(57)【要約】      （修正有）【課題】接着剤を使用することなく、コア片同士を連結できるギャップ部材を提供する。【解決手段】コア片３１ｍとコア片３１ｍとの間に介在されるギャップ部材４であって、両側に前記両コア片３１ｍが配置され、互いに対向する端面間に介在されるギャップ板部４ｇと、ギャップ板部４ｇの周面から両コア片３１ｍの端面よりも外方に突出する突出部４ｅと、突出部４ｅの両側からギャップ板部４ｇの厚み方向に延出し、各コア片３１ｍの端部の周面を囲む壁部４ｆと、壁部４ｆの内周面から内方に突出して、各コア片３１ｍの周面を押圧する突起部４ｐと、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア片とコア片との間に介在されるギャップ部材であって、
両側に前記両コア片が配置され、前記両コア片の互いに対向する端面間に介在されるギャップ板部と、
前記ギャップ板部の周面から前記両コア片の端面よりも外方に突出する突出部と、
前記突出部の両側から前記ギャップ板部の厚み方向に延出し、前記各コア片の端部の周面を囲む壁部と、
前記壁部の内周面から内方に突出して、前記各コア片の周面を押圧する突起部と、を有するギャップ部材。
【請求項２】
少なくとも一方の前記コア片の端面の形状が矩形状であり、
前記突起部が、コア片の周面の四辺に対向する位置にそれぞれ設けられている請求項１に記載のギャップ部材。
【請求項３】
前記両コア片のうち、
一方の前記コア片が、コイルの内側に配置され、並列に配置される一対のミドルコア片であり、
他方の前記コア片が、前記コイルの外側に配置され、前記ミドルコア片の各端面に対向する内端面を有するサイドコア片であり、
一方側に前記ミドルコア片の各端部の周面を囲む２つの前記壁部と、他方側に前記サイドコア片の端部の周面を囲む１つの前記壁部とを有する請求項１又は請求項２に記載のギャップ部材。
【請求項４】
複数のコア片を連結してなる磁性コアであって、
少なくとも２つの前記コア片がギャップ部材を介して連結されており、
前記ギャップ部材が請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のギャップ部材である磁性コア。
【請求項５】
巻線を巻回してなるコイルと、前記コイルが配置されて閉磁路を形成する磁性コアと、を備えるリアクトルであって、
前記磁性コアが請求項４に記載の磁性コアであるリアクトル。
【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において、磁性コアを構成するコア片とコア片との間に介在されるギャップ部材に関する。特に、接着剤を使用することなく、コア片同士を連結できるギャップ部材に関する。
【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。例えば特許文献１には、ハイブリッド自動車などの車両に配置される昇圧コンバータに備えるリアクトルとして、複数の部分コアに分割されたコアと、複数の部分コア同士の間に介在する複数のギャップスペーサと、部分コア及びギャップスペーサの周囲に設けられた環状のコイルとを有するリアクトルが開示されている。特許文献１には、ギャップスペーサが部分コアよりも外方に突出した突出部を有しており、この突出部によりコイルを支持することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、リアクトルを構成する磁性コアは、複数のコア片を連結して構成され、インダクタンスを調整するためにコア片間にギャップ板が介在されている。一般に、従来の磁性コアは、コア片とギャップ板とを接着剤で接合し、複数のコア片をギャップ板を介して連結した構造である。
【０００５】
しかしながら、コア片とギャップ板とを接着剤で接合する構成では、接着剤を塗布したり、接着剤を硬化させる接着作業が必要であることから、磁性コア（リアクトル）の組立作業に時間がかかる。また、磁性コアを組み立て後、熱が加えられると、接着剤に内部ひずみが発生するなど接着剤が劣化することがあり、接着剤を使用した場合、接着剤の剥離など不具合の発生原因となり得る。したがって、磁性コア（リアクトル）の組立作業性を改善したり、接着剤の使用による不具合を解消する観点から、接着剤を使用することなく、コア片をギャップ板に固定する技術が望まれる。
【０００６】
そこで、本発明の目的の一つは、接着剤を使用することなく、コア片同士を連結できるギャップ部材を提供することにある。本発明の別の目的は、上記ギャップ部材を有する磁性コア、及びこの磁性コアを備え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】
【０００７】
