(57)【要約】【課題】ギャップ距離を高精度に維持することができ、製造性に優れるリアクトル用コア、このコアの製造方法、このコアを具えるリアクトルを提供する。【解決手段】コア２は、複数のコア片２０〜２５を組み合わせて構成される。隣接するコア片間には、ギャップｇを設けており、ギャップｇには、ギャップ距離を維持するためのスペーサ４が配される。スペーサ４は、複数の粒状部材４０から構成される。これら粒状部材４０は、コア片の接合面に点接触するように隣接するコア片に挟持される。また、これら粒状部材４０は、接着性樹脂５にてコア片に固定される。この接着性樹脂５は、１≦粒状部材の比重／接着性樹脂の比重≦４を満たす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料で構成され、互いに接合される複数のコア片と、接合される二つのコア片の間に介在する非磁性材料からなるスペーサとを具えるリアクトル用コアであって、
前記スペーサは、無機材料で構成され、所定の大きさを有する複数の粒状部材からなり、
各粒状部材は、二つのコア片の接合面にそれぞれ点接触して、接着性樹脂により両コア片間に固定され、
前記接着性樹脂は、１≦粒状部材の比重／接着性樹脂の比重≦４を満たすことを特徴とするリアクトル用コア。
【請求項２】
磁性材料で構成され、互いに接合される複数のコア片と、接合される二つのコア片の間に介在する非磁性材料からなるスペーサとを具えるリアクトル用コアであって、
前記スペーサは、無機材料で構成され、所定の大きさを有する複数の粒状部材からなり、
各粒状部材は、二つのコア片の接合面にそれぞれ線接触して、接着性樹脂により両コア片間に固定され、
前記接着性樹脂は、１≦粒状部材の比重／接着性樹脂の比重≦４を満たすことを特徴とするリアクトル用コア。
【請求項３】
粒状部材は、球状であることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル用コア。
【請求項４】
粒状部材は、円柱状であることを特徴とする請求項２に記載のリアクトル用コア。
【請求項５】
粒状部材は、端面の径と外周面の高さとが等しいことを特徴とする請求項４に記載のリアクトル用コア。
【請求項６】
粒状部材は、端面の外周縁が角落としされたテーパ形状であることを特徴とする請求項４又は５に記載のリアクトル用コア。
【請求項７】
コア片は、圧粉成形体であることを特徴とする請求項１又は２に記載のリアクトル用コア。
【請求項８】
磁性材料からなる複数のコア片の間に非磁性材料からなるスペーサを介在し、これらコア片及びスペーサを一体に接合してコアを製造するリアクトル用コアの製造方法であって、
無機材料から構成され、所定の大きさを有する球状又は円柱状の複数の粒状部材と、１≦粒状部材の比重/接着性樹脂の比重≦４を満たす接着性樹脂とを混合する混合工程と、
前記混合工程により得られた混合物を、接合される二つのコア片のうち、一方のコア片の接合面上に塗布する塗布工程と、
前記塗布工程により混合物が塗布された一方のコア片の接合面に他方のコア片の接合面を合わせて両コア片を圧接し、各粒状部材を両コア片の接合面にそれぞれ点接触又は線接触させる圧接工程と、
前記接着性樹脂を硬化させる硬化工程とを有することを特徴とするリアクトル用コアの製造方法。
【請求項９】
接着性樹脂は、硬化前における室温粘度が１００Ｐ以上５０００Ｐ以下である熱硬化性樹脂であり、
混合工程における粒状部材と接着性樹脂との混合作業、及び塗布工程における混合物の塗布作業は、室温にて行い、
硬化工程における接着性樹脂の硬化は、所定の温度に加熱して行うことを特徴とする請求項８に記載のリアクトル用コアの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれかに記載のリアクトル用コアと、このコアの外周に配されるコイルとを具えることを特徴とするリアクトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のコア片を接合して構成されるリアクトル用コア、及びこのコアの製造方法、並びにこのコアを具えるリアクトルに関するものである。特に、接合されるコア片の間には、ギャップが設けられており、このギャップ距離を精度よく維持することができるリアクトル用コアに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド自動車が実用化されている。ハイブリッド自動車は、エンジン及びモータを駆動源として具え、その一方又は双方を用いて走行を行う自動車である。このようなハイブリッド自動車には、例えば、図３に示すようにバッテリ１１０と、インバータ１２０と、走行用の３相交流モータ１３０とが用いられる。
【０００３】
インバータ１２０は、直流の昇降圧を行うコンバータ部１２１と、直流と交流との相互変換を行うインバータ部１２２とを有する。コンバータ部１２１は、例えば、走行時、約２００Ｖのバッテリ電圧を最大約５００Ｖにまで昇圧してインバータ部１２２に給電し、回生時、モータ１３０からインバータ部１２２を介して出力される直流をバッテリ１１０に適合した電圧に降圧して、バッテリ１１０に充電させる。インバータ部１２２は、走行時、コンバータ部１２１で昇圧された直流を所定の交流に変換してモータ１３０に給電し、回生時、モータ１３０からの交流出力を直流に変換してコンバータ部１２１に出力する。
【０００４】
このコンバータ部１２１は、ＦＥＴなどといった増幅素子（スイッチング素子）１２１ＡのＯＮ／ＯＦＦの繰り返し（スイッチング動作）により昇圧を行う。この昇圧に利用される部品の一つにコイルを具えるリアクトル１２１Ｂがある。リアクトル１２１Ｂ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、スイッチング動作などの外的要因で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。
