JP6179701B2 - リアクトル、コンバータ、および電力変換装置 - Google Patents

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などに利用されるリアクトル、このリアクトルを備えるコンバータ、及びこのコンバータを備える電力変換装置に関するものである。特に、組立作業性に優れるリアクトルに関するものである。

電圧の昇圧動作や降圧動作を行う回路の部品の一つに、リアクトルがある。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として、横並びされた一対のコイル素子を有するコイルと、各コイル素子がそれぞれ配置される一対の内側コア部（中間コア）とコイルが配置されない一対の外側コア部（端部コア）とによって環状に形成される磁性コアと、コイルと磁性コアとの間に介在されて両者の絶縁性を高める筒状ボビン及び枠状ボビンとを備えるものを開示している。

特許文献１に記載されるように、内側コア部は、例えば、ケイ素鋼板などの薄板を積層した積層鋼板や圧粉成形体からなるコア片とセラミックスなどからなる板状のギャップ材とを交互に積層した積層体から構成され、外側コア部は、上記コア片から構成された形態が挙げられる。上記筒状ボビンは、上記積層体から構成される内側コア部とコイル素子との間に介在され、上記枠状ボビンは、コイル素子の端面と外側コア部との間に介在される（特許文献１）。

上記構成を備えるリアクトルは、以下のようにして組み立てられる。
（１）上述のコア片とギャップ材とを積層して内側コア部を形成する。
（２）内側コア部の外周に筒状ボビンを配置する。
（３）筒状ボビンを備える内側コア部を二つ作製して、コイル素子にそれぞれ挿入する。
（４）コイル素子に配置されることで並列された二つの内側コア部を挟むように、枠状ボビン及び外側コア部を構成するコア片を配置し、内側コア部と外側コア部とを適宜接合などする。

特開２０１０−２６３０７５号公報

上述したように、従来構成のリアクトルは、部品点数が多く組立作業性が芳しくないという問題があった。特に、近年では、ハイブリッド自動車や電気自動車の急速な発展に伴い、リアクトルの需要も拡大の一途となっており、リアクトルの組立作業性の向上が望まれている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、組立作業性に優れるリアクトルを提供することにある。また、本発明の別の目的は、本発明リアクトルを用いたコンバータ、およびそのコンバータを用いた電力変換装置を提供することにある。

本発明リアクトルは、並列した状態で連結される一対のコイル素子を有するコイルと、コイル素子の内部に挿通される環状の磁性コアとを備え、磁性コアが、コイル素子の内部に配置される一対の内側コア部、およびコイル素子から露出され、内側コア部と閉磁路を形成する一対の外側コア部を有するリアクトルである。この本発明リアクトルは、一つの内側コア部と一つの外側コア部との組物を被覆樹脂により一体化したコア部品を一対、備え、これら一対のコア部品を組み合わせることで、両コア部品に備わる各コア部が環状に配列されて上記磁性コアが形成されることを特徴とする。

上記構成とすることで、従来必要であった磁性コアへのボビンの組み付け作業を省略でき、コイルと一対のコア部品を組み合わせるだけでリアクトルを完成させることができる。その結果、本発明リアクトルは、従来のリアクトルよりも組立作業性に優れるリアクトルとなる。

本発明リアクトルの一形態として、被覆樹脂は、外側コア部を覆う基部と、基部の一面側から突出し、内側コア部の周面を被覆する周面被覆部と、基部の一面側から突出し、周面被覆部に並列する係合筒部と、を備える形態を挙げることができる。その場合、周面被覆部は、基部から所定の長さに亘るベース被覆部と、ベース被覆部に連続し、ベース被覆部の外径よりも小さな外径を有する係合部と、を備える形態とする。そうすることで、一対のコア部品を組み合わせたときに、一方のコア部品の係合部が他方のコア部品の係合筒部に嵌まり込み、他方のコア部品の係合部が一方のコア部品の係合筒部に嵌まり込む。

両コア部品に係合部と係合筒部を設けることで、両コア部品を組み合わせる作業を容易にすることができる。また、上記係合部と係合筒部により、両コア部品の互いの位置関係を一義的に決定することができるので、リアクトルを量産しても、各リアクトルにおける各コア部間の位置関係にバラツキが生じ難い。

