(57)【要約】      （修正有）【課題】コイルに備える二つの巻回部の温度差を低減できるリアクトルを提供する。【解決手段】リアクトル１は、巻線を巻回してなる第一巻回部２ａ及び第二巻回部２ｂを各巻回部の軸が平行するように備えるコイル２と、第一巻回部内に配置される第一内側コア部３１ａと、第二巻回部内に配置される第二内側コア部３１ｂと、巻回部外に配置されて両内側コア部同士を連結する外側コア部３２とを含む磁性コア３とを備える。第一内側コア部３１ａの構成材料の仕様と第二内側コア部３１ｂの構成材料の仕様とは異なっており、第二内側コア部３１ｂは、第二内側コア部３１ｂと第二巻回部２ｂとの交流損失が第一内側コア部３１ａと第一巻回部２ａとの交流損失よりも小さくなるように構成されている。【選択図】図１
2018133462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線を巻回してなる第一巻回部及び第二巻回部を各巻回部の軸が平行するように備えるコイルと、
前記第一巻回部内に配置される第一内側コア部と、前記第二巻回部内に配置される第二内側コア部と、前記巻回部外に配置されて両内側コア部同士を連結する外側コア部とを含む磁性コアとを備え、
前記第一内側コア部の構成材料の仕様と前記第二内側コア部の構成材料の仕様とが異なっており、
前記第二内側コア部は、前記第二内側コア部と前記第二巻回部との交流損失が前記第一内側コア部と前記第一巻回部との交流損失よりも小さくなるように構成されているリアクトル。
【請求項２】
前記第一内側コア部に含む磁性材料は、前記第二内側コア部に含む磁性材料よりも飽和磁束密度が高い材料である請求項１に記載のリアクトル。
【請求項３】
前記第一内側コア部の磁路断面積は、前記第二内側コア部の磁路断面積よりも小さい請求項２に記載のリアクトル。
【請求項４】
前記第一内側コア部は、圧粉成形体からなるコア片を含み、
前記第二内側コア部は、磁性粉末と樹脂とを含む複合材料の成形体からなるコア片を含む請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のリアクトル。
【請求項５】
前記第一内側コア部及び前記第二内側コア部はいずれも、圧粉成形体からなるコア片を含む、又は磁性粉末と樹脂とを含む複合材料の成形体からなるコア片を含む請求項２又は請求項３に記載のリアクトル。
【請求項６】
前記第一内側コア部及び前記第二内側コア部はいずれも、同一種の磁性粉末と樹脂とを含む複合材料の成形体からなるコア片を含み、
前記第二内側コア部に含む前記磁性粉末は、前記第一内側コア部に含む前記磁性粉末よりも平均粒径が小さい請求項１から請求項３のいずれか１項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、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、車載コンバータに適したリアクトルとして、巻線を巻回してなる一対の巻回部を各巻回部の軸が平行するように備えるコイルと、磁性材料から構成され、環状に組み合わせてなるコアとを備えるものを開示する。このコアは、各巻回部内に配置される二つのコイル配置部（内側コア部に相当）と、巻回部外に配置されて両コイル配置部同士を連結する二つの露出部（外側コア部に相当）とを備え、コイル配置部や露出部をなす分割片が接着剤で接合されて、ギャップを有さない一体物となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０３３０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような二つの巻回部を備えるコイルと、巻回部の内外に配置される環状の磁性コアとを備えるリアクトルに対して、二つの巻回部の温度差を低減することが望まれている。
【０００５】
リアクトルの設置状態として、一方の巻回部はリアクトルの設置対象に備える冷却機構によって十分に冷却されるものの、他方の巻回部は十分に冷却されないような設置状態が有り得る。ここで、従来、上記二つの巻回部は同一仕様とされる。詳しくは、各巻回部は、同一種の材料からなり、同一の導体断面積及び同一形状の巻線を、同一形状、同一の大きさ、同一の巻き数に螺旋状に巻回されてなる。また、従来、磁性コアについてもコイル配置部同士、露出部同士は、同一仕様とされる。即ち、各コイル配置部は、同一種の材料からなり、同一形状、同一の大きさである。このように両巻回部、両コイル配置部が同一仕様であるリアクトルについて、上述した他方の巻回部が十分に冷却されない設置状態である場合、他方の巻回部は一方の巻回部よりも高温となり、二つの巻回部の温度差が大きくなる可能性がある。他方の巻回部の温度が高過ぎると、磁性コアの損失の増大などを招くため、このような不具合を防止するためにコイルへの通電電流値を小さく設定する必要がある。従って、二つの巻回部の温度差が大きくなり得ること、特に他方の巻回部の過熱を招き得ることは、コイルの使用電流値を制限することになる。
【０００６】
そこで、コイルに備える二つの巻回部の温度差を低減できるリアクトルを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示のリアクトルは、
