JP2010219251A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】小型で製造性に優れるリアクトル、及びこのリアクトルに用いられるコイル成形体を提供する。
【解決手段】リアクトル1は、環状の磁性コア11と、磁性コア11の外周に配置されるコイル12と、磁性コア11とコイル12との組合体10の外周を覆う外側樹脂部13と、サーミスタといったセンサが挿入されるセンサ用穴13hとを具える。リアクトル1は、ケースを省略したことで、小型である。センサ用穴13hを外側樹脂部13の樹脂成型により形成されたものとすることで、センサ用穴13hの位置決めが容易である上に、センサを簡単に所定の位置に配置することができ、リアクトル1の製造性に優れる。また、センサ用穴13hの形成時にコイル12などを損傷し難く、樹脂成型時にセンサを損傷することも無い。
【選択図】図1

Description

本発明は、ハイブリッド自動車などの車載用DC-DCコンバータの構成部品などに利用されるリアクトル、及びこのリアクトルに用いられるコイル成形体に関する。特に、小型で、製造性に優れる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。このリアクトルは、環状の磁性コアと、このコアの外周に横並びにするように配置される一対のコイル素子を有するコイルと、これら磁性コアとコイルとの組合体を収納するケースと、ケース内に充填されて上記組合体を封止する樹脂とを具える。

上記リアクトルでは、通電に伴いコイルが発熱して温度が変化する。そこで、リアクトルの温度(特にコイルの温度)を把握するために温度センサを配置することがある。温度センサは、例えば、上記樹脂を充填する前にコイルの近傍に配置しておき、この状態で上記樹脂を充填し、この樹脂の硬化によりリアクトルに固定する。

特開2008-028290号公報

しかし、ケースを有する従来のリアクトルでは、更なる小型化が難しい。
昨今、ハイブリッド自動車などの車載部品には、小型化、軽量化が望まれている。そこで、ケースを省略することが考えられるが、ケースを省略すると、磁性コアやコイルがむき出しの状態になるため、粉塵や腐食などの外部環境からの保護や機械的な保護を図ることが望まれる。

また、ケース内に充填する樹脂により温度センサを固定する場合、当該樹脂の硬化時の収縮により温度センサを損傷する恐れがある。更に、上記樹脂を充填する際に温度センサが上記樹脂に流されて所定の位置からずれる恐れがあり、温度センサを所定の位置に位置決めし難い。温度センサを位置決めするためには、温度センサを仮止めしなければならず、工程数が増えることで、リアクトルの製造性を低下させる。

上記要望を満たす構成として、ケースを省略し、磁性コアとコイルとの組合体の外周を外部樹脂により覆い、この樹脂の硬化後、ドリルなどで外部樹脂に温度センサを配置するための穴を設ける構成を検討した。しかし、この場合、穴あけ時にコイルなどを損傷する恐れがある。また、上記組合体が樹脂に覆われた状態では、所定の位置に高精度に穴を設けることが難しい。

例えば、外部樹脂においてコイル素子間を覆う箇所にセンサ用の穴を設けることで、コイルの熱を精度よく測定することができる。しかし、外部樹脂に覆われることで当該樹脂の内部、例えば、コイル素子間が把握し難い。特に、小型化が望まれている場合、コイル素子間が狭いため、センサ用穴をコイル素子間の所定の位置に設けることが難しい。従って、この方法では、センサ用穴を設ける工程が必要であり工程数が多くなる上に、この穴の位置決めのために時間が掛かり、作業性の向上が望まれる。

そこで、本発明の目的は、小型で、製造性に優れるリアクトルを提供することにある。また、このリアクトルに適したコイル成形体を提供することにある。

本発明は、主として小型化・軽量化、及び外部環境からの保護や機械的保護を図るために、ケースを省略し、かつ磁性コアとコイルとの組合体の外周を樹脂で覆うことを提案する。かつ、本発明は、温度センサといったリアクトルの物理量を測定するセンサを配置するための箇所を上記樹脂の成型時に同時に製造することを提案する。

本発明のリアクトルは、磁性コアと、この磁性コアの外周に配置されるコイルとを具える。更にこのリアクトルは、これら磁性コアとコイルとの組合体の外周を覆う外側樹脂部と、当該リアクトルの物理量を測定するセンサが配置されるセンサ用穴とを具える。特に、このセンサ用穴は、上記外側樹脂部の樹脂成型により設けらたものである。

上記構成を具える本発明リアクトルは、ケースを具えていないことで、小型化・軽量化を図ることができながら、外側樹脂部を具えることで、磁性コアやコイルを外部環境から保護したり、機械的に保護することができる。かつ、この外部樹脂部の樹脂成型により形成されたセンサ用穴を具えることで、温度センサといったセンサをセンサ用穴に挿入するだけで、簡単に本発明リアクトルに配置することができる。また、センサ用穴を形成するにあたり位置決めするとき、コイルなどが外側樹脂部に覆われずに露出されているため、容易に位置決めできる上に、センサ用穴を設けるための切削加工といった別工程が不要であり、本発明リアクトルは、製造性に優れる。更に、本発明リアクトルによれば、センサ用穴の形成にあたりコイルなどを損傷することや、センサを具えるリアクトルとするにあたりセンサを損傷することが実質的にない。

