(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２以上のコア部材を突き合わせて構成されたコアと、該コアに装着されるコイルを備えたリアクトルであって、
コア部材どうしの突き合わせ部にギャップ（g）を構成するとともに、少なくとも一部のコア部材は、その幅方向に沿って形成されたギャップ機能を有する孔（xｇ）を有し、
コア部材幅方向において孔（xｇ）が形成されずに残った部分（y）のコア全体での合計体積が、コア部材どうしの突き合わせ部に構成されるギャップ（g）と孔（xｇ）のコア全体での合計体積の０．５〜１０％であることを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
孔（xｇ）がコア部材の幅方向に沿って形成されたスリット状の孔であ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】
１対のコア部材を突き合わせることで構成されるコアを備え、各コア部材は１または２以上の孔（xｇ）を有することを特徴とする請求項１または２に記載のリアクトル。
【請求項４】
平行な短脚部と長脚部の端部どうしが連結部で連結されることで略Ｊ字状の平面形状を有する１対のコア部材を、互いの短脚部と長脚部を突き合わせることで構成されるコアを備え、各コア部材の長脚部に１または２以上の孔（xｇ）を有することを特徴とする請求項１または２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、コアの構造を改良したリアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
リアクトルは、電気回路上での急激な電流変動を吸収するための装置であり、コア（鉄芯）の外側にコイルを配置することで構成される。従来のリアクトルのコアは、複数のコア部材（部品）を接合することにより構成され、この接合部分（突き合わせ部）をギャップとして機能させている。ギャップは、コアが磁束飽和することを回避するため、コアの磁束が通過する部分（磁路）に空隙部を設けるものである。広い範囲の電流域でコアを飽和させないようにリアクトルを設計するには、ギャップの装入は重要である。
【０００３】
リアクトルのギャップは、漏洩磁束による効率低下を抑止する観点からは、１箇所に設けるよりも複数箇所に分散して設けた方が好ましいが、必然的に接合するコア部材の数が増加するとともに、接合工程も増加し、これが製品のバラツキやコストアップにつながる問題がある。また、ギャップのためのコア部材間の間隙には磁力が発生するためコア部材間に吸引力が発生し、コアが振動してしまう問題（唸り音の発生）も指摘されている。
【０００４】
このような問題に対して、特許文献１には、コア部材間にギャップを設ける代わりに（すなわち、コア部材どうしを直接接合し、コア部材間にはギャップを設けない）、コア部材のコイルが装着される領域に貫通孔を設け、これをギャップとして機能させるようにしたリアクトルが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３５１９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に示されるリアクトルの性能について、本発明者らが検討した結果では、特許文献１のリアクトルは、ギャップ効果が十分に得られないため低電流域でのインダクタンス値が低下し、使用できないレベルとなる場合があることが判った。また、初期インダクタンス値が異常に高くなる傾向があることも判った。
【０００７】
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、（i）コアを少ないコア部材で構成でき、（ii）適正なギャップ効果が得られることで広範囲の電流域での利用が可能であり、（iii）正常な初期インダクタンスが得られ、（iv）低コストに製造することができる、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】
【０００８】
本発明者らは、コア部材にギャップ機能を有する孔を設けるリアクトルについて、ギャップ効果が適切に得られる条件について検討を行い、その結果、以下のような知見を得た。
（ア）特許文献１のリアクトルでは、コア部材間にギャップを設ける代わりに（すなわち、コア部材どうしの突き合わせ部にはギャップを設けない）、コア部材にギャップ機能を有する孔を設けているが、正常な初期インダクタンスが得られるようにするには、コア部材どうしの突き合わせ部にもギャップを設ける必要がある。また、コア部材どうしの突き合わせ部にもギャップを設けることは、ギャップをなるべく分散して設けるという観点からも好ましい。