【０００５】
リアクトル１２１Ｂを構成する主な材料には、図４に示すようにコアＭと、コアＭの外周に配されるコイルＣとがある。コアＭは、複数のコア片を組み合わせて構成されるものが利用されている。例えば、一対の矩形状の端面を有するＵ字状のコア片ｍｕと、四角柱状のコア片ｍｐとからなる環状のコアが知られている。図４に示すコアＭは、一対のコア片ｍｕと、四つのコア片ｍｐとからなり、各コア片ｍｕは、その端面が別のコア片ｍｕの端面と対向するように配され、対向配置された一方のコア片ｍｕの端面と他方のコア片ｍｕの端面との間にコア片ｍｐが二つずつ並んで挟持される。なお、図４に示すコアＭは、このようなコア片ｍｕ，ｍｐを二組用意し、これらを上下に積み重ねて構成されている。
【０００６】
コアＭは、強磁性材料から構成され、コイルＣに電流が流れた際にコイルＣ内に生じる磁束を通す磁気回路として利用される。コイルに大電流が流れると、コアが磁気飽和する恐れがある。そこで、従来より、磁気飽和を回避するために磁気回路に直列にギャップ（空隙）を設けることが行われている。例えば、コアＭでは、コア片ｍｕとコア片ｍｐとの間、及びコア片ｍｐとコア片ｍｐとの間に所定の大きさ（距離）のギャップｇを設け、所定のギャップ距離が維持されるようにスペーサｓを配している。スペーサｓは、その目的からアルミナといった強磁性材料でない非磁性材料から構成された板材がよく利用される（図４（Ｂ）参照）。特許文献１には、スペーサとして、複数のセラミック粒子を利用することが記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２４７４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
リアクトルのインダクタンスは、磁気回路に形成されるギャップ距離により規定される。つまり、コアにギャップを有するリアクトルでは、ギャップ距離が変化すると、所定のインダクタンスを満たさないようになる。従って、ギャップ距離を所定の値に維持するためにギャップに配されるスペーサは、その厚みなどを高精度に加工する必要がある。しかし、アルミナといったセラミック製板材を高精度に平面加工することは容易でなく、このようなスペーサは、製造性が悪い。また、高精度に平面加工されたセラミック製板材は、通常、非常に高価であるため、製造コストが高くなる。
【０００９】
一方、特許文献１に記載されるセラミック粒子は、上記セラミック製板材と比較して高精度な寸法加工を容易に行うことができる。しかし、特許文献１に記載されるリアクトルは、接合される一方のコア片に接着剤を塗布した後、複数のセラミック粒子を配して製造するため、製造性がよくない。また、特許文献１には、複数のセラミック粒子を樹脂で一体化したプレートをギャップに配する構成が開示されている。しかし、この構成は、別途プレートを製造しなければならず、製造性がよくない。
【００１０】
従って、本発明の主目的は、ギャップ距離を精度よく維持することができ、製造性に優れるリアクトル用コアを提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記リアクトル用コアの製造に適したリアクトル用コアの製造方法を提供することにある。更に、本発明の別の目的は、上記リアクトル用コアを具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】
【００１１】
ギャップ距離を維持するスペーサとして、セラミック粒子を用いると、高精度な寸法加工が比較的容易に行うことができるため、スペーサの製造性を向上できる。しかし、接着剤の塗布とセラミック粒子の配置とを別工程とした製造方法や、セラミック粒子と樹脂との一体化物を別途形成した製造方法によりリアクトルを製造する場合、リアクトルの製造性がよいとは言い難い。そこで、本発明者は、リアクトルの製造性を向上するための方法を種々検討した結果、以下の知見を得た。粒状部材と接着性樹脂とを混合し、この混合物を一方のコア片に塗布し、このコア片に他方のコア片を圧接してから接着性樹脂を硬化させると、粒状部材と接着性樹脂との双方を一度にコア片に配置させることができるため、製造性に優れると共に、接着性樹脂により粒状部材をコア片に確実に固定できる。また、接着性樹脂として、その比重が粒状部材の比重に近いものを利用すると、接着性樹脂と粒状部材とを混合した際に粒状部材が樹脂の上方に浮いたり、樹脂の下方に沈降したりすることを低減し、樹脂中に粒状部材が均一的に分散した状態の混合物とすることができる。そして、このような混合物を用いると、適切な量の粒状部材をコア片に簡単に配置させることができる。更に、このような混合物を用いることで、圧接した後において一方のコア片の接合面と他方のコア片の接合面間には、粒状部材が配されている箇所を除いて接着性樹脂が充填される。この接着性樹脂により、両コア片間から粒状部材が脱落することを防止することができる。また、この接着性樹脂にてコア片同士も接合することができ、上述の混合物を用いる製造方法では、複数のコア片を簡単に一体化することができる。上記知見に基づき、本発明リアクトル用コア及び本発明リアクトル用コアの製造方法を規定する。
【００１２】
本発明コアは、磁性材料で構成され、互いに接合される複数のコア片と、接合される二つのコア片の間に介在する非磁性材料からなるスペーサとを具えるリアクトル用コアであり、スペーサは、無機材料で構成され、所定の大きさを有する複数の粒状部材からなる。これら各粒状部材は、二つのコア片の接合面にそれぞれ点接触するように、又は線接触するように両コア片間に挟持され、接着性樹脂により固定される。この接着性樹脂は、１≦粒状部材の比重/接着性樹脂の比重≦４を満たす。
【００１３】
本発明リアクトル用コアの製造方法は、磁性材料からなる複数のコア片の間に非磁性材料からなるスペーサを介在し、これらコア片及びスペーサを一体に接合してコアを製造するものであり、以下の工程を具えることを特徴とする。
