JP2016082043A - リアクトル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】巻線を巻回してなる巻回部を有するコイルと、前記巻回部内外に配置される部分を有する磁性コアと、リアクトルの物理量を測定するセンサと、前記コイルと前記センサとの双方に接触する発泡樹脂とを備えるリアクトル。
【選択図】図1
Description
最初に本発明の実施形態を列記して説明する。
(1) 本発明の一態様に係るリアクトルは、巻線を巻回してなる巻回部を有するコイルと、前記巻回部内外に配置される部分を有する磁性コアと、リアクトルの物理量を測定するセンサと、前記コイルと前記センサとの双方に接触する発泡樹脂とを備える。
1.樹脂成形部を備えることで、センサを取り扱い易く、所定の位置への配置作業を行い易い。
2.特許文献1に記載されるようなセンサとセンサホルダとが独立した別部材であって組み付ける必要がある場合に比較して、組み付けが不要であり、製造工程数が少ない。
3.製造過程で仕切り部を未発泡の樹脂の支持部材として利用でき、センサと未発泡の樹脂とを同時に所定の位置に配置できる。
仕切り部によって未発泡の樹脂を支持する場合、未発泡の樹脂として、大きな面積を有するシートなどを利用し易い。大きなシートを利用することで、発泡量を十分に確保でき、センサの周囲空間への発泡樹脂の充填などを良好に行える。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を具体的に説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。
図1〜図3を参照して、実施形態1のリアクトル1Aを説明する。図1では、発泡樹脂4Aが分かり易いように、コイル2のうち一方の巻回部2aの一部を切欠いて示す。図1は、リアクトル1Aの設置状態の一例を示し、リアクトル1Aの下面を設置面とする。以下、図1に示す設置状態において設置側を下側、その対向側を上側と呼ぶことがある(この点は、後述する図5も同様である)。
・全体構成
実施形態1のリアクトル1Aは、巻線2wを螺旋状に巻回してなる一対の巻回部2a,2bを有するコイル2と、巻回部2a,2b内外に配置される部分を有する磁性コア3と、リアクトル1Aの物理量を測定するセンサ70(図2)を有するセンサ部材7Aとを備える。このリアクトル1Aは、コイル2とセンサ部材7Aとの双方に接触する発泡樹脂4Aを備える点を特徴の一つとする。
コイル2は、図3に示すように1本の連続する巻線2wを螺旋状に巻回して形成された一対の筒状の巻回部2a,2bと、巻線2wの一部から形成されて両巻回部2a,2bを接続する連結部2rとを備える。一対の巻回部2a,2bは、各巻回部2a,2bの軸が平行するように並列(横並び)されている。この例の巻線2wは、平角線の導体(銅など)と、この導体の外周を覆う絶縁被覆(ポリアミドイミドなど)とを備える被覆平角線(いわゆるエナメル線)であり、巻回部2a,2bはエッジワイズコイルである。
磁性コア3は、コイル2の巻回部2a,2b内にそれぞれ配置される部分と、コイル2が実質的に配置されず、巻回部2a,2b外に突出するように配置される部分とを備える環状の部材であり、コイル2を励磁したときに閉磁路を形成する。前者のコイル2内の部分は、主として複数のコア片31mを含む積層物で構成され、後者のコイル2外の部分は主としてコア片32mで構成される。
コア片31m,32mは、軟磁性材料を30体積%以上、更に50体積%超含み、磁路を形成する。具体的には、鉄や鉄合金(Fe−Si合金、Fe−Ni合金など)といった軟磁性金属粉末や更に絶縁被覆を備える被覆粉末などを圧縮成形した圧粉成形体、軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料などが利用できる。この例では、圧粉成形体としている。磁性コア3に備えるコア片の個数、形状、大きさ、組成などは適宜変更できる。
各コア部品310に備えるミドル樹脂モールド部310mは、複数のコア片31m,…が等間隔に配列された状態でその外形に沿って、一部を除く外周全体を覆うように設けられたコア被覆部分を有する。この例では、コア部品310の一端部に位置するコア片31mの端面が樹脂モールド部310mに覆われず、露出されている(図3の左側のコア部品310参照)。また、この例の樹脂モールド部310mは、隣り合うコア片31m,31m間の隙間に充填されてギャップとして機能するギャップ部分310gを有する。
