JP2020088046A - リアクトル - Google Patents
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Abstract
【課題】小型で、ケースに対して組合体が動かないように位置決めでき、ケースからの組合体の脱落を抑制できるリアクトルを提供する。【解決手段】並列に配置される一対の巻回部を有するコイルと、巻回部の内側及び外側に配置される磁性コアと、両巻回部の各端面に対向するように配置される一対の保持部材と、コイル、磁性コア及び保持部材を含む組合体を収納するケースと、ケース内に充填される封止樹脂部と、を備え、ケースは、底板部と、側壁部と、平面視で長方形状の開口部と、を有し、組合体は、両巻回部の並列方向が底板部と直交するようにケースに収納され、各保持部材は、底板部に対向する対向面から突出する凸部を有し、ケースの底板部には、凸部が嵌合する凹部が形成されており、ケースの収縮による応力が作用した状態で凸部が凹部に嵌合されているリアクトル。【選択図】図1
Description
本開示は、リアクトルに関する。
特許文献1には、コイルと、コイルが配置される磁性コアと、コイルと磁性コアとの組合体を収納するケースと、ケース内に充填されて組合体の少なくとも一部を封止する封止樹脂部とを備えるリアクトルが開示されている。特許文献1には、磁性コアのうち、コイルから露出する外側コア部の上面にステーを配置し、ステーの両端をケースの取付部にネジ止めすることで、組合体をケースに固定することが記載されている。
その他、特許文献2には、コイルと外側コア部との間に配置される枠状インシュレータに鉤状の凸部が設けられると共に、ケースの底面に凸部に引っ掛かる凹部が設けられたリアクトル構造体が記載されている。特許文献2に記載のリアクトル構造体では、リアクトルの枠状インシュレータに設けられた凸部をケースの底面の凹部に嵌め込んで引っ掛けることにより、リアクトルのケースからの脱落を防止する。また、特許文献3には、コイルと外側コア部との間に介在される端面介在部にケースの角部に向かって二股に分かれて延出する延出部が一体に成形され、その先端部分に固定部を備えるリアクトルが記載されている。特許文献3に記載のリアクトルでは、端面介在部の固定部を締結部材によってケースの取付部に締結することで、組合体をケースに固定する。
特許文献1に記載の技術では、ステーで組合体をケースに固定することから、ステーを取り付ける取付部がケースに設けられている。そのため、ケースの大型化を招き、延いてはリアクトルが大型化する懸念がある。また、ステーを用いるため、部品点数が多くなる。
特許文献2に記載の技術では、枠状インシュレータに設けられた凸部がケースの底面の凹部に引っ掛かるように嵌め込まれる。しかし、この構成では、凸部を凹部に嵌め込むために凸部と凹部との間にクリアランスが必要となる。よって、凸部と凹部との間にクリアランスがあるため、ケース内における組合体の位置決めを正確に行うことが難しい。
特許文献3に記載の技術では、ケースの四隅に端面介在部の固定部を締結する取付部を備える。そのため、ケースの大型化を招き、延いてはリアクトルが大型化する懸念がある。
そこで、本開示は、小型で、ケースに対して組合体が動かないように位置決めでき、ケースからの組合体の脱落を抑制できるリアクトルを提供することを目的の一つとする。
本開示のリアクトルは、
並列に配置される一対の巻回部を有するコイルと、
前記巻回部の内側及び外側に配置される磁性コアと、
前記両巻回部の各端面に対向するように配置される一対の保持部材と、
前記コイル、前記磁性コア及び前記保持部材を含む組合体を収納するケースと、
前記ケース内に充填される封止樹脂部と、を備え、
前記ケースは、
前記組合体が載置される底板部と、
前記組合体の周囲を囲む側壁部と、
前記底板部と対向し、平面視で長方形状の開口部と、を有し、
前記組合体は、前記両巻回部の並列方向が前記底板部と直交するように前記ケースに収納され、
前記各保持部材は、前記底板部に対向する対向面から突出する凸部を有し、
前記ケースの底板部には、前記凸部が嵌合する凹部が形成されており、
前記ケースの収縮による応力が作用した状態で前記凸部が前記凹部に嵌合されている。
並列に配置される一対の巻回部を有するコイルと、
前記巻回部の内側及び外側に配置される磁性コアと、
前記両巻回部の各端面に対向するように配置される一対の保持部材と、
前記コイル、前記磁性コア及び前記保持部材を含む組合体を収納するケースと、
前記ケース内に充填される封止樹脂部と、を備え、
前記ケースは、
前記組合体が載置される底板部と、
前記組合体の周囲を囲む側壁部と、
前記底板部と対向し、平面視で長方形状の開口部と、を有し、
前記組合体は、前記両巻回部の並列方向が前記底板部と直交するように前記ケースに収納され、
前記各保持部材は、前記底板部に対向する対向面から突出する凸部を有し、
前記ケースの底板部には、前記凸部が嵌合する凹部が形成されており、
前記ケースの収縮による応力が作用した状態で前記凸部が前記凹部に嵌合されている。
本開示のリアクトルは、小型で、ケースに対して組合体が動かないように位置決めでき、ケースからの組合体の脱落を抑制できる。
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
(1)本開示の実施形態に係るリアクトルは、
並列に配置される一対の巻回部を有するコイルと、
前記巻回部の内側及び外側に配置される磁性コアと、
前記両巻回部の各端面に対向するように配置される一対の保持部材と、
前記コイル、前記磁性コア及び前記保持部材を含む組合体を収納するケースと、
前記ケース内に充填される封止樹脂部と、を備え、
前記ケースは、
前記組合体が載置される底板部と、
前記組合体の周囲を囲む側壁部と、
前記底板部と対向し、平面視で長方形状の開口部と、を有し、
前記組合体は、前記両巻回部の並列方向が前記底板部と直交するように前記ケースに収納され、
前記各保持部材は、前記底板部に対向する対向面から突出する凸部を有し、
前記ケースの底板部には、前記凸部が嵌合する凹部が形成されており、
前記ケースの収縮による応力が作用した状態で前記凸部が前記凹部に嵌合されている。
並列に配置される一対の巻回部を有するコイルと、
前記巻回部の内側及び外側に配置される磁性コアと、
前記両巻回部の各端面に対向するように配置される一対の保持部材と、
前記コイル、前記磁性コア及び前記保持部材を含む組合体を収納するケースと、
前記ケース内に充填される封止樹脂部と、を備え、
前記ケースは、
前記組合体が載置される底板部と、
前記組合体の周囲を囲む側壁部と、
前記底板部と対向し、平面視で長方形状の開口部と、を有し、
前記組合体は、前記両巻回部の並列方向が前記底板部と直交するように前記ケースに収納され、
前記各保持部材は、前記底板部に対向する対向面から突出する凸部を有し、
前記ケースの底板部には、前記凸部が嵌合する凹部が形成されており、
前記ケースの収縮による応力が作用した状態で前記凸部が前記凹部に嵌合されている。
本開示のリアクトルは、各保持部材の底板部に対向する対向面に設けられた凸部とケースの底板部に設けられた凹部との嵌合により、組合体がケースに固定されている。そのため、本開示のリアクトルでは、特許文献1や3に記載のリアクトルのように、ステーを取り付ける取付部や端面介在部の固定部を締結する取付部をケース内に設ける必要がない。よって、本開示のリアクトルは、ケースを小型化でき、延いてはリアクトルを小型化できる。加えて、本開示のリアクトルでは、ケースに上記取付部が設けられていないことで、組合体とケースの側壁部との間隔をより小さくできる。そのため、組合体の熱をケースに放熱し易くなり、放熱性を向上できる。また、本開示のリアクトルでは、ステーを省略できるため、部品点数が少なく、製造コストを低減できる。
更に、本開示のリアクトルでは、コイルの両巻回部の並列方向がケースの底板部と直交するように組合体がケースに収納されている。以下、この配置形態を縦積み型と呼ぶ。一方、特許文献1〜3に記載のリアクトルでは、両巻回部の並列方向がケースの底板部と平行するように組合体がケースに収納されている。以下、この配置形態を平置き型と呼ぶ。組合体の配置形態が縦積み型の場合、平置き型に比較して、ケースの底板部に対する組合体の設置面積を小さくできる。一般的に、両巻回部の並列方向及び両巻回部の軸方向の双方に直交する方向に沿った組合体の長さは、両巻回部の並列方向に沿った組合体の長さよりも短いからである。よって、本開示のリアクトルは、底板部の面積を小さくでき、設置面積の省スペース化が可能である。また、縦積み型の場合、平置き型に比較して、両巻回部とケースとの対向面積を大きく確保でき、ケースを放熱経路として効率よく利用できる。そのため、コイルの熱をケースに放熱し易く、放熱性をより向上できる。