本発明のギャップ部材は、コア片とコア片との間に介在されるギャップ部材である。本発明のギャップ部材は、両側に前記両コア片が配置され、前記両コア片の互いに対向する端面間に介在されるギャップ板部と、前記ギャップ板部の周面から前記両コア片の端面よりも外方に突出する突出部と、前記突出部の両側から前記ギャップ板部の厚み方向に延出し、前記各コア片の端部の周面を囲む壁部と、前記壁部の内周面から内方に突出して、前記各コア片の周面を押圧する突起部と、を有する。
【０００８】
本発明の磁性コアは、複数のコア片を連結してなる磁性コアである。本発明の磁性コアは、少なくとも２つの前記コア片がギャップ部材を介して連結されており、前記ギャップ部材が上記本発明のギャップ部材である。
【０００９】
本発明のリアクトルは、巻線を巻回してなるコイルと、前記コイルが配置されて閉磁路を形成する磁性コアと、を備えるリアクトルである。本発明のリアクトルは、磁性コアが上記本発明の磁性コアである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のギャップ部材は、接着剤を使用することなく、コア片同士を連結できる。本発明の磁性コア及びリアクトルは、上記本発明のギャップ材を利用することで、組立作業性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に係るリアクトルを示す概略斜視図である。
【図２】図１に示すリアクトルに備える磁性コアを示す概略斜視図である。
【図３】図２に示す磁性コアの概略分解斜視部である。
【図４】図２に示す磁性コアに有するミドルギャップ部材を示す概略正面図である。
【図５】図４に示すＶ−Ｖ線で切断したミドルギャップ部材の概略断面図である。
【図６】図２に示す磁性コアに有するサイドギャップ部材を示す概略正面図である。
【図７】図２に示す磁性コアに有するサイドギャップ部材を示す概略背面図である。
【図８】変形例１のギャップ部材の一例を示す概略正面図である。
【図９】変形例２のギャップ部材の一例を示す概略正面図である。
【図１０】変形例３のギャップ部材の一例を示す概略断面図である。
【図１１】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１２】コンバータを備える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】
【００１２】
《本発明の実施形態の説明》
最初に、本発明の実施態様を列記して説明する。
【００１３】
（１）実施形態に係るギャップ部材は、コア片とコア片との間に介在されるギャップ部材である。ギャップ部材は、両側に両コア片が配置され、両コア片の互いに対向する端面間に介在されるギャップ板部と、ギャップ板部の周面から両コア片の端面よりも外方に突出する突出部と、を有する。ギャップ部材は、突出部の両側からギャップ板部の厚み方向に延出し、各コア片の端部の周面を囲む壁部と、壁部の内周面から内方に突出して、各コア片の周面を押圧する突起部と、を有する。
【００１４】
上記ギャップ部材は、その両側に各コア片の端部の周面を囲む壁部を有することで、ギャップ部材に対して両コア片を位置決めして配置することができる。加えて、上記ギャップ部材は、壁部の内周面に突起部を有することで、壁部に囲まれる各コア片の周面を突起部で押圧して両コア片を機械的に固定できる。したがって、上記ギャップ部材は、接着剤を使用することなく、コア片同士を連結できる。
【００１５】
また、上記ギャップ部材は、両コア片の互いに対向する端面間に介在されるギャップ板部を有することで、ギャップ板部の厚さによってコア片間のギャップ距離を確保できる。特に、ギャップ板部が両コア片の互いに対向する端面に接触することで、コア片間のギャップ距離が規定され維持することができる。更に、上記ギャップ部材は、コア片の端面よりも外方に突出する突出部からコア片端部の周面を囲むように壁部が形成されることから、少なくとも一方のコア片がコイルの内側に配置される場合、突出部及び壁部によってコア片とコイルとの接触を防止でき、コア片とコイルとの間の電気絶縁を確保できる。よって、従来、コア片とコイルとの接触を防止するためにコア片とコイルとの間に配置される筒状のボビンを不要とすることができ、製造コストの削減も可能である。
【００１６】
（２）上記ギャップ部材の一形態としては、少なくともコア片の端面の形状が矩形状であり、突起部が、コア片の周面の四辺に対向する位置にそれぞれ設けられていることが挙げられる。
【００１７】
上記形態によれば、突起部によってコア片の周面の四辺をそれぞれ押圧してコア片を把持することができ、コア片を安定して固定できる。
【００１８】
（３）上記ギャップ部材の両側に配置される両コア片のうち、一方のコア片が、コイルの内側に配置され、並列に配置される一対のミドルコア片であり、他方のコア片が、コイルの外側に配置され、ミドルコア片の各端面に対向する内端面を有するサイドコア片である場合、上記ギャップ部材の一形態としては、一方側にミドルコア片の各端部の周面を囲む２つの壁部と、他方側にサイドコア片の端部の周面を囲む１つの壁部とを有することが挙げられる。