Ｉ．  無機材料から構成され、所定の大きさを有する複数の粒状部材と、接着性樹脂とを混合する混合工程
ＩＩ．  上記混合工程により得られた混合物を、接合される二つのコア片のうち、一方のコア片の接合面上に塗布する塗布工程
ＩＩＩ．  上記塗布工程により混合物が塗布された一方のコア片の接合面に他方のコア片の接合面を合わせて両コア片を圧接し、各粒状部材を両コア片の接合面にそれぞれ接触させる圧接工程
ＩＶ．  上記接着性樹脂を硬化させる硬化工程
特に、本発明製造方法では、粒状部材として、球状又は円柱状のものを用いる。球状の粒状部材の場合、各粒状部材がコア片の接合面に点接触するように両コア片を圧接する。円柱状の粒状部材の場合、各粒状部材がコア片の接合面に線接触するように両コア片を圧接する。また、本発明製造方法では、接着性樹脂として、１≦粒状部材の比重/接着性樹脂の比重≦４を満たすものを用いる。
【００１４】
本発明リアクトル用コアは、非磁性無機材料からなる複数の粒状部材を接合するコア片間に配し、特定の比重を有する接着性樹脂にてこれら粒状部材をコア片に固定する構成とすることで、所望のギャップ距離を確実に維持することができる。また、上記粒状部材と接着性樹脂との混合物を利用することで、本発明製造方法では、上記本発明リアクトル用コアを容易に製造することができる。以下、本発明をより詳しく説明する。
【００１５】
本発明リアクトル用コアは、複数のコア片を組み合わせて一体に構成される。各コア片は、珪素鋼といった鉄系材料などの強磁性材料にて形成する。具体的には、例えば、所定の形状に形成した磁性材料からなる板状材を複数用意し、これら板状材を積層させ、接着剤などで接合する積層方法、或いは磁性材料からなる粉末を用意し、この粉末を所定の形状の金型に充填して加圧する圧粉成形法を用いることで、コア片を製造することができる。積層方法で製造されたコア片は、積層面（複数の板状材が重ねられて層状になっている面）に多少の凹凸が存在することがあり、このような凹凸を有する積層面によりギャップをつくる場合、積層面に粒状部材を配置させると、粒状部材が凹部に嵌ったり、凸部に接触するなどして所定のギャップ距離を維持できないことが考えられる。従って、本発明コアに用いるコア片は、平滑な平面が得られ易い圧粉成形法により形成した圧粉成形体が好ましい。コア片を圧粉成形体とする場合、磁性材料からなる粉末に更に絶縁材料を混合して各粉末表面に絶縁被膜を形成したものを用いると、形成されたコア片の電気抵抗を高めて、渦電流の発生に伴う損失を低減することができる。上記絶縁材料としては、例えば、リン酸塩系の無機材料や、ポリイミド、ポリアミドイミドなどの有機材料などが挙げられる。板状材を用いてコア片を形成する場合、板状材の表面に絶縁被膜を具えるものを用いたり、積層する際に隣接する板状材間に絶縁部材を配置させることで、渦電流の発生に伴う損失を低減できる。
【００１６】
本発明リアクトル用コアの形状としては、代表的には、外周にコイルを配置可能な環状体が挙げられる。コアを構成するコア片は、組み合わせて環状体となるように分割された種々の形状のものが利用できる。コア片の形状としては、例えば、一対の矩形状の端面を有するＵ字状が挙げられる。このＵ字状コア片を一対用意し、両コア片に有する端面同士が対向するように両コア片を配して接合することでＯ字状のコアを形成できる。このコアの場合、対向配置された二つの端面間にそれぞれギャップを設けることができる。或いは、一対のＵ字状コア片と、複数の四角柱状コア片（Ｉ字状コア片）とを組み合わせて、角部が丸められた矩形枠状（トラック状）のコアとしてもよい。このコアは、一対のＵ字状コア片を上述のように端面同士が対向するように配置し、各端面間に一つ以上の四角柱状コア片を配置させることで形成できる。このコアの場合、Ｕ字状コア片の端面と四角柱状コア片との間、及び隣接される四角柱状コア片の間にそれぞれギャップを設けることができる。Ｕ字状コア片間に介在させる四角柱状コア片の数は、ギャップの大きさや数に応じて適宜選択するとよい。
【００１７】
本発明コアは、少なくとも二つのコア片から構成される。特に、本発明コアは、隣接する二つのコア片の間に、磁気飽和を回避するために所定の距離のギャップ（隙間）を設けて配される少なくとも二つのコア片を具える。このギャップ距離を維持するためにギャップには、スペーサを配置する。特に、本発明コアは、スペーサに粒状部材を用いる。粒状部材は、上述した鉄系材料のような強磁性材料でない非磁性材料にて形成する。このような非磁性材料としては、アルミニウムや銅などの金属材料と、非金属材料とがある。非金属材料としては、例えば、セラミックなどの無機材料や樹脂などの有機材料がある。金属材料は、導電性を有するものが多く、コイルと電気的に絶縁できない恐れがある。非金属材料のうち樹脂といった有機材料は、強度や硬度が小さく、経年劣化により長期に亘るギャップ距離の維持が難しい。一方、非金属材料のうちセラミックに代表される無機材料は、電気的絶縁性に優れると共に、高硬度高強度であり、経年劣化が非常に少ない。そこで、本発明コアは、非磁性無機材料からなる粒状部材を用いる。具体的な非磁性無機材料しては、上述のセラミックが挙げられる。より具体的には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）（緻密質の比重：３．７〜４．１、多孔質（気孔率：４０〜８０体積％）の比重：約２．４），ガラス（ＳｉＯ２）（比重：２．２）などが挙げられる。材質（組成）の異なる粒状部材を混合させて用いてもよい。また、粒状部材は、緻密質としてもよいし、多孔質としてもよい。緻密質な粒状部材とすると、高硬度高強度で機械的特性に優れる。多孔質な粒状部材とすると、比重をより小さくすることができる。緻密度（気孔率）が異なる粒状部材を混合させて用いてもよい。材質を異ならせたり、緻密度を異ならせたりした粒状部材を混合させることで、粒状部材の見かけの比重を変化させることができる。
