JP6610903B2 - リアクトル - Google Patents

Description

本発明は、リアクトルに関する。

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、２には、コイルと、コイルが配置される磁性コアとを備えるリアクトルが開示されている。特許文献１には、一対のコイル素子（巻回部）を有するコイルと、各コイル素子の内側に配置される一対の内側コア部と両コイル素子の外側に配置されて両内側コア部の各端部同士を接続する外側コア部とを有する環状の磁性コアと、を備えるリアクトルが記載されている。特許文献１では、両コイル素子の巻き数や形状が同じであり、各コイル素子の軸方向が平行するように横並びに並列に配置されている。特許文献２には、コイルの取り付け面（設置面とは反対側に位置する上面）に放熱部材（放熱板）が配設されたリアクトルが記載されている。

特開２０１４−１４６６５６号公報 特開２００９−１４７０４１号公報

上述したような２つの巻回部を有するコイルと、コイル（巻回部）の内外に配置される環状の磁性コアとを備えるリアクトルにおいて、小型化できながら、コイルの放熱性を確保することが望まれている。

リアクトルの設置状態として、リアクトルを設置する設置対象における冷却機構の冷却性能が場所によって異なる（冷却性能に偏りがある）ことがあり、一方の巻回部は冷却機構によって十分に冷却されるものの、他方の巻回部は十分に冷却されないような場合があり得る。

従来のリアクトルでは、コイルを構成する巻線や両巻回部の形状・寸法などの仕様が同一であり、両巻回部の幅及び高さ（外径）が同じで、両巻回部の周長が等しい。つまり、コイルにおける両巻回部の外形寸法（サイズ）が同じである。ここで、巻回部の幅とは、両巻回部の並び方向の長さのことであり、巻回部の高さとは、各巻回部の軸方向及び両巻回部の並び方向にそれぞれ直交する方向の長さのことである。また、巻回部の周長とは、巻回部を軸方向から見たときの外周（輪郭線）の長さのことであり、１ターンあたりのターン長と略等しい。したがって、両巻回部の発熱特性が実質的に同じであり、コイルに通電したときの両巻回部の発熱量が等しくなる。

従来のリアクトルにおいて、上述した他方の巻回部が十分に冷却されない設置状態である場合、他方の巻回部が一方の巻回部よりも高温になり、リアクトルの損失の増大などを招く虞がある。特許文献２に記載するようにコイル（両巻回部）の上面に放熱部材を配置した場合は、放熱部材を含めたコイル全体の高さが大きくなるため、リアクトルの大型化を招き、搭載スペースにリアクトルを設置できないなどの不具合が生じることがある。よって、従来のリアクトルでは、放熱性と小型化との両立を図ることが困難であった。

そこで、コイルの放熱性を確保できながら、小型化できるリアクトルを提供することを目的の一つとする。

本開示に係るリアクトルは、
巻線を巻回してなる第１巻回部及び第２巻回部を有し、各巻回部が互いに横並びに配置されたコイルと、
前記第１巻回部の内側に配置される第１内側コア部及び前記第２巻回部の内側に配置される第２内側コア部と、両巻回部の外側に配置されて両内側コア部の各端部同士を接続する外側コア部とを有する磁性コアと、を備え、
前記コイルにおいて、前記第２巻回部の周長が前記第１巻回部の周長よりも短くなっており、
前記第２巻回部の外周面の少なくとも一部に配置される放熱板を備える。

上記リアクトルは、コイルの放熱性を確保できながら、小型化できる。

実施形態１のリアクトルの概略斜視図である。 実施形態１のリアクトルの概略分解斜視図である。 実施形態１のリアクトルに備えるコイルの概略斜視図である。 実施形態１のリアクトルに備えるコイルの概略側面図である。 実施形態１のリアクトルに備えるコイル及び磁性コアの概略正面図である。 実施形態１のリアクトルに備える放熱板の別の一例を示す図である。

本発明者らは、２つの巻回部を有するコイルを備えるリアクトルにおいて、両巻回部の周長を互いに異ならせ、一方の巻回部よりも他方の巻回部の周長を短くすると共に、周長が短い他方の巻回部の外周面に放熱板を配置することを考えた。そして、リアクトルを冷却性能に偏りがある設置対象に設置する場合に、冷却性能が高い側に一方の巻回部を配置し、冷却性能が低い側に他方の巻回部を配置することで、上記課題を解決できることを見出した。最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

［本発明の実施形態の説明］
（１）本発明の一態様に係るリアクトルは、
巻線を巻回してなる第１巻回部及び第２巻回部を有し、各巻回部が互いに横並びに配置されたコイルと、
前記第１巻回部の内側に配置される第１内側コア部及び前記第２巻回部の内側に配置される第２内側コア部と、両巻回部の外側に配置されて両内側コア部の各端部同士を接続する外側コア部とを有する磁性コアと、を備え、
前記コイルにおいて、前記第２巻回部の周長が前記第１巻回部の周長よりも短くなっており、
前記第２巻回部の外周面の少なくとも一部に配置される放熱板を備える。

