(57)【要約】【課題】良好な性能を維持しつつ製造の容易化によるコストダウンを図ることが可能なリアクトルを提供する。【解決手段】Ｉ形コア部１３及びＣ形コア部１４を有する磁性体からなるコア１２を備え、コア１２は、Ｉ形コア部１３の側面の一部からなるＣ形コア部１４との接合面Ｊに、Ｃ形コア部１４の同一方向へ向いた一対の端面からなるＩ形コア部１３との接合面Ｊが接合されて閉磁路を構成している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｉ形コア部及びＣ形コア部を有する磁性体からなるコアを備え、
前記コアは、前記Ｉ形コア部の側面の一部からなる前記Ｃ形コア部との接合面に、前記Ｃ形コア部の同一方向へ向いた一対の端面からなる前記Ｉ形コア部との接合面が接合されて閉磁路を構成しているリアクトル。
【請求項２】
前記Ｉ形コア部に非磁性体を有するギャップが設けられ、該ギャップを含む前記Ｉ形コア部にコイルが巻回されている請求項１に記載のリアクトル。
【請求項３】
前記ギャップの非磁性体に、セラミックを用いた請求項２に記載のリアクトル。
【請求項４】
前記Ｃ形コア部は、前記一対の端面が、同一の研磨面に同時に当接されて研磨されることにより、前記接合面とされている請求項１から３のいずれか一項に記載のリアクトル。
【請求項５】
前記コアは、前記コイルの巻回部に対して、前記コイルの非巻回部が、同一断面積を維持しつつ前記コイルの巻厚を含んだ高さ寸法と同一高さ寸法にされている請求項２から４のいずれか一項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、昇圧コンバータ等に用いられるリアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、燃料電池車両やハイブリッド車両は、燃料電池の出力電圧や、バッテリあるいはキャパシタなどの放電電圧を昇圧する昇圧コンバータを備えている。この昇圧コンバータに用いられるリアクトルとして、Ｕ字形コアとＩ字形コアとを組み合わせて磁気回路を構成し、Ｕ字形コアの両脚部の内側の研摩面間にＩ字形コアをＩ字形コアの両端面側にギャップが形成されるように配置したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３６５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のように、Ｕ字形コアの両脚部の内側にＩ字形コアを配置させる構造のリアクトルでは、Ｉ字形コアの長さ寸法や接合面の面精度のバラツキによってＵ字形コアの両脚部との接合面に対して隙間ができたり、その隙間にバラツキが生じてしまう。すると、リアクトルの磁気抵抗が大きく変化してしまい、インダクタンスに影響を与えてしまう。
【０００５】
このため、Ｉ字形コアの長さ寸法や互いの接合面の面精度の公差を厳格に管理しなければならず、自動車等に用いるための大量生産に不向きであり、しかも、コストアップを招いてしまう。特に、Ｕ字形コアの互いに対向した接合面の研磨加工は困難であり、しかも、加工するための工具の逃げを設けなければならず、コストが嵩んでしまう。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、良好な性能を維持しつつ製造の容易化によるコストダウンを図ることが可能なリアクトルを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のリアクトルは、Ｉ形コア部及びＣ形コア部を有する磁性体からなるコアを備え、
前記コアは、前記Ｉ形コア部の側面の一部からなる前記Ｃ形コア部との接合面に、前記Ｃ形コア部の同一方向へ向いた一対の端面からなる前記Ｉ形コア部との接合面が接合されて閉磁路を構成している。
