特開 2023-183494 リアクトルおよびリアクトルの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023183494

(43)【公開日】2023-12-28

(54)【発明の名称】リアクトルおよびリアクトルの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01F 37/00 20060101AFI20231221BHJP

   H01F 27/24 20060101ALI20231221BHJP

   H01F 41/04 20060101ALI20231221BHJP

【ＦＩ】

H01F37/00 M

H01F37/00 A

H01F37/00 C

H01F27/24 K

H01F41/04 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022097039

(22)【出願日】2022-06-16

(71)【出願人】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】熊 銘倩

(72)【発明者】

【氏名】福田 智仁

【テーマコード（参考）】

5E062

【Ｆターム（参考）】

5E062EE02

(57)【要約】

【課題】リアクトルの電気特性を容易に変更でき、かつ、組立作業の簡素化を実現可能な技術を提供することを目的とする。
【解決手段】リアクトルは、互いの開口が対向するように上下に配置された一対のＵ字型コア１により構成されるコアユニット１０１１，１０１２，１０１３，１０１４と、２つの開口により形成された、コアユニット１０１１，１０１２，１０１３，１０１４の内部空間１１１を通って巻回されるコイル２とを備え、コイル２は、一対の直線部２０１と、一対の直線部２０１の両端をそれぞれ繋ぐ一対のエンド部２０２とを有し、コイル２の直線部２０１は、コアユニット１０１１，１０１２，１０１３，１０１４の内部空間１１１に収容される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いの開口が対向するように上下に配置された一対のＵ字型コアにより構成されるコアユニットと、
２つの前記開口により形成された、前記コアユニットの内部空間を通って巻回されるコイルと、を備え、
前記コイルは、一対の直線部と、一対の前記直線部の両端をそれぞれ繋ぐ一対のエンド部とを有し、
前記コイルの前記直線部は、前記コアユニットの前記内部空間に収容される、リアクトル。

【請求項2】

一対の前記Ｕ字型コアは共に、同一形状および同一寸法である、請求項１に記載のリアクトル。

【請求項3】

前記コアユニットを複数有し、
前記コアユニットにおける前記直線部の延在方向に沿う方向の長さである軸長は、前記コアユニットごとに異なる、請求項１に記載のリアクトル。

【請求項4】

一対の前記Ｕ字型コアは共に、第１のＵ字型端面と、前記第１のＵ字型端面とは反対側の第２のＵ字型端面とを有し、
一対の前記Ｕ字型コアにおける２つの前記第１のＵ字型端面同士、および２つの前記第２のＵ字型端面同士は面一である、請求項１に記載のリアクトル。

【請求項5】

複数の前記コアユニットは、第１コアユニットと第２コアユニットとを含み、
前記第１コアユニットと前記第２コアユニットによりコアセットを構成し、
前記第１コアユニットと前記第２コアユニットは、同じ前記直線部に互いに離間した状態で配置される、請求項３に記載のリアクトル。

【請求項6】

前記コアセットを複数有し、
複数の前記コアセットは、第１コアセットと第２コアセットとを含み、
前記第１コアセットと前記第２コアセットは、互いに異なる前記直線部に配置される、請求項５に記載のリアクトル。

【請求項7】

前記第１コアユニットと前記第２コアユニットは互いに、前記軸長が異なっており、
前記第１コアセットに属する前記第１コアユニットおよび前記第２コアユニットの前記軸長の合計は、前記第２コアセットに属する前記第１コアユニットおよび前記第２コアユニットの前記軸長の合計と等しい、請求項６に記載のリアクトル。

【請求項8】

前記コイルと直接接触するように配置されたヒートシンクをさらに備える、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載のリアクトル。

【請求項9】

前記ヒートシンクの下端面は、前記第１コアユニットおよび前記第２コアユニットの下端面と同一平面上に位置する、請求項８に記載のリアクトル。

【請求項10】

請求項１に記載のリアクトルを製造するリアクトルの製造方法であって、
（ａ）一対の前記Ｕ字型コアのうち、下側の前記Ｕ字型コアに前記コイルの前記直線部が挟まれるように前記コイルを配置する工程と、
（ｂ）一対の前記Ｕ字型コアにおける第１のＵ字型端面同士、および前記第１のＵ字型端面とは反対側の第２のＵ字型端面同士が面一になるように、上方から前記コイルの前記直線部を挟むように上側の前記Ｕ字型コアを配置する工程と、
を備える、リアクトルの製造方法。

【請求項11】

請求項１に記載のリアクトルを製造するリアクトルの製造方法であって、
（ｃ）下パンチの上面とダイスの内周面により形成されたキャビティ内に軟磁性材を充填する給粉工程と、
（ｄ）前記ダイスの上方に配置された上パンチを下降させて、前記軟磁性材を上方向から加圧する上加圧工程と、
（ｅ）前記上パンチおよび前記ダイスを同時にかつ同じ速度で下降させることによって、前記下パンチを相対的に上昇させるみなし下加圧工程と、
（ｆ）前記キャビティ内から成形された前記Ｕ字型コアを取り出す取り出し工程と、
を備える、リアクトルの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、リアクトルおよびリアクトルの製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般的に、電力変換装置に含まれるリアクトルを小型化するための手段として、電力変換装置のスイッチング周波数を高周波化することが挙げられている。しかしながら、高周波化によってリアクトルに含まれるコアで発生する渦電流損等の損失が増加する。その対策として、鉄粉等の軟磁性材を圧縮成形しコアを製造する方法がある。また、リアクトルの使用中にコイルから発生した熱を外部に逃がすために、コアの内部を樹脂でモールドして、コアの外部をヒートシンクと接触させる等の方法もある。

