JP2017199864A - リアクトル - Google Patents

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Abstract

【課題】装着コアと非装着コアの接合面の角度が異なっていても、装着コアの接合面が非装着コアの接合面に追従して、両者が高い精度で密着するリアクトルを提供する。【解決手段】環状コアは、少なくとも3つ以上のコア材11〜13を環状に接続して構成される。環状コアを構成するコア材11〜13の周囲にコイル3が装着される。樹脂部2の可撓部23a、23bは、少なくとも3つ以上のコア材11〜13のうち、互いに隣接する少なくとも2つのコア材を連結する。可撓部23a23bが、可撓部23a、23bによって連結された少なくとも2つのコア材11〜13を異なる角度に移動させる方向に可撓性を有する。【選択図】図2

Description

本発明は、コアの表面に樹脂部を固定したリアクトルに関するもので、特に、樹脂部を用いて複数のコア材を一体に接続すると共に、複数のコア材間にギャップを形成し、ギャップ部分に設けた可撓部によって各コア材を可動に接続したリアクトルに係る。
例えば、特許文献1や特許文献2に示すように、複数のコアを樹脂内部に埋設し、樹脂部の周囲にコイルを装着したリアクトルが知られている。この種のリアクトルは、樹脂部によってコイルとコアの絶縁が確保されると共に、各コアの位置決めやコア間のギャップ寸法の確保などが容易に行える利点がある。
図10は、コア材としてI字形コアを使用した従来技術の一例であって、直線状に配置された複数のI字形コア11〜13が樹脂部2内に埋設され、その周囲にコイル3が装着される。すなわち、樹脂部2内に埋設されたI字形コア11〜13がコイル装着コアC(以下、装着コアという)である。装着コアCの両端のI字形コア11,13の一面には、樹脂部2に開口部21が設けられ、この開口部21にI字形コア11,13の壁面が露出している。開口部21に露出したI字形コア11,13の壁面が、以下述べるコイル非装着コアN(以下、非装着コアという)との接合面11a,13aである。
リアクトルは、直線状の装着コアCに対して、U字形コア4から成る非装着コアNを環状に組み合わせることで構成される。U字形コア4は2本の脚部41,42とそれを繋ぐヨーク部43を有する。U字形コア4は樹脂部5内に埋設され、樹脂部5に設けられた開口部51に脚部41,42の端面が露出している。開口部51に露出した脚部41,42の端面が、非装着コアNと装着コアCとの接合面41a,42aである。
特開2015−032718号公報 特開平08−162339号公報 特開2012−253068号公報
図10に示す従来技術は、装着コアCと非装着コアNを接合して環状コアを形成している。この場合、装着コアCの接合面11a,13aと、非装着コアNの接合面41a,42aを突き合わせて密着させる。接合面11a,13aと接合面41a,42aが、その全面で隙間なく均等に密着していないと、磁気抵抗が増加し、インダクタンスの直流重畳特性の低下を招くなどの不都合が発生する。
しかし、装着コアCや非装着コアNを作成する場合、I字形コア11〜12やU字形コア4自体の寸法、或いは樹脂部を成型する金型寸法などには公差がある。そのため、装着コアCと非装着コアNを環状に接合した場合、接合面11a,13aと接合面41a,42aが完全に平行にならず、不要なギャップが接合面に生じる可能性がある。また、複数のI字形コアを組み合わせて環状コアを製作する場合に発生する、組み付け寸法のバラつきによっても同様な現象が発生する。
このような問題点を解決するため、特許文献3に示すように、複数のI字形コアとU字形コアを環状に接合し、I字形コアの周囲に樹脂製スリーブを介してコイルを装着したリアクトルも知られている。この従来技術では、U字形コアの脚部の内面にI字形コアの端面を接合するものであり、図10のようなU字形コアの脚部の端面にI字形コアの側面を接合するタイプのリアクトルには使用できない。また、この従来技術は、1つの樹脂製スリーブの内側に複数のI字形コアを設けていることから、U字形コアの脚部の端面に発生する公差の吸収ができない点でも、図10の従来技術と同様な解決すべき問題がある。
