(57)【要約】【課題】昇降圧動作及びソフトスイッチングが良好に行えながら、小型なリアクトル集合体、及びリアクトル集合体の漏れインダクタンスの調整方法を提供する。【解決手段】リアクトル集合体1Aは、並列された一対のコイル巻回部を有する環状のコア10と、内側コイル11a,11bを有する内側コイル部11と、外側コイル12a,12bを有する外側コイル部12とを具える。コイル11a,12aは、一方のコイル巻回部に同心状に配置され、コイル11b,12bは、他方のコイル巻回部に同心状に配置される。内側コイル部11の巻線11wの一端部と外側コイル部12の巻線12wの一端部とが接合されている。内側コイル11aの軸方向の中心位置と外側コイル12aの軸方向の中心位置とがコイル11a(12a)の軸方向にずれていることで、所定の漏れインダクタンスを得ることができる。【選択図】図1
2010171358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列された一対のコイル巻回部と、両コイル巻回部を挟むように配置される一対の端部コアとを有する環状のコアと、
巻線を螺旋状に巻回してなり、各コイル巻回部の外周にそれぞれ配置される一対の内側コイルを有する内側コイル部と、
巻線を螺旋状に巻回してなり、前記各内側コイルの外周にそれぞれ同軸に配置される一対の外側コイルを有する外側コイル部とを具え、
前記一方の内側コイルを構成する巻線の一端部と、前記一方の外側コイルを構成する巻線の一端部とが接合されており、
前記外側コイルの軸方向の中心位置と前記内側コイルの軸方向の中心位置とが軸方向にずれていることを特徴とするリアクトル集合体。
【請求項２】
前記内側コイル部を構成する巻線及び前記外側コイル部を構成する巻線の少なくとも一方は、複数の素線を撚り合わせた撚り線導体と、この撚り線導体の外周に設けられた絶縁被覆層とを具える被覆電線であることを特徴とする請求項1に記載のリアクトル集合体。
【請求項３】
前記内側コイル部を構成する巻線及び前記外側コイル部を構成する巻線の一方は、前記被覆電線であり、他方は、平角線又は丸線からなる導体と、この導体の外周に設けられた絶縁被覆層とを具える被覆平角線又は被覆丸線であることを特徴とする請求項2に記載のリアクトル集合体。
【請求項４】
前記内側コイル部を構成する巻線及び前記外側コイル部を構成する巻線は、平角線又は丸線からなる導体と、この導体の外周に設けられた絶縁被覆層とを具える被覆平角線又は被覆丸線であり、
前記内側コイルとその外周に配置される前記外側コイルとの間には、絶縁材が介在されていることを特徴とする請求項1に記載のリアクトル集合体。
【請求項５】
前記内側コイル部及び前記外側コイル部の少なくとも一方において、当該コイル部を構成する各コイルはそれぞれ、平角線からなる導体と、この導体の外周に設けられた絶縁被覆層とを具える被覆平角線をエッジワイズ巻きしたエッジワイズコイルであり、
当該コイル部は、各コイルを構成するそれぞれの被覆平角線の一端部同士を溶接して形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のリアクトル集合体。
【請求項６】
前記内側コイル部及び前記外側コイル部の少なくとも一方において、当該コイル部を構成する各コイルはそれぞれ、平角線からなる導体と、この導体の外周に設けられた絶縁被覆層とを具える被覆平角線をエッジワイズ巻きしたエッジワイズコイルであり、
当該コイル部は、連続する一本の被覆平角線から構成されており、当該コイル部を構成する両コイル同士が前記被覆平角線の一部を折り返してなる巻返し部を介して連結されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のリアクトル集合体。
【請求項７】
前記内側コイル及び前記外側コイルのうち、一方のコイルの軸方向の長さが他方のコイルの軸方向の長さよりも短いことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のリアクトル集合体。
【請求項８】
前記コアと、前記内側コイル部及び前記外側コイル部との組合体の外周を覆う樹脂被覆部を具えることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のリアクトル集合体。
【請求項９】
前記外側コイル部を構成する巻線の導体は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のリアクトル集合体。
【請求項１０】
前記各外側コイルはそれぞれ、平角線からなる導体と、この導体の外周に設けられた絶縁被覆層とを具える被覆平角線をフラットワイズ巻きしたフラットワイズコイルであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のリアクトル集合体。
【請求項１１】
前記内側コイル部及び前記外側コイル部の少なくとも一方において、当該コイル部を構成する各コイルはそれぞれ、平角線からなる導体と、この導体の外周に設けられた絶縁被覆層とを具える被覆平角線を巻回してなり、
前記内側コイルの一端部と、前記外側コイルの一端部とは、溶接により接合されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載のリアクトル集合体。
【請求項１２】
前記外側コイル部を構成する巻線は、箔状の導体の表面に絶縁材がラミネートされたシート状線材であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のリアクトル集合体。
【請求項１３】
前記リアクトル集合体は、双方向のソフトスイッチングコンバータの構成部品に用いられることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載のリアクトル集合体。
【請求項１４】
巻線を螺旋状に巻回してなる内側コイルを環状のコアの外周に配置し、この内側コイルの外周に巻線を螺旋状に巻回してなる外側コイルを前記内側コイルと同軸に配置し、
所定の漏れインダクタンスが得られるように、前記外側コイルの軸方向の中心位置と前記内側コイルの軸方向の中心位置とを相対的にずらすことを特徴とするリアクトル集合体の漏れインダクタンスの調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車などの車両に搭載されるDC-DCコンバータといった電力変換装置の構成部品に好適なリアクトル集合体、及びリアクトル集合体の漏れインダクタンスの調整方法に関するものである。特に、所望の漏れインダクタンスが得られるリアクトル集合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータを駆動源や回生時の発電源に利用するハイブリッド自動車や電気自動車といった車両の車載部品として、モータと電源との間で昇圧動作や降圧動作を行う電力変換装置がある。電力変換装置は、電力の大きさを変えるコンバータを具える。
【０００３】
