JP2014192261A - Reactor and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置等に用いられるリアクトル及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a reactor used in a power converter and the like and a method for manufacturing the reactor.
従来、ハイブリッド自動車、電気自動車等に搭載される電力変換装置等に用いられるリアクトルが知られている。リアクトルとしては、例えば、導線を巻回してなる筒状のコイルと、絶縁樹脂に磁性粉末を混合した磁性粉末混合樹脂からなるコアとを備え、コイルをコアの内部に埋設したものがある。 Conventionally, a reactor used for a power conversion device mounted on a hybrid vehicle, an electric vehicle, or the like is known. As the reactor, for example, there is a reactor including a cylindrical coil formed by winding a conducting wire and a core made of a magnetic powder mixed resin obtained by mixing magnetic powder in an insulating resin, and the coil is embedded in the core.
特許文献1には、コイルとコアとの電気的な絶縁性(以下、単に絶縁性という)を確保するため、絶縁包囲物で包囲したコイルをコアの内部に埋設したリアクトルが開示されている。また、特許文献2には、同じくコイルとコアとの絶縁性を確保するため、絶縁樹脂でモールドしたコイルをコアの内部に埋設したリアクトルが開示されている。
しかしながら、上記特許文献1、2のリアクトルには、次のような問題がある。
すなわち、リアクトルの製造工程において、コイルをコアの内部に埋設する前に、予めコイルを絶縁包囲物で包囲したり、絶縁樹脂でモールドしたりしておく必要がある。そのため、製造工程における工数の増加を招いてしまう。また、コイルとコアとの絶縁構造が複雑なものになってしまう。
However, the reactors of
That is, in the manufacturing process of the reactor, before the coil is embedded in the core, it is necessary to enclose the coil in advance with an insulating enclosure or mold it with an insulating resin. Therefore, the man-hour in the manufacturing process is increased. Further, the insulation structure between the coil and the core becomes complicated.
また、リアクトルの製造工程において、コイルをコアの内部に埋設する場合、例えば、コイルを磁性粉末混合樹脂で覆った後、磁性粉末混合樹脂を硬化させてコアを成形する。ところが、このコアの成形時に、磁性粉末混合樹脂の硬化収縮によってコイル側からコア側に応力が加わる。そのため、コアにクラック等の損傷が発生するおそれがある。 In the reactor manufacturing process, when the coil is embedded in the core, for example, after the coil is covered with the magnetic powder mixed resin, the magnetic powder mixed resin is cured to form the core. However, when the core is molded, stress is applied from the coil side to the core side due to curing shrinkage of the magnetic powder mixed resin. Therefore, damage such as cracks may occur in the core.
また、リアクトルの使用時に通電により発熱するコイルは、比較的熱伝導率が低い磁性粉末混合樹脂からなるコアの内部に埋設されている。そのため、コイルの放熱性が十分であるとはいえない。また、リアクトルの使用時には、コイルとコアとの温度差、線熱膨張係数差によってコイル側からコア側に熱応力が加わり、コアにクラック等の損傷が発生するおそれがある。 Further, the coil that generates heat when energized when the reactor is used is embedded in a core made of a magnetic powder mixed resin having a relatively low thermal conductivity. Therefore, it cannot be said that the heat dissipation of the coil is sufficient. Further, when the reactor is used, thermal stress is applied from the coil side to the core side due to the temperature difference between the coil and the core and the difference in coefficient of linear thermal expansion, which may cause damage such as cracks in the core.
また、予め成形されたコアに対してコイルを巻回すれば、クラック等の問題は生じないが、そのような構成では、コイルの外側にもコアを配置できるという、上述のコイルをコアに埋設したリアクトルが有する利点が得られない。 In addition, if the coil is wound around a pre-formed core, there will be no problems such as cracks. However, in such a configuration, the above-described coil can be embedded in the core so that the core can be placed outside the coil. The advantages of the reactor are not obtained.
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、簡易な構造でコイルとコアとの絶縁性を確保することができ、コイルの放熱性に優れ、さらに耐久性・信頼性に優れたリアクトル及びその製造方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a background, can ensure insulation between the coil and the core with a simple structure, has excellent heat dissipation of the coil, and further has excellent durability and reliability. And a method of manufacturing the same.
本発明の一態様は、内部を貫通するスロットを有するコアと、
上記スロットを貫通しつつ上記コアに巻回された導線により構成されたコイルとを備え、
該コイルの上記導線は、複数の短導線部と該短導線部よりも長い複数の長導線部とにより構成されており、
上記コアの上記スロット内には、上記短導線部と上記長導線部とが、上記コイルの軸方向に交互に積層されて配置されており、
上記長導線部は、上記スロットの外において、一端が積層方向の一方側に隣接する上記短導線部の一端に接合され、他端が積層方向の他方側に隣接する上記短導線部の一端に接合されていることを特徴とするリアクトルにある(請求項1)。
One aspect of the present invention includes a core having a slot penetrating the inside;
A coil composed of a conductive wire wound around the core while penetrating the slot,
The conducting wire of the coil is composed of a plurality of short conducting wire portions and a plurality of long conducting wire portions longer than the short conducting wire portion,
In the slot of the core, the short conductor portion and the long conductor portion are alternately stacked in the axial direction of the coil,
Outside the slot, the long conducting wire portion has one end joined to one end of the short conducting wire portion adjacent to one side in the stacking direction and the other end to one end of the short conducting wire portion adjacent to the other side in the stacking direction. It is in the reactor characterized by being joined (Claim 1).
