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技術 リアクトル、及びリアクトルの製造方法

出願人 株式会社オートネットワーク技術研究所住友電装株式会社住友電気工業株式会社
発明者 稲葉和宏
出願日 2018年3月2日 (2年4ヶ月経過) 出願番号 2018-037482
公開日 2019年9月12日 (9ヶ月経過) 公開番号 2019-153681
状態 未査定
技術分野 コア、コイル、磁石の製造 一般用変成器の鉄心 変成器又はリアクトル一般
主要キーワード 両分割片 カバー樹脂 非金属粉末 中空筒 組合体 中実コア 各分割片 低温硬化性樹脂
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (7)

課題

従来よりも小型で生産性に優れるリアクトル、及びそのリアクトルの製造方法を提供する。

解決手段

リアクトル1は、巻回部2A、2Bを有するコイル2と、巻回部の内部に配置される内側コア部31及び巻回部の外部に配置される外側コア部32を有する磁性コア3と、を備える。外側コア部32は、軟磁性粉末樹脂とを含む複合材料で構成され、リアクトルの上方側に開口する収納凹部32hを有するケース状コア320と、軟磁性粉末の圧粉成形体で構成され、収納凹部の内部に収納されるブロック状コア321と、を備える。

概要

背景

特許文献1には、巻線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コンバータ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。磁性コアは、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、を備える。特許文献1のリアクトルでは、軟磁性粉末樹脂とを含む複合材料で構成される内側コア部と、軟磁性粉末を加圧成形してなる圧粉成形体で構成される外側コア部と、を樹脂ケースの内部に配置した構成が開示されている。

概要

従来よりも小型で生産性に優れるリアクトル、及びそのリアクトルの製造方法を提供する。リアクトル1は、巻回部2A、2Bを有するコイル2と、巻回部の内部に配置される内側コア部31及び巻回部の外部に配置される外側コア部32を有する磁性コア3と、を備える。外側コア部32は、軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料で構成され、リアクトルの上方側に開口する収納凹部32hを有するケース状コア320と、軟磁性粉末の圧粉成形体で構成され、収納凹部の内部に収納されるブロック状コア321と、を備える。

目的

本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも小型で生産性に優れるリアクトル、及びそのリアクトルの製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

巻回部を有するコイルと、前記巻回部の内部に配置される内側コア部、及び前記巻回部の外部に配置される外側コア部を有する磁性コアと、を備えるリアクトルであって、前記外側コア部は、軟磁性粉末樹脂とを含む複合材料で構成され、前記リアクトルの上方側に開口する収納凹部を有するケース状コアと、軟磁性粉末の圧粉成形体で構成され、前記収納凹部の内部に収納されるブロック状コアと、を備えるリアクトル。

請求項2

前記収納凹部は、その開口から底にかけて一様な内周面形状を備える請求項1に記載のリアクトル。

請求項3

前記コイルは一対の前記巻回部を備え、前記磁性コアは、同一形状を備える一対の分割片を備え、前記分割片は、前記ケース状コアと、前記複合材料で前記ケース状コアと一体に形成され、前記ケース状コアから前記巻回部の内部に向って突出する中実体であって、前記内側コア部の少なくとも一部を構成する中実コアと、を備えるL字状又はU字状の部材である請求項1又は請求項2に記載のリアクトル。

請求項4

前記ケース状コアの前記収納凹部の内周面と、前記ブロック状コアの外周面と、の間の少なくとも一部に介在する樹脂層を備える請求項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5

前記外側コア部の外周を覆うカバー樹脂を備える請求項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6

前記複合材料の比透磁率は、5以上50以下、前記圧粉成形体の比透磁率は、50以上500以下で、かつ前記複合材料の比透磁率よりも高い請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のリアクトル。

請求項7

前記磁性コアにおける前記コイルに面する部分を覆う絶縁層を備える請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のリアクトル。

請求項8

巻回部を有するコイルに磁性コアを組付け組付工程を備えるリアクトルの製造方法であって、前記リアクトルは、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のリアクトルであり、前記組付工程では、前記ケース状コアの前記収納凹部の開口部から前記ブロック状コアを挿入して前記外側コア部を形成するリアクトルの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、リアクトル、及びリアクトルの製造方法に関する。

