(57)【要約】  巻回部を有するコイルと、内側コア部及び外側コア部を有する磁性コアと、前記巻回部の軸方向の端面と前記外側コア部とを保持する保持部材と、を備え、前記保持部材は、前記内側コア部の軸方向の端部が挿入される貫通孔を有する枠状体であるリアクトルであって、前記内側コア部及び前記外側コア部のいずれか一方が、圧粉成形体とその外周にモールドされた樹脂コアとで構成されるハイブリッドコア、他方がハイブリッドコア又は樹脂コアであり、前記内側コア部の前記樹脂コアと前記外側コア部の前記樹脂コアとが前記保持部材の前記貫通孔を介して繋がり、前記磁性コアが繋ぎ目の無い一体物となっており、前記圧粉成形体は、軟磁性粉末を含む原料粉末を加圧成形してなる磁性体、前記樹脂コアは、軟磁性粉末と樹脂との複合材料を成形してなる磁性体であるリアクトル。
2019235368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線を巻回してなる巻回部を有するコイルと、
内側コア部及び外側コア部を有する磁性コアと、
前記巻回部の軸方向の端面と前記外側コア部とを保持する保持部材と、を備え、
前記内側コア部は、前記巻回部の内部に配置され、
前記外側コア部は、前記巻回部の外部に配置され、
前記保持部材は、前記内側コア部の軸方向の端部が挿入される貫通孔を有する枠状体であるリアクトルであって、
前記内側コア部及び前記外側コア部のいずれか一方が、圧粉成形体とその外周にモールドされた樹脂コアとで構成されるハイブリッドコア、他方がハイブリッドコア又は樹脂コアであり、
前記内側コア部の前記樹脂コアと前記外側コア部の前記樹脂コアとが前記保持部材の前記貫通孔を介して繋がった一体物となっており、
前記圧粉成形体は、軟磁性粉末を含む原料粉末を加圧成形してなる磁性体、前記樹脂コアは、樹脂中に軟磁性粉末が分散した複合材料を成形してなる磁性体である、
リアクトル。
【請求項２】
前記外側コア部が前記ハイブリッドコアで、前記内側コア部が前記樹脂コアである請求項１に記載のリアクトル。
【請求項３】
前記保持部材は、その一面側に前記圧粉成形体の一部を収納するコア収納部を有し、
前記コア収納部の内壁面の一部が前記圧粉成形体の周面から離れる方向に拡がっており、前記内壁面が拡がっている位置で前記内壁面と前記周面とが離隔した離隔部を備え、
前記離隔部は前記貫通孔に連通する請求項２に記載のリアクトル。
【請求項４】
前記外側コア部が前記樹脂コアで、前記内側コア部が前記ハイブリッドコアである請求項１に記載のリアクトル。
【請求項５】
前記巻線は、導体と、その外周を覆う０．０１ｍｍ以上の厚さを有する絶縁被覆とを備え、
前記内側コア部を構成する前記樹脂コアは、前記巻回部の内周面に接触している請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のリアクトル。
【請求項６】
前記巻線は、導体と、その外周を覆う０．０１ｍｍ未満の厚さを有する絶縁被覆とを備え、
前記内側コア部の外周面と前記巻回部の内周面との間に介在される０．１ｍｍ以上の厚さを有する内側介在部材を備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のリアクトル。
【請求項７】
前記圧粉成形体と前記樹脂コアとの間に介在物が存在しない請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のリアクトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、リアクトルに関する。
本出願は、２０１８年６月５日付の日本国出願の特願２０１８−１０８１６２に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、巻線を巻回してなる巻回部を有するコイルと、閉磁路を形成する磁性コアとを備え、ハイブリッド自動車のコンバータの構成部品などに利用されるリアクトルが開示されている。このリアクトルの磁性コアは、軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料で構成された一体成形体であり、巻回部の内部に配置される内側コア部と、巻回部の外部に配置される外側コア部と、に分けることができる。また、特許文献１では、コイルの巻回部の端面と外側コア部とを保持する枠板部（保持部材）を備える構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１１１８６号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示のリアクトルは、
巻線を巻回してなる巻回部を有するコイルと、
内側コア部及び外側コア部を有する磁性コアと、
前記巻回部の軸方向の端面と前記外側コア部とを保持する保持部材と、を備え、
前記内側コア部は、前記巻回部の内部に配置され、
前記外側コア部は、前記巻回部の外部に配置され、
前記保持部材は、前記内側コア部の軸方向の端部が挿入される貫通孔を有する枠状体であるリアクトルであって、
前記内側コア部及び前記外側コア部のいずれか一方が、圧粉成形体とその外周にモールドされた樹脂コアとで構成されるハイブリッドコア、他方がハイブリッドコア又は樹脂コアであり、
前記内側コア部の前記樹脂コアと前記外側コア部の前記樹脂コアとが前記保持部材の前記貫通孔を介して繋がった一体物となっており、