巻線を巻回してなる第一巻回部及び第二巻回部を各巻回部の軸が平行するように備えるコイルと、
前記第一巻回部内に配置される第一内側コア部と、前記第二巻回部内に配置される第二内側コア部と、前記巻回部外に配置されて両内側コア部同士を連結する外側コア部とを含む磁性コアとを備え、
前記第一内側コア部の構成材料の仕様と前記第二内側コア部の構成材料の仕様とが異なっており、
前記第二内側コア部は、前記第二内側コア部と前記第二巻回部との交流損失が前記第一内側コア部と前記第一巻回部との交流損失よりも小さくなるように構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
上記のリアクトルは、コイルに備える二つの巻回部の温度差を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態のリアクトルの一例を示す概略斜視図である。
【図２】実施形態のリアクトルに備える磁性コアの一例を示す平面図である。
【図３】実施形態のリアクトルに備える磁性コアの別例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［本発明の実施の形態の説明］
最初に本発明の実施形態を列記して説明する。
（１）本発明の一態様に係るリアクトルは、
巻線を巻回してなる第一巻回部及び第二巻回部を各巻回部の軸が平行するように備えるコイルと、
前記第一巻回部内に配置される第一内側コア部と、前記第二巻回部内に配置される第二内側コア部と、前記巻回部外に配置されて両内側コア部同士を連結する外側コア部とを含む磁性コアとを備え、
前記第一内側コア部の構成材料の仕様と前記第二内側コア部の構成材料の仕様とが異なっており、
前記第二内側コア部は、前記第二内側コア部と前記第二巻回部との交流損失が前記第一内側コア部と前記第一巻回部との交流損失よりも小さくなるように構成されている。
構成材料の仕様とは、構成材料の成分（磁性材料の種類（組成）、樹脂などの非磁性材料の有無など）、構成材料の大きさ（磁性材料からなる粉末（磁性粉末）を含む場合には磁性粉末の平均粒径など）などが挙げられる。
内側コア部と巻回部との交流損失とは、内側コア部の鉄損と巻回部の交流銅損とを合わせた損失をいう。
第一内側コア部及び第二内側コア部の少なくとも一方は、ギャップを含むことができる。
【００１１】
上記のリアクトルによれば、コイルに備える二つの巻回部の温度差を低減し易い。詳しくは以下の通りである。
【００１２】
例えば、第二内側コア部の構成材料（以下、第二材料と呼ぶことがある）を第一内側コア部の構成材料（以下、第一材料と呼ぶことがある）よりも鉄損が低い成分からなるものとする。この場合、第二内側コア部の鉄損は第一内側コア部の鉄損よりも小さい。又は、例えば、第二材料と第一材料とを同一種の磁性材料からなる粉末を含むものであって、第二材料の粉末は、第一材料よりも微細なものとする。この場合、第二内側コア部の渦電流損は第一内側コア部の渦電流損よりも小さく、結果として第二内側コア部の鉄損は第一内側コア部の鉄損よりも小さい。これら二つの場合はいずれも、両巻回部が同一仕様のものであっても、第二内側コア部と第二巻回部との交流損失（以下、第二交流損失と呼ぶことがある）は第一内側コア部と第一巻回部との交流損失（以下、第一交流損失と呼ぶことがある）よりも小さい。
【００１３】
又は、例えば、第二内側コア部がギャップを含まず、第一内側コア部がギャップを含むものとする。この場合、第二材料及び第一材料の種類にもよるが、ギャップ部分からの漏れ磁束によって第一巻回部の交流銅損が第二巻回部の交流銅損よりも大きくなり易い。そのため、両巻回部が上述のように同一仕様のものであり、第一内側コア部に含む磁性材料が第二内側コア部に含む磁性材料よりも鉄損が低い成分であっても、第二交流損失を第一交流損失よりも小さくできることがある。
【００１４】
上述のように交流損失を考慮して、第二材料の仕様及び第一材料の仕様などを調整することで、いずれの場合も、第二交流損失を第一交流損失よりも小さくすることができる。ひいては、コイルの通電時、第二交流損失に基づく合計発熱量を第一交流損失の合計発熱量よりも小さくできる。即ち、第二内側コア部及び第二巻回部を相対的に発熱し難くして、温度上昇を低減できる。
【００１５】
上記のリアクトルは、第二交流損失が第一交流損失よりも小さくなるように第二内側コア部の構成材料の仕様と第一内側コア部の構成材料の仕様とが異なる。このような上記のリアクトルを例えば冷却性能に差が有る設置対象に設置する場合、冷却性能が高い側に第一内側コア部及び第一巻回部を配置し、冷却性能が低い側に第二内側コア部及び第二巻回部を配置する。このとき、第一内側コア部及び第一巻回部は、相対的に発熱し易く、温度上昇し易いものの、設置対象によって十分に冷却されるため、温度上昇が低減される。一方、第二内側コア部及び第二巻回部は、設置対象によって十分に冷却されないものの、相対的に発熱し難いため、温度上昇が低減される。従って、上記のリアクトルは、冷却性能に差が有る設置対象に設置される場合でも、二つの巻回部の温度差を低減でき、好ましくは均一的な温度をとり易い。
