JP2017199890A - リアクトル - Google Patents
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Abstract
【課題】放熱性に優れるリアクトルを提供する。
【解決手段】巻回部2A、2B及び連結部2Rを有するコイル2と磁性コア3とを組み合わせた組合体10と、組合体10を内部に収納するケース6と、を備えるリアクトル1αであって、巻回部2A、2Bは、その外周面の少なくとも一部であって、ケース6の内壁面6Bに対向するケース対向面20を有し、ケース6の底面6A側を下方側、下方側と反対側を上方側としたとき、ケース対向面20における下方側の端部と上方側の端部のいずれか一方が、他方よりも巻回部2A、2Bの中心寄りとなるように巻回部2A、2Bが形成されている。
【選択図】図1
【解決手段】巻回部2A、2B及び連結部2Rを有するコイル2と磁性コア3とを組み合わせた組合体10と、組合体10を内部に収納するケース6と、を備えるリアクトル1αであって、巻回部2A、2Bは、その外周面の少なくとも一部であって、ケース6の内壁面6Bに対向するケース対向面20を有し、ケース6の底面6A側を下方側、下方側と反対側を上方側としたとき、ケース対向面20における下方側の端部と上方側の端部のいずれか一方が、他方よりも巻回部2A、2Bの中心寄りとなるように巻回部2A、2Bが形成されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、リアクトルに関する。
本出願は、2016年4月26日付の日本国出願の特願2016−88447に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
本出願は、2016年4月26日付の日本国出願の特願2016−88447に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
リアクトルやモータといった磁性部品が種々の分野で利用されている。そのような磁性部品として、例えば特許文献1には、ハイブリッド自動車などの電動車両のコンバータに利用されるリアクトルが開示されている。
特許文献1には、一対の巻回部を有するコイル、および一部が巻回部の内部に配置される磁性コアを組み合わせた組合体と、その組合体を内部に収納するケースと、を備えるリアクトルが開示されている。
近年の電動車両の発達に伴い、リアクトルの性能の向上が求められている。例えば、リアクトルの放熱性を高めることで、リアクトルに熱が籠ることによるリアクトルの磁気特性の変化を抑制することが求められており、そのためのリアクトルの構成の再検討が行なわれている。
そこで、本開示は、放熱性に優れるリアクトルを提供することを目的とする。
本開示に係るリアクトルは、
巻回部を有するコイルと磁性コアとを組み合わせた組合体と、
前記組合体を内部に収納するケースと、を備えるリアクトルであって、
前記巻回部は、その外周面の少なくとも一部であって、前記ケースの内壁面に対向するケース対向面を有し、
前記ケースの底面側を下方側、前記下方側と反対側を上方側としたとき、前記ケース対向面における前記下方側の端部と前記上方側の端部のいずれか一方が、他方よりも前記巻回部の中心寄りとなるように前記巻回部が形成されている。
巻回部を有するコイルと磁性コアとを組み合わせた組合体と、
前記組合体を内部に収納するケースと、を備えるリアクトルであって、
前記巻回部は、その外周面の少なくとも一部であって、前記ケースの内壁面に対向するケース対向面を有し、
前記ケースの底面側を下方側、前記下方側と反対側を上方側としたとき、前記ケース対向面における前記下方側の端部と前記上方側の端部のいずれか一方が、他方よりも前記巻回部の中心寄りとなるように前記巻回部が形成されている。
上記リアクトルは、放熱性に優れる。
・本発明の実施形態の説明
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
<1>実施形態のリアクトルは、
巻回部を有するコイルと磁性コアとを組み合わせた組合体と、
前記組合体を内部に収納するケースと、を備えるリアクトルであって、
前記巻回部は、その外周面の少なくとも一部であって、前記ケースの内壁面に対向するケース対向面を有し、
前記ケースの底面側を下方側、前記下方側と反対側を上方側としたとき、前記ケース対向面における前記下方側の端部と前記上方側の端部のいずれか一方が、他方よりも前記巻回部の中心寄りとなるように前記巻回部が形成されている。
巻回部を有するコイルと磁性コアとを組み合わせた組合体と、
前記組合体を内部に収納するケースと、を備えるリアクトルであって、
前記巻回部は、その外周面の少なくとも一部であって、前記ケースの内壁面に対向するケース対向面を有し、
前記ケースの底面側を下方側、前記下方側と反対側を上方側としたとき、前記ケース対向面における前記下方側の端部と前記上方側の端部のいずれか一方が、他方よりも前記巻回部の中心寄りとなるように前記巻回部が形成されている。
ケースの内壁面が底面に対して垂直になっている場合、ケース対向面のうち、巻回部の中心寄りとなっている一方の端部は、他方の端部よりもケースの内壁面からの距離が大きくなる。つまり、ケース内における上記一方の端部近傍に比較的大きな空間が形成される。ケース内にポッティング樹脂などを充填する場合、上記空間によってケース内にポッティング樹脂が行き渡り易くなり、ポッティング樹脂中に空隙ができ難くなる。ポッティング樹脂中の空隙は、巻回部からケースへの放熱効率を低下させる要因となるので、ポッティング樹脂中に空隙ができ難いリアクトルは放熱性に優れる。放熱性に優れるリアクトルでは、使用時に内部に熱が籠もり難く、そのため、熱によってリアクトルの磁気特性が変化して、リアクトルの動作が不安定になり難い。
<2>実施形態のリアクトルとして、
前記ケースの前記内壁面は、前記巻回部の前記ケース対向面に対向するコイル対向面を有し、
前記コイル対向面は、前記ケース対向面の形状に沿った形状に形成されている形態を挙げることができる。
前記ケースの前記内壁面は、前記巻回部の前記ケース対向面に対向するコイル対向面を有し、
前記コイル対向面は、前記ケース対向面の形状に沿った形状に形成されている形態を挙げることができる。
ケースの内壁面におけるコイル対向面の形状が、巻回部のケース対向面の形状に沿っていると、ケース対向面の各所からコイル対向面までの距離がほぼ一定になる。つまり、ケース対向面の各所からコイル対向面に至る放熱経路の長さがほぼ一定になるので、巻回部からの放熱のムラを小さくでき、リアクトルの放熱性を向上させることができる。
<3>実施形態のリアクトルとして、
前記ケース対向面における前記下方側の端部は、前記ケース対向面における前記上方側の端部よりも前記巻回部の中心寄りとなるように前記巻回部が形成されている形態を挙げることができる。
前記ケース対向面における前記下方側の端部は、前記ケース対向面における前記上方側の端部よりも前記巻回部の中心寄りとなるように前記巻回部が形成されている形態を挙げることができる。
上記構成は、ケース内の巻回部を側面視したときの形状が倒立台形状(下辺が上辺よりも狭い台形に類似する形状)である構成である。この構成の場合、後述する実施形態1の図3に示すように、ケースの内壁面が底面に対して垂直、または実施形態2の図4に示すように上方側に向うに従って外方に拡がるように形成されていれば、ケース内に組合体を配置し易くなる。
<4>実施形態のリアクトルとして、
前記ケース対向面における前記上方側の端部は、前記ケース対向面における前記下方側の端部よりも前記巻回部の中心寄りとなるように前記巻回部が形成されており、
前記ケースは、前記底面を構成する底板部と、前記底板部に組付けられる筒状の側壁部と、を備える形態を挙げることができる。
前記ケース対向面における前記上方側の端部は、前記ケース対向面における前記下方側の端部よりも前記巻回部の中心寄りとなるように前記巻回部が形成されており、
前記ケースは、前記底面を構成する底板部と、前記底板部に組付けられる筒状の側壁部と、を備える形態を挙げることができる。
上記構成は、ケース内の巻回部を側面視したときの形状が台形状(台形に類似する形状)である構成である。この構成の場合、箱状のケースの上方開口部からケース内に組合体を収納する際、ケースの上方開口部側でコイル(特に、巻回部)がケースの内壁面に接触する恐れがあるので、ケースを底板部と側壁部とで構成される分割構造とすることが好ましい。分割構造のケースであれば、後述する実施形態4の図6に示すように、底板部に組合体を載置した後、組合体の上方から側壁部を被せることができ、組合体の巻回部とケースの内壁面との接触を抑制できる。