【００１９】
上記形態によれば、１つのギャップ部材で一対のミドルコア片と１つのサイドコア片とを連結することができ、部品点数を減らして製造コストを削減できる。
【００２０】
（４）実施形態に係る磁性コアは、複数のコア片を連結してなる磁性コアである。そして、少なくとも２つのコア片がギャップ部材を介して連結されており、ギャップ部材が上述した（１）〜（３）のいずれか１つに記載の実施形態のギャップ部材である。
【００２１】
上記磁性コアは、コア片同士が上記ギャップ部材によって連結されることから、接着剤が不要であり、組立作業性に優れる。また、従来のようにコア片とギャップ部材との接合に接着剤を使用する必要がないので、接着剤の剥離など、接着剤の使用による不具合も防止できる。
【００２２】
（５）実施形態に係るリアクトルは、巻線を巻回してなるコイルと、コイルが配置されて閉磁路を形成する磁性コアと、を備えるリアクトルである。そして、磁性コアが上述した（４）に記載の実施形態の磁性コアである。
【００２３】
上記リアクトルは、磁性コアを構成するコア片同士が上記ギャップ部材によって連結されることから、接着剤が不要であり、組立作業性に優れる。また、従来のようにコア片とギャップ部材との接合に接着剤を使用する必要がないので、接着剤の剥離など、接着剤の使用による不具合も防止できる。
【００２４】
《本発明の実施形態の詳細》
本発明の実施形態に係るギャップ部材、磁性コア及びリアクトルの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。以下では、まず、リアクトルの基本構成であるコイル及び磁性コアについて説明し、次いで、磁性コアを構成するコア片間に介在されるギャップ部材について説明する。なお、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。
【００２５】
［実施形態１］
〈リアクトルの基本構成〉
図１〜７を参照して、実施形態１に係るリアクトル１を説明する。リアクトル１は、巻線２ｗを巻回してなるコイル２と、コイル２が配置されて閉磁路を形成する磁性コア３とを備える。なお、以下では、説明の便宜上、リアクトルを冷却ベースやケースの底板といった設置対象に設置した際、設置対象側を下側、その反対側を上側として説明する。
【００２６】
（コイル）
コイル２は、図１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とを有する。両コイル素子２ａ，２ｂは、同一の巻回方向で中空筒状に形成され、各コイル素子２ａ，２ｂの軸方向が平行となるように並列（横並び）に配置されている。この例では、各コイル素子２ａ，２ｂが四角筒状に形成され、各コイル素子２ａ，２ｂの軸方向端面が角部が丸められた矩形環状である。巻線２ｗは、銅やアルミニウム、又はそれらの合金からなる平角線の導体表面に、ポリアミドイミド樹脂などの絶縁被覆を有する被覆平角線である。コイル２（コイル素子２ａ，２ｂ）は、被覆平角線をエッジワイズ巻きしたエッジワイズコイルである。この例では、巻線２ｗの導体に平角線を用いているが、丸線などの種々の形状のものを利用できる。
【００２７】
コイル２の巻線端部２ｅは、コイル２のターン形成部分から適宜な方向に引き出されている。この例では、コイル２の両巻線端部２ｅがターン形成面（コイル上面）から上方に引き出されている。コイル２の両巻線端部２ｅにおける末端は、絶縁被覆が剥がされて導体が露出され、この導体露出箇所には、電源などの外部装置（図示せず）に接続するための端子金具（図示せず）が取り付けられる。
【００２８】
図１に例示するコイル２は、連続する１本の巻線２ｗによって形成されている。具体的には、一方のコイル素子２ａを一端側から他端側に向かって形成した後、他端側から引き出した巻線２ｗをＵ字状に屈曲させて連結部２ｒを形成し、引き続き、他方のコイル素子２ｂを他端側から一端側に向かって形成して作製している。その他、コイル２は、各コイル素子２ａ，２ｂを別々の巻線によって形成し、各コイル素子２ａ，２ｂの他端側の巻線端部同士を溶接や半田付け、圧接などによって直接接合したり、別途用意した導電性材料からなる連結部材（例えば、板材）を介して接合したりすることで作製することも可能である。この例では、各コイル素子２ａ，２ｂの軸方向端面が矩形環状であるが、円環状など、適宜変更することが可能である。
【００２９】
（磁性コア）
