JP2019114703A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】本明細書は、コアをボビンに挿通する際にコアのエッジが欠け難い構造のリアクトルを提供する。【解決手段】本明細書が開示するリアクトル２は、コイル３が巻回されている筒状のボビン２０と、ボビン２０に挿通されているコア３０を備えている。コア３０は、四角柱形状を成しているとともに、対向する一対の側面が先端面と直交している。コア３０の一対の側面の夫々に対向しているボビン２０の内面に、ボビン２０の軸線方向に延びているとともにコアに接している凸条４１ａ、４１ｂが設けられている。このリアクトル２は、凸条４１ａ、４１ｂがコアに当接し、コア３０の一対の側面の夫々に対向しているボビン２０の内面は、凸条４１ａ、４１ｂ以外では接しない。それゆえ、コア３０のエッジ３０２（先端面と側面の境界）がボビン２０の内面とぶつかり難くなり、コア３０のエッジ３０２が欠け難くなる。【選択図】図５

Description

本発明は、リアクトルに関する。リアクトルとは、コイルを利用した受動素子であり、「インダクタ」と呼ばれることもある。

リアクトルは、筒状のボビンと、ボビンに巻回されているコイルと、ボビンに挿通されているコアを備えている。特許文献１に、そのようなリアクトルの一例が開示されている。

特開２０１６−０８２０４７号公報

コアの先端面と側面の境界が角張っていると、コアをボビンに挿通する際にコアのエッジ（先端面と側面の境界）がボビンに接し、エッジが欠けるおそれがある。典型的には、磁性体の圧粉焼結ブロックからコアを型抜きすると、コアの先端面と側面が直交し、先端面と側面の境界にエッジが形成されることになる。圧粉焼結で作られたコアは欠け易く、特にエッジが欠け易くなる。本明細書は、コアをボビンに挿通する際にコアのエッジが欠け難い構造のリアクトルを提供する。

本明細書が開示するリアクトルは、コイルが巻回されている筒状のボビンと、ボビンに挿通されているコアを備えている。コアは、四角柱形状を成しているとともに、対向する一対の側面が先端面と直交している。コアの一対の側面の夫々に対向しているボビンの内面に、ボビンの筒部の軸線方向に延びているとともにコアに接している凸条が設けられている。このリアクトルは、凸条がコアに当接し、コアの一対の側面の夫々に対向しているボビンの内面は、凸条以外では接しない。それゆえ、コアのエッジ（先端面と側面の境界）がボビンの内面とぶつかり難くなり、コアのエッジが欠け難くなる。なお、コアは、ボビンに挿通される部位が四角柱形状を成していればよい。

ボビン内面の凸条の高さは、ボビンの筒部の開口に向かうにつれて低くなっているとよい。ボビンの筒部の開口付近ではコアと凸条との間に隙間が確保できるので、コアをボビンにスムーズに挿入することができる。

第１コアパーツと第２コアパーツの少なくとも２個に分割されているコアが採用されることがある。第１コアパーツの先端と第２コアパーツの先端がボビンの内側で対向する。そのような場合、ボビンには、夫々のコアパーツに対して凸条が設けられているとよい。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例のリアクトルの斜視図である。 リアクトルの分解斜視図である。 ボビンの一部を拡大した斜視図である。 図３の一点鎖線IVでカットしたボビンの斜視断面図である。 図１のV−V線でカットしたリアクトルの断面図である。 第１変形例のリアクトルの断面図である。 第２変形例のリアクトルの断面図である。 第３変形例のボビンを成形する金型の断面図である。 第３変形例のボビンを成形する金型の断面図である（射出成型後）。 開いた状態の金型の断面図である。

図面を参照して実施例のリアクトル２を説明する。図１に、リアクトル２の斜視図を示す。リアクトル２は、例えば電気自動車の駆動系においてバッテリの電圧を昇圧する電圧コンバータに用いられる。電気自動車の走行用モータは数十キロワットを出力することができ、バッテリから流れる電流は数十アンペアになる。リアクトル２にはそのような大電流が流れるので、内部抵抗の小さい平角線が巻き線として用いられる。なお、以下では、説明の便宜上、図に表示した座標系のＺ軸の正方向を「上」と定義し、Ｚ軸の負方向を「下」と定義する。

リアクトル２では、樹脂製のボビン２０に磁性体のコア３０が挿通されているとともに、平角線をエッジワイズに巻回したコイル３ａ、３ｂがボビン２０に取り付けられている。コイル３ａ、３ｂとコア３０が樹脂カバーに覆われることがあるが、本実施例では樹脂カバーについては言及しない。

図２にリアクトル２の分解斜視図を示す。コアは、一対のＵ字型のコアパーツ３０ａ、３０ｂに分割されており、それらを対向させて環状のコアが形成される。一対のＵ字型のコアパーツ３０ａ、３０ｂを合わせてコア３０と総称する。