また、本開示のリアクトルは、ケースの収縮による応力が作用した状態で、各保持部材の凸部がケースの底板部の凹部に嵌合されている。これにより、凸部が凹部に拘束され、組合体をケースに固定できる。よって、本開示のリアクトルは、凸部が凹部に拘束されることにより、ケースに対して組合体が動かないように位置決めでき、ケースからの組合体の脱落を抑制できる。本開示のリアクトルでは、ケースに対して組合体が動かないように位置決めされるため、組合体を適正な位置に維持できる。そのため、ケース内に組合体を収納した状態で封止樹脂部となる原料樹脂を充填するときに、組合体の位置がずれることを防止できる。また、ケースに対して組合体を適正に位置決めした状態で固定できるため、組合体とケースの側壁部との間隔が部分的に大きくなることを防止できる。これにより、組合体の熱を効率的にケースに放熱し易くなる。
(2)上記リアクトルの一形態として、
前記凸部を軸方向から見た形状が円形状であることが挙げられる。
前記凸部を軸方向から見た形状が円形状であることが挙げられる。
上記形態によれば、凸部の形状が円形であることで、凸部を凹部に嵌合させ易い。
(3)上記リアクトルの一形態として、
前記凸部にゲート跡が設けられていることが挙げられる。
前記凸部にゲート跡が設けられていることが挙げられる。
上記形態によれば、凸部にゲート跡が設けられていることで、保持部材の電気的絶縁を改善できる。組合体を構成する保持部材は、射出成形で成形することが挙げられる。保持部材を射出成形する成形金型において、保持部材の凸部を形成する位置にゲートを配置する。一般的に、射出成形で成形した場合、成形条件などにもよるが、ゲートから遠い部分での充填密度が高く、ゲートに近い部分での充填密度が低くなる傾向がある。凸部の位置にゲートを設定することで、保持部材における巻回部の端面に対向する部分に、ヒケやボイドなどの電気的弱点部が発生することを抑制できる。よって、保持部材において、電気的絶縁が求められる巻回部と接触する部分の信頼性を向上できる。なお、凸部の位置にゲートを設定した場合、ゲートによるバリが凸部に連なるように形成される。このバリを除去することによって、凸部にゲート跡が形成されることになる。
(4)上記リアクトルの一形態として、
前記磁性コアは、前記各巻回部の内側に配置される内側コア部と、前記両巻回部の外側に配置される一対の外側コア部とを有し、
前記外側コア部の外周面の少なくとも一部を覆うと共に、前記巻回部の内周面と前記内側コア部との間に介在されるモールド樹脂部を備えることが挙げられる。
前記磁性コアは、前記各巻回部の内側に配置される内側コア部と、前記両巻回部の外側に配置される一対の外側コア部とを有し、
前記外側コア部の外周面の少なくとも一部を覆うと共に、前記巻回部の内周面と前記内側コア部との間に介在されるモールド樹脂部を備えることが挙げられる。
上記形態によれば、モールド樹脂部を備えることで、内側コア部と外側コア部とを一体に保持しつつ、コイルと磁性コアとを一体化できる。そのため、コイルと磁性コアとを一体物として取り扱うことができる。
[本開示の実施形態の詳細]
本開示の実施形態に係るリアクトルの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。また、各図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合があり、また、実際の縮尺とは必ずしも一致していない。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、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でのすべての変更が含まれることが意図される。
本開示の実施形態に係るリアクトルの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。また、各図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合があり、また、実際の縮尺とは必ずしも一致していない。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、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でのすべての変更が含まれることが意図される。
[実施形態1]
図1〜図8を参照して、実施形態1のリアクトル1Aを説明する。図1、2では、リアクトル1Aの内部構造を分かり易くするため、ケース5及び封止樹脂部6を断面で示している。図1中、ケース5内の組合体10は正面から見た外観を示し、ケース5及び封止樹脂部6は正面と平行な平面で切断した断面を示す。図2中、ケース5内の組合体10は側面から見た外観を示し、ケース5及び封止樹脂部6は側面と平行な平面で切断した断面を示す。以下の説明では、ケース5の底板部51側を下とし、底板部51側とは反対側(開口部55側)を上とする。この上下方向(図1の紙面上下方向)をケース5の深さ方向(高さ方向)とする。また、高さ方向に直交し、ケース5の長辺に沿った方向(図1の紙面左右方向)を長さ方向とする。高さ方向に直交し、ケース5の短辺に沿った方向(図2の紙面左右方向)を幅方向とする。
図1〜図8を参照して、実施形態1のリアクトル1Aを説明する。図1、2では、リアクトル1Aの内部構造を分かり易くするため、ケース5及び封止樹脂部6を断面で示している。図1中、ケース5内の組合体10は正面から見た外観を示し、ケース5及び封止樹脂部6は正面と平行な平面で切断した断面を示す。図2中、ケース5内の組合体10は側面から見た外観を示し、ケース5及び封止樹脂部6は側面と平行な平面で切断した断面を示す。以下の説明では、ケース5の底板部51側を下とし、底板部51側とは反対側(開口部55側)を上とする。この上下方向(図1の紙面上下方向)をケース5の深さ方向(高さ方向)とする。また、高さ方向に直交し、ケース5の長辺に沿った方向(図1の紙面左右方向)を長さ方向とする。高さ方向に直交し、ケース5の短辺に沿った方向(図2の紙面左右方向)を幅方向とする。
<概要>
実施形態1のリアクトル1Aは、図1、図2に示すように、コイル2と、磁性コア3と、保持部材41、42と、ケース5と、封止樹脂部6とを備える。コイル2は、図1に示すように、並列に配置される一対の巻回部21、22を有する。磁性コア3は、巻回部21、22の内側に配置される内側コア部31、32と、巻回部21、22の外側に配置される外側コア部33とを有する。保持部材41、42は、両巻回部21、22の各端面に対向するように配置される。ケース5は、コイル2、磁性コア3及び保持部材41、42を含む組合体10を収納する。本例の組合体10はモールド樹脂部8を備える。封止樹脂部6は、ケース5内に充填される。リアクトル1Aの特徴の1つは、組合体10の配置形態が後述する縦積み型である点にある。リアクトル1Aのもう1つの特徴は、各保持部材41、42が凸部411、421を有し、ケース5の底板部51に凸部411、421が嵌合する凹部511、512が形成されている。そして、ケース5の収縮による応力が作用した状態で凸部411、421が凹部511、512に嵌合されている点にある。以下、リアクトル1Aの構成について詳しく説明する。
実施形態1のリアクトル1Aは、図1、図2に示すように、コイル2と、磁性コア3と、保持部材41、42と、ケース5と、封止樹脂部6とを備える。コイル2は、図1に示すように、並列に配置される一対の巻回部21、22を有する。磁性コア3は、巻回部21、22の内側に配置される内側コア部31、32と、巻回部21、22の外側に配置される外側コア部33とを有する。保持部材41、42は、両巻回部21、22の各端面に対向するように配置される。ケース5は、コイル2、磁性コア3及び保持部材41、42を含む組合体10を収納する。本例の組合体10はモールド樹脂部8を備える。封止樹脂部6は、ケース5内に充填される。リアクトル1Aの特徴の1つは、組合体10の配置形態が後述する縦積み型である点にある。リアクトル1Aのもう1つの特徴は、各保持部材41、42が凸部411、421を有し、ケース5の底板部51に凸部411、421が嵌合する凹部511、512が形成されている。そして、ケース5の収縮による応力が作用した状態で凸部411、421が凹部511、512に嵌合されている点にある。以下、リアクトル1Aの構成について詳しく説明する。
