WO2020116293A1 - リアクトル - Google Patents

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AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Definitions

  • Patent Document 1 discloses a reactor including a coil having a winding portion formed by winding a winding wire and a magnetic core forming a closed magnetic circuit.
  • the magnetic core of this reactor can be divided into an inner core portion arranged inside the winding portion and an outer core portion arranged outside the winding portion.
  • a magnetic core is formed by connecting an inner core portion formed by combining a plurality of core pieces and a gap member, which are independent of each other, and a core piece forming the outer core portion with a bolt member.
  • the reactor of the present disclosure is A coil having a winding portion, A reactor comprising an inner core portion arranged inside the winding portion, and a magnetic core having an outer core portion arranged outside the winding portion,
  • the magnetic core is A communication hole that penetrates the outer core portion and reaches the inner core portion,
  • a connecting shaft configured of a composite material filled in the communication hole, the connecting shaft connecting the inner core portion and the outer core portion,
  • the composite material is formed by dispersing soft magnetic powder in resin.
  • FIG. 1 is a perspective view of the reactor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a horizontal sectional view of the reactor of FIG.
  • FIG. 3 is a horizontal sectional view of the reactor of the second embodiment.
  • FIG. 4 is a horizontal sectional view of the reactor of the third embodiment.
  • FIG. 5 is a horizontal sectional view of the reactor of the fourth embodiment.
  • Patent Document 1 it is possible to accurately connect a plurality of core pieces. Further, since the bolt members that connect the core pieces are arranged so as to penetrate all the core pieces and are not arranged outside the coils, it is possible to suppress the reactor from becoming large due to the bolt members. However, with the configuration of Patent Document 1, there is room for improvement in terms of productivity, and there is also a possibility that the magnetic characteristics may deteriorate.
  • the inner core part is composed of a plurality of core pieces and gap members, it is necessary to provide through holes in each core piece and the gap member. Further, the work of aligning the core piece and the gap member and the work of penetrating the bolt member in alignment with the through holes of each member are complicated.
  • the bolt member is arranged in the portion that becomes the magnetic path, and the magnetic characteristics of the reactor are not good. This is because the material of the bolt member of Patent Document 1 is selected in consideration of the strength of tightening by the bolt member, and is not considered to be selected in consideration of the magnetic characteristics of the reactor.
  • the reactor of the present disclosure has excellent magnetic properties and can be manufactured with high productivity by a simple procedure.
  • a coil having a winding portion A reactor comprising an inner core portion arranged inside the winding portion, and a magnetic core having an outer core portion arranged outside the winding portion,
  • the magnetic core is A communication hole that penetrates the outer core portion and reaches the inner core portion,
  • the composite material is formed by dispersing soft magnetic powder in resin.
  • the inner core portion and the outer core portion are aligned, and the composite material is filled in the communication hole that penetrates the outer core portion and reaches the inner core portion.
  • the softened resin of the composite material adheres to the communication hole, the communication hole and the connecting shaft of the composite material are fused over the entire length with almost no gap, and the outer core portion and the inner core portion are connected by the connecting shaft. ..
  • the reactor can be completed only by filling the communication hole with the composite material, so that the productivity of the reactor can be improved.
  • the magnetic characteristics required for the reactor are unlikely to deteriorate. This is because the connecting shaft that connects the inner core portion and the outer core portion is made of a composite material, so that the reduction in magnetic characteristics required for the magnetic core of the reactor is suppressed.
  • Each of the inner core portion and the outer core portion may be in the form of a non-divided structure.
  • Each of the inner core portion and the outer core portion may be a combination of divided pieces, but if the inner core portion and the outer core portion are integrally formed of a non-divided structure, the inner core portion and the outer portion at the time of manufacturing the reactor Positioning with the core part becomes easy. As a result, the productivity of the reactor can be improved.
  • connection shaft may include a retaining portion that is hooked on the inner peripheral surface of the communication hole in the axial direction.
  • the connecting shaft will not easily mechanically come off the magnetic core.
  • the connection between the inner core portion and the outer core portion by the connecting shaft can be made stronger.
  • the structure of the retaining portion is not particularly limited.
  • the retaining portion may be formed by a thread-shaped irregularity formed on the outer peripheral surface of the connecting shaft.
  • the connecting shaft includes a projecting portion that projects in a direction intersecting the axial direction,
  • the retaining portion may be in the form of the protruding portion.
  • the connecting shaft is a retaining part that consists of an overhanging part that extends in a direction that intersects the axial direction of the connecting part, it is possible to reliably prevent the connecting shaft from coming off the magnetic core.
  • the overhanging portion include a thick shaft portion where the cross-sectional area of the connecting shaft is locally increased.
  • an intersecting axis that intersects the axial direction of the connecting axis can be cited.
  • ⁇ 5> As one form of the reactor of ⁇ 3> or ⁇ 4> above, An example is a form in which the retaining portion is formed inside the outer core portion.
  • the retaining portion of the connecting shaft is formed inside the inner core portion, the inner core portion and the outer core portion can be connected more firmly.
  • the overhanging part By forming the overhanging part so as to straddle the outer core part and the inner core part, it is possible to suppress an increase in reactor loss.
  • a gap air gap
  • the overhanging portion is formed across both core portions, the facing area of both core portions is reduced by the amount of the overhanging portion. As a result, it becomes difficult to form an air gap at the boundary between both core portions, so that it is possible to suppress an increase in reactor loss.
  • the composite material contains a resin, it has better machinability than a powder compact formed by pressing soft magnetic powder. As shown in an embodiment described later, since a communication hole having a complicated shape may be formed especially in the inner core portion, it is preferable to form the inner core portion with a composite material having excellent machinability.
  • the inner core part By configuring the inner core part with a composite material, it becomes easier to adjust the magnetic characteristics of the entire reactor. This is because the magnetic characteristics of the composite material can be easily adjusted by adjusting the content of the soft magnetic powder of the composite material. In particular, when the inner core portion and the outer core portion are independent moldings, there is only room for interposing the gap member between the inner core portion and the outer core portion, and the magnetic characteristics of the entire reactor are adjusted. hard. In contrast to this configuration, it is effective to configure the inner core portion with a composite material.
  • An example is a form in which the outer core portion is made of a soft magnetic powder compact.
  • the green compact easily increases the soft magnetic powder content, and by increasing the content, it is easy to increase the saturation magnetic flux density and relative permeability of the green compact.
  • the inner core portion is made of a composite material and the outer core portion is made of a powder compact, a reactor having extremely excellent magnetic characteristics can be obtained.
  • the reactor 1 shown in FIG. 1 is configured by combining a coil 2, a magnetic core 3 and a holding member 4.
  • the magnetic core 3 includes an inner core portion 31 and an outer core portion 32.
  • One of the features of the reactor 1 is that the inner core portion 31 and the outer core portion 32 are integrally formed of a non-divided structure, and the inner core portion 31 and the outer core portion 32 are connected by a connecting shaft 5 of a composite material. That is being done.
  • each component provided in the reactor 1 will be described in detail.
  • the coil 2 of the present embodiment includes a pair of winding portions 2A and 2B and a connecting portion 2R that connects the winding portions 2A and 2B.
  • the winding portions 2A and 2B are formed in a hollow cylindrical shape with the same number of windings and the same winding direction, and are arranged in parallel so that their axial directions are parallel to each other.
  • the coil 2 is manufactured by connecting the winding portions 2A and 2B which are manufactured by the separate windings 2w, but the coil 2 can be manufactured by using one winding 2w.
  • Each winding part 2A, 2B of this embodiment is formed in a rectangular tube shape.
  • the rectangular tube-shaped winding portions 2A and 2B are winding portions whose end faces have a quadrangular shape (including a square shape) with rounded corners.
  • the winding parts 2A and 2B may be formed in a cylindrical shape.
  • the cylindrical winding portion is a winding portion whose end surface shape is a closed curved surface shape (elliptical shape, perfect circle shape, race track shape, etc.).
  • the coil 2 including the wound portions 2A and 2B is a covered wire having an insulating coating made of an insulating material on the outer periphery of a conductor such as a rectangular wire or a round wire made of a conductive material such as copper, aluminum, magnesium, or an alloy thereof.
  • a conductor such as a rectangular wire or a round wire made of a conductive material such as copper, aluminum, magnesium, or an alloy thereof.
  • the conductor is made of a copper rectangular wire (winding 2w), and the insulating rectangular wire made of enamel (typically polyamide imide) is wound edgewise to form each winding portion 2A, 2B is formed.
  • Both ends 2a and 2b of the coil 2 are extended from the winding portions 2A and 2B and connected to a terminal member (not shown).
  • the insulating coating such as enamel is peeled off at both ends 2a and 2b.
  • an external device such as a power source for supplying electric power to the coil 2 is connected.
  • the magnetic core 3 includes inner core portions 31, 31 arranged inside the winding portion 2A and the winding portion 2B, and outer core portions 32, 32 forming a closed magnetic path with the inner core portions 31, 31. , Is provided.
