(57)【要約】【課題】放熱性、絶縁性、生産性に優れるリアクトル、このリアクトルを具えるコンバータ、電力変換装置、及びリアクトルの製造方法を提供する。【解決手段】リアクトル1は、巻線2wを螺旋状に巻回してなるコイル2と、コイル2が配置される磁性コア3とを具え、更に、コイル2が載置される金属部材(ここではケース4の底板部40)と、コイル2と金属部材との間に介在してコイル2を金属部材に固定する接合層42とを具える。接合層42は、絶縁材料から構成された絶縁シート422と、絶縁シート422の表裏面にそれぞれ形成され、コイル2に接するコイル側接着層425、及び金属部材に接する金属側接着層427とを具える両面接着シート420から構成される。コイル側接着層425の厚さtcが金属側接着層427の厚さtmよりも厚い。金属部材にコイル2が接合されるため、放熱性に優れ、絶縁シート422を具える両面接着シート420で接合層42を形成するため、絶縁性及び生産性に優れる。【選択図】図4
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線を螺旋状に巻回してなるコイルと、前記コイルが配置される磁性コアとを具えるリアクトルであって、
前記コイルが載置される金属部材と、
前記コイルと前記金属部材との間に介在して、前記コイルを前記金属部材に固定する接合層とを具え、
前記接合層は、絶縁材料から構成された絶縁シートと、前記絶縁シートの表裏面にそれぞれ形成され、前記コイルに接するコイル側接着層、及び前記金属部材に接する金属側接着層とを具える両面接着シートから構成され、
前記コイル側接着層の厚さが前記金属側接着層の厚さよりも厚いリアクトル。
【請求項２】
前記コイル側接着層の厚さは、30μm超350μm以下である請求項1に記載のリアクトル。
【請求項３】
前記コイルにおける隣接するターン間に前記コイル側接着層を構成する接着剤が介在している請求項1又は2に記載のリアクトル。
【請求項４】
前記巻線は、平角線から構成された導体を具え、
前記コイルは、エッジワイズコイルである請求項1〜3のいずれか1項に記載のリアクトル。
【請求項５】
請求項1〜4のいずれか1項に記載のリアクトルを具えるコンバータ。
【請求項６】
請求項5に記載のコンバータを具える電力変換装置。
【請求項７】
巻線を螺旋状に巻回してなるコイルと、前記コイルが配置される磁性コアとを組み付けてリアクトルを製造するリアクトルの製造方法であって、
絶縁材料から構成された絶縁シートと、前記絶縁シートの表裏面にそれぞれ形成された接着層とを具える両面接着シートを用意する工程と、
前記コイルと前記磁性コアとの組合体が載置される金属部材に前記両面接着シートを配置する工程と、
前記両面接着シートの上に前記組合体を載置する工程と、
前記両面接着シートに具える前記接着層を硬化して、前記コイルと前記金属部材とを前記両面接着シートを介して接合する工程とを具え、
前記両面接着シートは、前記コイルに接する一方の接着層の厚さが、前記金属部材に接する他方の接着層の厚さよりも厚いリアクトルの製造方法。
【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車載用DC-DCコンバータや電力変換装置の構成部品などに利用されるリアクトル、リアクトルを具えるコンバータ、コンバータを具える電力変換装置、及びリアクトルの製造方法に関する。特に、放熱性及び絶縁性に優れる上に、生産性にも優れるリアクトルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電圧の昇圧動作や降圧動作を行う回路の部品の一つに、リアクトルがある。特許文献1は、ハイブリッド自動車などの車両に載置されるコンバータに利用されるリアクトルとして、巻線を螺旋状に巻回してなる筒状のコイル素子を具えるコイルと、このコイルが配置される環状の磁性コアと、コイルと磁性コアとの組合体を収納するケースとを具えるものを開示している。
【０００３】
特許文献1では、特に、組合体が載置されるケースの底板部と、コイルとを接着剤によって固定する構成を開示している。接着剤によって、コイルが金属製の底板部に固定されることで、リアクトルの使用時に生じ得るコイルの熱を効率よく底板部に伝えられ、ひいてはリアクトルが取り付けられる設置対象にコイルの熱を伝達できる。そのため、このリアクトルは、放熱性に優れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第4952963号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
放熱性及び絶縁性に優れる上に、生産性に優れるリアクトルの開発が望まれる。
【０００６】
特許文献1に記載されるリアクトルは、接着剤からなる接着剤層を具えることで、上述のように放熱性に優れる。また、コイルと金属製の底板部との間の接着剤層を例えば、多層構造とすると、絶縁性を高められる。しかし、多層にすると、一層ごとに硬化工程が必要であり、生産性の低下を招く。
【０００７】
特許文献1に記載されるシート状接着剤を1枚用いる場合には、硬化工程を1回にできる。また、1枚のシート状接着剤であっても、厚さを厚くすれば、絶縁性を向上することができる。しかし、上記厚さを厚くすると、硬化時間が長くなり、生産性の低下を招く。また、上記厚さを厚くすることで、リアクトルの大型化も招くことから、シート状接着剤の厚肉化による絶縁性の向上には、限界がある。更に、上記厚さを厚くすることで、コイルと底板部との間の距離が大きくなるため、材質によっては、放熱性の低下を招く。
【０００８】
従って、絶縁性をより高めた場合でも、放熱性に優れ、かつ生産性にも優れる構成の開発が望まれる。
【０００９】
そこで、本発明の目的の一つは、放熱性及び絶縁性に優れる上に、生産性にも優れるリアクトルを提供することにある。また、本発明の別の目的は、上記リアクトルを具えるコンバータ、このコンバータを具える電力変換装置を提供することにある。更に、本発明の別の目的は、放熱性及び絶縁性に優れるリアクトルを生産性よく製造できるリアクトルの製造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、特定の接着シートから構成される接合層を具えることで、上記目的を達成する。
【００１１】
本発明のリアクトルは、巻線を螺旋状に巻回してなるコイルと、上記コイルが配置される磁性コアとを具え、更に、上記コイルが載置される金属部材と、上記コイルと上記金属部材との間に介在して、上記コイルを上記金属部材に固定する接合層とを具える。上記接合層は、絶縁材料から構成された絶縁シートと、上記絶縁シートの表裏面にそれぞれ形成され、上記コイルに接するコイル側接着層、及び上記金属部材に接する金属側接着層とを具える両面接着シートから構成される。そして、上記コイル側接着層の厚さが上記金属側接着層の厚さよりも厚い。
【００１２】
本発明のリアクトルは、一般に熱伝導性に優れる金属から構成される金属部材(例えば、金属板やケースの底板部など)とコイルとが接合層によって接合されていることで、金属部材を放熱部材として機能させて、コイルの熱を効率よく外部(例えば、リアクトルの設置対象など)に伝達できる。従って、本発明のリアクトルは、放熱性に優れる。
【００１３】
