(57)【要約】      （修正有）【課題】柱状コアに発生した磁束がコイルを流れる電流と鎖交することを抑制してリアクトルのジュール損失を低減する。【解決手段】リアクトル１０は、貫通孔１８、３０の周囲を一巡している環状コア１４と、貫通孔を横断する方向に延びている柱状コア１２と、柱状コアの側面に巻回されているコイル２６を備えている。環状コアの内側面に、柱状コアの端面に向かって突出する突出部２０が形成されている。突出部は、柱状コアの端面と離間している。貫通孔の軸心に沿って見たときの突出部の先端幅Ｗ２は、コイルの内側面の幅Ｗ３以下である。【選択図】図４
2020096070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リアクトルであって、
貫通孔の周囲を一巡している環状コアと、
前記貫通孔を横断する方向に延びている柱状コアと、
前記柱状コアの側面に巻回されているコイルを備えており、
前記環状コアの内側面に、前記柱状コアの端面に向かって突出する突出部が形成されており、
前記突出部は、前記柱状コアの前記端面と離間しており、
前記貫通孔の軸心に沿って見たときの前記突出部の先端幅は、前記コイルの内側面の幅以下である、リアクトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、環状コアと柱状コアを備えているリアクトルを開示する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、環状コアと柱状コアを備えているリアクトルが開示されている。環状コアは、環状コアの中央部に貫通孔が形成されており、その貫通孔の周囲を一巡している。柱状コアは貫通孔を横断する方向に延びており、貫通孔を左右に分割している。柱状コアの周りにコイルが巻回されており、コイルは左側の貫通孔を通過してから右側の貫通孔を通過して左側の貫通孔に戻る関係で柱状コアの側面に巻回されている。このリアクトルは小型化に適している。
【０００３】
通常は、環状コアの内側面と柱状コアの端面は離間している。環状コアの内側面と柱状コアの端面の間に、環状コアと柱状コアを固定する接着剤又は樹脂材が充填される。あるいは、環状コアの内側面と柱状コアの端面の間に、環状コアと柱状コアの間の磁気抵抗を適値に調整する物質が介在される。
【０００４】
コイルに電流が流れると、柱状コアに磁束が発生する。磁束は、柱状コアの一方の端面から環状コアに入り、環状コアの左半分と右半分に分岐し、左半分を通過した磁束と右半分を通過した磁束が集合して柱状コアの他方の端面から柱状コアに戻る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１４１１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のリアクトルの場合、環状コアの内側面と柱状コアの端面の間から磁束が漏れ出し、漏れ出た磁束がコイルを流れる電流と鎖交することがある。磁束がコイルを流れる電流と鎖交すると、ジュール損失が発生する。
【０００７】
本明細書では、柱状コアに発生した磁束がコイルを流れる電流と鎖交することを抑制してジュール損失を低減する技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書で開示するリアクトルは、貫通孔の周囲を一巡している環状コアと、前記貫通孔を横断する方向に延びている柱状コアと、前記柱状コアの側面に巻回されているコイルを備えている。前記環状コアの内側面に、前記柱状コアの端面に向かって突出する突出部が形成されている。前記突出部は、前記柱状コアの前記端面と離間している。前記貫通孔の軸心に沿って見たときの前記突出部の先端幅は、前記コイルの内側面の幅以下である。
【０００９】
上記の構成によると、環状コアの突出部と柱状コアの端面の間からコイルに向かって漏れ出る磁束の発生が抑制される。このため、漏れ磁束とコイルを流れる電流が鎖交することを抑制することができる。この結果、ジュール損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例のリアクトルの斜視図である。
【図２】実施例の環状コアの斜視図である。
【図３】図１のIII−III線に沿って切断されたリアクトルの断面図である。
【図４】図１のIV−IV線に沿って切断されたリアクトルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施例）
図１から図４を参照し、実施例のリアクトル１０を説明する。リアクトル１０は、電気自動車、ハイブリット自動車や燃料電池自動車等の電動自動車に搭載される。リアクトル１０は、電動自動車の電力変換器を構成する部品である。リアクトル１０は、電動自動車に搭載されるバッテリから出力される電力を昇圧し、昇圧された電力を電動自動車の走行用モータに供給することに利用される。