前記圧粉成形体は、軟磁性粉末を含む原料粉末を加圧成形してなる磁性体、前記樹脂コアは、樹脂中に軟磁性粉末が分散した複合材料を成形してなる磁性体である。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、実施形態１のリアクトルの斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１のリアクトルの概略縦断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａの丸で囲った部分の拡大断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図１のリアクトルに備わる保持部材の正面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図１のリアクトルに備わる保持部材の裏面図である。
【図４】図４は、図３の保持部材と、外側コア部の圧粉成形体と、を組み合わせた組図である。
【図５】図５は、図１のリアクトルの作製手順を説明する説明図である。
【図６】図６は、実施形態１のリアクトルの概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
［本開示が解決しようとする課題］
特許文献１のリアクトルは、成形型にコイルを配置し、成形型に複合材料を射出成形するだけでリアクトルを作製できる。しかし、特許文献１のリアクトルでは、磁性コア全体が複合材料で構成される一体成形体であるため、複合材料に含まれる軟磁性粉末の量を調整するだけで磁性コア全体の磁気特性の調整をすることが難しい。例えば、軟磁性粉末の含有量が少ないと磁性コアの透磁率が低くなるため、所望の磁気特性を満たすリアクトルを作製するには磁性コアを大型化しなければならない。また、軟磁性粉末の含有量を多くすれば磁性コアの透磁率が高くなるため、磁性コアを小型化できるものの、磁性コアが磁気飽和し易くなる。そこで特許文献１では、外側コア部の途中にエアギャップを設けたり、非磁性のギャップ材を埋設したりしている。しかし、外側コア部の位置にギャップを設けると、リアクトルの外部に磁束が漏れ易いという問題がある。
【０００７】
そこで、本開示は、磁気特性の調整が容易で生産性に優れるリアクトルを提供することを目的の一つとする。
【０００８】
［本開示の効果］
本開示のリアクトルは、磁気特性の調整が容易で生産性に優れる。
【０００９】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
【００１０】
＜１＞実施形態に係るリアクトルは、
巻線を巻回してなる巻回部を有するコイルと、
内側コア部及び外側コア部を有する磁性コアと、
前記巻回部の軸方向の端面と前記外側コア部とを保持する保持部材と、を備え、
前記内側コア部は、前記巻回部の内部に配置され、
前記外側コア部は、前記巻回部の外部に配置され、
前記保持部材は、前記内側コア部の軸方向の端部が挿入される貫通孔を有する枠状体であるリアクトルであって、
前記内側コア部及び前記外側コア部のいずれか一方が、圧粉成形体とその外周にモールドされた樹脂コアとで構成されるハイブリッドコア、他方がハイブリッドコア又は樹脂コアであり、
前記内側コア部の前記樹脂コアと前記外側コア部の前記樹脂コアとが前記保持部材の前記貫通孔を介して繋がった一体物となっており、
前記圧粉成形体は、軟磁性粉末を含む原料粉末を加圧成形してなる磁性体、前記樹脂コアは、樹脂中に軟磁性粉末が分散した複合材料を成形してなる磁性体である。
【００１１】
一般に、圧粉成形体は、その内部に含まれる軟磁性粉末の量を多くし易い。従って、圧粉成形体を用いた磁性コアの透磁率を高め易い。樹脂コアは、その内部に含まれる軟磁性粉末の量を変化させ易い。従って、磁性コアを用いた磁性コアの透磁率の調整を行い易く、磁性コアが磁気飽和し難くなる。そのため、内側コア部及び外側コア部の少なくとも一方をハイブリッドコアとする上記リアクトルによれば、磁性コアが繋ぎ目の無い一体物であってもその磁気特性を調整し易い。
【００１２】
また、上記リアクトルでは、磁性コアが繋ぎ目の無い一体物であるため、生産性に優れる。金型内にコイルと保持部材と圧粉成形体を配置し、金型内に複合材料を充填・硬化させるだけでリアクトルを完成させられるからである。金型内に充填された樹脂コアが圧粉成形体の外周にモールドされることでハイブリッドコアが形成される。
【００１３】
＜２＞実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記外側コア部が前記ハイブリッドコアで、前記内側コア部が前記樹脂コアである形態を挙げることができる。
【００１４】
比較的透磁率が高い圧粉成形体の外周を、圧粉成形体よりも比透磁率が低い樹脂コアで覆ったハイブリッドコアでは、ハイブリッドコアの外部に磁束が漏れ難い。そのため、ハイブリッドコアで外側コア部を構成することで、外側コア部の外部への磁束の漏れを抑制でき、他の電気機器に対する漏れ磁束の影響を低減できる。
【００１５】
＜３＞上記＜２＞のリアクトルの一形態として、
前記保持部材は、その一面側に前記圧粉成形体の一部を収納するコア収納部を有し、
前記コア収納部の内壁面の一部が前記圧粉成形体の周面から離れる方向に拡がっており、前記内壁面が拡がっている位置で前記内壁面と前記周面とが離隔した離隔部を備え、
前記離隔部は前記貫通孔に連通する形態を挙げることができる。
【００１６】
上記構成によれば、保持部材に圧粉成形体とコイルとを組み合わせた組物を金型内に配置し、金型内における圧粉成形体の外側の位置に複合材料を充填するだけでリアクトルを完成させることができる。金型に充填された複合材料は、圧粉成形体の外周に沿って拡がって離隔部に流れ込み、更に離隔部から保持部材の貫通孔を通過して巻回部の内部に流れ込む。圧粉成形体の外周に沿って配置される複合材料は、硬化することで圧粉成形体の外周を覆う樹脂コアとなり、巻回部の内部に流れ込んだ複合材料は、硬化することで樹脂コアからなる内側コア部となる。内側コア部は、貫通孔から離隔部を介して外側コア部の樹脂コアに繋がり、一体物となった磁性コアが形成される。
