(57)【要約】 【課題】  コイルとケースの間の電気絶縁性の確保を充分に行うこと。【解決手段】  ケース１と、コイル３と、ケース１への放熱経路を有する圧粉放熱磁芯である底芯部５と、絶縁体８を備え、ケース１に少なくともコイル３、底芯部５及び絶縁体８が収容され、底芯部５の表面のうち、少なくともコイル３表面からの経路を有する部分に絶縁体８が配され、コイル３で生じた熱を、底芯部５を介してケース１に放熱する経路を有し、コイル３への通電により生じる底芯部５のコイル３の周囲を周回する磁束は、絶縁体８の少なくとも一部を貫くリアクトルとする。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
コイルと、
前記ケースへの放熱経路を有する圧粉放熱磁芯と、
絶縁体を備え、
前記ケースに少なくとも前記コイル、前記圧粉放熱磁芯及び前記絶縁体が収容され、
前記圧粉放熱磁芯の表面のうち、少なくとも前記コイル表面からの経路を有する部分に前記絶縁体が配され、
前記コイルで生じた熱を、前記圧粉放熱磁芯を介して前記ケースに放熱する経路を有し、
前記コイルへの通電により生じる前記圧粉放熱磁芯の前記コイルの周囲を周回する磁束は、前記絶縁体の少なくとも一部を貫くことを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
前記圧粉放熱磁芯表面が全て前記絶縁体で覆われてい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】
さらに結合剤と金属軟磁性粉を主に含有する複合磁性体を有し、
前記金属軟磁性粉は、表面に絶縁皮膜を有し、
前記複合磁性体が前記ケース内部の隙間を充填していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリアクトル。
【請求項４】
前記絶縁体の厚さは０．３ｍｍ以上であり、
前記コイル表面から前記ケースまでの間の前記複合磁性体の厚さは２ｍｍ以上であり、
前記圧粉放熱磁芯の比透磁率は５０以上であり、
前記複合磁性体の比透磁率は５０未満であることを特徴とする請求項３に記載のリアクトル。
【請求項５】
前記ケースに未硬化の複合磁性体を注入し、その後前記コイル、前記圧粉放熱磁芯、及び前記絶縁体を前記ケースに収容し、絶縁樹脂、又は複合磁性体を硬化させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか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、昇圧用途等に用いられる、インダクタンスを利用したリアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属軟磁性粉を圧粉成形した圧粉成形体コアや、樹脂と混合して硬化させた磁性粉末混合樹脂コアを用いたリアクトルの検討がなされている。
【０００３】
特許文献１では、コイルの内部から外部にかけて一体成形された断面Ｔ字型コア部を設けることで、リアクトルの運転時に生じた熱を、断面Ｔ字型コアを介してケースの内底面等に放熱する提案が段落００２８等に記載されている。
【０００４】
また、コイルを絶縁樹脂で覆うことにより、コイルとコアを電気的に絶縁する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１６２０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の構成では、コイルからコアを介したケースへの導電経路について充分な考慮がなされていないため、電気絶縁性を高め難いという課題がある。
【０００７】
すなわち本発明は、コイルとケースの間の高い電気絶縁性を有する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】
【０００８】
上記課題を本発明は、ケースと、コイルと、前記ケースへの放熱経路を有する圧粉放熱磁芯と、絶縁体を備え、前記ケースに少なくとも前記コイル、前記圧粉放熱磁芯及び前記絶縁体が収容され、前記圧粉放熱磁芯の表面のうち、少なくとも前記コイル表面からの経路を有する部分に前記絶縁体が配され、前記コイルで生じた熱を、前記圧粉放熱磁芯を介して前記ケースに放熱する経路を有し、前記コイルへの通電により生じる前記圧粉放熱磁芯の前記コイルの周囲を周回する磁束は、前記絶縁体の少なくとも一部を貫くリアクトルによって解決する。
【０００９】
ここで経路とは、コイル表面を始端とし、ケース内の圧粉放熱磁芯以外の圧粉磁芯や固定樹脂等を介し、圧粉放熱磁芯を終端とする経路のことである。