【0003】

リアクトルに所望の電気特性を得るために、コアの仕様を変更して、磁路長または磁路の面積を変更したり、磁路に空隙を設けたりする必要がある。このような空隙はコアギャップと呼ばれる。コアの仕様を変更した場合、圧縮成形用の金型も新たに製作する必要があるため、リアクトルの開発時間が長くなる。また、新たな金型の製作および保管等にかかるコストが増加するという問題もある。

【0004】

このような問題を解消するために、同じ形状のコアを複数使用してリアクトルを構成する方法がある。例えば特許文献１には、予め同じ形状のコアを成形し、所望の電気特性に合わせて、非磁性のケース内に必要な数のコアを配置して構成したリアクトルが記載されている。特許文献１に記載の技術では、ケース内におけるコアの収容およびコアギャップを形成するために仕切りが設けられている。これにより、リアクトルの仕様変更を容易にしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０２０／０６６６３１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ケースおよび複数の仕切りが必要となるため、部品の種類が多くなっていた。その結果、リアクトルの組立作業が煩雑になるという問題があった。

【0007】

そこで、本開示は、リアクトルの電気特性を容易に変更でき、かつ、組立作業の簡素化を実現可能な技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示に係るリアクトルは、互いの開口が対向するように上下に配置された一対のＵ字型コアにより構成されるコアユニットと、２つの前記開口により形成された、前記コアユニットの内部空間を通って巻回されるコイルとを備え、前記コイルは、一対の直線部と、一対の前記直線部の両端をそれぞれ繋ぐ一対のエンド部とを有し、前記コイルの前記直線部は、前記コアユニットの前記内部空間に収容される。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、コアユニットの個数を変更することで磁路の面積を変更できることから、リアクトルの電気特性を容易に変更することができる。リアクトルの電気特性を変更する際に、コアユニットを収容するためのケースおよびケース内に配置される複数の仕切り等を必要としないため、部品の種類が少なくなり、リアクトルの組立作業を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態１に係るリアクトルの斜視図である。

【図2】実施の形態１に係るリアクトルの上面図である。

【図3】実施の形態１に係るリアクトルが備えるＵ字型コアの斜視図である。

【図4】実施の形態１に係るリアクトルが備えるＵ字型コアの他の例の斜視図である。

【図5】実施の形態１に係るリアクトルが備えるコアユニットの斜視図である。

【図6】Ｕ字型コアを製造するための圧縮成形用金型の断面図である。

【図7】Ｕ字型コアを製造するための圧縮成形用金型の上面図である。

【図8】Ｕ字型コアの製造方法である圧縮成形工程の概略図である。

【図9】圧縮成形工程における上加圧工程を説明するための断面図である。

【図10】圧縮成形工程におけるみなし下加圧工程を説明するための断面図である。

【図11】圧縮成形工程における取り出し工程を説明するための断面図である。

【図12】絶縁処理前のコイルの斜視図である。

【図13】絶縁処理後のコイルの斜視図である。

【図14】絶縁処理後のコイルの断面図である。

【図15】下側のＵ字型コアにコイルを配置した状態を示す斜視図である。

【図16】実施の形態２に係るリアクトルの斜視図である。

【図17】実施の形態２に係るリアクトルの上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

＜実施の形態１＞
＜リアクトルの構成＞
実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、実施の形態１に係るリアクトルの斜視図である。図２は、実施の形態１に係るリアクトルの上面図である。

【0012】

図１と図２に示すように、リアクトルは、４つのコアユニット１０１１，１０１２，１０１３，１０１４と、コイル２と、３つのヒートシンク３とを備える。

【0013】

各コアユニット１０１１，１０１２，１０１３，１０１４は、互いの開口が対向するように上下に配置された一対のＵ字型コア１により構成される。一対のＵ字型コア１は共に、同一形状および同一寸法である。各コアユニット１０１１，１０１２，１０１３，１０１４は、２つの開口によりそれぞれ内部空間１１１（図５参照）を形成する。なお、コアユニット１０１１，１０１２，１０１３，１０１４について区別する必要がない場合は、それぞれをコアユニット１０１０と呼ぶ。

【0014】

コイル２は、亀甲形状に形成され、一対の直線部２０１と、一対の直線部２０１の両端をそれぞれ繋ぐ一対のエンド部２０２と、一対のエンド部２０２と結線するためのリード線部２０３とを有する。コイル２は、各コアユニット１０１０の内部空間１１１（図５参照）を通って巻回される。コイル２における一対の直線部２０１は、各コアユニット１０１０の内部空間１１１に収容される。

【0015】

＜Ｕ字型コアの構成＞
次に、Ｕ字型コア１について説明する。図３は、実施の形態１に係るリアクトルが備えるＵ字型コア１の斜視図である。図４は、実施の形態１に係るリアクトルが備えるＵ字型コア１の他の例の斜視図である。

