(57)【要約】  本発明は、コアの放熱性が高くコイルの渦電流損が小さいリアクトルの提供を目的とする。本発明に係るリアクトル（１）は、円環状コアを周方向に分割した形状である軟磁性材料の複数の分割コア（１０）と、複数の分割コア（１０）を組み合わせて形成される円環状コアにおいて、複数の分割コア（１０）の間に配置される非磁性材料のコアギャップ部材（２０）と、複数の分割コア（１０）およびコアギャップ部材（２０）を収納する、円環状の放熱用ケース（３０，３１）と、放熱用ケース（３０，３１）に巻回されるコイル（９０）と、を備え、放熱用ケース（３０，３１）は、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の材料で構成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状コアを周方向に分割した形状である軟磁性材料の複数の分割コア（１０）と、
複数の前記分割コア（１０）を組み合わせて形成される前記円環状コアにおいて、各前記分割コア（１０）の間に配置される非磁性材料のコアギャップ部材（２０）と、
前記分割コア（１０）および前記コアギャップ部材（２０）を収納する、円環状の放熱用ケース（３０，３１）と、
前記放熱用ケース（３０，３１）に巻回されるコイル（９０）と、を備え、
前記放熱用ケース（３０，３１）は、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の材料で構成される、
リアクトル（１）。
【請求項２】
前記分割コア（１０）と前記放熱用ケース（３０）との間に設けられる第１放熱用部材（８０）をさらに備える、
請求項１に記載のリアクトル（２）。
【請求項３】
隣り合う前記コイル（９０）の間、および前記コイル（９０）と前記放熱用ケース（３０，３１）との間に設けられる第２放熱用部材（８２）をさらに備える、
請求項２に記載のリアクトル（２Ｂ）。
【請求項４】
前記放熱用ケース（３３）の一つの端面は開放端面であり、
前記放熱用ケース（３３）は、前記開放端面に接する内周面と外周面との端部に、それぞれ切り欠き部（５１）を有し、
前記コイル（９０）は前記切り欠き部（５１）に沿って巻き回される、
請求項１から３のいずれか１項に記載のリアクトル（３）。
【請求項５】
前記放熱用ケース（３４）の一つの端面は開放端面であり、
前記放熱用ケース（３４）は、外周面の前記開放端面に接する端部から突出する凸部（３４１）を有し、
前記凸部（３４１）は、前記放熱用ケース（３４）の前記開放端面上に配置される冷却器（２００）に固定される、
請求項１から４のいずれか１項に記載のリアクトル（４）。
【請求項６】
前記コアギャップ部材（２０）は、
複数の切り欠き部（５２）を有する第１コアギャップ部材（２１）と、
前記第１コアギャップ部材（２１）の複数の前記切り欠き部（５２）に挿入される複数の第２コアギャップ部材（２２）とを備える、
請求項１から５のいずれか１項に記載のリアクトル（５）。
【請求項７】
前記第１コアギャップ部材（２５）は、円筒状であり、外周面に突起物（６２）を有する、
請求項６に記載のリアクトル（５）。
【請求項８】
前記第１コアギャップ部材（２７）は円筒状であり、
前記第１コアギャップ部材（２７）の外周面が円筒軸方向に対してテーパ形状を有する、
請求項６に記載のリアクトル（５）。
【請求項９】
前記第１コアギャップ部材（２８）は、円筒状に巻き回された薄板である、
請求項６に記載のリアクトル（５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力変換装置の小型化および高出力化に対する需要が高まっている。一般に、電力変換装置に含まれる半導体素子のスイッチング周波数を高周波化すると、電力変換装置に含まれているリアクトルが小型化できることが知られている。しかしながら、スイッチング周波数を高くすると、リアクトルのコアの発熱量が増加する上、リアクトルの小型化により放熱面積が減少するため、コアの放熱性が低下する。【０００３】
また、従来のリアクトルのコアは、熱伝導率の低い樹脂ケースに覆われ、樹脂ケースの周囲には銅またはアルミのコイルが巻回されている。従って、リアクトルのコアからコイル外側の雰囲気までの熱抵抗が高く、放熱性が低いという課題があった。【０００４】
所望の電気的特性を得るために、リアクトルには、コアで構成される磁路に空隙（以下、「コアギャップ」と称する）が設けられる。コアギャップから漏れる磁束が、巻回されたコイルに鎖交することでコイルの渦電流損が発生する。一般的に、コアギャップの長さが長くなると、渦電流損が増加することが知られている。コアギャップは、リアクトルの生産性向上のために、多くても３か所程度しか設けられないため、１か所あたりの長さが長くなり、コイルの渦電流損が増加するという課題があった。【０００５】
特許文献１には、リアクトルを収納する放熱用ケースの内部に弾性樹脂または絶縁油などを充填することにより、リアクトルの放熱性を高めることについて述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１９７４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のリアクトルでは、コアが熱伝導性の低い弾性樹脂で覆われているため、コアから放熱用ケースまでの熱抵抗が高く、コアの放熱性が低い。また、接着剤などを使用して分割コアを結合しているため、コアギャップの長さの精度が低く、コアギャップから漏れる磁束によるコイルの渦電流損が増加するという問題があった。【０００８】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、コアの放熱性が高くコイルの渦電流損が小さいリアクトルの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るリアクトルは、円環状コアを周方向に分割した形状である軟磁性材料の複数の分割コアと、複数の分割コアを組み合わせて形成される円環状コアにおいて、各分割コアの間に配置される非磁性材料のコアギャップ部材と、分割コアおよびコアギャップ部材を収納する、円環状の放熱用ケースと、放熱用ケースに巻回されるコイルと、を備える。そして、放熱用ケースは、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の材料で構成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るリアクトルでは、分割コアで生じた熱を放熱用ケースから放熱することによって、分割コアの高い放熱性を得ることができる。また、分割コアの個数に応じてコアギャップが複数個所に分散して設けられるため、コアギャップから漏れる磁束がコイルに鎖交することで発生するコイルの渦電流損を小さくすることができる。本発明の目的、特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係るリアクトルの斜視図である。