【００１６】
（２）上記のリアクトルの一例として、
前記第一内側コア部に含む磁性材料は、前記第二内側コア部に含む磁性材料よりも飽和磁束密度が高い材料である形態が挙げられる。
【００１７】
飽和磁束密度が高い磁性材料は、鉄損が大きい材料が多い。そのため、第一内側コア部を第二内側コア部よりも飽和磁束密度が高いもの、第二内側コア部を第一内側コア部よりも鉄損が低いものとすることができる。従って、上記形態は、上述の冷却性能が異なる設置対象に設置される場合でも、二つの巻回部の温度差をより低減できる。また、飽和磁束密度が高い第一内側コア部は、その磁路断面積を小さくし易く、この点から小型、軽量化を図ることができる。
【００１８】
（３）上述の第一材料に飽和磁束密度が高い磁性材料を含む上記（２）のリアクトルの一例として、
前記第一内側コア部の磁路断面積は、前記第二内側コア部の磁路断面積よりも小さい形態が挙げられる。
【００１９】
上記形態は、第一内側コア部の磁路断面積が小さいことで、上述のように小型、軽量化を図ることができる。また、その反対として、第二内側コア部の磁路断面積をより大きくすることができ、第二内側コア部の放熱面積（放熱密度）を増大して、第二内側コア部の温度上昇を低減し易い。従って、上記形態は、上述の冷却性能が異なる設置対象に設置する場合でも、二つの巻回部の温度差をより低減できる。
【００２０】
（４）上記のリアクトルの一例として、
前記第一内側コア部は、圧粉成形体からなるコア片を含み、
前記第二内側コア部は、磁性粉末と樹脂とを含む複合材料の成形体からなるコア片を含む形態が挙げられる。
【００２１】
例えば、同一種の磁性材料からなる粉末を用いた圧粉成形体と複合材料の成形体とを比較すると、複合材料の成形体の鉄損はより小さい。このような第二内側コア部は、第一内側コア部よりも鉄損が小さい。従って、上記形態は、上述の冷却性能が異なる設置対象に設置される場合でも、二つの巻回部の温度差をより低減できる。また、複合材料の成形体は、樹脂の含有量を高めるなどして、より低損失にし易い。この場合、第二内側コア部の温度上昇を低減し易い。圧粉成形体は、複合材料よりも磁性材料の含有量を高めて、飽和磁束密度を高められる。この場合、上述のように第一内側コア部の小型、軽量化によるリアクトルの小型、軽量化を図ることができる。
【００２２】
（５）上述の第一材料に飽和磁束密度が高い磁性材料を含む上記（２）又は上記（３）のリアクトルの一例として、
前記第一内側コア部及び前記第二内側コア部はいずれも、圧粉成形体からなるコア片を含む、又は磁性粉末と樹脂とを含む複合材料の成形体からなるコア片を含む形態が挙げられる。
【００２３】
上記形態は、上述した二つの巻回部の温度差を低減できる効果に加えて、圧粉成形体からなるコア片を含む形態では、上述のように飽和磁束密度が高く、小型、軽量化を図り易い。複合材料からなるコア片を含む形態では、上述のように、より低損失にし易く、両巻回部の温度上昇を低減し易い。
【００２４】
（６）上記のリアクトルの一例として、
前記第一内側コア部及び前記第二内側コア部はいずれも、同一種の磁性粉末と樹脂とを含む複合材料の成形体からなるコア片を含み、
前記第二内側コア部に含む前記磁性粉末は、前記第一内側コア部に含む前記磁性粉末よりも平均粒径が小さい形態が挙げられる。
【００２５】
上記形態は、複合材料からなるコア片を含むため、上述のようにより低損失にし易く、両巻回部の温度上昇を低減し易い。複合材料に含む磁性粉末の粒径が小さいほど、鉄損、特に渦電流損が小さくなり易い。このような微細な磁性粉末を含む第二内側コア部は、第一内側コア部よりも鉄損がより小さい。従って、上記形態は、上述の冷却性能が異なる設置対象に設置される場合でも、二つの巻回部の温度差をより低減できる。
【００２６】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、図面を参照して、本発明の実施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。
【００２７】
［実施形態１］
図１〜図３を参照して、実施形態１のリアクトル１、リアクトル１に備える磁性コア３を説明する。
【００２８】
（リアクトル）
（（全体構成））
実施形態１のリアクトル１は、図１に示すように巻線２ｗを巻回してなる第一巻回部２ａ及び第二巻回部２ｂを備えるコイル２と、巻回部の内外に配置される環状の磁性コア３とを備える。両巻回部２ａ，２ｂは、各巻回部２ａ，２ｂの軸が平行するように横並びに設けられる。磁性コア３は、第一巻回部２ａ内に配置される第一内側コア部３１ａと、第二巻回部２ｂ内に配置される第二内側コア部３１ｂと、巻回部２ａ，２ｂ外に配置されて両内側コア部３１ａ，３１ｂ同士を連結する二つの外側コア部３２，３２とを含む。磁性コア３は、各内側コア部３１ａ，３１ｂの軸が平行するように離間して配置された両内側コア部３１ａ，３１ｂを繋ぐように外側コア部３２，３２が配置され、環状に組み付けられることで、コイル２を励磁したときに閉磁路を形成する。
【００２９】
