(57)【要約】【課題】インダクタンスの調整が容易で、生産性のよいリアクトルを提供する。【解決手段】リアクトルは、環状のコア2と、コイル3と、コア2とコイル3とを一体にするモールド材とを備える。コア2は、直線コア片21と連結コア片22とからなり、直線コア片21にはコイル3が装着される。また、直線コア片21は、Ｉ字コア片21iと弾性材料からなるギャップ材4とを交互に配置して構成され、Ｉ字コア片21iとギャップ材4との間には接着剤が介在していない。また、Ｉ字コア片21i間に配置されたギャップ材4が圧縮され、所定のインダクタンスが得られるギャップ長に調整されており、この状態が維持されるようにコア2がモールド材により固定されている。【選択図】図３
2010118611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコア片を有する環状のコアと、前記コアに装着されたコイルとを備えるリアクトルであって、
少なくとも一組の隣り合うコア片間に配置され、かつ弾性材料からなるギャップ材と、
前記ギャップ材を圧縮した状態に前記コアを固定する固定材とを備えることを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
前記ギャップ材が、隣接するコア片に接着剤を介することなく固定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。
【請求項３】
前記ギャップ材が、シリコーンゴムで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のリアクトル。
【請求項４】
前記ギャップ材の隣接するコア片と対向する面の面積が、前記コア片の隣接するギャップ材と対向する面の面積より小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のリアクトル。
【請求項５】
前記コアと前記コイルとを一体にするモールド材を備え、
前記固定材が、前記モールド材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のリアクトル。
【請求項６】
前記コアと前記コイルとの組立体を収納するケースと、このケースと前記組立体の間に充填、固化されるポッティング材とを備え、
前記固定材が、前記ポッティング材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のリアクトル。
【請求項７】
前記コアは、前記コイルが装着される一対の直線コア片と、直線コア片同士を連結して環状とする一対の連結コア片とを有し、
前記コイルは、ボビンに保持されており、
前記ボビンの両端部には前記コイルの各端面と当接する鍔部が取り付けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のリアクトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一組の隣り合うコア片間にギャップ材が配置されたリアクトルに関する。特に、インダクタンスの調整が容易で、生産性のよいリアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
リアクトルは、コアとコイルとを備え、電気エネルギーを磁気エネルギーとして蓄えることができ、例えばハイブリッド自動車や電気自動車に備えるコンバータの構成部品などに利用されている。
【０００３】
ハイブリッド自動車等のコンバータに利用される代表的なリアクトルのコアは、特許文献１に示すような環状のコアであり、複数のコア片（コア体）が組み合わされて構成されている。特許文献１に記載のコアは、環状を呈し、対向する２箇所の直線部と対向する２箇所の湾曲部とがあり、直線部並びに湾曲部を形成する各コア片（直線部コア体並びに湾曲部コア体）の間にはそれぞれ所定間隔のギャップが形成されている。これら各ギャップにはギャップ材が配置され、ギャップ材が隣接するコア片に接着剤を介して固定されている。また、各直線部の外周には巻線を巻回したコイルが装着され、このコイルに電流が流れることで閉磁路が形成される。
【０００４】
上述したように、リアクトルでは、コアに所定間隔のギャップを形成し、コア（磁路）の透磁率を調整することで、インダクタンスを所定の値に設定している。また、特許文献１では、リアクトルをケースに収容し、両湾曲部コア体をケース内面に接着固定することで、全体としてのギャップ長を維持してインダクタンスの変動を抑え、もって性能の安定化を図っている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６‐３５１６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