【0016】

図３に示すように、Ｕ字型コア１は、一対の足部１０２と、一対の足部１０２の一端同士を繋ぐ繋ぎ部１０１とを有する。繋ぎ部１０１は、繋ぎ部内側面１０６と、繋ぎ部外側面１０７とを有する。各足部１０２は、足部端面１０３と、足部内側面１０４と、足部外側面１０５とを有する。一対の足部１０２は互いに平行であり、また繋ぎ部１０１と直交している。つまり、各足部１０２の足部内側面１０４と足部外側面１０５がそれぞれ平行であり、足部端面１０３と繋ぎ部内側面１０６と繋ぎ部外側面１０７がそれぞれ平行である。一対の足部１０２の足部内側面１０４と、繋ぎ部１０１の繋ぎ部内側面１０６により、Ｕ字型コア１の開口が形成される。

【0017】

一対の足部１０２の足部内側面１０４が共に繋ぎ部内側面１０６と直交しており、一対の足部１０２の足部外側面１０５が共に繋ぎ部外側面１０７と直交している。Ｕ字型コア１はさらに、対向する２つのＵ字型端面１０８を有する。２つのＵ字型端面１０８は互いに平行であり、足部端面１０３、足部内側面１０４、足部外側面１０５、繋ぎ部内側面１０６、および繋ぎ部外側面１０７と直交している。ここで、２つのＵ字型端面１０８が第１のＵ字型端面と、第１のＵ字型端面とは反対側の第２のＵ字型端面に相当する。

【0018】

また、Ｕ字型コア１は、鉄粉等の軟磁性材を圧縮成形することによって製造される。図３に示すように、足部内側面１０４が繋ぎ部内側面１０６と交わることによって形成された内側角部１０９と、足部外側面１０５が繋ぎ部外側面１０７と交わることによって形成された外側角部１１０は直角形状となっている。圧縮成形する際に圧力による金型に発生するクラックの防止、および金型からのＵ字型コア１の取り出しの容易化のために、内側角部１０９と外側角部１１０は直角形状でなくても良い。例えば図４に示すように、内側角部１０９と外側角部１１０を円弧形状にしても良い。

【0019】

次に、コアユニット１０１０を説明する。図５は、実施の形態１に係るリアクトルが備えるコアユニット１０１０の斜視図である。

【0020】

図３と図５に示すように、上側のＵ字型コア１と下側のＵ字型コア１は、それぞれの一対の足部端面１０３が互いに対向するように配置され、１つのコアユニット１０１０を構成する。また、コアユニット１０１０を構成する一対のＵ字型コア１が、それぞれの一方のＵ字型端面１０８が同じ平面上にあり、それぞれの他方のＵ字型端面１０８が同じ平面上にある。このように配置された一対のＵ字型コア１のそれぞれの足部内側面１０４と繋ぎ部内側面１０６によって、コイル２を収容するための内部空間１１１が構成される。

【0021】

また、図１と図２に示すように、コアユニット１０１１とコアユニット１０１２は、それぞれのＵ字型端面１０８が対向するように配置され、コアセット１０１５を構成する。コアユニット１０１３とコアユニット１０１４は、それぞれのＵ字型端面１０８が対向するように配置され、コアセット１０１６を構成する。コアセット１０１５は、コイル２における一対の直線部２０１のうちの一方に配置され、コアセット１０１６は、一対の直線部２０１のうちの他方に配置される。コアセット１０１５に属するコアユニット１０１１とコアユニット１０１２は、一方の直線部２０１に互いに離間した状態で配置される。コアセット１０１６に属するコアユニット１０１３とコアユニット１０１４は、他方の直線部２０１に互いに離間した状態で配置される。

【0022】

コアセット１０１５とコアセット１０１６に属する一対のＵ字型コア１における２つの第１のＵ字型端面同士、および２つの第２のＵ字型端面同士は面一となるように配置される。コアセット１０１５に属する一対のＵ字型コア１における足部外側面１０５と、コアセット１０１６に属する一対のＵ字型コア１における足部外側面１０５は対向するように配置される。ここで、コアセット１０１５が第１コアセットに相当し、コアセット１０１６が第２コアセットに相当する。

【0023】

なお、コアユニット１０１１とコアユニット１０１２は離間せずに互いに接触していてもよいし、コアユニット１０１３とコアユニット１０１４も離間せずに互いに接触していてもよい。また、各コアセット１０１５，１０１６に含まれるコアユニット１０１０の個数は２つに限定されることなく、１つ以上であればよい。すなわち、コアユニット１０１０を配置する空間および必要なリアクトルの性能に合わせて、コアユニット１０１０の個数および配置を変更してもよい。

【0024】

＜Ｕ字型コアの製造方法＞
次に、リアクトルの製造方法の一部であるＵ字型コア１の製造方法を説明する。図６は、Ｕ字型コア１を製造するための圧縮成形用金型の断面図である。図７は、Ｕ字型コア１を製造するための圧縮成形用金型の上面図である。図８は、Ｕ字型コア１の製造方法である圧縮成形工程の概略図である。

【0025】

図６と図７に示すように、圧縮成形用金型は、ダイス４と、下パンチ５と、ダイス４の上方に配置される上パンチ６と、芯棒７と、鉄粉等の軟磁性材を収容するダイスキャビティ４０１と、ダイス４のダイス上端面４０２に配置されるばね機構８とを備える。