実施形態１のリアクトル１では、第一内側コア部３１ａの構成材料の仕様と第二内側コア部３１ｂの構成材料の仕様とが異なる。かつ、第二内側コア部３１ｂは、第二内側コア部３１ｂと第二巻回部２ｂとの交流損失（第二交流損失）が第一内側コア部３１ａと第一巻回部２ａとの交流損失（第一交流損失）よりも小さくなるように構成されている。代表的には、第二内側コア部３１ｂに含む磁性材料と第一内側コア部３１ａに含む磁性材料とが異種であったり、第二内側コア部３１ｂが樹脂をより多く含んだりする。このような第二内側コア部３１ｂは第一内側コア部３１ａよりも鉄損を小さくし易い。このことから、第二交流損失を第一交流損失よりも小さくできる。ひいては第二交流損失に基づく発熱量を第一交流損失に基づく発熱量よりも小さくできる。いわば、第二内側コア部３１ｂ及び第二巻回部２ｂを第一内側コア部３１ａ及び第一巻回部２ａよりも発熱し難いものとすることができる。このようなリアクトル１は、第二内側コア部３１ｂ及び第二巻回部２ｂが第一内側コア部３１ａ及び第一巻回部２ａよりも十分に冷却されない場合であっても、二つの巻回部２ａ，２ｂの温度差を低減できる。
以下、磁性コア３を中心に詳細に説明する。
【００３０】
（（コイル））
この例のコイル２は、図１に示すように２本の巻線２ｗ，２ｗをそれぞれ螺旋状に巻回してなる筒状の第一巻回部２ａ及び第二巻回部２ｂと、両巻線２ｗ，２ｗの一端部同士が接合されてなる接合部２０とを備える。このコイル２は、各巻線２ｗ，２ｗによって各巻回部２ａ，２ｂを形成して上述のように横並びに配置し、各巻回部２ａ，２ｂから延びる巻線２ｗ，２ｗの一端部を適宜屈曲して先端部分を電気的に接続して接合部２０を形成して製造される一体物である。接続には、各種の溶接や半田付け、ロウ付けなどが利用できる。巻線２ｗの他端部はいずれも、巻回部２ａ，２ｂから適宜な方向に引き出され、端子金具（図示せず）が適宜取り付けられ、電源などの外部装置（図示せず）に電気的に接続される。
【００３１】
この例の巻回部２ａ，２ｂは同一仕様のものである。詳しくは、巻線２ｗ，２ｗはいずれも同一仕様の線材であり、銅などからなる平角線の導体と、導体の外周を覆うポリアミドイミドなどからなる絶縁被覆とを備える被覆平角線、いわゆるエナメル線である。巻回部２ａ，２ｂはいずれも、角部を丸めた四角筒状のエッジワイズコイルであり、形状・大きさ・巻回方向・ターン数が同一である。コイル２は、二つの巻回部２ａ，２ｂを横並びに備える同一仕様のものであればよく、公知のものを利用できる。例えば、１本の連続する巻線によって形成される巻回部２ａ，２ｂと、この巻線における巻回部２ａ，２ｂ間に介在する部分によって形成される連結部とを備えるコイルなどとすることができる。巻線や巻回部２ａ，２ｂの仕様は適宜変更できる。
【００３２】
（（磁性コア））
磁性コア３について、まず、その構造を説明し、次に構成材料、第一内側コア部３１ａ及び第二内側コア部３１ｂの具体的な組み合わせを順に説明する。
【００３３】
＜構造＞
磁性コア３は、代表的には、図２，図３に示すように磁性材料を含む複数のコア片（図２ではコア片３１０，３２０、図３では、コア片３１０，３１２，３２０）を備え、これらコア片を環状に組み付けてなる組物である形態が挙げられる。また、図２に示す磁性コア３Ａのように隣り合うコア片間にギャップを含まない形態、図３に示す磁性コア３Ｂのように隣り合うコア片間にギャップを含む形態が挙げられる。図３では、第一内側コア部３１ａ及び第二内側コア部３１ｂの少なくとも一方にギャップを含む場合、特に第一内側コア部３１ａに少なくとも一つのギャップ材３３を含む場合を例示する。
【００３４】
図２に示すギャップを含まない形態では、各内側コア部３１ａ，３１ｂを一つのコア片３１０，３１０からなるものとし、二つの外側コア部３２，３２をそれぞれ一つのコア片３２０，３２０からなるものとすることが挙げられる。この場合、コア片３１０，３１０，３２０，３２０をそれぞれ一体成形品とすることができ、コア片の製造性、磁性コア３の組立作業性に優れる。
【００３５】
図３に示すギャップを含む形態では、例えば、第一内側コア部３１ａを複数のコア片３１２と少なくとも一つのギャップ材３３とからなるものとし、第二内側コア部３１ｂ及び二つの外側コア部３２，３２はいずれも一つのコア片３１０，３２０，３２０からなるものとすることが挙げられる。又は、各内側コア部３１ａ，３１ｂを、複数のコア片と少なくとも一つのギャップ材からなるものとすることが挙げられる（図示せず）。
【００３６】
各コア片３１０，３１２，３２０は、適宜な形状、大きさに成形されてなる成形体である。図１〜図３では、直方体状のコア片を例示する。具体的には、圧粉成形体からなるコア片、磁性粉末と樹脂とを含む複合材料の成形体からなるコア片、珪素鋼板などの軟磁性材料からなる板材を積層した積層体からなるコア片、フェライトコアなどの焼結体からなるコア片などが挙げられる。
【００３７】
