JP2017163068A - Reactor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コアと、コアの一部に巻回されたコイルとを有するリアクトルに関する。 The present invention relates to a reactor having a core and a coil wound around a part of the core.
リアクトルは、ハイブリッド自動車や電気自動車の駆動システム等をはじめ、種々の用途で使用されている。例えば、車載用の昇圧回路に用いられるリアクトルとして、コアの周囲に配置した樹脂製のボビンにコイルを巻回したものが多く用いられる。 Reactors are used in various applications including drive systems for hybrid vehicles and electric vehicles. For example, a reactor in which a coil is wound around a resin bobbin disposed around a core is often used as a reactor used in an in-vehicle booster circuit.
コアは、複数のコア部材で構成されており、磁気飽和を回避するために、コア部材の接合部間にスペーサを配置することにより、閉磁路中にギャップを設けている。従来からこのギャップは閉磁路中に一つ設けられる。 The core is composed of a plurality of core members, and in order to avoid magnetic saturation, a gap is provided in the closed magnetic path by arranging spacers between the joint portions of the core members. Conventionally, one gap is provided in the closed magnetic circuit.
リアクトルへの要求として、大電流でのインダクタンスを確保したいという要求がある。一つのギャップで大電流でのインダクタンス確保のためには、ギャップを厚くする必要がある。しかし、ギャップを厚くすると、漏れ磁束が大きくなり、損失が大きくなってしまう。そこで、一つ一つのギャップの厚みは大きくせず、ギャップの合計厚みを厚くする方法が採用される場合がある。すなわち、複数のギャップを設けることでギャップの合計厚みを厚くする場合がある。 As a requirement for the reactor, there is a requirement for securing an inductance at a large current. In order to secure an inductance with a large current in one gap, it is necessary to increase the gap. However, if the gap is thickened, the leakage magnetic flux increases and the loss increases. Therefore, a method of increasing the total thickness of the gaps without increasing the thickness of each gap may be adopted. That is, the total thickness of the gaps may be increased by providing a plurality of gaps.
しかし、ギャップを複数設ける場合、ギャップはコア部材間に形成されるため、コアを複数のコア部材から構成する必要がある。この場合、次のような問題が生じ得る。すなわち、各コア部材や各スペーサには各個体間で公差のバラツキがある。コアがこのような複数部材で構成されることから、複数のコア部材、スペーサを接合して所定形状のコアを形成する際に、公差が積み上がることとなる。そのため、接合すべき箇所でコア部材同士が開き、磁路へ悪影響を及ぼす場合がある。例えば、コイル外部における接合すべき箇所ではギャップが生じ、当該ギャップから漏れ磁束が発生し、損失が大きくなってしまう。そのため、各部材の寸法公差を厳密に管理することが必要となるが、各部材の個体差をなくすことは製造上非常に困難であるという問題がある。 However, when a plurality of gaps are provided, the gap is formed between the core members, and therefore, the core needs to be constituted by a plurality of core members. In this case, the following problem may occur. That is, each core member or each spacer has a tolerance variation among individuals. Since the core is composed of such a plurality of members, tolerances increase when a core having a predetermined shape is formed by joining a plurality of core members and spacers. For this reason, the core members may be opened at the locations to be joined, which may adversely affect the magnetic path. For example, a gap is generated at a portion to be joined outside the coil, a leakage magnetic flux is generated from the gap, and the loss increases. For this reason, it is necessary to strictly manage the dimensional tolerance of each member, but there is a problem that it is very difficult to manufacture the individual difference of each member.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数部材の公差の積み重ねによる影響のないリアクトルを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a reactor that is not affected by the accumulation of tolerances of a plurality of members.
本発明のリアクトルは、次の構成を有することを特徴とする。
(1)コアと、前記コアの一部に巻回されるコイルと、を備える。
(2)前記コアは、一方向に延びる前記コイル外部の外脚部と、前記外脚部と平行して設けられた前記コイル内部の中脚部と、前記外脚部及び前記中脚部を繋ぐ継脚部とを有する。
(3)前記外脚部は、複数のコア部材が突き合わされて構成されている。
(4)前記中脚部は、コア部材と、コア部材間のギャップとから構成され、前記ギャップの少なくとも1つがエアギャップである。
The reactor of this invention has the following structures, It is characterized by the above-mentioned.
(1) A core and a coil wound around a part of the core are provided.
(2) The core includes an outer leg portion outside the coil extending in one direction, an inner leg portion inside the coil provided in parallel with the outer leg portion, the outer leg portion and the middle leg portion. And a connecting leg portion to be connected.
(3) The outer leg portion is configured by a plurality of core members being abutted against each other.
(4) The middle leg portion includes a core member and a gap between the core members, and at least one of the gaps is an air gap.
本発明のリアクトルは、次の構成を有していても良い。
(5)前記エアギャップは、前記中脚部の中央に設けられている。
(6)前記コアは、一対のJ字型コアと、I字型コアと、前記ギャップを形成するスペーサとを含み構成され、前記外脚部は、前記J字型コアの長辺部分同士が突き合わせされて構成され、前記継脚部は、前記J字型コアの折り返し部分で構成され、前記中脚部は、前記J字型コアの短辺部分と、前記I字型コアと、前記スペーサと、前記エアギャップとから構成されている。
The reactor of the present invention may have the following configuration.
(5) The air gap is provided at the center of the middle leg portion.