本発明リアクトルの一形態として、基部は、周面被覆部と係合筒部の間で、基部から突出する仕切り部を備える形態とすることが挙げられる。

上記仕切り部を設けることで、コア部品にコイルを嵌め込んだときに、コイルに備わる二つのコイル素子間の絶縁を確実に確保することができる。

本発明リアクトルの一形態として、外側コア部の下面は、被覆樹脂の基部から露出している構成を挙げることができる。

上記構成のように、基部の下面から外側コア部の下面が露出していれば、コア部品を他の部材に取り付けた際、外側コア部の熱を効率的に他の部材に放熱させることができる。なお、上記他の部材としては、冷却ベースなどのリアクトルの設置対象、あるいは後述する放熱板を備える場合はその放熱板を挙げることができる。

本発明リアクトルの一形態として、コア部品は、コア部品を他の部材に取り付けるための取付部を備える形態とすることが挙げられる。その場合、取付部は、コア部品を構成する被覆樹脂と、被覆樹脂により保持され、コア部品を他の部材に固定する固定部材を挿通させる筒状体と、で構成されることが好ましい。

取付部を形成することで、コア部品を上記他の部材に容易に固定することができる。また、上記構成では、取付部に筒状体が配置されているため、取付部は固定部材の締付力に対して耐力を発揮する。この筒状体は、被覆樹脂よりも高剛性の材質から構成すると良く、例えば、金属（合金）などで筒状体を構成することが好ましい。

本発明リアクトルの一形態として、コイルと一対のコア部品との組合体が載置される非磁性金属の放熱板と、組合体と放熱板との間に配置され、両者を接合する絶縁性樹脂を含む接合層と、を備える形態とすることが挙げられる。

金属製の放熱板を備える構成とすることで、リアクトルで発生した熱をリアクトルの設置対象に効率的に放熱させることができる。近年、ハイブリッド自動車などに利用されるリアクトルは、高周波・大電流で使用されることが多く、リアクトルに備わるコイルや磁性コアの発熱量が増大する傾向にある。これに対して、金属製の放熱板を備える本発明リアクトルは、リアクトルで発生した熱を効率的に放熱させることができる構成であるため、例えば１００Ａ以上の大電流で使用した場合でも、その動作が不安定になり難い。なお、本発明リアクトルにおける組合体と放熱板との絶縁は、絶縁性樹脂を含む接合層により担保される。

本発明リアクトルの一形態として、放熱板は、リアクトルを設置対象に固定する固定部材を挿通させる挿通孔を備える形態とすることが挙げられる。

放熱板に挿通孔を形成することで、冷却ベースなどの設置対象にリアクトルを容易に取り付けることができる。

上記挿通孔を備える放熱板と接合層とを備える本発明リアクトルの一形態として、放熱板の挿通孔は、コア部品の取付部に備わる筒状体と重複し、コア部品と放熱板を一体に設置対象に固定できるように構成されている形態とすることが挙げられる。

上記構成とすることで、固定部材をコア部品の筒状体に挿通させれば、放熱板の挿通孔にも挿通されるので、固定部材によって組合体と放熱板を一体に設置対象に固定することができる。

上記本発明リアクトルは、コンバータの構成部品に好適に利用することができる。本発明のコンバータとして、スイッチング素子と、上記スイッチング素子の動作を制御する駆動回路と、スイッチング動作を平滑にするリアクトルとを備え、上記スイッチング素子の動作により、入力電圧を変換するものであり、上記リアクトルが本発明リアクトルである形態が挙げられる。この本発明コンバータは、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。本発明の電力変換装置として、入力電圧を変換するコンバータと、上記コンバータに接続されて、直流と交流とを相互に変換するインバータとを備え、このインバータで変換された電力により負荷を駆動するための電力変換装置であって、上記コンバータが本発明コンバータである形態が挙げられる。

組立作業性に優れる本発明リアクトルを用いた本発明コンバータ、及び本発明電力変換装置は、生産性に優れる。その結果、これらを備える機器（例えば、ハイブリット自動車などの車両）の生産性の向上に寄与する。

本発明リアクトルは、組立作業性に優れる。

実施形態１に係るリアクトルの概略斜視図である。 実施形態１に係るリアクトルの分解斜視図である。 実施形態１に係るリアクトルに備わる組合体の分解斜視図である。 実施形態１に係るリアクトルに備わる押え部材の概略斜視図である。 ハイブリッド自動車の電源系統を模式的に示す概略構成図である。 本発明コンバータを備える本発明電力変換装置の一例を示す概略回路である。