  • the magnetic core 3 of this example has a gapless structure in which a gap member is not arranged between the inner core portion 31 and the outer core portion 32, but a structure including a gap member may be used.
  • the inner core portion 31 is a portion of the magnetic core 3 along the axial direction of the winding portions 2A and 2B of the coil 2.
  • both ends of the magnetic core 3 along the axial direction of the winding portions 2A and 2B project from the end faces of the winding portions 2A and 2B (FIG. 2).
  • the protruding portion is also a part of the inner core portion 31.
  • the end portion of the inner core portion 31 protruding from the winding portions 2A and 2B is inserted into a through hole 40 of the holding member 4 described later.
  • the shape of the inner core portion 31 is not particularly limited as long as it is a shape that follows the inner shape of the winding portion 2A (2B).
  • the inner core portion 31 of this example has a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the inner core portion 31 is a non-divided, one-piece structure, which is one of the factors that facilitate the assembly of the reactor 1.
  • the inner core portion 31 can also be configured by combining a plurality of split cores.
  • the inner core portion 31 may be formed by interposing a gap plate between the split cores.
  • the axial end surface 31e of the inner core portion 31 is in contact with the inner surface 32e of the outer core portion 32, which will be described later (FIG. 2).
  • An adhesive may be interposed between the end surface 31e and the inner surface 32e, but it does not have to be provided. This is because the inner core portion 31 and the outer core portion 32 are connected by the connecting shaft 5, as described later.
  • the peripheral surface 31s excluding the end surface 31e faces the inner peripheral surfaces of the winding portions 2A and 2B, but does not contact the inner peripheral surface, and the inner peripheral surface thereof. It is held in a position away from. This is because both the inner core portion 31 and the winding portions 2A and 2B mechanically engage with a holding member 4 described later, and the relative positions of the inner core portion 31 and the winding portions 2A and 2B are determined. Because it is.
  • the inner core portion 31 of this example further includes an inner core hole 61.
  • the inner core hole 61 of this example is a through hole that penetrates the inner core portion 31 in the axial direction.
  • the inner core hole 61 has a uniform inner peripheral surface shape in the axial direction.
  • the inner core hole 61 constitutes a part of the communication hole 6 described later.
  • a connecting shaft 5 made of a composite material is arranged inside the inner core hole 61.
  • the composite material is a material that can be a constituent material of the magnetic core 3 as described later. Therefore, the portion of the connecting shaft 5 arranged inside the inner core hole 61 may be considered as a part of the inner core portion 31.
  • the inner core hole 61 of this example has a circular cross section orthogonal to the axial direction.
  • the shape of the cross section of the inner core hole 61 is not particularly limited, and may be, for example, a polygonal shape such as a quadrangle or a pentagon.
  • the axis of the inner core hole 61 of this example matches the axis of the inner core portion 31.
  • the inner core hole 61 may be inclined with respect to the axial direction of the inner core portion 31.
  • the cross-sectional area of the inner core hole 61 is not particularly limited.
  • the cross-sectional area of the inner core portion 31 when the cross-sectional area of the inner core portion 31 is 100%, the cross-sectional area of the inner core hole 61 may be 5% or more and 30% or less.
  • the area of the cross section of the inner core hole 61 with respect to the inner core portion 31 is preferably 10% or more and 25% or less, and more preferably 10% or more and 20% or less.
  • the inner core hole 61 can be formed by a mold when the inner core portion 31 is molded. Further, the inner core hole 61 can also be formed by processing. In this case, the inner core hole 61 can be formed by forming a hole in the end surface 31e after forming the inner core portion 31 with a drill or the like.
  • the outer core portion 32 is a portion of the magnetic core 3 arranged outside the winding portions 2A and 2B (FIG. 1).
  • the shape of the outer core portion 32 is not particularly limited as long as it is a shape that connects the ends of the pair of inner core portions 31, 31.
  • the outer core portion 32 of this example is a rectangular parallelepiped block body, but may have a substantially dome shape or a U shape when viewed from above.
  • the outer core portion 32 is a non-divided structure and is one of the factors that facilitate the assembly of the reactor 1. Unlike the present example, the outer core portion 32 can also be configured by combining a plurality of split cores.
  • the outer core portion 32 has an inner surface 32e facing the end surfaces of the winding portions 2A and 2B of the coil 2, an outer surface 32o opposite to the inner surface 32e, and a peripheral surface 32s.
  • the inner surface 32e and the outer surface 32o are flat surfaces parallel to each other.
  • the upper surface and the lower surface of the peripheral surface 32s are flat surfaces that are parallel to each other and orthogonal to the inner surface 32e and the outer surface 32o.
  • two side surfaces are also parallel to each other and are flat surfaces orthogonal to the inner surface 32e and the outer surface 32o.
  • the outer core portion 32 of this example further includes an outer core hole 62 that extends coaxially with the inner core hole 61.
  • the outer core hole 62 of this example is a through hole whose one end side is opened to the outer surface 32o and the other end surface is opened to the inner surface 32e.
  • Two outer core holes 62 are provided in one outer core portion 32. That is, the entire reactor 1 is provided with the four outer core holes 62.
  • the outer core hole 62 of this example is a roughly T-shaped hole composed of a first hole portion h1 on the inner core portion 31 side and a second hole portion h2 on the outer surface 32o side.
  • the first hole portion h1 is a hole having the same inner peripheral surface shape and the same cross-sectional area as the inner core hole 61.
  • the second hole portion h2 is a hole having a larger cross-sectional area than the first hole portion h1.
  • the cross-sectional area referred to here is the area of the cross section orthogonal to the axial direction of the outer core hole 62 (communication hole 6). Unlike this example, the cross-sectional area of the first hole portion h1 may be smaller or larger than the cross-sectional area of the inner core hole 61.
  • the connecting shaft 5 made of a composite material is also arranged inside the outer core hole 62. Therefore, the portion of the connecting shaft 5 arranged inside the outer core hole 62 may be considered as a part of the outer core portion 32.
  • the inner core portion 31 and the outer core portion 32 are composed of a powder compact formed by press-molding raw material powder containing soft magnetic powder, or a composite material compact formed by dispersing soft magnetic powder in resin. be able to.
  • the core portions 31 and 32 may be hybrid cores in which the outer periphery of the powder compact is covered with the composite material.
  • the core portions 31 and 32 may be a molded body of a composite material in which a gap plate such as alumina is embedded, or a mold core in which the core piece and the gap plate are connected and the outer periphery thereof is covered with resin. May be.
  • a powder compact can be manufactured by filling raw material powder into a mold and pressurizing it. Because of the manufacturing method, it is easy to increase the content of the soft magnetic powder in the powder compact. For example, the content of the soft magnetic powder in the green compact can be more than 80% by volume, and more than 85% by volume. Therefore, in the case of a powder compact, it is easy to obtain the core portions 31 and 32 having high saturation magnetic flux density and high relative magnetic permeability.
  • the relative magnetic permeability of the green compact can be 50 or more and 500 or less, and further 200 or more and 500 or less.
  • the soft magnetic powder of the compacted body is an aggregate of soft magnetic particles composed of an iron group metal such as iron and its alloys (Fe-Si alloy, Fe-Ni alloy, etc.).
  • An insulating coating made of phosphate or the like may be formed on the surface of the soft magnetic particles.
  • the raw material powder may contain a lubricant or the like.
  • a molded body of composite material can be manufactured by filling a mold with a mixture of soft magnetic powder and unsolidified resin and solidifying the resin. Due to the manufacturing method, the content of the soft magnetic powder can be easily adjusted in the composite material.
  • the content of the soft magnetic powder in the composite material can be 30% by volume or more and 80% by volume or less. From the viewpoint of improving the saturation magnetic flux density and heat dissipation, the content of the magnetic powder is preferably 50% by volume or more, 60% by volume or more, and 70% by volume or more. Further, from the viewpoint of improving the fluidity in the manufacturing process, the content of the magnetic powder is preferably 75% by volume or less.
  • the relative magnetic permeability of the molded body of the composite material can be 5 or more and 50 or less, and further 20 or more and 50 or less.
  • the soft magnetic powder of the composite material can be the same as that used in the green compact.
  • the resin contained in the composite material include a thermosetting resin, a thermoplastic resin, a room temperature curable resin, and a low temperature curable resin.
  • the thermosetting resin include unsaturated polyester resin, epoxy resin, urethane resin, and silicone resin.
  • the thermoplastic resin include polyphenylene sulfide resin, polytetrafluoroethylene resin, liquid crystal polymer, polyamide resin such as nylon 6 and nylon 66, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene resin and the like.
  • BMC Bit molding compound in which calcium carbonate or glass fiber is mixed with unsaturated polyester, millable silicone rubber, millable urethane rubber, etc.
  • a non-magnetic and non-metal powder such as alumina or silica in addition to the soft magnetic powder and the resin, the heat dissipation property can be further enhanced.
  • the content of the non-magnetic and non-metal powder is 0.2 mass% or more and 20 mass% or less, further 0.3 mass% or more and 15 mass% or less, and 0.5 mass% or more and 10 mass% or less. ..