上記リアクトルによれば、第１巻回部よりも第２巻回部の周長が短いことで、第２巻回部の方が第１巻回部よりも銅損が少なく、コイル通電時の第２巻回部の発熱量が小さい。これは、第１巻回部と第２巻回部とを同じ巻線で構成し、同じ巻き数とした場合、周長が短い第２巻回部の方が第１巻回部よりも巻線長が短くなるため、銅損が減少するからである。更に、第２巻回部の外周面の少なくとも一部に放熱板が配置されていることで、第２巻回部の放熱性を高めることができる。ここで、第２巻回部の周長が短いことから、第２巻回部の方が第１巻回部よりも幅又は高さ（外径）が小さく、第２巻回部の外形寸法（サイズ）が小さい。具体的には、コイルにおいて、第２巻回部の幅及び高さの少なくとも一方が第１巻回部よりも小さく、且つ、その両方が第１巻回部と同等以下であり、第１巻回部に比べて第２巻回部のサイズが小さくなるため、その分、放熱板の設置スペースに利用できる。そのため、両巻回部の周長が同じ従来のコイルに比べて、第２巻回部の外周面に放熱板を配置したとしても、放熱板を含めたコイル全体のサイズが大きくならず、リアクトルを小型化できる。

上記リアクトルは、冷却性能に偏りがある設置対象に設置する場合、冷却性能が高い側に第１巻回部を配置し、冷却性能が低い側に第２巻回部を配置する。この場合、第１巻回部は、相対的に発熱量が大きく、温度上昇し易いものの、設置対象によって十分に冷却される。一方、第２巻回部は、設置対象によって十分に冷却されないものの、相対的に発熱量が小さく、更に放熱板によって放熱を確保できる。よって、コイル（両巻回部）の温度上昇が抑制され、リアクトルの損失を低減できる。したがって、上記リアクトルは、コイルの放熱性を確保できながら、小型化でき、放熱性と小型化との両立を図ることができる。

（２）上記リアクトルの一形態として、
前記コイルにおいて、前記第２巻回部の高さが前記第１巻回部の高さよりも小さく、前記第１巻回部と前記第２巻回部との間に段差が形成されており、
前記第２巻回部の外周面のうち、前記段差を形成する面に前記放熱板が配置されていることが挙げられる。

第１巻回部よりも第２巻回部の高さが小さいことで、第１巻回部と第２巻回部との間に段差が形成され、この段差を放熱板の設置スペースに利用できる。また、第２巻回部の外周面に放熱板を配置する際、段差によって放熱板を位置決めすることも可能である。第２巻回部の外周面のうち、段差を形成する面に放熱板が配置されていることで、コイルの放熱性を確保できながら、放熱板を含めたコイル全体の高さを抑えることができ、リアクトルの高さを低くできる。

（３）上記リアクトルの一形態として、
前記外側コア部において、前記コイルの前記段差に対応した段差部が形成されており、
前記放熱板が前記外側コア部の前記段差部まで及ぶ大きさを有することが挙げられる。

外側コア部にコイルの段差に対応した段差部が形成され、放熱板が外側コア部の段差部にまで及ぶことで、外側コア部の放熱性を高めることができる。そのため、放熱板によって外側コア部の放熱も確保でき、磁性コアの熱を外側コア部から放熱板を介して放熱させることができる。よって、磁性コアの放熱性も確保できるので、磁性コアの温度上昇が抑制され、リアクトルの損失をより低減できる。外側コア部の段差部に放熱板が配置されるので、放熱板を含めた外側コア部の高さを抑えることができ、リアクトルの高さを低くできる。したがって、リアクトルにおいて、放熱性と小型化との両立をより図ることができる。

（４）上記リアクトルの一形態として、
前記放熱板がフィンを有することが挙げられる。

放熱板にフィンが設けられていることで、放熱性が向上し、コイルの放熱性をより確保できる。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係るリアクトルの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、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でのすべての変更が含まれることが意図される。

［実施形態１］
＜リアクトルの構成＞
図１〜図５を参照して、実施形態１のリアクトル１、リアクトル１に備えるコイル２を説明する。実施形態１のリアクトル１は、巻線２ｗを巻回してなる第１巻回部２ａ及び第２巻回部２ｂ（以下、まとめて「巻回部２ａ、２ｂ」と呼ぶ場合がある）を有するコイル２（図３を参照）と、コイル２（巻回部２ａ、２ｂ）の内外に配置される磁性コア３（図２、図４及び図５を参照）とを備える。第１巻回部２ａと第２巻回部２ｂとは、互いに横並びに配置されている。磁性コア３は、図４、図５に示すように、第１巻回部２ａ及び第２巻回部２ｂのそれぞれの内側に配置される第１内側コア部３１ａ及び第２内側コア部３１ｂ（以下、まとめて「内側コア部３１ａ、３１ｂ」と呼ぶ場合がある）と、両巻回部２ａ、２ｂの外側に配置されて両内側コア部３１ａ、３１ｂの各端部同士を接続する外側コア部３２とを有する。リアクトル１の特徴の１つは、図４に示すように、コイル２において、第１巻回部２ａよりも第２巻回部２ｂの周長が短くなっており、第２巻回部２ｂの外周面の少なくとも一部に配置される放熱板６（図１を参照）を備える点にある。