本発明の他の態様は、上記リアクトルを製造する方法であって、
内部を貫通するスロットを有するコアを作製するコア作製工程と、
複数の上記短導線部及び複数の上記長導線部を作製する導線部作製工程と、
複数の上記短導線部と複数の上記長導線部とを、互いに交互に積層しつつ、それぞれの一部を上記スロットに挿通配置する導線部配置工程と、
上記長導線部を屈曲して、該長導線部の一端を積層方向の一方側に隣接する上記短導線部の一端に接合し、該長導線部の他端を積層方向の他方側に隣接する上記短導線部の一端に接合して、上記コアに巻回された状態の上記コイルを形成するコイル形成工程と、を備えることを特徴とするリアクトルの製造方法にある(請求項6)。
Another aspect of the present invention is a method for producing the above reactor,
A core production process for producing a core having a slot penetrating the inside;
Conductor part production process for producing the plurality of short conductor parts and the plurality of long conductor parts,
A plurality of the short conductor portions and a plurality of the long conductor portions, and alternately laminating each other, a portion of each conductor portion being disposed through the slot;
The long conducting wire portion is bent, one end of the long conducting wire portion is joined to one end of the short conducting wire portion adjacent to one side in the stacking direction, and the other end of the long conducting wire portion is adjacent to the other side in the stacking direction. And a coil forming step of forming the coil wound around the core by joining to one end of the short conducting wire portion. (Claim 6)
上記リアクトルにおいては、コアに、その内部を貫通してなるスロットが設けられている。そして、コイルを構成する導線は、コアのスロットを貫通しつつコアに巻回されている。すなわち、コイルは、従来のようにコアの内部に埋設されているわけではなく、予め作製されたコアのスロットに導線を通して巻回することにより構成されている。 In the reactor, the core is provided with a slot penetrating the core. And the conducting wire which comprises a coil is wound by the core, penetrating the slot of a core. That is, the coil is not embedded in the core as in the prior art, but is configured by winding a lead wire around a slot of the core prepared in advance.
そのため、コイルの少なくとも一部(コイルの導線の少なくとも一部)が必ずコアの外部に露出した状態となる。これにより、リアクトルの使用時に、通電によりコイルに発生した熱を容易に放熱させることができ、コイルの放熱性を高めることができる。また、コイルの少なくとも一部が必ずコアの外部に露出した状態となることから、リアクトルの使用時に、コイルとコアとの温度差、線熱膨張係数差によって発生する熱応力を抑制・分散することができる。これにより、コアにクラック等の損傷が発生することを防止することができ、リアクトルの耐久性・信頼性を向上させることができる。 Therefore, at least a part of the coil (at least a part of the conductive wire of the coil) is always exposed to the outside of the core. Thereby, at the time of use of a reactor, the heat which generate | occur | produced in the coil by electricity supply can be radiated easily, and the heat dissipation of a coil can be improved. In addition, since at least a part of the coil is always exposed to the outside of the core, the thermal stress generated by the temperature difference between the coil and the core and the difference in linear thermal expansion coefficient is suppressed and dispersed when the reactor is used. Can do. Thereby, it is possible to prevent the core from being damaged such as cracks, and it is possible to improve the durability and reliability of the reactor.
また、上記リアクトルは、予め所定の形状に成形されたコアのスロットを貫通しつつコイルの導線が巻回されている。すなわち、コアは、コイルとは別に、予め所定の形状に成形しておくことができる。そのため、コイルをコアの内部に埋設する従来の構造の場合に生じていた問題、具体的には、コアの成形時にコイルを覆っている磁性粉末混合樹脂の硬化収縮によってコイル側からコア側に応力が加わったり、それによってコアにクラック等の損傷が発生したりするという問題が生じるおそれがなくなる。 The reactor is wound with a coil lead wire while passing through a core slot that has been formed in a predetermined shape in advance. That is, the core can be formed into a predetermined shape in advance separately from the coil. Therefore, the problem that occurred in the case of the conventional structure in which the coil is embedded in the core, specifically, the stress from the coil side to the core side due to the hardening shrinkage of the magnetic powder mixed resin covering the coil at the time of molding the core. There is no longer a possibility that a problem such as cracking or the like occurs in the core due to the addition of.
また、上述したように、コイルの導線は、コアのスロットを貫通しつつ巻回されている。そのため、例えば、コイルの導線とコアとが接触する部分(コアにおいてコイルの導線が巻き付けられる部分)に予め絶縁紙等の絶縁部材を配置した上で、コイルの導線をコアのスロットを貫通しつつ巻回させれば、コイルとコアとの間に絶縁部材を容易に介在させることができる。これにより、簡易な構造でコイルとコアとの絶縁性を十分に確保することができる。 Further, as described above, the conductive wire of the coil is wound while penetrating the slot of the core. Therefore, for example, an insulating member such as insulating paper is disposed in advance at a portion where the coil conductor and the core are in contact with each other (a portion where the coil conductor is wound around the core), and the coil conductor is passed through the core slot. If it winds, an insulating member can be easily interposed between a coil and a core. Thereby, it is possible to sufficiently ensure the insulation between the coil and the core with a simple structure.
ただし、スロットを貫通しつつコアに巻回された導線により構成されたコイルは、仮に一本の導線によってこれを形成しようとした場合、極めて作業性が悪く、生産性の観点において現実的でない。これに対し、上記リアクトルにおいて、コイルの導線は、複数の短導線部と複数の長導線部とにより構成されている。つまり、コイルを構成する導線が、複数の導線部(複数の短導線部および複数の長導線部)からなる。それゆえ、各短導線部及び各長導線部を、それぞれ個別にコアのスロットに差し込むことにより、コイルの導線を容易にコアにセットできる。 However, a coil formed of a conductive wire wound around a core while penetrating through a slot has a very poor workability and is not practical from the viewpoint of productivity if it is formed by a single conductive wire. On the other hand, in the reactor, the coil conductor is composed of a plurality of short conductor portions and a plurality of long conductor portions. That is, the conducting wire constituting the coil is composed of a plurality of conducting wire portions (a plurality of short conducting wire portions and a plurality of long conducting wire portions). Therefore, by inserting each short conducting wire portion and each long conducting wire portion individually into the slot of the core, the conducting wire of the coil can be easily set in the core.
また、コアのスロット内には、短導線部と長導線部とが、コイルの軸方向に交互に積層されて配置されている。そして、長導線部は、一端が積層方向の一方側に隣接する短導線部の一端に接合され、他端が積層方向の他方側に隣接する短導線部の一端に接合されている。このような短導線部と長導線部との積層配置および接合関係によって、螺旋状のコイルを容易に形成することができる。すなわち、スロットを貫通しつつコアに巻回された導線により構成されたコイルは、上記のような短導線部と長導線部との積層配置および接合関係によって生産性よく得ることができる。 Further, in the slot of the core, the short conducting wire portions and the long conducting wire portions are alternately stacked in the axial direction of the coil. The long conducting wire portion has one end joined to one end of the short conducting wire portion adjacent to one side in the laminating direction and the other end joined to one end of the short conducting wire portion adjacent to the other side in the laminating direction. A spiral coil can be easily formed by such a laminated arrangement and a joining relationship between the short conductor portion and the long conductor portion. That is, a coil formed of a conductive wire wound around a core while penetrating the slot can be obtained with high productivity by the laminated arrangement and the joining relationship of the short conductive wire portion and the long conductive wire portion as described above.