本発明リアクトルの一形態として、上記コイルは、一対のコイル素子を具え、これらコイル素子は、各軸方向が平行するように横並びに配置された形態が挙げられる。この場合、上記センサ用穴は、上記外側樹脂部において上記コイル素子間を覆う箇所に設けられた形態とすることができる。

例えば、センサを温度センサとする場合、リアクトルの使用時に高温になり易いコイルの近傍に温度センサを配置することが望まれる。特に、上述のようにコイル素子が横並びされている場合、コイル素子間が最も高温になる。従って、上記構成によれば、温度センサといったセンサを高温になり易いコイル素子間に容易に配置することができる。また、コイル素子間が狭い場合でも、外側樹脂部の成型時に適宜な中子を配置しておくだけで、簡単にセンサ用穴を形成することができる。

本発明リアクトルの一形態として、以下の本発明コイル成形体を具えた形態が挙げられる。本発明コイル成形体は、巻線を螺旋状に巻回してなるコイルが磁性コアに配置されたリアクトルに用いられるものであり、上記コイルの形状を保持する内側樹脂部と、上記リアクトルの物理量を測定するセンサが配置されるセンサ用内穴とを具える。このセンサ用内穴は、上記内側樹脂部の樹脂成型により設けられたものである。このコイル成形体を具える本発明リアクトルは、上記コイル成形体と、このコイル成形体が配置される磁性コアと、これらコイル成形体と磁性コアとの組合体の外周を覆う外側樹脂部とを具える。かつ、このリアクトルは、上記内側樹脂部のセンサ用内穴に連通し、かつ上記外側樹脂部の樹脂成型により設けられたセンサ用外孔を具える。

本発明コイル成形体を具える本発明リアクトルも、ケースを省略したことで、小型、軽量でありながら、外側樹脂部及び内側樹脂部を具えることで、磁性コアやコイルの外部環境からの保護及び機械的保護を図ることができる。かつ、本発明コイル成形体を利用することで、リアクトルの組立時にコイルの形状が保持されて伸縮しないことから、コイルを取り扱い易く、リアクトルの製造性に優れる。特に、内側樹脂部により上記コイルの自由長よりも圧縮した状態に保持する構成とすると、スプリングバックにより伸長している場合と比較して、コイルをその軸方向に短くすることができるため、コイルを配置する磁性コアも小さくすることができ、リアクトルを小型にできる。また、本発明コイル成形体を利用することで、従来のリアクトルで利用されていた磁性コアとコイルとの間を絶縁するインシュレータ(特許文献1における内側ボビン・外側ボビン)や、コイルを圧縮した状態に保持するための中ケース(特許文献1参照)を省略することができる。そのため、本発明コイル成形体を具える本発明リアクトルは、部品点数及び組み付け工程の削減を図ることができ、この点からも製造性に優れる。更に、上記本発明リアクトルは、センサ用内穴に連通するセンサ用外孔を具えることで、センサを容易に配置することができる。特に、センサ用内穴の位置決めの際には、コイルが内側樹脂部に覆われずに露出されているために容易に位置決めでき、かつ、センサ用外孔の位置決めの際には、上記センサ用内穴が外側樹脂部に覆われずに露出されているため容易に位置決めできる。そして、これらセンサ用内穴及びセンサ用外孔の双方が樹脂成型により形成されていることで、ドリルなどで形成する場合に比較して、本発明リアクトルは、製造性に優れる上に、これらセンサ用内穴及びセンサ用外孔の形成にあたり、コイルなどを損傷する恐れがほとんど無い。また、センサを具えるリアクトルとするにあたりセンサを損傷することもほとんど無い。

本発明コイル成形体の一形態として、上記コイルは、一対のコイル素子を具え、これらコイル素子は、各軸方向が平行するように横並びに配置された形態が挙げられる。この場合、上記センサ用内穴は、上記内側樹脂部においてコイル素子間を覆う箇所に設けられた形態とすることができる。

上述のように、発熱量が大きいコイル素子間にセンサ用内穴を具えることで、温度センサといったセンサをコイル素子間に容易に配置することができる。

本発明コイル成形体の一形態として、上記内側樹脂部は、セラミックスフィラーを含有した樹脂により構成された形態が挙げられる。

内側樹脂部は発熱量が大きいコイルに接触するため、その構成樹脂として、熱伝導性に優れるセラミックスを含有した樹脂とすると、放熱性を高められる。また、セラミックスフィラーは、通常、絶縁材料であるため、コイルとの間の絶縁を維持することができる。