(コイル)
コイル2は、図1に示すように、一対の巻回部21、22を有する。巻回部21、22は、巻線を螺旋状に巻回してなる。両巻回部21,22は、互いの軸が平行するように並列に配置されている。両巻回部21、22の軸方向は、上述した長さ方向(図1の紙面左右方向)に一致する。コイル2としては、両巻回部21、22が1本の連続する巻線で形成されていてもよいし、各巻回部21、22が別々の巻線を巻回して形成されていてもよい。両巻回部21、22を1本の連続する巻線で形成する場合、例えば、一方の巻回部21を形成した後、他端側で巻線を屈曲させて折り返し、他方の巻回部22を形成することが挙げられる。各巻回部21、22を別々の巻線で形成する場合、各巻回部21、22を別々の巻線で形成した後、各巻回部21、22の他端側で巻線の端部同士を溶接や圧着、半田付け、ロウ付けなどの接合方法によって接続することが挙げられる。各巻回部21、22の一端側の巻線の端部は、ケース5の外部に引き出され、その先端に端子金具(図示せず)が取り付けられる。端子金具には、電源などの外部装置(図示せず)が接続される。なお、図1では、巻回部21、22のみを示し、巻線の端部などは省略している。
コイル2は、図1に示すように、一対の巻回部21、22を有する。巻回部21、22は、巻線を螺旋状に巻回してなる。両巻回部21,22は、互いの軸が平行するように並列に配置されている。両巻回部21、22の軸方向は、上述した長さ方向(図1の紙面左右方向)に一致する。コイル2としては、両巻回部21、22が1本の連続する巻線で形成されていてもよいし、各巻回部21、22が別々の巻線を巻回して形成されていてもよい。両巻回部21、22を1本の連続する巻線で形成する場合、例えば、一方の巻回部21を形成した後、他端側で巻線を屈曲させて折り返し、他方の巻回部22を形成することが挙げられる。各巻回部21、22を別々の巻線で形成する場合、各巻回部21、22を別々の巻線で形成した後、各巻回部21、22の他端側で巻線の端部同士を溶接や圧着、半田付け、ロウ付けなどの接合方法によって接続することが挙げられる。各巻回部21、22の一端側の巻線の端部は、ケース5の外部に引き出され、その先端に端子金具(図示せず)が取り付けられる。端子金具には、電源などの外部装置(図示せず)が接続される。なお、図1では、巻回部21、22のみを示し、巻線の端部などは省略している。
巻線は、導体線と、絶縁被覆とを有する被覆線が挙げられる。導体線の構成材料は、銅などが挙げられる。絶縁被覆の構成材料は、ポリアミドイミドなどの樹脂が挙げられる。被覆線としては、断面形状が長方形状の被覆平角線や、断面形状が円形状の被覆丸線などが挙げられる。
両巻回部21、22は、同じ仕様の巻線からなり、形状、大きさ、巻回方向、ターン数が同じである。この例では、巻回部21、22は、被覆平角線をエッジワイズ巻きした四角筒状(具体的には、矩形筒状)のエッジワイズコイルである。巻回部21、22の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、円筒状や楕円筒状、長円筒状などであってもよい。また、各巻回部21、22を形成する巻線の仕様や、各巻回部21、22の形状、大きさなどは異ならせてもよい。
この例では、巻回部21、22を軸方向から見た端面形状が矩形状である。つまり、巻回部21、22は、4つの平面と4つの角部とを有する。巻回部21、22の角部は丸められている。巻回部21、22の外周面が実質的に平面で構成されていることで、巻回部21、22とケース5とを平面同士で対向させることができる。そのため、巻回部21、22とケース5との対向面積を大きく確保し易い。また、巻回部21、22とケース5との間隔を均一的に小さくし易い。
コイル2は、図1に示すように、両巻回部21、22の並列方向がケース5の底板部51と直交し、かつ、両巻回部21、22の軸方向がケース5の長さ方向に沿って配置されている。つまり、両巻回部21、22は、ケース5の高さ方向に積み重なるように配置されている。図1では、一方の巻回部21がケース5の底板部51側に配置され、他方の巻回部22がケース5の開口部55側に配置されている。
(磁性コア)
磁性コア3は、図1に示すように、各巻回部21、22の内側に配置される内側コア部31、32と、両巻回部21、22の外側に配置される一対の外側コア部33とを有する。内側コア部31、32は、その軸方向の端部が巻回部21、22から突出していてもよい。外側コア部33は、両内側コア部31、32の各端部同士を接続するように設けられる。この例では、両内側コア部31、32を両端から挟むように外側コア部33がそれぞれ配置される(図3も参照)。磁性コア3は、両内側コア部31、32の各端面と外側コア部33の内端面33e(図3参照)とが接続されることによって、環状に構成される。磁性コア3には、コイル2を励磁した際に磁束が流れ、閉磁路が形成される。
磁性コア3は、図1に示すように、各巻回部21、22の内側に配置される内側コア部31、32と、両巻回部21、22の外側に配置される一対の外側コア部33とを有する。内側コア部31、32は、その軸方向の端部が巻回部21、22から突出していてもよい。外側コア部33は、両内側コア部31、32の各端部同士を接続するように設けられる。この例では、両内側コア部31、32を両端から挟むように外側コア部33がそれぞれ配置される(図3も参照)。磁性コア3は、両内側コア部31、32の各端面と外側コア部33の内端面33e(図3参照)とが接続されることによって、環状に構成される。磁性コア3には、コイル2を励磁した際に磁束が流れ、閉磁路が形成される。
(内側コア部)
内側コア部31、32の形状は、巻回部21、22の内周形状に概ね対応した形状である。巻回部21、22の内周面と内側コア部31、32の外周面との間には隙間が存在する。この隙間には、後述するモールド樹脂部8を構成する樹脂が充填される。この例では、内側コア部31、32の形状が四角柱状(矩形柱状)であり、内側コア部31、32を軸方向から見た端面形状が矩形状である。内側コア部31、32の角部は、巻回部21、22の角部に沿うように丸められている。両内側コア部31、32の形状、大きさは同じである。また、この例では、内側コア部31、32の両端部が巻回部21、22の端面から突出している。この巻回部21、22から突出する端部も内側コア部31、32に含まれる。巻回部21、22から突出する内側コア部31、32の両端部は、後述する保持部材41、42の貫通孔43に挿入される(図3も参照)。
内側コア部31、32の形状は、巻回部21、22の内周形状に概ね対応した形状である。巻回部21、22の内周面と内側コア部31、32の外周面との間には隙間が存在する。この隙間には、後述するモールド樹脂部8を構成する樹脂が充填される。この例では、内側コア部31、32の形状が四角柱状(矩形柱状)であり、内側コア部31、32を軸方向から見た端面形状が矩形状である。内側コア部31、32の角部は、巻回部21、22の角部に沿うように丸められている。両内側コア部31、32の形状、大きさは同じである。また、この例では、内側コア部31、32の両端部が巻回部21、22の端面から突出している。この巻回部21、22から突出する端部も内側コア部31、32に含まれる。巻回部21、22から突出する内側コア部31、32の両端部は、後述する保持部材41、42の貫通孔43に挿入される(図3も参照)。
この例では、各内側コア部31、32は、1つの柱状のコア片で構成されている。内側コア部31、32構成する各コア片は、巻回部21、22の軸方向の全長と略等しい長さを有する。つまり、内側コア部31、32には、ギャップ材が設けられていない。なお、各内側コア部31、32は、複数のコア片と、隣り合うコア片間に介在されるギャップ材とで構成してもよい。
(外側コア部)
外側コア部33の形状は、両内側コア部31、32の各端部同士を繋ぐ形状であれば、特に限定されない。この例では、外側コア部33は、両内側コア部31、32の各端面に対向する内端面33e(図3参照)を有する直方体状である。両外側コア部33の形状、大きさは同じである。各外側コア部33は、1つの柱状のコア片で構成されている。