背景技術

0002

特許文献1には、巻線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コンバータ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。磁性コアは、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、を備える。特許文献1のリアクトルでは、軟磁性粉末樹脂とを含む複合材料で構成される内側コア部と、軟磁性粉末を加圧成形してなる圧粉成形体で構成される外側コア部と、を樹脂ケースの内部に配置した構成が開示されている。

先行技術

0003

特開2013−143454号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1の構成では、樹脂ケースの分だけ磁性コアの磁路断面積が小さくなるので、所望の磁路断面積を確保するにはリアクトルが大型化し易いという問題がある。

0005

また、特許文献1の構成では、リアクトルの生産性の点で改善の余地がある。樹脂ケースはリアクトルの磁気特性の向上に寄与する部材ではなく、そのような樹脂ケースを用意すること自体が手間であると考えることができるからである。

0006

本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも小型で生産性に優れるリアクトル、及びそのリアクトルの製造方法を提供することを目的の一つとする。

課題を解決するための手段

0007

本開示のリアクトルは、
巻回部を有するコイルと、
前記巻回部の内部に配置される内側コア部、及び前記巻回部の外部に配置される外側コア部を有する磁性コアと、を備えるリアクトルであって、
前記外側コア部は、
軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料で構成され、前記リアクトルの上方側に開口する収納凹部を有するケース状コアと、
軟磁性粉末の圧粉成形体で構成され、前記収納凹部の内部に収納されるブロック状コアと、を備える。

0008

本開示のリアクトルの製造方法は、
巻回部を有するコイルに磁性コアを組付け組付工程を備えるリアクトルの製造方法であって、
前記リアクトルは、本開示のリアクトルであり、
前記組付工程では、前記ケース状コアの前記収納凹部の開口部から前記ブロック状コアを挿入して前記外側コア部を形成する。

発明の効果

0009

本開示のリアクトルは、従来よりも小型で生産性に優れる。また、本開示のリアクトルの製造方法は、従来よりも小型で生産性に優れるリアクトルを製造することができる。

図面の簡単な説明

0010

実施形態1のリアクトルの概略斜視図である。
図1のリアクトルの概略上面図である。
実施形態1のリアクトルの組付け行程の一部を示す説明図である。
実施形態2のリアクトルの概略上面図である。
実施形態3のリアクトルの概略斜視図である。
実施形態4のリアクトルの概略斜視図である。

実施例

0011

本願発明の実施形態の説明
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。

0012

<1>実施形態に係るリアクトルは、
巻回部を有するコイルと、
前記巻回部の内部に配置される内側コア部、及び前記巻回部の外部に配置される外側コア部を有する磁性コアと、を備えるリアクトルであって、
前記外側コア部は、
軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料で構成され、前記リアクトルの上方側に開口する収納凹部を有するケース状コアと、
軟磁性粉末の圧粉成形体で構成され、前記収納凹部の内部に収納されるブロック状コアと、を備える。

0013

上記形態では、複合材料のケース状コアに圧粉成形体のブロック状コアを収納させた外側コア部としており、複合材料と圧粉成形体の磁気特性を調整することで、外側コア部全体の磁気特性を容易に調整することができる。また、複合材料で構成されるケース状コアの表面は、圧粉成形体に比べて絶縁性に優れるため、特許文献1のような樹脂ケースを無くすことができる。このように、上記構成によれば、リアクトルの磁気特性を低下させることなくリアクトルを小型化することができる。しかも、リアクトルの磁気特性に寄与しない樹脂ケースを用意する手間や樹脂ケースをリアクトルに組付ける手間を無くすことができるので、リアクトルの生産性を向上させることができる。

