特開 2024-171664 リアクトル、コンバータ、および電力変換装置

(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】P2024171664

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】リアクトル、コンバータ、および電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H01F 37/00 20060101AFI20241205BHJP

   H01F 27/32 20060101ALI20241205BHJP

   H02M 3/155 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

H01F37/00 J

H01F37/00 M

H01F27/32 140

H02M3/155 Y

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023088800

(22)【出願日】2023-05-30

(71)【出願人】

【識別番号】395011665

【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所

(71)【出願人】

【識別番号】000183406

【氏名又は名称】住友電装株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100147

【弁理士】

【氏名又は名称】山野 宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116366

【弁理士】

【氏名又は名称】二島 英明

(72)【発明者】

【氏名】高井 良典

(72)【発明者】

【氏名】山本 伸一郎

(72)【発明者】

【氏名】名田 將人

【テーマコード（参考）】

5E044

5H730

【Ｆターム（参考）】

5E044CA09

5E044CB09

5H730AS04

5H730AS05

5H730AS08

5H730AS13

5H730AS17

5H730BB13

5H730BB14

5H730BB57

5H730DD03

5H730DD04

5H730DD16

5H730FG01

5H730ZZ17

(57)【要約】

【課題】小型で、かつ取付面に対する電気絶縁が十分に確保されたリアクトルを提供する。
【解決手段】巻回部を有するコイルと、前記巻回部の内側に配置された内側コア部、および前記巻回部の外側に配置された外側コア部を有する磁性コアと、前記巻回部の端面と前記外側コア部との間に配置されたスペーサと、を備え、前記外側コア部は、第一方向に直交する第一面を備え、前記第一方向は、前記巻回部の軸線に交差する方向であり、前記スペーサは、前記第一面に沿って延び、前記第一面に重複している第一庇部と、前記第一方向に向かって突出する第一凸部と、を備え、前記第一凸部は、前記外側コア部および前記巻回部よりも前記第一方向に突出している、リアクトル。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

巻回部を有するコイルと、
前記巻回部の内側に配置された内側コア部、および前記巻回部の外側に配置された外側コア部を有する磁性コアと、
前記巻回部の端面と前記外側コア部との間に配置されたスペーサと、を備え、
前記外側コア部は、第一方向に直交する第一面を備え、前記第一方向は、前記巻回部の軸線に交差する方向であり、
前記スペーサは、
前記第一面に沿って延び、前記第一面に重複している第一庇部と、
前記第一方向に向かって突出する第一凸部と、を備え、
前記第一凸部は、前記外側コア部および前記巻回部よりも前記第一方向に突出している、
リアクトル。

【請求項2】

前記第一面は平面部と凹部とを備え、
前記第一庇部は前記凹部に配置されており、
前記平面部と、前記第一庇部における前記第一方向を向く面と、が面一である、請求項１に記載のリアクトル。

【請求項3】

前記第一凸部から前記スペーサの表面に沿って前記外側コア部にいたる沿面距離が４ｍｍ以上である、請求項１または請求項２に記載のリアクトル。

【請求項4】

前記第一庇部における前記第一方向を向く面と、前記巻回部における前記第一方向を向く面とが、面一である、請求項１または請求項２に記載のリアクトル。

【請求項5】

前記内側コア部は、樹脂中に軟磁性粉末が分散された複合材料によって構成されており、
前記内側コア部は、前記巻回部の内周面に接触している、請求項１または請求項２に記載のリアクトル。

【請求項6】

前記外側コア部は、前記複合材料によって構成されており、
前記内側コア部と前記外側コア部とは一体物である、請求項５に記載のリアクトル。

【請求項7】

前記巻回部は、前記第一方向に薄くなった扁平形状を有する、請求項１または請求項２に記載のリアクトル。

【請求項8】

前記外側コア部は、前記第一方向と反対向きの第二方向を向いた第二面を備え、
前記スペーサは、
前記第二面に沿って延び、前記第二面に重複している第二庇部と、
前記第二方向に向かって突出する第二凸部と、を備え、
前記第二凸部は、前記外側コア部および前記巻回部よりも前記第二方向に突出している、請求項１または請求項２に記載のリアクトル。

【請求項9】

請求項１または請求項２に記載のリアクトルを備える、
コンバータ。

【請求項10】

請求項９に記載のコンバータを備える、
電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、リアクトル、コンバータ、および電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、巻回部を有するコイルと磁性コアとを備えるリアクトルを開示する。特許文献１のリアクトルでは、磁性コアを覆う樹脂モールド部が形成されており、その樹脂モールド部には固定部が形成されている。固定部は、リアクトルを配置する配置対象の取付面にリアクトルを固定するための構成である。樹脂モールド部は、巻回部と磁性コアとの間の電気絶縁を確保すると共に、磁性コアと配置対象との電気絶縁を確保している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－５０８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

