(57)【要約】【課題】振動が生じ難く、かつ、初期の磁気特性を有し、製造効率の高いリアクトルコアとリアクトルを提供する。【解決手段】少なくとも１以上のギャップ板２，…を介して複数の磁性を有する第１のコア１１，…，１２，…が繋げられてコアユニット１が形成され、２つの該コアユニット１，１が所定の離間を置いて対向配置されており、この離間に２つの磁性を有する第２のコア４，４が配設され、第２のコア４の端面とコアユニット１とが縁切りされて平面視が略環状のリアクトルコアが構成され、コアユニット１にコイル５が形成されてリアクトル１０となる。第２のコア４の端面とコアユニット１の縁切り箇所にはエアギャップが形成される形態や接着剤層３Ａが介装される形態がある。【選択図】図１
2008263062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１以上のギャップ板を介して複数の磁性を有する第１のコアが繋げられてコアユニットが形成され、２つの該コアユニットが所定の離間を置いて対向配置されており、
前記離間に２つの磁性を有する第２のコアが配設されて平面視が略環状のリアクトルコアが形成されており、
第２のコアの端面とコアユニットとが縁切りされていることを特徴とするリアクトルコア。
【請求項２】
縁切りされた前記第２のコアの端面とコアユニットとの間に接着剤層が介装さ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コア。
【請求項３】
ギャップ板と第１のコアとの間に接着剤層が介装されていることを特徴とする請求項１または２に記載のリアクトルコア。
【請求項４】
圧粉磁心から成形された前記第１のコアとギャップ板とが直接的に密着固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のリアクトルコア。
【請求項５】
請求項４に記載のリアクトルコアにおいて、
ギャップ板の両側には複数の凹溝が形成されており、一方側の凹溝と他方側の凹溝が千鳥状に形成されていることを特徴とするリアクトルコア。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のリアクトルコアを具備し、コアユニットにコイルが形成されてなるリアクトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアクトルコアとリアクトルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力変換回路のリアクトルは、一般に平面視が略横長環状のリアクトルコアの２つの長手部にコイルが形成された姿勢でハウジング内に収容されている。このリアクトルコアは複数の電磁鋼板の積層体もしくは圧粉磁心からなる分割コアから構成されており、各分割コア間には非磁性素材のギャップ板が介装されており、ギャップ板とコアは接着剤にて接着固定されてリアクトルコアが形成されている。より具体的には、図９に示すように、平面視が略Ｕ型のコアａ（Ｕ型コア）と平面視が矩形のコアｂ（Ｉ型コア）とがギャップ板ｃを介して接着剤ｄによって固定されており、その長手部にコイルｅが形成される。かかる構成のリアクトルコアに関する従来例として、例えば特許文献１に開示のリアクトルコア、特許文献２に開示のリアクトル装置を挙げることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１４７６３４号公報
【特許文献２】特開２００４−２４１４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記する従来のリアクトルコアにおいては、コア間に磁気吸引力が作用した際にヤング率の小さな接着剤層において変形が大きくなり、コイルが形成されていないＵ型コアの端部における変位量または振動（加速度）が特に大きくなる（図９の矢印方向）。このリアクトルコア端部の振動が該リアクトルコアを収容するハウジングに伝わり、騒音発生の原因となっており、該リアクトルが車両に搭載されている場合にはこの騒音が車室内に伝播されるという問題があった。
【０００５】