【００１７】
＜４＞上記＜１＞のリアクトルの一形態として、
前記外側コア部が前記樹脂コアで、前記内側コア部が前記ハイブリッドコアである形態を挙げることができる。
【００１８】
ハイブリッドコアで内側コア部を構成することで、内側コア部の外部への磁束の漏れを抑制でき、その漏れ磁束がコイルを透過することによって生じるエネルギー損失を抑制できる。
【００１９】
＜５＞実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記巻線は、導体と、その外周を覆う０．０１ｍｍ以上の厚さを有する絶縁被覆とを備え、
前記内側コア部を構成する前記樹脂コアは、前記巻回部の内周面に接触している形態を挙げることができる。
【００２０】
巻線の絶縁被覆を０．０１ｍｍ以上とすることで、巻回部の内周面に樹脂コアが接触しても、巻線の導体と内側コア部との間の絶縁を確保できる。また、内側コア部を巻回部の内周面に接触する大きさにできるため、内側コア部の磁路断面積を確保しつつリアクトルを小型化できる。
【００２１】
＜６＞実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記巻線は、導体と、その外周を覆う０．０１ｍｍ未満の厚さを有する絶縁被覆とを備え、
前記内側コア部の外周面と前記巻回部の内周面との間に介在される０．１ｍｍ以上の厚さを有する内側介在部材を備える形態を挙げることができる。
【００２２】
厚さが０．１ｍｍ以上の内側介在部材を設けることで、巻回部の内周面と内側コア部の外周面との間の絶縁を十分に確保することができる。また、巻回部と内側コア部との間の絶縁を確保できるため、巻線の絶縁被覆を０．０１ｍｍ未満の厚さにできる。絶縁被覆を薄くできると、巻回部の軸方向の長さを小さくできるので、リアクトルを小型化できる。
【００２３】
＜７＞実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記圧粉成形体と前記樹脂コアとの間に介在物が存在しない形態を挙げることができる。
【００２４】
ハイブリッドコアを備える磁性コアは、その内部にギャップ材などの介在物が無くても、ハイブリッドコアの磁気特性を調節することによって磁気飽和し難くできる。介在物（ギャップ材）を有しない磁性コアは、その作製にあたり介在物を形成する手間を省くことができるため、リアクトルの生産性を向上させることができる。
【００２５】
［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示のリアクトルの実施形態を図面に基づいて説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。なお、本願発明は実施形態に示される構成に限定されるわけではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内の全ての変更が含まれることを意図する。
【００２６】
＜実施形態１＞
実施形態１では、図１、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂに基づいてリアクトル１の構成を説明する。図１に示すリアクトル１は、コイル２と磁性コア３と保持部材４とを組み合わせた組合体１０を備える。磁性コア３は、内側コア部３１（図２Ａ）と外側コア部３２とを備える。このリアクトル１の特徴の一つとして、外側コア部３２が圧粉成形体３２０とその外周を覆う樹脂コア３２１とで構成されるハイブリッドコアであることを挙げることができる。以下、リアクトル１に備わる各構成を詳細に説明する。
【００２７】
≪コイル≫
本実施形態のコイル２は、図１に示すように、一対の巻回部２Ａ，２Ｂと、両巻回部２Ａ，２Ｂを連結する連結部２Ｒと、を備える。各巻回部２Ａ，２Ｂは、互いに同一の巻数、同一の巻回方向で中空筒状に形成され、各軸方向が平行になるように並列されている。本例では、別々の巻線２ｗにより作製した巻回部２Ａ，２Ｂを連結することでコイル２を製造しているが、一本の巻線２ｗでコイル２を製造することもできる。
【００２８】
ここで、本実施形態ではコイル２を基準にしてリアクトル１における方向を規定する。まず、コイル２の巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向に沿った方向をＸ方向とする。そのＸ方向に直交し、巻回部２Ａ，２Ｂの並列方向の沿った方向をＹ方向とする。そして、Ｘ方向とＹ方向の両方に交差（直交）する方向をＺ方向とする。
【００２９】
本実施形態の各巻回部２Ａ，２Ｂは角筒状に形成されている。角筒状の巻回部２Ａ，２Ｂとは、その端面形状が四角形状（正方形状を含む）の角を丸めた形状の巻回部のことである。もちろん、巻回部２Ａ，２Ｂは円筒状に形成しても構わない。円筒状の巻回部とは、その端面形状が閉曲面形状（楕円形状や真円形状、レーストラック形状など）の巻回部のことである。
【００３０】
巻線２ｗは、図２Ｂに示すように、導体２０とその外周を覆う絶縁被覆２１とを備える被覆線で構成することができる。導体２０は、銅やアルミニウム、マグネシウム、あるいはその合金といった導電性材料からなる平角線や丸線などである。絶縁被覆２１は、エナメル（ポリアミドやポリアミドイミド）などの絶縁材料で構成される。本例では、被覆平角線である巻線２ｗをエッジワイズ巻きにすることで、各巻回部２Ａ，２Ｂを形成している。
【００３１】
