JP2012209328A

JP2012209328A - リアクトル構造体

Info

Publication number: JP2012209328A
Application number: JP2011072223A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Teramoto; 浩寺元; Yasushi Nomura; 康野村; Kohaku Yamada; 幸伯山田; Takahiro Onizuka; 孝浩鬼塚; Akinori Oishi; 明典大石; Yoshiaki Matsutani; 佳昭松谷; Hideo Tawara; 秀男俵
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2012-10-25

Abstract

【課題】従来よりも容易に製造することができるリアクトル構造体を提供する。
【解決手段】ケース４は、リアクトル１０の周囲を囲む側壁部４１と、その側壁部４１からケース４内部に突出する第１押圧突起４１ａおよび第２押圧突起４１ｂとを備える。第１押圧突起４１ａは、一方の外側コア部３３に当接して、その一方の外側コア部３３を第１縦方向に押圧する部材であって、一方の外側コア部３３との摺動接触により弾性変形する樹脂材料で構成されている。第２押圧突起４１ｂは、他方の外側コア部３４に当接して、その他方の外側コア部３４を第２縦方向に押圧する。これら押圧突起４１ａ，４１ｂで磁性コア３が縦方向から挟み込まれることによってケース４に対するリアクトル１０の位置を決める。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド自動車などの車両に搭載される車載用ＤＣ−ＤＣコンバータといった電力変換装置の構成部品に利用されるリアクトル構造体に関するものである。特に、小型で放熱性に優れるリアクトル構造体に関する。

電圧の昇圧動作や降圧動作を行う回路の部品の１つに、リアクトル構造体がある。例えば、特許文献１は、ハイブリッド自動車などの車両に載置されるコンバータに利用されるリアクトル構造体を開示している。このリアクトル構造体は、並列した状態で連結される一対のコイルを有するコイル部材と、一対のコイルに嵌め込まれる環状の磁性コアとを組み合わせてなるリアクトルをケースに収納し、樹脂で封止した構成を備える。このような構成を備えるリアクトル構造体は通常、コイル端部に端子金具を接続して使用される。

さらに、この特許文献１のリアクトル構造体では、リアクトルの一部が係合する凹部をケースの底面に設けることで、ケースに対するリアクトルの位置を決めることができるように構成されている。ケースに対するリアクトルの位置を適正な位置とすることで、コイルと端子金具との接続作業を容易にできるし、ケースとリアクトルとの隙間を均一的にできて、当該隙間に充填する樹脂の厚さにムラが生じ難くできる。

特開２０１０−２１４４８号公報

ところで、上記リアクトル構造体に備わる環状の磁性コアは、各コイルの内部に配置される一対の内側コア部と、両内側コア部の一端同士を繋ぐ一方の外側コア部と、両内側コア部の他端同士を繋ぐ他方の外側コア部とを繋ぎ合わせて構成される。これらコア部は通常、接着剤や接着テープで環状に接合されている。しかし、これら接着剤や接着テープを用いたコア部の接合作業が煩雑であるという問題がある。

まず、接着剤を使用する場合、接着剤が硬化するまでの間、内側コア部と外側コア部とを所定の状態に保持しておく必要がある。これは、接着剤を介した内側コア部と外側コア部との距離によって磁性コアの磁気特性が変化するため、接着剤が硬化するまでの間、所望の磁気特性となるように、内側コア部と外側コア部とを保持しておく必要があるからである。一方、接着テープを使用する場合、精度良く内側コア部と外側コア部とを接合させるには、相当程度の慎重さを要求される。いずれにせよ、コア部の接合作業には相当程度の手間がかかるため、その手間を低減し、リアクトル構造体の製造性を向上させることが望まれている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的の一つは、従来よりも容易に製造することができるリアクトル構造体を提供することにある。

本発明リアクトル構造体は、並列した状態で連結される一対のコイルを有するコイル部材、環状の磁性コア、コイル部材と磁性コアとの組合体であるリアクトルを収納するケース、およびリアクトルとケースとの隙間に充填される封止樹脂を備える。磁性コアは、各コイルの内部に配置される一対の内側コア部と、両内側コア部の一端同士を繋ぐ一方の外側コア部と、両内側コア部の他端同士を繋ぐ他方の外側コア部とで形成される。この本発明リアクトル構造体のケースは、リアクトルの周囲を囲む側壁部と、その側壁部からケース内部に突出する第１押圧突起および第２押圧突起とを備える。第１押圧突起は、一方の外側コア部に当接して、その一方の外側コア部を第１縦方向に押圧する部材であり、第２押圧突起は、側壁部からケース内部に突出し、他方の外側コア部に当接して、その他方の外側コア部を第２縦方向に押圧する部材である。そして、それら２つの押圧突起のうちの少なくとも第１押圧突起は、一方の外側コア部よりも低弾性率で、一方の外側コア部との摺動接触により弾性変形する樹脂材料で構成されている。
ここで、縦方向とは、コイルの軸方向に沿った方向であって、その縦方向のうち、一方の外側コア部から他方の外側コア部に向かう方向を第１縦方向、第１縦方向と反対の方向を第２縦方向とする。

