JP2008041879A - Reactor - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、ハイブリッド車や燃料電池自動車のような電気自動車に搭載されるリアクトルに関する。 The present invention relates to a reactor mounted on an electric vehicle such as a hybrid vehicle or a fuel cell vehicle.
近年、環境問題からハイブリッド車や燃料電池自動車等の直流電源でモータを駆動して走行する自動車が開発されている。これら自動車においては、直流電源であるバッテリーの電圧を昇圧する昇圧コンバータが搭載されており、リアクトルはこの昇圧コンバータの主要部品である。 In recent years, automobiles that run by driving a motor with a DC power source such as a hybrid vehicle and a fuel cell vehicle have been developed due to environmental problems. These automobiles are equipped with a boost converter that boosts the voltage of a battery that is a DC power supply, and a reactor is a main component of the boost converter.
上記リアクトルは、特許文献1に記載されているように、環状のコアとこのコアの所定部分に巻き回されたコイルとを備えて構成されている。車載用リアクトルでは、搭載スペースや製造方法等の制限から、2以上のコアブロックをそれぞれ組み付けることにより一対の平行状I字部を構成するとともに、これらI字部の両端部に略U字状コアブロックを接続して構成される略長円形状の環状コアが採用されることが多い。上記コイルに電流を流すことにより、上記コア内に環状の磁気回路が形成される。 As described in Patent Document 1, the reactor includes an annular core and a coil wound around a predetermined portion of the core. In a vehicle-mounted reactor, a pair of parallel I-shaped parts are formed by assembling two or more core blocks, respectively, due to restrictions on mounting space, manufacturing method, etc., and substantially U-shaped cores at both ends of these I-shaped parts. In many cases, a substantially oval annular core configured by connecting blocks is employed. By passing a current through the coil, an annular magnetic circuit is formed in the core.
上記特許文献1に記載されているリアクトルにおいては、断面矩形状の導線を予め矩形筒状に巻き回してコイル成形体を形成しておき、上記コイル成形体の筒状内部空間に矩形状のコアを挿入して固定することにより、上記I字部の外周にコイルが設けられる。その後、略U字状のコアブロックを上記I字状部の両端部に接続して環状体を形成するという製造手法が採用されている。 In the reactor described in Patent Document 1, a coil shaped body is formed by winding a conducting wire having a rectangular cross section in advance into a rectangular cylindrical shape, and a rectangular core is formed in the cylindrical inner space of the coil molded body. Is inserted and fixed, a coil is provided on the outer periphery of the I-shaped portion. Thereafter, a manufacturing method is adopted in which a substantially U-shaped core block is connected to both ends of the I-shaped portion to form an annular body.
上記コイル成形体を採用した場合、断面矩形状の太い巻線を精度高く矩形筒状に成形しなければならないため、特殊な製造装置を要するとともに、材料コスト及び加工コストが大きくなるという問題がある。 When the coil molded body is employed, a thick winding having a rectangular cross section must be accurately formed into a rectangular cylindrical shape, which requires a special manufacturing apparatus and increases the material cost and processing cost. .
また、上記コイル成形体の筒状内部空間に上記矩形状コアブロックを挿入して固定しなければならないため、上記コイル成形体の内周部と上記矩形状コアブロックとの間にある程度の隙間を確保しなければならない。上記コイルとコアとの間の隙間が大きくなると、コイルの性能低下につながるばかりでなく、ガタ等があると振動や騒音を引き起こす原因にもなる。このため、特許文献1に記載されているリアクトルにおいては、上記コイルの巻線をコア外周に固定する特殊な位置決め治具が採用されているが、コストを増加させる要因となる。 In addition, since the rectangular core block must be inserted and fixed in the cylindrical inner space of the coil molded body, a certain amount of gap is provided between the inner periphery of the coil molded body and the rectangular core block. Must be secured. If the gap between the coil and the core becomes large, not only will the performance of the coil be reduced, but if there is a backlash or the like, it will cause vibration and noise. For this reason, in the reactor described in Patent Document 1, a special positioning jig that fixes the winding of the coil to the outer periphery of the core is employed, but this increases the cost.