また、上記する分割コア、ギャップ板、接着剤層はそれぞれに製造公差を有しており、これらを略環状に組付けた際には、それぞれの製造公差が累積されることで組付けられたリアクトルコアにはその一部が傾くといった不具合が往々にして生じていた。その結果、インダクタンスのばらつきの増大や、上記のごとく一部の傾きが大きな場合には組付けができなくなるため、製造歩留まりの低下が生じていた。このようにインダクタンスが変化すると磁路長に比してギャップ長の影響が大きくなり、さらには、コアが傾いて組み付けられた場合に生じる予定外の隙間によってギャップ長が変化し、インダクタンスの低下やそのばらつきが大きくなる。このように、振動や騒音の問題、製造公差に起因する組付け不具合の問題に対し、その対策が急務の課題であった。
【０００６】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、コア間に磁気吸引力が作用した場合でも振動が生じ難く、かつ、初期の磁気特性を確保しながら製造効率に優れたリアクトルコアと、該リアクトルコアを具備するリアクトルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成すべく、本発明によるリアクトルコアは、少なくとも１以上のギャップ板を介して複数の磁性を有する第１のコアが繋げられてコアユニットが形成され、２つの該コアユニットが所定の離間を置いて対向配置されており、前記離間に２つの磁性を有する第２のコアが配設されて平面視が略環状のリアクトルコアが形成されており、第２のコアの端面とコアユニットとが縁切りされていることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明のリアクトルコアは、従来のＵ型コアとＩ型コア（平面視矩形のコア）がギャップ板を介して接着固定された（横長）環状リアクトルコアにおいて、このＵ型コアを分割して横長環状の長手部と短手部とを縁切りした構造を呈するものである。
【０００９】
すなわち、環状リアクトルコアを大きく４つの部位に分割し、そのうちの２つの部位は、例えば２つないし３つのギャップ板を介して複数の磁性を有する第１のコア（Ｉ型コア）が繋げられて形成されたコアユニットである。このコアユニットは横長環状リアクトルコアの２つの長手部を形成する。
【００１０】
また、他の２つの部位は、所定の離間を置いて配設された２つの上記コアユニット間に配設される第２のコア（Ｉ型コア）であり、コアユニットと第２のコアによって環状リアクトルコアが形成され、環状方向に磁路が形成される。
【００１１】
ここで、第２のコアの端面とコアユニットとの間の縁切りされた箇所には一定の離間が形成されており、例えばこの離間が第２のコアとコアユニットとの間のエアギャップを形成する。なお、第２のコアとコアユニットとが共有基板に固定されることで、双方が縁切りされた状態であっても所定のギャップ長や磁路長を有する環状リアクトルコアが形成できる。また、リアクトルコアを収容するハウジング内に所定のギャップ長や磁路長を確保した姿勢で第２のコアとコアユニットとが収容固定された形態であってもよい。
【００１２】
ここで、磁性を有する第１、第２のコアは、珪素鋼板を積層してなる積層体から形成してもよく、軟磁性金属粉末が樹脂バインダーで被覆された磁性粉末を加圧成形してなる圧粉磁心から成形してもよい。なお、この軟磁性金属粉末としては、鉄、鉄−シリコン系合金、鉄−窒素系合金、鉄−ニッケル系合金、鉄−炭素系合金、鉄−ホウ素系合金、鉄−コバルト系合金、鉄−リン系合金、鉄−ニッケル−コバルト系合金および鉄−アルミニウム−シリコン系合金などを用いることができる。
【００１３】
また、ギャップ板は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やジルコニア（ＺｒＯ２）などのセラミックスで成形することができる。
【００１４】
本発明の上記リアクトルコアは、コアユニットを形成する際に接着剤層の厚みを適宜測定し、トータルのギャップ長が所定のギャップ長の誤差範囲内となるようにコアユニットと第２のコアとの間のギャップ長を決定してリアクトルコアを製造することができる。また、コアユニット間の離間を一義的に決定するとともにコアユニットと第２のコアとの間のギャップ長をまず計測しておき（第２のコアの製造公差によってこのギャップ長が変化する）、その後、トータルのギャップ長が所定のギャップ長の誤差範囲内となるようにコアユニットを構成する接着剤層の厚みを決定しながらコアユニットを製造することもできる。本発明のリアクトルコアによれば、コアユニットと第２のコアが相互に直交する関係で縁切りされていることにより、コアユニットを構成する第１のコアやギャップ板、接着剤層のそれぞれに寸法公差がある場合でも、初期のインダクタンスが確保できるようにトータルのギャップ長を所定のギャップ長としながら、最終組付け時の不具合を生じさせることなくリアクトルコアを製造することができる。また、従来のリアクトルコアのように構成部材の有する公差によって齎される最終製品の公差を微調整することで所要の磁路長を確保するといった熟練を要する工程が不要となり、リアクトルコアの製造歩留まりを格段に向上させることができる。