【０００８】
この構成によれば、Ｉ形コア部においては、Ｃ形コア部との接合面がＩ形コア部の側面の一部から構成され、Ｃ形コア部においては、Ｉ形コア部との接合面が当該Ｃ形コア部の同一方向へ向いた一対の端面から構成される。したがって、コアを組み立てる際には、Ｃ形コア部における同一方向を向いた一対の端面に、Ｉ形コア部の側面の一部を同時に同一方向から当接させて接合させることが可能になるので、公差の影響を抑制してＩ形コア部とＣ形コア部との接合面同士を隙間なく接合させることができる。
これにより、製造の容易化によるコストの低減を図ることができ、Ｉ形コア部とＣ形コア部との隙間を極力なくし、磁気抵抗による損失を大幅に低減させることができる。また、Ｉ形コア部とＣ形コア部との隙間のバラツキも抑え、インダクタンスへの影響も抑えることができる。
なお、本発明における「Ｃ形」とは、閉ループ形状の一部が切り欠かれてなる全ての形状を含むものであり、Ｃ字形以外に例えばＵ字形、コ字形なども含む。
【０００９】
また、本発明のリアクトルにおいて、前記Ｉ形コア部に非磁性体を有するギャップが設けられ、該ギャップを含む前記Ｉ形コア部にコイルが巻回されていても良い。
【００１０】
また、本発明のリアクトルにおいて、前記ギャップの非磁性体に、セラミックを用いても良い。
【００１１】
また、本発明のリアクトルにおいて、前記Ｃ形コア部は、前記一対の端面が、同一の研磨面に同時に当接されて研磨されることにより、前記接合面とされていても良い。
【００１２】
また、本発明のリアクトルにおいて、前記コアは、前記コイルの巻回部に対して、前記コイルの非巻回部が、同一断面積を維持しつつ前記コイルの巻厚を含んだ高さ寸法と同一高さ寸法にされていても良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のリアクトルによれば、良好な性能を維持しつつ製造の容易化によるコストダウンを図ることが可能なリアクトルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係るリアクトルの斜視図である。
【図２】実施形態に係るリアクトルの平面図である。
【図３】実施形態に係るリアクトルのコアの構造を示すコアの概略平面図である。
【図４】参考例に係るリアクトルのコアの構造を示すコアの概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係るリアクトルの実施形態について図面を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係るリアクトル１１は、コア１２を備えている。このコア１２は、磁性体から形成されたもので、平面視でＩ字形に形成されたＩ形コア部１３及び平面視でＣ字形に形成されたＣ形コア部１４を有しており、Ｉ形コア部１３には、コイル１５が巻回されている。
【００１６】
リアクトル１１のコア１２の材料としては、粒径５０μｍ程度の鉄粉を圧縮した圧粉コア材またはアモルファス系のコア材が用いられている。このコア１２において、Ｉ形コア部１３の長さ方向中間部分にはギャップ２１が設けられている。言い換えれば、Ｉ形コア部１３は、その概ね半分の長さのＩ形コア部構成体を２つ用意し、それら２つのＩ形コア部構成体の一端同士を突き合わせたときの対向端面同士の間にギャップ２１が設けられている。このギャップ２１には、セラミックからなる非磁性体２３が介在されている。
【００１７】
Ｉ形コア部１３には、少なくともギャップ２１を含む所定範囲の外周側を覆うように、筒状のスリーブ２２が設けられている。このスリーブ２２は、絶縁性を有する樹脂から形成されている。コイル１５は、Ｉ形コア部１３のスリーブ２２の外周側に巻回されており、スリーブ２２によってＩ形コア部１３とコイル１５とが絶縁されている。
【００１８】