【００１０】
また、ここでの絶縁体は、コイル表面からの経路を有する部分全体で、導電経路となり得る継ぎ目や切れ目を有していないものを指す。
【００１１】
なお、前記圧粉放熱磁芯表面が全て前記絶縁体で覆われていることが望ましい。
【００１２】
また、さらに結合剤と金属軟磁性粉を主に含有する複合磁性体を有し、前記金属軟磁性粉は、表面に絶縁皮膜を有し、前記複合磁性体が前記ケース内部の隙間を充填していることが望ましい。
【００１３】
また、前記絶縁体の厚さは０．３ｍｍ以上であり、前記コイル表面から前記ケースまでの間の前記複合磁性体の厚さは２ｍｍ以上であり、前記圧粉放熱磁芯の比透磁率は５０以上であり、前記複合磁性体の比透磁率は５０未満であることが望ましい。
【００１４】
前記ケースに未硬化の複合磁性体を注入し、その後前記コイル、前記圧粉放熱磁芯、及び前記絶縁体を前記ケースに収容し、絶縁樹脂、又は複合磁性体を硬化させることが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によって、コイル表面から圧粉磁芯を介したケースへの導電経路の全てに絶縁体が配されるため、コイルとケースの間の絶縁性を向上させることができる。
【００１６】
さらに、コイル周囲の磁束が絶縁体を貫くため、絶縁体が磁気ギャップとして機能し、リアクトルの初透磁率を下げ、直流重畳特性を向上させることができる。
【００１７】
また、圧粉磁芯が周囲に充填された複合磁性体により固定されるため、圧粉磁芯を衝撃力等から保護することができる。
【００１８】
また、金属軟磁性粉表面に絶縁被覆されていることで絶縁性を有する複合磁性体で隙間を充填することで、絶縁性に影響を与えずに、直流重畳特性、及び透磁率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態１におけるリアクトルの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１におけるリアクトルの断面図であり、図１におけるＡ面の断面に対応している。図２（ａ）はケース内面の突起部を含まない断面図、図２（ｂ）はケース内面の突起部を含む断面図を示している。
【図３】本発明の実施形態１におけるリアクトルの作成工程を示す断面図であり、図３（ａ）は複合磁性体注型後、図３（ｂ）は底芯部、中芯部設置後の状態を示している。
【図４】本発明の実施形態２におけるリアクトルの断面図であり、図２の変形例に対応している。
【図５】本発明の実施形態３におけるリアクトルの断面図であり、図２の変形例に対応している。
【図６】本発明の実施形態４におけるリアクトルの上面図である。
【図７】本発明の実施形態４におけるリアクトルの透視図である。
【図８】本発明の実施形態４におけるリアクトルの製造方法を示す透視図であり、図８（ａ）から図８（ｄ）の順に製造手順を示している。
【図９】本発明の実施形態２におけるリアクトルの断面図であり、図２の変形例に対応している。
【図１０】本発明の実施形態５におけるリアクトルの製造方法を示す透視図であり、図１０（ａ）から図１０（ｅ）の順に製造手順を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１におけるリアクトルの斜視図である。
【００２１】
リアクトル本体は、ケース１に収容されている。
【００２２】
ケース１には取り付け部１１が設けられているため、設置先にボルト締め等により固定することができる。
【００２３】
ケース１の開口部は蓋部２により密封され、ケース１内部に収容されたコイルより、端子３１、３２が引き出されている。
【００２４】
図２は、本発明の実施形態１におけるリアクトルの断面図であり、図１におけるＡ面の断面に対応している。図２（ａ）はケース内面の突起部を含まない断面図、図２（ｂ）はケース内面の突起部を含む断面図を示している。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、ケース１の内周面と底芯部５及び上芯部６の間にも複合磁性体が充填されている。充填される複合磁性体の厚さは、充填性を確保する上では１ｍｍ以上が望ましく、放熱性及びインダクタンスを確保する上では３ｍｍ以下であることが望ましい。
【００２６】
このような充填は、図２（ｂ）に示すように、ケース１内面の突起部１０により底芯部５及び上芯部６の一部を支持することでケース１内面との間に隙間を作ることで可能となる。
【００２７】
円筒状に導線を巻き回したコイル３の内部に中芯部４、ケース１底部側の外部に底芯部５、ケース１開口部側に上芯部６を配している。