この例では、リアクトル１は、図１、図２に示すように、コイル２と磁性コア３との組合体１０を収納するケース４を備える。

リアクトル１は、例えば、コンバータケースなどの設置対象（図示せず）に設置される。ここでは、リアクトル１（コイル２及び磁性コア３）において、図１、図２における下側が、設置したときに設置側となる側であり、設置側を「下」、その反対側を「上」とし、上下方向を高さ方向とする。また、コイル２における巻回部２ａ、２ｂの並び方向（図４の左右方向）を幅方向とし、各巻回部２ａ、２ｂの軸方向に沿う方向（図５の左右方向）を長さ方向とする。高さ方向は、各巻回部２ａ、２ｂの軸方向（長さ方向）及び両巻回部２ａ、２ｂの並び方向（幅方向）にそれぞれ直交する方向と同義である。以下、リアクトル１の構成について詳しく説明する。

（コイル）
コイル２は、図３〜図５に示すように、巻線２ｗを螺旋状に巻回してなる第１巻回部２ａ及び第２巻回部２ｂを有し、各巻回部２ａ、２ｂが互いの軸方向が平行するように横並びに（並列）に配置されている。両巻回部２ａ、２ｂは、同一の巻線２ｗで構成され、巻き数が同じである。この例では、図３に示すように、コイル２（巻回部２ａ、２ｂ）が１本の連続する巻線２ｗで形成されており、両巻回部２ａ、２ｂを形成する巻線２ｗの一方の端部同士が連結部２ｒを介して接続されている。巻線２ｗの他方の端部はそれぞれ、各巻回部２ａ、２ｂから適宜な方向（この例では上方）に引き出され、端子金具（図示せず）が適宜取り付けられ、電源などの外部装置（図示せず）に電気的に接続される。両巻回部２ａ、２ｂは、巻線２ｗを螺旋状に巻回することで別々に形成してもよく、その場合、両巻回部２ａ、２ｂを形成する巻線２ｗの一方の端部同士を圧接や溶接などで接合することが挙げられる。

巻線２ｗは、例えば、導体（銅など）と、導体の外周に絶縁被覆（ポリアミドイミドなど）とを有する被覆線（いわゆるエナメル線）である。この例では、図３、図４に示すように、コイル２（巻回部２ａ、２ｂ）が被覆平角線の巻線２ｗをエッジワイズ巻きしたエッジワイズコイルであり、軸方向から見たときの各巻回部２ａ、２ｂの端面の外周形状が角部が丸められた矩形状である。各巻回部２ａ、２ｂの端面の外周形状は、特に限定されるものではなく、例えば、円形状や楕円状、レーストラック形状（角丸長方形状）などであってもよい。

第１巻回部２ａ及び第２巻回部２ｂの外周面はそれぞれ、図４に示すように、設置側（即ち、下側）に位置する下面２ａｕ、２ｂｕと、その反対側に位置する上面２ａｔ、２ｂｔとを有する。この例では、第１巻回部２ａの下面２ａｕと第２巻回部２ｂの下面２ｂｕとが面一になっている。

この例では、図３に示すように、コイル２の少なくとも一部が樹脂でモールドされており、コイル２（巻回部２ａ、２ｂ）の表面の少なくとも一部を覆う樹脂モールド部２Ｍを有する。樹脂モールド部２Ｍは、コイル２の表面のうち、各巻回部２ａ、２ｂの内周面及び両端面の全面と、外周面の一部を覆うように形成されている。ここでは、各巻回部２ａ、２ｂの外周面のうち、それぞれの上面２ａｔ、２ｂｔ及び下面２ａｕ、２ｂｕと、両巻回部２ａ、２ｂの互いに対向する内側面とは反対側に位置する外側面とが露出している。樹脂モールド部２Ｍにより、巻回部２ａ、２ｂの内周面や端面と、内側コア部３１ａ、３１ｂの外周面や外側コア部３２の内端面（巻回部２ａ、２ｂの端面と対向する面）とが接触しないようにすることができ、コイル２と磁性コア３（内側コア部３１ａ、３１ｂ及び外側コア部３２）との間の電気的絶縁性を高めることができる。樹脂モールド部２Ｍは、絶縁性樹脂で形成され、樹脂モールド部２Ｍの形成材料としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂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、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やナイロン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）樹脂などの熱可塑性樹脂が利用できる。図４及び図５では、樹脂モールド部２Ｍの図示を省略している。

本実施形態では、両巻回部２ａ、２ｂの周長が互いに異なっており、第２巻回部２ｂの周長が第１巻回部２ａの周長よりも短い。具体的には、第２巻回部２ｂの幅及び高さの少なくとも一方が第１巻回部２ａよりも小さく、且つ、第２巻回部２ｂの幅及び高さが第１巻回部２ａと同等以下である。そのため、第１巻回部２ａに比べて第２巻回部２ｂの外形寸法（サイズ）が小さい。巻回部２ａ、２ｂの周長とは、各巻回部２ａ、２ｂを軸方向から見たときのそれぞれの外周（輪郭線）の長さのことである（図４を参照）。第１巻回部２ａよりも第２巻回部２ｂの周長が短いため、第２巻回部２ｂの方が第１巻回部２ａよりも銅損が少なく、コイル２に通電したときの発熱量が小さい。