また、環状コアにギャップを設ける場合、漏れ磁束を低減し損失を低く抑えるために複数のギャップを設けることで、ギャップの合計厚みを大きくすることが知られている。しかし、従来技術のように、U字形コアの2本の脚の間にI字形コアを挟んで環状コアを形成すると、コアとその間に配置するスペーサに公差による寸法のバラつきがあることから、複数のI字形コアやスペーサを接合した場合にはその分公差が積み上がり、U字形コアの左右の脚の間に設けられるI字形コアやギャップなどの公差に起因して、不要なギャップが形成される恐れがある。
本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものである。本発明の目的は、複数のコア材を接合した場合に、たとえコア材の接合面の角度が異なっていても、一方のコア材の接合面が他方のコア材の接合面に追従して、両者が高い精度で密着するリアクトルを提供することにある。
また、図に示す本発明の実施形態の目的は、コア材としてU字形コアと複数のI字形コアを使用し、これらのコア材を組み合わせて環状コアを結成した場合に、I字形コアやその間に設けるスペーサに公差があった場合でも、U字形コアとI字形コアとの接合面や、I字形コア間の接合面に不要なギャップが形成されることのないリアクトルを提供することにある。
本発明のリアクトルは、次のような構成を有することを特徴とする。
(1)少なくとも3つ以上のコア材を環状に接続して構成された環状コア。
(2)前記環状コアを構成するコア材の周囲に装着されたコイル。
(3)前記少なくとも3つ以上のコア材のうち、互いに隣接する少なくとも2つのコア材を連結する可撓部材を備える。
(4)前記可撓部材が、前記可撓部材によって連結された少なくとも2つのコア材の連結方向を軸として、前記少なくとも2つのコア材を異なる角度に移動させる方向に可撓性を有する。
本発明において、次の構成を採用すると良い。
(1)前記少なくとも2つのコア材のうち、前記可撓部材を介して連結されているコア材とは異なる他のコア材に接合されるコア材には、これら少なくとも2つのコア材を前記他のコア材に接合する接合面がそれぞれ設けられ、
前記可撓部材が、前記少なくとも2つのコア材の連結方向を軸として、前記接合面を異なる角度に回動させる方向に可撓性を有する。
(2)前記少なくとも2つのコア材が直線状に配置され、
前記接合面が、前記直線状に接続された少なくとも2つコア材の同一方向の側面に設けられている。
(3)前記環状コアが、外周にコイルを装着したコイル装着コアと、外周にコイルが装着されていないコイル非装着コアを接合して構成され、
前記コイル装着コアが、前記可撓部材によって連結された少なくとも2つのコア材を備えている。
(4)前記少なくとも2つのコア材がエアギャップを確保した状態で、前記可撓部材によって連結される。
(5)前記少なくとも2つのコア材の周囲に、その表面を覆う樹脂部が設けられる。
(6)前記樹脂部は、前記少なくとも2つのコア材の連結面および前記接合面を除いて、各コア材の周囲を筒状に被覆するものであって、前記各コア材を被覆する前記筒状樹脂部の一部に細幅の前記可撓部材が設けられる。
(7)前記少なくとも2つのコア材は、その連結方向に伸びる柱状の樹脂部によって接続され、前記柱状の樹脂部は各コア材の前記接合面を除く他の面に設けられる。
(8)前記少なくとも2つのコア材は、その表面に形成された突起状の樹脂部によって接続され、前記突起状の樹脂部は各コア材における隣接するコア材とギャップを挟んで向き合う対向面に形成される。
(9)前記少なくとも2つのコア材がI字形コアであり、
前記コイル装着コアが、複数の前記I字形コアを前記樹脂部によって接続したものであり、
前記コイル非装着コアが、複数の脚部と各脚部を接続するヨーク部を有するU字形またはE字形コアであり、
前記コイル装着コアが前記コイル非装着コアの脚の端面の外側に接合され、
前記コイル非装着コアの複数の脚部の端面と、前記複数のI字形コアの側面に形成された前記接合面部分において前記コイル装着コアと前記コイル非装着コアが環状に接続される。
本発明のリアクトルは、複数のコア材が可撓部材によって接続されているため、複数のコア材が隣接するコア材に制限されることなく可撓部材の部分から動くことができる。そのため、コア材に設けられた複数の接合面の角度が寸法公差などにより互いに異なっていても、一方のコア材の接合面の角度を他方のコア材の接合面の角度に追従させて、双方の接合面を密着させることができる。その結果、コア材の接合面における磁気抵抗を低減させて、リアクトルの直流重畳特性を向上させることができる。