(6) The core includes a pair of J-shaped cores, an I-shaped core, and a spacer that forms the gap, and the outer legs have long sides of the J-shaped core. The joint leg portion is formed by a folded portion of the J-shaped core, and the middle leg portion includes a short side portion of the J-shaped core, the I-shaped core, and the spacer. And the air gap.
(7)前記コアの周囲を被覆する樹脂部材を備え、前記樹脂部材は、前記中脚部の周囲を被覆する中脚被覆部を有し、前記中脚被覆部は、対向配置された一対の筒体からなり、前記筒体は、前記エアギャップを形成するコア部材の周囲を被覆するとともに、当該コア部材の前記エアギャップを形成する端面を露出させ、前記一対の筒体の対向する端部間が離間して設けられている。
(8)前記コアは、前記樹脂部材の内側と固定されており、前記中脚被覆部のうち、対向する前記筒体の何れかの端部には、他方の前記筒体の端部に向いた突起が設けられている。
(7) A resin member that covers the periphery of the core is provided, and the resin member has a middle leg covering portion that covers the periphery of the middle leg portion, and the middle leg covering portion is a pair of opposingly arranged The cylindrical body covers the periphery of the core member that forms the air gap, exposes the end surface of the core member that forms the air gap, and the opposite ends of the pair of cylindrical bodies They are spaced apart.
(8) The core is fixed to the inner side of the resin member, and, of the middle leg covering part, the end of one of the opposing cylinders faces the end of the other cylinder. Protrusions were provided.
(9)前記樹脂部材は、前記コアを設置対象に対して固定するための固定部を備え、前記固定部は、前記外脚部側ではなく前記中脚部側に設けられている。
(10)前記設置対象が放熱性を有するケースであり、前記ケースに収容され、前記固定部を介して前記ケースに固定されている。
(11)前記コアは、閉磁路を形成し、前記閉磁路が前記ケースの底面に対して垂直になるように前記ケースに固定されている。
(12)前記固定部は、ネジ締結により前記ケースに固定する。
(13)前記ケースには充填材が充填され、前記エアギャップには、前記充填材が充填されている。
(14)前記コアは、閉磁路を形成し、前記閉磁路が前記設置対象に対して垂直になるように前記設置対象に固定されている。
(9) The resin member includes a fixing portion for fixing the core to an installation target, and the fixing portion is provided not on the outer leg side but on the middle leg side.
(10) The installation target is a case having a heat dissipation property, is accommodated in the case, and is fixed to the case via the fixing portion.
(11) The core forms a closed magnetic circuit, and is fixed to the case so that the closed magnetic circuit is perpendicular to the bottom surface of the case.
(12) The fixing portion is fixed to the case by screw fastening.
(13) The case is filled with a filler, and the air gap is filled with the filler.
(14) The core forms a closed magnetic circuit, and is fixed to the installation target so that the closed magnetic circuit is perpendicular to the installation target.
(15)前記外脚部は、前記中脚部より細い。
(16)前記コア及び前記樹脂部材を有する一対のコアモジュールが、前記継脚部の背面側に押圧面を備える。
(15) The outer leg portion is thinner than the middle leg portion.
(16) A pair of core modules including the core and the resin member includes a pressing surface on the back side of the joint leg portion.
本発明によれば、複数部材の公差の積み重ねによる影響のないリアクトルを得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a reactor that is not affected by stacking tolerances of a plurality of members.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態のリアクトルについて説明する。 Hereinafter, a reactor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[1.第1の実施形態]
[1−1.概略構成]
図1は、本実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図であり、図2は、その分解斜視図である。図3は、図1のA−A断面図である。但し、図1では、ケース4を図示していない。
[1. First Embodiment]
[1-1. Schematic configuration]
FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of the reactor according to the present embodiment, and FIG. 2 is an exploded perspective view thereof. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. However, the
リアクトルは、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換して蓄積及び放出する電磁気部品であり、電圧の昇降圧等に使用される。本実施形態のリアクトルは、例えばハイブリッド自動車や電気自動車の駆動システム等で使用される大容量のリアクトルである。リアクトルは、これら自動車に搭載される昇圧回路の主要部品である。 A reactor is an electromagnetic component that converts electric energy into magnetic energy and stores and discharges it, and is used for voltage step-up / step-down and the like. The reactor according to the present embodiment is a large-capacity reactor used in, for example, a drive system for a hybrid vehicle or an electric vehicle. The reactor is a main component of the booster circuit mounted on these automobiles.
図1及び図2に示すように、リアクトルは、磁性体を含み構成されるコア10と、コア10の一部の外周に装着された一つのコイル5と、コア10の外周を覆い、コア10とコイル5とを絶縁する樹脂部材20とを有する。本リアクトルは、ここでは、ケース4に収容される。ケース4は、例えばアルミニウム合金等、熱伝導性が高く軽量な金属で構成されており、放熱性を有する。ここでは不図示であるが、ケース4内にリアクトルを収容し、ケース4との隙間に充填材を充填し、固化させてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the reactor covers a
[1−2.詳細構成]
本実施形態のリアクトルの各部の詳細構成について、図1〜図3を用いて説明する。なお、本明細書において、図1に示すz軸方向を「上」側、その逆方向を「下」側とする。各部材の構成を説明するのに、「下」は「底」とも称する。z軸方向は、リアクトルの上下方向であり、リアクトルの高さ方向である。
[1-2. Detailed configuration]
The detailed structure of each part of the reactor of this embodiment is demonstrated using FIGS. 1-3. In this specification, the z-axis direction shown in FIG. 1 is the “upper” side, and the opposite direction is the “lower” side. In describing the configuration of each member, “lower” is also referred to as “bottom”. The z-axis direction is the vertical direction of the reactor and the height direction of the reactor.
