WO2015186303A1 - リアクトル - Google Patents

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WO2015186303A1
WO2015186303A1 PCT/JP2015/002565 JP2015002565W WO2015186303A1 WO 2015186303 A1 WO2015186303 A1 WO 2015186303A1 JP 2015002565 W JP2015002565 W JP 2015002565W WO 2015186303 A1 WO2015186303 A1 WO 2015186303A1
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WO
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coil
coils
reactor
magnetic core
magnetic
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PCT/JP2015/002565
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坂本　章
和弘 梅谷
尚弥 近藤
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株式会社デンソー
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Publication date
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Priority to US15/307,071 priority patent/US20170047156A1/en
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/255—Magnetic cores made from particles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F37/00—Fixed inductances not covered by group H01F17/00
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    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
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    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
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    • H01F27/2823—Wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/38—Auxiliary core members; Auxiliary coils or windings

Definitions

  • This disclosure relates to a reactor including a magnetic core and a coil.
  • a drive device called a power control unit having a large-capacity inverter device for driving and controlling an electric motor is mounted.
  • the power control unit is provided with a boost converter that boosts the DC voltage (for example, 201.6 V) of the battery to a high voltage (for example, maximum 650 V), and supplies the boosted DC high voltage to the inverter device.
  • the step-up converter includes a reactor and two switching elements (IGBT and MOSFET).
  • the reactor body 1 includes a magnetic core 2 and a coil 3 wound around the magnetic core 2, and is accommodated in a frame-like case 4 made of a metal such as aluminum.
  • the magnetic core 2 is formed in a square shape from two inner core portions and a yoke portion connecting them, and the coils 3 are wound around the inner core portions, and the coils 3 are connected in series.
  • An aluminum heat sink 5 is provided on the bottom surface of the case 4, and the reactor body 1 is bonded to the upper surface of the heat sink 5 via a resin bonding layer 6.
  • the bonding layer 6 is made of a heat radiating resin containing a filler for enhancing thermal conductivity while ensuring insulation between the reactor body 1 and the heat radiating plate 5.
  • the cooling performance can be secured in the portion of the reactor body 1 close to the heat sink 5, but the portion away from the heat sink 5 and the case 4, that is, the upper surface side portion of the reactor body 1 and the magnetic core 2. Inside, it is inferior in heat dissipation. This is because the thermal conductivity of copper or aluminum constituting the coil 3 is relatively high (about 200 W / mK or more), but the magnetic core 2 is made of an iron-based alloy, amorphous, ferrite, or the like, and the thermal conductivity is poor. (About 1 to 50 W / mK).
  • the magnetic core 2 has a relatively large height (thickness) dimension H (several centimeters or more), a long distance from the heat radiating plate 5, a poor heat dissipation from the magnetic core 2, and a magnetic core. Due to the heat generated by iron loss or the like, the temperature rises abnormally. For example, the magnetic core 2 may be damaged beyond heat resistance.
  • An object of the present disclosure is to provide a reactor having a magnetic core and a coil and having a good heat dissipation while being relatively small.
  • a reactor includes a magnetic core and a plurality of coils that are arranged adjacent to each other and are electrically connected to each other.
  • the plurality of coils include an intermediate coil in which magnetic flux does not interlink with the end of the magnetic core, and a magnetic path for forming at least two closed magnetic paths passes through an inner portion of the intermediate coil. .
  • the magnetic core can be thinned.
  • the thickness of the said magnetic core can be made small with respect to a heat radiating surface, and the heat dissipation from the said magnetic core and by extension, the whole heat dissipation can be improved.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of the reactor according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a partial perspective view of the coil.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing the configuration of the reactor according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a perspective view schematically showing the configuration of the reactor according to the third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically illustrating a connection state of each coil of the reactor according to the fourth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of a reactor body according to the fifth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a method of manufacturing the reactor body.
  • FIG. 8 is a schematic front view of a reactor body according to a sixth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of a reactor body according to a seventh embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a schematic front view of a reactor body according to an eighth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is an exploded perspective view of a reactor according to the related art.
  • FIG. 12 is a perspective view schematically showing the configuration of the reactor according to the reference example.
  • the present disclosure is applied to a reactor used in a non-insulated boost converter such as a power control unit of a hybrid vehicle.
  • the coil arrangement direction is the horizontal (left-right) direction
  • the coil longitudinal direction (direction in which the winding gap extends) is the front-rear direction
  • the magnetic core thickness direction (winding).
  • the penetration direction of the turning gap is defined as the vertical direction.
  • the horizontal direction corresponds to the first direction
  • the vertical direction corresponds to the second direction.
  • FIG. 1 schematically shows a configuration of a reactor main body 11 according to this embodiment, and the reactor is configured by housing the reactor main body 11 in a case (only a bottom plate portion is shown).
  • the bottom plate portion of the case is a heat radiating plate 12 and has a rectangular thin plate shape made of metal such as aluminum.
  • the reactor body 11 includes a magnetic core 13 made of, for example, an iron-based alloy or amorphous, and a plurality of, in this case, four coils 14 to 17. When distinguishing the four coils, they are referred to as a first coil 14, a second coil 15, a third coil 16, and a fourth coil 17 in order from the left in the figure.
  • the magnetic core 13 is thin in the vertical (thickness) direction, that is, has a rectangular plate shape that is flat in the plane (front / rear / left / right) direction of the heat radiating plate 12, and has three winding gaps 18. .
  • the winding gaps 18 are provided so as to extend in the front-rear direction and penetrate in the up-down (thickness) direction.
  • the magnetic core 13 includes four leg portions 13a to 13d that extend in the front-rear direction and on which the coils 14 to 17 are wound, respectively, and yoke portions 13e and 13f that connect the front and rear sides. Are integrally formed.
  • the end leg portions 13a and 13d are located at the left and right end portions in the figure of the magnetic core 13, and intermediate leg portions 13b and 13c are provided between them.
  • the end legs 13a and 13d (first coil 14 and fourth coil 17) have cross-sectional areas other than the intermediate legs 13b and 13c (second coil 15 and third coil). 16) smaller than the cross-sectional area.
  • the cross-sectional areas of the end leg portions 13a and 13d are illustrated as half of the intermediate leg portions 13b and 13c.
  • the magnetic core 13 may be formed by winding coils 14 to 17 around a magnetic core formed by a mold, a comb-like shape (so-called E shape), and a linear shape (I May be combined after the coils 14 to 17 are mounted.
  • the first to fourth coils 14 to 17 are wound around the four leg portions 13a to 13d of the magnetic core 13, respectively. It is wound toward the front side starting from the left back (rear part) of the upper surface, and in this case, all are provided to have the same number of turns.
  • the four coils 14 to 17 are arranged side by side (while adjacent to each other) in the radial direction that is the radial direction of the coils 14 to 17.
  • flat-wise coils are preferably employed as the coils 14-17.
  • the longitudinal directions of the coils 14 to 17 are not perpendicular to each other.
  • the winding end portion (front end in the figure) of the first coil 14 and the winding end portion of the second coil 15 are connected, and the winding start end portion of the second coil 15 is connected.
  • the rear end in the figure) and the winding start end of the third coil 16 are connected, and the winding end (the front end in the figure) of the third coil 16 and the winding end of the fourth coil 17 are connected.
  • the four coils 14 to 17 are electrically connected in series with each other while being adjacent to each other, and the winding start end of the first coil 14 and the winding start end of the fourth coil 17 are connected to each other. A pair of terminals are pulled out from the terminal.
  • the right side surface of the second coil 15 and the left side surface of the third coil 16 are adjacent to each other. In this part, both the second coil 15 and the third coil 16 are both. The current is flowing from bottom to top. In the winding gap 18 on the right side, the right side surface of the third coil 16 and the left side surface of the fourth coil 17 are adjacent to each other. In this portion, both the third coil 16 and the fourth coil 17 are both. Current flows from top to bottom.
  • a magnetic path that forms one closed magnetic path passes through the inside thereof. Yes. That is, one magnetic path forming the closed magnetic path F1 passes through the end leg portion 13a portion inside the first coil 14, and the end leg portion 13d portion inside the fourth coil 17 passes through the end leg portion 13d portion inside the fourth coil 17.
  • One magnetic path forming the closed magnetic path F3 passes.
  • the second coil 15 and the third coil 16 correspond to an intermediate coil in which the magnetic flux is not linked to the end of the magnetic core 13, and the first coil 14 and the seventeenth coil are The end of the magnetic core 13 corresponds to an end coil where the magnetic flux is linked.