上記リアクトルの製造方法は、上記導線部配置工程において、複数の短導線部と複数の長導線部とを、互いに交互に積層しつつ、それぞれの一部をスロットに挿通配置する。これにより、コイルの導線を容易にコアにセットできる。そして、上記コイル形成工程において、複数の短導線部と複数の長導線部とを、容易かつ確実に接合して、コイルを形成することができる。その結果、上述のごとく、簡易な構造でコイルとコアとの絶縁性を確保することができ、コイルの放熱性に優れ、さらに耐久性・信頼性に優れたリアクトルを、生産性よく得ることができる。 In the method of manufacturing the reactor, in the conductor portion arranging step, a plurality of short conductor portions and a plurality of long conductor portions are alternately stacked, and a part of each is inserted and disposed in the slot. Thereby, the conducting wire of a coil can be easily set to a core. And in the said coil formation process, a some short conducting wire part and a some long conducting wire part can be joined easily and reliably, and a coil can be formed. As a result, as described above, the insulation between the coil and the core can be ensured with a simple structure, and a reactor excellent in heat dissipation of the coil and excellent in durability and reliability can be obtained with high productivity. it can.
以上のごとく、簡易な構造でコイルとコアとの絶縁性を確保することができ、コイルの放熱性に優れ、さらに耐久性・信頼性に優れたリアクトル及びその製造方法を提供することができる。 As described above, it is possible to provide a reactor having a simple structure and ensuring insulation between the coil and the core, excellent in heat dissipation of the coil, and excellent in durability and reliability, and a method for manufacturing the same.
上記リアクトルは、ハイブリッド自動車、電気自動車等に搭載されるインバータ等の電力変換装置等の構成部品として用いられるものである。
上記コイルは、通電により磁束を発生する。一方、上記コアは、コイルへの通電により発生した磁束の磁路となる。
上記コアは、単一のコア部材によって構成されていてもよいし、複数のコア部材によって構成されていてもよい。ただし、コアの内部を貫通するスロットは、複数のコア部材の間に形成されるものではなく、少なくとも一つの部材を貫通した状態にある。すなわち、コアの内部を貫通するとは、複数のコア部材の間に形成されることを意味するものではなく、少なくとも一つのコア部材を貫通することを意味する。
The reactor is used as a component part of a power conversion device such as an inverter mounted on a hybrid vehicle, an electric vehicle or the like.
The coil generates magnetic flux when energized. On the other hand, the core serves as a magnetic path for magnetic flux generated by energizing the coil.
The core may be constituted by a single core member or may be constituted by a plurality of core members. However, the slot that penetrates the inside of the core is not formed between the plurality of core members, but is in a state of penetrating at least one member. That is, penetrating the inside of the core does not mean that it is formed between a plurality of core members, but means that it penetrates at least one core member.
なお、コアが単一のコア部材によって構成されるものとしては、例えば、後述する磁性粉末混合樹脂によって一体成形したものがある。また、コアが複数のコア部材によって構成されるものとしては、例えば、複数の積層鋼板を積層して構成するものがある。この場合において、スロットは、積層鋼板を厚み方向に貫通したものとすることができる。
短導線部と長導線部との接合は、例えば溶接、はんだ付け、かしめ等によって行うことができる。
In addition, as what a core is comprised with a single core member, there exists what was integrally molded by the magnetic powder mixed resin mentioned later, for example. Moreover, as what a core is comprised with a several core member, there exists what is comprised by laminating | stacking a some laminated steel plate, for example. In this case, the slot can penetrate the laminated steel sheet in the thickness direction.
The joining of the short conducting wire portion and the long conducting wire portion can be performed by, for example, welding, soldering, caulking, or the like.
上記コアには、上記スロットが少なくとも1つ以上設けられている。すなわち、該スロットは1つでもよいし、複数でもよい。
また、上記コアは、少なくとも一対の上記スロットを有し、上記短導線部及び上記長導線部は、それぞれ上記一対のスロットの双方を貫通しているものとすることもできる(請求項2)。
この場合には、コアにおける一対のスロットの周囲の部分を、磁路として有効に利用することができるため、リアクトルの磁気特性を向上させやすい。また、短導線部及び長導線部が、それぞれ一対のスロットの双方を貫通していることにより、短導線部及び長導線部を安定してコアにセットしやすく、生産性を向上させることができる。
The core is provided with at least one slot. That is, there may be one slot or a plurality of slots.
The core may include at least a pair of the slots, and the short conducting wire portion and the long conducting wire portion may both penetrate both the pair of slots (claim 2).
In this case, since the portion around the pair of slots in the core can be used effectively as a magnetic path, it is easy to improve the magnetic characteristics of the reactor. Moreover, since the short conducting wire portion and the long conducting wire portion respectively penetrate both the pair of slots, it is easy to stably set the short conducting wire portion and the long conducting wire portion on the core, and the productivity can be improved. .
また、上記長導線部と上記短導線部との接合部が、上記コイルの軸方向と平行に並んでいることが好ましい(請求項3)。
この場合には、複数の接合部を、効率的に形成することができる。すなわち、接合部が、軸方向に平行に並んでいる場合、その方向に沿って複数の接合部(短導線部と長導線部との端部同士)の接合を順次行いやすい。それゆえ、より生産性に優れたリアクトルを得ることができる。
また、接合部を例えばスロットの開口部近傍に揃えることにより、短導線部と長導線部との接合を一層効率良く行うことができる。
Moreover, it is preferable that the junction part of the said long conducting wire part and the said short conducting wire part is located in a line with the axial direction of the said coil (Claim 3).
In this case, a plurality of joints can be formed efficiently. That is, when the joint portions are arranged in parallel in the axial direction, it is easy to sequentially join a plurality of joint portions (end portions of the short conductor portion and the long conductor portion) along the direction. Therefore, a reactor with higher productivity can be obtained.
