JP2009246219A

JP2009246219A - ボビン、リアクトル及びリアクトルの組立方法

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Publication number: JP2009246219A
Application number: JP2008092655A
Authority: JP
Inventors: Hajime Kawaguchi; 肇川口; Masayuki Kato; 雅幸加藤; Takuji Kozu; 卓司神頭; Mutsumi Ito; 睦伊藤; Shinichiro Yamamoto; 伸一郎山本; Kazuhiko Futai; 和彦二井
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2009-10-22

Abstract

【課題】部品点数が少なく、原材料費が安く、コアに対して組み付け易く、総じてコスト安なリアクトルを提供する。
【解決手段】本発明のリアクトルは、コアのコイル巻回部２に密着状態に被嵌する断面閉ループ状の耐熱性と電気絶縁性を有する収縮性素材で形成されるボビン３Ｂを備える。ボビン３Ｂには、熱収縮性チューブ３Ａや常温収縮性チューブが利用できる。このような構成のリアクトルでは、ボビン３Ｂを、コアのコイル巻回部２に被せるだけで、該コイル巻回部２にボビン３を密着状態に被嵌させることができる。従って、リアクトルの組立工程を、大幅に簡素化することができる。また、このようなボビン３Ｂは、単一部材で形成されるため、部品点数を少なくすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両等に搭載されるリアクトルに用いられるボビン、リアクトル及びリアクトルの組立方法に関し、特に、部品点数の削減化と、コストの低減化を図ったボビン、リアクトル及びリアクトルの組立方法に関する。

電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載されるリアクトルは、コアと、コアに巻回されるコイルとを備え、そのコアとコイルの間には、コアに対するコイルの位置決めをおこなうためのボビンが介装されている。このようなボビンは、コアのコイル巻回部に両側から組み付けられるように、例えば絶縁性の樹脂材により、半割れ状等に分割された形状に成形される(例えば特許文献1参照)。このようなボビンを備えたリアクトルでは、一対の四角柱状の第一コアの両端面に一対のＵ字柱状の第二コアを接着等によって接合して環状に形成されるコアがよく用いられている。

このようなコアとコイルの組み合わせ体は、例えば、以下のような工程で得ることができる。即ち、まず、第一コアのコイル巻回部の４つの側面全てを覆うように、一対の半割れ状の分割片からなるボビンを組み付ける。次いで、予め巻回された状態のコイル内に、ボビンを組み付けた第一コアを収納する。その次に、その第一コアの露出した両端面に、第二コアの端面を接合する。このような工程によって、一対のコイル巻回部にボビンを介してコイルが巻回された環状のコアを得ることができる。

特開２００７−１１６０６６号公報

上述のような従来のリアクトルに用いられるボビンは、複数の分割片で形成されるため、部品点数が多く、その樹脂材が高価であり、かつその分割片を形成するための金型も高価であった。しかも、コアに対して分割片同士を組み付ける際に手間を要するため、総じてかなりのコスト高になるという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされ、部品点数が少なく、コアに対して組み付け易いボビン、そのボビンを備えたリアクトル及びリアクトルの組立方法を提供することを目的とする。

本発明のボビンは、コアのコイル巻回部と、該コイル巻回部に巻回されるコイルと、の間に介装されるボビンに関する。このボビンは、前記コアのコイル巻回部に密着状態に被嵌する断面閉ループ状で耐熱性と電気絶縁性を有する収縮性素材で形成される。

このような構成によれば、断面閉ループ状（チューブ状）の収縮性素材で形成されるボビンを、コアのコイル巻回部に被せるだけで、該コイル巻回部にボビンを密着状態に被嵌させることができる。このようなボビンを用いることによって、リアクトルの組立工程を、大幅に簡素化することができる。このようなボビンは、単一部材で形成されるため、部品点数を少なくすることもできる。また、そのボビンを形成するための金型は不要であり、例えばゴム（高分子材料）等で形成すれば、原材料費が安くなり、ボビンを安価に提供することができる。

このようなボビンは、熱収縮性チューブであってもよく、常温収縮性チューブであってもよい。また、伸縮性のある単なるゴム状体であってもよい。リアクトルは、使用時には120℃程度に温度が上昇する。従って、ボビンの使用可能温度は150℃以上であることが好ましい。また、そのボビンは、コアとコイルとの間を電気的に絶縁するために、電気絶縁性（体積固有抵抗）が10¹⁰Ω・m以上であることが好ましい。このような素材としては、例えば耐熱性の絶縁材として用いられる各種ゴム（高分子材料）等を挙げることができる。