【図２】実施の形態１に係るリアクトルの断面図である。
【図３】実施の形態１に係るリアクトルの断面図である。
【図４】固定用部材の三面図である。
【図５】実施の形態２に係るリアクトルの断面図である。
【図６】実施の形態２の変形例１に係るリアクトルの断面図である。
【図７】実施の形態２の変形例２に係るリアクトルの断面図である。
【図８】実施の形態３に係るリアクトルの斜視図である。
【図９】実施の形態３に係るリアクトルの断面図である。
【図１０】実施の形態３に係るリアクトルの断面図である。
【図１１】実施の形態４に係るリアクトルの断面図である。
【図１２】実施の形態４に係るリアクトルの断面図である。
【図１３】実施の形態５に係るリアクトルの断面図である。
【図１４】実施の形態５に係るリアクトルの断面図である。
【図１５】第１コアギャップ部材の三面図である。
【図１６】第２コアギャップ部材の三面図である。
【図１７】第１コアギャップ部材の三面図である。
【図１８】第１コアギャップ部材の三面図である。
【図１９】第１コアギャップ部材の三面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。異なる実施の形態において、同一の構成には同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１３】
＜Ａ．実施の形態１＞
＜Ａ−１．構成＞
図１から図３を参照し、実施の形態１に係るリアクトル１について説明する。図１は、リアクトル１の斜視図である。図１において、水平方向をｘ軸、垂直方向をｙ軸、奥行き方向をｚ軸とする。図２は、ｘｚ平面におけるリアクトル１の断面図であり、図３は、円環形状の放熱用ケース３０，３１の環の中心を通るｙｚ平面におけるリアクトル１の断面図である。
【００１４】
リアクトル１は、磁性体部品１００と、磁性体部品１００に巻回されたコイル９０とを備えている。磁性体部品１００は、複数の分割コア１０と、非磁性材料のコアギャップ部材２０と、放熱用ケース３０，３１と、固定用部材６０，６１とを備えている。
【００１５】
分割コア１０は、一般的な円環状コアを周方向に分割した形状である。すなわち、複数の分割コア１０を組み合わせることによって円環状コアが構成される。分割コア１０は軟磁性材料により構成され、ダストコア、フェライトコア、アモルファスコアまたはナノ結晶コアである。ダストコアの場合、分割コア１０の材料は、例えば、純鉄、Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、またはＮｉ−Ｆｅ−Ｍｏ合金である。フェライトコアの場合、分割コア１０の材料は、Ｍｎ−Ｚｎ系またはＮｉ−Ｚｎ系である。分割コア１０には、絶縁のために粉末樹脂が塗布されていても良い。
【００１６】
一般的に、ダストコアとフェライトコアは、粉状の材料をプレス機で成形した後、熱処理により形成される。このとき、プレスされる面にかかる圧力を一定にする必要があるため、コアが大型化すればするほど、プレス能力が高いプレス機を使用する必要がある。また、成形された材料は熱処理時に収縮するため、コアが大型化すると寸法の精度が低くなる。アモルファスコアとナノ結晶コアは、薄い帯状の材料を積み重ねた後、熱処理により形成される。これらもダストコアやフェライトコアと同様に、熱処理時に収縮するため、コアが大型化すると寸法の精度が低くなる。しかし、分割コア１０は、円環状コアを分割した形状であり、円環状コアに比べて小さいため、製造が容易であり、製造時の寸法ばらつきを小さくすることができる。
【００１７】
コアギャップ部材２０は、例えば樹脂または絶縁紙などの非磁性体により構成される。コアギャップ部材２０を構成する樹脂として、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＡＢＳ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、フッ素、フェノール、メラミン、ポリウレタン、エポキシまたはシリコンが用いられる。また、コアギャップ部材２０を構成する絶縁紙として、例えばクラフトパルプ、アラミドまたはファイバーが用いられる。
【００１８】
コアギャップ部材２０は、円筒部２３と、円筒部２３の外周面から放射状に突出した複数の薄板部２４とが一体成形された構成である。コアギャップ部材２０の円筒部２３は、その外周面が、複数の分割コア１０を組み合わせて形成される円環状コアの内周面と接するように配置される。複数の分割コア１０は、コアギャップ部材２０の複数の薄板部２４によって仕切られた円筒部２３の外側の空間に配置される。従って、コアギャップ部材２０の薄板部２４の厚みがコアギャップの長さとなる。
【００１９】
ダストコアの場合、比透磁率が２６から１５０程度と小さいため、コアギャップの合計長が０．１から２ｍｍ程度となるようにコアギャップ部材２０の薄板部２４の厚みが定められる。フェライトコアの場合、比透磁率が１５００から４０００と高いため、コアギャップの合計長が０．１から２０ｍｍ程度と長くなるようにコアギャップ部材２０の薄板部２４の厚みが定められる。分割コア１０の数が多くコアギャップの数が多いほど、１つのコアギャップの長さが短くなるため、コアギャップから漏れる磁束がコイル９０に鎖交することで発生するコイル９０の渦電流損を低減することができる。