【００１８】
粒状部材の形状は、例えば、球状、円柱状、角柱状、筒状（パイプ状）、多面体状（例えば、正多面体）、円錐状、角錐状、円錐台状、角錐台状などの種々の立体形状が挙げられる。ギャップ距離を所定の間隔に保持することができれば、粒状部材は、上記いずれの立体形状でもよい。従って、同じ形状の粒状部材としてもよいし、異なる形状の粒状部材を複数用意して、これら粒状部材を混合させて用いてもよい。これら粒状部材は、ギャップ距離の維持に利用される部材であるため、所望のギャップ距離が維持可能な大きさとする必要がある。即ち、粒状部材の立体の大きさ（直径、高さ、幅など）の少なくとも一つを所定のギャップ距離と等しくなるように粒状部材を形成する。例えば、粒状部材を球状とする場合、直径を所定のギャップ距離と等しくする。例えば、粒状部材を柱状や筒状とする場合、底面（端面）の最大長さ又は側面（外周面）の最大長さの少なくとも一方を所定のギャップ距離と等しくする。
【００１９】
本発明コアは、上記粒状部材と後述する接着性樹脂との混合物を接合させる一方のコア片の接合面に塗布した後、他方のコア片と圧接して接合することで製造される。従って、圧接される前における粒状部材は、その外周面全面に接着性樹脂が付着した状態であり、両コア片を圧接すると粒状部材は、両コア片の接合面で挟まれると共に、粒状部材の外周面に付着した接着性樹脂の一部は、粒状部材と接合面とで挟まれることで粒状部材の周囲に押し出され、粒状部材が接合面に直接接触する。このように粒状部材がコア片の接合面に直接接触する構成とすることで、本発明コアは、粒状部材によりギャップ距離を精度よく維持することができる。
【００２０】
粒状部材と接着性樹脂との混合物をコア片に塗布する際、粒状部材は、流動性を有する樹脂中を自在に動くことができる。従って、コア片に混合物を塗布する際、粒状部材のうちギャップ距離と等しい大きさを有する部分が接合されるコア片間に挟持されるように、粒状部材をコア片の接合面上に配置させる必要がある。粒状部材を球状とする場合、その直径をギャップ距離に等しくしておくことで、粒状部材が任意に配されても、ギャップ距離と等しい大きさを有する部分が常に接合面上に配される。従って、塗布作業の際に粒状部材の配置状態に特別な注意を払う必要がないため、作業性に優れる。また、球状の粒状部材は、圧接により接合される二つのコア片の接合面と点接触する。そのため、球状の粒状部材では、接合面との接触部分が極小面積となることで、圧接前にこの接触部分と接合面との間に存在した接着性樹脂は、圧接によりほぼ完全に押し出されて残存することがなく、ギャップ距離を精度よく維持することができる。
【００２１】
一方、例えば、粒状部材を円柱状とする場合、円形状の底面（端面）の直径と、側面（外周面）の高さとを異ならせてもよい。底面の直径と側面の高さとを異ならせる場合、いずれか一方が所定のギャップ距離と等しくなるように円柱状の粒状部材を形成する。側面の高さをギャップ距離と等しくする場合、底面がコア片の接合面に接するように粒状部材を配して、圧接により接合面に面接触させることで、側面の高さが実質的にギャップ距離となる。底面の直径を所定のギャップ距離と等しくする場合、側面が接合面に接するように粒状部材を配して、圧接により接合面に線接触させることで、底面の直径が実質的にギャップ距離となる。このように底面の直径と側面の高さとを異ならせると、粒状部材と接着性樹脂との混合物をコア片の接合面に塗布する際、粒状部材の配置状態に特別の注意が必要となる。従って、粒状部材を円柱状とする場合、底面の直径と側面の高さとを等しくすることが好ましい。粒状部材を角柱状とする場合も底面の最大長さと側面の高さとを等しくすることが好ましい。角柱状の粒状部材では、圧接によりコア片の接合面に面接触される。
【００２２】
柱状の粒状部材をコア片の接合面に面接触させる構成とすると、圧接前に粒状部材と接合面との間に存在した接着性樹脂が、圧接により粒状部材の端面の外方に十分押し出されず、粒状部材と接合面との間に残存して、精度よくギャップ距離を維持することができないことが考えられる。一方、円柱状の粒状部材の側面をコア片の接合面に線接触させ、底面の直径が実質的にギャップ距離を規定する構成とすると、圧接により、側面と接合面との間に存在した接着性樹脂を側面の外方に十分に押し出し易く、精度よくギャップ距離を維持することができる。従って、粒状部材を円柱状とする場合、底面の直径が実質的にギャップ距離を規定する構成とすることが好ましい。また、上述のように塗布の際に接着性樹脂中で粒状部材が可動するため、円柱状の粒状部材とする場合、その側面が接合面に接し易い構造であると、塗布の際に粒状部材の配置状態に特別の注意を払う必要がなく、作業性がよい。このような構造として、例えば、底面の外周縁が角落としされたテーパ形状、端的に言うと、側面の中央部の幅が広く、この中央部から底面側に向かって幅が狭くなる形状が挙げられる。角落としされて形成されたテーパ面は、平面状としてもよいし、曲面状としてもよい。つまり、底面の外周縁を平面状に面取りしてもよいし、曲面状に面取りを行ってもよい。この粒状部材は、中央部の断面積に比較して底面が小面積となることで、いずれか一方の底面を水平面（接合面）に接するように配置すると倒れ易くなり、倒れると側面が水平面に接することになる。つまり、このようなテーパ形状の粒状部材とすることで、混合物を塗布した際、側面がコア片の接合面に接するように配され易い。また、テーパ形状とすることで、側面が小さくなることから、接合面との接触長さも短くなる。従って、この粒状部材は、側面と接合面との間に接着性樹脂が残留することをより低減して、所定のギャップ距離を精度よく維持することができる。
【００２３】