リアクトル1Aは、その物理量を測定するセンサ70を備える(図2)。センサ70には、その感知情報を外部装置に伝達するための配線78が接続される(図1,図3)。配線78の端部に外部装置に接続するコネクタ部(図示せず)を設けると、外部装置との接続作業性に優れる。
発泡樹脂4Aは、複数の気泡及びこれらの気泡を内包する樹脂、即ち発泡樹脂で構成されて、センサ部材7Aの周囲空間を埋めるように設けられている。この例に示す発泡樹脂4Aは、その少なくとも一部がコイル2の一対の巻回部2a,2b間に存在する。即ち、リアクトル1Aは、発泡樹脂4Aを、対向配置される上側の角R部20,20の間という狭い空間と、角R部20よりも内側に位置する対向配置される平面間という角R部20,20間よりも更に狭い空間(内側の領域、図2では角R部よりも下側の領域)とに備える。この例では、巻回部2a,2b間に仕切り部722が挿入されるため、発泡樹脂4Aの存在領域はより狭い空間になっている。より具体的には、発泡樹脂4Aは、一対の巻回部2a,2bにおける対向配置された外周面とセンサ部材7A(樹脂形成部72)の外周面とで囲まれる空間に充填されている。図2に示すように、一方の巻回部2aと仕切り部722の一面との間、他方の巻回部2bと仕切り部722の他面との間にそれぞれ、即ち仕切り部722の両側にそれぞれ発泡樹脂4A,4Aが設けられている。各発泡樹脂4A,4Aは、主として、コイル2の一方の巻回部2aの外周面又は他方の巻回部2bの外周面のうち、上側の角R部20とこの角R部20に繋がる平面と、センサ部材7Aの樹脂成形部72の外周面のうち、保護部727の外周面の一部と仕切り部722の一面とで囲まれる空間に備える。
発泡樹脂4Aの樹脂成分は、コイル2に接することから、電気絶縁性に優れるもの、コイル2の最高到達温度に対する耐熱性に優れるもの(150℃以上、更に180℃以上)が好ましい。この樹脂成分は、液体冷媒などに接触し得ることから、液体冷媒に対する耐性に優れるものが好ましい。具体的な樹脂は、PPS樹脂、ナイロンなどのPA樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は、一般に、空気よりも熱伝導率が高い。このような樹脂からなる発泡樹脂4Aがコイル2とセンサ70(保護部727)とに接触することで、コイル2からの熱をセンサ70に良好に伝達できる。
発泡樹脂4Aは、例えば、以下の工程によって形成できる。発泡樹脂4Aの原料である未発泡の樹脂シートを所定の形状に切断し(図3では長方形)、樹脂シート400,400をセンサ部材7Aの仕切り部722の表裏面にそれぞれ配置する。そして、樹脂シート400,400とセンサ部材7Aの仕切り部722とを一対の巻回部2a,2b間に挿入する。樹脂シート400が粘着力を有したり接着剤層を有したりする場合には、センサ部材7Aから樹脂シート400,400が脱落せず、挿入し易く作業性に優れる。その後、発泡に必要な熱処理を施すことで、発泡樹脂4Aを形成できる。
リアクトル1Aは、例えば、以下の準備工程、コア部品310の作製工程、コイル2と磁性コア(コア部品310,コア片32m)との組み付け工程、サイド樹脂モールド部320mの形成工程、センサ部材7A及び樹脂シート400の配置工程、固化及び発泡工程を備えるリアクトルの製造方法によって製造することができる。各工程の概略は以下の通りである。
実施形態1のリアクトル1Aは、製造過程で体積膨張させた発泡樹脂4Aを備えることで、センサ70の周囲に生じ得る隙間を低減できる。また、体積膨張によってコイル2とセンサ部材7Aとの双方に十分に密着できるため、発泡樹脂4Aを、コイル2の熱をセンサ部材7Aのセンサ70に伝達する伝熱経路に利用できる。特に、発泡樹脂が接着力を有していれば、コイル2とセンサ部材7Aとの接触状態を強固に維持できる。発泡樹脂4Aの配置状態や膨張量などによっては、発泡樹脂4Aによって、センサ70をコイル2側に押し付けることがあり、このことからも、リアクトル1Aは、コイル2とセンサ70との接触状態を良好に維持できると期待できる。従って、リアクトル1Aは、封止樹脂及びケースを備えていなくても、振動が付与され得る車載部品などに使用される場合でも、空気よりも熱伝導性に優れる発泡樹脂4Aがセンサ70の周囲に存在することで測定精度を高められて、コイル2の温度を良好に測定できる。封止樹脂を備えておらずセンサ部材7Aの周囲に空気が多く存在する場合に比較して、リアクトル1Aはコイル2の温度を精度よく測定できる。