この例では、図４に示すように、第１巻回部２ａの幅２ａｗと第２巻回部２ｂの幅２ｂｗとが実質的に同じ（２ａｗ＝２ｂｗ）で、両巻回部２ａ、２ｂの高さ（下面から上面までの長さ）が互いに異なっており、第２巻回部２ｂの高さ２ｂｈが第１巻回部２ａの高さ２ａｈよりも小さい（２ａｈ＞２ｂｈ）。そのため、第１巻回部２ａの上面２ａｔと第２巻回部２ｂの上面２ｂｔとは面一になっておらず、第１巻回部２ａの上面２ａｔに対して第２巻回部２ｂの上面２ｂｔが低くなっており、第１巻回部２ａと第２巻回部２ｂとの間に段差２５が形成されている。両巻回部２ａ、２ｂの長さは実質的に同じである（図５を参照）。段差２５は、第２巻回部２ｂに後述する放熱板６を配置する設置スペースとなる（図１を参照）。

第１巻回部２ａよりも第２巻回部２ｂの周長が短いことで、第１巻回部に比べて第２巻回部のサイズが小さくなる分、放熱板６の設置スペースを確保できる。この例では、図４に示すように、第１巻回部２ａよりも第２巻回部２ｂの高さが小さいことで、段差２５が形成され、この段差２５を放熱板６の設置スペースに利用している。段差２５の大きさ（両巻回部２ａ、２ｂの高さの差（２ａｈ−２ｂｈ））は、放熱板６の厚さに応じて適宜設定することが挙げられ、放熱板６の厚さに対応した高さであり、例えば０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下、更に０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。両巻回部２ａ、２ｂの周長の差が小さ過ぎる、即ち、段差２５が小さ過ぎる場合、放熱板６の設置スペースを十分に確保することが難しくなる。一方、両巻回部２ａ、２ｂの周長の差が大き過ぎる、即ち、段差２５が大き過ぎる場合、第１巻回部２ａに比べて第２巻回部２ｂのサイズが小さくなり過ぎるため、後述する第１内側コア部３１ａに比べて第２内側コア部３１ｂの断面積（磁路面積）が減少し、磁路面積を十分に確保することが難しくなる。

（放熱板）
放熱板６は、第２巻回部２ｂの外周面の少なくとも一部に配置され、この例では、図１、図４及び図５に示すように、第２巻回部２ｂの外周面のうち、段差２５を形成する上面２ｂｔに配置されている。放熱板６は、第２巻回部２ｂの放熱を確保する機能を有する。放熱板６の大きさ（面積）は、特に限定されないが、面積が大きいほど放熱性が向上し、第２巻回部２ｂと放熱板６との接触面積が大きいほど放熱に有利である。この例では、図１に示すように、放熱板６が第２巻回部２ｂの上面２ｂｔを覆う大きさを有する（但し、第２巻回部２ｂから引き出された巻線２ｗの端部を除く）。放熱板６の厚さは、特に限定されないが、第２巻回部２ｂの放熱を十分に確保し、設置スペースとなる段差２５内に収めるため、例えば０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下、更に０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。この例では、図４、図５に示すように、段差２５の高さが放熱板６の厚さと同じであり、放熱板６の上面と第１巻回部２ａの上面２ａｔとが面一になっている。

放熱板６は、熱伝導性に優れる材料（例えば熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上）で形成されており、この例では、アルミニウム板である。放熱板６の形成材料には、例えば、アルミニウムやその合金、マグネシウムやその合金、銅やその合金、銀やその合金、鉄や鋼、オーステナイト系ステンレス鋼などの金属材料や、窒化アルミニウムや炭化珪素などのセラミックス材料、Ａｌ−ＳｉＣやＭｇ−ＳｉＣなどの金属とセラミックスとの複合材料（ＭＭＣ：Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ）が利用できる。

放熱板６には、第２巻回部２ｂに位置決めするための位置決め部を有することが好ましい。この例では、図１に示すように、放熱板６において、第２巻回部２ｂにおける巻線２ｗの端部に対応する部位に位置決め部となる切欠き６２が設けられている。また、樹脂モールド部２Ｍにおいて、第２巻回部２ｂにおける巻線２ｗの端部の周囲を覆うように凸部２６が設けられている。そして、樹脂モールド部２Ｍの凸部２６に放熱板６の切欠き６２が係合することで、第２巻回部２ｂに対して放熱板６が位置決めされる。

放熱板６は、第２巻回部２ｂの外周面の少なくとも一部に接触するように固定されている。放熱板６の固定には、例えば接着剤を利用できる。放熱板６と第２巻回部２ｂとの接触面にはグリースが塗布されていてもよく、これにより、放熱板６と第２巻回部２ｂとの密着性を高めることができる。図１に示すように、放熱板６がケース４の側壁部４１まで及ぶ大きさ（面積）を有する場合は、放熱板６をケース４の側壁部４１にネジなどで固定することも可能である。