コアパーツ３０ａは、磁性体の粒子と樹脂を混合して圧縮焼結し、圧粉磁性体のブロックを製造したのち、型抜きして得られる。圧粉磁性体のブロックにおいて、コアパーツ３０ｂの上面３０４に相当する面にパンチブロックを押し当て、コアパーツ３０ｂの形状に抜く。そのため、先端面３０５と上面３０４が直角に交差し、及び、先端面３０５と下面も直角に交差する。先端面３０５と上面３０４の境界にエッジ３０２が形成されるとともに、先端面３０５と下面の境界にもエッジ３０２が形成される。先端面３０５と側面の境界は湾曲面３０１となっている。コアパーツ３０ａには、各部の図示を省略した。コアパーツ３０ａも、コアパーツ３０ｂと同じ方法で製造され、先端面と上面（下面）との境界にエッジが形成される。

コイル３ａ、３ｂは、１本の平角線を巻回したものであり、電気的には１個のコイル３である。コイル３ａ、３ｂを、以下では、コイル３と総称する場合がある。

ボビン２０は、四角筒状の一対の筒部２３と、一対のフランジ２１、２５で構成される。筒部２３もフランジ２１、２５もいずれも樹脂製である。一対の筒部２３はフランジ２５と一体に成形されている。一対の筒部２３は、平行となるようにフランジ２５に連結されている。フランジ２５には、コイル３のリード部３ｃを通すスリット２５ａが設けられている。一対のコイル３、３ｂが筒部２３が挿通された後、筒部２３の先端に他方のフランジ２１が連結される。

一方のコアパーツ３０ａのＵ字の脚部がフランジ２１の側からボビン２０（筒部２３）に挿通される。フランジ２５の側から筒部２３にスペーサ３１が挿通された後、他方のコアパーツ３０ｂのＵ字の脚部がフランジ２５の側からボビン２０（筒部２３）に挿通される。一対のコアパーツ３０ａ、３０ｂは、筒部２３の内部で、スペーサ３１を挟んで先端面同士が対向する。ボビン２０の筒部２３の内側におけるコア３０の形状は四角柱状である。

図３にボビン２０の一部を拡大した斜視図を示す。図３は、フランジ２５に連結された筒部２３の斜視図である。図３は、図２で示したフランジ２１を取り付ける前のボビン２０である。図中のＸ方向が、筒部２３の軸線の方向に相当する。

筒部２３の内側の底面２３１に、凸条４１ａが設けられている。凸条４１ａは、筒部２３の軸線（Ｘ方向）に沿って延びている。凸条４１ａは、筒部２３の開口２３６ａに向かうにつれて高さが低くなっている。図３では隠れて見えないが、筒部２３の内側の上面２３３にも同様の凸条が設けられている。筒部２３の内側の側面２３２は、筒部２３の軸線方向の中央が反対側の側面に向かって突出するように湾曲している。

図３の一点鎖線IVでカットしたボビン２０の斜視図を図４に示す。筒部２３の軸線方向（Ｘ方向）における底面２３１の中央に壁２３４が設けられている。上面の中央にも、壁２３４と同様の壁が設けられている。また、軸線方向における側面２３２の中央に凸部２３５が設けられている。壁２３４と凸部２３５によって、筒部２３の内径が狭められる。壁２３４と凸部２３５で囲まれた空間に、図２で示したスペーサ３１が嵌合する。

側面２３２は、軸線方向の中央に近づくにつれて反対側の側面に近づくように湾曲しており、湾曲面２３５ａを形成している。湾曲面２３５ａは、コアパーツ３０ａ、３０ｂの側面と先端面の境界の湾曲面３０１と対向する。

先に述べたように、底面２３１には、軸線方向に延びる凸条４１ａが設けられている。凸条４１ａは、軸線方向で筒部２３の中央付近まで延びている。凸条４１ａは、開口２３６ａに向かうにつれて高さが低くなっている。筒部２３の開口２３６ｂの側にも、底面２３１に凸条４１ｂが設けられている。凸条４１ｂも、軸線方向（Ｘ方向）に延びており、開口２３６ｂに向かうにつれて高さが低くなっている。図４では現れていないが、上面２３３には、凸条４１ａ、４１ｂの夫々に対向するように同様の凸条が設けられている。

