(57)【要約】【課題】コアの割れに起因する特性変化を防ぐことができるリアクトルを提供すること。【解決手段】通電によって磁束を発生するコイル２と、コイル２の周囲に充填されると共に磁性粉末を液状絶縁材に混合してなる磁性粉末混合スラリーからなるコア３と、コイル２及びコア３を密封するケース４とからなることを特徴とするリアクトル１。磁性粉末混合スラリーは、絶縁性の添加材を含有してなることが好ましい。上記磁性粉末としては、例えば、鉄粉、鉄合金分、鉄系酸化物粉等を用いることができる。上記液状絶縁材としては、例えば、シリコンオイル、ポリエーテル、フタル酸エステル等を用いることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電によって磁束を発生するコイルと、
該コイルの周囲に充填されると共に磁性粉末を液状絶縁材に混合してなる磁性粉末混合スラリーからなるコアと、
上記コイル及び上記コアを密封するケースとからなることを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
請求項１において、上記磁性粉末混合スラリーは、絶縁性の添加材を含有してなることを特徴とするリアクトル。
【請求項３】
通電によって磁束を発生するコイルと、
該コイルの周囲に充填されコアと、
上記コイル及び上記コアを密封するケースとからなるリアクトルであって、
上記コアは、上記リアクトルの作動温度範囲内に融点を有する熱可塑性樹脂に磁性粉末を混合してなる磁性粉末混合樹脂からなることを特徴とするリアクトル。
【請求項４】
請求項３において、上記熱可塑性樹脂の融点は、１３０℃以下であることを特徴とするリアクトル。
【請求項５】
通電によって磁束を発生するコイルと、
該コイルの周囲に充填された磁性粉末からなるコアと、
上記コイル及び上記コアを密封するケースとからなることを特徴とするリアクトル。
【請求項６】
請求項５において、上記磁性粉末は、絶縁性の添加材と混合されていることを特徴とするリアクトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧の昇降圧等に用いられるリアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載されるインバータには、電池電圧を昇圧するためのリアクトルが組み込まれている。かかるリアクトルにおいて、近年、部品点数の低減による低コスト化を実現するものとして、図８に示すごとく、磁性粉末を混合した樹脂からなる磁性粉末混合樹脂をコア９３としてコイル９２の周囲に充填したリアクトル９が提案されている（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３３９５２５号公報
【特許文献２】特開２００８−１６６５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記リアクトル９においては、コア９３とコイル９２との間、あるいはコア９３とケース９４との間に熱膨張係数差がある。そして、コイル９２への通電、非通電と共に、寒冷地などにおける使用環境等を考慮すると、リアクトル９の温度は例えば−４０℃〜１５０℃という広い範囲で温度変化しうる。かかる状況において、上記のように熱膨張係数差を有するコア９３とコイル９２との間、あるいはコア９３とケース９４との間における熱膨張差に起因して、コア９３に割れ９９が生じるおそれがある。
コア９３に割れ９９が生じると、コア９３の磁気特性が変化して所望のインダクタンスが得られなくなるなどの不具合が生じる。
また、コア９３の割れ９９は、リアクトル９に伝わる振動などの衝撃によっても引き起こされることがある。
【０００５】
コア９３の割れを防止する手段として、コア９３とコイル９２との間やコア９３とケース９４との間に熱膨張差を吸収する弾性部材を配置する手段も考えられるが、部品点数の増加と共にコストアップの原因となるなどの問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、コアの割れに起因する特性変化を防ぐことができるリアクトルを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、通電によって磁束を発生するコイルと、
該コイルの周囲に充填されると共に磁性粉末を液状絶縁材に混合してなる磁性粉末混合スラリーからなるコアと、
上記コイル及び上記コアを密封するケースとからなることを特徴とするリアクトルにある（請求項１）。
【０００８】
第２の発明は、通電によって磁束を発生するコイルと、
該コイルの周囲に充填されコアと、
上記コイル及び上記コアを密封するケースとからなるリアクトルであって、
上記コアは、上記リアクトルの作動温度範囲内に融点を有する熱可塑性樹脂に磁性粉末を混合してなる磁性粉末混合樹脂からなることを特徴とするリアクトルにある（請求項３）。
【０００９】
第３の発明は、通電によって磁束を発生するコイルと、
該コイルの周囲に充填された磁性粉末からなるコアと、
