WO2022024535A1 - リアクトルおよびリアクトルの製造方法 - Google Patents

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WO2022024535A1
WO2022024535A1 PCT/JP2021/020369 JP2021020369W WO2022024535A1 WO 2022024535 A1 WO2022024535 A1 WO 2022024535A1 JP 2021020369 W JP2021020369 W JP 2021020369W WO 2022024535 A1 WO2022024535 A1 WO 2022024535A1
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coil
core
gap
reactor
sectional
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PCT/JP2021/020369
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English (en)
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Inventor
金川哲也
Original Assignee
株式会社村田製作所
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F37/00—Fixed inductances not covered by group H01F17/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties

Definitions

  • the present invention relates to a reactor and a method for manufacturing the same.
  • Reactors are passive elements that utilize inductance, and have been installed in various electronic devices as an element of circuit elements in recent years.
  • an inverter mounted on a vehicle such as an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a fuel cell vehicle has a built-in converter that boosts or lowers the battery voltage, and a reactor is used as a core component of the converter.
  • Patent Document 1 has a coil 210 and a core 220 having the coil 210 embedded therein, as shown in FIG. 23, and has a predetermined width in the direction of the magnetic flux.
  • a reactor 200 having a non-magnetic gap 230 provided in the core 220 is disclosed. According to this reactor 200, it is said that the effect of preventing magnetic saturation can be enhanced.
  • Patent Document 2 As shown in FIG. 24, a pair of first inclined surfaces inclined so as to approach each other at both ends in the length direction toward the end side in the length direction. It has an I-shaped first laminated iron core 310 provided with 310a and a second inclined surface 320a facing the first inclined surface 310a of the first laminated iron core 310, respectively, and forms a closed magnetic path with the first laminated iron core 310.
  • a reactor 300 having a second laminated iron core 320 and a coil 330 formed on the first laminated iron core 310 is disclosed.
  • a magnetic gap 340 is formed between the first inclined surface 310a and the second inclined surface 320a. That is, the magnetic gap 340 is formed in a direction inclined with respect to a direction orthogonal to the surface of the coil 330.
  • the present invention solves the above-mentioned problems, and provides a reactor capable of suppressing AC copper loss by suppressing the linkage of the leakage flux with the coil lead wire, and a method for manufacturing such a reactor.
  • the purpose is.
  • the reactor of the present invention is With the core
  • the coil embedded in the core and Equipped with A first gap formed from the first surface of the coil to the first surface of the core is provided in the core.
  • the direction in which the first gap extends from the first surface of the coil is characterized in that it is inclined with respect to a direction orthogonal to the first surface of the coil.
  • the method for producing a reactor of the present invention is as follows. After arranging the coil in the first mold, a step of forming an inner core by supplying and curing a core material containing a magnetic powder and a resin material, A step of producing a molded product having the coil, the inner core, and the first gap by forming the first gap at a predetermined position on the surface of the inner core. A step of forming an outer core by supplying the core material into a second mold and curing the core material. A step of manufacturing the reactor by combining the molded body and the outer core, and It is characterized by having.
  • the stretching direction of the first gap formed from the first surface of the coil to the first surface of the core is inclined with respect to the direction orthogonal to the first surface of the coil.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II of the reactor shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line III-III of the reactor shown in FIG.
  • It is a top view of the reactor in 1st Embodiment.
  • It is a bottom view of the reactor in 1st Embodiment.
  • It is a figure which shows typically the flow of the magnetic flux around the 1st gap and the 2nd gap. It is a figure for demonstrating that the shortest distance between gaps in the vicinity of a coil is longer than the shortest distance between gaps in a region away from the coil.
  • (A) to (c) are diagrams for explaining the manufacturing method of the reactor. It is a schematic cross-sectional view of the reactor in the modification 1 of the first embodiment, and is the cross-sectional view at the same cutting position as the cross-sectional view shown in FIG. It is a schematic cross-sectional view of the reactor in the modification 2 of the first embodiment, and is the cross-sectional view at the same cutting position as the cross-sectional view shown in FIG. It is a schematic cross-sectional view of the reactor in the modification 3 of the first embodiment, and is the cross-sectional view at the same cutting position as the cross-sectional view shown in FIG.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view taken along the XIX-XIX line of the reactor shown in FIG.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view taken along the line XX-XX of the reactor shown in FIG.
  • It is a top view of the reactor in the third embodiment.
  • It is a bottom view of the reactor in the third embodiment.
  • FIG. 1 is a top perspective view schematically showing the configuration of the reactor 100 in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II of the reactor 100 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of Reactor 100 shown in FIG. 1 along lines III-III.
  • FIG. 4 is a top view of the reactor 100 in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a bottom view of the reactor 100 in the first embodiment.
  • the reactor 100 includes a core 10 and a coil 20 embedded in the core 10.
  • the coil 20 is configured by winding a conducting wire 21 in a rectangular shape.
  • the corners of the conducting wire 21 wound in a rectangular shape are rounded when viewed in the winding axis direction. That is, in the present invention, "winding in a rectangular shape" includes a mode in which the corners are wound in a curved shape instead of a right angle.
  • the lead wire 21 is made of a metal material such as copper, aluminum, or an alloy thereof, and its surface is coated with an enamel material such as polyamide-imide.
  • the cross-sectional shape of the conducting wire 21 is, for example, a circular shape or a flat shape.
  • the present invention is not limited by the material and the cross-sectional shape of the conducting wire 21.
  • the conducting wire 21 is a flat wire having a flat cross-sectional shape, and is wound by flatwise winding.
  • the method of winding the conductor wire 21, which is a flat wire may be edgewise winding.
  • edgewise winding is a winding method in which the long side (width direction) of the cross section of the conductor wire 21, which is a flat wire, is bent and wound.
  • the edgewise winding coil has good thermal conductivity in the horizontal direction of the reactor 100, but since there are many thermal interfaces in the vertical direction, there is a possibility that the thermal conductivity may decrease in the vertical direction.
  • flatwise winding is a winding method in which the short side (thickness direction) of the cross section of the conductor wire 21, which is a flat wire, is bent and wound in a spiral shape.
  • the flatwise wound coil has low horizontal thermal conductivity of the reactor 100, but good vertical thermal conductivity. Therefore, when the reactor 100 is installed on a cooling plate and cooled, it is preferable to use flatwise winding having good thermal conductivity in the vertical direction as in the present embodiment.
  • the coil 20 is covered with a non-magnetic insulating resin 40.
  • a non-magnetic insulating resin 40 for example, an epoxy resin, a silicone resin, a polyphenylene sulfide resin, or the like can be used.
  • the thickness of the non-magnetic insulating resin 40 covering the coil 20 is, for example, 0.1 mm or more and 3 mm or less.
  • the molding method of the non-magnetic insulating resin 40 is not particularly limited, and for example, an injection molding method, a transfer molding method, or the like can be adopted.
  • the non-magnetic insulating resin 40 may contain a filler having a high thermal conductivity such as alumina. Good heat dissipation can be ensured by containing a filler having a high thermal conductivity in the non-magnetic insulating resin 40 and setting the thermal conductivity to, for example, 5 W / mK or more.
  • the coil 20 does not necessarily have to be covered with the non-magnetic insulating resin 40.
  • the core 10 is provided so as to cover the coil 20, and has an inner core 11 located inside the coil 20 and an outer core 12 located outside the coil 20.
  • the core 10 covers the coil 20
  • not only the coil 20 is completely covered by the core 10 but also the core 10 is provided inside and outside the coil 20 as in the present embodiment. 20 includes an embodiment that partially covers the 20.
  • the core 10 contains a magnetic powder made of a soft magnetic metal material, a ferrite material, or the like.
  • the soft magnetic metal material is not particularly limited, and for example, Fe—Si alloy, Fe—Si—Cr alloy, Fe—Al alloy, Fe—Ni alloy, Fe—Co alloy and the like.
  • Various crystalline alloy powder materials, an amorphous material containing Fe as a main component and having excellent soft magnetic properties, or a nanocrystalline metal material in which an amorphous phase and a nanocrystalline phase are mixed can be used.
  • this soft magnetic metal material it is preferable to form a coating layer made of an insulating material such as a phosphate or a silicone resin on the surface of the metal powder from the viewpoint of ensuring the insulating property.
  • the ferrite material is also not particularly limited, and various ferrite materials containing Fe 2 O 3 as a main component, such as Ni-based, Cu-Zn-based, Ni-Zn-based, Mn-Zn-based, and Ni-Cu-Zn-based. Can be used.
