JP2015076474A

JP2015076474A - リアクトル

Info

Publication number: JP2015076474A
Application number: JP2013211161A
Authority: JP
Inventors: 有希阿部; Yuki Abe; 山家　孝志; Takashi Yamaya; 孝志山家; 将寛近藤; Masahiro Kondo; 貴士傍島; Takashi Katashima; 佐藤　浩文; Hirofumi Sato; 浩文佐藤
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2015-04-20

Abstract

【課題】コイルとケースの間の電気絶縁性、及びコイルの放熱性を確保し、圧粉磁芯の保護を充分に行うこと。【解決手段】開口部を有するケース１と、コイル３と、ケース１への放熱経路を有する圧粉放熱磁芯である底芯部６と、絶縁体８と、電気絶縁性を有する固定樹脂２を備え、ケース１内に少なくともコイル３、底芯部６、及び絶縁体８が収容され、ケース１内の隙間は、固定樹脂２で充填され、底芯部６の表面のうち、少なくともコイル３表面からの経路を有する部分に絶縁体８が配され、コイル３で生じた熱を、底芯部６を介してケース１に放熱する経路を有し、コイル３への通電により生じる底芯部６のコイル３の周囲を周回する磁束は、絶縁体８の少なくとも一部を貫くリアクトルとする。【選択図】図２

Description

本発明は、昇圧用途等に用いられる、インダクタンスを利用したリアクトルに関する。

金属軟磁性粉を圧粉成形した圧粉成形体コアや、樹脂と混合して硬化させた磁性粉末混合樹脂コアを用いたリアクトルの検討がなされている。

特許文献１では、コイルの内部から外部にかけて一体成形された断面Ｔ字型コア部を設けることで、リアクトルの運転時に生じた熱を、断面Ｔ字型コアを介してケースの内底面等に放熱する提案が段落００２８等に記載されている。

また、コイルを絶縁樹脂で覆うことにより、コイルとコアを電気的に絶縁する構成が開示されている。

特開２０１３−１６２０６９号公報

特許文献１ではコイル表面を絶縁体で覆っているが、これにより、コイル表面からの放熱性が低下するという課題がある。

また、特許文献１の構成では、コイルからコアを介したケースへの導電経路について充分な考慮がなされていないという課題がある。

さらに、圧粉成形した圧粉成形体コアである圧粉磁芯は、外部からの衝撃による欠けの生じる可能性を有しているが、特許文献１では、このような衝撃からの圧粉磁芯の保護が充分になされていないという課題がある。

すなわち本発明は、コイルとケースの間の電気絶縁性、及びコイルの放熱性を確保し、圧粉磁芯の保護を充分に行うことを目的とする。

上記課題を本発明は、開口部を有するケースと、コイルと、前記ケースへの放熱経路を有する圧粉放熱磁芯と、絶縁体と、電気絶縁性を有する固定樹脂を備え、前記ケース内に少なくとも前記コイル、前記圧粉放熱磁芯、及び前記絶縁体が収容され、前記ケース内の隙間は、前記固定樹脂で充填され、前記圧粉放熱磁芯の表面のうち、少なくとも前記コイル表面からの経路を有する部分に前記絶縁体が配され、前記コイルで生じた熱を、前記圧粉放熱磁芯を介して前記ケースに放熱する経路を有し、前記コイルへの通電により生じる前記圧粉放熱磁芯の前記コイルの周囲を周回する磁束は、前記絶縁体の少なくとも一部を貫くリアクトルによって解決する。

ここで経路とは、コイル表面を始端とし、ケース内の圧粉放熱磁芯以外の圧粉磁芯や固定樹脂等を介し、圧粉放熱磁芯を終端とする経路のことである。

また、ここでの絶縁体は、コイル表面からの経路を有する部分全体で導電経路となり得る継ぎ目や切れ目を有していない。

なお、前記開口部を覆う蓋部を有することが望ましい。

また、前記ケースは１面の前記開口部、及び前記開口部と対向する底部を有し、前記コイルの巻き軸は、前記ケース全体の中心より前記開口部の中心へ向かう向きと平行であることが望ましい。