圧粉成形体は、磁性粉末、バインダ、適宜潤滑剤を含む混合粉末を所定の形状に圧縮成形したもの、更に成形後に熱処理を施したものが挙げられる。バインダには樹脂などを利用でき、その含有量は３０体積％以下程度、更に２０体積％以下、１５体積％以下程度が挙げられる。熱処理によって、バインダを消失させたり、熱変性物にしたりして、樹脂などのバインダを実質的に含まないものとすることができる。圧粉成形体は、複合材料の成形体に比較して磁性材料の含有量を高め易い。例えば、圧粉成形体中の磁性材料の含有量は８０体積％超、更に８５体積％以上が挙げられる。同一種の磁性材料を含む場合、圧粉成形体は磁性材料が多いため、飽和磁束密度が高いコア片とし易い。飽和磁束密度が高いため、所定のインダクタンスを満たす範囲で、圧粉成形体からなるコア片の大きさをより小さくし易い。従って、圧粉成形体からなるコア片は、複合材料の成形体からなるコア片よりも小型にし易い。また、飽和磁束密度が高いため、圧粉成形体からなるコア片を含むリアクトル１は、大電流用途（例えば１００Ａ以上、更に２００Ａ以上）に好適に利用できる。但し、電流が大きいと磁気飽和し易くなることから、圧粉成形体からなるコア片を含む場合には、上述のギャップを含むことが好ましい。
【００３８】
複合材料の成形体は、射出成形や注型成形などの適宜な成形方法によって製造されたものが挙げられる。複合材料の成形体は、コイル２の巻回部２ａ，２ｂを成形型として、巻回部２ａ，２ｂ内に直接成形されたものとすることもできる（後述の変形例（１）,（２）参照）。複合材料の成形体は、磁性粉末の粉末粒子間に樹脂が介在するため、圧粉成形体に比較して、鉄損、特に渦電流損を低減し易く、低損失なコア片とし易い。即ち、鉄損に基づく発熱量が少なく、温度上昇し難いコア片とし易い。低損失であるため、複合材料の成形体からなるコア片を含むリアクトル１は、高周波用途（例えば、２０ｋＨｚ以上、更に２５ｋＨｚ以上、３０ｋＨｚ以上）とした場合でも鉄損を低減し易い。その他、複合材料の成形体は、複雑な形状であっても容易に成形でき、製造性に優れる。また、使用電流値にもよるが、複合材料の成形体からなるコア片を含む磁性コア３は、上述のギャップを含まない形態とすることができる。
【００３９】
ギャップ材３３は、アルミナや樹脂などの非磁性材料や、磁性粉末と樹脂などの非磁性材料とを含み、上述のコア片よりも比透磁率が低い混合材などからなるものが挙げられる。図３では、ギャップ材３３として、上述の非磁性材料などからなる板材を例示する。その他のギャップとして、エアギャップとすることもできる。図２に示す磁性コア３Ａのようにギャップを有さない場合、ギャップ部分からの漏れ磁束に起因する交流銅損を低減し易く、交流銅損に基づく巻回部２ａ，２ｂの発熱を低減し易い。図３に示す磁性コア３Ｂのようにギャップを備えると、大電流を流す場合でも磁性コア３Ｂの磁気飽和を抑制できる。ギャップは、磁気飽和を低減、抑制することが望まれる場合に適宜設けるとよい。
【００４０】
＜構成材料＞
上述のコア片の構成材料は、実質的に磁性材料のみである形態（例えば、圧粉成形体、積層体、焼結体など）、磁性材料と樹脂とを含む形態（例えば、複合材料など）が挙げられる。
【００４１】
磁性材料は、軟磁性材料である金属や非金属などが挙げられる。金属では、実質的にＦｅからなる純鉄、種々の添加元素を含み、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる鉄基合金、Ｆｅ以外の鉄族金属やその合金などが挙げられる。鉄基合金は、例えば、Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｃ合金などが挙げられる。非金属ではフェライトなどが挙げられる。純鉄は、鉄基合金に比較して飽和磁束密度が高い傾向にある。鉄基合金は、純鉄に比較して鉄損が低い傾向にある。
【００４２】
圧粉成形体では、代表的には原料に用いた磁性粉末が圧縮成形によって塑性変形されて存在する。複合材料の成形体では、代表的には原料に用いた磁性粉末が樹脂中に分散した状態で存在し、この磁性粉末は原料に用いた粉末の成分、大きさ、形状などを実質的に維持する。複合材料中の磁性粉末の平均粒径は、例えば１μｍ以上１０００μｍ以下が挙げられる。上記平均粒径が小さいほど、粉末粒子自体に生じ得る鉄損、特に渦電流損が小さく、低損失なコア片にし易い。より低損失を望む場合、上記平均粒径は、１μｍ以上１００μｍ以下、更に１μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。上記平均粒径が大きいほど、比透磁率を大きくし易く、複合材料からの漏れ磁束を低減し易い。また、粒径が大きい磁性粉末は取り扱い易く、製造過程での作業性に優れる。上記平均粒径は、例えば、複合材料から樹脂などを除去して磁性粉末のみを抽出し、この磁性粉末を市販の粒度測定装置によって測定することで求められる。簡略的には、複合材料の成形体の断面をとり、断面における各粉末粒子の面積相当円の直径をこの粉末粒子の粒径とし、断面に存在する１０個以上の粉末粒子の粒径の平均値を上記平均粒径とすることができる。
【００４３】
上述の圧粉成形体や積層体からなるコア片では、上述の磁性材料の他、軟磁性材料からなる粉末粒子間や板材間に介在する絶縁材を含むことができる。この絶縁材によって粉末粒子間や板材間が絶縁されることで、鉄損、特に渦電流損を低減でき、低損失なコア片とすることができる。上述の複合材料に含む磁性粉末を、磁性材料からなる粉末粒子の外周に絶縁被覆を備える被覆粒子からなるものとすることができる。この場合、粉末粒子間に絶縁材が確実に存在するため、より低損失なコア片とすることができる。