<5>実施形態のリアクトルとして、
前記コイルは、一つの前記巻回部を備え、
前記巻回部は、その軸方向の一端側の端面が、前記ケースの前記内壁面に対向して配置されており、
前記巻回部を前記一端側の端面側から見たときの形状は、前記ケースの底面に対向する下辺と、前記下辺と平行な上辺と、前記下辺と前記上辺とを繋ぎ、前記ケースの前記内壁面に面する一対の外側辺と、を備える等脚台形状である形態を挙げることができる。
前記コイルは、一つの前記巻回部を備え、
前記巻回部は、その軸方向の一端側の端面が、前記ケースの前記内壁面に対向して配置されており、
前記巻回部を前記一端側の端面側から見たときの形状は、前記ケースの底面に対向する下辺と、前記下辺と平行な上辺と、前記下辺と前記上辺とを繋ぎ、前記ケースの前記内壁面に面する一対の外側辺と、を備える等脚台形状である形態を挙げることができる。
この構成は、ケース内で巻回部が横向きに配置された構成、言い換えれば巻回部の軸線がケースの底面に略平行に配置された構成であって、巻回部を端面視したときの形状が台形状または倒立台形状となっている構成である。ここで、この構成における台形の角部は、巻線を折り曲げて構成されるため、実際の台形の角部は丸まっている。この構成によれば、上記<1>と同様の効果を得ることができる。
<6>実施形態のリアクトルとして、
前記コイルは、並列された一対の前記巻回部を備え、
各巻回部は、その軸方向の一端側の端面が、前記ケースの前記内壁面に対向して配置されており、
各巻回部を前記一端側の端面側から見たときの形状は、前記ケースの底面に対向する下辺と、前記下辺と平行な上辺と、前記下辺と前記上辺とを繋ぎ、前記ケースの前記内壁面に面する外側辺と、前記外側辺の反対側で前記下辺と前記上辺とを繋ぐ内側辺と、を備える直角台形状である形態を挙げることができる。
前記コイルは、並列された一対の前記巻回部を備え、
各巻回部は、その軸方向の一端側の端面が、前記ケースの前記内壁面に対向して配置されており、
各巻回部を前記一端側の端面側から見たときの形状は、前記ケースの底面に対向する下辺と、前記下辺と平行な上辺と、前記下辺と前記上辺とを繋ぎ、前記ケースの前記内壁面に面する外側辺と、前記外側辺の反対側で前記下辺と前記上辺とを繋ぐ内側辺と、を備える直角台形状である形態を挙げることができる。
この構成も、ケース内で巻回部が横向きに配置された構成、言い換えれば巻回部の軸線がケースの底面に略平行に配置された構成であって、巻回部を端面視したときの形状が台形状または倒立台形状となっている構成である。この構成における台形の角部も、巻線を折り曲げて構成されるため、実際の台形の角部は丸まっている。この構成によれば、上記<1>と同様の効果を得ることができる。
<7>実施形態のリアクトルとして、
前記コイルは、一つの前記巻回部を備え、
前記巻回部は、その軸方向の一端側の端面が、前記ケースの前記底面に対向して配置されており、
前記巻回部をその軸方向と直交する方向から見たときの形状は、前記ケースの底面に対向する下辺と、前記下辺と平行な上辺と、前記下辺と前記上辺とを繋ぎ、前記ケースの前記内壁面に面する一対の外側辺と、を備える等脚台形状である形態を挙げることができる。
前記コイルは、一つの前記巻回部を備え、
前記巻回部は、その軸方向の一端側の端面が、前記ケースの前記底面に対向して配置されており、
前記巻回部をその軸方向と直交する方向から見たときの形状は、前記ケースの底面に対向する下辺と、前記下辺と平行な上辺と、前記下辺と前記上辺とを繋ぎ、前記ケースの前記内壁面に面する一対の外側辺と、を備える等脚台形状である形態を挙げることができる。
この構成は、ケース内で巻回部が縦向きに配置された構成、言い換えれば巻回部の軸線がケースの底面に略垂直に配置された構成であって、巻回部を周面視したときの形状が台形状または倒立台形状となっている構成である。ここで、台形を構成する外側辺は、巻回部の各ターンの外縁部が徐々にズレることで形成される。そのため、実際の外側辺は、後述する実施形態7の図10に示すように、階段状になっている。この構成によれば、上記<1>と同様の効果を得ることができる。
<8>実施形態のリアクトルとして、
前記コイルは、並列された一対の前記巻回部を備え、
各巻回部は、その軸方向の一端側の端面が、前記ケースの前記底面に対向して配置されており、
各巻回部をその軸方向と直交する方向から見たときの形状は、前記ケースの底面に対向する下辺と、前記下辺と平行な上辺と、前記下辺と前記上辺とを繋ぎ、前記ケースの前記内壁面に面する外側辺と、前記外側辺の反対側で前記下辺と前記上辺とを繋ぐ内側辺と、を備える直角台形状である形態を挙げることができる。
前記コイルは、並列された一対の前記巻回部を備え、
各巻回部は、その軸方向の一端側の端面が、前記ケースの前記底面に対向して配置されており、
各巻回部をその軸方向と直交する方向から見たときの形状は、前記ケースの底面に対向する下辺と、前記下辺と平行な上辺と、前記下辺と前記上辺とを繋ぎ、前記ケースの前記内壁面に面する外側辺と、前記外側辺の反対側で前記下辺と前記上辺とを繋ぐ内側辺と、を備える直角台形状である形態を挙げることができる。
この構成も、ケース内で巻回部が縦向きに配置された構成、言い換えれば巻回部の軸線がケースの底面に略垂直に配置された構成であって、巻回部を周面視したときの形状が台形状または倒立台形状となっている構成である。この構成における台形の外側辺も、後述する実施形態5の図7に示すように、巻回部の各ターンの外縁部によって構成されているため、実際の外側辺は階段状になっている。この構成によれば、上記<1>と同様の効果を得ることができる。
<9>前記ケース内における前記巻回部を底面に沿った方向から見たときの形状が台形状である実施形態のリアクトルとして、
前記上辺と前記外側辺との間の角度と、前記下辺と前記外側辺との間の角度のうち、鈍角となる角度は91°以上95°以下である形態を挙げることができる。
前記上辺と前記外側辺との間の角度と、前記下辺と前記外側辺との間の角度のうち、鈍角となる角度は91°以上95°以下である形態を挙げることができる。
上記構成によれば巻回部の形状が歪になり過ぎず、巻回部を側面視したときの形状が矩形状の巻回部と殆ど変わらない磁気特性を有する巻回部となる。
<10>実施形態に係るリアクトルとして、
前記磁性コアは、前記巻回部の内部に配置される内側コア部を備え、
前記巻回部は、その軸方向の一端側の端面が、前記ケースの前記内壁面に対向して配置されており、
前記巻回部の軸線に直交する仮想断面における前記内側コア部の断面形状は、前記仮想断面における前記巻回部の内周輪郭線に相似する形状に形成されている形態を挙げることができる。
前記磁性コアは、前記巻回部の内部に配置される内側コア部を備え、
前記巻回部は、その軸方向の一端側の端面が、前記ケースの前記内壁面に対向して配置されており、
前記巻回部の軸線に直交する仮想断面における前記内側コア部の断面形状は、前記仮想断面における前記巻回部の内周輪郭線に相似する形状に形成されている形態を挙げることができる。
ケース内で巻回部が横向きに配置された構成において、巻回部の軸線に直交する内側コア部の断面形状を巻回部の内側輪郭線に沿った形状にすれば、内側コア部の外周面の各所から巻回部の内周面までの距離を一定とすることができる。つまり、内側コア部の外周面の各所から巻回部に至る放熱経路の長さがほぼ一定になるので、内側コア部からの放熱のムラを小さくでき、リアクトルの放熱性を向上させることができる。
<11>実施形態に係るリアクトルとして、
前記磁性コアは、前記巻回部の内部に配置される内側コア部を備え、
前記巻回部は、その軸方向の一端側の端面が、前記ケースの前記底面に対向して配置されており、
前記一端側の端面に直交する仮想断面における前記内側コア部の断面形状は、前記仮想断面における前記巻回部の内周輪郭線に相似する形状に形成されている形態を挙げることができる。
前記磁性コアは、前記巻回部の内部に配置される内側コア部を備え、
前記巻回部は、その軸方向の一端側の端面が、前記ケースの前記底面に対向して配置されており、
前記一端側の端面に直交する仮想断面における前記内側コア部の断面形状は、前記仮想断面における前記巻回部の内周輪郭線に相似する形状に形成されている形態を挙げることができる。
