JP2014078614A - リアクトル、コンバータ、および電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の構成よりも組み立てが容易で生産性に優れるリアクトルを提供する。
【解決手段】巻線を巻回してなるコイル２と、そのコイル２の内部に挿通される磁性コア３と、コイル２の端面に当接して、コイル２と磁性コア３との間の絶縁を確保する枠状ボビン４Ａと、これらコイル２および磁性コア３の組合体１Ａを収納する有底筒状のケース６と、を備えるリアクトル１である。このリアクトル１に備わる枠状ボビン４Ａは、ケース６の所定位置に組合体１Ａを配置する際に組合体１Ａを持つために利用される把手部４４Ａを備え、その把手部４４Ａは、ケース６の開口縁部に引っ掛からないように構成されている。
【選択図】図１

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コンバータや電力変換装置の構成部品などに利用されるリアクトル、リアクトルを備えるコンバータ、及びコンバータを備える電力変換装置に関する。

リアクトルやモータといった、巻線を巻回してなるコイルと、このコイルの内部に挿通される磁性コアとを備える磁性部品が種々の分野で利用されている。例えば、特許文献１は、ハイブリッド自動車といった車両に載置されるコンバータの回路部品に利用されるリアクトルを開示している。この特許文献１のリアクトルは、並列に配置される一対のコイル素子を有するコイルと、環状の磁性コアとの組合体を有底筒状のケースに収納した構成を備える。このリアクトルに備わる組合体の磁性コアは、コイル素子の内部に配置される内側コア部と、コイル素子から露出する外側コア部と、を組み合わせることで環状に構成されている。そして、この組合体には、コイルの端面（つまり、コイル素子の端面）に当接して、コイルと磁性コア（外側コア部）との間の絶縁を確保する枠状ボビンが設けられている。

特許文献１のリアクトルと異なり、コイル素子を一つだけ備えるコイルを用いたリアクトルもある。例えば、概略Ｅ字型の二つの分割コア、もしくは概略Ｅ字型とＩ字型の二つの分割コアを組み合わせて磁性コアを構成したリアクトルが挙げられる。その場合、Ｅ字型の真ん中の突出部分がコイルの内部（つまり、コイル素子の内部）に挿入される。この形態においても、コイルの端面に当接して、コイルと磁性コアとの間の絶縁を確保する枠状ボビンが用いられることがある。

特許第４９５２９６３号公報

ケース内に組合体を収納するリアクトルには、その組み立ての過程で、ケースの所定位置に組合体を配置する作業がある。しかし、上記従来のリアクトルの組合体には、組合体を持ち上げたり移動させるときの把手となる部分がなく、上記配置作業が行ない難い。

例えば、組合体を収納するケースには、底板部と側壁部とが一体成形されたものと、別々に作製された底板部と側壁部とを組み合わせて形成されたものと、がある。一体成形されたケースに組合体を収納する場合、および個別に作製された底板部と側壁部とを組み合わせてケースを完成させた後、そのケースに組合体を収納する場合、ケースの開口部から組合体を挿入する作業がある。また、底板部の上に組合体を載置した後、組合体の上方から側壁部を被せてケースを完成させる場合、底板部に組合体を載置する作業がある。それらの作業を手で行なうにせよ運搬治具を用いて行なうにせよ、組合体のコイルや磁性コアに手や運搬治具が触れると、コイルや磁性コアを損傷する可能性があるため、当該作業には相当程度の慎重さを要求される。また、ケースの開口部から組合体を挿入する場合は、物理的に組合体をケースに挿入し難いという事情もある。リアクトルの大型化を避けるため、組合体とケースとの間のクリアランスが比較的小さく設定されることが多いからである。

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、従来の構成よりも組み立てが容易で生産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、本発明の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。

本発明のリアクトルは、巻線を巻回してなるコイルと、そのコイルの内部に挿通される磁性コアと、コイルの端面に当接して、コイルと磁性コアとの間の絶縁を確保する枠状ボビンと、これらコイルおよび磁性コアの組合体を収納する有底筒状のケースと、を備えるリアクトルである。この本発明のリアクトルに備わる枠状ボビンは、ケースの所定位置に組合体を配置する際に組合体を持つために利用される把手部を備え、その把手部は、組合体をケースに収納した状態で、ケースの開口縁部に引っ掛からないように構成されている。

本発明のリアクトルの構成によれば、コイルおよび磁性コアに触れることなく組合体を扱うことが可能となる。そのため、リアクトルの組み立ての過程でケースの所定位置に組合体を配置する際、コイルおよび磁性コアに損傷が生じる可能性を低減でき、組合体の扱いに過度の慎重さを要求されることがない。つまり、ケースの所定位置への組合体の配置作業を容易にでき、ひいてはリアクトルの生産性を向上させることができる。