以下、本発明の実施形態をより具体的に説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。

＜実施形態１＞
図１〜４を参照して、実施形態１のリアクトル１を説明する。図１，２に示すリアクトル１は、一対のコイル素子２Ａ，２Ｂを備えるコイル２と、コイル２の内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コア３（図３を参照。図１，２では磁性コア３は外観上、見えない）との組合体１０を、放熱板６上に配置した構成を備える。このリアクトル１の特徴とするところは、磁性コア３が、一対のコア部品４Ａ，４Ｂを組み合わせて構成されていることである。以下、本実施形態１のリアクトル１の各構成を詳細に説明する。

≪組合体≫
本実施形態の組合体１０は、図３の分解斜視図に示すように、コイル２と、このコイル２に組付けられる磁性コア３と、を備える。

〔コイル〕
コイル２は、一対のコイル素子２Ａ，２Ｂと、両コイル素子２Ａ，２Ｂを連結するコイル素子連結部２ｒとを備える。各コイル素子２Ａ，２Ｂは、互いに同一の巻数、同一の巻回方向で中空筒状に形成され、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、コイル素子連結部２ｒは、コイル２の他端側（図３において紙面右側）において両コイル素子２Ａ，２Ｂを繋ぐＵ字状に屈曲された部分である。このコイル２は、接合部の無い一本の巻線を螺旋状に巻回して形成しても良いし、各コイル素子２Ａ，２Ｂを別々の巻線により作製し、各コイル素子２Ａ，２Ｂの巻線の端部同士を半田付けや圧着などにより接合することで形成しても良い。

コイル２は、銅やアルミニウム、その合金といった導電性材料からなる平角線や丸線などの導体の外周に、絶縁性材料からなる絶縁被覆を備える被覆線を好適に利用できる。本実施形態では、導体が銅製の平角線からなり、絶縁被覆がエナメル（代表的にはポリアミドイミド）からなる被覆平角線を利用し、各コイル素子２Ａ，２Ｂは、この被覆平角線をエッジワイズ巻きにしたエッジワイズコイルである。また、各コイル素子２Ａ，２Ｂの端面形状を長方形の角部を丸めた形状としているが、端面形状は、円形状など適宜変更することができる。

コイル２の両端部２ａ，２ｂは、ターン形成部分から引き延ばされて、後述する押え部材８に埋設される端子部材９Ａ，９Ｂに接続されている（図１を参照）。この端子部材９Ａ，９Ｂを介して、コイル２に電力供給を行なう電源などの外部装置（図示せず）が接続される。

〔磁性コア〕
磁性コア３は、各コイル素子２Ａ，２Ｂの内部に配置される一対の内側コア部３１，３１と、コイル２から露出されている一対の外側コア部３２，３２とを環状に組み合わせて形成される。ここで、本実施形態では、これらコア部は被覆樹脂により一体化されたコア部品４Ａと第二コア部品４Ｂの形態で用いられている。これら第一コア部品４Ａ，４Ｂは同形状の部材であり、第一コア部品４Ａを水平方向に１８０°回転させれば、第二コア部品４Ｂになる。従って、第二コア部品４Ｂの各部には第一コア部品４Ａと同一の符号を付し、以降は第一コア部品４Ａを例にして説明する。

［コア部品］
図３に示すように、第一コア部品４Ａは、一つの内側コア部３１と一つの外側コア部３２との組物を被覆樹脂５Ａで一体化した概略Ｌ字型の部材である（なお、図３に示すように、両コア部３１，３２は殆ど被覆樹脂５Ａで覆われており、外観上から確認し難くなっている）。端的に言えば内側コア部３１と、外側コア部３２と、筒状ボビンと、枠状ボビンとが一体に形成された部材が第一コア部品４Ａである。つまり、被覆樹脂５Ａは、従来構成におけるボビンと同じ役割を果たすものと考えて良い。

内側コア部３１は、図３の右下の点線丸囲みに示すように、略直方体状の磁性材料からなるコア片３１ｍと、コア片３１ｍよりも低透磁率のギャップ材３１ｇとを交互に連結した積層柱状体である。

一方、外側コア部３２は、図３の左上の点線丸囲みに示すように、例えばその上面が略ドーム状の柱状のコア片である。本実施形態では、外側コア部３２の一部を除いて被覆樹脂５Ａで覆われている。外側コア部３２の被覆樹脂５Ａで覆われない部分については被覆樹脂５Ａの説明の際に述べる。

上記内側コア部３１と外側コア部３２とを一体化する被覆樹脂５Ａは、基部５１Ａと、周面被覆部５２Ａと、係合筒部５３Ａと、を備える。周面被覆部５２Ａと係合筒部５３Ａとは、基部５１Ａの一面側から並列された状態で突出している。