第1実施形態のリアクトルの斜視図。 第1実施形態のリアクトルの分解斜視図。 図2の上下を反転させた斜視図。 第1実施形態の樹脂部におけるコア被覆部分を横方向に断面した斜視図。 第1実施形態の樹脂部におけるギャップ部分を横方向に断面した斜視図。 第1実施形態の樹脂部を被覆部の位置で縦方向に断面した斜視図。 第2実施形態の分解斜視図。 第3実施形態の分解斜視図。 本発明の他の実施形態を示す平面図。 従来技術の問題点を説明する斜視図。
[1.第1実施形態]
[1−1.構成]
本実施形態は、本件発明をリアクトルのコイル装着コアに適用したものである。
図1の組立状態の斜視図に示すように、本実施形態のリアクトルは、U字形をした非装着コアNと直線状の装着コアCから成る環状コアと、装着コアCの周囲に装着されたコイル3を有する。
図2および図3に示すように、装着コアCは、コア材として3個のI字形コア11〜13を直線状に配置して成る。すなわち、複数のI字形コア11〜13の間にエアギャップGが設けられ、各I字形コア11〜13はエアギャップGを介して配置される。直線状に配置された複数のI字形コア11〜13は樹脂部2内に埋設され、I字形コア11〜13は樹脂部2によって位置決めされる。このエアギャップGは、環状コアの組立時にエアギャップ状態であればよく、組立後はリアクトルをケースに入れ充填材が充填された場合に、エアギャップGに充填材が充填されてもよい。
図4から図6に示すように、装着コアCの両端のI字形コア11,13の一面には、樹脂部2に開口部21a,21bが設けられ、この開口部21a,21bにI字形コア11,13の壁面が露出している。開口部21a,21bに露出したI字形コア11,13の壁面が、非装着コアNとの接合面11a,13aである。
樹脂部2には、2か所のエアギャップGの位置に合わせてスリット22a,22bが設けられる。スリット22a,22bは、四角形をしたI字形コア11〜13の各面にそれぞれ設けられ、樹脂部2の4か所の角部にスリット22a,22bは設けられていない。そのため、樹脂部2の角部には、隣接するI字形コア11〜13の角部を接続する細い幅の可撓部23a,23bが設けられる。この可撓部23a,23bが本発明の可撓部材に相当する。
可撓部23a,23bは、直線状に接続されたI字形コア11〜13がその接続方向に延びる軸を中心として回動方向や折り曲げ方向に変形可能である。可撓部23a,23bの部分から各I字形コア11〜13が変形することにより、I字形コア11〜13の相対位置が移動し、2つの接合面11a,13aの角度が可変である。
図1から図3に示すように、非装着コアNは、樹脂部5内に埋設されたU字形コア4を備える。U字形コア4は2本の脚部41,42とそれを繋ぐヨーク部43を有する。樹脂部5に設けられた開口部51a,51bに、U字形コア4の脚部41,42の端面が露出する。開口部51a,51bに露出した脚部41,42の端面が、非装着コアNと装着コアCとの接合面41a,42aである。
環状コアは、装着コアCの接合面11a,13aと、非装着コアNの接合面41a,42aを突き合わせて密着させる。非装着コアNの接合面41a,42aの角度に合わせて、装着コアCの各I字形コア11〜13がねじれ、その接合面11a,13aの角度が変化することで、接合面11a,13aと接合面41a,42aが密着する。
装着コアCと非装着コアNは、純鉄、センダスト、Fe−Si合金などの圧粉磁心、フェライト磁心、又は積層鋼板などの磁性体から構成することができるが、本実施形態では、圧粉磁心である。装着コアCと非装着コアNの接着には、例えば、エポキシ系接着剤、シリコーン系、アクリル系、ポリウレタン系の接着剤、又はこれらの二種以上の混合接着剤の使用が可能である。
各樹脂製カバーは、例えば、PPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂のように、自己融着層の接着温度よりも高い耐熱性の材料から成る。その他にも、耐熱性があれば、飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、BMC(バルクモールディングコンパウンド)、PBT(ポリブチレンテレフタラート)等を用いることが可能である。