上記本発明のリアクトルの構成は特に、ケースの開口部から組合体を挿入する場合に、その挿入作業を極めて容易にできる。把手部を手や運搬治具で掴んで組合体を持ち上げ、そのまま組合体をケース内に挿入してケースの底板部に載置すれば良いからである。その際、把手部はケースの開口縁部に引っ掛からないように構成されているので、把手部はケースの収納作業の邪魔にはならない。

本発明のリアクトルとして、把手部がケースの底面に交差する方向に延びている上方延伸タイプとした形態を挙げることができる。

把手部を上方延伸タイプとすることで、本発明のリアクトルを作製するにあたり、ケースの開口部からケース内に組合体を挿入することが非常に容易になる。上方延伸タイプの把手部を設けることで、組合体を吊り下げるような形で扱うことができ、ケースの開口部から組合体を挿入し易いからである。

上方延伸タイプの把手部を備える本発明のリアクトルとして、コイルは、一対のコイル素子が互いに並列された状態で連結される構成を備え、それらコイル素子は、その軸方向がケースの底面に平行な方向に向いた状態で横並びにケースに収納される形態を挙げることができる。この形態の場合、コイル素子を基準とした上方延伸タイプの把手部の延伸方向は、コイル素子の軸方向およびコイル素子の並列方向の両方に交差する方向となる。

本発明のリアクトルにおけるコイルは、一つのコイル素子を備えるものであっても、一対のコイル素子を備えるものであっても良い。ここで、後者の双子素子タイプでは、組合体が大型化・高重量化する場合があるが、その場合であっても、上方延伸タイプの把手部を設けることで、組合体を吊り下げるような形で扱うことができ、ケースの開口部から組合体を挿入し易い。

本発明のリアクトルとして、把手部がケースの底面に平行な方向に延びている側方延伸タイプとした形態を挙げることができる。

把手部を側方延伸タイプとすることで、把手部をケース内に納めることができる。把手部がケース内に収まるのは、把手部がケースの開口縁部に引っ掛からない大きさに構成されているからである。このように把手部がケース内に収まることで、把手部によるリアクトルの大型化を回避することができる。また、側方延伸タイプの把手部を採用することで、ケース内壁面に対する組合体の接触を防止することができる。特に、把手部の延伸長を調節することで、ケース内における組合体の位置決め部材として把手部を利用することもできる。

側方延伸タイプの把手部を備える本発明のリアクトルとして、コイルが双子素子タイプである形態を挙げることができる。この場合、コイル素子を基準とした側方延伸タイプの把手部の延伸方向は、コイル素子の軸方向となる場合と、コイル素子の並列方向となる場合の二通りある。

双子素子タイプのコイルを備えるリアクトルにおいて、上記側方延伸タイプの把手部を採用する場合、組合体を構成するコイルや磁性コアの配置関係から把手部を延伸し易い方向がある。それが、コイル素子の軸方向と並列方向であり、従ってコイル素子の軸方向と並列方向に延伸された把手部を備えるリアクトルは生産性に優れる。

本発明のリアクトルとして、把手部は、ケースの所定位置に組合体を配置するための運搬治具を係合させる係合部を備える形態を挙げることができる。

係合部としては、後述する実施形態１に示す屈曲部、実施形態２，５に示す貫通孔、実施形態４に示す切欠きなどを挙げることができる。これら係合部を形成することで、運搬治具による組合体の把持状態を安定させることができる。

本発明のコンバータは、本発明のリアクトルを備える。

組み立てが容易な本発明のリアクトルを用いた本発明のコンバータは、生産性に優れる。

本発明の電力変換装置は、本発明のコンバータを備える。

組み立てが容易な本発明のリアクトルを用いた本発明の電力変換装置は、生産性に優れる。

本発明のリアクトルは、ケースの所定位置に組合体を配置する作業が容易であるため、生産性に優れる。

実施形態１のリアクトルの斜視図である。 実施形態１のリアクトルの分解斜視図である。 実施形態１の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２のリアクトルに備わる組合体の斜視図である。 実施形態３のリアクトルに備わる組合体の斜視図である。 実施形態４のリアクトルに備わる組合体の斜視図である。 実施形態５のリアクトルに備わる組合体の斜視図である。 実施形態６のリアクトルに備わる組合体の斜視図である。 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。 本発明のコンバータを備える本発明の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図面に基づいて説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。