Further, by aligning the joint portion in the vicinity of the opening of the slot, for example, the short conductor portion and the long conductor portion can be joined more efficiently.
また、上記コアは、その外形が直方体形状を有する一部材によって構成されているものとすることができる(請求項4)。
この場合には、コアに対してコイルを安定して配置しやすい。
Moreover, the said core shall be comprised by the one member in which the external shape has a rectangular parallelepiped shape (Claim 4).
In this case, it is easy to stably arrange the coil with respect to the core.
また、上記コアは、絶縁樹脂に磁性粉末を混合した磁性粉末混合樹脂により一体成形されているものとすることができる(請求項5)。
この場合には、磁気特性に優れたリアクトルを、容易かつ確実に得ることができる。また、コアを磁性粉末混合樹脂によって構成する場合にはコアにおけるクラックの発生に留意する必要があるが、上述のごとく、クラックの生じ難い構造を採用することで、耐久性、信頼性に優れたリアクトルを容易に得ることができる。
The core may be integrally formed of a magnetic powder mixed resin obtained by mixing a magnetic powder with an insulating resin (claim 5).
In this case, a reactor having excellent magnetic characteristics can be obtained easily and reliably. In addition, when the core is composed of a magnetic powder mixed resin, it is necessary to pay attention to the occurrence of cracks in the core, but as described above, by adopting a structure that does not easily generate cracks, it has excellent durability and reliability. A reactor can be easily obtained.
次に、上記リアクトルの製造方法において、上記コア作製工程においては、少なくとも一対の上記スロットを有する上記コアを作製し、上記導線部配置工程においては、上記短導線部及び上記長導線部を、それぞれ上記一対のスロットの双方に挿通配置することができる(請求項7)。
この場合には、磁気特性に優れたリアクトルを容易に得ることができる。また、短導線部及び長導線部を、それぞれ一対のスロットの双方に挿通配置することにより、短導線部及び長導線部を安定してコアにセットしやすく、生産性を向上させることができる。
Next, in the manufacturing method of the reactor, in the core manufacturing step, the core having at least a pair of the slots is manufactured, and in the conductor portion arranging step, the short conductor portion and the long conductor portion are respectively It can be inserted and arranged in both of the pair of slots.
In this case, a reactor having excellent magnetic characteristics can be easily obtained. Further, by arranging the short conducting wire portion and the long conducting wire portion through both of the pair of slots, it is easy to stably set the short conducting wire portion and the long conducting wire portion on the core, and the productivity can be improved.
また、上記コイル作製工程においては、上記長導線部と上記短導線部との接合部を、上記コイルの軸方向と平行に並べた状態で、上記長導線部と上記短導線部との接合を行うことができる(請求項8)。
この場合には、複数の接合部を、効率的に形成することができる。
Further, in the coil manufacturing step, the joining of the long conducting wire portion and the short conducting wire portion is performed in a state where the joining portions of the long conducting wire portion and the short conducting wire portion are arranged in parallel with the axial direction of the coil. (Claim 8).
In this case, a plurality of joints can be formed efficiently.
また、上記コア作製工程においては、絶縁樹脂に磁性粉末を混合した磁性粉末混合樹脂により上記コアを一体成形することができる(請求項9)。
この場合には、磁気特性に優れたリアクトルを、容易かつ確実に得ることができる。
In the core manufacturing step, the core can be integrally formed with a magnetic powder mixed resin obtained by mixing a magnetic powder with an insulating resin (claim 9).
In this case, a reactor having excellent magnetic characteristics can be obtained easily and reliably.
また、上記リアクトルは、さらに上記コイル及び上記コアを収容するケースを備え、上記コイルは、上記コアの外部に露出した部分の少なくとも一部が上記ケースに対して当接していてもよい。
この場合には、リアクトルの使用時、通電によりコイルに発生した熱をコイルにおけるコアの外部に露出した部分(以下、適宜、単に露出部分という)からケースを介して効率良く放熱させることができる。これにより、コイルの放熱性をより一層高めることができる。
The reactor may further include a case that accommodates the coil and the core, and the coil may be in contact with at least a part of a portion exposed to the outside of the core.
In this case, when the reactor is used, the heat generated in the coil by energization can be efficiently radiated from the portion of the coil exposed to the outside of the core (hereinafter, simply referred to as an exposed portion) through the case. Thereby, the heat dissipation of a coil can be improved further.
また、上記コアは、その少なくとも一部が上記ケースに対して当接していてもよい。
すなわち、リアクトルの使用時、通電によりコイルが発熱するが、そのコイルが巻回されているコアも発熱する。したがって、上記構成とすることにより、コアに発生した熱をケースを介して効率良く放熱させることができる。これにより、コアの放熱性を高めることができる。
Further, at least a part of the core may be in contact with the case.
That is, when the reactor is used, the coil generates heat when energized, but the core around which the coil is wound also generates heat. Therefore, with the above configuration, the heat generated in the core can be efficiently radiated through the case. Thereby, the heat dissipation of a core can be improved.
また、上記コイル及び上記コアを収容した上記ケース内には、充填用絶縁樹脂が充填されていてもよい。
この場合には、充填用絶縁樹脂によってケース内の隙間を埋めることにより、リアクトルの耐振性を向上させることができる。また、充填用絶縁樹脂によってコアのスロット内の隙間を埋めることにより、コイルとコアとの絶縁性をより一層高めることができる。また、熱伝導率の高い充填用絶縁樹脂をケース内に充填すれば、コイル及びコアの放熱性をより一層高めることができる。
なお、上記ケース内に充填する充填用絶縁樹脂としては、例えば、アルミナ等の高熱伝導率を有する無機質フィラーを含んだエポキシ樹脂、あるいはシリコーン樹脂等を用いることができる。
The case containing the coil and the core may be filled with an insulating resin for filling.
In this case, the vibration resistance of the reactor can be improved by filling the gap in the case with the filling insulating resin. Moreover, the insulation between the coil and the core can be further enhanced by filling the gap in the slot of the core with the filling insulating resin. Also, if the case is filled with a filling insulating resin having a high thermal conductivity, the heat dissipation of the coil and the core can be further enhanced.