また、本発明のリアクトルは、コイルと金属部材との間に、接合層の一部である絶縁シートが介在されており、この絶縁シートを絶縁部材として機能させて、コイルと金属部材との絶縁性を高められる。従って、本発明のリアクトルは、接合層の厚さが薄くても、絶縁性に優れる。具体的には、本発明のリアクトルは、コイルと金属部材との間に単一材質の接着剤からなる厚い接着剤層が介在された場合と比較して、同等以上の絶縁性を確保できる。また、本発明のリアクトルは、接合層の薄肉化によってコイルと金属部材との間の距離を短くすることができる。この点からも、本発明のリアクトルは、放熱性に優れる。
【００１４】
更に、本発明のリアクトルは、接合層の構成部材に両面接着シートを利用することで、コイルと金属部材とを固定する際に硬化工程が1回でよく、生産性にも優れる。また、上述のように接合層(両面接着シート)を薄くした場合、硬化時間も短縮できる。この点からも、本発明のリアクトルは、生産性に優れる。
【００１５】
かつ、本発明のリアクトルは、コイル側接着層の厚さが金属側接着層よりも厚いため、巻線を螺旋状に巻回することで生じ得る不可避的なターンの外形のばらつきをコイル側接着層によって吸収できる。つまり、コイルにおける各ターンのそれぞれとコイル側接着層の構成材料とが十分に接触できる上に、コイルと金属部材とが強固に接合される。この点からも、本発明のリアクトルは、放熱性に優れる。また、上述のばらつきの吸収によって、形状精度や寸法精度に優れるリアクトルとすることもできる。
【００１６】
本発明のリアクトルの一形態として、上記コイル側接着層の厚さが30μm超350μm以下である形態が挙げられる。
【００１７】
コイル側接着層の厚さが上述の範囲である上記形態は、コイルと金属部材とが強固に接合される上に、接着層の過度の厚肉化による放熱性の劣化やリアクトルの大型化を抑制できる。従って、上記形態は、放熱性に優れる上に小型なリアクトルとすることができる。
【００１８】
本発明のリアクトルの一形態として、上記コイルにおける隣接するターン間に上記コイル側接着層を構成する接着剤が介在した形態が挙げられる。
【００１９】
ターン間にも接着剤が介在することで、各ターンのそれぞれと接着剤との接触面積が大きく、コイルと金属部材とがより強固に接合される。従って、上記形態は、放熱性により優れる。
【００２０】
本発明のリアクトルの一形態として、上記巻線が平角線から構成された導体を具え、上記コイルがエッジワイズコイルである形態が挙げられる。
【００２１】
エッジワイズコイルは、占積率を高め易く小型なコイルとすることができる。特に、上述のターン間に接着剤が介在した構成では、ターン間に介在する接着剤のアンカー効果によってコイルと金属部材とが更に強固に接合される。従って、上記形態は、小型な上に、放熱性に更に優れる。
【００２２】
本発明のリアクトルの一形態として、更に、上記コイルと上記磁性コアとの組合体を収納するケースを具え、上記ケースは、上記組合体が載置される底板部と、上記底板部とは独立した部材であり、上記組合体の周囲を囲む側壁部とを具える形態とすることができる。この形態では、上記金属部材が上記底板部であり、上記側壁部が絶縁性樹脂によって構成されていることが好ましい。
【００２３】
上記形態は、側壁部を取り外した状態の底板部に、組合体及び接合層を構成する両面接着シートを載置でき、組立作業性に優れる。また、上記形態は、両面接着シート(特に絶縁シート)によってコイルと底板部との絶縁性を高められる上に、絶縁性樹脂によって構成された側壁部によって、コイルと側壁部とを近接させた場合でも、コイルと側壁部との絶縁を確保できる。従って、上記形態は、生産性に優れる上に、コイルとケースとの絶縁性にも優れる。更に、上記形態は、ケースの一部(底板部)を放熱部材として機能させることで、放熱性にも優れる。
【００２４】
上記本発明のリアクトルは、例えば、以下の製造方法によって製造することができる。本発明のリアクトルの製造方法は、巻線を螺旋状に巻回してなるコイルと、上記コイルが配置される磁性コアとを組み付けてリアクトルを製造する方法に係るものであり、以下の準備工程、シート配置工程、組合体載置工程、及び接合工程を具える。
準備工程：絶縁材料から構成された絶縁シートと、上記絶縁シートの表裏面にそれぞれ形成された接着層とを具える両面接着シートを用意する工程。
シート配置工程:上記コイルと上記磁性コアとの組合体が載置される金属部材に上記両面接着シートを配置する工程。
組合体載置工程:上記両面接着シートの上に上記組合体を載置する工程。
接合工程:上記両面接着シートに具える上記接着層を硬化して、上記コイルと上記金属部材とを上記両面接着シートを介して接合する工程。
そして、上記両面接着シートは、上記コイルに接する一方の接着層の厚さが上記金属部材に接する他方の接着層の厚さよりも厚い。
【００２５】
本発明のリアクトルの製造方法は、コイルと金属部材との接合に両面接着シートを利用することで、接合層の構成材料を金属部材に配置してからコイルと金属部材との接合までに、硬化工程を1回とすることができる。従って、本発明のリアクトルの製造方法は、上述した放熱性及び絶縁性に優れる本発明のリアクトルを生産性よく製造できる。
【００２６】
また、両面接着シートとして、一方の接着層(上述の金属側接着層)の厚さが薄いものを用いることで、双方の接着層の厚さが同じでかつ厚いものを用いる場合に比較して、コイルと金属部材との間の距離が短いリアクトルを製造できる。特に、上述の特定の両面接着シートの上にコイルと磁性コアとの組合体が載置された状態で、接着層を構成する接着剤を硬化することで、この硬化によって双方の接着層の厚さを薄くできる。ここで、1層ごとに硬化を行って多層の接着剤層を形成する場合、多層の接着剤層のうち、組合体と接する最表層は、未硬化の状態で組合体が配置されて、その後硬化される。このため、上記最表層の硬化後の厚さは、組合体に押されることで、硬化前よりも薄くなる傾向にある。しかし、上記最表層よりも下層の接着剤層は既に硬化されていることで、これら下層の接着剤層の厚さは、最表層の硬化後に実質的に変化しない。つまり、薄くならない。従って、接着層の厚さが特定の関係にある両面接着シートを利用する本発明のリアクトルの製造方法は、1層ごとに硬化して多層の接着剤層を構築した場合と比較して、コイルと金属部材との間の距離がより短いリアクトルを製造できる。この点からも、本発明のリアクトルの製造方法は、放熱性に優れるリアクトルを製造できる。また、本発明のリアクトルの製造方法は、コイルと金属部材との間の距離が短いことで、小型なリアクトルを製造できる。
【００２７】
上記本発明のリアクトルは、コンバータの構成部品に好適に利用することができる。本発明のコンバータは、上記本発明のリアクトルを具える。
【００２８】
本発明のコンバータは、放熱性、絶縁性、生産性に優れる本発明のリアクトルを具えることで、放熱性、絶縁性、生産性に優れる。
【００２９】
上記本発明のコンバータは、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。本発明の電力変換装置は、上記本発明のコンバータを具える。
【００３０】