＜実施形態１＞
図１〜３を参照して、実施形態１のリアクトル１を説明する。図１に示すリアクトル１は、コイル２と磁性コア３と枠状ボビン４Ａの組合体１Ａをケース６に収納して状態で封止樹脂６Ｒにより封止した構成を備える。このリアクトル１の特徴とするところは、リアクトル１を構成する組合体１Ａに備わる枠状ボビン４Ａに把手部４４Ａが設けられていることにある。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］
組合体１Ａは、図３の分解斜視図に示すように、巻線を巻回してなるコイル２、このコイル２の内部に挿入される磁性コア３、およびコイル２と磁性コア３との間の絶縁を確保する一対の枠状ボビン４Ａを備えていれば良い。これら組合体１Ａを構成する部材２，３，４Ａのうち、コイル２と磁性コア３には公知の構成を利用できる。一方、枠状ボビン４Ａの構成も、把手部４４Ａ以外の部分については公知の構成を利用できる。

（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、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。その場合、接合した部分がコイル素子連結部２ｒとなる。

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を構成する巻線の両端部２ａ，２ｂは、ターン形成部分から引き延ばされて、図示しない端子部材に接続される。この端子部材を介して、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。

内側コア部３１，３１は、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。内側コア部３１の両端面にはギャップ材３１ｇが配置されている。

一方、外側コア部３２，３２は、例えばその上面が略ドーム状の柱状コア片である。紙面左側に配置される一方の外側コア部３２は、内側コア部３１，３１の一端側（紙面左側）の面に対向し、紙面右側に配される他方の外側コア部３２は、上記内側コア部３１，３１の他端側（紙面右側）に対向している。その結果、内側コア部３１，３１と外側コア部３２，３２とで環状の磁性コア３が形成される。

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のコア片３１ｍ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、図示する構成とは異なり、成形硬化体からなる一つのコア片３１ｍと、そのコア片３１ｍの両端面に貼り合わされる二枚のギャップ材３１ｇとで内側コア部３１を形成しても良い。

（ボビン部材）
本実施形態では、コイル２（コイル素子２Ａ，２Ｂ）の端面と外側コア部３２との間の絶縁を確保する枠状ボビン４Ａは、筒状ボビン４Ｚと一体化されたボビン部材５の形態で用いられる。筒状ボビン４Ｚは、コイル２（コイル素子２Ａ，２Ｂ）の内周面と内側コア部３１との間の絶縁を確保する部材である。もちろん、枠状ボビン４Ａと筒状ボビン４Ｚとを別個に用意し、コイル２と磁性コア３に組み付けても構わない。

上記ボビン部材５は、二つ一組で用いられる。両ボビン部材５，５の形状は全く同じである。同一形状のボビン部材５を採用することで、一つの金型でボビン部材５を効率的に生産することができる。ボビン部材５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。

各ボビン部材５は、枠状ボビン４Ａと、一対の筒状ボビン４Ｚ，４Ｚとを備え、枠状ボビン４Ａには本発明のリアクトル１の特徴である一対の把手部４４Ａ，４４Ａが設けられている。枠状ボビン４Ａには、内側コア部３１，３１を挿通させる二つの貫通孔があり、その貫通孔が筒状ボビン４Ｚの内周面に繋がっている。枠状ボビン４Ａは、筒状ボビン４Ｚの外周面よりも筒状ボビン４Ｚの径方向外方に拡がっており、筒状ボビン４Ｚをコイル素子２Ａ，２Ｂの内部に挿入すれば、筒状ボビン４Ｚに繋がる枠状ボビン４Ａは、コイル素子２Ａ，２Ｂの端面に当接する。その結果、コイル２と外側コア部３２との絶縁が確保される。一方、コイル２と内側コア部３１との絶縁は、筒状ボビン４Ｚによって確保される。

枠状ボビン４Ａに設けられる把手部４４Ａは、組合体１Ａの運搬を容易にするためのものである。把手部４４Ａは、一つの枠状ボビン４Ａに二つずつ、組合体全体で見れば合計四つ設けられている。把手部４４Ａを備える枠状ボビン４Ａは、コイル２および磁性コア３に組付けられ、これらと一体化しているため、枠状ボビン４Ａの把手部４４Ａを手や運搬治具などで掴めば、組合体１Ａを持ち上げることができる。その組合体１Ａの持ち上げの際、コイル２および磁性コア３に触れることなく組合体１Ａを持ち上げることができるため、コイル２および磁性コア３を損傷する可能性が低い。