（磁性コア）
磁性コア３は、図２、図４及び図５に示すように、第１巻回部２ａの内側に配置される第１内側コア部３１ａ及び第２巻回部２ｂの内側に配置される第２内側コア部３１ｂ（図４を参照）と、両巻回部２ａ、２ｂの外側に配置される一対の外側コア部３２とを有する（図２、図５を参照）。各内側コア部３１ａ、３１ｂはそれぞれ、各巻回部２ａ、２ｂの内側に位置し、コイル２が配置される部分である。つまり、内側コア部３１ａ、３１ｂは、巻回部２ａ、２ｂと同様に、互いの軸方向が平行するように横並び（並列）に配置される。ここで、内側コア部３１ａ、３１ｂの並び方向は幅方向に一致し、各内側コア部３１ａ、３１ｂの軸方向は長さ方向に一致する。各内側コア部３１ａ、３１ｂは、その軸方向の端部の一部が各巻回部２ａ、２ｂから突出していてもよい。各外側コア部３２は、両巻回部２ａ、２ｂの外側に位置し、コイル２が実質的に配置されない（即ち、巻回部２ａ、２ｂから突出（露出）する）部分である。磁性コア３は、両内側コア部３１ａ、３１ｂの各端部同士を接続するように、両内側コア部３１ａ、３１ｂの両端部に外側コア部３２がそれぞれ配置され、環状に形成されている。磁性コア３には、コイル２に通電することで磁束が流れ、閉磁路が形成される。

第１内側コア部３１ａ及び第２内側コア部３１ｂの形状は、例えば各巻回部２ａ、２ｂの内周面に対応した形状であり、この例では、図４に示すように、軸方向に直交する断面形状が矩形状である。ここで、上述したように、第１巻回部２ａよりも第２巻回部２ｂの周長が短く、第１巻回部２ａに比べて第２巻回部２ｂのサイズが小さいため、両内側コア部３１ａ、３１ｂの断面積が互いに異なり、第１内側コア部３１ａよりも第２内側コア部３１ｂの断面積が小さい。具体的には、両内側コア部３１ａ、３１ｂの幅が実質的に同じで、両内側コア部３１ａ、３１ｂの高さが互いに異なっており、第１内側コア部３１ａよりも第２内側コア部３１ｂの高さが小さい。この例では、両内側コア部３１ａ、３１ｂの下面同士が面一になっており、両内側コア部３１ａ、３１ｂの上面同士は面一になっておらず、第１内側コア部３１ａの上面に対して第２内側コア部３１ｂの上面が低くなっている。図４に示す例では、両内側コア部３１ａ、３１ｂの断面積が互いに異なる場合を説明したが、第１内側コア部３１ａの断面積を第２内側コア部３１ｂの断面積を同じとしてもよい。この場合、第１巻回部２ａの内周面と第１内側コア部３１ａの外周面との間の隙間（樹脂モールド部２Ｍの厚さ）が大きくなる。

外側コア部３２の形状は、特に限定されないが、この例では、図２に示すように、高さ方向から見た平面形状が台形状であり、下底側の面が内側コア部３１ａ、３１ｂの端面に接続される内端面となる。外側コア部３２は、内側コア部３１ａ、３１ｂ（図４を参照）に対して上下方向に突出しており、外側コア部３２の下面及び上面がそれぞれ、各内側コア部３１ａ、３１ｂの下面及び上面よりも突出している（図５も併せて参照）。外側コア部３２の下面は、コイル２の下面（両巻回部２ａ、２ｂの下面２ａｕ、２ｂｕ）と面一になっている。この例では、図２、図５に示すように、外側コア部３２の高さが第１巻回部２ａ側（図２の左側）と第２巻回部２ｂ側（図２の右側）で異なり、外側コア部３２において、コイル２の段差２５に対応した段差部３５が形成されている。具体的には、第１巻回部２ａ側の上面に対して第２巻回部２ｂ側の上面が低くなっており、外側コア部３２の上面に段差部３５が形成されている。そして、外側コア部３２の第１巻回部２ａ側と第２巻回部２ｂ側の各上面が、各巻回部２ａ、２ｂの各上面２ａｔ、２ｂｔと面一になっている。段差部３５の大きさは、コイル２の段差２５に対応した大きさであり、放熱板６の厚さと同じ（例えば０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下、更に０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下）である。この例では、図５に示すように、放熱板６が外側コア部３２の段差部３５まで及ぶ大きさ（面積）を有し、段差部３５にも放熱板６が配置される。段差部３５は、外側コア部３２に放熱板６を配置する設置スペースとなる（図１を参照）。

磁性コア３（内側コア部３１ａ、３１ｂ及び外側コア部３２）は、軟磁性材料を含有する材料で形成されている。磁性コア３の形成材料としては、例えば、鉄又は鉄基合金（Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金など）といった軟磁性粉末や更に絶縁被覆を有する被覆軟磁性粉末などを圧縮成形した圧粉成形体、軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料の成形体や、電磁鋼板などの軟磁性板を積層した積層体、フェライトコアなどの焼結体などが挙げられる。複合材料の樹脂には、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、常温硬化性樹脂、低温硬化性樹脂などが利用できる。熱可塑性樹脂としては、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）、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）樹脂などが挙げられる。熱硬化性樹脂は、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、シリコーン樹脂などが挙げられる。その他、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なども利用できる。