【００１２】
図１に示すように、リアクトル１０は、環状コア１４と、柱状コア１２と、コイル線２４と、樹脂カバー２８と、冷却器４４を備える。環状コア１４は、金属材料から作製されている。図１では、環状コア１４が破線によって図示されている。図２に示すように、環状コア１４は、本体１６と一対の突出部２０、２０を備える。本体１６は、環状形状を有しており、貫通孔１８の周囲を一巡している。本体１６をＺ方向（貫通孔１８の軸心方向）から見ると、本体１６の内側面と外側面は、角の丸い矩形形状を有する。本体１６の内側面は、４個の平坦な面を有する。以下では、４個の面のうちの２個の面であって、互いに対向する面を、一対の対向面１６ａ、１６ａと呼ぶ。一対の対向面１６ａ、１６ａに、一対の突出部２０、２０が形成されている。一対の突出部２０、２０のそれぞれは、一対の対向面１６ａ、１６ａのそれぞれに形成されている。本明細書では、突出部２０、２０が形成されていない範囲を、対向面１６ａ、１６ａと呼ぶ。本体１６と一対の突出部２０、２０は、一体的に作製されている。一対の突出部２０、２０は、互いに対向している。突出部２０の形状については、後で詳しく説明する。
【００１３】
図１に示すように、環状コア１４は、樹脂カバー２８に覆われている。樹脂カバー２８は、環状コア１４を収容している。樹脂カバー２８は、Ｚ方向に貫通する貫通孔３０の周囲を一巡している。また、樹脂カバー２８は、固定部４０を備える。固定部４０は、樹脂カバー２８の下端に位置している。なお、図１において、上下方向が規定されている。固定部４０は、固定部４０をＺ方向に貫通する孔部（図示省略）を有する。孔部にボルト４２を締結することによって、樹脂カバー２８は冷却器４４に固定される。
【００１４】
環状コア１４の貫通孔１８には、柱状コア１２が配置されている。柱状コア１２は、金属材料から作製されている。柱状コア１２は、柱形状を有する。柱状コア１２は、貫通孔１８を横断するようにＸ方向に延びている。柱状コア１２をＸ方向から見ると、柱状コア１２は、矩形形状を有する。なお、変形例では、柱状コア１２をＸ方向から見ると、柱状コア１２は、例えば、円形状を有していてもよい。図４に示すように、柱状コア１２の両端面１２ｂ、１２ｂは、樹脂カバー２８の内側面に当接している。柱状コア１２の両端面１２ｂ、１２ｂのそれぞれは、突出部２０、２０のそれぞれと対向している。柱状コア１２の両端面１２ｂ、１２ｂのそれぞれは、突出部２０、２０のそれぞれと離間している。柱状コア１２の端面１２ｂと突出部２０の間には、樹脂カバー２８が配置されている。
【００１５】
柱状コア１２の側面１２ａには、１本のコイル線２４がエッジワイズに巻回されている。以下では、エッジワイズに巻回された状態のコイル線２４を、コイル２６と呼ぶ。コイル線２４は、平角線である。図１では、コイル線２４の両端が図示省略されている。図３に示すように、コイル２６をＸ方向から見ると、コイル２６の内側面と外側面は、角の丸い矩形形状を有する。図３は、リアクトル１０をＹＺ平面で切断した断面図を示す。コイル２６の内側面は、柱状コア１２の側面１２ａと離間している。コイル２６の外側面は、樹脂カバー２８の内側面に当接している。コイル２６の外側面は、環状コア１４と離間している。コイル２６は、環状コア１４の対向面１６ａと離間している。コイル２６は、樹脂カバー２８によって、環状コア１４から絶縁されている。コイル２６に電流が流れると、コイル２６は発熱する。コイル２６の熱は、冷却器４４を介して放熱される。
【００１６】
樹脂カバー２８とコイル２６の間の空間と、柱状コア１２とコイル２６の間の空間には、ポッティング材３６が充填されている。ポッティング材３６は、初期状態には液体であり、紫外線、空気、又は熱によって硬化する充填剤である。ポッティング材３６は、例えば、シリコンを含む充填剤である。ポッティング材３６によって、コイル２６と柱状コア１２は絶縁されている。ポッティング材３６によって、柱状コア１２の耐振動性が向上する。また、コイル２６の熱が冷却器４４に効率よく伝わる。
【００１７】
次に、図４を参照して、突出部２０を説明する。図４は、リアクトル１０をＺ方向（即ち貫通孔１８の軸心方向）に直交するＸＹ平面で切断した断面図を示す。即ち、図４は、リアクトル１０を貫通孔１８の軸心方向から見た断面図を示す。突出部２０は、環状コア１４の対向面１６ａから柱状コア１２の端面１２ｂに向かって突出している。以下では、環状コア１４の対向面１６ａ側の突出部２０の端部を基端部２０ａと呼び、柱状コア１２の端面１２ｂ側の突出部２０の端部を先端部２０ｂと呼ぶ。先端部２０ｂに突出部２０の頂面が形成されている。突出部２０の先端部２０ｂは、環状コア１４の対向面１６ａから最も離間している。突出部２０の高さ（即ちＺ方向の長さ）は、基端部２０ａと先端部２０ｂの間で一定である。なお、変形例では、突出部２０の高さは、基端部２０ａと先端部２０ｂの間で変化してもよく、基端部２０ａと先端部２０ｂで異なっていてもよい。