本実施形態における把手部４４Ａは、図１，２に示すように、ケース６の底面に交差する方向（ここでは、底面に直交する方向）に延びる上方延伸タイプとなっている。コイル素子２Ａ，２Ｂを基準として見た場合、把手部４４Ａは、コイル素子２Ａ，２Ｂの軸方向および並列方向の両方に交差する方向に延びている。また、本実施形態の把手部４４Ａは、図１に示すように、ケース６の開口部から突出しており、ケース６の開口縁部に引っ掛からないように構成されており、コイル２と磁性コア３との間に介在されてもいない。つまり、本実施形態の把手部４４Ａは、リアクトル１の磁気特性に影響を与えるものではなく、組合体１Ａを運搬する把手としての機能以外のものを特に有していない。

上記把手部４４Ａの上方端部は、外側コア部３２の側（コイル軸方向外方）に屈曲している。屈曲部４４ａ（図３）を設けることで、把手部４４Ａを手や運搬治具で掴み易くすることができる。特に運搬治具を用いる場合、屈曲部４４ａは運搬治具を係合させる係合部として機能する。屈曲部４４ａは運搬治具を係合させることができる形状であれば特に限定されず、例えば、フック状になっていても良い。なお、屈曲部４４ａの屈曲方向は、特に限定されず、コイル軸方向内方でも良いし、コイル並列方向の外方または内方でも良い。要は、各屈曲部４４ａは、リアクトル１を上面視したときにどの方向を向いていても良い。

把手部４４Ａの屈曲部４４ａの長さは特に限定されない。手や運搬治具で掴み易い長さに選択すれば良い。なお、本実施形態の屈曲部４４ａは、リアクトル１を上面視したときに、ケース６の開口縁部に若干重複している。

上述した把手部４４Ａの他、枠状ボビン４Ａにはさらに、庇部４０と仕切り部４１とが設けられている（図３を参照）。庇部４０は、コイル２のコイル素子連結部２ｒと外側コア部３２との間に介在され、両者２ｒ，３２の絶縁を確保する部材である。一方、仕切り部４１は、並列されるコイル素子２Ａ，２Ｂ間に介在され、両者２Ａ，２Ｂの絶縁を確保する部材である。なお、コイル２の端部２ａ，２ｂ側に配置される枠状ボビン４Ａの庇部４０は特に必要ない。用意した二つのボビン部材５が同一形状のものであるため、コイル２の端部２ａ，２ｂ側に配置される枠状ボビン４Ａにも庇部４０があるだけである。

一方、上述した枠状ボビン４Ａに一体化される筒状ボビン４Ｚの周面には厚み方向に貫通する窓が形成されている。この窓は、ケース６内に封止樹脂６Ｒを充填したときに、その封止樹脂６Ｒが、筒状ボビン４Ｚと内側コア部３１との間にも入り込み易くするためのものである（図１を合わせて参照）。この窓は、設けることが好ましいが、特になくてもかまわない。

［ケース］
ケース６は、図１，２に示すように、その内部に組合体１Ａを収納することができる箱状の部材である。本実施形態では、ケース６は、組合体１Ａを載置する底板部６０と、底板部６０とは別個に作製された側壁部６１と、で構成される。つまり、側壁部６１を後から底板部６０に取り付けることでケース６が形成される。もちろん、底板部６０と側壁部６１とが最初から繋ぎ目なく一体となったものであっても構わない。その他、ケース６として、コンバータケースを利用することもできる。

（底板部）
底板部６０は、組合体１Ａを支持しつつ、組合体１Ａからリアクトル１の取付対象（例えば、冷却ベース）への放熱経路として機能する板状の部材である。具体的には、底板部６０の一面側（紙面上方側）が組合体１Ａを搭載する搭載面であり、底板部６０の他面側（紙面下方側）がリアクトル１を冷却する冷却ベース（図示せず）への取付面である。

底板部６０の四隅にはそれぞれ、リアクトル１を冷却ベースに取り付けるための第一取付孔Ｈ１（図２参照）が設けられている。

上記構成を備える底板部６０は、コイル２に近接して配置されるため、非磁性材料から構成することが好ましい。また、底板部６０は、組合体１Ａの放熱経路に利用されるため、熱伝導性に優れる金属材料から構成する。つまり、底板部６０は、アルミニウムやその合金、あるいはマグネシウムやその合金などの非磁性金属から構成する。上記列挙した非磁性金属は軽量であるため、軽量化が望まれている車載部品の構成材料に適する。この底板部６０の厚さは、強度、磁束の遮蔽性を考慮して、２〜５ｍｍ程度とすることが好ましい。