最近のハイブリッド自動車等のコンバータに利用されるようなリアクトルでは、インダクタンスが性能に大きな影響を及ぼすため、インダクタンスの仕様が厳しく定められており、ギャップ長のバラツキを極力小さくすることが要求されている。
【０００７】
しかし、従来のリアクトルでは、ギャップ長にバラツキが生じ易いため、インダクタンスが設計値からズレることがあり、設計値通りのインダクタンスが得られない場合がある。
【０００８】
ここで、ギャップ長にバラツキが生じる原因としては、(1)コア片の寸法精度、(2)ギャップ材の寸法精度、(3)接着剤の厚み精度、などが挙げられるが、ギャップ長のバラツキを抑えるために、コア片とギャップ材の各寸法精度並びに接着剤の厚み精度を厳密に管理することは、生産性を考慮すると困難である。また、コア片には、積層電磁鋼板や軟磁性粉末を加圧成形した圧粉成形体（圧粉磁心）が一般的に使用されているが、このうち圧粉磁心は、寸法精度が悪く、端面も平坦に仕上ることが難しい。そのため、コア片に圧粉磁心を使用した場合は、ギャップ長のバラツキが大きくなる傾向があり、所定のインダクタンスを得ることが特に困難である。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、インダクタンスの調整が容易で、生産性のよいリアクトルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のリアクトルは、複数のコア片を有する環状のコアと、コアに装着されたコイルとを備える。そして、少なくとも一組の隣り合うコア片間に配置され、かつ弾性材料からなるギャップ材と、ギャップ材を圧縮した状態にコアを固定する固定材とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、ギャップ材が弾性材料からなるため、組立時にコア片間のギャップ材を圧縮して弾性変形させることでギャップ長を調整し、所定のインダクタンスを得ることが容易である。さらに、ギャップ材を圧縮してギャップ長を調整しているため、コア片やギャップ材に多少の寸法誤差があっても許容することができる。
【００１２】
また、最終的にコアが固定材により固定されることで、各コア片の互いの位置関係が維持された状態で固定されることとなり、全体としてのギャップ長が維持され、インダクタンスが変動することがない。
【００１３】
本発明のリアクトルにおいて、ギャップ材は隣接するコア片に接着剤を介することなく固定されていることが好ましい。
【００１４】
従来のリアクトルでは、ギャップ材が隣接するコア片に接着剤を介して固定されており、組立時に接着剤の塗布作業及び接着剤の硬化作業が必要であることから、組立作業に多くの時間を要する。また、従来のリアクトルでは、ギャップ長を予め設計し、接着剤の厚み分を考慮してギャップ材の厚みを決定している。そして、接着剤の厚みは接着剤の塗布量で大凡決まるため、適正量で塗布することが求められ熟練を要する。例えば、塗布量が適正量より少ないと、ギャップ長が短くなったり、塗布量が適正量より多いと、ギャップ材と隣接するコア片との間から接着剤がはみ出すなどの問題がある。ところで、接着剤にはエポキシ系接着剤が多く使用されているが、一度硬化してしまうと、以後は接着剤の厚みを変更することができない。
【００１５】
これに対し、上記構成によれば、ギャップ材が隣接するコア片に接着剤を介して固定されていない、即ちギャップ材の固定に接着剤を使用していないので、接着剤の塗布作業及び接着剤の硬化作業が不要であり、組立に要する時間を短縮することができる。
【００１６】
本発明のリアクトルにおいて、ギャップ材はシリコーンゴムで構成されていることが好ましい。
【００１７】
ギャップ材に求められる特性としては、(1)耐熱性を有すること、(2)弾性を有すること、(3)非磁性であること、(4)絶縁性であること、が挙げられる。特に、耐熱温度が150℃以上で、かつ硬度が40〜90度を満たすことが好ましく、このような特性を満たす弾性材料としては、例えばシリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴムが挙げられる。ハイブリッド自動車等に利用されるリアクトルでは、大電流で使用され高温状態になるため、耐熱温度が150℃以上であることでギャップ材の劣化を抑制することができる。また、硬度が90度以下であることでギャップ材を圧縮して変形させ易く、硬度が40度以上であることでギャップ材を圧縮した際のギャップ材の変形量が適切に規制され、ギャップ長の調整が行い易い。なお、ここでいう「弾性を有する」とは、ギャップ材を圧縮した状態で固定材によりコアを固定したときに、インダクタンスが変化する程度にギャップ材が変形することを指す。また、ここでいう「硬度」とは、JIS  K  6253：2006（デュロメータＡ型）に準拠して求めた値である。