圧粉成形体は、複合材料の成形体に比較して軟磁性粉末の含有量を高めることができる。例えば、圧粉成形体の軟磁性粉末の含有量は８０体積％超、更に８５体積％以上であり、複合材料の軟磁性粉末の含有量は、３０体積％以上８０体積％以下、更に５０体積％以上７５体積％以下である。軟磁性粉末の材質が同じ場合、軟磁性粉末の含有量を高くすることで、飽和磁束密度を高めることが可能である。また、一般に、純鉄は、鉄基合金に比較して飽和磁束密度が高い傾向があるため、純鉄を用いた場合、飽和磁束密度を高め易い。

この例では、磁性コア３が複合材料の成形体で形成されている。具体的には、コイル２（図３を参照）をケース４（図２を参照）に収納した状態で、ケース４に樹脂が固化する前の複合材料を充填した後、樹脂を固化することによって複合材料を一体成形し、磁性コア３を形成している。このとき、各巻回部２ａ、２ｂの内側に複合材料が充填され、内側コア部３１ａ、３１ｂが形成される。この場合、内側コア部３１ａ、３１ｂと外側コア部３２とが複合材料の成形体で一体に形成されることになる。内側コア部３１ａ、３１ｂには、ギャップが設けられていてもよい。ギャップはエアギャップであってもよいし、ギャップ材によって形成されていてもよい。ギャップ材には、例えばアルミナなどのセラミックスやエポキシなどの樹脂（ガラスエポキシなどの繊維強化プラスチックを含む）といった非磁性材料の板材を利用できる。

この例では、ケース４を磁性コア３を成形する金型として利用し、磁性コア３を複合材料で一体に形成する場合を説明したが、これに限定されず、磁性コア３を複数のコア片で構成し、各コア片を別々に形成してもよい。例えば、磁性コア３を内側コア部３１ａ、３１ｂと外側コア部３２とに分け、各内側コア部３１ａ、３１ｂと外側コア部３２とを別々のコア片で構成することが挙げられる。この場合、内側コア部３１ａ、３１ｂ及び外側コア部３２を構成する各コア片を同一の材料で形成するだけでなく、異種材料で形成したり、或いは、同種の材料であっても、軟磁性粉末の材質や含有量などの仕様を異ならせることも可能である。具体的には、内側コア部３１ａ、３１ｂを圧粉成形体からなるコア片で構成し、外側コア部３２を複合材料の成形体からなるコア片で構成したり、内側コア部３１ａ、３１ｂを複合材料の成形体からなるコア片で構成し、外側コア部３２を圧粉成形体からなるコア片で構成することが挙げられる。また、両内側コア部３１ａ、３１ｂのうち、一方を圧粉成形体からなるコア片で構成し、他方を複合材料の成形体からなるコア片で構成することが挙げられる。磁性コア３を複数のコア片で構成する場合は、コア片同士を例えば接着剤で接合して一体化することができる。また、内側コア部３１ａ、３１ｂを複数のコア片で構成してもよく、この場合、コア片間にギャップを設けることができる。ギャップの数や厚さは、所定の磁気特性が得られるように適宜設定すればよい。

図４に示すように、第１内側コア部３１ａよりも第２内側コア部３１ｂの断面積（磁路面積）が小さい場合、両内側コア部３１ａ、３１ｂが同一の材料で形成されていると、第２内側コア部３１ｂの方が第１内側コア部３１ａに比べて磁気飽和し易い。そこで、第２内側コア部３１ｂの飽和磁束密度が第１内側コア部３１ａに比べて大きいことが好ましく、これにより、第２内側コア部３１ｂの磁気飽和を抑制でき、磁気飽和による損失を低減できる。例えば、第１内側コア部３１ａを複合材料の成形体で形成する場合、第２内側コア部３１ｂを圧粉成形体で形成することが挙げられる。或いは、第２内側コア部３１ｂの仕様を第１内側コア部３１ａと異ならせ、第２内側コア部３１ｂを第１内側コア部３１ａに比べて飽和磁束密度の高い材料で構成することが挙げられる。

（ケース）
ケース４は、図１、図２に示すように、コイル２と磁性コア３との組合体１０を収納する。この例では、図２に示すように、ケース４は四角箱状であり、底板部４０と、底板部４０から立設する四角枠状の側壁部４１とを有する。側壁部４１の内周面の形状は、組合体１０の外周面に対応した形状になっており、ケース４（底板部４０及び側壁部４１）の内面には、外側コア部３２の下面及び外周面、並びに、コイル２（巻回部２ａ、２ｂ）の下面及び外側面が接している。ケース４は、金属製であり、コイル２や磁性コア３（外側コア部３２）の熱を吸収して外部に効率よく放熱することができる。ケース４の形成材料には、例えば、アルミニウムやその合金、マグネシウムやその合金、銅やその合金、銀やその合金、鉄や鋼、オーステナイト系ステンレス鋼などが利用できる。