  • the reactor main body 11 configured as described above is incorporated in the case, but is flat in the plane (front / rear / left / right) direction of the heat radiating plate 12, that is, flat in the horizontal direction in the figure, to increase thermal conductivity. It is closely fixed to the upper surface of the heat sink 12 via an insulating resin (not shown) containing a filler. In this case, the insulating resin layer is a thin layer of several mm or less.
  • the heat sink 12 is arrange
  • a cooling system of the heat sink 12 either air cooling or water cooling may be used.
  • heat generated by the loss generated when the reactor body 11 is driven is radiated through the heat radiating plate 12. Since the overall shape of the reactor main body 11 is flat in the plane direction of the heat radiating plate 12, that is, flat in the horizontal direction in the figure and thin in the thickness direction, the heat radiating plate 12 (cooling surface) and its cooling surface On the other hand, the area where the reactor main body 11 contacts can be increased to improve the heat dissipation. At the same time, the distance from the inside of the reactor main body 11 (magnetic core 13) to the heat radiating plate 12 is short, and the internal heat is easily radiated from the heat radiating plate 12.
  • the winding thickness of the coils 14-17 can be reduced, and the distance from the magnetic core 13 to the heat sink 12 can be further shortened. It can be made more excellent in heat dissipation.
  • the reactor main body 101 is configured as a thin magnetic core 102 in which three unit reactors 104 in which coils 103 and 103 connected in series are wound are arranged on a heat radiating plate 105 and connected in series.
  • the total coil length in the height direction of the six coils 103 is larger than that of the present embodiment (four coils 14 to 17), and the weight loss is reduced accordingly. Becomes larger.
  • the reactor body 101 is larger than the reactor body 11 of the present embodiment.
  • the magnetic core 13 can be thinned while ensuring the same inductance (required inductance) as that of the reactor main body 101 of the reference example, thereby suppressing heat generation. And the overall size can be reduced.
  • the first coil 14 and the fourth coil 17 can be configured as the same, and the second coil 15 and the third coil 16 can also be configured as the same.
  • the coils 14 to 17 are assembled to the magnetic core, the magnetic cores are bonded to each other, and then the electrical connection can be performed, thereby obtaining the merit of being excellent in manufacturability. be able to.
  • the coils 14 to 17 are all shown with the same number of turns, but the number of turns may be different.
  • the reactor can be made thin so that the center of gravity can be lowered, and the reactor can be strong against vibration when mounted on a vehicle.
  • FIG. 3 shows a schematic configuration of the reactor according to the second embodiment of the present disclosure.
  • the same parts as those in the first embodiment (and the above-described embodiment) are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The difference will be mainly described.
  • the reactor body 21 of the second embodiment is provided with a plurality of coils in one magnetic core 22, and the first coil 23, the second coil 24, the third coil 25, and the fourth coil in order from the left in the figure. 26, a fifth coil 27, and a sixth 28 are provided.
  • the magnetic core 22 is thin in the up-and-down (thickness) direction, that is, has a horizontally long rectangular plate shape that spreads flat in the plane (front-rear and left-right) direction of the heat radiating plate 29 disposed at the bottom, and extends in the front-rear direction. Five winding gaps 18 penetrating in the thickness direction are arranged side by side. Accordingly, the magnetic core 22 includes six leg portions 22a to 22f extending in the front-rear direction and wound with the coils 23 to 28, respectively, and yoke portions 22g and 22h that connect the front and rear sides. Are integrally formed.
  • the cross-sectional areas of the end leg portions 22a and 22f located at the left and right end portions of the magnetic core 22 are larger than the cross-sectional areas of the intermediate leg portions 13b to 13e. It is configured to be small (half in the illustration of FIG. 3).
  • Each of the coils 23 to 28 is a flat-wise coil, and is wound around each leg portion 22a to 22f so that the number of turns is equal to the front side starting from the left back (rear portion) of the upper surface. .
  • the six coils 23 to 28 are electrically connected in series with each other while being adjacent to each other, and a pair of windings starts from the winding start end of the first coil 23 and the winding start end of the sixth coil 28. Is pulled out.
  • the reactor according to the second embodiment is also provided with the magnetic core 22 and the coils 23 to 28, and it is possible to dissipate heat while being relatively small (thin). As a result, it is possible to obtain excellent operational effects such as good performance.
  • the number of coils 23 to 28 is increased while increasing the overall shape in the plane direction, thereby increasing the number of turns and ensuring the same cooling performance. Inductance can be increased.
  • FIG. 4 shows the configuration of the reactor main body 31 according to the third embodiment of the present disclosure.
  • This reactor body 31 is different from the reactor body 11 of the magnetic core 13 of the first embodiment in that no coil is wound around the end leg portions 13a and 13d. That is, in the reactor body 31, among the magnetic cores 13 equivalent to the first embodiment, the first coil 32 is wound around the intermediate leg 13b, and the second coil 33 is wound around the intermediate leg 13c. ing.
  • the coils 32 and 33 of the present embodiment are all intermediate coils in which the magnetic flux does not link the end portions of the magnetic core 13.
  • Each of the coils 32 and 33 is a flat-wise coil, and is wound toward the front side starting from the left back (rear part) of the upper surface in the drawing of the magnetic core 13.
  • the coils 32 and 33 are provided to have the same number of turns. It has been.
  • the two coils 32 and 33 are arranged side by side (while adjacent to each other) in the lateral direction (first direction) that is the radial direction of the coils 32 and 33.
  • the winding start end (rear end in the figure) of the first coil 32 and the winding start end of the second coil 33 are connected in series, and the winding end end end (front end in the figure) of the first coil 32 is connected.
  • the end of winding of the second coil 33 a pair of terminals are drawn out.
  • the reactor main body 31 is flat in the plane direction of the heat radiating plate 12, that is, flat in the horizontal direction in the figure, and is filled with an insulating resin (not shown) containing a filler to enhance thermal conductivity. And are closely fixed to the upper surface of the heat sink 12.
  • the reactor includes the magnetic core 13 and the coils 32 and 33, and it is possible to dissipate heat while being relatively small (thin). As a result, it is possible to obtain excellent operational effects such as good performance. Further, since the coil is not wound around the end portions (end portion leg portions 13a and 13d) of the magnetic core 13, the generated magnetic field stays in the vicinity of the magnetic core, and the leakage magnetic flux from the coil adversely affects the outside. Can be effectively prevented.
  • FIG. 5 illustrates a configuration of the reactor body 41 according to the fourth embodiment of the present disclosure.
  • the reactor main body 41 is shown upright (the axial direction of the coil is the vertical direction).
  • the reactor main body 41 of the fourth embodiment is configured by winding four coils of a first coil 42, a second coil 43, a third coil 44, and a fourth coil 45 around the magnetic core 13.
  • the connection state of the four coils 42 to 45 at that time is different from that of the first embodiment. That is, the first coil 42 is wound around the end leg portion 13a of the magnetic core 13 downward starting from the upper left portion of the front surface in the drawing, and the second coil 43 is wound around the intermediate leg portion 13b.
  • the winding is wound in the reverse direction starting from the upper right part of the front surface in the drawing and downward.
  • the third coil 44 is wound around the intermediate leg 13c downward starting from the upper left part of the front surface in the drawing, and the fourth coil 45 is wound around the end leg 13d of the magnetic core 13.
  • the upper right part of the front surface is wound in the reverse direction starting from the beginning.
  • the winding end portion of the first coil 42 and the winding start end portion of the fourth coil 45 are connected in series.
  • one (+) terminal 46 located on the upper side in the drawing is at the winding start end of the first coil 42, the winding start end of the second coil 43, and the winding start end of the third coil 44.
  • the other ( ⁇ ) terminal 47 is connected to the end of winding end of the second coil 43, the end of winding end of the third coil 44, and the end of winding end of the fourth coil 45.
  • the reactor main body 41 is cooled via a heat sink (not shown).
  • one magnetic path is formed in each of the end leg portions 13a and 13d, and two magnetic paths are formed in each of the intermediate leg portions 13b and 13c. is there. Therefore, the first coil 42 and the fourth coil 45 are connected in series, and the second coil 43 and the third coil 44 are connected in parallel, so that the magnetic flux density passing through all the leg portions 13a to 13d can be reduced. It is possible to make uniform, and there is no problem of magnetic saturation of a specific part of the legs 13a to 13d with a small amount of current, and the direct current superposition characteristics can be further improved.
  • a reactor main body 51 according to the fifth embodiment includes a plurality of coils, for example, a first coil 53, a second coil 54, a third coil 55, a first coil, in a magnetic core 52 having a rectangular block shape as a whole.