【００１８】
本発明のリアクトルにおいて、ギャップ材の隣接するコア片と対向する面の面積は、コア片の隣接するギャップ材と対向する面の面積より小さいことが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、ギャップ材を圧縮した際に両側に位置するコア片の間からギャップ材がはみ出ることを防止することができる。また、ギャップ材の面積がコア片の面積より小さいことで、ギャップ材の外周面とコア片の外周面との間に段差が生じ、ギャップ材が介在する両コア片間には凹部が形成される。そのため、後述するような固定材がモールド材或いはポッティング材である場合には、両コア片間の凹部にモールド材或いはポッティング材が入り込み、モールド材或いはポッティング材が固化することで、ギャップ材の外周面とコア片の外周面とがフラットな場合と比較して、両コア片を強固に固定することができる。
【００２０】
また、ギャップ材の隣接するコア片と対向する面の形状は、何ら限定されるものではなく、コア片の形状と相似形状とする他、例えば十字状といった異形形状としてもよい。
【００２１】
本発明のリアクトルにおいて、コアとコイルとを一体にするモールド材を備える構成とする、或いはコアとコイルとの組立体を収納するケースと、このケースと組立体の間に充填、固化されるポッティング材とを備える構成としてもよい。この場合、前者の構成では、モールド材が固定材となり、後者の構成では、ポッティング材が固定材となる。
【００２２】
この構成によれば、ギャップ材の固定に接着剤を使用するしないに関わらず、所定のインダクタンスが得られるギャップ長を維持したままコアを固定することができる。さらに、前者の構成では、ケースを省略することができ、リアクトルの小型・軽量化も可能である。モールド材或いはポッティング材としては、固化後にギャップ長が維持できる強度を有する樹脂が好適であり、例えばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル、PPSを使用することができる。その他、コアとコイルとの組立体をケースに収納しギャップ長を調整した後、コア片をケース内面にボルト又は接着剤により接着固定する構成としてもよい。
【００２３】
また、コアを締め付ける締め付けバンドを備え、この締め付けバンドを固定材に利用してもよい。締め付けバンドは、環状のコアの外径側に装着し、端部を引っ張ることによりバンドのループを縮径させ、その締付力でコアを締め付けて固定する構成とすればよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のリアクトルは、ギャップ材が弾性材料からなり、コア片間のギャップ材を圧縮した状態にして固定材でコアを固定する構成としており、インダクタンスの調整が容易であり、生産性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。また、図中において同一部材には同一符号を付している。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１に係るリアクトルの模式斜視図であり、図２は実施の形態１に係るリアクトルの各構成部品を示す模式側面図であり、図３は実施の形態１に係るリアクトルにおけるコアとコイルとの組立体を示す模式上面図である。
【００２７】
リアクトル1は、並列に配置されて互いに接続された一対のコイル3と、各コイルが装着される直線状部分を有する環状のコア2と、コア2とコイル3とを一体にするモールド材6とを備える。
【００２８】
コア2は、図２、３に示すように、対向し合う一対の直線コア片21と、直線コア片21同士を連結して環状を構成する一対の連結コア片22とを有する。直線コア片21は、３つのＩ字コア片21iと２つのギャップ材4とを有する直方体状の部材である。各直線コア片21の外周にはコイル3が装着され、各直線コア片21はコイル3に覆われる。また、連結コア片22は、両直線コア片21の端部に配置される直方体状の部材であり、直線コア片21と対向する反対側が面取りされている。直線コア片21を構成するＩ字コア片21i及び連結コア片22は、磁性材料からなり、ここでは圧粉磁心を利用している。
【００２９】