外側コア部33の形状は、両内側コア部31、32の各端部同士を繋ぐ形状であれば、特に限定されない。この例では、外側コア部33は、両内側コア部31、32の各端面に対向する内端面33e(図3参照)を有する直方体状である。両外側コア部33の形状、大きさは同じである。各外側コア部33は、1つの柱状のコア片で構成されている。
〈構成材料〉
内側コア部31、32及び外側コア部33は、軟磁性材料を含む成形体で構成されている。軟磁性材料としては、鉄や鉄合金(例、Fe−Si合金、Fe−Ni合金など)といった金属、フェライトなどの非金属が挙げられる。軟磁性材料を含む成形体としては、軟磁性材料からなる粉末(軟磁性粉末)を圧縮成形した圧粉成形体や、軟磁性粉末を樹脂中に分散させて成形した複合材料などが挙げられる。複合材料は、未固化の樹脂中に軟磁性粉末を混合して分散させた原料を金型に充填し、樹脂を硬化させることで得られる。圧粉成形体は、複合材料に比較して、コア片に占める軟磁性粉末の割合が高い。複合材料は、樹脂中の軟磁性粉末の含有量を調整することによって、磁気特性(比透磁率や飽和磁束密度)を制御し易い。
内側コア部31、32及び外側コア部33は、軟磁性材料を含む成形体で構成されている。軟磁性材料としては、鉄や鉄合金(例、Fe−Si合金、Fe−Ni合金など)といった金属、フェライトなどの非金属が挙げられる。軟磁性材料を含む成形体としては、軟磁性材料からなる粉末(軟磁性粉末)を圧縮成形した圧粉成形体や、軟磁性粉末を樹脂中に分散させて成形した複合材料などが挙げられる。複合材料は、未固化の樹脂中に軟磁性粉末を混合して分散させた原料を金型に充填し、樹脂を硬化させることで得られる。圧粉成形体は、複合材料に比較して、コア片に占める軟磁性粉末の割合が高い。複合材料は、樹脂中の軟磁性粉末の含有量を調整することによって、磁気特性(比透磁率や飽和磁束密度)を制御し易い。
軟磁性粉末は、軟磁性粒子の集合体である。軟磁性粒子は、その表面に絶縁被覆を有する被覆粒子であってもよい。絶縁被覆の構成材料は、リン酸塩などが挙げられる。複合材料の樹脂は、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、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、ポリアミド(PA)樹脂(例、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン9Tなど)、液晶ポリマー(LCP)、ポリイミド(PI)樹脂、フッ素樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。複合材料の樹脂にフィラーを含有させてもよい。フィラーを含有することで、複合材料の放熱性を向上させることができる。フィラーとしては、例えば、アルミナ、シリカ、酸化マグネシウムなどの酸化物、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素などの窒化物、炭化珪素などの炭化物といったセラミックスやカーボンナノチューブなどの非磁性粉末を利用できる。
内側コア部31、32の構成材料と外側コア部33の構成材料は、同じであってもよいし、異なってもよい。例えば、内側コア部31、32及び外側コア部33を複合材料で構成し、それぞれの軟磁性粉末の材質や含有量を異ならせることも可能である。この例では、内側コア部31、32が複合材料で構成され、外側コア部33が圧粉成形体で構成されている。また、本例の磁性コア3は、ギャップ材を有していない。
(保持部材)
保持部材41、42は、図1、図3に示すように、両巻回部21、22の各端面に対向するように配置される部材である。本例の保持部材41、42は、コイル2(巻回部21、22)及び磁性コア3(内側コア部31、32及び外側コア部33)の電気的絶縁を確保する。また、保持部材41、42は、コイル2及び磁性コア3の位置決め状態を保持する。
保持部材41、42は、図1、図3に示すように、両巻回部21、22の各端面に対向するように配置される部材である。本例の保持部材41、42は、コイル2(巻回部21、22)及び磁性コア3(内側コア部31、32及び外側コア部33)の電気的絶縁を確保する。また、保持部材41、42は、コイル2及び磁性コア3の位置決め状態を保持する。
各保持部材41、42の基本的な構成は同じである。この例では、保持部材41、42を側面から見た外観が矩形枠状である(図2参照)。各保持部材41、42の外周面は実質的に平面で構成されている。各保持部材41、42には、ケース5の底板部51に対向する平面状の対向面45を有する。
保持部材41、42は、巻回部21、22の端面と外側コア部33の内端面33e(図3参照)との間に介在され、巻回部21、22と外側コア部33との間の電気的絶縁を確保する。各保持部材41、42には、一対の貫通孔43が形成されている。各貫通孔43には、各内側コア部31、32の端部が挿入される。貫通孔43の形状は、内側コア部31、32の端部の外周形状に概ね対応した形状である。この例では、貫通孔43の四隅が内側コア部31、32の外周面の角部に沿って形成されている。この貫通孔43の四隅によって、貫通孔43内に内側コア部31、32が保持される。また、貫通孔43は、内側コア部31、32の端部が挿入された状態で、内側コア部31、32の外周面と貫通孔43の内周面との間に部分的に隙間が形成されるように設けられている。この隙間は、巻回部21、22の内周面と内側コア部31、32の外周面との間の隙間に連通する。
各保持部材41、42は、外側コア部33の外周面の少なくとも一部を囲むように形成され、その内側に凹部44が形成されている。凹部44には、外側コア部33の内端面33e(図3参照)側が嵌め込まれる。この例では、凹部44は、外側コア部33が嵌め込まれた状態で、外側コア部33の外周面と凹部44の内周面との間に部分的に隙間が形成されるように設けられている。この隙間には、後述するモールド樹脂部8を構成する樹脂が充填され(図2参照)、モールド樹脂部8によって各外側コア部33と各保持部材41、42とが一体化されている。本例の保持部材41、42は、外側コア部33と凹部44との間の隙間と、上述した内側コア部31、32と貫通孔43との間の隙間とが連通するように構成されている。これらの隙間が連通することにより、後述するモールド樹脂部8を形成する際に、モールド樹脂部8を構成する樹脂を巻回部21、22と内側コア部31、32との間に導入することが可能である。
更に、各保持部材41、42は、貫通孔43の周縁部から巻回部21、22の内側に向かって突出し、巻回部21、22と内側コア部31、32との間に挿入される内側介在部(図示せず)を有する。この内側介在部によって、巻回部21、22と内側コア部31、32とが間隔をあけて保持され、巻回部21、22と内側コア部31、32との間の電気的絶縁を確保する。
上述したように、保持部材41、42に対して、内側コア部31、32の各端部が保持部材41、42の各貫通孔43に挿入されることによって、内側コア部31、32が位置決めされる。また、外側コア部33の内端面33e(図3参照)側が保持部材41、42の凹部44に嵌め込まれることによって、外側コア部33が位置決めされる。更に、上記内側介在部によって、巻回部21、22が位置決めされる。その結果、保持部材41、42によって、コイル2(巻回部21、22)及び磁性コア3(内側コア部31、32及び外側コア部33)が位置決め状態で保持される。
(凸部)
保持部材41、42は、図1、図3に示すように、ケース5の底板部51に対向する対向面45から突出する凸部411、421を有する。各凸部411、421は、後述するケース5の底板部51に形成された各凹部511、512に嵌合される。各保持部材41、42において、凸部411、421は少なくとも1つあればよく、複数あってもよい。また、各保持部材41、42における凸部411、421の数は同じであってもよいし、異なってもよい。この例では、各保持部材41、42の対向面45にそれぞれ1つずつ凸部411、421が設けられている。
保持部材41、42は、図1、図3に示すように、ケース5の底板部51に対向する対向面45から突出する凸部411、421を有する。各凸部411、421は、後述するケース5の底板部51に形成された各凹部511、512に嵌合される。各保持部材41、42において、凸部411、421は少なくとも1つあればよく、複数あってもよい。また、各保持部材41、42における凸部411、421の数は同じであってもよいし、異なってもよい。この例では、各保持部材41、42の対向面45にそれぞれ1つずつ凸部411、421が設けられている。