  • 4 coil 56 is provided in an embedded state, and is housed in a case (not shown) with good thermal conductivity (heat dissipation).
  • the magnetic core 52 has a fluidity in which, for example, a magnetic powder (iron-based alloy, amorphous, etc.) is mixed and dispersed with a heat-dissipating resin containing a filler for enhancing thermal conductivity in order to harden the magnetic powder. Used and cured by heating after the coils 53 to 56 are accommodated.
  • a magnetic powder iron-based alloy, amorphous, etc.
  • the coils 53 to 56 are formed by winding a wire in a hollow cylindrical shape and molding it with an insulating resin.
  • the four coils 53 to 56 have the same number of turns, but as shown in FIG. 6, the second coil is larger than the diameter of the first coil 53 and the fourth coil 56. 54, the diameter of the third coil 55 is large.
  • These four coils 53 to 56 are arranged side by side so that the axial direction (longitudinal direction) is the vertical direction in the figure, and the four coils 53 to 56 are electrically connected as in the first embodiment. Connected in series.
  • liquidity for comprising the magnetic core 52 is accommodated in the shaping
  • the four coils 53 to 56 subjected to the above are accommodated so as to be buried in the mixed powder. Thereafter, the mixed powder is cured by heat treatment, thereby forming the magnetic core 52.
  • the magnetic core 52 is provided so as to cover the entire circumference of the four coils 53 to 56.
  • the entire reactor main body 51 (magnetic core 52) is thin in the front-rear direction in the figure, and is relatively small (thin), but from the front or rear surface of the case. It is possible to obtain excellent operational effects such as good heat dissipation.
  • FIG. 8 schematically illustrates the configuration of the reactor body 61 according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • the reactor main body 61 includes a magnetic coil 62, a first coil 63, a second coil 64, a third coil 65, a fourth coil 66, a fifth coil 67, a sixth coil 68, and a seventh coil.
  • a coil 69 and an eighth coil 70 are provided.
  • the coils 63 to 70 are arranged in two rows in the vertical direction (vertical direction in the drawing), which is the longitudinal direction of the coils 63 to 70, and four in the horizontal direction.
  • reactors in which four coils are arranged in the horizontal direction are provided in two upper and lower stages. That is, in this embodiment, four sets of two coils arranged in a row in the vertical direction (second direction) are arranged side by side in the horizontal direction (first direction).
  • the magnetic core 62 has three winding gaps 18 arranged side by side in two stages, and a total of six winding gaps 18 are provided.
  • the magnetic core 62 includes upper end leg portions 62a and 62d, upper intermediate leg portions 62b and 62c, lower end leg portions 62e and 62h, lower intermediate leg portions 62f and 62g, an upper yoke portion 62i, and a lower yoke portion.
  • 62j and the intermediate yoke part 62k are integrally formed.
  • the intermediate yoke portion 62k is shared by the upper stage side and the lower stage side.
  • the end legs 62a, 62d, 62e, and 62h have a smaller cross-sectional area than the intermediate legs 62b, 62c, 62f, and 62g, and are shown in half in FIG.
  • the coils 63 to 70 are wound around the legs 62a to 62h in the same direction, that is, with the same number of turns from the upper left of the front side toward the lower side. Then, the winding end end (lower end) of the first coil 63 and the winding end end of the second coil 64 are connected, and the winding start end (upper end) of the second coil 64 is connected to the third end. The winding start end portion of the coil 65 is connected, and the winding end end portion of the third coil 65 and the winding end end portion of the fourth coil 66 are connected.
  • winding start end of the fourth coil 66 and the winding start end of the fifth coil 67 are connected, and the winding end of the fifth coil 67 and the winding end of the sixth coil 68 are connected to each other.
  • the winding start end of the sixth coil 68 and the winding start end of the seventh coil 69 are connected, and the winding end of the seventh coil 69 and the winding end of the eighth coil 70 are connected.
  • the winding start end of the first coil 63 and the winding start end of the eighth coil 70 are connected to the terminals, respectively.
  • the eight coils 63 to 70 are electrically connected in series, and when a direct current is passed between the pair of terminals, each of the coils 63 to 70 has a direction indicated by an arrow C in FIG. Current flows.
  • the coils 63 to 70 arranged adjacent to each other current flows in the same direction (front to back or back to front) in each adjacent portion.
  • the magnetic core 62 six closed magnetic paths F1 to F6 are generated.
  • the intermediate legs 62b, 62c, 62f, and 62g two magnetic paths that form two closed magnetic paths F1 to F6 pass, respectively.
  • One magnetic path passes through the end legs 62a, 62d, 62e, and 62h.
  • the upper and lower coils 63 to 70 arranged in a row in the second direction are configured so that the directions of the magnetic flux are the same direction. Therefore, the upper and lower coils 63 to 70 are generated in the intermediate yoke portion 62k.
  • the directions of the magnetic fields are opposite to each other and cancel each other. That is, in the intermediate yoke part 62k, the magnetic flux directions of the closed magnetic circuit F1 and the closed magnetic circuit F6 are reversed, the magnetic flux directions of the closed magnetic circuit F2 and the closed magnetic circuit F5 are reversed, and the closed magnetic circuit F3 and the closed magnetic circuit F4 The direction of the magnetic flux is reversed.
  • the coils 63 to 70 are arranged not only horizontally but also vertically so as to increase the inductance while increasing the inductance. 70 can be efficiently arranged, and the whole can be prevented from becoming longer (enlarged) in one direction.
  • the cooling effect can be enhanced by disposing heat sinks on the front and rear surfaces of the reactor main body 61.
  • the direction of the magnetic field in the intermediate yoke portion 62k is set to cancel each other, so that magnetic saturation of the magnetic core in this portion is suppressed and the cross-sectional area of the intermediate yoke portion 62k is reduced. be able to.
  • FIG. 9 schematically illustrates a configuration of a reactor body 71 according to the seventh embodiment of the present disclosure.
  • This reactor main body 71 is arranged in a magnetic core 72 in two vertical rows and four horizontal rows, a first coil 73, a second coil 74, a third coil 75, a fourth coil 76, a fifth coil.
  • the coil 77, the sixth coil 78, the seventh coil 79, and the eighth coil 80 are provided in an embedded state.
  • the magnetic core 72 has a thin rectangular block shape in the front-rear direction as a whole.
  • the magnetic core 72 is mixed with fluidity in which a magnetic powder is mixed with an insulating resin in a mold (case), similarly to the magnetic core 52 (see FIGS. 6 and 7) of the fifth embodiment. It is obtained by containing the powder, placing the coils 73 to 80 inside, and curing the powder.
  • the coils 73 to 80 are formed by winding a wire, shaping it into a cylindrical shape, and molding it with an insulating resin.
  • the magnetic core 52 four are arranged in four rows in four directions, and are housed in an embedded state.
  • the second coil 74, the third coil 75, the sixth coil 78, and the seventh coil diameter are larger than the diameter dimensions of the first coil 73, the fourth coil 76, the fifth coil 77, and the eighth coil 80.
  • the coil 79 has a large diameter dimension.
  • the reactor main body 71 when a direct current is passed between a pair of terminals, a current flows through each of the coils 73 to 80 in the direction indicated by the arrow C.
  • the magnetic core 72 six closed magnetic paths F1 are provided. ⁇ F6 occurs.
  • the heat dissipation from the front surface or the rear surface can be improved while being relatively small (thin) in the front-rear direction. Magnetic saturation of the magnetic core 72 at the portion corresponding to the yoke can be suppressed.
  • FIG. 10 shows a configuration of a reactor main body 81 according to the eighth embodiment of the present disclosure, and points different from the reactor main body 61 (see FIG. 8) of the sixth embodiment will be described.
  • the reactor main body 81 of the eighth embodiment two different reactors, that is, an upper first reactor portion 81a and a lower second reactor portion 81b are formed on one magnetic core 82.
  • the magnetic core 82 also has a comb-like shape (E shape), and is provided with an upper and lower split core portion 83 and a lower split core portion 84 that are symmetrically arranged in the upper and lower sides. , 81b and one horizontally long bar-shaped (I-shaped) intermediate yoke portion (beam portion) 85.
  • the intermediate yoke portion 85 is made of a material different from that of the upper divided core portion 83 and the lower divided core portion 84, and is made of a material having higher magnetic permeability than the other portions.
  • the upper first reactor portion 81a has a first coil 86, a second coil 87, a third coil 88, and a fourth coil 89 wound around the four legs of the upper split core portion 83, respectively. It is configured.
  • the coils 86 to 89 are preferably flat-wise coils, like the coils 14 to 17 in the first embodiment, and are provided to have the same number of turns in the same direction.