コイル２の両端部２ａ，２ｂは、巻回部２Ａ，２Ｂから引き延ばされて、図示しない端子部材に接続される。両端部２ａ，２ｂではエナメルなどの絶縁被覆２１は剥がされている。この端子部材を介して、コイル２に電力供給を行なう電源などの外部装置が接続される。
【００３２】
ここで、本例では、巻回部２Ａ，２Ｂの内周面に内側コア部３１が接触している。そのため、巻回部２Ａ，２Ｂの導体２０と内側コア部３１との間の絶縁を確保するため、巻線２ｗの絶縁被覆２１の厚さを０．０１ｍｍ以上としている。絶縁被覆２１が厚過ぎると、コイル２の大型化、即ちリアクトル１の大型化を招くので、絶縁被覆２１の厚さは０．１ｍｍ以下とすることが好ましい。より好ましい絶縁被覆２１の厚さは０．０１ｍｍ以上０.０５ｍｍ以下である。後述するように、巻回部２Ａ，２Ｂと内側コア部３１との間に内側介在部材５を備える場合、巻線２ｗの絶縁被覆２１の厚さは０．０１ｍｍ未満であっても構わない。
【００３３】
≪磁性コア≫
磁性コア３は、図２Ａに示すように、繋ぎ目の無い一体物の磁性体である。この磁性コア３は、便宜上、巻回部２Ａと巻回部２Ｂのそれぞれの内部に配置される内側コア部３１，３１と、これら内側コア部３１，３１と環状の閉磁路を形成する外側コア部３２，３２と、に分けることができる。
【００３４】
［内側コア部］
内側コア部３１は、磁性コア３のうち、コイル２の巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向に沿った部分である。本例では、磁性コア３のうち、巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向に沿った部分の両端部が巻回部２Ａ，２Ｂの端面から突出している。その突出する部分も内側コア部３１の一部である。巻回部２Ａ，２Ｂから突出した内側コア部３１の軸方向の端部は、後述する保持部材４の貫通孔４０に入り込み、外側コア部３２を構成する樹脂コア３２１に繋がっている。
【００３５】
本例の内側コア部３１は、軟磁性粉末と樹脂との複合材料を成形してなる磁性体（樹脂コア）で構成されており、その内部にはギャップ材（介在物）は存在しない非分割構造体である。本例とは異なり、内側コア部３１の内部に板状のギャップ材が埋設されていても構わない。樹脂コアについては後段で項目を設けて説明を行う。
【００３６】
樹脂コアで構成される内側コア部３１は、巻回部２Ａ，２Ｂの内部に複合材料を充填・硬化させることで形成される。そのため、内側コア部３１を構成する樹脂コアは、巻回部２Ａ，２Ｂの内周面に接触している（図２Ｂ参照）。つまり、内側コア部３１の外形は、巻回部２Ａ，２Ｂの内周面形状に沿った形状となっている。
【００３７】
［外側コア部］
外側コア部３２は、磁性コア３のうち、巻回部２Ａ，２Ｂ（図１）の外部に配置される部分である。外側コア部３２の形状は、一対の内側コア部３１，３１の端部を繋ぐ形状であれば特に限定されない。本例の外側コア部３２は、その上面と下面とが略ドーム形状のブロック体である。
【００３８】
本例の外側コア部３２は、軟磁性粉末を加圧成形してなる磁性体である圧粉成形体３２０と、その外周にモールドされた樹脂コア３２１と、で構成されたハイブリッドコアである。ハイブリッドコアにおける圧粉成形体３２０と樹脂コア３２１との間にはギャップ材などの介在物が存在しない。外側コア部３２の樹脂コア３２１は、既に述べたように、保持部材４の貫通孔４０を介して内側コア部３１（樹脂コア）に繋がっている。この外側コア部３２の樹脂コア３２１は、内側コア部３１を構成する樹脂コアと同じ組成を有する。
【００３９】
［圧粉成形体］
圧粉成形体３２０は、原料粉末を金型に充填し、加圧することで作製できる。その製法ゆえに、圧粉成形体では軟磁性粉末の含有量を高め易い。例えば、圧粉成形体３２０における軟磁性粉末の含有量は、８０体積％超、更に８５体積％以上とすることができる。そのため、圧粉成形体３２０であれば飽和磁束密度や比透磁率が高いコア部３１，３２を得易い。例えば、圧粉成形体３２０の比透磁率を５０以上５００以下、更には２００以上５００以下とすることができる。
【００４０】
圧粉成形体３２０の軟磁性粉末は、鉄などの鉄族金属やその合金（Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金など）などで構成される軟磁性粒子の集合体である。軟磁性粒子の表面には、リン酸塩などで構成される絶縁被覆が形成されていても良い。また、原料粉末には潤滑材などが含まれていてもかまわない。
【００４１】
［樹脂コア］
外側コア部３２に備わる樹脂コア３２１、及び内側コア部３１を構成する樹脂コアは、軟磁性粉末と未硬化の樹脂とを混合した複合材料を成形し、樹脂を硬化させることで作製できる。つまり、樹脂コアは、樹脂中に軟磁性粉末が分散した複合材料の成形体である。その製法ゆえに、複合材料では軟磁性粉末の含有量を調整し易い。例えば、複合材料中の軟磁性粉末の含有量は、３０体積％以上８０体積％以下とすることができる。飽和磁束密度や放熱性の向上の観点から、磁性粉末の含有量は更に、５０体積％以上、６０体積％以上、７０体積％以上とすることが好ましい。また、製造過程での複合材料の流動性の向上の観点から、磁性粉末の含有量を７５体積％以下とすることが好ましい。樹脂コア３２１及び内側コア部３１では、軟磁性粉末の充填率を低く調整すれば、その比透磁率を小さくし易い。例えば、樹脂コア３２１及び内側コア部３１の比透磁率を５以上５０以下、更には２０以上５０以下とすることができる。
【００４２】
