(57)【要約】【課題】コアの構造を改良することにより、リアクトル装置をできるだけ安価に提供する。【解決手段】リアクトルは、コア１およびコイル２を備えている。コア１は、サイド部分コア１２と、中間部分コア１０と、ギャップスペーサ１１とを有している。ギャップスペーサ１１は、中間部分コア１０やサイド部分コア１２と接する中央部１１ａと、中間部分コア１０やサイド部分コア１２よりも外方に突出して突出部１１ｂとを有している。コイル２の各環状部分２１は、コア１のギャップスペーサ１１の突出部１１ｂと接触していて、突出部１１ｂにより、コイル２の環状部分２１を支持するように構成されている。【選択図】図１
2008028287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の部分コアに分割されたコアと、
前記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、
前記部分コアおよ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であって、
前記複数のギャップスペーサのうち少なくとも２つのギャップスペーサは、前記部分コアよりも外方に突出した突出部を有しており、
前記環状のコイルは、前記ギャップスペーサの突出部により支持されている、リアクトル。
【請求項２】
請求項１記載のリアクトルにおいて、
前記複数のギャップスペーサと前記コイルの内周面とは、前記ギャップスペーサの突出部のいずれかの部位において接触している、リアクトル。
【請求項３】
請求項１または２記載のリアクトルにおいて、
前記少なくとも２つのギャップスペーサは、前記部分コアの断面と同一の形状を有する中央部を有している、リアクトル。
【請求項４】
請求項１または２記載のリアクトルにおいて、
前記少なくとも２つのギャップスペーサは、前記部分コアの断面よりも小さい中央部と、該中央部から複数の方向に分岐する分岐部とを有している、リアクトル。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のリアクトルにおいて、
前記少なくとも２つのギャップスペーサの突出部は、フランジ状に形成されている、リアクトル。
【請求項６】
請求項１〜５記載のリアクトルにおいて、
前記少なくとも２つのギャップスペーサの突出部の表面は、弾性体材料によって覆われている、リアクトル。
【請求項７】
複数の部分コアに分割されたコア、前記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、ならびに前記部分コアおよびギャップスペーサの周囲に設けられた環状のコイルを有するリアクトルと、該リアクトルを収納するケースとを備えたリアクトル装置であって、
前記複数のギャップスペーサのうち少なくとも２つのギャップスペーサは、前記部分コアよりも外方に突出した突出部を有しており、
前記環状のコイルは、前記ギャップスペーサの突出部により支持されている、リアクトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として燃料電池車やハイブリッド車などに搭載されるリアクトルの製造コストの低減対策に関する。
【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車のような直流電源でモータを駆動する自動車が開発されている。燃料電池車やハイブリッド車などに配置される昇圧コンバータは、電圧を変換するリアクトルを備えている。
【０００３】
車に搭載されるリアクトルは、トラック形状のコアの直線部にコイルを装着して構成されるものである。従来のコアの周囲には、たとえば特許文献１に開示されているように、内側ボビンが取り付けられる。そして、内側ボビンの周囲にコイルを取り付けるように構成される。また、コアは、複数の部分コアに分割されており、各部分コア間に、ギャップスペーサが介在している。
【０００４】
ギャップスペーサは、周波数に応じてインダクタンスを調整するために必要な部材である。コア全体として、設計上、必要なギャップスペーサの合計厚みが定まる。そして、１つのギャップスペーサの厚みが過大であると、過剰な漏れ電流が発生するので、それを防止するために、ギャップスペーサの数が定められている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−４１３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１の技術では、内側ボビンにより、コイルの筒状部分と中間部分コアとの接触を妨げるように構成されている。しかしながら、内側ボビンの性能と製造コストとを比較してみると、必要以上のコストを費やしているという不具合があった。
【０００７】
本発明の目的は、リアクトルにおける構成要素の機能を保持しつつ、構造の簡略化を図ることにより、製造コストの削減が可能なリアクトル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のリアクトルは、環状のコイルの内側に複数の部分コアに分割されたコアを配置したものにおいて、各部分コア間に介在するギャップスペーサとして、部分コアよりも外方に突出する突出部を設け、突出部によってコイルを支持するようにしたものである。