【００１５】
ここで、ギャップ長がインダクタンスに及ぼす影響の程度を以下の算定式を使用して説明する。
[数１]
Ｌ＝Ｎ２×Ｓ／（Ｌｃ／μ＋Ｌｇ／μ０）
ここで、Ｎ：コイルターン数、Ｓ：断面積、Ｌｃ：コア磁路長、Ｌｇ：ギャップ長、μ：コア透磁率、μ０：真空透磁率  である。
【００１６】
上式において、コア透磁率が１０３オーダーの値であり、真空透磁率は１０−７オーダーの値であることから、コア磁路長が多少変化してもインダクタンスの変化はほとんどない一方で、ギャップ長が多少変化することでインダクタンスは大きく変化してしまう。
【００１７】
したがって、２つのコアユニット間の離間を一定に保ちながら該コアユニットと第２のコアとを縁切りした構造とすることでコアユニットと第２のコアの接続自由度を高めることができるため、対向する２つのコアユニットおよび２つの第２のコアのそれぞれに製造公差がある場合でも、トータルのギャップ長を精度よく確保しながら最終組付け時の不具合の発生も効果的に解消することができる。したがって、所望のインダクタンスの確保と製造歩留まりの低下防止の双方を満足することが可能となる。
【００１８】
また、本発明によるリアクトルコアは、第２のコアの端面とコアユニットとの間に形成される離間に接着剤が介装された実施の形態であってもよい。
【００１９】
かかる実施の形態においては、第２のコアとコアユニットとが接着剤層を介して相対移動可能に接続されることで、第１のコアやギャップ板、該第１のコアとギャップ板間の接着剤層のそれぞれの寸法公差をこの接着剤層で吸収することができるため、一定のインダクタンスを確保するとともに、リアクトル駆動時の振動発生を効果的に抑止することができる。
【００２０】
なお、第１のコアとギャップ板とを接続する接着剤層、および、コアユニットと第２のコアを接着する接着剤層はいずれも、耐熱性の高いエポキシ樹脂系接着剤等を使用することができる。
【００２１】
また、第１のコアとギャップ板との接続を接着剤層を介さずにおこなう実施の形態であってもよい。具体的には、第１のコアを圧粉磁心から成形するものであるが、成形型内にギャップ板を配設し、磁性粉体を充填して加圧成形することで、ギャップ板と第１のコアとが直接的に密着固定されたコアユニットを成形することができる。
【００２２】
ここで、第１のコアとギャップ板との接続強度を高める方策として、ギャップ板の両側に複数の凹溝を形成しておき、かつ、一方側の凹溝と他方側の凹溝が千鳥状（互い違い）となるようにしておくのが好ましい。ギャップ板の両側に凹溝を設けておくことで加圧成形後に圧粉磁心が該凹溝内でスプリングバックし、第１のコアとギャップ板の凹溝とが強固に噛み合うことになる。本実施の形態ではさらに、複数の凹溝を千鳥状に配設しておくことで、コアユニットの加圧成形時における第１のコア用の磁性粉末の圧縮率を均一にすることができ、該第１のコアの密度のばらつきを解消することができる。
【００２３】
さらに、本発明によるリアクトルは前記リアクトルコアを具備し、コアユニットにコイルが形成されてなることを特徴とするものである。
【００２４】
コアユニットのまわりに所定のリターン数を有するコイルが形成され、リアクトルコアが任意形状のハウジング内に収容固定されることで本発明のリアクトルが形成される。コアユニットと第２のコアとの間にエアギャップが形成された形態、もしくは接着剤層が介装された形態のいずれの形態であっても、製造されたリアクトルコアの製品公差を最終的に微調整するといった工程が不要となるため、リアクトルの製造歩留まりが格段に向上し、リアクトルの製造コストの低減を図ることができる。
【００２５】
さらに、本発明のリアクトルコアを備えていることで、初期のインダクタンスを得ることができ、リアクトル駆動時の振動が効果的に解消されることで騒音の発生を抑止できる。
【発明の効果】
【００２６】