実施形態1では、センサ部材7Aの仕切り部722の両側に発泡樹脂4A,4Aを均等に備える構成を説明した。その他、コイル2とセンサ部材7Aとの双方に接することができれば、仕切り部722の片側にのみ発泡樹脂4Aを備える形態とすることができる。この場合、例えば、実施形態1の製造過程で用いた未発泡の樹脂シート400の厚さよりも厚いものを用いることが挙げられる。コイル2の巻回部2a,2bの一方の外周面と仕切り部722の片面との間に発泡樹脂4Aが介在することで、センサ70の周囲に生じ得る隙間を、発泡樹脂4Aが無い場合に比較して低減できる。発泡樹脂の体積膨張によっては、仕切り部722が他方の巻回部に押し付けられることが期待できる。この押し付けによっても仕切り部722と巻回部とが接触し、この接触状態が維持され得る。これらのことから、この形態は、巻回部から樹脂成形部72を介してセンサ70に物理量が伝達されて、物理量の測定を良好に行えると期待される。
実施形態1では、センサ部材7Aが、センサ70を覆う保護部727と仕切り部722とを一体に備える樹脂成形部72を備える構成を説明した。その他のセンサ部材として、センサ70を覆う部分のみを備える形態とすることができる。例えば、樹脂のチューブや、実施形態1のように樹脂モールドによる成形品であって仕切り部722を有しておらず、保護部727のみを備える柱状のもの(実施形態2参照)などをセンサ部材に利用できる。更にこの柱状のセンサ部材を保持する以下のセンサホルダを別途備える形態とすることができる。センサホルダは、例えば、特許文献1に記載されるようなセンサ部材の保持箇所と仕切り部とが一体に成形された樹脂成型品などが挙げられる。この形態は、センサホルダに柱状のセンサ部材を組み付けて、所定の位置(実施形態1では台形状の空間27A)に配置する。
実施形態1では、ミドル樹脂モールド部310mの形成時期と、サイド樹脂モールド部320mの形成時期とが異なり、段階的に形成する構成を説明した。その他、コア片32mとサイド樹脂モールド部320mとを備えるコア部品とし、一対の(内側)コア部品310,310と、一対の(外側)コア部品との合計4個のコア部品を組み付ける形態とすることができる。この形態は、各コア部品をそれぞれ製造できる上に、被覆対象の形状が単純になり、組付部品の製造性に優れる。この形態では、コア部品同士が相互に係合する係合部などを備えると、組み付け状態を強固に維持できる。
実施形態1では、リアクトル1Aがそのまま設置対象に取り付けられる構成を説明した。その他、リアクトル1Aを収納する個別ケースを備える形態とすることができる。又は、個別ケースと、個別ケース内に充填される封止樹脂とを備える形態とすることができる。これらの形態は、個別ケースや封止樹脂によってリアクトル1Aの機械的保護、外部環境からの保護を図ることができる。
実施形態1では、磁性コア3がコア片31m,32mを覆う樹脂モールド部310m,320mを備える構成を説明した。その他、樹脂モールド部を備えていない形態、樹脂モールド部に代えて、コイル2と磁性コア3との間に介在される介在部材を備える形態とすることができる。介在部材は、上述の樹脂などの絶縁材料によって構成された成形品を利利用できる。例えば、介在部材は、巻回部2a,2bと複数のコア片31mを含む積層物との間に介在される内側介在部と、巻回部2a,2bの端面とコア片32mの内端面32eとの間に介在される端部介在部とを備えるものが挙げられる。内側介在部は、例えば筒状の部材が挙げられ、端部介在部は、例えば、枠部315のような平板状であり、上記コア片31mを含む積層物が挿通される一対の貫通孔が設けられた枠板部材が挙げられる。介在部材を備えることで、コイル2と磁性コア3との間の絶縁性を高められる。
図4を参照して、実施形態2のリアクトル1Bを説明する。実施形態2のリアクトル1Bは、一対の巻回部2a,2bを有するコイル2と、巻回部2a,2b内外に配置される部分を有する磁性コア3と、リアクトル1Bの物理量を測定するセンサ部材7Bと、コイル2とセンサ部材7Bとの双方に接触する発泡樹脂4Bとを備える点は、実施形態1のリアクトル1Aと同様である。リアクトル1Bにおける実施形態1との主な相違点は、センサ部材7Bの形態、センサ70の配置箇所にあり、その他の点は概ね同様である。以下、この相違点を中心に説明し、その他の構成は説明を省略する。