上記コイル及び上記コアを密封するケースとからなることを特徴とするリアクトルにある（請求項５）。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明にかかるリアクトルにおいては、コアとして、磁性粉末を液状絶縁材に混合してなる磁性粉末混合スラリーからなるものを用いている。すなわち、上記コアは、スラリー状であるため、コイルやケースとの間においてコアに熱応力がかかることがなく、コアに割れが生じるおそれもない。さらには、振動等の衝撃がリアクトルに伝わってもスラリー状のコアが割れることはない。それゆえ、コアの割れに起因するリアクトルの特性変化を防ぐことができる。
また、上記ケースは、コイル及び上記コアを密封しているため、スラリー状のコアが漏れ出すおそれもない。
【００１１】
第２の発明にかかるリアクトルにおいては、コアとして、リアクトルの作動温度範囲内に融点を有する熱可塑性樹脂に磁性粉末を混合してなる磁性粉末混合樹脂を用いている。この場合、ある温度域においてはコアが個体の状態にあることもある。それゆえ、熱応力や振動等の衝撃が加わった際に、コアに割れが生じることもあり得る。
しかしながら、上記コアを構成する磁性粉末混合樹脂は、リアクトルの作動温度範囲内に融点を有する熱可塑性樹脂に磁性粉末を混合したものである。それゆえ、コアに割れが生じたとしても、その後リアクトルが作動したときその作動温度域においてコアが溶融するため、割れが修復されることとなる。それゆえ、コアの割れに起因するリアクトルの特性変化を防ぐことができる。
また、上記ケースは、コイル及び上記コアを密封しているため、溶融したコアが漏れ出すおそれもない。
【００１２】
第３の発明にかかるリアクトルにおいては、コアとして、磁性粉末からなるものを用いる。この場合においては、コアが粉体であるため、コイルやケースとの間においてコアに熱応力がかかることがなく、コアに割れが生じるおそれもない。さらには、振動等の衝撃がリアクトルに伝わっても粉末状のコアが割れることはない。それゆえ、コアの割れに起因するリアクトルの特性変化を防ぐことができる。
また、上記ケースは、コイル及び上記コアを密封しているため、粉体のコアが漏れ出すおそれもない。
【００１３】
以上のごとく、本発明によれば、コアの割れに起因する特性変化を防ぐことができるリアクトルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１における、リアクトルの縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図３】実施例１における、コアを構成する磁性粉末混合スラリーの模式図。
【図４】実施例２における、コアを構成する磁性粉末混合樹脂の模式図。
【図５】実施例３における、コアを構成する磁性粉末と添加材との分散状態の模式図。
【図６】従来のリアクトルにおける問題点を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明において、上記磁性粉末としては、例えば、鉄粉、鉄合金分、鉄系酸化物粉等を用いることができる。
【００１６】
また、第１の発明において、上記液状絶縁材としては、例えば、シリコンオイル、ポリエーテル、フタル酸エステル等を用いることができる。
【００１７】
また、上記磁性粉末混合スラリーは、絶縁性の添加材を含有してなることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記コアにおいて渦電流が発生することを抑制することができる。すなわち、上記磁性粉末混合スラリー中の磁性粉末同士が導通すると、コイルに電流を流したときに、コアに渦電流が流れるおそれがある。この渦電流損によってコアが発熱し、リアクトルの温度が上昇してしまうことが考えられる。また、渦電流の発生によって、リアクトルの磁気特性に影響を与え、所望のインダクタンスが得られにくくなるおそれもある。そこで、コアを構成する磁性粉末混合スラリーに絶縁性の添加材を混入させて、磁性粉末同士の絶縁を図り、渦電流の発生を抑制することにより、上記のような不具合を防ぐことができる。
なお、上記添加材としては、例えば、シリカ、アルミナ等を用いることができる。
【００１８】
次に、上記第２の発明において、上記熱可塑性樹脂としては、例えば、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリスチレンとポリオレフィンとのブロック共重合体、ポリアミド系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル、ポリエーテルとポリエステルのブロック共重合体、或いはこれらの樹脂に、ミネラル、溶剤、可塑剤を配合したエラストマー等を用いることができる。
【００１９】
また、上記熱可塑性樹脂の融点は、１３０℃以下であることが好ましい（請求項４）。
この場合には、リアクトルの作動温度域において確実にコアが溶融し、コアに割れが生じていてもその割れを、リアクトルの作動時に確実に修復することができる。
【００２０】
次に、第３の発明において、上記磁性粉末は、絶縁性の添加材と混合されていることが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記請求項２の発明と同様に、上記コアにおいて渦電流が発生することを抑制することができる。