(コア)
図2及び図3に示すように、コア10は、全体として扁平で概略環状の形状を有する。具体的には、コア10は、一方向に延びるコイル5外部の外脚部10Aと、外脚部10Aと平行して設けられたコイル5内部の中脚部10Bと、外脚部10A及び中脚部10Bと直交し、外脚部10Aと中脚部10Bとを繋ぐ一対の継脚部10Cとを有し、環状形状を構成する。
(core)
As shown in FIGS. 2 and 3, the
コア10のうち、中脚部10Bはコイル5が巻回されているため、磁束が発生する部位である。継脚部10C及び外脚部10Aは、コイル5が巻回されておらず、中脚部10Bで発生した磁束が通過するヨーク部である。コア10内には、中脚部10Bで発生した磁束がヨーク部となる継脚部10C及び外脚部10Aを通過することで、環状の閉磁路が形成される。コア10は、この閉磁路がケース4の底面に対して垂直(縦)になるように配置されている。すなわち、コア10の環状をなす孔を貫く軸がケース4の底面と平行になるように配置される。なお、外脚部10Aは、中脚部10Bより細い。すなわち、外脚部10Aのz軸方向の寸法が、中脚部10Bのz軸方向の寸法より小さい。
Of the
コア10は、磁性体を含み構成される。コア10は、図2及び図3に示すように、複数のコア部材11、12と、複数のスペーサ13と、を含み構成され、コア部材11、12間にスペーサ13を配置して接着剤によって概略環状になるように接続されている。
The
コア部材11、12は、圧粉磁心、フェライトコア、又は積層鋼板などの磁性体からなる。ここでは、コア部材11、12は圧粉磁心である。コア部材11は、J字型コア11であり、その形状から明らかなように長辺部分と折り返し部分と短辺部分とからなる。コア部材12は、I字型コア12である。I字型コア12は、概略直方体形状である。
The
図3に示すように、外脚部10Aは、一対のJ字型コア11が突き合わされて構成される。すなわち、J字型コア11の長辺部分同士が突き合わされて構成される。この突き合わされる端面間に接着剤を介在させて当該長辺部分を接合しても良い。継脚部10Cは、J字型コア11の折り返し部分で構成される。
As shown in FIG. 3, the
中脚部10Bは、複数のコア部材11、12と、ギャップとから構成され、当該ギャップの少なくとも一つがエアギャップ14である。本実施形態では、中脚部10Bは、J字型コア11の短辺部分と、2つのI字型コア12と、2つのスペーサ13と、エアギャップ14とから構成されている。すなわち、中脚部10Bは、J字型コア11の短辺部分、スペーサ13及びI字型コア12を一つのブロックとして、当該ブロックを一組備える。当該ブロックの外脚部10Aの延び方向の長さは、外脚部10Aの半分を構成するJ字型コア11の長辺部分の長さより短い。中脚部10Bは、エアギャップ14を除いた外脚部10Aの延び方向の長さが、外脚部10Aよりも短い。
The
スペーサ13は、板状のギャップスペーサであり、コア部材間のギャップを形成する。ここでは、スペーサ13は、J字型コア11の短辺部分とI字型コア12との間に形成されるギャップに配置されており、接着剤によってスペーサ13の両側のコア部材11、12の接続面と接着固定される。スペーサ13は、コア部材11、12間に所定幅の磁気的なギャップを与え、リアクトルのインダクタンス低下を防止する。スペーサ13の材料としては、非磁性体、セラミック、非金属、樹脂、炭素繊維、若しくはこれら二種以上の合成材又はギャップ紙を用いることができる。
The
エアギャップ14は、コア部材の端面が離間して形成され、当該端面間の距離が変わりうる可変ギャップである。ここでは、エアギャップ14は、I字型コア12の端面間の隙間である。本実施形態では、エアギャップ14は、中脚部10Bの中央に設けられている。エアギャップ14は空隙のままとしても良いが、エアギャップ14は、リアクトルの組立時において複数部材の寸法公差の積み上げを吸収するという機能を発揮するものであるため、リアクトルの組立後は、当該リアクトルをケース4に収容し、ケース4に充填材を充填することで、エアギャップ14に充填材を充填し、固化させても良い。
The
なお、本実施形態で中脚部10Bは、I字型コア12、スペーサ13をそれぞれ2つとしたが、それぞれ1つであっても、3つ以上であっても良い。エアギャップ14の配置も中脚部10Bの中央に限られない。
In the present embodiment, the
(樹脂部材)
樹脂部材20は、コア10の外周を樹脂により被覆している部材である。従って、樹脂部材20は、コア10の形状に倣って概略環状に形成されている。
(Resin member)
The
樹脂部材20を構成する樹脂の種類としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、BMC(Bulk Molding Compound)、PPS(Polyphenylene Sulfide)、PBT(Polybutylene Terephthalate)等が挙げられる。
Examples of the resin constituting the
図2に示すように、本実施形態では、樹脂部材20は、二分割されて構成されており、それぞれ略U字形状の樹脂体21及び樹脂体22を有する。すなわち、樹脂部材20は、略U字形状の樹脂体21と、略U字形状の樹脂体22とを別々に成形しておき、互いの一方の端部を向かい合わせることで構成される。樹脂体21と樹脂体22とを別々に成形するのは、内部に中脚部10Bを構成するI字型コア12、スペーサ13を収容するため、及び、コイル5を樹脂体21、22のU字の脚の部分にはめ込んで樹脂部材20にコイル5を装着するためである。
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the
樹脂体21は、筒体21a、21bと、これらの筒体21a、21bを繋ぐ連結部21cと、固定部31と、を有する。樹脂体22は、筒体22a、22bと、これらの筒体22a、22bを繋ぐ連結部22cと、固定部31と、を有する。