磁性コア３は、図１〜３に示すように、コイル２（コイル素子２ａ，２ｂ）の内側に配置される一対の柱状のミドルコア部３１と、コイル２（コイル素子２ａ，２ｂ）の外側に配置され、ミドルコア部３１に連結される一対のブロック状のサイドコア部３２とを有する。ミドルコア部３１は、並列に配置された各コイル素子２ａ，２ｂの内側に位置し、コイル２が配置される部分であり、この例では、３つのミドルコア片３１ｍを連結して構成されている。一方、サイドコア部３２は、各コイル素子２ａ，２ｂの外側に位置し、コイル２が実質的に配置されない（即ち、コイル２から突出する）部分であり、この例では、コイル２の片端側に１つのサイドコア片３２ｍで構成されている。磁性コア３は、並列に配置された一対のミドルコア部３１を両端から挟むように一対のサイドコア部３２が配置され、ミドルコア部３１（両端のミドルコア片３１ｍ）の端面３１ｅがサイドコア部３２（サイドコア片３２ｍ）の内端面３２ｅにそれぞれ連結されることによって環状に形成されており、コイル２を励磁したときに閉磁路を形成する。
【００３０】
（コア片：ミドルコア片，サイドコア片）
図２，３に示すように、ミドルコア部３１は、ミドルコア片３１ｍとギャップ部材４（ミドルギャップ部材４１）とが交互に配置され、ミドルコア片３１ｍ同士がミドルギャップ部材４１を介して連結されている。この例では、ミドルコア片３１ｍの端面３１ｅの形状が矩形状であり、ミドルコア部３１は各コイル素子２ａ，２ｂの内周形状に合わせて四角柱状に形成されている。一方、サイドコア部３２（サイドコア片３２ｍ）は、並列に配置される一対のミドルコア部３１（ミドルコア片３１ｍ）の各端面３１ｅに対向する内端面３２ｅを有する。そして、一対のミドルコア片３１ｍとサイドコア片３２ｍとがギャップ部材４（サイドギャップ部材４２）を介して連結されている。この例では、サイドコア片３２ｍは、内端面３２ｅが１つの平面で構成され、内端面３２ｅの形状が矩形状であり、上面及び下面が略台形（内端面３２ｅから外方に向かって断面積が小さくなる異形台形）のブロック状に形成されている。ミドルコア片３１ｍ及びサイドコア片３２ｍの形状は適宜変更することが可能であり、例えばミドルコア片３１ｍの端面形状を円形状に変更して、ミドルコア部３１の形状を円柱状にしてもよい。
【００３１】
磁性コア３を組み立てた状態において、ミドルコア片３１ｍの上面とサイドコア片３２ｍの上面とは略面一である。一方、サイドコア片３２ｍの下面は、ミドルコア片３１ｍの下面よりも突出しており、磁性コア３にコイル２を配置した状態では、サイドコア片３２ｍの下面とコイル２（コイル素子２ａ，２ｂ）の下面とが略面一である。
【００３２】
ミドルコア片３１ｍ及びサイドコア片３２ｍは、軟磁性材料を主成分として含有する。軟磁性材料としては、例えば、鉄や鉄合金、フェライトなどが挙げられる。ミドルコア片３１ｍ及びサイドコア片３２ｍは、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体で形成されている。上記成形体としては、圧粉成形体（圧粉磁心）、焼結体、軟磁性粉末と樹脂とを含む混合物を成形した複合材料などが挙げられる。複合材料におけるバインダとなる樹脂には、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂やポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂などの熱可塑性樹脂を利用できる。複合材料には、アルミナやシリカなどのセラミックスのフィラーを混合してもよい。この例では、ミドルコア片３１ｍ及びサイドコア片３２ｍが圧粉成形体で形成されている。
【００３３】
（ギャップ部材：ミドルギャップ部材，サイドギャップ部材）
ミドルギャップ部材４１は、図２，３に示すように、ミドルコア片３１ｍ間に介在されるギャップ部材であり、両側にミドルコア片３１ｍが配置される。ミドルギャップ部材４１は、ミドルコア片３１ｍ間のギャップ距離を確保する機能と、ミドルコア片３１ｍ同士を連結する機能とを有する。
【００３４】
図４，５も参照して説明すると、ミドルギャップ部材４１は、その両側に配置されるミドルコア片３１ｍの互いに対向する端面間に介在されるギャップ板部４ｇを有する。したがって、ミドルギャップ部材４１は、ギャップ板部４ｇを有することで、ギャップ板部４ｇの厚さによってミドルコア片３１ｍ間のギャップ距離を確保できる。この例では、ミドルギャップ部材４１は、両ミドルコア片３１ｍの互いに対向する端面にギャップ板部４ｇが接触しており、ギャップ板部４ｇの厚さによってミドルコア片３１ｍ間のギャップ距離を規定し維持できる。また、ギャップ板部４ｇがミドルコア片３１ｍの端面形状に合わせて矩形平板状に形成され、ギャップ板部４ｇの厚さ（ギャップ板部４ｇにおける一方のミドルコア片３１ｍの端面に対向する一端面から他方のミドルコア片３１ｍの端面に対向する他端面までの距離）が一様である。ギャップ板部４ｇの厚さは、磁性コア３の磁気飽和を防止して、所定のインダクタンスが得られるように適宜設定すればよい。
