(57)【要約】      （修正有）【課題】リアクトルの剛性を高める技術を提供する。【解決手段】リアクトル２は、断面が台形の巻き線４をコイルに用いる。その巻き線４が、台形の上底がコイル外側に位置し下底がコイル内側に位置するように捲回されている。そして、隣接する巻き線の間に磁性体が満たされている。断面台形の巻き線を上記のごとく巻回すると、隣接する巻き線の間にコイル内側に向けて幅が狭くなる隙間ができる。そのようなコイルを、磁性粉体を混合した絶縁樹脂粉末に埋設し固化させると、隙間に入り込んだ粉体がコイルの一巻き一巻きをコイル内側に圧迫する。それゆえ、アンカー効果によりコイル全体が硬くなり剛性が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が台形の巻き線をコイルに用いたリアクトルであり、断面の台形の上底がコイル外側に位置し下底がコイル内側に位置するように巻き線が捲回されており、隣接する巻き線の間に磁性体が満た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、リアクトルに関する。なお、リアクトルとは、コイルを利用した受動素子であり、「インダクタ」と呼ばれることもある。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド自動車を含む電気自動車が本格的に実用化され、普及が拡大している。電気自動車はモータを駆動源とする。モータ用の電気回路にはリアクトルが含まれることが多い。リアクトルの本体は、磁性体のコアに巻き線を巻回したものである。
【０００３】
電気自動車では大電力が使われるため、リアクトルも大型化する。ハイブリッド車の普及に伴ってリアクトルの開発も進み、発熱対策やコスト低減など、様々な技術が提案されている。
【０００４】
例えば特許文献１には、成形し易くコストメリットの大きいリアクトルが提案されている。特許文献１のリアクトルは、磁性粉末と絶縁樹脂粉末を混合した粉体でコイル内外を覆う。絶縁樹脂はエポキシ系の熱硬化樹脂であり、磁性粉末と絶縁樹脂粉末を混合した粉体で満たしたケースにコイルを埋設し、熱を加えて粉体を硬化させる。粉体が硬化したものがコアに相当する。
【０００５】
特許文献２にも、磁性粉末と絶縁樹脂粉末を混合した粉体でコイル内外を覆い、粉体を固化させたリアクトルが開示されている。特許文献２のリアクトルでは、平角線をエッジワイズに巻いてコイルを形成する。さらに、隣接する巻き線がコイル径方向にずれるように巻く。コイル全体で表面積を拡大することによって高い放熱効果が得られる。また、特許文献３には、表面に凹凸を有する巻き線を用いたリアクトルが開示されている。巻き線自体の表面積を拡大して高い放熱効果を得る。
【０００６】
さらに、特許文献４には、コイル長手方向の長さが、コイル内側で長く外側で短いリアクトルが開示されている。別言すれば、そのリアクトルは、コイル縦断面でみると、コイルは、上底を対向させた２つの台形の形状となる。特許文献４によると、磁束はコイルの外側よりも内側が密となるので、上記のごとく断面が台形となるように巻き線を巻回することによって、コイル内側の長手方向端部における磁気飽和が緩和される。なお、特許文献４には、断面台形の巻き線を、上底がコイル内側に位置し下底が外側に位置するようにして巻くことによって、コイル全体の縦断面が２つの台形となるリアクトルが得られると述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１９８９７０号公報
【特許文献２】特開２０１１−２４９４９０号公報
【特許文献３】特開２０１０−７３５２３号公報
【特許文献４】特開２０１０−２２５８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
電圧変換器などで用いられるリアクトルのコイルには経時的に変化する電流が流れ、そのような電流は周期的な力を誘発しコイルを振動させる。一方、前述したように電気自動車のリアクトルのコイルは、大電流に耐えられるようにある程度の大きさを有するので剛性が比較的に低くなる。電気自動車用のリアクトルは、大電流が流れるので振動を引き起こす周期的な力も大きくなる一方、サイズが大きいので振動し易い、という傾向がある。そこで、本明細書は、リアクトルにおいて剛性を高める技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
特許文献１、２に開示されているように、磁性粉末と絶縁樹脂粉末を混合した粉体でコイルを覆うリアクトルが知られている。本明細書が開示する技術は、この粉体を利用し剛性を高める。本明細書が開示する新規なリアクトルは、断面が台形の巻き線を用いる。そのリアクトルでは、台形の上底がコイル外側に位置し下底がコイル内側に位置するように巻き線が捲回されており、隣接する巻き線の間に磁性体が満たされている。
【００１０】
断面台形の巻き線を上記のごとく巻回すると、隣接する巻き線の間にコイル内側に向けて幅が狭くなる隙間ができる。そのようなコイルを、磁性粉末と絶縁樹脂粉末を混合した粉体に埋設し粉体を固化させると、隙間に入り込んだ粉体がコイルの一巻き一巻きをコイル内側に圧迫する。それゆえ、アンカー効果によりコイル全体が硬くなり剛性が向上する。
【００１１】
なお、前述した特許文献４にも、断面台形の巻き線を使うリアクトルが開示されているが、特許文献４の場合は上底がコイル内側に位置し下底がコイル外側に位置するように巻回しており断面台形の向きが逆である。さらに、特許文献４では、隣接する巻き線の対向する側面（断面の台形の脚に相当する巻き線の側面）同士が密着するように巻回されるので、巻き線間に隙間が形成されず、本明細書が開示する技術の利点が得られないことに留意されたい。
