(57)【要約】【課題】リアクトルの材料コスト及び製造コストを低減させることができるばかりでなく、漏れ磁束の影響を小さくしてリアクトルの性能を向上させることができる。【解決手段】磁性体から形成された環状コア２と、このコアの所定部分の外周に設けたコイル３とを備えるリアクトル１であって、上記コアの外周にボビン４を設けるとともに、上記コイルを、上記ボビンの外周に、円形断面を有する複数本の巻線５ａ，５ｂを並列して巻き回すことにより形成している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体から形成された環状コアと、このコアの所定部分の外周に設けたコイルとを備えるリアクトルであって、
上記コアの外周にボビンを設けるとともに、
上記コイルは、上記ボビンの外周に、円形断面を有する複数本の巻線を並列して巻き回すことにより形成されている、リアクトル。
【請求項２】
上記ボビンの外周に、上記巻線を巻き回すガイド溝を設けた、請求項１に記載のリアクトル。
【請求項３】
上記環状コアを、上記コイルが巻き回される一対の平行状Ｉ字部と、これらＩ字部の両端部に接続された略Ｕ字状部とから構成するとともに、
上記一対の平行状Ｉ字部に設けたボビンの外周に上記巻線が巻き回されて上記コイルが形成されている、請求項１又は請求項２のいずれかに記載のリアクトル。
【請求項４】
上記一対の平行状Ｉ字部は、複数の矩形状コアブロックをスペーサを介挿して一体的に接合することにより形成されている、請求項３に記載のリアクトル。
【請求項５】
磁性体から形成された環状のコアと、このコアの所定部分の外周に設けたコイルとを備えるリアクトルの製造方法であって、
上記環状コアの一部に被着したボビンの外周に、円形断面を有する複数本の巻線を並列して巻き回すコイル形成工程を含む、リアクトルの製造方法。
【請求項６】
上記環状コアを、上記コイルが設けられる一対の平行状Ｉ字部と、これらＩ字部の両端部に接続される略Ｕ字状部とから構成したリアクトルの製造方法であって、
複数の矩形状コアブロックをスペーサを介挿して連結することにより上記Ｉ字部を形成するＩ字部形成工程と、
上記Ｉ字部の外周に、ガイド溝を設けたボビンを被着するボビン被着工程と、
上記ガイド溝に沿って、上記巻線を巻き回すコイル形成工程と、
上記巻線を巻き回した上記Ｉ字部の両端部に、略Ｕ字状コアブロックを連結する略Ｕ字状部連結工程とを含む、請求項５に記載のリアクトルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ハイブリッド車や燃料電池自動車のような電気自動車に搭載されるリアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題からハイブリッド車や燃料電池自動車等の直流電源でモータを駆動して走行する自動車が開発されている。これら自動車においては、直流電源であるバッテリーの電圧を昇圧する昇圧コンバータが搭載されており、リアクトルはこの昇圧コンバータの主要部品である。
【０００３】
上記リアクトルは、特許文献１に記載されているように、環状のコアとこのコアの所定部分に巻き回されたコイルとを備えて構成されている。車載用リアクトルでは、搭載スペースや製造方法等の制限から、２以上のコアブロックをそれぞれ組み付けることにより一対の平行状Ｉ字部を構成するとともに、これらＩ字部の両端部に略Ｕ字状コアブロックを接続して構成される略長円形状の環状コアが採用されることが多い。上記コイルに電流を流すことにより、上記コア内に環状の磁気回路が形成される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−７７７４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載されているリアクトルにおいては、断面矩形状の導線を予め矩形筒状に巻き回してコイル成形体を形成しておき、上記コイル成形体の筒状内部空間に矩形状のコアを挿入して固定することにより、上記Ｉ字部の外周にコイルが設けられる。その後、略Ｕ字状のコアブロックを上記Ｉ字状部の両端部に接続して環状体を形成するという製造手法が採用されている。
【０００６】