複合材料の軟磁性粉末には、圧粉成形体３２０で使用できるものと同じものを使用できる。一方、複合材料に含まれる樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、常温硬化性樹脂、低温硬化性樹脂などが挙げられる。熱硬化性樹脂は、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ナイロン６やナイロン６６といったポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂などが挙げられる。その他、不飽和ポリエステルに炭酸カルシウムやガラス繊維が混合されたＢＭＣ（Ｂｕｌｋ  ｍｏｌｄｉｎｇ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ）、ミラブル型シリコーンゴム、ミラブル型ウレタンゴムなども利用できる。上述の複合材料は、軟磁性粉末及び樹脂に加えて、アルミナやシリカなどの非磁性かつ非金属粉末（フィラー）を含有すると、放熱性をより高められる。非磁性かつ非金属粉末の含有量は、０．２質量％以上２０質量％以下、更に０．３質量％以上１５質量％以下、０．５質量％以上１０質量％以下が挙げられる。
【００４３】
≪保持部材≫
保持部材４は、コイル２の巻回部２Ａ，２Ｂの端面と磁性コア３の外側コア部３２との間に介在され、巻回部２Ａ，２Ｂの端面と外側コア部３２とを保持する部材である。保持部材４は、代表的には絶縁材料からなり、コイル２と磁性コア３との間の絶縁部材や、巻回部２Ａ，２Ｂに対する内側コア部３１、外側コア部３２の位置決め部材として機能する。本例の二つの保持部材４は、同一形状を備える。そのため、保持部材４を作製する金型を共用できるため、保持部材４の生産性に優れる。
【００４４】
保持部材４の説明には主として図３Ａ、図３Ｂ、図４参照する。図３Ａは、保持部材４を外側コア部３２（図１，２Ａ）が配置される側から見た正面図、図３Ｂは、保持部材４をコイル２（図１，２Ａ）が配置される側から見た裏面図である。
【００４５】
保持部材４は、一対の貫通孔４０，４０と、複数のコイル支持部４１（図３Ｂ）と、一対のコイル収納部４２（図３Ｂ）と、一つのコア収納部４３（図３Ａ）と、一対の押え部４４（図３Ａ）と、を備える。貫通孔４０は保持部材４の厚み方向に貫通し、この貫通孔４０には内側コア部３１の端部が入り込んでいる（図２Ａ参照）。コイル支持部４１は、各貫通孔４０の内周面から部分的に突出して巻回部２Ａ，２Ｂ（図２Ａ）の内周面の角部を支持する円弧状片である。コイル収納部４２は、各巻回部２Ａ，２Ｂ（図１）の端面に沿った凹みであって、当該端面とその近傍が嵌め込まれる。図２Ａに示すように、コイル収納部４２の底面（指示線で示す部分）と巻回部２Ａ（２Ｂ）の端面とは、殆ど隙間無く密着している。コア収納部４３は、保持部材４における外側コア部３２側の面の一部が厚み方向に凹むことで形成され、外側コア部３２の圧粉成形体３２０の内方面及びその近傍が嵌め込まれる。図２Ａに示すように、コア収納部４３の底面（指示線で示す部分）には圧粉成形体３２０が当接している。上方の押え部４４と下方の押え部４４はそれぞれ、保持部材４の幅方向（Ｙ方向）の中間の位置に設けられ、後述するコア収納部４３に嵌め込まれた外側コア部３２の上面と下面を押える。
【００４６】
ここで、本例の貫通孔４０の上縁部、下縁部、及び両側縁部の中間部（コイル支持部４１を除く部分）は、貫通孔４０の径方向外方に拡がっている。一方、図３Ａに示すコア収納部４３は、上述した貫通孔４０を含む底面を備える浅底の凹みである。コア収納部４３に圧粉成形体３２０を嵌め込むと、コア収納部４３に嵌め込まれた圧粉成形体３２０の内方面は、コア収納部４３の底面のうち、一対の貫通孔４０で挟まれる部分と、貫通孔４０よりも下方側の部分とで構成される逆Ｔ字状の面に当接して支持される。このコア収納部４３は、図４に示すように、圧粉成形体３２０を外方面から正面視したとき、圧粉成形体３２０の輪郭線にほぼ沿った形状となっているが、コア収納部４３の上縁部と側縁部の上方側の部分は、上記輪郭線よりも外方側に拡がっている。その外方に拡がっている部分以外の部分は、外側コア部３２の輪郭線に沿っているので、コア収納部４３に嵌め込まれた圧粉成形体３２０の左右方向（貫通孔４０の並列方向）への移動が規制される。
【００４７】
図４に示すように、上記コア収納部４３に圧粉成形体３２０を嵌め込むと、コア収納部４３の内壁面（指示線で示す部分）と外側コア部３２の周面との間に隙間が形成される。図４では、この隙間（離隔部４ｃ）を４５°のハッチングで示す。離隔部４ｃの奥には、貫通孔４０が連通している。この離隔部４ｃは、後述するリアクトル１の製造方法で説明するように、内側コア部３１となる複合材料の流路として機能する。完成品のリアクトル１においては、この離隔部４ｃに複合材料が硬化した樹脂コアが詰まっており、その樹脂コアは、内側コア部３１を構成する樹脂コアと外側コア部３２の樹脂コア３２１とに繋がっている。
【００４８】
保持部材４は、例えば、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ナイロン６やナイロン６６といったポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂などの熱可塑性樹脂で構成することができる。その他、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂などで保持部材４を形成することができる。これらの樹脂にセラミックスフィラーを含有させて、保持部材４の放熱性を向上させても良い。セラミックスフィラーとしては、例えば、アルミナやシリカなどの非磁性粉末を利用することができる。
【００４９】
≪その他≫
リアクトル１に備わるその他の構成として、内側コア部３１の外周面と巻回部２Ａ，２Ｂの内周面との間に介在される内側介在部材５（図２Ａ、図２Ｂの仮想線参照）を挙げることができる。
【００５０】