【００３５】
ミドルギャップ部材４１は、ギャップ板部４ｇの周面からミドルコア片３１ｍの端面よりも外方に突出する突出部４ｅと、突出部４ｅの両側からギャップ板部４ｇの厚み方向に延出して各ミドルコア片３１ｍの端部の周面を囲む壁部４ｆと、壁部４ｆの内周面から内方に突出する突起部４ｐとを有する。したがって、ミドルギャップ部材４１は、両側に壁部４ｆを有することで、ミドルギャップ部材４１に対して両ミドルコア片３１ｍを位置決めして配置することができる。加えて、ミドルギャップ部材４１は、壁部４ｆの内周面に突起部４ｐを有することで、壁部４ｆに囲まれる各ミドルコア片３１ｍの周面を押圧してミドルコア片３１ｍ同士を機械的に固定して連結できる。なお、ギャップ板部４ｇの厚み方向は、磁性コア３が閉磁路を形成したときの磁力線（磁束）の方向と基本的に一致する。
【００３６】
この例では、突出部４ｅがギャップ板部４ｇの全周に亘って形成され、壁部４ｆがそれぞれ各ミドルコア片３１ｍの端部全周面を囲むように矩形枠状に形成されている（図４参照）。壁部４ｆは、ギャップ板部４ｇの各端面に対して垂直に形成されている。また、突起部４ｐは、ミドルコア片３１ｍの周面の四辺に対向する位置にそれぞれ設けられ、壁部４ｆを形成する各辺の中間位置にそれぞれ１つずつ設けられている。各突起部４ｐは、壁部４ｆの開口側から見て断面形状が三角形状であり、ミドルコア片３１ｍの周面に接触する頂点の角が丸められている。各突起部４ｐは、壁部４ｆの開口側からギャップ板部４ｇに向かって高さが一様に形成されている（図５参照）。突起部４ｐの高さ（壁部４ｆの内周面から頂点までの距離）は、ミドルコア片３１ｍの周面を押圧して、ミドルコア片３１ｍを把持できるように適宜設定すればよい。
【００３７】
その他、ミドルギャップ部材４１の壁部４ｆは、ミドルコア片３１ｍの外周面とコイル２（コイル素子２ａ，２ｂ）の内周面との間に配置されるため、ミドルコア片３１ｍとコイル２との接触を防止して、ミドルコア片３１ｍとコイル２との間の電気絶縁を確保できる。
【００３８】
サイドギャップ部材４２は、図２，３に示すように、ミドルコア片３１ｍとサイドコア片３２ｍとの間に介在されるギャップ部材であり、一方側に一対のミドルコア片３１ｍが配置され、他方側にサイドコア片３２ｍが配置される。サイドギャップ部材４２は、ミドルコア片３１ｍとサイドコア片３２ｍとの間のギャップ距離を確保する機能と、ミドルコア片３１ｍとサイドコア片３２ｍとを連結する機能を有する。
【００３９】
サイドギャップ部材４２は、ギャップ板部と、突出部と、壁部と、突起部とを有する点で、ミドルギャップ部材４１と基本的な構成は同じである。図６，７も参照して説明すると、サイドギャップ部材４２は、その両側に配置される一対のミドルコア片３１ｍ及びサイドコア片３２ｍの互いに対向する端面間に介在される２つのギャップ板部４ｇを有する。したがって、サイドギャップ部材４２は、ギャップ板部４ｇを有することで、ギャップ板部４ｇの厚さによって各ミドルコア片３１ｍとサイドコア片３２ｍとの間のギャップ距離を確保できる。この例では、サイドギャップ部材４２は、ミドルコア片３１ｍ及びサイドコア片３２ｍの互いに対向する端面にギャップ板部４ｇが接触しており、ギャップ板部４ｇの厚さによってミドルコア片３１ｍとサイドコア片３２ｍとの間のギャップ距離を規定し維持できる。また、ギャップ板部４ｇがミドルコア片３１ｍの端面形状に合わせて矩形平板状に形成され、ギャップ板部４ｇの厚さ（ギャップ板部４ｇにおけるミドルコア片３１ｍの端面に対向する一端面からサイドコア片３２ｍの端面に対向する他端面までの距離）が一様である。ギャップ板部４ｇの厚さは、磁性コア３の磁気飽和を防止して、所定のインダクタンスが得られるように適宜設定すればよい。
【００４０】
サイドギャップ部材４２は、ギャップ板部４ｇの周面からミドルコア片３１ｍの端面よりも外方に突出する突出部４ｅを有している。そして、サイドギャップ部材４２の一方側（ミドルコア片３１ｍ側（図３参照））に、突出部４ｅからギャップ板部４ｇの厚み方向に延出して一対のミドルコア片３１ｍの各端部の周面を囲む２つの壁部４ｆｍと、他方側（サイドコア片３２ｍ側（図３参照））に、突出部４ｅからギャップ板部４ｇの厚み方向に延出してサイドコア片３２ｍの端部の周面を囲む１つの壁部４ｆｓとを有する。更に、サイドギャップ部材４２は、壁部４ｆｍ，４ｆｓの内周面から内方に突出する突起部４ｐを有する。したがって、サイドギャップ部材４２は、一方側に２つの壁部４ｆｍを有し、他方側に壁部４ｆｓを有することで、サイドギャップ部材４２に対して一対のミドルコア片３１ｍ及びサイドコア片３２ｍを位置決めして配置することができる。加えて、サイドギャップ部材４２は、壁部４ｆｍ，４ｆｓの内周面に突起部４ｐを有することで、壁部４ｆｍ，４ｆｓに囲まれる各ミドルコア片３１ｍ及びサイドコア片３２ｍの周面を押圧して各ミドルコア片３１ｍ及びサイドコア片３２ｍを機械的に固定して連結できる。