  • the coils 86 to 89 are electrically connected. Connected in series. As a result, when a direct current is passed between the pair of terminals, a current flows in each of the coils 86 to 89 in the direction indicated by the arrow C, and three closed magnetic paths F1 to F3 are generated.
  • the lower second reactor portion 81b is also provided with the fifth coil 90, the sixth coil 91, and the seventh coil 92 on the four legs of the lower split core portion 84, similarly to the first reactor portion 81a.
  • Each of the eighth coils 93 is wound, and these are electrically connected in series.
  • the magnetic field directions of the closed magnetic paths F1 to F6 in the intermediate yoke portion 85 are set to cancel each other, and in addition to suppressing magnetic saturation of the magnetic core in this portion, the intermediate yoke portion 85 is made high. Since the magnetic permeability material is used, the magnetic resistance of the intermediate yoke portion 85 can be lowered. Therefore, the influence of the magnetic field generated in reactor 81a on reactor 81b is reduced (the influence of the magnetic field generated in reactor 81b on reactor 81a is also reduced).
  • the heat dissipation from the front surface or the rear surface can be improved while being relatively small (thin) in the front-rear direction, and the magnetic core at the intermediate yoke portion 85 portion.
  • the magnetic saturation of 82 can be suppressed and the magnetic coupling of the reactor 81a and the reactor 82b can be relieved.
  • the two reactors of the 1st reactor part 81a and the 2nd reactor part 81b can be comprised in the one reactor main body 81, size reduction, cost reduction, etc. can be achieved.
  • the magnetic core 62 of the sixth embodiment may be used.
  • the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be expanded and changed as follows, for example. That is, in the first embodiment and the like, the coil is constituted by a flatwise coil. However, the present invention is not limited to this, and an edgewise coil or a normal round wire may be used. Further, the present invention is not limited to connecting a plurality of coils in series, and various combinations such as connecting a part in series and connecting a part in parallel are also possible.
  • the magnetic core may be provided with a gap. When the coil is embedded in the magnetic core, the coil may be formed in a rectangular tube shape instead of a cylindrical shape. In the first embodiment, the coils are wound around all the four leg portions 13a to 13d. However, in the present disclosure, the leg portions located at the end portions are provided as in the third embodiment shown in FIG. Even if a coil is not wound around 13a and 13d, a flat reactor can be constituted.
  • the present disclosure is applied to a boost converter of a power control unit for a hybrid vehicle.
  • the present disclosure is also applied to various uses such as a PFC circuit of a charger, a non-insulated step-down converter, and a smoothing choke. be able to.
  • the present disclosure is named “reactor”, but of course, the “reactor” includes an inductor.
  • the material of each part, the number and arrangement of the legs of the coil and magnetic core, the number of turns of the coil and the cross-sectional area of the leg (inner diameter of the coil) can be variously modified.
  • the present disclosure can be implemented with appropriate modifications within a range not departing from the gist of the present invention.

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Abstract

　リアクトルは、磁性コア（１３、２２、５２、６２、７２、８２）と、互いに隣接して配置され、かつ相互に電気的に接続されている複数個のコイル（１４～１７、２３～２８、３２、３３、４２～４５、５３～５６、６３～７０、７３～８０、８６～９３）とを備える。前記複数個のコイルは、前記磁性コアの端部を磁束が鎖交しない中間コイルを含み、前記中間コイルの内側部分に、少なくとも２つ以上の閉磁路（Ｆ１～Ｆ６）を形成するための磁路が通っている。

Description

リアクトル 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１４年６月３日に出願された日本出願番号２０１４－１１４８６１号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、磁性コアとコイルとを備えてなるリアクトルに関する。