リアクトルが配置される空間が小さい場合、リアクトルを小型化することが求められている。しかし、リアクトルを小型化するために樹脂モールド部を省略すると、コイルに流れる電流が磁性コアを介して取付面に導通するおそれがある。

【0005】

本開示の目的の一つは、小型で、かつ取付面に対する電気絶縁を十分に確保できるリアクトルを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のリアクトルは、
巻回部を有するコイルと、
前記巻回部の内側に配置された内側コア部、および前記巻回部の外側に配置された外側コア部を有する磁性コアと、
前記巻回部の端面と前記外側コア部との間に配置されたスペーサと、を備え、
前記外側コア部は、第一方向に直交する第一面を備え、前記第一方向は、前記巻回部の軸線に交差する方向であり、
前記スペーサは、
前記第一面に沿って延び、前記第一面に重複している第一庇部と、
前記第一方向に向かって突出する第一凸部と、を備え、
前記第一凸部は、前記外側コア部および前記巻回部よりも前記第一方向に突出している。

【発明の効果】

【0007】

本開示のリアクトルは、小型で、かつ取付面に対する電気絶縁が十分に確保されたリアクトルである。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態１に記載されるリアクトルを斜め上方から見た概略斜視図である。

【図2】図２は、図１に示されるリアクトルを斜め下方から見た概略斜視図である。

【図3】図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。

【図4】図４は、図１に示されるリアクトルに備わるスペーサの概略斜視図である。

【図5】図５は、実施形態１に記載されるリアクトルにおける沿面距離を説明する説明図である。

【図6】図６は、細長い空間を有するケースにおけるリアクトルの配置状態を示す概略構成図である。

【図7】図７は、ハイブリッド自動車の電源系統を模式的に示す構成図である。

【図8】図８は、コンバータを備える電力変換装置の一例を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

【0010】

＜１＞実施形態に係るリアクトルは、
巻回部を有するコイルと、
前記巻回部の内側に配置された内側コア部、および前記巻回部の外側に配置された外側コア部を有する磁性コアと、
前記巻回部の端面と前記外側コア部との間に配置されたスペーサと、を備え、
前記外側コア部は、第一方向に直交する第一面を備え、前記第一方向は、前記巻回部の軸線に交差する方向であり、
前記スペーサは、
前記第一面に沿って延び、前記第一面に重複している第一庇部と、
前記第一方向に向かって突出する第一凸部と、を備え、
前記第一凸部は、前記外側コア部および前記巻回部よりも前記第一方向に突出している。

【0011】

リアクトルの第一凸部が取付面に接触するようにリアクトルを取付面に配置することで、リアクトルを取付面に直置きできる。その際、磁性コアの外側コア部と取付面との電気絶縁が第一凸部と第一庇部によって確保される。従って、上記リアクトルでは、磁性コアを覆うモールド樹脂部が必要ない。磁性コアを覆うモールド樹脂部を有さないリアクトルは小型であり、例えば細長い空間に配置できる。

【0012】

＜２＞上記＜１＞に記載されるリアクトルにおいて、
前記第一面は平面部と凹部とを備え、
前記第一庇部は前記凹部に配置されており、
前記平面部と、前記第一庇部における前記第一方向を向く面と、が面一であっても良い。

【0013】

凹部に第一庇部が配置されることで、第一方向におけるリアクトルの厚さが薄くなる。このようなリアクトルは例えば、細長い空間に配置し易い。

【0014】

＜３＞上記＜１＞または＜２＞に記載されるリアクトルにおいて、
前記第一凸部から前記スペーサの表面に沿って前記外側コア部にいたる沿面距離が４ｍｍ以上であっても良い。

【0015】

上記沿面距離が４ｍｍ以上であれば、外側コア部と取付面との間の電気絶縁が十分に確保される。

【0016】

＜４＞上記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載されるリアクトルにおいて、
前記第一庇部における前記第一方向を向く面と、前記巻回部における前記第一方向を向く面とが、面一であっても良い。

【0017】

上記＜４＞に記載される構成によれば、巻回部が取付面に接触しない範囲で巻回部を大きくできる。その結果、巻回部の内部に配置される内側コア部の磁路断面積を十分に確保できる。

【0018】

＜５＞上記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載されるリアクトルにおいて、
前記内側コア部は、樹脂中に軟磁性粉末が分散された複合材料によって構成されており、
前記内側コア部は、前記巻回部の内周面に接触していても良い。

【0019】

上記構成＜５＞に記載される構成によれば、巻回部の内部に複合材料を充填するだけで内側コア部を作製できる。また、巻回部の内部に配置される内側コア部の磁路断面積を大きくできる。

【0020】

＜６＞上記＜５＞に記載されるリアクトルにおいて、
前記外側コア部は、前記複合材料によって構成されており、
前記内側コア部と前記外側コア部とは一体物であっても良い。