【０００９】
これにより、従来必要としていた内側ボビンを不要とすることができ、製造コストの削減を図ることができる。
【００１０】
ギャップスペーサは、部分コアの断面と同一の形状を有する中央部を有していてもよいし、部分コアの断面よりも小さい中央部と、中央部から複数の方向に分岐する分岐部とを有していてもよい。後者の構造の場合には、ギャップスペーサの材料の削減と、軽量化とを図ることができる。
【００１１】
ギャップスペーサの突出部がフランジ状に形成されていることにより、部分コア間の接合が容易となるので、組み立て工程の簡素化による製造コストの低減を図ることができる。
【００１２】
ギャップスペーサの突出部の表面は、弾性体材料によって覆われていることにより、コイルの内面の損傷を確実に防止することができる。
【００１３】
本発明のリアクトル装置は、上記本発明のリアクトルを収納するケースをさらに備えており、リアクトルの部分コア間に介在するギャップスペーサとして、部分コアよりも外方に突出する突出部を設け、突出部によりコイルを支持するようにしたものである。
【００１４】
これにより、従来必要としていた内側ボビンを不要とすることができるので、リアクトル装置全体としても、製造コストの削減を図ることができる。
【００１５】
リアクトル装置においても、上記リアクトルの場合と同様の選択的構成とすることができ、同様の効果を発揮することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のリアクトルまたはリアクトル装置によると、ギャップスペーサに突出部を設けることにより、製造コストの削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施の形態１）
−リアクトル装置の構造−
図１は、実施の形態１におけるリアクトルＢの概略構成を示す斜視図である。図２は、コア１のみを抜き出して示す斜視図である。図１および図２に示すように、本実施の形態のリアクトルＢは、コア１と、コア１の周囲を環状に取り巻くコイル２とを備えている。コア１は、平面形状がほぼ長円形をしていて、２つの直線部Ｒａと、２つの直線部Ｒａの両端部において直線部Ｒａ同士を接続する曲線部Ｒｂとを有している。また、コア１は、２つの直線部Ｒａの各端部および曲線部Ｒｂに亘るサイド部分コア１２と、各直線部Ｒａにおいてサイド部分コア１２間に交互に配置される中間部分コア１０およびギャップスペーサ１１とを備えている。図１の右下に示すように、ギャップスペーサ１１はほぼ矩形板状の構造を有しており、中間部分コア１０やサイド部分コア１２の断面に相当する中央部１１ａと、中間部分コア１０やサイド部分コア１２よりも外方に突出して突出部１１ｂとを有している。この実施形態では、突出部１１ｂは、中央部１１ａを全体的に取り囲む環状の領域となっているが、必ずしも全体的に突出している必要はない。
【００１８】
一方、コイル２は、角柱状の空間を囲むように螺旋状に巻かれて積層された２つの環状部分２１と、環状部分２１を接続する接続部分２２と、上方に突出する両端の端子２３とによって構成されている。コイル２は、ほぼ全体が絶縁性膜で覆われており、１対の端子２３のみが絶縁性膜から露出している。このように、コイル２は、コア１の各直線部Ｒａを覆う２つの環状部分２１が接続部２２で接続されて一体化されており、通電時には、一方の端子２３から、順次２つの環状部分２２を経て、他方の端子２３に交流電流が流れる。そして、コイル２の各環状部分２１は、複数のギャップスペーサ１１の突出部１１ｂのいずれかの部位と接触していて、突出部１１ｂによりコイル２の環状部分２１を支持するように、言い換えるとコイル２を位置決めするように構成されている。ただし、接触部に接着剤層などが介在していてもよい。
【００１９】
すなわち、本実施の形態のコア１は、大電流かつ高周波領域における交流−直流間の変換の際の負荷を緩和するためのリアクトルに適した構造であり、ハイブリッド車などに搭載されるものである。
【００２０】
図３は、本実施の形態のリアクトル装置の斜視図である。図４は、その概略的な構造を示す断面図である。ただし、図４において、中ケース４など主要部材でない部材の図示は省略されている。図３に示すように、リアクトル装置Ａは、上述の構造を有するリアクトル１を収納する中ケース４と、中ケース４に組み込まれた全体構造が収納されるケース３とを備えている。そして、図４に示すように、ケース３の内面の底面には、リアクトルＢのコイル２が入り込むための凹部が設けられており、リアクトルＢのコア１（サイド部分コア１２）がケース３の内面の底面と接触して支持されている。図示されていないが、ケース３はヒートシンクの上に設置されていて、コア１とケース３とが接触していることにより、リアクトルＢで発生した熱がケース３からヒートシンクに効率よく放熱される。
【００２１】
