JP2020061470A - リアクトルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本明細書は、リングコアと柱状コアを有するリアクトルのコストを下げる技術を提供する。【解決手段】リアクトル２は、リングコア３と、樹脂カバー１０と、巻線５が巻回されている柱状コア４を備えている。樹脂カバー１０は、リングコア３の中心に空洞が残るようにリングコア３を覆っている。柱状コア４は、それぞれの端がリングコア３の内側面に対向するように樹脂カバー１０に固定されている。柱状コア４を固定する構造の一例として、樹脂カバー１０の内側面に、柱状コア４の端に接する位置決めガイド１２が設けられている。柱状コア４は、一対の位置決めガイド１２の間に圧入され、固定される。【選択図】図２

Description

本明細書が開示する技術は、コアに巻線が巻回されているリアクトルとその製造方法に関する。特に、リング形状のコア（リングコア）の内側に柱状のコア（柱状コア）が配置されており、その柱状コアに巻線が巻回されているリアクトルに関する。

特許文献１にリング形状のコア（リングコア）の内側に柱状のコア（柱状コア）が配置されているリアクトルが開示されている。巻線は、柱状コアに巻回されている。柱状コアの両端がリングコアの内側面に対向している。リングコアの内側面の２箇所に窪みが設けられており、それぞれの窪みに柱状コアのそれぞれの端が嵌合している。なお、特許文献１では、リングコアと柱状コアをそれぞれ「Ｏ型コア」「Ｉ型コア」と表記している。

特開２００９−１４１１１１号公報

特許文献１のリアクトルでは、リングコアの内側面に窪みを設けており、リングコアの形状が複雑である。そのため、リングコアのコストが嵩む。本明細書は、リングコアと柱状コアを有するリアクトルのコストを下げる技術を提供する。

本明細書が開示するリアクトルは、リング形状のコア（リングコア）と、樹脂カバーと、巻線が巻回されている柱状コアを備えている。樹脂カバーは、リングコアの中心に空洞が残るようにリングコアを覆っている。別言すれば、樹脂カバーもリング形状を有しており、その中心に空洞が確保されている。柱状コアは、それぞれの端がリングコアの内側面に対向するように樹脂カバーに固定されている。本明細書が開示するリアクトルでは、リングコアの内側で、樹脂カバーに柱状コアが固定されている。リングコアの内側面に窪みを設ける必要がなくなり、低コストのリアクトルを得ることができる。

柱状コアを固定する構造の一例として、樹脂カバーに、柱状コアの端に接する位置決めガイドが設けられていてもよい。位置決めガイドは、射出成形工程により、樹脂カバーの本体と同時に形成される。位置決めガイド付きの樹脂カバーは安価に得られる。位置決めガイドの一例は、樹脂カバーのリング内側面から突出する突起である。

冷却器を固定する固定部が樹脂カバーに設けられていてもよい。射出成形工程により、固定部も樹脂カバー本体と同時に成形することができる。位置決めガイドと固定部を備えた樹脂カバーも安価に得ることができる。

樹脂カバーと巻線の間の隙間にポッティング材が充填されていてもよい。本明細書は、そのようなリアクトルに好適な製造方法も提供する。その製造方法は、組み付け工程と充填工程を備えている。組み付け工程では、巻線が巻回された柱状コアを、リングコアを覆っている樹脂カバーに固定する。充填工程では、樹脂カバーと巻線の間の隙間にポッティング材を充填する。

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。 実施例のリアクトルの斜視図である（巻線を仮想線で描写）。 図１のIII−III線に沿ったリアクトルの断面図である。 図１のIV−IV線に沿ったリアクトルの断面図である。 リングコアの斜視図である。 樹脂カバーの斜視図である。 リアクトルの製造方法を説明する図である。

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、リングコア３と、リングコア３を覆っている樹脂カバー１０と、巻線５が巻回された柱状コア４と、冷却器２０を備えている。巻回された巻線５がコイル６を構成する。巻線５は平角線である。コイル６は、平角の巻線５をエッジワイズに巻回したものである。図１（および以降の図）では、コイル６の引き出し線（巻線５の両端）は図示を省略している。理解を助けるため、巻線５（コイル６）を仮想線で描いたリアクトル２を図２に示す。図中の座標系のＸ方向が柱状コア４の軸線方向に相当する。説明の便宜上、図中の座標系の＋Ｚ方向を「上」と定義する。