リアクトル1Bに備える磁性コア3は、上述のようにコイル2外に配置されるコア片32mがコイル2内に配置されるコア片31m(図3)よりも突出しており、コア片32mの内端面32eに平行に、ミドル樹脂モールド部310mの枠部315の対向面315cを備える。枠部315の対向面315cは、巻回部2a,2bの端面に対向配置され、巻回部の軸方向に直交する平面で構成される。一方、コイル2の各巻回部2a,2bの巻線2wは、螺旋状に巻回されている。そのため、リアクトル1Bは、コイル2と磁性コア3とが組み合わされた状態では、各巻回部2a,2bの端面と枠部315の対向面315cとで挟まれる空間、この例では各巻回部2a,2bの端部のターンがつくる傾斜に対応した傾斜空間27Gが設けられる。
実施形態2のリアクトル1Bの製造には実施形態1で説明した製造方法を利用できる。
実施形態2のリアクトル1Bは、実施形態1のリアクトル1Aと同様に、体積膨張させた発泡樹脂4Bがコイル2とセンサ部材7Bとの双方に十分に密着できる上に、センサ70の周囲に生じ得る隙間を低減できる。発泡樹脂が接着力を有していれば、コイル2とセンサ部材7Bとの接触状態を強固に維持できる。また、リアクトル1Bは、発泡樹脂4Bのうち、コイル2の端面とセンサ部材7Bとの間に介在する部分を、コイル2の熱をセンサ70に伝達する伝熱経路に利用できる。従って、リアクトル1Bも、封止樹脂及びケースを備えていなかったり、車載部品などに使用されたりしても、コイル2の温度を良好に、精度よく測定できる。
図5を参照して、実施形態3のリアクトル1Cを説明する。実施形態3のリアクトル1Cは、並列された一対の巻回部2a,2bを有するコイル2と、巻回部2a,2b内外に配置される部分を有する磁性コア3と、リアクトル1Cの物理量を測定するセンサ部材7Cと、コイル2とセンサ部材7Cとの双方に接触する発泡樹脂4Cとを備える点は、実施形態1のリアクトル1Aと同様である。また、センサ部材7Cは、センサ70と保護部727とを備える円柱状である点は、実施形態2のリアクトル1Bのセンサ部材7Bと同様である。リアクトル1Cにおける実施形態1との主な相違点は、センサ70の配置箇所、放熱板6を備える点にあり、その他の点は概ね同様である。以下、この相違点を中心に説明し、その他の構成は説明を省略する。
リアクトル1Cは、コイル2と磁性コア3とを有する組合体を載置する放熱板6を備える。放熱板6は、熱伝導性に優れる材料から構成された板を適宜利用できる。放熱板6の構成材料は、熱伝導率が高く、軽量なアルミニウムやアルミニウム合金などが好適に利用できる。その他の金属として、マグネシウムやマグネシウム合金などが挙げられる。その他、アルミナなどの非金属無機材料などとすれば、コイル2との間の絶縁性に優れる。
実施形態3のリアクトル1Cの製造には、実施形態1で説明した製造方法を利用できる。特に、放熱板6上の所定の位置に未発泡の樹脂シートを配置し、更にその上にセンサ部材7Cを配置しておく。センサ部材7Cが巻回部2a,2b間に介在するように、サイド樹脂モールド部の成形工程を経て得られた被覆中間体を載置する。上記樹脂シートが粘着性を有する場合、被覆中間体を載置する際にセンサ部材7Cが位置ずれし難く、かつ別途支持などしなくてもよく、作業性に優れる。被覆中間体の載置の後に、サイド樹脂モールド部の構成樹脂を固化すると共に、樹脂シートを発泡させる。
実施形態3のリアクトル1Cは、実施形態1のリアクトル1Aと同様に、体積膨張させた発泡樹脂4Cがコイル2とセンサ部材7Cとの双方に十分に密着できる上に、センサ70の周囲に生じ得る隙間を低減できる。特に、発泡樹脂が接着力を有していれば、コイル2とセンサ部材7Cとの接触状態を強固に維持できる。更にリアクトル1Cは、センサ70の配置箇所を放熱板6によって閉空間となる台形状の空間27Cとすることで、上述の閉空間に発泡樹脂が十分に充填されるため、センサ部材7Cにおける発泡樹脂4Cとの接触領域が多くなり易く、センサ70の周囲に発泡樹脂が存在し易い。従って、発泡樹脂4Cを伝熱経路に利用し易い。このようなリアクトル1Cも、封止樹脂及びケースを備えていなかったり、車載部品などに使用されたりしても、コイル2の温度を良好に、精度よく測定できる。