【００４１】
この例では、壁部４ｆｍがミドルコア片３１ｍの端部全周面を囲むように矩形枠状に形成され、壁部４ｆｓがサイドコア片３２ｍの端部全周面を囲むように矩形枠状に形成されている（図６，７参照）。壁部４ｆｍ，４ｆｓは、ギャップ板部４ｇの各端面に対して垂直に形成されている。また、壁部４ｆｍの突起部４ｐは、ミドルコア片３１ｍの周面の四辺に対向する位置にそれぞれ設けられ、壁部４ｆｍを形成する各辺の中間位置にそれぞれ１つずつ設けられている。一方、壁部４ｆｓの突起部４ｐは、サイドコア片３２ｍの周面の四辺に対向する位置にそれぞれ設けられ、壁部４ｆｓを形成する各辺のうち、上辺及び下辺の中間位置にそれぞれ２つずつ、両側辺の中間位置にそれぞれ１つずつ設けられている。各突起部４ｐは、ミドルギャップ部材４１と同様に、壁部４ｆｍ，４ｆｓの開口側から見て断面形状が三角形状であり、コア片３１ｍ，３２ｍの周面に接触する頂点の角が丸められていると共に、壁部４ｆｍ，４ｆｓの開口側からギャップ板部４ｇに向かって一様に形成されている。突起部４ｐの高さ（壁部４ｆの内周面から頂点までの距離）は、コア片３１ｍ，３２ｍの周面を押圧して、コア片３１ｍ，３２ｍを把持できるように適宜設定すればよい。２つのギャップ板部４ｇは壁部４ｆｓによって繋がっており、両ギャップ板部４ｇの間には貫通する矩形孔が形成されている（図２，６，７参照）。
【００４２】
その他、サイドギャップ部材４２の壁部４ｆｍは、ミドルギャップ部材４１の壁部４ｆと同様に、ミドルコア片３１ｍの外周面とコイル２（コイル素子２ａ，２ｂ）の内周面との間に配置される。そのため、ミドルコア片３１ｍとコイル２との接触を防止して、ミドルコア片３１ｍとコイル２との間の電気絶縁を確保できる。また、サイドギャップ部材４２の壁部４ｆｍが設けられた一方側において、突出部４ｅの面はコイル２（コイル素子２ａ，２ｂ）の端面に対向する（図６参照）。つまり、この突出部４ｅは、サイドコア片３２ｍの内端面３２ｅとコイル２（コイル素子２ａ，２ｂ）の端面との間に配置されるため、サイドコア片３２ｍとコイル２との接触を防止して、サイドコア片３２ｍとコイル２との間の電気絶縁を確保できる。
【００４３】
ギャップ部材４（ミドルギャップ部材４１及びサイドギャップ部材４２）は、電気絶縁性を有し、磁性コア３を構成するコア片３１ｍ，３２ｍよりも比透磁率の小さい材料で形成されている。ギャップ部材４の具体的な形成材料としては、例えば、樹脂やアルミナなどのセラミックスなどが挙げられる。樹脂としては、例えば、ＰＰＳ樹脂、エポキシ樹脂、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン（ＡＢＳ）樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリアミド（ＰＡ）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）樹脂などが挙げられ、又は、これらの樹脂に繊維を複合した繊維強化樹脂（ＦＲＰ）でもよい。ギャップ部材４は樹脂で形成する方が、成形性や加工性、コストなどの点で有利である。この例では、ギャップ部材４がＰＰＳ樹脂で形成されており、ギャップ板部と、突出部と、壁部と、突起部とが一体に成形されている。
【００４４】
〈リアクトルの製造方法〉
次に、図３を主に参照して、リアクトル１の製造方法の一例を説明する。
【００４５】
まず、３つのミドルコア片３１ｍをミドルギャップ部材４１を介して連結して、ミドルコア部３１を組み立てる。具体的には、３つのミドルコア片３１ｍのコア片間にミドルギャップ部材３１を配置する。ミドルギャップ部材４１の壁部４ｆ内に両側に配置されるミドルコア片３１ｍを圧入し、両ミドルコア片３１ｍの互いの対向する端面３１ｅがギャップ板部４ｇに接触するように、各ミドルコア片３１ｍの端部を壁部４ｆ内に嵌め込む。そして、一対のミドルコア部３１を作製する。
【００４６】
一方のサイドコア片３２ｍと一対のミドルコア部３１とをサイドギャップ部材４２を介して連結して、磁性コア３のうち、一方のサイドコア片３２ｍと一対のミドルコア部３１とで形成されるＵ字状の部分を組み立てる。具体的には、一対のミドルコア部３１（ミドルコア片３１ｍ）の一端側の端面３１ｅと一方のサイドコア片３２ｍの内端面３２ｅとが対向するように、一対のミドルコア部３１と一方のサイドコア片３２ｍとの間にサイドギャップ部材４２を配置する。サイドギャップ部材４２の壁部４ｆｍ内に各ミドルコア部３１の一端のミドルコア片３１ｍを圧入すると共に、壁部４ｆｓ内にサイドコア片３２ｍを圧入する。そして、ミドルコア片３１ｍの各端面３１ｅとサイドコア片３２ｍの内端面３２ｅとがギャップ板部４ｇに接触するように、ミドルコア片３１ｍの各端部を壁部４ｆｍ内に嵌め込むと共に、サイドコア片３２ｍの端部を壁部４ｆｓ内に嵌め込む。