【００４４】
複合材料に含む樹脂は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、常温硬化性樹脂、低温硬化性樹脂などが挙げられる。熱可塑性樹脂は、例えば、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ナイロン６やナイロン６６といったポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）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。熱硬化性樹脂は、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。その他、不飽和ポリエステルに炭酸カルシウムやガラス繊維が混合されたＢＭＣ（Ｂｕｌｋ  ｍｏｌｄｉｎｇ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ）、ミラブル型シリコーンゴム、ミラブル型ウレタンゴムなども利用できる。
【００４５】
複合材料中の磁性粉末の含有量は、例えば、３０体積％以上８０体積％以下、更に５０体積％以上７５体積％以下が挙げられる。複合材料中の樹脂の含有量は１０体積％以上７０体積％以下、更に２０体積％以上５０体積％以下が挙げられる。また、複合材料は、磁性粉末及び樹脂に加えて、アルミナやシリカなどの非磁性かつ非金属材料からなるフィラー粉末を含有することができる。フィラー粉末の含有量は、０．２質量％以上２０質量％以下、更に０．３質量％以上１５質量％以下、０．５質量％以上１０質量％以下が挙げられる。磁性粉末の含有量が多いほど、飽和磁束密度を高め易く、小型にし易い。磁性粉末が金属からなる場合に磁性粉末の含有量が多いと、放熱性を高め易い。一方、樹脂の含有量が多いほど、磁性粉末の粉末粒子間に介在する樹脂によって絶縁性を高めて、渦電流損を低減し易く、低損失である。フィラー粉末を含有する場合、絶縁性の向上による低損失化、放熱性の向上などが期待できる。
【００４６】
＜組み合わせ＞
具体的な組み合わせとして、上述の構造から区別すると以下が挙げられる。
（１）第一内側コア部３１ａ及び第二内側コア部３１ｂはいずれも、圧粉成形体からなるコア片を含む。
（２）第一内側コア部３１ａは、圧粉成形体からなるコア片を含み、第二内側コア部３１ｂは、磁性粉末と樹脂とを含む複合材料の成形体からなるコア片を含む。
（３）第一内側コア部３１ａ及び第二内側コア部３１ｂはいずれも、磁性粉末と樹脂とを含む複合材料の成形体からなるコア片を含む。
上記（１）では、圧粉成形体からなるコア片を含む第一内側コア部３１ａ及び第二内側コア部３１ｂの双方に、上記（２）では圧粉成形体からなるコア片を含む第一内側コア部３１ａにギャップを備える形態（図３参照）とすると、磁気飽和し難い。上記（３）において複合材料からなるコア片を多く備える形態では、磁気飽和し難いことから、ギャップを含まない形態（図２参照）とすることができる。
【００４７】
上述の（１）から（３）のいずれの形態についても、代表的には、第一内側コア部３１ａに含む磁性材料と第二内側コア部３１ｂに含む磁性材料とが異種の材料である形態が挙げられる。例えば、第一内側コア部３１ａに含む磁性材料は、第二内側コア部３１ｂに含む磁性材料よりも飽和磁束密度が高い材料である形態が挙げられる。飽和磁束密度が高い材料は、鉄損が大きい材料が多い。そのため、第一内側コア部３１ａを第二内側コア部３１ｂよりも飽和磁束密度が高いもの、第二内側コア部３１ｂを第一内側コア部３１ａよりも鉄損が低いものとすることができる。従って、この形態は、第二交流損失を第一交流損失よりも小さくできる。飽和磁束密度が比較的高い磁性材料として純鉄、飽和磁束密度が比較的低い磁性材料として鉄基合金が挙げられる。第一内側コア部３１ａ，第二内側コア部３１ｂについて、構造と磁性材料の組成との組み合わせ例を表１に示す。第一材料が高い飽和磁束密度を有する形態の組み合わせ例は、試料Ｎｏ．１，Ｎｏ．２−１，Ｎｏ．３−１が相当する。その他の組み合わせとして、第一内側コア部３１ａに含む磁性材料は、飽和磁束密度が比較的高い鉄基合金（例えば、Ｆｅ−Ｓｉ合金）であり、第二内側コア部３１ｂに含む磁性材料は、飽和磁束密度が比較的低い鉄基合金（例えば、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金）であるものなどが挙げられる。
【００４８】
【表１】
2018133462.tif 000003
【００４９】
なお、試料Ｎｏ．２−２では、第二内側コア部３１ｂは樹脂を含む複合材料からなるコア片を備えるものの、飽和磁束密度が高い純鉄を含む。そのため、複合材料中の純鉄の含有量などによっては、複合材料からなるコア片を含む第二内側コア部３１ｂの鉄損が、圧粉成形体からなるコア片を含む第一内側コア部３１ａよりも大きい場合がある。このような場合、第一内側コア部３１ａを、ギャップを含むものとすることで、ギャップ部分からの漏れ磁束に起因する第一巻回部２ａの交流銅損が増大し、結果として、第二交流損失を第一交流損失よりも小さくできる。