基部５１Ａは、外側コア部３２のうち、周面被覆部５２Ａと係合筒部５３Ａの筒内部に相当する部分、および外側コア部３２の下面に相当する部分以外の部分を全て覆っている。ここで、周面被覆部５２Ａには後述するように内側コア部３１が配置されているため、この部分からは外側コア部３２は露出していない。

基部５１Ａは、周面被覆部５２Ａと係合筒部５３Ａとの間で、基部５１Ａから突出する仕切り部５１９を備える。仕切り部５１９は、コア部品４Ａ，４Ｂに嵌め込まれるコイル２の両コイル素子２Ａ，２Ｂの間に配置され、両コイル素子２Ａ，２Ｂの離隔状態を保持するためのものである。これによって両コイル素子２Ａ，２Ｂ間の絶縁を確実に確保することができる。

また、基部５１Ａは、コア部品４Ａを上面視したときに外側コア部３２と重複しない位置に取付部５１０を備える。取付部５１０は、コア部品４Ａを後述する放熱板６（図２を参照）に取り付けるための部分であって、図３の左下の点線丸囲みに示すように、被覆樹脂５Ａと、この被覆樹脂５Ａにより保持される筒状体５１１とで構成される。本実施形態では、図２に示すように、ボルトなどの固定部材１０Ｃを取付部５１０の孔（図３の筒状体５１１の内部）に挿通させ、放熱板６の取付孔６１ｈにネジ留めすることで、コア部品４Ａ，４Ｂ（即ち、組合体１０）を放熱板６に固定している。ここで、筒状体５１１は、被覆樹脂５Ａよりも剛性が高い材質、例えばステンレスなどの合金で構成すると良く、そうすることで、固定部材１０Ｃの締付力によって取付部５１０が変形・破損することを抑制できる。

周面被覆部５２Ａは、図３に示すように、上述した内側コア部３１の周面を、その長手方向のほぼ全長に亘って覆っている。つまり、周面被覆部５２Ａは、従来構成における筒状ボビンの役割を担っている。この周面被覆部５２Ａは、基部５１Ａから所定の長さに亘るベース被覆部５２３と、そのベース被覆部５２３に連続する係合部５２７とからなる。係合部５２７の外径はベース被覆部５２３の外径よりも小さく、係合部５２７の内径はベース被覆部５２３の内径と等しい。つまり、係合部５２７は、ベース被覆部５２３よりも薄肉に形成されており、この係合部５２７を、第一コア部品４Ａに対向する第二コア部品４Ｂの係合筒部５３Ａに挿入できるようになっている。そのため、第一コア部品４Ａと第二コア部品４Ｂとを互いに近づけると、両コア部品４Ａ，４Ｂの係合筒部５３Ａと係合部５２７とが嵌め合わされ、両コア部品４Ａ，４Ｂが環状に繋がった状態となる。

ここで、既に述べたように、係合部５２７と嵌め合わされる係合筒部５３Ａの筒内部には、外側コア部３２が露出している（図３のコア部品４Ｂの係合筒部５３Ａの部分を参照）。従って、第一コア部品４Ａと第二コア部品４Ｂを組み合わせると、内側コア部３１が、ギャップ材３１ｇを介して外側コア部３２に連結される。このように、第一コア部品４Ａと第二コア部品４Ｂとを嵌め合わせるだけで、一対の内側コア部３１，３１と、一対の外側コア部３２，３２とが環状に配置された磁性コア３が形成される。

以上説明した被覆樹脂５Ａ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）、ナイロン６、ナイロン６６、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂などの熱可塑性樹脂を利用することができる。

［コア片の材質］
上記内側コア部３１と外側コア部３２を構成する各コア片には、鉄などの鉄属金属やその合金などに代表される軟磁性粉末を用いた圧粉成形体や、軟磁性粉末を含む樹脂からなる成形硬化体、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などが利用できる。

内側コア部３１，３１を構成するコア片３１ｍと、外側コア部３２，３２とは、磁気特性を異ならせても良い。例えば、コア片３１ｍと外側コア部３２とで使用する材質を異ならせることで両者の磁気特性を異ならせても良いし、コア片３１ｍを成形硬化体、外側コア部３２を圧粉成形体とすることで両者の磁気特性を異ならせても良い。一般に、成形硬化体に含まれる磁性粉末の量は、圧粉成形体と比較して少ない傾向にあるため、『成形硬化体の比透磁率＜圧粉成形体の比透磁率』となる。そのため、内側コア部３１を成形硬化体、外側コア部３２を圧粉成形体とすれば、大電流で使用した場合でも磁気飽和し難い磁性コア３（リアクトル１）とすることができる。なお、内側コア部を成形硬化体で構成する場合、成形硬化体からなる一つのコア片と、そのコア片の両端面に貼り合わされる二枚のギャップ材とで内側コア部を形成しても良い。