本発明のリアクトルは、前記ボビンを、前記コアのコイル巻回部に密着状態に被嵌させて形成される。このような構成によれば、断面閉ループ状（チューブ状）の収縮性素材で形成されるボビンを、コアのコイル巻回部に被せるだけで、該コイル巻回部にボビンを密着状態に被嵌させることができる。このようなボビンは、単一部材で形成されるため、部品点数を少なくすることができる。また、そのボビンを形成するための金型は不要になり、例えば耐熱性の絶縁材として用いられる各種ゴム（高分子材料）等で形成すれば、原材料費が安くなり、リアクトルを安価に提供することができる。

このようなリアクトルでは、前記コイル巻回部が、複数のコア構成体が互いに接合されて形成され、前記コイル巻回部に、単一のボビンが密着状態に被嵌されるようにしてもよい。

本発明のリアクトルの組立方法は、コアのコイル巻回部に断面閉ループ状の電気絶縁性かつ耐熱性の収縮性素材で形成されたボビンを密着状態に被嵌させる工程と、前記ボビンが被嵌されたコアを、巻回されたコイルに収納する工程と、を備える。

このような方法によれば、断面閉ループ状の収縮性素材で形成されたボビンをコイル巻回部に被嵌させて、そのコアを、予め巻回された状態のコイル内に収納すれば、リアクトルの要部の組立が完了する。尚、予め巻回されたコイルを、コイル巻回部に被嵌されたボビンに被せてもよい。従って、従来、コイル巻回部に組み付ける２部材からなるボビンを成形する手間が省ける。そのコイル巻回部に被嵌させるボビンは、単一部材でよく、部品点数を少なくすることができる。これにより、組立に要する手間が省け、原材料費が安くなり、総じて、コスト安にリアクトルを提供することができる。その収縮性素材は、熱収縮性チューブであってもよく、常温収縮性チューブであってもよい。また、単なるゴム状体（弾性素材）であってもよい。尚、上述のように、要部の組立が完了すれば、従来と同様に、コイル巻回部の両側にコアの端部（例えばＵ字部）を一体化させれば、リアクトル本体の組立が完了する。このようなリアクトル本体は、直接冷却ベースに固定して使用することができる。また、そのリアクトル本体をケース内に収納して、コアやコイルの防錆や振動の低減等を図るために、ケース内に封止材(例えばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂等)を充填してもよい。

本発明のボビンは、ボビンを、コアのコイル巻回部に被せるだけで、該コイル巻回部にボビンを被嵌させることができる。また、このようなボビンは、単一部材で形成されるため、部品点数を少なくすることができる。

本発明のリアクトルは、ボビンを、コアのコイル巻回部に被せるだけで、該コイル巻回部にボビンを密着状態に被嵌させることができる。このようなボビンは、単一部材で形成されるため、部品点数を少なくすることができる。

本発明のリアクトルの組立方法は、従来、コイル巻回部に被嵌させる２部材からなるボビンを成形する手間が省ける。また、コイル巻回部に被嵌させるボビンは、単一部材でよく、部品点数を少なくすることができる。

以下に、本発明の実施の形態に係るリアクトルについて図面を参照しつつ説明する。

〔実施の形態１〕
図１（Ａ）〜（Ｃ）は、リアクトルの構成と組立方法の説明図である。まず、図1（Ａ）に示すように、四角柱状の第一コア１に、その第一コア１のコイル巻回部２よりも径大な耐熱性と電気絶縁性を有する熱収縮性チューブ３Ａを被せて、ドライヤーやバーナー等の加熱手段で熱収縮性チューブ３Ａを加熱する。これにより、コイル巻回部２に熱収縮性チューブ３Ａを密着状態に被嵌させ、ボビン３Ｂを形成する。次いで、図１（Ｂ）に示すように、ボビン３Ｂを被嵌させた第一コア１，１を、巻回状態のコイル４，４内に収納する。そして、図１（Ｃ）に示すように、コイル４，４内に収納されたボビン付きの第一コア１，１の両端面に、一対のＵ字柱状の第二コア５，５を接着剤等によって接合することにより環状のコアが形成される。これにより、リアクトル本体の組立が完了する。そのコア（第一コア１と第二コア５）は、例えば珪素鋼板の積層体や軟磁性粉末の圧粉成形体等の磁性材料により形成される。また、コイル４は、例えば絶縁被覆を有する断面矩形状の平角銅線をエッジワイズ巻きして、一対のコイルを並列状態に成形したもの等が用いられる。