上記コイル成形体を採用した場合、断面矩形状の太い巻線を精度高く矩形筒状に成形しなければならないため、特殊な製造装置を要するとともに、材料コスト及び加工コストが大きくなるという問題がある。
【０００７】
また、上記コイル成形体の筒状内部空間に上記矩形状コアブロックを挿入して固定しなければならないため、上記コイル成形体の内周部と上記矩形状コアブロックとの間にある程度の隙間を確保しなければならない。上記コイルとコアとの間の隙間が大きくなると、コイルの性能低下につながるばかりでなく、ガタ等があると振動や騒音を引き起こす原因にもなる。このため、特許文献１に記載されているリアクトルにおいては、上記コイルの巻線をコア外周に固定する特殊な位置決め治具が採用されているが、コストを増加させる要因となる。
【０００８】
さらに、上記コイル成形体を採用した場合には、断面積が大きい矩形状の巻線を採用しているため、漏れ磁束の影響がコイルの断面の大きな範囲に及んでうず電流が生じやすく、損失が大きくなるという問題がある。
【０００９】
本願発明は、上記従来の問題を解決し、材料コスト及び製造コストを低減させることができるばかりでなく、漏れ磁束の影響を小さくして性能を向上させることができるリアクトルを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載した発明は、磁性体から形成された環状コアと、このコアの所定部分の外周に設けたコイルとを備えるリアクトルであって、上記コアの外周にボビンを設けるとともに、上記コイルを、上記ボビンの外周に、円形断面を有する複数本の巻線を並列して巻き回すことにより形成したものである。
【００１１】
本願発明では、ボビンを設けたコアの外周に、巻線を直接巻き回すことよりコイルを形成する。コアの外周に巻線を直接巻き回してコイルを形成できるため、特殊なコイル成形機等が不要であり、コイルの加工コストを低減させることができる。
【００１２】
コイルを構成する巻線をコアに直接巻き回すには、巻線にある程度の柔軟性が要求されるため、従来の巻線と同等の大きな断面積を有する巻線を採用することはできない。また、上記巻線の巻数はリアクトルの特性（インダクタンス）を決定するものであるため変更することはできない。
【００１３】
本願発明では、巻線の断面積及び規定の巻数を確保するため、円形断面を有する複数本の巻線を並列して巻き回している。すなわち、従来の巻線より細い複数の巻線からなる巻線集合体を、１本の巻線としてコア外周に巻き回すのである。
【００１４】
複数本の巻線を並列して巻き回すことにより、１本当たりの断面積を小さくすることができる。このため、巻線の変形抵抗が小さくなりコア外周に容易に巻き回すことができる。一方、複数の巻線集合体の断面積を従来の巻線の断面積と同一に設定することにより、規定の電流値や巻数を確保することができる。また、円形断面の巻線は、コイル成形体に採用した矩形断面の巻線にくらべて安価であり、材料コストを削減することもできる。
【００１５】
さらに、本願発明では、上記巻線をコア外周に直接巻き回すことができるため、コア外周と巻線内周部との間に大きな隙間を設定する必要がない。通常、コアと上記巻線との間には、絶縁材料から形成されたボビンが介挿されるが、上記ボビンを上記コア外周に密着した状態で巻線を巻き回すことができる。このため、コイル内周部をコア外周部に近接させることが可能となり、その分コイルを小型化することができる。
【００１６】
請求項２に記載した発明は、上記ボビンの外周に、上記巻線を巻き回すガイド溝を設けたものである。
【００１７】
上記ガイド溝は、上記巻線の断面及び並列して巻き回される巻線の本数に応じて形成される。たとえば、２本の巻線を並列して巻き回す場合には、２条の螺旋状ガイド溝が形成される。
【００１８】
上記ガイド溝を設けることにより、巻線を案内しながら巻き回すことができるため、巻き回し作業が容易になる。また、上記案内溝を設けることにより、巻線を規則正しく巻き回して、コア外周における巻線の密度を高めることが可能となり、コア外周部のコイル形成部分の断面積を小さくして装置の小型化を図ることもできる。
【００１９】