As the filling insulating resin filled in the case, for example, an epoxy resin containing an inorganic filler having a high thermal conductivity such as alumina, or a silicone resin can be used.
また、上記ケースの内部には、冷媒を流通させるための冷媒流路が設けられていてもよい。
この場合には、ケースを介したコイルやコアの放熱をより一層効率良く行うことができる。これにより、コイルやコアの放熱性をより一層高めることができる。
In addition, a coolant channel for circulating the coolant may be provided inside the case.
In this case, the heat radiation of the coil and the core through the case can be performed more efficiently. Thereby, the heat dissipation of a coil or a core can be improved further.
また、上記リアクトルは、複数の上記コイルを備えていてもよい。すなわち、1つの上記コアに対して複数の上記コイルが巻回されていてもよい。
この場合には、複数のコイルを直列に接続する構成とすれば、リアクトルのインダクタンス性能を高めることができる。また、各コイルによって発生した磁束が共通のコアを通過するため、磁束の有効活用を図ることができる。また、これによってリアクトルの小型化を図ることも可能となる。
Further, the reactor may include a plurality of the coils. That is, a plurality of coils may be wound around one core.
In this case, if it is set as the structure which connects a some coil in series, the inductance performance of a reactor can be improved. Further, since the magnetic flux generated by each coil passes through the common core, the magnetic flux can be effectively used. This also makes it possible to reduce the size of the reactor.
(実施例1)
上記リアクトルに係る実施例について、図を用いて説明する。
図1〜図8に示すように、本例のリアクトル1は、内部を貫通するスロット32を有するコア3と、スロット32を貫通しつつコア3に巻回された導線20により構成されたコイル2とを備えている。
Example 1
The Example which concerns on the said reactor is described using figures.
As shown in FIG. 1 to FIG. 8, the
コイル2の導線20は、複数の短導線部20aと短導線部20aよりも長い複数の長導線部20bとにより構成されている。
コア3のスロット32内には、短導線部20aと長導線部20bとが、コイル2の軸方向に交互に積層されて配置されている。
長導線部20bは、スロット32の外において、一端201bが積層方向の一方側に隣接する短導線部20aの一端に接合され、他端202bが積層方向の他方側に隣接する短導線部20aの一端に接合されている。
以下、これを詳説する。
The
In the
Outside the
This will be described in detail below.
図1〜図5に示すように、リアクトル1は、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車等に搭載されるインバータ等の電力変換装置等の構成部品として用いられるものである。
リアクトル1は、通電により磁束を発生するコイル2と、コイル2への通電により発生した磁束の磁路となるコア3と、コイル2とコア3との間に介在させた絶縁部材4とを備えている。なお、図1〜図4では、絶縁部材4の図示を省略している。
As shown in FIGS. 1-5, the
The
図6に示すように、コア3は、絶縁樹脂に磁性粉末を混合して分散させた磁性粉末混合樹脂からなる。コア3は、磁性粉末混合樹脂により一体的に成形されており、直方体形状を呈している。
なお、磁性粉末混合樹脂における絶縁樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることができる。また、磁性粉末としては、例えば、フェライト粉末、鉄粉、珪素合金鉄粉等を用いることができる。
As shown in FIG. 6, the
As the insulating resin in the magnetic powder mixed resin, for example, a thermosetting resin such as an epoxy resin, a thermoplastic resin, or the like can be used. Moreover, as a magnetic powder, a ferrite powder, iron powder, silicon alloy iron powder etc. can be used, for example.
同図に示すように、コア3は、互いに対向する一対の端面(第1端面301、第2端面302)と、その一対の端面(第1端面301、第2端面302)をつなぐ4つの側面(第1側面311、第2側面312、第3側面313、第4側面314)とを有する。第1側面311と第3側面313とは互いに対向しており、第2側面312と第4側面314とは互いに対向している。
なお、本例では、第1端面301と第2端面302とが対向する方向をX方向、第2側面312と第4側面314とが対向する方向をY方向、第1側面311と第3側面313とが対向する方向をZ方向とする。
As shown in the figure, the
In this example, the direction in which the
同図に示すように、コア3には、その内部を貫通してなる2つのスロット32(第1スロット32a、第2スロット32b)が設けられている。第1スロット32a及び第2スロット32bは、互いに対向する第1側面311と第3側面313との間を貫通するようにZ方向に形成されている。第1スロット32aは、第2側面312側に形成されており、第2スロット32bは、第4側面314側に形成されている。また、第1スロット32a及び第2スロット32bにおけるZ方向に直交する断面の形状は、X方向の幅が大きく、Y方向の幅が小さい略長方形である。
第1スロット32aと第2スロット32bとは、互いに平行に形成されている。また、これらは、第2側面312及び第4側面314に平行に形成されている。
As shown in the figure, the
The
図7、図8に示すように、コイル2とコア3の間には、絶縁紙からなる3つの絶縁部材4(第1絶縁部材4a、第2絶縁部材4b、第3絶縁部材4c)が配設されている。絶縁部材4は、コイル2の導線20とコア3とが接触する部分、すなわちコア3においてコイル2の導線20が巻き付けられる部分に配置されている。なお、図7、図8では、コイル2の図示を省略している。
As shown in FIGS. 7 and 8, between the
具体的に、第1絶縁部材4aは、コア3において、第1スロット32aの内側の壁面321a、第1側面311における第1スロット32aと第2スロット32bとの間、第2スロット32bの内側の壁面321b、第3側面313における第1スロット32aと第2スロット32bとの間を覆うように配置されている。また、第2絶縁部材4bは、コア3の第1スロット32aにおける内側の壁面321a以外の壁面を覆うように配置されている。また、第3絶縁部材4cは、コア3の第2スロット32bにおける内側の壁面321b以外の壁面を覆うように配置されている。