車載用コンバータとして、双方向DC-DCコンバータがある(特許文献1  図6)。このコンバータの構成部品として、スイッチング素子のON/OFFのスイッチング動作により発生する電流を平滑化するリアクトルがある。リアクトルLは、図8に示すように磁性材料からなる環状のコア100と、巻線111を巻回してなり、コア100の外周に配置される一対のコイル110a,110bを有するコイル部110とを具える構成が代表的である(特許文献1  図1)。コア100は、コイル110a,110bにそれぞれ挿入される一対のコイル巻回部(図示せず)と、並列されたコイル巻回部を挟むように配置される一対の端部コア100eとを具える。リアクトルLは、例えば、図示しないケースに収納されてポッティング樹脂で封止され(特許文献1  図3)、このケースが冷却ベースに固定されて利用される。
【０００４】
近年、従来のコンバータよりもスイッチング損失が少ない、ソフトスイッチングが可能な共振形のDC-DCコンバータが検討されている(特許文献2,3)。このコンバータは、平滑用のリアクトルに加えて、共振用のリアクトル及び共振用のスイッチング素子を具える補助回路を具える。特許文献3は、インダクタL1及びインダクタL2と、両インダクタL1,L2に比して小さなインダクタンス値を有するインダクタLrとを有する構成を開示している(特許文献3  図1)。インダクタL1が平滑用リアクトルとして機能し、インダクタL2及びLrにより、ソフトスイッチングを実現する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2007-116066号公報
【特許文献２】特開2003-033013号公報
【特許文献３】特開2007-043852号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献2,3では、ソフトスイッチングが可能なリアクトル(インダクタンス、インダクタ)の具体的な構造を明らかにしていない。例えば、平滑用リアクトルと共振用リアクトルとを独立した別部材とすることが考えられる。ところが、この構成は、双方のリアクトルを設置するスペースが必要となるため、設置面積が小さく小型であることが望まれる車載部品などに好ましくない。また、特許文献3に記載されるようにインダクタLrを利用することで、スイッチング損失を低減できる。しかし、インダクタLrが平滑用リアクトルと独立した別個の部材である場合、インダクタLrを含めたリアクトル集合体は、インダクタLrの分だけ大きくなる。
【０００７】
設置面積を小さくするために、例えば、図8に示すリアクトルLにおいて、コア100を平滑用と共振用とで共有して利用する構成が考えられる。例えば、コイル110a,110bが配置されていない端部コア100eに、別のコイルを配置し、この別のコイルとコア100とで共振用リアクトルを構成し、コイル部110とコア100とで平滑用リアクトルを構成することが考えられる。しかし、この構成は、端部コア100eの外方に上記別のコイルが突出して存在するだけでなく、コイル110a,110bに接しないように上記別のコイルを端部コア100eに配置しようとすると、コイル巻回部も、コイル110a(110b)の軸方向に長くする必要がある。そのため、リアクトルLにおけるコイル110a(110b)の軸方向の長さが長くなる上に、上記別のコイルも突出することで、設置面積の増大を招く。
【０００８】
設置面積をより小さくするために、本発明者は、端部コア100eに別のコイルを配置するのではなく、図7に示すように平滑用リアクトルとして機能するコイル110a,110bがそれぞれ配置されるコイル巻回部100ca,100cbに、共振用リアクトルとして機能する別のコイル120a,120bも配置する構成を検討した。即ち、平滑用のコイル部110と共振用のコイル部120とが軸方向に隣り合うように並べられた縦並びの構成を検討した。特に、両コイル部110,120間に隙間を設けることで生じる漏れインダクタンスを上記インダクタLrに利用することを検討した。この場合、インダクタLrが別部材である場合と比較して、リアクトル集合体を小型にできる。しかし、この構成では、漏れインダクタンス(リーケージ)が大きくなった。漏れインダクタンスが大き過ぎると、ソフトスイッチングを行うにあたり、例えば、電流のパルス幅が大きくなるなどの不具合が生じ、ソフトスイッチングを適切に行えなくなる恐れがある。
【０００９】
そこで、本発明の目的の一つは、小型でありながら、ソフトスイッチングを良好に行えるリアクトル集合体を提供することにある。本発明の別の目的は、上記リアクトル集合体が得られる漏れインダクタンスの調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、平滑用リアクトルとして機能するコイルと共振用リアクトルとして機能するコイルとを配置するコアを共有すると共に、このコアに上記両コイルを同心状に重ねて並べ、かつ、上記両コイルの軸方向の相対位置を工夫することで上記目的を達成する。
【００１１】
具体的には、本発明リアクトル集合体は、環状のコアと、この環状のコアの外周に配置される内側コイル部及び外側コイル部とを具える。環状のコアは、並列された一対のコイル巻回部と、両コイル巻回部を挟むように配置される一対の端部コアとを有する。内側コイル部は、巻線を螺旋状に巻回してなり、少なくとも一方のコイル巻回部の外周に配置される内側コイルを有する。外側コイル部は、内側コイル部をつくる巻線とは別の巻線を螺旋状に巻回してなり、少なくとも一方のコイル巻回部の外周に配置される外側コイルを有する。そして、一つのコイル巻回部の外周に配置された一つの内側コイルの外周に、一つの外側コイルが同軸に配置される。内側コイル部が各コイル巻回部の外周にそれぞれ配置される一対の内側コイルを有し、外側コイル部が各コイル巻回部の外周にそれぞれ配置される一対の外側コイルを有する場合、一方のコイル巻回部の外周に配置される一方の内側コイルの外周に、一方の外側コイルが同軸に配置され、他方のコイル巻回部の外周に配置される他方の内側コイルの外周に、他方の外側コイルが同軸に配置される。そして、上記一方の内側コイルを構成する巻線の一端部と、上記一方の外側コイルを構成する巻線の一端部とが接合されている。かつ、上記外側コイルの軸方向の中心位置と上記内側コイルの軸方向の中心位置とが軸方向にずれている。
【００１２】
上記本発明のリアクトル集合体は、例えば、本発明のリアクトル集合体の漏れインダクタンスの調整方法により得られる。本発明のリアクトル集合体の漏れインダクタンスの調整方法は、巻線を螺旋状に巻回してなる内側コイルを環状のコアの外周に配置し、この内側コイルの外周に、巻線を螺旋状に巻回してなる外側コイルを上記内側コイルと同軸に配置する。そして、所定の漏れインダクタンスが得られるように、上記外側コイルの軸方向の中心位置と上記内側コイルの軸方向の中心位置とを相対的にずらす。
【００１３】
上記本発明のリアクトル集合体によれば、例えば、内側コイル部及びコアを平滑用リアクトルとして機能させ、外側コイル部及び同じコアを共振用リアクトルとして機能させることで、昇圧動作や降圧動作に加えて、ソフトスイッチングを行える。特に、本発明リアクトル集合体によれば、内側コイル及び外側コイルが、端部コアではなくコイル巻回部に同心状に配置されているため、端部コアに別のコイルを配置した場合と比較して、リアクトル集合体の長さ(コイル巻回部に配置されたコイルの軸方向の長さ)を短くできる。また、本発明リアクトル集合体によれば、一つのコイル巻回部に対して、内側コイルと外側コイルとが軸方向に隣り合うように並べられた縦並び構造ではなく、両コイルが同心状に積み重ねられた積層構造であるため、上記縦並び構造と比較して、リアクトル集合体の長さを短くでき、設置面積の低減を図ることができる。