ケース内で巻回部が縦向きに配置された構成において、巻回部の一端側の端面に直交する内側コア部の断面形状を巻回部の内側輪郭線に沿った形状にすれば、内側コア部の外周面の各所から巻回部の内周面までの距離を一定とすることができる。つまり、内側コア部の外周面の各所から巻回部に至る放熱経路の長さがほぼ一定になるので、内側コア部からの放熱のムラを小さくでき、リアクトルの放熱性を向上させることができる。
・本発明の実施形態の詳細
以下、本発明のリアクトルの実施形態を図面に基づいて説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。なお、本発明は実施形態に示される構成に限定されるわけではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内の全ての変更が含まれることを意図する。
以下、本発明のリアクトルの実施形態を図面に基づいて説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。なお、本発明は実施形態に示される構成に限定されるわけではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内の全ての変更が含まれることを意図する。
<実施形態1>
≪全体構成≫
図1〜3に示すリアクトル1αは、コイル2と磁性コア3とを有する組合体10を、ケース6に収納した構成を備える。本例の構成ではケース6の内部に図示しないポッティング樹脂を充填している。このリアクトル1αの特徴の一つとして、コイル2の巻回部2A,2Bの形状を挙げることができる。巻回部2A,2Bの形状は、巻回部2A,2Bとケース6の内壁面6Bとの位置関係を考慮して決定される。従って、まずリアクトル1αの各構成を図1,2に基づいて簡単に説明した後、巻回部2A,2Bの形状、および巻回部2A,2Bとケース6との位置関係について図3を参照して詳しく説明する。
≪全体構成≫
図1〜3に示すリアクトル1αは、コイル2と磁性コア3とを有する組合体10を、ケース6に収納した構成を備える。本例の構成ではケース6の内部に図示しないポッティング樹脂を充填している。このリアクトル1αの特徴の一つとして、コイル2の巻回部2A,2Bの形状を挙げることができる。巻回部2A,2Bの形状は、巻回部2A,2Bとケース6の内壁面6Bとの位置関係を考慮して決定される。従って、まずリアクトル1αの各構成を図1,2に基づいて簡単に説明した後、巻回部2A,2Bの形状、および巻回部2A,2Bとケース6との位置関係について図3を参照して詳しく説明する。
≪組合体≫
組合体10については主に図2を参照して説明する。
組合体10については主に図2を参照して説明する。
[コイル]
本実施形態におけるコイル2は、並列された一対の巻回部2A,2Bと、両巻回部2A,2Bを連結する連結部2Rと、を備える。コイル2の両端部2a,2bは、巻回部2A,2Bから引き出されて、図示しない端子部材に接続される。この端子部材を介して、コイル2に電力供給を行なう電源などの外部装置が接続される。コイル2に備わる各巻回部2A,2Bは、互いに同一の巻数、同一の巻回方向で概略角筒状に形成され、各軸方向が平行になるように並列されている。また、連結部2Rは、両巻回部2A,2Bを繋ぐU字状に屈曲された部分である。このコイル2は、接合部の無い一本の巻線を螺旋状に巻回して形成しても良いし、各巻回部2A,2Bを別々の巻線により作製し、各巻回部2A,2Bの巻線の端部同士を溶接や圧着などにより接合することで形成しても良い。
本実施形態におけるコイル2は、並列された一対の巻回部2A,2Bと、両巻回部2A,2Bを連結する連結部2Rと、を備える。コイル2の両端部2a,2bは、巻回部2A,2Bから引き出されて、図示しない端子部材に接続される。この端子部材を介して、コイル2に電力供給を行なう電源などの外部装置が接続される。コイル2に備わる各巻回部2A,2Bは、互いに同一の巻数、同一の巻回方向で概略角筒状に形成され、各軸方向が平行になるように並列されている。また、連結部2Rは、両巻回部2A,2Bを繋ぐU字状に屈曲された部分である。このコイル2は、接合部の無い一本の巻線を螺旋状に巻回して形成しても良いし、各巻回部2A,2Bを別々の巻線により作製し、各巻回部2A,2Bの巻線の端部同士を溶接や圧着などにより接合することで形成しても良い。
巻回部2A,2Bを含むコイル2は、銅やアルミニウム、マグネシウム、あるいはその合金といった導電性材料からなる平角線や丸線などの導体の外周に、絶縁性材料からなる絶縁被覆を備える被覆線によって構成することができる。本実施形態では、導体が銅製の平角線からなり、絶縁被覆がエナメル(代表的にはポリアミドイミド)からなる被覆平角線をエッジワイズ巻きにすることで、各巻回部2A,2Bを形成している。
[磁性コア]
磁性コア3の構成は特に限定されず、公知の構成を利用することができる。本例の磁性コア3は、上面視した形状が概略U字状の二つの分割コア3A,3Bを組み合わせて構成されている。磁性コア3は、便宜上、内側コア部31,31と、外側コア部32,32と、に分けることができる。
磁性コア3の構成は特に限定されず、公知の構成を利用することができる。本例の磁性コア3は、上面視した形状が概略U字状の二つの分割コア3A,3Bを組み合わせて構成されている。磁性コア3は、便宜上、内側コア部31,31と、外側コア部32,32と、に分けることができる。
内側コア部31は、コイル2の巻回部2A,2Bの内部に配置される部分である。ここで、内側コア部31とは、磁性コア3のうち、コイル2の巻回部2A,2Bの軸方向に沿った部分を意味する。例えば、本例では、図1に示すように、巻回部2A,2Bの軸方向に沿った部分の端部が巻回部2A,2Bの端面から外側に突出しているものの、その突出する部分も内側コア部31の一部である。
本例の各内側コア部31は、分割コア3AのU字の一方の突出部と、分割コア3BのU字の一方の突出部と、両突出部の間に配置される板状のギャップ部31gとで構成されている。ギャップ部31gは、例えばアルミナなどの非磁性材料で構成されている。この内側コア部31の形状は、巻回部2A(2B)の内部形状に対応した形状であって、本例の場合、略直方体状である。なお、ギャップ部31gは省略することもできる。
一方、外側コア部32は、巻回部2A,2Bの外部に配置される部分であって、一対の内側コア部31,31の端部を繋ぐ形状を備える。本例の各外側コア部32は、分割コア3A(3B)のU字の根元部分で構成されている。この外側コア部32の下面は、コイル2の巻回部2A,2Bの下面とほぼ面一になっている。
分割コア3A,3Bは、軟磁性粉末を含む原料粉末を加圧成形してなる圧粉成形体である。分割コア3A,3B(磁性コア3)とコイル2との絶縁を確保するために、圧粉成形体の外周にモールド樹脂を設けたり、分割コア3A,3Bとは別体の絶縁介在部材を分割コア3A,3Bとコイル2の巻回部2A,2Bとの間に介在させたりしても構わない。圧粉成形体を構成する軟磁性粉末は、鉄などの鉄族金属やその合金(Fe−Si合金、Fe−Ni合金など)などで構成される磁性粒子の集合体である。磁性粒子の表面には、リン酸塩などで構成される絶縁被覆が形成されていても良い。原料粉末には潤滑剤が含有されていても良い。モールド樹脂としては、例えば、ポリフェニレンサルフィド(PPS)樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、液晶ポリマー(LCP)、ナイロン6、ナイロン66といったポリアミド(PA)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)樹脂などの熱可塑性樹脂を利用することができる。その他、モールド樹脂として、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂を利用することも可能である。これらのモールド樹脂にアルミナやシリカなどのセラミックスフィラーを含有させて、モールド樹脂の放熱性を向上させても良い。ここで、圧粉成形体の外周にモールド樹脂を形成する代わりに、コイル2と磁性コア3との間に介在される絶縁介在部材を設けても構わない。絶縁介在部材を用いた構成の一例については、後述する実施形態8で述べる。