Specifically, the first insulating
図1〜図3に示すように、コイル2は、導線20をスロット32(第1スロット32a、第2スロット32b)に通しつつ、コア3に螺旋状に巻回することにより、筒状に形成されている。具体的に、コイル2の導線20は、コア3の第1スロット32aと第2スロット32bとを交互に通過するように(第1スロット32a内、第1側面311上、第2スロット32b内、第3側面313上の順に通過するように)巻回されている。また、コイル2の導線20は、その一部がコア3の外部(第1側面311上、第3側面313上)に露出している。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
なお、コイル2の導線20は、断面形状が略長方形の平角導線であり、その表面がエナメルからなる絶縁被膜によって被覆されている。
また、図4、図5に示すように、コイル2の導線20は、複数の短導線部20aと、短導線部20aよりも長い複数の長導線部20bとを有し、これらを連結して構成されている。コア3の第1スロット32a内及び第2スロット32b内には、短導線部20aと長導線部20bとが交互に積層されている。短導線部20a及び長導線部20bは、それぞれ一対のスロット32の双方を貫通している。なお、図4、図5では、短導線部20aと長導線部20bとを簡略化して図示している。
The
As shown in FIGS. 4 and 5, the
図1、図4に示すように、各長導線部20bの一端201bは、コア3における第2スロット32bの第1側面311側の開口部322b近傍において、積層方向(X方向)の一方側(第1端面301側)に隣接する短導線部20aの一端に溶接により接合されている。また、各長導線部20bの他端202bは、コア3における第1スロット32aの第1側面311側の開口部322a近傍において、積層方向(X方向)の他方側(第2端面302側)に隣接する短導線部20aの一端に溶接により接合されている。長導線部20bと短導線部20aとの接合部(溶接箇所P)は、コイル3の軸方向と平行に並んでいる。なお、図4には、短導線部20aと長導線部20bとの溶接箇所Pを示してある。
As shown in FIGS. 1 and 4, one
次に、本例のリアクトル1の製造方法について説明する。
本例のリアクトルの製造方法は、以下の、コア作製工程と、導線部作製工程と、導線部配置工程と、コイル形成工程と、を備える。
コア作製工程においては、図6に示すごとく、内部を貫通するスロット32を有するコア3を作製する。導線部作製工程においては、図9に示すような、短導線部20a及び長導線部20bを、それぞれ複数個作製する。導線部配置工程においては、図10に示すごとく、複数の短導線部20aと複数の長導線部20bとを、互いに交互に積層しつつ、それぞれの一部をスロット32に挿通配置する。そして、コイル形成工程においては、図1に示すごとく、長導線部20bを屈曲して、長導線部20bの一端201bを積層方向の一方側に隣接する上記短導線部20aの一端に接合し、該長導線部20bの他端202bを積層方向の他方側に隣接する短導線部20aの一端に接合して、コア3に巻回された状態のコイル2を形成する。
Next, the manufacturing method of the
The manufacturing method of the reactor of this example is provided with the following core preparation processes, a conducting wire part manufacturing process, a conducting wire part arrangement process, and a coil formation process.
In the core manufacturing process, as shown in FIG. 6, the
より具体的に説明すると、図9に示すように、U字状に加工した複数の短導線部20a及び複数の長導線部20bを準備する。短導線部20aおよび長導線部20bの表面は、絶縁被膜によって被覆されているが、それぞれの両端部は、絶縁被膜から露出している。また、磁性粉末混合樹脂を用いて、第1スロット32a及び第2スロット32bを有する所定の形状のコア3を一体的に成形する(図6参照)。
次いで、コア3の所定の場所、具体的にはコア3においてコイル2の導線20が巻き付けられる部分に絶縁部材4(4a〜4c)を配置する(図7、図8参照)。
More specifically, as shown in FIG. 9, a plurality of
Subsequently, the insulating member 4 (4a-4c) is arrange | positioned in the predetermined place of the
次いで、図10に示すように、コア3の第1スロット31a及び第2スロット32bに、短導線部20aと長導線部20bとを交互に積層して配置する。短導線部20a及び長導線部20bは、それぞれ一対のスロット32の双方に挿通配置する。また、積層方向の両端には、長導線部20bが配置されるようにする。このとき、短導線部20aの両端及び長導線部20bの両端がコア3における第1スロット32aの開口部322a及び第2スロット32bの開口部322bから突出するように配置する。短導線部20aと長導線部20bとは、互いに同じ方向にそれぞれの両端部を突出させている。
Next, as shown in FIG. 10, the short
次いで、コア3における第1スロット32aの開口部322aから突出した長導線部20bの一端を第2スロット32b側に折り曲げた後、第2スロット32bの開口部322b近傍において、積層方向(X方向)の一方側(第1端面301側)に隣接する短導線部20bの一端に溶接する(図1、図4参照)。
Next, after bending one end of the
また、コア3における第2スロット32bの開口部322bから突出した長導線部20bの他端を第1スロット32a側に折り曲げた後、第1スロット32aの開口部322a近傍において、積層方向(X方向)の他方側(第2端面302側)に隣接する短導線部20aの一端に溶接する(図1、図4参照)。
Further, after bending the other end of the
なお、長導線部20bと短導線部20aとの接合部は、コイル3の軸方向と平行に並べた状態とする。この状態で、長導線部20bと短導線部20aとの接合(溶接)を行う。
また、本例では、コア3における第1スロット32aの開口部322a近傍及び第2スロット32bの開口部322b近傍において、短導線部20aと長導線部20bとを一段飛ばしで連続的にアーク溶接する(図1、図4参照)。
以上により、本例のリアクトル1(図1〜図5参照)を得る。
In addition, let the junction part of the long
Further, in this example, in the vicinity of the
The reactor 1 (refer FIGS. 1-5) of this example is obtained by the above.
次に、本例の作用効果について説明する。
本例のリアクトル1において、磁性粉末混合樹脂により一体的に成形されたコア3には、その内部を貫通してなるスロット32(第1スロット32a、第2スロット32b)が設けられている。そして、コイル2を構成する導線20は、コア3のスロット32(第1スロット32a、第2スロット32b)に対して巻回されている。すなわち、コイル2は、従来のようにコア3の内部に埋設されているわけではなく、予め一体的に成形されたコア3のスロット32(第1スロット32a、第2スロット32b)に導線20を通して巻回することにより構成されている。
Next, the function and effect of this example will be described.