【００１４】
かつ、本発明リアクトル集合体によれば、二つのコイル部が隣り合って並べられた上記縦並び構造と比較して、漏れインダクタンスを小さくすることができる上に、同心状に配置された外側コイルの軸方向の中心位置と内側コイルの軸方向の中心位置とがずれていることで、このずれ量(軸方向の距離)に応じた漏れインダクタンスが得られる。この漏れインダクタンスを、例えば、特許文献3に記載されるようなインダクタLrに利用することができる。即ち、本発明リアクトル集合体は、平滑用リアクトルとして機能するインダクタL1と、共振用リアクトルとして機能するインダクタL2及びLrとを一体に具えることができる。従って、本発明リアクトル集合体は、設置面積が小さく小型である上に、ソフトスイッチングも良好に行える。以下、本発明をより詳細に説明する。
【００１５】
上記外側コイルと内側コイルとの中心位置のずれ量が小さいほど、漏れインダクタンスが小さくなる傾向にある。例えば、同心状に配置された内側コイルと外側コイルとにおいて、コイルの仕様(巻線の断面積、軸方向の長さ、ターン数など)が一定の場合、ずれ量が0、即ち、これら両コイルの軸方向の中心位置が等しいとき、漏れインダクタンスが最も小さい。所望の漏れインダクタンスが得られるように、上記ずれ量を調整することができる。但し、ずれ量が大きいほど、同心状に配置された内側コイルと外側コイルとの軸方向の合計長さが長くなるため、これらのコイルが配置されるコイル巻回部が長くなり、リアクトル集合体の大型化を招く。そこで、内側コイル及び外側コイルのうち、一方のコイルの軸方向の長さが他方のコイルの軸方向の長さよりも短いと、上記ずれ量が大きくても、リアクトル集合体を小型にできる。また、同心状に配置した内側コイルと外側コイルとにおいて、両コイルの中心位置が相対的にずれた構成は、内側コイルの外周に、中心位置がずれるように外側コイルを形成してもよいが、同心状に両コイルを配置した後に一方のコイルを移動させることで容易に形成することができる。一方のコイルを移動させるにあたり、上記軸方向の長さが短いコイルを移動させると、中心位置を容易にずらすことができる。例えば、一方のコイルは、他方のコイルよりもターン数を少なくしたり、細い巻線を利用したり、コイルをつくる隣り合うターン間の間隔を狭くしたりすると、軸方向の長さを短くできる。この短いコイルを外側コイルとすると、同心状に配置したり、或いは内側コイルの外周に形成したりすることが容易である上に、上述のコイルの移動を行い易い。
【００１６】
本発明リアクトル集合体において内側コイル部及び外側コイル部の両コイル部を構成するそれぞれの巻線は、隣り合うターン間が絶縁されるように、導体の外周に絶縁被覆層を具えるものが好適に利用できる。例えば、複数の素線を撚り合わせた撚り線導体と、この撚り線導体の外周に設けられた絶縁被覆層とを具える被覆電線が挙げられる。上記被覆電線は、一般に柔らかく手で巻回し易いため、例えば、内側コイルの外周に被覆電線を巻回することで、内側コイルの外周に外側コイルを容易に存在させることができる。上記絶縁被覆層は、絶縁性に優れた材料、例えば、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、シリコンゴムなどから構成されると、同心状に配置された内側コイルと外側コイルとの間を十分に絶縁できる。上記内側コイル部及び上記外側コイル部の少なくとも一方を構成する巻線が、上記絶縁性に優れる被覆電線である場合、同心状に配置された内側コイルと外側コイルとの間の絶縁を十分に確保できる。
【００１７】
上記被覆電線以外の巻線として、平角線又は丸線からなる導体と、この導体の外周にエナメル樹脂などからなる絶縁被覆層とを具える被覆平角線又は被覆丸線が挙げられる。被覆丸線は、一般に柔らかく手で巻回可能なため、上述の被覆電線と同様に積層構造(多層構造)のコイルを容易に形成できる上に、占積率が高いコイルが得られる。被覆平角線は、一般に剛性が高いことから巻線機によって巻回することでコイルを形成でき、特に占積率が非常に高いコイルが得られる。また、被覆平角線により形成されたコイルは、形状が崩れ難く、内側コイルと外側コイルとを同心状に配置した後、一方のコイルをずらす際、容易に移動させることができる。
【００１８】
内側コイル部及び外側コイル部の双方を構成する巻線が上記被覆丸線や被覆平角線である場合、即ち、被覆丸線や被覆平角線からなるコイルを同心状に配置させる場合、内側コイルと外側コイルとの間に別途絶縁材を介在させると、両コイル間をより確実に絶縁することができて好ましい。絶縁材は、例えば、絶縁紙が利用できる。絶縁紙は、一般に薄く、上記コイル間に介在させてもリアクトル集合体の大きさに影響を与え難い上に、材料コストが低く経済的である。或いは、絶縁材として、絶縁性樹脂を成形してなる筒状のボビンといった絶縁部材が利用できる。特に、この筒状のボビンに、内側コイルや外側コイルの位置決め部を成形しておくと、内側コイルと外側コイルとを軸方向にずれて配置させるにあたり、各コイルを所定の位置に配置し易い上に、所定の位置から更にずれることを防止し易い。
【００１９】
内側コイル部及び外側コイル部のうち、一方のコイル部の巻線が上記被覆電線であり、他方のコイル部の巻線が被覆丸線又は被覆平角線である場合、上述のように被覆電線が絶縁性に優れることから上記絶縁材を介在させなくてもよい。この場合、絶縁材が不要なため、部品点数を少なくすることができる。
【００２０】
内側コイル部及び外側コイル部の少なくとも一方において、当該コイル部に具えるコイルは、上記被覆平角線をエッジワイズ巻きしたエッジワイズコイルとすることができる。
【００２１】
上述のように被覆平角線を用いると、コイルの占積率を高められるため、コイルの軸方向の長さを短くできることから、このコイルが配置されるコイル巻回部の軸方向の長さを短くでき、リアクトル集合体を小型にすることができる。
【００２２】
内側コイル部及び外側コイル部のそれぞれに一対のコイルを具える場合、各コイル部の一対のコイルは、別個の巻線から形成された構成としてもよいし、一本の連続する巻線から形成された構成としてもよい。前者の場合、一対のコイルを構成するそれぞれの巻線の一端部同士が溶接などにより接合されて接続されることで一つのコイル部が形成され(以下、この形態を接合コイルと呼ぶ)、後者の場合、巻線の一部を折り返してなる巻返し部や巻線の一部からなる渡り部を介して一対のコイルが連結されることで一つのコイル部が形成される(以下、この形態を連続コイルと呼ぶ)。両コイル部が接合コイル又は連続コイルでもよいし、一方のコイル部が接合コイル、他方のコイル部が連続コイルでもよい。溶接は、例えば、TIG溶接、レーザ溶接、抵抗溶接などが利用できる。溶接以外の巻線の接合方法として、圧着、冷間圧接、振動溶着なども利用できる。上記溶接は、容易に接合することができ、作業性に優れる。冷間圧接は、接合にあたり、巻線が実質的に加熱されないため、導体表面の絶縁被覆層が加熱により損傷する恐れが少ない。