0014

一般に、外側コア部の比透磁率を内側コア部の比透磁率よりも高くすると、両コア部間における漏れ磁束を低減できる。本例の構成では、複合材料よりも比透磁率を高くし易い圧粉形成体を外側コア部に含ませるにあたり、複合材料のケース状コアと圧粉形成体のブロック状コアを別個に作製し、ケース状コアにブロック状コアを嵌め込むだけで良い。これは、金型内に圧粉成形体を保持し、その圧粉成形体の外周に複合材料をモールドするよりも遥かに容易である。しかも、圧粉成形体に複合材料をモールドする場合、モールド圧力で圧粉成形体が損傷する恐れがあるという問題があるが、本実施形態ではそのような問題は生じ得ない。

0015

また、圧粉成形体のブロック状コアの外周に、複合材料のケース状コアが配置されることで、外側コア部の外部への磁束の漏れを抑制できる。そのため、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。

0016

<2>実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記収納凹部は、その開口から底にかけて一様な内周面形状を備える形態を挙げることができる。

0017

開口から底にかけて一様な内周面形状の収納凹部を備えるケース状コアの作製は容易であるため、ケース状コアの作製を含めたリアクトルの生産性を向上させることができる。また、そのような収納凹部にブロック状コアを嵌め込むことも容易であるため、リアクトルの生産性を向上させることができる。

0018

<3>実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記コイルは一対の前記巻回部を備え、
前記磁性コアは、同一形状を備える一対の分割片を備え、
前記分割片は、
前記ケース状コアと、
前記複合材料で前記ケース状コアと一体に形成され、前記ケース状コアから前記巻回部の内部に向って突出する中実体であって、前記内側コア部の少なくとも一部を構成する中実コアと、を備えるL字状又はU字状の部材である形態を挙げることができる。

0019

ケース状コアを含む一対の分割片を同一形状とすれば、分割片を作製する金型が一つで済む。また、一対の分割片を同一形状とすることで、各分割片のケース状コアに収納するブロック状コアを作製する金型も一つで済む。また、上記構成によれば、一対の分割片を組み合わせて、各分割片の収納凹部にブロック状コアを嵌め込むだけで、磁性コアを完成させることができる。これらの効果によって、リアクトルの生産性を向上させることができる。

0020

また、上記形態によれば、比透磁率を高くし易い圧粉成形体のブロック状コアを外側コア部に含ませることで、外側コア部の比透磁率を内側コア部の比透磁率よりも高くし易い。外側コア部の比透磁率を内側コア部の比透磁率よりも高くすることで、両コア部間における漏れ磁束を低減できる。特に、両コア部の比透磁率の差を大きくすることで、両コア部間での漏れ磁束をより確実に低減できる。上記差によっては、上記漏れ磁束をかなり低減できる。また、上記形態では、内側コア部の比透磁率が低いため、磁性コア全体の比透磁率が高くなり過ぎることを抑制できる。

0021

<4>実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記ケース状コアの前記収納凹部の内周面と、前記ブロック状コアの外周面と、の間の少なくとも一部に介在する樹脂層を備える形態を挙げることができる。

0022

収納凹部の内周面とブロック状コアの外周面との間に樹脂層を形成することで、ケース状コアとブロック状コアとを強固に接合できる。そのため、リアクトルの設置時や使用時に、ケース状コアからブロック状コアが脱落することを効果的に抑制できる。

0023

<5>実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記外側コア部の外周を覆うカバー樹脂を備える形態を挙げることができる。

0024

カバー樹脂を用いることで、外側コア部を外部環境から保護できる。また、カバー樹脂で、ケース状コアの上面とブロック状コアの上面とが覆われることで、収納凹部からのブロック状コアの脱落を抑制できる。

0025

<6>実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記複合材料の比透磁率は、5以上50以下、
前記圧粉成形体の比透磁率は、50以上500以下で、かつ前記複合材料の比透磁率よりも高い形態を挙げることができる。

0026

上記構成によれば、外側コア部の比透磁率を高めつつ、外側コア部の外部への磁束の漏れを抑制できる。特に、<3>の構成において、複合材料と圧粉成形体の比透磁率を上記範囲とすると、外側コア部の比透磁率を内側コア部の比透磁率よりも高くすることができる。その結果、両コア部の境界からの磁束の漏れを抑制できる。

0027

<7>実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記磁性コアにおける前記コイルに面する部分を覆う絶縁層を備える形態を挙げることができる。