凸部411、421の形状は、特に限定されない。凸部411、421を軸方向から見た形状は、円形状、楕円形状、長円形状(レーストラック形状)、多角形状などであることが挙げられる。多角形状としては、例えば、三角形状、矩形状、台形状、六角形状などが挙げられる。各凸部411、421の形状は同じであってもよいし、異なってもよい。この例では、図4に示すように、各凸部411、421の形状がそれぞれ円形状である。
凸部411、421の大きさ(長さ及び幅)は、後述するケース5の底板部51に形成された凹部511、512に嵌合したときに破損しない強度を有するように設定されている。凸部411、421の長さ(図1中、L4)及び幅(図2中、W4)は、例えば4mm以上、更に5mm以上であることが挙げられる。凸部411、421の大きさは、対向面45の大きさと同等以下であれば特に制限されない。凸部411、421の長さ及び幅の上限は、例えば16mm以下であることが挙げられる。また、凸部411、421の高さ(図1中、T4)は、上記凹部511、512と嵌合できればよく、例えば0.5mm以上、更に0.6mm以上であることが挙げられる。凸部411、421の高さは、底板部51の厚さと同等以下であれば特に制限されないが、例えば4mm以下、更に2mm以下であることが挙げられる。凸部411、421の高さは、その軸方向に沿った対向面45から先端までの長さに等しい。各凸部411、421の大きさ及び高さは同じであってもよいし、異なってもよい。この例では、各凸部411、421の大きさ及び高さが同じである。具体的には、凸部411、421を軸方向から見た円の直径が8mm、凸部411、421の高さが1mmである。また、凸部411、421の大きさは、高さ方向(軸方向)に沿って一様である。
〈構成材料〉
保持部材41、42は、電気絶縁材料で構成されている。電気絶縁材料としては、代表的には樹脂が挙げられる。具体的には、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、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂や、PPS樹脂、PA樹脂、LCP、PI樹脂、フッ素樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)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が挙げられる。保持部材41、42を構成する樹脂にフィラーを含有させてもよい。フィラーを含有することで、保持部材41、42の放熱性を向上させることができる。フィラーとしては、上述した複合材料に用いるフィラーと同様のものを利用できる。また、保持部材41、42の線膨張係数は、後述するケース5の線膨張係数よりも大きいことが好ましい。これは、リアクトル1Aの使用時、組合体10及びケース5の温度上昇によって、底板部51の各凹部511、512に嵌合する保持部材41、42の個々の凸部411、421が各凹部511、512から抜けないようにするためである。この例では、保持部材41、42がPPS樹脂(線膨張係数:約49×10−6/℃)で構成されている。
保持部材41、42は、電気絶縁材料で構成されている。電気絶縁材料としては、代表的には樹脂が挙げられる。具体的には、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、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂や、PPS樹脂、PA樹脂、LCP、PI樹脂、フッ素樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)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が挙げられる。保持部材41、42を構成する樹脂にフィラーを含有させてもよい。フィラーを含有することで、保持部材41、42の放熱性を向上させることができる。フィラーとしては、上述した複合材料に用いるフィラーと同様のものを利用できる。また、保持部材41、42の線膨張係数は、後述するケース5の線膨張係数よりも大きいことが好ましい。これは、リアクトル1Aの使用時、組合体10及びケース5の温度上昇によって、底板部51の各凹部511、512に嵌合する保持部材41、42の個々の凸部411、421が各凹部511、512から抜けないようにするためである。この例では、保持部材41、42がPPS樹脂(線膨張係数:約49×10−6/℃)で構成されている。
本例の保持部材41、42は、射出成形で成形されている。本例の保持部材41、42では、図4に示すように、凸部411、421にゲート跡46(図4中、クロスハッチングで示す)が設けられている。この例では、保持部材41、42を射出成形する成形金型(図示せず)において、保持部材41、42の凸部411、421を形成する位置にゲートを配置する。このような成形金型を用いて成形した保持部材41、42の成形後の状態は、図5に示すように、凸部411、421に連なるバリ47が形成される。図5に示すバリ47は、軸方向と直交する方向に切断した断面形状が円形状であり、その直径が凸部411、421の直径よりも小さい。そして、バリ47を除去することで、保持部材41、42を作製する。この例では、図4に示すように、バリ47を除去することによって形成されたゲート跡46が凸部411、421の端面に設けられることになる。本例の保持部材41、42は、凸部411、421にゲート跡46が設けられていることで、電気的絶縁が求められる巻回部21、22と接触する部分の信頼性を向上できる。一般的に、射出成形で成形した場合、ゲートから遠い部分での充填密度が高く、ゲートに近い部分での充填密度が低くなる。そのため、凸部411、421の位置にゲートを設定することで、保持部材41、42における巻回部21、22の端面に対向する部分や上記内側介在部に、ヒケやボイドなどの電気的弱点部が発生することを抑制できる。
(モールド樹脂部)
モールド樹脂部8は、図1に示すように、外側コア部33の外周面の少なくとも一部を覆うと共に、巻回部21、22の内周面と内側コア部31、32との間に介在される。このモールド樹脂部8により、内側コア部31、32と外側コア部33とが一体に保持され、コイル2(巻回部21、22)と磁性コア3(内側コア部31、32及び外側コア部33)とが一体化されている。そのため、コイル2と磁性コア3とを一体物として取り扱うことができる。また、モールド樹脂部8によって各外側コア部33と各保持部材41、42とが一体化されている。つまり、この例では、モールド樹脂部8によって、コイル2、磁性コア3及び保持部材41、42が一体化されており、組合体10を一体物として取り扱うことができる。なお、巻回部21、22の外周面は、モールド樹脂部8で覆われておらず、モールド樹脂部8から露出している。
モールド樹脂部8は、図1に示すように、外側コア部33の外周面の少なくとも一部を覆うと共に、巻回部21、22の内周面と内側コア部31、32との間に介在される。このモールド樹脂部8により、内側コア部31、32と外側コア部33とが一体に保持され、コイル2(巻回部21、22)と磁性コア3(内側コア部31、32及び外側コア部33)とが一体化されている。そのため、コイル2と磁性コア3とを一体物として取り扱うことができる。また、モールド樹脂部8によって各外側コア部33と各保持部材41、42とが一体化されている。つまり、この例では、モールド樹脂部8によって、コイル2、磁性コア3及び保持部材41、42が一体化されており、組合体10を一体物として取り扱うことができる。なお、巻回部21、22の外周面は、モールド樹脂部8で覆われておらず、モールド樹脂部8から露出している。
モールド樹脂部8は、内側コア部31、32と外側コア部33とを一体に保持できればよく、内側コア部31、32の少なくとも端部の周方向に沿った面(外周面)を覆うように形成されていればよい。つまり、モールド樹脂部8は、内側コア部31、32の軸方向の中央部まで及んでいなくてもよい。内側コア部31、32と外側コア部33とを一体に保持するというモールド樹脂部8の機能に鑑みれば、モールド樹脂部8の形成範囲は、内側コア部31、32の端部近傍までで十分である。勿論、モールド樹脂部8は、内側コア部31、32の軸方向の中央部まで及んでいてもよい。この場合、モールド樹脂部8は、内側コア部31、32の外周面を全長に亘って覆い、一方の外側コア部33から他方の外側コア部33に亘って形成される。