【実施例】
【００２１】
（実施例１）
本発明の実施例にかかるリアクトルにつき、図１〜図３を用いて説明する。
本例のリアクトル１は、図１に示すごとく、通電によって磁束を発生するコイル２と、該コイル２の周囲に充填されたコア３と、コイル２及びコア３を密封するケース４とからなる。
【００２２】
そして、コア３は、図３に示すごとく、磁性粉末３１を液状絶縁材３２に混合してなる磁性粉末混合スラリー３０１からなる。磁性粉末混合スラリー３０１は、絶縁性の添加材３３を含有してなる。
添加材３３は、磁性粉末３１よりも粒径が小さく、磁性粉末３１の粒界に配置される。これにより、磁性粉末３１同士が導通することを抑制している。
【００２３】
磁性粉末３１としては、例えば、鉄粉、鉄合金分、鉄系酸化物粉等を用いることができる。液状絶縁材３２としては、例えば、シリコンオイル、ポリエーテル、フタル酸エステル等を用いることができる。また、添加材３３としては、例えば、シリカ、アルミナ等を用いることができる。
【００２４】
ケース４は、例えば、アルミニウム又はその合金によって構成することができる。そして、ケース４は、コイル２及びコア３を内部に密封してなる。すなわち、ケース２は、一面に開口部を有する本体部４２と、該本体部４２の開口部を密閉する蓋部４３とからなる。そして、本体部４２と蓋部４３との間は、例えば、溶接、かしめ、ろう付け、接着剤による接着、あるいはＯリングによるシール等によって密封されている。
また、ケース４内には空気層は存在せず、ケース４は磁性粉末混合スラリー３０１（コア３）によって満たされている。
また、コア３においては、磁性粉末３１が液状絶縁材３２内に均一に分散している。
【００２５】
図１に示すごとく、コイル２は、ケース４内においてコア３に埋設された状態で配置され、その巻回軸方向において、コア３の中心に位置するように配置されている。スラリー状のコア３の内部において所定の位置にコイル２を保持する手段として、コイル２とケース４の内壁面４１との間に配置された保持部材１１がある。該保持部材１１は、図２に示すごとく、コイル２の周方向の４か所に均等配置されており、コイル２とケース４の内壁面４１とにそれぞれ接着材等を用いて固定されている。また、保持部材１１は、例えばアルミニウムからなる。
【００２６】
本例のリアクトル１を製造するに当たっては、まず、蓋部４３を外した状態のケース４（本体部４２）内の所定の位置に、保持部材１１を固定するとともに、該保持部材１１にコイル２を固定する。保持部材１１を先にコイル２に固定した後、保持部材１１を固定したコイル２をケース４内に挿入して保持部材１１をケース４に固定してもよい。
【００２７】
次いで、添加材３３を含んだ磁性粉末混合スラリー３０１をケース４内に充填し、磁性粉末混合スラリー３０１内にコイル２を埋設する。
次いで、ケース４の本体部４２に蓋部４３を被せ、本体部４２に蓋部４３を固定すると共に密封する。このとき、ケース４内に空気層が形成されないようにする。
以上により、図１に示すリアクトル１を得ることができる。
【００２８】
なお、本例のリアクトル１は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載される電力変換装置に組み込まれるものとすることができる。
【００２９】
次に、本例の作用効果につき説明する。
本例のリアクトル１においては、コア３として、磁性粉末３１を液状絶縁材３２に混合してなる磁性粉末混合スラリー３０１からなるものを用いている。すなわち、コア３は、スラリー状であるため、コイル２やケース４との間においてコア３に熱応力がかかることがなく、コア３に割れが生じるおそれもない。さらには、振動等の衝撃がリアクトル１に伝わってもスラリー状のコア３が割れることはない。それゆえ、コア３の割れに起因するリアクトル１の特性変化を防ぐことができる。
【００３０】
また、ケース４は、コイル２及びコア３を密封しているため、スラリー状のコア３が漏れ出すおそれもない。
また、ケース４内に空気層が形成されないようにすることにより、磁性粉末混合スラリー３０１の内部に気泡が混入してコア３の磁気特性が変化するという不具合を招くおそれもない。
【００３１】
また、磁性粉末混合スラリー３０１は、絶縁性の添加材３３を含有してなる。そのため、コア３において渦電流が発生することを抑制することができる。すなわち、磁性粉末混合スラリー３０１中の磁性粉末３１同士が導通すると、コイル２に電流を流したときに、コア３に渦電流が流れるおそれがある。この渦電流損によってコア３が発熱し、リアクトル１の温度が上昇してしまうことが考えられる。また、渦電流の発生によって、リアクトル１の磁気特性に影響を与え、所望のインダクタンスが得られにくくなるおそれもある。そこで、コア３を構成する磁性粉末混合スラリー３０１に絶縁性の添加材３３を混入させて、磁性粉末３１同士の絶縁を図り、渦電流の発生を抑制することにより、上記のような不具合を防ぐことができる。
【００３２】
以上のごとく、本例によれば、コアの割れに起因する特性変化を防ぐことができるリアクトルを提供することができる。
