JP2019179787A - リアクトル用ボビン及びリアクトル、このリアクトルを備えたコンバータ、及び電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コアとコイルの間に配置される筒部を薄くしても、リアクトル用ボビンを構成する分割ボビンを互いに係合する係合部の強度を確保することができるリアクトル用ボビン及びリアクトル、このリアクトルを備えたコンバータ、及び電力変換装置を得ることを目的とする。【解決手段】ボビン４は、筒部の軸線方向で分割され、一対のフランジ部４２Ａ、４２Ｂの一方及び他方をそれぞれ有する第１の分割ボビン４Ａ及び第２の分割ボビン４Ｂを組み合わせてなり、第１の分割ボビン４Ａに設けられたフランジ部４２Ａにおいて、コイル２Ａ、２Ｂと当接する領域よりも外側に設けられた第１の係合部４６Ａと、第１の係合部４６Ａに対向して第２の分割ボビン４Ｂに設けられ、コイル２Ａ、２Ｂの外側で第１の係合部４６Ａと係合する第２の係合部４６Ｂとを備えた。【選択図】図２

Description

本願は、リアクトル用ボビン及びリアクトル、このリアクトルを備えたコンバータ、及び電力変換装置に関するものである。

ハイブリッド自動車または電気自動車といった電動自動車など、駆動源に電力を利用する車両には種々の電力変換装置が搭載されている。このような電力変換装置としては、モーターを駆動するためのインバータ、高圧バッテリ電圧から１２Ｖ系バッテリ電圧に降圧するＤＣ／ＤＣコンバータ、１２Ｖ系バッテリ電圧から高圧バッテリ電圧に昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ、商用電源から高圧バッテリに充電するための充電器、高圧バッテリからＡＣ１００Ｖを生成するインバータなど、種々のものが知られている。このような電力変換装置においては、回路を流れる電流が増減したときにその変化を滑らかにするため、メインバッテリと負荷の間にリアクトルが接続されている。リアクトルは、互いに平行な直線部位を１組以上持つロの字状の磁性コア、この磁性コアの直線部位の一部又は全部を覆うように取り付けられた絶縁性のボビン、及びこのボビンの周囲に銅製の巻線を螺旋状に巻き回してなるコイルからなる組合体を有している。

従来、内側コア部外周を覆う筒部と、コイルの端面と露出コアとの間に介在される枠部有し、一方の露出コア部側に配される第一枠部を含む第一分割片と他方の露出コア部側に配される第二枠部を含む第二分割片とを組み合わせてなるリアクトル用ボビンであって、分割片同士を係合する係合部を、筒部の周方向への凹凸により各分割片に形成したものがあった（例えば、特許文献１）。また、コアのコイル巻回部を覆う外郭部を一対の外郭片を組み合わせて構成するリアクトル用ボビンにおいて、外郭片に形成された板状片及び帯状片の周縁に係合部を設け、リアクトルを組み立てる際には係合部同士を係合させて外郭片同士を組み合わせるものがあった（例えば、特許文献２）。

特開２０１１−１９８８４７号公報 特開２０１２−７０００１号公報

特許文献１及び特許文献２のリアクトル用ボビンは、リアクトル用ボビンを構成するために一対の分割片を係合する係合部を、筒部又は筒部に相当する部位に形成している。しかしながら、昨今では電動自動車に係るコンポーネントの小型化及び低コスト化の要求の中で電力変換装置に用いるスイッチング素子の高速化が進められており、スイッチング素子の高速化に伴うコイルの発熱量増大に対応できる放熱性を得る。このため、リアクトル用ボビンの筒部をより薄くすることが求められているが、特許文献１及び特許文献２のように筒部に係合部を形成するものでは、筒部の薄型化により係合部の強度を十分に確保することができなくなる虞がある。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、コアとコイルの間に配置される筒部を薄くしても、リアクトル用ボビンを構成する分割ボビンを互いに係合する係合部の強度を確保することができるリアクトル用ボビン及びリアクトル、このリアクトルを備えたコンバータ、及び電力変換装置を得ることを目的とする。

本願に開示されるリアクトル用ボビンは、リアクトルのコアとコアの周囲に巻き回されるコイルとの間に配置される筒部と、筒部の両端から筒部の径方向に広がり、コイルの一端及び他端がそれぞれ当接する一対のフランジ部とを備え、コアとコイルとを組み付けるリアクトル用ボビンであって、リアクトル用ボビンは、筒部の軸線方向で分割され、一対のフランジ部の一方及び他方をそれぞれ有する第１の分割ボビン及び第２の分割ボビンを組み合わせてなり、第１の分割ボビンに設けられた一方のフランジ部において、コイルと当接する領域よりも外側に設けられた第１の係合部と、第１の係合部に対向して第２の分割ボビンに設けられ、コイルの外側で第１の係合部と係合する第２の係合部とを備えたものである。

本願に開示されるリアクトル用ボビンによれば、コアとコイルの間に配置される筒部を薄くしても、リアクトル用ボビンを構成する分割ボビンを互いに係合する係合部の強度を確保することができる。

