(57)【要約】【課題】Ｕ字コアとＩ字コアとを組み合わせた全体がリング状のコアを有するリアクトルにおいて、磁気飽和を生じ難くしてリアクトルの性能を向上させる技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示するリアクトル１０は、コア２０とコイル５０とを備える。コア２０は、Ｕ字形状を有する一対のＵ字コア２１の間にＩ字形状を有するＩ字コア３０が配置されており、全体としてリング状に形成されている。コイル５０は、Ｉ字コア３０の全体及びＵ字コア２１の端部２２の一部に巻回されている。本実施例では、リング中心を通る軸方向（Ｚ方向）からコア２０を見たときに、Ｉ字コア３０の幅ＩＸは、Ｕ字コア２１の端部２２の幅ＵＸより大きい。また、Ｉ字コア３０のリング内側寄りの内側面３０ａは、Ｕ字コア２１の端部２２の内側面２２ａよりもリング内側に突出している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｕ字形状を有する一対のＵ字コアの間にＩ字形状を有するＩ字コアが配置されており、全体としてリング状に形成されているコアと、
少なくともＩ字コアに巻回されているコイルと、
を備えており、
コアのリング中心を通る軸方向から見たときに、Ｉ字コアの幅が対向するＵ字コアの端部の幅よりも大きく、Ｉ字コアがリング内周側においてＵ字コアの端部よりもリング内側に突出している、
リアクトル。
【請求項２】
前記軸方向からコアを見たときに、リング外周側においてＩ字コアの外側面がＵ字コアの外側面と面一である、請求項１に記載のリアクトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する技術は、リアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｕ字形状を有する一対のＵ字コアとＩ字形状を有するＩ字コアとを組み合わせたリング状のコアにコイルを巻き回した構造のリアクトルが知られている。例えば、特許文献１には、Ｕ字形状を有する２個のＵ字コア、及び、Ｉ字形状を有する２個のＩ字コアを有し、全体として偏平なリング状に形成されるコアと、少なくともＩ字コアに巻き回されているコイルとを有するリアクトルが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２４５２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リング状のコアを有するリアクトルのコイルに通電されると、コアが通電により励磁されて、コア内部（即ち、Ｕ字コア及びＩ字コアの内部、及び、Ｕ字コアとＩ字コアの間のギャップ）を磁束が通る。一般的に、磁束は、磁路のうちの最短経路を通る傾向がある。それゆえ、リング状のコアを有する場合、リング内側で磁気飽和が生じ易くなる。コイルの内側での磁気飽和の発生がリアクトル性能（インダクタンスの大きさ）を決定する。本明細書は、Ｕ字コアとＩ字コアとを組み合わせた全体がリング状のコアを有するリアクトルにおいて、磁気飽和を生じ難くしてリアクトルの性能を向上させる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示するリアクトルは、コアとコイルとを備える。コアは、Ｕ字形状を有する一対のＵ字コアの間にＩ字形状を有するＩ字コアが配置されており、全体としてリング状に形成されている。コイルは、少なくともＩ字コアに巻回されている。コアのリング中心を通る軸方向から見たときに、Ｉ字コアの幅が対向するＵ字コアの端部（Ｉ字コアに隣接するＵ字コア端部）の幅よりも大きく、Ｉ字コアがリング内周側においてＵ字コアの端部よりもリング内側に突出している。
【０００６】