さらに、上記コイル成形体を採用した場合には、断面積が大きい矩形状の巻線を採用しているため、漏れ磁束の影響がコイルの断面の大きな範囲に及んでうず電流が生じやすく、損失が大きくなるという問題がある。 In addition, when the coil molded body is used, a rectangular winding having a large cross-sectional area is used, so that the influence of leakage magnetic flux extends over a large range of the coil cross-section, and eddy current is likely to occur. There is a problem that becomes larger.
本願発明は、上記従来の問題を解決し、材料コスト及び製造コストを低減させることができるばかりでなく、漏れ磁束の影響を小さくして性能を向上させることができるリアクトルを提供するものである。 The present invention provides a reactor that not only solves the above-described conventional problems and can reduce the material cost and the manufacturing cost, but also can improve the performance by reducing the influence of leakage magnetic flux.
請求項1に記載した発明は、磁性体から形成された環状コアと、このコアの所定部分の外周に設けたコイルとを備えるリアクトルであって、上記コアの外周にボビンを設けるとともに、上記コイルを、上記ボビンの外周に、円形断面を有する複数本の巻線を並列して巻き回すことにより形成したものである。 The invention described in claim 1 is a reactor including an annular core formed of a magnetic material and a coil provided on an outer periphery of a predetermined portion of the core, wherein a bobbin is provided on the outer periphery of the core, and the coil Is formed by winding a plurality of windings having a circular cross section around the bobbin in parallel.
本願発明では、ボビンを設けたコアの外周に、巻線を直接巻き回すことよりコイルを形成する。コアの外周に巻線を直接巻き回してコイルを形成できるため、特殊なコイル成形機等が不要であり、コイルの加工コストを低減させることができる。 In the present invention, a coil is formed by winding a winding directly on the outer periphery of a core provided with a bobbin. Since the coil can be formed by directly winding the winding around the outer periphery of the core, a special coil molding machine or the like is not necessary, and the processing cost of the coil can be reduced.
コイルを構成する巻線をコアに直接巻き回すには、巻線にある程度の柔軟性が要求されるため、従来の巻線と同等の大きな断面積を有する巻線を採用することはできない。また、上記巻線の巻数はリアクトルの特性(インダクタンス)を決定するものであるため変更することはできない。 In order to directly wind the winding wire constituting the coil around the core, a certain degree of flexibility is required for the winding wire, and thus a winding wire having a large cross-sectional area equivalent to that of the conventional winding wire cannot be employed. Further, the number of turns of the windings determines the reactor characteristics (inductance) and cannot be changed.
本願発明では、巻線の断面積及び規定の巻数を確保するため、円形断面を有する複数本の巻線を並列して巻き回している。すなわち、従来の巻線より細い複数の巻線からなる巻線集合体を、1本の巻線としてコア外周に巻き回すのである。 In the present invention, a plurality of windings having a circular cross section are wound in parallel in order to ensure a cross-sectional area of the winding and a specified number of turns. That is, a winding assembly consisting of a plurality of windings thinner than the conventional winding is wound around the core outer periphery as a single winding.
複数本の巻線を並列して巻き回すことにより、1本当たりの断面積を小さくすることができる。このため、巻線の変形抵抗が小さくなりコア外周に容易に巻き回すことができる。一方、複数の巻線集合体の断面積を従来の巻線の断面積と同一に設定することにより、規定の電流値や巻数を確保することができる。また、円形断面の巻線は、コイル成形体に採用した矩形断面の巻線にくらべて安価であり、材料コストを削減することもできる。 By winding a plurality of windings in parallel, the cross-sectional area per wire can be reduced. For this reason, the deformation resistance of the winding becomes small and can be easily wound around the outer periphery of the core. On the other hand, by setting the cross-sectional area of the plurality of winding assemblies to be the same as the cross-sectional area of the conventional winding, a specified current value and number of turns can be secured. Moreover, the winding with a circular cross section is less expensive than the winding with a rectangular cross section employed in the coil molded body, and the material cost can be reduced.
さらに、本願発明では、上記巻線をコア外周に直接巻き回すことができるため、コア外周と巻線内周部との間に大きな隙間を設定する必要がない。通常、コアと上記巻線との間には、絶縁材料から形成されたボビンが介挿されるが、上記ボビンを上記コア外周に密着した状態で巻線を巻き回すことができる。このため、コイル内周部をコア外周部に近接させることが可能となり、その分コイルを小型化することができる。 Furthermore, in the present invention, since the winding can be directly wound around the outer periphery of the core, it is not necessary to set a large gap between the outer periphery of the core and the inner peripheral portion of the winding. Usually, a bobbin formed of an insulating material is interposed between the core and the winding, but the winding can be wound in a state where the bobbin is in close contact with the outer periphery of the core. For this reason, it becomes possible to make a coil inner peripheral part adjoin to a core outer peripheral part, and a coil can be reduced in size by that.