The
樹脂体21、22は、本実施形態では、樹脂により一体成形された部材である。すなわち、樹脂体21を構成する筒体21a、21b、連結部21c、及び固定部31は継ぎ目なく一続きに構成されている。樹脂体22を構成する筒体22a、22b、連結部22c、及び固定部31も同様に、継ぎ目なく一続きに構成されている。
In the present embodiment, the
筒体21a、22aは、外脚部10Aの周囲を覆う外脚被覆部であり、モールド成形法により内部にJ字型コア11の長辺部分が埋め込まれている。J字型コア11の周面は筒体21a、22aの内周面と密着し、固定されている。筒体21a、22aは、その端部が平面であり、J字型コア11の長辺部分の端面と同一平面に設けられ、互いに対向する筒体21a、22aの端部が突き合わされている。当該端部は接着剤を介して接着されていても良い。
The
筒体21b、22bは、中脚部10bの周囲を覆う中脚被覆部であり、コイル5が装着される部分である。筒体21b、22bは、エアギャップ14を形成するI字型コア12の周囲を被覆するとともに、I字型コア12のエアギャップ14を形成する端面を露出させている。筒体21b、22bの対向する端部は、平面である。筒体21b、22bの対向する端部間は離間している。I字型コア12、スペーサ13の配置方法は、筒体21b、22bの開口からスペーサ13、I字型コア12が挿入して配置しても良いし、予めJ字型コア11と接着剤を介してスペーサ13、I字型コア12を接着して略U字型コアを構成しておき、当該U字型コアをモールド成形法により樹脂で被覆するようにして配置しても良い。
The
連結部21c、22cは、継脚部10Cの周囲を覆う継脚被覆部である。連結部21c、22cは、継脚部10Cの背面、すなわち、J字型コア11の折り返し部分の外面が露出する開口部が設けられている。
The
固定部31は、本リアクトル又はコア10を設置対象となるケース4に固定するための部位である。固定部31には、ネジ挿入穴が設けられ、この穴に不図示の金属製の円筒形状のカラーが埋め込まれている。ネジ挿入穴にネジ32が挿入され、ネジ締結されることで、リアクトルがケース4に固定される。
The fixing
固定部31は、外脚部10A側ではなく中脚部10B側に設けられている。すなわち、樹脂部材20の下側に設けられている。ここでは、2つの固定部31は、リアクトルの対角線上、かつ、連結部21c、22cの脇に設けられている。固定部31の数は特に限定されない。例えば、樹脂部材20の下側の四隅に4つ設けても良い。
The fixing
(コイル)
コイル5は、絶縁被覆を有する導線である。本実施形態では、コイル5は、平角線のエッジワイズコイルであり、エナメルなどの絶縁被覆した1本の銅線によって構成されている。但し、コイル5の線材や巻き方は平角線のエッジワイズコイルに限定されず、他の形態であっても良い。
(coil)
The
コイル5は、その空芯部に中脚部10Bの周囲を囲うように、中脚被覆部の外周に装着されている。コイル5の両端部は、リアクトル外部に引き出され、外部電源などの外部機器の配線と電気的に接続される。外部電源から電力供給されると、コイル5に電流が流れてコイル5を突き抜ける磁束が発生し、コア10内に閉磁路が形成される。
The
(ケース)
ケース4は、リアクトル本体1を収容する収容部材である。ケース4は、例えばアルミニウム合金等、熱伝導性が高く軽量な金属で構成されており、放熱性を有する。
(Case)
The
本実施形態では、ケース4は、上面に開口を備えた略直方体形状であり、主として底面とその底面の縁から立ち上がる側壁とで構成され、底面と側壁とで囲われ、リアクトル本体1を収容するスペースを有する。
In the present embodiment, the
ケース4の収容スペースは、リアクトルの大きさより若干大きい。そのため、ケース4にリアクトル本体1を収容すると、ケース4の側壁内面とリアクトルの側面との間には隙間が形成される。
The accommodation space of the
リアクトルとケース4との隙間には、充填材が充填及び固化されてなる充填成形部(不図示)を設けても良い。充填成形部の形状は、上面部分がリアクトルの形状に倣った形状であり、下面部分がケース4の底面の形状に倣った形状である。充填材には、リアクトルの放熱性能の確保及びリアクトルからケース4への振動伝搬の軽減のため、比較的柔らかく熱伝導性の高い樹脂が適している。また、充填材は絶縁性を有することが好ましい。
In the gap between the reactor and the
充填成形部の形成方法としては、ケース4にリアクトルを収容した後に、充填材を充填、固化しても良いし、予めケース4に充填材を充填しておき、その後、リアクトル本体1を収容し、充填材を固化させても良い。
As a forming method of the filling molding part, after the reactor is accommodated in the
なお、ケース4の収容スペースを形成する底面には、固定部31に差し込んだネジ32が挿入されるネジ穴が設けられている。ケース4の側壁には、ケース4に収容されたリアクトルの設置対象となるベースにネジ締結等により固定されるネジ孔が設けられている。
Note that a screw hole into which a
[1−3.リアクトルの製造方法]
本実施形態のリアクトルの製造方法について、図4及び図5を用いて説明する。なお、以下に示す製造方法は一例であり、これに限定されない。
[1-3. Reactor manufacturing method]
The manufacturing method of the reactor of this embodiment is demonstrated using FIG.4 and FIG.5. In addition, the manufacturing method shown below is an example and is not limited to this.