粒状部材の大きさは、ギャップ距離に応じて適宜選択するとよく、例えば、１ｍｍ前後が挙げられる。このような大きさの粒状部材は、加工用臼に挟み込み、この臼を摺り動かすだけで、所定の寸法に高精度に加工することができる。従って、セラミックといった材料から構成されていても、粒状部材は、板材と比較して、寸法のバラつきが少なく、所定のギャップ距離を長期に亘り高精度に維持することができる。また、このような寸法精度に優れる粒状部材は、上述のように容易に得られるため、製造コストを低減することができる。なお、ギャップ距離は、インダクタンスなどのリアクトルの特性に応じて適宜設定するとよい。
【００２４】
粒状部材は、接合するコア片の接合面間に少なくとも一つ配置される。接合面の面積によっては、粒状部材が一つであると、ギャップ距離の維持を安定して行うことが難しいことが考えられる。そこで、本発明コアは、複数の粒状部材を具える。少なくとも三つの粒状部材を具えることで、本発明コアは、ギャップ距離をより安定して維持することができる。粒状部材の個数は特に問わない。例えば、接合面の単位面積あたり１〜１０個／ｃｍ２が挙げられる。ただし、これら複数の粒状部材はいずれも、接合されるコア片の接合面間にその対面方向に積み重ならないように配する。従って、粒状部材と接着性樹脂との混合物を塗布した際に、複数の粒状部材が積み重なって接合面上に配されないようにする。粒状部材の大きさを調整することによって、積み重なり難くすることができる。例えば、１ｍｍ前後といった微粒の粒状部材とすると、積み重なり難い。
【００２５】
上記粒状部材は、接着性樹脂によりコア片の接合面に固定させる。接着性樹脂は、粒状部材を接合面に固定することができ、コア片同士を接合することが可能な種々の樹脂を利用することができる。このような接着性樹脂として、例えば、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などの樹脂を適宜選択するとよい。熱硬化性樹脂では、例えば、エポキシ樹脂（比重：約１．４）、ウレタン樹脂（比重：約１.０）が挙げられる。なお、コアの外周に配されるコイルは、通電により発熱し、この熱がコアに伝えられる。従って、接着性樹脂に熱可塑性樹脂を利用する場合、この熱により、樹脂がコア片間から流出しないものを選択する。
【００２６】
この接着性樹脂は、粒状部材を接合面に配置させる際の媒体としても利用される。従って、配置作業（塗布作業）の際において、粒状部材が接着性樹脂中に沈降したり、同樹脂上に浮上したりせず、同樹脂中に均一的に分散された状態となるように、接着性樹脂は、その比重が粒状部材の比重と近いものが好ましい。そこで、本発明コアは、上述の製造中における粒状部材の沈降や浮上を低減するために、接着性樹脂として、１≦粒状部材の比重／接着性樹脂の比重≦４を満たすものを用いる。より好ましくは、１≦粒状部材の比重／接着性樹脂の比重≦２を満たす接着性樹脂である。なお、粒状部材として、材質が異なる複数の粒状部材を混合させたものを用いる場合や、緻密度が異なる複数の粒状部材を混合させたものを用いる場合は、見かけの比重を粒状部材の比重として扱う。見かけの比重は、例えば、緻密質の粒状部材と多孔質の粒状部材とを混合した場合、両者の配合量を考慮した平均荷重とすることが挙げられる。
【００２７】
更に、接着性樹脂は、粒状部材と混合させてコア片の接合面に塗布する際、粒状部材を接合面に配置できる程度の流動性を有していることが好ましい。例えば、接着性樹脂として、硬化前における室温粘度が１００Ｐ（ｐｏｉｓｅ）以上５０００Ｐ以下（１０Ｐａ・ｓ以上５００Ｐａ・ｓ以下）である樹脂が挙げられる。硬化前における室温粘度が５００Ｐ以上３０００Ｐ以下（５０Ｐａ・ｓ以上３００Ｐａ・ｓ以下）である樹脂がより好ましい。このような接着性樹脂は、硬化前において、室温で十分な流動性を有していることから、混合作業や塗布作業を室温にて行うことができる。硬化前において接着性樹脂が上記粘度を有していても、粒状部材の混合割合や粒状部材の形状によっては、流動性が低下する恐れもある。従って、粒状部材の混合割合や形状によって、適宜粘度を調整するとよい。このような粘度を有する接着性樹脂として熱硬化性樹脂を用いる場合、粒状部材と樹脂との混合物を塗布後、混合物が塗布されたコア片を所定の温度に加熱することで樹脂を硬化させるとよい。接着性樹脂を硬化させることで、コア製造後において、接合されたコア片間に粒状部材を確実に固定させておくことができる。また、この接着性樹脂によりコア片同士を接合することができる。
【００２８】
接着性樹脂と粒状部材との混合割合は、所望の数の粒状部材がコア片の接合面に塗布できるように適宜選択するとよい。また、この混合割合は、接着性樹脂と粒状部材との混合物が接合面に塗布できる程度の流動性を有するように適宜調整するとよい。
【００２９】
接着性樹脂と粒状部材との具体的な組み合わせとしては、例えば、（接着性樹脂，粒状部材）＝（エポキシ樹脂，アルミナ），（ウレタン樹脂，アルミナ），（エポキシ樹脂，ガラス），（ウレタン樹脂，ガラス）が挙げられる。
【００３０】
上記構成を具える本発明リアクトル用コアは、以下のようにして製造することができる。まず、粒状部材と接着性樹脂とを所定量用意する。上述のように本発明では、高精度の寸法加工が比較的容易に行うことができる粒状部材を用いているため、所望の寸法の粒状部材を簡単に用意することができる。
【００３１】
次に、用意した粒状部材と接着性樹脂とを混合する。上述のように本発明では、接着性樹脂として、粒状部材と比重が近いものを用いているため、混合の際に粒状部材が樹脂中で沈降したり、浮上したりすることを低減し、樹脂中に均一的に分散した混合物を得ることができる。また、混合を行うのに十分な流動性を有する接着性樹脂を用いることで、混合を容易に行うことができる。
【００３２】