  • the holding member 4 shown in FIG. 2 is interposed between the end surfaces of the winding portions 2A and 2B of the coil 2 and the inner surface 32e of the outer core portion 32 of the magnetic core 3 and is arranged in the axial direction of the winding portions 2A and 2B. It is a member that holds the end surface and the outer core portion 32.
  • the holding member 4 is typically made of an insulating material such as polyphenylene sulfide resin.
  • the holding member 4 functions as an insulating member between the coil 2 and the magnetic core 3, and a positioning member for the inner core portion 31 and the outer core portion 32 with respect to the winding portions 2A and 2B.
  • the two holding members 4 of this example have the same shape. Therefore, since the mold for manufacturing the holding member 4 can be shared, the productivity of the holding member 4 is excellent.
  • the holding member 4 can be omitted.
  • the holding member 4 includes a pair of through holes 40, 40, a pair of core support portions 41, a pair of coil storage portions 42, and one core storage portion 43.
  • the through hole 40 penetrates in the thickness direction of the holding member 4, and the end portion of the inner core portion 31 is inserted into the through hole 40.
  • the core support portion 41 is a tubular piece that projects from the inner peripheral surface of each through hole 40 toward the inner core portion 31 and supports the inner core portion 31.
  • the coil housing portion 42 (FIG. 2) is a recess along the end surface of each winding portion 2A, 2B, and is formed so as to surround the core support portion 41, and the end surface and its vicinity are fitted.
  • the core accommodating portion 43 is formed by partially recessing the surface of the holding member 4 on the outer core portion 32 side in the thickness direction, and the inner surface 32e of the outer core portion 32 and its vicinity are fitted.
  • the end surface 31e of the inner core portion 31 fitted in the through hole 40 of the holding member 4 projects from the bottom surface of the core housing portion 43 (FIG. 3). Therefore, the end surface 31e of the inner core portion 31 and the inner surface 32e of the outer core portion 32 are in contact with each other.
  • the reactor 1 of this example is provided with two connecting shafts 5.
  • the one connecting shaft 5 connects the outer core portion 32 on the left side of the paper surface of FIG. 2, the inner core portion 31 housed in the winding portion 2A, and the outer core portion 32 on the right side of the paper surface.
  • the other connecting shaft 5 connects the outer core portion 32 on the left side of the drawing, the inner core portion 31 housed in the winding portion 2B, and the outer core portion 32 on the right side of the drawing.
  • the connecting shaft 5 is made of a composite material with which the communication hole 6 is filled. Therefore, the outer peripheral shape of the connecting shaft 5 has a shape that matches the inner peripheral shape of the communication hole 6.
  • the resin contained in the composite material forming the connecting shaft 5 is fused to the inner peripheral surface of the communication hole 6 when the communication hole 6 is filled with the composite material. Therefore, the communication hole 6 and the connecting shaft 5 are in close contact with each other with almost no gap over the entire length, and the connecting shaft 5 connects the outer core portion 32 and the inner core portion 31.
  • the communication hole 6 of this example is formed by connecting the inner core hole 61 and the outer core hole 62, as described above. Therefore, the communication hole 6 penetrates the one outer core portion 32, the inner core portion 31, and the other outer core portion 32. Both ends of the communication hole 6 are second holes h2 (a part of the outer core hole 62) having a larger cross-sectional area than the other portions. Therefore, the connecting shaft 5 of the composite material filled in the communication hole 6 includes the thin shaft portion 50 and the thick shaft portion 51.
  • the thin shaft portion 50 is a portion corresponding to the first hole portion h1 of the outer core hole 62 and the inner core hole 61.
  • the thick shaft portion 51 is a portion corresponding to the second hole portion h2 of the outer core hole 62.
  • the end surface of the thick shaft portion 51 is flush with the outer surface 32o of the outer core portion 32.
  • the thick shaft portion 51 is a projecting portion that projects beyond the thin shaft portion 50 in a direction intersecting the axial direction of the connecting shaft 5.
  • An end surface of the thick shaft portion 51 on the inner surface 32e side is in contact with a step between the first hole portion h1 and the second hole portion h2 in the communication hole 6. That is, the thick shaft portion 51 functions as a retaining portion that is caught on the inner peripheral surface of the communication hole 6 in the axial direction of the connecting shaft 5, and prevents the connecting shaft 5 from coming off the magnetic core 3.
  • the connection between the inner core portion 31 and the outer core portion 32 by the connecting shaft 5 can be strengthened.
  • the outer core portion 32 is sandwiched between the thick shaft portion 51 of the connecting shaft 5 and the end surface 31e of the inner core portion 31, so that the outer core portion 32 does not fall off from the inner core portion 31.
  • the inner core portion 31 and the outer core portion 32 can be directly coupled without any additional configuration other than the coupling shaft 5.
  • the composition of the composite material forming the connecting shaft 5 can be appropriately selected.
  • the composition of the composite material forming the connecting shaft 5 may be the same as or different from the composition of the composite material forming the inner core portion 31. It may be. If the connecting shaft 5 and the inner core portion 31 have the same composition, it is possible to suppress unevenness in the magnetic characteristics of the inner core portion 31 including the connecting shaft 5.
  • the resin content of the connecting shaft 5 can be made larger than the resin content of the inner core portion 31. By doing so, it becomes easy to fill the communication hole 6 with the composite material. In that case, it is preferable that the content of the soft magnetic powder in the connecting shaft 5 does not become too low in order to suppress the deterioration of the magnetic characteristics of the connecting shaft 5.
  • the resin content of the connecting shaft 5 may be 50% by volume or more and 60% by volume or less, and the soft magnetic powder content may be 40% by volume or more and 50% by volume or less.
  • the resin content of the connecting shaft 5 may be smaller than the resin content of the inner core portion 31.
  • the content of the soft magnetic powder of the connecting shaft 5 is made larger than the content of the soft magnetic powder of the inner core portion 31. Since the connecting shaft 5 is located at the center of the magnetic path in the inner core portion 31, it is possible to improve the magnetic characteristics of the magnetic core 3 by improving the magnetic characteristics of the connecting shaft 5.
  • the resin content of the connecting shaft 5 may be 30% by volume or more and 40% by volume or less, and the soft magnetic powder content may be 60% by volume or more and 70% by volume or less.
  • the composite material When filling the communication hole 6 with the composite material, the composite material may be filled only from one end side of the communication hole 6, or the composite material may be filled from one end side and the other end side.
  • the reactor 1 of this example can be used as a constituent member of a power conversion device such as a bidirectional DC-DC converter mounted in an electric vehicle such as a hybrid vehicle, an electric vehicle, or a fuel cell vehicle.
  • the reactor 1 of this example can be used while being immersed in a liquid refrigerant.
  • the liquid refrigerant is not particularly limited, but when the reactor 1 is used in a hybrid vehicle, ATF (Automatic Transmission Fluid) or the like can be used as the liquid refrigerant.
  • a fluorine-based inert liquid such as Fluorinert (registered trademark), a CFC-based refrigerant such as HCFC-123 or HFC-134a, an alcohol-based refrigerant such as methanol or alcohol, or a ketone-based refrigerant such as acetone is used as a liquid refrigerant.
  • a fluorine-based inert liquid such as Fluorinert (registered trademark)
  • a CFC-based refrigerant such as HCFC-123 or HFC-134a
  • an alcohol-based refrigerant such as methanol or alcohol
  • a ketone-based refrigerant such as acetone
  • the reactor 1 of this example can be manufactured with high productivity by a simple procedure. This is because the inner core portion 31 and the outer core portion 32 are both integrally formed with a non-divided structure, so that the inner core portion 31 and the outer core portion 32 can be easily aligned when the reactor 1 is manufactured. Further, when the inner core portion 31 and the outer core portion 32 are aligned and the communication hole 6 penetrating the outer core portion 32 and the inner core portion 31 is filled with the composite material, the resin of the composite material melts into the communication hole 6. To wear.
  • the communication hole 6 and the connecting shaft 5 of the composite material come into close contact with each other over the entire length with almost no gap, and the connecting shaft 5 connects the outer core portion 32 and the inner core portion 31.
  • the fact that the reactor 1 can be completed only by filling the communication holes 6 with the composite material also contributes to the improvement of the productivity of the reactor 1.
  • the magnetic properties required for the reactor 1 are unlikely to deteriorate. This is because the connecting shaft 5 that connects the inner core portion 31 and the outer core portion 32 is made of a composite material, so that the deterioration of the magnetic characteristics required for the magnetic core 3 of the reactor 1 is suppressed.
  • the reactor 1 of this example has four independent communication holes 6.
  • Each communication hole 6 has a role of connecting one inner core portion 31 and one outer core portion 32.
  • the communication hole 6 in this example is composed of an inner core hole 61 and an outer core hole 62.
  • the shape of the outer core hole 62 is the same as that of the first embodiment.