(1)一対のコアモジュール1、2の作製
まず、図4に示すように、J字型コア11、I字型コア12、スペーサ13及び樹脂体21を備えたコアモジュール1と、J字型コア11、I字型コア12、スペーサ13及び樹脂体22を備えたコアモジュール2とを作製する。コアモジュール1、2は略U字形状であり同じ形状であるので、以下では、コアモジュール1の作製について説明する。
(1) Fabrication of a pair of
具体的には、J字型コア11をインサート品として所定の金型内にセットし、金型内に樹脂を充填し、固化させることで、内部にJ字型コア11が埋め込まれた樹脂体21を作製する。このとき、J字型コア11の長辺部分の端面は筒体21aの開口部から露出し、当該端面と筒体21aの端部とは面一である。次に、筒体21bの内部に、筒体21bの開口部からスペーサ13及びI字型コア12を挿入し、接着剤により固定する。すなわち、J字型コア11、スペーサ13、I字型コア12が一体化する。このとき、I字型コア12の端面は筒体21bの開口部から露出し、筒体21bの端部より若干突出している。また、中脚部10Bを構成するJ字型コア11の短辺部分とスペーサ13とI字型コア12の長さは、外脚部10Aを構成する長さより短い。
Specifically, the resin body in which the J-shaped
なお、J字型コア11、スペーサ13、I字型コア12を一体化させてから当該成形体をモールド成形するようにしても良い。
The molded body may be molded after the J-shaped
(2)コイル5の装着とコアモジュール1、2の突き合わせ
一対のコアモジュール1、2を作製後、J字型コア11の端面及び筒体21aの端部に接着剤を塗布するとともに、コイル5をコアモジュール1、2の筒体21b、22bに嵌め込む。そして、図5に示すように、各モジュール1、2を近づける方向に押圧し、J字型コア11の端面を突き合わせて接合することで、外脚部10Aを構成する。この押圧は、コアモジュール1、2の継脚部10Cの背面側に設けられた押圧面Sを押圧する。この押圧面Sは、外脚部10Aの延び方向と直交する平面であり、特に外脚部10Aの延び方向と交差する領域である。ここでは、押圧面Sは、連結部21c、22c及び継脚部10Cの外面で構成されている。
(2) Attaching the
このように押圧され、J字型コア11の端面が接合された状態では、中脚部10Bを構成する各部材の長さが外脚部10Aより短いため、I字型コア12同士は接合されず、I字型コア12の端面は互いに離間する。すなわち、エアギャップ14が形成される。
In a state where the end surfaces of the J-shaped
このようにして、リアクトルを作製し、必要に応じてケース4に収容する。
Thus, a reactor is produced and accommodated in the
[1−4.作用・効果]
(1)本実施形態のリアクトルは、コア10と、コア10の一部に巻回されるコイル5と、を備え、コア10は、一方向に延びるコイル5外部の外脚部10Aと、外脚部10Aと平行して設けられたコイル5内部の中脚部10Bと、外脚部10A及び中脚部10Bを繋ぐ継脚部10Cとを有し、外脚部10Aは、複数のコア部材11が突き合わされて構成され、中脚部10Bは、コア部材11、12と、コア部材11、12間のギャップとから構成され、ギャップの少なくとも1つがエアギャップ14とした。
[1-4. Action / Effect]
(1) The reactor of the present embodiment includes a
これにより、複数の部材からコア10を構成する場合であっても、複数部材の公差の積み重ねをエアギャップ14で吸収できるので、コイル5の外部に位置する外脚部10Aにギャップが生じることなく、公差の積み重ねによる影響のないリアクトルを得ることができる。
Thereby, even when the
具体的には、コア10は、一対のJ字型コア11と、I字型コア12と、ギャップを形成するスペーサ13とを含み構成され、外脚部10Aは、J字型コア11の長辺部分同士が突き合わせされて構成され、継脚部10Cは、J字型コア11の折り返し部分で構成され、中脚部10Bは、J字型コア11の短辺部分と、I字型コア12と、スペーサ13と、エアギャップ14とから構成するようにした。
Specifically, the
これにより、小型化したリアクトルを得ることができる。本発明によれば、後述する図6に示すように、一対のE字型コア15、I字型コア12、スペーサ13、及びエアギャップ14によってコア10を構成し、中央の中脚部10Bにコイル5を装着することも可能であるが、コイル5が、コイル5の全周、すなわち内周及び外周並びに両端部においてコア10によって囲われるため、これら全てについて絶縁確保の観点からコア10とコイル5のクリアランスを設ける必要がある。これに対して、本実施形態によれば、外脚部10Aは一つしかないので、クリアランスを設ける箇所を少なくでき、小型化することができる。
Thereby, the downsized reactor can be obtained. According to the present invention, as shown in FIG. 6 to be described later, the
(2)エアギャップ14は、中脚部10Bの中央に設けるようにした。これにより、磁束の形状が対称となるので、偏りのない磁気特性を得ることができる。
(2) The
(3)コア10の周囲を被覆する樹脂部材20を備え、樹脂部材20は、中脚部10Bの周囲を被覆する中脚被覆部を有し、中脚被覆部は、対向配置された一対の筒体21b、22bからなり、筒体21b、22bは、エアギャップ14を形成するコア部材11、12の周囲を被覆するとともに、当該コア部材12のエアギャップ14を形成する端面を露出させ、一対の筒体21b、22bの対向する端部間を離間して設けるようにした。