図５に、図１のV−V線に沿った断面を示す。図５の断面は、凸条４１ｂ（図４参照）を通る断面を示している。図５では、コアパーツ３０ａ、３０ｂを仮想線で描いてある。

先に述べたように、底面２３１の壁２３４と上面２３３の壁２３４の間にスペーサ３１が挟まれている。対向する底面２３１と上面２３３の夫々には凸条４１ａが設けられている。その凸条４１ａに、コアパーツ３０ａが挟まれている。凸条４１ａはコアパーツ３０ａに接している。先に述べたように、コアパーツ３０ａは、上面３０４と先端面３０５が直交しており、それらの境界にエッジ３０２が形成されている。同様に、下面３０９と先端面３０５が直交しており、それらの間にエッジ３０２が形成されている。コアパーツ３０ａを筒部２３の開口２３６ａの側から挿入する際、エッジ３０２が筒部２３の内面に接触すると、エッジ３０２が欠けるおそれがある。コアパーツ３０ａは、磁性体の粒子と樹脂を混合して圧縮焼結した圧粉磁性体で作られており、特にエッジが欠け易い。筒部２３はその内面の対向する底面２３１と上面２３３の夫々に、筒部２３の軸線方向に延びる凸条４１ａを備えており、一対の凸条４１ａの夫々にコアパーツ３０ａが接している。コアパーツ３０ａは、凸条４１ａを除いて筒部２３に接触しない。コアパーツ３０ａを開口２３６ａに挿入する際、コアパーツ３０ａの上面３０４と下面３０９は凸条４１ａにガイドされ、エッジ３０２が筒部２３と接触して欠けることが防止される。

コアパーツ３０ｂに対しても、筒部２３の上面２３３と底面２３１のそれぞれに凸条４１ｂが設けられている。凸条４１ｂも筒部２３の軸線方向に延びており、開口２３６ｂに向かうにつれてその高さが低くなっている。一対の凸条４１ｂの夫々がコアパーツ３０ｂに接している。コアパーツ３０ｂは凸条４１ｂを除いて筒部２３に接触しない。コアパーツ３０ｂを開口２３６ｂに挿入する際、コアパーツ３０ｂの上面３０４と下面３０９は凸条４１ｂに案内される。それゆえ、先端面３０５と上面３０４（下面３０９）の境界のエッジ３０２が筒部２３の内面との接触により欠けることが防止される。

凸条４１ａは、開口に向かうにつれて高さが低くなっている。開口２３６ａの付近では、コアパーツ３０ａと凸条４１ａとの間に隙間が確保されるので、コアパーツ３０ａを挿入し易い。コアパーツ３０ａが筒部２３の奥へ移動するにつれてコアパーツ３０ａと凸条４１ａの間の隙間が小さくなっていき、最終的にコアパーツ３０ａは凸条４１ａと接触する。凸条４１ａの高さが開口に向かうにつれて低くなっていることで、コアパーツ３０ａは凸条４１ａにスムーズに案内されるので、凸条４１ａとの接触でもエッジが欠け難くなる。凸条４１ｂとコアパーツ３０ｂとの関係も同様であり、コアパーツ３０ｂのエッジも欠け難くなる。

図６に第１変形例のリアクトル２ａの断面図を示す。図６の断面図は、図５の断面図に対応する。リアクトル２ａは、ボビン２０ａの筒部２３ａの対向する底面２３１と上面２３３に、凸条１４１ａ、１４１ｂを備えている。凸条１４１ａ、１４１ｂは、筒部２３ａの軸線方向（図中のＸ方向）に延びている。一対の凸条１４１ａの間にコアパーツ３０ａが挟まれており、一対の凸条１４１ｂの間にコアパーツ３０ｂが挟まれている。

実施例のリアクトル２では、凸条４１ａ、４１ｂは、筒部２３の開口に向かうにつれて高さが低くなっているが、第１変形例のリアクトル２ａでは、凸条１４１ａ、１４１ｂの高さは一定である。実施例のリアクトル２の凸条４１ａ、４１ｂのように開口に向かうにつれて高さが低くなっていることが望ましいが、第１変形例のリアクトル２ａであっても、コアパーツ３０ａ、３０ｂのエッジ３０２が欠け難くなるという効果を奏する。

図７に第２変形例のリアクトル２ｂの断面図を示す。図７の断面図は、図５の断面図に対応する。リアクトル２ｂは、ボビン２０ｂの筒部２３ｂの対向する底面２３１と上面２３３に、凸条２４１ａ、２４１ｂを備えている。凸条２４１ａ、２４１ｂは、筒部２３ａの軸線方向（図中のＸ方向）に延びている。一対の凸条２４１ａの間にコアパーツ３０ａが挟まれており、一対の凸条２４１ｂの間にコアパーツ３０ｂが挟まれている。