【００２０】
複数のコアギャップ部材を垂直方向に重ねることによりコアギャップ部材２０が構成されても良い。また、製造を容易にするため、分割コア１０と接触するコアギャップ部材２０の一部または全ての面に接着剤を塗布し、コアギャップ部材２０を分割コア１０に固定しても良い。なお、コアギャップ部材２０は円筒部２３の代わりに円環部を備えていても良い。
【００２１】
放熱用ケース３０，３１は、一方端面が開放された円環形状である。放熱用ケース３０，３１は、互いに反対方向から分割コア１０およびコアギャップ部材２０を収納する。また、放熱用ケース３０は、外周面から垂直に突出した凸部３０１を有しており、凸部３０１には固定穴７０が形成される。同様に、放熱用ケース３１も外周面から垂直に突出した凸部３１１を有しており、凸部３１１には固定穴７０が形成される。図３に示すように、放熱用ケース３０，３１の固定穴に固定用部材６１が螺合することにより、放熱用ケース３０，３１は締結される。放熱用ケース３０，３１は、例えば銅、アルミ、金、銀、シリコンまたはニッケルなど、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上と高い材料で構成される。
【００２２】
図２および図３には、２つの凸部３１１および２つの固定穴７０が示されている。しかし、放熱用ケース３０，３１における固定穴７０は、２つに限らず３つ以上であっても良い。また、固定穴７０はタップ穴に限らずキリ穴でも良い。
【００２３】
また、図１には、放熱用ケース３０，３１が同一の形状で示されている。放熱用ケース３０，３１が同一形状であることで、低コスト化が図られる。しかし、放熱用ケース３０，３１は、分割コア１０の一部または全ての面と接触する形状であれば、互いに異なる形状であっても良い。放熱用ケース３０，３１は、厚いほど熱拡散性に優れるが、製造の容易性を考慮して、１から５ｍｍ程度の厚みが好ましい。
【００２４】
放熱用ケース３０と放熱用ケース３１が直接接触しないように、両者の間には固定用部材６０が配置される。固定用部材６０は、例えば樹脂、絶縁紙または非導電性接着剤により構成される。固定用部材６０を構成する樹脂は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＡＢＳ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、フッ素、フェノール、メラミン、ポリウレタン、エポキシまたはシリコンである。固定用部材６０を構成する絶縁紙は、例えば、クラフトパルプ、アラミドまたはファイバーである。
【００２５】
図４は、固定用部材６０の三面図である。固定用部材６０は、放熱用ケース３０，３１の外周面と接触する環状部６０１と、環状部６０１から突出した２つの凸部６０２を備えている。凸部６０２は、放熱用ケース３０，３１の凸部３０１，３１１と接触する部分であり、固定穴７０に対応して、固定用部材６１が挿入される固定穴６０３を備えている。すなわち、固定用部材６１が、放熱用ケース３０の固定穴７０と、固定用部材６０の固定穴６０３と、放熱用ケース３１の固定穴７０に挿入されることにより、放熱用ケース３０は固定用部材６０を介して放熱用ケース３１と固定される。
【００２６】
なお、図４に示した固定用部材６０の形状は、固定用部材６０が樹脂または絶縁紙で構成される場合の例である。固定用部材６０が非導電性接着剤である場合、固定用部材６０によって放熱用ケース３０と放熱用ケース３１が固定されるため、放熱用ケース３０，３１は固定穴７０を備えなくても良い。
【００２７】
コイル９０は電流が流れるため、電気抵抗率が低い銅またはアルミなどで構成される。隣り合うコイル９０の短絡を防止するため、コイル９０には絶縁被膜が付けられるか、あるいは絶縁紙が巻かれることが好ましい。絶縁被膜または絶縁紙の厚さは、隣り合うコイル９０の短絡を防止する観点から、０．００１から０．１ｍｍ程度が望ましい。
【００２８】
＜Ａ−２．製造方法＞
次に、リアクトル１の製造方法について述べる。
【００２９】
まず、放熱用ケース３１に分割コア１０とコアギャップ部材２０を収納する。この状態で、分割コア１０とコアギャップ部材２０は下部が放熱用ケース３１に収納され、上部は放熱用ケース３１から突出している。次に、放熱用ケース３１の開放端面に固定用部材６０を配置する。さらに、分割コア１０とコアギャップ部材２０の上部を放熱用ケース３０で収納する。そして、放熱用ケース３０，３１の固定穴７０に固定用部材６１を締結し、磁性体部品１００を形成する。最後に、磁性体部品１００にコイル９０を巻回し、リアクトル１を形成する。
【００３０】
＜Ａ−３．効果＞
リアクトル１の分割コア１０から発生する熱は、以下の２つの経路を辿って、リアクトル１の外部の雰囲気（以下、単に「雰囲気」と称する）に放熱される。
【００３１】
放熱経路１：分割コア１０→放熱用ケース３０，３１→コイル９０→雰囲気
放熱経路２：分割コア１０→放熱用ケース３０，３１→雰囲気
放熱用ケース３０，３１は、上述したように熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上と高い材料で構成されるため、熱抵抗が小さい。従って、放熱経路２の熱抵抗は十分に小さい。また、コイル９０の絶縁被膜またはコイル９０に巻かれた絶縁紙は、０．００１から０．１ｍｍ程度であるため、熱抵抗が小さい。さらに、コイル９０自体は、銅またはアルミであり熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上と高いため、熱抵抗が小さい。従って、放熱経路１の熱抵抗も従来の構成と比較して十分に小さい。すなわち、いずれの放熱経路１，２も熱抵抗が小さいため、リアクトル１においては分割コア１０の高い放熱性が得られる。
【００３２】
また、コアギャップ部材２０の円筒部２３の外周面が、複数の分割コア１０を組み合わせて構成される円環状コアの内周面と接するように配置されることで、分割コア１０は放熱用ケース３０，３１の外周側に押し込まれ、放熱用ケース３０，３１の外周面と接触する。分割コア１０で発生した熱を、コイル９０の発熱が集中する放熱用ケース３０，３１の内周面ではなく、コイル９０の発熱が集中しない放熱用ケース３０，３１の外周面から放熱することにより、分割コア１０の高い放熱性が得られる。