(3) A
これにより、筒体21b、22bの端部間を介してエアギャップ14を形成するコア部材12の端面間に充填材や接着剤を介在させることができる。つまり、エアギャップ14はリアクトルの組立時に複数部材の公差の積み重ねを吸収するために使用し、その後必要に応じて当該コア部材12間の隙間を埋めることで、磁気吸引力による騒音の発生を防止することができる。
Thereby, a filler and an adhesive agent can be interposed between the end surfaces of the
(4)樹脂部材20は、コア10を設置対象に対して固定するための固定部31を備え、固定部31は、外脚部10A側ではなく中脚部10B側に設けるようにした。これにより、中脚部10Bのコア部材11、12に磁気吸引力が働いたとしても、固定部31が設置対象に固定されることで、磁気吸引力の影響を抑えることができる。
(4) The
(5)設置対象が放熱性を有するケース4であり、ケース4に収容され、固定部31を介してケース4に固定するようにした。これにより、リアクトルの熱をケース4に逃がすことができ、放熱性を向上させることができる。
(5) The
(6)コア10は、閉磁路を形成し、本リアクトルを閉磁路がケース4の底面に対して垂直になるようにケース4に固定するようにした。これにより、コア10の幅方向を長くしてもコア10の磁路長が長くなってインダクタンスが低下することはなく、放熱性を更に向上させることができる。
(6) The core 10 forms a closed magnetic circuit, and the reactor is fixed to the
すなわち、図9に示すように、一対のU字型コアを突き合わせて環状コア110を構成してなる従来のリアクトルを、環状コア110に巻回された2つのコイル105が接するように冷却面CSに対して配置する場合、コアの幅方向(x方向)の長さを大きくすると冷却面CSに対する接触面積は大きくなり放熱性を向上させることができる。しかし、磁路長とインダクタンスが反比例の関係にあることから、環状コア110内の磁路長が長くなり、得られるインダクタンスが低下する。これに対し、本実施形態によれば、閉磁路が冷却部材ともなるケース4に対して垂直になるようにコア10を配置しているので、コア10の幅方向の長さを大きくしても、磁路長を変えずに、すなわちインダクタンスを低下させずにケース4底面に対する接触面積を大きくできるので放熱性を更に向上させることができるというメリットのみを享受することができる。
That is, as shown in FIG. 9, a conventional reactor formed by abutting a pair of U-shaped cores to form an
(7)固定部31は、ネジ締結によりケース4に固定するようにした。このようにネジ締結により固定する場合、その締結力によりリアクトル全体に応力が加わり変形する場合があるが、エアギャップ14が設けられた状態で固定されるので、中脚部10Bに自由端が存在するため、締結力によってリアクトル全体に加わる応力を緩和することができ、耐久性に優れたリアクトルを得ることができる。
(7) The fixing
(8)ケース4には充填材が充填され、エアギャップ14には、充填材を充填するようにした。これにより、中脚部10Bのコア部材11、12に磁気吸引力が働いたとしても、充填材により当該コア部材11、12が磁気吸引力により移動する余地をなくすことができる。そのため、コア部材12同士が衝突し合うこともないので、騒音の発生を抑制することができる。
(8) The
(9)外脚部10Aは、中脚部10Bより細くした。これにより、リアクトルを小型化することができる。なお、コア10内部を通過する磁束は、コア10内部の内側を通過する傾向にあるため、リアクトルの磁気特性にはほとんど影響しない。
(9) The
(10)コア10及び樹脂部材20を有する一対のコアモジュール1、2が、継脚部10Cの背面側に押圧面Sを備えるようにした。これにより、外脚部10Aを構成するJ字型コア11の長辺部分同士を確実に突き合わせ、外脚部10Aにギャップが生じないようにすることができる。
(10) The pair of
[2.他の実施形態]
本発明は、第1の実施形態に限定されるものではなく、下記に示す他の実施形態も包含する。また、本発明は、第1の実施形態及び下記の他の実施形態を全て又はいずれかを組み合わせた形態も包含する。さらに、これらの実施形態を発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができ、その変形も本発明に含まれる。
[2. Other Embodiments]
The present invention is not limited to the first embodiment, and includes other embodiments described below. Moreover, the present invention also includes a form in which the first embodiment and the following other embodiments are all or any combination thereof. Furthermore, various omissions, replacements, and modifications can be made to these embodiments without departing from the scope of the invention, and modifications thereof are also included in the present invention.