  • the inner core hole 61 is formed in a substantially T-shape composed of the third hole portion h3 and the fourth hole portion h4.
  • the third hole portion h3 is a short hole having an inner shape that matches the first hole portion h1 of the outer core hole 62.
  • the fourth hole portion h4 is a hole that extends in a direction intersecting with the third hole portion h3 and opens on the peripheral surface 31s of the inner core portion 31.
  • the fourth hole portion h4 of this example extends in a direction orthogonal to the axial direction of the third hole portion h3 (that is, the axial direction of the inner core portion 31). The entire opening of the fourth hole portion h4 is covered by the core support portion 41 of the holding member 4.
  • the substantially T-shaped inner core hole 61 can be formed, for example, as follows. First, the fourth hole h4 that penetrates the peripheral surface 31s of the inner core portion 31 is formed by a drill or the like. Then, a third hole h3 reaching the fourth hole h4 is formed by cutting from the end surface 31e of the inner core 31 in the axial direction of the inner core 31 with a drill or the like. When the inner core portion 31 is made of a composite material, both holes h3 and h4 can be formed by using a core that is pulled out in the axial direction of the inner core portion 31 and a core that is pulled out in the orthogonal direction.
  • the composite material When the composite material is filled from a position opening to the outer surface 32o of the communication hole 6, the composite material enters the fourth hole portion h4 from the outer core hole 62 through the third hole portion h3, and enters the fourth hole portion h4. The part that has entered becomes the overhanging part (prevention part) of the connecting shaft 5. At this time, since the opening of the fourth hole portion h4 is covered with the core support portion 41, the composite material may leak from the opening of the fourth hole portion h4 to the inside of the winding portions 2A and 2B and the core housing portion 43. There is no.
  • the reactor 1 of this example can also obtain the same effect as the reactor 1 of the first embodiment. Further, according to the reactor 1 of the present example, the connecting shaft 5 is almost never pulled out from the inner core portion 31, so that the inner core portion 31 and the outer core portion 32 can be connected more firmly.
  • the reactor 1 of this example has four independent communication holes 6.
  • the shape of the outer core hole 62 of the communication hole 6 of this example is the same as that of the first embodiment.
  • the inner core hole 61 has female screw-shaped irregularities formed on its inner peripheral surface. Therefore, when the connecting shaft 5 is filled with the composite material, the outer periphery of the portion of the thin shaft portion 50 of the connecting shaft 5 arranged in the inner core hole 61 becomes the screw-shaped portion 5m. The screw-shaped portion 5m is caught by the uneven shape of the inner peripheral surface of the inner core hole 61 and functions as a retaining portion of the connecting shaft 5.
  • the thread shape of the inner peripheral surface of the inner core hole 61 can be formed by processing the inner peripheral surface of the circular hole with a tap or the like.
  • the inner core portion 31 is formed of a composite material, it is possible to form the above-mentioned thread shape by using a male screw-shaped core.
  • the inner core hole 61 having the thread-shaped inner peripheral surface is formed by pulling out the inner core portion 31 while rotating the core.
  • the reactor 1 of this example can also obtain the same effect as the reactor 1 of the first embodiment. According to the reactor 1 of this example, there is an advantage that the formation of the inner core hole 61 is relatively easy.
  • a modification of this example is to form the screw-shaped portion 5m over the entire length of the connecting shaft 5.
  • Embodiment 4 the reactor 1 in which the overhanging portion (thick shaft portion 51) of the connecting shaft 5 is formed so as to straddle the outer core portion 32 and the inner core portion 31 will be described with reference to FIG. 5.
  • the communication hole 6 filled with the connecting shaft 5 of the present example has one outer core portion 32, one inner core portion 31, and the other outer core portion 32, as in the reactor 1 of the first embodiment. Penetrate through.
  • the cross-sectional area of the first hole portion h1 on the inner core portion 31 side is larger than the cross-sectional area of the second hole portion h2 on the outer surface 32o side.
  • the inner core hole 61 is composed of a fifth hole portion h5 extending over substantially the entire axial length of the inner core portion 31, and a sixth hole portion h6 formed at one end and the other end of the fifth hole portion h5.
  • the inner peripheral surface shape and cross-sectional area of the fifth hole portion h5 are the same as the inner peripheral surface shape and cross-sectional area of the second hole portion h2.
  • the inner peripheral surface shape and the sectional area of the sixth hole portion h6 are the same as the inner peripheral surface shape and the sectional area of the first hole portion h1.
  • the inner core hole 61 and the outer core hole 62 having the above shapes can be formed, for example, as follows. First, a through hole is formed in the inner core portion 31 (outer core portion 32) with a drill having a small diameter. Next, a short hole is formed in the end surface 31e (inner surface 32e) with a drill having a large diameter. In this case, the hole formed by the small diameter drill becomes the fifth hole portion h5 (second hole portion h2), and the hole formed by the thick diameter drill becomes the sixth hole portion h6 (first hole portion h1). ).
  • the connecting shaft 5 of the composite material filled in the communication hole 6 includes two thick shaft portions 51 in the axial direction of the thin shaft portion 50.
  • the thick shaft portion 51 is made of a composite material that fills the space formed by the first hole portion h1 and the sixth hole portion h6. Therefore, the thick shaft portion 51 is formed so as to straddle the inner core portion 31 and the outer core portion 32.
  • the reactor 1 of the present example in addition to obtaining the same effect as the reactor 1 of the first embodiment, it is possible to obtain the effect of reducing the leakage magnetic flux from the boundary between the inner core portion 31 and the outer core portion 32.
  • the end surface 31e of the inner core portion 31 and the inner surface 32e of the outer core portion 32 are in contact with each other.
  • a plurality of local gaps may be formed between the end surface 31e and the inner surface 32e. If the area of the cross section of the thick shaft portion 51 is increased, the area where the end surface 31e and the inner surface 32e face each other can be reduced in the first place, so that the number of local gaps can be reduced.
  • the leakage magnetic flux of the reactor 1 can be reduced, and the magnetic loss of the reactor 1 can be reduced.
  • the reactor 1 may be manufactured by appropriately combining the configurations related to the connecting shaft 5 of the first to fourth embodiments. For example, it is possible to form female screw-shaped irregularities on the inner peripheral surface of the inner core hole 61 of the first embodiment shown in FIG. Further, in the configuration of the fourth embodiment, the thick shaft portion 51 may be formed on the outer surface 32o side of the outer core portion 32. There is a possibility that the connection between the inner core portion 31 and the outer core portion 32 can be made stronger by combining a plurality of configurations related to the connecting shaft 5.