0028

上記構成によれば、コイルと磁性コアとの間の絶縁を確実に確保することができる。

0029

<8>実施形態に係るリアクトルの製造方法は、
巻回部を有するコイルに磁性コアを組付ける組付工程を備えるリアクトルの製造方法であって、
前記リアクトルは、上記<1>から<7>のリアクトルであり、
前記組付工程では、前記ケース状コアの前記収納凹部の開口部から前記ブロック状コアを挿入して前記外側コア部を形成する。

0030

上記リアクトルの製造方法によれば、実施形態に係るリアクトルを生産性良く製造することができる。

0031

・本願発明の実施形態の詳細
以下、本願発明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、特許請求の範囲によって示され、特許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。

0032

<実施形態1>
実施形態1では、図1図3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とを組み合わせた組合体を備える。このリアクトル1の特徴の一つとして、磁性コア3の一部を構成する外側コア部32が、ケース状コア320と、そのケース状コア320に形成される収納凹部32hに嵌め込まれたブロック状コア321と、で構成されてい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。

0033

≪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、一本の巻線でコイル2を製造しているが、別々の巻線により作製した巻回部2A,2Bを連結することでコイル2を製造することもできる。

0034

ここで、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方向の両方に直交する方向で、リアクトル1の高さ方向をZ方向とする。

0035

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。

0036

巻回部2A,2Bを含むコイル2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丸線などの導体の外周に、絶縁性材料からなる絶縁被覆を備える被覆線によって構成することができる。本実施形態では、導体が銅製の平角線(巻線)からなり、絶縁被覆がエナメル(代表的にはポリアミドイミド)からなる被覆平角線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。

0037

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。

0038

≪磁性コア≫
図2に示すように、磁性コア3は便宜上、巻回部2A,2Bのそれぞれの内部に配置される内側コア部31,31と、内側コア部31,31と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。

0039

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(X方向)に沿った部分である。本例では、図2の左右方向(X−X方向)における分割片3A,3Bの端面31eの位置までが内側コア部31である(分割片3A,3Bについては後述する)。内側コア部31の形状は、巻回部2A(2B)の内部形状に沿った形状であれば特に限定されない。

0040

外側コア部32は、磁性コア3のうち、巻回部2A,2Bの外部に配置される部分である。本例では、外側コア部32の一部が巻回部2A,2Bの内部に入り込んでいる。外側コア部32,32は、内側コア部31,31と環状に繋がり、環状の閉磁路を形成する。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。

0041

便宜上、内側コア部31と外側コア部32に分けることができる本例の磁性コア3は、機械的に分割可能な一対の分割片3A,3Bと、一対のブロック状コア321と、を組み合わせて構成される。

0042

[分割片]
分割片3A,3Bは、同一形状を備える概略L字状の部材であって、その全体が軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料で構成される(図3を合わせて参照)。より具体的には、分割片3A(3B)は、複合材料で構成されるケース状コア320と、そのケース状コア320から巻回部2A(2B)の内部に向ってケース状コア320と一体に形成される中実の中実コア310と、を備える概略L字状の部材である。分割片3A,3Bを同一形状とすることで、分割片3A,3Bを作製する金型が一つで済むというメリットがある。

0043

ケース状コア320は、図3に示すように、リアクトル1の上方側に開口する収納凹部32hを有する。このケース状コア320の収納凹部32hにブロック状コア321を嵌め込むことで、ケース状コア320とブロック状コア321とで構成される外側コア部32が形成される。一方、複合材料で構成される中実体である中実コア310は、巻回部2A(2B)の内部に収納され、内側コア部31を形成する(図2)。つまり、中実コア310の形状は、巻回部2A,2Bの内部形状に沿った形状となっている。

0044

ケース状コア320の収納凹部32hは、開口から底にかけて一様な内周面形状を備える。つまり、収納凹部32hの深さ方向のどの位置においても、深さ方向に直交するケース状コア320の断面における収納凹部32hの輪郭形状が同一である。開口から底にかけて一様な内周面形状の収納凹部32hをケース状コア320に形成することは容易であるため、分割片3A,3Bの生産性を向上させることができる。また、深さ方向に一様な内周面形状の収納凹部32hであれば、収納凹部32hにブロック状コア321を嵌め込み易いため、磁性コア3の生産性、即ちリアクトル1の生産性を向上させることができる。