【００１８】
突出部２０の先端部２０ｂは、柱状コア１２の端面１２ｂと離間している。突出部２０の深さＬ１（即ちＸ方向の長さ）は、コイル２６の端面と本体１６の対向面１６ａとの離間距離Ｌ２よりも小さい。これにより、突出部２０の形成に伴いリアクトル１０がＸ方向に対して大型化することを抑制することができる。
【００１９】
突出部２０の幅（即ちＹ方向の長さ）は、環状コア１４の対向面１６ａから離間するにつれて、徐々に小さくなる。突出部２０の幅は、基端部２０ａで最も大きく、基端部２０ａから先端部２０ｂに向かうにつれて徐々に小さくなる。突出部２０の幅は、先端部２０ｂで最も小さい。先端部２０ｂにおける突出部２０の幅Ｗ２は、基端部２０ａにおける突出部２０の幅Ｗ４よりも小さい。なお、変形例では、突出部２０の幅は、基端部２０ａから先端部２０ｂの間で一定であってもよい。
【００２０】
先端部２０ｂにおける突出部２０の幅Ｗ２は、端面１２ｂにおける柱状コア１２の幅Ｗ１よりも大きい。なお、変形例では、先端部２０ｂにおける突出部２０の幅Ｗ２は、端面１２ｂにおける柱状コア１２の幅Ｗ１と等しくてもよい。
【００２１】
先端部２０ｂにおける突出部２０の幅Ｗ２は、コイル２６の内側面の幅Ｗ３よりも小さい。なお、変形例では、先端部２０ｂにおける突出部２０の幅Ｗ２は、コイル２６の内側面の幅Ｗ３と等しくてもよい。
【００２２】
基端部２０ａにおける突出部２０の幅Ｗ４は、コイル２６の内側面の幅Ｗ３よりも大きい。なお、変形例では、基端部２０ａにおける突出部２０の幅Ｗ４は、コイル２６の内側面の幅Ｗ３以下であってもよい。
【００２３】
次に、コイル２６に電流が流れる状況を説明する。コイル２６に電流が流れると、柱状コア１２に磁束が発生する。磁束は、柱状コア１２の一方の端面１２ｂから、環状コア１４の突出部２０に入る。磁束は、突出部２０と本体１６を通り、柱状コア１２の他方の端面１２ｂから柱状コア１２に戻る。柱状コア１２の端面１２ｂと突出部２０の間には、樹脂カバー２８が配置されている。このため、柱状コア１２の端面１２ｂと突出部２０の間には、ギャップが存在する。ギャップは、磁気飽和を抑制する。ギャップの長さを調整することによって、リアクトル１０の磁気飽和の特性を調整することができる。
【００２４】
上述したように、先端部２０ｂにおける突出部２０の幅Ｗ２は、コイル２６の内側面の幅Ｗ３よりも小さい。また、突出部２０の先端部２０ｂと柱状コア１２の端面１２ｂの離間距離は、環状コア１４の対向面１６ａと柱状コア１２の端面１２ｂの離間距離よりも小さい。このため、磁気抵抗は、突出部２０の先端部２０ｂと柱状コア１２の端面１２ｂの間で最も小さい。このため、磁束は、柱状コア１２の端面１２ｂから突出部２０の先端部２０ｂを通り、環状コア１４の本体１６に入る。この結果、磁束が柱状コア１２の端面１２ｂと突出部２０の先端部２０ｂの間からコイル２６に向かって漏れ出て、コイル２６を流れる電流と鎖交することを抑制することができる。これにより、ジュール損失を低減することができる。
【００２５】
また、先端部２０ｂにおける突出部２０の幅Ｗ２は、端面１２ｂにおける柱状コア１２の幅Ｗ１よりも大きい。このため、柱状コア１２の側面１２ａ側を通る磁束が柱状コア１２の端面１２ｂと突出部２０の先端部２０ｂの間からコイル２６に向かって漏れ出て、コイル２６を流れる電流と鎖交することをさらに抑制することができる。
【００２６】
また、先端部２０ｂにおける突出部２０の幅Ｗ２は、基端部２０ａにおける突出部２０の幅Ｗ４よりも小さい。このため、突出部２０の先端部２０ｂと基端部２０ａの間において、磁束は、Ｘ方向から傾斜する方向（即ち柱状コア１２が延びる方向と傾斜する方向）に流れることができる。この結果、環状コア１４の外側面から外部に向かって、磁束が漏れることを抑制することができる。
【００２７】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２８】
１０    ：リアクトル
１２    ：柱状コア
１２ａ  ：側面
１２ｂ  ：端面
１４    ：環状コア
１６    ：本体
１６ａ  ：対向面
１８、３０：貫通孔
２０    ：突出部
２０ａ  ：基端部
２０ｂ  ：先端部
２４    ：コイル線
２６    ：コイル
２８    ：樹脂カバー
３６    ：ポッティング材
４０    ：固定部
４２    ：ボルト
４４    ：冷却器
【図１】
2020096070.tif 000003
【図２】
2020096070.tif 000004
【図３】
2020096070.tif 000005
【図４】
2020096070.tif 000006