（側壁部）
側壁部６１は、上方と下方に開口部を有する筒状の部材である。この側壁部６１の下方縁部にはフランジ部６１Ｆが設けられている。フランジ部６１Ｆの輪郭形状は、上述した底板部６０の輪郭形状にほぼ一致し、そのフランジ部６１Ｆには、底板部の第一取付孔Ｈ１に対応する位置に第二取付孔Ｈ２が形成されている。第二取付孔Ｈ２は、側壁部６１に埋め込まれるカラーによって形成されている。側壁部６１の第二取付孔Ｈ２にネジを打てば、ネジが、第二取付孔Ｈ２と底板部６０の第一取付孔Ｈ１を貫通し、リアクトル１を冷却ベースに取り付けることができる。

上記構成を備える側壁部６１は、樹脂で構成することが好ましい。樹脂であれば、例えば、射出成形などで複雑な形状に形成することが容易であるからである。側壁部６１を構成する樹脂としては、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ウレタン樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂などを利用することができる。これらの樹脂は、電気絶縁性に優れることから、組合体１Ａのコイル２と側壁部６１との間の絶縁を確保し易い。これら樹脂には、窒化珪素、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライト、およ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、側壁部６１の絶縁性および放熱性を向上させることができる。

なお、側壁部６１は金属で形成することもできる。例えば、アルミニウムなどの非磁性金属で側壁部６１を構成すれば、側壁部６１に電磁波シールドの機能を持たせることができる。

［封止樹脂］
封止樹脂６Ｒは、図１に示すように、組合体１Ａを収納したケース６の内部に充填され、ケース６内での組合体１Ａの位置を固定すると共に、組合体１Ａを機械的な衝撃や腐食雰囲気から保護するものである。また、封止樹脂６Ｒは、リアクトル１を動作させたときに組合体１Ａで発生した熱をケース６側に逃がす放熱経路としての役割も持つ。なお、封止樹脂６Ｒは必須ではない。

封止樹脂６Ｒとしては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などを利用することができる。また、これらの樹脂に、側壁部６１の説明の際に例示したセラミックスフィラーを含有させると、封止樹脂６Ｒの放熱性を向上させることができる。

［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。

［リアクトルの製造方法］
以上説明したリアクトル１は、例えば、次に示す工程α〜γに従って作製することができる。
［α］組合体１Ａを作製する。
［β］組合体１Ａをケースに収納する。
［γ］ケース内に封止樹脂６Ｒの充填し、封止樹脂６Ｒを硬化させる。
以下、各手順を順次説明すると共に、本実施形態のリアクトル１に備わる各構成を詳細に説明する。

［α］組合体１Ａの作製
組合体１Ａの作製手順の一例を図３に基づいて説明する。まず、上述した内側コア部３１と外側コア部３２とボビン部材５とをそれぞれ一対ずつ用意する。次いで、コイル２の両端側からそれぞれボビン部材５，５をコイル素子２Ａ，２Ｂの内部に挿入、さらにボビン部材５，５の筒状ボビン４Ｚの内部に内側コア部３１，３１を挿入する。そして、内側コア部３１，３１を外側コア部３２，３２で挟み込むことで、磁性コア３を完成させる。内側コア部３１と外側コア部３２とは接着剤を介して接合すれば良い。接着剤を用いることで、リアクトル１（図１参照）の使用時におけるコア部３１，３２同士の衝突を抑制でき、リアクトル１の使用時の騒音を抑制できる。

［β］ケース６への組合体１Ａの収納
上記［α］で作製した組合体１Ａをケース６に収納するにあたり、本実施形態では、図２に示すように、ケース６と、絶縁シート７を用意した。まず、用意した部材について説明する。

［ケース］
ケース６については既に説明済である。即ち、本実施形態のケース６は、個別に用意した底板部６０と側壁部６１とを組み合わせることで形成されるケース６である。

［絶縁シート］
図２に示すように、絶縁シート７は、ケース６の底板部６０と組合体１Ａとの間に介在されるシート状部材である。絶縁シート７は、非磁性金属からなる底板部６０と組合体１Ａとの間の絶縁を確保するため部材であって、接着剤などで底板部６０に貼り付けられる。絶縁シート７に加えて、絶縁シート７と組合体１Ａとの間に接着シート（図示せず）を配置しても良い。接着シートは、その両面が粘着質で柔らかいものとすれば、複雑な凹凸形状を有する組合体１Ａを絶縁シート７に強固に密着させることができる。

上記絶縁シート７には所定の耐電圧特性（リアクトル１においては１０ｋＶ／ｍｍ以上）が求められる。また、絶縁シート７は、コイル２（コイル素子２Ａ，２Ｂ）で発生した熱を効果的に底板部６０に伝達できるように、０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以上の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（特に好ましくは２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上）。

一方、接着シート７と組合体１Ａとの間に接着シートを追加する場合、その接着シートには、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、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に好適に利用できる。この絶縁性樹脂には、側壁部６１の説明の際に例示した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。接着シートの熱伝導率は、絶縁シート７と同等程度が好ましい。