【0021】

上記＜６＞に記載される構成によれば、内側コア部と外側コア部とを一度に作製できる。従って、リアクトルの生産性が向上する。

【0022】

＜７＞上記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載されるリアクトルにおいて、
前記巻回部は、前記第一方向に薄くなった扁平形状を有していても良い。

【0023】

上記＜７＞に記載される構成によれば、リアクトルを取付面に配置したとき、取付面の鉛直方向におけるリアクトルの高さを低くできる。このようなリアクトルは例えば、細長い空間に配置し易い。

【0024】

＜８＞上記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載されるリアクトルにおいて、
前記外側コア部は、前記第一方向と反対向きの第二方向を向いた第二面を備え、
前記スペーサは、
前記第二面に沿って延び、前記第二面に重複している第二庇部と、
前記第二方向に向かって突出する第二凸部と、を備え、
前記第二凸部は、前記外側コア部および前記巻回部よりも前記第二方向に突出していても良い。

【0025】

上記＜８＞に記載される構成によれば、細長い空間にはめ込むようにリアクトルを配置できる。細長い空間は、互いに向き合う第一取付面と第二取付面を備える。この場合、第一取付面と第二取付面のそれぞれに第一凸部と第二凸部が接触するようにリアクトルが配置される。第一取付面と外側コア部との電気絶縁は第一凸部と第一庇部によって確保され、第二取付面と外側コア部との電気絶縁は第二凸部と第二庇部によって確保される。

【0026】

＜９＞本開示のコンバータは、上記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載されるリアクトルを備える。

【0027】

実施形態に係るリアクトルは小型・軽量である。従って、実施形態に係るリアクトルを備えるコンバータも小型・軽量である。

【0028】

＜１０＞本開示の電力変換装置は、上記＜９＞に記載されるコンバータを備える。

【0029】

実施形態に係るコンバータは小型・軽量である。従って、実施形態に係るコンバータを備える電力変換装置も小型・軽量である。

【0030】

［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示のリアクトル、コンバータ、および電力変換装置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。

【0031】

＜実施形態１＞
図１および図２に示される本例のリアクトル１は、コイル２と磁性コア３とスペーサ４，５とを備える。本例の特徴の一つは、スペーサ４，５の構成にある。以下、本開示のリアクトル１の詳細を説明する。

【0032】

≪コイル≫
コイル２は、少なくとも一つの巻回部２１を有する。本例のコイル２は、一つの巻回部２１を備える。巻回部２１は巻線を螺旋状に巻回して構成される。巻線は、公知の巻線を利用できる。本形態の巻線は、絶縁被覆を有する導体線からなる被覆平角線である。導体線は例えば、銅製の平角線で構成されている。絶縁被覆は例えば、エナメルからなる。本例の巻回部２１は、被覆平角線をエッジワイズ巻きしたエッジワイズコイルである。

【0033】

巻回部２１の形状は角筒形状である。すなわち、本例の巻回部２１の端面形状は矩形枠状である。本例の巻回部２１の角部は丸められている。本例の巻回部２１はさらに、巻回部２１の軸線に沿って巻回部２１を見たときに長方形である扁平形状を備える。

【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、巻回部２１の軸線に沿って巻回部２１の第一の端部から第二の端部に向かう方向がＸ１方向である。巻回部２１の第一の側面から第二の側面に向かう方向がＹ１方向である。Ｙ１方向はＸ１方向に直交する。第一の側面と第二の側面は、扁平な巻回部２１をＸ１方向に見たとき、短辺を構成する面である。Ｘ１方向とＹ１方向に直交する方向がＺ１方向である。Ｘ２方向、Ｙ２方向、およびＺ２方向はそれぞれ、Ｘ１方向の反対方向、Ｙ１方向の反対方向、およびＺ１方向の反対方向である。

【0035】

本例の巻回部２１は第一方向に薄くなった扁平形状を有する。本例における第一方向は、後述する外側コア部３２の説明において述べるようにＺ１方向に一致する。この扁平な巻回部２１をＸ１方向に見たとき、Ｙ１方向に沿った巻回部２１の長さを巻回部２１の幅Ｗとし、Ｚ１方向に沿った巻回部２１の長さを巻回部２１の高さＨとしたとき、巻回部２１の幅Ｗと高さＨの比Ｈ／Ｗは例えば、１／２０以上１未満である。比Ｈ／Ｗは１／１５以上１未満でも良いし、１／１０以上１未満でも良い。このような扁平形状を有する巻回部２１は、図６に示すような細長い空間９０に配置し易い。

【0036】

巻線の端部２２，２３は巻回部２１から引き出されている。本例では、端部２２と端部２３は共に、巻回部２１からＹ２方向に向かって引き出されている。端部２２，２３では絶縁被覆が剥がされて導体線が露出している。露出した導体線には、図示しない端子部材が接続される。端部２２，２３は、巻回部２１の高さＨの範囲内に収まっている。そのため、端部２２，２３が、Ｚ１方向における巻回部２１の寸法を大きくすることはない。