【００４７】
次に、コイル２の各コイル素子２ａ，２ｂ（図１参照）に一対のミドルコア部３１を挿入して、コイル２をミドルコア部３１に配置する。その後、もう一方のサイドコア片３２ｍと一対のミドルコア部３１とをサイドギャップ部材４２を介して連結して、環状の磁性コア３（図２参照）を組み立てる。具体的には、一対のミドルコア部３１（ミドルコア片３１ｍ）の他端側の端面３１ｅともう一方のサイドコア片３２ｍの内端面３２ｅとが対向するように、一対のミドルコア部３１とサイドコア片３２ｍとの間にサイドギャップ部材４２を配置する。サイドギャップ部材４２の壁部４ｆｍ内に各ミドルコア部３１の一端のミドルコア片３１ｍを圧入すると共に、壁部４ｆｓ内にサイドコア片３２ｍを圧入する。そして、ミドルコア片３１ｍの各端面３１ｅとサイドコア片３２ｍの内端面３２ｅとがギャップ板部４ｇに接触するように、ミドルコア片３１ｍの各端部を壁部４ｆｍ内に嵌め込むと共に、サイドコア片３２ｍの端部を壁部４ｆｓ内に嵌め込む。
【００４８】
以上により、図１に示すリアクトル１が完成する。
【００４９】
（主な効果）
ミドルギャップ部材４１は、両側の壁部４ｆによって、隣り合うミドルコア片３１ｍをミドルギャップ部材４１に対して位置決めして配置できると共に、壁部４ｆの突起部４ｐによって、各ミドルコア片３１ｍを機械的に固定できる。サイドギャップ部材４２は、一方側の２つの壁部４ｆｍによって、一対のミドルコア片３１ｍをサイドギャップ部材４２に対して位置決めして配置できると共に、壁部４ｆｍの突起部４ｐによって、各ミドルコア片３１ｍを機械的に固定できる。また、サイドギャップ部材４２は、他方側の壁部４ｆｓによって、サイドコア片３２ｍをサイドギャップ部材４２に対して位置決めして配置できると共に、壁部４ｆｓの突起部４ｐによって、サイドコア片３２ｍを機械的に固定できる。したがって、ギャップ部材４１，４２を利用することで、接着剤を使用することなく、コア片同士（ミドルコア片３１ｍ同士や、ミドルコア片３１ｍとサイドコア片３２ｍ）を連結できるので、磁性コア３、延いてはリアクトル１の組立作業性を改善する他、接着剤の使用による不具合も防止できる。ギャップ部材４１，４２は、ギャップ板部４ｇによってコア片間（ミドルコア片３１ｍ間や、ミドルコア片３１ｍとサイドコア片３２ｍとの間）のギャップ距離を確保できる。特に、コア片の端面をギャップ板部４ｇに接触させると、ギャップ板部４ｇの厚さによってギャップ距離を規定でき、好ましい。
【００５０】
ミドルギャップ部材４１及びサイドギャップ部材４２は、壁部４ｆ及び壁部４ｆｍによってミドルコア片３１ｍの外周面とコイル２の内周面との接触を防止して、絶縁を確保できる。更に、サイドギャップ部材４２は、突出部４ｅによって、サイドコア片３２ｍの内端面３２ｅとコイル２の内周面との接触を防止して、サイドコア片３２ｍとコイル２との間の電気絶縁を確保できる。
【００５１】
［変形例１］
上述した実施形態１では、ギャップ部材４（ミドルギャップ部材４１及びサイドギャップ部材４２）の突起部４ｐの断面形状が三角形状である形態（図４参照）を説明したが、突起部４ｐの断面形状は、これに限定されるものではなく、半円状、矩形状、台形状など種々の形状を採用できる。例えば図８に示すように、突起部４ｐの断面形状が台形状など、コア片（ミドルコア片３１ｍやサイドコア片３２ｍ）の周面に面接触する頂面を有する場合、突起部４ｐとコア片周面との接触面積が増え、コア片をより強固に固定できる。
【００５２】
［変形例２］
ギャップ部材４の突起部４ｐの数や位置も適宜変更することが可能である。実施形態１では、ミドルギャップ部材４１及びサイドギャップ部材４２において、壁部４ｆ及び壁部４ｆｍを形成する各辺にそれぞれ１つずつ突起部４ｐが設けられている形態（図４参照）を説明したが、壁部４ｆ及び壁部４ｆｍを形成する各辺に複数の突起部４ｐを設けてもよい。また、実施形態１では、突起部４ｐがコア片の周面の四辺に対向する位置にそれぞれ設けられている形態（図４参照）を説明したが、例えば図９に示すように、突起部４ｐをコア片の周面の４つ角部に対向する位置にそれぞれ設けてもよい。図９に例示する突起部４ｐはそれぞれ、断面形状が円弧状であり、コア片の周面の角部を押圧するように形成されている。なお、突起部４ｐは、壁部の開口側から見て、上下及び左右の対称位置に設けることが好ましい。
【００５３】
［変形例３］
実施形態１では、ギャップ部材４の突起部４ｐの高さが壁部４ｆの開口側からギャップ板部４ｇに向かって一定である形態（図５参照）を説明したが、突起部４ｐは、壁部の開口側からギャップ板部４ｇに向かって傾斜していてもよい。例えば図１０に示すように、壁部４ｆの開口側からギャップ板部４ｇに向かって高さが増加するように突起部４ｐを形成した場合、壁部内にコア片を圧入し易い。