内側介在部材５は、主として内側コア部３１と巻回部２Ａとの間の絶縁を確実に確保するための部材であって、上述した保持部材４に使用できる材料で構成することができる。内側介在部材５の機能に鑑み、内側介在部材５は、筒状で且つその筒の周壁に貫通孔を有さないものであることが好ましい。また、内側介在部材５の機能に鑑み、内側介在部材５の厚さは０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。内側介在部材５の厚さが厚すぎると内側コア部３１の熱を組合体１０の外部に放熱し難くなるため、内側介在部材５の厚さは１ｍｍ以下とすることが好ましい。本例では、内側介在部材５の内周面が、保持部材４の貫通孔４０の内周面と段差無く繋がり、内側介在部材５の外周面が、コイル収納部４２の内壁面と段差無く繋がっており、内側介在部材５の厚さは０．５ｍｍとなっている。
【００５１】
内側介在部材５を利用する場合、巻回部２Ａ，２Ｂと内側コア部３１との間の絶縁は十分に確保されるため、巻線２ｗの絶縁被覆２１の厚さは０．０１ｍｍ未満とすることができる。絶縁被覆２１を薄くすれば、巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向長さを短くできるので、リアクトル１を小型化できる。
【００５２】
内側介在部材５は、保持部材４と別体とすることもできるし、保持部材４に一体に形成することもできる。内側介在部材５を保持部材４に一体化する場合、内側介在部材５の軸方向の半分を一方の保持部材４に、残りの半分を他方の保持部材４に一体化することが好ましい。保持部材４と内側介在部材５の半分とを一体化した筒部材を作製する金型を一つで済ますことができる。また、このような筒部材は、巻回部２Ａ，２Ｂの端部の開口部から内部に挿入できるので、巻回部２Ａ，２Ｂへの組付けが容易である。
【００５３】
≪使用態様≫
本例のリアクトル１は、ハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池自動車といった電動車両に搭載される双方向ＤＣ−ＤＣコンバータなどの電力変換装置の構成部材に利用することができる。本例のリアクトル１は、液体冷媒に浸漬された状態で使用することができる。液体冷媒は特に限定されないが、ハイブリッド自動車でリアクトル１を利用する場合、ＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｆｌｕｉｄ）などを液体冷媒として利用できる。その他、フロリナート（登録商標）などのフッ素系不活性液体、ＨＣＦＣ−１２３やＨＦＣ−１３４ａなどのフロン系冷媒、メタノールやアルコールなどのアルコール系冷媒、アセトンなどのケトン系冷媒などを液体冷媒として利用することもできる。本例のリアクトル１では、巻回部２Ａ，２Ｂが外部に露出しているため、リアクトル１を液体冷媒などの冷却媒体で冷却する場合には、巻回部２Ａ，２Ｂを冷却媒体に直接接触させられるので、本例のリアクトル１は放熱性に優れる。
【００５４】
≪効果≫
本例のリアクトル１では、外側コア部３２をハイブリッドコアとしており、磁性コア３が繋ぎ目の無い一体物であってもその磁気特性を調整し易い。例えば、磁性コア３の透磁率を高めて小型化した磁性コア３であっても、磁性コア３を磁気飽和し難くできる。磁性コア３を小型化できれば、リアクトル１全体も小型化できる。
【００５５】
また、本例のリアクトル１では、外部に磁束が漏れ難いハイブリッドコアで外側コア部３２を構成している。そのため、外側コア部３２の外部への磁束の漏れを抑制でき、リアクトル１の近傍に設置される他の電気機器に対する漏れ磁束の影響を低減できる。
【００５６】
更に、本例のリアクトル１では、磁性コア３が繋ぎ目の無い一体物であるため、生産性に優れる。この点については、以下のリアクトルの製造方法で説明を行う。
【００５７】
≪リアクトルの製造方法≫
次に、実施形態１に係るリアクトル１を製造するためのリアクトルの製造方法の一例を説明する。リアクトルの製造方法は、大略、次の工程を備える。
・コイル作製工程
・組付け工程
・充填工程
・硬化工程
【００５８】
［コイル作製工程］
この工程では、巻線２ｗを用意し、巻線２ｗの一部を巻回することでコイル２を作製する。巻線２ｗの巻回には、公知の巻線機を利用することができる。巻線２ｗの表面に熱融着樹脂層を形成し、巻線２ｗを巻回して巻回部２Ａ，２Ｂを形成した後、コイル２を熱処理しても良い。その場合、巻回部２Ａ，２Ｂの各ターンを一体化でき、後述する充填工程を行い易い。
【００５９】
［組付け工程］
組付け工程では、コイル２と保持部材４と圧粉成形体３２０とを組み合わせる。具体的には、巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向の一端側端面と他端側端面とにそれぞれ、保持部材４，４を嵌め込み、更に保持部材４のコア収納部４３（図３Ａ）に圧粉成形体３２０を嵌め込んだ第一組物を作製する。ここで、図４を参照して既に説明したように、外側コア部３２の外方側から第一組物を見たときに、外側コア部３２の側縁と上縁の一部には、巻回部２Ａ，２Ｂの内部に複合材料を充填するための離隔部４ｃが形成されている。
【００６０】
［充填工程］
充填工程では、図５に示すように、上記第一組物を金型６内に配置する。金型６内で巻回部２Ａ，２Ｂの外周面は金型６の内周面に当接し、圧粉成形体３２０は、図示しないスペーサで金型６の内周面から離隔される。本例では、金型６内に複合材料を注入する射出成形を行なう。射出成形の圧力は、例えば１０ＭＰａ以上である。
【００６１】