本発明リアクトルは、ケースを省略したことで小型であり、かつ製造性に優れる。本発明コイル成形体は、リアクトルの組み立て時にコイルを取り扱い易く、リアクトルの製造性の向上に寄与することができる。

図1(I)は、実施形態1のリアクトルを固定対象に載置した状態を示す概略斜視図、図1(II)は、このリアクトルのX-X断面を示す概略断面図である。 図2は、実施形態2のリアクトルを固定対象に載置した状態を示す概略斜視図である。 図3(I)は、実施形態2のリアクトルに具えるコイル成形体の概略斜視図、図3(II)は、このコイル成型体に具えるコイルの概略斜視図、図3(III)は、このコイル成形体のY-Y断面を示す概略断面図である。 図4は、実施形態2のリアクトルに具える、磁性コアとコイル成形体との組合体の組み立て手順を説明する分解斜視図である。

(実施形態1)
以下、図1を参照して、実施形態1のリアクトル1を説明する。以下、図において同一符号は同一物を示す。リアクトル1は、内部に冷媒の循環路を有する金属製(代表的にはアルミニウム製)の冷却ベース(図示せず)といった固定対象に直接取り付けられて利用されるものであり、環状の磁性コア11の外周にコイル12が配置された組合体10と、この組合体10の外周を覆う外側樹脂部13とを具える。このリアクトル1の特徴とするところは、外側樹脂部13にセンサ用穴13hを具える点にある。以下、各構成をより詳細に説明する。

＜組合体＞
[磁性コア]
磁性コア11の説明は、後述する図4を適宜参照して行う。磁性コア11は、コイル12が配置される一対の直方体状のコイル巻回部11cと、コイル12が配置されずに露出されている一対の端部コア11eとを有し、離間して配置されるコイル巻回部11cを挟むように端部コア11eが配置されて閉ループ状(環状)に形成される。コイル巻回部11cは、鉄や鋼などの鉄を含有する軟磁性材料からなるコア片11mと、アルミナなどの非磁性材料からなるギャップ材11gとを交互に積層して構成され、端部コア11eは、上記軟磁性材料からなるコア片である。各コア片は、軟磁性粉末の圧粉成形体や、複数の電磁鋼板を積層した積層体が利用できる。ギャップ材11gは、インダクタンスの調整のためにコア片11m間に設けられる隙間に配置される板状材である(エアギャップの場合もある)。これらコア片及びギャップ材は、接着剤などで一体に接合される。コア片やギャップ材の個数は、リアクトル1が所望のインダクタンスとなるように適宜選択することができる。また、コア片やギャップ材の形状は適宜選択することができる。

コイル巻回部11cの外周面と端部コア11eの外周面とは、面一ではなく、端部コア11eにおける冷却ベース側の面(以下、コアベース面と呼ぶ。図1,4において下方側の面)がコイル巻回部11cよりも突出している。また、端部コア11eのコアベース面は、後述するコイル12における冷却ベース側の面(以下、コイルベース面12dと呼ぶ。図1において下方側の面)と面一となるように、端部コア11eの高さ(リアクトル1を冷却ベースに載置した状態において、冷却ベースの表面に対して垂直な方向(ここでは、コイル12の軸方向と直交する方向に等しい方向)の長さ)を調整している。なお、コイル巻回部の外周面と端部コアの外周面とを面一としてもよい。

[コイル]
コイル12は、図1に示すように巻線12wを螺旋状に巻回してなる一対のコイル素子12a,12bを具える。両コイル素子12a,12bは、各軸方向が平行するように横並びに配置されている。各コイル素子12a,12bはそれぞれ、別々の巻線12wにより形成されており、各コイル素子12a,12bを形成する巻線の端部同士を溶接などにより接合して一体のコイル12としている。巻線12wは、導体の外周に絶縁被覆層を具える被覆線が好適である。ここでは、導体が銅製の平角線からなり、絶縁被覆層がエナメルからなる被覆平角線を利用している。各コイル素子12a,12bは、この被覆平角線をエッジワイズ巻きにして形成されている。巻線は、導体が平角線からなるもの以外に、断面が円形状、多角形状などの種々の形状のものを利用できる。後述する実施形態2のリアクトルに具えるコイル22(図3(B)参照)のように両コイル素子22a,22bが1本の連続する巻線22wにより形成され、巻線22wの一部を折り返してなる巻返し部22rにより連結された構成としてもよい。

コイル12を形成する巻線12wの両端部は、ターン形成部分から適宜引き延ばされて外側樹脂部13の外部に引き出され、絶縁被覆層が剥がされて露出された導体部分に、導電材料からなる端子部材(図示せず)が接続される。この端子部材を介して、コイル12に電力供給を行う電源などの外部装置(図示せず)が接続される。コイル素子12a,12bの巻線の端部同士の接続や、巻線12wの導体部分と端子部材との接続には、TIG溶接などの溶接が利用できる。

