂などの絶縁ワニスを形成したものを使用することが好ましい。コイルは、シリコーン樹脂などの絶縁樹脂内に予め埋設したものを使用しても良いし、外装ケース内部にコイルケースを収納し、このコイルケース内にコイルを配置し状態で、コイルの周囲に絶縁樹脂を注入・固化したものでも良い。コイルを絶縁樹脂で被覆する場合には、導体の表面に絶縁ワニスなどをコーティングしなくても良い。本実施形態では、特に、平角線から成る導体をエッジワイズ巻にて巻回することで、リアクトル内におけるコイルの見掛けの断面積を小さくして、リアクトルの小型化を図ると共に、導体径の長辺に当たる線幅を冷却面と並行にすることでコイルの放熱性向上を可能としている。
　図示のコイルの巻き数は一例であって、本発明はコイルの巻き数や層数や断面形状には限定されない。コイルとしては、エッジワイズ巻きしたα巻きのコイルや、フラットワイズ巻きしたα巻きのコイルを使用できる。コイルをα巻きとして、偶数層にすることで余分なスペースを生じさせることなく、コイルの引出をコイル外周から行えるため、コイルの低背化が可能となる。また、コイルの断面を四角形とすることにより、導体同士を密接させて、放熱性の向上を図っている。また平角線以外の導体も使用可能で、丸線を数回巻き回して上下や左右に積層したコイルも使用可能である。比較的小電流である場合には丸線を用いても良く、丸線を用いることで費用を抑えることができる。また、断面形状が小さな丸線を使った場合は、より小型化することができるといった利点もある。
［３．リアクトルの製造方法］
　本実施形態のリアクトルの製造方法を、図面に従って説明する。本製造方法は、コアを構成する軟磁性粉末を容器内に充填してから、軟磁性粉末に未硬化の樹脂を含浸させて、硬化するもので、容器はリアクトルの外装ケース３としてそのまま使用可能なものである。
［３－１．第１の製造方法］
　本製造方法は、コアの製造時とは別に、予め絶縁樹脂の成型品１５に埋設したコイル１を使用する。
（１）絶縁樹脂にコイルを埋設
　図９に示すように、コイル１は、導体である銅線の表面に絶縁ワニスをコーティングした平角線を、長方形に４回×２層分巻回したもので、中心にリアクトルのリム部４１となる長方形の開口部１１が形成されている。コイル１の両端部１２，１３は、長方形をしたコイル１の一方の短辺側に、コイル１の最外周部分を延長する方向に引き出されている。コイル１の両端部１２，１３は、リアクトルに設ける端子２と接続するものであり、そのため、コイル１の巻回部分との間に段部１４が設けられている。
　コイル１は、シリコーン樹脂などの絶縁樹脂の成型品１５内に埋設されている。この絶縁樹脂の成型品１５には、コイル１を外装ケース３内に配置する際の位置決め部材として、突起１５１が複数設けられている。本実施形態では、この位置決め用の突起１５１は、コイル１の各長辺に２箇所ずつ設けられているが他の箇所でも良い。
　絶縁樹脂の成型品１５には、コイル１の中央に設けられた開口部１１に合わせて、開口部１５２が形成されている。絶縁樹脂の成型品１５には、コイル１の両端部１２，１３の被覆部１５３が一体に設けられている。
　コイル１の両端部１２，１３には、端子２がそれぞれ溶接や半田付け、ねじ止めなどの手段により固定されている。これら一対の端子２は、コイル１の巻回部分から突出した両端部１２，１３の間に挟まれるように固定されている。各端子２は、四角形をしたねじ止め部２１と、その一辺にコイル１の平角線の幅に合わせた細幅の溶接部２２が設けられている。ねじ止め部２１の中心には貫通穴が設けられ、この貫通穴に図示しない外部接続端子を固定するためのねじ２４が挿入される。
　端子２のねじ止め部２１の一辺には、図１９に示すように、端子２に対して外部接続端子をねじ２４で接続する場合に、端子２のまわり止めとして働く突起２３が下向きに設けられている。この突起２３は、外装ケース３の端子台３１１に設けられた係止部３１４内に嵌め込まれる。これにより、ねじ２４の締結時において、端子２の変形防止や溶接部２２の断線防止の効果が得られる。この端子２に設ける回り止め部としては、図１９のように、端子２の下方に突起２３を形成するものに限定されない。端子台３１１に設ける係止部３１４の位置に応じて、端子２の水平方向や上方に突出させても良い。また、その数も複数でも良い。