In the
そのため、コイル2の一部(コイル2の導線20の一部)が必ずコア3の外部に露出した状態となる。これにより、リアクトル1の使用時に、通電により発生したコイルの熱を容易に放熱させることができ、コイル2の放熱性を高めることができる。また、コイル2の一部が必ずコア3の外部に露出した状態となることから、リアクトル1の使用時に、コイル2とコア3との温度差、線熱膨張係数差によって発生する熱応力を抑制・分散することができる。これにより、コア3にクラック等の損傷が発生することを防止することができ、リアクトル1の耐久性・信頼性を向上させることができる。
Therefore, a part of the coil 2 (a part of the
また、リアクトル1は、予め所定の形状に成形されたコア3のスロット32(第1スロット32a、第2スロット32b)を貫通した状態でコイル2の導線20が巻回されている。すなわち、コア3は、コイル2とは別に、予め所定の形状に成形しておく。そのため、コイルをコアの内部に埋設する従来の構造の場合に生じていた問題、具体的には、コアを成形時にコイルを覆っている磁性粉末混合樹脂の硬化収縮によってコイル側からコア側に応力が加わったり、それによってコアにクラック等の損傷が発生したりするという問題が生じるおそれがなくなる。
Further, the
また、上述したように、コイル2の導線20は、コア3のスロット32(第1スロット32a、第2スロット32b)を貫通しつつ巻回されている。そのため、例えば、コイル2の導線20とコア3とが接触する部分(コア3においてコイル2の導線20が巻き付けられる部分)に予め絶縁部材4(4a〜4c)を配置した上で、コイル2の導線20をコア3のスロット32(第1スロット32a、第2スロット32b)に挿通しつつ巻回すれば、コイル2とコア32との間に絶縁部材4(4a〜4c)を容易に介在させることができる。これにより、簡易な構造でコイル2とコア3との絶縁性を十分に確保することができる。
Further, as described above, the
ただし、スロット32を貫通しつつコア3に巻回された導線20により構成されたコイル2は、仮に一本の導線によってこれを形成しようとした場合、極めて作業性が悪く、生産性の観点において現実的でない。これに対し、リアクトル1において、コイル2の導線20は、複数の短導線部20aと複数の長導線部20bとにより構成されている。つまり、コイル2を構成する導線20が、複数の導線部(複数の短導線部20aおよび複数の長導線部20b)からなる。それゆえ、各短導線部20a及び各長導線部20bを、それぞれ個別にコア3のスロット32に差し込むことにより、コイル2の導線20を容易にコア3にセットできる。
However, the
また、コア3のスロット32(第1スロット32a、第2スロット32b)内には、短導線部20aと長導線部20bとが、コイル2の軸方向に交互に積層されて配置されている。そして、長導線部20bは、一端が積層方向の一方側に隣接する短導線部20aの一端に接合され、他端が積層方向の他方側に隣接する短導線部20aの一端に接合されている。このような短導線部20aと長導線部20bとの積層配置および接合関係によって、螺旋状のコイル2を容易に形成することができる。すなわち、スロット32を貫通しつつコア3に巻回された導線20により構成されたコイル2は、上記のような短導線部20aと長導線部20bとの積層配置および接合関係によって生産性よく得ることができる。
Further, in the slots 32 (
また、本例のように、短導線部20aと長導線部20bとの溶接箇所をコア3の露出部分に設定することにより、短導線部20aと長導線部20bとの溶接が容易となる。また、本例のように、その溶接箇所をコア3の第1スロット32aの開口部322a及び第2スロット32bの開口部322b近傍に揃えることにより、短導線部20aと長導線部20bとの溶接を連続的に効率良く行うことができる。
Further, as in this example, by setting the welded portion of the
また、コア3は一対のスロット32(第1スロット32a、第2スロット32b)を有し、短導線部20a及び長導線部20bは、それぞれ一対のスロット32(第1スロット32a、第2スロット32b)の双方を貫通している。それゆえ、コア3における一対のスロット32の周囲の部分を、磁路として有効に利用することができるため、リアクトル1の磁気特性を向上させやすい。また、短導線部20a及び長導線部20bが、それぞれ一対のスロット32(第1スロット32a、第2スロット32b)の双方を貫通していることにより、短導線部20a及び長導線部20bを安定してコア3にセットしやすく、生産性を向上させることができる。
The
また、長導線部20bと短導線部20aとの接合部(溶接箇所P)が、コイル3の軸方向と平行に並んでいる。これにより、複数の接合部を、効率的に形成することができる。すなわち、接合部(溶接箇所P)が、軸方向に平行に並んでいる場合、その方向に沿って複数の接合部(短導線部20aと長導線部20bとの端部同士)の接合を順次行うことができる。それゆえ、より生産性に優れたリアクトル1を得ることができる。
Further, the joint portion (welded portion P) between the long
また、コア3は、その外形が直方体形状を有する一部材によって構成されているため、コア3に対してコイル2を安定して配置しやすい。
また、コア3は磁性粉末混合樹脂により一体成形されているため、磁気特性に優れたリアクトル1を、容易かつ確実に得ることができる。また、コア3を磁性粉末混合樹脂によって構成する場合にはコア3におけるクラックの発生に留意する必要があるが、上述のごとく、クラックの生じ難い構造を採用することで、耐久性、信頼性に優れたリアクトル1を容易に得ることができる。
Moreover, since the
Moreover, since the
このように、簡易な構造でコイル2とコア3との絶縁性を確保することができ、コイル2の放熱性に優れ、さらに耐久性・信頼性に優れたリアクトル1及びその製造方法を提供することができる。
Thus, the
なお、本例のリアクトル1では、図1に示すように、X方向の幅とY方向の幅とがほぼ同じような直方体形状のコア3を用いているが、例えば、図11に示すように、X方向の幅を小さく、Y方向の幅を大きくした直方体形状のコア3を用いることもできる。このとき、スロット32(第1スロット32a、第2スロット32b)のX方向の幅を大きくすることにより、コイル2の巻き数を増やすことができる。この場合には、磁気性能の最適化、ならびに、リアクトル1を搭載する電力変換装置における部品配置の最適化が図りやすい。
In the
(実施例2)
本例は、図12に示すように、コイル2及びコア3を収容するケース5を備えたリアクトル1の例である。
同図に示すように、ケース5は、底部51と底部51から立設された側壁部52とを有し、底部51とは反対側を開口した箱型形状を呈している。底部51の内部には、冷媒Wを流通させるための複数の冷媒流路53が設けられている。
(Example 2)
This example is an example of a
As shown in the figure, the
同図に示すように、コイル2を巻回させた状態のコア3は、第3側面313がケース5の底部51側となるような向きでケース5内に収容されている。コア3の第1端面301、第2端面302、第2側面312、第4側面314は、ケース5の側壁部52に当接している。また、コイル2の露出部分の一部は、ケース5の底部51に当接している。
As shown in the figure, the
同図に示すように、コイル2及びコア3を収容したケース5内には、アルミナ等の高熱伝導率を有する無機質フィラーを含んだエポキシ樹脂、あるいはシリコーン樹脂からなる充填用絶縁樹脂6が充填されている。充填用絶縁樹脂6は、ケース5内に形成された隙間、さらにはコア3のスロット32(第1スロット32a、第2スロット32b)内に形成された隙間を埋めるように充填されている。
その他の基本的な構成は、実施例1と同様である。また、実施例1と同様の構成については、同様の符号を付し、その説明を省略している。
As shown in the figure, the
Other basic configurations are the same as those in the first embodiment. Moreover, about the structure similar to Example 1, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