この例では、放熱板６がケース４の側壁部４１まで及ぶ大きさ（面積）を有しており（図１を参照）、放熱板６を配置するために、側壁部４１の上端部の一部が切り欠かれている。具体的には、側壁部４１のうち、第２巻回部２ｂ側（図２の右側）の上端部が切り欠かれて、ケース４の上面に段差が形成されている。

{作用効果}
実施形態１のリアクトル１は、次の作用効果を奏する。

（１）第１巻回部２ａよりも第２巻回部２ｂの周長が短いことで、第２巻回部２ｂの発熱量が小さい。更に、第２巻回部２ｂの外周面に放熱板６が配置されていることで、第２巻回部２ｂの放熱性を高めることができる。第１巻回部２ａよりも第２巻回部２ｂの周長が短いため、第２巻回部２ｂのサイズが小さくなり、その分、放熱板６の設置スペースに利用できる。そのため、第２巻回部２ｂの外周面に放熱板６を配置したとしても、放熱板６を含めたコイル２全体のサイズが大きくならず、小型化できる。このようなリアクトル１は、冷却性能に偏りがある設置対象に設置する場合、冷却性能が高い側に第１巻回部２ａを配置し、冷却性能が低い側に第２巻回部２ｂを配置する。この場合、第２巻回部２ｂは第１巻回部２ａに比べて設置対象によって十分に冷却されないが、発熱量が小さく、更に放熱板６によって放熱を確保できる。よって、第２巻回部２ｂの温度上昇が抑制され、損失を低減できる。したがって、リアクトル１は、コイル２の放熱性を確保でき、放熱性と小型化との両立を図ることができる。

（２）実施形態１では、第１巻回部２ａよりも第２巻回部２ｂの高さが小さく、第１巻回部２ａと第２巻回部２ｂとの間に段差２５が形成されており、この段差２５を放熱板６の設置スペースに利用できる。そして、第２巻回部２ｂの外周面のうち、段差２５を形成する面（この例では上面２ｂｔ）に放熱板６が配置されていることで、第２巻回部２ｂの放熱を確保できながら、放熱板６を含めたコイル２全体の高さを抑えることができる。

（３）実施形態１では、外側コア部３２にコイル２の段差２５に対応した段差部３５が形成され、放熱板６が外側コア部３２の段差部３５にまで及ぶことで、放熱板６によって外側コア部３２の放熱も確保できる。よって、磁性コア３の温度上昇が抑制され、損失をより低減できる。また、外側コア部３２の段差部３５に放熱板６が配置されるので、放熱板６を含めた外側コア部３２の高さを抑えることができる。したがって、リアクトル１は、磁性コア３の放熱性も確保でき、放熱性と小型化との両立をより図ることができる。更に、図１、図２に示すように、放熱板６がケース４の側壁部４１にまで及ぶ場合は、コイル２や磁性コア３（外側コア部３２）から吸収した熱を、放熱板６を介してケース４に効率よく伝えることができるので、放熱性が向上する。この場合、ケース４の表面に巻線２ｗの端部を除いて局所的に突出する部分がなく、段差のない平面でケースの外表面が構成できるため、リアクトル１の設置対象への組み付け時など、他の部材をケース４の表面に引っ掛けたりし難い。

〈用途〉
実施形態１のリアクトル１は、例えば、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車などの車両に搭載される車載用コンバータ（代表的にはＤＣ−ＤＣコンバータ）や、空調機のコンバータなど種々のコンバータ、並びに電力変換装置の構成部品に好適に利用可能である。

［変形例］
上述した実施形態１のリアクトル１に対して、以下の少なくとも一つの変更や追加が可能である。

（１）実施形態１のリアクトル１において、図６に示すように、放熱板６がフィン６１を有していてもよい。図６に示す放熱板６は、上面に複数のフィン６１が設けられており、フィン６１により表面積が増加し、効率よく放熱できるので、放熱性が向上する。

（２）実施形態１のリアクトル１では、放熱板６が平板状であり、第２巻回部２ｂの上面２ｂｔにのみ配置されている場合を説明した。これに限定されるものではなく、放熱板６が第１巻回部２ａの上面２ａｔにも配置されるように、放熱板６を延長してもよい。例えば、第２巻回部２ｂの上面２ｂｔだけでなく、第１巻回部２ａの上面２ａｔも覆うような大きさを有する放熱板６とし、放熱板６の第１巻回部２ａ側の厚さを第２巻回部２ｂ側より段差２５の分だけ薄くすることが挙げられる。この場合、放熱板６の第１巻回部２ａ側の厚さが第２巻回部２ｂ側に比べて薄くなっているため、放熱板６を含めたコイル２全体の高さが過度に大きくなることを抑制できる。放熱板６の第１巻回部２ａ側は第２巻回部２ｂ側に比べて厚さが薄いため、放熱性は劣るが、放熱板６によって第１巻回部２ａの放熱も確保できる。この場合、放熱板６が外側コア部３２の段差部３５（第２巻回部２ｂ側の上面）だけでなく、第１巻回部２ａ側の上面にも配置されるように、放熱板６を更に延長してもよい。