【００２３】
内側コイル部及び外側コイル部の少なくとも一方において、当該コイル部を構成する一対のコイルがそれぞれ上記エッジワイズコイルであり、かつ上記接合コイルである場合、当該コイル部を構成する両コイルが分離可能であるため、他方のコイル部のコイルに対して配置し易く、組立作業性に優れる。その上、内側コイルと外側コイルにおける軸方向の中心位置を相対的にずらすためのコイルの移動を行い易い。特に、両コイル部が接合コイルであると、積層構造のコイルを更に組み立て易い。また、被覆平角線は、溶接などの際の接触面積を十分に確保できるため、接合し易く、接合強度も高い。当該コイル部における一対のコイルを接続するための接続作業は、任意の時期に行えるが、積層構造のコイルを組み立て、上記中心位置を相対的にずらした後に行うと、組立作業やコイルの移動が行い易い。
【００２４】
内側コイル部及び外側コイル部の少なくとも一方において、当該コイル部を構成する一対のコイルがそれぞれ上記エッジワイズコイルであり、かつ上記連続コイルである場合、溶接などの接続作業が不要である。
【００２５】
また、外側コイル部を構成する巻線が上記被覆平角線である場合、外側コイルは、この被覆平角線をフラットワイズ巻きしたフラットワイズコイルとすることができる。この構成によれば、外側コイルがエッジワイズコイルである場合と比較して、外側コイルの高さ(コイルの軸方向及び一対のコイルの並列方向の双方に直交する方向の大きさ)及び外側コイルの幅(一対のコイルの並列方向の大きさ)を小さくすることができ、リアクトル集合体を更に小型にすることができる。特に、外側コイルのターン数が少ない場合、外側コイルの軸方向の長さが短くなるため、小型なリアクトル集合体とすることができる。この構成は、内側コイル部を形成する巻線が、被覆電線、被覆平角線、被覆丸線のいずれにも適用することができる。
【００２６】
上記外側コイル部が共振用リアクトルの要素に利用される場合などでは、外側コイル部に流される電流が比較的小さい。そのため、導体断面積が小さい巻線や導体の導電率が低い巻線を利用することができる。例えば、上記外側コイル部を構成する巻線の導体として、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるものが利用できる。アルミニウムやアルミニウム合金は、銅や銅合金よりも導電率が低いものの軽量であり、リアクトル集合体の軽量化に寄与することができる。
【００２７】
或いは、上記外側コイル部を構成する巻線として、箔状の導体の表面に絶縁材がラミネートされたシート状線材からなるものが利用できる。この構成によれば、外側コイル部を構成する巻線の厚さが薄いことから、外側コイルの高さを小さくすることができ、リアクトル集合体を更に小型にすることができる。箔状の導体の構成材料は、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などが挙げられる。
【００２８】
上記内側コイル部の巻線の一端部及び上記外側コイル部の巻線の一端部同士の接合は、導体同士が直接接合された形態や、上記巻線の一端部にそれぞれ取り付けられた端子部材同士がボルトなどにより接続された形態が挙げられる。上記導体同士の直接接合には、TIG溶接、レーザ溶接、抵抗溶接などの溶接、その他、圧着、冷間圧接、振動溶着などが利用できる。この直接接合された形態では、接合された一端部同士に対して一つの端子部材を共通に利用できるため、端子部材の数を低減することができる。特に、上記両コイル部の少なくとも一方の巻線が上記被覆平角線である場合、つまり、両コイル部が被覆平角線からなる場合や一方のコイル部が被覆平角線からなり、他方のコイル部が被覆丸線や被覆電線からなる場合などでは、この直接接合された形態であると、上述のように接触面積を十分に確保できて接合強度を高められる。一方、端子部材の取り付けには、上記溶接、圧着などが利用できる。この端子部材を介して両コイル部を接合する形態では、任意の種類の巻線に利用することができる。
【００２９】
上記コアと、上記内側コイル部及び上記外側コイル部との組合体は、そのままでもリアクトル集合体として利用することができる。更に、この組合体の外周を覆う樹脂被覆部を具える構成とすると、ケースを有していない場合でも、組合体を一体物として取り扱い易い上に、上記コアや上記コイル部を粉塵や腐食などの外部環境から保護したり、機械的に保護することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明リアクトル集合体は、昇圧動作や降圧動作に加えて、ソフトスイッチングを良好に行える上に、小型である。本発明リアクトル集合体の漏れインダクタンスの調整方法は、上記本発明リアクトル集合体を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図1は、実施形態1のリアクトル集合体の概略斜視図である。
【図２】図2は、リアクトル集合体を構成する環状のコア及びコイルの配置状態を説明する模式説明図であり、図2(A)は、内側コイルと外側コイルとにおいて軸方向の中心位置が相対的にずれているリアクトル集合体、図2(B)は、内側コイルと外側コイルとにおいて軸方向の中心位置が等しいリアクトル集合体を示す。
【図３】図3は、リアクトル集合体に用いられる巻線の断面模式図であり、図3(A)は、被覆平角線、図3(B)は、被覆電線、図3(C)は、被覆丸線を示す。
【図４】図4は、リアクトル集合体に具えるコイル部の形態を示す模式説明図であり、図4(A)は、一つのコイル部に具える一対のコイルが巻返し部を介して連結された連続コイルの例、図4(B)は、一つのコイル部に具える一対のコイルがそれぞれ別の巻線で形成された接合コイルの例を示す。
【図５】図5は、一方のコイル部の巻線に被覆丸線を用いた実施形態4に示すリアクトル集合体の概略斜視図であり、図5(A)は、内側コイルと外側コイルとの間に絶縁紙を介在する例、図5(B)は、内側コイルと外側コイルとの間に筒状のボビンを介在する例である。
【図６】図6は、実施形態4の内側コイルと外側コイルとの間に筒状のボビンを介在するリアクトル集合体の概略を示す分解斜視図である。
【図７】図7は、二つのコイル部がコイルの軸方向に隣り合って並べられたリアクトル集合体の模式説明図である。
【図８】図8は、従来のリアクトルの一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
(実施形態1:内側コイル部-被覆平角線、外側コイル部-被覆電線)
主として図1,2を参照して、実施形態1のリアクトル集合体1Aを説明する。以下、図中の同一符号は同一名称物を示す。なお、図1及び後述する図5では、分かり易いように内側コイルの外周面と外側コイルの内周面との間に隙間を設けて示すが、実際には、この隙間がないように配置される。また、図2では、巻線の端部や巻返し部、巻線の端部の接続箇所を省略している。
【００３３】