【００２８】
ここで、中芯部４、底芯部５、及び上芯部６は圧粉磁芯であり、底芯部５、及び上芯部６は表面が絶縁体８で覆われている。
【００２９】
圧粉磁芯に絶縁体を塗装する場合には、表面全体を絶縁被覆する構成を比較的容易に取ることができる。
【００３０】
ここで、中芯部４を絶縁被覆することを本発明は否定しない。必要なインダクタンス値に応じ、適宜被覆要否を選択すればよい。
【００３１】
なお、底芯部５のケース１と対面する部分の絶縁体８及び後述の突起部１０を設けずともコイル３からケース１への導電経路を遮断し、絶縁性を向上させることができる。
【００３２】
この場合は底芯部５からケース１への放熱性がさらに向上する。
【００３３】
コイル３の外周面、底芯部５、及び上芯部６は複合磁性体７により覆われている。
【００３４】
ここで、複合磁性体７とは、表面を酸化膜や酸化ケイ素を含有する皮膜等により被覆されたＦｅ−Ｓｉ系等の金属軟磁性粉と、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を一例とする結合剤を主成分とするものであり、未硬化では液状であり、加熱等により硬化させることができるものである。
【００３５】
コイル３とケース１内面との絶縁性確保も必要となるが、間に充填される複合磁性体７の厚さが３ｍｍ以上あれば充分な電気絶縁性を確保することができる。
【００３６】
また、ケース１に接する底芯部５と上芯部６の表面のうち、コイル３表面から複合磁性体７を介した経路Ｐを有する部分は絶縁体８により覆われている。
【００３７】
さらに、コイル３への通電電流による磁束Ｂはコイル３の周囲を周回し、底芯部５表面の絶縁体８を貫く。
【００３８】
すなわち、絶縁体８はコイル３とケース１の間の絶縁性を確保する機能と、磁気ギャップ機能を兼ねている。
【００３９】
なお、本実施形態ではコイル３内部の中芯部４を圧粉磁芯、コイル３外周を複合磁性体７で構成しているが、充分な直流重畳特性を確保する上では、このようなコイル３外周よりも内部のほうが透磁率と飽和磁束密度の高い磁性材料で構成することが望ましい。
【００４０】
図３は、本発明の実施形態１におけるリアクトルの作成工程を示す断面図であり、図３（ａ）は複合磁性体注型後、図３（ｂ）は底芯部、中芯部設置後の状態を示している。
【００４１】
本発明におけるリアクトルは隙間を複合磁性体で充填する。
【００４２】
圧粉磁芯やコイルをケースに収容した後で複合磁性体を注ぎ込むと、圧粉磁芯やコイルとの間に複合磁性体が充填されにくい場合がある。
【００４３】
そこで、図３（ａ）のように、予めケース１内に未硬化の複合磁性体７を注いでおき、図３（ｂ）のように、底芯部５、中芯部４の順に、底部から上部へ向けて構成部品をケース１内で組み上げる。
【００４４】
組み上げの途中で、適宜真空引きを行い、脱泡を行ってもよい。
【００４５】
これにより、ケース内の各構成部品の隙間に複合磁性体７が充填されやすく、さらに、複合磁性体７を加熱等により硬化させることでリアクトルが完成する。
【００４６】
すなわち本発明は、ケース１と、コイル３と、ケース１への放熱経路を有する圧粉放熱磁芯である底芯部５と、絶縁体８を備え、ケース１に少なくともコイル３、底芯部５及び絶縁体８が収容され、底芯部５の表面のうち、少なくともコイル３表面からの経路を有する部分に絶縁体８が配され、コイル３で生じた熱を、底芯部５を介してケース１に放熱する経路を有し、コイル３への通電により生じる底芯部５のコイル３の周囲を周回する磁束は、絶縁体８の少なくとも一部を貫くリアクトルの実施形態を取り得る。
【００４７】
（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２におけるリアクトルの断面図であり、図２の変形例に対応している。
【００４８】
実施形態１における図２とは、底芯部と上芯部を設けていない点が相違する。
【００４９】
また、中芯部４がケース１底部から蓋部２に接するよう設けられ、その途中に絶縁体からなる磁気ギャップを有している点も相違する。
【００５０】
本実施形態では、ケース１内周面とコイル３及び中芯部４との間に充分な隙間があるため、ケース１に突起部を設ける必要がない。
【００５１】
このような構成の場合は、中芯部４に取り付けたコイル３表面からの経路Ｐは、中芯部４の外周面に到達するため、中芯部４の外周面を絶縁体８で覆っている。
【００５２】
これにより、コイル３への通電により生じる磁束Ｂは絶縁体８を貫通し、絶縁体８がケース１及び蓋部２との間の絶縁性確保と磁気ギャップを兼ねる機能を有する。
【００５３】
（実施形態３）