【０００９】
（イ）コア部材にギャップ機能を有する孔を形成した場合に、適正なギャップ効果が得られ、低電流域でのインダクタンス値が低くならないようにするには、コア部材幅方向に沿ってギャップ機能を有する孔（xｇ）を形成するとともに、コア部材幅方向において孔（xｇ）が形成されずに残った部分（y）（すなわち、コア部材長手方向において孔（xｇ）を挟んだコア部材の部分どうしを連結している連結部分）のコア全体での合計体積を、コア部材どうしの突き合わせ部に構成されるギャップ（g）と孔（xｇ）のコア全体での合計体積に対して所定の割合以下にする必要がある。
【００１０】
本発明は、以上のような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
［1］２以上のコア部材を突き合わせて構成されたコアと、該コアに装着されるコイルを備えたリアクトルであって、コア部材どうしの突き合わせ部にギャップ（g）を構成するとともに、少なくとも一部のコア部材は、その幅方向に沿って形成されたギャップ機能を有する孔（xｇ）を有し、コア部材幅方向において孔（xｇ）が形成されずに残った部分（y）のコア全体での合計体積が、コア部材どうしの突き合わせ部に構成されるギャップ（g）と孔（xｇ）のコア全体での合計体積の０．５〜１０％であることを特徴とするリアクトル。
【００１１】
［2］上記［1］のリアクトルにおいて、孔（xｇ）がコア部材の幅方向に沿って形成されたスリット状の孔であることを特徴とするリアクトル。
［3］上記［1］または［2］のリアクトルにおいて、１対のコア部材を突き合わせることで構成されるコアを備え、各コア部材は１または２以上の孔（xｇ）を有することを特徴とするリアクトル。
［3］上記［1］または［2］のリアクトルにおいて、平行な短脚部と長脚部の端部どうしが連結部で連結されることで略Ｊ字状の平面形状を有する１対のコア部材を、互いの短脚部と長脚部を突き合わせることで構成されるコアを備え、各コア部材の長脚部に１または２以上の孔（xｇ）を有することを特徴とするリアクトル。
なお、本発明においてギャップ（g）とは、コアの磁路（磁束が通過する部分）の途中に設けられる空隙部（但し、非磁性体が充填される空隙部を含む。）を指す。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のリアクトルは、コア部材に形成した孔（xｇ）がギャップ機能を有するため、コアを少ないコア部材で構成できるとともに、分散して設けられるギャップにより適正なギャップ効果が得られることで、広範囲の電流域での利用が可能であり、さらに、正常な初期インダクタンスが得られる。また、コア部材に所定の条件でギャップ機能を有する孔（xｇ）を形成するだけでよいため、低コストに製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態におけるコアの平面図
【図２】実施例１において、発明例と比較例のリアクトルを構成するコアの平面図
【図３】実施例１において、従来例のリアクトルを構成するコアの平面図
【図４】実施例１において、リアクトルの直流重畳特性の測定結果を示すグラフ
【図５】実施例２において、発明例と比較例のリアクトルを構成するコアの平面図
【図６】実施例２において、従来例のリアクトルを構成するコアの平面図
【図７】実施例２において、リアクトルの直流重畳特性の測定結果を示すグラフ
【図８】本発明のリアクトルを構成するコアの他の構成例を示す平面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のリアクトルは、２以上のコア部材を突き合わせて構成されたコアと、このコアに装着されるコイルとを備え、コア部材どうしの突き合わせ部にギャップgを構成するとともに、少なくとも一部のコア部材は、その幅方向に沿って形成されたギャップ機能を有する孔xｇを有するものである。コアは、２以上のコア部材を磁路が形成されるように突き合わせて構成される。
図１は、本発明の一実施形態においてリアクトルを構成するコア１を示す平面図であり、このコア１に装着（外装）するコイル２を仮想線で示してある。
【００１５】
コアやこれを構成する複数のコア部材（コア部品）の形状や個数は、基本的に任意であるが、本実施形態のコア１は、同一形状の１対のコア部材１０a，１０bで構成される。各コア部材１０a，１０bは、平行な短脚部１０１と長脚部１０２の端部どうしが連結部１００で連結されることで略Ｊ字状の平面形状を有し、互いの短脚部１０１と長脚部１０２を突き合わせることで、矩形の平面形状を有するコア１が構成される。そして、突き合わされた短脚部１０１と長脚部１０２で構成される両脚部Ａにコイル２が装着される。