≪放熱板≫
放熱板６は、組合体１０を支持しつつ、組合体１０から設置対象への放熱経路として機能する板状の部材であり、本実施形態では組合体１０の設置対象側面よりも大きい。具体的には、図２に示すように、放熱板６の一面側（紙面上方側）が組合体１０を搭載する搭載面であり、放熱板６の他面側（紙面下方側）がリアクトル１を冷却する設置対象（図示せず）への取り付け面である。

上記放熱板６は、磁束の遮蔽性、熱伝導性の観点から非磁性金属で構成することが好ましい。具体的な金属としては、例えば、アルミニウム（熱伝導率：２３７Ｗ／ｍ・Ｋ）やその合金が好ましく、その他、マグネシウム（１５６Ｗ／ｍ・Ｋ）やその合金、銅（３９８Ｗ／ｍ・Ｋ）やその合金、銀（４２７Ｗ／ｍ・Ｋ）やその合金、鉄やオーステナイト系ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４：１６．７Ｗ／ｍ・Ｋ）であってもよい。上記アルミニウムやマグネシウム、その合金を利用すると、リアクトル１を軽量化することができる。特に、アルミニウムやその合金は、耐食性に優れ、マグネシウムやマグネシウム合金は制振性に優れるため、車載部品に好適に利用できる。これらの金属材料で構成される放熱板６は、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。

上記放熱板６の厚さは、放熱板６の材質によって適宜選択することができる。例えば、アルミニウムなどの非磁性金属で放熱板６を構成する場合、放熱板６の厚さを１〜５ｍｍ程度とすると、十分な強度と磁束の遮蔽性を有する放熱板６とすることができる。

上記放熱板６の四隅で、組合体１０との接合領域外には、固定部材（例えば、ボルト）１０Ｃによって、コア部品４Ａ，４Ｂを放熱板６に固定するためのコア部品取付孔６１ｈが設けられている。ここで、本実施形態におけるコア部品取付孔６１ｈは、リアクトル１を冷却ベースなどの設置対象に固定するための挿通孔を兼ねている。そのため、固定部材（例えば、ボルト）１０Ｃによって、コア部品４Ａ，４Ｂを放熱板６に固定すると共に、放熱板６を設置対象に固定することができる。もちろん、コア部品取付孔６１ｈと独立してリアクトル１を設置対象に固定するための挿通孔があっても良い。

その他、放熱板６には、後述する押え部材８を取り付けるための押え部材取付穴６Ａｈ，６Ｂｈが設けられている。この押え部材取付穴６Ａｈ，６Ｂｈも、組合体１０の接合領域外に設けられている。

≪接合層≫
接合層７は、組合体１０のうち放熱板６に対向する部分（即ち、コイル素子２Ａ，２Ｂの下面、および外側コア部３２の下面）と、放熱板６との間に形成され、組合体１０と放熱板６と接合させる層である。

本実施形態では、非磁性金属からなる放熱板６と組合体１０との間の絶縁を確保するための絶縁シート７Ａと、その絶縁シート７Ａ上に組合体１０を接着するための接着シート７Ｂとで接合層７を形成した。絶縁シート７Ａは接着剤などで放熱板６に貼り付けられる。一方、接着シート７Ｂは、その両面が粘着質で柔らかく、複雑な凹凸形状を有する組合体１０を絶縁シート７Ａに強固に密着させる機能を有する。

絶縁シート７Ａには所定の耐電圧特性（リアクトル１においては２．５ｋＶ／５０μｍ以上）が求められる。また、絶縁シート７Ａは、コイル２（コイル素子２Ａ，２Ｂ）で発生した熱を効果的に放熱板６に伝達できるように、優れた熱伝導性を有することが好ましく、その熱伝導率は高いほど好ましい。例えば、熱伝導率は、０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以上、好ましくは０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、より好ましくは０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、さらに好ましくは１Ｗ／ｍ・Ｋ以上、特に好ましくは２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。