図５は、本発明の実施形態３におけるリアクトルの断面図であり、図２の変形例に対応している。
【００５４】
実施形態１における図２とは、上芯部を設けておらず、中芯部と底芯部を兼ねる中底芯部４０を有する点が相違する。
【００５５】
（実施形態４）
図６は、本発明の実施形態４におけるリアクトルの上面図である。
【００５６】
図６におけるＣ−Ｃ線の断面構造は実施形態３における図５と同様であるが、コイルが特開２０１３−１６１８９２号公報の段落００７５等に記載のあるダブルパンケーキ巻きであることが相違する。ダブルパンケーキ巻きでは、コイル径方向に端子を出す必要があるため、ケース１側面から端子３１、３２が引き出されている。
【００５７】
図７は、本発明の実施形態４におけるリアクトルの透視図である。
【００５８】
コイル３及び中底芯部４０とケース１内周面及び蓋部２の間は、図示されない複合磁性体で充填されている。
【００５９】
ここで、端子３１、３２を引き出すため、開口部１００を設ける必要があるため、開口部１００を、端子３１、３２の引き出し口を有する密封蓋としない限りは、実施形態１の製造方法をそのまま適用することはできない。
【００６０】
図８は、本発明の実施形態４におけるリアクトルの製造方法を示す透視図であり、図８（ａ）から図８（ｄ）の順に製造手順を示している。
【００６１】
まず、図８（ａ）に示すように、ケース１内底面の中央部に位置決めのための突起部１２を予め設けておく。
【００６２】
次に、図８（ｂ）に示すように、突起部１２及びその周囲にディスペンサ１０１等を用いて接着剤を塗布し、図８（ｃ）に示すように、中底芯部４０を接着し、中底芯部４０表面にも接着剤を塗布し、図示されないコイルを接着し、図示されないし、図示されない蓋部を取り付ける。
【００６３】
最後に、図８（ｄ）に示すように、開口部１００からビーカー１００１内にある未硬化の複合磁性体を注ぎ込み、複合磁性体を硬化させてリアクトルを完成させる。
【００６４】
ここで、コイル３及び中底芯部４０とケース１内面との間には充分大きな隙間が開いているため、ケース１内で中底芯部４０とコイル３を組み上げた後に複合磁性体を注ぎ込んでも充填することが可能である。
【００６５】
（実施形態５）
図９は、本発明の実施形態２におけるリアクトルの断面図であり、図２の変形例に対応している。
【００６６】
実施形態１における図２とは、底芯部５がケース１内面底部と接し、上芯部６が蓋部２と接し、底芯部５及び上芯部６の外周端部がコイル３の内周面と外周面の間にある点が相違する。
【００６７】
また、中芯部４が磁気ギャップにより仕切られている点も相違するが、このような構成は、必要な直流重畳特性に合わせて適宜調整すればよい。
【００６８】
支柱１３が設けられている点も相違する。支柱１３は、詳細は後述するが、中芯部４、底芯部５、及び上芯部６を位置決めするために用いられる。
【００６９】
支柱１３は、ケース１と同じアルミ等の金属で構成してもよく、この場合は支柱１３がケース１への放熱経路を構成する。
【００７０】
図１０は、本発明の実施形態５におけるリアクトルの製造方法を示す透視図であり、図１０（ａ）から図１０（ｅ）の順に製造手順を示している。
【００７１】
まず、図１０（ａ）に示すように、ケース１内底面の中央部に位置決めのための支柱１３を予め設けておく。
【００７２】
次に、図１０（ｂ）に示すように、支柱１３に中央部に貫通穴を有する底芯部５及び中芯部４を取り付ける。
【００７３】
次に、図１０（ｃ）に示すように、コイル３を取り付け、図１０（ｄ）に示すように、上芯部６を取り付け、さらに、図示されない蓋部２を取り付ける。
【００７４】
最後に、開口部１００よりビーカー１００１内にある未硬化の複合磁性体を注ぎ込み、複合磁性体を硬化させてリアクトルを完成させる。
【符号の説明】
【００７５】
１  ケース
２  蓋部
３  コイル
４  中芯部
５  底芯部
６  上芯部
７  複合磁性体
８  絶縁体
１０、１２  突起部
１１  取り付け部
１３  支柱
３１、３２  端子
４０  中底芯部
１００  開口部
１０１  ディスペンサ
１００１  ビーカー
Ｂ  磁束
Ｐ  経路
【図１】
2015076478.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】
2015076478.tif 000009
【図８】
2015076478.tif 000010
【図９】
2015076478.tif 000011
【図１０】
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