リングコア３は、角の丸い四角リング形状を有しており、平坦な４個の外側面と、平坦な４個の内側面を備えている。樹脂カバー１０は、リングコア３の中心が空洞となるように、リングコア３を覆っている。別言すれば、樹脂カバー１０も四角リング形状を有しており、その中心に空洞が確保されている。

リングコア３を覆っている樹脂カバー１０の内側の空洞に、巻線５が巻回された柱状コア４が配置されている。柱状コア４は、それぞれの端がリングコア３の内側面に対向するように、樹脂カバー１０に固定されている。樹脂カバー１０の内側面には、一対の位置決めガイド１２が設けられている。それぞれの位置決めガイド１２は、樹脂カバー１０の内側面から突出する突起である。一対の位置決めガイド１２は、樹脂カバー１０の内側面の２箇所に、お互いが対向するように設けられている。一対の位置決めガイド１２の間に柱状コア４が嵌合している。一対の位置決めガイド１２の間の距離は、柱状コア４の長さよりもわずかに短い。柱状コア４は、一対の位置決めガイド１２の間に圧入され、固定される。

巻線５に電流が流れると、柱状コア４に磁界が発生する。磁界の磁束は柱状コア４の一端からリングコア３に入る。磁束はリングコア３を通り、柱状コア４の他端から柱状コア４へ戻る。柱状コア４の端とリングコア３の内側面との間には樹脂カバー１０の樹脂で満たされてギャップが存在する。ギャップは、磁気飽和を抑制するために設けられる。位置決めガイド１２の厚み（図中の座標系におけるＸ方向の厚み）によって、リアクトル２の磁気飽和の特性を調整することもできる。

図３に、図１のIII−III線に沿ったリアクトル２の断面図を示す。先に述べたように、柱状コア４は、一対の位置決めガイド１２の間に圧入され、係止されている。それぞれの位置決めガイド１２には、柱状コア４の側面に当接するストッパ１５が設けられている。柱状コア４の側面とは、軸線方向（図中のＸ方向）と平行な面である。ストッパ１５は、位置決めガイド１２から突出する突起である。柱状コア４は、側面がストッパ１５に当接することで、図中の座標系のＺ方向の位置が定まる。

樹脂カバー１０と巻線５の間の空間には、ポッティング材９が充填されている。ポッティング材９は、初期には液状であり、紫外線、空気、あるいは、熱によって硬化する充填材である。リアクトル２に用いられるポッティング材９は、例えば、シリコンを含む充填材である。ポッティング材９を充填することにより、柱状コア４の耐振動性が向上するとともに、柱状コア４とコイル６の熱が冷却器２０によく伝わる。

冷却器２０は、樹脂カバー１０に設けられた固定部１４を介してボルト９１で固定される。固定部１４は、樹脂カバー１０の外側に設けられた突起である。固定部１４には貫通孔が設けられており、貫通孔に挿通されたボルト９１が冷却器２０に固定される。

図４に、図１のIV−IV線に沿ったリアクトル２の断面図を示す。図２と図４に示されているように、樹脂カバー１０の内側面に、コイル６を位置決めする一対の突起１３が設けられている。一対の突起１３は、お互いに対向するように、樹脂カバー１０の内側面に設けられている。樹脂カバー１０は、内側に４個の平坦面を有しており、平行な２個の平坦面のそれぞれに位置決めガイド１２が設けられている。平行な別の２個の平坦面のそれぞれに突起１３が設けられている。別言すれば、一対の位置決めガイド１２は、コイル軸線方向（Ｘ方向）で並んで設けられており、一対の突起１３は、コイル軸線方向に交差する方向（Ｙ方向）で並んで設けられている。巻線５は、四角筒状に巻回され、コイル６は、四角筒形状をなす。コイルの平行な一対の側面が一対の突起１３の間に挟まれるように、コイル６は樹脂カバー１０の内側に配置される（図４参照）。巻線５（コイル６）と柱状コア４の間の隙間にもポッティング材９が充填されている。ポッティング材９は、上下方向（図中のＺ方向）で柱状コア４の約半分の高さまで充填されている。ポッティング材９は、コイル６と柱状コア４の間の隙間を完全に満たすように充填されてもよい。