(1)第1の実施形態では、コア10をコア部材としてJ字型コア11、I字型コア12により構成したが、コア部材の形状はこれらに限定されない。環状形状を構成できるのであれば、E字型コア、C字型コア、T字型コア、円柱コアなどを用いても良い。例えば、図6に示すように、一対のE字型コア15を突き合わせることで構成しても良い。具体的に説明すると、E字型コア15は、一対の外脚15a、外脚15a間の中脚15b、外脚15a及び中脚15bを繋ぐ継脚15cとからなる。E字型コア15の外脚15a同士を突き合わせ、一方のE字型コア15の中脚15bにスペーサ13を介してI字型コア12を接続し、これらと他方のE字型コア15の中脚15bとを非接合としてエアギャップ14を形成しても良い。E字型コア15の中脚15bが中脚部10Bを構成する。E字型コアの外脚が外脚部10Aを構成する。このように、コア10は、コイル5が巻回される中脚部10Bに対して複数の外脚部10Aを有していても良い。
(1) In the first embodiment, the
図7に示すように、コア10は、一対のC字型コア16、I字型コア17、I字型コア12、スペーサ13、及びエアギャップ14から構成しても良い。2つのC字型コア16の一端部、I字型コア17が突き合わされることで外脚部10Aを構成し、2つのC字型コア16の一端部、I字型コア12、スペーサ13及びエアギャップ14とから中脚部10Bを構成する。C字型コア16の両端部を繋ぐ部分が継脚部10Cを構成する。なお、C字型コア16、I字型コア17は、他のJ字型コア11、I字型コア12と形状のみ異なり、構成材料はこれらと同じである。
As shown in FIG. 7, the
また、複数の外脚部10Aを有するコア10の他の例としては、正三角形の頂点の位置に外脚部10Aを3本配置し、当該正三角形の中心位置に中脚部10bを配置するようにしても良い。なお、継脚部10Cは、当該正三角形の中心と各頂点とを結ぶように外脚部10Aと中脚部10Bとを繋ぐ。
As another example of the core 10 having a plurality of
(2)第1の実施形態では、コア10にエアギャップ14が1つ設けられていたが、2つ以上設けるようにしても良い。例えば、中脚部10Bの中央のエアギャップ14だけでなく、筒体21b、22bの大きさをその内周とI字型コア12の外周が接する程度に略同一とし、筒体21b、22bにI字型コア12を圧入することでJ字型コア11の短辺部分とI字型コア12との間にエアギャップ14を形成するようにしても良い。これに限定されず、他の方法により2以上のエアギャップ14を設けても良い。
(2) In the first embodiment, one
(3)第1の実施形態では、コイル5を一つの例で説明したが、コイル5を複数設けても良い。
(3) In the first embodiment, the
(4)第1の実施形態では、筒体21b、22bの端部とI字型コア12の端面とが面一としたが、図8に示すように、筒体21b又は筒体22bのいずれかの端部に、他方の筒体21b又は筒体22bの端部に向いた突起23を設けても良い。これにより、騒音の発生を防止することができる。すなわち、中脚部10Bのエアギャップ14を構成するI字型コア12は、樹脂部材20の内周と固定されたJ字型コア11と一体化されているため、コイル5内部に磁束が発生するとN極とS極となり磁気吸引力により変位しようとする。そのため、エアギャップ14が縮まり当該I字型コア12同士が衝突する可能性があるが、筒体21b又は筒体22bの端部に突起23を設けることで、突起23が他方の筒体21b又は筒体22bの端部と当接することになるので、突起23が支えとなり、I字型コア12同士の衝突を防止することができる。その結果、騒音の発生を抑制することができる。
(4) In the first embodiment, the end portions of the
(5)第1の実施形態では、筒体21a、22aの端部に、他方の筒体21a、22aに向けて延びるツメと、当該ツメが嵌合するツメ穴を設け、位置合わせするようにしても良い。
(5) In the first embodiment, the ends of the
(6)第1の実施形態では、本リアクトルの使用態様として、本リアクトルをケース4に収容し、充填材を充填させることで、エアギャップ14に充填材を充填し、固化させる態様を示したが、次のように使用しても良い。すなわち、本リアクトル組立後に、エアギャップ14を形成するI字型コア12の端面間隔と合う厚みのスペーサ13を、エアギャップ14に挿入し、介在させるようにしても良いし、接着剤を介在させるようにしても良い。
(6) In the first embodiment, as an aspect of use of the present reactor, the present reactor is accommodated in the
(7)第1の実施形態では、リアクトルの設置対象をケースとしたが、これに限定されない。冷却プレート、PCUケース、電圧制御ユニットのケース、ミッションケース、又はヒートシンクなどの金属製の放熱部材であっても良い。本リアクトルは、コアの形成する閉磁路がこれらの設置対象に対して垂直になるように設置対象に固定されても良い。 (7) In 1st Embodiment, although the installation object of the reactor was made into the case, it is not limited to this. It may be a metal heat radiating member such as a cooling plate, a PCU case, a voltage control unit case, a mission case, or a heat sink. The reactor may be fixed to the installation target such that the closed magnetic path formed by the core is perpendicular to the installation target.