0045

収納凹部32hの開口形状(即ち、深さ方向に直交する断面における輪郭形状)は、特に限定されない。例えば、本例に示すように収納凹部32hの開口形状を略C字状とすることができる。その他、当該開口形状を単なる矩形とすることや、ドーム形状とすることなどが挙げられる。

0046

ケース状コア320の内周面と外周面との間の距離、即ちケース状コア320の厚みは4mm以上とすることが好ましい。ケース状コア320の厚みを4mm以上とすることで、ケース状コア320の強度を確保することができる。厚みに特に上限は無いが、ブロック状コア321を嵌め込むための収納凹部32hが小さくなり過ぎないようにする。

0047

上述した分割片3A,3Bは図2に示すように環状に繋がれる。一方の分割片3A(3B)の中実コア310(内側コア部31)の端面31eと、他方の分割片3B(3A)のケース状コア320の端面32eと、は接着剤などを介して実質的に接触している。

0048

[ブロック状コア]
ブロック状コア321は、圧粉成形体で構成される部材であって、上述したように、分割片3A(3B)の収納凹部32hに嵌め込まれる。両ブロック状コア321も同一形状を備えており、その作製に使用する金型が一つで済む。ブロック状コア321の外形は、収納凹部32hの内形よりも若干小さいが、ほぼ一致している。そのため、ブロック状コア321の下面が収納凹部32hの底に当接すると、ブロック状コア321の上面は、ケース状コア320の上端面とほぼ面一となる。収納凹部32hの内周面とブロック状コア321の外周面とのクリアランスは、例えば0.05mm以上1.0mm以下とすることが好ましい。上記範囲のクリアランスであれば、収納凹部32hにブロック状コア321を嵌め込み易く、嵌め込んだブロック状コア321が収納凹部32hから外れ難い。より好ましいクリアランスは、0.1mm以上0.5mm以下である。

0049

図2の丸囲み拡大図に示すように、ケース状コア320の収納凹部32hの内周面とブロック状コア321の外周面との間(クリアランス)の少なくとも一部には、樹脂層322を介在させることが好ましい。樹脂層322を形成することで、ケース状コア320とブロック状コア321とを強固に接合できる。そのため、リアクトル1の設置時や使用時に、ケース状コア320からブロック状コア321が脱落することを効果的に抑制できる。本例の樹脂層322は、接着剤で構成されている。この場合、収納凹部32hの内周面、及びブロック状コア321の外周面の少なくとも一方に接着剤を塗布してから、ブロック状コア321を収納凹部32hに嵌め込むと良い。

0050

[[複合材料]]
複合材料は、軟磁性粉末と未硬化の樹脂との混合物を硬化させた成形体である。分割片3A,3Bを構成する複合材料の軟磁性粉末は、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。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等が挙げられる。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等が挙げられる。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)樹脂等が挙げられる。その他、不飽和ポリエステル炭酸カルシウム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等も利用できる。上述の複合材料は、軟磁性粉末及び樹脂に加えて、アルミナシリカ等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。

0051

複合材料中の軟磁性粉末の含有量は、30体積%以上80体積%以下であることが挙げられる。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%以上とすることができる。製造過程で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。

0052

複合材料の成形体では、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、複合材料の成形体の比透磁率を5以上50以下とすることが挙げられる。複合材料の比透磁率は、更に10以上45以下、15以上40以下、20以上35以下とすることができる。

0053

[[圧粉成形体]]
ブロック状コア321を構成する圧粉成形体は、軟磁性粉末を含む原料粉末を加圧成形してなる。原料粉末に含まれる軟磁性粉末には、複合材料で使用できるものと同じものを使用できる。原料粉末には潤滑材などが含まれていてもかまわない。圧粉成形体は、複合材料の成形体よりも軟磁性粉末の含有量を高め易く(例えば80体積%超、更に85体積%以上)、飽和磁束密度や比透磁率がより高いコア片を得易い。例えば、圧粉成形体の比透磁率を50以上500以下とすることが挙げられる。圧粉成形体の比透磁率は、更に80以上、100以上、150以上、180以上とすることができる。