リアクトル集合体1Aは、環状のコア10と、このコア10の外周に配置される内側コイル部11及び外側コイル部12とを具える。内側コイル部11は、並列に配置される一対の内側コイル11a,11bを具え、外側コイル部12は、並列に配置される一対の外側コイル12a,12bを具える。コア10及び内側コイル部11は、例えば、コンバータに具えるスイッチング素子のON/OFFのスイッチング動作により発生する電流を平滑化する平滑用リアクトルとして機能する。コア10及び外側コイル部12は、上記スイッチング動作の損失を低減するためにソフトスイッチングに利用される共振用リアクトルとして機能する。リアクトル集合体1Aの特徴とするところは、内側コイル部11と外側コイル部12とに共通してコア10(コイル巻回部10c(図2(A)))を具えると共に、外側コイル12a(12b)の軸方向の中心位置と内側コイル11a(11b)の軸方向の中心位置とが相対的にずれている点にある。以下、各構成をより詳細に説明する。
【００３４】
[コア10]
コア10は、図2及び後述する図6を適宜参照して説明する。コア10は、各コイル対((内側コイル11a,外側コイル12a)、(内側コイル11b,外側コイル12b))がそれぞれ配置される一対の直方体状のコイル巻回部10ca,10cbと、コイル11a,11b,12a,12bが実質的に配置されない一対の端部コア10eとを有する。このコア10は、離間して並列されるコイル巻回部10ca,10cbを挟むように端部コア10eが配置されて閉ループ状(環状)に形成される。コア10は、鉄や鋼などの鉄を含有する軟磁性材料からなる磁性体部10mとアルミナなどの非磁性材料からなるギャップ材(図示せず)とからなる。コイル巻回部10cは、磁性体部10mからなるコア片とギャップ材とを交互に積層して構成される。各コア片は、軟磁性粉末の圧粉成形体や、複数の電磁鋼板を積層した積層体が利用できる。ギャップ材は、インダクタンスの調整のためにコア片間に設けられる隙間に配置される部材である(エアギャップの場合もある)。これらコア片及びギャップ材は、例えば、接着剤などで一体に接合される。コア片の分割数やギャップ材の個数は、内側コイル部11及び外側コイル部12がそれぞれ所望のインダクタンスとなるように適宜選択することができる。
【００３５】
[内側コイル部11]
内側コイル部11は、一本の連続する巻線11w(図1)を巻回してなり、一対の内側コイル11a,11bを具える。内側コイル11a,11bは、各コイルの軸方向が平行するように並列されている。巻線11wは、図3(A)に示すように銅製の平角線からなる導体11cの表面に、ポリアミドイミドからなるエナメル被覆(絶縁被覆層)11iを具える被覆平角線である。両コイル11a,11bは、この被覆平角線をエッジワイズ巻きにして形成されたエッジワイズコイルであり、図1,図4(A)に示すように巻線11wの一部を折り返してなる巻返し部11rを介して連結されている。各コイル11a,11bは、ターン数が等しく、軸方向の長さが等しく、端面がほぼ面一となるように並列されている。
【００３６】
巻線11wの両端部11e(図1,図4(A))は、適宜延伸されており、それぞれに端子部材(図示せず)が接続され、一端側の端子部材には、外側コイル部12を構成する巻線12w(図1)の一端部に取り付けられた端子部材(図示せず)に接続される。これら端子部材を介して、各コイル部11,12に電力供給を行う電源などの外部装置(図示せず)が接続される。内側コイル11a,11bをつくる巻線11wの端部11eと上記端子部材との接続には、TIG溶接、レーザ溶接、抵抗溶接などの溶接を好適に利用することができる。
【００３７】
[外側コイル部12]
外側コイル部12は、内側コイル部11と同様に一本の連続する巻線12wを巻回してなり、一対の外側コイル12a,12bを具える。外側コイル12a,12bも、各コイルの軸方向が平行するように並列され、両外側コイル12a,12b間を繋ぐ渡り部(図示せず)を介して接続されている。この巻線12wは、図3(B)に示すように複数の銅製の素線12sを撚り合わせた撚り線導体12cの外周にFEP樹脂からなる絶縁被覆層12iを具える被覆電線である。各コイル12a,12bは、ターン数が等しく、軸方向の長さが等しく、端面がほぼ面一となるように並列されている。図1に示す例では、外側コイル12a(12b)のターン数が内側コイル11a(11b)のターン数よりも少なく、外側コイル12a(12b)の軸方向の長さが内側コイル11a(11b)の軸方向の長さよりも短い。
【００３８】
巻線12wの両端部12e(図1)は、内側コイル部11と同様に適宜延伸されて、上述のようにそれぞれに端子部材が接続される。特に、巻線12wの一端側の端子部材には、上述のように内側コイル部11を構成する巻線11wの一端側の端子部材が接続されることで、内側コイル部11の巻線11wの一端部と、外側コイル部12の巻線12wの一端部とが上記端子部材を介して接合される。
【００３９】
[コアに対するコイルの配置]
内側コイル部11の一方の内側コイル11aと、外側コイル部12の一方の外側コイル12aとがコア10の一方のコイル巻回部10caに配置され、内側コイル部11の他方の内側コイル11bと、外側コイル部12の他方の外側コイル12bとがコア10の他方のコイル巻回部10cbに配置されている。特に、内側コイル11a(11b)の外周に、外側コイル12a(12b)が同軸に配置されている。即ち、内側コイル11a(11b)と外側コイル12a(12b)とが同心状に積層されて並べられている。
【００４０】
そして、このリアクトル集合体1Aでは、内側コイル11a(11b)の軸方向の中心位置(図2において一点鎖線で示す)と、外側コイル12a(12b)の軸方向の中心位置とが軸方向の距離lだけずれた状態で、両コイル部11,12がコイル巻回部10ca,10cbに配置されている。図2(A)に示す例では、外側コイル12a(12b)の一方の端面が内側コイル11a(11b)の一方の端面から突出しており、図1に示す例では、上記一方の端面同士が揃っている。
【００４１】
[インシュレータ]
コア10と内側コイル部11との間にインシュレータ14(図1)を設けると、コア10と内側コイル11a,11bとの間の絶縁性を高められる。インシュレータ14は、例えば、各コイル巻回部10ca,10cbの外周を覆う筒状部14b(後述する図6)と、コイル11a,11b,12a,12bの各端面にそれぞれ当接される一対の枠状部14fとを具える構成が挙げられる。筒状部14bは、図6に示すように半割れの筒片同士を係合する構成とすると、コイル巻回部10cの外周を容易に覆うことができる。各枠状部14fは、筒状部14bの一端部に配置される矩形枠であり、一方の枠状部14fとして図1,5,6に示すように巻返し部11rが載置される台部を具えた構成とすると、絶縁性を高められる。インシュレータ14や後述する筒状のボビン14C(後述する図6)(絶縁部材)には、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、液晶ポリマー(LCP)などの絶縁材料が利用できる。
【００４２】
[ケース又は樹脂被覆部]
コア10と内側コイル部11及び外側コイル部12との組合体は、例えば、アルミニウム製のケース(図示せず)に収納し、更にケース内に絶縁性のポッティング樹脂(図示せず)を充填した構成とすることができる。帯状のステー(図示せず)などを用いて、端部コアをケースに固定したり、端部コアにボルト孔を設けて、このボルト孔にボルトをねじ込むことにより組合体をケースに固定してもよい。