本例とは異なり、分割コア3A,3Bは、軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料の成形体で構成することもできる。複合材料の軟磁性粉末には、圧粉成形体に使用できる軟磁性粉末と同じものを利用することができる。また、樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂や、PPS樹脂、ナイロン6、ナイロン66といったPA樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂などの熱可塑性樹脂などを利用できる。複合材料を用いた構成の一例については、後述する実施形態9で述べる。
≪ケース≫
ケース6は、図1に示すように、その内部に組合体10を収納する有底筒状の部材である。本例のケース6には、ケース6の外方に迫り出す4つの固定部69(紙面上は3つしか見えていない)が設けられている。固定部69は、ケース6を冷却ベースなどの設置対象に固定するための部材であって、本例ではネジ止めのための孔が形成されている。
≪ケース≫
ケース6は、図1に示すように、その内部に組合体10を収納する有底筒状の部材である。本例のケース6には、ケース6の外方に迫り出す4つの固定部69(紙面上は3つしか見えていない)が設けられている。固定部69は、ケース6を冷却ベースなどの設置対象に固定するための部材であって、本例ではネジ止めのための孔が形成されている。
ケース6には、組合体10の保護に加えて、リアクトル1αの使用時に組合体10で発生した熱を設置対象に逃がす役割が求められる。そのため、ケース6は、機械的強度に加えて、放熱性に優れることが求められる。このような要請に応えるため、ケース6は金属で構成することが好ましい。例えば、ケース6の構成材料として、アルミニウムやその合金、マグネシウムやその合金を利用することができる。これらの金属(合金)は、機械的強度と熱伝導性に優れ、かつ軽量で非磁性であるという利点を有する。
このケース6の内部には、次の条件(1)、(2)を満たすように組合体10が収納されている。
(1)巻回部2A,2Bの一端側の端面(端部2a,2bがある側の端面)が、ケース6の紙面左下側の内壁面6Bに対向して配置される。
(2)巻回部2A,2Bの他端側の端面(連結部2Rがある側の端面)が、ケース6の紙面右上側の内壁面6Bに対向して配置される。
つまり、ケース6内で巻回部2A,2Bが横向きに配置され、巻回部2A,2Bの軸線がケース6の底面6Aに略平行となっている。この場合、巻回部2B(2A)の外周面のうち、巻回部2A,2Bの並列方向の外方側の面が、ケース6の内壁面6Bに対向するケース対向面20となる(図1では、巻回部2Aのケース対向面は見えない位置にある)。また、ケース6の四つの内壁面6Bのうち、紙面右下と左上の二面が、ケース対向面20に対向するコイル対向面60,60となる。
(1)巻回部2A,2Bの一端側の端面(端部2a,2bがある側の端面)が、ケース6の紙面左下側の内壁面6Bに対向して配置される。
(2)巻回部2A,2Bの他端側の端面(連結部2Rがある側の端面)が、ケース6の紙面右上側の内壁面6Bに対向して配置される。
つまり、ケース6内で巻回部2A,2Bが横向きに配置され、巻回部2A,2Bの軸線がケース6の底面6Aに略平行となっている。この場合、巻回部2B(2A)の外周面のうち、巻回部2A,2Bの並列方向の外方側の面が、ケース6の内壁面6Bに対向するケース対向面20となる(図1では、巻回部2Aのケース対向面は見えない位置にある)。また、ケース6の四つの内壁面6Bのうち、紙面右下と左上の二面が、ケース対向面20に対向するコイル対向面60,60となる。
その他、本例では、ケース6の底面6Aと組合体10との間には接合層62が介在されている(図3を参照)。この接合層62は、リアクトル1αの使用時に組合体10で発生した熱をケース6の底面6Aに伝導する機能も持つ。この接合層62の構成材料は、絶縁性を有するものとする。例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、不飽和ポリエステルなどの熱硬化性樹脂や、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、液晶ポリマーなどの熱可塑性樹脂が挙げられる。これら絶縁性樹脂に、上述したセラミックスフィラーなどを含有させることで、接合層62の放熱性を向上させても良い。
≪巻回部の形状、および巻回部とケースとの位置関係≫
ケース6内における巻回部2A,2Bを、その端面側から見た状態を図3に示す。この図3では、コイル2の端部2a,2bや連結部2Rなど、巻回部2A,2Bの配置状態に関係しない構成は図示を省略している。巻回部2Aの端面形状と、巻回部2Bの端面形状は線対称の関係にあるので、以降は代表して巻回部2Bを例にして説明を行なう。
ケース6内における巻回部2A,2Bを、その端面側から見た状態を図3に示す。この図3では、コイル2の端部2a,2bや連結部2Rなど、巻回部2A,2Bの配置状態に関係しない構成は図示を省略している。巻回部2Aの端面形状と、巻回部2Bの端面形状は線対称の関係にあるので、以降は代表して巻回部2Bを例にして説明を行なう。
巻回部2Bは、ケース対向面20の下方側(ケース6の底面6A側)の端部が、ケース対向面20の上方側の端部よりも、巻回部2Bの中心寄りとなるように形成されている。そのため、巻回部2Bの端面形状は、ケース6の底面6Aに対向する下辺L1と、下辺L1と平行な上辺L2と、下辺L1と上辺L2とを繋ぎ、ケース6の内壁面6Bに面する外側辺L3と、外側辺L3の反対側で下辺L1と上辺L2とを繋ぐ内側辺L4と、を備える直角台形状(二点鎖線で示す直角台形に類似する形状)となっている。外側辺L3は、ケース対向面20の一部で構成されるため、外側辺L3はコイル対向面60に面している。このような形状の巻回部2Bは、巻線機の設定を調整することで容易に作製することができる。ここで、直角台形状の端面形状の角部は、巻線をエッジワイズ曲げすることで形成されているため、丸まっている。
巻回部2Bの端面形状における上辺L2と外側辺L3との間の角度θは鋭角、下辺L1と外側辺L3との間の角度φは鈍角となっている。また、上辺L2と内側辺L4との間の角度、および下辺L1と内側辺L4との間の角度は、ほぼ90°となっている。つまり、巻回部2Bの端面形状は、直角台形状であって倒立台形状である。角度θは85°以上89°以下、つまり角度φは91°以上95°以下とすることが好ましい。角度θ,φが上記範囲にあれば、端面形状が矩形状の巻回部と殆ど変わらない磁気特性を持つ巻回部2Bとすることができる。角度θは、87°以上89°以下、更には88.5°以上89°以下とすることができる。また、角度φは、91°以上93°以下、更には91°以上91.5°以下とすることができる。
一方、本例のケース6のコイル対向面60は、底面6Aに対して直交するように構成されている。そのため、巻回部2Bのケース対向面20の下端側の部分と、ケース6のコイル対向面60との間に比較的大きな空間が形成される。そのため、ケース6内にポッティング樹脂を充填する際、底面6A側でポッティング樹脂の流動性が向上し、ケース6内にポッティング樹脂が行き渡り易い。その結果、ポッティング樹脂中に空隙ができ難く、空隙に起因する巻回部2A,2Bからケース6への放熱効率の低下を抑制できる。
≪リアクトルの効果≫
実施形態1のリアクトル1αは、放熱性に優れる。上述したように、巻回部2A,2Bの端面形状が台形状であるために、ポッティング樹脂中に空隙ができ難いからである。
実施形態1のリアクトル1αは、放熱性に優れる。上述したように、巻回部2A,2Bの端面形状が台形状であるために、ポッティング樹脂中に空隙ができ難いからである。
≪その他≫
ここで、巻回部2A,2Bの端面形状は、角筒状に限定されるわけではなく、例えば円形状とすることができる。その場合、円形の下方側が上方側よりも巻回部2A,2Bの中心側に寄った形状とすると良い。
ここで、巻回部2A,2Bの端面形状は、角筒状に限定されるわけではなく、例えば円形状とすることができる。その場合、円形の下方側が上方側よりも巻回部2A,2Bの中心側に寄った形状とすると良い。
<実施形態2>
実施形態2では、実施形態1とはケース6のコイル対向面60の構成が異なるリアクトル1βを図4に基づいて説明する。図4は、ケース6内における巻回部2A,2Bをその端面側から見た状態を示す図である。組合体10の構成は、実施形態1と全く同じであるため、その説明を省略する。
実施形態2では、実施形態1とはケース6のコイル対向面60の構成が異なるリアクトル1βを図4に基づいて説明する。図4は、ケース6内における巻回部2A,2Bをその端面側から見た状態を示す図である。組合体10の構成は、実施形態1と全く同じであるため、その説明を省略する。