【００３３】
さらに、複数の分割コア１０を組み合わせることによって大型の円環状コアが構成されるため、分割コア１０の製造ばらつきによる特性分布を最小化することができる。これにより、大型の円環状コアで発生する局所的な発熱量増加などが防止され、円環状コアの発熱分布が一様になり、高い放熱性が得られる。
【００３４】
また、コアギャップの長さが、コアギャップ部材２０の薄板部２４の厚みにより高精度に調整可能であるため、コアギャップのばらつきに起因する電気的性能のばらつきが抑制される。
【００３５】
さらに、コアギャップが複数箇所に分散されているため、コアギャップから漏れる磁束がコイル９０に鎖交することで発生するコイル９０の渦電流損が低減される。
【００３６】
このように、実施の形態１に係るリアクトル１は、円環状コアを周方向に分割した形状である軟磁性材料の複数の分割コア１０と、複数の分割コア１０を組み合わせて形成される円環状コアにおいて、各分割コア１０の間に配置される非磁性材料のコアギャップ部材２０と、分割コア１０およびコアギャップ部材２０を収納する、円環状の放熱用ケース３０，３１と、放熱用ケース３０，３１に巻回されるコイル９０と、を備える。そして、放熱用ケース３０，３１は、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の材料で構成される。以上の構成により、分割コア１０で生じた熱を放熱用ケース３０，３１から放熱することが可能となり、分割コア１０の放熱性を高めることができる。また、分割コア１０の個数に応じてコアギャップが複数個所に分散して設けられるため、コアギャップから漏れる磁束がコイル９０に鎖交することで発生するコイル９０の渦電流損が低減される。また、分割コア１０の高い放熱性とコイル９０の渦電流損の低減とにより、リアクトル１を構成する部材の温度上昇が低減され、リアクトル１の大容量化、小型化、低コスト化が実現する。
【００３７】
＜Ｂ．実施の形態２＞
＜Ｂ−１．構成＞
実施の形態２に係るリアクトル２の構成について説明する。リアクトル２の斜視図は図１に示した通りであり、実施の形態１に係るリアクトル１と同様である。図５は、放熱用ケース３０，３１の環の中心を通るｙｚ平面におけるリアクトル２の断面図である。
【００３８】
リアクトル２は、分割コア１０の上面と放熱用ケース３０との間、さらに分割コア１０の下面と放熱用ケース３１との間に、第１放熱用部材８０を備えている。第１放熱用部材８０以外のリアクトル２の構成は、実施の形態１に係るリアクトル１の構成と同様である。このように、分割コア１０と放熱用ケース３０，３１との間に第１放熱用部材８０を設けることにより、分割コア１０と放熱用ケース３０，３１とが直接接触している場合に比べて、両者間の接触熱抵抗が低減し、分割コア１０の放熱性が高まる。また、第１放熱用部材８０が分割コア１０および放熱用ケース３０，３１の寸法ばらつきを吸収することにより、分割コア１０と放熱用ケース３０，３１の第１放熱用部材８０を介した接触面積が製品間でばらつくことが抑制される。
【００３９】
第１放熱用部材８０は、樹脂またはゴムにより構成される。第１放熱用部材８０を構成する樹脂は、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、またはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）であり、これらの材料に加えて熱伝導性フィラーが含有されても良い。第１放熱用部材８０を構成するゴムは、例えばシリコンまたはウレタンである。第１放熱用部材８０は、剛性を有してもよいし、可撓性を有してもよい。分割コア１０および放熱用ケース３０，３１の寸法ばらつきを吸収するため、第１放熱用部材８０の厚みは０．１から３ｍｍ程度が好ましい。
【００４０】
＜Ｂ−２．変形例＞
実施の形態２の変形例１に係るリアクトル２Ａの構成について説明する。リアクトル２Ａの斜視図は図１に示した通りであり、実施の形態１に係るリアクトル１と同様である。図６は、放熱用ケース３０，３１の環の中心を通るｙｚ平面におけるリアクトル２Ａの断面図である。リアクトル２Ａは、分割コア１０と放熱用ケース３０，３１との間に、第１放熱用部材８１を備えている。第１放熱用部材８１は、分割コア１０の上面と放熱用ケース３０との間、および分割コア１０の下面と放熱用ケース３１との間に加えて、分割コア１０の外周面と放熱用ケース３０，３１との間にも形成される。第１放熱用部材８１には、上記した第１放熱用部材８０の材料に加えて、流動性のあるエポキシ等の樹脂材料を用いることが可能である。
【００４１】
リアクトル２Ａにおいて第１放熱用部材８１が分割コア１０を覆う面は、リアクトル２において第１放熱用部材８０が分割コア１０を覆う面よりも多い。従って、リアクトル２Ａによればリアクトル２よりも分割コア１０と放熱用ケース３０，３１との間の接触熱抵抗が低減される。
【００４２】
また、第１放熱用部材８１によって放熱用ケース３０，３１が固定されるため、放熱用ケース３０，３１に固定穴７０は不要である。放熱用ケース３０，３１の外周面に固定穴７０を設けるための凸部３０１，３１１を形成する必要がないため、放熱用ケース３０，３１の構成を簡略化することができる。また、固定用部材６１を放熱用ケース３０，３１に締結する製造工程を省略することができる。
【００４３】
実施の形態２の変形例２に係るリアクトル２Ｂの構成について説明する。図７は、放熱用ケース３０，３１の環の中心を通るｙｚ平面におけるリアクトル２Ｂの断面図である。リアクトル２Ｂは、リアクトル２Ａを形成した後、放熱用ケース３０，３１の周囲を第２放熱用部材８２で覆うことにより得られる。第２放熱用部材８２は、流動性のあるエポキシ等の樹脂材料、若しくはシリコンまたはウレタン等のゴム材料で構成される。これにより、隣り合うコイル９０の間、またはコイル９０と放熱用ケース３０，３１との間に第２放熱用部材８２が充填される。従って、リアクトル２Ｂによればリアクトル２Ａよりも分割コア１０の放熱性を高めることができる。
【００４４】
＜Ｂ−３．効果＞