〈構成材料〉
モールド樹脂部8を構成する樹脂は、上述した保持部材41、42を構成する樹脂と同様のものを利用できる。モールド樹脂部8に上述したフィラーを含有してもよい。この例では、モールド樹脂部8がPPS樹脂で構成されている。
モールド樹脂部8を構成する樹脂は、上述した保持部材41、42を構成する樹脂と同様のものを利用できる。モールド樹脂部8に上述したフィラーを含有してもよい。この例では、モールド樹脂部8がPPS樹脂で構成されている。
(ケース)
ケース5は、図1に示すように、コイル2、磁性コア3及び保持部材41、42を含む組合体10を収納する。ケース5によって、組合体10の機械的保護及び外部環境からの保護(防食性の向上)を図ることができる。本例のケース5は、金属材料で構成されている。金属製のケース5は、樹脂よりも熱伝導率が高く、組合体10の熱をケース5を介して外部に放熱し易い。よって、組合体10の放熱性の向上に寄与する。
ケース5は、図1に示すように、コイル2、磁性コア3及び保持部材41、42を含む組合体10を収納する。ケース5によって、組合体10の機械的保護及び外部環境からの保護(防食性の向上)を図ることができる。本例のケース5は、金属材料で構成されている。金属製のケース5は、樹脂よりも熱伝導率が高く、組合体10の熱をケース5を介して外部に放熱し易い。よって、組合体10の放熱性の向上に寄与する。
ケース5は、図1、図2に示すように、底板部51と、側壁部52と、開口部55とを有する。底板部51は、組合体10が載置される平板部材である。側壁部52は、組合体10の周囲を囲む枠状部材である。ケース5は、底板部51と側壁部52とで組合体10の収納空間が形成され、底板部51と対向する側に開口部55が形成された有底筒状の容器である。この例では、底板部51と側壁部52とが一体に形成されている。ケース5(側壁部52)の高さは、組合体10の高さよりも高くなっている。
この例では、底板部51は矩形平板状である。また、側壁部52は矩形枠状である。底板部51の組合体10が載置される内底面、及び側壁部52の内周面は、実質的に平面で構成されている。開口部55は、ケース5を上方から見た平面視で長方形状である。
ケース5の長さ(図1の紙面左右方向の長さ)は、例えば80mm以上120mm以下、更に90mm以上115mm以下が挙げられる。ケース5の幅(図2の紙面左右方向の長さ)は、例えば40mm以上80mm以下、更に55mm以上70mm以下が挙げられる。ケース5の高さ(図1の紙面上下方向の長さ)は、例えば80mm以上150mm以下、更に90mm以上135mm以下が挙げられる。ケース5の容積は、例えば250cm3以上1450cm3以下、更に445cm3以上1090cm3以下が挙げられる。本例のケース5は、長さが幅より大きく、かつ、幅よりも高さが大きい。つまり、ケース5の長さ×幅によって求められる面積(底板部51の面積に相当)が、ケース5の長さ×高さによって求められる面積(正面(背面)側の側壁部52の面積に相当)よりも小さい。
(組合体の配置形態)
組合体10は、図1に示すように、両巻回部21、22の並列方向が底板部51と直交するようにケース5に収納されている。つまり、組合体10の配置形態が縦積み型である。図1に示す組合体10では、両巻回部21、22の軸方向がケース5の長さ方向に沿って配置されている。組合体10の配置形態が縦積み型の場合、平置き型に比較して、底板部51に対する組合体10の設置面積を小さくできる。平置き型では、両巻回部の並列方向が底板部と平行するように組合体がケースに収納される。一般的に、両巻回部21、22の並列方向及び両巻回部21、22の軸方向の双方に直交する方向に沿った組合体10の長さは、両巻回部21、22の並列方向に沿った組合体10の長さよりも短い。つまり、縦積み型の場合、平置き型に比べて、組合体10の幅が小さくなるため、組合体10の設置面積を小さくできる。よって、組合体10の配置形態が縦積み型の場合、底板部51の面積が小さく済み、リアクトル1Aの設置面積の省スペース化が可能である。
組合体10は、図1に示すように、両巻回部21、22の並列方向が底板部51と直交するようにケース5に収納されている。つまり、組合体10の配置形態が縦積み型である。図1に示す組合体10では、両巻回部21、22の軸方向がケース5の長さ方向に沿って配置されている。組合体10の配置形態が縦積み型の場合、平置き型に比較して、底板部51に対する組合体10の設置面積を小さくできる。平置き型では、両巻回部の並列方向が底板部と平行するように組合体がケースに収納される。一般的に、両巻回部21、22の並列方向及び両巻回部21、22の軸方向の双方に直交する方向に沿った組合体10の長さは、両巻回部21、22の並列方向に沿った組合体10の長さよりも短い。つまり、縦積み型の場合、平置き型に比べて、組合体10の幅が小さくなるため、組合体10の設置面積を小さくできる。よって、組合体10の配置形態が縦積み型の場合、底板部51の面積が小さく済み、リアクトル1Aの設置面積の省スペース化が可能である。
また、本例のように、巻回部21、22の外周面が実質的に平面で構成される場合、巻回部21、22と側壁部52との対向面積を大きく確保でき、かつ、巻回部21、22と側壁部52との間隔を均一的にできる。よって、ケース5を放熱経路として効率よく利用できる。そのため、コイル2の熱をケース5に放熱し易く、組合体10の放熱性を向上できる。
組合体10と側壁部52との間隔は、例えば0.5mm以上1mm以下が挙げられる。ここでの組合体10と側壁部52との間隔は、保持部材41、42の外周面と側壁部52の内周面との間隔を指す。組合体10のうち、側壁部52と最も近接する部材が、保持部材41、42であるからである。この間隔が0.5mm以上であることで、組合体10と側壁部52との間に後述する封止樹脂部6となる原料樹脂の充填が行い易い。一方、上記間隔が1mm以下であることで、ケース5を小型化できる。また、上記間隔が1mm以下であることで、巻回部21、22と側壁部52との間隔を小さくして、組合体10の放熱性を向上できる。
(凹部)
ケース5の底板部51には、図1に示すように、保持部材41、42の凸部411、421が嵌合する凹部511、512が形成されている。この例では、各保持部材41、42の凸部411、421に対応するように、2つの凹部511、512が底板部51に設けられている。
ケース5の底板部51には、図1に示すように、保持部材41、42の凸部411、421が嵌合する凹部511、512が形成されている。この例では、各保持部材41、42の凸部411、421に対応するように、2つの凹部511、512が底板部51に設けられている。
凹部511、512の形状、大きさは、凸部411、421が嵌合できるものであれば、特に限定されない。したがって、凹部511、512の開口形状は、凸部411、421の形状と同じであってもよいし、異なっていてもよい。凹部511、512の開口形状が凸部411、421の形状と同じであれば、凸部411、421と凹部511、512とを密着(面接触)させ易い。この例では、凹部511、512の開口形状が、凸部411、421の形状と同じ円形状である。
凹部511、512の深さは、凸部411、421の高さと同等以上であれば特に制限されない。凹部511、512の深さが凸部411、421の高さと同等以上であれば、組合体10を底板部51に載置したときに、保持部材41、42の対向面45を底板部51に接触させることができる。よって、組合体10を安定してケース5に設置できる。凹部511、512の深さの上限は、底板部51の厚さ以下であり、例えば4mm以下、更に2mm以下であることが挙げられる。
また、ケース5の収縮による応力が作用した状態で凸部411、421が凹部511、512に嵌合されている。これにより、凸部411、421が凹部511、512に拘束され、組合体10をケース5に固定できる。ケース5の収縮による応力が作用した状態とは、具体的には、底板部51が熱収縮によって収縮しようとする応力が作用している状態をいう。この応力により、凸部411、421と凹部511、512とが接触し、凸部411、421の外周面が凹部511、512の内周面に押し付けられることによって、凸部411、421が凹部511、512に拘束されている。