0054

[[その他]]
図2に示すように、磁性コア3におけるコイル2に面する部分には絶縁層4を形成することが好ましい(図1では図示を省略)。例えば、本例では、分割片3A,3Bにおけるケース状コア320の上面及び端面32e、並びに中実コア310の端面31e以外の部分に、予め絶縁層4を形成している。絶縁層4は、絶縁テープで構成しても良いし、塗装によって形成しても良い。ここで、本例の磁性コア3は、コイル2に接触する部分が全て複合材料で構成されており、複合材料で構成される部分はある程度の絶縁性を有する。従って、複合材料で構成される部分の表面に形成する絶縁層4は薄くても良く、例えば0.01mm以上2.0mm以下とすることができる。

0055

コイル2に対する磁性コア3の位置決めが必要な場合、巻回部2A,2Bと内側コア部31との間に絶縁性の位置決め部材を介在させても良い。位置決め部材としては筒状のボビン発泡樹脂シートなどを利用することができる。また、上述した絶縁層4の絶縁テープを両面テープとすることで、絶縁層4を位置決め部材として利用することもできる。位置決め部材を利用することで、コイル2と磁性コア3との位置決めを行うと共に、コイル2と磁性コア3とを離隔させて、両者の間の絶縁を確保することができる。

0056

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。

0057

≪効果≫
本例のリアクトル1では、複合材料のケース状コア320に圧粉成形体のブロック状コア321を収納させた外側コア部32としており、複合材料と圧粉成形体の磁気特性を調整することで、外側コア部32全体の磁気特性を容易に調整することができる。また、特許文献1のようなリアクトル1の磁気特性の向上に寄与しない樹脂ケースを用いる必要がないので、リアクトル1の磁気特性を低下させることなく、リアクトル1を小型化することができる。

0058

比透磁率を高くし易い圧粉成形体のブロック状コア321を外側コア部32に含ませることで、外側コア部32の比透磁率を内側コア部31の比透磁率よりも高くし易い。外側コア部32の比透磁率を内側コア部31の比透磁率よりも高くすることで、両コア部31,32間における漏れ磁束を低減できる。特に、両コア部31,32の比透磁率の差を大きくすることで、両コア部31,32間での漏れ磁束をより確実に低減できる。上記差によっては、上記漏れ磁束をかなり低減できる。また、上記形態では、内側コア部31の比透磁率が低いため、磁性コア3全体の比透磁率が高くなり過ぎることを抑制できる。

0059

また、圧粉成形体のブロック状コア321の外周を、複合材料のケース状コア320で覆うことで、外側コア部32の外部への磁束の漏れを抑制できる。そのため、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。

0060

≪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
・組付工程

0061

[コイル作製工程]
この工程では、巻線を用意し、巻線の一部を巻回することでコイル2を作製する。巻線の巻回には、公知の巻線機を利用することができる。巻線の表面に熱融着樹脂層を形成し、巻線を巻回して巻回部2A,2Bを形成した後、コイル2を熱処理しても良い。

0062

[組付工程]
この工程では、コイル2と磁性コア3とを組み合わせる。例えば、巻回部2Aの内部に分割片3Aの中実コア310を挿入し、巻回部2Bの内部に分割片3Bの中実コア310を挿入する。そして、両分割片3A,3Bの端面31eと端面32eとを接着剤などで接合する。更に、各分割片3A,3Bの収納凹部32hにブロック状コア321を嵌め込み、収納凹部32hとブロック状コア321とを樹脂層322で接合する。収納凹部32hへのブロック状コア321の嵌め込みは、分割片3A,3Bのコイル2への組付け前に行ってもかまわない。