複合材料の注入は、金型６に設けられる注入孔６０から行われる。注入孔６０は、一方の圧粉成形体３２０の外方面に対応する位置に設けられている。そのため、金型６内に充填された複合材料は、点線矢印で示すように、外側コア部３２の外周を覆うと共に、外側コア部３２の外周面を回り込んで離隔部４ｃ（図４を併せて参照）に流入する。離隔部４ｃに流入した複合材料は更に、貫通孔４０を介して巻回部２Ａ，２Ｂの内部に流入する。巻回部２Ａ，２Ｂに流入した複合材料は、注入孔６０が設けられていない側（紙面下側）の貫通孔４０から圧粉成形体３２０（紙面下側）に到達し、離隔部４ｃを介して圧粉成形体３２０の外周を覆う。巻回部２Ａ，２Ｂの外周面は金型６の内壁面で覆われており、高粘度の複合材料は巻回部２Ａ，２Ｂの内部から外部に漏れることがないので、巻回部２Ａ，２Ｂの外周には複合材料が配置されない。なお、注入孔６０は、紙面下側の圧粉成形体３２０に対応する位置にも設けても良く、その場合、巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向の両側から複合材料が充填されることになる。
【００６２】
［硬化工程］
硬化工程では、熱処理などで複合材料の樹脂を硬化させる。硬化した複合材料のうち、巻回部２Ａ，２Ｂの内部にあるものは内側コア部３１となり、圧粉成形体３２０の外周を覆うものは樹脂コア３２１となる。
【００６３】
［効果］
以上説明したリアクトルの製造方法によれば、金型６内にコイル２と保持部材４と圧粉成形体３２０を配置し、金型６内に複合材料を充填・硬化させるだけで図１に示すリアクトル１を完成させることができる。また、本例のリアクトルの製造方法では、内側コア部３１と、外側コア部３２の樹脂コア３２１とを一体に形成しており、充填工程と硬化工程が１回ずつで済むので、生産性良くリアクトル１を製造することができる。
【００６４】
＜実施形態２＞
実施形態２では、内側コア部３１がハイブリッドコアで構成されるリアクトル１を図６の縦断面図に基づいて説明する。図６の切断位置は、図２の切断位置と同じである。
【００６５】
図６に示すように、本例のリアクトル１では、外側コア部３２全体が樹脂コアで構成され、内側コア部３１が圧粉成形体３１０とその外周に形成される樹脂コア３１１とで構成されている。
【００６６】
本例のリアクトル１を作製するには、図５に示す金型６に、コイル２と保持部材４と圧粉成形体３１０とを組み合わせた第二組物を配置し、金型６内に複合材料を充填すれば良い。巻回部２Ａ，２Ｂ内の圧粉成形体３１０は、図示しないスペーサなどで巻回部２Ａ，２Ｂから離隔させ、複合材料の充填圧力で移動しないようにしておく。金型６内に充填された複合材料は、図６に示す外側コア部３２を形成しながら貫通孔４０を介して巻回部２Ａ，２Ｂの内部に流れ込む。複合材料の樹脂を硬化させれば、図６に示すリアクトル１を完成させることができる。
【００６７】
本例のリアクトル１では、外部に磁束が漏れ難いハイブリッドコアで内側コア部３１を構成している。そのため、内側コア部３１の外部への磁束の漏れを抑制でき、その漏れ磁束がコイル２を透過することによって生じるエネルギー損失を抑制できる。
【００６８】
ここで、実施形態１，２の構成を組み合わせることもできる。即ち、内側コア部３１と外側コア部３２の両方がハイブリッドコアで構成されたリアクトル１とすることができる。
【００６９】
＜実施形態３＞
実施形態１，２のリアクトル１は更に、組合体１０を収納するケースを備える構成としても良い。ケースを使用する場合、実施形態１，２の組合体１０を作製した後、別に用意したケースに組合体１０を収納しても良いし、ケースを金型として磁性コア３を成形しても構わない。前者の場合、外側コア部３２の樹脂コア３２１（実施形態２の構成の場合、外側コア部３２そのもの）に、ケースと係合する係合部を形成することが好ましい。
【００７０】
≪ハイブリッドコア≫
なお、本実施形態のハイブリッドコアは、金型内に充填された樹脂コアが圧粉成形体の外周にモールドされることで形成されるとしたが、これに限らず、圧粉成形体と樹脂コアの両方を用いた磁性コアにて形成されても良い。
【符号の説明】
【００７１】
１  リアクトル  １０  組合体
２  コイル  ２ｗ  巻線  ２０  導体  ２１  絶縁被覆
２Ａ，２Ｂ  巻回部  ２Ｒ  連結部  ２ａ，２ｂ  端部
３  磁性コア
３１  内側コア部  ３１０  圧粉成形体  ３１１  樹脂コア
３２  外側コア部  ３２０  圧粉成形体  ３２１  樹脂コア
４  保持部材
４０  貫通孔  ４１  コイル支持部  ４２  コイル収納部
４３  コア収納部  ４４  押え部  ４ｃ  離隔部
５  内側介在部材
６  金型  ６０  注入孔
【図１】
2019235368.tif 000003
【図２Ａ】
2019235368.tif 000004
【図２Ｂ】
2019235368.tif 000005
【図３Ａ】
2019235368.tif 000006
【図３Ｂ】
2019235368.tif 000007
【図４】
2019235368.tif 000008
【図５】
2019235368.tif 000009
【図６】
2019235368.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月16日(2019.10.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線を巻回してなる巻回部を有するコイルと、
内側コア部及び外側コア部を有する磁性コアと、
前記巻回部の軸方向の端面と前記外側コア部とを保持する保持部材と、を備え、
前記内側コア部は、前記巻回部の内部に配置され、
前記外側コア部は、前記巻回部の外部に配置され、
前記保持部材は、前記内側コア部の軸方向の端部が挿入される貫通孔を有する枠状体であるリアクトルであって、