ギャップ材4は、Ｉ字コア片21i間に接着剤を介さずに配置され、弾性材料からなる部材であり、シリコーンゴムを利用している。ここでは、ギャップ材4に矩形状の弾性ギャップ板を利用する例を示し、ギャップ材4は、隣接するＩ字コア片21iと対向する面の面積がＩ字コア片21iの面積より小さく、その面の形状がＩ字コア片21iの形状と相似形状である（図５（a）参照）。
【００３０】
コイル3は、図１に示すように、平角銅線の表面にエナメル被覆を施した巻線をエッジワイズ巻きした第一コイル3aと第二コイル3bとを有し、コイル3aの一端とコイル3bの一端とが溶接接続されている。また、ここでは予め巻回したコイル3にボビン5を挿入し、コイル3がボビン5に保持される構成となっている（図２参照）。
【００３１】
ボビン5は、絶縁性材料からなり、直線コア片21の外周に装着可能な角筒状の部材である。ここで例示するボビン5は、一対の半筒状の部材を組み合わせることで構成され、両端部にコイル3の各端面と当接する鍔部5fが取り付けられる。
【００３２】
以上説明した各構成部品を組み合わせて、コア2とコイル3との組立体を作製し、ギャップ材4を圧縮してギャップ長を調整した後、コア2とコイル3とをモールド材6（例、エポキシ樹脂）により一体にモールドすることで、リアクトル1が完成する。以下、ギャップ長の調整方法並びにモールド材でコアを固定する方法を詳しく説明する。
【００３３】
図３に示すように、Ｉ字コア片21iとギャップ材4とを交互に配置して直線コア片21を一対準備し、各直線コア片21の外周にコイル3（ボビン）を配置した後、各直線コア片21の両端部に一対の連結コア片22を配置して、環状のコア2とコイル3との組立体を作製する。このとき、Ｉ字コア片21iとギャップ材4、及び直線コア片21と連結コア片22とは、連結コア片22を図３中矢印方向から押圧することにより定着し、Ｉ字コア片21iとギャップ材4との間、及び直線コア片21と連結コア片との間には接着剤が介在していない。
【００３４】
次いで、環状のコア2に装着されたコイル3に電流を印加してインダクタンスをモニタリングしながら、連結コア片22を押圧する押圧力を調節して、所定のインダクタンスとなる連結コア片22間の距離Lを測定する。このとき、ギャップ材4は両側に位置するＩ字コア片21iで圧縮され、所定のインダクタンスが得られるギャップ長に調整された状態となる。
【００３５】
モールド材6でコア2を固定するときは、環状のコア2とコイル3との組立体を図４に例示するような金型7にセットする。金型7は、連結コア片22と対向する側壁71にネジ孔が設けられており、このネジ孔に螺合する押付けネジ72を有する。この押付けネジ72は、ネジ孔との螺合により側壁71に対して進退可能であり、連結コア片22を押圧することができる。そして、組立体のセット後、押付けネジ72を回転移動させ、連結コア片22間の距離を調整し、連結コア片22間の距離が所定のインダクタンスとなる距離Lと等しくなるところで押付けネジ72の回転を止める。この状態を保持したまま、モールド材6を金型7に注入し、モールド材6を固化させ、固化後金型7を取り外してリアクトル1が完成する。
【００３６】
リアクトル1は、コア2がモールド材6により固定されているため、金型から取り出された後も、所定のインダクタンスが得られるギャップ長が維持され、インダクタンスが変動することがない。また、ギャップ材4の隣接するＩ字コア片21iと対向する面の面積がＩ字コア片21iの面積より小さいため、ギャップ材4の外周面とＩ字コア片21iの外周面との間に段差が生じ、ギャップ材4が介在する両Ｉ字コア片21i間に凹部4cが形成される（図５（b）参照）。そのため、この凹部4cにモールド材6が入り込み、モールド材6が固化することで、両Ｉ字コア片21iが強固に固定されることになる。さらに、モールド材6の角部には、図１に示すように、リアクトル1を取り付けるためのボルト8が挿通される挿通孔61が設けられており、冷却器などへの取り付けが容易である。
【００３７】
（実施の形態２）
実施の形態１では、コアとコイルとを一体にするモールド材を備え、モールド材を固定材に利用したリアクトルを説明したが、実施の形態２では、モールド材に代えて、コアとコイルとの組立体を収納するケースと、このケースと組立体の間に充填、固化されるポッティング材とを備え、ポッティング材を固定材に利用したリアクトルを説明する。
【００３８】