次に、得られた混合物を、接合させる二つのコア片のうち一方のコア片の接合面に塗布する。混合物は、塗布できる程度の流動性を有しているため、接着性樹脂と粒状部材とを同時にかつ容易に接合面に配することができる。特に、粒状部材は、大きさの調整などを行うことで、接合されるコア片の接合面の対面方向に複数の粒状部材が積み重なって配されることがない。接着性樹脂硬化前において混合物が流動性を有している間に混合物をヘラなどで平らにする均し処理を別途行ってもよい。また、柱状で角落としを行った形状の粒状部材の場合、上記均し処理を行うことで粒状部材をより確実に倒して、側面がコア片の接合面に接するように配することができる。更に、均し処理により、コア片の接合面に複数の粒状部材をより分散させて配置させることができる。
【００３３】
次に、混合物が塗布された一方のコア片の接合面に、接合する他方のコア片の接合面を合わせるように配置し、両コア片を圧接する。この圧接作業により、圧接前に粒状部材の外周面に付着した接着性樹脂のうち、粒状部材とコア片の接合面との間に配された接着性樹脂は、粒状部材と接合面との間から押し出され、粒状部材は、その少なくとも一部が接合面と直接接するように両コア片に挟持される。
【００３４】
圧接後、接合されたコア片間から接着性樹脂が流出したり、粒状部材が脱落しないように接着性樹脂を硬化させる。接着性樹脂として、例えば、熱硬化性樹脂を利用している場合、圧接させたコア片を所定の温度に加熱し、紫外線硬化性樹脂を利用している場合、所定量の紫外線を照射して硬化を行うとよい。常温硬化性樹脂の場合、自然乾燥などを行って硬化を行うとよい。複数のギャップを有するコアの場合、コア片を圧接するごとに接着性樹脂の硬化を行ってもよいが、全てのコア片を圧接して一体化物とした後、接着性樹脂の硬化を行うと、硬化作業の回数が少なくて済む。硬化後において粒状部材は、その外周面のうちコア片の接合面との接触箇所を除く箇所は、接着性樹脂に覆われた状態となる。つまり、本発明コアでは、粒状部材の少なくとも一つは、その外周面のほぼ全面が接着性樹脂に覆われた状態となる。
【００３５】
上述のようにして製造された本発明コアは、その外周に巻回導線からなるコイルを配することで、本発明リアクトルを得ることができる。コイルは、代表的には絶縁被覆を有する導線により構成される。具体的には、例えば、断面矩形状の平角導線をいわゆるエッジワイズ巻きにしたコイルが挙げられる。コイルは、予め導線を巻回して形成しておき、コア製造中にコア片の外周に配置するようにしてもよいし、上記製造方法により得られたコアの外周に導線を巻回して形成してもよい。前者の場合、コア片の外周にコイルを配置した状態で接着性樹脂の硬化を行ってもよい。コアとコイルとの一体化物からなるリアクトルは、ケースに収納した後、コイルやコアの防錆及びコアやコイルの振動による騒音防止のためにケース内に封止材を充填して利用するとよい。封止材としては、例えば、エポキシ樹脂やウレタン樹脂が挙げられる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明リアクトル用コアは、ギャップ距離を維持するスペーサとして、寸法精度に優れる粒状部材を用いていることで、長期に亘り、所定のギャップ距離を精度よく維持することができる。また、本発明コアは、接着性樹脂にて粒状部材をコア片間に固定させているため、ケースに収納させる際などで粒状部材が脱落するなどの不具合が生じない。
【００３７】
本発明リアクトル用コアの製造方法は、粒状部材と接着性樹脂とを混合させてコア片の接合面に塗布することで、接着性樹脂の流動により粒状部材を容易に接合面に配置させることができる。また、本発明製造方法では、粒状部材と接着性樹脂とを混合することで、これらの双方を同時にコア片の接合面に塗布することができる。従って、本発明製造方法は、接着剤の塗布とセラミック粒子の配置とを別工程で行う従来の製造方法と比較して、生産性に優れる。更に、本発明では、スペーサとして、寸法を高精度に加工し易い粒状部材を用いることで、所望の寸法の粒状部材を比較的容易に製造することができるため、製造コストを低減することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１（Ａ）は、本発明リアクトルの正面図、（Ｂ）は、（Ａ）に示すリアクトルにおいて接合された二つのコア片の接合部分を拡大して示す部分拡大図である。なお、図１（Ｂ）では、粒状部材を誇張して示している。
【００３９】
［リアクトルの全体構成］
リアクトル１は、複数のコア片２０〜２５から構成されるコア２と、コア２の外周に配されるコイル３とを具える。コア２は、図１（Ａ）において一点鎖線で示される磁気回路に直列にギャップ（隙間）ｇを有する。リアクトル１の最も特徴とするところは、所定のギャップ距離を維持するために隣接するコア片間に配されるスペーサ４にある。具体的には、スペーサ４として複数の粒状部材４０を用いている。また、これら粒状部材４０は、接着性樹脂５によりコア片２０〜２５に固定される。以下、各構成を詳しく説明する。
【００４０】
[リアクトル用コア]
＜コアの全体構成＞
コア２は、一対の矩形状面を有するＵ字状コア片２０，２１と、コア片２０，２１に有する矩形状面と適合した端面を有する四角柱状コア片２２〜２５とで構成される。一対のＵ字状コア片２０，２１は、Ｕ字状コア片２０の一方の矩形状面２０ａとＵ字状コア片２１の一方の矩形状面２１ａ，及びＵ字状コア片２０の他方の矩形状面２０ｂとＵ字状コア片２１の他方の矩形状面２１ｂがそれぞれ対向するように配されている。また、対向配置された矩形状面２０ａと矩形状面２１ａとの間に四角柱状コア片２２，２３が、矩形状面２０ｂと矩形状面２１ｂとの間に四角柱状コア片２４，２５が配されている。これらの六つのコア片２０〜２５は、絶縁被膜を有する強磁性材料粉末を圧粉成形して形成されており、各コア片２０〜２５の外周面はいずれも平滑である。
【００４１】
＜コア片＞