以上の説明から理解できるように、本発明のリアクトルコアとリアクトルによれば、コイルが形成されるリアクトルコアの２つの長手部とこれに直交する短手部とを相互に直交する関係で縁切りし、双方の間にエアギャップまたは接着剤層を介在させる構造とすることで、各部材や接着剤層等に製造公差が存在する場合でも、一定のインダクタンスを確保することができ、振動とこれに起因する騒音の発生を抑止することができ、製造歩留まり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】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明のリアクトルの一実施の形態の平面図であり、図２は図１のリアクトルを構成するリアクトルコアの斜視図であり、図３は図１のリアクトルの斜視図である。図４は本発明のリアクトルの他の実施の形態の平面図であり、図５は図４のＶ部の拡大図である。図６は本発明のリアクトルのさらに他の実施の形態の平面図であり、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図である。図８は従来のリアクトルと本発明のリアクトルにおける重畳電流印加時の振動を測定した実験結果を示したグラフである。
【００２８】
図１は、本発明のリアクトルの一実施の形態を示した平面図であり、コイルのみを断面で示した図である。この横長環状のリアクトル１０は、所定の離間を置いて配設されたコアユニット１，１と、この離間に配設された２つのコア（磁性を有する第２のコア４，４）とから構成されており、コアユニット１と第２のコア４とは接着剤層３Ａを介して接続されている。コアユニット１は、端部コア１１，１１と、その間に２つの中央コア１２，１２が配設され、端部コア１１と中央コア１２の間および中央コア１２，１２の間にはギャップ板２が介装されており、これらが接着剤層３によって接着固定されている。
【００２９】
環状のリアクトルコアの長手部を構成するコアユニット１の外周に導線が所定のリターン数だけ巻装されてコイル５が形成されている。
【００３０】
図１に示すリアクトル１０のうち、リアクトルコアのみを図２に示しており、リアクトル１０を図３にて斜視図で示している。ここで、端部コア１１、中央コア１２、第２のコアはいずれも珪素鋼板の積層体や圧粉磁心から成形される。また、ギャップ板２はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）から成形される。さらに、接着剤層３，３Ａの素材としてエポキシ樹脂系接着剤が使用される。
【００３１】
図１において、リアクトルコアの断面中心を通る２点鎖線Ｍがリアクトルコア内で形成される磁路であり、この磁路Ｍの長さが磁路長となる。
【００３２】
図示するリアクトルコアの成形に際し、コアユニット１，１間の離間は所定の磁路長または所定のギャップ長から求められた一定の離間に保持され、この離間に第２のコア４，４が配設されるとともに、第２のコア４の端面とコアユニット１との間に接着剤層３Ａが形成される。ここで、コアユニット１が形成されて該コアユニット１におけるギャップ長が測定され、その後にコアユニット１と第２のコア４が接着される場合には、トータルのギャップ長が所定のギャップ長の誤差範囲内となるようにして接着剤層３Ａの厚みが決定される。
【００３３】
リアクトルコアの構成部材である、端部コア１１、中央コア１２、ギャップ板２、接着剤層３，３Ａ、第２のコア４は、それぞれに製造公差を有しているが、図示するリアクトルコアの構造によれば、コアユニット１と第２のコア４とが直交する関係で縁切りされており、双方が接着剤層３Ａにて接着されるため、端部コア１１、中央コア１２、接着剤層３，３Ａ、第２のコア４に公差が存在しても、コアユニット１，１と第２のコア４，４は所定のギャップ長や磁路長を確保できる適宜の位置で接着することができる。すなわち、部材の寸法公差を組付け時に容易に吸収しながら初期のインダクタンスを得ることが可能になる。
【００３４】
図４は、リアクトルの他の実施の形態を示したものである。このリアクトル１０Ａは、コアユニット１Ａを構成する端部コア１１と中央コア１２の双方にギャップ板２Ａが直接的に密着固定されており、その他の構成はリアクトル１０と相違ない。
【００３５】
このコアユニット１Ａの製造方法は、まず、コアユニット形状のキャビティを有する成形型内に予め成形されたギャップ板を位置決めし、磁性粉末をキャビティ内に充填し、加圧成形することで得られる。
【００３６】
コアユニット１Ａにおける中央コア１２とギャップ板２Ａとの接続部の拡大図を図５に示している。ギャップ板２Ａにはその両側に凹凸２Ａ１，２Ａ２が形成されており、双方の凹凸が千鳥状（互い違い）に形成されている。凹凸の形状は磁路方向に延びる矩形断面の凹溝または凸部からなり、この凹溝内に磁性粉末が加圧成形されて入り込み、圧力解放によって膨張することで凹溝と第２のコアとが強固に接続される。なお、ギャップ板２Ａにおいて対向する凹溝〜凸部先端までの厚みは例えば２．１ｍｍ程度、凸部の長さは最大でも０．５ｍｍ程度に設定することができる。