（２）外装ケース
　図１０に示すように、本発明の容器に相当する外装ケース３は、その内部にコイル１を配置することができる大きさと形状を有する直方体の部材で、上面と下面が開口した枠状の樹脂部３１と、その下面の開口部を塞ぐ放熱板３２とから構成されている。放熱板３２は、枠状の樹脂部３１に固定されている。この場合、樹脂部３１と放熱板３２との接合部分を一体成型することにより、外装ケース３内に充填した混合粉末７や含浸する樹脂が接合部分から洩れ出ないようになっている。なお、樹脂部３１と放熱板３２の接着には一体成型に限らず、接着剤を塗布するなどしても良い。一体成型としては、放熱板３２に１つ以上の開口を設け、その開口に樹脂部３１を構成する樹脂を流し込み、樹脂部３１と共に固化させることで、放熱板３２と樹脂部３１とを一体に成型してもよい。放熱板３２の開口は、リアクトル設置面から樹脂部３１に向かって開口の断面が小さくなるようなテーパー状となっているとよい。
　樹脂部３１の一方の短辺部分には、一対の端子２の位置に合わせて、一対の端子台３１１が設けられている。これらの端子台３１１にはナット３１２が、埋設などの手法により一体に固定され、このナット３１２に端子２の貫通穴内に挿入したねじ２４を締結することにより、端子２とリアクトル外部の外部接続端子（図示せず）とが接続される。樹脂部３１には、端子台３１１に近接して、両端部１２，１３の被覆部を保持するための一対の凹部３１３が形成されている。外装ケース３内に配置されたコイル１は、その絶縁樹脂の成型品１５に設けた位置決め用の突起１５１を外装ケース３の内面に当接させると共に、凹部３１３内に被覆部を嵌め込むことで、外装ケース３内の適正な位置に保持される。
　図２１に示すように、樹脂部３１には、位置決め用の突起１５１が容易に移動することを抑制する外れ止め部が設けられている。この外れ止め部は、本実施形態では、樹脂部３１の内面に突出した突起３１５であって、この突起３１５が位置決め用の突起１５１の上面に係合することで、外装ケース３内に成型品１５を正確に保持することができる。なお、外れ止め部としては突起３１５に限らず、位置決め用の突起１５１の先端が嵌合する凹部でも良い。
　位置決め用の突起１５１は、図２０に示すように、成型品１５の底部に対してＬ字形に設けられ、Ｌ字形の垂直部分により、コイル１と外装ケース３の底面との間にコア４の下部ヨーク部４３が充填される空間部が形成され、Ｌ字形の水平部分により、コイル１と外装ケース３の内面との間にコア４の外ヨーク部４４が充填される空間部が形成される。これにより、コイル１の周囲に適切な断面積を有するコア４を、簡単且つ確実に形成することが可能になる。
（３）混合粉末の充填
　本製造方法においては、まず、第１粉末と第２粉末を混合して、混合粉末７を作成しておく。そして、図１１に示すように、外装ケース３内に、絶縁樹脂の成型品１５内に埋設したコイル１を配置する。その後、図１２に示すように、外装ケース３の上面開口部から、外装ケース３と絶縁樹脂の成型品１５との隙間に、予め用意した混合粉末７を充填する。この場合、混合粉末７は、外装ケース３の上縁部から、外装ケース３の樹脂部３１の肉厚程度低い位置まで充填する。容器内に混合粉末７を充填した後は、容器全体を振動させることで、容器内の混合粉末７の密度を高める。振動の方法としては、容器全体をモータやカムなどを利用して上下または／及び前後左右に振動させたり、タッピングしたり、容器をハンマー状の部材で細かく叩く方法でも良い。容器全体を超音波振動子で振動させても良い。
　外装ケース３内に充填した混合粉末７に振動を与えた後は、外装ケース３と絶縁樹脂の成型品１５との隙間に充填されている混合粉末７部分に樹脂８を注入して含浸させる。樹脂８を混合粉末７に円滑に流入させたり、ボイドの発生を防止するため、含浸時に真空引きをすることも可能である。樹脂として熱硬化性樹脂や紫外線硬化樹脂などを使用した場合には、含浸後に所定の温度に加熱したり、紫外線照射を行うことで、樹脂を硬化する。