【0037】

本例とは異なり、巻回部２１が例えば二つある場合、二つの巻回部２１はそれぞれ独立した電源につながっていても良いし、一つの電源につながっていても良い。

【0038】

≪磁性コア≫
磁性コア３は、その内部に閉磁路が形成される磁性体である。磁性コア３は、圧粉成形体または複合材料の成形体である。磁性コア３は、圧粉成形体からなるコア片と、複合材料の成形体からなるコア片とを組み合わせて構成しても良いし、圧粉成形体からなるコア片の外周を複合材料で覆うことで構成しても良い。

【0039】

圧粉成形体は、軟磁性粉末を含む原料粉末を加圧成形したものである。軟磁性粉末は例えば、純鉄または鉄合金である。鉄合金は例えば、Ｆｅ（鉄）－Ｓｉ（シリコン）合金、またはＦｅ－Ｎｉ（ニッケル）合金である。原料粉末には潤滑剤が含まれていても良い。圧粉成形体における軟磁性粉末の含有量は、圧粉成形体全体を１００体積％としたとき、例えば８０体積％超、さらには８５体積％以上である。

【0040】

複合材料の成形体は、軟磁性粉末と未固化の樹脂との混合物を金型に充填し、樹脂を固化させたものである。複合材料の成形体では、軟磁性粉末が樹脂中に分散されている。樹脂は例えば、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ナイロン６またはナイロン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）樹脂である。樹脂は、不飽和ポリエステルに炭酸カルシウムやガラス繊維が混合されたＢＭＣ（Ｂｕｌｋ ｍｏｌｄｉｎｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）、ミラブル型シリコーンゴム、ミラブル型ウレタンゴムでも良い。複合材料における軟磁性粉末の含有量は、複合材料全体を１００体積％としたとき、例えば３０体積％以上８０体積％以下である。複合材料における軟磁性粉末の含有量はさらに、５０体積％以上、６０体積％以上、または７０体積％以上でも良い。

【0041】

磁性コア３は、図３に示されるように、内側コア部３１と外側コア部３２とを備える。図３では、内側コア部３１と外側コア部３２との境界を二点鎖線で示している。内側コア部３１は、コイル２の巻回部２１の内部に配置され、巻回部２１の軸線に沿っている。内側コア部３１の数は巻回部２１の数と同じである。本例の巻回部２１の数は一つなので、本例の内側コア部３１の数も一つである。本例では、磁性コア３のうち、巻回部２１の軸線に沿った部分の両端部が巻回部２１の端面から突出している。その突出する部分も内側コア部３１の一部である。

【0042】

外側コア部３２は、磁性コア３のうち、巻回部２１の外部に配置される部分である。外側コア部３２の形状は、内側コア部３１の端部をつなぐ形状であれば特に限定されない。図１および図２に示されるように、本例の外側コア部３２は、巻回部２１におけるＸ１方向の端面に臨むエンドコア部３２１と、巻回部２１におけるＸ２方向の端面に臨むエンドコア部３２２と、巻回部２１におけるＹ１方向の側面に臨むサイドコア部３２３と、で構成されている。この外側コア部３２は、Ｚ２方向に見たときに矩形Ｃ字状である。本例とは異なり、サイドコア部の数は二つでも良い。その場合、外側コア部３２は、サイドコア部３２３に加えて、巻回部２１におけるＹ２方向の側面に臨むサイドコア部を備える。このような外側コア部３２は、Ｚ２方向に見たときに矩形環状である。その他、巻回部２１の数と内側コア部３１の数が二つである場合、外側コア部３２は例えば、二つの内側コア部３１，３１のＸ１方向の端部をつなぐエンドコア部と、二つの内側コア部３１，３１のＸ２方向の端部をつなぐエンドコア部とで構成される。

【0043】

外側コア部３２は、第一方向を向いた第一面３３（図１）と、第二方向を向いた第二面３４（図２）とを備える。第一面３３は、巻回部２１の軸線をＸ軸とする三次元直交座標のいずれかの軸に沿った方向から巻回部２１を見て、最も広い面積を有する巻回部２１の面と平行な面である。第一方向は、巻回部２１の軸線に交差する方向である。例えば第一方向は、巻回部２１の軸線に直交し、リアクトル１が取り付けられる取付面に向かう方向である。本例では、Ｚ１方向が第一方向である。第二方向は第一方向の反対方向である。本例では、Ｚ２方向が第二方向である。本例とは異なり、Ｚ２方向が第一方向でも良いし、Ｙ１方向が第一方向でも良いし、Ｙ２方向が第一方向でも良い。