コア部材１０a，１０bは、積層コア（打ち抜き加工して得られた鋼板をブロック状に積層・接着したもの）や鉄粉コア（磁性鉄粉などを成形して固めたもの）などで構成できるが、ギャップ機能を有する孔xｇを形成する関係で、積層コアの方が好ましい。
【００１６】
コア部材１０a，１０bどうしの突き合わせ部には、それぞれギャップgが構成される。さきに述べたように特許文献１、２のリアクトルでは、コア部材間にギャップを設ける代わりに（すなわち、コア部材どうしの突き合わせ部にはギャップを設けない）、コア部材にギャップ機能を有する孔を設けているが、正常な初期インダクタンスが得られるようにするには、コア部材どうしの突き合わせ部にもギャップを設ける必要がある。また、コア部材どうしの突き合わせ部にもギャップを設けることは、ギャップをなるべく分散して設けるという観点からも好ましい。
なお、ギャップgの大きさで初期インダクタンスを調整することができる。
ギャップgは空隙のままでもよいが、通常は非磁性体が充填される。この非磁性体による充填物は、例えば、シート状の部材（セラミック、樹脂、紙など）と接着剤で構成してもよいし、コアと銅線の絶縁用樹脂モールドで充填される樹脂で構成してもよい。
【００１７】
本発明では、少なくとも一部のコア部材１０が、その幅方向に沿って形成されたギャップ機能を有する孔xｇを有するものであるが、本実施形態では、各コア部材１０a，１０bの長脚部１０２の長手方向で間隔をおいた２箇所に孔xｇを有している。このギャップ機能を有する孔xｇは、コア部材幅方向（コアの脚部幅方向。以下同様）に沿って設けられるものであり、本実施形態ではスリット状に設けられているが、その形状は任意であり、例えば、コア部材幅方向で間隔的に設けられる２つ以上の孔からなるものでもよい。また、孔xｇはコア部材幅方向に対して斜めに設けてもよい。
ギャップgと孔xｇは、コイル２の内側に位置するように設けられることが望ましい。
【００１８】
本発明では、コア部材幅方向において孔xｇが形成されずに残った部分y、すなわち「コア部材長手方向（コアの脚部長手方向。以下同様）において孔xｇを挟んだコア部材の部分どうしを連結している連結部分」の体積を特定の条件に規制する。各孔xｇは２箇所以上の部分yを有するが、本実施形態の各孔xｇは、その両側に部分yを有する。理解を助けるため、そのうちの一方の部分ｙを、図１の部分拡大図において破線のハッチングで示した。
なお、孔xｇがコア部材幅方向に対して斜めに設けられた場合は、孔xｇの形成方向の延長上のコア部分を部分yとする。
【００１９】
本発明では、この部分yのコア全体での合計体積Ｙを、コア部材１０a，１０bどうしの突き合わせ部に構成されるギャップgと孔xｇのコア全体での合計体積Ｇの０．５〜１０％とする。本実施形態では、コア部材１０a，１０bが各々２つの孔xｇを有するとともに、コア全体で２つのギャップgを有しており、これら孔xｇとギャップgの体積の合計が合計体積Ｇである。一方、各コア部材１０a，１０bにおいて、各孔xｇのコア部材幅方向両側に部分yがあり、コア全体で８箇所の部分yがある。これら８箇所の部分yの体積の合計が合計体積Ｙである。
【００２０】
部分yの合計体積Ｙがギャップgと孔xｇの合計体積Ｇの１０％を超えると、孔xｇによる十分なギャップ効果が得られず、リアクトルとしてのコア飽和を回避することができない。この結果、低電流域でのインダクタンス値が低下し、使用できないレベルとなる場合がある。一方、部分yの合計体積Ｙがギャップgと孔xｇの合計体積Ｇの０．５％未満では、孔xｇを形成するに当たって、部分yを残すような加工（例えば、鋼板の打ち抜き加工）が難しくなり、また、加工できたとしても、部分yの強度不足により製造工程で破損するおそれがある。
【００２１】
通常、孔xｇは貫通孔であるが、貫通孔ではなく、一部（孔の上端、下端、途中のいずれか）に非貫通部があってもよい。ただし、２箇所以上の非貫通部が存在すると、後工程でコアへの樹脂モールドなどを行う場合に残留空間が生じてしまうため、好ましくない。
コア部材幅方向における部分yの幅ｗｙは、ギャップ特性を有効に活用するという観点から、部分yが破損しない限度でなるべく小さくすることが好ましい。具体的には、部分yの幅ｗｙはコア部材幅ｗ（コアの脚部幅）の２０％以下が好ましい。また、コア部材１０a，１０bが積層コアである場合には、部分yの幅ｗｙは、加工性の観点から素材鋼板の板厚以上であることが好ましい。
孔xｇのコア部材長手方向での長さlｘは、ギャップ特性を有効に活用するという観点から、部分yの幅ｗｙよりも大きいことが好ましい。
通常、孔xｇには、コア１とコイル２の絶縁用の樹脂を圧入する際に、その樹脂が充填される。
【００２２】