樹脂部2,5とその内部に埋設されたI字形コア11〜13及びU字形コア4は、モールド成型によって作製されている。金型内に各コアをセットした状態で、金型に設けられた樹脂の注入口からPPSなどの樹脂を金型とコアとの隙間に注入し、樹脂を固化させることで、樹脂部とコアとを一体化する。この場合、各コアの接合面11a,13a,41a,42aを金型表面に密着させることで、樹脂部2,5の開口部21,51に各コアの接合面11a,13a,41a,42aを露出させる。
装着コアCにおいては、エアギャップGの位置に合わせて金型の内面に細い幅の突条を形成することで、樹脂部2にスリット22a,22bを形成する。エアギャップGにおける金型内面の突条がない部分、すなわち樹脂部2の角部においては、コア11〜13の角部と金型の隙間の部分に樹脂が注入されて、可撓部23a,23bが形成される。
[1−2.作用]
前記のような構成を有する本実施形態においては、樹脂部2によって接続された3つのI字形コア11〜13が可撓部23a,23bの部分から変形することができる。そのため、脚部41,42の接合面41a,42aの角度が違っていても、それらの角度に追従してI字形コア11〜13の接合面11a,13aの角度を変化させることができる。これにより、脚部41,42の接合面41a,42aの角度とI字形コア11〜13の接合面11a,13aの角度を一致させることが可能になり、接合面同士を密着させることができる。
接合面11a,13aの角度を変化させた場合、I字形コア11〜13の間のエアギャップGの寸法がエアギャップの各部によって異なることが考えられる。しかし、I字形コア11〜13の周囲にはコイルが巻回されていることから、エアギャップGからの磁束の漏れは少なく、エアギャップGに多少の寸法差があっても、リアクトルの特性に与える影響はほとんどない。装着コアCと非装着コアNの接合部が確実に密着することによる、特性向上の効果の方がはるかに大きい。
[1−3.効果]
本実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
(1)装着コアCを構成するI字形コア11〜13が可撓部23a,23bによって接続されているため、各I字形コアが隣接するコアに制限されることなく可撓部23a,23bの部分から動くことができる。非装着コアNに設けられた複数の接合面41a,42aの角度が寸法公差などにより互いに異なっていても、装着コアCの接合面11a,13aの角度を非装着コアNの接合面41a,42aの角度に追従させて、双方の接合面を密着させることができる。その結果、装着コアCと非装着コアNの接合面における磁気抵抗を低減させて、リアクトルの直流重畳特性を向上させることができる。
(2)I字形コア11〜13に非磁性体を有するエアギャップGが設けられ、このエアギャップGを含むI字形コア11〜13にコイル3が巻回されているので、大電流領域までインダクタンスを保つことができる。しかも、コイル3によってエアギャップGが覆われているので、エアギャップGからの漏れ磁束を抑えることができ、漏れ磁束による電磁ノイズの発生や金属製のケースの発熱が抑えられた高効率なリアクトルとすることができる。
(3)可撓部23a,23bは、I字形コア11〜13の連結方向を軸とする回動方向や、折り曲げ方向に変形可能であることから、I字形コア11〜13を異なる角度に自由に移動させることができ、接合面の多様な寸法誤差や角度変化に追従できる。
(4)接合された複数のI字形コア11〜13は、その側面に設けられた接合面の部分でU字形コア4の左右の脚の端面に固定されている。そのため、接合されたI字形コアは、U字形コア4の左右の脚の間に挿入されることがないので、接合されたI字形コア11〜13全体の長さが多少異なっていても、I字形コア11〜12の接合面11a,13aとU字形コア4の接合面41a,42aに不要なギャップが生じることはない。その結果、I字形コア11〜13とU字形コア4と密着させることができ、両者の接合面からの漏れ磁束を抑えることができる。
[2.第2実施形態]