　この場合、樹脂８を外装ケース３内における混合粉末７が充填された高さよりも高い、外装ケース３の上縁部一杯の位置にまで充填する。このようにすると、樹脂８が硬化した後は、図１３に示すように、混合粉末７の上部に保護層５となる樹脂８により、硬化したコアの表面が被覆され、耐衝撃性能や絶縁性能が向上すると共に、防滴、防錆の効果もある。この保護層５の厚さは、０．５～２．０ｍｍとすると良い。
（４）第１の製造方法の作用効果
　本製造方法では、外装ケース３内に充填した混合粉末７を振動させることで、平均粒子径の大きな第１粉末の隙間に、平均粒子径の小さな第２粉末を確実に送り込むことができ、軟磁性粉末粒子を容器内に高密度で充填することができる。また、粘度の小さな樹脂８を使用することで、密度が高い混合粉末の狭い隙間にも樹脂８を円滑に含浸させることができ、使用する樹脂量を削減することができ、その点でも軟磁性粉末の密度の向上に繋がる。　
　本製造方法では、混合粉末７を外装ケース３内に充填して振動した後、樹脂を含浸・硬化させるだけの工程で、外装ケース３、磁性コア及びコイル１が一体になった製造することができるので、リアクトルの製造が極めて容易になる第１粉末や第２粉末の平均粒子径及び平均円形度を適切に選択し、これらに含浸する樹脂の粘度を適切に選択したので、高密度及び高透磁率を達成することができる。
　本製造方法では、コアを固化させるための容器が外装ケース３を兼用しているので、リアクトルの製造完了後に容器を取り外す必要がなく、製造作業が簡単に行える。外装ケース３の底部の全面に放熱板３２が設けられ、硬化したコアと直接広い面積で接触しているので、リアクトルの通電時に発生する熱を効果的に放熱することができる。また、コイルとコアと放熱板の間に隙間がないことから、熱伝導性に優れている利点もある。
　本製造方法では、樹脂部３１に位置決め用の突起１５１が容易に移動することを抑制する突起３１５を設けたので、軟磁性複合材料４の充填時にコイル１が外装ケース３内で不用意にずれるおそれがなく、コイル１周囲に形成されるコアの断面積を設計値通りに確保できる利点がある。
［３－２．第２の製造方法］
　本製造方法は、外装ケース３内にコイルケース６を配置して、コイル１を絶縁樹脂の成型品１５に埋設する点が、第１の製造方法と相違する。以下にその相違点について詳細に説明する。
（１）コイル、外装ケース、混合粉末、樹脂
　本製造方法のコイル１は、図１４に示すように、第１の製造方法で使用したコイル１と同様なものを使用するが、絶縁樹脂の成型品１５内に埋設していない単体を使用する。コイル１の両端部１２，１３に端子２が予め溶接されている点も同じである。ただし、第１の製造方法や第２の製造方法において、端子２を予め溶接することなく、リアクトルの組立後に溶接しても良い。本製造方法の端子２、外装ケース３、混合粉末７及び樹脂８は、第１の製造方法と同一のものを使用する。
（２）コイルケースとその蓋
　本製造方法では、図１４に示すように、外装ケース３内部に装着するコイルケース６を使用する。コイルケース６は、コイル１を外形に沿った上面開口型の箱形または皿形をした直方体の部材で、外装ケース３と同様な素材で作成されている。コイルケース６の中央部にはコイル１の中央に設けられた開口部１１に合わせて、リアクトルのリム部となる開口部６１が形成されている。コイルケース６の一方の短辺側には、両端部１２，１３の位置に合わせて凹部６２が一体に設けられている。コイルケース６の対向する長辺には、それぞれ一対の位置決め用の突起６３が設けられている。位置決め用の突起６３の位置は、長辺に限らず、他の部分でも良い。
　この位置決め用の突起６３は、第１実施形態において成型品１５に設けた位置決め用の突起１５１に相当するもので、その形状や外装ケース３との関係は第１実施形態に述べた通りである。また、外装ケース３の樹脂部３１に、第１の製造方法で述べたような外れ止め部である突起３１５を設けることも可能である。