図4に示すように、ケース6のコイル対向面60は、巻回部2A,2Bのケース対向面20に沿った形状に形成されている。具体的には、コイル対向面60は、上方に向うに従ってケース6の外方に傾いた傾斜面となっている。
本例の構成では、巻回部2A,2Bのケース対向面20の各所から、ケース6のコイル対向面60までの距離がほぼ一定になる。つまり、ケース対向面20の各所からコイル対向面60に至る放熱経路がほぼ一定になるので、巻回部2A,2Bからの放熱のムラを小さくでき、リアクトル1βの放熱性を向上させることができる。
<実施形態3>
実施形態3では、実施形態1とは巻回部2A,2Bの端面形状が上下逆となったリアクトル1γを図5に基づいて説明する。図5は、ケース6内における巻回部2A,2Bをその端面側から見た状態を示す図である。
実施形態3では、実施形態1とは巻回部2A,2Bの端面形状が上下逆となったリアクトル1γを図5に基づいて説明する。図5は、ケース6内における巻回部2A,2Bをその端面側から見た状態を示す図である。
本例の巻回部2A,2Bの端面形状では、角度θが鈍角、角度φが鋭角となる。角度θは91°以上95°以下、91°以上93°以下、91°以上91.5°以下とすることができる。また、角度φは、85°以上89°以下、87°以上89°以下、88.5°以上89°以下とすることができる。
本例の構成では、巻回部2A,2Bのケース対向面20の上端側の部分と、ケース6のコイル対向面60との間に比較的大きな空間が形成される。そのため、ケース6内にポッティング樹脂を充填する際、ケース6の開口部側でポッティング樹脂の流動性が向上し、ケース6内にポッティング樹脂が行き渡り易い。その結果、ポッティング樹脂中に空隙ができ難く、空隙に起因する巻回部2A,2Bからケース6への放熱効率の低下を抑制できる。
ここで、巻回部2A,2Bの端面形状は、角筒状に限定されるわけではなく、例えば円形状とすることができる。その場合、円形の上方側が下方側よりも巻回部2A,2Bの中心側に寄った形状とすると良い。
<実施形態4>
実施形態4では、実施形態3とはケース6の構成が異なるリアクトル1δを図6に基づいて説明する。図6は、ケース6内における巻回部2A,2Bをその端面から見た状態を示す図である。
実施形態4では、実施形態3とはケース6の構成が異なるリアクトル1δを図6に基づいて説明する。図6は、ケース6内における巻回部2A,2Bをその端面から見た状態を示す図である。
本例のケース6は、底板部6Xと側壁部6Yとを組み合わせてなる分割構造となっている。側壁部6Yの内部空間は、下方側(底板部6X側)が広く、上方側(開口部側)が狭くなっており、側壁部6Yのコイル対向面60は、巻回部2A,2Bのケース対向面20に沿った傾斜面となっている。
上記ケース6の内部に組合体10を収納する場合、底板部6Xの上面に組合体10を載置し、組合体10の上方から側壁部6Yを被せれば良い。この収納手順であれば、組合体10の巻回部2A,2Bがケース6の内壁面6Bに接触し損傷することを抑制できる。
本例の構成では、実施形態2と同様に、巻回部2A,2Bのケース対向面20の各所から、ケース6のコイル対向面60までの距離がほぼ一定になるので、巻回部2A,2Bからの放熱のムラを小さくでき、リアクトル1δの放熱性を向上させることができる。
<実施形態5>
実施形態5では、ケース6内に2つの巻回部を備える組合体10を縦向きに配置したリアクトル1εを図7に基づいて説明する。図7は、リアクトル1εの縦断面図である。
実施形態5では、ケース6内に2つの巻回部を備える組合体10を縦向きに配置したリアクトル1εを図7に基づいて説明する。図7は、リアクトル1εの縦断面図である。
このケース6の内部には、巻回部2A,2Bの一端側の端面が、ケース6の底面6Aに対向して配置されるように、組合体10が収納されている。つまり、ケース6内で巻回部2A,2Bが縦向きに配置され、巻回部2A,2Bの軸線がケース6の底面6Aに略垂直となっている。この場合、巻回部2B(2A)の外周面のうち、ケース6の内壁面6Bに対向する部分がケース対向面20となる。また、ケース6の四つの内壁面6B全てが、ケース対向面20に対向するコイル対向面60となる。
本例の組合体10の巻回部2A,2Bは、ケース6の底面6A側から開口部側に向うに従って徐々に径が大きくなるように巻線を巻回することで構成されている。そのため、巻回部2Bをその軸方向と直交する方向から見たときの形状は、ケース6の底面6Aに対向する下辺L1と、下辺L1と平行な上辺L2と、下辺L1と上辺L2とを繋ぎ、ケース6の内壁面6B(コイル対向面60)に面する外側辺L3と、外側辺L3の反対側で下辺L1と上辺L2とを繋ぐ内側辺L4と、を備える直角台形状(二点鎖線で示す直角台形に類似する形状)となっている。外側辺L3は、ケース対向面20の一部で構成されているので、外側辺L3はコイル対向面60に面している。このような形状の巻回部2Bは、巻線機の設定を調整することで容易に作製することができる。ここで、外側辺L3は、巻回部2Bの各ターンの外縁部で構成されるため、階段状になっている。
巻回部2Bの周面視形状における上辺L2と外側辺L3との間の角度θは鋭角、下辺L1と外側辺L3との間の角度φは鈍角となっている。また、上辺L2と内側辺L4との間の角度、および下辺L1と内側辺L4との間の角度は、ほぼ90°となっている。つまり、巻回部2Bの周面視形状は、直角台形状であって倒立台形状である。角度θは85°以上89°以下、つまり角度φは91°以上95°以下とすることが好ましい。角度θ,φが上記範囲にあれば、周面視形状が矩形状の巻回部と殆ど変わらない磁気特性を持つ巻回部2Bとすることができる。
一方、ケース6のコイル対向面60は、巻回部2A,2Bのケース対向面20に沿った形状となっている。そのため、本例の構成によっても、実施形態2と同様に、巻回部2A,2Bのケース対向面20の各所から、ケース6のコイル対向面60までの距離がほぼ一定になるので、巻回部2A,2Bからの放熱のムラを小さくでき、リアクトル1εの放熱性を向上させることができる。
≪変形例≫
図7の組合体10を上下逆にしてケース6に収納する構成とすることもできる。その場合、実施形態4と同様に、ケース6を分割構造とすることが好ましい。また、ケース6のコイル対向面60は、底面6Aに垂直になっていても構わない。その他、巻回部2A,2Bの全体的な形状は、角筒状に限定されるわけではなく、例えば円筒状となっていても良い。
図7の組合体10を上下逆にしてケース6に収納する構成とすることもできる。その場合、実施形態4と同様に、ケース6を分割構造とすることが好ましい。また、ケース6のコイル対向面60は、底面6Aに垂直になっていても構わない。その他、巻回部2A,2Bの全体的な形状は、角筒状に限定されるわけではなく、例えば円筒状となっていても良い。
<実施形態6>
実施形態6では、コイル2に備わる巻回部2Cが一つである組合体11をケース6に収納したリアクトル1ζを、図8,9に基づいて説明する。
実施形態6では、コイル2に備わる巻回部2Cが一つである組合体11をケース6に収納したリアクトル1ζを、図8,9に基づいて説明する。
図8は、組合体11の分解斜視図である。本例の組合体11のコイル2は、概略角筒状の一つの巻回部2Cを備える。コイル2の端部2a,2bの引出し方向は、図示する方向に限定されるわけではなく、ケース6(図9)への収納状態に応じて適宜変更できる。また、組合体11の磁性コア3は、上面視したときの形状が概略E字状の二つの分割コア3C,3Dと、一つのギャップ部31gとで構成されている。この場合、分割コア3CのE字の真ん中の突出部と、分割コア3DのE字の真ん中の突出部と、両突出部で挟まれたギャップ部31gとで、内側コア部31が形成される。また、分割コア3C,3DのE字の真ん中の突出部以外の部分で、外側コア部32が形成される。言うまでもないが、磁性コア3の分割状態は、図8の状態に限定されるわけではない。
本例では、図8の組合体11を、巻回部2Cの軸線回りに90°回転させた状態でケース6(図9)に収納する。図9は、ケース6内における巻回部2Cをその端面側から見た状態を示す。図9に示すように、巻回部2Cの外周面のうちの二面がケース対向面20となり、ケース6の四つの内壁面6B(紙面手前側の内壁面は省略)のうちの二面がコイル対向面60となる。