実施の形態１におけるリアクトルを示す斜視図である。 実施の形態１におけるリアクトルを示す分解斜視図である。 実施の形態１におけるリアクトル用ボビンを示す分解斜視図である。 図３のＡ部拡大図である。 図４ＡのＣ−Ｃ断面図である。 図３のＢ矢視図である。 図５ＡのＤ−Ｄ断面図である。 実施の形態１におけるリアクトルの斜視図であり、実装時の様子を示す図である。 実施の形態１におけるリアクトルを示す斜視図であり、ケースに収納された状態の様子を示す図である。 図７のＥ−Ｅ断面図である。 図７のＦ−Ｆ断面図である。 実施の形態１におけるリアクトルを備えたコンバータ及び電力変換装置の一例を示す概略回路構成図である。 実施の形態１の変形例に係る第１の係合部を示す平面図である。

実施の形態１．
以下に、実施の形態１を図１から図９に基づいて説明する。図１は、実施の形態１におけるリアクトルを示す斜視図、図２は分解斜視図であり、図３は、リアクトル用ボビンを示す分解斜視図である。
リアクトル１は、図１、図２に示すように、断面略矩形の一対のコイル２Ａ、２Ｂを有するコイル部２と、一対の直線部がコイル２Ａ、２Ｂに挿入され、断熱性を持つ絶縁テープ３１が外周に巻かれたロ字状のコア３と、第１の分割ボビン４Ａと第２の分割ボビン４Ｂとを組み合わせてなり、コイル部２の一部を覆うとともに、コイル部２及びコア３を組み付けるボビン４、すなわちリアクトル用ボビンとを備えている。コイル２Ａ、２Ｂの軸線は互いに平行であり、コイル２Ａ、２Ｂの配列方向はコイル２Ａ、２Ｂの軸線と直交している。コイル２Ａ、２Ｂの上部及び側部は、ボビン４の天板部４５１及び側壁板４５３によって覆われている。また、コイル２Ａ、２Ｂの一端及び他端には、コイル２Ａ、２Ｂの軸線方向及び配列方向と直交する一方向に引き出される引出線２１が設けられている。引出線２１は、電源などの外部装置又は基板などの端子に接続されるもので、天板部４５１に形成された引出穴４５２からボビン４の上方に突出している。なお、以後では説明のため、コイル２Ａ、２Ｂの軸線方向と平行にｘ軸を、コイル２Ａ、２Ｂの配列方向と平行にｙ軸を設定し、ｘ軸及びｙ軸と直交する方向にｚ軸を設定する。また、ｘ軸において第１の分割ボビン４Ａから第２の分割ボビン４Ｂに向かう方向を＋ｘ方向、＋ｘ方向と反対の方向（第２の分割ボビン４Ｂから第１の分割ボビン４Ａに向かう方向）を−ｘ方向とし、ｙ軸においてコイル２Ｂからコイル２Ａに向かう方向を＋ｙ方向、＋ｙ方向と反対の方向（コイル２Ａからコイル２Ｂに向かう方向）を−ｙ方向とする。また、ｚ軸において引出線２１の引き出し方向を＋ｚ方向、＋ｚ方向と反対の方向を−ｚ方向とする。また、実施の形態１ではｘ軸方向及びｙ軸方向が水平方向となり、＋ｚ方向が上方向、−ｚ方向が下方向となっている。

コイル２Ａ、２Ｂは、主に銅からなる平角線の巻線をエッジワイズに巻き回したものである。コイル２Ａ、２Ｂは、一本の巻線で連続的に形成してもよいし、コイル２Ａ、２Ｂを別の巻線で形成し、それぞれの一端同士を溶接などで接合してもよい。また、コイル２Ａ、２Ｂを接合せずに、それぞれ独立したコイル２Ａ、２Ｂとしてもよい。また、実施の形態１では平角線の巻線を用いてコイル２Ａ、２Ｂを形成しているが、断面円形状の巻線を用いてコイル２Ａ、２Ｂを形成してもよい。

コア３は、ｘ軸方向で互いに対向する一対の分割コア３Ａ、３Ｂを組み合わせ、全体としてロ字状をなすものである。分割コア３Ａ、３Ｂは、ｙ軸方向で対向する２つの直線部と、直線部を連結する曲線部から構成されてＵ字状をなし、２つの直線部の一部又は全部がコイル２Ａ、２Ｂにそれぞれ挿入される。分割コア３Ａ、３Ｂは、例えば金属磁性粉末又は電磁鋼板、又はフェライトにより構成されている。なお、実施の形態１では分割コア３Ａ、３ＢをそれぞれＵ字状の一部材としているが、分割コア３Ａ、３Ｂを曲線部と直線部でさらに分割してもよい。