〈構成材料〉
ケース5は、非磁性の金属材料で構成されている。非磁性金属としては、アルミニウムやその合金、マグネシウムやその合金、銅やその合金、銀やその合金、オーステナイト系ステンレス鋼などが挙げられる。これらの金属は熱伝導率が比較的高い。そのため、ケース5を放熱経路に利用でき、組合体10の熱を外部に効率よく放熱できる。よって、組合体10の放熱性を向上できる。また、ケース5の線膨張係数が高いほど、上述したケース5の収縮による応力を作用させ易い。ケース5の20℃以上200℃以下における線膨張係数は、例えば、20×10−6/℃以上、更に25×10−6/℃以上であることが挙げられる。この例では、ケース5がアルミニウム(線膨張係数:約24×10−6/℃)で構成されている。
ケース5は、非磁性の金属材料で構成されている。非磁性金属としては、アルミニウムやその合金、マグネシウムやその合金、銅やその合金、銀やその合金、オーステナイト系ステンレス鋼などが挙げられる。これらの金属は熱伝導率が比較的高い。そのため、ケース5を放熱経路に利用でき、組合体10の熱を外部に効率よく放熱できる。よって、組合体10の放熱性を向上できる。また、ケース5の線膨張係数が高いほど、上述したケース5の収縮による応力を作用させ易い。ケース5の20℃以上200℃以下における線膨張係数は、例えば、20×10−6/℃以上、更に25×10−6/℃以上であることが挙げられる。この例では、ケース5がアルミニウム(線膨張係数:約24×10−6/℃)で構成されている。
金属製のケース5は、ダイキャストで製造できる。底板部51の凹部511、512は、ダイキャスト時に一体成形することで、容易に形成できる。本例のケース5は、ダイキャストで形成されており、ダイキャスト時に底板部51に凹部511、512を一体成形している。
(封止樹脂部6)
封止樹脂部6は、ケース5内に充填されて、組合体10の少なくとも一部を覆う。封止樹脂部6によって、組合体10の機械的保護及び外部環境からの保護(防食性の向上)を図ることができる。この例では、封止樹脂部6がケース5の開口端まで充填されていて、組合体10の全体が封止樹脂部6に埋設されている。また、封止樹脂部6は、コイル2(巻回部21、22)とケース5(側壁部52)との間に介在される。これにより、コイル2の熱を封止樹脂部6を介してケース5に伝えることができ、組合体10の放熱性を向上できる。
封止樹脂部6は、ケース5内に充填されて、組合体10の少なくとも一部を覆う。封止樹脂部6によって、組合体10の機械的保護及び外部環境からの保護(防食性の向上)を図ることができる。この例では、封止樹脂部6がケース5の開口端まで充填されていて、組合体10の全体が封止樹脂部6に埋設されている。また、封止樹脂部6は、コイル2(巻回部21、22)とケース5(側壁部52)との間に介在される。これにより、コイル2の熱を封止樹脂部6を介してケース5に伝えることができ、組合体10の放熱性を向上できる。
〈構成材料〉
封止樹脂部6の樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂や、PPS樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。この例では、封止樹脂部6がエポキシ樹脂で構成されている。封止樹脂部6の熱伝導率は高いほど好ましい。コイル2の熱をケース5に伝達させ易いからである。封止樹脂部6の熱伝導率は、例えば1W/m・K以上、更に1.5W/m・K以上、特に2W/m・K以上が好ましい。封止樹脂部6に上述したフィラーを含有してもよい。
封止樹脂部6の樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂や、PPS樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。この例では、封止樹脂部6がエポキシ樹脂で構成されている。封止樹脂部6の熱伝導率は高いほど好ましい。コイル2の熱をケース5に伝達させ易いからである。封止樹脂部6の熱伝導率は、例えば1W/m・K以上、更に1.5W/m・K以上、特に2W/m・K以上が好ましい。封止樹脂部6に上述したフィラーを含有してもよい。
その他、組合体10と底板部51との間に接着層(図示せず)を備えてもよい。接着層により、組合体10をケース5に強固に固定できる。接着層は、組合体10における一方の巻回部21と底板部51との間に形成することが挙げられる。これに加えて、保持部材41、42(凸部411、421を除く)と底板部51(凹部511、512を除く)との間に接着層を形成することも可能である。
接着層は、電気絶縁樹脂で構成することが挙げられる。接着層を構成する電気絶縁樹脂としては、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樹脂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。接着層に上述したフィラーを含有してもよい。接着層は、市販の接着シートを利用したり、市販の接着剤を塗布して形成してもよい。
<製造方法>
上述したリアクトル1Aの製造方法について説明する。リアクトル1Aは、以下の第1〜第3の工程を備える製造方法により製造できる。
第1の工程.組合体10とケース5とを用意する工程
第2の工程.組合体10をケース5に収納する工程
第3の工程.ケース5内に封止樹脂部6を形成する工程
上述したリアクトル1Aの製造方法について説明する。リアクトル1Aは、以下の第1〜第3の工程を備える製造方法により製造できる。
第1の工程.組合体10とケース5とを用意する工程
第2の工程.組合体10をケース5に収納する工程
第3の工程.ケース5内に封止樹脂部6を形成する工程
(第1の工程)
第1の工程では、組合体10とケース5とを用意する。組合体10は、コイル2と、磁性コア3と、保持部材41、42とを組み付けて作製する。また、この例では、モールド樹脂部8を形成し、モールド樹脂部8によってコイル2、磁性コア3及び保持部材41、42を一体化しておく。具体的には、保持部材41、42によってコイル2及び磁性コア3の位置決め状態を保持した状態で、外側コア部33の外周面を覆うようにモールド樹脂部8を形成する。このとき、モールド樹脂部8を構成する樹脂の一部は、上述したように、外側コア部33と凹部44との間の隙間と、内側コア部31、32と貫通孔43との間の隙間とを通って、巻回部21、22と内側コア部31、32との間に充填される。そのため、モールド樹脂部8が巻回部21、22と内側コア部31、32との間に介在するように形成される。
第1の工程では、組合体10とケース5とを用意する。組合体10は、コイル2と、磁性コア3と、保持部材41、42とを組み付けて作製する。また、この例では、モールド樹脂部8を形成し、モールド樹脂部8によってコイル2、磁性コア3及び保持部材41、42を一体化しておく。具体的には、保持部材41、42によってコイル2及び磁性コア3の位置決め状態を保持した状態で、外側コア部33の外周面を覆うようにモールド樹脂部8を形成する。このとき、モールド樹脂部8を構成する樹脂の一部は、上述したように、外側コア部33と凹部44との間の隙間と、内側コア部31、32と貫通孔43との間の隙間とを通って、巻回部21、22と内側コア部31、32との間に充填される。そのため、モールド樹脂部8が巻回部21、22と内側コア部31、32との間に介在するように形成される。
用意するケース5は、常温時(25℃±5℃)において、底板部51の凹部511、512の大きさ(図6中、S5)が、各保持部材41、42の凸部411、421の大きさ(図1中、L4)よりも小さいものとする。また、常温時において、底板部51の凹部511、512の間隔(図6中、D5)が、各保持部材41、42の凸部411、421の間隔(図6中、D4)よりも小さいものとする。ここで、凹部511、512の間隔とは、底板部51の長さ方向の中心を基準として、中心に近い側を内側とし、その反対側(中心から遠い側)を外側とするとき、凹部511、512の外側同士の距離のことをいう。各保持部材41、42の凸部411、421の間隔とは、組合体10(巻回部21、22)の長さ方向の中心を基準として、中心に近い側を内側とし、その反対側(中心から遠い側)を外側とするとき、凸部411、421の外側同士の距離のことをいう。この例では、ケース5の構成材料がアルミニウムであり、保持部材41、42の構成材料がPPS樹脂である。保持部材41、42の線膨張係数(PPS樹脂の線膨張係数:約49×10−6/℃)は、ケース5の線膨張係数(アルミニウムの線膨張係数:約24×10−6/℃)より大きい。