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Abstract

巻回部を有するコイルと、前記巻回部の内部に配置される内側コア部、及び前記巻回部の外部に配置される外側コア部を有する磁性コアと、を備えるリアクトルであって、前記磁性コアは、前記外側コア部を貫通し、前記内側コア部に至る連通孔と、前記連通孔に充填された複合材料で構成され、前記内側コア部と前記外側コア部とを連結させる連結軸と、を備え、前記複合材料は、樹脂中に軟磁性粉末が分散してなる。

Description

リアクトル
　本開示は、リアクトルに関する。
　本出願は、２０１８年１２月３日付の日本国出願の特願２０１８－２２６５４２に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　例えば、特許文献１には、巻線を巻回してなる巻回部を有するコイルと、閉磁路を形成する磁性コアとを備えるリアクトルが開示されている。このリアクトルの磁性コアは、巻回部の内部に配置される内側コア部と、巻回部の外部に配置される外側コア部と、に分けることができる。特許文献１では、互いに独立した複数のコア片とギャップ部材とを組み合わせてなる内側コア部と、外側コア部を形成するコア片と、をボルト部材で連結して磁性コアを形成している。
登録実用新案第３１９５２１２号公報
　本開示のリアクトルは、
　巻回部を有するコイルと、
　前記巻回部の内部に配置される内側コア部、及び前記巻回部の外部に配置される外側コア部を有する磁性コアと、を備えるリアクトルであって、
　前記磁性コアは、
　　前記外側コア部を貫通し、前記内側コア部に至る連通孔と、
　　前記連通孔に充填された複合材料で構成され、前記内側コア部と前記外側コア部とを連結させる連結軸と、を備え、
　前記複合材料は、樹脂中に軟磁性粉末が分散してなる。
図１は、実施形態１のリアクトルの斜視図である。 図２は、図１のリアクトルの水平断面図である。 図３は、実施形態２のリアクトルの水平断面図である。 図４は、実施形態３のリアクトルの水平断面図である。 図５は、実施形態４のリアクトルの水平断面図である。
・本開示が解決しようとする課題
　特許文献１の構成によれば、複数のコア片を精度良く連結することができる。また、コア片を連結するボルト部材が全てのコア片を貫通するように配置され、コイルの外側に配置されていないため、ボルト部材によるリアクトルの大型化を抑制できる。しかし、特許文献１の構成では、生産性の点で改善の余地があり、しかも磁気特性の低下が生じる恐れもある。
　第一に、内側コア部が複数のコア片とギャップ部材とで構成されているため、各コア片とギャップ部材とに貫通孔を設けなければならない。また、コア片とギャップ部材とを位置合わせする作業や、各部材の貫通孔と一致させてボルト部材を貫通させる作業が煩雑である。
　第二に、特許文献１の構成では磁路となる部分にボルト部材が配置されており、リアクトルの磁気特性が芳しくない。特許文献１のボルト部材の材質は、ボルト部材による締付けの強度を考慮して選択され、リアクトルの磁気特性を考慮して選択されているとは考えられないからである。
　そこで、本開示は、磁気特性に優れ、簡易な手順で生産性良く製造することができるリアクトルを提供することを目的の一つとする。
・本開示の効果
　本開示のリアクトルは、磁気特性に優れ、簡易な手順で生産性良く製造することができる。
・本開示の実施形態の説明
　最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
＜１＞実施形態に係るリアクトルは、
　巻回部を有するコイルと、
　前記巻回部の内部に配置される内側コア部、及び前記巻回部の外部に配置される外側コア部を有する磁性コアと、を備えるリアクトルであって、
　前記磁性コアは、
　　前記外側コア部を貫通し、前記内側コア部に至る連通孔と、
　　前記連通孔に充填された複合材料で構成され、前記内側コア部と前記外側コア部とを連結させる連結軸と、を備え、
　前記複合材料は、樹脂中に軟磁性粉末が分散してなる。
　上記構成のリアクトルを作製する場合、内側コア部と外側コア部とを位置合わせし、外側コア部を貫通して内側コア部に至る連通孔に複合材料を充填する。その結果、複合材料の軟化した樹脂が連通孔に接着し、連通孔と複合材料の連結軸とが全長にわたって殆ど隙間無く融着し、連結軸によって外側コア部と内側コア部とが連結される。このように、上記リアクトルの構成によれば、連通孔に複合材料を充填するだけでリアクトルを完成させられるため、リアクトルの生産性を向上させられる。
　上記構成のリアクトルでは、リアクトルに求められる磁気特性の低下が生じ難い。内側コア部と外側コア部とを連結する連結軸が複合材料で構成されているため、リアクトルの磁性コアに求められる磁気特性の低下が抑制されるからである。
＜２＞実施形態に係るリアクトルの一形態として、
　前記内側コア部と前記外側コア部の各々は、非分割構造の一体物である形態を挙げることができる。
　内側コア部と外側コア部はそれぞれ、分割片を組み合わせたものでも良いが、内側コア部と外側コア部とがそれぞれ非分割構造の一体物であると、リアクトルの作製時における内側コア部と外側コア部との位置合わせが容易になる。その結果、リアクトルの生産性を向上させられる。
＜３＞実施形態に係るリアクトルの一形態として、
　前記連結軸は、その軸方向に前記連通孔の内周面に引っ掛かる抜止部を備える形態を挙げることができる。
　連結軸に抜止部を形成することで、連結軸が機械的に磁性コアから外れ難くなる。その結果、連結軸による内側コア部と外側コア部との連結をより強固にできる。抜止部の構成は特に限定されない。例えば、連結軸の外周面に形成されるネジ山状の凹凸によって抜止部を形成することが挙げられる。
＜４＞上記＜３＞のリアクトルの一形態として、
　前記連結軸は、その軸方向に交差する方向に張り出す張出部を備え、
　前記抜止部は、前記張出部によって形成される形態を挙げることができる。
　連結部の軸方向に交差する方向に張り出す張出部からなる抜止部であれば、連結軸が磁性コアから外れることを確実に防止できる。張出部としては、例えば、局所的に連結軸の横断面の面積が大きくなった太軸部が挙げられる。また、張出部として、例えば、連結軸の軸方向に交差する交差軸が挙げられる。
＜５＞上記＜３＞又は＜４＞のリアクトルの一形態として、
　前記抜止部が、前記外側コア部の内部に形成されている形態を挙げることができる。
　連結軸の抜止部が外側コア部の内部に形成されていることで、内側コア部から外側コア部が外れることを効果的に抑制できる。
＜６＞上記＜５＞のリアクトルの一形態として、
　更に、前記抜止部が、前記内側コア部の内部にも形成されている形態を挙げることができる。
　更に連結軸の抜止部が内側コア部の内部にも形成されていることで、内側コア部と外側コア部との連結をより強固にできる。
＜７＞上記＜４＞のリアクトルの一形態として、
　前記張出部が、前記外側コア部と前記内側コア部とに跨がって形成されている形態を挙げることができる。
　外側コア部と内側コア部とに跨がるように張出部を形成することで、リアクトルの損失の増加を抑制できる。連結軸で外側コア部と内側コア部とを連結する本例のリアクトルでは、両コア部の境界に隙間（エアギャップ）ができる場合がある。境界にエアギャップができると、そのエアギャップから磁束が漏れ、リアクトルの損失が増加してしまう。これに対して、両コア部に跨がる張出部を形成すれば、張出部の分だけ両コア部の対向面積が減少する。その結果、両コア部の境界にエアギャップができ難くなるので、リアクトルの損失の増加を抑制できる。
＜８＞実施形態に係るリアクトルの一形態として、
　前記内側コア部が、樹脂中に軟磁性粉末が分散してなる複合材料で構成される形態を挙げることができる。
　複合材料は樹脂を含有するため、軟磁性粉末を加圧成形してなる圧粉成形体よりも機械加工性に優れる。後述する実施形態に示すように、特に内側コア部には、複雑な形状の連通孔を形成することがあるので、機械加工性に優れる複合材料で内側コア部を形成することが好ましい。
　内側コア部を複合材料で構成することで、リアクトル全体の磁気特性を調整し易くなる。複合材料の軟磁性粉末の含有量を調整することで、複合材料の磁気特性を調整し易いからである。特に、内側コア部と外側コア部とがそれぞれ、独立した成形物である場合、ギャップ部材を介在させる余地が内側コア部と外側コア部との間にしかなく、リアクトル全体の磁気特性を調整し難い。この構成に対して、内側コア部を複合材料で構成することは有効である。
＜９＞実施形態に係るリアクトルの一形態として、
　前記外側コア部が、軟磁性粉末の圧粉成形体で構成される形態を挙げることができる。
　圧粉成形体はその軟磁性粉末の含有量を高め易く、当該含有量を高めることで圧粉成形体の飽和磁束密度や比透磁率を高め易い。特に、内側コア部を複合材料、外側コア部を圧粉成形体とすれば、非常に優れた磁気特性を備えるリアクトルを得ることができる。
・本開示の実施形態の詳細
　以下、本開示のリアクトルの実施形態を図面に基づいて説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。なお、本発明は実施形態に示される構成に限定されるわけではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内の全ての変更が含まれることを意図する。