本発明の電力変換装置は、放熱性、絶縁性、生産性に優れる本発明のリアクトルを具える本発明のコンバータを具えることで、放熱性、絶縁性、生産性に優れる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のリアクトルは、放熱性及び絶縁性に優れる上に、生産性にも優れる。本発明のリアクトルの製造方法は、放熱性及び絶縁性に優れるリアクトルを生産性よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施形態1のリアクトルを示す概略斜視図である。
【図２】実施形態1のリアクトルの概略を示す分解斜視図である。
【図３】実施形態1のリアクトルに具えるコイルと磁性コアとの組合体の概略を示す分解斜視図である。
【図４】(A)は図1に示すリアクトルにおける(IV)-(IV)断面を示す部分断面図、(B)は図4(A)における破線領域内の拡大断面図、(C)は両面接着テープの断面図である。
【図５】ハイブリッド自動車の電源系統を模式的に示す概略構成図である。
【図６】本発明のコンバータを具える本発明の電力変換装置の一例を示す概略回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的に説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。
【００３４】
[実施形態1]
図1〜図4を参照して、実施形態1のリアクトルを説明する。
【００３５】
(リアクトルの全体構成)
リアクトル1は、図1に示すように、巻線2wを螺旋状に巻回してなるコイル2と、コイル2が配置される磁性コア3とを具える。更に、この例のリアクトル1は、コイル2と磁性コア3との組合体10を収納するケース4も具える。ケース4は、組合体10が載置される底板部40(図2)と、底板部40から立設する側壁部41とを具える。底板部40は金属材料から構成された金属部材である。コイル2は、コイル2と底板部40との間に介在される接合層42(図2)によって底板部40に固定される。本発明の特徴とするところは、この接合層42が特定の三層構造の両面接着シートから構成されている点にある。以下、リアクトル1の主要な構成部材であるコイル2及び磁性コア3の概略、これらを収納するケース4の概略、特徴点である接合層42(両面接着シート420)、リアクトル1の製造方法、及び特徴点に基づく主要な効果をまず説明し、次に各構成を詳細に説明する。
【００３６】
(コイル及び磁性コアの概略)
コイル2及び磁性コア3はいずれも、公知の形状、材質のものを利用することができる。ここでは、コイル2は、図2,図3に示すように、巻線2wを螺旋状に巻回してなる一対のコイル素子2a,2bと、両コイル素子2a,2bを連結する連結部2rとを具える。各コイル素子2a,2bは、互いに同一の巻数の中空の筒状体であり、各軸方向が平行するように並列(横並び)されている。ここでは、巻線2wは、銅平角線からなる導体と、導体の表面を覆う絶縁被覆とを具える被覆平角線である。また、各コイル素子2a,2bは、上記被覆平角線をエッジワイズ巻きにしたエッジワイズコイルである。
【００３７】
磁性コア3は、ここでは、図3に示すように一対の柱状の内側コア部31と、一対の柱状の外側コア部32とを具える。各内側コア部31はそれぞれ、横並びされたコイル素子2a,2b内に挿通配置されて、コイルの配置部分として利用される。外側コア部32は、コイル2から露出され、コイル2が実質的に配置されない部分である。横並びされた両内側コア部31を繋ぐように各外側コア部32が配置されて、環状の磁性コア3を形成する。
【００３８】
(ケースの概略)
ケース4は、図2に示すように、リアクトル1の製造過程では、ケース4の底部を構成する底板部40と、ケース4の壁部を構成する側壁部41とが独立した部材である。リアクトル1の完成状態では、図1に示すように、底板部40と側壁部41とが固定部材(図示せず)によって組み付けられて、箱状に形成されている。
【００３９】
組合体10が載置される底板部40は、上述のように金属部材であり、コイル2の熱を外部に伝える放熱部材として機能する。リアクトル1の完成状態では、コイル2における底板部40との対向領域(図2,図4(A)では下面)と底板部40の内面40iとの間に接合層42が介在されて、コイル2と底板部40とが接合層42によって接合されている(図4(A))。なお、図4(A)では、分かりやすいように底板部40の近傍のみを示す。また、図4(A),図4(B)では、コイル2は分かり易いようにハッチングを省略している。図4(B)は、図4(A)において点線で囲まれた領域を拡大して示す。
【００４０】
(接合層)
接合層42は、図4(B)に示すように絶縁材料から構成された絶縁シート422と、絶縁シート422の表裏面にそれぞれ形成された接着層425,427とを具える三層構造である。
【００４１】
絶縁シート422は、コイル2と金属部材(ここでは底板部40)との電気的絶縁性を高めるための平板状の部材である。従って、絶縁シート422は、所定の耐電圧特性を有する。例えば、車載用のリアクトルでは、10kV/mm以上を有するものが好ましい。また、絶縁シート422は、熱伝導率が高い材料から構成される場合、放熱性を高められて好ましい。例えば、熱伝導率が0.1W/m・K以上、更に0.15W/m・K以上、0.5W/m・K以上、1W/m・K以上、又は2.0W/m・K以上を満たす絶縁シート422は、放熱性を高められる。
【００４２】
絶縁シート422の具体的な材質は、ポリイミド樹脂、アミドイミド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。ポリイミド樹脂は、耐熱性及び絶縁性に優れる。アミドイミド樹脂は、非常に高い耐熱性を有する。エポキシ樹脂は、絶縁性に優れる。これらの樹脂は、厚さにもよるが、例えば、厚さ50μmとした場合、5kV〜7kV程度の耐電圧特性を有することができる。その他の材質として、例えば、上述の樹脂に、窒化珪素(Si3N4)、アルミナ(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ほう素(BN)、炭化珪素(SiC)などのセラミックスからなるフィラーを含有するものが挙げられる。上記セラミックスからなるフィラーを含有する樹脂から構成される絶縁シート422は、放熱性や絶縁性を更に高められる。
【００４３】
絶縁シート422の厚さtiは、上述のように所望の耐電圧特性を満たせば、適宜選択することができる。絶縁シート422の厚さtiは、材質にもよるが、10μm以上100μm以下であると、絶縁性に優れる上に接合層42を薄くできる。接合層42が薄いことで、コイル2と金属部材(ここでは底板部40)との間の距離を短くでき、リアクトル1は放熱性に優れる。特に、絶縁シート422が絶縁性に優れる材料から構成される場合(例えば、耐電圧特性が7kV以上を満たす場合)、絶縁シート422が薄くても(例えば、10μm以上50μm以下、更に30μm以下)、絶縁性に優れる。また、上述のように絶縁シート422が薄いことで、接合層42が薄くなり、ひいてはコイル2と金属部材(ここでは底板部40)との間の距離を短くでき、放熱性に更に優れる。絶縁シート422が熱伝導性に優れる材料から構成される場合(例えば、熱伝導率0.5W/m・K以上を満たす場合)、上述の範囲内で厚くしても放熱性に優れる。
【００４４】