上記絶縁シート７Ａの厚さは、放熱板６とコイル２との間に要求される絶縁特性を満たすように、適宜選択することができる。この絶縁シート７Ａの厚さは、絶縁シート７Ａの材質に何を用いるかによって変化するが、概ね１０μｍ以上とすれば十分である。絶縁シート７Ａはあまり厚くても意味がないので、絶縁シート７Ａの厚みの上限は１００μｍとすると良い。また、絶縁シート７Ａの厚さは、使用する材質の熱伝導率も考慮に入れて設定すると良い。例えば、絶縁シート７Ａの熱伝導率が高ければ（例えば、エポキシ樹脂の絶縁シート＝０．７Ｗ／ｍ・Ｋ）、絶縁シート７Ａは厚め（例えば、１００〜３００μｍ）として良いが、熱伝導率が低ければ（例えば、ポリイミド樹脂の絶縁シート＝０．１６Ｗ／ｍ・Ｋ）、リアクトル１のコイル２と放熱板６との間で絶縁を確保できる範囲で、絶縁シート７Ａを薄くする（例えば、１０〜５０μｍ）。

一方、接着シート７Ｂには、コイル２と放熱板６との間を十分に絶縁可能な程度の絶縁特性と、リアクトル１の使用時における最高到達温度に対して軟化しない程度の耐熱性が求められる。例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、不飽和ポリエステルなどの熱硬化性樹脂や、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）などの熱可塑性の絶縁性樹脂が接着シート７Ｂに好適に利用できる。この絶縁性樹脂には、窒化珪素、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ほう素、及び炭化珪素から選択される少なくとも１種のセラミックスフィラーが含有されていても良く、そうすることで、接着シート７Ｂの絶縁性および放熱性を向上させることができる。接着シート７Ｂの熱伝導率は、０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることが好ましく、より好ましくは０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、さらに好ましくは０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、特に好ましくは１Ｗ／ｍ・Ｋ以上、最も好ましくは２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。

≪押え部材≫
押え部材８は、図１，２に示すように、第一コア部品４Ａを放熱板６に向かって押圧して、組合体１０を放熱板６に強固に固定するための部材である。また、押え部材８には、コイル２の端部２ａ，２ｂに接続される端子部材９Ａ，９Ｂが埋設されており、当該押え部材８は、リアクトル１のコイル２と、図示しない電源などの外部機器とを電気的に接続する際の端子台としての役割も兼ねる。

上記押え部材８は、図４に示すように、放熱板６（図１，２参照）への取付部となる脚部８１と、脚部８１の上端側で組合体１０（図１，２参照）に向かって迫り出す押圧部８２と、押圧部８２とは反対側に迫り出す端子台部８３とを備える。

脚部８１には、コイル素子２Ａ，２Ｂ（図１，２参照）の並列方向に張り出す張出部８１Ａ，８１Ｂを備え、その張出部８１Ａ，８１Ｂには、挿通孔８Ａｈ，８Ｂｈが形成されている。図２に示すように、この挿通孔８Ａｈ，８Ｂｈに固定部材１０Ａ，１０Ｂであるボルトを挿通させ、その固定部材１０Ａ，１０Ｂを放熱板６の押え部材取付穴６Ａｈ，６Ｂｈにネジ留めすることで、押え部材８を放熱板６に固定することができる（図１を合わせて参照）。なお、固定部材１０Ａ，１０Ｂは、放熱板６を貫通し、設置対象に到達していても良い。その場合、リアクトル１の設置対象への固定状態をより強固にすることができる。

押圧部８２は、図１に示すように、放熱板６に押え部材８を固定したときに、第一コア部品４Ａの上面に当接し、第一コア部品４Ａを放熱板６に向かって押圧する。つまり、この押圧部８２と放熱板６とで組合体１０を挟み込みことができ、その結果、放熱板６からの組合体１０の脱落が抑制される。

端子台部８３は、図４に示すように、コイル２の端部２ａ，２ｂに接続される端子部材９Ａ，９Ｂと、電源などから伸びるリード線の端子とを接続させるときの台座となる。この端子台部８３の上面には、押え部材８に埋設される端子部材９Ａ，９Ｂの一部が露出している。また、その端子部材９Ａ，９Ｂのうち、端子台部８３とは反対側の端部は、押圧部８２から突出し、上方に屈曲しており、その突出部分には、図１，２に示すように、コイル２の端部２ａ，２ｂが接続される。そのため、端子台部８３に露出する端子部材９Ａ，９Ｂにリード線を接続すれば、端子部材９Ａ，９Ｂを介してコイル２に通電される。なお、端子台部８３における端子部材９Ａ，９Ｂの露出した部分の下面には、ネジ溝を切ったカラーが埋設されており、リード線の端子と端子部材９Ａ，９Ｂとをネジ留めできるようになっている。