　ハイブリッド自動車や電気自動車等においては、電気モータを駆動制御するための大容量のインバータ装置を有したパワーコントロールユニットと称される駆動装置が搭載される。パワーコントロールユニットには、バッテリの直流電圧（例えば２０１．６Ｖ）を高電圧（例えば最大６５０Ｖ）に昇圧する昇圧コンバータが設けられ、昇圧された直流高電圧をインバータ装置に供給するようになっている。前記昇圧コンバータは、リアクトルと、２個のスイッチング素子（ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ）とを備えて構成されている。
　この種のリアクトルとしては、特許文献１に示されるものが知られている。即ち、図１１に示すように、リアクトル本体１は、磁性コア２と、この磁性コア２に巻装されたコイル３を備え、アルミニウムなどの金属からなる枠状のケース４内に収容される。前記磁性コア２は、２本の内側コア部とそれらを連結するヨーク部とから四角状に構成され、内側コア部に夫々コイル３が巻装され、それらコイル３が直列に接続されている。そして、前記ケース４の底面にはアルミ製の放熱板５が設けられ、リアクトル本体１は、放熱板５の上面に樹脂製の接合層６を介して接合されている。前記接合層６は、リアクトル本体１と放熱板５との絶縁を確保しつつ熱伝導性を高めるためのフィラーを含んだ放熱樹脂から構成される。
　上記従来構成のものでは、リアクトル本体１のうち放熱板５に近い部分では冷却性を確保できるが、放熱板５やケース４から離れた部分、つまりリアクトル本体１の上面側部分や磁性コア２の内部においては、放熱性に劣る。この理由は、コイル３を構成する銅やアルミの熱伝導率は比較的高い（約２００Ｗ／ｍＫ以上）が、磁性コア２は、鉄系合金やアモルファス、フェライト等からなり、熱伝導率は悪い（約１～５０Ｗ／ｍＫ）からである。上記磁性コア２は、高さ（厚さ）方向の寸法Ｈが比較的大きく（数ｃｍ以上）、放熱板５からの距離が遠い事情があり、磁性コア２からの放熱性が悪く、磁性コア２の鉄損等による発熱により、温度の異常上昇を招き、例えば磁性コア２が耐熱を越えて破損してしまう虞がある。
特開２０１３－３０７２１号公報
　本開示の目的は、磁性コアとコイルとを備え、比較的小形ながらも、良好な放熱性を有するリアクトルを提供することにある。
　本開示の一態様に係るリアクトルは、磁性コアと、互いに隣接して配置され、かつ相互に電気的に接続されている複数個のコイルとを備える。前記複数個のコイルは、前記磁性コアの端部を磁束が鎖交しない中間コイルを含み、前記中間コイルの内側部分に、少なくとも２つ以上の閉磁路を形成するための磁路が通っている。
　前記リアクトルによれば、前記磁性コアを薄形化することができる。これにより、放熱面に対して前記磁性コアの厚みを小さくでき、前記磁性コアからの放熱性、ひいては全体の放熱性を高めることができる。
　本開示における上記あるいは他の目的、構成、利点は、下記の図面を参照しながら、以下の詳細説明から、より明白となる。図面において、
図１は、本開示の第１実施例に係るリアクトルの構成を概略的に示す斜視図である。 図２は、コイルの部分的な斜視図である。 図３は、本開示の第２実施例に係るリアクトルの構成を概略的に示す斜視図である。 図４は、本開示の第３実施例に係るリアクトルの構成を概略的に示す斜視図である。 図５は、本開示の第４実施例に係るリアクトルの各コイルの結線状態を概略的に示す斜視図である。 図６は、本開示の第５実施例に係るリアクトル本体の模式的な斜視図である。 図７は、リアクトル本体の製造方法を説明するための図である。 図８は、本開示の第６実施例に係るリアクトル本体の概略的な正面図である。 図９は、本開示の第７実施例に係るリアクトル本体の模式的な斜視図である。 図１０は、本開示の第８実施例に係るリアクトル本体の概略的な正面図である。 図１１は、従来技術に係るリアクトルの分解斜視図である。 図１２は、参考例に係るリアクトルの構成を概略的に示す斜視図である。
　（第１実施例）
　以下、本開示を具体化した第１実施例について、図１、図２及び図１２を参照しながら説明する。尚、以下に述べる各実施例は、本開示をハイブリッド自動車等のパワーコントロールユニットなどの非絶縁型の昇圧コンバータに用いられるリアクトルに適用したものである。以下、この実施例の説明において、方向を言う場合には、コイルの並び方向を横（左右）方向、コイルの長手方向（巻回隙間の延びる方向）を前後方向、磁性コアの厚み方向（巻回隙間の貫通方向）を上下方向とする。なお、横方向が第１方向に対応し、縦方向が第２方向に対応する。
　図１は、本実施例に係るリアクトル本体１１の構成を概略的に示しており、リアクトルは、ケース（底板部のみ図示）内にリアクトル本体１１を収容して構成されている。ケースの底板部は放熱板１２とされており、例えばアルミ等の金属からなる矩形薄板状をなしている。前記リアクトル本体１１は、例えば鉄系合金やアモルファス等からなる磁性コア１３と、複数個、この場合４個のコイル１４～１７とを備えている。４個のコイルを区別する場合には、図で左から順に第１のコイル１４、第２のコイル１５、第３のコイル１６、第４のコイル１７と称する。
　前記磁性コア１３は、上下（厚み）方向に薄形、つまり放熱板１２の平面（前後左右）方向に扁平なやや横長な矩形板状をなし、３個の巻回隙間１８を有している。それら巻回隙間１８は、前後方向に延び、上下（厚み）方向に貫通するように設けられている。これにより、磁性コア１３は、前後方向に延び、前記各コイル１４～１７が夫々巻装される４個の脚部１３ａ～１３ｄを備えると共に、それらを前後の辺部でつなぐヨーク部１３ｅ、１３ｆを一体に有した形態とされている。
　そのうち端部脚部１３ａ、１３ｄが、磁性コア１３の図で左右の端部に位置し、それらの間に中間脚部１３ｂ、１３ｃが設けられる。本実施例では、端部脚部１３ａ、１３ｄ（第１のコイル１４及び第４のコイル１７）の断面積は、それ以外の中間脚部１３ｂ、１３ｃ（第２のコイル１５及び第３のコイル１６）の断面積よりも小さい。図１では端部脚部１３ａ、１３ｄの断面積は中間脚部１３ｂ、１３ｃの半分として図示している。尚、詳しく図示はしないが、磁性コア１３は、例えば、型などで成形した磁性コアにコイル１４～１７を巻いてもよいし、櫛歯状（いわゆるＥ形状）のものと、直線状（Ｉ形状）のものとを、コイル１４～１７の装着後に結合させて構成してもよい。
　さて、前記磁性コア１３の４個の脚部１３ａ～１３ｄに、夫々第１～第４のコイル１４～１７が巻装されるのであるが、各コイル１４～１７は、磁性コア１３の図で上面の左奥（後部）を巻始めとして手前側に向けて巻回され、この場合、全て同等の巻数となるように設けられている。４個のコイル１４～１７は、それらコイル１４～１７の径方向である横方向に並んで（互いに隣接しながら）配置されている。本実施例では、図２に示すように、各コイル１４～１７として、好適にはフラットワイズコイルが採用されている。尚、互いに隣接して配置される２つのコイル１４～１７は、それらコイル１４～１７の長手方向が互いに直角とならないことは勿論である。
　また、図１に示すように、第１のコイル１４の巻終り端部（図で前端）と第２のコイル１５の巻終り端部とが接続され、第２のコイル１５の巻始め端部（図で後端）と第３のコイル１６の巻始め端部とが接続され、第３のコイル１６の巻終り端部（図で前端）と第４のコイル１７の巻終り端部とが接続される。これにより、４個のコイル１４～１７は、互いに隣接しながら相互間で電気的に直列に接続され、第１のコイル１４の巻始め端部と、第４のコイル１７の巻始め端部とから、一対の端子が引出される。
　上記コイル１４～１７（一対の端子間）に直流電流が通電されると、各コイル１４～１７には、図１に矢印Ｃで示す方向に電流が流れる。互いに隣接して配置されたコイル１４～１７においては、各隣接部分において、同方向に電流が流れる。具体的には、左側の巻回隙間１８においては、第１のコイル１４の右側面と第２のコイル１５の左側面とが隣接するが、その部分では、第１のコイル１４及び第２のコイル１５の双方とも、上から下方向に電流が流れている。
　中央の巻回隙間１８においては、第２のコイル１５の右側面と第３のコイル１６の左側面とが隣接するが、その部分では、第２のコイル１５及び第３のコイル１６の双方とも、下から上方向に電流が流れている。右側の巻回隙間１８においては、第３のコイル１６の右側面と第４のコイル１７の左側面とが隣接するが、その部分では、第３のコイル１６及び第４のコイル１７の双方とも、上から下方向に電流が流れている。
　このようなコイル１４～１７に対する通電により、磁性コア１３内には磁束が発生するが、磁性コア１３においては、図１に示すように、３つの閉磁路Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３が発生する。この場合、中央部に配置される第２のコイル１５、第３のコイル１６については、その内側部分に、２つの閉磁路を形成する２つの磁路が通っている。つまり、第２のコイル１５の内側の中間脚部１３ｂ部分には、閉磁路Ｆ１、Ｆ２を形成する２つの磁路が通っており、第３のコイル１６の内側の中間脚部１３ｃ部分には、閉磁路Ｆ２、Ｆ３を形成する２つの磁路が通っている。
　更に、磁性コア１３の端部を磁束が鎖交するように設けられた第１のコイル１４、第４のコイル１７に関しては、その内側に、１個の閉磁路を形成する磁路が通っている。つまり、第１のコイル１４の内側の端部脚部１３ａ部分には、閉磁路Ｆ１を形成する１つの磁路が通っており、第４のコイル１７の内側の端部脚部１３ｄ部分には、閉磁路Ｆ３を形成する１つの磁路が通っている。なお、本実施例において、第２のコイル１５および第３のコイル１６が、磁性コア１３の端部を磁束が鎖交しない中間コイルに対応し、第１のコイル１４および第１７のコイルが、磁性コア１３の端部を磁束が鎖交する端部コイルに対応する。