ボビン４は、樹脂などの絶縁材料で構成され、ｘ軸方向で分割された第１の分割ボビン４Ａ及び第２の分割ボビン４Ｂを組み合わせたものである。第１の分割ボビン４Ａは、＋ｘ方向に延び、内部に分割コア３Ａの直線部の一部又は全部がそれぞれ挿入されるとともに、コイル２Ａ、２Ｂがそれぞれ周囲に巻き回される断面略矩形の一対の筒部４１Ａを備える。なお、コイル２Ａ、２Ｂは、その剛性により螺旋状に巻かれた状態を維持できるため、リアクトル１を組み立てる際には予め巻き回した状態のコイル２Ａ、２Ｂの内部に第１の分割ボビン４Ａの筒部４１Ａを挿入することによりコア３とコイル２Ａ、２Ｂを組み付ける。コイル２Ａ、２Ｂに挿入された一対の筒部４１Ａの外周面は、それぞれコイル２Ａ、２Ｂの内周面に当接する。筒部４１Ａは、ボビン４の筒部の一部に相当する。

筒部４１Ａの第２の分割ボビン４Ｂ側の端部には、凸状の嵌合部４３Ａが形成されている。また、筒部４１Ａの第２の分割ボビン４Ｂと反対側の端部には、ｙ軸方向及びｚ軸方向（筒部４１Ａの径方向）に広がるフランジ部４２Ａが一体成形されている。フランジ部４２Ａは、筒部４１Ａ側の面がコイル２Ａ、２Ｂの一端（−ｘ方向側の端）に当接するもので、フランジ部４２Ａの下端には、＋ｘ方向に突出し、コイル２Ａ、２Ｂをｙ軸方向及びｚ軸方向について位置決めするコイル受け４８Ａが形成されている。コイル受け４８Ａは、実施の形態１ではフランジ部４２Ａの下端のｙ軸方向両端及び中央の３か所に設けられているが、コイル受け４８Ａの数及び配置は、コイル２Ａ、２Ｂをｙ軸方向及びｚ軸方向について位置決めできるのであれば特に限られるものではない。また、ｙ軸方向又はｚ軸方向のいずれかについて別途位置決めするのであれば、ｚ軸方向のみ又はｙ軸方向のみ位置決めする構成にしてもよい。
フランジ部４２Ａの下部には、−ｘ方向に突出する一対のベロ部４９Ａが形成されている。ベロ部４９Ａは、その上面が筒部４１Ａの内側下面と同一平面上にあり、分割コア３Ａが筒部４１Ａに挿入される際にはｚ軸方向について分割コア３Ａを位置決めする。

第２の分割ボビン４Ｂは、−ｘ方向に延び、内部に分割コア３Ｂの直線部の一部又は全部がそれぞれ挿入されるとともに、コイル２Ａ、２Ｂがそれぞれ周囲に巻き回される断面略矩形の一対の筒部４１Ｂを備える。筒部４１Ｂの軸線方向長さは筒部４１Ａの軸線方向長さよりも短い。また、筒部４１Ｂの外径は筒部４１Ａの外径よりも小さい。筒部４１Ｂは、ボビン４の筒部の残部に相当する。

筒部４１Ｂの第１の分割ボビン４Ａ側の端部には、凹状の被嵌合部４３Ｂが形成されている。ボビン４を組み立てる際には嵌合部４３Ａが被嵌合部４３Ｂ内に嵌合され、筒部４１Ａと筒部４１Ｂとが接続される。
筒部４１Ｂの第１の分割ボビン４Ａと反対側の端部には、ｚ軸方向及びｙ軸方向（筒部４１Ｂの径方向）に広がるフランジ部４２Ｂが一体成形されている。フランジ部４２Ｂは、筒部４１Ｂ側の面がコイル２Ａ、２Ｂの他端（＋ｘ方向側の端）に当接するもので、フランジ部４２Ｂの下端には、−ｘ方向に突出し、コイル２Ａ、２Ｂをｙ軸方向及びｚ軸方向について位置決めするコイル受け４８Ｂが形成されている。コイル受け４８Ｂは、コイル受け４８Ａと同様にフランジ部４２Ｂの下端のｙ軸方向両端及び中央の３か所に設けてられているが、コイル受け４８Ｂの数及び配置はこれに限られるものではない。
フランジ部４２Ｂの下部には、＋ｘ方向に突出する一対のベロ部４９Ｂが形成されている。ベロ部４９Ｂは、その上面が筒部４１Ｂの内側下面と同一平面上にあり、分割コア３Ｂが筒部４１Ｂに挿入される際にはｚ軸方向について分割コア３Ｂを位置決めする。
なお、実施の形態１では筒部４１Ａと筒部４１Ｂのそれぞれでボビン４の筒部の一部及び残部としているが、ボビン４の筒部の全部を筒部４１Ａのみで構成することも可能である。この場合、筒部４１Ｂは省略され、被嵌合部４３Ｂはフランジ部４２Ｂに設けられる。

フランジ部４２Ｂの上部には、＋ｘ方向に広がり、所定の位置に引出穴４５２が形成された絶縁性の板状部材からなる天板部４５１が設けられている。天板部４５１には、−ｚ方向に延び、天板部４５１と反対側に延びる板状の把持部４５４、すなわち突出板が形成された側壁板４５３がｙ軸方向両端において一体成形されている。さらに、把持部４５４の下面には、−ｚ方向に突出するガイドピン４５５が形成されている。