[インシュレータ]
磁性コア11とコイル12とを具える組立体10には、インシュレータ14も設けられている。インシュレータ14は、コイル巻回部11cの外周を覆う筒状ボビン14bと、コイル12の端面に当接される一対の鍔部14fとを具える。筒状ボビン14bは、半割れの角筒片同士を係合する構成とすると、コイル巻回部11cの外周を容易に覆うことができる。各鍔部14fは、ボビンの一端部に配置される矩形枠である。インシュレータには、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、液晶ポリマー(LCP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂などの絶縁性樹脂が利用できる。

＜外側樹脂部＞
上記組合体10は、その外周を外側樹脂部l3により覆われている。ここでは、外側樹脂部l3は、上記組立体10を作製した後、エポキシ樹脂を注型成形することで、外側樹脂部13の外観が直方体状となるように形成している。巻線12wの端部は、図1に示すように外側樹脂部13から露出されている。そして、リアクトル1では、外側樹脂部13においてコイル素子12a,12b間を覆う箇所にセンサ用穴13hを具える。

ここでは、センサ用穴13hは、リアクトル1の使用時の温度(主としてコイル12の温度)を測定するためのサーミスタ(図示せず)が配置可能な有底円筒状であり、開口部から底面に亘って一様な大きさ(直径)を有する。このセンサ用穴13hは、外側樹脂部13を成型する際に同時に設けられたものである。センサ用穴の直径や深さは適宜選択することができる。

その他、このリアクトル1では、外側樹脂部13から端部コア11eのコアベース面及びコイル12のコイルベース面12dが露出されており、かつこれら両ベース面は、外側樹脂部13における冷却ベース側の面(以下、樹脂ベース面13dと呼ぶ)と面一である。従って、冷却ベースにリアクトル1を載置した際、コアベース面、コイルベース面12d及び樹脂ベース面13dは冷却ベースに接触する。

また、このリアクトル1では、直方体状の外側樹脂部13において組合体10が存在していない四隅に、冷却ベースにリアクトル1を固定するためのボルト100が取り付けられるボルト孔13bを具える。ボルト孔13bを設けず、例えば、]状の固定部材などを適宜利用することでも、リアクトルを冷却ベースに固定することができる。

＜リアクトルの組み立て手順＞
上記構成を具えるリアクトル1は、以下のようにして形成することができる。

まず、コア片11m(図4)やギャップ材11g(図4)を接着剤などで固定してコイル巻回部11cを形成し、この外周にインシュレータ14の筒状ボビン14bを配置する。別途、作製しておいたコイル12の各コイル素子12a,12bをそれぞれ、筒状ボビン14bが配されたコイル巻回部11cに配置し、コイル素子12a,12bの両端面に、インシュレータ14の鍔部14f及び端部コア11eを当接させ、コイル12を挟むように鍔部14f及び端部コア11eを配置して、接着剤などで端部コア11eとコイル巻回部11cとを接合する。この工程により、磁性コア11とコイル12との組合体10が得られる。

得られた組合体10において、端部コア11eのコアベース面及びコイル12のコイルベース面12d、かつ巻線12wの端部が露出されるように外側樹脂部13を成型する。同時に、コイル素子12a,12b間などに円柱状の中子を適宜配置して、センサ用穴13hやボルト孔13bを成型する。上記工程により、リアクトル1が得られる。

得られたリアクトル1は、端部コア11eのコアベース面及びコイル12のコイルベース面12dが冷却ベース側になるように冷却ベースに載置して、ボルト100をねじ込むことで冷却ベースに固定することができる。また、センサ用穴13hにサーミスタといった物理量の測定を行うセンサを配置することで、リアクトル1の使用時などで所定の物理量を適宜測定することができる。なお、端部コア11eのコアベース面に接着剤などを極薄く(数十μm程度)塗っておくと、端部コア11eと冷却ベースとを密着させ易い。

＜効果＞
上記構成を具えるリアクトル1は、ケースを具えていないことで小型、軽量でありながら、外側樹脂部13を具えることで、組合体10を外部環境から保護したり、機械的に保護したりすることができる。かつ、リアクトル1は、リアクトルの物理量を測定するセンサを配置するためのセンサ用穴13hを具えており、このセンサ用穴13hに所望のセンサ(例えば、温度を測定するサーミスタ)を挿入することで、所望のセンサを簡単に位置決めすることができる。特に、リアクトル1では、センサ用穴13hを外側樹脂部13の成型時に同時に形成し、かつ成型後にセンサを配置する構成であるため、センサ用穴の形成にあたりコイル12などを損傷したり、センサを具えるリアクトルの形成にあたりセンサを損傷したりする恐れがほとんどない。また、外側樹脂部13の成型時にセンサ用穴13hを形成することで、センサ用穴の位置決めを容易に行えて、センサ用穴を簡単に形成することができるため、リアクトルの製造性に優れる。