平板状の絶縁シート422の表裏面に設けられる接着層425,427はそれぞれ、コイル2と絶縁シート422との間の接合、絶縁シート422と金属部材(ここでは底板部40)との間の接合に利用される。前者の接着層＝コイル側接着層425、及び後者の接着層＝金属側接着層427のそれぞれの構成材料の材質は、上記接合が行えて、リアクトル1の使用時の到達温度に対する耐熱性を有するものが利用できる。具体的な材質は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、不飽和ポリエステルなどの熱硬化性樹脂や、アクリル樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、液晶ポリマー(LCP)などの熱可塑性樹脂などが挙げられる。両層425,427の材質は等しくすることもできるし、異ならせることもできる。
【００４５】
上述の樹脂を絶縁シート422の表裏面にそれぞれ塗布した後、ある程度硬化することで、2層の接着層425,427の間に絶縁シート422が保持された三層構造の両面接着シート420を製造できる(図4(C))。接合層42は、この三層構造の両面接着シート420を完全に硬化することによって形成される。
【００４６】
そして、接合層42では、コイル側接着層425の厚さtcと金属側接着層427の厚さtmとが異なる。具体的には、コイル側接着層425の厚さtcが、金属側接着層427の厚さtmよりも厚い。なお、接合層42におけるコイル側接着層425の厚さtc及び金属側接着層427の厚さtmとは、接着層425,427を完全に硬化した状態の厚さをいう。
【００４７】
コイル2と絶縁シート422とを接合するコイル側接着層425の厚さtcが相対的に厚いことで、コイル2との接触面積の増大、コイル2におけるターンの外形のばらつきの吸収、絶縁性の向上を図ることができる。絶縁シート422と金属部材(ここでは底板部40)とを接合する金属側接着層427の厚さtmが相対的に薄いことで、接合層42が薄くなり、ひいてはリアクトル1の小型化を図ることができる。このような接合層42は、図4(C)に示すようなコイル側接着層425の厚さtcsが金属側接着層427の厚さtmsよりも厚い両面接着シート420を用いることで形成することができる。なお、この両面接着シート420におけるコイル側接着層425の厚さtcs及び金属側接着層427の厚さtmsとは、接着層425,427を完全に硬化する前の厚さ(代表的には、コイル2と金属部材との間に配置されておらず、独立した状態にあるときの厚さ)をいう。
【００４８】
接合層42におけるコイル側接着層425の具体的な厚さtcは、例えば、30μm超350μm以下が挙げられる。コイル側接着層425の厚さtcが350μm(0.35mm)以下であることで、接合層42が十分に薄く、放熱性の向上や小型化を図ることができる。コイル側接着層425の厚さtcが30μm超であることで、完全に硬化する前の両面接着シート420のときの厚さtcsも十分な厚さを有しており、上述の接触面積の増大、ばらつきの吸収、絶縁性の向上を図ることができる。コイル側接着層425の厚さtcが300μm以下、200μm以下、更に100μm未満であると、接合層42が更に薄くなり、厚さtcが50μm以上、更に100μm以上であると、絶縁性を更に高められる。従って、コイル側接着層425の厚さtcは、70μm以上120μm以下程度が好ましいと考えられる。ここでは、接合層42におけるコイル側接着層425の厚さtcは、コイル2における底板部40との対向面と絶縁シート422の一面との間の平均厚さとする(図4(B))。
【００４９】
接合層42におけるコイル側接着層425の厚さtcが所望の厚さとなるように、両面接着シート420のときの厚さtcsを調整するとよい。例えば、両面接着シート420に具えるコイル側接着層425の厚さtcsは、50μm以上500μm以下が挙げられる。
【００５０】
接合層42における金属側接着層427の具体的な厚さtmは、例えば、5μm以上50μm以下が挙げられる(但し、tc＞tm)。金属側接着層427の厚さtmが上記の範囲を満たすことで、絶縁シート422と金属部材(ここでは底板部40)とを十分に接合できる上に、接合層42が薄いため、放熱性の向上や小型化を図ることができる。金属側接着層427の厚さtmは、20μm以上とすることができる。
【００５１】
接合層42における金属側接着層427の厚さtmが所望の厚さとなるように、両面接着シート420のときの厚さtmsを調整するとよい。例えば、両面接着シート420に具える金属側接着層427の厚さtmsは、5μm超100μm以下が挙げられる。
【００５２】
なお、組合体10を載置した状態で両面接着シート420の両接着層425,427を同時に硬化して組合体10と金属部材(ここでは底板部40)とを接合することで、組合体10を載置する前の両面接着シート420のみのときの厚さtcs,tmsよりも、リアクトル1のときの厚さtc,tmは、組合体10の自重による押し付けなどによって、通常、薄くなる(tc＜tcs、tm＜tms)。しかし、上述の厚さの関係(コイル側接着層425の厚さが金属側接着層427の厚さよりも厚い)は、上記硬化後も維持される。また、両面接着シート420のみのときの絶縁シート422の厚さtisも、組合体10の自重による押し付けなどによって薄くなる場合がある(ti≦tis)。
【００５３】
接合層42における金属側接着層427の厚さtmに対するコイル側接着層425の厚さtcの比：tc/tmは、適宜選択することができ、例えば、2以上10以下程度が挙げられる。上述の厚さの比率となるように、両面接着テープ420における金属側接着層427の厚さtmsに対するコイル側接着層425の厚さtcsの比：tcs/tmsや硬化条件などを調整するとよい。両面接着テープ420における厚さの比：tcs/tmsは、大き過ぎるとコイル側接着層425が厚過ぎて、接合層42の厚肉化を招いたり、コイル側接着層425と金属側接着層427との熱伸縮量の差に基づく反りが生じたりする恐れがあることから、2以上5以下程度が好ましいと考えられる。接合層42における厚さtcの比：tc/tmは、両面接着テープ420における厚さtcsの比：tcs/tmsを実質的に維持する場合もあるが、後述するように金属側接着層425を構成する接着剤がターン間に介在する場合では、接合層42における厚さtcが小さくなるため、tc/tm≠tcs/tmsとなることもある。
【００５４】
以上のことから、接合層42の厚さt(＝ti＋tc＋tm)は、45μm超500μm以下程度、好ましくは200μm以下程度、両面接着シート420の厚さts(＝tis＋tcs＋tms)は、65μm以上700μm以下程度、好ましくは500μm以下程度が挙げられる。
【００５５】
接合層42及び両面接着シート420は、少なくともコイル2における金属部材(ここでは底板部40)との対向面(ここでは、複数のターンによってつくられる仮想面)が十分に接触可能な面積を有していれば、特に形状・大きさは問わない。ここでは、接合層42及び両面接着シート420は、図2に示すように、組合体10における金属部材との対向面(ここではコイル2における上記仮想面、及び外側コア部32における金属部材側の面)がつくる輪郭に沿った形状としている。従って、コイル2及び外側コア部32の双方が接合層42に十分に接触でき、金属部材を介して両者の熱を外部に伝えられるため、放熱性を更に高められる。
【００５６】