【００５０】
第一内側コア部３１ａを上述のように飽和磁束密度が高い磁性材料を含むコア片を備えるものとする場合、このコア片は磁気飽和し難いため、より小さくできる。例えば、図３に示すように第一内側コア部３１ａの磁路断面積が第二内側コア部３１ｂの磁路断面積よりも小さい形態とすることができる。この形態は、第一内側コア部３１ａが小型、軽量であるため、この第一内側コア部３１ａを備える磁性コア３Ｂは小型、軽量である。また、第一内側コア部３１ａが小さいことで、第一巻回部２ａとの間を広く確保でき、第一内側コア部３１ａからの漏れ磁束に起因する第一巻回部２ａの交流銅損を低減して、第一巻回部２ａの温度上昇を低減し易い。但し、第一内側コア部３１ａが小さいことで放熱面積（放熱密度）が小さくなり、この点から温度上昇し易いと考えられる。一方、第二内側コア部３１ｂは、第一内側コア部３１ａよりも磁路断面積を大きくすることができるため、放熱面積（放熱密度）を増大して温度上昇を低減し易い。結果として、この形態も、第二交流損失を第一交流損失よりも小さくできる。
【００５１】
コア片の構造が異なる上記（２）の形態、磁性粉末の大きさを異ならせられる上記（３）の形態では、第一内側コア部３１ａに含む磁性材料と第二内側コア部３１ｂに含む磁性材料とを同一種の材料とすることができる。
【００５２】
上記（２）の形態の具体例として、表１の試料Ｎｏ．２−３（又はＮｏ．２−４）に示すように、第一内側コア部３１ａは、純鉄（又は鉄基合金）の圧粉成形体からなるコア片を含み、第二内側コア部３１ｂは、純鉄（又は鉄基合金）の磁性粉末を含む複合材料の成形体からなるコア片を含むものが挙げられる。樹脂を含む複合材料は圧粉成形体よりも鉄損が低くなり易い。そのため、同種の磁性材料を含む場合には、コア片の構造を異ならせることで、第二内側コア部３１ｂを第一内側コア部３１ａよりも鉄損が低いものとすることができる。その結果、この場合も、第二交流損失を第一交流損失よりも小さくできる。
【００５３】
上記（３）の形態の具体例として、表１の試料Ｎｏ．３−２，Ｎｏ．３−３に示すように第一内側コア部３１ａ及び第二内側コア部３１ｂをいずれも、同一種の磁性粉末（Ｎｏ．３−２では純鉄、Ｎｏ．３−３では鉄基合金）と樹脂とを含む複合材料の成形体からなるコア片を含み、第二内側コア部３１ｂに含む磁性粉末を第一内側コア部３１ａに含む磁性粉末よりも平均粒径が小さい形態とすることが挙げられる。磁性粉末が微細であるほど、上述のように鉄損、特に渦電流損を低減し易い。そのため、第一内側コア部３１ａ及び第二内側コア部３１ｂがいずれも、同一種の磁性粉末を含む複合材料の成形体からなるコア片を含む場合でも、微細粉末を含む第二内側コア部３１ｂを第一内側コア部３１ａよりも鉄損が低いものとすることができる。その結果、この場合も、第二交流損失を第一交流損失よりも小さくできる。
【００５４】
外側コア部３２，３２をなすコア片３２０，３２０は、上述した圧粉成形体、複合材料の成形体、積層体、焼結体から選択されるものを利用できる。外側コア部３２は、代表的には第一内側コア部３１ａに含むコア片３１０，３１２と同様な材料からなるものが挙げられる。例えば、コア片３２０，３２０を複合材料の成形体とする場合、図２に示すようなギャップを含まない磁性コア３Ａとすることが挙げられる。又は、コア片３２０，３２０を圧粉成形体とする場合、図３に示すようなギャップを含む磁性コア３Ｂとすることが挙げられる。
【００５５】
第一交流損失、第二交流損失の測定方法として、例えば、内側コア部３１ａ，３１ｂ、各巻回部２ａ，２ｂをモデル化し、シミュレーションを利用してＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）解析を行うことなどが挙げられる。この場合、各内側コア部３１ａ，３１ｂの仕様（磁性材料の種類、樹脂の含有量、磁性粉末の平均粒径、ギャップの有無など）、各巻回部２ａ，２ｂの仕様（巻線２ｗの種類、巻回部２ａ，２ｂの形状、大きさ、ターン数など）などに基づいて、各内側コア部３１ａ，３１ｂ及び各巻回部２ａ，２ｂをモデル化するとよい。又は、各内側コア部３１ａ，３１ｂ、各巻回部２ａ，２ｂをそれぞれ分解して、それぞれの鉄損、交流銅損を市販の測定装置で測定して、測定結果を合せることが挙げられる。両巻回部２ａ，２ｂが同一仕様である場合、簡略的には、第一材料と第二材料の種類の相違や磁性粉末の平均粒径の相違、ギャップの有無などから、鉄損の大小を、鉄損と交流銅損とを合算した交流損失の大小として把握できる場合がある。
【００５６】
（用途）
実施形態１のリアクトル１は、例えば、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利用できる。
【００５７】
（主要な効果）