第2実施形態を図7によって説明する。第2実施形態において、複数のI字形コア11〜13は、その接続方向に伸びる柱状の樹脂部25によって接続される。柱状の樹脂部25は各I字形コア11〜13の接合面11a,13aを除く他の面の1つ或いは複数に設けられる。この場合、個々のI字形コア11〜13の周囲に変形しない硬質の樹脂部(図示せず)を設け、硬質の樹脂部の上に柱状の樹脂部25を設けても良い。柱状の樹脂部25におけるエアギャップGに臨む部分25a,25bが、本発明の可撓部材に相当する。
第2実施形態においても、前記第1実施形態と同様に、非装着コアNの接合面41a,41bの角度に合わせて、柱状の樹脂部25の部分から各I字形コア11〜13をねじることで、非装着コアNの接合面41a,42aと装着コアCの接合面11a,13aを密着させることができる。
[3.第3実施形態]
第3実施形態を図8により説明する。第3実施形態において、複数のI字形コア11〜13は、エアギャップGに臨む表面に形成された突起状の樹脂部26a,26bによって接続される。すなわち、突起状の樹脂部26a,26bは、各コア11〜13における隣接するコアと向き合う対向面に形成され、この突起状の樹脂部26a,26bが、本発明の可撓部材に相当する。
この場合、エアギャップGの一部に樹脂部26a,26bが存在するが、本実施形態におけるエアギャップGは、隣接するコアの間に形成された隙間の全部が何も存在しない空間となっているものに限定されない。隣接するコア間に他の部材が存在しても、可撓部の変形により隣接するコアが移動して両者の相対的な角度が変化できるような隙間であれば、それらを総称してエアギャップという。また、エアギャップ部分に、弾性体でできたスペーサやバネ、例えば、コイルスプリングのような部材でコア間を接続しても、可撓部による移動の効果を妨げずにより確実にコア同士を保持することが可能であれば、そのような部材を配置した空間をエアギャップという。
第3実施形態においても、前記第1実施形態と同様に、非装着コアNの接合面41a,41bの角度に合わせて、突起状の樹脂部26a,26bの部分から各I字形コア11〜13をねじることで、非装着コアNの接合面41a,42aと装着コアCの接合面11a,13aを密着させることができる。
[4.他の実施形態]
本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、次のような他の実施形態も包含する。
(1)複数のコア材を接合して構成された装着コアCとしては、複数のI字形コアを接続したものに限定されない。例えば、装着コアCとして、2つのJ字形コアをU字形に接続したもの、2つのI字形コアの間に1つのT字形コアを挟んで接続したもの、2つのJ字形コアを1つのI字形コアを挟んでU字形に接続したものなどが使用できる。コア材の数は、複数であれば、2個に限定されない。装着コアCとしてU字形コアの代わりにE字形コアを使用することができ、その場合、非装着コアNに設ける接合面は3か所になる。
(2)本実施形態では、環状コアを形成する場合に、各I字形コア11〜13のエアギャップGを介して配置されているが、スペーサを介して各I字形コアを配置することができる。その場合、スペーサは磁気ギャップの有無或いは大小に応じて適宜使用するものであり、スペーサを設けない環状コアについても、本発明は適用可能である。装着コアCに設けられたギャップGは、図示のスペーサの代わりに、エアギャップでもよいし、スペーサを設けることなく、樹脂を充填させてもよい。ただし、I字形コア同士は、隣接するコアに対してギャップG部分で可動であることから、変形可能なスペーサや樹脂を使用する。
(3)第1実施形態に示す可撓部23a,23bは、樹脂部2の四隅に設けられたが、スリット22a,22bを樹脂部2の2つの面にわたってL字形に設け、隣接するI字形コア11〜13の平らな面の中央部に細い幅の可撓部23a,23bを形成しても良い。
(4)I字形コア11〜13などのコア材同士、或いはコア材とスペーサ6を樹脂部2内に埋設する前にあらかじめ接着しておくことも可能である。その場合、接着剤としては、可撓性のあるものを使用する。
(5)可撓部材の数は、接合面数から1を引いた数以上であれば、適宜変更することができる。例えば、接合面が2つの場合には、少なくとも1つの可撓部材が有れば良い。可撓部材が接合面数に比較して多いと、個々の可撓部材が負担する変形量が少なくて済むので、比較的硬質で強度の高い樹脂によって樹脂部を構成した場合に有利である。