  • the core 10 usually contains a resin material such as an epoxy resin or a silicone resin as a binder in a volume ratio of 40 vol% or less.
  • a resin material such as an epoxy resin or a silicone resin as a binder in a volume ratio of 40 vol% or less.
  • a first gap 31 formed from the first surface 20a of the coil 20 to the first surface 10a of the core 10 and a second surface 20b of the coil 20 are formed in the core 10.
  • a second gap 32 formed from the core 10 to the second surface 10b of the core 10 is provided in the core 10.
  • "from the first surface 20a of the coil 20 to the first surface 10a of the core 10" is the coil 20. It means from the surface of the non-magnetic insulating resin 40 covering the first surface 20a to the first surface 10a of the core 10.
  • "from the second surface 20b of the coil 20 to the second surface 10b of the core 10" is from the surface of the non-magnetic insulating resin 40 covering the second surface 20b of the coil 20 to the second surface of the core 10. It means up to the surface 10b.
  • the first surface 10a and the second surface 10b of the core 10 are surfaces facing the direction Y1 of the winding axis of the coil 20.
  • the first surface 20a of the coil 20 is a surface facing the first surface 10a of the core 10 at a position closest to the first surface 10a of the core 10.
  • the second surface 20b of the coil 20 is a surface facing the second surface 10b of the core 10 at a position closest to the second surface 10b of the core 10.
  • the direction in which the first gap 31 extends from the first surface 20a of the coil 20 (hereinafter referred to as the stretching direction of the first gap 31) is inclined with respect to the direction orthogonal to the first surface 20a of the coil 20. ing. That is, the stretching direction of the first gap 31 does not coincide with the direction orthogonal to the first surface 20a of the coil 20.
  • the angle ⁇ 1 formed by the stretching direction of the first gap 31 and the first surface 20a of the coil 20 is, for example, 45 ° or more and 85 ° or less.
  • the first gap 31 is at a position where at least a part of the first gap 31 overlaps with the coil 20 when viewed in the direction of the winding shaft located at the center of the coil 20, and the coil 20 Two are provided at symmetrical positions across the winding axis.
  • the two first gaps 31 are provided at positions where the whole of the two first gaps 31 overlaps with the coil 20 when viewed in the direction of the winding shaft located at the center of the coil 20.
  • the portion exposed to the first surface 10a of the core 10 has a linear shape.
  • each of the two first gaps 31 is the first surface 20a of the coil 20 and passes through the central position of the bundle of conductors 21 constituting the coil 20. It is provided on a plane orthogonal to the winding axis. Since the first gap 31 passes through the central position of the bundle of conductors 21 constituting the coil 20 and is provided on the plane orthogonal to the winding axis, the leakage flux is located at the corner of the bundle of conductors 21. It is possible to suppress the interlinking with.
  • the direction in which the second gap 32 extends from the second surface 20b of the coil 20 (hereinafter referred to as the stretching direction of the second gap 32) is inclined with respect to the direction orthogonal to the second surface 20b of the coil 20. ing. That is, the stretching direction of the second gap 32 does not coincide with the direction orthogonal to the second surface 20b of the coil 20.
  • the angle ⁇ 2 formed by the stretching direction of the second gap 32 and the second surface 20b of the coil 20 is, for example, 45 ° or more and 85 ° or less.
  • the second gap 32 is at a position where at least a part of the second gap 32 overlaps with the coil 20 when viewed in the direction of the winding shaft located at the center of the coil 20, and the coil 20 Two are provided at symmetrical positions across the winding axis.
  • the two second gaps 32 are provided at positions where the entire coil 20 overlaps the coil 20 when viewed in the direction of the winding shaft located at the center of the coil 20.
  • the portion exposed on the second surface 10b of the core 10 has a linear shape.
  • the two second gaps 32 are each the second surface 20b of the coil 20 and are provided at the center of the bundle of conductors 21 constituting the coil 20. ing. Since the second gap 32 is provided at the center of the bundle of the conductors 21 constituting the coil 20, it is possible to prevent the leakage flux from interlinking with the position of the corner of the bundle of the conductors 21. ..
  • the second gap 32 is provided at a position symmetrical with the first gap 31 in the direction Y1 of the winding axis of the coil 20.
  • the magnetic field can be reduced over the entire magnetic path around the coil 20, and the magnetic flux density can be reduced.
  • magnetic saturation can be suppressed more effectively, and the superimposition characteristics of the reactor 100 can be improved.
  • the first gap 31 has a planar shape and is formed from one end to the other end of the reactor 100 as shown in FIG.
  • the second gap 32 has a planar shape and is formed from one end to the other end of the reactor 100 as shown in FIG.
  • the first gap 31 and the second gap 32 are made of a non-magnetic insulating resin such as an epoxy resin, a silicone resin, and a polyphenylene sulfide resin.
  • the first gap 31 and the second gap 32 may be made of a material other than the non-magnetic insulating resin, or may be made of an air gap which is an air gap.
  • first gap 31 and the second gap 32 it is possible to omit one of the first gap 31 and the second gap 32 as in the configuration of the modification described later. However, by providing the first gap 31 and the second gap 32 in the core 10, magnetic saturation can be suppressed more effectively.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing the flow of magnetic flux around the first gap 31 and the second gap 32 in the reactor 100 in the present embodiment. Since the stretching direction of the first gap 31 is not a direction orthogonal to the first surface 20a of the coil 20 but an oblique direction, the shortest distance between the first gaps 31 near the coil 20 is from the coil 20. Since it is longer than the shortest distance between the first gaps 31 in the distant region (see FIG. 7), the magnetic flux density emitted from the surface of the first gap 31 near the coil 20 becomes smaller. Therefore, the leakage flux is also small, and the amount of magnetic flux interlinking with the coil 20 is small. The same applies to the magnetic flux around the second gap 32. Therefore, according to the reactor 100 in the present embodiment, it is possible to suppress the leakage flux from interlinking with the lead wire 21 of the coil 20 and suppress the AC copper loss.
  • a flat wire having a flat cross section is prepared as the conductor 21, and the coil 20 is manufactured by winding the conductor 21 in a rectangular shape by edgewise winding. Then, the produced coil 20 is covered with the non-magnetic insulating resin 40.
  • a core material in which the magnetic powder and the resin material are mixed in a predetermined ratio is supplied.
  • the inner core 11 of the cores 10 is formed by pressurizing and heating to cure.
  • the first gap 31 and the second gap 32 are formed by forming a non-magnetic insulating resin at a predetermined position on the surface of the inner core 11.
  • a molded body 51 including the coil 20, the inner core 11, the first gap 31, and the second gap 32 is obtained (see FIG. 8A).
  • FIG. 8 (b) As shown in, the outer core 12 of the core 10 is formed.
  • the reactor 100 is completed by combining the produced molded body 51 and the outer core 12 (see FIG. 8 (c)).
  • the first gap 31 formed from the first surface 20a of the coil 20 to the first surface 10a of the core 10 and the second surface 20b of the coil 20 to the core 10 are formed.
  • a second gap 32 formed up to the second surface 10b of the above is provided.
  • the configuration may be such that only one of the first gap 31 and the second gap 32 is provided.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the reactor 100A in the first modification of the first embodiment, and is a cross-sectional view at the same cutting position as the cross-sectional view shown in FIG. As shown in FIG. 9, in the reactor 100A in the first modification of the first embodiment, only the first gap 31 is provided in the core 10, and the second gap 32 is not provided.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the reactor 100B in the second modification of the first embodiment, and is a cross-sectional view at the same cutting position as the cross-sectional view shown in FIG. As shown in FIG. 10, in the reactor 100B in the second modification of the first embodiment, only the second gap 32 is provided in the core 10, and the first gap 31 is not provided.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the reactor 100C in the modified example 3 of the first embodiment, and is a cross-sectional view at the same cutting position as the cross-sectional view shown in FIG.
  • the first gap 31 and the second gap 32 are provided in the core 10, but the first gap 31 and the second gap 32 are provided. The position is different from the reactor 100 in the first embodiment.
  • the first surface 10a and the second surface 10b of the core 10 are oriented in a direction orthogonal to the direction Y1 of the winding axis of the coil 20. Opposing surfaces.
  • the first surface 20a of the coil 20 is a surface facing the first surface 10a of the core 10 at a position closest to the first surface 10a of the core 10.
  • the second surface 20b of the coil 20 is a surface facing the second surface 10b of the core 10 at a position closest to the second surface 10b of the core 10.
  • the first gap 31 is formed from the first surface 20a of the coil 20 to the first surface 10a of the core 10. Similar to the reactor 100 in the first embodiment, the direction in which the first gap 31 extends from the first surface 20a of the coil 20 is inclined with respect to the direction orthogonal to the first surface 20a of the coil 20. ..