2 コイル
2a,2b 巻回部 2r 連結部 2w 巻線
20 角R部 200 一対の巻回部の外周面を並列方向に繋ぐ仮想面
27A,27C 台形状の空間 27G 傾斜空間
3 磁性コア
31m,32m コア片 32e 内端面
310 コア部品 310m ミドル樹脂モールド部 310g ギャップ部分
315 枠部 315h 貫通孔 315c 枠部におけるコイルとの対向面
316 突条 317 突出部 318 係止部 319 仕切り板
320m サイド樹脂モールド部 325 取付部 325h ボルト孔
4A,4B,4C 発泡樹脂 400 未発泡の樹脂シート
6 放熱板
7A,7B,7C センサ部材
70 センサ 72 樹脂成形部 78 配線
727 保護部 722 仕切り部 725 台座部
発泡樹脂4Aは、複数の気泡及びこれらの気泡を内包する樹脂で構成されて、センサ部材7Aの周囲空間を埋めるように設けられている。この例に示す発泡樹脂4Aは、その少なくとも一部がコイル2の一対の巻回部2a,2b間に存在する。即ち、リアクトル1Aは、発泡樹脂4Aを、対向配置される上側の角R部20,20の間という狭い空間と、角R部20よりも内側に位置する対向配置される平面間という角R部20,20間よりも更に狭い空間(内側の領域、図2では角R部よりも下側の領域)とに備える。この例では、巻回部2a,2b間に仕切り部722が挿入されるため、発泡樹脂4Aの存在領域はより狭い空間になっている。より具体的には、発泡樹脂4Aは、一対の巻回部2a,2bにおける対向配置された外周面とセンサ部材7A(樹脂形成部72)の外周面とで囲まれる空間に充填されている。図2に示すように、一方の巻回部2aと仕切り部722の一面との間、他方の巻回部2bと仕切り部722の他面との間にそれぞれ、即ち仕切り部722の両側にそれぞれ発泡樹脂4A,4Aが設けられている。各発泡樹脂4A,4Aは、主として、コイル2の一方の巻回部2aの外周面又は他方の巻回部2bの外周面のうち、上側の角R部20とこの角R部20に繋がる平面と、センサ部材7Aの樹脂成形部72の外周面のうち、保護部727の外周面の一部と仕切り部722の一面とで囲まれる空間に備える。
Claims (8)
- 巻線を巻回してなる巻回部を有するコイルと、
前記巻回部内外に配置される部分を有する磁性コアと、
リアクトルの物理量を測定するセンサと、
前記コイルと前記センサとの双方に接触する発泡樹脂とを備えるリアクトル。 - 前記コイルは、端面形状が角R部を有する矩形状である前記巻回部を一対備え、一対の巻回部は、各巻回部の軸が平行するように並列されており、
前記センサは、前記角R部に支持されており、
前記発泡樹脂の一部を前記一対の巻回部間に備える請求項1に記載のリアクトル。 - 前記発泡樹脂の一部を前記一対の巻回部間であって前記角R部よりも内側の領域に備える請求項2に記載のリアクトル。
- 前記センサを覆う保護部と前記一対の巻回部間に配置される仕切り部とが一体に設けられた樹脂成形部とを備え、
前記発泡樹脂の一部を前記巻回部と前記樹脂成形部の外周面とで囲まれる空間に備える請求項2又は請求項3に記載のリアクトル。 - 前記巻回部の端面に対向配置される対向部材を有し、
前記センサは、前記巻回部の端面と、前記対向部材とで挟まれる空間に配置され、
前記発泡樹脂の一部を前記巻回部の端面と前記センサとの間に備える請求項1に記載のリアクトル。 - 前記コイルと前記磁性コアとを有する組合体を載置する放熱板を備え、
前記コイルは、端面形状が角R部を有する矩形状である前記巻回部を一対備え、一対の巻回部は、各巻回部の軸が平行するように並列されており、
前記センサは、前記一対の巻回部における対向配置された前記角R部と、前記放熱板とで形成される台形状の空間に配置され、
前記発泡樹脂の少なくとも一部を前記台形状の空間に備える請求項1に記載のリアクトル。 - 前記磁性コアは、軟磁性材料を含むコア片と、前記コア片を被覆する樹脂モールド部とを備える請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のリアクトル。
- 前記センサは、サーミスタを備える請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のリアクトル。
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