前記外側コア部が、圧粉成形体とその外周にモールドされた樹脂コアとで構成されるハイブリッドコア、前記内側コア部が樹脂コアであり、
前記内側コア部の前記樹脂コアと前記外側コア部の前記樹脂コアとが前記保持部材の前記貫通孔を介して繋がった一体物となっており、
前記圧粉成形体は、軟磁性粉末を含む原料粉末を加圧成形してなる磁性体、前記樹脂コアは、樹脂中に軟磁性粉末が分散した複合材料を成形してなる磁性体である、
リアクトル。
【請求項２】
巻線を巻回してなる巻回部を有するコイルと、
内側コア部及び外側コア部を有する磁性コアと、
前記巻回部の軸方向の端面と前記外側コア部とを保持する保持部材と、を備え、
前記内側コア部は、前記巻回部の内部に配置され、
前記外側コア部は、前記巻回部の外部に配置され、
前記保持部材は、前記内側コア部の軸方向の端部が挿入される貫通孔を有する枠状体であるリアクトルであって、
前記内側コア部が、圧粉成形体とその外周にモールドされた樹脂コアとで構成されるハイブリッドコア、前記外側コア部が樹脂コアであり、
前記内側コア部の前記樹脂コアと前記外側コア部の前記樹脂コアとが前記保持部材の前記貫通孔を介して繋がった一体物となっており、
前記圧粉成形体は、軟磁性粉末を含む原料粉末を加圧成形してなる磁性体、前記樹脂コアは、樹脂中に軟磁性粉末が分散した複合材料を成形してなる磁性体である、
リアクトル。
【請求項３】
前記保持部材は、その一面側に前記圧粉成形体の一部を収納するコア収納部を有し、
前記コア収納部の内壁面の一部が前記圧粉成形体の周面から離れる方向に拡がっており、前記内壁面が拡がっている位置で前記内壁面と前記周面とが離隔した離隔部を備え、
前記離隔部は前記貫通孔に連通する請求項１に記載のリアクトル。
【請求項４】
前記巻線は、導体と、その外周を覆う０．０１ｍｍ以上の厚さを有する絶縁被覆とを備え、
前記内側コア部を構成する前記樹脂コアは、前記巻回部の内周面に接触している請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のリアクトル。
【請求項５】
前記巻線は、導体と、その外周を覆う０．０１ｍｍ未満の厚さを有する絶縁被覆とを備え、
前記内側コア部の外周面と前記巻回部の内周面との間に介在される０．１ｍｍ以上の厚さを有する内側介在部材を備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のリアクトル。
【請求項６】
前記圧粉成形体と前記樹脂コアとの間に介在物が存在しない請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のリアクトル。
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月13日(2020.10.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【図１】図１は、実施形態１のリアクトルの斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１のリアクトルの概略縦断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａの丸で囲った部分の拡大断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図１のリアクトルに備わる保持部材の正面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図１のリアクトルに備わる保持部材の裏面図である。
【図４】図４は、図３の保持部材と、外側コア部の圧粉成形体と、を組み合わせた組図である。
【図５】図５は、図１のリアクトルの作製手順を説明する説明図である。
【図６】図６は、実施形態２のリアクトルの概略縦断面図である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
一般に、圧粉成形体は、その内部に含まれる軟磁性粉末の量を多くし易い。従って、圧粉成形体を用いた磁性コアの透磁率を高め易い。樹脂コアは、その内部に含まれる軟磁性粉末の量を変化させ易い。従って、樹脂コアを用いた磁性コアの透磁率の調整を行い易く、磁性コアが磁気飽和し難くなる。そのため、内側コア部及び外側コア部の少なくとも一方をハイブリッドコアとする上記リアクトルによれば、磁性コアが繋ぎ目の無い一体物であってもその磁気特性を調整し易い。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
内側介在部材５は、主として内側コア部３１と巻回部２Ａ，２Ｂとの間の絶縁を確実に確保するための部材であって、上述した保持部材４に使用できる材料で構成することができる。内側介在部材５の機能に鑑み、内側介在部材５は、筒状で且つその筒の周壁に貫通孔を有さないものであることが好ましい。また、内側介在部材５の機能に鑑み、内側介在部材５の厚さは０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。内側介在部材５の厚さが厚すぎると内側コア部３１の熱を組合体１０の外部に放熱し難くなるため、内側介在部材５の厚さは１ｍｍ以下とすることが好ましい。本例では、内側介在部材５の内周面が、保持部材４の貫通孔４０の内周面と段差無く繋がり、内側介在部材５の外周面が、コイル収納部４２の内壁面と段差無く繋がっており、内側介在部材５の厚さは０．５ｍｍとなっている。
【国際調査報告】
2019235368.tif 000011
2019235368.tif 000012
2019235368.tif 000013