ここでは、接合層42及び両面接着シート420の絶縁シート422は、ポリイミドから構成され、両接着層425,427はエポキシ樹脂から構成されている。また、ここでは、絶縁シート422の厚さtisが25μm、コイル側接着層425の厚さtcsが300μm、金属側接着層427の厚さtmsが30μmの両面接着シート420を用い、接合層42における絶縁シート422の厚さtiが25μm、コイル側接着層425の厚さtcが100μm、金属側接着層427の厚さtmが10μm(tc/tm＝10)、である。
【００５７】
(リアクトルの製造方法)
リアクトル1は、例えば、以下の各工程(1)〜(4)を経て、製造することができる。
【００５８】
(1)  準備工程:両面接着シート420を用意する。
この工程では、上述の特定の三層構造の両面接着シート420を用意する。上述のようにコイル側接着層425の厚さtcsが金属側接着層427の厚さtmsよりも厚くなるように、絶縁シート422の表裏面にそれぞれ、接着層425,427を形成する。また、両面接着シート420を所望の形状に切断する。
【００５９】
(2)  シート配置工程:金属部材に両面接着シート420を配置する。
この工程では、用意した両面接着シート420を金属部材(ここでは底板部40)に配置する。ここでは、上述のように底板部40と側壁部41とが独立していることから、側壁部41を取り外した状態で底板部40に両面接着シート420を配置可能であり、作業性に優れる。
【００６０】
(3)  組合体載置工程:両面接着シート420の上に組合体10を載置する。
この工程では、予め組合体10を作製しておき、この組合体10を両面接着シート420の上に置く。組合体10は、ここでは、図3に示すように複数のコア片31mとギャップ材31gとを積層して二つの内側コア部31を形成し、各内側コア部31をそれぞれコイル素子2a,2b内に配置した後、両内側コア部31の端面31eと外側コア部32の内端面32とが接するように組み付けることで製造できる。この載置工程では、組合体10の自重や後述する押し付けによって接着層425,427がある程度薄くなるため、両面接着シート420の厚さtsはある程度薄くなる。
【００６１】
(4)  接合工程:両面接着シート420に具える接着層425,427を硬化して、コイル2と金属部材とを両面接着シート420によって接合する。
この工程では、両面接着シート420を所定の温度にすることで、両接着層425,427をある程度柔らかくして、コイル側接着層425によってコイル2と絶縁シート422とを接合し、金属側接着層427によって絶縁シート422と金属部材(ここでは底板部40)とを接合可能とし、その後、硬化して接合状態を固定する。この結果、コイル2と金属部材とは、両面接着シート420によって接合される。
【００６２】
また、上記工程(4)によって、コイル2と、磁性コア3と、金属部材(ここでは底板部40)とを具え、かつコイル2と金属部材とが、両面接着シート420の硬化によって構成された接合層42を介して接合されたリアクトル1が得られる。
【００６３】
更に、リアクトル1は、図4(B)に示すようにコイル2における隣接するターン間にコイル側接着層425を構成する接着剤が介在した形態とすることができる。この形態は、コイル2における金属部材(ここでは底板部40)との対向面(上述の仮想面)に主として接着剤が接触している場合と比較して、コイル2と上記接着剤との接触面積が増大する。そのため、この形態は、コイル2の熱を金属部材により伝達し易く、放熱性に優れる上に、コイル2が金属部材により強固に固定される。また、両面接着シート420に具えるコイル側接着層425を構成する接着剤がターン間にも介在した状態で硬化されることで、接合層42におけるコイル側接着層425の厚さtcをより効率よく薄くできる。この点からも、この形態は、放熱性に優れる。特に、本例のようにエッジワイズコイルとすると、フラットワイズコイルや丸線を用いたコイルに比較して、接着剤の介在によるアンカー効果によって、より強固な固定を実現できる。
【００６４】
上記形態は、隣接するターン間を狭くすると、具体的には、0.3mm以下、更に0.2mm以下とすると、コイル2における軸方向の長さが長くなり過ぎず、かつコイル2と金属部材(ここでは底板部40)との間にも、コイル側接着層425を構成する接着剤が十分に介在できて好ましい。隣接するターン間が所望の間隔となるように、コイル2を形成する。また、隣接するターン間を上述のように狭くすることで、硬化前の接着剤の粘度にもよるものの、硬化前の接着剤が毛管現象によってある程度侵入することができる。更に、上述の硬化するときに組合体10を両面接着シート420側に別途治具などで押し付けることで、上記硬化前の接着剤の侵入深さをより深くすることができる上に、隣接するターン間に均一的に侵入させることができる。その結果、隣接するターン間に介在する接着剤の侵入高さhiが大きいリアクトルとすることができる。
【００６５】
侵入高さhiは適宜選択することができる。例えば、コイル2がエッジワイズコイルである場合、侵入高さhiは、巻線2w(平角線)の幅Wの1/4〜1/2程度(0.25×W以上0.5×W以下程度)であると、上述の接触面積が十分に大きい上に、コイル側接着層425の厚さtcも十分に確保できる。侵入高さhiが所望の高さとなるように、ターン間の間隔や押圧力などを調整するとよい。
【００６６】
図1に示すリアクトル1の製造では、更に、底板部40と側壁部41とを組み付けてケース4を組み立てる工程を具える。
ここでは、接合層42によって固定された組合体10の外周面を囲むように、組合体10の上方から側壁部41を被せて、底板部40の上に側壁部41を配置する。そして、底板部40と側壁部41とを固定部材(ここでは図示しない連結ボルト)によって一体化する。この工程によって、組合体10がケース4に収納されたリアクトル1が得られる。
【００６７】
(主要な効果)
リアクトル1は、以下の点から放熱性に優れる。
(1)コイル2と金属部材(ここでは底板部40)とが接合層42によって接合されているため、使用時にコイルなどが発熱しても、この熱を効率よく外部(リアクトル1の設置対象など)に伝達できる。
(2)接合層42が絶縁シート422を具えることで絶縁性に優れるため、接合層42を薄くでき、コイル2と金属部材との間の距離を短くできる。
(3)接合層42におけるコイル側接着層425が厚いことで、コイル2が十分に接触できる。
【００６８】
(4)特定の両面接着シート420を利用することで、接合層42における両接着層425,427の双方が薄くでき、コイル2と金属部材との間の距離をより短くできる。
例えば、金属部材(ここでは底板部40)の上に第一の接着層の形成→絶縁シートの配置→第一の接着層の硬化→絶縁シートの上に第二の接着層の形成→組合体の配置→第二の接着層の硬化を順に行う場合を考える。この場合、第二の接着層は、組合体の自重や押し付けなどによって、硬化前よりも薄くできる。しかし、第一の接着層が硬化されてから組合体が載置されるため、第一の接着層は薄くなり難い。一方、リアクトル1では、組合体10の自重や押し付けなどによって、両接着層425,427の双方を硬化前よりも薄くできるため、上述の2回の硬化を行う場合よりも、コイル2と金属部材との間の距離を短くできる。
【００６９】