Ｉ形コア部１３に巻回されたコイル１５としては、アルミニウムもしくは銅からなる丸線もしくは平角線が用いられている。コイル１５にアルミニウムを用いれば、リアクトル１１の軽量化を図ることができ、また、コイル１５に平角線を用いれば、Ｉ形コア部１３へ隙間なく巻回して高密度化による性能の向上を図ることができる。
【００１９】
そして、Ｉ形コア部１３は、ギャップ２１を含む所定範囲の周囲にスリーブ２２及びコイル１５が設けられたサブアッセンブリの状態で組立工程へ搬送され、Ｃ形コア部１４と接合される。これにより、組立工程における作業性の向上が図られる。
【００２０】
また、コア１２は、コイル１５が巻回されたコイル巻回部１２Ａの断面積（図２の寸法Ｘの採寸方向と平行な断面の断面積）と、コイル１５が巻回されていないコイル非巻回部１２Ｂの断面積（図２の寸法Ｗ１の採寸方向と平行な断面の断面積）とが同一とされている。また、コア１２は、コイル巻回部１２Ａに対して、コイル非巻回部１２Ｂが、コイル巻回部１２Ａにおけるコイル１５の巻厚を含んだ高さ寸法Ｈと同一高さ寸法とされている。したがって、コア１２は、コイル非巻回部１２Ｂでは、コイル巻回部１２Ａと同一の断面積を維持しつつ幅寸法（図２のＷ２）が小さくされている。このように、デッドスペースとなっていたコイル非巻回部１２Ｂにおける上下のスペースへコア１２のコイル非巻回部１２Ｂを張り出させることにより、Ｉ形コア部１３とＣ形コア部１４との連結箇所における幅寸法Ｗ１及びＣ形コア部１４における幅寸法Ｗ２を極力小さくすることができる。したがって、リアクトル１１の全体の幅寸法Ｘ及び奥行き寸法Ｙを小さくし、リアクトル１１のコンパクト化を図ることができる。
【００２１】
上記のリアクトル１１は、コイル非巻回部１２Ｂの方がコイル巻回部１２Ａよりも体積が大きい。このような場合、コイル巻回部１２Ａの断面積の大きさを維持しつつ、リアクトル１１の全体を小型化することができる。なお、コア１２の上下からコイル１５がはみ出さないようコア１２の外形を大きくするが、コイル巻回部１２Ａの外形までは大きくしない。コイル巻回部１２Ａとコイル非巻回部１２Ｂとを比較すると、コイル非巻回部１２Ｂの方がコイル巻回部１２Ａよりも体積が大きいので、コイル非巻回部１２Ｂをリアクトル１１の全体の体格とし、コイル巻回部１２Ａは、コイル非巻回部１２Ｂの外形の内側に入るようにする。
【００２２】
図３に示すように、Ｉ形コア部１３とＣ形コア部１４との接合面Ｊは、Ｉ形コア部１３のギャップ２１の形成面に対して直交する平面とされている。具体的には、Ｉ形コア部１３では、その両端近傍における側面の一部がＣ形コア部１４との接合面Ｊとされ、このＩ形コア部１３の接合面Ｊに、Ｃ形コア部１４の同一方向へ向いた一対の端面からなるＩ形コア部１３との接合面Ｊが接着材によって接合されている。そして、Ｉ形コア部１３とＣ形コア部１４とが接合されることにより、コア１２は、閉磁路が形成されている。
【００２３】
ここで、図４に示すように、Ｉ形コア部１３とＣ形コア部１４との分割箇所をギャップ２１の形成面に対して平行な平面とした場合、Ｃ形コア部１４の端部に張り出した張り出し部１４ａ同士の間にＩ形コア部１３を配設することとなる。したがって、この場合、ギャップ２１の寸法を高精度に維持するためには、Ｉ形コア部１３の長さ寸法も高精度にしなければならず、その加工に手間を要してしまう。また、Ｃ形コア部１４におけるＩ形コア部１３との接合面Ｊは、互いに対向する内側の面であるため、切削加工や研磨加工を行うことが困難であり、また、Ｃ形コア部１４に工具逃げ用の溝の形成を要し、製造コストが嵩んでしまう。また、加工が困難なＣ形コア部１４の接合面Ｊは、互いに対向しているため、高い平滑度に加工することが難しく、よって、Ｉ形コア部１３の接合面Ｊとの隙間にバラツキが生じ、リアクトル１１の磁気抵抗が大きく変化してしまい、インダクタンスに影響を与えてしまう。