本発明リアクトル構造体の構成によれば、２つの押圧突起のうち、第１押圧突起が一方の外側コア部との摺動接触により弾性変形する樹脂材料で構成されるため、ケース内にリアクトルを配置する際、２つの押圧突起により磁性コアを縦方向（コイル軸方向に沿った方向）から締め付けることができる。その結果、磁性コアを構成する複数のコア部を接着剤レスで接続できるので、本発明リアクトル構造体は、従来よりも簡単に短時間で作製することができる。

また、本発明リアクトル構造体に備わる２つの押圧突起は、ケースにおけるリアクトルの位置を決める機能も備える。２つの押圧突起により磁性コアが縦方向から締め付けられることで、ケース内における磁性コアの縦方向（コイル軸方向に沿った方向）の位置が決まると共に、磁性コアの横方向（一対のコイルの並列方向）の位置もほぼ決まるからである。リアクトルは、一対のコイルと磁性コアとが一体となった部材であるので、ケースにおける磁性コアの位置を決めれば、ケース内におけるリアクトルの位置も決まる。このように、２つの押圧突起は、ケースにおけるリアクトルの位置決めの手間をも低減することができる。この点からも本発明リアクトル構造体は、従来よりも簡単かつ短時間で作製することができる。

本発明リアクトル構造体の一形態として、一方の外側コア部は、第１押圧突起が係合する第１係合凹部を有する構成としても良い。

上記第１係合凹部がない構成であっても、ケースにおけるリアクトルの横方向（一対のコイルの並列方向）へのズレを抑制することができるが、その横方向へのリアクトルのズレの防止は、外側コア部と押圧突起との摩擦に依存する。そこで、第１押圧突起に機械的に係合する第１係合凹部を形成することにより、ケースにおけるリアクトルの横方向の位置を正確に決めることができるし、リアクトルの横ズレ（コイル軸方向と交差する方向のズレ）を効果的に防止することもできる。

本発明リアクトル構造体の一形態として、第２押圧突起も、他方の外側コア部よりも低弾性率で、他方の外側コア部との摺動接触により弾性変形する樹脂材料で構成されることが好ましい。

上記構成によれば、ケース内にリアクトルを配置する際、第１押圧突起だけでなく第２押圧突起も弾性変形するため、第２押圧突起で他方の外側コア部を損傷する可能性を低減できる。

本発明リアクトル構造体の一形態として、他方の外側コア部は、第２押圧突起が係合する第２係合凹部を有する構成としても良い。

第１押圧突起に対応する第１係合凹部と同様に、第２押圧突起に対応する第２係合凹部を形成することで、ケースにおけるリアクトルの横ズレをより効果的に防止することができる。

本発明リアクトル構造体の一形態として、リアクトル構造体に備わるケースは、側壁部からケース内部に突出し、一対の外側コア部の少なくとも１つを横方向から挟み込んで、ケースに対するリアクトルの位置を決めるコア位置決め突起を備えることが好ましい。コア位置決め突起は、一方の外側コア部の位置を決めるために一対、他方の外側コア部の位置を決めるために一対、合計二対設けることがより好ましい。

コア位置決め突起を形成することで、ケースに対するリアクトルの横位置を正確に決めることができるし、リアクトルの横ズレを効果的に防止することも出来る。なお、コア位置決め突起は、外側コア部との摺動接触により弾性変形する樹脂材料で構成しても良い。

本発明リアクトル構造体の一形態として、リアクトル構造体に備わるリアクトルは、コイルの端面と外側コア部との間に介在される一対の枠状ボビンを備える構成とすることができる。その場合、ケースは、側壁部からケース内部に突出し、一対のボビンの少なくとも１つを横方向から挟み込んで、ケースに対するリアクトルの位置を決めるボビン位置決め突起を備えることが好ましい。ボビン位置決め突起は、一方の枠状ボビンの位置を決めるために一対、他方の枠状ボビンの位置を決めるために一対、合計二対設けることがより好ましい。

ボビン位置決め突起を形成することで、ケースに対するリアクトルの横位置を正確に決めることができるし、リアクトルの横ズレを効果的に防止することも出来る。なお、ボビン位置決め突起は、外側コア部との摺動接触により弾性変形する樹脂材料で構成しても良い。

本発明リアクトル構造体の一形態として、リアクトル構造体に備わるケースは、側壁部とは別部材の底板部と、その底板部の内面側に形成され、当該底板部とコイルとの間に介在される放熱層と、を備える構成としても良い。その場合、側壁部は、第１押圧部材を構成する樹脂材料と同じ樹脂材料で形成され、かつ、放熱層は、側壁部よりも高い熱伝導率を有することが好ましい。