かつ、リアクトル1は、接合層42が絶縁シート422を具える点から絶縁性にも優れる。また、リアクトル1は、接合層42を特定の両面接着シート420によって構成することで、硬化工程の低減、硬化時間の短縮を図ることができ、生産性にも優れる。更に、リアクトル1は、接合層42におけるコイル側接着層425が厚いことで、コイル2の形状のばらつきを吸収でき、形状精度や寸法精度にも優れる。
【００７０】
以下、リアクトル1の各構成要素の詳細を説明する。
(コイル)
コイル2は、図2,図3に示すように、連続する1本の巻線2wによって形成されている。より具体的には、一方のコイル素子2aの端部から延びる巻線2wの一部がU字状に屈曲されて連結部2rが形成され、この連結部2rに引き続いて他方のコイル素子2bが形成されている。この構成により、両コイル素子2a,2bの巻回方向は同一となり、両コイル素子2a,2bは電気的に直列に接続される。ここでは、コイル素子2a,2bの端面形状は、角部を丸めた矩形状であるが、円環状など、適宜変更することができる。
【００７１】
各コイル素子を別々の巻線によって作製し、各コイル素子の巻線の一端部同士を溶接や半田付け、圧着などによって直接接合されたコイルや、別途用意した連結部材(例えば、板材)を介して接合されたコイルとすることもできる。
【００７２】
巻線2wは、銅やアルミニウム、その合金といった導電性材料からなる導体の外周に、絶縁材(代表的にはポリアミドイミド)からなる絶縁被覆を具える被覆線を好適に利用できる。導体は、丸線や平角線が代表的である。この例のように、巻線2wに(被覆)平角線を用いてエッジワイズコイルとした場合、(1)丸線を用いた場合よりも占積率が高いコイルを形成し易いため、小型にできる、(2)複数のターンによって形成される外周面(仮想面)の少なくとも一部を平面にできるため、接合層42との接触面積を広く確保して放熱性を高められる、(3)巻線2wと端子金具8(後述)などの接続対象との接触面積を広く確保できる、といった利点がある。
【００７３】
コイル2を形成する巻線2wの両端部は、絶縁被覆が剥がされて露出された導体部分に、代表的には、端子金具8が接続される。端子金具8を介して、コイル2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。端子金具8を介さずに外部装置の接続箇所に直接接続されることもある。巻線2wと端子金具8との接合は、適宜な時期に行うとよい。この例では、ケース4の組立後に行うとよい。
【００７４】
(磁性コア)
磁性コア3のうち内側コア部31は、図3に示すように軟磁性材料からなる複数のコア片31mと、コア片31mよりも比透磁率が小さい材料からなるギャップ材31gとが交互に積層配置された積層物である。コア片31mとギャップ材31gとは、特に接着剤によって一体化すると、扱い易い上に、コア片31mとギャップ材31gとを強固に固定することで騒音を低減できると期待される。その他、コア片31mとギャップ材31gとを接着テープなどによって一体化すると、扱い易い。外側コア部32は、軟磁性材料からなるコア片である。
【００７５】
ここでは、内側コア部31を直方体状、外側コア部32は図3における上面・下面がドーム状(内端面32eから外方に向かって断面積が小さくなる変形台形状)である柱状としているが、内側コア部31(コア片31m・ギャップ材31g)の形状、外側コア部32の形状は適宜選択することができる。また、ここでは、外側コア部32における金属部材(ここでは底板部40(図2))との対向面(図3では下面)が、コイル2における金属部材との対向面(図3では下面)と面一になるように、外側コア部32の大きさを調整している。つまり、磁性コア3を環状に組み立てた場合、外側コア部32の外周面(特に下面)は、内側コア部31の外周面よりも突出している。こうすることで、組合体10における金属部材との対向面は、主として二つの外側コア部32の下面と、コイル2の下面とで構成され、コイル2だけでなく外側コア部32も接合層42に接する。
【００７６】
内側コア部31や外側コア部32を構成するコア片は、鉄などの鉄族金属やその合金、鉄を含む酸化物などに代表される軟磁性粉末を用いた成形体や、絶縁被膜を有する磁性薄板(例えば、ケイ素鋼板に代表される電磁鋼板)を複数積層した積層板体が挙げられる。上記成形体は、圧粉成形体(代表的には絶縁被覆を具える被覆粉末を使用)、焼結体、軟磁性粉末と樹脂とを含む混合体を射出成形や注型成形などした複合材料などが挙げられる。ここでは、各コア片はいずれも、鉄や鋼などの鉄を含有する軟磁性金属粉末の圧粉成形体としている。
【００７７】
ギャップ材31gは公知のものを利用できる。ギャップ材31gの具体的な材料は、アルミナや不飽和ポリエステルなどの非磁性材料、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂などの非磁性材料と磁性粉末(例えば、鉄粉などの軟磁性粉末)とを含む混合物などが挙げられる。
【００７８】
なお、ここでは、磁性コア3を構成する各コア片は一様な材質から構成された同一の仕様(圧粉成形体)のものとしているが、内側コア部31と外側コア部32とで磁気特性や仕様を異ならせることができる。例えば、圧粉成形体と複合材料とを組み合わせた形態、材質や軟磁性粉末の混合量などが異なる複合材料を組み合わせた形態などとすることができる。
【００７９】
更に、リアクトル1は、コイル2と磁性コア3との間に介在されるインシュレータ5も具えており、コイル2と磁性コア3との間の絶縁性にも優れる。この例に示すインシュレータ5は、図3に示すようにコイル素子2a又はコイル素子2bと内側コア部31との間に介在されて両者を絶縁する一対の周壁部51と、各コイル素子2a,2bの端面と外側コア部32の内端面32eとの間に介在されて両者を絶縁する一対の枠板部52とを具える。図3に示すインシュレータ5の形状は例示であり、適宜変更することができる。
【００８０】
ここでは、周壁部51は、断面がΠ状である分割部材512,514から構成される。分割部材512,514の形状は適宜選択することができる。ここでは、内側コア部31の外周を部分的に覆うように分割部材512,514を形成している。そのため、後述する封止樹脂を具える形態では、封止樹脂の充填時に脱気し易く、製造性に優れる上に、内側コア部31と封止樹脂との接触面積を増大でき、騒音を抑制できると期待される。周壁部51を複数の分割部材512,514によって構成することで、内側コア部31の外周に配置し易く、組立作業性に優れる。
【００８１】
枠板部52は、2個の内側コア部31がそれぞれ挿通可能な一対の開口部(貫通孔)を有するB字状の平板部材である。ここでは、枠板部52は、コイル2に組み付けたとき、両コイル素子2a,2b間に介在されるように配置される仕切り部52bと、コイル2の連結部2rと一方の外側コア部32との間に配置される平板状の台座52pとを具える。仕切り部52bは、枠板部52の一面からコイル側に向かって突設され、台座52pは、枠板部52の他面から外側コア部32側に向かって突設されている。仕切り部52bや台座52pを省略してもよい。
【００８２】
インシュレータ5の構成材料には、PPS樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、液晶ポリマーなどの絶縁性材料が利用できる。
【００８３】
その他、磁性コア3の一方又は両方の内側コア部31と、周壁部51と、一方の枠板部52とを樹脂によって一体に成形したコア部品とすることができる。この樹脂には、PPS樹脂、PTFE樹脂、LCP、ナイロン6、ナイロン66、PBT樹脂などの熱可塑性樹脂が利用できる。