【0044】

本例の第一面３３は、図１に示されるように、二つのエンドコア部３２１，３２２におけるＺ１方向を向く面と、サイドコア部３２３におけるＺ１方向を向く面とで構成されている。つまり、本例の第一面３３はＺ２方向に見てＣ字状である。この第一面３３は、図３に示されるように、平面部３３ｓと、エンドコア部３２１の位置に形成される凹部３３ｃと、エンドコア部３２２の位置に形成される凹部３３ｃと、を備える。第一面３３の大部分は平面部３３ｓである。平面部３３ｓはＸＹ平面に平行である。二つの凹部３３ｃのうち、Ｘ１方向に配置された凹部３３ｃは、エンドコア部３２１における巻回部２１寄りの部分に形成されている。一方、Ｘ２方向に配置された凹部３３ｃは、エンドコア部３２２における巻回部２１寄りの部分に形成されている。二つの凹部３３ｃ，３３ｃは、Ｚ２方向、すなわち第二方向に平面部３３ｓよりも凹んだ部分である。この凹部３３ｃ，３３ｃには、後述するスペーサ４，５の第一庇部４０，５０が配置される。

【0045】

本例の第二面３４は、図２に示されるように、二つのエンドコア部３２１，３２２におけるＺ２方向を向く面と、サイドコア部３２３におけるＺ２方向を向く面とで構成されている。つまり、本例の第二面３４はＺ１方向に見てＣ字状である。この第二面３４は、図３に示されるように、平面部３４ｓと、エンドコア部３２１の位置に形成される凹部３４ｃと、エンドコア部３２２の位置に形成される凹部３４ｃと、を備える。第二面３４の大部分は平面部３４ｓである。平面部３４ｓはＸＹ平面に平行である。二つの凹部３４ｃのうち、Ｘ１方向に配置された凹部３４ｃは、エンドコア部３２１における巻回部２１寄りの部分に形成されている。一方、Ｘ２方向に配置された凹部３４ｃはエンドコア部３２２における巻回部２１寄りの部分に形成されている。二つの凹部３４ｃ，３４ｃは、Ｚ１方向、すなわち第一方向に平面部３４ｓよりも凹んだ部分である。この凹部３４ｃ，３４ｃには、後述するスペーサ４，５の第二庇部４２，５２が配置される。

【0046】

本例の磁性コア３は、複合材料の成形体によって形成されている。より具体的には、内側コア部３１と外側コア部３２とが複合材料からなる一体物である。このような磁性コア３は、コイル２が配置された金型内に複合材料を充填することで作製される。

【0047】

巻回部２１の内部に充填された複合材料は内側コア部３１を構成する。この内側コア部３１は、巻回部２１の内周面２１ｓに接触する。この場合、巻回部２１の内周面２１ｓと内側コア部３１との間には別の部材が配置されていない。従って、巻回部２１内における内側コア部３１の磁路断面積が大きく確保される。ここで、巻回部２１を構成する巻線の絶縁被覆の一部にピンホールなどの欠陥がある場合、巻線の導体線と内側コア部３１とが部分的に接触する可能性がある。しかし、導体線と内側コア部３１とが局所的に接触しても、リアクトル１の特性がわずかに低下するだけで、その接触が大きな問題となることはない。

【0048】

金型内における巻回部２１の外部に充填された複合材料は外側コア部３２を構成する。外側コア部３２の外周は樹脂などでモールドされておらず、リアクトル１の外部に露出している。つまり、外側コア部３２の外周面はリアクトル１の外周面の一部を構成する。この裸の外側コア部３２が、リアクトル１が取り付けられる取付面に直接接触していると、外側コア部３２から取付面に導電路が形成される。仮に、巻回部２１の導体線から内側コア部３１に電流が漏れたとき、外側コア部３２が取付面に接触していた場合、電流が地絡してリアクトル１が動作しなくなる恐れがある。本例では、後述するスペーサ４，５が、外側コア部３２と取付面との間の電気絶縁を確保している。

【0049】

≪スペーサ≫
本例のリアクトル１は二つのスペーサ４，５を備える。スペーサ４は、巻回部２１の端面と外側コア部３２のエンドコア部３２１との間に配置される。スペーサ５は、巻回部２１の端面と外側コア部３２のエンドコア部３２２との間に配置される。これらスペーサ４，５によって、巻回部２１と外側コア部３２との間の電気絶縁が確保される。

【0050】

スペーサ４，５は、電気絶縁性の材料によって構成される。当該材料は例えば、ＰＰＳ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＬＣＰ、ＰＡ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＡＢＳ樹脂である。その他、スペーサ４，５の材料は例えば、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、またはシリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂であっても良い。これらの樹脂にセラミックスフィラーが含有されていても良い。セラミックスフィラーは例えば、アルミナまたはシリカなどの非磁性粉末である。

【0051】

スペーサ４は、図４の概略斜視図に示されるように、貫通孔４ｈと第一庇部４０と第一凸部４１と第二庇部４２と第二凸部４３（図２および図３を参照）とを備える。貫通孔４ｈは、磁性コア３を複合材料によって成形する際、複合材料の通り道となる。貫通孔４ｈの位置で内側コア部３１と外側コア部３２とがつながる。