請求項2に記載した発明は、上記ボビンの外周に、上記巻線を巻き回すガイド溝を設けたものである。 According to a second aspect of the present invention, a guide groove for winding the winding is provided on the outer periphery of the bobbin.
上記ガイド溝は、上記巻線の断面及び並列して巻き回される巻線の本数に応じて形成される。たとえば、2本の巻線を並列して巻き回す場合には、2条の螺旋状ガイド溝が形成される。 The guide groove is formed according to the cross section of the winding and the number of windings wound in parallel. For example, when two windings are wound in parallel, two spiral guide grooves are formed.
上記ガイド溝を設けることにより、巻線を案内しながら巻き回すことができるため、巻き回し作業が容易になる。また、上記案内溝を設けることにより、巻線を規則正しく巻き回して、コア外周における巻線の密度を高めることが可能となり、コア外周部のコイル形成部分の断面積を小さくして装置の小型化を図ることもできる。 By providing the guide groove, the winding can be wound while guiding the winding, so that the winding operation is facilitated. In addition, by providing the guide groove, it is possible to increase the density of the winding on the outer periphery of the core by regularly winding the winding, and to reduce the size of the device by reducing the cross-sectional area of the coil forming portion on the outer periphery of the core. Can also be planned.
本願の請求項3に記載した発明は、上記環状コアを、上記コイルが巻き回される一対の平行状I字部と、これらI字部の両端部に接続された略U字状部とから構成するとともに、上記一対の平行状I字部に設けたボビンの外周に上記巻線を巻き回して上記コイルを形成したものである。
In the invention described in
請求項3に記載した発明は、本願発明をハイブリッド自動車等に多く採用される形態のリアクトルに適用したものである。これにより、この種のリアクトルにおいて、材料コスト及び加工コストを低減させることができるとともに、損失を低減させることが可能となる。
The invention described in
また、請求項4に記載した発明のように、上記一対の平行状I字部を、複数の矩形状コアブロックをスペーサを介挿して一体的に接合することにより構成できる。
Further, as in the invention described in
本願の請求項5に記載した発明は、磁性体から形成された環状のコアと、このコアの所定部分の外周に設けたコイルとを備えるリアクトルの製造方法であって、上記環状コアの一部に被着したボビンの外周に、円形断面を有する複数本の巻線を並列して巻き回すコイル形成工程を含むものである。
The invention described in
本願の請求項6に記載した発明は、請求項5に記載した発明をハイブリッド自動車等に多く採用される形態のリアクトルの製造方法に適用したものである。すなわち、上記環状コアを、上記コイルが設けられる一対の平行状I字部と、これらI字部の両端部に接続される略U字状部とから構成したリアクトルの製造方法であって、複数の矩形状コアブロックをスペーサを介挿して連結することにより上記I字部を形成するI字部形成工程と、上記I字部の外周にガイド溝を設けたボビンを被着するボビン被着工程と、上記ガイド溝に沿って、上記巻線を巻き回すコイル形成工程と、上記巻線を巻き回した上記I字部の両端部に、略U字状コアブロックを連結する略U字状部連結工程とを含んで構成したものである。
The invention described in
本願発明によって、リアクトルの材料コスト及び製造コストを低減させることができるばかりでなく、漏れ磁束の影響を小さくしてリアクトルの性能を向上させることができる。 According to the present invention, not only the material cost and manufacturing cost of the reactor can be reduced, but also the performance of the reactor can be improved by reducing the influence of leakage magnetic flux.