本願の請求項３に記載した発明は、上記環状コアを、上記コイルが巻き回される一対の平行状Ｉ字部と、これらＩ字部の両端部に接続された略Ｕ字状部とから構成するとともに、上記一対の平行状Ｉ字部に設けたボビンの外周に上記巻線を巻き回して上記コイルを形成したものである。
【００２０】
請求項３に記載した発明は、本願発明をハイブリッド自動車等に多く採用される形態のリアクトルに適用したものである。これにより、この種のリアクトルにおいて、材料コスト及び加工コストを低減させることができるとともに、損失を低減させることが可能となる。
【００２１】
また、請求項４に記載した発明のように、上記一対の平行状Ｉ字部を、複数の矩形状コアブロックをスペーサを介挿して一体的に接合することにより構成できる。
【００２２】
本願の請求項５に記載した発明は、磁性体から形成された環状のコアと、このコアの所定部分の外周に設けたコイルとを備えるリアクトルの製造方法であって、上記環状コアの一部に被着したボビンの外周に、円形断面を有する複数本の巻線を並列して巻き回すコイル形成工程を含むものである。
【００２３】
本願の請求項６に記載した発明は、請求項５に記載した発明をハイブリッド自動車等に多く採用される形態のリアクトルの製造方法に適用したものである。すなわち、上記環状コアを、上記コイルが設けられる一対の平行状Ｉ字部と、これらＩ字部の両端部に接続される略Ｕ字状部とから構成したリアクトルの製造方法であって、複数の矩形状コアブロックをスペーサを介挿して連結することにより上記Ｉ字部を形成するＩ字部形成工程と、上記Ｉ字部の外周にガイド溝を設けたボビンを被着するボビン被着工程と、上記ガイド溝に沿って、上記巻線を巻き回すコイル形成工程と、上記巻線を巻き回した上記Ｉ字部の両端部に、略Ｕ字状コアブロックを連結する略Ｕ字状部連結工程とを含んで構成したものである。
【発明の効果】
【００２４】
本願発明によって、リアクトルの材料コスト及び製造コストを低減させることができるばかりでなく、漏れ磁束の影響を小さくしてリアクトルの性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１に示すように、リアクトル１は、環状のコア２と、このコア２の周囲に装着されたコイル３とを備えて構成される。図３に示すように、上記コア２と上記コイル３との間には、上記コイル３を上記コア２の外周部に所定間隔をあけて保持するためのボビン４が介挿されるとともに全体が図示しない箱状のケースに収容されている。
【００２６】
図２は、上記環状コアの全体斜視図である。本実施例では、３個の矩形状コアブロック６ａ，６ｂ，６ｃをそれぞれ組み付けることにより一対の平行状Ｉ字部６，６を構成するとともに、これらＩ字部の両端部に略Ｕ字状のコアブロック７，７を接続して略長円状の環状コア２が形成されている。上記各コアブロック７，６ａ，６ｂ，６ｃの間には、非磁性体であるセラミック材料から形成されたスペーサ８がそれぞれ介挿されている。上記矩形状コアブロックの外周角部には、巻線を直接巻き回すことができるようにアール部９が形成されている。これらコアブロック７，６ａ，６ｂ，６ｃは、接着材を用いて一体的に接合されている。
【００２７】
本実施例では、上記略Ｕ字状コアブロック７は、上記Ｉ字部６の断面に対して、略Ｕ字状コアブロックの軸芯から外周に向かう方向へのコア断面積と、軸方向に沿う方向（紙面では上下方向）へのコア断面積を大きくした形態に形成されている。上記コア断面積を大きくすることにより、上記Ｉ字部６と上記略Ｕ字状コアブロック４との接続部には、段部１０，１１が形成されている。
【００２８】
図３は、上記Ｉ字部６にボビン４装着した状態を示す斜視図である。上記ボビン４は、絶縁性のある樹脂材料を用いて、上記Ｉ字部６の外周に被着される筒状部４ａと、上記段部に被着される鍔部４ｂとを備えて形成されている。上記ボビン４は、コイル内周面と上記コア外周面とをできるだけ小さな距離を開けて保持できるように薄肉状に形成するのが望ましい。
【００２９】
図４に示すように、上記ボビン４の筒状部４ａの外周には、コイルを構成する巻線５の太さに対応したガイド溝１２が形成されている。本実施例では、２本の断面円形の巻線を並列して巻き回すことができるように、半円形の２条の溝を上記ボビン４の外周面に並列状に形成することにより、上記ガイド溝１２が形成されている。上記ガイド溝１２を設けることにより、巻線の巻き回し作業が容易になるとともに、巻線５を密度高く巻き回すことができる。実施の形態では、上記鍔部と上記筒状部とによって形成される環状空間に、巻線が３層に巻き回されている。