上記の構成によると、コアのリング中心を通る軸方向から見たときに、Ｉ字コアの幅が対向するＵ字コアの端面の幅よりも大きく、Ｉ字コアがリング内周側においてＵ字コアの端部よりもリング内側に突出している。そのため、コイルに通電する際に生じる磁束のうち、Ｉ字コアのリング内側からＵ字コアのリング内側に流れ込む磁束の磁束経路が、Ｕ字コアとＩ字コアが同じ幅に形成されている従来の場合に比べて、長くなる。その結果、コアのリング外側寄りの部分を通る磁束経路の長さと、リング内側寄りの部分を通る磁束経路の長さの間の差が小さくなる。コアのリング内側寄りの部分の磁束密度が、他の部分の磁束密度より高くなることを抑制できる。その結果、磁気飽和を生じ難くして、リアクトルの性能を向上させることができる。
【０００７】
リアクトルを使用する場合、リアクトルをケース等に収容する場合がある。そのため、リアクトルの外形は大きくなり過ぎないことが望ましい。それゆえ、上記のリアクトルにおいて、上記の軸方向からコアを見たときに、リング外周側においてＩ字コアの外側面がＵ字コアの外側面と面一であることが好ましい。この構成によると、リアクトルの外形の一部だけが外側に突出することがなく、リアクトルが大型化することを抑制することができる。
【０００８】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は発明を実施するための形態の欄にて詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例のリアクトルの構成を示す断面図。
【図２】磁束の流れを模式的に示す説明図。
【図３】電流とインダクタンスの関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、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。
【００１１】
（特徴１）Ｕ字コアのうち、端部同士を連絡する連絡部の幅は、端部の幅と同一幅である。
【００１２】
（特徴２）Ｕ字コア、Ｉ字コアは、それぞれ、鋼板を積層して形成されている。Ｕ字コアとＩ字コアの間のギャップにはセラミック製のスペーサが備えられている。
【００１３】
（実施例）
図１に示すリアクトル１０は、全体として偏平なリング状に形成されたコア２０と、コア２０の直線部分の一部に巻回されて形成されたコイル５０とを備える。
【００１４】
コア２０は、一対のＵ字形状のＵ字コア２１と、一対のＵ字コア２１の間にそれぞれ配置されるＩ字形状のＩ字コア３０と、Ｕ字コア２１とＩ字コア３０の間のギャップに配置されるスペーサ４０と、を備える。
【００１５】
Ｕ字コア２１は、鋼板を積層させて形成されている。Ｕ字コア２１は、２つの端部２２と、端部２２同士を連絡する連絡部２６とを有している。一対のＵ字コア２１は、端部２２の先端面２４同士が対向する向きで配置されている。各先端面２４は、ギャップを介してＩ字コア３０と対向している。そのギャップにはスペーサ４０が配置されている。本実施例では、コア２０のリング中心を通る軸方向（図１のＺ方向）からコア２０を見たときに、Ｕ字コア２１の端部２２の幅ＵＸ（図１のＸ方向の長さ）は、連絡部２６の幅ＵＹ（図１のＹ方向の長さ）と同一幅に形成されている。
【００１６】
Ｉ字コア３０は、鋼板を積層させて形成されている。本実施例では、Ｉ字コア３０は、一対のＵ字コア２１の対向する先端面２４同士の間に設けられている。本実施例では、リング中心を通る軸方向（図１のＺ方向）からコア２０を見たときに、Ｉ字コア３０の幅ＩＸ（図１のＸ方向の長さ）は、Ｕ字コア２１のＩ字コア３０に対向する端部２２の幅ＵＸより大きい。また、Ｉ字コア３０のうち、Ｕ字コア２１の先端面２４と対向する面の表面積は、Ｕ字コア２１の先端面２４の表面積より大きい。Ｉ字コア３０のリング内側寄りの内側面３０ａは、Ｕ字コア２１の端部２２の内側面２２ａよりもリング内側に突出している。一方、Ｉ字コア３０のリング外側寄りの外側面３０ｂは、Ｕ字コア２１の端部２２の外側面２２ｂと面一である。
【００１７】
スペーサ４０は、セラミック製である。スペーサ４０は、Ｕ字コア２１とＩ字コア３０の間に介在している。非磁性体であるセラミック製のスペーサ４０を備えることにより、コア２０の電力飽和が抑制される。
【００１８】
コイル５０は、Ｉ字コア３０の全体及びＵ字コア２１の端部２２の一部に巻回されて形成されている。