その他、リアクトル1では、端部コア11eのコアベース面及びコイル12のコイルベース面12dが外側樹脂部13から露出されて冷却ベースに接触する構成であるため、磁性コア11やコイル12の熱を冷却ベースに直接伝えられて、放熱性に優れる。また、リアクトル1は、端部コア11eがコイル巻回部11cよりも突出した形状であることで、端部コアとコイル巻回部とが面一である磁性コアと同じ体積とする場合、リアクトルにおけるコイル12の軸方向の長さを短くできるため、より小型にすることができる。

(変形例1)
上記実施形態1では、センサ用穴13hが開口部から底面に亘って一様な大きさ(直径)である構成を説明したが、例えば、開口部側の直径が大きな段差形状の穴としてもよい。この場合、センサを樹脂などで覆ってT字状に成型し、突出した部分が上記段差にあたり止めされるような構成とすると、センサ用穴からのセンサの抜け落ちを低減できる。更に、上記突出した部分にネジ穴を設けて、ネジなどで外側樹脂部に固定する構成とすると、センサをリアクトルに強固に固定することができ、抜け落ちをより確実に防止できる。或いは、センサを接着剤などでセンサ用穴に固定してもよい。

(実施形態2)
以下、図2〜図4を参照して、実施形態2のリアクトル2を説明する。なお、図2では、外側樹脂部の一部を切り欠いて外側樹脂部の内側に存在する磁性コア及びコイル成形体が見えるようにしている。リアクトル2は、環状の磁性コア11の外周にコイル成形体22Aが配置された組合体20と、この組合体20の外周を覆う外側樹脂部23とを具える。リアクトル2において実施形態1のリアクトル1との主たる相違点は、コイル22が内側樹脂部22cに覆われたコイル成形体22Aである点にある。以下、この相違点を中心に説明し、その他の点は実施形態1のリアクトル1と概ね同じであるため、説明を省略する。

[コイル成形体]
コイル成形体22Aは、図3(II)に示すように、1本の連続する巻線22wを螺旋状に巻回してなる一対のコイル素子22a,22bを有するコイル22と、コイル22の外周を覆う内側樹脂部22cとを具える。

{コイル}
コイル22は、上述のように1本の連続する巻線22wを巻回して形成されている。巻線22wの両端部は、ターン形成部分から適宜引き延ばされて内側樹脂部22cの外部及び外側樹脂部23の外部に引き出され(図2)、実施形態1のリアクトル1と同様にして、端子部材(図示せず)が接続される。

{内側樹脂部}
各コイル素子22a,22bの形状を保持するように内側樹脂部22cを具える。ここでは、特に、各コイル素子22a,22bのそれぞれを圧縮状態に保持するように内側樹脂部22cを具える。また、ここでは、内側樹脂部22cは、図3(I),(II)に示すようにコイル22の外形に概ね沿って覆っており、巻線22wの両端部、及びコイル素子22a,22bのターン形成部分の外周面の一部が内側樹脂部22cの構成樹脂により覆われず露出されている。即ち、内側樹脂部22cの外周面は、凹凸形状である。内側樹脂部22cにおいて両コイル素子22a,22bのターン形成部分を覆う箇所の厚さは、図3(III)に示すように実質的に均一であり、巻返し部22rを覆う箇所は、図3(I),(II)に示すようにコイルの軸方向にせり出した形状である。内側樹脂部22cの表面、及び上記露出されたターン形成部分は、リアクトル2を組み立てたとき、外側樹脂部23の内面に接触される。

各コイル素子22a,22bの内周も内側樹脂部22cの構成樹脂により覆われており、この構成樹脂により形成される中空孔220を有する。各中空孔220にはそれぞれ、磁性コア11(図4)のコイル巻回部11c(図4)が挿通配置される。各コイル巻回部11cがそれぞれ、コイル素子22a,22bの内周の適切な位置に配置されるように内側樹脂部22cの構成樹脂の厚さを調整すると共に、中空孔220の形状をコイル巻回部11cの外形(ここでは直方体状)に合わせている。そのため、各コイル素子22a,22bの内周に存在する内側樹脂部22cの構成樹脂は、コイル巻回部11cの位置決め部として機能する。

そして、コイル成形体22Aは、内側樹脂部22cの構成樹脂においてコイル素子22a,22b間を覆う箇所にセンサ用内穴22hを具える。ここでは、センサ用内穴22hは、リアクトル2の使用時の温度(主としてコイル22の温度)を測定するためのサーミスタ(図示せず)が配置可能な有底円筒状であり、開口部から底面に亘って一様な大きさ(直径)を有する。そして、このセンサ用内穴22hは、内側樹脂部22cを成型する際に同時に設けられたものである。センサ用内穴の直径や深さは適宜選択することができる。