【００３０】
上記リアクトルは、次のようにして製造される。
【００３１】
まず、上記矩形状コアブロック６ａ，６ｂ，６ｃをスペーサ８を介挿して接着することにより一体化し、矩形棒状のＩ字部６を形成する。次に、上記Ｉ字部６を上記ボビン４の筒状部４ａに挿入することにより、ボビン４を上記Ｉ字部６の外周に被着する。そして、上記ボビン４の筒状部４ａの外周に、巻線５を巻き回してコイル３を形成する。上記ボビン４には、鍔部４ｂ及びガイド溝１２が形成されているため、巻線５を容易に巻き回すことができる。
【００３２】
図５に示すように、本実施例では、円形断面を有する２本の巻線を並列して巻き回すことにより、上記コイル３が形成される。複数本の巻線を並列状に巻き回すことにより、従来の矩形断面を有するコイルと同等の断面積及び巻き数を有するコイルを形成することができる。
【００３３】
また、断面円形の巻線は安価であり、コイル３の材料コストを削減することができる。しかも、コイルの必要断面積を複数本の巻線に分割して巻き回しているため変形抵抗が小さく、巻線を上記ボビン４に直接巻き回すことができる。したがって、従来のコイル成形体に比べて加工コストを大幅に削減することができる。
【００３４】
さらに、巻線５をＩ字部６に被着したボビン４に直接巻き回すことができるため、上記コイル３の内周部を上記Ｉ字部６の外周部とを近接させて位置させることができる。この結果、損失を減少させてコイルの効率を向上させることができる。また、従来のコイル成形体を装着する場合のような余分な隙間が必要ないため、コイルの巻き回し部分の寸法を小さくして装置の小型化を図ることもできる。
【００３５】
さらにまた、従来は、大きな断面積を有する１本の巻線を巻回してコイルを形成していたため、漏れ磁束の影響がコイル断面の全体に及んで損失が大きくなった。一方、本実施例では、従来の断面積を複数本の巻線５ａ，５ｂに分割して巻き回しているため、漏れ磁束の影響が内部の巻線に及ばない。このため、コイルに与える漏れ磁束の影響が少なくなり、損失を低減させることができる。
【００３６】
なお、上述した実施例では、３つの矩形状コアブロックから構成される一対のＩ字部と、略Ｕ字状コアブロックから形成される環状コアを備えるリアクトル１に本願発明を適用したが、他の形態の環状コアを備えるリアクトルに本願発明を適用することができる。
【００３７】
また、２本の巻線を並列して巻き回したが、３本あるいはそれ以上の数の巻線を並列して巻き回すことができる。
【００３８】
また、ボビンを筒状に形成して、Ｉ字状部を挿入することにより被着したが、ボビンを母線に沿って２分割できるように構成し、Ｉ字部の側方から組み付けるように構成してもよい。
【００３９】
本願発明は、上述の実施例に限定されることはない。今回開示された実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本願発明の範囲は、上記した意味ではなく、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すべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本願発明の実施例に係るリアクトルの外観を示す斜視図である。
【図２】図１に示すリアクトルのコアの外観を示す斜視図である。
【図３】図２に示すコアにボビンを装着した状態を示す斜視図である。
【図４】図１におけるIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】複数本の巻線を並列して巻き回している状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  リアクトル
２  環状コア
３  コイル
４  ボビン
５ａ  巻線
５ｂ  巻線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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