図５は、本実施の形態におけるリアクトルＢの組立手順の一部を示す斜視図である。組立は、以下の手順による。まず、中間部分コア１０とギャップスペーサ１１とを貼り合わせてから、コイル２の各環状部分２１によって囲まれる空間内に、ギャップスペーサ１１と中間部分コア１０との結合体を嵌合させる。このとき、ギャップスペーサ１１の突出部のいずれかの部位がコイル２の環状部分２１の内面と接触して、両者の相対位置が定まる。また、両端のギャップスペーサ１１が、コイル２の環状部分２１内で空間に露出した状態となっている。次に、２つのサイド部分コア１２を、上記集合体の両端で露出しているギャップスペーサ１１に跨るように、取り付ける。これにより、図５の中央部に示す組立体が組み立てられる。また、閉環状のコア１ができあがる。以上の手順により、リアクトルＢが形成される。
【００２２】
その後、サイド部分コア１２とコイル２とを相互に固定する外側ボビン１５を取り付け、その全体を中ケース４に収納し、中ケース４に収納されたリアクトルＢをケース３に収納する。なお、一般的な工程では、その後、加熱を伴うポッティングにより、ケース３全体の空隙を樹脂によって満たす。このとき、リアクトルＡのうち端子２３およびこれに近接する部分を除くほぼ全体は樹脂中にほぼ封止される。
【００２３】
−リアクトル装置の各部の材質−
上記コア１の各サイド部分コア１２および中間部分コア１０は、高透磁率材料ともいわれる軟磁性材料によって構成されている。軟磁性材料の例としては、純鉄、軟鉄、磁性鋼、珪素鋼、パーマロイ、センダスト、フェライト、磁性合金のアモルファス材料、などがある。ハイブリッド車のエンジン駆動用など、高周波かつ大電力を要求されるリアクトルには、１ｋＨｚ以上の周波数領域における鉄損が小さいことが求められる。また、振動を抑制するためには、コア１の磁歪が小さいことが好ましい。かかる条件に適合する軟磁性材料として、無方向性珪素鋼板のうちでも、珪素が約６％の無歪み珪素鋼板が、磁歪が０に近いことから、多用されている。ただし、この無歪み珪素鋼板は、製造コストが高くつくために、高価であることが難点である。
【００２４】
また、焼結軟磁性材料として、アトマイズ法で作製した鉄系軟磁性粉末を、リン酸塩絶縁被膜および樹脂バインダで表面被覆し、その表面被覆粉末をプレス成形後、高温で焼結したものを用いてもよい。この材料は、低保持力特性を有するとともに、無歪み珪素鋼板よりも安価である。
【００２５】
なお、ギャップスペーサ１１は、セラミックス，ガラス，ガラスエポキシ基板等の非磁性かつ絶縁性材料によって構成されている。ギャップスペーサ１１は、周波数に応じてインダクタンスを調整するために必要な部材である。また、コア１全体として、設計上、必要なギャップスペーサ１１の合計厚みが定まるので、１つのギャップスペーサ１１の厚みが過剰な漏れ電流の発生を生じることがないように、ギャップスペーサ１１の数が定められている。本実施の形態においては、ギャップスペーサ１１の厚みは約１．３１μｍ、接着剤層の厚みは約０．０２μｍであって、各ギャップの寸法が１．３５μｍに設定されている。
【００２６】
また、ケース３は、ＣｕまたはＣｕ合金や、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの熱伝導性が良好な材料によって構成されており、リアクトルＢで発生した熱をケース３から外方に逃すように構成されている。
【００２７】
本実施の形態のリアクトル装置ＡまたはリアクトルＢによると、ギャップスペーサ１１の平面寸法が中間部分コア１０やサイド部分コア１２の断面寸法よりも大きく、突出部１１ｂが中間部分コア１０やサイド部分コア１２よりも外側に突出している。そして、ギャップスペーサ１１の突出部１１ｂにより、コイル２の環状部分２１が支持されている。すなわち、従来のリアクトルのような内側ボビンは設けられていない。したがって、部材を削減することによる部品コストの低減を図ることができる。また、ギャップスペーサ１１の構造によっては、組み立て工程の簡素化による製造コストの低減を図ることができる。なお、コイル２の環状部分２１の環内において、中間部分コア１０やサイド部分コア１２の断面形状が均一でない場合には、ギャップスペーサ１１の突出部１１ｂが中間部分コア１０やサイド部分コア１２の外端部よりも外側に突出していればよい。
【００２８】
（実施の形態２）
図６は、実施の形態２におけるギャップスペーサ１１の構造を示す平面図である。同図に示すように、本実施の形態においては、ギャップスペーサ１１は、矩形板状ではなく、十字状の平面形状を有している。そして、中央部１１ａから四方に延びる分岐部１１ｃの先端に、中間部分コア１０やサイド部分コア１２から突出する突出部１１ｂが設けられている。他の部材の構造は、実施の形態１と同じであるので、図示および説明を省略する。
【００２９】
本実施の形態においても、ギャップスペーサ１１の突出部１１ｂが中間部分コア１０やサイド部分コア１２よりも外側に突出している。そして、ギャップスペーサ１１の突出部１１ｂにより、コイル２の環状部分２１が支持されているので、従来のリアクトルのような内側ボビンを削減することができる。したがって、部材を削減することによる部品コストの低減を図ることができる。また、ギャップスペーサ１１の構造によっては、組み立て工程の簡素化による製造コストの低減を図ることができる。加えて、本実施の形態によると、ギャップスペーサの材料費削減によるコスト低減と、リアクトルの軽量化とを図ることができる。
【００３０】
（実施の形態３）