また、前記圧粉放熱磁芯の全ての表面が前記絶縁体により被覆されていることが望ましい。

また、前記絶縁体の厚さは０．３ｍｍ以上であり、前記圧粉放熱磁芯の比透磁率は５０以上であることが望ましい。

また、前記ケースに未硬化の前記固定樹脂を注入し、その後前記コイル、前記圧粉放熱磁芯、及び前記絶縁体を前記ケースに収容し、前記固定樹脂を硬化させることが望ましい。

本発明によって、コイルと絶縁体、及び圧粉放熱磁芯の間が固定樹脂で充填され、密着するため、コイルからの放熱経路が隙間等で遮断されず、放熱性を向上させることができる。

また、コイル表面から圧粉磁芯を介したケースへの導電経路の全てに絶縁体が配されるため、絶縁性を向上させることができる。

さらに、コイル周囲の磁束が絶縁体を貫くため、絶縁体が磁気ギャップとして機能し、圧粉磁芯の初透磁率を下げ、直流重畳特性を向上させることができる。

また、圧粉磁芯が周囲に充填された固定樹脂により固定されるため、圧粉磁芯を衝撃力等から保護することができる。

本発明の実施形態１におけるリアクトルの斜視図である。本発明の実施形態１におけるリアクトルの断面図であり、図１におけるＡ面の断面に対応している。本発明の実施形態１におけるリアクトルの作成工程を説明する断面図であり、図３（ａ）は固定樹脂注型後、図３（ｂ）は底芯部、中芯部設置後の状態を示している。本発明の実施形態１におけるリアクトルの分解図である。本発明の実施形態１におけるリアクトルの分解図である。本発明の実施形態１におけるリアクトルの分解図である。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１におけるリアクトルの斜視図である。

リアクトル本体は、ケース１に収容されている。

ケース１には取り付け部１１が設けられているため、設置先にボルト締め等により固定することができる。

ケース１内部は固定樹脂２により充填され、埋設されたコイルより、端子３１、３２が引き出されている。

図２は、本発明の実施形態１におけるリアクトルの断面図であり、図１におけるＡ面の断面に対応している。

円筒状に導線を巻き回したコイル３の内部に中芯部４、巻き径方向外部に外芯部５、ケース１底部側の外部に底芯部６、ケース１開口部側に上芯部７を配している。

ここで、中芯部４、外芯部５、底芯部６、及び上芯部７は圧粉磁芯であり、外芯部５、底芯部６、及び上芯部７は表面が絶縁体８で覆われている。なお、外芯部５、底芯部６、及び上芯部７とコイル３の間に絶縁性のスペーサを設けて一定距離を保ち、そこに充填された固定樹脂２であっても、絶縁体８と同等の絶縁機能を有する。この場合、コイル３と外芯部５、底芯部６、及び上芯部７の間の固定樹脂２の厚さが０．５ｍｍ以上あれば、充分な電気絶縁性が確保できるため、望ましい。

圧粉磁芯に絶縁体を塗装する場合には、表面全体を絶縁被覆する構成を比較的容易に取ることができる。

ここで、中芯部４を絶縁被覆することを本発明は否定しない。必要なインダクタンス値に応じ、適宜被覆要否を選択すればよい。

なお、外芯部５、底芯部６、及び上芯部７のケース１と接する部分の絶縁体８を設けずともコイル３からケース１への導電経路を遮断し、絶縁性を向上させることができる。

この場合は外芯部５、底芯部６、及び上芯部７からケース１への放熱性がさらに向上する。

図３は、本発明の実施形態１におけるリアクトルの作成工程を説明する断面図であり、図３（ａ）は固定樹脂注型後、図３（ｂ）は底芯部、中芯部設置後の状態を示している。

本発明におけるリアクトルは隙間を固定樹脂で充填する。

圧粉磁芯やコイルをケースに収容した後で固定樹脂を注ぎ込むと、圧粉磁芯やコイルの間の気体が固定樹脂の浸透を阻害する。

そこで、図３（ａ）のように、予めケース１内に未硬化の固定樹脂２を注いでおき、図３（ｂ）のように、底芯部６、中芯部４の順に、底部から上部、中央から外周へ向けて構成部品をケース１内で組み上げる。