側壁部を樹脂材料で構成すると、側壁部と第１押圧突起（および第２押圧突起）を一体に成形することができる。ここで、ケースは、リアクトルを保護するだけでなく、リアクトルで発生した熱を外部に放熱する役割も担うため、樹脂材料で構成されていると放熱性が低下する恐れがある。これに対して、側壁部と底板部とを別部材として、底板部の放熱性を高くしておけば、仮に側壁部が低熱伝導性の樹脂材料からなっていても、ケース全体の放熱性を確保することができる。

本発明リアクトル構造体の構成によれば、簡単かつ短時間で作製できるリアクトル構造体とすることができる。

実施形態１のリアクトル構造体の概略を示す分解斜視図である。実施形態１のリアクトル構造体に備わるリアクトルの概略を示す分解斜視図である。実施形態１のリアクトル構造体の上面図である。実施形態２のリアクトル構造体の上面図である。

以下、本発明の実施の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。

＜実施形態１＞
≪全体構成≫
図１，３に示すように、リアクトル構造体１は、コイル部材２と磁性コア３との組合体であるリアクトル１０と、リアクトル１０を収納するケース４と、を備える。ケース４は一面が開口した箱体であり、このケース４内に配置されたリアクトル１０は、コイル部材２を形成する巻線２ｗの端部を除いて封止樹脂（図示せず）に埋設される。このリアクトル構造体１の最も特徴とするところは、ケース４内におけるリアクトル１０が、ケース１０の側壁部４１に設けられる第１押圧突起４１ａと第２押圧突起４１ｂとにより挟まれていることである。ここで、上記押圧突起４１ａ，４１ｂにリアクトル１０を挟み込ませる役割を持たせるには、押圧突起４１ａ，４１ｂをケース４のどの位置に設けるかが重要である。従って、以下の各構成部材の説明にあたり、リアクトル１０の説明が終わった時点で、押圧突起４１ａ，４１ｂを設ける位置の基準となる『方向の定義』について説明する。

≪リアクトル≫
［コイル部材］
コイル部材２は、図１〜３を適宜参照して説明する。コイル部材２は、一対のコイル２ａ，２ｂと、両コイル２ａ，２ｂを連結するコイル連結部２ｒとを備える。各コイル２ａ，２ｂは、互いに同一の巻数、同一の巻回方向で、中空の角筒状に形成され、各軸方向が平行するように横並びに並列されている。また、連結部２ｒは、コイル部材２の他端側（図１では紙面奥側）において両コイル２ａ，２ｂを繋ぐＵ字状に屈曲された部分である。

本実施形態におけるコイル部材２は、銅やアルミニウムなどの平角導体の外周に絶縁被覆（代表的にポリイミドアミド）を備える１本の巻線２ｗからなっており、コイル２ａ，２ｂの部分は巻線２ｗを螺旋状にエッジワイズ巻きすることで角筒状に形成されている。もちろん、巻線２ｗの断面は平角状に限定されるわけではなく、円形状や、楕円形状、多角形状などであっても良いし、巻回形状も楕円筒状であっても良い。なお、各コイル２ａ，２ｂを別々の巻線により作製し、各コイル２ａ，２ｂを形成する巻線の端部を溶接などにより接合することでコイル部材を作製しても良い。

コイル部材２を形成する巻線２ｗの両端部は、コイル部材２の一端側（図１において紙面手前側）においてターン形成部分から適宜引き延ばされてケース４の外部に引き出される。引き出された巻線２ｗの両端部では絶縁被覆が剥がされ、その絶縁被覆から露出した導体部分には、導電性の端子金具が接続される。この端子金具を介して、コイル部材２に電力供給を行う電源などの外部装置（図示せず）が接続される。

［磁性コア］
磁性コア３の説明は、図２を参照して行う。磁性コア３は、各コイル２ａ，２ｂの内部に配置される一対の内側コア部３１，３２と、コイル部材２から露出されている一対の外側コア部３３，３４とを有する。各内側コア部３１，３２はそれぞれ直方体状であり、各外側コア部３３，３４はドーム状面を有する柱状体である。離隔して配置される内側コア部３１，３２の一端（紙面左側）同士は、一方の外側コア部３３を介して繋がり、コア部３１，３２の他端（紙面右側）同士は、他方の外側コア部３４を介して繋がっている。その結果、内側コア部３１，３２と外側コア部３３，３４とで環状の磁性コア３が形成される。