第１の分割ボビン４Ａのフランジ部４２Ａの上端面には、＋ｚ方向、すなわちコイル２Ａ、２Ｂの軸線方向と直交する方向に突出するＴ字状の第１の係合部４６Ａが設けられており、第２の分割ボビン４Ｂの天板部４５１の第１の分割ボビン４Ａ側の端部には、−ｘ方向に突出する第２の係合部４６Ｂが設けられている。図３は、Ａ部拡大図であり、第１の分割ボビン４Ａ側から第２の分割ボビン４Ｂ側に向かって第１の係合部４６Ａを見たときの図である。また、図４Ｂは、図４ＡのＣ−Ｃ断面図であり、係合前の状態の第１の係合部４６Ａ及び第２の係合部４６Ｂを上方から見た図である。第１の係合部４６Ａは、＋ｚ方向に延び、断面が楕円状の胴部４６Ａ１と、胴部４６Ａ１の先端部に設けられてｙ軸方向に延びる頭部４６Ａ２からなり、全体としてＴ字状をなしている。なお、頭部４６Ａ２が延びる方向は必ずしもｙ軸方向である必要はなく、胴部４６Ａ１が延びる方向と直交する方向であればよい。なお、第１の係合部４６Ａの上端の高さはコイル２Ａ、２Ｂの引出線２１の高さよりも低く設定されており、リアクトル１の実装時に引出線２１が外部の機器等と接続されることを妨げない。

第２の係合部４６Ｂは、第１の係合部４６Ａに対向してｙ軸方向の中心位置及びｚ軸方向の位置が胴部４６Ａ１に合わせて設けられ、ｙ軸方向に配列された一対の挟部４６Ｂ１を備えている。挟部４６Ｂ１は、弾性を有し、互いに対向面を持つ一対の柱状部材で構成されている。それぞれの挟部４６Ｂ１の対向面には、胴部４６Ａ１を把持可能な溝部４６Ｂ２が中央部に設けられ、溝部４６Ｂ２よりも先端側は、先端に向かうほど挟部４６Ｂ１間の幅が広くなるようにテーパ部４６Ｂ３が設けられている。溝部４６Ｂ２の形状及び大きさは、胴部４６Ａ１の側面形状に応じて決定すればよい。なお、また、第１の係合部４６Ａ及び第２の係合部４６Ｂは、２組以上設けることが望ましい。

フランジ部４２Ａにおいて第１の係合部４６Ａが設けられる位置は、コイル２Ａ、２Ｂと当接する領域よりも外側であればよい。これにより、第１の係合部４６Ａと第２の係合部４６Ｂは、コイル２Ａ、２Ｂの外側で係合されることとなる。

リアクトル１の組み立てにおいては、まず、コイル２Ａ、２Ｂのそれぞれの引出線２１を第２の分割ボビン４Ｂの引出穴４５２に通し、コイル２Ａ、２Ｂの内部に筒部４１Ｂをそれぞれ挿入して、コイル２Ａ、２Ｂの他端側でそれぞれの下方両端をコイル受け４８Ｂに載せる。次に、コイル２Ａ、２Ｂを挟むようにして第１の分割ボビン４Ａの筒部４１Ａをコイル２Ａ、２Ｂに挿入していき、第１の分割ボビン４Ａの嵌合部４３Ａを第２の分割ボビン４Ｂの被嵌合部４３Ｂに嵌合させるとともに、第１の係合部４６Ａと第２の係合部４６Ｂを係合させる。

第１の係合部４６Ａと第２の係合部４６Ｂの係合は、スナップフィット機構によりなされる。すなわち、第１の係合部４６Ａを第２の係合部４６Ｂに係合させる際には、胴部４６Ａ１により一対の挟部４６Ｂ１の間を押し広げながら第１の係合部４６Ａを＋ｘ方向に押しこみ、溝部４６Ｂ２に達した胴部４６Ａ１を挟部４６Ｂ１の弾性により挟み込んで胴部４６Ａ１を溝部４６Ｂ２の位置で固定する。これにより、第１の係合部４６Ａと第２の係合部４６Ｂが係合し、第１の係合部４６Ａのｘ軸方向位置及びｙ軸方向位置が固定されることでボビン４が軸方向に分離することが防がれる。第１の係合部４６Ａ及び第２の係合部４６Ｂが係合されているとき、頭部４６Ａ２が挟部４６Ｂ１に引っかかることによりｚ軸方向の位置ずれも抑制される。胴部４６Ａ１が一対の挟部４６Ｂ１の間に押し込まれるとき、テーパ部４６Ｂ３はガイドとして機能し、胴部４６Ａ１の移動を容易にする。また、胴部４６Ａ１の断面が楕円状であり、角に丸みを帯びているため、胴部４６Ａ１の移動がさらに容易になっている。

第１の係合部４６Ａ及び第２の係合部４６Ｂが係合し、第１の分割ボビン４Ａ及び第２の分割ボビン４Ｂが組み合わされてボビン４が組み立てられると、コイル２Ａ、２Ｂの一端及び他端がそれぞれフランジ部４２Ａ及びフランジ部４２Ｂに当接し、コイル２Ａ、２Ｂがｘ軸方向について固定される。また、コイル２Ａ、２Ｂの一端側でそれぞれの下方両端を第１の分割ボビン４Ａのコイル受け４８Ａに乗ることでｙ軸方向及びｚ軸方向について位置決めされる。