  • the second gap 32 is formed from the second surface 20b of the coil 20 to the second surface 10b of the core 10. Similar to the reactor 100 in the first embodiment, the direction in which the second gap 32 extends from the second surface 20b of the coil 20 is inclined with respect to the direction orthogonal to the second surface 20b of the coil 20. ..
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the reactor 100D in the modified example 4 of the first embodiment, and is a cross-sectional view at the same cutting position as the cross-sectional view shown in FIG.
  • the fact that the reactor 100D in the modified example 4 of the first embodiment is different from the reactor 100 of the first embodiment is the shape of the first gap 31 and the second gap 32.
  • the first gap 31 is formed from the first surface 20a of the coil 20 to the first surface 10a of the core 10, but has a shape in which the stretching direction changes in the middle and is bent.
  • the second gap 32 is formed from the second surface 20b of the coil 20 to the second surface 10b of the core 10, but has a shape such that the stretching direction is changed in the middle and the gap 32 is bent.
  • the direction in which the first gap 31 extends from the first surface 20a of the coil 20 is the direction orthogonal to the first surface 20a of the coil 20. It is tilted. Further, the direction in which the second gap 32 extends from the second surface 20b of the coil 20 is inclined with respect to the direction orthogonal to the second surface 20b of the coil 20. Therefore, similarly to the reactor 100 in the first embodiment, the chaining of the leakage flux with the lead wire 21 of the coil 20 can be suppressed, and the AC copper loss can be suppressed.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the reactor 100E in the modified example 5 of the first embodiment, and is a cross-sectional view at the same cutting position as the cross-sectional view shown in FIG.
  • the fact that the reactor 100E in the modified example 5 of the first embodiment is different from the reactor 100 of the first embodiment is the shape of the first gap 31 and the second gap 32.
  • the first gap 31 and the second gap 32 have a curved surface shape. That is, in the cross-sectional view shown in FIG. 13, the first gap 31 extends in a curved shape from the first surface 20a of the coil 20 to the first surface 10a of the core 10. Similarly, the second gap 32 extends curvedly from the second surface 20b of the coil 20 to the second surface 10b of the core 10.
  • the direction in which the first gap 31 extends from the first surface 20a of the coil 20 is inclined with respect to the direction orthogonal to the first surface 20a of the coil 20.
  • the direction in which the first gap 31 extends from the first surface 20a of the coil 20 is the direction of the tangent line at the position where the first gap 31 contacts the first surface 20a of the coil 20.
  • the direction in which the second gap 32 extends from the second surface 20b of the coil 20 is inclined with respect to the direction orthogonal to the second surface 20b of the coil 20.
  • the direction in which the second gap 32 extends from the second surface 20b of the coil 20 is the direction of the tangential line at the position where the second gap 32 contacts the second surface 20b of the coil 20.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the reactor 100F in the second embodiment, and is a cross-sectional view at the same cutting position as the cross-sectional view shown in FIG.
  • the reactor 100F in the second embodiment is different from the reactor 100 in the first embodiment in the shapes of the first gap 31 and the second gap 32.
  • the first gap 31 has a shape that is plane symmetric with respect to the first virtual orthogonal plane 61 orthogonal to the first surface 20a of the coil 20.
  • the first gap 31 has a first portion 31a extending from the first surface 20a of the coil 20 to the first surface 10a of the core 10 and a first virtual orthogonal surface 61.
  • a second portion 31b having a plane-symmetrical shape is provided with respect to the first portion 31a.
  • the first portion 31a and the second portion 31b of the first gap 31 each have a planar shape and intersect each other at the position of the first virtual orthogonal plane 61.
  • two first gaps 31 are provided in the core 10.
  • the second gap 32 has a shape that is plane symmetric with respect to the second virtual orthogonal plane 62 orthogonal to the second surface 20b of the coil 20.
  • the second gap 32 has a third portion 32a extending from the second surface 20b of the coil 20 to the second surface 10b of the core 10 and a second virtual orthogonal surface 62.
  • a third portion 32a and a fourth portion 32b having a plane-symmetrical shape are provided.
  • the third portion 32a and the fourth portion 32b of the second gap 32 each have a planar shape and intersect each other at the position of the second virtual orthogonal plane 62.
  • two second gaps 32 are provided in the core 10.
  • the first gap 31 has a shape that is plane symmetric with respect to the first virtual orthogonal plane 61 orthogonal to the first surface 20a of the coil 20.
  • the flow of the magnetic flux becomes plane symmetric with respect to the first virtual orthogonal plane 61, and the concentration of the local magnetic flux density can be suppressed.
  • the second gap 32 has a shape that is plane symmetric with respect to the second virtual orthogonal surface 62 orthogonal to the second surface 20b of the coil 20, the flow of the magnetic flux is the second virtual. It becomes plane symmetric with respect to the orthogonal plane 62, and local concentration of magnetic flux density can be suppressed. This improves the DC superimposition characteristic of the reactor 100F.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the reactor 100G in the first modification of the second embodiment, and is a cross-sectional view at the same cutting position as the cross-sectional view shown in FIG.
  • the fact that the reactor 100G in the first modification of the second embodiment is different from the reactor 100F of the second embodiment is the shape of the first gap 31 and the second gap 32.
  • the first gap 31 includes a first portion 31a having a shape in which the stretching direction changes during stretching from the first surface 20a of the coil 20 to the first surface 10a of the core 10 and is bent.
  • the first portion 31a and the second portion 31b having a plane-symmetrical shape with respect to the virtual orthogonal plane 61 of 1 are provided.
  • the first portion 31a and the second portion 31b of the first gap 31 do not intersect each other.
  • two first gaps 31 are provided in the core 10.
  • the second gap 32 includes a third portion 32a having a shape in which the stretching direction is changed and bent during stretching from the second surface 20b of the coil 20 to the second surface 10b of the core 10.
  • a third portion 32a and a fourth portion 32b having a plane-symmetrical shape with respect to the virtual orthogonal plane 62 of 2 are provided.
  • the third portion 32a and the fourth portion 32b of the second gap 32 do not intersect each other.
  • two second gaps 32 are provided in the core 10.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of the reactor 100H in the second modification of the second embodiment, and is a cross-sectional view at the same cutting position as the cross-sectional view shown in FIG.
  • the fact that the reactor 100H in the second modification of the second embodiment is different from the reactor 100F of the second embodiment is the shape of the first gap 31 and the second gap 32.
  • the first gap 31 shown in FIG. 16 has a shape that is plane symmetric with respect to the first virtual orthogonal plane 61 orthogonal to the first surface 20a of the coil 20, and is as if a part of the elliptical cylinder was cut off. Has a unique shape.
  • two first gaps 31 are provided in the core 10.
  • the second gap 32 has a shape that is plane symmetric with respect to the second virtual orthogonal surface 62 orthogonal to the second surface 20b of the coil 20, and is like a part of an elliptical cylinder cut out. Has a shape.
  • two second gaps 32 are provided in the core 10.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of the reactor 100I in the modified example 3 of the second embodiment, and is a cross-sectional view at the same cutting position as the cross-sectional view shown in FIG.
  • the fact that the reactor 100I in the third modification of the second embodiment is different from the reactor 100F of the second embodiment is the shape of the first gap 31 and the second gap 32.
  • the first gap 31 includes a first portion 31a having a curved surface shape and a second portion 31b having a shape symmetrical to the first portion 31a with respect to the first virtual orthogonal plane 61. ..
  • the second portion 31b of the first gap 31 has the same shape as the first gap 31 shown in FIG. 13 and does not intersect with the first portion 31a.
  • two first gaps 31 are provided in the core 10.
  • the second gap 32 includes a third portion 32a having a curved surface shape and a fourth portion 32b having a shape symmetrical with the third portion 32a with respect to the second virtual orthogonal plane 62. ..
  • the fourth portion 32b of the second gap 32 has the same shape as the second gap 32 shown in FIG. 13 and does not intersect with the third portion 32a.
  • two second gaps 32 are provided in the core 10.
  • FIG. 18 is a top perspective view schematically showing the configuration of the reactor 100J in the third embodiment.
  • FIG. 19 is a schematic cross-sectional view taken along the XIX-XIX line of the reactor 100J shown in FIG.
  • FIG. 20 is a schematic cross-sectional view taken along the line XX-XX of the reactor 100J shown in FIG.
  • FIG. 21 is a top view of the reactor 100J according to the third embodiment.
  • FIG. 22 is a bottom view of the reactor 100J according to the third embodiment.