【００１２】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例のリアクトルの縦断面図である。
【図２】図１のII−II線に沿った断面図である。
【図３】変形例のコイルの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面を参照して実施例のリアクトルを説明する。図１は、リアクトル２の縦断面図である。縦断面とは、コイル６の軸線Ｃ１を含む断面を意味する。図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。なお、図１では、コイルから引き出されるリード部は図示を省略している。
【００１５】
リアクトル２は、コイル６、コア５、及び、ケース３で構成されている。コイル６はコア５で覆われており、そのコア５がケース３で覆われている。図１によく示されているように、コイル６を構成する巻き線４は、断面が台形であり、上底がコイル外側（軸線Ｃ１から遠い側）に位置し下底がコイル内側（軸線Ｃ１に近い側）に位置するように巻かれている。なお、台形であるから当然であるが、上底の長さは下底の長さよりも短い。また、本実施例で用いる巻き線４は、台形断面の上底と下底が平行である。さらに、本実施例のリアクトル２では、巻き線４はコイル半径方向に３重に巻回されている。
【００１６】
隣接する巻き線の下底同士は接しており、隣接する上底の間には隙間が形成される。その隙間が磁性体を含む絶縁樹脂（コア５）で満たされている。
【００１７】
リアクトル２の製造方法を説明する。断面台形の巻き線４は、例えば、ダイス押出成形で作ることができる。その巻き線４を、上述したごとく、上底がコイル外側に位置し下底がコイル内側に位置するようにして巻回し、コイル６を作る。次に、磁性粉末と絶縁樹脂粉末を混合した粉体をケース３に充填し、その中にコイル６を埋設する。このとき、粉体を加圧する。そうすると、隣接する巻き線の間に作られた隙間であってコイル軸線Ｃ１に向けて幅が狭くなる隙間で粉体が断面の台形の脚に相当する巻き線側面をコイル軸線Ｃ１に向けて圧迫する。粉体がコイル６の一巻き一巻きをコイル軸線Ｃ１に向けて圧迫するとともに、断面の台形の脚に相当する巻き線側面を両側から押圧する。その状態でケース３ごと加熱し、絶縁樹脂を硬化させる。そうすると、磁性体を含んだ絶縁樹脂で作られたコア５とともに、リアクトル２が完成する。コイル６の一巻き一巻きはアンカー効果によって強固に固められ、コイル全体の剛性が高まる。
【００１８】
コア５を構成する絶縁樹脂は、例えばポリフェニレンサルファルド（ＰＰＳ）樹脂である。
【００１９】
リアクトルのコイルの変形例を説明する。図３に変形例のコイル１６の斜視図を示す。コイル１６も、断面が台形の巻き線４を、その上底がコイル外側に位置し下底がコイル内側に位置するようにして巻回して作られる。コイル１６は、１本の巻き線で連続する２つのコイルを形成し、その２つのコイルを並列に配置した形状を有している。なお、巻き線は、２つのコイルの間で１８０度捩じる必要がある。図３では、コイルの後ろ側の図では見えない部分で巻き線が１８０度捩じられている。コイル１６を、磁性粉末と絶縁樹脂を混合した粉体で覆い加熱して粉体を固化させると、リアクトルが完成する。２個のコイルを並列に配置することでコンパクトなリアクトルが得られる。
【００２０】
図１、図２に示したリアクトル２、あるいは、図３に示したコイル１６を使ったリアクトルは、剛性が高く、電気自動車用の部品に適している。なお、本明細書における「電気自動車」には、走行用にモータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車、及び、燃料電池車を含む。
【００２１】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。図１、図２で示したリアクトルでは、断面が等脚台形の巻き線を用いた。用いる巻き線は台形であればよく、必ずしも等脚である必要はない。また、断面の台形の上底と下底が平行でなくともよい。
【００２２】
図１、図２のリアクトルでは、巻き線は、コイルの半径方向に３重に重ねて巻回してある。図３のコイルでは、巻き線はコイル半径方向に１重である。半径方向に重ねる数はいくつであってもよい。
【００２３】
コアの全てを粉体で形成せず、コイルの内側にコアの塊を配置してもよい。例えば、柱状のコアに断面が台形の巻き線を巻回し、それを磁性体と樹脂の混合粉体に埋設して粉体を固化させても、本明細書が開示する技術の利点を有するリアクトルが得られる。
【００２４】
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様々に変形、変更したものが含まれる。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、本明細書また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】
【００２５】
２：リアクトル
３：ケース
４：巻き線
５：コア
６、１６：コイル
Ｃ１：コイル軸線
【図１】
2014033110.tif 000003
【図２】
2014033110.tif 000004
【図３】
2014033110.tif 000005