　この位置決め用の突起６３は、図２０に示した成型品１５の位置決め用の突起１５１と同様に、コイルケース６の底部に対してＬ字形に設けられ、Ｌ字形の垂直部分により、コイルケース６と外装ケース３の底面との間にコア４の下部ヨーク部４３が充填される空間部が形成され、Ｌ字形の水平部分により、コイルケース６と外装ケース３の内面との間にコア４の外ヨーク部４４が充填される空間部が形成される。これにより、コイル１の周囲に適切な断面積を有するコア４を、簡単且つ確実に形成することが可能になる。
　コイルケース６には、その上面開口部を塞ぐ蓋６４が設けられている。この蓋６４にも、コイル１の中央に設けられた開口部１１に合わせて、開口部６１が設けられている。両端部１２，１３の位置に合わせてコイルケース６に形成された一対の凹部６２を、上方から覆う一対の凸部も設けられている。
（３）コイルの埋設工程
　図１５に示すように、上面が開口した外装ケース３内に、コイルケース６を配置する。この場合、コイルケース６に設けた位置決め用の突起６３を樹脂部３１の長辺の内面に当接させると共に、外装ケース３の凹部３１３内にコイルケース６の凹部６２を嵌め込むことで、コイルケース６を外装ケース３内の適正な位置に保持させる。次いで、図１６に示すように、コイルケース６内にコイル１単体を嵌め込む。この場合、コイル１の両端部１２，１３を、コイルケース６の凹部６２内に嵌め込むと共に、コイル１の開口部１１の内側にコイルケース６の開口部６１を嵌め込むことで、コイルケース６内でのコイル１の位置決めを行う。
　この状態で、図１７に示すように、コイルケース６内に絶縁樹脂を充填・固化することで、絶縁樹脂の成型品１５を作成する。このようにしてコイル１が絶縁されると共に、コイルとコイルケースの隙間の空気層がなくなり熱伝導性が確保された後は、図１８に示すように、コイルケース６の上部を蓋６４で塞ぎ、密閉する。その後、第１実施形態の図１２と同様に、外装ケース３内に、混合粉末７を充填し、第１実施形態と同様な手法で振動する。混合粉末７の充填及び振動が終了した後は、外装ケース３の上面開口部から混合粉末７に樹脂８含浸させ、この樹脂８を硬化することで、図１３のように、コアとそれを覆う保護層５を形成する。最後に、ねじ２４とナット３１２を用いて、端子台３１１に端子２を固定することで、リアクトルを完成する。
（４）第２の製造方法の効果
　第１の製造方法と同様に、第１粉末や第２粉末の平均粒子径及び平均円形度を適切に選択し、これらに含浸する樹脂の粘度、含浸量を適切に選択したので、高密度及び高透磁率を達成することができる。コイル１の絶縁樹脂の周囲に、コイルケース６や蓋６４が設けられているので、絶縁樹脂の成型品１５の肉厚を少なくしても、十分な絶縁性能を確保できる。
　本製造方法では、樹脂部３１にコイルケース６に設けた位置決め用の突起６３が容易に移動することを抑制する突起３１５を設けたので、軟磁性複合材料４の充填時にコイルケース６が外装ケース３内で不用意にずれるおそれがなく、コイルケース６の周囲に形成されるコアの断面積を設計値通りに確保できる利点がある。
　また、コイルケースに設けた蓋６４に、コイルケース６内に絶縁樹脂を注入した場合、絶縁樹脂から発生する空気をコイルケース６外部に放出するための開口部６４１を複数設けたので、コイルケース６内に対する絶縁樹脂の充填が円滑に行える。
［３．第１実施形態の作用効果］
　本実施形態では、平面が長方形のリム部を用い、リム部の水平断面積Ｓ１、上ヨーク部の断面積Ｓ２及び下ヨーク部の断面積Ｓ３の比率をＳ１：Ｓ２＝１：０．６～１．０且つＳ１：Ｓ３＝１：０．６～１．０としたので、リム部の断面積に対応して上下のヨーク部の断面積を広くした場合でも、ヨーク部の高さを増加させることなく、十分な磁路を確保することができる。また、リム部の長尺Ａと短尺Ｂの比率が、Ａ：Ｂ＝１．２～１５：１の範囲としたので、インダクタンス値の向上と熱損失の増加防止の効果を、バランス良く達成することができる。
　本実施形態では、外装ケースの壁が樹脂製であり、その部分に端子台が一体成型されているために、端子台とケース壁部一体成型による小型化、部品点数・組立工数の削減などが可能になる効果がある。
［４．第２実施形態］