内側コア部３１，３２は、磁性材料からなるコア片３１ｍと、アルミナやガラスエポキシ樹脂、不飽和ポリエステルといった非磁性材料からなるギャップ材３１ｇとを交互に積層して構成された積層体であり、外側コア部３３，３４は、磁性材料からなるコア片である。各コア片は、磁性粉末を用いた成形体や、絶縁被膜を有する磁性薄板（例えば、電磁鋼板）を複数積層した積層体が利用できる。なお、内側コア部３１，３２を構成するコア片と、外側コア部３３，３４とは、使用する磁性材料を異ならせることで、磁気特性を異ならせても良い。

上記成形体は、例えば、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉといった鉄族金属、Ｆｅ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｎｉ，Ｆｅ−Ａｌ，Ｆｅ−Ｃｏ，Ｆｅ−Ｃｒ，Ｆｅ−Ｓｉ−ＡｌなどのＦｅ基合金、希土類金属やアモルファス磁性体といった軟磁性材料からなる粉末を用いた圧粉成形体、上記粉末をプレス成形後に焼結した焼結体、上記粉末と樹脂との混合体を射出成形や注型成型などした成形硬化体が挙げられる。その他、コア片は、金属酸化物の焼結体であるフェライトコアなどが挙げられる。成形体は、種々の立体形状の磁性コアを容易に形成することができる。

［ボビン］
本実施形態のリアクトル１０は、コイル部材２と磁性コア３との間の絶縁性を高めるためのボビン５を備えている。ボビンの構成材料には、ポリフェニレンサルファイド（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）などの絶縁性材料が利用できる。ボビン５は、内側コア部３１（３２）の外周に配置される内側ボビン５１（５２）と、コイル部材２の端面（コイルのターンが環状に見える面）に当接される一対の枠状ボビン５３，５４とを備えた構成が挙げられる。

内側ボビン５１は、断面］状の絶縁材料から構成される一対のボビン片５１ａ，５１ｂからなる（内側ボビン５２も同様の構成）。ボビン片５１ａ（５１ｂ）は、内側コア部３１の上面全体（下面全体）と、左面および右面の一部を覆う構成である。そのため、内側コア部３１に取り付けた両ボビン片５１ａ，５１ｂは互いに接触しないようになっている。このような構成とすることで、内側ボビン５１（５２）の材料を低減できるし、内側コア部３１（３２）と封止樹脂との接触面積を大きくできる。なお、内側ボビン５１は、内側コア部３１に取り付けたときに、内側コア部３１の外周面の全周に沿って配置される筒状体としても良い。

枠状ボビン５３，５４は、平板状で、各内側コア部３１，３２がそれぞれ挿通される一対の開口部を有しており、内側コア部３１，３２を導入し易いように、内側コア部３１，３２の側に突出する短い筒状部を備える。また、枠状ボビン５４には、コイル連結部２ｒが載置され、コイル連結部２ｒと外側コア部３２との間を絶縁するためのフランジ部５４ｆを備える。

≪方向の定義≫
以上説明したリアクトル１０の構成を踏まえ、ケース４内にリアクトル１０を配置した状態で、コイル２ａ，２ｂの軸方向に沿った方向を縦方向、コイル２ａ，２ｂの並列方向を横方向とする。また、縦方向のうち、一方の外側コア部３３から他方の外側コア部３４に向かう方向（図３、および後述する実施形態２の図４においては紙面下方向）を第１縦方向、その反対方向（図３および後述する実施形態２の図４において紙面上方向）を第２縦方向とする。

≪ケース≫
ケース４の説明は、図１，３を適宜参照して行う。上記リアクトル１０が収納されるケース４は、平板状の底板部４０と、底板部４０に立設する枠状の側壁部４１とを備え、底板部４０と側壁部４１とが取り外し可能になっている。

［底板部及び側壁部］
（底板部）
底板部４０は、矩形板であり、リアクトル構造体１が固定対象に設置されるときに固定対象に固定される。この底板部４０は、ケース４を組み立てたとき、内側に配置される一面に放熱層４２が形成されている。また、底板部４０は、四隅のそれぞれから突出したフランジ部４００を有しており、各フランジ部４００にはそれぞれ、固定対象にケース４を固定するボルト（図示せず）が挿通されるボルト孔４００ｈが設けられている。ボルト孔４００ｈは、後述する側壁部４１のボルト孔４１１ｈに連続するように設けられている。ボルト孔４００ｈ，４１１ｈは、ネジ加工が成されていない貫通孔、ネジ加工がされたネジ孔のいずれも利用でき、個数なども適宜選択することができる。

≪放熱層≫
底板部４０において、コイル部材２のコイル設置面及び外側コア部３３，３４のコア設置面が接触する箇所には、放熱層４２を備える。放熱層４２は、熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ超の絶縁性材料により構成されている。放熱層４２の熱伝導率は高いほど好ましい。放熱層４２の具体的な構成材料は、例えば、金属元素又はＳｉの酸化物、炭化物、及び窒化物から選択される一種の材料といったセラミックスなどの非金属無機材料が挙げられる。例えば、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ほう素（ＢＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などを挙げられる。