【0052】

図３に示されるように、第一庇部４０は、外側コア部３２の第一面３３に沿って延び、第一面３３に重複している。第一庇部４０は、後述するように、リアクトル１が取り付けられる取付面と外側コア部３２との沿面距離を確保するためのものである。

【0053】

第一庇部４０は、第一面３３の凹部３３ｃに配置されている。第一庇部４０は凹部３３ｃに嵌め込まれている。この第一庇部４０における第一方向を向く面と、第一面３３の平面部３３ｓとは面一である。第一方向はＺ１方向に一致する。凹部３３ｃに第一庇部４０が配置されることで、Ｚ１方向に沿ったリアクトル１の厚さが薄くなる。

【0054】

第一庇部４０における第一方向を向く面と、巻回部２１における第一方向を向く面とは面一である。この場合、巻回部２１が取付面に接触しない範囲で巻回部２１を大きくできる。従って、巻回部２１の内部に配置される内側コア部３１の磁路断面積が十分に確保される。

【0055】

第一凸部４１は、第一方向に向かって突出する。この第一凸部４１は、外側コア部３２および巻回部２１よりも第一方向に突出している。この第一凸部４１は、リアクトル１の取付面に接触することで、コイル２の巻回部２１と外側コア部３２とが取付面に接触しないようにする。

【0056】

第一凸部４１の第一方向の高さは例えば０．０１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。高さが０．０１ｍｍ以上であれば、取付面と、巻回部２１および外側コア部３２と、の間の絶縁距離を確保し易い。高さが２ｍｍ以下であれば、第一方向におけるリアクトル１の寸法が大きくなり過ぎない。高さは例えば、０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下であっても良いし、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であっても良い。

【0057】

図１および図４に示されるように、第一凸部４１の数は単数でも良いし複数でも良い。本例の第一凸部４１の数は二つである。もちろん、第一凸部４１の数は三つ以上でも良い。

【0058】

第一凸部４１の形状は特に限定されない。本例の第一凸部４１は、Ｙ１方向に細長い四角錐台形状である。本例とは異なり、第一凸部４１は円錐台形状でも良いし、四角以外の角錐台形状でも良い。

【0059】

第一凸部４１は、図５に示されるように、端面４１ｅと側壁面４１ｓとを有する。端面４１ｅは取付面に接触する面である。側壁面４１ｓは、端面４１ｅと、スペーサ４における第一凸部４１を除く部分の第一方向を向く面とをつなぐ面である。この端面４１ｅの外周縁からスペーサ４の表面に沿って外側コア部３２にいたる沿面距離は例えば４ｍｍ以上である。本例の沿面距離は、図５に折れ曲がった両端矢印で示されるように、端面４１ｅの外周縁から側壁面４１ｓと第一庇部４０の表面に沿って第一庇部４０のＸ１方向の縁部にいたる最短距離である。沿面距離が４ｍｍ以上であれば、外側コア部３２と取付面との間の電気絶縁が十分に確保される。周辺環境の汚損度または動作電圧に応じて、沿面距離は例えば５ｍｍ以上でも良いし、７ｍｍ以上でも良いし、１０ｍｍ以上でも良い。沿面距離が長いほど、外側コア部３２と取付面との間の電気絶縁を確保し易い。

【0060】

図２および図３に示される第二庇部４２と第二凸部４３は、第一庇部４０と第一凸部４１とは形成位置および向きが異なるだけで、第一庇部４０と第一凸部４１と同じ機能を持った構成である。ここでは、第二庇部４２と第二凸部４３の形成位置と向きのみを説明する。

【0061】

図３に示されるように、第二庇部４２は、外側コア部３２の第二面３４に沿って延び、第二面３４に重複している。第二庇部４２は、第二面３４の凹部３４ｃに配置されている。第二庇部４２は凹部３４ｃに嵌め込まれている。第二庇部４２における第二方向を向く面と、第二面３４の平面部３４ｓとは面一である。また、第二庇部４２における第二方向を向く面と、巻回部２１における第二方向を向く面とは面一である。第二方向はＺ２方向に一致する。

【0062】

第二凸部４３は、第二方向に向かって突出する。この第二凸部４３は、外側コア部３２および巻回部２１よりも第二方向に突出している。

【0063】

第二凸部４３の第二方向の高さは例えば０．０１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。高さは０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下であっても良いし、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であっても良い。

【0064】

図２に示されるように、第二凸部４３の数は単数でも良いし複数でも良い。本例の第二凸部４３の数は二つである。第二凸部４３の形状は特に限定されない。本例の第二凸部４３は、Ｙ１方向に細長い四角錐台形状である。