上記のようにしてボビン４を組み立てた後、ボビン４の外側から分割コア３Ａ、３Ｂの直線部を筒部４１Ａ、４１Ｂの内部にそれぞれ挿入し、絶縁テープ３１を外周に巻きつけて分割コア３Ａ、３Ｂを固定してコア３を構成する。これにより、コア３とコイル２Ａ、２Ｂがボビン４により組み付けられ、図１に示すようなリアクトル１となる。なお、上記のように分割コア３Ａ、３Ｂを組み合わせてコア３を構成するとき、後述するスペーサーにより分割コア３Ａ、３Ｂとの間には一定の空隙が形成される。

第１の分割ボビン４Ａの筒部４１Ａの内部について説明する。図５Ａは、図３のＢ矢視図であり、図５Ｂは、図５ＡのＤ−Ｄ断面図である。筒部４１Ａは、必要に応じて内部にスペーサー６１が設けられる。スペーサー６１は、コア３が構成される際に分割コア３Ａと分割コア３Ｂのそれぞれの対向面の間に一定の隙間を形成するもので、スペーサー６１により形成される隙間の大きさによりリアクトル１のインダクタンスが調整される。スペーサー６１は、ｘ軸方向に延びる断面ロ字状の筒状部６１１と、筒状部６１１と筒部４１Ａの内周面を接続するリブ６１２とを備えている。リブ６１２は、筒状部６１１の周囲２方向以上に設けられるもので、実施の形態１では＋ｙ方向及び−ｙ方向、＋ｚ方向及び−ｚ方向の４箇所に設けられている。リブ６１２のｘ軸方向長さは筒状部６１１のｘ軸方向長さよりも短く、筒状部６１１とリブ６１２との間でｘ軸方向について段差が生じている。すなわち、スペーサー６１にはｘ軸方向の幅が周囲よりも大きい領域が中央部に設けられている。スペーサー６１の製作については、部品点数及び組立工数削減の観点から、筒状部６１１とリブ６１２を一体成形することが好ましい。スペーサー６１は、例えば接着剤により筒部４１Ａに固着することが考えられる。

次に、リアクトル１の実装の例について説明する。図６は、実施の形態１におけるリアクトルの斜視図であり、実装時の様子を示す図である。リアクトル１をコンバータ等に実装する場合は、例えば金属製のケース７１にリアクトル１を収納し、引出線２１を基板７２の端子（図示なし）に接続する。ケース７１は、断面ロ字状をなした側面部７１１と底面部が一体成形されたものである。リアクトル１をケース７１に収納する際は、把持部４５４に設けられたガイドピン４５５を側面部７１１の上端面に設けられたピン穴７１２に嵌合することでリアクトル１を水平方向について位置決めする。ピン穴７１２は、側面部７１１の上端面において所定の位置に設けられるもので、実施の形態１では互いに対向位置になるように配置された１組のピン穴７１２が設けられている。ピン穴７１２の数及び配置はこれに限られるものではなく、例えば側面部７１１の上端面の四隅全てにピン穴７１２を設けてもよい。ガイドピン４５５の数及び配置はピン穴７１２に合わせて決定すればよい。リアクトル１をケース７１に収納した後、リアクトル１の直上に基板７２を配置する。基板７２の配置位置はリアクトル１の直上に限られるものではないが、装置全体を小型化する観点から、直上に配置することが好ましい。

図７は実施の形態１におけるリアクトルを示す斜視図であり、ケースに収納された状態の様子を示す図である。また、図８Ａは図７のＥ−Ｅ断面図であり、図８ＢはＦ−Ｆ断面図である。なお、実際は図８Ａに示すようにケース７１の内部に放熱樹脂７４が充填されているが、図７においては、放熱樹脂７４の記載を省略している。図７に示すように、把持部４５４は側面部７１１の上端面の一部を覆い、基板７２とケース７１とを絶縁する。また、図８Ｂに示すように側壁板４５３及び把持部４５４と側面部７１１との間にはクリアランスが設けられ、コイル２Ａ、２Ｂの引出線２１とケース７１との間の絶縁距離を確保している。

ケース７１の底面部には段差が設けられており、段差の上側が第１の底面部７１３、によって構成され、段差の下側が第２の底面部７１４によって構成されている。第１の底面部７１３はベロ部４９Ａ、４９Ｂを支持し、リアクトル１をｚ軸方向について位置決めする。第２の底面部７１４とリアクトル１の底部との間にはクリアランスが形成され、このクリアランスの幅は、ベロ部４９Ａ、４９Ｂの厚さを変えることで調整可能である。第２の底面部７１４とリアクトル１の底部との間のクリアランスには放熱樹脂７４が充填される。放熱樹脂７４は、例えばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂など、絶縁性及び放熱性を持ち、リアクトル１を機械的な衝撃及び腐食雰囲気から保護するとともに、硬化してケース７１内でリアクトル１を固定できるものであればよい。リアクトル１を動作させたとき、放熱樹脂７４はコア３及びコイル２Ａ、２Ｂで発生した熱をケース７１に逃がす放熱媒体として機能する。コア３及びコイル２Ａ、２Ｂからケース７１に伝わった熱は、ケース７１の底部外側に取り付けられた冷却ベース（図示なし）により放熱される。