0063

[効果]
以上説明したリアクトルの製造方法によれば、巻回部2A,2Bに分割片3A,3Bを組付け、各分割片3A,3Bの収納凹部32hにブロック状コア321を挿入するだけで、図1に示すリアクトル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、磁性コア3を構成する分割片3A,3Bを概略U字状としてリアクトル1を図4に基づいて説明する。図4では、実施形態1と同様の機能を有する構成については同一の符号を付して、その説明を省略する。

0065

図4に示すように、両分割片3A,3Bは同一形状を備える。本例の分割片3A(3B)は、一つのケース状コア320と、二つの中実コア310,310とを備える。各中実コア310は、内側コア部31の半分の長さを有しており、分割片3Aの中実コア310の端面31eと、分割片3Bの中実コア310の端面31eと、を繋げることで、内側コア部31が形成される。

0066

本例の構成によっても、分割片3A,3Bを作製する金型は一つで済むし、ブロック状コア321を作製する金型も一つで済む。また、分割片3A,3Bを組み合わせて、分割片3A,3Bの収納凹部32hにブロック状コア321を嵌め込むだけで磁性コア3が完成するので、リアクトル1の生産性を向上させることができる。

0067

<実施形態3>
実施形態3では、コイル2と磁性コア3との組合体の外周を樹脂モールド部5で覆った構成を図5に基づいて説明する。磁性コア3の構成は、実施形態1に示すL字状の分割片3A,3Bを組合せたものでも良いし、実施形態2に示すU字状の分割片3A,3Bを組み合わせたものでも良い。この点は、実施形態4でも同様である。

0068

樹脂モールド部5は、組合体の外周全体を覆っている。この樹脂モールド部5の一部は、外側コア部32の外周を覆うカバー樹脂といえる。巻回部2A,2Bの軸方向(X方向)の中間部は、樹脂モールド部5に覆われることなく露出していてもかまわない。樹脂モールド部5は、組合体を金型内に配置し、組合体の外周に未硬化の樹脂をモールドさせて、樹脂を硬化させれば良い。

0069

樹脂モールド部5は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂や、PPS樹脂PA樹脂ポリイミド樹脂フッ素樹脂などの熱可塑性樹脂、常温硬化性樹脂、あるいは低温硬化性樹脂を利用することができる。これらの樹脂にアルミナやシリカなどのセラミックスフィラーを含有させて、樹脂モールド部5の放熱性を向上させても良い。

0070

本例の構成によれば、コイル2と磁性コア3とを強固に一体化させることができる。コイル2と磁性コア3とが樹脂モールド部5で一体化されるため、実施形態1で説明した位置決め部材を省略できる。また、樹脂モールド部5でケース状コア320の上面を覆うことで、収納凹部32hからブロック状コア321が脱落することを効果的に抑制できる。

0071

<実施形態4>
実施形態4では、コイル2と磁性コア3とを組み合わせた組合体を収納するリアクトルケース6と、リアクトルケース6の内部に充填されたポッティング樹脂7と、を備えるリアクトル1を図6に基づいて説明する。

0072

リアクトルケース6は、コイル2と磁性コア3との組合体を収納する有底筒状の部材である。リアクトルケース6は、その内部に組合体を収納したときに、リアクトルケース6の開口端面が巻回部2A,2Bの上端面よりも上となるような深さを有する。リアクトルケース6は、非磁性材料、例えば非磁性金属や樹脂などで構成することができる。

0073

ポッティング樹脂7は、リアクトルケース6の内部に充填される。そのため、ポッティング樹脂7には組合体が埋設される。ポッティング樹脂7の一部は、外側コア部32の外周を覆うカバー樹脂といえる。ポッティング樹脂7は、リアクトルケース6に収納された組合体のうち、少なくとも外側コア部32の上面を覆う程度までリアクトルケース6に充填されていることが好ましい。

0074

1リアクトル
2コイル
2A,2B巻回部 2R 連結部 2a,2b 端部
3磁性コア
3A,3B分割片
31内側コア部 31e 端面
310中実コア
32外側コア部 32e 端面
320ケース状コア321ブロック状コア32h収納凹部
322樹脂層
4絶縁層
5樹脂モールド部(カバー樹脂)
6リアクトルケース
7ポッティング樹脂(カバー樹脂)

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