1、2 コアモジュール
10 コア
10A 外脚部
10B 中脚部
10C 継脚部
11 J字型コア
12 I字型コア
13 スペーサ
14 エアギャップ
15 E字型コア
15a 外脚
15b 中脚
15c 継脚
16 C字型コア
17 I字型コア
20 樹脂部材
21 樹脂体
21a、21b 筒体
21c 連結部
22 樹脂体
22a、22b 筒体
22c 連結部
23 突起
31 固定部
32 ネジ
4 ケース
5 コイル
S 押圧面
1, 2
Claims (13)
前記コアの一部に巻回されるコイルと、
を備え、
前記コアは、一方向に延びる前記コイル外部の外脚部と、前記外脚部と平行して設けられた前記コイル内部の中脚部と、前記外脚部及び前記中脚部を繋ぐ継脚部とを有し、
前記外脚部は、複数のコア部材が突き合わされて構成され、
前記中脚部は、コア部材と、コア部材間のギャップとから構成され、前記ギャップの少なくとも1つがエアギャップであること、
を特徴とするリアクトル。 The core,
A coil wound around a part of the core;
With
The core includes an outer leg portion outside the coil extending in one direction, a middle leg portion inside the coil provided in parallel with the outer leg portion, and a joint leg connecting the outer leg portion and the middle leg portion. And
The outer leg portion is configured by a plurality of core members being abutted,
The middle leg portion is composed of a core member and a gap between the core members, and at least one of the gaps is an air gap.
Reactor characterized by.
を特徴とする請求項1に記載のリアクトル。 The air gap is provided in the center of the middle leg,
The reactor according to claim 1.
前記外脚部は、前記J字型コアの長辺部分同士が突き合わせされて構成され、
前記継脚部は、前記J字型コアの折り返し部分で構成され、
前記中脚部は、前記J字型コアの短辺部分と、前記I字型コアと、前記スペーサと、前記エアギャップとから構成されていること、
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載のリアクトル。 The core includes a pair of J-shaped cores, an I-shaped core, and a spacer that forms the gap,
The outer leg portion is configured by abutting long side portions of the J-shaped core,
The joint leg portion is constituted by a folded portion of the J-shaped core,
The middle leg portion is composed of a short side portion of the J-shaped core, the I-shaped core, the spacer, and the air gap.
The reactor according to claim 1 or 2, characterized in that.
前記樹脂部材は、前記中脚部の周囲を被覆する中脚被覆部を有し、
前記中脚被覆部は、対向配置された一対の筒体からなり、
前記筒体は、前記エアギャップを形成するコア部材の周囲を被覆するとともに、当該コア部材の前記エアギャップを形成する端面を露出させ、前記一対の筒体の対向する端部間が離間して設けられていること、
を特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項に記載のリアクトル。 A resin member covering the periphery of the core;
The resin member has a middle leg covering portion that covers the periphery of the middle leg portion,
The middle leg covering portion is composed of a pair of cylinders arranged to face each other,
The cylindrical body covers the periphery of the core member that forms the air gap, exposes an end surface of the core member that forms the air gap, and the opposed end portions of the pair of cylindrical bodies are separated from each other. Is provided,
The reactor of any one of Claims 1-3 characterized by these.
前記中脚被覆部のうち、対向する前記筒体の何れかの端部には、他方の前記筒体の端部に向いた突起が設けられていること、
を特徴とする請求項4に記載のリアクトル。 The core is fixed to the inside of the resin member,
Of the middle leg covering part, a protrusion facing the end of the other cylindrical body is provided at one end of the opposing cylindrical body,
The reactor according to claim 4.
前記固定部は、前記外脚部側ではなく前記中脚部側に設けられていること、
を特徴とする請求項4又は請求項5に記載のリアクトル。 The resin member includes a fixing portion for fixing the core to an installation target,
The fixing portion is provided not on the outer leg side but on the middle leg side;
The reactor of Claim 4 or Claim 5 characterized by these.
前記ケースに収容され、前記固定部を介して前記ケースに固定されていること、
を特徴とする請求項6に記載のリアクトル。 The installation target is a case having heat dissipation,
Being accommodated in the case and being fixed to the case via the fixing portion;
The reactor according to claim 6.
前記閉磁路が前記ケースの底面に対して垂直になるように前記ケースに固定されていること、
を特徴とする請求項7に記載のリアクトル。 The core forms a closed magnetic circuit;
Being fixed to the case so that the closed magnetic path is perpendicular to the bottom surface of the case;
The reactor according to claim 7.
を特徴とする請求項6〜請求項8の何れか1項に記載のリアクトル。 The fixing portion is fixed to the case by screw fastening;
The reactor of any one of Claims 6-8 characterized by these.
前記エアギャップには、前記充填材が充填されたこと、
を特徴とする請求項7〜請求項9の何れか1項に記載のリアクトル。 The case is filled with a filler,
The air gap is filled with the filler,
The reactor of any one of Claims 7-9 characterized by these.
前記閉磁路が前記設置対象に対して垂直になるように前記設置対象に固定されていること、
を特徴とする請求項6に記載のリアクトル。 The core forms a closed magnetic circuit;
Being fixed to the installation target such that the closed magnetic path is perpendicular to the installation target;
The reactor according to claim 6.
を特徴とする請求項1〜請求項11の何れか1項に記載のリアクトル。 The outer leg is thinner than the middle leg;
The reactor of any one of Claims 1-11 characterized by these.
を特徴とする請求項4〜請求項12の何れか1項に記載のリアクトル。 A pair of core modules having the core and the resin member, each having a pressing surface on the back side of the joint leg;
The reactor of any one of Claims 4-12 characterized by these.
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