【００２４】
ここで、インダクタンスＬは、式（１）で表されるように、コイル１５の巻き数Ｎと磁気抵抗Ｒとから決定される。また、磁気抵抗Ｒは、コア１２の磁路長ｌｃとギャップ２１を含むコア１２の全体のギャップ長さｌｇとから導かれる。
【００２５】
【数１】
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【００２６】
式（１）で示されるように、接合面Ｊの隙間が変化すると、コア１２の磁路長ｌｃに対してギャップ２１を含むコア１２の全体のギャップ長さｌｇが変化し、この全体のギャップ長さｌｇの変化によってインダクタンスＬも大きく変化する。例えば、全体のギャップ長さｌｇが大きくなると、インダクタンスＬも大きく減少することとなる。
【００２７】
これに対して、本実施形態に係るリアクトル１１によれば、Ｉ形コア部１３では、その両端近傍における側面の一部がＣ形コア部１４との接合面Ｊとされ、このＩ形コア部１３の接合面Ｊに、Ｃ形コア部１４の同一方向へ向いた一対の端面からなるＩ形コア部１３との接合面Ｊが接着材によって接合されている。
【００２８】
このように接合されるＩ形コア部１３とＣ形コア部１４とからコア１２を構成すると、コア１２を組み立てる際に、Ｃ形コア部１４の接合面ＪにＩ形コア部１３の接合面Ｊを同時に同一方向から当接させて接合させることが可能になるので、公差の影響を抑制してギャップ２１の寸法を高精度に維持しつつ、Ｉ形コア部１３とＣ形コア部１４との接合面Ｊを研磨して接着材によって隙間なく接合させることができる。これにより、製造の容易化によるコストの低減を図ることができ、Ｉ形コア部１３とＣ形コア部１４との隙間を極力なくし、磁気抵抗による損失を大幅に低減させることができる。また、Ｉ形コア部１３とＣ形コア部１４との隙間のバラツキも抑え、インダクタンスへの影響も抑えることができる。
【００２９】
また、Ｃ形コア部１４は、一対の端面が、同一の研磨面に同時に当接されて研磨されることにより、Ｉ形コア部１３と接合される接合面Ｊとされている。このように、一対の端面を同一の研磨面で同時に研磨すれば、Ｃ形コア部１４のそれぞれの接合面Ｊを同時に平滑面とすることができ、しかも、同一面内に精度良く配置させることができる。これにより、Ｉ形コア部１３の接合面Ｊに対してさらに隙間なく接合させることができ、損失をさらに低減させることができる。
【００３０】
また、Ｉ形コア部１３に非磁性体を有するギャップ２１が設けられ、このギャップ２１を含むＩ形コア部１３にコイル１５が巻回されているので、大電流領域までインダクタンスを保つことができる。しかも、コイル１５によってギャップ２１が覆われているので、ギャップ２１からの漏れ磁束を抑えることができ、漏れ磁束による電磁ノイズの発生や金属製のケースの発熱が抑えられた高効率なリアクトルとすることができる。
【００３１】
また、Ｉ形コア部１３のギャップ２１に、セラミックからなる非磁性体２３を設ければ、セラミックの表面の面粗さを小さくすることができるので、Ｉ形コア部１３の接触面に対する密着度を高め、インダクタンス値への影響を抑えて良好な性能を維持させることができる。
【００３２】
なお、上記実施形態では、一つのギャップ２１をＩ形コア部１３に設けたが、複数のギャップ２１をＩ形コア部１３に設けても良い。
【符号の説明】
【００３３】
１１…リアクトル、１２…コア、１２Ａ…コイル巻回部（巻回部）、１２Ｂ…コイル非巻回部（非巻回部）、１３…Ｉ形コア部、１４…Ｃ形コア部、１５…コイル、２１…ギャップ、２３…非磁性体、Ｊ…接合面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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