実施の形態２に係るリアクトル２、または実施の形態２の変形例１にかかるリアクトル２Ａは、分割コア１０と放熱用ケース３０，３１との間に設けられる第１放熱用部材８０または第１放熱用部材８１を備える。従って、分割コア１０と放熱用ケース３０，３１との接触熱抵抗が小さくなり、分割コア１０の放熱性が高まる。また、第１放熱用部材８０，８１が分割コア１０と放熱用ケース３０，３１の寸法ばらつきを吸収するため、分割コア１０と放熱用ケース３０，３１の第１放熱用部材８０，８１を介した接触面積のばらつきが抑制される。
【００４５】
実施の形態２の変形例２にかかるリアクトル２Ａは、隣り合うコイル９０の間、およびコイル９０と放熱用ケース３０，３１との間に設けられる第２放熱用部材８２を備える。従って、高い放熱性が得られる。
【００４６】
＜Ｃ．実施の形態３＞
＜Ｃ−１．構成＞
図８から図１０を参照し、実施の形態３に係るリアクトル３について説明する。図８は、リアクトル３の斜視図である。図８において、水平方向をｘ軸、垂直方向をｙ軸、奥行き方向をｚ軸とする。図９は、ｘｚ平面におけるリアクトル３の断面図であり、図１０は、円環形状の放熱用ケース３３の環の中心を通るｙｚ平面におけるリアクトル３の断面図である。
【００４７】
リアクトル３は、リアクトル１の放熱用ケース３０，３１に代えて放熱用ケース３３を備えており、分割コア１０の上面に第３放熱用部材８３を備えている。放熱用ケース３３と第３放熱用部材８３以外のリアクトル３の構成は、実施の形態１に係るリアクトル１と同様である。
【００４８】
放熱用ケース３３は、一つの端面が開放端面となった円環形状であり、分割コア１０およびコアギャップ部材２０を収納する。放熱用ケース３３は、外周面の端部のうち開放端面に接する端部に切り欠き部５０を有する。また、放熱用ケース３３は、内周面の端部のうち開放端面に接する端部に切り欠き部５１を有する。コイル９０は、切り欠き部５０，５１に沿って放熱用ケース３３に巻き回される。切り欠き部５０，５１がコイル９０のガイドとなることで、手作業によるコイル９０の巻き回しが容易になる他、巻き回し回数の間違いが防止される。従って、リアクトル３の製造コストが低減する。
【００４９】
図９に示すように、放熱用ケース３３の外周面の切り欠き部５０は、切り欠き部５０に沿って巻き回されるコイル９０がコイルギャップと重ならないように、コアギャップ部材２０の薄板部２４から離れて配置される。これにより、コアギャップから漏れる磁束がコイル９０に鎖交して発生する渦電流損が低減される。
【００５０】
放熱用ケース３３には、例えば、銅、アルミ、金、銀、またはシリコンなど、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上と高い材料が用いられる。放熱用ケース３３は、厚いほど熱拡散性に優れるが、製造の容易性を考慮して、１から５ｍｍ程度の厚みが好ましい。
【００５１】
第３放熱用部材８３は、円環形状の板状またはブロックである。第３放熱用部材８３には、例えば、銅、アルミ、金、銀、シリコンまたはニッケルなど、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上と高い材料が用いられる。第３放熱用部材８３は、厚いほど熱拡散性に優れるが、製造の容易性を考慮して、１から５ｍｍ程度の厚みが好ましい。第３放熱用部材８３は、放熱用ケース３３と接触してもよい。但し、放熱用ケース３３の幅ｗ１より、第３放熱用部材８３の幅ｗ２を小さくし、第３放熱用部材８３が放熱用ケース３３の外周面の切り欠き部５０と内周面の切り欠き部５１に同時に接触しない構造とする。これにより、放熱用ケース３３と第３放熱用部材８３が分割コア１０の断面に対して１ターン巻線とならないようにする。
【００５２】
＜Ｃ−２．効果＞
実施の形態３のリアクトル３において、放熱用ケース３３の一つの端面は開放端面であり、放熱用ケース３３は、開放端面に接する内周面と外周面との端部に、それぞれ切り欠き部５０，５１を有し、コイル９０は切り欠き部５０，５１に沿って巻き回される。従って、切り欠き部５０，５１をガイドとして、手作業によるコイル９０の巻き回しを容易に行うことができる。また、巻き回し回数の間違いが防止される。これにより、リアクトル３の製造コストが低減する。
【００５３】
＜Ｄ．実施の形態４＞
＜Ｄ−１．構成＞
図１１および図１２を参照し、実施の形態４に係るリアクトル４について説明する。図１１は、ｘｚ平面におけるリアクトル４の断面図であり、図１２は、円環形状の放熱用ケース３４の環の中心を通るｙｚ平面におけるリアクトル４の断面図である。
【００５４】
リアクトル４は、リアクトル３の放熱用ケース３３に代えて放熱用ケース３４を備える。放熱用ケース３４以外のリアクトル４の構成は、実施の形態３に係るリアクトル３と同様である。
【００５５】
放熱用ケース３４の一つの端面は、開放された開放端面である。放熱用ケース３４の外周面の端部のうち開放端面に接する端部には、当該端部から放熱用ケース３４の外方へ突出する凸部３４１が設けられている。凸部３４１は、例えば、実施の形態３に係る放熱用ケース３３の外周面における２つの切り欠き部５０に挟まれた部分をＬ字に折り曲げることによって形成される。放熱用ケース３４の凸部３４１以外の構成は、実施の形態３に係る放熱用ケース３３と同様である。凸部３４１には固定穴７２が設けられており、固定穴７２に挿入した固定用部材６２を用いて放熱用ケース３４は冷却器２００に固定される。
【００５６】
冷却器２００は、放熱用ケース３４の開放端面を覆った状態で放熱用ケース３４に固定される。従って、分割コア１０で発生した熱は、放熱用ケース３４を介して冷却器２００へ放熱される。また、コイル９０で発生した熱は、第３放熱用部材８３を介して冷却器２００へ放熱される。冷却器２００から雰囲気までの熱抵抗は非常に小さいため、冷却器２００の表面積を放熱用ケース３４の表面積より大きくすることにより、分割コア１０とコイル９０の放熱性が高まる。
【００５７】
冷却器２００には、例えば、銅、アルミ、金、銀、シリコンまたはニッケルなど、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上と高い材料が用いられる。冷却器２００の冷却方式は、自然空冷、強制空冷または液冷などいかなる方式であっても良い。