　本実施形態は、長方形の一例である角丸長方形（トラック型の長方形）に本発明を適用したものである。本発明において、長方形とは、少なくとも長辺に直線部分を有する、長尺方向と短尺方向を有する形状を意味するものであり、四隅の９０°の角度の円弧状の面取り部分の半径が大きく、短辺に直線部分が存在しない形状も含む。図２２は、第２実施形態のリアクトルの水平断面図であって、本発明のおける長尺Ａはリム部４１の水平断面の長さ寸法を指し、短尺Ｂはリム部４１の水平断面の幅寸法を指す。また、上ヨーク部４２の断面積Ｓ２と下ヨーク部４３の断面積Ｓ３は円弧状をした９０°の角度の面取り部分の１／２、すなわち４５°の角度の位置を基準として決定する。
　本実施形態では、外装ケース３、コイルケース６やその蓋６４が角丸長方形であることをのぞき、第１実施形態の第２の製造方法で説明したリアクトルと同様な構成を有している。
　本実施形態において、図２３に示すように、コイルケース６の蓋部６４に空気抜きの開口部６４１が形成されている。すなわち、コイルケース６にコイル１を配置して放熱用の絶縁樹脂を充填した後に、コイルケース６に蓋６４を取り付けようとした場合、コイルケース６内部に空気が残っていると蓋６４が閉まらないという問題を解消するため、空気の逃げ孔として開口部６４１を設けている。また、この空気の逃げ孔用の開口部６４１にコア４の充填時にコア４が流入した場合のコア４とコイル１の絶縁のために、開口部の下に位置するコイル１部分に絶縁テープ１６を巻付けて絶縁を強化している。絶縁樹脂のみでもコア４とコイル１の絶縁は確保できるが、更なる絶縁性能が求められる場合には、絶縁テープ１６を巻き付けることが好ましい。なお、絶縁樹脂の注入量や注入速度、絶縁樹脂の種類によってコイルケース６内に空気が残存しない場合や、リアクトルの性能上残存した空気が無視できる場合には、蓋６４に開口部６４１が設けられていなくても良い。また、第１実施形態においても、蓋６４に開口部６４１を設けることができる。
　このように、本実施形態においても、リム部の断面積Ｓ１、上ヨーク部の断面積Ｓ２及び下ヨーク部の断面積Ｓ３の比率をＳ１：Ｓ２＝１：０．６～１．０且つＳ１：Ｓ３＝１：０．６～１．０とすることにより、リム部の断面積に対応して上下のヨーク部の断面積を狭くした場合でも、ヨーク部の高さを増加させることなく、十分な磁路を確保することができる。また、リム部の長尺Ａと短尺Ｂの比率を、Ａ：Ｂ＝１．２～１５：１の範囲とすることにより、インダクタンス値の向上と熱損失の増加防止の効果を、バランス良く達成することができる。
［５．他の実施形態］
　本発明は、以上の実施形態に限定されるものではない。以上の実施形態は例として提示したものであって、その他の様々な形態で実施されることが可能である。発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲、要旨、その均等の範囲に含まれる。下記は、その一例である。
（１）リム部４１は、長尺Ａと短尺Ｂを有していればよく、図２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄの水平断面図に示すように、例えば、面取り部が直線である長方形（図２５Ａ）、長細の楕円形（図２５Ｂ）、長辺が外側に湾曲した曲線であり、短辺が直線のもの（図２５Ｃ）、長辺が内側に湾曲した曲線であり、短辺が直線のもの（図２５Ｄ）であっても良い。また、六角形などの多角形であっても良い。また、図２６の横断面図に示すように、横断面から見たときのリム部４１の高さ部分が内側にくびれた形状７０であってもよい。
（２）図示の実施形態では、コアに埋設しているコイルは１つであるが、複数のコイルを、左右に並べたり、上下に重ねたりして埋設可能である。
（３）容器として、蓋を有するものを使用しても良い。その場合、容器の蓋や容器の樹脂部に設けた注入口から軟磁性複合材料を容器内に注入し、硬化させることで、コアを作製する。容器の蓋に、軟磁性複合材料の注入時における空気抜きのために、開口部を設けても良い。
　本発明は、薄型で優れたインダクタンス値を有するリアクトルを得ることができる。