【0026】

ダイス４のダイス外側面４０４は上下方向に延びる円筒形状であり、ダイス４のダイス内側面４０３に囲まれた空間が上下方向に延びる立方体形状となっている。芯棒７は上下方向に延びる立方体形状であり、ダイス４のダイス内側面４０３に囲まれた立方体形状の空間に配置される。このような配置によって、芯棒７の芯棒外側面７０１とダイス４のダイス内側面４０３で囲まれた空間が上下方向に延びるＵ字形状になり、上下方向に延びるＵ字形状のダイスキャビティ４０１を構成する。

【0027】

下パンチ５と上パンチ６はＵ字形状、具体的には、下パンチ上端面５０３と上パンチ下端面６０３がＵ字形状である。また、下パンチ５は、下パンチ内側面５０１が芯棒外側面７０１と、下パンチ外側面５０２がダイス内側面４０３と対向するように、ダイスキャビティ４０１内に挿入される。また、下パンチ内側面５０１と芯棒外側面７０１との間のクリアランス、および下パンチ外側面５０２とダイス内側面４０３との間のクリアランスは、使用する軟磁性材の粒径等に応じて設定される。この設定値は、別途実験および検討により決められる。

【0028】

また、本実施の形態で使用されるプレス機は単軸プレスである。つまり、プレス自体の機構が上方向からのみ加圧することができ、下方向からの加圧は不可であるため、金型では、ダイス４と、上パンチ６と、ばね機構８が可動であり、下パンチ５と芯棒７は固定である。

【0029】

図８に示すように、圧縮成形には、下パンチ５の下パンチ上端面５０３とダイス４のダイス内側面４０３により形成されたダイスキャビティ４０１内に例えば鉄粉等の軟磁性材を充填する給粉工程と、ダイス４の上方に配置された上パンチ６を下降させて、軟磁性材を上方向から加圧する上加圧工程と、上パンチ６およびダイス４を同時にかつ同じ速度で下降させることによって、下パンチ５を相対的に上昇させるみなし下加圧工程と、ダイスキャビティ４０１内から成形されたＵ字型コア１を取り出す取り出し工程が含まれている。

【0030】

次に、圧縮成形工程の各工程を説明する。図９は、圧縮成形工程における上加圧工程を説明するための断面図である。図１０は、圧縮成形工程におけるみなし下加圧工程を説明するための断面図である。図１１は、圧縮成形工程における取り出し工程を説明するための断面図である。

【0031】

図９に示すように、ダイス４のダイスキャビティ４０１内に例えば鉄粉９を充填し、給粉する。給粉方法として、設計仕様からＵ字型コア１の体積を計算し、この体積に目標の密度を掛けることで、Ｕ字型コア１の重量を計算し、計算によって得られた重量に相当する鉄粉９を、ダイスキャビティ４０１内に充填する方法がある。または他の給粉方法として、ダイス４の上部で鉄粉が入った粉箱（図示しない）を揺動させ、ダイスキャビティ４０１に鉄粉を充填した後、粉箱でダイス４のダイス上端面４０２、および芯棒７の芯棒上端面７０２にはみだした鉄粉を擦切る方法がある。

【0032】

この場合、目標となるＵ字型コア１の重量を、鉄粉のかさ密度で割ることで、給粉後の鉄粉の体積を計算し、さらに計算によって得られた体積をダイスキャビティ４０１のＵ字形状の断面の面積で割ることで、給粉後の鉄粉の高さを計算する。計算で得られた給粉後の鉄粉の高さに従い、下パンチ５の下パンチ上端面５０３とダイス上端面４０２との距離を決める必要がある。また、粉箱がダイス４のダイス上端面４０２を擦切るため、粉箱が芯棒７と衝突しないように、芯棒７の芯棒上端面７０２とダイス４のダイス上端面４０２が同じ平面になるようにする必要がある。

【0033】

給粉完了後、図９に示すように、ばね機構８をダイス４のダイス上端面４０２に配置し、上パンチ６を下降させ、上パンチ内側面６０１が芯棒外側面７０１と、上パンチ外側面６０２がダイス内側面４０３と対向するように、ダイスキャビティ４０１に挿入する。ダイスキャビティ４０１に挿入された上パンチ６を更に下降させ、鉄粉９と接触させることで、鉄粉９を上方向から加圧する。

【0034】

このとき、ばね機構８にも圧力がかかっている可能性がある。つまり、ばね機構８の下側に配置されているダイス４にも上方向からの圧力がかかっている可能性があるため、予め決められた上加圧のストローク距離が圧縮されるまで、ダイス４がばね機構８のばね力によって下方向に下がらないように、ばね機構８を選定する必要がある。

【0035】

予め決められたストローク距離を上方向から圧縮した後、図１０に示すように、更に上パンチ６とばね機構８に上方向から加圧する。上記のように、予め決められた上加圧のストローク距離が圧縮されるまでは、ダイス４がばね機構８のばね力によって下方向に下がらないようにする必要があるが、予め決められたストローク距離を上方向から圧縮したら、上パンチ６とダイス４を同時にかつ同じ速度で下降させる必要がある。そのため、ダイス４がばね機構８のばね力によって上パンチ６と同時にかつ同じ速度で下降できるように、ばね機構８を選定する必要がある。