各コア片２０〜２５の接合面間、具体的には、Ｕ字状コア片２０の一方の接合面２０ａと四角柱状コア片２２の一方の接合面２２ａとの間、コア片２２の他方の接合面２２ｂと四角柱状コア片２３の一方の接合面２３ａとの間、コア片２３の他方の接合面２３ａとＵ字状コア片２１の一方の接合面２１ａとの間、Ｕ字状コア片２０の他方の接合面２０ｂと四角柱状コア片２４の一方の接合面２４ａとの間、コア片２４の他方の接合面２４ｂと四角柱状コア片２５の一方の接合面２５ａとの間、コア片２５の他方の接合面２５ｂとＵ字状コア片２１の他方の接合面２１ｂとの間にはそれぞれ、所定の距離のギャップｇが設けられている。各ギャップｇは、コア２がつくる磁気回路の磁気飽和を回避するために磁気回路に直列に配される。ギャップ距離は、リアクトルが所望のインダクタンスを有するように設定される。リアクトル１では、ギャップ距離を１ｍｍとしている。
【００４２】
＜スペーサ＞
上記所定のギャップ距離を維持するために、各接合面間（ギャップｇ）にはそれぞれ、複数の粒状部材４０からなるスペーサ４が配されている。各粒状部材４０は、実質的に等しい直径を有する球状の粒子であり、緻密質なアルミナ（比重：３．７）から構成される。これら粒状部材４０は、コア片２０〜２５の各接合面の対面方向（図１では左右方向）に複数が積み重ねられず、図１（Ｂ）に示すように対面方向に一つずつが並ぶように配され、かつコア片２０〜２５の各接合面と点接触するように隣接するコア片に挟持される。従って、粒状部材４０の直径がギャップ距離を規定することになる。そこで、これら粒状部材４０は、その直径が所定のギャップ距離と等しくなるように調整している。リアクトル１では、ギャップ距離を１ｍｍとしているため、粒状部材４０の直径を１ｍｍとしている。また、これら粒状部材４０は、接合面１ｃｍ２あたり１０個程度存在するように分散されてギャップｇに配されている。
【００４３】
＜接着性樹脂＞
更に、隣接するコア片の接合面間には、上記スペーサ４と共に接着性樹脂５が配されている。この接着性樹脂５により、隣接するコア片同士が接合固定され、コア２が一体化される。そのため、ケースにリアクトル１を収納する際などでコア２が分解されるなどの不具合が生じない。また、接着性樹脂５により、粒状部材４０は、接合面に固定される。従って、リアクトル１を移送する際などで、ギャップｇから粒状部材４０が脱落するなどの不具合が生じない。このような接着性樹脂５は、図１（Ｂ）に示すように各粒状部材４０の外周面のうち、コア片の接合面と点接触する箇所を除く全面を覆い、かつ接合面のほぼ全面に配される。接着性樹脂５は、熱硬化性樹脂であり、具体的には、一液エポキシ系樹脂（比重：約１．４）、室温粘度：約３０００ｐｏｉｓｅ（約３００Ｐａ・ｓ）、硬化後の接着強度：約１８Ｎ／ｍｍ２である。
【００４４】
[リアクトルの製造]
＜コア片及びコイルの用意＞
次に、リアクトル１の製造手順を説明する。まず、圧粉成形により所定の形状のコア片２０〜２５を作製する。また、コイル３を作製する。コイル３は、絶縁被覆を有する平角導線をエッジワイズ巻きして形成している。
【００４５】
＜コア片の接合体の用意＞
《混合物材料の用意》
次に、コア片を一体化するにあたり、粒状部材４０と接着性樹脂とを用意する。粒状部材４０は、緻密質のアルミナから構成されるものであるが球状とすることで、高精度の寸法加工を比較的容易に行うことができる。
【００４６】
《混合物の作製》
用意した粒状部材と接着性樹脂との両者を混合する。この実施形態では、室温粘度が約３０００ｐｏｉｓｅの接着性樹脂を用いているため、室温において粒状部材と十分に混合できる程度の流動性を有しており、両者を容易に混合することができる。また、この接着性樹脂は、その比重が粒状部材の比重と近い、具体的には、１≦（粒状部材の比重/接着性樹脂の比重）≒２．６≦４を満たす。そのため、接着性樹脂の表層部に粒状部材が浮き上がったり、樹脂の下層部に粒状部材が沈降したりすることを低減して、樹脂中に粒状部材が均一的に分散された混合物が得られる。粒状部材と接着性樹脂との混合割合は、コア片の接合面に配させる粒状部材の量と、接合面に塗布する際の混合物の流動性とを考慮して適宜選択する。この実施形態では、直径１ｍｍの粒状部材が接合面に約１０個／ｃｍ２配されるようにした。
【００４７】
《混合物の塗布》
得られた混合物を接合させる二つのコア片のうち、一方のコア片の接合面に塗布する。例えば、Ｕ字状コア片２０と、四角柱状コア片２２とを接合する場合、コア片２０の接合面２０ａ又はコア片２２の接合面２２ａに混合物を塗布する。混合物は、接合面に塗布できる程度の十分な流動性を有しており、容易に塗布できる。塗布は、ヘラなどを用いて行う。粒状部材４０は、上述のように微粒であるため、ヘラなどで塗布すると、接合面の対面方向に積み重なることがなく、接合面上に一つ一つの粒状部材４０が分散して配される。混合物を塗布した後に、別途ヘラなどで混合物の表面を平らにする均し処理を適宜行ってもよい。このように混合物を利用して、接合面に対して接着性樹脂の塗布と粒状部材４０の配置とを同時に行う。
【００４８】
《コア片同士の圧接》
混合物が塗布された一方のコア片の接合面に対して、接合させる他方のコア片の接合面を合わせ、両者を近接するように押し付け合って両コア片を圧接する。例えば、コア片２０の接合面２０ａに混合物が塗布されている場合、コア片２２の接合面２２ａを接合面２０ａに合わせ、両コア片２０，２２を圧接する。混合物を塗布した直後、多くの粒状部材４０は、その外周面全面が概ね接着性樹脂に覆われた状態である。このような状態にある粒状部材４０が二つのコア片に圧接されることで、粒状部材４０の外周面とコア片の接合面との間に存在した接着性樹脂が粒状部材４０の外方に押し出され、粒状部材４０は、接合面と点接触し、この点接触部分を除く外周面には接着性樹脂が付着されたままとなる。この工程により隣接するコア片の接合面間（ギャップｇ）には、複数の粒状部材４０と、硬化前の接着性樹脂とが存在する。また、この工程により、複数のコア片を圧接させた接合体を得ることができる。この実施形態では、まず、四角柱状コア片２２，２３からなる接合体と、四角柱状コア片２４，２５からなる接合体とを作製する。