【００５８】
分割コア１０またはコイル９０と冷却器２００との間に絶縁耐圧が必要で、分割コア１０またはコイル９０の絶縁皮膜によっては十分な絶縁耐圧を確保できない場合、分割コア１０またはコイル９０と冷却器２００との間に絶縁材料として樹脂または絶縁紙を設けても良い。この場合、樹脂は、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ＡＢＳ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、フッ素、フェノール、メラミン、ポリウレタン、エポキシまたはシリコン、若しくは熱伝導性フィラーを含有する、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）またはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）である。また、絶縁紙として、例えばクラフトパルプ、アラミドまたはファイバーを用いることができる。
【００５９】
上記の絶縁材料を設ける場合、分割コア１０と冷却器２００との間の熱抵抗は増加する。しかし、冷却器２００と雰囲気との間の熱抵抗は低いため、分割コア１０とコイル９０の放熱性に問題はない。また、分割コア１０またはコイル９０と冷却器２００との間で十分な絶縁耐圧を確保することができる。
【００６０】
＜Ｄ−２．効果＞
実施の形態４に係るリアクトル４において、放熱用ケース３４の一つの端面は、開放された開放端面であり、放熱用ケース３４は、外周面の開放端面に接する端部から突出する凸部３４１を有し、凸部３４１は、放熱用ケース３４の開放端面上に配置される冷却器２００に固定される。これにより、分割コア１０またはコイル９０で発生した熱を冷却器２００に放熱することができるため、分割コア１０とコイル９０の放熱性が向上する。
【００６１】
＜Ｅ．実施の形態５＞
実施の形態１から４において、コアギャップ部材２０を、円筒部２３と複数の薄板部２４が一体成形された構成として示した。これに対して実施の形態５では、コアギャップ部材２０を個別に成形された複数の部材の組み合わせで構成する。以下の説明では、実施の形態１のコアギャップ部材２０を個別に成形された複数の部材の組み合わせで構成した例として、実施の形態５に係るリアクトル５を説明する。しかし、本実施の形態は、実施の形態２から実施の形態４に対しても適用可能である。
【００６２】
＜Ｅ−１．構成＞
図１３から図１６を参照し、実施の形態５に係るリアクトル５について説明する。リアクトル５の斜視図は図１に示した通りであり、実施の形態１に係るリアクトル１と同様である。図１３は、ｘｚ平面におけるリアクトル５の断面図であり、図１４は、円環形状の放熱用ケース３１の環の中心を通るｙｚ平面におけるリアクトル５の断面図である。図１５は第１コアギャップ部材２１の三面図であり、図１６は第２コアギャップ部材２２の三面図である。
【００６３】
リアクトル５のコアギャップ部材２０は、円筒状の第１コアギャップ部材２１と、薄板状の複数の第２コアギャップ部材２２とを組み合わせて構成される。コアギャップ部材２０以外のリアクトル５の構成は、実施の形態１に係るリアクトル１の構成と同様である。
【００６４】
図１５に示すように、円筒状の第１コアギャップ部材２１は、第２コアギャップ部材２２の個数に対応した８つの切り欠き部５２を有している。一方、図１６に示すように、薄板状の第２コアギャップ部材２２は、第１コアギャップ部材２１の切り欠き部５２に対応する切り欠き部５３を有している。第２コアギャップ部材２２の切り欠き部５３が第１コアギャップ部材２１の切り欠き部５２に適合するように、第２コアギャップ部材２２を第１コアギャップ部材２１の切り欠き部５２に挿入することにより、両者が組み合わされてコアギャップ部材２０が形成される。
【００６５】
第１コアギャップ部材２１および第２コアギャップ部材２２は、樹脂または絶縁紙などの非磁性体により構成される。第１コアギャップ部材２１および第２コアギャップ部材２２を構成する樹脂は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＡＢＳ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、フッ素、フェノール、メラミン、ポリウレタン、エポキシまたはシリコンである。第１コアギャップ部材２１および第２コアギャップ部材２２を構成する絶縁紙は、例えば、クラフトパルプ、アラミドまたはファイバーである。
【００６６】
図１５では、８つの切り欠き部５２を示しているが、その数は第２コアギャップ部材２２の個数に対応している。第２コアギャップ部材２２の数が変われば、それに応じて切り欠き部５２の数も変わる。また、本実施の形態では、第１コアギャップ部材２１を円筒状とし、第２コアギャップ部材２２を薄板状とした。この例によれば、第１コアギャップ部材２１および第２コアギャップ部材２２の形状が簡単であるため、製造コストを低減することができる。しかし、第１コアギャップ部材２１および第２コアギャップ部材２２の形状はこれらに限らない。
【００６７】
＜Ｅ−２．効果＞
実施の形態５に係るリアクトルにおいて、コアギャップ部材２０は、複数の切り欠き部５２を有する第１コアギャップ部材２１と、第１コアギャップ部材２１の複数の切り欠き部５２に挿入される複数の第２コアギャップ部材とを備える。このように、複数の部材の組み合わせによってコアギャップ部材２０を構成することにより、コアギャップ部材２０を容易に製造することが可能となる。
【００６８】
＜Ｆ．実施の形態６＞
実施の形態５において、コアギャップ部材２０を、円筒状の第１コアギャップ部材２１と薄板状の第２コアギャップ部材２２との組み合わせで構成することについて説明した。実施の形態６では、第１コアギャップ部材２１の様々な変形例について説明する。なお、本実施の形態は、実施の形態２から実施の形態４に対しても適用可能である。
【００６９】
＜Ｆ−１．構成＞
図１７は、第１コアギャップ部材２５の三面図である。第１コアギャップ部材２５は、円筒部の外周面に突起物２６を有する他は、第１コアギャップ部材２１と同様である。