環状のコア2とコイル3との組立体を作製し、コイル3に電流を印加して所定のインダクタンスとなる連結コア片22間の距離Lを測定するまでは、実施の形態１と同じである（図３参照）。ポッティング材（例、ウレタン樹脂）でコアを固定するときは、コアとコイルとの組立体をケースに収納する。ケースは、図４に例示する金型7と同様に、連結コア片と対向する側壁にネジ孔と、このネジ孔に螺合する押付けネジとを有し、押付けネジを回転移動させることで、連結コア片22間の距離が調整できる構成とする。そして、連結コア片間の距離を調整し、連結コア片間の距離が所定のインダクタンスとなる距離Lと等しくなるところで押付けネジの回転を止め、この状態を保持したまま、ポッティング材をケースと組立体の間に充填し、ポッティング材を固化させることでリアクトルが完成する。
【００３９】
このようなリアクトルであっても、コアがポッティング材により固定されているため、所定のインダクタンスが得られるギャップ長が維持され、インダクタンスが変動することがない。また、ギャップ材が介在するコア片間に形成された凹部にポッティング材が入り込み、ポッティング材が固化することで、両コア片が強固に固定されることになる。
【００４０】
（実施の形態３）
実施の形態３では、環状のコアを締め付ける締め付けバンドを備え、締め付けバンドを固定材に利用したリアクトルを説明する。
【００４１】
環状のコア2とコイル3との組立体を作製し、コイル3に電流を印加して所定のインダクタンスとなる連結コア片22間の距離Lを測定するまでは、実施の形態１と同じである（図３参照）。締め付けバンドは、環状のコアの外径側に装着し、端部を引っ張ることによりバンドのループを縮径させ、その締付力でコアを締め付けて固定する構成とする。そして、締付力を調節して、連結コア片間の距離を調整し、連結コア片間の距離が所定のインダクタンスとなる距離Lと等しくなるところで締め付けバンドの締め付けを止めることにより、リアクトルが完成する。
【００４２】
このようなリアクトルであっても、コアが締め付けバンドにより固定されているため、所定のインダクタンスが得られるギャップ長が維持され、インダクタンスが変動することがない。また、コアを締め付けバンドで固定した後、コア、コイル及び締め付け部材をモールド材により一体にモールドしてもよく、或いはケースに収納し、ポッティング材で封止してもよい。
【００４３】
以上説明した実施の形態に係るリアクトルは、ギャップ材が弾性材料からなるため、ギャップ長を調整し、所定のインダクタンスを得ることが容易であり、生産性に優れる。また、コアが固定材により固定されることで、全体としてのギャップ長が維持され、インダクタンスが変動することがない。さらに、ギャップ材が隣接するコア片に接着剤を介して固定されていない、即ちギャップ材の固定に接着剤を使用していないので、接着剤の塗布作業及び接着剤の硬化作業が不要であり、組立に要する時間を短縮することができ、生産性に優れる。
【００４４】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、図６に例示すような十字状のギャップ材4を利用してもよく、この場合、ギャップ材4の凸部外周面をコア片21iの外周面に合わせてギャップ材4をコア片21iの中心に位置合わせし易い。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明のリアクトルは、例えばハイブリッド自動車や電気自動車に備えるコンバータの構成部品などに好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施の形態１に係るリアクトルの模式斜視図である。
【図２】実施の形態１に係るリアクトルの各構成部品を示す模式側面図である。
【図３】コアとコイルとの組立体を示す模式上面図である。
【図４】コアとコイルとの組立体をモールド材で一体にモールドした状態を模式的に示す側面断面図である。
【図５】ギャップ材の隣接するコア片と対向する面を説明するための図であり、（a）はギャップ材の模式正面図であり、（b）はギャップ材が介在する両コア片間の状態を模式的に示す部分拡大側面図である。
【図６】別のギャップ材の模式正面図である。
【符号の説明】
【００４７】
1  リアクトル
2  コア    21  直線コア片    21i  Ｉ字コア片    22  連結コア片
3  コイル    3a  第一コイル    3b  第二コイル
4  ギャップ材    4c  凹部
5  ボビン    5f  鍔部
6  モールド材    61  挿通孔
7  金型    71  側壁    72  押付けネジ
8  ボルト
【図１】
2010118611.tif 000003
【図２】
2010118611.tif 000004
【図３】
2010118611.tif 000005
【図４】
2010118611.tif 000006
【図５】
2010118611.tif 000007
【図６】
2010118611.tif 000008