１…コイル、１１…開口部、１２…巻始めの端部、１３…巻き終わりの端部、１４…段部、１５…絶縁樹脂の成型品、１５１…位置決め用の突起、１５２…開口部、１５３…端部の被覆部、２…端子、２１…ねじ止め部、２２…溶接部、２３…突起、２４…ねじ、３…外装ケース、３１…樹脂部、３１１…端子台、３１２…ナット、３１３…凹部、３１４…係止部、３２…放熱板、４…コア、４１…リム部、４２…上ヨーク部、４３…下ヨーク部、４４…外ヨーク部、５…保護層、６…コイルケース、６１…開口部、６２…凹部、６３…位置決め用の突起、６４…蓋、７０…くびれた形状

Claims (18)

  1. 　コアと、
    前記コアの内部に埋設されたコイルと、
    前記コイルの内周に設けられた開口部と、
    前記コイルの前記開口部内に形成され、前記コイルの軸方向から見た平面形状が長尺と短尺を有するリム部と、
    前記コイルの上面外側に形成されたコアの上ヨーク部と、前記コイルの下面外側に形成されたコアの下ヨーク部とを備え、
    前記リム部の断面積Ｓ１、上ヨーク部の断面積Ｓ２及び下ヨーク部の断面積Ｓ３の比率が、Ｓ１：Ｓ２＝１：０．６～１．０、且つＳ１：Ｓ３＝１：０．６～１．０であるリアクトル。
  2. 　前記コイルが平角線から成る導体を巻回して構成され、その横断面が略四角形である請求項１に記載のリアクトル。
  3. 　前記コイルが前記導体をエッジワイズ巻きまたはフラットワイズ巻きで巻いている請求項２に記載のリアクトル。
  4. 　前記コイルが前記導体をα巻きして巻き回されている請求項３項に記載のリアクトル。
  5. 　前記コイルが丸線から成る導体を巻回して構成されている請求項１に記載のリアクトル。
  6. 　前記コアが上面開口型の容器内に収納され、前記容器の下面に前記コアの底面と接触する放熱板が設けられている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のリアクトル。
  7. 　前記上面開口型の容器の壁部は樹脂であり、前記壁部と端子台が一体に形成されている請求項６に記載のリアクトル。
  8. 　前記コイルの端部に、回り止め部を備えた端子が設けられている請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のリアクトル。
  9. 　前記コイルの周囲に絶縁樹脂が設けられ、その絶縁樹脂の外側に前記コアが形成されている請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のリアクトル。
  10. 　前記絶縁樹脂に、前記コイルの位置決め部材が設けられている請求項９に記載のリアクトル。
  11. 　前記位置決め部材が、コイルの下部に空間部を確保するものであり、この空間部にコアが充填されている請求項１０に記載のリアクトル。
  12. 　前記コイルがコイルケース内に収容され、コイルケースの内側に絶縁樹脂が設けられている請求項９に記載のリアクトル。
  13. 　前記コイルケースが蓋を有するものであり、その蓋に開口部が設けられている請求項１２に記載のリアクトル。
  14. 　前記コイルケースに、前記コイルの位置決め部材が設けられている請求項１２または請求項１３に記載のリアクトル。
  15. 　前記位置決め部材が、コイルケースの下部に空間部を確保するものであり、この空間部分にコアが充填されている請求項１２から請求項１４のいずれか１項に記載のリアクトル。
  16. 　前記容器に、前記位置決め部材が係合する外れ止め部が設けられている請求項１２から請求項１５のいずれか１項に記載のリアクトル。
  17. 　前記コアが、軟磁性粉末と樹脂を混合して、前記容器内に充填して硬化させたものである請求項６から請求項１６のいずれか１項に記載のリアクトル。
  18. 　前記コアが、前記容器内に軟磁性粉末を充填して振動した後、前記軟磁性粉末に樹脂を含浸させて硬化させたものである請求項６から請求項１６のいずれか１項に記載のリアクトル。
     
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