【００７０】
第１コアギャップ部材２５による効果は以下の通りである。リアクトルの製造工程において、放熱用ケース３１に第１コアギャップ部材２５が挿入された後、放熱用ケース３１に分割コア１０が挿入される。このとき、分割コア１０は第１コアギャップ部材２５の突起物２６に当接して放熱用ケース３１の外周部に押し出される。そのため、分割コア１０は放熱用ケース３１の外周面に確実に接触し、実施の形態１で説明した分割コア１０の放熱性がより高まる。
【００７１】
図１８は、第１コアギャップ部材２７の三面図である。第１コアギャップ部材２７は、円筒軸方向に対してテーパ形状である他は、第１コアギャップ部材２１と同様である。
【００７２】
第１コアギャップ部材２７による効果は以下の通りである。リアクトルの製造工程において、放熱用ケース３１に第１コアギャップ部材２７が挿入された後、放熱用ケース３１に分割コア１０が挿入される。このとき、分割コア１０は第１コアギャップ部材２７に当接する。第１コアギャップ部材２７は円筒軸方向に対してテーパ形状であるため、分割コア１０は放熱用ケース３１の外周部に押し出され、放熱用ケース３１の外周面に確実に接触する。そのため、実施の形態１で説明した分割コア１０の放熱性がより高まる。
【００７３】
図１９は、第１コアギャップ部材２８の三面図である。第１コアギャップ部材２８は円筒状に巻き回された薄板であり、その厚み方向に、第２コアギャップ部材２２の個数に対応した８つの切り欠き部５４を有している。切り欠き部５４は、第２コアギャップ部材２２が挿入されるものであり、第１コアギャップ部材２１における切り欠き部５２と同様の機能を有する。
【００７４】
第１コアギャップ部材２８による効果は以下の通りである。リアクトルの製造工程において、第１コアギャップ部材２８が円筒状に巻き回されて放熱用ケース３１に挿入される。その後、放熱用ケース３１に分割コア１０が挿入される。このとき、第１コアギャップ部材２８は、薄板状に戻ろうとする応力により放熱用ケース３１の外周に向かって広がる。この応力によって、分割コア１０は放熱用ケース３１の外周部に押し出され、放熱用ケース３１の外周面に確実に接触する。そのため、実施の形態１で説明した分割コア１０の放熱性がより高まる。
【００７５】
＜Ｆ−２．効果＞
第１コアギャップ部材２５は、円筒状であり、外周面に突起物６２を有する。第１コアギャップ部材２５がリアクトルに用いられる場合、放熱用ケース３１に挿入された分割コア１０は第１コアギャップ部材２５の突起物２６に当接して放熱用ケース３１の外周部に押し出される。そのため、分割コア１０は放熱用ケース３１の外周面に確実に接触し、放熱性が高まる。
【００７６】
第１コアギャップ部材２７は円筒状であり、第２コアギャップ部材２７の外周面が円筒軸方向に対してテーパ形状を有する。第１コアギャップ部材２７がリアクトルに用いられる場合、放熱用ケース３１に挿入された分割コア１０は第１コアギャップ部材２７の外周面に沿って放熱用ケース３１の外周部に押し出され、放熱用ケース３１の外周面に確実に接触する。これにより、分割コア１０の放熱性が高まる。
【００７７】
第１コアギャップ部材２８は、円筒状に巻き回された薄板である。第１コアギャップ部材２８は、リアクトルに用いられる場合、円筒状に巻き回されて放熱用ケース３１に挿入される。そのため、放熱用ケース３１に挿入された分割コア１０は、第１コアギャップ部材２８が薄板状に戻ろうとする応力によって放熱用ケース３１の外周部に押し出され、放熱用ケース３１の外周面に確実に接触する。これにより、分割コア１０の放熱性が高まる。
【００７８】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形または省略したりすることが可能である。この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【００７９】
１，２，２Ａ，２Ｂ，３，４，５  リアクトル、１０  分割コア、２０  コアギャップ部材、２１，２５，２７，２８  第１コアギャップ部材、２２  第２コアギャップ部材、２３  円筒部、２４  薄板部、２６  突起物、３０，３１，３３，３４  放熱用ケース、５０，５１，５２，５３，５４  切り欠き部、６０，６１，６２  固定用部材、７０，７２，６０３  固定穴、８０，８１  第１放熱用部材、８２  第２放熱用部材、８３  第３放熱用部材、９０  コイル、１００  磁性体部品、２００  冷却器、３０１，３１１，３４１，６０２  凸部、６０１  環状部。
【図１】
2019176686.tif 000003
【図２】
2019176686.tif 000004
【図３】
2019176686.tif 000005
【図４】
2019176686.tif 000006
【図５】
2019176686.tif 000007
【図６】
2019176686.tif 000008
【図７】
2019176686.tif 000009
【図８】
2019176686.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2019176686.tif 000015
【図１４】
2019176686.tif 000016
【図１５】
2019176686.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2019176686.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月16日(2020.3.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状コアを周方向に分割した形状である軟磁性材料の複数の分割コアと、
複数の前記分割コアを組み合わせて形成される前記円環状コアにおいて、各前記分割コアの間に配置される非磁性材料のコアギャップ部材と、
前記分割コアおよび前記コアギャップ部材を収納する、円環状の放熱用ケースと、
前記放熱用ケースに巻回されるコイルと、を備え、
前記放熱用ケースは、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の材料で構成される、