  • the reactor 100J in the third embodiment has a case 70 accommodating the core 10 and the coil 20, and heat transfer provided between the case 70 and the coil 20.
  • a unit 80 (see FIGS. 19 and 22) is further provided.
  • the case 70 includes a bottom surface portion 70a, a first side surface portion 70b, a second side surface portion 70c, a third side surface portion 70d, and a fourth side surface portion 70e, and has a box-like shape.
  • the first side surface portion 70b and the third side surface portion 70d face each other, and the second side surface portion 70c and the fourth side surface portion 70e face each other. That is, the case 70 has a rectangular shape when viewed in the direction Y1 of the winding axis of the coil 20.
  • the case 70 may further include a top surface portion facing the bottom surface portion 70a.
  • the first side surface portion 70b to the fourth side surface portion 70e are parallel to the four sides of the conducting wire 21 wound in a rectangular shape.
  • the case 70 can be made of a non-magnetic metal material such as aluminum.
  • the bottom surface 70a of the case 70 constitutes a pedestal on which the core 10 and the coil 20 are placed.
  • the mounting here includes an embodiment in which the coil 20 is not in direct contact with the bottom surface portion 70a constituting the pedestal, but is located above the bottom surface portion 70a.
  • the heat transfer portion 80 is provided on the bottom surface portion 70a of the case 70.
  • two heat transfer portions 80 having a trapezoidal shape when viewed in the direction of the winding shaft of the coil 20 are provided.
  • the heat transfer unit 80 is made of a non-magnetic material having high thermal conductivity, for example, aluminum.
  • the heat transfer portion 80 may be integrally formed with the case 70, or may be configured so that a member different from the case 70 is adhered to the bottom surface portion 70a of the case 70 via an adhesive layer or the like. May be good.
  • a part of the coil 20 is in contact with the heat transfer unit 80.
  • the heat generated by the coil 20 is transferred to the case 70 via the heat transfer unit 80, so that good heat dissipation can be obtained.
  • the reactor 100J is installed on the cooling plate and cooled in such a manner that the bottom surface portion 70a of the case 70 is placed on the cooling plate, better heat dissipation can be obtained.

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Abstract

リアクトル１００は、コア１０と、コア１０に埋設されているコイル２０とを備える。コア１０内には、コイル２０の第１の表面２０ａからコア１０の第１の表面１０ａまで形成された第１のギャップ３１が設けられている。第１のギャップ３１がコイル２０の第１の表面２０ａから延伸する方向は、コイル２０の第１の表面２０ａと直交する方向に対して傾いている。

Description

リアクトルおよびリアクトルの製造方法
　本発明は、リアクトルおよびその製造方法に関する。
　リアクトルはインダクタンスを利用した受動素子であり、近年、回路素子の一要素として様々な電子機器に搭載されている。例えば、電気自動車やハイブリッド自動車、燃料電池自動車等の車両に搭載されるインバータには、バッテリ電圧を昇圧または降圧させるコンバータが組み込まれており、リアクトルはコンバータの基幹部品として使用されている。
　そのようなリアクトルの１つとして、特許文献１には、図２３に示すように、コイル２１０と、コイル２１０を内部に埋設してなるコア２２０とを有し、磁束の方向に所定の幅を有する非磁性のギャップ２３０をコア２２０内に設けたリアクトル２００が開示されている。このリアクトル２００によれば、磁気飽和防止効果を高めることができるとされている。
　しかしながら、特許文献１に記載のリアクトル２００では、ギャップ２３０がコイル２１０の表面に対して直交する方向に形成されているため、漏れ磁束が発生しやすい。このため、漏れ磁束によって渦電流損が発生する。
　これに対して、特許文献２には、図２４に示すように、長さ方向の両端部の各々に、長さ方向の端部側に向かって互いに近づくように傾斜する一対の第１傾斜面３１０ａが設けられたＩ型の第１積層鉄心３１０と、第１積層鉄心３１０の第１傾斜面３１０ａにそれぞれ対向する第２傾斜面３２０ａを有し、第１積層鉄心３１０と閉磁路を形成するように組み合わされる第２積層鉄心３２０とを備え、第１積層鉄心３１０にコイル３３０が形成されたリアクトル３００が開示されている。このリアクトル３００では、第１傾斜面３１０ａと第２傾斜面３２０ａの間に、磁気ギャップ３４０が構成されている。すなわち、磁気ギャップ３４０は、コイル３３０の表面と直交する方向に対して傾いた方向に形成されている。
特開２０１２－４５１１号公報 特開２０１９－７１３５８号公報
　しかしながら、特許文献２に記載のリアクトルでは、コイル３３０の内側に位置する第１積層鉄心３１０の第１傾斜面３１０ａに沿って磁気ギャップ３４０が設けられているため、図２４に示すように、漏れ磁束がコイル３３０の導線と鎖交するように発生し、ＡＣ銅損が大きくなる。
　本発明は、上記課題を解決するものであり、漏れ磁束のコイルの導線との鎖交を抑制することによって、ＡＣ銅損を抑制することができるリアクトルおよびそのようなリアクトルの製造方法を提供することを目的とする。
　本発明のリアクトルは、
　コアと、
　前記コアに埋設されているコイルと、
を備え、
　前記コア内には、前記コイルの第１の表面から前記コアの第１の表面まで形成された第１のギャップが設けられており、
　前記第１のギャップが前記コイルの前記第１の表面から延伸する方向は、前記コイルの前記第１の表面と直交する方向に対して傾いていることを特徴とする。
　本発明のリアクトルの製造方法は、
　第１の金型内に前記コイルを配置した後、磁性体粉末と樹脂材料とが配合されたコア材料を供給して硬化させることによって、内側コアを形成する工程と、
　前記内側コアの表面の所定の位置に前記第１のギャップを形成することによって、前記コイルと前記内側コアと前記第１のギャップを備えた成形体を作製する工程と、
　第２の金型内に前記コア材料を供給して硬化させることによって、外側コアを形成する工程と、
　前記成形体と前記外側コアとを組み合わせることによって、前記リアクトルを製造する工程と、
を備えることを特徴とする。