＜実施形態１＞
　実施形態１では、図１，図２に基づいてリアクトル１の構成を説明する。図１に示すリアクトル１は、コイル２と磁性コア３と保持部材４とを組み合わせて構成される。磁性コア３は、内側コア部３１と外側コア部３２とを備える。このリアクトル１の特徴の一つとして、内側コア部３１と外側コア部３２とが各々、非分割構造の一体物で、内側コア部３１と外側コア部３２とが複合材料の連結軸５で連結されていることが挙げられる。以下、リアクトル１に備わる各構成を詳細に説明する。
　≪コイル≫
　本実施形態のコイル２は、図１に示すように、一対の巻回部２Ａ，２Ｂと、両巻回部２Ａ，２Ｂを連結する連結部２Ｒと、を備える。各巻回部２Ａ，２Ｂは、互いに同一の巻数、同一の巻回方向で中空筒状に形成され、各軸方向が平行になるように並列されている。本例では、別々の巻線２ｗにより製造した巻回部２Ａ，２Ｂを連結することでコイル２を製造しているが、一本の巻線２ｗでコイル２を製造することもできる。
　本実施形態の各巻回部２Ａ，２Ｂは角筒状に形成されている。角筒状の巻回部２Ａ，２Ｂとは、その端面形状が四角形状（正方形状を含む）の角を丸めた形状の巻回部のことである。もちろん、巻回部２Ａ，２Ｂは円筒状に形成しても構わない。円筒状の巻回部とは、その端面形状が閉曲面形状（楕円形状や真円形状、レーストラック形状など）の巻回部のことである。
　巻回部２Ａ，２Ｂを含むコイル２は、銅やアルミニウム、マグネシウム、あるいはその合金といった導電性材料からなる平角線や丸線などの導体の外周に、絶縁性材料からなる絶縁被覆を備える被覆線によって構成することができる。本実施形態では、導体が銅製の平角線（巻線２ｗ）からなり、絶縁被覆がエナメル（代表的にはポリアミドイミド）からなる被覆平角線をエッジワイズ巻きにすることで、各巻回部２Ａ，２Ｂを形成している。
　コイル２の両端部２ａ，２ｂは、巻回部２Ａ，２Ｂから引き延ばされて、図示しない端子部材に接続される。両端部２ａ，２ｂではエナメルなどの絶縁被覆は剥がされている。この端子部材を介して、コイル２に電力供給を行なう電源などの外部装置が接続される。
　≪磁性コア≫
　磁性コア３は、巻回部２Ａと巻回部２Ｂのそれぞれの内部に配置される内側コア部３１，３１と、これら内側コア部３１，３１と閉磁路を形成する外側コア部３２，３２と、を備える。本例の磁性コア３は、内側コア部３１と外側コア部３２との間にギャップ部材が配置されていないギャップレス構造であるが、ギャップ部材を備える構造であっても構わない。
　　［内側コア部］
　内側コア部３１は、磁性コア３のうち、コイル２の巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向に沿った部分である。本例では、磁性コア３のうち、巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向に沿った部分の両端部が巻回部２Ａ，２Ｂの端面から突出している（図２）。その突出する部分も内側コア部３１の一部である。巻回部２Ａ，２Ｂから突出した内側コア部３１の端部は、後述する保持部材４の貫通孔４０に挿入される。
　内側コア部３１の形状は、巻回部２Ａ（２Ｂ）の内部形状に沿った形状であれば特に限定されない。本例の内側コア部３１は略直方体状である。この内側コア部３１は非分割構造の一体物であり、そのことがリアクトル１の組み立てを容易にする要因の一つとなっている。本例とは異なり、内側コア部３１は、複数の分割コアを組み合わせて構成することもできる。また、分割コアの間にギャップ板を介在させて内側コア部３１を構成することもできる。
　内側コア部３１の軸方向の端面３１ｅは、後述する外側コア部３２の内方面３２ｅに当接している（図２）。端面３１ｅと内方面３２ｅとの間には接着剤が介在されていても良いが、無くてもかまわない。後述するように、内側コア部３１と外側コア部３２とが連結軸５によって連結されているからである。一方、内側コア部３１の外周面のうち、端面３１ｅを除く周面３１ｓは、巻回部２Ａ，２Ｂの内周面に対向しているが、当該内周面に接触せず当該内周面から離隔した位置に保持されている。これは、内側コア部３１と巻回部２Ａ，２Ｂが共に、後述する保持部材４に機械的に係合し、内側コア部３１と巻回部２Ａ，２Ｂとの相対的な位置が決められているからである。
　本例の内側コア部３１は更に、内コア孔６１を備える。本例の内コア孔６１は、内側コア部３１を軸方向に貫通する貫通孔である。内コア孔６１は、その軸方向に一様な内周面形状を備える。この内コア孔６１は、後述する連通孔６の一部を構成する。内コア孔６１の内部には複合材料で構成される連結軸５が配置されている。複合材料は、後述するように磁性コア３の構成材料となり得る材料である。従って、連結軸５のうち、内コア孔６１の内部に配置される部分も、内側コア部３１の一部と考えて良い。
　本例の内コア孔６１は、その軸方向に直交する横断面の形状が円形である。内コア孔６１の横断面の形状は特に限定されず、例えば四角形又は五角形などの多角形状などであっても良い。また、本例の内コア孔６１の軸は、内側コア部３１の軸に一致している。本例とは異なり、内コア孔６１は、内側コア部３１の軸方向に対して傾斜していても良い。
　内コア孔６１の横断面の面積は特に限定されない。例えば、内側コア部３１の横断面の面積を１００％としたとき、内コア孔６１の横断面の面積は５％以上３０％以下とすることが挙げられる。更に、内側コア部３１に対する内コア孔６１の横断面の面積は、１０％以上２５％以下とすることが好ましく、１０％以上２０％以下とすることがより好ましい。
　内コア孔６１は、内側コア部３１の成形時に金型によって形成できる。また、内コア孔６１は、加工によって形成することもできる。この場合、内側コア部３１を成形後に、端面３１ｅをドリルなどで穴加工することで内コア孔６１を形成できる。
　　［外側コア部］
　外側コア部３２は、磁性コア３のうち、巻回部２Ａ，２Ｂ（図１）の外部に配置される部分である。外側コア部３２の形状は、一対の内側コア部３１，３１の端部を繋ぐ形状であれば特に限定されない。本例の外側コア部３２は、直方体状のブロック体であるが、上面視した形状が略ドーム状のものや、Ｕ字状のものであっても良い。この外側コア部３２は非分割構造の一体物であり、そのことがリアクトル１の組み立てを容易にする要因の一つとなっている。本例とは異なり、外側コア部３２は、複数の分割コアを組み合わせて構成することもできる。
　外側コア部３２は、コイル２の巻回部２Ａ，２Ｂの端面に対向する内方面３２ｅ、内方面３２ｅと反対側の外方面３２ｏ、及び周面３２ｓを有する。内方面３２ｅと外方面３２ｏは互いに平行な平坦面となっている。周面３２ｓのうち、上面と下面は、互いに平行で、かつ内方面３２ｅ及び外方面３２ｏに直交する平坦面となっている。また、周面３２ｓのうち、二つの側面も互いに平行で、かつ内方面３２ｅ及び外方面３２ｏに直交する平坦面となっている。
　本例の外側コア部３２は更に、内コア孔６１と同軸に延びる外コア孔６２を備える。本例の外コア孔６２は、その一端側が外方面３２ｏに開口し、他端面が内方面３２ｅに開口する貫通孔である。外コア孔６２は、一つの外側コア部３２に二つずつ設けられている。つまり、リアクトル１全体では、四つの外コア孔６２が設けられている。
　本例の外コア孔６２は、内側コア部３１側の第一孔部ｈ１と、外方面３２ｏ側の第二孔部ｈ２とで構成される概略Ｔ字状の孔である。第一孔部ｈ１は、内コア孔６１と同じ内周面形状、同じ断面積を有する孔である。一方、第二孔部ｈ２は、第一孔部ｈ１よりも断面積が大きい孔である。ここでいう断面積とは、外コア孔６２（連通孔６）の軸方向に直交する横断面の面積のことである。本例とは異なり、第一孔部ｈ１の断面積は、内コア孔６１の断面積よりも小さくても良いし、大きくても良い。
　外コア孔６２の内部にも複合材料で構成される連結軸５が配置されている。従って、連結軸５のうち、外コア孔６２の内部に配置される部分は、外側コア部３２の一部と考えて良い。
　　［材質など］
　内側コア部３１と外側コア部３２は、軟磁性粉末を含む原料粉末を加圧成形してなる圧粉成形体、あるいは樹脂中に軟磁性粉末を分散させてなる複合材料の成形体で構成することができる。その他、コア部３１，３２は、圧粉成形体の外周が複合材料で覆われたハイブリッドコアとすることもできる。また、コア部３１，３２は、アルミナなどのギャップ板が埋設された複合材料の成形体であっても良いし、コア片とギャップ板を連結し、その外周を樹脂で覆ったモールドコアであっても良い。
　圧粉成形体は、原料粉末を金型に充填し、加圧することで製造できる。その製法ゆえに、圧粉成形体では軟磁性粉末の含有量を高め易い。例えば、圧粉成形体における軟磁性粉末の含有量は、８０体積％超、更に８５体積％以上とすることができる。そのため、圧粉成形体であれば飽和磁束密度や比透磁率が高いコア部３１，３２を得易い。例えば、圧粉成形体の比透磁率を５０以上５００以下、更には２００以上５００以下とすることができる。
　圧粉成形体の軟磁性粉末は、鉄などの鉄族金属やその合金（Ｆｅ－Ｓｉ合金、Ｆｅ－Ｎｉ合金など）などで構成される軟磁性粒子の集合体である。軟磁性粒子の表面には、リン酸塩などで構成される絶縁被覆が形成されていても良い。また、原料粉末には潤滑材などが含まれていてもかまわない。