その他、このコイル成形体22Aでは、内側樹脂部22cの冷却ベース側において、両コイル素子22a,22b間につくられる断面三角形状の隙間を覆う箇所に、凹み221を具える。ここでは、凹み221は、断面台形状であり、コイルの軸方向に沿って、コイル成形体22Aの一方の端面22eから他方の端面22eに亘る全域に設けられている。凹み221の形状、形成領域、深さなどは適宜選択することができ、設けなくてもよい。

内側樹脂部22cの構成樹脂は、コイル成形体22Aを具えるリアクトル2を使用した際に、コイルや磁性コアの最高到達温度に対して軟化しない程度の耐熱性を有し、トランスファー成形や射出成形が可能な材料が好適に利用できる。特に、絶縁性に優れる材料が好ましい。具体的には、エポキシなどの熱硬化性樹脂や、PPS樹脂、LCPなどの熱可塑性樹脂が好適に利用できる。ここでは、エポキシ樹脂を利用している。また、上記樹脂に、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種のセラミックスからなるフィラーを混合すると、絶縁性に優れると共に、放熱性を更に高められる。

{コイル成形体の製造}
上記コイル成形体22Aは、以下のような成形金型を利用して製造することができる。成形金型は、開閉可能な一対の第一金型及び第二金型から構成されるものが利用できる。第一金型は、コイル22の一端側(図3において巻線22wの端部を引き出している側)に位置する端板と、各コイル素子22a,22bの内周にそれぞれ挿入される直方体状の中子とを具え、第二金型は、コイルの他端側(図3において巻返し部22r側)に位置する端板と、コイル22の周囲を覆う周側壁とを具える。これら第一金型、第二金型は、駆動機構により金型内部において進退可能な複数の棒状体を具え、これらの棒状体により、各コイル素子22a,22bの端面(ターン形成部分が環状に見える面)を適宜押圧してコイル素子22a,22bを圧縮する。上記棒状体は、コイル22の圧縮に対する十分な強度と、内側樹脂部22cの成形時の熱などに対する耐熱性とを具えており、かつコイル22において内側樹脂部22cで被覆されない箇所を少なくするために、極力細くすることが好ましい。また、第二金型は、上記周側壁からコイル素子間に進退可能な円柱状の中子を具える。この中子は、センサ用穴を形成するために利用される。

巻線22wを螺旋状に巻回してコイル22を形成し、上記成形金型の表面とコイル22との間に一定の隙間が形成されるように成形金型内に上記コイル22を収納する。このとき、コイル22は未だ圧縮されていない。

次に、成形金型を閉じて、各コイル素子22a,22bの内周にそれぞれ、第一金型の中子を挿入する。このとき、中子とコイル素子22a,22bの内周の間隔は、中子の全周に亘ってほぼ均一となるようにする。

続いて、棒状体を成形金型内に進出して各コイル素子22a,22bを圧縮する。この圧縮により、各コイル素子22a,22bを構成する隣接するターン間の隙間が低減された状態となり、コイル22は、その自由長よりも圧縮された状態に保持される。この状態で、コイル素子間に円柱状の中子を挿入する。

上記圧縮状態を保持しながら、樹脂注入口から成形金型内に樹脂を充填して硬化した後、成形金型を開いて、当該樹脂により上記圧縮した状態が保持されたコイル成形体を取り出す。得られたコイル成形体22Aは、コイル素子22a,22b間を覆う箇所にセンサ用内穴22hを具える。なお、棒状体で押圧されていた箇所に形成された複数の小穴は、外側樹脂部13により埋められるため、そのまま放置しておいてもよいし、適宜な絶縁材などで埋めてもよい。また、凹み221を形成する場合、金型には、凹み221を形成するための突条を具えるものを利用する。

＜外側樹脂部＞
上記磁性コア11とコイル成形体22Aとを組み合わせてなる組合体20は、図2に示すようにその外周を外側樹脂部23により覆われて、リアクトル2が構成される。この外側樹脂部23には、コイル成形体22Aに具えるセンサ用内穴22hに連通するセンサ用外孔23hを具える。このセンサ用外孔23hは、外側樹脂部23の成型時に同時に形成されたものである。ここでは、センサ用外孔23hは、コイル成形体22Aのセンサ用内穴22hと同じ大きさ(直径)を有する円筒状であり、開口部からセンサ用内穴22hに亘って一様な大きさ(直径)を有する。このようなセンサ用外孔23hは、外部樹脂部23を成型する前に、コイル成形体22Aのセンサ用内穴22hに嵌合する大きさ(直径)を有する円柱材を挿入しておき、この状態で外部樹脂部23を成型することで容易に形成することができる。上記円柱材は、コイル成形体22Aのセンサ用内穴22hに挿入したとき、一端が外部樹脂部23の表面から突出するように十分な長さのものを利用するとよく、成型後、リアクトル2から抜き取る。