リアクトル。
【請求項２】
前記分割コアと前記放熱用ケースとの間に設けられる第１放熱用部材をさらに備える、
請求項１に記載のリアクトル。
【請求項３】
隣り合う前記コイルの間、および前記コイルと前記放熱用ケースとの間に設けられる第２放熱用部材をさらに備える、
請求項２に記載のリアクトル。
【請求項４】
前記放熱用ケースの一つの端面は開放端面であり、
前記放熱用ケースは、前記開放端面に接する内周面と外周面との端部に、それぞれ切り欠き部を有し、
前記コイルは前記切り欠き部に沿って巻き回される、
請求項１から３のいずれか１項に記載のリアクトル。
【請求項５】
前記放熱用ケースの一つの端面は開放端面であり、
前記放熱用ケースは、外周面の前記開放端面に接する端部から突出する凸部を有し、
前記凸部は、前記放熱用ケースの前記開放端面上に配置される冷却器に固定される、
請求項１から４のいずれか１項に記載のリアクトル。
【請求項６】
前記コアギャップ部材は、
複数の切り欠き部を有する第１コアギャップ部材と、
前記第１コアギャップ部材の複数の前記切り欠き部に挿入される複数の第２コアギャップ部材とを備える、
請求項１から５のいずれか１項に記載のリアクトル。
【請求項７】
前記第１コアギャップ部材は、円筒状であり、外周面に突起物を有する、
請求項６に記載のリアクトル。
【請求項８】
前記第１コアギャップ部材は円筒状であり、
前記第１コアギャップ部材の外周面が円筒軸方向に対してテーパ形状を有する、
請求項６に記載のリアクトル。
【請求項９】
前記第１コアギャップ部材は、円筒状に巻き回された薄板である、
請求項６に記載のリアクトル。
【請求項１０】
前記放熱用ケースの前記切り欠き部は、前記切り欠き部に沿って巻き回されるコイルが前記コアギャップ部材と重ならないように、前記コアギャップ部材から離れて配置される、
請求項４に記載のリアクトル。
【請求項１１】
円環状コアを周方向に分割した形状である軟磁性材料の複数の分割コアと、
複数の前記分割コアを組み合わせて形成される前記円環状コアにおいて、各前記分割コアの間に配置される非磁性材料のコアギャップ部材と、
前記分割コアおよび前記コアギャップ部材を収納する、円環状の放熱用ケースと、
前記放熱用ケースに巻回されるコイルと、を備え、
前記コアギャップ部材は、
複数の切り欠き部を有する第１コアギャップ部材と、
前記第１コアギャップ部材の複数の前記切り欠き部に挿入される複数の第２コアギャップ部材とを備える、
リアクトル。
【請求項１２】
前記第１コアギャップ部材は、円筒状であり、外周面に突起物を有する、
請求項１１に記載のリアクトル。
【請求項１３】
前記第１コアギャップ部材は円筒状であり、
前記第１コアギャップ部材の外周面が円筒軸方向に対してテーパ形状を有する、
請求項１１に記載のリアクトル。
【請求項１４】
前記第１コアギャップ部材は、円筒状に巻き回された薄板である、
請求項１１に記載のリアクトル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
放熱用ケース３０，３１は、一方端面が開放された円環形状である。放熱用ケース３０，３１は、互いに反対方向から分割コア１０およびコアギャップ部材２０を収納する。また、放熱用ケース３０は、外周面から垂直に突出した凸部３０１を有しており、凸部３０１には固定穴７０が形成される。同様に、放熱用ケース３１も外周面から垂直に突出した凸部３１１を有しており、凸部３１１には固定穴７０が形成される。図３に示すように、放熱用ケース３０，３１の固定穴７０に固定用部材６１が螺合することにより、放熱用ケース３０，３１は締結される。放熱用ケース３０，３１は、例えば銅、アルミ、金、銀、シリコンまたはニッケルなど、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上と高い材料で構成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
図９に示すように、放熱用ケース３３の外周面の切り欠き部５０は、切り欠き部５０に沿って巻き回されるコイル９０がコアギャップと重ならないように、コアギャップ部材２０の薄板部２４から離れて配置される。これにより、コアギャップから漏れる磁束がコイル９０に鎖交して発生する渦電流損が低減される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
＜Ｅ−２．効果＞
実施の形態５に係るリアクトルにおいて、コアギャップ部材２０は、複数の切り欠き部５２を有する第１コアギャップ部材２１と、第１コアギャップ部材２１の複数の切り欠き部５２に挿入される複数の第２コアギャップ部材２２とを備える。このように、複数の部材の組み合わせによってコアギャップ部材２０を構成することにより、コアギャップ部材２０を容易に製造することが可能となる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
＜Ｆ−２．効果＞
第１コアギャップ部材２５は、円筒状であり、外周面に突起物２６を有する。第１コアギャップ部材２５がリアクトルに用いられる場合、放熱用ケース３１に挿入された分割コア１０は第１コアギャップ部材２５の突起物２６に当接して放熱用ケース３１の外周部に押し出される。そのため、分割コア１０は放熱用ケース３１の外周面に確実に接触し、放熱性が高まる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
第１コアギャップ部材２７は円筒状であり、第１コアギャップ部材２７の外周面が円筒軸方向に対してテーパ形状を有する。第１コアギャップ部材２７がリアクトルに用いられる場合、放熱用ケース３１に挿入された分割コア１０は第１コアギャップ部材２７の外周面に沿って放熱用ケース３１の外周部に押し出され、放熱用ケース３１の外周面に確実に接触する。これにより、分割コア１０の放熱性が高まる。
【国際調査報告】
2019176686.tif 000022
2019176686.tif 000023
2019176686.tif 000024
2019176686.tif 000025