【００８４】
(ケース)
ケース4は、組合体10が載置される平板状の底板部40と、組合体10の周囲を囲む枠状の側壁部41とを具え、底板部40と対向する上側が開口した箱体である(図1)。
【００８５】
底板部40は、代表的には、リアクトル1が設置対象に設置されるときに設置対象に接して固定される板材である。底板部40は、コイル2の放熱経路に利用されることから、一般に熱伝導率が高い材料である金属によって構成される。具体的な金属は、アルミニウムやその合金、マグネシウムやその合金、銅やその合金、銀やその合金、鉄やオーステナイト系ステンレス鋼などが挙げられる。アルミニウムやマグネシウム、これらの合金は、軽量なケースにできる。底板部40の厚さは、強度、シールド性、放熱性、騒音特性などを考慮して、例えば、2mm以上5mm以下程度が挙げられる。ここでは、底板部40をアルミニウム合金から構成しており、底板部40の熱伝導率は、後述する側壁部41の熱伝導率よりも十分に高い。
【００８６】
底板部40の外形は適宜選択することができる。ここでは、底板部40は、図2に示すように矩形状であり、四隅のそれぞれから突出した取付部400を有する。側壁部41も取付部411を有しており、底板部40と側壁部41とを組み付けてケース4を形成した場合、底板部40の取付部400と側壁部41の取付部411とが重なる。取付部400,411にはそれぞれ、ボルト孔400h,411hが連通するように設けられている。ボルト孔400h,411hには、設置対象にケース4を固定するボルト(図示せず)が挿通される。取付部400,411の形状、個数などは適宜選択することができる。側壁部41のボルト孔411hは、金属管によって構成すると、後述するように側壁部41が樹脂で構成されていても、強度に優れる。
【００８７】
なお、ここでは、底板部40が下方となる設置状態を示すが、底板部40が上方、又は側方となる設置状態も有り得る。
【００８８】
側壁部41は、枠状体(ここでは矩形状)であり、その全体が絶縁性樹脂から構成されている。そのため、図1に示すようにコイル2と側壁部41とを近接配置した場合(例えば、コイル2の外周面と側壁部41の内面との間隔が0mm以上1.0mm以下程度)でも、両者の絶縁性に優れる。また、上記間隔を小さくすることで、リアクトル1を小型にできる。上記絶縁性樹脂は、PBT樹脂、ウレタン樹脂、PPS樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂などが挙げられる。
【００８９】
側壁部41の少なくとも一部を金属(特にアルミニウムやマグネシウムなどの非磁性金属)で構成すると、放熱性の向上やシールド機能を期待できる。この例のように側壁部41の全てを絶縁性樹脂で構成すると、(1)コイル2とケース4との絶縁性に優れる、(2)複雑な形状であっても射出成形などで容易に製造できる、(3)軽量化を図ることができるといった利点を有する。
【００９０】
また、ここでは、側壁部41は、ケース4の開口部の一部を覆う平板からなる庇部410を二つ具える(図2)。庇部410を具えることで、(1)耐振動性の向上、(2)ケース4(特に側壁部41)の剛性の向上、(3)磁性コア3(特に外側コア部32)の外部環境からの保護や機械的保護、(4)組合体10の脱落防止、といった種々の効果が得られる。ここでは、一方の庇部410(図2では左側)を端子金具8が固定される端子台に利用している。また、端子金具8を位置決めできるように、庇部410に端子溝を設けている。更に、ここでは、庇部410に端子金具8を配置した後、その上方を平板状の端子固定部材9によって覆い、ボルト91によって端子固定部材9を庇部410に固定することで端子台を形成している。端子固定部材9は、上述の絶縁性樹脂によって形成するとよい。端子金具8を側壁部41にインサート成形して、端子金具8を具える側壁部とすることもできる。
【００９１】
ここでは、底板部40及び側壁部41は、上述のように連結ボルトによって一体化しているが、連結ボルトと共に接着剤を併用してもよい。又は、接着剤のみを利用して底板部40及び側壁部41を連結してもよい。接着剤を利用する場合、例えば、両面接着シート420を底板部40と同様の大きさとし、この大きな両面接着シート420によって、接合層42と、底板部40及び側壁部41を接合する接着剤層との双方を形成する形態とすることができる。つまり、両面接着シート420の一部によって接合層42を構成し、他部によってケース4の一体のための接着剤層を構成することができる。この形態は、接合層42の硬化工程と、底板部40及び側壁部41を接合する接着剤層の硬化工程とを同時に行えて、硬化工程を低減できる。従って、この形態は、生産性の向上を図ることができる。
【００９２】
(その他の構成部材:封止樹脂)
ケース4内に封止樹脂(図示せず)を充填した形態とすることができる。封止樹脂は、ケース4に収納した組合体10などの位置の固定、組合体10などの機械的な保護や外部環境からの保護(耐食性の向上)、材質によっては放熱性の向上、絶縁性の向上などを図ることができる。この形態では、例えば、巻線2wの端部を封止樹脂から露出させると、巻線2wの端部と端子金具8とを接合し易い。巻線2wの端部と端子金具8とを接合した後、この接合箇所を封止樹脂に埋設させた形態とすることもできる。
【００９３】
封止樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などの絶縁性樹脂が挙げられる。上述の絶縁シート422の材質の項で述べたセラミックスからなるフィラーを含有する樹脂とすると、放熱性や絶縁性を高められる。
【００９４】
封止樹脂を具える形態では、底板部40と側壁部41との間にパッキン(図示せず)を具えると、底板部40と側壁部41との隙間から未硬化の樹脂が漏れることを防止できる。底板部40と側壁部41とを接着剤によって一体化する場合、この接着剤によって両者間を密閉して未硬化の樹脂の漏洩を防止できることから、パッキンを省略できる。
【００９５】
(その他の構成部材:蓋)
リアクトル1は、ケース4の開口部を覆う蓋(図示せず)を具える形態とすることができる。蓋の構成材料は、側壁部41の材質の項で述べた絶縁性樹脂などが挙げられる。蓋を具える形態では、騒音の低減、組合体10の機械的な保護や外部環境からの保護(耐食性の向上)、外部の部品との接触回避、絶縁性の確保などを図ることができる。
【００９６】
(用途)
上述のリアクトル1は、通電条件が、例えば、最大電流(直流):100A〜1000A程度、平均電圧:100V〜1000V程度、使用周波数:5kHz〜100kHz程度である用途、代表的には電気自動車やハイブリッド自動車などの車載用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。
【００９７】
[実施形態2]
上述した実施形態1では、底板部40と側壁部41とが独立した部材である形態を説明した。その他、底板部と側壁部とが一体に成形された箱体からなるケースを具える形態とすることができる。この形態では、ケース全体が上述のアルミニウムなどの金属で構成された場合には、ケース全体を放熱経路に利用でき、放熱性を高められる。この場合、コイルとケースの側壁部との間にも上述の両面接着テープ420を配置して同時に硬化し、コイルとケースの側壁部との間にも絶縁シートが介在する形態とすることができる。この場合、コイルを側壁部に近接配置しても、つまり、コイルとケースの側壁部との間の距離を短くしても(例えば、0.5mm以下)、コイルとケースとの絶縁性を高められる。