ここでは、外側樹脂部23は、上記組立体20を作製した後、エポキシ樹脂を注型成形することで、組合体20の外形に概ね沿って形成している。巻線22wの端部は、外側樹脂部23から露出されている。また、磁性コア11の端部コア11eのコアベース面、及びコイル成形体22Aにおける冷却ベース側の面(以下、成形体ベース面22d(図3(III))と呼ぶ)の両ベース面が外側樹脂部23から露出されている。更に、これらコアベース面と成形体ベース面22dとは、外側樹脂部23の樹脂ベース面と面一である。従って、リアクトル2を冷却ベースに載置した際、コアベース面、成形体ベース面22d及び樹脂ベース面は冷却ベースに接触する。

また、このリアクトル2では、外側樹脂部23において冷却ベース側の外形が長方形状となるように、組合体20が存在しない箇所にも外側樹脂部23の構成樹脂が存在する。そして、この長方形状の部分を構成するフランジ部23fの四隅に、冷却ベースにリアクトル2を固定するためのボルト(図示せず)が取り付けられるボルト孔23bを具える。ここでは、各ボルト孔23bはそれぞれ、補強用の金属管により形成しているが、樹脂自体で形成してもよい。金属管は、例えば、真鍮、鋼、ステンレス鋼などからなるものが挙げられる。フランジ部23fの厚さやボルト孔23bの個数などは適宜選択することができる。

外側樹脂部23においてフランジ部23fを除く箇所は、その平均厚さが1〜2mmと均一的であり、当該箇所の外側樹脂部23の厚さや組合体20に対する被覆領域は適宜選択することができる。例えば、端部コア11eのコアベース面やコイル成形体22Aの成形体ベース面22dだけでなく、端部コア11eの一部やコイル成形体22Aの一部が外側樹脂部の構成樹脂に覆われず、露出された形態とすることができる。

外側樹脂部23の構成樹脂には、上述した実施形態1のリアクトル1の外側樹脂部13と同様のものが利用できる。外側樹脂部23の構成樹脂は、コイル成形体22Aの内側樹脂部22cの構成樹脂と同じでも異なっていてもよい。また、外側樹脂部23にも上述したセラミックスフィラーを含有させて、放熱性を高めてもよい。

＜リアクトルの組み立て手順＞
上記構成を具えるリアクトル1は、以下のようにして組み立てることができる。

まず、上述のようにしてコイル成形体22Aを用意する。また、図4に示すように、コア片11mやギャップ材11gを接着剤などで固定してコイル巻回部11cを形成する。そして、コイル巻回部11cをコイル成形体22Aの中空孔220に挿入配置する。この中空孔220に挿入された各コイル巻回部11cはそれぞれ、コイル素子22a,22b(図3)に対して適切な位置に配置される。次に、コイル成形体22Aの両端面22eが一対の端部コア11eで挟まれるように端部コア11eを配置して、接着剤などで端部コア11eとコイル巻回部11cとを接合する。この工程により、組合体20が得られる。

得られた組合体20において、端部コア11eのコアベース面及びコイル成形体22Aの成形体ベース面22d、かつ巻線22wの端部が露出されるように組合体20の外周を樹脂で覆って外側樹脂部23を形成する。同時に、外側樹脂部23においてコイル素子22a,22b間を覆う箇所に、上述のようにコイル成形体22Aのセンサ用内穴22hに連通するようにセンサ用外孔23hを成型する。また、外側樹脂部13のベース側にフランジ部23f及びボルト孔23bを成型する。上記工程により、リアクトル2が得られる。得られたリアクトル2は、端部コア11eのコアベース面、コイル成形体22Aの成形体ベース面22d、外側樹脂部23の樹脂ベース面が面一である。このリアクトル2は、冷却ベースに載置し、ボルトをボルト孔23b,冷却ベースに設けられたボルト穴に締め付けることで、リアクトル2を冷却ベースに固定することができる。また、センサ用外孔23h及びセンサ用内穴22hにサーミスタといったセンサを配置することで、リアクトル2の使用時などで物理量を適宜測定することができる。

＜効果＞
上記構成を具えるリアクトル2は、実施形態1のリアクトル1と同様にケースを具えていないことで、小型・軽量でありながら、外側樹脂部23及び内側樹脂部22cを具えることで、磁性コア11やコイル22の外部環境からの保護及び機械的保護を図ることができる。かつ、リアクトル2は、コイル成形体22を利用することで、組み立て時、コイル22が伸縮せずコイル22が取り扱い易いことから、製造性に優れる。また、コイル成形体22を利用することで、インシュレータなどを省略できるため、部品点数の削減、及びこれらの部品を配置する工程の削減を図ることができ、この点からも製造性に優れる。更に、リアクトル2は、実施形態1のリアクトル1と同様に、外側樹脂部23や内側樹脂部22cの成型時に同時に形成されたセンサ用内穴22h及びセンサ用外孔23hを具えることで、サーミスタといったセンサの位置決めを容易に行えると共に、これらの穴22h,孔23hの形成や上記センサを具えるリアクトルの形成にあたり、コイル22やセンサなどを損傷する恐れがほとんど無い。かつ、センサ用内穴22h及びセンサ用外孔23hの形成も容易である。