　一方、複合材料の成形体は、軟磁性粉末と未固化の樹脂との混合物を金型に充填し、樹脂を固化させることで製造できる。その製法ゆえに、複合材料では軟磁性粉末の含有量を調整し易い。例えば、複合材料中の軟磁性粉末の含有量は、３０体積％以上８０体積％以下とすることができる。飽和磁束密度や放熱性の向上の観点から、磁性粉末の含有量は更に、５０体積％以上、６０体積％以上、７０体積％以上とすることが好ましい。また、製造過程での流動性の向上の観点から、磁性粉末の含有量を７５体積％以下とすることが好ましい。複合材料の成形体では、軟磁性粉末の充填率を低く調整すれば、その比透磁率を小さくし易い。例えば、複合材料の成形体の比透磁率を５以上５０以下、更には２０以上５０以下とすることができる。
　複合材料の軟磁性粉末には、圧粉成形体で使用できるものと同じものを使用できる。一方、複合材料に含まれる樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、常温硬化性樹脂、低温硬化性樹脂などが挙げられる。熱硬化性樹脂は、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、液晶ポリマー、ナイロン６やナイロン６６といったポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂などが挙げられる。その他、不飽和ポリエステルに炭酸カルシウムやガラス繊維が混合されたＢＭＣ（Ｂｕｌｋ　ｍｏｌｄｉｎｇ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ）、ミラブル型シリコーンゴム、ミラブル型ウレタンゴムなども利用できる。上述の複合材料は、軟磁性粉末及び樹脂に加えて、アルミナやシリカなどの非磁性かつ非金属粉末（フィラー）を含有すると、放熱性をより高められる。非磁性かつ非金属粉末の含有量は、０．２質量％以上２０質量％以下、更に０．３質量％以上１５質量％以下、０．５質量％以上１０質量％以下とすることが挙げられる。
　≪保持部材≫
　図２に示す保持部材４は、コイル２の巻回部２Ａ，２Ｂの端面と磁性コア３の外側コア部３２の内方面３２ｅとの間に介在され、巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向の端面と外側コア部３２とを保持する部材である。保持部材４は、代表的にはポリフェニレンスルフィド樹脂などの絶縁材料で構成される。保持部材４は、コイル２と磁性コア３との間の絶縁部材や、巻回部２Ａ，２Ｂに対する内側コア部３１、外側コア部３２の位置決め部材として機能する。本例の二つの保持部材４は、同一形状を備える。そのため、保持部材４を製造する金型を共用できるため、保持部材４の生産性に優れる。保持部材４は省略することもできる。
　保持部材４は、一対の貫通孔４０，４０と、一対のコア支持部４１と、一対のコイル収納部４２と、一つのコア収納部４３と、を備える。貫通孔４０は保持部材４の厚み方向に貫通し、この貫通孔４０には内側コア部３１の端部が挿通される。コア支持部４１は、各貫通孔４０の内周面から内側コア部３１に向って突出して内側コア部３１を支持する筒状片である。コイル収納部４２(図２)は、各巻回部２Ａ，２Ｂの端面に沿った凹みであって、コア支持部４１を取り囲むように形成され、当該端面とその近傍が嵌め込まれる。コア収納部４３は、保持部材４における外側コア部３２側の面の一部が厚み方向に凹むことで形成され、外側コア部３２の内方面３２ｅ及びその近傍が嵌め込まれる。保持部材４の貫通孔４０に嵌め込まれた内側コア部３１の端面３１ｅはコア収納部４３の底面から突出している（図３）。そのため、内側コア部３１の端面３１ｅと、外側コア部３２の内方面３２ｅと、が当接する。
　≪連結軸≫
　本例のリアクトル１には、二本の連結軸５が設けられている。一方の連結軸５は、図２の紙面左側の外側コア部３２と、巻回部２Ａに収納される内側コア部３１と、紙面右側の外側コア部３２とを連結する。他方の連結軸５は、紙面左側の外側コア部３２と、巻回部２Ｂに収納される内側コア部３１と、紙面右側の外側コア部３２とを連結する。この連結軸５は、連通孔６に充填された複合材料で構成されている。そのため、連結軸５の外周形状は、連通孔６の内周形状に一致する形状を備えている。連結軸５を構成する複合材料に含まれる樹脂は、連通孔６に複合材料を充填する際、連通孔６の内周面に融着する。そのため、連通孔６と連結軸５とが全長にわたって殆ど隙間無く密着し、連結軸５によって外側コア部３２と内側コア部３１とが連結される。
　本例の連通孔６は、既に述べたように、内コア孔６１と外コア孔６２とが繋がることで形成されている。そのため、連通孔６は、一方の外側コア部３２と内側コア部３１と他方の外側コア部３２とを貫通している。この連通孔６の両端部は、他の部分よりも断面積が大きい第二孔部ｈ２（外コア孔６２の一部）となっている。そのため、連通孔６に充填された複合材料の連結軸５は、細軸部５０と太軸部５１とで構成される。細軸部５０は、外コア孔６２の第一孔部ｈ１、及び内コア孔６１に対応する部分である。一方、太軸部５１は、外コア孔６２の第二孔部ｈ２に対応する部分である。太軸部５１の端面は、外側コア部３２の外方面３２ｏと面一になっている。太軸部５１は、連結軸５の軸方向に交差する方向に細軸部５０よりも張り出す張出部である。この太軸部５１における内方面３２ｅ側の端面は、連通孔６における第一孔部ｈ１と第二孔部ｈ２との段差に当接している。つまり、太軸部５１は、連結軸５の軸方向に連通孔６の内周面に引っ掛かる抜止部として機能し、連結軸５が磁性コア３から外れることを防止する。その結果、連結軸５による内側コア部３１と外側コア部３２との連結を強固にできる。本例では、連結軸５の太軸部５１と、内側コア部３１の端面３１ｅと、で外側コア部３２が挟まれ、外側コア部３２が内側コア部３１から脱落しないようになっている。本例の構成によれば、連結軸５以外の追加の構成なしに、内側コア部３１と外側コア部３２とを直接、連結できる。
　連結軸５を構成する複合材料の組成は適宜選択することができる。磁性コア３の一部、例えば内側コア部３１を複合材料で構成する場合、連結軸５を構成する複合材料の組成は、内側コア部３１を構成する複合材料の組成と同じでも良いし、異なっていても良い。連結軸５と内側コア部３１の組成を同じにすれば、連結軸５を含めた内側コア部３１の磁気特性にムラが生じることを抑制できる。
　連結軸５と内側コア部３１の組成を異ならせる場合、連結軸５の樹脂含有量を内側コア部３１の樹脂含有量よりも多くすることができる。そうすることで、連通孔６に複合材料を充填し易くなる。その場合、連結軸５の磁気特性の低下を抑制するために連結軸５の軟磁性粉末の含有量が低くなり過ぎないようにすることが好ましい。例えば、連結軸５の樹脂含有量を５０体積％以上６０体積％以下、軟磁性粉末の含有量を４０体積％以上５０体積％以下とすることが挙げられる。一方、連結軸５の樹脂含有量を内側コア部３１の樹脂含有量よりも少なくしても良い。この構成は即ち、連結軸５の軟磁性粉末の含有量を内側コア部３１の軟磁性粉末の含有量よりも多くする構成である。連結軸５は、内側コア部３１における磁路の中心に位置するので、連結軸５の磁気特性を向上させることで、磁性コア３の磁気特性を向上させることができる。例えば、連結軸５の樹脂含有量を３０体積％以上４０体積％以下、軟磁性粉末の含有量を６０体積％以上７０体積％以下とすることが挙げられる。
　連通孔６に複合材料を充填する際、連通孔６の一端側からのみ複合材料を充填しても良いし、一端側と他端側とから複合材料を充填しても良い。
　≪使用態様≫
　本例のリアクトル１は、ハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池自動車といった電動車両に搭載される双方向ＤＣ－ＤＣコンバータなどの電力変換装置の構成部材に利用することができる。本例のリアクトル１は、液体冷媒に浸漬された状態で使用することができる。液体冷媒は特に限定されないが、ハイブリッド自動車でリアクトル１を利用する場合、ＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｆｌｕｉｄ）などを液体冷媒として利用できる。その他、フロリナート（登録商標）などのフッ素系不活性液体、ＨＣＦＣ－１２３やＨＦＣ－１３４ａなどのフロン系冷媒、メタノールやアルコールなどのアルコール系冷媒、アセトンなどのケトン系冷媒などを液体冷媒として利用することもできる。本例のリアクトル１では、巻回部２Ａ，２Ｂが外部に露出しているため、リアクトル１を液体冷媒などの冷却媒体で冷却する場合には、巻回部２Ａ，２Ｂを冷却媒体に直接接触させられるので、本例のリアクトル１は放熱性に優れる。
　≪効果≫
　本例のリアクトル１では、簡易な手順で生産性良く製造できる。内側コア部３１と外側コア部３２が共に非分割構造の一体物であるため、リアクトル１の作製時における内側コア部３１と外側コア部３２との位置合わせが容易であるからである。また、内側コア部３１と外側コア部３２とを位置合わせし、外側コア部３２と内側コア部３１とを貫通する連通孔６に複合材料を充填すると、複合材料の樹脂が連通孔６に融着する。その結果、連通孔６と複合材料の連結軸５とが全長にわたって殆ど隙間無く密着し、連結軸５によって外側コア部３２と内側コア部３１とが連結される。このように、連通孔６に複合材料を充填するだけでリアクトル１を完成させられることも、リアクトル１の生産性の向上に寄与する。