　本発明のリアクトルによれば、コイルの第１の表面からコアの第１の表面まで形成された第１のギャップの延伸方向がコイルの第１の表面と直交する方向に対して傾いていることにより、第１のギャップに到達した多くの磁束は、コイルに到達する前に、第１のギャップを挟んだ反対側に到達するため、漏れ磁束がコイルの導線と鎖交することを抑制して、ＡＣ銅損を抑制することができる。
本発明の第１の実施形態におけるリアクトルの構成を模式的に示す上面透視図である。 図１に示すリアクトルのＩＩ－ＩＩ線に沿った模式的な断面図である。 図１に示すリアクトルのＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った模式的な断面図である。 第１の実施形態におけるリアクトルの上面図である。 第１の実施形態におけるリアクトルの下面図である。 第１のギャップおよび第２のギャップの周辺の磁束の流れを模式的に示す図である。 コイル付近のギャップ間の最短距離は、コイルから離れた領域におけるギャップ間の最短距離よりも長いことを説明するための図である。 （ａ）～（ｃ）は、リアクトルの製造方法を説明するための図である。 第１の実施形態の変形例１におけるリアクトルの模式的な断面図であって、図３に示す断面図と同じ切断位置における断面図である。 第１の実施形態の変形例２におけるリアクトルの模式的な断面図であって、図３に示す断面図と同じ切断位置における断面図である。 第１の実施形態の変形例３におけるリアクトルの模式的な断面図であって、図３に示す断面図と同じ切断位置における断面図である。 第１の実施形態の変形例４におけるリアクトルの模式的な断面図であって、図３に示す断面図と同じ切断位置における断面図である。 第１の実施形態の変形例５におけるリアクトルの模式的な断面図であって、図３に示す断面図と同じ切断位置における断面図である。 第２の実施形態におけるリアクトルの構成を模式的に示す断面図であって、図３に示す断面図と同じ切断位置における断面図である。 第２の実施形態の変形例１におけるリアクトルの模式的な断面図であって、図１４に示す断面図と同じ切断位置における断面図である。 第２の実施形態の変形例２におけるリアクトルの模式的な断面図であって、図１４に示す断面図と同じ切断位置における断面図である。 第２の実施形態の変形例３におけるリアクトルの模式的な断面図であって、図１４に示す断面図と同じ切断位置における断面図である。 第３の実施形態におけるリアクトルの構成を模式的に示す上面透視図である。 図１８に示すリアクトルのＸＩＸ－ＸＩＸ線に沿った模式的な断面図である。 図１８に示すリアクトルのＸＸ－ＸＸ線に沿った模式的な断面図である。 第３の実施形態におけるリアクトルの上面図である。 第３の実施形態におけるリアクトルの下面図である。 特許文献１のリアクトルの構成を模式的に示す断面図である。 特許文献２のリアクトルの構成を模式的に示す断面図である。
　以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴を具体的に説明する。
　＜第１の実施形態＞
　図１は、第１の実施形態におけるリアクトル１００の構成を模式的に示す上面透視図である。図２は、図１に示すリアクトル１００のＩＩ－ＩＩ線に沿った模式的な断面図である。図３は、図１に示すリアクトル１００のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った模式的な断面図である。図４は、第１の実施形態におけるリアクトル１００の上面図である。図５は、第１の実施形態におけるリアクトル１００の下面図である。
　リアクトル１００は、コア１０と、コア１０に埋設されているコイル２０とを備える。
　図１に示すように、コイル２０は、導線２１が矩形状に巻回されることによって構成されている。本実施形態では、巻回軸方向に見たときに、矩形状に巻回されている導線２１の角に丸みがつけられている。すなわち、本発明において、「矩形状に巻回」には、角が直角ではなく曲線形状に巻回される態様も含まれる。
　導線２１は、例えば、銅、アルミニウム、または、それらの合金等の金属材料からなり、その表面は、ポリアミドイミド等のエナメル材料で被覆されている。導線２１の断面形状は、例えば、円形または扁平形状である。ただし、導線２１の材料や断面形状によって本発明が限定されることはない。本実施形態において、導線２１は、断面形状が扁平形状である平角線であり、フラットワイズ巻きにより巻回されている。ただし、平角線である導線２１の巻き方は、エッジワイズ巻きでもよい。
　ここで、エッジワイズ巻きは、平角線である導線２１の断面の長辺側（幅方向）を曲げて巻回する巻き方である。エッジワイズ巻きのコイルは、リアクトル１００の水平方向への熱伝導性は良好であるが、垂直方向は熱界面が多いことから、垂直方向に対しては熱伝導性の低下を招くおそれがある。
　これに対して、フラットワイズ巻きは、平角線である導線２１の断面の短辺側（厚み方向）を曲げて渦巻状に巻回する巻き方である。フラットワイズ巻きのコイルは、リアクトル１００の水平方向への熱伝導性は低いものの、垂直方向への熱伝導性は良好である。したがって、リアクトル１００を冷却板上に設置して冷却する場合、本実施形態のように、垂直方向への熱伝導性が良好なフラットワイズ巻きとすることが好ましい。
　本実施形態におけるリアクトル１００では、コイル２０が非磁性の絶縁樹脂４０で覆われている。非磁性の絶縁樹脂４０として、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂等を用いることができる。コイル２０を覆う非磁性の絶縁樹脂４０の厚さは、例えば、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。なお、非磁性の絶縁樹脂４０の成形方法に特に制約はなく、例えば、射出成形法やトランスファー成形法等を採用することができる。
　非磁性の絶縁樹脂４０内に、アルミナ等の熱伝導率の高いフィラーを含有させるようにしてもよい。非磁性の絶縁樹脂４０内に熱伝導率の高いフィラーを含有させて、熱伝導率を、例えば、５Ｗ／ｍＫ以上とすることにより、良好な放熱性を確保することができる。
　なお、コイル２０は、必ずしも非磁性の絶縁樹脂４０で覆われている必要はない。
　コア１０は、コイル２０を覆うように設けられており、コイル２０の内側に位置する内側コア１１と、コイル２０の外側に位置する外側コア１２とを有する。なお、コア１０がコイル２０を覆う態様には、コイル２０がコア１０によって完全に覆われる態様だけでなく、本実施形態のように、コイル２０の内側と外側にコア１０が設けられて、コイル２０を部分的に覆う態様が含まれる。
　コア１０には、軟磁性金属材料やフェライト材料等からなる磁性体粉末が含まれる。軟磁性金属材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、Ｆｅ－Ｓｉ系合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金、Ｆｅ－Ａｌ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ系合金、Ｆｅ－Ｃｏ系合金等の各種結晶質の合金粉末材料や、Ｆｅを主成分とした軟磁性特性に優れた非晶質材料、あるいは非晶質相とナノ結晶相とが混在したナノ結晶金属材料を使用することができる。この軟磁性金属材料を使用する場合、絶縁性を確保する観点から、金属粉末の表面にリン酸塩やシリコーン樹脂等の絶縁性材料からなる塗布層を形成することが好ましい。
　フェライト材料も、特に限定されるものではなく、Ｎｉ系、Ｃｕ－Ｚｎ系、Ｎｉ－Ｚｎ系、Ｍｎ－Ｚｎ系、Ｎｉ－Ｃｕ－Ｚｎ系等のＦｅ2Ｏ3を主成分とした各種フェライト材料を使用することができる。
　なお、コア１０には、通常、結合剤として、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の樹脂材料が、例えば、体積比率で４０ｖｏｌ％以下の割合で含有されている。
　図３に示すように、コア１０内には、コイル２０の第１の表面２０ａからコア１０の第１の表面１０ａまで形成された第１のギャップ３１、および、コイル２０の第２の表面２０ｂからコア１０の第２の表面１０ｂまで形成された第２のギャップ３２が設けられている。ただし、本実施形態のように、コイル２０が非磁性の絶縁樹脂４０によって覆われている場合、「コイル２０の第１の表面２０ａからコア１０の第１の表面１０ａまで」は、コイル２０の第１の表面２０ａを覆う非磁性の絶縁樹脂４０の表面からコア１０の第１の表面１０ａまでを意味する。同様に、「コイル２０の第２の表面２０ｂからコア１０の第２の表面１０ｂまで」は、コイル２０の第２の表面２０ｂを覆う非磁性の絶縁樹脂４０の表面からコア１０の第２の表面１０ｂまでを意味する。
　本実施形態において、コア１０の第１の表面１０ａおよび第２の表面１０ｂは、コイル２０の巻回軸の方向Ｙ１に対向する表面である。コイル２０の第１の表面２０ａは、コア１０の第１の表面１０ａと最も近い位置でコア１０の第１の表面１０ａと対向する表面である。また、コイル２０の第２の表面２０ｂは、コア１０の第２の表面１０ｂと最も近い位置でコア１０の第２の表面１０ｂと対向する表面である。
　第１のギャップ３１がコイル２０の第１の表面２０ａから延伸する方向（以下、第１のギャップ３１の延伸方向と呼ぶ）は、コイル２０の第１の表面２０ａと直交する方向に対して傾いている。すなわち、第１のギャップ３１の延伸方向は、コイル２０の第１の表面２０ａと直交する方向と一致しない。第１のギャップ３１の延伸方向と、コイル２０の第１の表面２０ａとの成す角θ１は、例えば、４５°以上８５°以下である。