なお、絶縁シート７の代わりに、底板部６０の上面に接着剤を塗布または印刷しても良い。この接着剤にも上述したセラミックスフィラーを含有させ、接着剤の絶縁性および放熱性を向上させても良い。接着剤単独、あるいはセラミックスフィラーを含有した状態の接着剤は、上記絶縁シート７と同等程度の耐電圧特性を有するものとする。

［組合体１Ａの収納手順］
次に、組合体１Ａのケース６内への収納手順を説明する。まず、底板部６０の上面に接着剤を用いて絶縁シート７を取り付けると共に、底板部６０に側壁部６１を接着してケース６を完成させる。絶縁シート７に加えて接着シートを用いる場合、絶縁シート７の上に接着シートを重ねておく。

次いで、組合体１Ａの把手部４４Ａ（屈曲部４４ａ）に運搬治具を係合させ、組合体１Ａを運搬治具で吊り下げた状態として、ケース６の開口部から組合体１Ａをケース６内に挿入する。その際、組合体１Ａのコイル２および磁性コア３に運搬治具が直接接触することがないため、コイル２および磁性コア３が損傷する可能性は低い。また、組合体１Ａを吊り下げた状態でケース６内に挿入するため、ケース６と組合体１Ａとの間のクリアランスが小さくても、組合体１Ａの挿入作業に支障がない。

上述した収納手順とは別の収納手順として、底板部６０の上面に絶縁シート７を取り付け、その絶縁シート７の上に組合体１Ａを載置した後、組合体１Ａの上方から側壁部６１を被せても良い。その場合も、把手部４４Ａを利用することで組合体１Ａのコイル２および磁性コア３に触れることなく組合体１Ａの配置作業を行なうことができる。なお、この収納手順を採用する場合、把手部４４Ａの屈曲部４４ａが側壁部６１の内周面に接触しない大きさ、もしくは屈曲部４４ａが内周面に接触して把手部４４Ａが弾性変形する程度の大きさとすることが好ましい。その他、側壁部６１の取付け前に屈曲部４４ａもしくは把手部４４Ａ全体をカットしてしまっても構わない。把手部４４Ａはリアクトル１の磁気特性に何ら影響を与えない部材であるからである。

［γ］封止樹脂６Ｒの充填と硬化
ケース６への封止樹脂６Ｒの充填量は、適宜選択することができる。但し、組合体１Ａのコイル素子２Ａ，２Ｂが封止樹脂６Ｒに埋設されるようにすることが好ましい。図１に示すように、ケース６の側壁部６１の縁一杯にまで封止樹脂６Ｒを充填しても構わない。なお、コイル２の端部２ａ，２ｂは、接続端子を接続するために封止樹脂６Ｒから露出させている。

封止樹脂６Ｒを硬化させる方法は、封止樹脂６Ｒに何を使用するかによって変化する。例えば、封止樹脂６Ｒが常温硬化性樹脂であれば時間の経過、熱硬化性樹脂であれば熱処理である。例えば封止樹脂６Ｒがエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂である場合、ケース６ごと１００〜１６０℃×５０〜３００分間の熱処理を施せば良い。

［効果］
以上説明した構成を備えるリアクトル１は、生産性に優れる。それは、枠状ボビン４Ａに把手部４４Ａが設けられていることによって、リアクトル１Ａの組み立ての過程でケース６の所定位置に組合体１Ａを配置する際、コイル２および磁性コア３に触れることなく組合体１Ａを扱うことができ、組合体１Ａの扱いに過度の慎重さを要求されることがないからである。特に、ケース６の開口部から組合体１Ａを挿入する本実施形態の構成では、把手部４４Ａを手や運搬治具で掴んで組合体１Ａを持ち上げ、そのまま組合体１Ａをケース６内に挿入するだけで、コイル２や磁性コア３を損傷することなく、ケース６内に組合体１Ａを配置できる。

＜実施形態２＞
実施形態２では、実施形態１とは異なる形状の把手部４４Ｂを枠状ボビン４Ｂに設けたリアクトルを図４に基づいて説明する。枠状ボビン４Ｂ以外の構成は、実施形態１のリアクトル１と同じであるため、図４では組合体１Ｂのみを図示し、ケースは省略している（後述する図５〜８も同様）。