実施形態１のリアクトル１は、第二交流損失が第一交流損失よりも小さくなるように第一内側コア部３１ａの構成材料の仕様と第二内側コア部３１ｂの構成材料の仕様とが異なる。このようなリアクトル１は、例えば、冷却性能に差が有る設置対象に設置する場合、冷却性能が高い側に第一内側コア部３１ａ及び第一巻回部２ａを配置し、冷却性能が低い側に第二内側コア部３１ｂ及び第二巻回部２ｂを配置する。このように配置すれば、第二内側コア部３１ｂ及び第二巻回部２ｂは、第一内側コア部３１ａ及び第一巻回部２ａに比較して、設置対象から十分に冷却されない。しかし、第二内側コア部３１ｂ及び第二巻回部２ｂは、第二交流損失が第一交流損失よりも小さく、第二交流損失に基づく発熱量が少なく、発熱し難いものといえる。そのため、上述のように冷却状態に差が有るものの、両巻回部２ａ，２ｂの温度差を低減できる、好ましくは温度差を実質的に無くして均一的な温度とすることができる。巻回部２ａ，２ｂの温度差が小さいことで、一方の巻回部が高温過ぎることに起因して使用温度が制限されることを防止できる。そのため、実施形態１のリアクトル１は、最高使用温度を高められる、換言すれば使用電流値を大きくでき、使用可能な条件が大きく、汎用性に優れる。
【００５８】
［変形例］
上述の実施形態に対して、以下の少なくとも一つの変更や追加が可能である。
（１）コイル２を、巻回部２ａ，２ｂの表面の少なくとも一部を覆う樹脂モールド部を備えるモールドコイルとすることができる。
この場合、例えば、巻回部２ａ，２ｂの内周面の少なくとも一部を樹脂モールド部で覆うと、コイル２と磁性コア３間（特に巻回部２ａ，２ｂと内側コア部３１ａ，３１ｂ間）に介在する樹脂部分によって、両者間の電気絶縁性を高められる。また、この場合、巻回部２ａ，２ｂを成形型に利用して、複合材料の成形体からなる内側コア部３１ａ，３１ｂを射出成形などによって成形することができる。
樹脂モールド部の構成材料は、例えば、複合材料の項で説明した各種の熱可塑性樹脂、各種の熱硬化性樹脂などの絶縁性樹脂が挙げられる。絶縁性樹脂にアルミナやシリカなどの非磁性かつ非金属粉末を含有すれば、放熱性や電気絶縁性などを高められる。
【００５９】
（２）コイル２を、上述の樹脂モールド部に代えて、又は樹脂モールド部の具備に加えて、巻回部２ａ，２ｂを構成する隣り合うターン同士を接合する熱融着樹脂部（図示せず）を備える一体コイルとすることができる。
この場合、巻回部２ａ，２ｂを成形型に利用して、複合材料の成形体からなる内側コア部３１ａ，３１ｂを射出成形などによって成形することができる。
【００６０】
（３）上述の樹脂モールド部に代えて、コイル２と磁性コア３間に介在され、上述の絶縁性樹脂からなる介在部材（ボビンなど）を備えることができる。
この場合、コイル２と磁性コア３間の電気絶縁性を高められる。
【００６１】
（４）磁性コア３を、その表面の少なくとも一部、特に内側コア部３１ａ，３１ｂの表面の少なくとも一部を覆い、上述の絶縁性樹脂からなる樹脂モールド部を備えるモールドコアとすることができる。
この場合、コイル２と磁性コア３間、特に巻回部２ａ，２ｂと内側コア部３１ａ，３１ｂ間の電気絶縁性を高められる。
【００６２】
（５）温度センサ、電流センサ、電圧センサ、磁束センサなどのリアクトルの物理量を測定するセンサ（図示せず）を備える。
温度センサを備える場合、温度が高くなり易いと考えられる第二巻回部２ｂや第二内側コア部３１ｂの近傍に温度センサを配置することが挙げられる。
【００６３】
（６）巻回部２ａ，２ｂにおける巻線の露出箇所（モールドコイルの場合には樹脂モールド部からの露出箇所）に放熱板又は放熱層を備える。
この場合、両巻回部２ａ，２ｂの温度上昇をより低減し易く、コイル２の使用電流値を高められる。
放熱板は、アルミニウムやアルミニウム合金などからなる金属板とすると、熱伝導率が高く、放熱性に優れる。放熱層は、放熱性に優れる粉末（アルミナなどの非磁性かつ非金属からなる粉末、アルミニウムなどの非磁性かつ金属からなる粉末など）と樹脂（接着剤でもよい）とを含む混合材からなるものが挙げられる。放熱シートなどを利用してもよい。
【００６４】
（７）コイル２と磁性コア３とを含む組物を収納するケース（図示せず）を備えることができる。更に、コイル２と磁性コア３とを含む組物をケース内に封止する封止樹脂を備えることができる。
ケースの構成材料は、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属とすると、熱伝導性に優れて、ケースを両巻回部２ａ，２ｂの放熱経路に利用でき、放熱性を高められる。封止樹脂の構成材料は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂が挙げられる。更に上述の放熱性に優れる粉末を含有する樹脂であれば、放熱性をより高められる。放熱性に優れるケースや封止樹脂を備えることで、両巻回部２ａ，２ｂの温度上昇をより低減し易く、コイル２の使用電流値を高められる。
【００６５】
本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６６】
１  リアクトル
２  コイル
２ａ  第一巻回部
２ｂ  第二巻回部
２０  接合部
２ｗ  巻線
３，３Ａ，３Ｂ  磁性コア
３１ａ  第一内側コア部
３１ｂ  第二内側コア部
３１０，３１２，３２０  コア片
３２  外側コア部
３３  ギャップ材
【図１】
2018133462.tif 000004
【図２】
2018133462.tif 000005
【図３】
2018133462.tif 000006