第２変形例のリアクトル２ｂでは、凸条２４１ａ、２４１ｂの高さはほぼ全長にわたって一定であるが、開口２３６ａ、２３６ｂに近い端では面取りがなされており、斜面２４４が形成されている。凸条２４１ａは、開口２３６ａに近い端部において、高さが開口２３６ａに近くなるにつれて低くなる斜面２４４を有している。凸条２４１ｂも同様に、開口２３６ｂに近い端部において、高さが開口２３６ｂに近くなるにつれて低くなる斜面２４４を有している。第２変形例のリアクトル２ｂも、コアパーツ３０ａ、３０ｂのエッジ３０２が欠け難くなるという効果を奏することができる。

図８から図１０を参照して、第３変形例のボビン２０ｃについて、その製造方法を含めて説明する。図８は、ボビン２０ｃを射出成形するための金型５０の断面を示しており、図９は、金型５０のキャビティ５５に射出成形されたボビン２０ｃを示しており、図１０は、開かれた金型５０とボビン２０ｃを示している。なお、図８−図１０では、図中左側のフランジの無いボビンを示している。先に述べたように、左側のフランジ（図２のフランジ２１）は、後から取り付けられる。

図４に示されているように、実施例のボビン２０では、開口２３６ａ側の凸条４１ａと開口２３６ｂ側の凸条４１ｂは、筒部２３の軸線方向（Ｘ方向）に一直線に並んでいない。第３変形例のボビン２０ｃでは、図１０に示されているように、図中左の開口側の凸条３４１ａと、図中右の開口側の凸条３４１ｂが一直線に並んでいる。この場合、筒部の内側の空間を形成するための金型５０にとって凸条３４１ａと凸条３４１ｂの間がアンダーカットとなる。金型５０は、凸条３４１ａと凸条３４１ｂの間のアンダーカットに対応する。

図８に金型５０の断面を示す。金型５０は、左型５１と、右型５２を備えている。左型５１は、ボビン２０ｃのアンダーカットに対応するスライド型５３ａ、５３ｂを備えている。金型５０のキャビティ５５は、ボビン２０ｃの形状を成している。

図９に示すように、キャビティ５５に溶融樹脂を射出し、ボビン２０ｃを形成する。溶融樹脂が固まったら、スライド型５３ａを上方に移動させるとともに、スライド型５３ｂを下方に移動させる（図１０）。スライド型５３ａ、５３ｂは、ボビン２０ｃの筒部２３ｃを貫通しており、スライド型５３ａ、５３ｂが抜けた後の部位は、筒部２３ｃの側面に貫通孔２３９として残る。製造されたボビン２０ｃでは、ボビン２０ｃの側面に貫通孔２３９が設けられており、貫通孔２３９は、ボビン２０ｃの軸線方向（Ｘ方向）で、凸条３４１ａ、３４１ｂのボビン中央寄りの端に隣接して設けられている。

上記したように、ボビン２０ｃは樹脂の射出形成で作られる。ボビンの両側から挿通される一対のボビンパーツの夫々に対して凸条を設けた場合、ボビンを射出成形する金型において凸条はアンダーカットになる場合がある（ボビン２０ｃ）。ボビン２０ｃの軸線方向で、凸条３４１ａ、３４１ｂのボビン中央寄りの端に隣接して設けられる貫通孔２３９は、アンダーカットを解消するためのスライド型５３ａ、５３ｂが挿通される箇所となる。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例のリアクトルは、リング状のコアを有しており、そのコアの２か所にボビンの筒部とコイルが取り付けられている。本明細書が開示する技術は、単純な四角柱形状のコアと、１個の筒部を有するボビンと、１個のコイルで構成されたリアクトルにも適用することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２、２ａ、２ｂ：リアクトル
３、３ａ、３ｂ：コイル
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ：ボビン
２１、２５：フランジ
２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ：筒部
３０：コア
３０ａ、３０ｂ：コアパーツ
３１：スペーサ
４１ａ、４１ｂ、１４１ａ、１４１ｂ、２４１ａ、２４１ｂ、３４１ａ、３４１ｂ：凸条
５０：金型
５１：左型
５２：右型
５３ａ、５３ｂ：スライド型
５５：キャビティ
２３６ａ、２３６ｂ：開口
３０２：エッジ

Claims (3)

1. コイルが巻回されている筒状のボビンと、
   前記ボビンに挿通されているコアと、
   を備えており、
   前記コアは、四角柱形状を成しているとともに、対向する一対の側面が先端面と直交しており、
   前記コアの前記側面の夫々に対向する前記ボビンの内面に、前記ボビンの筒部の軸線方向に延びているとともに前記コアに接している凸条が設けられている、リアクトル。
2. 前記凸条の高さが、前記筒部の開口に向かうにつれて低くなっている、請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記コアは第１コアパーツと第２コアパーツの少なくとも２個に分割されているとともに、前記第１コアパーツの先端と前記第２コアパーツの先端が前記ボビンの内側で対向しており、
   前記ボビンには、夫々のコアパーツに対して前記凸条が設けられている、請求項１または２に記載のリアクトル。

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