上述したように、筒部４１Ａの外径は筒部４１Ｂの外径よりも大きいため、コイル２Ｂの内周面は筒部４１Ａと当接するのに対し、筒部４１Ｂとの間には空隙７３が形成されている。これはコイル２Ａについても同様であり、図８Ｂに示すように、コイル２Ａと筒部４１Ｂとの間には空隙７３が形成されている。

図８Ｂに示すように、第２の分割ボビン４Ｂのコイル受け４８Ｂはコイル２Ａ、２Ｂの下側角部のＲ形状に当接し、ｚ軸方向についてコイル２Ａ、２Ｂを支持する。コイル受け４８Ｂは、断面三角形状をなしてコイル２Ａ、２Ｂの下側角部のＲ形状を点で支持してコイル２Ａ、２Ｂが下方に下がることを防ぎ、コイル２Ａ、２Ｂと第２の底面部７１４との間にクリアランスを確保する。なお、図８Ｂでは第２の分割ボビン４Ｂのコイル受け４８Ｂについてのみ表しているが、第１の分割ボビン４Ａのコイル受け４８Ａについても同様である。

次に、コンバータ及び電力変換装置について説明する。図９は、実施の形態１におけるコンバータ及び電力変換装置の一例を示す概略回路構成図である。電力変換装置１０００は、バッテリ１００１と負荷１００２の間で電力変換を行うものであって、バッテリ１００１からの直流電力を交流電力に変換して負荷１００２に出力するとともに、負荷１００２からの交流電力を直流電力に変換してバッテリ１００１に出力するものである。電力変換装置１０００は、直流電圧を昇降圧させるコンバータ１１００と、直流と交流との相互変換を行うインバータおよびフィルタとしてのコンデンサを有するインバータ部１２００を備え、コンバータ１１００は、上述したリアクトル１と、複数のスイッチング素子１１０２と、スイッチング素子１１０２の動作を制御する駆動回路１１０３とを備えている。負荷１００２は、例えば三相交流モーターであり、電力変換装置１０００がハイブリッド自動車に用いられる場合は走行時には車両を駆動し、回生時には発電機として機能する。スイッチング素子１１０２は、ＭＯＳＦＥＴ（ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのパワーデバイスを用いればよい。

車両の走行時、バッテリ１００１から入力される直流の入力電圧がコンバータ１１００により昇圧され、昇圧された入力電圧をインバータ部１２００が交流に変換する。回生時、負荷１００２から入力される交流の入力電圧が直流に変換され、直流に変換された入力電圧がコンバータ１１００によりバッテリ１００１に適合する電圧まで降圧される。コンバータ１１００は、駆動回路１１０３によりスイッチング素子１１０２がオン／オフを繰り返すことで入力された直流電圧を昇降圧させる。リアクトル１は、スイッチング素子１１０２のスイッチング動作によって回路を流れる電流が増減しようとしたとき、その変化を滑らかにする機能を持つ。

なお、図９の電力変換装置１０００およびコンバータ１１００は一例であり、電力変換装置１０００およびコンバータ１１００は、商用電源からの交流電力によりバッテリ１００１を充電する充電器としての電力変換装置、およびこの電力変換装置において直流電圧を昇圧させるコンバータとしてもよい。この場合、負荷１００２が商用電源に置き換わり、上記した回生時の動作の場合と同様に商用電源から入力される交流の入力電圧が直流に変換され、直流に変換された入力電圧がコンバータ１１００によりバッテリ１００１に適合する電圧まで昇圧される。

実施の形態１によれば、コアとコイルの間に配置される筒部を薄くしても、リアクトル用ボビンを構成する分割ボビンを互いに係合する係合部の強度を確保することができる。より具体的には、第１の分割ボビンに設けられ、一対のコイルの一端に当接するフランジ部において、コイルと当接する領域よりも外側に第１の係合部を設け、第１の係合部と係合する第２の係合部を第１の係合部に対向させて第２の係合部に設けた。これにより、第１の係合部及び第２の係合部は筒部よりも外側の部位に設けられ、第１の係合部と第２の係合部の係合も筒部の外側で行われるので、筒部の厚さが第１の係合部及び第２の係合部の強度に影響を与えず、筒部を薄くしても第１の分割ボビンと第２の分割ボビンの係合部の強度を確保することができる。このため、筒部を薄くしてボビンの放熱性を高めつつ、ボビンが軸方向に分離することより確実に防ぐことができる。
また、第１の係合部及び第２の係合部はコイルの外側で係合されるので、第１の係合部及び第２の係合部の係合状態の確認がコイルによって妨げられることがない。このため、より確実に係合状態を確認することが可能となり、係合ミスによるボビンの分離を防ぐことができる。