　第１のギャップ３１は、図４に示すように、コイル２０の中心に位置する巻回軸の方向に見たときに、少なくとも一部がコイル２０と重なる位置であって、かつ、コイル２０の巻回軸を挟んで対称となる位置に２つ設けられている。本実施形態において、２つの第１のギャップ３１は、コイル２０の中心に位置する巻回軸の方向に見たときに、その全体がコイル２０と重なる位置に設けられている。また、図４に示すように、２つの第１のギャップ３１のうち、コア１０の第１の表面１０ａに露出している部分は、直線状の形状を有する。第１のギャップ３１が２つ設けられていることにより、磁気飽和をより効果的に抑制することができる。
　本実施形態では、図３に示すように、２つの第１のギャップ３１はそれぞれ、コイル２０の第１の表面２０ａであって、コイル２０を構成する導線２１の束の中央の位置を通り、巻回軸と直交する面上に設けられている。第１のギャップ３１がコイル２０を構成する導線２１の束の中央の位置を通り、巻回軸と直交する面上に設けられていることにより、漏れ磁束が導線２１の束の角部の位置に鎖交することを抑制することができる。
　第２のギャップ３２がコイル２０の第２の表面２０ｂから延伸する方向（以下、第２のギャップ３２の延伸方向と呼ぶ）は、コイル２０の第２の表面２０ｂと直交する方向に対して傾いている。すなわち、第２のギャップ３２の延伸方向は、コイル２０の第２の表面２０ｂと直交する方向と一致しない。第２のギャップ３２の延伸方向と、コイル２０の第２の表面２０ｂとの成す角θ２は、例えば、４５°以上８５°以下である。
　第２のギャップ３２は、図５に示すように、コイル２０の中心に位置する巻回軸の方向に見たときに、少なくとも一部がコイル２０と重なる位置であって、かつ、コイル２０の巻回軸を挟んで対称となる位置に２つ設けられている。本実施形態において、２つの第２のギャップ３２は、コイル２０の中心に位置する巻回軸の方向に見たときに、その全体がコイル２０と重なる位置に設けられている。また、図５に示すように、２つの第２のギャップ３２のうち、コア１０の第２の表面１０ｂに露出している部分は、直線状の形状を有する。第２のギャップ３２が２つ設けられていることにより、磁気飽和をより効果的に抑制することができる。
　本実施形態では、図３に示すように、２つの第２のギャップ３２はそれぞれ、コイル２０の第２の表面２０ｂであって、コイル２０を構成する導線２１の束の中央の位置に設けられている。第２のギャップ３２がコイル２０を構成する導線２１の束の中央の位置に設けられていることにより、漏れ磁束が導線２１の束の角部の位置に鎖交することを抑制することができる。
　本実施形態において、第２のギャップ３２は、図３に示すように、コイル２０の巻回軸の方向Ｙ１において、第１のギャップ３１と対称となる位置に設けられている。第２のギャップ３２が第１のギャップ３１と対称となる位置に設けられていることにより、コイル２０周りの磁路全体にわたって磁場を小さくすることができ、磁束密度を低減することができる。これにより、磁気飽和をより効果的に抑制することができ、リアクトル１００の重畳特性を向上させることができる。
　本実施形態において、第１のギャップ３１は、平面状の形状を有しており、図４に示すように、リアクトル１００の一端から他端まで形成されている。同様に、第２のギャップ３２は、平面状の形状を有しており、図５に示すように、リアクトル１００の一端から他端まで形成されている。第１のギャップ３１および第２のギャップ３２は、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂等の非磁性の絶縁樹脂からなる。ただし、第１のギャップ３１および第２のギャップ３２は、非磁性の絶縁樹脂以外の材料により構成されていてもよいし、空気の隙間であるエアギャップにより構成されていてもよい。
　なお、後述する変形例の構成のように、第１のギャップ３１と第２のギャップ３２のうちの一方を省略することが可能である。ただし、コア１０内に、第１のギャップ３１と第２のギャップ３２とを設けることにより、磁気飽和をより効果的に抑制することができる。
　図６は、本実施形態におけるリアクトル１００において、第１のギャップ３１および第２のギャップ３２の周辺の磁束の流れを模式的に示す図である。第１のギャップ３１の延伸方向がコイル２０の第１の表面２０ａと直交する方向ではなく、斜めの方向であることにより、コイル２０付近の第１のギャップ３１間の最短距離は、コイル２０から離れた領域における第１のギャップ３１間の最短距離よりも長くなるので（図７参照）、コイル２０付近の第１のギャップ３１の表面から発せられる磁束密度が小さくなる。そのため、漏れ磁束も小さくなり、コイル２０と鎖交する磁束の量が小さくなる。第２のギャップ３２の周辺における磁束も同様である。したがって、本実施形態におけるリアクトル１００によれば、漏れ磁束がコイル２０の導線２１と鎖交することを抑制して、ＡＣ銅損を抑制することができる。
　上述したリアクトル１００の製造方法の一例を以下で説明する。
　まず、導線２１として、断面が扁平形状である平角線を用意し、導線２１をエッジワイズ巻きで矩形状に巻回することによって、コイル２０を作製する。そして、作製したコイル２０を非磁性の絶縁樹脂４０で覆う。
　続いて、予め用意した第１の金型内に非磁性の絶縁樹脂４０で覆われたコイル２０を配置した後、磁性体粉末と樹脂材料とが所定比率に配合されたコア材料を供給して、加圧・加熱させて硬化させることによって、コア１０のうちの内側コア１１を形成する。
　続いて、内側コア１１の表面の所定の位置に、非磁性の絶縁樹脂を形成することによって、第１のギャップ３１および第２のギャップ３２を形成する。これにより、コイル２０と内側コア１１と第１のギャップ３１および第２のギャップ３２とを備えた成形体５１が得られる（図８（ａ）参照）。
　続いて、予め用意した第２の金型内に磁性体粉末と樹脂材料とが所定比率に配合されたコア材料を供給して、加圧・加熱させて硬化させることによって、図８（ｂ）に示すように、コア１０のうちの外側コア１２を形成する。
　最後に、作製した成形体５１と、外側コア１２とを組み合わせることによって、リアクトル１００が完成する（図８（ｃ）参照）。
　（第１の実施形態の変形例１）
　図１～図５に示すリアクトル１００では、コイル２０の第１の表面２０ａからコア１０の第１の表面１０ａまで形成された第１のギャップ３１と、コイル２０の第２の表面２０ｂからコア１０の第２の表面１０ｂまで形成された第２のギャップ３２とが設けられている。これに対して、第１のギャップ３１と第２のギャップ３２のうちの一方のギャップのみが設けられる構成としてもよい。
　図９は、第１の実施形態の変形例１におけるリアクトル１００Ａの模式的な断面図であって、図３に示す断面図と同じ切断位置における断面図である。図９に示すように、第１の実施形態の変形例１におけるリアクトル１００Ａでは、コア１０内に第１のギャップ３１のみが設けられており、第２のギャップ３２は設けられていない。
　（第１の実施形態の変形例２）
　図１０は、第１の実施形態の変形例２におけるリアクトル１００Ｂの模式的な断面図であって、図３に示す断面図と同じ切断位置における断面図である。図１０に示すように、第１の実施形態の変形例２におけるリアクトル１００Ｂでは、コア１０内に第２のギャップ３２のみが設けられており、第１のギャップ３１は設けられていない。
　（第１の実施形態の変形例３）
　図１１は、第１の実施形態の変形例３におけるリアクトル１００Ｃの模式的な断面図であって、図３に示す断面図と同じ切断位置における断面図である。第１の実施形態の変形例３におけるリアクトル１００Ｃでは、コア１０内に第１のギャップ３１および第２のギャップ３２が設けられているが、第１のギャップ３１および第２のギャップ３２が設けられている位置が第１の実施形態におけるリアクトル１００と異なる。
　図１１に示すように、第１の実施形態の変形例３の構成において、コア１０の第１の表面１０ａおよび第２の表面１０ｂは、コイル２０の巻回軸の方向Ｙ１と直交する方向に対向する表面である。コイル２０の第１の表面２０ａは、コア１０の第１の表面１０ａと最も近い位置でコア１０の第１の表面１０ａと対向する表面である。また、コイル２０の第２の表面２０ｂは、コア１０の第２の表面１０ｂと最も近い位置でコア１０の第２の表面１０ｂと対向する表面である。
　第１のギャップ３１は、コイル２０の第１の表面２０ａからコア１０の第１の表面１０ａまで形成されている。第１の実施形態におけるリアクトル１００と同様に、第１のギャップ３１がコイル２０の第１の表面２０ａから延伸する方向は、コイル２０の第１の表面２０ａと直交する方向に対して傾いている。
　第２のギャップ３２は、コイル２０の第２の表面２０ｂからコア１０の第２の表面１０ｂまで形成されている。第１の実施形態におけるリアクトル１００と同様に、第２のギャップ３２がコイル２０の第２の表面２０ｂから延伸する方向は、コイル２０の第２の表面２０ｂと直交する方向に対して傾いている。
　このような構成でも、第１の実施形態におけるリアクトル１００と同様に、漏れ磁束のコイル２０の導線２１との鎖交を抑制することができ、ＡＣ銅損を抑制することができる。
　（第１の実施形態の変形例４）
　図１２は、第１の実施形態の変形例４におけるリアクトル１００Ｄの模式的な断面図であって、図３に示す断面図と同じ切断位置における断面図である。第１の実施形態の変形例４におけるリアクトル１００Ｄが第１の実施形態のリアクトル１００と異なるのは、第１のギャップ３１および第２のギャップ３２の形状である。