【００４３】
或いは、上記組合体をケースに収納せず、絶縁性樹脂により被覆し、樹脂被覆部(図示せず)を具える構成としてもよい。樹脂被覆部の構成樹脂は、例えば、エポキシ樹脂やウレタン樹脂、PPS樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂などが利用できる。ケースを省略することで、リアクトル集合体を更に小型にできる。また、樹脂被覆部からコアの一部やコイルの一部、特に、リアクトル集合体を冷却ベースに設置したときに冷却ベース側となる面を露出させた構成とすると、コアやコイルの熱を冷却ベースなどに放出し易く、放熱性を高められる。更に、ケースを省略して樹脂被覆部を具える構成とする場合、両コイル部の巻線の端部を任意の箇所に引き出すことができ、端子部材が接続される箇所の設計の自由度を大きくすることができる。
【００４４】
なお、両コイル部の巻線の両端部は、ポッティング樹脂や樹脂被覆部から露出させて、巻線同士を接続したり、上述した端子部材が接続できるようにする。このように組合体をケースに収納したり、樹脂被覆部を具えた構成とすることで、コア10や内側コイル部11、外側コイル部12を外部環境から保護したり、機械的に保護したり、組合体を取り扱い易くすることができる。これらケースや樹脂被覆部は、後述する実施形態や変形例にも適用することができる。
【００４５】
[リアクトル集合体の組立]
上記構成を具えるリアクトル集合体1Aは、以下のようにして形成することができる。以下、図6を適宜参照する。
【００４６】
まず、コア片やギャップ材を接着剤などで固定してコイル巻回部10ca,10cbを形成し、この外周にインシュレータ14の筒状部14bを配置する。別途、被覆平角線を巻回して作製しておいた内側コイル部11のコイル11aを筒状部14bが配されたコイル巻回部10caに配置し、コイル11bを、筒状部14bが配されたコイル巻回部10cbに配置する。次に、内側コイル11a,11bの一端面に、インシュレータ14の一方の枠状部14f及び一方の端部コア10eを当接させ、内側コイル11a,11bの他端面に、インシュレータ14の他方の枠状部14f及び他方の端部コア10eを当接させ、両端部コア10eで内側コイル11a,11bを挟むように枠状部14f及び端部コア10eを配置して、接着剤などで端部コア10eと両コイル巻回部10ca,10cbとを接合する。この工程により、環状のコア10と内側コイル部11とのプレ組合体が形成される。なお、巻返し部11rは枠状部14fの台部に載置する。
【００４７】
そして、内側コイル11aの外周に、被覆電線を巻回して外側コイル12aを形成した後、この被覆電線を内側コイル11b側に渡し、内側コイル11bの外周に被覆電線を巻回して外側コイル12bを形成する。外側コイル12a,12bは、内側コイル11a,11bの外周の任意の位置に形成した後、所定の漏れインダクタンスが得られるように、即ち、所定のずれ量lとなるように、外側コイル12a,12bを軸方向に移動させて、外側コイル12a,12bの中心位置を調整する。なお、ずれ量lは、予め作成した以下の関係データから適宜選択するとよい。関係データは、例えば、巻線の断面積、ターン数、コイルの軸方向の長さなどを変化させた内側コイル部及び外側コイル部を適宜組み合わせて種々の仕様のリアクトル集合体を作製し、得られたリアクトル集合体について、内側コイルと外側コイルにおける中心位置を相対的にずらしたときの漏れインダクタンスを測定して、ずれ量lと漏れインダクタンスとの関係を求めることで得られる。
【００４８】
中心位置が相対的にずれた内側コイル11a,11b及び外側コイル12a,12bにおいて、内側コイル11a,11bをつくる巻線11wの端部11eと、外側コイル12a,12bをつくる巻線12wの端部12eとにそれぞれ端子部材を取り付けて、巻線11wの一方の端部11eと、巻線12wの一方の端部12eとを、端子部材を介して接続する。この工程により、環状のコア10と内側コイル部11及び外側コイル部12との組合体が形成される。
【００４９】
或いは、別途、外側コイル部を作製しておき、内側コイル11a,11bのそれぞれに外側コイル12a,12bを配置して同心コイル体を形成し、この同心コイル体の内側コイル11a,11b内にそれぞれ、インシュレータ14の筒状部14bを配置させたコイル巻回部10ca,10cbを配置させてもよい。そして、コイル巻回部10cを具える同心コイル体を上述のようにインシュレータの枠状部14f及び端部コア10eで挟んだ後、外側コイル12a,12bをずらすことで、或いは、外側コイル12a,12bをずらしてから、インシュレータ14の枠状部14f及び端部コア10eで挟むことで、組合体を形成することができる。なお、内側コイル11a,11bをつくる巻線11wの端部11eが外側コイル部12を組み付ける際に邪魔にならないように、例えば、内側コイル11a,11bの軸方向に延ばし、内側コイル11a,11bのターンの外周に端部11eが突出しないようにするとよい。そして、内側コイル11a,11bと外側コイル12a,12bとにおいて軸方向の中心位置が相対的にずれた状態とした後、端子部材の取り付けや外側コイルとの接続が行い易いように、巻線11wの端部11eを適宜屈曲などするとよい。或いは、内側コイル11a,11bの外周に外側コイル12a,12bを組み付ける際、外側コイル12a,12bを若干変形させ、組み付けた後、外側コイル12a,12bを成形し直してもよい。
【００５０】
得られた組合体は、ケースに収納してポッティング樹脂を充填したり、組合体の外周を樹脂被覆部で被覆したりする。上記工程により、リアクトル集合体1Aが組み立てられる。
【００５１】
[試験例]
外側コイルと内側コイルとにおいて、軸方向の中心位置のずれ量lを変化させたときの漏れインダクタンスをシミュレーションにより求めた。
【００５２】
この試験は、図2(B)に示すように内側コイル11a(11b)の軸方向の中心位置と外側コイル12a(12b)の軸方向の中心位置とが揃っている状態のリアクトル集合体1Bをずれ量l=0(mm)とし、ずれ量lを変化させたときの漏れインダクタンスを求めた。より具体的には、外側コイル部の両外側コイル:10ターン、内側コイル部の両内側コイル:60ターンとし、内側コイル部をつくる一対の内側コイルを短絡させた状態で外側コイル部にのみ電流を1A流したときの漏れインダクタンスを求めた。その結果を表1に示す。
【００５３】
【表１】
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【００５４】
表1に示すように、内側コイルと外側コイルとを同心状に配置したリアクトル集合体において、両コイルの軸方向の中心位置を相対的にずらすことで、漏れインダクタンスを変化させられることが分かる。即ち、ずれ量lを調整することにより、所望の漏れインダクタンスが得られることが分かる。従って、内側コイルと外側コイルとにおいて軸方向の中心位置を適宜ずらすことで、所望の共振周波数を満たすリアクトルであって、小型なリアクトルを得たいという要求に対応することができると期待される。
【００５５】