また、第１の係合部は、コイルの軸線方向と直交する方向に突出する胴部と、この胴部の先端部から胴部と直交する方向に延びる頭部により構成されるＴ字状をなし、第２の係合部は第１の係合部の胴部を挟むことで第１の係合部と係合するので、第１の分割ボビンと第２の分割ボビンが組合わされたとき、第１の係合部の頭部と第２の係合部が引っかかり合うことで第１の係合部の胴部が延びる方向についてのズレを抑制することができる。

また、第１の分割ボビンの筒部の先端が嵌合する被嵌合部が第２の分割ボビンに設けられているため、ボビンの組み立てにおいてコイルの軸線方向と直交する方向についての位置決めをより正確に行うことができる。

また、第１の分割ボビンの筒部の外径が第２の分割ボビンの筒部の外径よりも大きいため、コイルの内部にボビンの筒部を挿入したとき、第１の分割ボビンの筒部のみがコイルの内周面に当接し、第２の分割ボビンの筒部はコイルと当接しない。このため、第２の分割ボビンの筒部の寸法誤差がコイルの組み付け位置に影響を与えず、径方向についてのコイルの組み付けの位置のばらつきが抑制される。

また、第１の分割ボビン及び第２の分割ボビンのフランジ部にコイルの下端を支持するコイル受けを設けたため、コイルが下方に落ち込み、コイルの組み付け位置にすれが生じることを抑制することができる。

また、リアクトルは、ボビンに組み付けられた一対のコイルの上部を覆うとともに、コイルの引出線を上方に通す引出穴が設けられた絶縁性を有する天板部をさらに備え、下方を覆う底面部と側方を覆う側面部を備えたケースに収納されて、コイルの引出線が接続される基板をリアクトルの直上に配置したため、リアクトルを実装するために必要なスペースが小さくなり、他の部品配置範囲の自由度を高めるとともに、装置全体の小型化を図ることができる。
また、天板部により基板とコイルの間の絶縁がなされるため、コイルの上部に絶縁性の放熱樹脂を充填する必要がなく、ケースに充填される放熱樹脂の量を削減することができる。

また、水平方向に突出する板状の把持部を天板部に設けたため、リアクトルの運搬が容易である。

また、把持部の下面に位置決め用のガイドピンを設けるとともに、位置決め用のガイドピンが嵌合されるピン穴をリアクトルのケースの側面部の上端面に設けたため、リアクトルを実装する際にはガイドピンをピン穴に嵌合させるだけでよく、水平方向の位置決めを容易かつ正確に行うことができる。これにより、ケース内においてコア及びコイルとケースの側面部との間で放熱樹脂が充填されるクリアランスのばらつきが抑制され、ケースからの放熱ばらつきが抑制される。このため、別途放熱経路を設けることなく、より効果的な放熱を図ることか可能となり、部品点数の削減及び組立性の向上を図ることが可能になるとともに、装置全体のさらなる小型化を図ることができる。

また、リアクトルのケースの底面部に段差を設けるとともに、この段差の上側を構成する第１の底面部に支持される板状のベロ部をボビンのフランジ部の下部に設けた。これにより、段差の下側を構成する第２の底面部とリアクトルの底部との間に放熱樹脂を充填するためのクリアランスが確保され、より効率的な放熱を図ることができる。

また、分割コア同士の間の空隙を形成するためにリアクトルの内部に形成されるスペーサーは、筒部の軸線方向の幅が周囲よりも大きい領域が中央部に設けられており、軸線方向に段差が設けられているため、分割コア同士の間の空隙の幅をより正確に調整することができる。

以下に、実施の形態１の変形例を図１０に基づいて説明する。図１０は、実施の形態１の変形例に係る第１の係合部を示す平面図である。なお、図１から図９と同一又は相当する部位については同一の符号を用いている。第１の係合部４６１Ａは、第１の分割ボビン４Ａのフランジ部４２Ａの上部から＋ｘ方向に突出する柱状部４６１Ａ１と、柱状部４６１Ａ１の＋ｘ方向側の端部に設けられた断面楕円状の先端部４６１Ａ２を備えている。第１の係合部４６１Ａを第２の係合部４６Ｂに係合させる際には、溝部４６Ｂ２に達した先端部４６１Ａ２が挟部４６Ｂ１の弾性により抑え込まれ、第１の係合部４６１Ａが固定される。柱状部４６１Ａ１は、先端部４６１Ａ２が溝部４６Ｂ２に達することを妨げないのであれば長さ及び形状に限定はなく、リアクトル１を小型化する観点からはできるだけ短い方が望ましい。

本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

１ リアクトル、２ コイル部、２Ａ、２Ｂ コイル、２１ 引出線、３ コア、３Ａ、３Ｂ 分割コア、４ ボビン、４Ａ 第１の分割ボビン、４Ｂ 第２の分割ボビン、４１Ａ、４１Ｂ 筒部、４２Ａ、４２Ｂ フランジ部、４３Ａ 嵌合部、４３Ｂ 被嵌合部、４５１ 天板部、４５２ 引出穴、４５４ 把持部、４５５ ガイドピン、４６Ａ、４６１Ａ 第１の係合部、４６Ｂ 第２の係合部、４６Ｂ１ 挟部、４８Ａ、４８Ｂ コイル受け、４９Ａ、４９Ｂ ベロ部、６１ スペーサー、６１１ 筒状部、６１２ リブ、７１ ケース、７１１ 側面部、７１２ ピン穴、７１３ 第１の底面部、７１４ 第２の底面部、７２ 基板、１０００ 電力変換装置、１１００ コンバータ