【0036】

こうすることによって、ダイス４がばね機構８によって間接的に加圧され、上パンチ６と共に下方向に移動するが、上パンチ６とダイス４の移動速度が同じであるため、両者の相対位置が変わらず、鉄粉９の上面と上パンチ６およびダイス４の相対位置も変わらない。

【0037】

また、下パンチ５が固定されているため、ダイス４が下方向に移動すると、下パンチ５の位置が相対的に上方に移動し、下パンチ５と接触している鉄粉９の下面も上昇する。つまり、鉄粉９は下方向から圧縮されることになる。鉄粉９は実質的に下方向から圧縮されるが、下パンチ５が動作していないため、下パンチ５が動作する一般的な下加圧と区別するために、本工程をみなし下加圧工程と呼ぶ。

【0038】

みなし下加圧工程を完了した後、プレス機を操作して圧力を解放し、上パンチ６を上昇させる。このとき、ばね機構８にかかった圧力も解放される。つまり、ダイス４にかかっている上方向からの圧力も解放されるが、ダイスキャビティ４０１内に給粉された鉄粉９が径方向の外側、つまり、ダイス内側面４０３に向かって膨張するため、鉄粉９とダイス内側面４０３との摩擦力によって、ダイス４が上昇せずに、みなし下加圧工程完了後の位置を保つことができる。ただし、鉄粉９とダイス内側面４０３との摩擦力が弱い等の原因で、ダイス４が上昇しても構わない。

【0039】

その後、図１１に示すように、ばね機構８のみに上方向から圧力をかけ、ばね機構８を通して間接的にダイス４を下降させる。このとき、鉄粉９は既に上加圧工程とみなし下加圧工程によって、Ｕ字型コア１に圧縮成形されている。また、Ｕ字型コア１は下パンチ５の下パンチ上端面５０３上にあり、下パンチ５は固定されているため、ダイス４が下降すると、Ｕ字型コア１はダイス４に対して相対的に上昇する。圧力をかけ続けてＵ字型コア１全体がダイス上端面４０２よりも上方に上昇したとき、ダイス４が下降したままの状態で、Ｕ字型コア１を取り出す。その後、ばね機構８にかかった圧力を解放し、ダイス４を上昇させて、ダイス４を給粉が可能な位置に戻す。

【0040】

圧縮成形工程には、上加圧工程とみなし下加圧工程が含まれている。例えば上加圧のみで圧縮成形を行う場合、粉同士、および粉と金型との摩擦により、上方向から下方向に向けて、圧力が徐々に減衰し、圧縮成形されたＵ字型コア１の密度も上から下に向けて徐々に低くなる。つまり、上加圧工程のみで圧縮成形されたＵ字型コア１の軸方向の密度は、上パンチ６と接触していた部分が最も高く、下方向に向かって徐々に低くなり、下パンチ５と接触していた部分の密度が最も低くなる。このように成形されたＵ字型コア１には密度のばらつきが生じているため、Ｕ字型コア１の強度および電気特性にもばらつきが生じ、製品不良が起きる可能性がある。ここで、軸方向とは、図１に示すコアユニット１０１０における直線部２０１の延在方向に沿う方向である。

【0041】

Ｕ字型コア１の軸方向の密度ばらつきを抑制するために、一般には、多軸プレスを使用し、上下両方向から加圧する方法を採っているが、多軸プレスは高価で、金型の構造も複雑なため、本実施の形態では、単軸プレスを用いている。圧縮成形工程に上加圧工程とみなし下加圧工程を含めることで、多軸プレスの場合と同様に、Ｕ字型コア１の軸方向の密度ばらつきを抑制する効果が得られる。

【0042】

また、上加圧工程とみなし下加圧工程におけるそれぞれのストローク量は、Ｕ字型コア１の軸方向の密度ばらつきが最も小さくなるように予め別途の検証実験を行うことによって決められる。また、軸長が短いＵ字型コア１等、上加圧工程のみでも軸方向の密度のばらつきが少ないＵ字型コア１に関しては、みなし加圧工程を省略してもよい。

【0043】

次に、コイル２の配置方法を説明する。図１２は、絶縁処理前のコイル２の斜視図である。図１３は、絶縁処理後のコイル２の斜視図である。図１４は、絶縁処理後のコイル２の断面図である。図１５は、下側のＵ字型コア１にコイル２を配置した状態を示す斜視図である。

【0044】

上記で簡単に説明したが、図１２に示すように、コイル２は、亀甲形状に形成され、一対の直線部２０１と、一対のエンド部２０２と、リード線部２０３とを有する。

【0045】

また、各エンド部２０２は２つのエンド斜線部２０２１を有し、２つのエンド斜線部２０２１がこれらの間に位置するエンド峰部２０２２で交わる。別途の巻線工程でコイル２を巻線した後に、図１３に示すように、Ｕ字型コア１とコイル２の絶縁のために、コイル２の外周に例えば絶縁テープ１０等の絶縁材が巻き付けられて絶縁処理される。絶縁テープ１０等の絶縁材が巻き付けられたコイル２は、上記で説明したように、一対のＵ字型コア１のそれぞれの足部内側面１０４と繋ぎ部内側面１０６によって、構成された内部空間１１１に配置される。

【0046】

コイル２を内部空間１１１に配置する際は、図１５に示すように、コアセット１０１５とコアセット１０１６を構成するコアユニット１０１１，１０１２，１０１３，１０１４の一対のＵ字型コア１のうち、下側に設置されたＵ字型コア１における一対の足部１０２の間にコイル２の直線部２０１が挟まれるようにコイル２を配置する。