【００４９】
＜コイルの配置＞
得られた二つの四角柱状の接合体の外周にコイル３をそれぞれ配置する。そして、上記混合物の塗布作業及び接合作業を行って、各接合体の接合面にＵ字状コア２０，２１を圧接し、外周にコイル３が配された環状の接合体を作製する。
【００５０】
＜接着性樹脂の硬化＞
次に、接着性樹脂を硬化させる。この実施形態で用いた接着性樹脂は、熱硬化性樹脂であるため、得られた環状の接合体を所定の温度に加熱して樹脂を硬化させる。接着性樹脂を硬化させることで、接合させたコア片間から粒状部材４０が脱落したり、接着性樹脂が流出したりすることを防止できる。また、接着性樹脂を硬化させることで、コア片同士を十分に固定して、移送の際などで分離されることを防止する。この工程により、リアクトル１が得られる。
【００５１】
リアクトル１は、図示しないケースに収納した後、ケース内に封止材を充填し、例えば、図３に示すハイブリッド自動車用のコンバータ部に用いられる。このようなリアクトル１は、寸法精度に優れ、高強度高硬度である粒状部材４０がギャップｇに配されることで、所定のギャップ距離を長期に亘って維持することができる。
【００５２】
（粒状部材の他の例１）
図１に示すリアクトルでは、粒状部材として、球状のものを用いたが、その他の形状のものも利用できる。図２は、本発明リアクトルに用いる粒状部材の他の形態を示す斜視図であり、（Ａ）は、円柱状の粒状部材、（Ｂ）は、角落とした円柱状の粒状部材を示す。粒状部材４１は、円柱状であり、このような形状の粒状部材として、例えば、ガラスファイバ（比重：２．２）などが利用できる。特に、粒状部材４１は、円形状の底面４１ａの直径ｒ、及び湾曲した側面４１ｂの高さｈの双方を所定のギャップ距離と等しくしている。従って、いずれの面４１ａ，４１ｂがコア片の接合面に接しても、所定のギャップ距離を維持することができる。底面４１ａが接合面に接する場合、コア片と粒状部材４１との両者は面接触し、側面４１ｂの高さｈが実質的にギャップ距離となる。側面４１ｂが接合面に接する場合、両者は線接触し、底面４１ａの直径ｒが実質的にギャップ距離となる。
【００５３】
（粒状部材の他の例２）
図２（Ａ）に示す円柱状の粒状部材４１では、底面４１ａとコア片の接合面とが面接触することがある。両者が面接触すると、接合の際に底面４１ａ上に付着した接着性樹脂が十分に押し出されず、底面４１ａと接合面との間に接着性樹脂が存在して、精度よくギャップ距離を維持できないことが考えられる。そこで、図２（Ｂ）に示す粒状部材４２のように円形の底面４２ａの外周縁を角落としして、底面側に向かって先細りするテーパ状にすると、底面４２ａが比較的小面積になることから安定感が悪くなり、側面側に倒れ易くなる。そのため、この粒状部材４２は、ヘラなどで混合物を塗布すると、側面が接合面に接するように倒れて配され、この状態で圧接することで側面４２ｂを接合面に線接触させることができる。粒状部材４２では、テーパ面４２ｃが曲面状となるように面取りを行っているが、平面状となるように角落としを行ってもよい。
【００５４】
（粒状部材の他の例３）
粒状部材は、異なる形状のものを複数用意して、これらを混合させて用いてもよい。また、粒状部材は、同じ材質からなる一種類のみとしてもよいが、異なる材質からなるものを複数用意して、これらを混合して用いてもよい。更に、緻密度が異なる粒状部材を複数用意して、これらを混合させて用いてもよい。例えば、緻密質の材料からなる粒状部材と多孔質の材料からなる粒状部材とを混合させて用いてもよい。このように性質の異なる材料からなる粒状部材を混合させて用いることで、見かけの比重を変化させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明リアクトルは、例えば、ハイブリッド自動車のコンバータ部におけるリアクトルとして利用することができる。本発明リアクトル用コアは、上記リアクトルの構成部材として利用することができる。また、本発明リアクトル用コアの製造方法は、上記本発明コアの製造に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】（Ａ）は、本発明リアクトルの上面図、（Ｂ）は、（Ａ）に示すコアにおいてギャップ部分の拡大図である。（Ｂ）では、粒状部材を強調して示す。
【図２】本発明リアクトルに用いる粒状部材の別の形状を示す斜視図であり、（Ａ）は、円柱状の粒状部材、（Ｂ）は、円柱状の粒状部材において、端面の角部を落とした形状の粒状部材を示す。
【図３】ハイブリッド自動車の電源系統を示す概略回路図である。
【図４】（Ａ）は、リアクトルの概略を示す斜視図、（Ｂ）は、コアの一部を示す正面図である。（Ａ）では、コイルの一部を切り欠いた状態を示す。
【符号の説明】
【００５７】
１  リアクトル  ２  コア  ３  コイル  ４  スペーサ  ５  接着性樹脂
２０，２１  Ｕ字状コア片  ２２〜２５  四角柱状コア片
２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ  接合面  ４０，４１，４２  粒状部材
４１ａ，４２ａ  底面  ４１ｂ，４２ｂ  側面  ４２ｃ  テーパ面
１１０  バッテリ  １２０  インバータ  １３０  ３相交流モータ
１２１  コンバータ部  １２１Ａ  増幅素子  １２１Ｂ  リアクトル
１２２  インバータ部
Ｃ  コイル  Ｍ  コア  ｍｕ  Ｕ字状コア  ｍｐ  四角柱状コア
ｇ  ギャップ  ｓ  スペーサ
【図１】
2007173628.tif 000003
【図２】
2007173628.tif 000004
【図３】
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【図４】
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