　図１２に示すように、第１のギャップ３１は、コイル２０の第１の表面２０ａからコア１０の第１の表面１０ａまで形成されているが、途中で延伸方向が変わって折れ曲がったような形状を有する。同様に、第２のギャップ３２は、コイル２０の第２の表面２０ｂからコア１０の第２の表面１０ｂまで形成されているが、途中で延伸方向が変わって折れ曲がったような形状を有する。
　この第１の実施形態の変形例４におけるリアクトル１００Ｄでも、第１のギャップ３１がコイル２０の第１の表面２０ａから延伸する方向は、コイル２０の第１の表面２０ａと直交する方向に対して傾いている。また、第２のギャップ３２がコイル２０の第２の表面２０ｂから延伸する方向は、コイル２０の第２の表面２０ｂと直交する方向に対して傾いている。したがって、第１の実施形態におけるリアクトル１００と同様に、漏れ磁束のコイル２０の導線２１との鎖交を抑制することができ、ＡＣ銅損を抑制することができる。
　（第１の実施形態の変形例５）
　図１３は、第１の実施形態の変形例５におけるリアクトル１００Ｅの模式的な断面図であって、図３に示す断面図と同じ切断位置における断面図である。第１の実施形態の変形例５におけるリアクトル１００Ｅが第１の実施形態のリアクトル１００と異なるのは、第１のギャップ３１および第２のギャップ３２の形状である。
　第１の実施形態の変形例５におけるリアクトル１００Ｅにおいて、第１のギャップ３１および第２のギャップ３２は、曲面状の形状を有する。すなわち、図１３に示す断面図において、第１のギャップ３１は、コイル２０の第１の表面２０ａからコア１０の第１の表面１０ａへと、曲線状に延伸している。同様に、第２のギャップ３２は、コイル２０の第２の表面２０ｂからコア１０の第２の表面１０ｂへと、曲線状に延伸している。
　第１のギャップ３１がコイル２０の第１の表面２０ａから延伸する方向は、コイル２０の第１の表面２０ａと直交する方向に対して傾いている。ここで、第１のギャップ３１がコイル２０の第１の表面２０ａから延伸する方向とは、第１のギャップ３１がコイル２０の第１の表面２０ａと接する位置における接線の方向である。
　また、第２のギャップ３２がコイル２０の第２の表面２０ｂから延伸する方向は、コイル２０の第２の表面２０ｂと直交する方向に対して傾いている。第２のギャップ３２がコイル２０の第２の表面２０ｂから延伸する方向とは、第２のギャップ３２がコイル２０の第２の表面２０ｂと接する位置における接線の方向である。
　このリアクトル１００Ｅにおいても、第１の実施形態におけるリアクトル１００と同様に、漏れ磁束のコイル２０の導線２１との鎖交を抑制することができ、ＡＣ銅損を抑制することができる。
　＜第２の実施形態＞
　図１４は、第２の実施形態におけるリアクトル１００Ｆの構成を模式的に示す断面図であって、図３に示す断面図と同じ切断位置における断面図である。
　第２の実施形態におけるリアクトル１００Ｆが第１の実施形態におけるリアクトル１００と異なるのは、第１のギャップ３１および第２のギャップ３２の形状である。
　第２の実施形態におけるリアクトル１００Ｆにおいて、第１のギャップ３１は、コイル２０の第１の表面２０ａと直交する第１の仮想直交面６１に対して面対称である形状を有する。図１４に示す構成例では、第１のギャップ３１は、コイル２０の第１の表面２０ａからコア１０の第１の表面１０ａへと延伸する第１の部位３１ａと、第１の仮想直交面６１に対して第１の部位３１ａと面対称な形状を有する第２の部位３１ｂとを備える。第１のギャップ３１の第１の部位３１ａおよび第２の部位３１ｂは、それぞれ平面状の形状を有しており、第１の仮想直交面６１の位置で互いに交差する。本実施形態では、第１の実施形態におけるリアクトル１００と同様に、コア１０内に２つの第１のギャップ３１が設けられている。
　第２のギャップ３２は、コイル２０の第２の表面２０ｂと直交する第２の仮想直交面６２に対して面対称である形状を有する。図１４に示す構成例では、第２のギャップ３２は、コイル２０の第２の表面２０ｂからコア１０の第２の表面１０ｂへと延伸する第３の部位３２ａと、第２の仮想直交面６２に対して第３の部位３２ａと面対称な形状を有する第４の部位３２ｂとを備える。第２のギャップ３２の第３の部位３２ａおよび第４の部位３２ｂは、それぞれ平面状の形状を有しており、第２の仮想直交面６２の位置で互いに交差する。本実施形態では、第１の実施形態におけるリアクトル１００と同様に、コア１０内に２つの第２のギャップ３２が設けられている。
　本実施形態におけるリアクトル１００Ｆによれば、第１のギャップ３１は、コイル２０の第１の表面２０ａと直交する第１の仮想直交面６１に対して面対称となる形状を有しているので、磁束の流れが第１の仮想直交面６１に対して面対称となり、局所的な磁束密度の集中を抑制することができる。また、第２のギャップ３２は、コイル２０の第２の表面２０ｂと直交する第２の仮想直交面６２に対して面対称となる形状を有しているので、磁束の流れが第２の仮想直交面６２に対して面対称となり、局所的な磁束密度の集中を抑制することができる。これにより、リアクトル１００Ｆの直流重畳特性が向上する。
　（第２の実施形態の変形例１）
　図１５は、第２の実施形態の変形例１におけるリアクトル１００Ｇの模式的な断面図であって、図１４に示す断面図と同じ切断位置における断面図である。第２の実施形態の変形例１におけるリアクトル１００Ｇが第２の実施形態のリアクトル１００Ｆと異なるのは、第１のギャップ３１および第２のギャップ３２の形状である。
　第１のギャップ３１は、コイル２０の第１の表面２０ａからコア１０の第１の表面１０ａへと延伸する途中で延伸方向が変わって折れ曲がったような形状を有する第１の部位３１ａと、第１の仮想直交面６１に対して第１の部位３１ａと面対称な形状を有する第２の部位３１ｂとを備える。第１のギャップ３１の第１の部位３１ａと第２の部位３１ｂは、互いに交差しない。本実施形態では、コア１０内に２つの第１のギャップ３１が設けられている。
　第２のギャップ３２は、コイル２０の第２の表面２０ｂからコア１０の第２の表面１０ｂへと延伸する途中で延伸方向が変わって折れ曲がったような形状を有する第３の部位３２ａと、第２の仮想直交面６２に対して第３の部位３２ａと面対称な形状を有する第４の部位３２ｂとを備える。第２のギャップ３２の第３の部位３２ａと第４の部位３２ｂは、互いに交差しない。本実施形態では、コア１０内に２つの第２のギャップ３２が設けられている。
　（第２の実施形態の変形例２）
　図１６は、第２の実施形態の変形例２におけるリアクトル１００Ｈの模式的な断面図であって、図１４に示す断面図と同じ切断位置における断面図である。第２の実施形態の変形例２におけるリアクトル１００Ｈが第２の実施形態のリアクトル１００Ｆと異なるのは、第１のギャップ３１および第２のギャップ３２の形状である。
　図１６に示す第１のギャップ３１は、コイル２０の第１の表面２０ａと直交する第１の仮想直交面６１に対して面対称である形状であって、楕円筒の一部を切り取ったような形状を有する。本実施形態では、コア１０内に２つの第１のギャップ３１が設けられている。
　同様に、第２のギャップ３２は、コイル２０の第２の表面２０ｂと直交する第２の仮想直交面６２に対して面対称である形状であって、楕円筒の一部を切り取ったような形状を有する。本実施形態では、コア１０内に２つの第２のギャップ３２が設けられている。
　（第２の実施形態の変形例３）
　図１７は、第２の実施形態の変形例３におけるリアクトル１００Ｉの模式的な断面図であって、図１４に示す断面図と同じ切断位置における断面図である。第２の実施形態の変形例３におけるリアクトル１００Ｉが第２の実施形態のリアクトル１００Ｆと異なるのは、第１のギャップ３１および第２のギャップ３２の形状である。
　第１のギャップ３１は、曲面状の形状を有する第１の部位３１ａと、第１の仮想直交面６１に対して第１の部位３１ａと面対称な形状を有する第２の部位３１ｂとを備える。この変形例３の構成では、第１のギャップ３１の第２の部位３１ｂは、図１３に示す第１のギャップ３１と同じ形状を有しており、第１の部位３１ａとは交差しない。本実施形態では、コア１０内に２つの第１のギャップ３１が設けられている。
　第２のギャップ３２は、曲面状の形状を有する第３の部位３２ａと、第２の仮想直交面６２に対して第３の部位３２ａと面対称な形状を有する第４の部位３２ｂとを備える。この変形例３の構成では、第２のギャップ３２の第４の部位３２ｂは、図１３に示す第２のギャップ３２と同じ形状を有しており、第３の部位３２ａとは交差しない。本実施形態では、コア１０内に２つの第２のギャップ３２が設けられている。
　＜第３の実施形態＞
　図１８は、第３の実施形態におけるリアクトル１００Ｊの構成を模式的に示す上面透視図である。図１９は、図１８に示すリアクトル１００ＪのＸＩＸ－ＸＩＸ線に沿った模式的な断面図である。図２０は、図１８に示すリアクトル１００ＪのＸＸ－ＸＸ線に沿った模式的な断面図である。図２１は、第３の実施形態におけるリアクトル１００Ｊの上面図である。図２２は、第３の実施形態におけるリアクトル１００Ｊの下面図である。
　第３の実施形態におけるリアクトル１００Ｊは、第１の実施形態におけるリアクトル１００の構成に加えて、コア１０およびコイル２０を収容するケース７０と、ケース７０とコイル２０との間に設けられた伝熱部８０（図１９、図２２参照）とをさらに備える。
　ケース７０は、底面部７０ａと、第１の側面部７０ｂと、第２の側面部７０ｃと、第３の側面部７０ｄと、第４の側面部７０ｅとを備え、箱状の形状を有する。第１の側面部７０ｂと第３の側面部７０ｄは互いに対向し、第２の側面部７０ｃと第４の側面部７０ｅは互いに対向している。すなわち、コイル２０の巻回軸の方向Ｙ１に見たときに、ケース７０は、矩形の形状を有する。なお、ケース７０はさらに、底面部７０ａと対向する上面部を備えていてもよい。