図1に示すように、リアクトル1は、環状のコア2と、このコア2の周囲に装着されたコイル3とを備えて構成される。図3に示すように、上記コア2と上記コイル3との間には、上記コイル3を上記コア2の外周部に所定間隔をあけて保持するためのボビン4が介挿されるとともに全体が図示しない箱状のケースに収容されている。
As shown in FIG. 1, the reactor 1 includes an
図2は、上記環状コアの全体斜視図である。本実施例では、3個の矩形状コアブロック6a,6b,6cをそれぞれ組み付けることにより一対の平行状I字部6,6を構成するとともに、これらI字部の両端部に略U字状のコアブロック7,7を接続して略長円状の環状コア2が形成されている。上記各コアブロック7,6a,6b,6cの間には、非磁性体であるセラミック材料から形成されたスペーサ8がそれぞれ介挿されている。上記矩形状コアブロックの外周角部には、巻線を直接巻き回すことができるようにアール部9が形成されている。これらコアブロック7,6a,6b,6cは、接着材を用いて一体的に接合されている。
FIG. 2 is an overall perspective view of the annular core. In the present embodiment, a pair of parallel I-
本実施例では、上記略U字状コアブロック7は、上記I字部6の断面に対して、略U字状コアブロックの軸芯から外周に向かう方向へのコア断面積と、軸方向に沿う方向(紙面では上下方向)へのコア断面積を大きくした形態に形成されている。上記コア断面積を大きくすることにより、上記I字部6と上記略U字状コアブロック4との接続部には、段部10,11が形成されている。
In the present embodiment, the substantially U-shaped
図3は、上記I字部6にボビン4装着した状態を示す斜視図である。上記ボビン4は、絶縁性のある樹脂材料を用いて、上記I字部6の外周に被着される筒状部4aと、上記段部に被着される鍔部4bとを備えて形成されている。上記ボビン4は、コイル内周面と上記コア外周面とをできるだけ小さな距離を開けて保持できるように薄肉状に形成するのが望ましい。
FIG. 3 is a perspective view showing a state where the
図4に示すように、上記ボビン4の筒状部4aの外周には、コイルを構成する巻線5の太さに対応したガイド溝12が形成されている。本実施例では、2本の断面円形の巻線を並列して巻き回すことができるように、半円形の2条の溝を上記ボビン4の外周面に並列状に形成することにより、上記ガイド溝12が形成されている。上記ガイド溝12を設けることにより、巻線の巻き回し作業が容易になるとともに、巻線5を密度高く巻き回すことができる。実施の形態では、上記鍔部と上記筒状部とによって形成される環状空間に、巻線が3層に巻き回されている。
As shown in FIG. 4, a
上記リアクトルは、次のようにして製造される。 The reactor is manufactured as follows.
まず、上記矩形状コアブロック6a,6b,6cをスペーサ8を介挿して接着することにより一体化し、矩形棒状のI字部6を形成する。次に、上記I字部6を上記ボビン4の筒状部4aに挿入することにより、ボビン4を上記I字部6の外周に被着する。そして、上記ボビン4の筒状部4aの外周に、巻線5を巻き回してコイル3を形成する。上記ボビン4には、鍔部4b及びガイド溝12が形成されているため、巻線5を容易に巻き回すことができる。
First, the
図5に示すように、本実施例では、円形断面を有する2本の巻線を並列して巻き回すことにより、上記コイル3が形成される。複数本の巻線を並列状に巻き回すことにより、従来の矩形断面を有するコイルと同等の断面積及び巻き数を有するコイルを形成することができる。
As shown in FIG. 5, in this embodiment, the
また、断面円形の巻線は安価であり、コイル3の材料コストを削減することができる。しかも、コイルの必要断面積を複数本の巻線に分割して巻き回しているため変形抵抗が小さく、巻線を上記ボビン4に直接巻き回すことができる。したがって、従来のコイル成形体に比べて加工コストを大幅に削減することができる。
Further, the winding having a circular cross section is inexpensive, and the material cost of the
さらに、巻線5をI字部6に被着したボビン4に直接巻き回すことができるため、上記コイル3の内周部を上記I字部6の外周部とを近接させて位置させることができる。この結果、損失を減少させてコイルの効率を向上させることができる。また、従来のコイル成形体を装着する場合のような余分な隙間が必要ないため、コイルの巻き回し部分の寸法を小さくして装置の小型化を図ることもできる。
Further, since the winding 5 can be directly wound around the
さらにまた、従来は、大きな断面積を有する1本の巻線を巻回してコイルを形成していたため、漏れ磁束の影響がコイル断面の全体に及んで損失が大きくなった。一方、本実施例では、従来の断面積を複数本の巻線5a,5bに分割して巻き回しているため、漏れ磁束の影響が内部の巻線に及ばない。このため、コイルに与える漏れ磁束の影響が少なくなり、損失を低減させることができる。
Furthermore, conventionally, since a coil is formed by winding a single winding having a large cross-sectional area, the influence of leakage magnetic flux affects the entire coil cross section, resulting in a large loss. On the other hand, in this embodiment, since the conventional cross-sectional area is divided into a plurality of
なお、上述した実施例では、3つの矩形状コアブロックから構成される一対のI字部と、略U字状コアブロックから形成される環状コアを備えるリアクトル1に本願発明を適用したが、他の形態の環状コアを備えるリアクトルに本願発明を適用することができる。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to the reactor 1 including a pair of I-shaped portions formed of three rectangular core blocks and an annular core formed of a substantially U-shaped core block. The present invention can be applied to a reactor having an annular core of the form.