本発明のコアの構造は、図１の実施形態以外にも種々の形態のコアに適用できる。図８（Ａ）〜（Ｃ）は、適用な可能なコアの形態例を示しているが、これらに限定されるものではない。
また、いわゆる６．５％高珪素鋼板は透磁率が高い素材であり、ギャップ効果が十分に得られないため低電流域でのインダクタンス値が低下するという本発明の課題は、そのような高珪素鋼板で構成される積層コアにおいて特に問題となりやすい。したがって、本発明は、コア部材が鋼板表層の珪素濃度が６．０mass％以上である高珪素鋼板の積層コアである場合に、特に大きな効果を発揮する。
【実施例】
【００２３】
［実施例１］
高珪素鋼板（６．５％Ｓｉ）を打ち抜き加工し、積層させた２つのコア部材で、図２に示す平面形状と寸法のコアを構成した発明例１〜４と比較例１，２のリアクトルを製作し、それらの直流重畳特性を測定した。また、同じく高珪素鋼板（６．５％Ｓｉ）を打ち抜き加工し、積層させた４つのコア部材で、図３に示す平面形状と寸法のコアを構成した従来例のリアクトルを製作し、その直流重畳特性を測定した。リアクトルの構成は、コア断面積４００ｍｍ２、コイルφ２．９ｍｍ、コイル巻線６０turnとした。
各リアクトルのコアの構成および製造工程でのコアの破損の有無を表１、表２に、直流重畳特性の測定結果を図４に、それぞれ示す。なお、表２のＡ〜Ｅは、図２および図３に示すコア各部の寸法Ａ〜Ｅである。
【００２４】
【表１】
0005987847.tif 000002
【００２５】
【表２】
0005987847.tif 000003
【００２６】
比較例１は、部分yの強度不足により製造時に部分yが破損し、製造できなかった。また、比較例２は、部分yの合計体積が多すぎるためにギャップ効果が低減し、低電流域でのインダクタンス値が低下して、使用できないレベルとなっている。これに対して発明例１〜４は、低電流域でインダクタンス値が低下することがなく、良好な特性が得られおり、コアが４つのコア部材で構成される従来例１（孔xｇ無し）と同レベルの直流重畳特性が得られている。
【００２７】
他の比較例として、高珪素鋼板（６．５％Ｓｉ）を打ち抜き加工し、積層させた２つのコア部材で、図２に示す平面形状においてギャップｇを設けないリアクトルを作製した。すなわち、この比較例は、本発明条件を満たす孔xｇを有するが、ギャップｇを有しないものである。リアクトルの構成は、図２のコア各部の寸法をＡ：２．１ｍｍ、Ｂ：０．１ｍｍ、Ｃ：０ｍｍとし、コア断面積４００ｍｍ２、コイルφ２．９ｍｍ、コイル巻線６０turnとした。このリアクトルについて直流重畳特性を測定した結果、初期インダクタンス値が定常部のインダクタンス値と比較して５倍以上の値となり、リアクトルとして使用が困難なレベルの特性を示した。
【００２８】
［実施例２］
高珪素鋼板（６．５％Ｓｉ）を打ち抜き加工し、積層させた２つのコア部材で、図５に示す平面形状と寸法のコアを構成した発明例５、６と比較例３のリアクトルを製作し、それらの直流重畳特性を測定した。また、同じく高珪素鋼板（６．５％Ｓｉ）を打ち抜き加工し、積層させた４つのコア部材で、図６に示す平面形状と寸法のコアを構成した従来例のリアクトルを製作し、その直流重畳特性を測定した。リアクトルの構成は、コア断面積４５０ｍｍ２、コイルφ２．９ｍｍ、コイル巻線６０turnとした。
各リアクトルのコアの構成および製造工程でのコアの破損の有無を表３、表４に、直流重畳特性の測定結果を図７に、それぞれ示す。なお、表４のＡ〜Ｅは、図５および図６に示すコア各部の寸法Ａ〜Ｅである。
【００２９】
【表３】
0005987847.tif 000004
【００３０】
【表４】
0005987847.tif 000005
【００３１】
比較例３は、部分yの合計体積が多すぎるためにギャップ効果が低減し、低電流域でのインダクタンス値が低下して、使用できないレベルとなっている。これに対して発明例５、６は、低電流域でインダクタンス値が低下することがなく、良好な特性が得られおり、コアが４つのコア部材で構成される従来例２（孔xｇ無し）と同レベルの直流重畳特性が得られている。
【符号の説明】
【００３２】
１  コア
２  コイル
１０，１０a，１０b  コア部材
１００  連結部
１０１  短脚部
１０２  長脚部
g  ギャップ
xｇ  孔
y  部分
Ａ  脚部
【図１】
0005987847.tif 000006
【図２】
0005987847.tif 000007
【図３】
0005987847.tif 000008
【図４】
0005987847.tif 000009
【図５】
0005987847.tif 000010
【図６】
0005987847.tif 000011
【図７】
0005987847.tif 000012
【図８】
0005987847.tif 000013