本例の巻回部2Cの端面形状は、ケース6の底面6Aに対向する下辺L1と、下辺L1と平行な上辺L2と、下辺L1と上辺L2とを繋ぎ、ケース6の内壁面6Bに面する一対の外側辺L3,L3と、を備える等脚台形状(二点鎖線で示す等脚台形に類似する形状)となっている。上辺L2と外側辺L3との間の角度θは鋭角、下辺L1と外側辺L3との間の角度φは鈍角となっている。角度θ,φは、実施形態1と同じ範囲とすることができる。ここで、左右の角度θ(φ)は異なっていても良い。つまり、巻回部2Cの端面形状は等脚台形状でなくても構わない。
本例の構成でも、ケース6のコイル対向面60が、巻回部2Cのケース対向面20に沿った形状となっており、そのため、実施形態2と同様に、巻回部2Cからの放熱のムラを小さくでき、リアクトル1ζの放熱性を向上させることができる。
≪変形例≫
図9の組合体11を上下逆にしてケース6に収納する構成とすることもできる。その場合、実施形態4と同様に、ケース6を分割構造とすることが好ましい。また、ケース6のコイル対向面60は、底面6Aに垂直になっていても構わない。その他、巻回部2A,2Bの全体的な形状は、角筒状に限定されるわけではなく、例えば円筒状となっていても良い。
図9の組合体11を上下逆にしてケース6に収納する構成とすることもできる。その場合、実施形態4と同様に、ケース6を分割構造とすることが好ましい。また、ケース6のコイル対向面60は、底面6Aに垂直になっていても構わない。その他、巻回部2A,2Bの全体的な形状は、角筒状に限定されるわけではなく、例えば円筒状となっていても良い。
<実施形態7>
実施形態7では、組合体11を縦向きにケース6に収納したリアクトル1ηを図10に基づいて説明する。
実施形態7では、組合体11を縦向きにケース6に収納したリアクトル1ηを図10に基づいて説明する。
本例の組合体11の巻回部2Cは、一つであり、ケース6の底面6A側から開口部側に向うに従って徐々に径が大きくなるように巻線を巻回することで構成されている。そのため、巻回部2Bをその軸方向と直交する方向から見たときの形状は、ケース6の底面6Aに対向する下辺L1と、下辺L1と平行な上辺L2と、下辺L1と上辺L2とを繋ぎ、ケース6の内壁面6Bに面する一対の外側辺L3と、を備える等脚台形状(二点鎖線で示す等脚台形に類似する形状)となっている。外側辺L3は、ケース対向面20の一部で構成されているため、外側辺L3はコイル対向面60に面している。このような形状の巻回部2Bは、巻線機の設定を調整することで容易に作製することができる。ここで、外側辺L3は、巻回部2Bの各ターンの外縁部で構成されるため、階段状になっている。
上辺L2と外側辺L3との間の角度θは鋭角、下辺L1と外側辺L3との間の角度φは鈍角となっている。角度θ,φは、実施形態1と同じ範囲とすることができる。
本例の構成でも、ケース6のコイル対向面60が、巻回部2Cのケース対向面20に沿った形状となっており、そのため、実施形態6と同様に、巻回部2Cからの放熱のムラを小さくでき、リアクトル1ηの放熱性を向上させることができる。
≪変形例≫
図10の組合体11を上下逆にしてケース6に収納する構成とすることもできる。その場合、実施形態4と同様に、ケース6を分割構造とすることが好ましい。また、ケース6のコイル対向面60は、底面6Aに垂直になっていても構わない。その他、巻回部2A,2Bの全体的な形状は、角筒状に限定されるわけではなく、例えば円筒状となっていても良い。
図10の組合体11を上下逆にしてケース6に収納する構成とすることもできる。その場合、実施形態4と同様に、ケース6を分割構造とすることが好ましい。また、ケース6のコイル対向面60は、底面6Aに垂直になっていても構わない。その他、巻回部2A,2Bの全体的な形状は、角筒状に限定されるわけではなく、例えば円筒状となっていても良い。
<実施形態8>
実施形態1〜7における内側コア部31の断面形状(図3〜7を参照)は、巻回部2A,2Bの内周輪郭線に相似する形状とすることができる。また、実施形態6,7における内側コア部31の断面形状(図9,10参照)も、巻回部2Cの内周輪郭線に相似する形状とすることができる。本実施形態8では、図11を参照し、巻回部2A,2Bの形状・配置、およびケース6の形状が実施形態2(図4参照)と同様で、内側コア部31の断面形状を巻回部2A,2Bの内周輪郭線に相似する形状としたリアクトル1θを説明する。図11のリアクトル1θは、ケース6内で巻回部2A,2Bが横向きに配置された構成である。
実施形態1〜7における内側コア部31の断面形状(図3〜7を参照)は、巻回部2A,2Bの内周輪郭線に相似する形状とすることができる。また、実施形態6,7における内側コア部31の断面形状(図9,10参照)も、巻回部2Cの内周輪郭線に相似する形状とすることができる。本実施形態8では、図11を参照し、巻回部2A,2Bの形状・配置、およびケース6の形状が実施形態2(図4参照)と同様で、内側コア部31の断面形状を巻回部2A,2Bの内周輪郭線に相似する形状としたリアクトル1θを説明する。図11のリアクトル1θは、ケース6内で巻回部2A,2Bが横向きに配置された構成である。
図11は、ケース6内における巻回部2A,2Bを、その端面側から見た状態を示す図である。この図11に示される内側コア部31の断面形状は、コイル2の巻回部2A,2Bの軸線に直交する仮想断面における内側コア部31の断面形状である。この仮想断面における内側コア部31の断面形状は、巻回部2A,2Bの内周輪郭線よりも小さく、かつ内周輪郭線に相似する形状となっている。巻回部2A,2Bの内周輪郭線は、巻回部2A,2Bの外周輪郭線よりも小さく、かつ外周輪郭線に相似する形状となっているため、内側コア部31の断面形状は、巻回部2A,2Bの外周輪郭線に相似するともいえる。
上記形状の内側コア部31であれば、内側コア部31の外周面の各所から巻回部2A,2Bの内周面までの距離がほぼ一定であるため、内側コア部31から巻回部2A,2Bへの放熱にムラがない。しかも、本例では巻回部2A,2Bの外周面の各所からコイル対向面60までの距離もほぼ一定であるため、巻回部2A,2Bからケース6への放熱にもムラがない。そのため、本例のリアクトル1θは、組合体10で発生した熱が速やかにケース6外に放熱される放熱性に優れるリアクトル1θとなる。
ここで、図11の内側コア部31の断面は、磁路に直交する断面である。内側コア部31の断面積は、巻回部2A,2Bの内周に沿う分だけ実施形態2の内側コア部31(図4参照)の断面積よりも大きい。つまり、本例の内側コア部31の磁路断面積は、実施形態2の内側コア部31(図4参照)の磁路断面積よりも大きい。
≪絶縁介在部材≫
本例では、巻回部2A,2Bと磁性コア3との絶縁を確保する絶縁介在部材4を備える。絶縁介在部材4は、巻回部2A,2B内周面と内側コア部31の外周面との間に介在される内側介在部材40と、巻回部2A,2Bの端面と外側コア部32(図1,2参照)との間に介在される端面介在部材(図示せず)と、を備える。内側介在部材40は、内側コア部31の外周面と巻回部2A,2Bの内周面との距離を一定に保つように形成されている。つまり、内側介在部材40の厚みはほぼ一様で、内側介在部材40の内周面が内側コア部31の外周面に沿った形状となっており、内側介在部材40の外周面が巻回部2A,2Bの内周面に沿った形状となっている。ここで、本例の内側介在部材40は、内側コア部31の外周全体を覆う構成となっているが、内側介在部材40は、内側コア部31の一部を覆う構成としても構わない。例えば、内側介在部材40の平面部に孔などが設けられた構成を挙げることができる。
本例では、巻回部2A,2Bと磁性コア3との絶縁を確保する絶縁介在部材4を備える。絶縁介在部材4は、巻回部2A,2B内周面と内側コア部31の外周面との間に介在される内側介在部材40と、巻回部2A,2Bの端面と外側コア部32(図1,2参照)との間に介在される端面介在部材(図示せず)と、を備える。内側介在部材40は、内側コア部31の外周面と巻回部2A,2Bの内周面との距離を一定に保つように形成されている。つまり、内側介在部材40の厚みはほぼ一様で、内側介在部材40の内周面が内側コア部31の外周面に沿った形状となっており、内側介在部材40の外周面が巻回部2A,2Bの内周面に沿った形状となっている。ここで、本例の内側介在部材40は、内側コア部31の外周全体を覆う構成となっているが、内側介在部材40は、内側コア部31の一部を覆う構成としても構わない。例えば、内側介在部材40の平面部に孔などが設けられた構成を挙げることができる。