図７（ａ），（ｂ）は、実施の形態３におけるギャップスペーサ１１の構造を示す平面図および断面図である。同図に示すように、本実施の形態においては、ギャップスペーサ１１は、矩形板状の中央部１１ｂと、中央部１１ｂを囲むフランジ状の突出部１１ｃとを有している。そして、本実施の形態では、突出部１１ｃの内周面が中間部分コア１０やサイド部分コア１２の外面と嵌合している。したがって、突出部１１ｂが中間部分コア１０やサイド部分コア１２の外側に突出して、突出部１１ｂにより、コイル２を支持するように構成されている。なお、フランジ状の突出部１１ｂは、全周に亘って形成されている必要はなく、各辺または各コーナーに１カ所だけでも形成されていればよい。他の部材の構造は、実施の形態１と同じであるので、図示および説明を省略する。
【００３１】
本実施の形態においても、ギャップスペーサ１１のフランジ状の突出部１１ｂが中間部分コア１０やサイド部分コア１２よりも外側に突出している。そして、ギャップスペーサ１１の突出部１１ｂにより、コイル２の環状部分２１が支持されているので、従来のリアクトルのような内側ボビンを削減することができる。したがって、部材を削減することによる部品コストの低減を図ることができる。特に、このようなフランジ状の突出部１１ｂを備えていることにより、部分コア１０，１２間の接合が容易となり、組み立て工程の簡素化による製造コストの低減を図ることができる。
【００３２】
（その他の実施の形態）
上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。
【００３３】
図７（ａ），（ｂ）に示すフランジ状の突出部１１ｂと同様に、実施の形態２における十字状に分岐した部分の突出部１１ｂをフランジ状にしてもよい。その場合にも、従来のリアクトルのような内側ボビンを削減することができる。したがって、部材を削減することによる部品コストの低減を図ることができる。特に、このようなフランジ状の突出部１１ｂを備えていることにより、組み立て工程の簡素化による製造コストの低減を図ることができる。
【００３４】
上記実施の形態２では、四方に分岐する十字状の平面形状を有するギャップスペーサ１１を設けたが、三方に分岐するギャップスペーサを設けてもよい。
【００３５】
また、上記実施の形態１，２において、必ずしもすべてのギャップスペーサ１１に突出部が設けられていなくてもよく、すべてのギャップスペーサ１１のうちの複数のギャップスペーサ１１（少なくとも２つのギャップスペーサ）に突出部１１ｂが存在すればよい。そして、当該複数のギャップスペーサと、コイル２の環状部分２１との間で、３点以上の接触部（すべての接触部が同じ平面状にある場合を除く）が存在すればよい。また、直接接触していなくても、接着剤層などが介在していて、コア１の本体部分とコイル２の環状部分２１とのすきまを確保することができればよい。さらに、たとえば中間部分コア１０とサイド部分コア１２との間に介在するギャップスペーサ１１だけに突出部１１ｂが設けられていて、各中間部分コア１０同士の間に介在するギャップスペーサ１１には突出部が設けられていない構造であってもよい。
【００３６】
上記各実施の形態におけるギャップスペーサ１１の突出部１１ｂの表面を樹脂等の弾性材料の皮膜で覆ってもよい。その場合には、コイル２の環状部分２１の内面の損傷を確実に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のリアクトルおよびリアクトル装置は、ハイブリッド車、燃料電池車や、工場・家庭用電力供給システムにおいて、たとえば昇圧コンバータなどの一部品として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施の形態１におけるリアクトルの概略構造を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１におけるコアの構造を示す斜視図である。
【図３】実施の形態１におけるリアクトル装置の構造を示す斜視図である。
【図４】実施の形態１におけるリアクトル装置の断面図である。
【図５】実施の形態１におけるリアクトルの組立手順の一部を示す斜視図である。
【図６】実施の形態２におけるリアクトルである。
【図７】（ａ），（ｂ）は、実施の形態３におけるギャップスペーサの概略構造を示す平面図及び断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
Ａ    リアクトル装置
Ｂ    リアクトル
１    コア
２    コイル
３    ケース
４    中ケース
１０  中間部分コア
１１  ギャップスペーサ
１１ａ  中央部
１１ｂ  突出部
１１ｃ  分岐部
１２  サイド部分コア
１５  外側ボビン
２１  環状部分
２２  接続部分
２３  端子
Ｒａ  直線部
Ｒｂ  曲線部
Ｒｐ  平面部
【図１】
2008028287.tif 000003
【図２】
2008028287.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008028287.tif 000007
【図６】
2008028287.tif 000008
【図７】
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