　コイル２０の巻回軸の方向に見たときに、第１の側面部７０ｂ～第４の側面部７０ｅは、矩形状に巻回されている導線２１の四辺とそれぞれ平行である。ケース７０は、例えば、アルミニウム等の非磁性の金属材料により構成することができる。
　ケース７０の底面部７０ａは、コア１０およびコイル２０を載置する台座を構成する。なお、ここでの載置には、図２０に示すように、コイル２０が台座を構成する底面部７０ａと直接接していないが、底面部７０ａの上方に位置する態様が含まれる。
　図１９に示すように、伝熱部８０は、ケース７０の底面部７０ａ上に設けられている。本実施形態では、図２２に示すように、コイル２０の巻回軸の方向に見たときに、台形の形状を有する伝熱部８０が２つ設けられている。伝熱部８０は、熱伝導率の高い非磁性の材料、例えば、アルミニウムからなる。伝熱部８０は、ケース７０と一体的に形成されていてもよいし、ケース７０とは別の部材を、接着層等を介してケース７０の底面部７０ａに接着するように構成されていてもよい。
　図１９に示すように、コイル２０の一部は、伝熱部８０と接している。そのような構成により、コイル２０がコア１０によって覆われていても、コイル２０で発生した熱は、伝熱部８０を介してケース７０に伝わるので、良好な放熱性を得ることができる。また、ケース７０の底面部７０ａが冷却板の上に載置される態様でリアクトル１００Ｊを冷却板上に設置して冷却する場合には、より良好な放熱性を得ることができる。
　本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。例えば、上述した各実施形態およびその変形例における特徴的な構成は、適宜組み合わせることができる。
１０　　コア
１０ａ　コアの第１の表面
１０ｂ　コアの第２の表面
１１　　内側コア
１２　　外側コア
２０　　コイル
２０ａ　コイルの第１の表面
２０ｂ　コイルの第２の表面
２１　　導線
３１　　第１のギャップ
３２　　第２のギャップ
４０　　非磁性の絶縁樹脂
５１　　成形体
６１　　第１の仮想直交面
６２　　第２の仮想直交面
７０　　ケース
７０ａ　ケースの底面部
７０ｂ　ケースの第１の側面部
７０ｃ　ケースの第２の側面部
７０ｄ　ケースの第３の側面部
７０ｅ　ケースの第４の側面部
８０　　伝熱部
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ、１００Ｇ、１００Ｈ、１００Ｉ、１００Ｊ　リアクトル

Claims (12)

  1. 　コアと、
    　前記コアに埋設されているコイルと、
    を備え、
    　前記コア内には、前記コイルの第１の表面から前記コアの第１の表面まで形成された第１のギャップが設けられており、
    　前記第１のギャップが前記コイルの前記第１の表面から延伸する方向は、前記コイルの前記第１の表面と直交する方向に対して傾いていることを特徴とするリアクトル。
  2. 　前記第１のギャップは、前記コイルの前記第１の表面と前記コアの前記第１の表面との間に設けられており、
    　前記コイルの前記第１の表面と前記コアの前記第１の表面は、前記コイルの巻回軸の方向に対向していることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
  3. 　前記コイルは、導線が矩形状に巻回されることによって構成されており、
    　前記第１のギャップは、前記コイルの巻回軸の方向に見たときに、前記コイルの巻回軸を挟んで対称となる位置に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のリアクトル。
  4. 　前記第１のギャップは、前記コイルの前記第１の表面と前記コアの前記第１の表面との間に設けられており、
    　前記コイルの前記第１の表面と前記コアの前記第１の表面は、前記コイルの巻回軸と直交する方向に対向していることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
  5. 　前記第１のギャップは、前記コイルの前記第１の表面と直交する第１の仮想直交面に対して面対称である形状を有することを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
  6. 　前記コア内には、前記コイルの前記第１の表面と対向する第２の表面から、前記コアの前記第１の表面と対向する第２の表面まで形成された第２のギャップが設けられており、
    　前記第２のギャップが前記コイルの前記第２の表面から延伸する方向は、前記コイルの前記第２の表面と直交する方向に対して傾いていることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のリアクトル。
  7. 　前記コイルは、導線が矩形状に巻回されることによって構成されており、
    　前記第２のギャップは、前記コイルの巻回軸の方向に見たときに、前記コイルの巻回軸を挟んで対称となる位置に設けられていることを特徴とする請求項６に記載のリアクトル。
  8. 　前記コイルおよび前記コアを載置する台座と、
    　前記台座と前記コイルとの間に設けられた伝熱部と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載のリアクトル。
  9. 　前記台座は、前記コイルおよび前記コアを収容するケースの底面部であることを特徴とする請求項８に記載のリアクトル。
  10. 　前記コイルは、非磁性の絶縁樹脂によって覆われていることを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載のリアクトル。
  11. 　前記コイルの導線は平角線であって、フラットワイズ巻きにより巻回されていることを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載のリアクトル。
  12. 　請求項１～１１のいずれか一項に記載のリアクトルの製造方法であって、
    　第１の金型内に前記コイルを配置した後、磁性体粉末と樹脂材料とが配合されたコア材料を供給して硬化させることによって、内側コアを形成する工程と、
    　前記内側コアの表面の所定の位置に前記第１のギャップを形成することによって、前記コイルと前記内側コアと前記第１のギャップを備えた成形体を作製する工程と、
    　第２の金型内に前記コア材料を供給して硬化させることによって、外側コアを形成する工程と、
    　前記成形体と前記外側コアとを組み合わせることによって、前記リアクトルを製造する工程と、
    を備えることを特徴とするリアクトルの製造方法。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008042094A (ja) * 2006-08-09 2008-02-21 Denso Corp リアクトル
JP2009152340A (ja) * 2007-12-20 2009-07-09 Sumitomo Electric Ind Ltd コイル成形体の製造方法及びコイル成形体
JP2012146753A (ja) * 2011-01-07 2012-08-02 Denso Corp 樹脂成形リアクトル
JP2014082358A (ja) * 2012-10-17 2014-05-08 Nec Tokin Corp コイル部品
JP2014090069A (ja) * 2012-10-30 2014-05-15 Nec Tokin Corp リアクトル
JP2014107430A (ja) * 2012-11-28 2014-06-09 Nec Tokin Corp リアクトル
JP2017045765A (ja) * 2015-08-24 2017-03-02 Ｎｅｃトーキン株式会社 コイル部品
WO2018235539A1 (ja) * 2017-06-19 2018-12-27 株式会社村田製作所 コイル部品

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008042094A (ja) * 2006-08-09 2008-02-21 Denso Corp リアクトル
JP2009152340A (ja) * 2007-12-20 2009-07-09 Sumitomo Electric Ind Ltd コイル成形体の製造方法及びコイル成形体
JP2012146753A (ja) * 2011-01-07 2012-08-02 Denso Corp 樹脂成形リアクトル
JP2014082358A (ja) * 2012-10-17 2014-05-08 Nec Tokin Corp コイル部品
JP2014090069A (ja) * 2012-10-30 2014-05-15 Nec Tokin Corp リアクトル
JP2014107430A (ja) * 2012-11-28 2014-06-09 Nec Tokin Corp リアクトル
JP2017045765A (ja) * 2015-08-24 2017-03-02 Ｎｅｃトーキン株式会社 コイル部品
WO2018235539A1 (ja) * 2017-06-19 2018-12-27 株式会社村田製作所 コイル部品

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