（側壁部）
側壁部４１は、概略矩形の枠状体であり、一方の開口部を底板部４０により塞いでケース４を組み立てたとき、上記リアクトル１０の周囲を囲むように配置され、他方の開口部が開放される。ここでは、側壁部４１は、リアクトル構造体１を固定対象に設置したときに設置側となる領域が上記底板部４０の外形に沿った矩形状であり、開放された開口側の領域がリアクトル１０の外周面に沿った曲面形状である。ケース４を組み立てた状態において、リアクトル１０の外周面と側壁部４１の内周面とは、次述する押圧突起４１ａ，４１ｂや位置決め突起４１ｃ〜４１ｆにより所定の間隔で保持されている。

側壁部４１の内周面には、側壁部４１の内方に突出する一対の押圧突起４１ａ，４１ｂ、二対のコア位置決め突起４１ｃ，４１ｄ、および二対のボビン位置決め突起４１ｅ，４１ｆが設けられている（図３、および後述する実施形態２の図４ではハッチングで示す）。これらの突起４１ａ〜４１ｆは、側壁部４１と同一の材料で側壁部４１に一体に形成されている。なお、側壁部４１と別材料で形成した突起４１ａ〜４１ｆを側壁部４１に取り付けても良い。

（押圧突起）
押圧突起（第１押圧突起）４１ａと押圧突起（第２押圧突起）４１ｂは、図３に示すように、リアクトル１０を縦方向（コイル２ａ，２ｂの軸方向に沿った方向）から挟み込むように配置されている。押圧突起４１ａと押圧突起４１ｂとの間隔は、ケース４内にリアクトル１０を収納する前においてはリアクトル１０の縦方向の長さよりも短くなっている。ここで、これら押圧突起４１ａ，４１ｂは、外側コア部３３，３４よりも低弾性率で、ケース４内にリアクトル１０を配置する際、外側コア部３３（３４）との摺動接触により弾性変形する。その結果、押圧突起４１ａは外側コア部３３を第１縦方向に押圧し、押圧突起４１ｂは外側コア部３４を第２縦方向に押圧し、それによってリアクトル１０が縦方向に締め付けられ、ケース４内におけるリアクトル１０の縦方向の位置が決定される。

本実施形態における押圧突起４１ａ，４１ｂの形状は、平板上に二本の突条が形成されたものである。上記突条は、ケース４の深さ方向に伸び、外側コア部３３，３４との摺動接触により弾性変形し易くなっている。また、本実施形態に例示する突条は、ケース４上方から下方に向かうに従い、側壁部４１からの突出量が小さくなるように漸次傾斜した構成である。これは、後述するように、本実施形態のリアクトル構造体１の組み立てにおいて、リアクトル１０の上方からケース４の側壁部４１を被せるため、側壁部４１をリアクトル１０に被せ易くするためである。ここで、上方からケース４に対してリアクトル１０を嵌め込む構成であれば、突条は、ケース４の下方から上方に向かうに従い、側壁部４１からの突出量が小さくなるように漸次傾斜した構成とすると良い。

なお、押圧突起４１ａ，４１ｂは、少なくとも一方が弾性変形する材料で構成されていれば良く、押圧突起４１ａ，４１ｂの形状は特に限定されない。例えば、後述する実施形態２に示すように、台形状に押圧突起４１ａ，４１ｂを構成しても良い。また、これら押圧突起４１ａ，４１ｂの形状は同一である必要はない。例えば、押圧突起４１ａは図３に示す形状とし、残りの押圧突起４１ｂは平板状としても良い。

（コア位置決め突起）
コア位置決め突起４１ｃ，４１ｄは、外側コア部３３（３４）を横方向から挟み込んで、ケース４内における外側コア部３３（３４）の横方向の位置、つまりリアクトル１０の横方向の位置を決める部材である。本実施形態のコア位置決め突起４１ｃ，４１ｄは、側壁部４１の内周面から横方向に向かって突出する構成となっている。但し、コア位置決め突起４１ｃ，４１ｄは、外側コア部３３（３４）の横ズレを防止することができるようになっていれば良く、例えば、横方向と縦方向の両方に交差する斜め方向に突出して、外側コア部３３（３４）に当接しても良い。その場合、外側コア部３３（３４）の曲面部分にコア位置決め突起４１ｃ，４１ｄが当接する。

本実施形態のコア位置決め突起４１ｃ，４１ｄは、押圧突起４１ａ，４１ｂを含む側壁部４１と同一の弾性変形する樹脂材料としたが、それに限定されるわけではない。例えば、金属材料としても良いし、樹脂材料ではあるが弾性変形し難い材料としても良い。