【００５４】
［変形例４］
実施形態１では、例えばミドルギャップ部材４１において、突出部４ｅがギャップ板部４ｇの全周に亘って形成され、壁部４ｆがミドルコア片３１ｍの端部全周面を囲むように枠状に形成されている形態（図４参照）を説明した。これに変えて、突出部４ｅをギャップ板部４ｇの各辺又は各角部にのみ形成し、ミドルコア片３１ｍの周面の各辺又は各角部のみを囲むように壁部４ｆを形成してもよい。また、実施形態１では、ギャップ板部４ｇがミドルコア片３１ｍの端面形状に合わせて矩形板状に形成されているが、ギャップ板部４ｇの形状は、これに限定されるものではなく、多角形状や十字板状、円板状など、コア片３１ｍの端面形状とは異なる異形形状であってもよい。ギャップ板部４ｇがコア片（ミドルコア片３１ｍやサイドコア片３２ｍ）の端面に接触する場合、コア片の端面の少なくとも一部がギャップ板部４ｇに接触すればよく、ギャップ板部４ｇには貫通孔や凹部が形成されていてもよい。
【００５５】
［実施形態２］
上述した実施形態のリアクトルは、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、このコンバータを備える電力変換装置の構成部品に利用できる。
【００５６】
ハイブリッド自動車や電気自動車などの車両１２００は、図１１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とを備える。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備える。図１１では、車両１２００の充電箇所としてインレットを示すが、プラグを備える形態とすることができる。
【００５７】
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。
【００５８】
コンバータ１１１０は、図１２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とを備え、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、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（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、実施形態のリアクトルを備える。特に、コンバータ１１１０内に液体冷媒が流通するケースを備える場合、このケース内にリアクトルＬを収納することで、リアクトルを効果的に冷却することができる。
【００５９】
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を備える。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。なお、給電装置用コンバータ１１５０の中には、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、実施形態のリアクトルと同様の構成を備え、適宜、大きさや形状などを変更したリアクトルを利用できる。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、実施形態のリアクトルを利用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明のギャップ部材は、複数のコア片を連結してなる磁性コアに利用できる。本発明の磁性コアは、リアクトルに備える磁性コアに利用できる。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、並びに電力変換装置の構成部品に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１  リアクトル
２  コイル
２ａ，２ｂ  コイル素子
２ｒ  連結部    ２ｗ  巻線    ２ｅ  巻線端部
３  磁性コア
３１  ミドルコア部
３１ｍ  ミドルコア片    ３１ｅ  端面
３２  サイドコア部
３２ｍ  サイドコア片    ３２ｅ  内端面
４  ギャップ部材
４１  ミドルギャップ部材    ４２  サイドギャップ部材
４ｇ  ギャップ板部    ４ｅ  突出部
４ｆ，４ｆｍ，４ｆｓ  壁部    ４ｐ  突起部
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】
2015188019.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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