【0065】

第二凸部４３から外側コア部３２にいたるまでの沿面距離は例えば４ｍｍ以上でも良いし、周辺環境の汚損度または動作電圧に応じて、５ｍｍ以上でも良いし、７ｍｍ以上でも良いし、１０ｍｍ以上でも良い。第二凸部４３の沿面距離は第一凸部４１と同じである。図５を参照する第一凸部４１の説明において『第一凸部４１』を『第二凸部４３』と読み替えたものが、第二凸部４３の沿面距離の説明である。

【0066】

スペーサ５は、図４の概略斜視図に示されるように、貫通孔５ｈと第一庇部５０と第一凸部５１と第二庇部５２と第二凸部５３（図２および図３を参照）とを備える。スペーサ４の説明における『貫通孔４ｈ』、『第一庇部４０』、『第一凸部４１』、『第二庇部４２』、および『第二凸部４３』をそれぞれ、『貫通孔５ｈ』、『第一庇部５０』、『第一凸部５１』、『第二庇部５２』、および『第二凸部５３』に読み替えることで、スペーサ５の説明になる。

【0067】

スペーサ５はさらにサイド部５４を備える。サイド部５４は、スペーサ５のＹ１方向の端部からＸ１方向に延びる。このサイド部５４は、図１に示されるように、巻回部２１とサイドコア部３２３との間に配置される。サイド部５４における巻回部２１に向き合う面は、巻回部２１の外形に沿った円弧面である。サイド部５４の円弧面のうち、Ｘ１方向の端部は、スペーサ４の第一係合部４５に係合する第二係合部５５として機能する。第一係合部４５は、スペーサ４におけるＹ１方向の端部に形成される円弧状の膨らみである。第一係合部４５と第二係合部５５とは例えば接着剤などで接合される。

【0068】

サイド部５４は、スペーサ４とスペーサ５との相対的な位置を決める機能を有する。また、サイド部５４は、複合材料によって磁性コア３を成形する際、サイドコア部３２３を構成する複合材料が巻回部２１に接触することを抑制する機能を有する。

【0069】

≪リアクトルの配置状態≫
図６を参照し、実施形態１のリアクトル１の配置状態の一例を説明する。図６では、リアクトル１の第一凸部４１，５１と第二凸部４３，５３を分かり易くするために実際の寸法よりも大きく示している。

【0070】

図６に示されるように、リアクトル１はケース９に配置されている。本例のケース９は、二枚の板材に挟まれた細長い空間９０を有する。細長い空間９０は、互いに向き合う取付面９１と取付面９２とを備える。

【0071】

取付面９１には、スペーサ４の第一凸部４１とスペーサ５の第一凸部５１とが接触している。第一凸部４１，５１によって、巻回部２１と外側コア部３２とが取付面９１から離れた位置に保持されている。また、第一凸部４１の近傍では、第一凸部４１と第一庇部４０とによって取付面９１からエンドコア部３２１までの沿面距離が十分に確保され、第一凸部５１の近傍では、第一凸部５１と第一庇部５０とによって取付面９１からエンドコア部３２２までの沿面距離が十分に確保されている。従って、リアクトル１の巻回部２１に流れる電流が取付面９１に地絡することが抑制されている。

【0072】

取付面９２には、スペーサ４の第二凸部４３とスペーサ５の第二凸部５３とが接触している。第二凸部４３，５３によって、巻回部２１と外側コア部３２とが取付面９２から離れた位置に保持されている。また、第二凸部４３の近傍では、第二凸部４３と第二庇部４２とによって取付面９２からエンドコア部３２１までの沿面距離が十分に確保され、第二凸部５３の近傍では、第二凸部５３と第二庇部５２とによって取付面９２からエンドコア部３２２までの沿面距離が十分に確保されている。従って、リアクトル１の巻回部２１に流される電流が取付面９２に地絡することが抑制されている。

【0073】

本例では、取付面９１に向かう方向において、巻回部２１の外周面、外側コア部３２の外周面、および巻回部２１の端部２３のいずれもが第一庇部４０，５０からはみ出していない。また、取付面９２に向かう方向において、巻回部２１の外周面、外側コア部３２の外周面、および巻回部２１の端部２２のいずれもが第二庇部４２，５２からはみ出していない。従って、狭い空間９０にリアクトル１をはめ込むように配置し易い。

【0074】

ここで、図示していないが、巻回部２１と取付面９１との間、および巻回部２１と取付面９２との間に絶縁部材を配置しても良い。絶縁部材は、リアクトル１の熱をケース９に逃がす機能を有する。絶縁部材は例えば、絶縁シートまたは絶縁グリースである。

【0075】

＜実施形態２＞
≪コンバータ・電力変換装置≫
上記実施形態に係るリアクトル１は、以下の通電条件を満たす用途に利用できる。通電条件としては、例えば、最大直流電流が１００Ａ以上１０００Ａ以下程度であり、平均電圧が１００Ｖ以上１０００Ｖ以下程度であり、使用周波数が５ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下程度である。実施形態に係るリアクトル１は、代表的には電気自動車やハイブリッド自動車などの車両などに取り付けられるコンバータの構成部品、またはこのコンバータを備える電力変換装置の構成部品に利用される。