把手部４４Ｂの説明にあたり、四つある把手部４４Ｂの特定を行なう。まず、コイル軸方向の端部２ａ，２ｂ側の二つの把手部４４Ｂのうち、コイル並列方向のコイル素子２Ａ側（紙面９時の位置）にある把手部４４Ｂを左手前の把手部４４Ｂ、コイル並列方向のコイル素子２Ｂ側（紙面６時の位置）にある把手部４４Ｂを右手前の把手部４４Ｂとする。一方、コイル軸方向のコイル素子連結部２ｒ側の二つの把手部４４Ｂのうち、コイル並列方向のコイル素子２Ａ側（紙面１２時の位置）にある把手部４４Ｂを左奥の把手部４４Ｂ、コイル並列方向のコイル素子２Ｂ側（紙面３時の位置）にある把手部４４Ｂを右奥の把手部４４Ｂとする。なお、この位置の特定の仕方は、図５〜８でも同じである。

組合体１Ｂの枠状ボビン４Ｂに備わる把手部４４Ｂは、実施形態１と同じく上方延伸タイプである。但し、この把手部４４Ｂの上端側が屈曲しておらず、その代わりに貫通孔４４ｂが形成されている。この貫通孔４４ｂは、組合体１Ｂをケース内に収納する際に用いられる運搬治具を引っ掛ける係合部である。引っ掛ける運搬治具は、フック状でも棒状でも良く、特に限定されない。

上記貫通孔４４ｂの形成方向は特に限定されない。本実施形態では、貫通孔４４ｂの軸線が、コイル素子２Ａ，２Ｂの軸線とほぼ平行に設けられ、かつ右手前の把手部４４Ｂの貫通孔４４ｂの軸線と、右奥の把手部４４Ｂの貫通孔４４ｂの軸線と、がほぼ一致するようになっている。同様に、左手前および左奥の把手部４４Ｂの貫通孔４４ｂの軸線同士がほぼ一致している。そのため、右手前の貫通孔４４ｂおよび右奥の貫通孔４４ｂに棒状の運搬治具を貫通させ、同様に左手前の貫通孔４４ｂおよび左奥の貫通孔４４ｂに棒状の運搬治具を貫通させることで、二本の棒状運搬治具で組合体１Ｂを安定した状態で持ち上げることができる。

＜実施形態３＞
実施形態３では、側方延伸タイプの把手部４４Ｃを枠状ボビン４Ｃに設けたリアクトルを図５に基づいて説明する。

組合体１Ｃの枠状ボビン４Ｃに備わる把手部４４Ｃは、枠状ボビン４Ｃの上端側の部分がコイル素子２Ａ，２Ｂの並列方向に張り出すことで形成されている。その側方に張り出した把手部４４Ｃの下端面に運搬治具を引っ掛けることで、組合体１Ｃを持ち上げることが容易にできる。

上記把手部４４Ｃは、コイル素子２Ａ，２Ｂの側面よりも張り出していることが好ましい。そうすることで、把手部４４Ｃに運搬治具を引っ掛けたときに、運搬治具がコイル素子２Ａ，２Ｂの外周面に接触する可能性を大幅に低減することができる。

この組合体１Ｃを運搬治具で持ち上げる場合、例えば、四つの把手部４４Ｃにそれぞれフック状の運搬治具を取り付けても良いし、実施形態２と同じように右手前と右奥の把手部４４Ｃ（左手前と左奥の把手部４４Ｃ）の下端面に棒状の運搬治具を渡らせても良い。

上記側方延伸タイプの把手部４４Ｃを設けることで、組合体１Ｃをケースに収納する際、組合体１Ｃの周面がケースの内壁面に接触することを回避することができる。さらに把手部４４Ｃの張出長さを調節することで、ケース内における組合体１Ｃの位置決め部材としての機能を把手部４４Ｃに持たせることができる。

＜実施形態４＞
実施形態４では、実施形態３と同じ側方延伸タイプの把手部４４Ｄに切欠き４４ｄを設けたリアクトルを図６に基づいて説明する。

切欠き４４ｄは、枠状ボビン４Ｄの把手部４４Ｄのうち、コイル素子２Ａ，２Ｂの側面よりも張り出している部分の下端側に設けられており、運搬治具を係合させる係合部の役目を果たす。また、組合体１Ｄをコイル軸方向から見たときに、右手前の切欠き４４ｄと右奥の切欠き４４ｄとが一致し、左手前の切欠き４４ｄと左奥の切欠き（図示せず）とが一致している。そのため、実施形態２と同様に、二本の棒状の運搬治具で組合体１Ｄを安定した状態で持ち上げることができる。