　上記のように構成されたリアクトル本体１１は、ケース内に組込まれるのであるが、放熱板１２の平面（前後左右）方向に偏平、即ち図で水平方向に偏平に広がり、熱伝導性を高めるためのフィラー入りの絶縁樹脂（図示せず）を介して、放熱板１２の上面に密着固定される。この場合、絶縁樹脂層は、数ｍｍ以下の薄い層とされる。尚、図１では、放熱板１２は片面側に配置されているが、リアクトル本体１１の図で上下両面側に放熱板が配置されていても良い。また、放熱板１２の冷却方式としては、空冷或いは水冷のいずれであっても良い。
　上記構成を備える本実施例のリアクトルにおいては、リアクトル本体１１の駆動時に発生した損失による発熱が、放熱板１２を通して放熱される。リアクトル本体１１の全体形状が、放熱板１２の平面方向に偏平、即ち図で水平方向に偏平に広がり、厚み方向に薄形とされているので、放熱板１２（冷却面）及びその冷却面に対してリアクトル本体１１が接触する面積を大きくして、放熱性を良好とすることができる。これと共に、リアクトル本体１１（磁性コア１３）内部から放熱板１２までの距離が短く、内部の熱を放熱板１２から放熱しやすくしている。特に本実施例では、コイル１４～１７として、フラットワイズコイルを採用したので、コイル１４～１７の巻回厚みを小さくして、磁性コア１３から放熱板１２までの距離をより一層短くすることができ、放熱性により優れたものとすることができる。
　ところで、従来技術で説明したような、四角状の磁性コアにコイルを巻装したリアクトルにおいて、磁性コアを薄形化しつつ本実施例のリアクトル本体１１と同等の磁気回路を構成しようとすると、図１２に示す参考例の構成のリアクトル本体１０１が考えらえる。このリアクトル本体１０１は、薄形の磁性コア１０２に、直列接続されたコイル１０３、１０３を巻装した単位リアクトル１０４を、放熱板１０５上に３つ並べて直列に接続したものとして構成される。
　しかし、この参考例のリアクトル本体１０１では、全体で６個のコイル１０３の全体の高さ方向のコイル長さが、本実施例（４個のコイル１４～１７）よりも大きくなり、その分銅損が大きくなる。また、このリアクトル本体１０１では、本実施例のリアクトル本体１１に比べて大形となることは勿論である。これに対し、本実施例のリアクトル本体１１では、参考例のリアクトル本体１０１と同等のインダクタンス（必要なインダクタンス）を確保しながら、磁性コア１３を薄形化することができ、発熱を抑制することができると共に、全体の大きさを小型化することができる。
　尚、本実施例では、第１のコイル１４、第４のコイル１７を同一のものとして構成でき、また第２のコイル１５、第３のコイル１６も同一のものとして構成できるので、予め製造されたそれらコイル１４～１７を磁性コアに対して組付け、磁性コア同士とコイル同士を接着し、その後、電気的接続を行えば良く、製造性にも優れたものとすることができるメリットを得ることができる。また、図１において、コイル１４～１７は全て同じ巻数で図示しているが、巻数が異なっていても良い。
　また、本実施例では、リアクトルを薄形にして重心を低くすることができ、車両に搭載した場合の振動に対して強いものとすることができる。更には、図示はしないが、他の電子部品（たとえが平滑コンデンサ）と組合せて、１枚の放熱板１２により同時に冷却する構成とすることも可能であり、また、リアクトル上面にも放熱板を設けた両面冷却構成で冷却しても良い。
　（第２実施例）
　図３は、本開示の第２実施例に係るリアクトルの概略構成を示している。尚、以下に述べる各実施例の説明では、上記第１実施例（さらには先に述べた実施例）と同一部分については、同一符号を付して詳しい説明を省略し、先の実施例と相違する点を中心に説明する。
　第２実施例のリアクトル本体２１は、１つの磁性コア２２に複数個のコイルを備え、図で左から順に第１のコイル２３、第２のコイル２４、第３のコイル２５、第４のコイル２６、第５のコイル２７、第６の２８が設けられる。前記磁性コア２２は、上下（厚み）方向に薄形、つまり底部に配置される放熱板２９の平面（前後左右）方向に扁平に広がる横長な矩形板状をなしていると共に、前後方向に延び厚み方向に貫通する５個の巻回隙間１８を横に並んで有している。これにより、磁性コア２２は、前後方向に延び、前記各コイル２３～２８が夫々巻装される６個の脚部２２ａ～２２ｆを備えると共に、それらを前後の辺部でつなぐヨーク部２２ｇ、２２ｈを一体に有した形態とされている。
　この場合も、上記第１実施例と同様に、磁性コア２２の図で左右の端部に位置する端部脚部２２ａ、２２ｆの断面積が、各中間脚部１３ｂ～１３ｅの断面積よりも小さく（図３の図示では半分に）構成されている。各コイル２３～２８は、フラットワイズコイルからなり、各脚部２２ａ～２２ｆに対し、上面の左奥（後部）を巻始めとして手前側に向けて同等の巻数となるように巻回されている。６個のコイル２３～２８は、互いに隣接しながら相互間で電気的に直列に接続され、第１のコイル２３の巻始め端部と、第６のコイル２８の巻始め端部とから、一対の端子が引出される。
　また、一対の端子間に直流電流が通電されると、各コイル２３～２８には、図３に矢印Ｃで示す方向に電流が流れる。互いに隣接して配置されたコイル２３～２８においては、各隣接部分において、同方向に電流が流れる。これにより、磁性コア２２内には、５つの閉磁路Ｆ１～Ｆ５が発生する。中央部に配置される第２のコイル２４、第３のコイル２５、第４のコイル２６、第５のコイル２７については、夫々、その内側部分（各中間脚部１３ｂ～１３ｅ）には、２つの閉磁路を形成する２つの磁路が通っている。そして、上記のように構成されたリアクトル本体２１は、熱伝導性を高めるためのフィラー入りの絶縁樹脂（図示せず）を介して、放熱板２９の上面に密着固定される。なお、本実施例において、第２のコイル２４、第３のコイル２５、第４のコイル２６、第５のコイル２７が中間コイルに対応し、第１のコイル２３および第６のコイル２８が端部コイルに対応する。
　このような第２実施例のリアクトルにおいても、上記第１実施例と同様に、磁性コア２２とコイル２３～２８とを備えるものにあって、比較的小形（薄形）に済ませながらも、放熱性を良好とすることができる等の優れた作用効果を得ることができる。また、第１実施例のリアクトルに比較して、全体形状を平面方向に大きくしながら、コイル２３～２８の個数を増加したことにより、巻数を増やすことができ、同様の冷却性能を確保しながら、インダクタンスを増加させることができる。
　（第３実施例）
　図４は、本開示の第３実施例に係るリアクトル本体３１の構成を示している。このリアクトル本体３１が上記第１実施例の磁性コア１３のリアクトル本体１１と異なるところは、端部脚部１３ａ、１３ｄにコイルを巻装しない点にある。即ち、リアクトル本体３１において、上記第１実施例と同等の磁性コア１３のうち、中間脚部１３ｂに第１のコイル３２が巻装され、中間脚部１３ｃに第２のコイル３３が巻装されている。言い換えれば、本実施例のコイル３２、３３はすべて、磁性コア１３の端部を磁束が鎖交しない中間コイルである。
　各コイル３２、３３は、フラットワイズコイルからなり、磁性コア１３の図で上面の左奥（後部）を巻始めとして手前側に向けて巻回され、この場合、同等の巻数となるように設けられている。２個のコイル３２、３３は、それらコイル３２、３３の径方向である横方向（第１方向）に並んで（互いに隣接しながら）配置されている。ここでは、第１のコイル３２の巻始め端部（図で後端）と第２のコイル３３の巻始め端部とが直列接続され、第１のコイル３２の巻終り端部（図で前端）と、第２のコイル３３の巻終り端部とから、一対の端子が引出される。
　上記コイル３２、３３（一対の端子間）に直流電流が通電されると、各コイル３２、３３には、図に矢印Ｃで示す方向に電流が流れる。これにより、磁性コア１３内には磁束が発生するが、磁性コア１３においては、３つの閉磁路Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３が発生する。また、この実施例でも、上記リアクトル本体３１は、放熱板１２の平面方向に偏平、即ち図で水平方向に偏平に広がり、熱伝導性を高めるためのフィラー入りの絶縁樹脂（図示せず）を介して、放熱板１２の上面に密着固定される。
　このような第３実施例のリアクトルにおいても、上記第１実施例と同様に、磁性コア１３とコイル３２、３３とを備えるものにあって、比較的小形（薄形）に済ませながらも、放熱性を良好とすることができる等の優れた作用効果を得ることができる。また、磁性コア１３の端部（端部脚部１３ａ、１３ｄ）にコイルが巻装されていないので、発生する磁界が磁性コア近傍に留まり、コイルからの漏れ磁束が外部に悪影響を与えるといったことを効果的に防止することができる。
　（第４実施例）
　図５は、本開示の第４実施例に係るリアクトル本体４１の構成を示している。この図５では、リアクトル本体４１を立てた状態で（コイルの軸方向を上下方向として）示している。この第４実施例のリアクトル本体４１は、磁性コア１３に、第１のコイル４２、第２のコイル４３、第３のコイル４４、第４のコイル４５の４個のコイルを巻装して構成されるのであるが、その際の、４個のコイル４２～４５の結線状態が、上記第１実施例等と異なっている。即ち、第１のコイル４２は、磁性コア１３の端部脚部１３ａに、図で前面の左上部を巻始めとして下方に向けて巻回され、第２のコイル４３は、中間脚部１３ｂに対し、第１のコイル４２とは逆に、図で前面の右上部を巻始めとして下方に向けて逆向きに巻回される。