[効果]
リアクトル集合体1Aは、双方向DC-DCコンバータの構成部品として組み付けられた場合、内側コイル部11を具えることで、昇圧動作や降圧動作を行え、かつ外側コイル部12を具えることで、上記昇降圧動作にあたり、ソフトスイッチングを行えるため、スイッチング動作に伴う損失を低減することができる。その上、リアクトル集合体1Aは、内側コイル部11の各内側コイル11a,11bと、外側コイル部12の各外側コイル12a,12bとが、環状のコア10のコイル巻回部10ca,10cbに同心状に配置されていることから、共振用のコイルが端部コア10eに配置された場合や、共振用リアクトルと平滑用リアクトルとが別部材である場合、図7に示す縦並び構造のリアクトル集合体と比較して、小型である。
【００５６】
かつ、リアクトル集合体1Aは、内側コイル11a(11b)と外側コイル12a(12b)とにおいて軸方向の中心位置が相対的にずれていることで、所定の漏れインダクタンスが得られ、この漏れインダクタンスを、例えば、ソフトスイッチング用のインダクタLrに利用することができる。そのため、リアクトル集合体1Aは、インダクタLrをも具えた構成とすることで、インダクタLrを別部材として具えるリアクトル集合体と比較して、小型である上に、ソフトスイッチングにおける損失をより低減することができる。また、リアクトル集合体1Aは、内側コイル11a(11b)と外側コイル12a(12b)との少なくとも一部が重ね合わされて同心状に配置されていることで、図7に示す縦並び構造のリアクトル集合体と比較して、設置面積が小さい上に、漏れインダクタンスが小さく、ソフトスイッチングを良好に行える。
【００５７】
その他、リアクトル集合体1Aは、内側コイル部11が被覆平角線で構成されていることから、コイルの占積率を高められるため、内側コイル11a,11bの軸方向の長さを短くできる。かつ、外側コイル12a(12b)の軸方向の長さが内側コイル11a(11b)の軸方向の長さよりも短いため、外側コイル12a,12bの一方の端面が内側コイル11a,11bよりも突出した構成であっても、コイル巻回部10ca,10cbの長さ(コイルの軸方向の長さ)を短くすることができ、リアクトル集合体1Aは、小型である。更に、リアクトル集合体1Aは、外側コイル部12が被覆電線で構成されていることから絶縁性に優れるため、内側コイル11a(11b)と外側コイル12a(12b)との間の絶縁を十分に確保することができる。その上、リアクトル集合体1Aは、図1に示すように同心状に配置されたコイル11a,12a(11b,12b)間に別途絶縁材が介在しないため、絶縁材の分だけ小型にできる上に、部品点数を少なくすることができる。また、外側コイル部12に被覆電線を用いることで、手による巻回などで、内側コイルの外周に外側コイルを容易に形成することができる。
【００５８】
(実施形態2:内側コイル部及び外側コイル部-被覆電線)
実施形態1のリアクトル集合体1Aでは、内側コイル部11の巻線11wを被覆平角線とし、外側コイル部12の巻線12wを被覆電線とする構成を説明した。両コイル部の巻線を被覆電線としてもよい。この場合、被覆電線の絶縁被覆層により、同心状に配置された内側コイルと外側コイルとの間を十分に絶縁できるため、別途、絶縁材を介在させなくてもよい。また、被覆電線を利用することで、上述のように手による巻回で同心状に配置されたコイルを簡単に形成できる。
【００５９】
(実施形態3:内側コイル部及び外側コイル部-被覆平角線)
或いは、両コイル部の巻線を被覆平角線としてもよい。この場合、保形性が高いコイルが得られることから、内側コイルと外側コイルとにおいて軸方向の中心位置をずらすために、一方のコイルを移動させる際、移動させ易い。また、エッジワイズコイルとする場合、占積率の高いコイルとし易い。更に、両コイル部の巻線の一端部同士を溶接などにて直接接続する場合に、接触面積(代表的には、溶接面積)を十分に確保できる上に、この接続した一端部に対して一つの端子部材を共通に取り付けられるため、端子部材の数や取り付け工程を削減することができる。また、一方のコイル部(例えば、外側コイル部)に流す電流量が比較的小さい場合、このコイル部をつくる巻線の導体(ここでは平角線)の断面積は小さくてよい。従って、外側コイル部を構成する被覆平角線の幅と内側コイル部を構成する被覆平角線の幅とを等しくする場合、外側コイル部を構成する被覆平角線は、厚さが薄いものが利用できる。各コイル部を構成する被覆平角線が同幅であることで、接触面積を十分に確保することができる。
【００６０】
両コイル部の巻線が被覆平角線である場合、内側コイル部をつくる巻線の端部が邪魔して、内側コイルの外周に外側コイルを配置し難い恐れがある。そこで、例えば、内側コイル部に外側コイル部を組み付ける前に、内側コイル部をつくる巻線の端部を上述のように内側コイルの軸方向に延ばしておくことが挙げられる。
【００６１】
また、両コイル部の巻線が被覆平角線である場合、両コイル部とも巻返し部を有する連続コイルであると、内側コイルの外周に外側コイルを配置し難い恐れがある。そこで、例えば、外側コイル部の巻返し部を外側コイルの外方に若干引き上げた構成としてもよい。或いは、両コイル部が被覆平角線により形成される場合、図4(B)に示すように、少なくとも一方のコイル部(図4(B)では内側コイル部11を示す)を、当該コイル部11を構成する各内側コイル11a,11bがそれぞれ別の巻線により形成された接合コイルとすると、内側コイルの外周に外側コイルを配置し易い。各内側コイル11a,11bの巻線11wの一方の端部11ea,11ebは適宜溶接などにより接続するとよい。端部11ea,11ebの接続には、別途接続用の板材などを利用してもよいが、端部11ea,11ebをできる限り近付けた形状とし、直接接合させた構成とすると、接合箇所及び接合工程を低減することができる。内側コイル11a,11b同士の接続作業は、各内側コイル11a,11bの外周に外側コイル12a,12bを配置し、軸方向に適宜ずらしてから行うと、配置作業が行い易い。
【００６２】
なお、実施形態1,2においても、少なくとも一方のコイル部を図4(B)に示すように、当該コイル部を構成する各コイルがそれぞれ別の巻線により形成された接合コイルとすることができる。但し、実施形態2のように巻線に被覆電線を利用する場合、各コイル部に具える各コイルの巻線の各端部にはそれぞれ、端子部材を接続し、当該コイル部におけるコイル同士を、端子部材を介して接続するとよい。
【００６３】
その他、両コイル部の巻線が被覆平角線である場合、同心状に配置された内側コイルと外側コイルとの間の絶縁性を高めるために、絶縁紙14B(後述する図5(A))を介在させたり、絶縁材料からなる筒状のボビン14C(後述する図5(B))といった絶縁部材を介在させることができる。絶縁紙14Bは、比較的薄いため、同心状に配置されたコイルの積層方向の厚さが過度に大きくならず、小型なリアクトル集合体とすることができる。また、絶縁紙14Bは、比較的安価であるため材料コストを低減できる。一方、筒状のボビン14Cは、上述のインシュレータ14の構成材料と同様の材料が利用でき、適宜な形状、厚さを選択するとよい。また、筒状のボビン14Cは、上述のインシュレータ14の筒状部14bのように分割片を組み合わせた構成(後述する図6)とすると、内側コイルの外周に配置し易い。特に、このボビン14Cに少なくとも一方のコイル部のコイルの位置決め部(例えば、突起や溝)を設けると、このボビン14Cに対するコイルの位置決めを簡単に行えてコイルを配置し易い。なお、実施形態1,2においても絶縁紙14Bやボビン14Cを設けることができる。