絶縁介在部材4は、例えば、PPS樹脂、PTFE樹脂、LCP、PA樹脂、PBT樹脂、ABS樹脂などの熱可塑性樹脂で構成することができる。その他、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂などで絶縁介在部材4を形成することができる。上記樹脂にセラミックスフィラーを含有させて、絶縁介在部材4の放熱性を向上させても良い。
≪その他≫
コイル2とケース6との間の絶縁を確保する上で、ケース6の内部にポッティング樹脂を充填することが好ましいが、ケース6にポッティング樹脂を充填しなくても構わない。その場合、コイル2のケース対向面20とケース6のコイル対向面60との間に、絶縁性部材を介在させることが好ましい。絶縁性部材としては、例えば接着剤や放熱シート、放熱グリスなどを利用することができる。接着剤であれば、ケース6内の組合体10の位置を固定し易い。また、放熱シートや放熱グリスであれば、巻回部2A,2Bからケース6への放熱性を向上させることができる。
コイル2とケース6との間の絶縁を確保する上で、ケース6の内部にポッティング樹脂を充填することが好ましいが、ケース6にポッティング樹脂を充填しなくても構わない。その場合、コイル2のケース対向面20とケース6のコイル対向面60との間に、絶縁性部材を介在させることが好ましい。絶縁性部材としては、例えば接着剤や放熱シート、放熱グリスなどを利用することができる。接着剤であれば、ケース6内の組合体10の位置を固定し易い。また、放熱シートや放熱グリスであれば、巻回部2A,2Bからケース6への放熱性を向上させることができる。
≪変形例≫
図7を参照する実施形態5、および図10を参照する実施形態7に示される巻回部2A,2B(2C)がケース6内で縦向きに配置された構成では、巻回部2A,2B(2C)の一端側の端面に直交する仮想断面における内側コア部31の断面形状を、同じ仮想断面における巻回部2A,2Bの内周輪郭線に相似する形状とする。
図7を参照する実施形態5、および図10を参照する実施形態7に示される巻回部2A,2B(2C)がケース6内で縦向きに配置された構成では、巻回部2A,2B(2C)の一端側の端面に直交する仮想断面における内側コア部31の断面形状を、同じ仮想断面における巻回部2A,2Bの内周輪郭線に相似する形状とする。
<実施形態9>
実施形態9では、コイル2の外周をコイルモールド樹脂50で固めたコイル成形体5を用いたリアクトル1ιを図12,13に基づいて説明する。図12は、ケース6内における巻回部2A,2Bを、その端面側から見た状態を示す図、図13は、図12のXIII−XIII断面図である。図12に示すように、本例のリアクトル1ιの巻回部2A,2Bの形状・配置は、実施形態2と同様である。
実施形態9では、コイル2の外周をコイルモールド樹脂50で固めたコイル成形体5を用いたリアクトル1ιを図12,13に基づいて説明する。図12は、ケース6内における巻回部2A,2Bを、その端面側から見た状態を示す図、図13は、図12のXIII−XIII断面図である。図12に示すように、本例のリアクトル1ιの巻回部2A,2Bの形状・配置は、実施形態2と同様である。
≪コイル成形体≫
コイル成形体5は、コイル2の巻回部2A,2Bの外周面、内周面、および端面(図13参照)をコイルモールド樹脂50で覆うことで形成されている。コイル成形体5のコイルモールド樹脂50として、エポキシなどの熱硬化性樹脂や、PPS樹脂、LCPなどの熱可塑性樹脂が挙げられる。上記絶縁性樹脂に、窒化珪素やアルミナなどのセラミックスからなるフィラーを含有させても良い。
コイル成形体5は、コイル2の巻回部2A,2Bの外周面、内周面、および端面(図13参照)をコイルモールド樹脂50で覆うことで形成されている。コイル成形体5のコイルモールド樹脂50として、エポキシなどの熱硬化性樹脂や、PPS樹脂、LCPなどの熱可塑性樹脂が挙げられる。上記絶縁性樹脂に、窒化珪素やアルミナなどのセラミックスからなるフィラーを含有させても良い。
コイル成形体5を作製するには、巻回部2A,2Bの内部に挿入される中子を有する金型の内部にコイル2を配置し、金型内にコイルモールド樹脂50を注入すると良い。本例では、巻回部2A,2Bの一端側から挿入した中子と他端側から挿入した中子とが、巻回部2A,2Bの軸方向の中央で突き合わされるようにしており、巻回部2A,2Bの内部から中子を抜き易いように、中子の先端に向うに従って中子が細くなっている。そのため、図13に示すように、巻回部2A,2Bの内部のコイルモールド樹脂50は、巻回部2A,2Bの軸方向の中央部で最も厚く、巻回部2A,2Bの端面側ほど薄くなる。
≪ケース≫
本例のケース6は、図13に示すように、内壁面6Bの一部が外方側に凹んだ一対の凹部6C,6Dを備えている。一方の凹部6Cと他方の凹部6Dは、互いに対向する位置に設けられている。一方の凹部6Cは、コイル成形体5の巻回部2A側の外側面を嵌め込める形状に形成され、他方の凹部6Dは、コイル成形体5の巻回部2B側の外側面を嵌め込める形状に形成されている。つまり、本例では、凹部6C,6Dの底面部が、コイル対向面60となっている。一方、凹部6C,6Dの壁部は、コイル成形体5の軸方向(巻回部2A,2Bの軸方向に同じ)の端面の一部にほぼ当接し、当該端面の一部を覆っている。このような形状の凹部6C,6Dによって、ケース6内にコイル成形体5を配置したときに、ケース6内でのコイル成形体5の位置を決めることができる。
本例のケース6は、図13に示すように、内壁面6Bの一部が外方側に凹んだ一対の凹部6C,6Dを備えている。一方の凹部6Cと他方の凹部6Dは、互いに対向する位置に設けられている。一方の凹部6Cは、コイル成形体5の巻回部2A側の外側面を嵌め込める形状に形成され、他方の凹部6Dは、コイル成形体5の巻回部2B側の外側面を嵌め込める形状に形成されている。つまり、本例では、凹部6C,6Dの底面部が、コイル対向面60となっている。一方、凹部6C,6Dの壁部は、コイル成形体5の軸方向(巻回部2A,2Bの軸方向に同じ)の端面の一部にほぼ当接し、当該端面の一部を覆っている。このような形状の凹部6C,6Dによって、ケース6内にコイル成形体5を配置したときに、ケース6内でのコイル成形体5の位置を決めることができる。
≪磁性コア≫
本例の磁性コア3は、その全体が軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料で構成されている。そのため、図13に示すように、内側コア部31と外側コア部32との間に実質的な境界は存在せず、便宜上、コイル成形体5の内部に配置される部分が内側コア部31、それ以外が外側コア部32となる。内側コア部31は、コイル成形体5の中空部(巻回部2A,2Bの内部にできる空間)の形状に沿った形状に形成されている。つまり、内側コア部31は、その軸方向の中央部が括れた形状に形成されている。一方、外側コア部32は、ケース6の内周面形状に沿った形状に形成されている。
本例の磁性コア3は、その全体が軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料で構成されている。そのため、図13に示すように、内側コア部31と外側コア部32との間に実質的な境界は存在せず、便宜上、コイル成形体5の内部に配置される部分が内側コア部31、それ以外が外側コア部32となる。内側コア部31は、コイル成形体5の中空部(巻回部2A,2Bの内部にできる空間)の形状に沿った形状に形成されている。つまり、内側コア部31は、その軸方向の中央部が括れた形状に形成されている。一方、外側コア部32は、ケース6の内周面形状に沿った形状に形成されている。
≪リアクトルの製造方法≫
図12,13のリアクトル1ιは、次のようにして作製することができる。まず、ケース6内にコイル成形体5を収納する。コイル成形体5は、図13に示すように、ケース6の凹部6C,6Dに嵌まり込み、ケース6内でのコイル成形体5の位置が決定される。次いで、ケース6を金型として、ケース6に複合材料を充填する。複合材料の充填は、ケース6の上端開口部のうち、外側コア部32が形成される位置から行なえば良い。ケース6内に充填された複合材料は、外側コア部32を形成すると共に、コイル成形体5の中空部に流れ込んで内側コア部31を形成する。ここで、図13に示すように、凹部6C,6Dの内壁がコイル成形体5の端面の一部に当接しているため、複合材料がコイル成形体5の側面(コイル対向面60に当接する面)に回り込むことはない。