その他、リアクトル2では、実施形態1のリアクトル1と同様に端部コア11eのコアベース面やコイル成形体22Aの成形体ベース面22dが外側樹脂部23から露出されており、冷却ベースに接触する構成であることから、放熱性に優れる。また、リアクトル2は、端部コア11eがコイル巻回部11cよりも突出した形状であることで、より小型にすることができる。

更に、リアクトル2は、ボルト孔23bの形成箇所としてフランジ部23fを設けたことで、外側樹脂部23の構成樹脂により、磁性コア11やコイル成形体22Aが過剰に覆われて放熱性を低下されることを抑制することができる。加えて、リアクトル2では、コイル成形体22Aの設置側に凹み221を具えることで、内側樹脂部22cの表面積を増大して、放熱性を高められる。更に、リアクトル2では、コイル成形体22Aの外周面が凹凸形状であることで、コイル成形体22Aと外側樹脂部23との接触面積が増大され、両者の密着性を高められる。

(変形例2)
上記実施形態2では、外側樹脂部23のセンサ用外孔23hの開口部から、コイル成形体22Aのセンサ用内穴22hの底面までの大きさ(直径)が一様である形態を説明したが、例えば、外側樹脂部23のセンサ用外孔23hの大きさと、コイル成形体22Aのセンサ用内穴22hの大きさとを異ならせてもよい。より具体的には、外側樹脂部のセンサ用外孔をコイル成形体のセンサ用内穴よりも大きくして、全体として、開口部側の直径が大きな段差形状の穴としてもよい。この場合、外側樹脂部の成型時にコイル成形体のセンサ用内穴に挿入する円柱材として、大径部と細径部とを具える段差形状のものを利用するとよい。そして、変形例1で説明したように、センサを樹脂などでT字状に形成しておき、上記段差にあたり止めされる構成とすると、上記段差形状の穴からのセンサの抜け落ちを低減することができる。

なお、上述した実施形態は、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であり、上述した構成に限定されるものではない。

本発明のリアクトルは、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池車などの車両に搭載される車載用コンバータといった車載部品の構成部品に好適に利用することができる。本発明のコイル成形体は、上記本発明リアクトルの構成部品に好適に利用することができる。

1,2 リアクトル 10,20 組合体 11 磁性コア 11e 端部コア 11c コイル巻回部
11m コア片 11g ギャップ材 12,22 コイル 12a,12b,22a,22b コイル素子
12w,22w 巻線 12d コイルベース面 13,23 外側樹脂部 13h センサ用穴
13d 樹脂ベース面 13b,23b ボルト孔 14 インシュレータ 14b 筒状ボビン
14f 鍔部
22A コイル成形体 22c 内側樹脂部 22r 巻返し部 22h センサ用内穴
22e 端面 22d 成形体ベース面 23h センサ用外孔 23f フランジ部
100 ボルト 220 中空孔 221 凹み

Claims (6)

1. 磁性コアと、この磁性コアの外周に配置されるコイルとを具えるリアクトルであって、
   前記磁性コアと前記コイルとの組合体の外周を覆う外側樹脂部と、
   前記リアクトルの物理量を測定するセンサが配置されるセンサ用穴とを具えており、
   前記センサ用穴は、前記外側樹脂部の樹脂成型により設けられていることを特徴とするリアクトル。
2. 前記コイルは、一対のコイル素子を具え、両コイル素子は、各軸方向が平行するように配置されており、
   前記センサ用穴は、前記外側樹脂部において前記コイル素子間を覆う箇所に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のリアクトル。
3. 巻線を螺旋状に巻回してなるコイルが磁性コアに配置されたリアクトルに用いられるコイル成形体であって、
   前記コイルの形状を保持する内側樹脂部と、
   前記リアクトルの物理量を測定するセンサが配置されるセンサ用内穴とを具えており、
   前記センサ用内穴は、前記内側樹脂部の樹脂成型により設けられていることを特徴とするコイル成形体。
4. 前記コイルは、一対のコイル素子を具え、両コイル素子は、各軸方向が平行するように配置されており、
   前記センサ用内穴は、前記内側樹脂部において前記コイル素子間を覆う箇所に設けられていることを特徴とする請求項3に記載のコイル成形体。
5. 前記内側樹脂部は、セラミックスフィラーを含有した樹脂により構成されていることを特徴とする請求項3又は4に記載のコイル成形体。
6. 請求項3〜5のいずれか1項に記載のコイル成形体と、
   前記コイル成形体が配置される磁性コアと、
   前記コイル成形体と磁性コアとの組合体の外周を覆う外側樹脂部と、
   前記内側樹脂部のセンサ用内穴に連通し、かつ当該外側樹脂部の樹脂成型により設けられたセンサ用外孔とを具えることを特徴とするリアクトル。

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