また、2本の巻線を並列して巻き回したが、3本あるいはそれ以上の数の巻線を並列して巻き回すことができる。 Further, although two windings are wound in parallel, three or more windings can be wound in parallel.
また、ボビンを筒状に形成して、I字状部を挿入することにより被着したが、ボビンを母線に沿って2分割できるように構成し、I字部の側方から組み付けるように構成してもよい。 In addition, the bobbin is formed in a cylindrical shape and attached by inserting an I-shaped part. However, the bobbin can be divided into two along the generatrix and assembled from the side of the I-shaped part. May be.
本願発明は、上述の実施例に限定されることはない。今回開示された実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本願発明の範囲は、上記した意味ではなく、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及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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments. The embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and should not be construed as being restrictive. The scope of the present invention is defined not by the above-mentioned meaning but by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
1 リアクトル
2 環状コア
3 コイル
4 ボビン
5a 巻線
5b 巻線
1
Claims (6)
上記コアの外周にボビンを設けるとともに、
上記コイルは、上記ボビンの外周に、円形断面を有する複数本の巻線を並列して巻き回すことにより形成されている、リアクトル。 A reactor comprising an annular core formed of a magnetic body and a coil provided on the outer periphery of a predetermined portion of the core,
While providing a bobbin on the outer periphery of the core,
The coil is a reactor formed by winding a plurality of windings having a circular cross section around the bobbin in parallel.
上記一対の平行状I字部に設けたボビンの外周に上記巻線が巻き回されて上記コイルが形成されている、請求項1又は請求項2のいずれかに記載のリアクトル。 The annular core is composed of a pair of parallel I-shaped portions around which the coil is wound, and substantially U-shaped portions connected to both ends of these I-shaped portions,
The reactor according to claim 1, wherein the coil is formed by winding the winding around an outer periphery of a bobbin provided on the pair of parallel I-shaped portions.
上記環状コアの一部に被着したボビンの外周に、円形断面を有する複数本の巻線を並列して巻き回すコイル形成工程を含む、リアクトルの製造方法。 A reactor manufacturing method comprising an annular core formed of a magnetic body and a coil provided on an outer periphery of a predetermined portion of the core,
A method for manufacturing a reactor, comprising: a coil forming step of winding a plurality of windings having a circular cross section in parallel on an outer periphery of a bobbin attached to a part of the annular core.
複数の矩形状コアブロックをスペーサを介挿して連結することにより上記I字部を形成するI字部形成工程と、
上記I字部の外周に、ガイド溝を設けたボビンを被着するボビン被着工程と、
上記ガイド溝に沿って、上記巻線を巻き回すコイル形成工程と、
上記巻線を巻き回した上記I字部の両端部に、略U字状コアブロックを連結する略U字状部連結工程とを含む、請求項5に記載のリアクトルの製造方法。
A method of manufacturing a reactor, wherein the annular core includes a pair of parallel I-shaped portions provided with the coil, and substantially U-shaped portions connected to both ends of the I-shaped portions,
An I-shaped portion forming step of forming the I-shaped portion by connecting a plurality of rectangular core blocks with a spacer interposed therebetween;
A bobbin attaching step of attaching a bobbin provided with a guide groove on the outer periphery of the I-shaped part;
A coil forming step of winding the winding along the guide groove;
The manufacturing method of the reactor of Claim 5 including the substantially U-shaped part connection process which connects a substantially U-shaped core block to the both ends of the said I-shaped part which wound the said coil | winding.
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