　第３のコイル４４は、中間脚部１３ｃに対し、図で前面の左上部を巻始めとして下方に向けて巻回され、第４のコイル４５は、磁性コア１３の端部脚部１３ｄに、図で前面の右上部を巻始めとして下方に向けて逆向きに巻回される。更に、第１のコイル４２の巻終り端部と、第４のコイル４５の巻始め端部とが、直列に接続される。そして、図で上側に位置する一方（＋）の端子４６が、第１のコイル４２の巻始め端部、第２のコイル４３の巻始め端部、第３のコイル４４の巻始め端部に接続され、他方（－）の端子４７が、第２のコイル４３の巻終り端部、第３のコイル４４の巻終り端部、第４のコイル４５の巻終り端部に接続されている。
　これにより、２個の端子４６、４７間に、第１のコイル４２と第４のコイル４５とを直列接続したもの、第２のコイル４３、第３のコイル４４の３つが並列接続される。この場合も、一対の端子４６、４７間に直流電流が通電されると、各コイル４２～４５には、図に矢印Ｃで示す方向に電流が流れる。これにより、磁性コア１３内には磁束が発生するが、磁性コア１３においては、３つの閉磁路が発生する。また、この実施例でも、上記リアクトル本体４１は、図示しない放熱板を介して冷却される。
　このような第４実施例でも、上記第１実施例等と同様に、比較的小形（図で前後に薄形）に済ませながらも、放熱性を良好とすることができる等の優れた作用効果を得ることができる。そして、この実施例では、全てのコイルを直列に接続する場合に比べて、低インダクタンス、大電流用のリアクトルになる。従って、大電流用のリアクトルを設計する場合にこの接続方法が有効である。
　また、本実施例では、磁性コア１３のうち、端部脚部１３ａ、１３ｄに夫々形成される磁気経路は１本であり、中間脚部１３ｂ、１３ｃに夫々形成される磁気経路は２本である。そのため、第１のコイル４２と第４のコイル４５とを直列接続し、第２のコイル４３及び第３のコイル４４と並列接続することにより、全ての脚部１３ａ～１３ｄを通過する磁束密度を均一化することができ、特定の一部の脚部１３ａ～１３ｄが少ない電流量で磁気飽和する問題がなくなり、直流重畳特性をより一層向上させることができる。
　（第５実施例）
　次に、図６及び図７を参照して、本開示の第５実施例について述べる。尚、以下の実施例では、コイルの軸方向（長手方向）を上下方向として説明する。この第５実施例に係るリアクトル本体５１は、全体として矩形ブロック状をなす磁性コア５２内に、複数個のコイル、例えば第１のコイル５３、第２のコイル５４、第３のコイル５５、第４のコイル５６を埋没状に備えて構成され、熱伝導性（放熱性）の良好なケース（図示せず）内に収容される。磁性コア５２は、例えば磁性粉末（鉄系合金やアモルファス等）に、磁性粉末を固めるために、熱伝導性を高めるためのフィラーを含んだ放熱樹脂を混合および分散させた流動性を有するものが用いられ、コイル５３～５６の収容後に加熱により硬化される。
　前記各コイル５３～５６は、素線を、中空状の円筒状に巻回すると共に、絶縁樹脂でモールドして構成される。この場合、４個のコイル５３～５６は、同等の巻数を有しているが、図６に示すように、第１のコイル５３、第４のコイル５６の直径寸法よりも、第２のコイル５４、第３のコイル５５の直径寸法が大きく構成されている。これら４個のコイル５３～５６は、軸方向（長手方向）を図で上下方向として横に並んだ形態に配置され、第１実施例と同様に、４個のコイル５３～５６が電気的に直列に接続される。
　リアクトル本体５１を製造するにあたっては、図７に示すように、矩形箱状の成形型５７内に、磁性コア５２を構成するための流動性を有する混合粉体を収容し、結線及び絶縁の処理を行った４個のコイル５３～５６を、混合粉体内に埋没するように収容する。その後、加熱処理により混合粉体を硬化させることにより、磁性コア５２を構成する。これにより、４個の各コイル５３～５６の全周を覆うように、磁性コア５２が設けられる。
　このリアクトル本体５１においては、一対の端子間に直流電流が通電されると、各コイル５３～５６には、図６に矢印Ｃで示す方向に電流が流れ、隣り合うコイル５３～５６の隣接部分においては、同方向（前から後ろ、或いは後ろから前）に電流が流れる。磁性コア５２内においては、３つの閉磁路Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３が生ずる。第２のコイル５４の内周部分では、閉磁路Ｆ１、Ｆ２を形成する２つの磁路が通っており、第３のコイル５５の内周部分では、閉磁路Ｆ２、Ｆ３を形成する２つの磁路が通っている。
　このような第５実施例のリアクトルにおいても、リアクトル本体５１全体（磁性コア５２）が、図で前後方向に薄形となり、比較的小形（薄形）に済ませながらも、ケースの前面或いは後面からの放熱性を良好とすることができる等の優れた作用効果を得ることができる。
　（第６実施例）
　図８は、本開示の第６実施例に係るリアクトル本体６１の構成を概略的に示している。このリアクトル本体６１は、磁性コア６２に、第１のコイル６３、第２のコイル６４、第３のコイル６５、第４のコイル６６、第５のコイル６７、第６のコイル６８、第７のコイル６９、第８のコイル７０を備えて構成される。コイル６３～７０は、コイル６３～７０の長手方向である縦方向（図で上下方向）に２列で、横方向に４個が並んで配置される。言い替えれば、上記第１実施例のような、横方向に４個のコイルが並ぶリアクトルが上下２段に設けられている。すなわち、本実施例では、縦方向（第２方向）に列をなした２つのコイルが、横方向（第１方向）に４組並んで配置されている。
　磁性コア６２は、横に３個が並んだ巻回隙間１８が、縦に２段で、合計６個の巻回隙間１８が設けられている。これにより、磁性コア６２は、上段端部脚部６２ａ、６２ｄ、上段中間脚部６２ｂ、６２ｃ、下段端部脚部６２ｅ、６２ｈ、下段中間脚部６２ｆ、６２ｇ、上部ヨーク部６２ｉ、下部ヨーク部６２ｊ、中間ヨーク部６２ｋを一体的に有した構成とされている。中間ヨーク部６２ｋは、上段側と下段側とで共有された形態となる。端部脚部６２ａ、６２ｄ、６２ｅ、６２ｈは、中間脚部６２ｂ、６２ｃ、６２ｆ、６２ｇと比べて断面積が小さく、図８では半分に記載されている。
　コイル６３～７０は、夫々脚部６２ａ～６２ｈに対し、全て同じ方向、つまり前面側左上から下方に向けて同じ巻数で巻回されている。そして、第１のコイル６３の巻終り端部（下端部）と第２のコイル６４の巻終り端部とが接続され、第２のコイル６４の巻始め端部（上端部）と第３のコイル６５の巻始め端部とが接続され、第３のコイル６５の巻終り端部と第４のコイル６６の巻終り端部とが接続されている。更に、第４のコイル６６の巻始め端部と第５のコイル６７の巻始め端部とが接続され、第５のコイル６７の巻終り端部と第６のコイル６８の巻終り端部とが接続され、第６のコイル６８巻始め端部と第７のコイル６９の巻始め端部とが接続され、第７のコイル６９の巻終り端部と第８のコイル７０の巻終り端部とが接続されている。第１のコイル６３の巻始め端部と、第８のコイル７０の巻始め端部とが夫々端子に接続されている。
　これにより、８個のコイル６３～７０は、電気的に直列に接続され、一対の端子間に直流電流が通電されると、各コイル６３～７０には、図８に矢印Ｃで示す方向に電流が流れる。互いに隣接して配置されたコイル６３～７０においては、各隣接部分において、同方向（前から後ろ、或いは後ろから前）に電流が流れる。磁性コア６２においては、６つの閉磁路Ｆ１～Ｆ６が発生する。中間脚部６２ｂ、６２ｃ、６２ｆ、６２ｇにおいては、それぞれ２つの閉磁路Ｆ１～Ｆ６を形成する２つの磁路が通っている。端部脚部６２ａ、６２ｄ、６２ｅ、６２ｈには、１つの磁路が通っている。
　第２方向に列をなす上下のコイル６３～７０においては、磁束の向きが同方向になるように構成されており、そのため、中間ヨーク部６２ｋにおいては、上下段のコイル６３～７０が発生する磁界の向きが逆方向となり、互いに打消し合う向きとなっている。つまり中間ヨーク部６２ｋにおいては、閉磁路Ｆ１と閉磁路Ｆ６との磁束の向きが逆になり、閉磁路Ｆ２と閉磁路Ｆ５との磁束の向きが逆になり、閉磁路Ｆ３と閉磁路Ｆ４との磁束の向きが逆になる。
　このような第６実施例のリアクトル本体６１によれば、複数個のコイル６３～７０を横に並べるだけでなく、縦にも並べるように配置することによって、インダクタンスを大きくしながら、コイル６３～７０を効率的に配置することができ、全体が一方向に長くなる（大型化する）ことを防止できる。図示はしないが、リアクトル本体６１の前後面に放熱板を配置することにより、冷却効果を高いものとすることができる。そして、特に本実施例では、中間ヨーク部６２ｋにおける磁界の向きを、互いに打消し合う向きとしたので、この部分での磁性コアの磁気飽和を抑制し、中間ヨーク部６２ｋの断面積を小さくすることができる。
　（第７実施例）