図３、図４に示されているように、樹脂カバー１０の冷却器と対向する面ではリングコア３とコイル６が露出しており、それらは冷却器２０に直接に接している。この直接接触により、リングコア３とコイル６の熱は、冷却器２０に良く吸収される。

冷却器２０の下面には複数のフィン２１が設けられている。図示は省略しているが、冷却器２０の下面は、冷媒流路に面している。フィン２１を通じてリングコア３とコイル６（および柱状コア４）の熱は冷媒に効率よく吸収される。

図５に、リングコア３の斜視図を示す。リングコア３は、角を丸めた四角リング形状を有している。その表面に凹凸がなく、単純な形状を有している。形状が単純であるので、リングコア３は低コストで得ることができる。

図６に、リングコア３を覆っている樹脂カバー１０の斜視図を示す。樹脂カバー１０は、リングコアと同じく、中央が空洞の四角リング形状を有している。樹脂カバー１０の内側面に、一対の位置決めガイド１２と一対の突起１３が設けられている。樹脂カバー１０は射出成形工程で作るので、位置決めガイド１２と突起１３も射出成形工程で樹脂カバー１０の本体と同時に成形される。したがって、位置決めガイド１２と突起１３を備えた樹脂カバー１０は、リングコア３に位置決めガイドや突起を設けることと比較して安価に得ることができる。

リアクトル２の製造方法について述べる。図６の樹脂カバー１０を準備するのとは別に、柱状コア４に巻線５を巻回する。次に、巻線５が巻回された柱状コア４を、リングコア３を覆っている樹脂カバー１０に固定する（固定工程、図７参照）。このとき、柱状コア４が一対の位置決めガイド１２の間に圧入されるとともに、コイル６（巻線５）が一対の突起１３の間に圧入される。こうして、巻線５が巻回された柱状コア４が樹脂カバー１０のリング内側に固定される。

柱状コア４を樹脂カバー１０に固定した後、樹脂カバー１０とコイル６（巻線５）の間の隙間、および、コイル６と柱状コア４の間にポッティング材９が充填される（充填工程、図３、図４参照）。また、ボルト９１にて冷却器２０が樹脂カバー１０に取り付けられる（図７）。こうして、リアクトル２が完成する。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。リングコア３、樹脂カバー１０は、角を丸めた四角リング形状をなしている。リングコア３と樹脂カバー１０は、円形、あるいは楕円形をなしていてもよい。

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：リアクトル
３：リングコア
４：柱状コア
５：巻線
６：コイル
９：ポッティング材
１０：樹脂カバー
１２：位置決めガイド
１３：突起
１４：固定部
１５：ストッパ
２０：冷却器

Claims (6)

1. リング形状のリングコアと、
   前記リングコアの中心に空洞が残るように前記リングコアを覆っている樹脂カバーと、
   巻線が巻回されており、それぞれの端が前記リングコアの内側面に対向するように前記樹脂カバーに固定されている柱状コアと、
   を備えている、リアクトル。
2. 前記樹脂カバーに、前記柱状コアの端に接する位置決めガイドが設けられている、請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記位置決めガイドは、前記樹脂カバーの内側面から突出している突起である、請求項２に記載のリアクトル。
4. 冷却器を固定する固定部が前記樹脂カバーに設けられている、請求項１から３のいずれか１項に記載のリアクトル。
5. 前記樹脂カバーと前記巻線の間の隙間にポッティング材が充填されている、請求項１から４のいずれか１項に記載のリアクトル。
6. 請求項５に記載のリアクトルの製造方法であり、
   前記巻線が巻回された前記柱状コアを、前記リングコアを覆っている前記樹脂カバーに固定する工程と、
   前記樹脂カバーと前記巻線の間の隙間に前記ポッティング材を充填する工程と、
   を備えている、リアクトルの製造方法。

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