【００３３】
（実施例２）
本例は、コア３として、リアクトル１の作動温度範囲内に融点を有する熱可塑性樹脂３４に磁性粉末３１を混合してなる磁性粉末混合樹脂３０２（図４）を用いた例である。
リアクトル１の作動時においては、コイル２に電流が流れることによるジュール熱等によってリアクトル１が高温となる。リアクトル１の使用環境等を考慮すると、リアクトル１の作動温度範囲は、例えば−４０℃〜１５０℃となる。
【００３４】
この作動温度範囲に、熱可塑性樹脂３４の融点が存在すればよい。これを満たすものとして、熱可塑性樹脂３４には、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリスチレンとポリオレフィンとのブロック共重合体、ポリアミド系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル、ポリエーテルとポリエステルのブロック共重合体、或いはこれらの樹脂に、ミネラル、溶剤、可塑剤を配合したエラストマー等を用いることができる。
【００３５】
また、コア３においては、磁性粉末３１が熱可塑性樹脂３４内に均一に分散している。
また、熱可塑性樹脂３４には、実施例１と同様に、絶縁性の添加材３３が分散混合されている。
その他は、実施例１と同様である。
【００３６】
次に、本例の作用効果につき説明する。
本例のリアクトル１の場合、ある温度域においてはコア３が個体の状態にあることもある。それゆえ、熱応力や振動等の衝撃が加わった際に、コア３に割れが生じることもあり得る。
しかしながら、コア３を構成する磁性粉末混合樹脂３０２は、リアクトル１の作動温度範囲内に融点を有する熱可塑性樹脂３４に磁性粉末３１を混合したものである。それゆえ、コア３に割れが生じたとしても、その後リアクトル１が作動したときその作動温度域においてコア３が溶融するため、割れが修復されることとなる。それゆえ、コア３の割れに起因するリアクトル１の特性変化を防ぐことができる。
【００３７】
例えば、熱可塑性樹脂３４としてオレフィン系エラストマーを用いた場合には、融点が約１２０℃であるため、リアクトル１を作動していないときにおいては、通常は固体の状態にある。そのため、熱応力や振動による衝撃によって、コア３に割れが発生することもあり得る。しかし、リアクトル１が作動して、コア３の温度が融点である１２０℃を超えると、コア３が溶融するため、割れの部分が再融着して割れが修復されることとなる。また、この状態でコア３の温度が下がっても、割れが修復された状態で熱可塑性樹脂３４が固化するため、元の状態に戻る。しかも、何度コア３に割れが生じても、リアクトル１を作動させるたびに割れは修復されるため、リアクトル１の特性に影響を与えるおそれがない。
また、ケース４は、コイル２及びコア３を密封しているため、溶融したコア３が漏れ出すおそれもない。
【００３８】
（実施例３）
本例は、磁性粉末３１を、液状絶縁体３２（図３参照）や熱可塑性樹脂３４（図４参照）などに混入させず、そのままの状態でケース４に充填したもの（図５）を、コア３として用いたリアクトル１の例である。
磁性粉末３１は、絶縁性の添加材３３と混合されている。添加材３３は、磁性粉末３１よりも粒径が小さく、磁性粉末３１同士の粒界に配置される。これにより、磁性粉末３１同士が導通することを抑制している。
また、コア３内においては磁性粉末３１が均一に分散している。
また、ケース４は、磁性粉末３１と添加材３３とによって、ほとんど隙間なく満たされている。
その他は、実施例１と同様である。
【００３９】
本例の場合においては、コア３が粉体であるため、コイル２やケース４との間においてコア３に熱応力がかかることがなく、コア３に割れが生じるおそれもない。さらには、振動等の衝撃がリアクトル１に伝わっても粉末状のコア３が割れることはない。それゆえ、コア３の割れに起因するリアクトル１の特性変化を防ぐことができる。
また、上記ケース４は、コイル２及びコア３を密封しているため、粉体のコア３が漏れ出すおそれもない。
【００４０】
また、磁性粉末３１は絶縁性の添加材３３と混合されているため、磁性粉末３１同士の導通を抑制することができる。そのため、コア３において渦電流が発生することを抑制することができる。特に本例においては、磁性粉末３１を液状絶縁材や樹脂などに混合させることなく、そのままの状態でケース４に充填する構成であるため、絶縁性の添加材３３を混入させて磁性粉末３１の間に配置しないと、磁性粉末３１同士が導通して、そこに渦電流が発生しやすいと考えられる。そのため、特に本例において添加材３３を磁性粉末３１と混合させることによる効果は大きい。
【符号の説明】
【００４１】
１  リアクトル
２  コイル
３  コア
３０１  磁性粉末混合スラリー
３０２  磁性粉末混合樹脂
３１  磁性粉末
３２  液状絶縁体
３３  添加材
３４  熱可塑性樹脂
４  ケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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