このような構成によれば、ボビン３Ｂ（熱収縮性チューブ３Ａ）を、コアのコイル巻回部２に被せてドライヤーやバーナー等の加熱手段で加熱することで、該コイル巻回部２にボビン３Ｂを密着状態に被嵌させることができるため、リアクトルの組立工程を、大幅に簡素化することができる。そのボビン３Ｂは、単一部材で形成されるため、リアクトル６の部品点数を少なくすることができる。また、そのボビン３Ｂを形成するための複雑形状な金型は不要であり、ボビン３Ｂを安価に提供することができる。

リアクトルは、使用時には、120℃程度に温度が上昇するため、使用可能温度が150℃以上の素材を選択するのが好ましい。このような熱収縮性チューブ３Ａとして、例えばポリオレフィンやフッ素系樹脂等を主原料としたものでは、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ、使用可能温度150〜230℃）等を挙げることができる。また、フッ素樹脂（例えばＰＴＦＥ、使用可能温度260℃）や、難燃性硬質ポリ塩化ビニル(ＰＶＣ、使用可能温度200℃)を素材とする熱収縮性チューブを用いることもできる。

このようなリアクトルの本体は、冷媒が流通される冷却ベース（図示略）に直接固定してそのままリアクトルとして使用することができる。また、例えば図２に示すように、リアクトル本体６を、アルミ合金などのケース８内に収納し、コア（第一コア１と第二コア５）やコイル４の防錆や振動の低減等を図るために、ケース８内に封止材(例えばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂等)を充填してもよい。

（変形例）
ボビン３Ｂの素材として、耐熱性と電気絶縁性を備えた常温収縮性チューブを用いてもよい。この場合、例えばコイル巻回部２よりも径小な常温収縮性チューブを拡径治具(図示省略)等を用いて拡径しておく。そして、同チューブの内部にコイル巻回部２を配置してから拡径治具を除去して、コイル巻回部２に収縮した同チューブを被嵌させてボビン３Ｂを構成すればよい。その常温収縮性チューブとしては、例えばシリコーンゴム（ＶＭＱ，ＦＶＭＱ、使用可能温度180℃）を素材としたもの等を用いることができる。その他、ブチルゴム(ＩＩＲ)、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、ハイパロン（登録商標，一般名クロロスルフォン化ポリエチレンゴム，ＣＳＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ，ＡＮＭ）、フッ素ゴム(ＦＫＭ)等を用いることもできる。上記各素材は、使用可能温度が150℃以上であり、かつ電気絶縁性（体積固有抵抗）が10¹⁰Ω・m以上であり、充分な絶縁耐力を備えているので、ボビン３Ｂの素材として使用することができる。

〔実施の形態２〕
図３（Ａ）〜（Ｃ）は、リアクトルの構成と組立方法の説明図で、その組立方法について説明すると、まず、図３（Ａ）に示すように、３つのコア構成体１ａ，１ｂ，１ｃの間に、セラミック等の非磁性材からなるギャップ材９，９を介在させて接着剤等によって接合してコア１を形成する。次いで、図３（Ｂ）に示すように、各コア構成体１ａ，１ｂ，１ｃとギャップ材９，９を接合一体化してなる第一コア１のコイル巻回部２に、そのコイル巻回部２よりも径大で耐熱性と電気絶縁性を有する熱収縮性チューブ３Ａを被せる。さらに、同チューブ３Ａは、ドライヤーやバーナー等の加熱手段で加熱・収縮されることで、該コイル巻回部２に被嵌されてボビン３Ｂを形成する。

そして、図３（Ｃ）に示すように、ボビン３Ｂを被嵌させた第一コア１，１を、巻回状態のコイル４，４内に収納する。さらに、図示は省略するが、コイル４，４に収納されたボビン付きの第一コア１，１の両端面に、一対のＵ字柱状の第二コアを接着剤等によって接合することにより環状のコアが形成される。これにより、リアクトル本体６の組立が完了する。このようなリアクトル本体６は、直接冷却ベースに固定してそのままリアクトルとして使用することができる。