＜実施形態５＞
実施形態５では、実施形態３，４と同じ側方延伸タイプの把手部４４Ｅに貫通孔４４ｅを設けたリアクトルを図７に基づいて説明する。

貫通孔４４ｅは、枠状ボビン４Ｅの把手部４４Ｅのうち、コイル素子２Ａ，２Ｂの側面よりも張り出している部分に設けられており、組合体１Ｅの運搬治具を係合させる係合部の役割を果たす。その貫通孔４４ｅの軸線は、コイル素子２Ａ，２Ｂの軸線にほぼ平行となっている。また、組合体１Ｅをコイル軸方向から見たときに、右手前の貫通孔４４ｅと右奥の貫通孔４４ｅとが一致し、左手前の貫通孔４４ｅと左奥の貫通孔（図示せず）とが一致している。そのため、実施形態２と同様に、二本の棒状の運搬治具で組合体１Ｅを安定した状態で持ち上げることができる。

＜実施形態６＞
実施形態６では、実施形態３〜５とは異なる方向に張り出した側方延伸タイプの把手部４４Ｆを図８に基づいて説明する。

枠状ボビン４Ｆの把手部４４Ｆは、図中の点線で示すように、庇部４０をコイル素子２Ａ，２Ｂの並列方向に延長することで形成されており、コイル軸方向に延びている。この場合、把手部４４Ｆに例えばフック状の運搬治具を取付け、組合体１Ｆを安定して持ち上げることができる。

なお、図示しないが、把手部４４Ｆの厚み方向（即ち組合体１Ｆの高さ方向）に貫通する貫通孔を設けても良い。その場合、貫通孔は、フック状の運搬治具を係合させる係合部としての役割を果たし、組合体１Ｆの持ち上げを安定的に行なうことができる。

＜実施形態７＞
実施形態１〜６のリアクトルは、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９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９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１０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１〜６に記載のリアクトルを用いる。軽量で扱い易いこれらリアクトルを用いることで、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１〜６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１〜６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。例えば、コイル素子を一つしか持たないリアクトルにも、本発明の構成を適用することができる。

本発明のリアクトルは、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
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ 組合体
２ コイル
２Ａ，２Ｂ コイル素子 ２ｒ コイル素子連結部 ２ａ，２ｂ 端部
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
５ ボビン部材
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ 枠状ボビン
４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ，４４Ｅ，４４Ｆ 把手部
４４ａ 屈曲部（係合部） ４４ｂ，４４ｅ 貫通孔（係合部）
４４ｄ 切欠き（係合部）
４Ｚ 筒状ボビン
４０ 庇部
４１ 仕切り部
６ ケース
６０ 底板部 Ｈ１ 第一取付孔
６１ 側壁部
６１Ｆ フランジ部 Ｈ２ 第二取付孔
６Ｒ 封止樹脂
７ 絶縁シート
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 (9)

1. 巻線を巻回してなるコイルと、そのコイルの内部に挿通される磁性コアと、前記コイルの端面に当接して、前記コイルと前記磁性コアとの間の絶縁を確保する枠状ボビンと、これらコイルおよび磁性コアの組合体を収納する有底筒状のケースと、を備えるリアクトルであって、
   前記枠状ボビンは、前記ケースの所定位置に前記組合体を配置する際に前記組合体を持つために利用される把手部を備え、
   前記把手部は、前記組合体を前記ケースに収納した状態で、前記ケースの開口縁部に引っ掛からないように構成されているリアクトル。
2. 請求項１に記載のリアクトルであって、
   前記把手部は、前記ケースの底面に交差する方向に延びているリアクトル。
3. 請求項２に記載のリアクトルであって、
   前記コイルは、一対のコイル素子が互いに並列された状態で連結される構成を備え、それらコイル素子は、その軸方向が前記ケースの底面に平行な方向に向いた状態で横並びに前記ケースに収納されているリアクトル。
4. 請求項１に記載のリアクトルであって、
   前記把手部は、前記ケースの底面に平行な方向に延びているリアクトル。
5. 請求項４に記載のリアクトルであって、
   前記コイルは、一対のコイル素子が互いに並列された状態で連結される構成を備え、それらコイル素子は、その軸方向が前記ケースの底面に平行な方向に向いた状態で横並びに前記ケースに収納されており、
   前記把手部は、前記コイル素子の並列方向に延びているリアクトル。
6. 請求項４に記載のリアクトルであって、
   前記コイルは、一対のコイル素子が互いに並列された状態で連結される構成を備え、それらコイル素子は、その軸方向が前記ケースの底面に平行な方向に向いた状態で横並びに前記ケースに収納されており、
   前記把手部は、前記コイル素子の軸方向に延びているリアクトル。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のリアクトルであって、
   前記把手部は、前記ケースの所定位置に前記組合体を配置するための運搬治具を係合させる係合部を備えるリアクトル。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のリアクトルを備えるコンバータ。
9. 請求項８に記載のコンバータを備える電力変換装置。

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