【0047】

次に、図１に示すように、一対のＵ字型コア１におけるＵ字型端面１０８同士、およびＵ字型端面１０８とは反対側のＵ字型端面１０８同士が面一になるように、上方からコイル２の直線部２０１を挟むように上側のＵ0字型コア１を配置する。

【0048】

また、必要なリアクトルの特性、例えばインダクタンスに合わせて、一対のＵ字型コア１における足部端面１０３（図３参照）同士を接触させる。または事前に特性に合わせて計算された距離だけ離す。こうすることでコイル２の直線部２０１がコアユニット１０１０の内部空間１１１に収容される。つまり、コイル２の一方の直線部２０１がコアセット１０１５に収容され、他方の直線部２０１がコアセット１０１６に収容されることになる。

【0049】

コイル２の配置が完了した後、コアユニット１０１０の固定を、例えば接着剤により接着してもよいし、ＳＵＳバンド等のバンドで縛って固定してもよい。コイル２は丸線を、巻き始めと巻き終りのリード線の両方がコイル２の外周側へ形成されるα巻で巻線されたものであるが、必ずしもα巻でなくでもよい。例えば、巻き始めがコイル２の内周側にあり、巻き終わりがコイル２の外周側にあるような巻き方であってもよい。また、コイル２の種類は例えば平角線コイルであってもよい。またコイル２の形状が亀甲形状ではなく、例えばエンド部２０２のエンド斜線部２０２１とエンド峰部２０２２がなく、エンド部２０２が円弧形状であってもよい。更に、エンド部２０２が直線状、つまりコイル２の形状が矩形状であってもよい。

【0050】

コイル２から発生した熱を外部に逃がすために、例えばアルミ材質で構成されたヒートシンク３が、図１と図２に示すように、コイル２の直線部２０１とエンド部２０２と直接接触するように設けられる。直線部２０１に設けられるヒートシンク３は、コアユニット１０１１とコアユニット１０１２との間、およびコアユニット１０１３とコアユニット１０１４との間にある直線部２０１の下側に配置される。エンド部２０２に設けられるヒートシンク３は、コアユニット１０１１，１０１２，１０１３，１０１４が配置されていないエンド部２０２の下側に配置される。

【0051】

また、電力変換装置に対するリアクトルの設置面を平坦化することで、リアクトルの設置を容易にすることができる。そのため、ヒートシンク３の下端面と、コアユニット１０１０を構成する２つのＵ字型コア１のうち、下側に配置されたＵ字型コア１の繋ぎ部外側面１０７と平面になるようにヒートシンク３を設計および配置することが望ましい。

【0052】

＜効果＞
以上のように、実施の形態１に係るリアクトルは、互いの開口が対向するように上下に配置された一対のＵ字型コア１により構成されるコアユニット１０１１，１０１２，１０１３，１０１４と、２つの開口により形成された、コアユニット１０１１，１０１２，１０１３，１０１４の内部空間１１１を通って巻回されるコイル２とを備え、コイル２は、一対の直線部２０１と、一対の直線部２０１の両端をそれぞれ繋ぐ一対のエンド部２０２とを有し、コイル２の直線部２０１は、コアユニット１０１１，１０１２，１０１３，１０１４の内部空間１１１に収容される。

【0053】

したがって、コアユニット１０１０の個数を変更することで磁路の面積を変更できることから、リアクトルの電気特性を容易に変更することができる。リアクトルの電気特性を変更する際に、コアユニット１０１０を収容するためのケースおよびケース内に配置される複数の仕切り等を必要としないため、部品の種類が少なくなり、リアクトルの組立作業を容易に行うことができる。これにより、リアクトルの歩留りが向上する。

【0054】

一対のＵ字型コア１は共に、同一形状および同一寸法であるため、部品の種類が更に少なくなる。そのため、Ｕ字型コア１を成形するための金型も複数種類必要でなく、１種類だけで対応することができる。

【0055】

一対のＵ字型コア１は共に、第１のＵ字型端面と、第１のＵ字型端面とは反対側の第２のＵ字型端面とを有し、一対のＵ字型コア１における２つの第１のＵ字型端面同士、および２つの第２のＵ字型端面同士は面一である。したがって、コイル２の直線部２０１を収容する内部空間１１１を構成することができる。また、一対のＵ字型コア１における足部端面１０３同士が対向するように配置されるため、一対のＵ字型コア１が閉じた形状になり、コイル２に電流を流すことによって作られる磁束の通り道になる。また、一対のＵ字型コア１の足部端面１０３同士を接触させる、または離すように配置し磁束の通り道に隙間を設けることによって、リアクトルにおける異なる要求性能に対応可能となる。

【0056】

複数のコアユニット１０１０は、コアユニット１０１１，１０１３とコアユニット１０１２，１０１４とを含み、コアユニット１０１１とコアユニット１０１２、およびコアユニット１０１３とコアユニット１０１４によって、それぞれコアセット１０１５およびコアセット１０１６を構成し、コアユニット１０１１とコアユニット１０１２、およびコアユニット１０１３とコアユニット１０１４は、それぞれ同じ直線部２０１に互いに離間した状態で配置される。また、リアクタンスは、コアセットを複数有し、複数のコアセットは、コアセット１０１５とコアセット１０１６とを含み、コアセット１０１５とコアセット１０１６は、互いに異なる直線部２０１に配置される。