【００１９】
なお、本実施例のリアクトル１０では、図示しないモールド材によって、コア２０及びコイル５０が被覆されている。モールド材で被覆されることにより、コア２０とコイル５０が絶縁されるとともに、コア２０及びコイル５０の錆びを防止することができる。
【００２０】
リアクトル１０の使用時の動作について、図２を参照して説明する。リアクトル１０のコイル５０に通電すると、コア２０が通電によって励磁されて、コア２０の内部（即ち、Ｕ字コア２１及びＩ字コア３０の内部）を磁束が通る。図２では、磁束の流れを矢印で示している。一般的に、磁束は、磁路のうちの最短経路を通る傾向がある。
【００２１】
本実施例のリアクトル１０は、上記の通り、Ｉ字コア３０の幅ＩＸが、対向するＵ字コア２１の端部２２の幅ＵＸよりも大きく、Ｉ字コア３０の内側面３０ａは、Ｕ字コア２１の端部２２の内側面２２ａよりもリング内側に突出している。そのため、コイル５０に通電する際に生じる磁束のうち、Ｉ字コア３０のリング内側からＵ字コア２１のリング内側に流れ込む磁束の磁束経路が、Ｕ字コアとＩ字コアが同じ幅に形成されている従来の構成のリアクトルに比べて、長くなる。その結果、コア２０のリング外側寄りの部分を通る磁束経路の長さと、リング内側寄りの部分を通る磁束経路の長さの間の差が小さくなる。コア２０のリング内側寄りの部分の磁束密度が、他の部分の磁束密度より高くなることを抑制できる。即ち、リング内側寄りで磁気飽和を生じ難くすることができる。コイル５０の内側での磁気飽和の発生が、リアクトル性能（インダクタンスの大きさ）に影響する。そのため、本実施例のリアクトル１０は、磁気飽和を生じ難くすることで、インダクタンスを大きくすることができる。従って、性能の高いリアクトル１０を得ることができる。
【００２２】
図３を参照して、本実施例のリアクトル１０の性能と比較例のリアクトルの性能を比較検証した結果を説明する。図３の比較例のリアクトルは、基本的な構成態様は本実施例と共通するが、Ｕ字コアとＩ字コアが同じ幅に形成されている点で、本実施例とは異なる。即ち、この比較例では、Ｕ字コアの端部の幅（図１のＵＸに相当する幅）と、Ｕ字コアの連絡部の幅（図１のＵＹに相当する幅）と、Ｉ字コアの幅（図１のＩＸに相当する幅）とがいずれも同じ長さである。なお、本検証においては、実施例のＩ字コア３０の幅ＩＸと比較例のＩ字コアの幅が同じ長さに形成されており、実施例のＵ字コア２１の端部２２の幅ＵＸ及び連絡部２６の幅ＵＹが、比較例のＵ字コアの端部の幅及び連絡部の幅より狭く形成されている。従って、コア全体で見ると、比較例の方がコアが太く、それゆえ、磁気飽和を生じない電流範囲では、比較例の方が性能（インダクタンス）が高くなることに留意されたい。
【００２３】
図３に示すように、リアクトルに比較的小さい電流（４００Ａ以下）が印加される場合、比較例のリアクトルのインダクタンスが、本実施例のリアクトル１０のインダクタンスより大きくなる。４００Ａ以下の小電流域では、発生する磁束の磁束密度がそれほど高くない。磁束密度が高くない場合、Ｕ字コアの端部の幅及び連絡部の幅が広い比較例のリアクトルの方が、Ｕ字コア２１の端部２２の幅ＵＸ及び連絡部２６の幅ＵＹが狭い本実施例のリアクトル１０に比べて、大きいインダクタンスを得ることができる。
【００２４】
一方、図３に示すように、リアクトルに比較的大きい電流（４００Ａ以上）が印加される場合、本実施例のリアクトル１０のインダクタンスが、比較例のリアクトルのインダクタンスより大きくなる。４００Ａ以上の大電流域では、発生する磁束の磁束密度が高くなる。磁束密度が高くなると、Ｕ字コアとＩ字コアが同じ幅に形成されている比較例のリアクトルでは、コアのリング内側で磁気飽和が生じ易くなる。その結果、比較例のリアクトルは、大電流域でリアクトル性能（インダクタンスの大きさ）が大きく低下する。
【００２５】