組み上げの途中で、適宜真空引きを行い、脱泡を行ってもよい。

これにより、ケース内の各構成部品の隙間に固定樹脂２が充填され、さらに、固定樹脂２を加熱等により硬化させることでリアクトルが完成する。

図４は、本発明の実施形態１におけるリアクトルの分解図である。

本実施形態では、コイル３は、丸線を、１軸を周回するように円筒状に巻き回すことで構成している。

コイル３の端子を外部に引き出すため、上芯部７に開口部７１、７２を設けている。

なお、本実施形態では図示していないが、ケース１の開口部に蓋を設けても良い。

蓋を設けることでコイル３や圧粉磁芯を外部環境から、より確実に保護できる。

すなわち本発明は、開口部を有するケース１と、コイル３と、ケース１への放熱経路を有する圧粉放熱磁芯である底芯部６と、絶縁体８と、電気絶縁性を有する固定樹脂２を備え、ケース１内に少なくともコイル３、底芯部６、及び絶縁体８が収容され、ケース１内の隙間は、固定樹脂２で充填され、底芯部６の表面のうち、少なくともコイル３表面からの経路を有する部分に絶縁体８が配され、コイル３で生じた熱を、底芯部６を介してケース１に放熱する経路を有し、コイル３への通電により生じる底芯部６のコイル３の周囲を周回する磁束は、絶縁体８の少なくとも一部を貫くリアクトルの実施形態を取り得る。

ここで、絶縁体８の厚さは０．３ｍｍ以上、３０ｍｍ以下であることが望ましく、０．５ｍｍ以上、１２ｍｍ以下であれば、より望ましい。

中芯部４、外芯部５、底芯部６、及び上芯部７の比透磁率は５０以上であることが望ましい。

（実施形態２）
図５は、本発明の実施形態１におけるリアクトルの分解図である。

実施形態１とは、コイル３が、層間絶縁された箔状導体により構成され、フラットワイズ巻きされている点が異なる。

箔状導体の内周端部、外周端部には端子３１、３２、が超音波溶接や、かしめ等により接続されている。

端子３１、３２が太く、圧粉磁芯に寸法干渉する場合には、中芯部４への溝部４１、外芯部５への溝部５１を設けても良い。

（実施形態３）
図６は、本発明の実施形態１におけるリアクトルの分解図である。

実施形態１とは、コイル３が、平角導体により構成され、エッジワイズ巻きされている点が異なる。

コイル３底部からの端子３１を引き出すため、ケース１には凸部２１、外芯部５には切り欠き５２が設けられている。

また、コイル３上部からの端子３２を引き出すため、上芯部７には切り欠き７３が設けられている。

１ケース
２固定樹脂
３コイル
４中芯部
５外芯部
６底芯部
７上芯部
８絶縁体
１１取り付け部
２１凸部
３１、３２端子
４１、５１溝部
７１、７２開口部
５２、７３切り欠き部

Claims

開口部を有するケースと、
コイルと、
前記ケースへの放熱経路を有する圧粉放熱磁芯と、
絶縁体と、
電気絶縁性を有する固定樹脂を備え、
前記ケース内に少なくとも前記コイル、前記圧粉放熱磁芯、及び前記絶縁体が収容され、
前記ケース内の隙間は、前記固定樹脂で充填され、
前記圧粉放熱磁芯の表面のうち、少なくとも前記コイル表面からの経路を有する部分に前記絶縁体が配され、
前記コイルで生じた熱を、前記圧粉放熱磁芯を介して前記ケースに放熱する経路を有し、
前記コイルへの通電により生じる前記圧粉放熱磁芯の前記コイルの周囲を周回する磁束は、前記絶縁体の少なくとも一部を貫くことを特徴とするリアクトル。
前記開口部を覆う蓋部を有することを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
前記ケースは１面の前記開口部、及び前記開口部と対向する底部を有し、
前記コイルの巻き軸は、前記ケース全体の中心より前記開口部の中心へ向かう向きと平行であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリアクトル。
前期圧粉放熱磁芯の全ての表面が前記絶縁体により被覆されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のリアクトル。
前記絶縁体の厚さは０．３ｍｍ以上であり、
前記圧粉放熱磁芯の比透磁率は５０以上であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のリアクトル。
前記ケースに未硬化の前記固定樹脂を注入し、その後前記コイル、前記圧粉放熱磁芯、及び前記絶縁体を前記ケースに収容し、前記固定樹脂を硬化させることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のリアクトル。