【0057】

したがって、コアユニット１０１１とコアユニット１０１２間、およびコアユニット１０１３とコアユニット１０１４間の距離を変更することで、磁束の通り道の幅が変わるため、リアクトルにおける異なる要求性能に対応可能となる。また、コイル２の大きさの変更、すなわち、直線部２０１の長さの変更にも対応可能となる。

【0058】

実施の形態１に係るリアクトルは、コイル２と直接接触するように配置されたヒートシンク３をさらに備えるため、コイル２からの熱を素早く外部に放出できる。

【0059】

ヒートシンク３の下端面は、コアユニット１０１０の下端面と同一平面上に位置するため、ヒートシンク３の設置性が向上する。

【0060】

実施の形態１に係るリアクトルの製造方法は、一対のＵ字型コア１のうち、下側のＵ字型コア１にコイル２の直線部２０１が挟まれるようにコイル２を配置する工程（ａ）と、一対のＵ字型コア１における第１のＵ字型端面同士、および第１のＵ字型端面とは反対側の第２のＵ字型端面同士が面一になるように、上方からコイル２の直線部２０１を挟むように上側のＵ字型コア１を配置する工程（ｂ）とを備える。したがって、一対のＵ字型コア１に対するコイル２の組み立てが簡単になる。

【0061】

また、実施の形態１に係るリアクトルの製造方法は、下パンチ５の上面とダイス４の内周面により形成されたダイスキャビティ４０１内に軟磁性材である鉄粉９を充填する給粉工程（ｃ）と、ダイス４の上方に配置された上パンチ６を下降させて、鉄粉９を上方向から加圧する上加圧工程（ｄ）と、上パンチ６およびダイス４を同時にかつ同じ速度で下降させることによって、下パンチ５を相対的に上昇させるみなし下加圧工程（ｅ）と、ダイスキャビティ４０１内から成形されたＵ字型コア１を取り出す取り出し工程（ｆ）とを備える。

【0062】

したがって、単軸プレスを使用することで、多軸プレスを使用する場合と比べて、成形工程がシンプルであり、プレス機と金型の構造が簡単になる。そのため、一対のＵ字型コア１の製造コスト、ひいてはリアクトルの製造コストを低減できる。また、一般的な片方向だけの加圧成形の場合、製品の加圧の接触面に近いところの密度が高く、接触面から離れると密度が低くなるが、本実施の形態では、みなし下加圧工程が行われるため、Ｕ字型コア１における軸方向の密度が均一になる。これにより、Ｕ字型コア１の品質不良を抑制できる。

【0063】

＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係るリアクトルについて説明する。図１６は、実施の形態２に係るリアクトルの斜視図である。図１７は、実施の形態２に係るリアクトルの上面図である。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。

【0064】

図１６と図１７に示すように、各Ｕ字型コア１のＵ字型端面１０８の形状と寸法は同じであるが、コアユニット１０１１とコアユニット１０１２は互いに軸長が異なっており、コアユニット１０１３とコアユニット１０１４も互いに軸長が異なっている。また、コアセット１０１５に属するコアユニット１０１１およびコアユニット１０１２の軸長の合計は、コアセット１０１６に属するコアユニット１０１１およびコアユニット１０１２の軸長の合計と等しい。このように異なる軸長のＵ字型コア１を用いることで、リアクトルの電気特性であるインダクタンスを調整することができる。

【0065】

各コアユニット１０１０を構成する一対のＵ字型コア１は共に、同一形状および同一寸法である。具体的には、コアユニット１０１１を構成する一対のＵ字型コア１は共に、同一形状および同一寸法であり、コアユニット１０１２を構成する一対のＵ字型コア１は共に、同一形状および同一寸法である。また、コアユニット１０１３を構成する一対のＵ字型コア１は共に、同一形状および同一寸法であり、コアユニット１０１４を構成する一対のＵ字型コア１は共に、同一形状および同一寸法である。

【0066】

本実施の形態のＵ字型コア１の製造方法は実施の形態１の場合と同じである。軸長が異なるＵ字型コア１を製造する場合は、設計仕様からＵ字型コア１の体積を計算し、目標の密度を掛けることで、Ｕ字型コア１の重量を計算し、計算によって得られた重量に相当する鉄粉を、ダイスキャビティ４０１内に充填すればよい。Ｕ字型端面１０８の形状と寸法が同じであるため、金型を変更する必要がない。また、コイル２の配置方法についても実施の形態１の場合と同じである。

【0067】

＜効果＞
以上のように、実施の形態２に係るリアクトルは、コアユニット１０１０を複数有し、コアユニット１０１０における直線部２０１の延在方向に沿う方向の長さである軸長は、コアユニット１０１０ごとに異なる。したがって、軸長が異なるコアユニット１０１０を組み合わせることで、リアクトルにおける異なる要求性能に対応可能となる。また、Ｕ字型端面１０８が同じであるため、同じ金型を使用してコアユニット１０１０を製造することができる。Ｕ字型コア１を成形する際は、金型に充填する原材料の粉の量を調整することで、Ｕ字型コア１の軸長を調整できる。