（ボビン位置決め突起）
ボビン位置決め突起４１ｅ，４１ｆは、枠状ボビン５３（５４）を横方向から挟み込んで、ケース４における枠状ボビン５３（５４）の横方向の位置、つまりリアクトル１０の横方向の位置を決める部材である。このボビン位置決め突起４１ｅ，４１ｆは、側壁部４１の内周面から横方向に向かって突出し、それぞれ枠状ボビン５３（５４）の左右の端面に当接する。

（取り付け箇所）
側壁部４１の設置側の領域は、底板部４０と同様に、四隅のそれぞれから突出するフランジ部４１１を備える取り付け箇所が形成され、各フランジ部４１１には、ボルト孔４１１ｈが設けられている。ボルト孔４１１ｈは、側壁部４１の構成材料のみにより形成すれば良い。その他、フランジ部４１１の位置に金属筒をインサート成形し、当該金属筒をボルト孔４１１ｈとして利用しても良い。その場合、フランジ部４１１のクリープ変形を抑制できる。

ボルト以外の底板部４０と側壁部４１との連結方法として、適宜な接着剤を利用しても良い。接着剤を利用する場合、底板部４０と側壁部４１のいずれか一方に凸部を形成し、他方には当該凸部に嵌合する凹部を形成し、底板部４０に対する側壁部４１の位置を一義的に決められるようにしておく。そうしないと、押圧突起４１ａ，４１ｂにより側壁部４１に対するリアクトル１０の位置を決めたにも関わらず、ケース４に対するリアクトル１０の位置が一定しないことになるからである。

（材質）
突起４１ａ〜４１ｆを一体に備える側壁部４１の樹脂材料は、外側コア部３３，３４と摺動接触したときに弾性変形する樹脂材料で構成する。弾性変形する材料の目安は、外側コア部３３，３４のヤング率よりも低いヤング率を有する材料である。例えば、２５℃におけるヤング率が１０ＧＰａ以下の樹脂材料が好適である。そのような材質としては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ウレタン樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂などを挙げることができる。これらの樹脂材料は、電気絶縁性に優れるものが多いことから、リアクトル１０とケース４との間の絶縁性を高められる。また、この樹脂材料にセラミックスからなるフィラー（後述する封止樹脂のフィラーを参照）を混合した形態とすると、放熱性を向上することができる。樹脂によりケース４を形成する場合、射出成形を好適に利用することができる。

ここで、側壁部４１の材料を各突起４１ａ〜４１ｆと異なる材料で構成する場合、側壁部４１は、金属材料で構成することが好ましい。金属材料は一般に熱伝導率が高いことから、放熱性に優れたケースとすることができる。具体的には、例えば、アルミニウムやその合金、マグネシウムやその合金、銅やその合金、銀やその合金、鉄やオーステナイト系ステンレス鋼が挙げられる。特に、アルミニウムやその合金は、軽量で耐食性にも優れるため、好適である。金属材料によりケース４を形成する場合、ダイキャストといった鋳造の他、プレス加工などの塑性加工により形成することができる。

［封止樹脂］
ケース４内には、絶縁性樹脂からなる封止樹脂を充填する。その際、巻線２ｗの端部は、ケース４の外部に引き出して、封止樹脂から露出させる。封止樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などを挙げることができる。この封止樹脂には、絶縁性および熱伝導性に優れるフィラー、例えば、窒化珪素、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ほう素、ムライト、及び炭化珪素から選択される少なくとも１種のセラミックスからなるフィラーを含有させ、封止樹脂の放熱性を向上させておくことが好ましい。

ケース４内に封止樹脂を充填する場合、未硬化の樹脂が底板部４０と側壁部４１との隙間から漏れることを防止するために、パッキン６を配置することが好ましい。ここでは、パッキン６は、コイル部材２と磁性コア３とのリアクトル１０の外周に係合可能な大きさを有する環状体であり、合成ゴムから構成されるものを利用しているが、適宜な材質のものが利用できる。

以上説明したリアクトル構造体１は、電気自動車やハイブリッド自動車などの電力変換装置に使用できる。このような用途のリアクトル構造体の通電条件は、最大電流（直流）：１００Ａ〜１０００Ａ程度、平均電圧：１００Ｖ〜１０００Ｖ程度、使用周波数：５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度である。

≪リアクトル構造体の製造≫
上記構成を備えるリアクトル構造体１は、以下のようにして製造することができる。

まず、コイル部材２と磁性コア３とを組み合わせることでリアクトル１０を形成する。具体的には、図２に示すようにコア片３１ｍとギャップ材３１ｇとを接着剤レスで積層して内側コア部３１（３２）を形成し、外周に内側ボビン５１（５２）を配置させた状態で、内側コア部３１（３２）を各コイル２ａ（２ｂ）に挿入する。そして、枠状ボビン５３を介して、内側コア部３１，３２の一端同士を繋ぐように外側コア部３３を配置すると共に、枠状ボビン５４を介して、内側コア部３１，３２の他端同士を繋ぐように外側コア部３４を配置して、リアクトル１０を形成する。内側コア部３１（３２）の端面は、枠状ボビン５３（５４）の開口部から露出されて外側コア部３３（３４）の内側の端面に接触する。