また、端子台部８３の中間部における端子部材９Ａ，９Ｂの間には、仕切り板８３Ｆが形成されている（図４）。この仕切り板８３Ｆによって端子部材９Ａ，９Ｂ間の絶縁を確保できるし、端子部材９Ａ，９Ｂにそれぞれ接続されるリード線の端子同士が接触・導通することを回避できる。

≪用途≫
上記構成を備えるリアクトル１は、通電条件が、例えば、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程度である用途、代表的には電気自動車やハイブリッド自動車などの車載用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。この用途では、直流通電が０Ａのときのインダクタンスが、１０μＨ以上２ｍＨ以下、最大電流通電時のインダクタンスが、０Ａのときのインダクタンスの１０％以上を満たすものが好適に利用できると期待される。

≪効果≫
以上説明した実施形態１のリアクトル１では、その組立の際に、従来の構成のように磁性コアにボビンを嵌め込む作業を必要とせず、コイル２とコア部品４Ａ，４Ｂとを組み合わせるだけで、リアクトル１の組合体１０を完成させることができる。そのため、リアクトル１は、従来構成に比べて組立作業性に優れる。

＜変形実施形態＞
実施形態１では、接合層７として、絶縁シート７Ａと接着シート７Ｂの二層構造とした（図２参照）。これに対して、絶縁性樹脂からなる一層構造の接合層を備えるリアクトル１としても良い。本構成を実施形態１の参照図面である図２を利用して説明する。

変形実施形態ではアルミニウムなどの非磁性金属でできた放熱板６の上に、絶縁性樹脂の接着剤で接合層７を形成し、その接合層７の上に直接、組合体１０を載置する。そうすることで、一層の接合層７を介して組合体１０と放熱板６とを接合できる。接合層７の材質としては、実施形態１の接着シート７Ｂと同様の絶縁性樹脂を利用できる。もちろん、接合層を構成する絶縁性樹脂はセラミックスフィラーを含有していても良い。

一層の接合層７を形成する構成の場合、その接合層７の形成領域を粗面化処理することが好ましい。放熱板６に粗面化領域を形成することで、当該領域上に接合層７を形成したとき、当該領域の凹凸に接合層７が入り込んで、放熱板６と接合層７との密着性が増す。また、放熱板６と接合層７の接触面積が増大するので、放熱板６と接合層７との間の伝熱効率が向上する。

放熱板６の粗面化領域における粗さは、算術平均粗さＲａで１μｍ以上とすることが好ましく、より好ましいＲａは３μｍ以上である。そうすることで、単に放熱板６上に接合層７を形成するよりも顕著に放熱板６と接合層７との密着性、および伝熱効率を向上させることができる。ここで、上記粗面化領域のＲａの上限は１０μｍとすることが好ましい。粗面化領域が粗すぎると、粗面化領域の凹凸に上手く接合層７が入り込まない可能性が僅かながらもあるからである。

放熱板６の粗面化処理方法としては、（１）アルマイト処理に代表される陽極酸化処理、（２）公知の手法による針状めっき、（３）公知の手法による分子接合化合物の植え付け、（４）レーザによる微細な溝加工、（５）公知の特殊溶液を用いたナノオーダーのディンプル形成、（６）エッチング処理、（７）サンドブラストやショットブラスト、（８）鑢がけ、（９）水酸化ナトリウムによる艶消し処理、（１０）金属ブラシによる表面への傷付け処理など、金属と樹脂との密着性を高めるための公知の手法を利用することができる。特に、（６）のエッチング処理が好ましい。

＜実施形態２＞
実施形態１のリアクトル１は、例えば、車両などに載置されるコンバータの構成部品や、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することができる。

例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車といった車両１２００は、図５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（負荷）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に加えてエンジンを備える。なお、図５では、車両１２００の充電箇所としてインレットを示すが、プラグを備える形態としても良い。

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〜３００Ｖ程度のメインバッテリ１２１０の直流電圧（入力電圧）を４００Ｖ〜７００Ｖ程度にまで昇圧して、インバータ１１２０に給電する。また、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直流電圧（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。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。

コンバータ１１１０は、図６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Ｌとを備え、ＯＮ／ＯＦＦの繰り返し（スイッチング動作）により入力電圧の変換（ここでは昇降圧）を行う。スイッチング素子１１１１には、ＦＥＴ，ＩＧＢＴなどのパワーデバイスが利用される。リアクトルＬ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。このリアクトルＬとして、上記実施形態に記載のリアクトル１を用いる。軽量で扱い易いこれらリアクトル１を用いることで、電力変換装置１１００（コンバータ１１１０を含む）の軽量化を図ることができる。