【0068】

コアユニット１０１１とコアユニット１０１２は互いに、軸長が異なっており、またコアユニット１０１３とコアユニット１０１４は互いに、軸長が異なっており、コアセット１０１５に属するコアユニット１０１１およびコアユニット１０１２の軸長の合計は、コアセット１０１６に属するコアユニット１０１３およびコアユニット１０１４の軸長の合計と等しい。したがって、コアセット１０１５側とコアセット１０１６側において磁束の分布が同じになり、磁束の分布のばらつきを抑制できる。

【0069】

＜実施の形態１，２の変形例＞
コイル２のエンド部２０２にコアユニット１０１０が配置されないため、いずれの実施の形態でもエンド部２０２にヒートシンク３を配置できるが、直線部２０１に配置されるヒートシンク３に関しては、Ｕ字型コア１の軸長、コアユニット１０１０の個数、および直線部２０１の長さによってはヒートシンク３を配置できない可能性がある。この際、コイル２の発熱が基準値を満たしていれば、必ずしも直線部２０１にヒートシンク３を配置しなくてもよい。

【0070】

なお、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

【0071】

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。

【0072】

（付記１）
互いの開口が対向するように上下に配置された一対のＵ字型コアにより構成されるコアユニットと、
２つの前記開口により形成された、前記コアユニットの内部空間を通って巻回されるコイルと、を備え、
前記コイルは、一対の直線部と、一対の前記直線部の両端をそれぞれ繋ぐ一対のエンド部とを有し、
前記コイルの前記直線部は、前記コアユニットの前記内部空間に収容される、リアクトル。

【0073】

（付記２）
一対の前記Ｕ字型コアは共に、同一形状および同一寸法である、付記１に記載のリアクトル。

【0074】

（付記３）
前記コアユニットを複数有し、
前記コアユニットにおける前記直線部の延在方向に沿う方向の長さである軸長は、前記コアユニットごとに異なる、付記１に記載のリアクトル。

【0075】

（付記４）
一対の前記Ｕ字型コアは共に、第１のＵ字型端面と、前記第１のＵ字型端面とは反対側の第２のＵ字型端面とを有し、
一対の前記Ｕ字型コアにおける２つの前記第１のＵ字型端面同士、および２つの前記第２のＵ字型端面同士は面一である、付記１に記載のリアクトル。

【0076】

（付記５）
複数の前記コアユニットは、第１コアユニットと第２コアユニットとを含み、
前記第１コアユニットと前記第２コアユニットによりコアセットを構成し、
前記第１コアユニットと前記第２コアユニットは、同じ前記直線部に互いに離間した状態で配置される、付記３に記載のリアクトル。

【0077】

（付記６）
前記コアセットを複数有し、
複数の前記コアセットは、第１コアセットと第２コアセットとを含み、
前記第１コアセットと前記第２コアセットは、互いに異なる前記直線部に配置される、付記５に記載のリアクトル。

【0078】

（付記７）
前記第１コアユニットと前記第２コアユニットは互いに、前記軸長が異なっており、
前記第１コアセットに属する前記第１コアユニットおよび前記第２コアユニットの前記軸長の合計は、前記第２コアセットに属する前記第１コアユニットおよび前記第２コアユニットの前記軸長の合計と等しい、付記６に記載のリアクトル。

【0079】

（付記８）
前記コイルと直接接触するように配置されたヒートシンクをさらに備える、付記５から付記７のいずれか１項に記載のリアクトル。

【0080】

（付記９）
前記ヒートシンクの下端面は、前記第１コアユニットおよび前記第２コアユニットの下端面と同一平面上に位置する、付記８に記載のリアクトル。

【0081】

（付記１０）
付記１に記載のリアクトルを製造するリアクトルの製造方法であって、
（ａ）一対の前記Ｕ字型コアのうち、下側の前記Ｕ字型コアに前記コイルの前記直線部が挟まれるように前記コイルを配置する工程と、
（ｂ）一対の前記Ｕ字型コアにおける第１のＵ字型端面同士、および前記第１のＵ字型端面とは反対側の第２のＵ字型端面同士が面一になるように、上方から前記コイルの前記直線部を挟むように上側の前記Ｕ字型コアを配置する工程と、
を備える、リアクトルの製造方法。

【0082】

（付記１１）
付記１に記載のリアクトルを製造するリアクトルの製造方法であって、
（ｃ）下パンチの上面とダイスの内周面により形成されたキャビティ内に軟磁性材を充填する給粉工程と、
（ｄ）前記ダイスの上方に配置された上パンチを下降させて、前記軟磁性材を上方向から加圧する上加圧工程と、
（ｅ）前記上パンチおよび前記ダイスを同時にかつ同じ速度で下降させることによって、前記下パンチを相対的に上昇させるみなし下加圧工程と、
（ｆ）前記キャビティ内から成形された前記Ｕ字型コアを取り出す取り出し工程と、
を備える、リアクトルの製造方法。

【符号の説明】

【0083】

１ Ｕ字型コア、２ コイル、３ ヒートシンク、４ ダイス、５ 下パンチ、６ 上パンチ、１０８ Ｕ字型端面、１１１ 内部空間、２０１ 直線部、２０２ エンド部、４０１ ダイスキャビティ、１０１０，１０１１，１０１２，１０１３，１０１４ コアユニット、１０１５，１０１６ コアセット。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】