(6)図示の実施形態は、エアギャップGと可撓部23a,23bによって接続された複数のI字形コア11〜13から装着コアCを構成したが、非装着コアNの部分に本発明を適用しても良い。
(7)図9に示すように、直線状に配置された複数のI字形コアを樹脂部2で被覆し、C字形コア15やE字形コア16を組み合わせることで、環状コアを形成しても良い。この場合、I字形コアの軸が屈曲するように可撓部材が屈曲することで、C字形コア15やE字形コア16の接合面と、I字形コアの接合面の角度を一致させることができる。
C…コイル装着コア
N…コイル非装着コア
G…エアギャップ
11〜13…I字形コア
11a,13c…接合面
2…樹脂部
21a,21b…開口部
22a,22b…スリット
23a,23b…可撓部
25…樹脂部
25a,25b…可撓部
26a,26b…樹脂部
3…コイル
4…U字形コア
41,42…脚部
41a,42a…接合面
43…ヨーク部
5…樹脂部
51a,51b…開口部

Claims (10)

  1. 少なくとも3つ以上のコア材を環状に接続して構成された環状コアと、
    前記環状コアを構成するコア材の周囲に装着されたコイルと、
    前記少なくとも3つ以上のコア材のうち、互いに隣接する少なくとも2つのコア材を連結する可撓部材を備え、
    前記可撓部材が、前記可撓部材によって連結された前記少なくとも2つのコア材を異なる角度に移動させる方向に可撓性を有するリアクトル。
  2. 前記少なくとも2つのコア材のうち、前記可撓部材を介して連結されているコア材とは異なる他のコア材に接合されるコア材には、これら少なくとも2つのコア材を前記他のコア材に接合する接合面がそれぞれ設けられ、
    前記可撓部材が、前記少なくとも2つのコア材の連結方向を軸として、前記接合面を異なる角度に移動させる方向に可撓性を有する請求項1に記載のリアクトル。
  3. 前記少なくとも2つのコア材が直線状に配置され、
    前記接合面が、前記直線状に接続された少なくとも2つコア材の同一方向の側面に設けられている請求項2に記載のリアクトル。
  4. 前記環状コアが、外周にコイルを装着したコイル装着コアと、外周にコイルが装着されていないコイル非装着コアを接合して構成され、
    前記コイル装着コアが、前記可撓部材によって連結された前記少なくとも2つのコア材を備えている請求項1から請求項3のいずれかに記載のリアクトル。
  5. 前記少なくとも2つのコア材がエアギャップを確保した状態で、前記可撓部材によって連結されている請求項1から請求項4のいずれかに記載のリアクトル。
  6. 前記少なくとも2つのコア材の周囲に、その表面を覆う樹脂部が設けられている請求項1から請求項5のいずれかに記載のリアクトル。
  7. 前記樹脂部は、前記少なくとも2つのコア材の連結面および前記接合面を除いて、各コア材の周囲を筒状に被覆するものであって、前記各コア材を筒状に被覆する前記樹脂部の一部に細幅の前記可撓部材が一体に形成されている請求項6に記載のリアクトル。
  8. 前記少なくとも2つのコア材は、その連結方向に伸びる柱状の樹脂部によって接続され、前記柱状の樹脂部は各コア材の前記接合面を除く他の面に設けられた請求項6に記載のリアクトル。
  9. 前記少なくとも2つのコア材は、その表面に形成された突起状の樹脂部によって接続され、前記突起状の樹脂部は各コア材における隣接するコア材と向き合う対向面に形成された請求項6に記載のリアクトル。
  10. 前記少なくとも2つのコア材がI字形コアであり、
    前記コイル装着コアが、複数の前記I字形コアを前記樹脂部によって接続したものであり、
    前記コイル非装着コアが、複数の脚部と各脚部を接続するヨーク部を有するU字形またはE字形コアであり、
    前記コイル装着コアが前記コイル非装着コアの脚の端面の外側に接合され、
    前記コイル非装着コアの複数の脚部の端面と、前記複数のI字形コアの側面に形成された前記接合面部分において前記コイル装着コアと前記コイル非装着コアが環状に接続された請求項6から請求項9のいずれか1項に記載のリアクトル。

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