【００９８】
[実施形態3]
上述した実施形態1,2では、ケースを具える形態を説明した。その他、ケースを具えていない形態とすることができる。この場合、底板部40に代えて、コイル2とリアクトル1の設置対象との間に介在される金属部材を具える形態とする。この金属部材は、上述の底板部40のように平板状とする又は平面を有するものとすると、両面接着テープ420、及びコイル2と磁性コア3との組合体10を安定して配置でき、組立作業性に優れる。この金属部材の構成材料は、底板部40の項で説明したアルミニウムやその合金などの放熱性に優れる金属が挙げられる。また、この金属部材は、底板部40と同様に設置対象への取付部を具えると、リアクトルの設置作業を容易に行える。更に、この形態では、組合体10の外周を覆う外側樹脂部を具える形態、又は組合体10と金属部材との双方を覆う外側樹脂部を具える形態とすると、組合体10の機械的保護や外部環境からの保護を図ることができる。後者の形態では、外側樹脂部は、組合体10と金属部材との一体化にも寄与することができる。上記外側樹脂部は、上述した絶縁性樹脂によって構成すると、コイル2などと外部との絶縁性を高められる。
【００９９】
[実施形態4]
実施形態1〜3のリアクトルは、例えば、車両などに載置されるコンバータの構成部品や、このコンバータを具える電力変換装置の構成部品に利用することができる。
【０１００】
例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車といった車両1200は、図5に示すようにメインバッテリ1210と、メインバッテリ1210に接続される電力変換装置1100と、メインバッテリ1210からの供給電力により駆動して走行に利用されるモータ(負荷)1220とを具える。モータ1220は、代表的には、3相交流モータであり、走行時、車輪1250を駆動し、回生時、発電機として機能する。ハイブリッド自動車の場合、車両1200は、モータ1220に加えてエンジンを具える。なお、図5では、車両1200の充電箇所としてインレットを示すが、プラグを具える形態とすることができる。
【０１０１】
電力変換装置1100は、メインバッテリ1210に接続されるコンバータ1110と、コンバータ1110に接続されて、直流と交流との相互変換を行うインバータ1120とを有する。この例に示すコンバータ1110は、車両1200の走行時、200V〜300V程度のメインバッテリ1210の直流電圧(入力電圧)を400V〜700V程度にまで昇圧して、インバータ1120に給電する。また、コンバータ1110は、回生時、モータ1220からインバータ1120を介して出力される直流電圧(入力電圧)をメインバッテリ1210に適合した直流電圧に降圧して、メインバッテリ1210に充電させている。インバータ1120は、車両1200の走行時、コンバータ1110で昇圧された直流を所定の交流に変換してモータ1220に給電し、回生時、モータ1220からの交流出力を直流に変換してコンバータ1110に出力している。
【０１０２】
コンバータ1110は、図6に示すように複数のスイッチング素子1111と、スイッチング素子1111の動作を制御する駆動回路1112と、リアクトルLとを具え、ON/OFFの繰り返し(スイッチング動作)により入力電圧の変換(ここでは昇降圧)を行う。スイッチング素子1111には、FET,IGBTなどのパワーデバイスが利用される。リアクトルLは、回路に流れようとする電流の変化を妨げようとするコイルの性質を利用し、スイッチング動作によって電流が増減しようとしたとき、その変化を滑らかにする機能を有する。このリアクトルLとして、上記実施形態1〜3のリアクトルを具える。放熱性及び絶縁性に優れる上に、生産性にも優れるリアクトル1などを具えることで、電力変換装置1100やコンバータ1110も、放熱性、絶縁性、生産性に優れる。
【０１０３】
なお、車両1200は、コンバータ1110の他、メインバッテリ1210に接続された給電装置用コンバータ1150や、補機類1240の電力源となるサブバッテリ1230とメインバッテリ1210とに接続され、メインバッテリ1210の高圧を低圧に変換する補機電源用コンバータ1160を具える。コンバータ1110は、代表的には、DC-DC変換を行うが、給電装置用コンバータ1150や補機電源用コンバータ1160は、AC-DC変換を行う。給電装置用コンバータ1150のなかには、DC-DC変換を行うものもある。給電装置用コンバータ1150や補機電源用コンバータ1160のリアクトルに、上記実施形態1〜3のリアクトルなどと同様の構成を具え、適宜、大きさや形状などを変更したリアクトルを利用することができる。また、入力電力の変換を行うコンバータであって、昇圧のみを行うコンバータや降圧のみを行うコンバータに、上記実施形態1〜3のリアクトルなどを利用することもできる。
【０１０４】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明のリアクトルは、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車などの車両に搭載される車載用コンバータ(代表的にはDC-DCコンバータ)や空調機のコンバータなどの種々のコンバータ、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。本発明のリアクトルの製造方法は、コンバータ、電力変換装置の構成部品に利用されるリアクトルの製造に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
1  リアクトル  10  組合体
2  コイル
2a,2b  コイル素子  2r  連結部  2w  巻線
3  磁性コア
31  内側コア部  31e  端面  31m  コア片  31g  ギャップ材
32  外側コア部  32e  内端面
4  ケース
40  底板部  40i  内面  41  側壁部  42  接合層
400,411  取付部  400h,411h  ボルト孔  410  庇部
420  両面接着シート  422  絶縁シート  425  コイル側接着層
427  金属側接着層
5  インシュレータ
51  周壁部  512,514  分割部材  52  枠板部  52b  仕切り板  52p  台座
8  端子金具  9  端子固定部材  91  ボルト
1100  電力変換装置  1110  コンバータ  1111  スイッチング素子
1112  駆動回路  L  リアクトル  1120  インバータ
1150  給電装置用コンバータ  1160  補機電源用コンバータ
1200  車両  1210  メインバッテリ  1220  モータ  1230  サブバッテリ
1240  補機類  1250  車輪
【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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