【0076】

ハイブリッド自動車や電気自動車などの車両１２００は、図７に示すようにメインバッテリ１２１０と、メインバッテリ１２１０に接続される電力変換装置１１００と、メインバッテリ１２１０からの供給電力により駆動して走行に利用されるモータ１２２０とを備える。モータ１２２０は、代表的には、３相交流モータであり、走行時、車輪１２５０を駆動し、回生時、発電機として機能する。ハイブリッド自動車の場合、車両１２００は、モータ１２２０に加えてエンジン１３００を備える。図７では、車両１２００の充電箇所はインレットであるが、プラグを備える形態でも良い。

【0077】

電力変換装置１１００は、メインバッテリ１２１０に接続されるコンバータ１１１０と、コンバータ１１１０に接続されて、直流と交流との相互変換を行うインバータ１１２０とを有する。この例に示すコンバータ１１１０は、車両１２００の走行時、２００Ｖ以上３００Ｖ以下程度のメインバッテリ１２１０の入力電圧を４００Ｖ以上７００Ｖ以下程度にまで昇圧して、インバータ１１２０に給電する。コンバータ１１１０は、回生時、モータ１２２０からインバータ１１２０を介して出力される入力電圧をメインバッテリ１２１０に適合した直流電圧に降圧して、メインバッテリ１２１０に充電させている。入力電圧は、直流電圧である。インバータ１１２０は、車両１２００の走行時、コンバータ１１１０で昇圧された直流を所定の交流に変換してモータ１２２０に給電し、回生時、モータ１２２０からの交流出力を直流に変換してコンバータ１１１０に出力している。

【0078】

コンバータ１１１０は、図８に示すように複数のスイッチング素子１１１１と、スイッチング素子１１１１の動作を制御する駆動回路１１１２と、リアクトル１１１５とを備え、ＯＮ／ＯＦＦの繰り返しにより入力電圧の変換を行う。入力電圧の変換とは、ここでは昇降圧を行う。スイッチング素子１１１１には、電界効果トランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタなどのパワーデバイスが利用される。リアクトル１１１５は、回路に流れようとする電流の変化を妨げようとするコイルの性質を利用し、スイッチング動作によって電流が増減しようとしたとき、その変化を滑らかにする機能を有する。リアクトル１１１５として、実施形態に係るリアクトル１を備える。

【0079】

車両１２００は、コンバータ１１１０の他、メインバッテリ１２１０に接続された給電装置用コンバータ１１５０や、補機類１２４０の電力源となるサブバッテリ１２３０とメインバッテリ１２１０とに接続され、メインバッテリ１２１０の高圧を低圧に変換する補機電源用コンバータ１１６０を備える。コンバータ１１１０は、代表的には、ＤＣ－ＤＣ変換を行うが、給電装置用コンバータ１１５０や補機電源用コンバータ１１６０は、ＡＣ－ＤＣ変換を行う。給電装置用コンバータ１１５０のなかには、ＤＣ－ＤＣ変換を行うものもある。給電装置用コンバータ１１５０や補機電源用コンバータ１１６０のリアクトルに、実施形態に係るリアクトル１などと同様の構成を備え、適宜、大きさや形状などを変更したリアクトルを利用できる。また、入力電力の変換を行うコンバータであって、昇圧のみを行うコンバータや降圧のみを行うコンバータに、実施形態に係るリアクトル１などを利用することもできる。

【符号の説明】

【0080】

１ リアクトル
２ コイル
２１ 巻回部
２１ｓ 内周面
２２，２３ 端部
３ 磁性コア
３１ 内側コア部
３２ 外側コア部
３３ 第一面
３３ｃ 凹部
３３ｓ 平面部
３４ 第二面
３４ｃ 凹部
３４ｓ 平面部
３２１、３２２ エンドコア部
３２３ サイドコア部
４，５ スペーサ
４ｈ，５ｈ 貫通孔
４０，５０ 第一庇部
４１，５１ 第一凸部
４２，５２ 第二庇部
４３，５３ 第二凸部
４５ 第一係合部
５４ サイド部
５５ 第二係合部
４１ｅ 端面
４１ｓ 側壁面
９ ケース
９０ 空間
９１，９２ 取付面
１１００ 電力変換装置
１１１０ コンバータ
１１１１ スイッチング素子
１１１２ 駆動回路
１１１５ リアクトル
１１２０ インバータ
１１５０ 給電装置用コンバータ
１１６０ 補機電源用コンバータ
１２００ 車両
１２１０ メインバッテリ
１２２０ モータ
１２３０ サブバッテリ
１２４０ 補機類
１２５０ 車輪
１３００ エンジン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】