これに対し、本実施例のリアクトル１０では、磁束密度が高くなる場合でも、上記の通り、コア２０のリング外側寄りの部分を通る磁束経路の長さと、リング内側寄りの部分を通る磁束経路の長さの間の差が小さいため、コア２０のリング内側で磁気飽和が生じ難い。その結果、電流増加に伴うインダクタンスの低下分が比較的に小さく抑えられる。即ち、本実施例のリアクトル１０を大電流域で利用する場合、比較例のリアクトルに比べて高いリアクトル性能を得ることができる。なお、一般に、車両等で用いられるリアクトルは大電流域で用いられることが多い。従って、本実施例のリアクトル１０は、車両用のリアクトルのように、大電流域で用いられる場合に、比較例のリアクトルに比べて高いリアクトル性能を発揮することができる。
【００２６】
以上、本実施例のリアクトル１０について詳細に説明した。上記の通り、本実施例のリアクトル１０は、Ｉ字コア３０の幅ＩＸが、対向するＵ字コア２１の端部２２の幅ＵＸよりも大きく、Ｉ字コア３０の内側面３０ａは、Ｕ字コア２１の端部２２の内側面２２ａよりもリング内側に突出している。そのため、上記の通り、コア２０のリング内側寄りで磁気飽和を生じ難くすることができる。これにより、リアクトル１０のインダクタンスを大きくすることができ、性能の高いリアクトルを得ることができる。
【００２７】
また、本実施例のリアクトル１０の構造によれば、Ｕ字コア２１より大きい幅のＩ字コア３０を用意し、Ｉ字コア３０の内側面３０ａがＵ字コア２１の端部２２の内側面２２ａよりリング内側に突出するように、Ｕ字コア２１及びＩ字コア３０を配置するだけで、磁気飽和の生じ難いリアクトル１０を形成することができる。従って、磁気飽和の生じ難いリアクトルを形成するために、特殊なコア部材等を別途製造する必要もない。
【００２８】
リアクトル１０を使用する場合、リアクトル１０をケース等に収容する場合がある。そのため、リアクトル１０の外形は大きくなり過ぎないことが望ましい。この点、本実施例のリアクトル１０は、上記の通り、Ｉ字コア３０の外側面３０ｂがＵ字コア２１の端部２２の外側面２２ｂと面一であるため、リアクトル１０の外形の一部だけが外側に突出することを抑制し、リアクトル１０が大型化することを抑制することができる。
【００２９】
以上、本実施例のリアクトル１０について詳細に説明したが、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様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、以下の変形例を含んでもよい。
【００３０】
（変形例１）  上記の実施例では、Ｕ字コア２１の端部２２の幅ＵＸは、連絡部２６の幅ＵＹと同一幅に形成されているが、Ｕ字コア２１の連絡部２６の幅ＵＹを、端部２２の幅ＵＸより大きくしてもよい。また、Ｕ字コア２１の連絡部２６の幅ＵＹを、端部２２の幅ＵＸより小さくしてもよい。
【００３１】
（変形例２）  上記の実施例では、Ｕ字コア２１及びＩ字コア３０は、いずれも、鋼板を積層させて形成されている。これに代えて、Ｕ字コア２１及びＩ字コア３０を、磁性粉末と絶縁材を含む圧粉磁心としてもよい。この場合、Ｕ字コア２１とＩ字コア３０の間のスペーサ４０を省略してもよい。
【００３２】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わ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み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、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】
【００３３】
１０：リアクトル
２０：コア
２１：Ｕ字コア
２２：端部
２２ａ：内側面
２２ｂ：外側面
２４：先端面
２６：連絡部
３０：Ｉ字コア
３０ａ：内側面
３０ｂ：外側面
４０：スペーサ
５０：コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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