【００３７】
また、図６はリアクトルのさらに他の実施の形態を示したものであり、図７はそのＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図である。このリアクトル１０Ｂを構成するリアクトルコアは、リアクトル１０と同構成のコアユニット１，１を具備し、このコアユニット１と第２のコア４との間にエアギャップ６が形成されたものである。
【００３８】
このコアユニット１，１と第２のコア４，４は所定のエアギャップ６，…を保持した姿勢でそれらが共通の基板８に固定されている。具体的には、コアユニット１に形成されたコイル５が接着固定され、コイル厚と同厚に調整された接着剤層９によって第２のコア４が基板８に接着固定され、この基板８がハウジング７内に収容固定されている。なお、図示を省略するが、リアクトル１０Ｂを構成するコアユニット１をコアユニット１Ａに変更した実施の形態であってもよい。
【００３９】
[重畳電流印加時の振動測定結果]
本発明者等は、図９に示す従来のリアクトル（以下、比較例という。）と、図１に示すリアクトル１０（以下、実施例１という。）、図４に示すリアクトル１０Ａ（以下、実施例２という。）、図６に示すリアクトル１０Ｂ（以下、実施例３という。）を試作し、それぞれのコイルに重畳電流を印加した際の電流値とその際の製品振動加速度値を測定した。この測定結果を図８に示している。
【００４０】
図８において、グラフＸ１は比較例を、グラフＸ２は実施例１を、グラフＸ３は実施例２を、グラフＸ４は実施例３の各測定結果である。
【００４１】
比較例に比して本発明の各実施例では振動加速度値が大きく低減する結果が得られており、たとえば１５０Ａの重畳電流の場合、比較例に対して、実施例１ではその６０％程度、実施例２ではその５０％程度、実施例３に至ってはその１０％程度まで振動加速度が低下することが分かった。
【００４２】
上記するように、本発明のリアクトルによれば、リアクトルコアの長手部を構成するコアユニットと短手部を構成する第２のコアとを直交した姿勢の縁切り構造とし、この縁切り部にエアギャップを形成した形態もしくは接着剤層を介装させた形態とすることで、コア材やギャップ板、接着剤層に製造公差が存在する場合でも、この製造公差によって組付け不具合を生じることなく、初期のギャップ長を確保することで初期のインダクタンスの確保に繋がる。また、電流印加時に生じる振動を従来リアクトルに比して格段に低減させることができ、例えば従来において車内に届いていた騒音を低減することができる。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のリアクトルの一実施の形態の平面図である。
【図２】図１のリアクトルを構成するリアクトルコアの斜視図である。
【図３】図１のリアクトルの斜視図である。
【図４】本発明のリアクトルの他の実施の形態の平面図である。
【図５】図４のＶ部の拡大図である。
【図６】本発明のリアクトルのさらに他の実施の形態の平面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図である。
【図８】従来のリアクトルと本発明のリアクトルにおける重畳電流印加時の振動を測定した実験結果を示したグラフである。
【図９】従来のリアクトルの平面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…コアユニット、１１…端部コア（第１のコア）、１２…中央コア（第１のコア）、２，２Ａ…ギャップ板、３，３Ａ…接着剤層、４…第２のコア、５…コイル、６…エアギャップ、７…ハウジング、１０，１０Ａ，１０Ｂ…リアクトル
【図１】
2008263062.tif 000003
【図２】
2008263062.tif 000004
【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】
2008263062.tif 000009
【図８】
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【図９】
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