一方、図１に示すようにアルミニウム板を所定の形状に打ち抜いて底板部４０を形成し、一面に所定の形状の放熱層４２をスクリーン印刷により形成する。この放熱層４２の上に、上述のようにして組み立てたリアクトル１０を載置する。放熱層４２を接着剤で構成すると、リアクトル１０を底板部４０に仮固定することができる。このリアクトル１０の外周にはパッキン６を配置しておく。

他方、射出成形などにより所定の形状に構成した側壁部４１を、上記リアクトル１０の外周を囲むようにリアクトル１０の上方から被せる。このとき、リアクトル１０の外側コア部３３（３４）と、ケース４の側壁部４１に設けられる押圧突起４１ａ（４１ｂ）とが摺動接触し、押圧突起４１ａ，４１ｂが弾性変形する。その結果、図３に示すように両押圧突起４１ａ，４１ｂにより磁性コア３が縦方向に締め付けられ、磁性コア３が各コア片に分割しないように保持される。ここで、ケース４の側壁部４１には、コア位置決め突起４１ｃ，４１ｄ、およびボビン位置決め突起４１ｅ，４１ｆが設けられているため、ケース４に対するリアクトル１０の横位置も所定の位置に保持される。

次に、別途用意したボルト（図示せず）により、底板部４０と側壁部４１とを一体化する。この工程により、箱状のケース４が組み立てられると共に、ケース４内にリアクトル１０が収納された状態とすることができる。その際、ケース４に対するリアクトル１０の位置が所定位置に固定される。

最後に、ケース４内に封止樹脂を充填して硬化させる。このとき、押圧突起４１ａ，４１ｂ、コア位置決め突起４１ｃ，４１ｄ、ボビン位置決め突起４１ｅ，４１ｆとで、ケース４における適正位置にリアクトル１０が配置され、ケース４内周面とリアクトル１０の外周面との間に均一的な隙間が形成されているので、封止樹脂をケース４とリアクトル１０との間に隙間無く充填させることができる。

≪効果≫
以上説明した構成を備えるリアクトル構造体１は、簡単かつ短時間で作製することができる。それは、ケース４内にリアクトル１０を配置することで、ケース４の押圧突起４１ａ，４１ｂによりリアクトル１０における磁性コア３の形状を保持させることができ、しかも、リアクトル１０をケース４内の所定位置に配置することができるからである。また、このようにリアクトル１０がケース４内で押圧突起４１ａ，４１ｂで挟まれた状態で所定位置に固定されていると、ケース４内への封止樹脂の充填ムラを抑制できるし、封止樹脂の充填圧力によるケース４内のリアクトル１０の位置ズレも防止できる。封止樹脂の充填後にケース４内におけるリアクトル１０の位置ズレがないと、完成したリアクトル構造体１を他の電気機器に接続することが容易になる。それは、コイル２ａ，２ｂの端部に取り付けた端子金具の位置が設計通りの位置にあるからである。

なお、各コア片を組み合わせる際に接着剤や接着テープを利用しても良い。その場合、接着剤や接着テープはあくまで磁性コア３の仮組みのために利用する。リアクトル構造体１における磁性コア３の形状の保持や磁性コア３を構成するコア片間の適切なギャップ長の調整は、押圧突起４１ａ，４１ｂによる磁性コア３の縦方向の締め付けにより行われるからである。つまり、接着剤や接着テープを用いたとしても、それらによってコア片間の厳密なギャップ長の調整を行う必要はなく、そのような調整の手間を省略できる。特に、接着剤を使用する場合、接着剤の完全な硬化を待たずにリアクトル構造体１を完成させることができる。

＜実施形態２＞
実施形態２では、磁性コアの外側コア部に、押圧突起に嵌合する係合凹部を形成したリアクトル構造体を図４に基づいて説明する。

図４に示すように、本実施形態のリアクトル構造体９では、押圧突起４１ｇ，４１ｈは、概略台形状の断面形状を有し、ケース４の深さ方向に伸びる突条である。そして、外側コア部３３（３４）には、その押圧突起４１ｇ（４１ｈ）に対応する概略台形状の溝からなる係合凹部３３ｇ（３４ｈ）が形成されている。押圧突起４１ｇ（４１ｈ）の台形は、係合凹部３３ｇ（３４ｈ）の台形よりも若干幅広に形成されている。そのため、両者が摺動接触したときに押圧突起４１ｇ（４１ｈ）が弾性変形し、押圧突起４１ｇ（４１ｈ）と係合凹部３３ｇ（３４ｈ）とが係合する。その結果、磁性コア３が縦方向に締め付けられて、ケース４に対するリアクトル１０の縦方向の位置が決められる。