ここで、上記車両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、上記実施形態や変形例のリアクトル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することができる。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、上記実施形態のリアクトルなどを利用することもできる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

本発明リアクトルは、ハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池自動車といった車両に搭載される双方向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することができる。

１ リアクトル
１０ 組合体
２ コイル
２Ａ，２Ｂ コイル素子 ２ａ，２ｂ 端部 ２ｒ コイル素子連結部
３ 磁性コア
３１ 内側コア部 ３１ｍ コア片 ３１ｇ ギャップ材
３２ 外側コア部
４Ａ 第一コア部品 ４Ｂ 第二コア部品
５Ａ 被覆樹脂
５１Ａ 基部 ５１０ 取付部 ５１１ 筒状体 ５１９ 仕切り部
５２Ａ 周面被覆部 ５２３ ベース被覆部 ５２７ 係合部
５３Ａ 係合筒部
６ 放熱板
６１ｈ コア部品取付孔（挿通孔） ６Ａｈ，６Ｂｈ 押え部材取付穴
７ 接合層 ７Ａ 絶縁シート ７Ｂ 接着シート
８ 押え部材
８１ 脚部 ８１Ａ，８１Ｂ 張出部 ８Ａｈ，８Ｂｈ 挿通孔
８２ 押圧部 ８３ 端子台部 ８３Ｆ 仕切り板
９Ａ，９Ｂ 端子部材
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 固定部材
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
Ｌ 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

Claims (7)

1. 並列した状態で連結される一対のコイル素子を有するコイルと、前記コイル素子の内部に挿通される環状の磁性コアとを備え、
   前記磁性コアが、前記コイル素子の内部に配置される一対の内側コア部、および前記コイル素子から露出され、前記内側コア部と閉磁路を形成する一対の外側コア部を有するリアクトルであって、
   一つの内側コア部と一つの外側コア部との組物を被覆樹脂により一体化したコア部品を一対、備え、
   これら一対のコア部品を組み合わせることで、両コア部品に備わる各コア部が環状に配列されて前記磁性コアが形成されており、
   前記コア部品は、当該コア部品を他の部材に取り付けるための取付部を備え、
   前記取付部は、
   前記コア部品を構成する被覆樹脂と、
   当該被覆樹脂により保持され、当該コア部品を他の部材に固定する固定部材を挿通させる筒状体と、を備えており、
   さらに、前記コイルと前記一対のコア部品との組合体が載置される非磁性金属の放熱板と、前記組合体と前記放熱板との間に配置され、両者を接合する絶縁性樹脂を含む接合層と、を備え、
   前記放熱板は、前記リアクトルを設置対象に固定する固定部材を挿通させる挿通孔を備え、この挿通孔は、前記筒状体と重複し、前記コア部品と前記放熱板を一体に前記設置対象に固定できるように構成されているリアクトル。
2. 前記放熱板のうち、前記接合層が形成される領域の算術平均粗さＲａが１μｍ以上である請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記外側コア部の下面は、前記被覆樹脂から露出している請求項１または請求項２に記載のリアクトル。
4. 前記被覆樹脂は、前記外側コア部を覆う基部と、前記基部の一面側から突出し、前記内側コア部の周面を被覆する周面被覆部と、前記基部の一面側から突出し、前記周面被覆部に並列する係合筒部と、を備え、
   前記周面被覆部は、前記基部から所定の長さに亘るベース被覆部と、前記ベース被覆部に連続し、前記ベース被覆部の外径よりも小さな外径を有する係合部と、を備え、
   前記一対のコア部品を組み合わせたときに、一方のコア部品の前記係合部が他方のコア部品の前記係合筒部に嵌まり込み、他方のコア部品の前記係合部が一方のコア部品の前記係合筒部に嵌まり込む請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のリアクトル。
5. 前記基部は、前記周面被覆部と前記係合筒部の間で、前記基部から突出する仕切り部を備える請求項４に記載のリアクトル。
6. スイッチング素子と、前記スイッチング素子の動作を制御する駆動回路と、スイッチング動作を平滑にするリアクトルとを備え、前記スイッチング素子の動作により、入力電圧を変換するコンバータであって、
   前記リアクトルは、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のリアクトルであるコンバータ。
7. 入力電圧を変換するコンバータと、前記コンバータに接続されて、直流と交流とを相互に変換するインバータとを備え、このインバータで変換された電力により負荷を駆動するための電力変換装置であって、
   前記コンバータは、請求項６に記載のコンバータである電力変換装置。

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