本願に開示されるリアクトル用ボビンは、リアクトルのコアとコアの周囲に巻き回されるコイルとの間に配置される筒部と、筒部の両端から筒部の径方向に広がり、コイルの一端及び他端がそれぞれ当接する一対のフランジ部とを備え、コアとコイルとを組み付けるリアクトル用ボビンであって、リアクトル用ボビンは、筒部の軸線方向で分割され、一対のフランジ部の一方及び他方をそれぞれ有する第１の分割ボビン及び第２の分割ボビンを組み合わせてなり、第１の分割ボビンに設けられた一方のフランジ部において、コイルと当接する領域よりも外側に設けられ、コイルの軸線方向と直交する方向に第１の分割ボビンのフランジ部から突出する胴部、および胴部と直交する方向に胴部の先端部から延びる頭部を有する第１の係合部と、第１の係合部に対向して第２の分割ボビンに設けられ、コイルの外側で第１の係合部と係合する第２の係合部とを備えたものである。

Claims (14)

1. リアクトルのコアと前記コアの周囲に巻き回されるコイルとの間に配置される筒部と、
   前記筒部の両端から前記筒部の径方向に広がり、前記コイルの一端及び他端がそれぞれ当接する一対のフランジ部とを備え、
   前記コアと前記コイルとを組み付けるリアクトル用ボビンであって、
   前記リアクトル用ボビンは、
   前記筒部の軸線方向で分割され、前記一対のフランジ部の一方及び他方をそれぞれ有する第１の分割ボビン及び第２の分割ボビンを組み合わせてなり、
   前記第１の分割ボビンに設けられた一方の前記フランジ部において、前記コイルと当接する領域よりも外側に設けられた第１の係合部と、
   前記第１の係合部に対向して前記第２の分割ボビンに設けられ、前記コイルの外側で前記第１の係合部と係合する第２の係合部と
   を備えたリアクトル用ボビン。
2. 前記第２の係合部は、前記第１の係合部を挟んで固定する挟部を備えている請求項１に記載のリアクトル用ボビン。
3. 前記第１の係合部は、前記コイルの軸線方向と直交する方向に前記第１の分割ボビンのフランジ部から突出する胴部と、前記胴部と直交する方向に前記胴部の先端部から延びる頭部とを備え、前記挟部は、前記胴部を挟む請求項２に記載のリアクトル用ボビン。
4. 前記第１の分割ボビンは、前記筒部の一部又は全部が設けられ、前記第２の分割ボビンは、前記筒部の一部又は全部の先端が嵌合する被嵌合部が設けられている請求項１から３のいずれか１項に記載のリアクトル用ボビン。
5. 前記第１の分割ボビンに前記筒部の一部が設けられるとともに、前記第２の分割ボビンに前記筒部の残部が設けられ、
   前記筒部の一部の外径が前記筒部の残部の外径よりも大きい請求項１から４のいずれか１項に記載のリアクトル用ボビン。
6. 前記フランジ部は、前記コイルの下端を支持するコイル受けが設けられている請求項１から５のいずれか１項に記載のリアクトル用ボビン。
7. 複数の分割コアを組み合わせて構成されるロ字状のコアと、前記コアの一対の直線部にそれぞれ巻き回される一対のコイルとを備えたリアクトルであって、前記コアと前記一対のコイルとが、請求項１から６のいずれか１項に記載のリアクトル用ボビンにより組み付けられていることを特徴とするリアクトル。
8. 前記リアクトルは、前記一対のコイルの上部を覆うとともに、前記一対のコイルの引出線を上方に通す引出穴が設けられた絶縁性を有する天板部をさらに備え、下方を覆う底面部と側方を覆う側面部を備えたケースに収納されて、前記コイルと接続される基板が直上に配置される請求項７に記載のリアクトル。
9. 前記天板部は、水平方向に突出し、下面に位置決め用のガイドピンが設けられた突出板が設けられ、前記側面部は、上端面に前記ガイドピンが嵌合されるピン穴が設けられている請求項８に記載のリアクトル。
10. 前記底面部は、段差が設けられて前記段差よりも上側を構成する第１の底面部及び前記段差よりも下側を構成する第２の底面部を有し、前記リアクトル用ボビンのフランジ部の下部には、前記コイルと当接する側と反対側に突出し、前記第１の底面部に支持されるベロ部が設けられている請求項８または９に記載のリアクトル。
11. 前記リアクトル用ボビンの筒部の内部には、前記分割コア同士の間に空隙を形成するスペーサーが設けられている請求項７から１０のいずれか１項に記載のリアクトル。
12. 前記スペーサーは、前記筒部の軸線方向の幅が周囲よりも大きい領域が中央部に設けられている請求項１１に記載のリアクトル。
13. 請求項７から１２のいずれか１項に記載のリアクトルを備えたコンバータ。
14. 請求項１３に記載のコンバータを備えた電力変換装置。

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