（３）実施形態１のリアクトル１では、両巻回部２ａ、２ｂの高さが異なり、両巻回部２ａ、２ｂの上面２ａｔ、２ｂｔ同士が面一になっておらず、コイル２の上面側に段差２５が形成されている場合を説明した。これに限定されるものではなく、コイル２の下面側に段差２５を形成することも可能である。例えば、第２巻回部２ｂの下面２ｂｕの位置を高さ方向にずらし、第１巻回部２ａの下面２ａｕに対して第２巻回部２ｂの下面２ｂｕを高くすることで、コイル２の下面側にも段差２５を形成することができる。この場合、第２巻回部２ｂの下面２ｂｕに放熱板６を配置することができる。コイル２の上面側と下面側の両側に段差２５が形成されている場合、第２巻回部２ｂの上面２ｂｔ及び下面２ｂｕの両面に放熱板６が配置されていてもよい。

（４）実施形態１のリアクトル１では、両巻回部２ａ、２ｂの高さ２ａｈ、２ｂｈが異なる場合を説明したが、両巻回部２ａ、２ｂの幅２ａｗ、２ｂｗが異なっていてもよく、第１巻回部２ａよりも第２巻回部２ｂの幅が小さくてもよい（２ａｗ＞２ｂｗ）。この場合であっても、第２巻回部２ｂの幅が小さくなる分、放熱板６の設置スペースを確保できる。また、第２巻回部２ｂの幅及び高さの双方が第１巻回部２ａよりも小さくてもよい。

（５）コイル２と磁性コア３との間に介在される介在部材（図示せず）を備えてもよい。これにより、コイル２と磁性コア３との間の電気的絶縁性を高めることができる。この場合、コイル２において、図３に例示したような樹脂モールド部２Ｍを省略してもよい。

上記介在部材としては、例えば、各巻回部２ａ、２ｂの内周面と各内側コア部３１ａ、３１ｂの外周面との間に介在される内側介在部材（図示せず）や、各巻回部２ａ、２ｂの端面と外側コア部３２の内端面との間に介在される外側介在部材（図示せず）が挙げられる。介在部材は、絶縁性材料で形成され、介在部材の形成材料としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、液晶ポリマー、ＰＡ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＡＢＳ樹脂などが利用できる。

（６）上述した樹脂モールド部２Ｍに代えて、磁性コア３（内側コア部３１ａ、３１ｂ及び外側コア部３２）の少なくとも一部が樹脂でモールドされ、磁性コア３の表面の少なくとも一部を覆う樹脂モールド部を備えてもよい。これにより、コイル２と磁性コア３（内側コア部３１ａ、３１ｂ及び外側コア部３２）との間の電気的絶縁性を高めることができる。例えば、巻回部２ａ、２ｂの内周面と接触しないように、内側コア部３１ａ、３１ｂの外周面に樹脂モールド部を形成したり、巻回部２ａ、２ｂの端面と接触しないように、外側コア部３２の内端面に樹脂モールド部を形成することが挙げられる。また、磁性コア３が複数のコア片で構成されている場合、複数のコア片を樹脂で一体にモールドすることによって、樹脂モールド部で一体化することができる。

（７）コイル２と磁性コア３との組合体１０をケース４に収納する場合、ケース４内の組合体１０を封止する封止樹脂を備えていてもよい。これにより、組合体１０を保護できる。封止樹脂には、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、液晶ポリマー、ＰＡ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＡＢＳ樹脂などが利用できる。放熱性を高める観点から、封止樹脂にアルミナやシリカなどの熱伝導率の高いセラミックスフィラーが混合されていてもよい。ケース４は省略することも可能である。

１ リアクトル
１０ 組合体
２ コイル
２ｗ 巻線
２ａ 第１巻回部
２ｂ 第２巻回部
２ｒ 連結部
２ａｔ、２ｂｔ 上面
２ａｕ、２ｂｕ 下面
２５ 段差
２Ｍ 樹脂モールド部
２６ 凸部
３ 磁性コア
３１ａ 第１内側コア部
３１ｂ 第２内側コア部
３２ 外側コア部
３５ 段差部
４ ケース
４０ 底板部
４１ 側壁部
６ 放熱板
６１ フィン
６２ 切欠き

Claims (4)

1. 巻線を巻回してなる第１巻回部及び第２巻回部を有し、各巻回部が互いに横並びに配置されたコイルと、
   前記第１巻回部の内側に配置される第１内側コア部及び前記第２巻回部の内側に配置される第２内側コア部と、両巻回部の外側に配置されて両内側コア部の各端部同士を接続する外側コア部とを有する磁性コアと、を備え、
   前記コイルにおいて、
   前記第２巻回部の周長が前記第１巻回部の周長よりも短くなっており、
   前記第２巻回部の高さが前記第１巻回部の高さよりも小さく、前記第１巻回部と前記第２巻回部との間に段差が形成されており、
   前記第２巻回部の外周面のうち、前記段差を形成する面に配置される放熱板を備えるリアクトル。
2. 前記外側コア部において、前記コイルの前記段差に対応した段差部が形成されており、
   前記放熱板が前記外側コア部の前記段差部まで及ぶ大きさを有する請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記第２巻回部の幅が前記第１巻回部の幅よりも小さい請求項１又は請求項２に記載のリアクトル。
4. 前記放熱板がフィンを有する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のリアクトル。

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