このリアクトル本体６は、第一コア１が、３つのコア構成体１ａ，１ｂ，１ｃと、各コア構成体１ａ，１ｂ間及び１ｂ，１ｃ間に介在させるセラミック等の非磁性材からなるギャップ材９，９と、からなる点が前実施の形態と異なる。但し、ボビン３Ｂの素材は、前実施の形態と同様のもの等を用いることができる。また、第一コア１を構成する各コア構成体１ａ，１ｂ，１ｃやコイル４も、前実施の形態と同様の素材を用いることができる。

さらに、前実施の形態と同様に、リアクトル本体６を、ケース(図示省略)内に収納し、コアやコイル４の防錆や振動の低減等を図るために、ケース内に封止材(図示省略)を充填してもよい。このように、第一コア１が複数のコア構成体１ａ，１ｂ，１ｃからなる場合であっても、単一のボビン３Ｂを被嵌させればよく、従来のように、コイル巻回部２に組み付けるボビン３Ｂを成形する手間が省け、部品点数を少なくすることができる。これにより、組立に要する手間が省け、原材料費が安くなり、総じて、コスト安にリアクトル６を提供することができる。また、その他の例として、ボビン３Ｂは、前実施の形態と同様に、耐熱性と電気絶縁性を備えた常温収縮性チューブであってもよい。

尚、本発明は、実施の形態に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、適宜、必要に応じて改良、変更等は自由である。例えば、第一コア１を構成するコア構成体の数は、３つ以外に適宜に選択されてよい。また、ボビンの素材も、上記以外に適材が選択されてよい。

本発明のボビンは、部品点数が少なく、原材料費が安く、コアに対して組み付け易く、コスト安であるから、コストの低減化が求められるリアクトルに好適に適用することができる。また、本発明のリアクトルは、安価であるから、部品費の削減が求められる車両等に好適に適用することができる。また、本発明のリアクトルの組立方法は、工程が少ないため、製作費の低減化が求められるリアクトルの生産段階に好適に適用することができる。

本発明の実施の形態１に係るリアクトルの組立方法の説明図で、（Ａ）は第一コアと、その第一コアのコイル巻回部に被嵌させるボビンの対応図、（Ｂ）は、ボビンを被嵌させた第一コアと、その第一コアを収納する巻回状態のコイルの対応図、（Ｃ）は、コイルに収納されたボビン付きの第一コアと、その両端面に組付けられる一対の第二コアの対応図である。同リアクトルの最終組立段階の説明図である。本発明の実施の形態２に係るリアクトルの組立方法の説明図で、（Ａ）は、３つのコア構成体と、各コア構成体間に介在させるギャップ材の配列状態の説明図、（Ｂ）は、各コア構成体とギャップ材を接合一体化した第一コアと、その第一コア１のコイル巻回部に被嵌させるボビンの対応図、（Ｃ）は、ボビンを被嵌させた第一コアと、その第一コアを収納する巻回状態のコイルの対応図である。

符号の説明

１第一コア１ａ，１ｂ，１ｃコア構成体２コイル巻回部
３Ａ熱収縮チューブ３Ｂボビン４コイル５第二コア
６リアクトル本体８ケース９ギャップ材

Claims

コアのコイル巻回部と、該コイル巻回部に巻回されるコイルと、の間に介装されるボビンであって、
前記ボビンが、前記コアのコイル巻回部に密着状態に被嵌する断面閉ループ状で耐熱性と電気絶縁性を有する収縮性素材で形成されることを特徴とするボビン。
前記ボビンが、熱収縮性チューブであることを特徴とする請求項１に記載のボビン。
前記ボビンが、常温収縮性チューブであることを特徴とする請求項１に記載のボビン。
前記ボビンの使用可能温度が150℃以上であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のボビン。
前記ボビンの電気絶縁性が10¹⁰Ω・m以上であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のボビン。
請求項１乃至５の何れか１項に記載のボビンを、前記コアのコイル巻回部に密着状態に被嵌させてなることを特徴とするリアクトル。
前記コイル巻回部が、複数のコア構成体が互いに接合されて形成され、前記コイル巻回部に、単一のボビンが密着状態に被嵌されることを特徴とする請求項６に記載のリアクトル。
コアのコイル巻回部に断面閉ループ状の電気絶縁性かつ耐熱性の収縮性素材で形成されたボビンを密着状態に被嵌させる工程と、
前記ボビンが被嵌されたコアを、巻回されたコイルに収納する工程と、を備えることを特徴とするリアクトルの組立方法。