　また、本例のリアクトル１では、リアクトル１に求められる磁気特性の低下が生じ難い。内側コア部３１と外側コア部３２とを連結する連結軸５が複合材料で構成されているため、リアクトル１の磁性コア３に求められる磁気特性の低下が抑制されるからである。
＜実施形態２＞
　実施形態２では、外側コア部３２と内側コア部３１とに連通する連通孔６がＴ字状に形成されたリアクトル１を図３に基づいて説明する。
　図３に示すように、本例のリアクトル１は、独立した四つの連通孔６を有している。各連通孔６は、一つの内側コア部３１と一つの外側コア部３２とを連結する役割を持っている。
　本例の連通孔６は、内コア孔６１と外コア孔６２とで構成されている。外コア孔６２の形状は実施形態１と同じである。一方、内コア孔６１は、第三孔部ｈ３と第四孔部ｈ４とで構成される略Ｔ字状に形成されている。第三孔部ｈ３は、外コア孔６２の第一孔部ｈ１に一致する内形を備える短い孔である。第四孔部ｈ４は、第三孔部ｈ３に交差する方向に延び、内側コア部３１の周面３１ｓに開口する孔である。本例の第四孔部ｈ４は、第三孔部ｈ３の軸方向（即ち、内側コア部３１の軸方向）に直交する方向に延びている。第四孔部ｈ４の開口は、その全体が保持部材４のコア支持部４１に覆われている。
　略Ｔ字状の内コア孔６１は、例えば以下のようにして形成できる。まず、内側コア部３１の周面３１ｓを貫通する第四孔部ｈ４をドリルなどで形成する。次いで、ドリルなどで内側コア部３１の端面３１ｅから内側コア部３１の軸方向に切削を行い、第四孔部ｈ４に達する第三孔部ｈ３を形成する。内側コア部３１を複合材料で構成する場合、内側コア部３１の軸方向に抜ける中子と、その直交方向に抜ける中子とを用いて、両孔部ｈ３，ｈ４を形成することもできる。
　連通孔６の外方面３２ｏに開口する箇所から複合材料を充填すると、その複合材料は、外コア孔６２から第三孔部ｈ３を介して第四孔部ｈ４に入り込み、第四孔部ｈ４に入り込んだ部分は、連結軸５の張出部（抜止部）となる。このとき、第四孔部ｈ４の開口はコア支持部４１で覆われているため、第四孔部ｈ４の開口から巻回部２Ａ，２Ｂの内部、及びコア収納部４３に複合材料が漏れることはない。
　本例のリアクトル１も、実施形態１のリアクトル１と同様の効果を得ることができる。また、本例のリアクトル１によれば、内側コア部３１から連結軸５が抜けることはほぼ無くなるので、内側コア部３１と外側コア部３２との連結をより強固にできる。
＜実施形態３＞
　実施形態３では、内コア孔６１に形成される抜止部がネジ山状の凹凸によって構成されたリアクトル１を図４に基づいて説明する。
　図４に示すように、本例のリアクトル１は、独立した四つの連通孔６を有している。本例の連通孔６の外コア孔６２の形状は実施形態１と同じである。一方、内コア孔６１は、その内周面に雌ネジ形状の凹凸が形成されている。そのため、連結軸５に複合材料を充填すると、連結軸５の細軸部５０のうち、内コア孔６１に配置される部分の外周がネジ形状部５ｍとなる。このネジ形状部５ｍは、内コア孔６１の内周面の凹凸形状に引っ掛かり、連結軸５の抜止部として機能する。
　ここで、内コア孔６１の内周面のネジ山形状は、円孔の内周面をタップなどで加工することで形成できる。その他、複合材料で内側コア部３１を形成する場合、雄ネジ状の中子を用いることで、上記ネジ山形状を形成することもできる。この場合、中子を回転させながら内側コア部３１から抜くことで、ネジ山形状の内周面を有する内コア孔６１が形成される。
　本例のリアクトル１も、実施形態１のリアクトル１と同様の効果を得ることができる。本例のリアクトル１によれば、内コア孔６１の形成が比較的容易であるという利点がある。
　本例の変形例として、連結軸５の全長にわたってネジ形状部５ｍを形成することが挙げられる。
＜実施形態４＞
　実施形態４では、連結軸５の張出部（太軸部５１）を、外側コア部３２と内側コア部３１とに跨がるように形成したリアクトル１を図５に基づいて説明する。
　図５に示すように、本例の連結軸５が充填される連通孔６は、実施形態１のリアクトル１と同様、一方の外側コア部３２と内側コア部３１と他方の外側コア部３２とを貫通する。外コア孔６２は、内側コア部３１側の第一孔部ｈ１の断面積が、外方面３２ｏ側の第二孔部ｈ２の断面積よりも大きくなっている。一方、内コア孔６１は、内側コア部３１の軸方向のほぼ全長にわたる第五孔部ｈ５と、第五孔部ｈ５の一端と他端とに形成される第六孔部ｈ６とで構成される。第五孔部ｈ５の内周面形状及び断面積は、第二孔部ｈ２の内周面形状及び断面積と同じになっている。第六孔部ｈ６の内周面形状及び断面積は、第一孔部ｈ１の内周面形状及び断面積と同じになっている。
　上記形状の内コア孔６１と外コア孔６２は、例えば以下のようにして形成できる。まず、径の細いドリルで内側コア部３１（外側コア部３２）に貫通孔を形成する。次いで、径の太いドリルで端面３１ｅ（内方面３２ｅ）に短い孔を形成する。この場合、径の細いドリルで形成された孔は、第五孔部ｈ５（第二孔部ｈ２）となり、径の太いドリルで形成された孔は、第六孔部ｈ６（第一孔部ｈ１）となる。
　上記連通孔６に充填される複合材料の連結軸５は、細軸部５０の軸方向の途中に二つの太軸部５１を備える。太軸部５１は、第一孔部ｈ１と第六孔部ｈ６とで構成される空間に充填される複合材料で構成されている。そのため、太軸部５１は、内側コア部３１と外側コア部３２とに跨がるように形成される。
　本例のリアクトル１によれば、実施形態１のリアクトル１と同様の効果を得られることに加え、内側コア部３１と外側コア部３２との境界からの漏れ磁束を低減できるという効果を得ることができる。本例では、内側コア部３１の端面３１ｅと外側コア部３２の内方面３２ｅとを接触させている。しかし、端面３１ｅと内方面３２ｅとに微小な凹凸があると、端面３１ｅと内方面３２ｅとの間に局所的なギャップが複数形成される場合がある。太軸部５１の横断面の面積を大きくすれば、そもそも端面３１ｅと内方面３２ｅとが対向する面積を小さくできるので、局所的なギャップの数を減らすことができる。その結果、リアクトル１の漏れ磁束を低減でき、リアクトル１の磁気的損失を低減できる。
＜その他の実施形態＞
　実施形態１～４の連結軸５に関わる構成を適宜組み合わせてリアクトル１を作製しても構わない。例えば、図２に示す実施形態１の内コア孔６１の内周面に雌ネジ形状の凹凸を形成することが挙げられる。また、実施形態４の構成において、外側コア部３２の外方面３２ｏ側にも太軸部５１を形成することが挙げられる。連結軸５に関わる複数の構成を組み合わせることで、内側コア部３１と外側コア部３２との連結をより強固にできる可能性がある。
１　リアクトル
２　コイル　２ｗ　巻線
　２Ａ，２Ｂ　巻回部　２Ｒ　連結部　２ａ，２ｂ　端部
３　磁性コア
　３１　内側コア部　３１ｅ　端面　３１ｓ　周面
　３２　外側コア部　３２ｅ　内方面　３２ｏ　外方面　３２ｓ　周面
４　保持部材
　４０　貫通孔　４１　コア支持部　４２　コイル収納部　４３　コア収納部
５　連結軸
　５０　細軸部　５１　太軸部　５ｍ　ネジ形状部
６　連通孔
　６１　内コア孔
　　ｈ３　第三孔部　ｈ４　第四孔部　ｈ５　第五孔部　ｈ６　第六孔部
　６２　外コア孔
　　ｈ１　第一孔部　ｈ２　第二孔部

Claims (9)

  1. 　巻回部を有するコイルと、
    　前記巻回部の内部に配置される内側コア部、及び前記巻回部の外部に配置される外側コア部を有する磁性コアと、を備えるリアクトルであって、
    　前記磁性コアは、
    　　前記外側コア部を貫通し、前記内側コア部に至る連通孔と、
    　　前記連通孔に充填された複合材料で構成され、前記内側コア部と前記外側コア部とを連結させる連結軸と、を備え、
    　前記複合材料は、樹脂中に軟磁性粉末が分散してなる、
    リアクトル。
  2. 　前記内側コア部と前記外側コア部の各々は、非分割構造の一体物である請求項１に記載のリアクトル。
  3. 　前記連結軸は、その軸方向に前記連通孔の内周面に引っ掛かる抜止部を備える請求項１又は請求項２に記載のリアクトル。
  4. 　前記連結軸は、その軸方向に交差する方向に張り出す張出部を備え、
    　前記抜止部は、前記張出部によって形成される請求項３に記載のリアクトル。
  5. 　前記抜止部が、前記外側コア部の内部に形成されている請求項３又は請求項４に記載のリアクトル。
  6. 　更に、前記抜止部が、前記内側コア部の内部にも形成されている請求項５に記載のリアクトル。
  7. 　前記張出部が、前記外側コア部と前記内側コア部とに跨がって形成されている請求項４に記載のリアクトル。
  8. 　前記内側コア部が、樹脂中に軟磁性粉末が分散してなる複合材料で構成される請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のリアクトル。
  9. 　前記外側コア部が、軟磁性粉末の圧粉成形体で構成される請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のリアクトル。
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