【００６４】
また、外側コイル部の巻線が被覆平角線である場合、各外側コイルは、被覆平角線をフラットワイズ巻きにしたフラットワイズコイルとすることができる。この場合、外側コイルの高さ(コイルの軸方向及び一対のコイルの並列方向の双方に直交する方向の大きさ)及び外側コイルの幅(一対のコイルの並列方向の大きさ)を小さくすることができるため、リアクトル集合体の小型化に寄与することができる。また、内側コイルよりもターン数を少なくすることで、外側コイルの軸方向の長さを小さくすることができ、コイル巻回部を過度に長くすることが無く、小型なリアクトル集合体とすることができる。
【００６５】
(実施形態4:被覆丸線)
或いは、巻線13wとして、図3(C)に示すような銅製の丸線からなる導体13cの外周にエナメル被覆(絶縁被覆層)13iを具える被覆丸線を利用してもよい。被覆丸線は、被覆電線よりも占積率が高いコイルが得られる上に、被覆電線よりも柔らかいため、手による巻回が行い易い。
【００６６】
実施形態1の内側コイル部11を構成する被覆平角線に代えて、被覆丸線を利用してもよいし、両コイル部11,12の巻線を被覆丸線にしてもよいし、一方のコイル部を被覆平角線や被覆電線で構成し、他方のコイル部を被覆丸線で構成してもよい。被覆丸線のみを利用する場合や被覆丸線と被覆平角線とを用いる場合、即ち図3(B)に示すような被覆電線を利用しない場合は、図5(A)に示すリアクトル集合体1Cのように同心状に配置された内側コイル部11の内側コイル11a,11bと外側コイル部12Cの外側コイル13a,13bとの間に絶縁紙14Bを配置させたり、図5(B),図6に示すリアクトル集合体1Dのように同心状に配置された内側コイル部11の内側コイル11a,11bと外側コイル部12Cの外側コイル13a,13bとの間に筒状のボビン14Cを配置させると、絶縁性を高められる。
【００６７】
(実施形態5:シート状線材)
或いは、巻線として、銅箔の導体(0.1mm×1.0mm)の表面に絶縁被覆層(厚さ0.2mm、ポリイミド)を具えるシート状線材を利用してもよい。シート状線材は、上述した被覆平角線などと比較して導体断面積が小さく、その厚さが薄い。従って、シート状線材を利用することで、リアクトル集合体の高さ(コイルの軸方向に直交する方向の大きさ)を小さくすることができ、リアクトル集合体の小型化に寄与することができる。特に、共振用リアクトルに利用される場合などで使用時に外側コイル部に流される電流量が少ない場合、外側コイル部を形成する巻線として、このシート状線材を利用することができる。
【００６８】
(実施形態6:巻線の導体の材質)
上述の実施形態では、巻線11w,12w,13wの導体11c,12c,13cやシート状線材の導体が銅からなるものを説明した。共振用リアクトルに利用される場合などで使用時に外側コイル部に流される電流量が少ない場合、外側コイル部を構成する巻線の導体として、銅よりも導電率が小さいアルミニウムやアルミニウム合金からなるものを利用してもよい。導体がアルミニウムやその合金からなる巻線を利用することで、リアクトル集合体の軽量化に寄与することができる。
【００６９】
(実施形態7:巻線端部の接合)
実施形態1のリアクトル集合体1Aでは、内側コイル部11の巻線11wの両端部11e及び外側コイル部12の巻線12wの両端部12eのそれぞれに端子部材を取り付ける構成、即ち、合計4個の端子部材を具える構成を説明した。内側コイル部11の巻線11wの一端部11eと外側コイル部12の巻線12wの一端部12eとを直接接合した構成としてもよい。接合には、TIG溶接、レーザ溶接、抵抗溶接などの溶接の他、圧着、冷間圧接、振動溶着などを利用することができる。特に、内側コイル部を形成する巻線及び外側コイル部を形成する巻線の少なくとも一方は、被覆平角線であると、接合の際、接触面積を十分に確保することができる。両コイル部の巻線の一端部同士を直接接合することで、一つの端子部材を共通に利用することができ、端子部材の数及び取り付け工程を低減して、作業性を向上することができる。この場合、合計3個の端子部材を具える構成となる。
【００７０】
(変形例:コイルの形態)
上述した各実施形態のリアクトル集合体において、内側コイルをつくるターンのうち、隣り合うターン間の間隔よりも、外側コイルをつくるターンのうち、隣り合うターン間の間隔を広くすることで、漏れインダクタンスを小さくすることができる。従って、軸方向のずれ量lと、ターン間の間隔とを組み合わせて調整することで、種々の大きさの漏れインダクタンスを得ることができる。
【００７１】
なお、上述した実施の形態は、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であり、上述した構成に限定されるものではない。例えば、ずれ量lなどを適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明リアクトル集合体は、ハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池車といった車両に搭載される双方向ソフトスイッチングDC-DCコンバータといった電力変換装置の構成部品に好適に利用することができる。また、本発明リアクトル集合体の漏れインダクタンスの調整方法は、上記本発明リアクトル集合体の形成に利用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
1A,1B,1C,1D  リアクトル集合体  10  コア  10c,10ca,10cb  コイル巻回部
10e  端部コア  10m  磁性体部  11  内側コイル部  11w,12w,13w  巻線
11a,11b  内側コイル  11c,13c  導体  11e,11ea,11eb,12e  巻線の端部
11r  巻返し部  11i,12i,13i  絶縁被覆層  12,12C  外側コイル部
12a,12b,13a,13b  外側コイル  12s  素線  12c  撚り線導体  14  インシュレータ
14b  筒状部  14f  枠状部  14B  絶縁紙  14C  ボビン
L  リアクトル  100  コア  100ca,100cb  コイル巻回部  100e  端部コア
110,120  コイル部  110a,110b,120a,120b  コイル  111  巻線
【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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【図７】
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【図８】
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