次に、本例のリアクトル1における作用効果について説明する。
本例のリアクトル1は、コイル2及びコア3を収容するケース5を備えている。そして、コイル2は、コア3の外部に露出した部分の一部がケース5に対して当接している。そのため、リアクトル1の使用時、通電によりコイル2に発生した熱をコイル2の露出部分からケース5を介して効率良く放熱させることができる。これにより、コイル2の放熱性をより一層高めることができる。
Next, the effect in the
The
また、コア3は、その一部がケース5に対して当接している。すなわち、リアクトルの使用時、通電によりコイル2が発熱するが、そのコイル2が巻回されているコア3も発熱する。したがって、上記構成とすることにより、コア3に発生した熱をケース5を介して効率良く放熱させることができる。これにより、コア3の放熱性を高めることができる。
Part of the
また、コイル2及びコア3を収容したケース5内には、充填用絶縁樹脂6が充填されている。そのため、充填用絶縁樹脂6によってケース5内の隙間を埋めることにより、リアクトル1の耐振性を向上させることができる。また、充填用絶縁樹脂6によってコア3のスロット32(第1スロット32a、第2スロット32b)内の隙間を埋めることにより、コイル2とコア3との絶縁性をより一層高めることができる。また、本例のように、熱伝導率の高い充填用絶縁樹脂6をケース5内に充填すれば、コイル2及びコア3の放熱性をより一層高めることができる。
The
また、ケース5の内部には、冷媒Wを流通させるための冷媒流路53が設けられている。そのため、ケース5を介したコイル2やコア3の放熱をより一層効率良く行うことができる。これにより、コイル2やコア3の放熱性をより一層高めることができる。
その他の基本的な作用効果は、実施例1と同様である。
Further, a
Other basic functions and effects are the same as those of the first embodiment.
1 リアクトル
2 コイル
20 導線
20a 短導線部
20b 長導線部
3 コア
32 スロット
1
Claims (9)
上記スロット(32)を貫通しつつ上記コア(3)に巻回された導線(20)により構成されたコイル(2)とを備え、
該コイル(2)の上記導線(20)は、複数の短導線部(20a)と該短導線部(20a)よりも長い複数の長導線部(20b)とにより構成されており、
上記コア(3)の上記スロット(32)内には、上記短導線部(20a)と上記長導線部(20b)とが、上記コイル(2)の軸方向に交互に積層されて配置されており、
上記長導線部(20b)は、上記スロット(32)の外において、一端(201b)が積層方向の一方側に隣接する上記短導線部(20a)の一端に接合され、他端(202b)が積層方向の他方側に隣接する上記短導線部(20a)の一端に接合されていることを特徴とするリアクトル(1)。 A core (3) having a slot (32) extending therethrough;
A coil (2) composed of a conducting wire (20) wound around the core (3) while penetrating the slot (32),
The conducting wire (20) of the coil (2) is composed of a plurality of short conducting wire portions (20a) and a plurality of long conducting wire portions (20b) longer than the short conducting wire portions (20a).
In the slot (32) of the core (3), the short conductor portion (20a) and the long conductor portion (20b) are alternately stacked in the axial direction of the coil (2). And
The long conductor portion (20b) has one end (201b) joined to one end of the short conductor portion (20a) adjacent to one side in the stacking direction and the other end (202b) outside the slot (32). A reactor (1) characterized in that the reactor (1) is joined to one end of the short conducting wire (20a) adjacent to the other side in the stacking direction.
内部を貫通するスロット(32)を有するコア(3)を作製するコア作製工程と、
複数の上記短導線部(20a)及び複数の上記長導線部(20b)を作製する導線部作製工程と、
複数の上記短導線部(20a)と複数の上記長導線部(20b)とを、互いに交互に積層しつつ、それぞれの一部を上記スロット(32)に挿通配置する導線部配置工程と、
上記長導線部(20b)を屈曲して、該長導線部(20b)の一端(201b)を積層方向の一方側に隣接する上記短導線部(20a)の一端に接合し、該長導線部(20b)の他端(202b)を積層方向の他方側に隣接する上記短導線部(20a)の一端に接合して、上記コアに巻回された状態の上記コイルを形成するコイル形成工程と、を備えることを特徴とするリアクトルの製造方法。 A method for producing the reactor (1) according to any one of claims 1 to 5,
A core production process for producing a core (3) having a slot (32) extending therethrough;
A conductor part manufacturing step for manufacturing the plurality of short conductor parts (20a) and the plurality of long conductor parts (20b);
A plurality of the short conductor portions (20a) and a plurality of the long conductor portions (20b) alternately stacked on each other, and a portion of each of the conductor portions is inserted into the slot (32).
The long conducting wire portion (20b) is bent, and one end (201b) of the long conducting wire portion (20b) is joined to one end of the short conducting wire portion (20a) adjacent to one side in the stacking direction. A coil forming step of joining the other end (202b) of (20b) to one end of the short conducting wire portion (20a) adjacent to the other side in the laminating direction and forming the coil wound around the core; The manufacturing method of the reactor characterized by including these.
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Cited By (2)
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