図12,13のリアクトル1ιは、次のようにして作製することができる。まず、ケース6内にコイル成形体5を収納する。コイル成形体5は、図13に示すように、ケース6の凹部6C,6Dに嵌まり込み、ケース6内でのコイル成形体5の位置が決定される。次いで、ケース6を金型として、ケース6に複合材料を充填する。複合材料の充填は、ケース6の上端開口部のうち、外側コア部32が形成される位置から行なえば良い。ケース6内に充填された複合材料は、外側コア部32を形成すると共に、コイル成形体5の中空部に流れ込んで内側コア部31を形成する。ここで、図13に示すように、凹部6C,6Dの内壁がコイル成形体5の端面の一部に当接しているため、複合材料がコイル成形体5の側面(コイル対向面60に当接する面)に回り込むことはない。
上記リアクトルの製造方法によれば、ケース6にコイル成形体5を配置し、ケース6内に複合材料を充填するだけでリアクトル1ιを製造することができる。そのため、生産性良くリアクトル1ιを製造することができる。
≪変形例≫
実施形態9の磁性コア3は、圧粉成形体で構成される複数の分割コアを組み合わせて構成することもできる。また、本例に示すコイル成形体5は、本例以外の実施形態にも適用することができる。
実施形態9の磁性コア3は、圧粉成形体で構成される複数の分割コアを組み合わせて構成することもできる。また、本例に示すコイル成形体5は、本例以外の実施形態にも適用することができる。
本発明のリアクトルは、ハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池自動車といった電動車両に搭載される双方向DC−DCコンバータなどの電力変換装置に利用することができる。
1α,1β,1γ,1δ,1ε,1ζ,1η,1θ,1ι リアクトル
10,11 組合体
2 コイル
2A,2B,2C 巻回部 2R 連結部 2a,2b 端部
20 ケース対向面
L1 下辺 L2 上辺 L3 外側辺 L4 内側辺
3 磁性コア
3A,3B,3C,3D 分割コア
31 内側コア部 31g ギャップ部 32 外側コア部
4 絶縁介在部材 40 内側介在部材
5 コイル成形体
50 コイルモールド樹脂
6 ケース
6A 底面 6B 内壁面 6C,6D 凹部 6X 底板部 6Y 側壁部
60 コイル対向面 62 接合層 69 固定部
10,11 組合体
2 コイル
2A,2B,2C 巻回部 2R 連結部 2a,2b 端部
20 ケース対向面
L1 下辺 L2 上辺 L3 外側辺 L4 内側辺
3 磁性コア
3A,3B,3C,3D 分割コア
31 内側コア部 31g ギャップ部 32 外側コア部
4 絶縁介在部材 40 内側介在部材
5 コイル成形体
50 コイルモールド樹脂
6 ケース
6A 底面 6B 内壁面 6C,6D 凹部 6X 底板部 6Y 側壁部
60 コイル対向面 62 接合層 69 固定部
本例の組合体11の巻回部2Cは、一つであり、ケース6の底面6A側から開口部側に向うに従って徐々に径が大きくなるように巻線を巻回することで構成されている。そのため、巻回部2Bをその軸方向と直交する方向から見たときの形状は、ケース6の底面6Aに対向する下辺L1と、下辺L1と平行な上辺L2と、下辺L1と上辺L2とを繋ぎ、ケース6の内壁面6Bに面する一対の外側辺L3と、を備える等脚台形状(二点鎖線で示す等脚台形に類似する形状)となっている。外側辺L3は、ケース対向面20の一部で構成されているため、外側辺L3はコイル対向面60に面している。このような形状の巻回部2Cは、巻線機の設定を調整することで容易に作製することができる。ここで、外側辺L3は、巻回部2Cの各ターンの外縁部で構成されるため、階段状になっている。
Claims (11)
- 巻回部を有するコイルと磁性コアとを組み合わせた組合体と、
前記組合体を内部に収納するケースと、を備えるリアクトルであって、
前記巻回部は、その外周面の少なくとも一部であって、前記ケースの内壁面に対向するケース対向面を有し、
前記ケースの底面側を下方側、前記下方側と反対側を上方側としたとき、前記ケース対向面における前記下方側の端部と前記上方側の端部のいずれか一方が、他方よりも前記巻回部の中心寄りとなるように前記巻回部が形成されているリアクトル。 - 前記ケースの前記内壁面は、前記巻回部の前記ケース対向面に対向するコイル対向面を有し、
前記コイル対向面は、前記ケース対向面の形状に沿った形状に形成されている請求項1に記載のリアクトル。 - 前記ケース対向面における前記下方側の端部は、前記ケース対向面における前記上方側の端部よりも前記巻回部の中心寄りとなるように前記巻回部が形成されている請求項1または請求項2に記載のリアクトル。
- 前記ケース対向面における前記上方側の端部は、前記ケース対向面における前記下方側の端部よりも前記巻回部の中心寄りとなるように前記巻回部が形成されており、
前記ケースは、前記底面を構成する底板部と、前記底板部に組付けられる筒状の側壁部と、を備える請求項1または請求項2に記載のリアクトル。 - 前記コイルは、一つの前記巻回部を備え、
前記巻回部は、その軸方向の一端側の端面が、前記ケースの前記内壁面に対向して配置されており、
前記巻回部を前記一端側の端面側から見たときの形状は、前記ケースの底面に対向する下辺と、前記下辺と平行な上辺と、前記下辺と前記上辺とを繋ぎ、前記ケースの前記内壁面に面する一対の外側辺と、を備える等脚台形状である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のリアクトル。 - 前記コイルは、並列された一対の前記巻回部を備え、
各巻回部は、その軸方向の一端側の端面が、前記ケースの前記内壁面に対向して配置されており、
各巻回部を前記一端側の端面側から見たときの形状は、前記ケースの底面に対向する下辺と、前記下辺と平行な上辺と、前記下辺と前記上辺とを繋ぎ、前記ケースの前記内壁面に面する外側辺と、前記外側辺の反対側で前記下辺と前記上辺とを繋ぐ内側辺と、を備える直角台形状である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のリアクトル。 - 前記コイルは、一つの前記巻回部を備え、
前記巻回部は、その軸方向の一端側の端面が、前記ケースの前記底面に対向して配置されており、
前記巻回部をその軸方向と直交する方向から見たときの形状は、前記ケースの底面に対向する下辺と、前記下辺と平行な上辺と、前記下辺と前記上辺とを繋ぎ、前記ケースの前記内壁面に面する一対の外側辺と、を備える等脚台形状である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のリアクトル。 - 前記コイルは、並列された一対の前記巻回部を備え、
各巻回部は、その軸方向の一端側の端面が、前記ケースの前記底面に対向して配置されており、
各巻回部をその軸方向と直交する方向から見たときの形状は、前記ケースの底面に対向する下辺と、前記下辺と平行な上辺と、前記下辺と前記上辺とを繋ぎ、前記ケースの前記内壁面に面する外側辺と、前記外側辺の反対側で前記下辺と前記上辺とを繋ぐ内側辺と、を備える直角台形状である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のリアクトル。 - 前記上辺と前記外側辺との間の角度と、前記下辺と前記外側辺との間の角度のうち、鈍角となる角度は91°以上95°以下である請求項5から請求項8のいずれか1項に記載のリアクトル。
- 前記磁性コアは、前記巻回部の内部に配置される内側コア部を備え、
前記巻回部は、その軸方向の一端側の端面が、前記ケースの前記内壁面に対向して配置されており、
前記巻回部の軸線に直交する仮想断面における前記内側コア部の断面形状は、前記仮想断面における前記巻回部の内周輪郭線に相似する形状に形成されている請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のリアクトル。 - 前記磁性コアは、前記巻回部の内部に配置される内側コア部を備え、
前記巻回部は、その軸方向の一端側の端面が、前記ケースの前記底面に対向して配置されており、
前記一端側の端面に直交する仮想断面における前記内側コア部の断面形状は、前記仮想断面における前記巻回部の内周輪郭線に相似する形状に形成されている請求項1から請求項4、請求項7、請求項8のいずれか1項に記載のリアクトル。
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