　図９は、本開示の第７実施例に係るリアクトル本体７１の構成を概略的に示している。このリアクトル本体７１は、磁性コア７２内に、上下２段、横４列に並んで、第１のコイル７３、第２のコイル７４、第３のコイル７５、第４のコイル７６、第５のコイル７７、第６のコイル７８、第７のコイル７９、第８のコイル８０を埋没状に備えて構成されている。前記磁性コア７２は、全体として、前後方向に薄形の矩形ブロック状をなしている。この場合、この磁性コア７２は、上記第５実施例の磁性コア５２（図６，７参照）と同様に、成形型（ケース）内に、絶縁樹脂に磁性粉末を混合した流動性を有する混合粉体を収容し、内部にコイル７３～８０を配置した上で、硬化されることにより得られる。
　そして、コイル７３～８０は、上記第５実施例と同様に、素線を巻回して円筒状に整形し、絶縁樹脂でモールドしたものが用いられ、上記第６実施例と同様に結線（直列接続）された上で、磁性コア５２内に、上下２列で、４個方向に４つが並んで埋没状に収容される。第１のコイル７３、第４のコイル７６、第５のコイル７７、第８のコイル８０の直径寸法よりも、第２のコイル７４、第３のコイル７５、第６のコイル７８、第７のコイル７９の直径寸法が大きく構成されている。このリアクトル本体７１においては、一対の端子間に直流電流が通電されると、各コイル７３～８０には、矢印Ｃで示す方向に電流が流れ、磁性コア７２内においては、６つの閉磁路Ｆ１～Ｆ６が生ずる。
　従って、第７実施例においても、上記第６実施例と同様に、前後方向に比較的小形（薄形）に済ませながらも、前面或いは後面からの放熱性を良好とすることができると共に、中間ヨークに該当する部分での磁性コア７２の磁気飽和を抑制できる。
　（第８実施例）
　図１０は、本開示の第８の実施例に係るリアクトル本体８１の構成を示しており、上記第６の実施例のリアクトル本体６１（図８参照）と異なる点について述べる。この第８実施例のリアクトル本体８１においては、１つの磁性コア８２に、上段の第１リアクトル部８１ａと、下段の第２リアクトル部８１ｂとの異なる２つのリアクトルを形成するようにしている。
　また、磁性コア８２の構成についても、共に櫛歯状（Ｅ形状）をなし上下対称に設けられる上部分割コア部８３及び下部分割コア部８４と、それらの中間に配置され、上下のリアクトル部８１ａ、８１ｂで共用される１本の横長な棒状（Ｉ形状）の中間ヨーク部（梁部）８５とから構成される。本実施例では、そのうち中間ヨーク部８５については、上部分割コア部８３及び下部分割コア部８４と異なる材質からなり、他の部分よりも高透磁率の材料から構成されている。
　上段の第１リアクトル部８１ａは、上部分割コア部８３の４つの脚部に、夫々第１のコイル８６、第２のコイル８７、第３のコイル８８、第４のコイル８９が巻装されて構成されている。コイル８６～８９は、上記第１実施例のコイル１４～１７と同様に、好適にはフラットワイズコイルからなり、同方向に同等の巻数となるように設けられ、それらコイル８６～８９が電気的に直列に接続されている。これにより、一対の端子間に直流電流が通電されると、各コイル８６～８９には、矢印Ｃで示す方向に電流が流れ、３つの閉磁路Ｆ１～Ｆ３が発生する。
　また、下段の第２リアクトル部８１ｂについても、第１リアクトル部８１ａと同様に、下部分割コア部８４の４つの脚部に、第５のコイル９０、第６のコイル９１、第７のコイル９２、第８のコイル９３が夫々巻装され、それらが電気的に直列に接続されて構成されている。コイル９０～９３の一対の端子間に直流電流が通電されると、各コイル９０～９３には、矢印Ｃで示す方向に電流が流れ、３つの閉磁路Ｆ４～Ｆ６が発生する。
　本実施例では、中間ヨーク部８５における閉磁路Ｆ１～Ｆ６の磁界の向きを、互いに打消し合う向きとし、この部分での磁性コアの磁気飽和を抑制するのに加え、中間ヨーク部８５を高透磁率の材料から構成しているので、中間ヨーク部８５の磁気抵抗を下げることができる。そのため、リアクトル８１ａで発生した磁界がリアクトル８１ｂに与える影響が小さくなる（リアクトル８１ｂで発生した磁界がリアクトル８１ａに与える影響も小さくなる）。
　このような第８実施例においても、前後方向に比較的小形（薄形）に済ませながらも、前面或いは後面からの放熱性を良好とすることができると共に、中間ヨーク部８５部分での磁性コア８２の磁気飽和を抑制し、リアクトル８１ａとリアクトル８２ｂの磁気結合を緩和することができる。そして、第１リアクトル部８１ａ及び第２リアクトル部８１ｂの２つのリアクトルを、１つのリアクトル本体８１に構成することができるので、小型化、低コスト化等を図ることができる。尚、前記磁性コア８２に代えて、上記第６実施例の磁性コア６２を用いても良い。
　（他の実施例）
　図示は省略するが、本開示は、上記した各実施例に限定されるものではなく、例えば以下のような拡張、変更が可能である。即ち、上記第１実施例等では、コイルをフラットワイズコイルから構成したが、それに限らず、エッジワイズコイルや通常の丸線などであっても良い。また、複数のコイルを直列接続するものに限らず、一部を直列に接続し一部を並列に接続するといった各種の組合せも可能である。磁性コアについては、ギャップを設けるものであっても良い。コイルを磁性コア内に埋没させて設ける場合、コイルを円筒状でなく角筒状に構成しても良い。また、第１実施例では、４個の脚部１３ａ～１３ｄ全てにコイルを巻装しているが、本開示では、図４に示す第３実施例のように、端部に位置する脚部１３ａ、１３ｄにコイルを巻装しなくても、偏平リアクトルを構成することができる。
　上記各実施例では、本開示をハイブリッド車用のパワーコントロールユニットの昇圧コンバータに適用するようにしたが、充電器のＰＦＣ回路や非絶縁型の降圧コンバータ、平滑チョークなど各種の用途にも適用することができる。本開示は、「リアクトル」という名称であるが、この「リアクトル」には、インダクタも含まれることは勿論である。その他、各部の材質、コイルや磁性コアの脚部の個数や配置、コイルの巻数や脚部の断面積（コイルの内径）等についても、種々の変形が可能であり、更には、コイルは脚部にはコイルが巻装されていない空きがあっても良いなど、本開示は要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。

Claims (13)

  1. 　磁性コア（１３、２２、５２、６２、７２、８２）と、
    　互いに隣接して配置され、かつ相互に電気的に接続されている複数個のコイル（１４～１７、２３～２８、３２、３３、４２～４５、５３～５６、６３～７０、７３～８０、８６～９３）とを備え、
    　前記複数個のコイルは、前記磁性コアの端部を磁束が鎖交しない中間コイルを含み、前記中間コイルの内側部分に、少なくとも２つ以上の閉磁路（Ｆ１～Ｆ６）を形成するための磁路が通っているリアクトル。
  2. 　前記複数個のコイルは、互いに隣接して配置された２つの前記コイルの隣接部分において、同方向に電流が流れるように構成されている請求項１に記載のリアクトル。
  3. 　前記複数個のコイルは電気的に直列に接続されている請求項１又は２に記載のリアクトル。
  4. 　前記複数個のコイルは、互いに隣接して配置された２つの前記コイルの長手方向が互いに直角とならないように配置されている請求項１から３のいずれか一項に記載のリアクトル。
  5. 　前記複数個のコイルの径方向および長手方向を、それぞれ第１方向および第２方向とすると、
    　前記複数個のコイルは、前記第１方向に並んで配置される、或いは、前記第２方向に列をなした複数の前記コイルが、前記第１方向に複数組並んで配置されている請求項４に記載のリアクトル。
  6. 　前記複数個のコイルは、前記第２方向に列をなした複数の前記コイルが、前記第１方向に複数組並列に配置されており、
    　前記第２方向に列をなした各組の前記コイルにおいて、磁束の向きが同方向になるように構成されている請求項５に記載のリアクトル。
  7. 　前記複数個のコイルは、前記磁性コア内に埋没している請求項１から６のいずれか一項に記載のリアクトル。
  8. 　前記複数個のコイルはすべて、前記磁性コアの前記端部を磁束が鎖交しない前記中間コイルである請求項１から７のいずれか一項に記載のリアクトル。
  9. 　前記複数個のコイルは、前記磁性コアの前記端部を磁束が鎖交する端部コイルを含み、
    　前記端部コイルの断面積は、前記中間コイルの断面積よりも小さい請求項１から７のいずれか一項に記載のリアクトル。
  10. 　前記複数個のコイルは、前記磁性コアの前記端部を磁束が鎖交する端部コイルを含み、
    　前記複数個のコイルは全て同等の巻数であり、
    　前記端部コイルの断面積は、前記中間コイルの断面積の半分である請求項１から７、９のいずれか一項に記載のリアクトル。
  11. 　前記磁性コアに前記複数個のコイルを設けたリアクトル本体（１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１）と、前記リアクトル本体の駆動時に発生する熱を放熱する放熱板（１２、２９）とを備え、
    　前記リアクトル本体の体格は、前記放熱板の平面方向に偏平に広がるように構成されている請求項１から１０のいずれか一項に記載のリアクトル。
  12. 　前記放熱板は、前記リアクトル本体の片面側又は両面側に配置されている請求項１１に記載のリアクトル。
  13. 　前記複数個のコイルは、フラットワイズコイルからなる請求項１から１２のいずれか一項に記載のリアクトル。
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