ここで、押圧突起４１ｇ（４１ｈ）と係合凹部３３ｇ（３４ｈ）との係合は、その形態上、ケース４に対するリアクトルの横方向の位置ズレを抑制する効果もある。そのため、本実施形態２のリアクトル構造体９では、実施形態１のリアクトル１で設けたコア位置決め突起４１ｃ，４１ｄを省略できる。

以上説明した実施形態２の構成によっても、複数のコア片からなる磁性コア３を接着剤レスの状態のままとしたリアクトル１０をケース４内に配置させることでリアクトル構造体９を作製することができる。また、ケース４内にリアクトル１０を配置させるだけで、自動的にケース４に対するリアクトル１０を所定位置に配置したリアクトル構造体９を作製することができる。

なお、上述した実施形態は、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であり、上述した構成に限定されるものではない。

本発明リアクトル構造体は、ハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池自動車などの車載用コンバータといった電力変換装置の構成部品に好適に利用することができる。

１，９リアクトル構造体
２コイル部材２ａ，２ｂコイル２ｒコイル連結部２ｗ巻線
３磁性コア
３１，３２内側コア部３１ｍコア片３１ｇギャップ材
３３，３４外側コア部
３３ｇ係合凹部（第１係合凹部）３４ｈ係合凹部（第２係合凹部）
４ケース
４０底板部４００フランジ部４００ｈボルト孔４２放熱層
４１側壁部４１１フランジ部４１１ｈボルト孔
４１ａ，４１ｇ押圧突起（第１押圧突起）
４１ｂ，４１ｈ押圧突起（第２押圧突起）
４１ｃ，４１ｄコア位置決め突起
４１ｅ，４１ｆボビン位置決め突起
５ボビン
５１，５２内側ボビン５１ａ，５１ｂボビン片
５３，５４枠状ボビン５４ｆフランジ部
６パッキン
１０リアクトル

Claims

並列した状態で連結される一対のコイルを有するコイル部材、
各コイルの内部に配置される一対の内側コア部と、両内側コア部の一端同士を繋ぐ一方の外側コア部と、両内側コア部の他端同士を繋ぐ他方の外側コア部と、で形成される環状の磁性コア、
前記コイル部材と前記磁性コアとの組合体であるリアクトルを収納するケース、および
前記リアクトルと前記ケースとの隙間に充填される封止樹脂、を備えるリアクトル構造体であって、
前記コイルの軸方向に沿った縦方向のうち、一方の外側コア部から他方の外側コア部に向かう方向を第１縦方向、その反対の方向を第２縦方向としたとき、
前記ケースは、
前記リアクトルの周囲を囲む側壁部と、
前記側壁部からケース内部に突出し、前記一方の外側コア部に当接して、その一方の外側コア部を前記第１縦方向に押圧する第１押圧突起と、
前記側壁部からケース内部に突出し、前記他方の外側コア部に当接して、その他方の外側コア部を前記第２縦方向に押圧する第２押圧突起と、
を備え、
前記第１押圧突起は、前記一方の外側コア部よりも低弾性率で、前記一方の外側コア部との摺動接触により弾性変形する樹脂材料で構成されていることを特徴とするリアクトル構造体。
前記一方の外側コア部は、前記第１押圧突起が係合する第１係合凹部を有することを特徴とする請求項１に記載のリアクトル構造体。
前記第２押圧突起は、前記他方の外側コア部よりも低弾性率で、前記他方の外側コア部との摺動接触により弾性変形する樹脂材料で構成され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構造体。
前記他方の外側コア部は、前記第２押圧突起が係合する第２係合凹部を有することを特徴とする請求項３に記載のリアクトル構造体。
前記一対のコイルの並列方向を横方向としたとき、
前記ケースは、
前記側壁部からケース内部に突出し、前記一対の外側コア部の少なくとも１つを前記横方向から挟み込んで、前記ケースに対する前記リアクトルの位置を決めるコア位置決め突起を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のリアクトル構造体。
前記一対のコイルの並列方向を横方向としたとき、
前記リアクトルは、
前記コイルの端面と前記外側コア部との間に介在される一対の枠状ボビンを備え、
前記ケースは、
前記側壁部からケース内部に突出し、前記一対の枠状ボビンの少なくとも１つを前記横方向から挟み込んで、前記ケースに対する前記リアクトルの位置を決めるボビン位置決め突起を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のリアクトル構造体。
前記ケースは、
前記側壁部とは別部材の底板部と、
前記底板部の内面側に形成され、当該底板部と前記コイルとの間に介在される放熱層と、
を備え、
前記側壁部は、前記樹脂材料で形成され、かつ、
前記放熱層は、前記側壁部よりも高い熱伝導率を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のリアクトル構造体。