(第2の工程)
第2の工程では、組合体10をケース5に収納する。この工程では、各保持部材41、42の凸部411、421を底板部51の凹部511,512に焼き嵌めにより嵌合させる。具体的には、ケース5を加熱炉で加熱し、図6に示すようにケース5が熱膨張した状態で、各保持部材41、42の凸部411、421を底板部51の凹部511、512に嵌め込む。このとき、組合体10は加熱せず、常温状態とする。加熱時における凹部511、512の大きさ(図6中、S50)は、ケース5(底板部51)の熱膨張により、常温時よりも大きくなり(S50>S5)、凸部411、421の大きさよりも大きいものとする(S50>L4)。また、加熱時において、ケース5(底板部51)の熱膨張により、凹部511、512の間隔(図6中、D50)が常温時より拡がり(D50>D5)、凸部411、421の間隔以上となる(D50≧D4)。よって、凹部511、512への凸部411、421の嵌め込みが可能となる。ケース5の加熱温度は、例えば60℃以上100℃以下とすることが挙げられる。この例では、ケース5の加熱温度を80℃とする。
第2の工程では、組合体10をケース5に収納する。この工程では、各保持部材41、42の凸部411、421を底板部51の凹部511,512に焼き嵌めにより嵌合させる。具体的には、ケース5を加熱炉で加熱し、図6に示すようにケース5が熱膨張した状態で、各保持部材41、42の凸部411、421を底板部51の凹部511、512に嵌め込む。このとき、組合体10は加熱せず、常温状態とする。加熱時における凹部511、512の大きさ(図6中、S50)は、ケース5(底板部51)の熱膨張により、常温時よりも大きくなり(S50>S5)、凸部411、421の大きさよりも大きいものとする(S50>L4)。また、加熱時において、ケース5(底板部51)の熱膨張により、凹部511、512の間隔(図6中、D50)が常温時より拡がり(D50>D5)、凸部411、421の間隔以上となる(D50≧D4)。よって、凹部511、512への凸部411、421の嵌め込みが可能となる。ケース5の加熱温度は、例えば60℃以上100℃以下とすることが挙げられる。この例では、ケース5の加熱温度を80℃とする。
各保持部材41、42の凸部411、421を底板部51の凹部511、512に嵌め込んだ後、組合体10をケース5に収納した状態で常温まで冷却する。これにより、ケース5(底板部51)が熱収縮することによって、凹部511、512の大きさ及び間隔が常温時の状態に戻ろうとする。そのため、ケース5(底板部51)の収縮による応力が作用した状態で凸部411、421を凹部511、512に嵌合させることができる。図7は、常温時における凸部411、421と凹部511、512の嵌合状態を示している。図7では、説明の便宜上、保持部材41、42の凸部411、421、底板部51の凹部511、512のみを示す。図7に示すように、常温時には、底板部51の熱収縮によって、凹部511、512の大きさが小さくなり、凸部411、421が凹部511、512に締め付けられる。また、底板部51の熱収縮によって、凹部511、512の間隔が狭くなり、凹部511、512に嵌合する凸部411、421に内側方向の応力が作用する(図7中、白抜き矢印は収縮による応力の方向を示す)。そのため、凸部411、421の外側(図7中、凸部411の左側、凸部421の右側)が凹部511、512の外側(図7中、凹部511の左側、凹部512の右側)に押し付けられる。このようにして、凸部411、421が凹部511、512に拘束され、組合体10がケース5に固定される。
(第3の工程)
第3の工程では、ケース5内に封止樹脂部6を形成する。具体的には、図8に示すように、ケース5内に組合体10を収納した状態で封止樹脂部6(図1参照)となる原料樹脂60を充填し、封止樹脂部6を形成する。原料樹脂60の充填は、図8に示すように、組合体10と側壁部52との間の隙間に注入ノズル65を挿入し、注入ノズル65から溶融した原料樹脂60を注入する。原料樹脂60の充填は、組合体10を収納したケース5を真空槽に入れ、真空状態で原料樹脂60を注入することが好ましい。これにより、封止樹脂部6にボイドが発生することを抑制できる。この例では、封止樹脂部6(原料樹脂60)が熱硬化型のエポキシ樹脂である。
第3の工程では、ケース5内に封止樹脂部6を形成する。具体的には、図8に示すように、ケース5内に組合体10を収納した状態で封止樹脂部6(図1参照)となる原料樹脂60を充填し、封止樹脂部6を形成する。原料樹脂60の充填は、図8に示すように、組合体10と側壁部52との間の隙間に注入ノズル65を挿入し、注入ノズル65から溶融した原料樹脂60を注入する。原料樹脂60の充填は、組合体10を収納したケース5を真空槽に入れ、真空状態で原料樹脂60を注入することが好ましい。これにより、封止樹脂部6にボイドが発生することを抑制できる。この例では、封止樹脂部6(原料樹脂60)が熱硬化型のエポキシ樹脂である。
凸部411、421と凹部511、512との嵌合によりケース5に対して組合体10が動かないように位置決めされているため、原料樹脂60の充填時において、組合体10の位置がずれることを防止できる。
ケース5内に原料樹脂60を充填した後、原料樹脂60を固化させることで、封止樹脂部6(図1参照)を形成する。原料樹脂60の固化は、適宜な条件で行えばよい。この例では、ケース5ごと加熱炉に入れ、120℃で2時間加熱する。原料樹脂60の固化後、常温まで冷却する。
以上のようにして、リアクトル1Aを製造できる。リアクトル1Aの常温時、上述したように、ケース5(底板部51)の収縮による応力が作用した状態で凸部411、421が凹部511、512に嵌合されている(図7参照)。リアクトル1Aにおいて、ケース5(底板部51)の収縮による応力が作用した状態で凸部411、421が凹部511、512に嵌合されているか否かは、次のようにして判定できる。まず、封止樹脂部6を除去する。封止樹脂部6の除去は、封止樹脂部6のみを溶剤で溶かして除去することが可能である。封止樹脂部6がない状態で、ケース5を固定して組合体10を引っ張る。このとき、組合体10の自重よりも大きい引張荷重を加えてもケース5から組合体10が抜けない場合、ケース5(底板部51)の収縮による応力が作用しているものとみなす。
リアクトル1Aの使用時、180℃程度まで温度上昇する場合がある。使用時に温度上昇したときは、凸部411、421と凹部511、512の双方が熱膨張する。また、保持部材41、42の線膨張係数がケース5に比べて大きい。そのため、使用時には、凹部511、512の熱膨張に追従して、凸部411、421も熱膨張する。よって、使用時において、凸部411、421が凹部511、512に締め付けられた状態を維持できる。つまり、個々の凸部411、421が各凹部511、512から抜けることがない。また、使用時には、底板部51の熱膨張によって、凹部511、512の間隔が拡がろうとするが、組合体10の熱膨張によって、凸部411、421が設けられた両保持部材41、42の間隔も拡がろうとする。保持部材41、42の間隔は、主に内側コア部31、32の線膨張係数に依存する。内側コア部31、32の構成材料によっては、凹部511、512の間隔が凸部411、421の間隔よりも拡がろうとしたり、凸部411、421の間隔が凹部511、512の間隔よりも拡がろうとすることが起こり得る。いずれの場合も、凸部411、421が凹部511、512に嵌合された状態は維持されるので、凹部511、512の間隔の拡がりを抑えるように凸部411、421は挙動する。そのため、凸部411、421が凹部511、512に押し付けられた状態は維持されるので、使用時においても、凸部411、421が凹部511、512に拘束される。
{効果}
実施形態1のリアクトル1Aは、各保持部材41、42の凸部411、421とケース5の底板部51の凹部511、512との嵌合により、組合体10がケース5に固定されている。そのため、リアクトル1Aでは、ケース5内にステーなどを取り付ける取付部を設ける必要がない。よって、ケース5を小型化でき、リアクトル1Aを小型化できる。加えて、ケース5に上記取付部が設けられていないことで、組合体10とケース5の側壁部52との間隔を小さくできる。そのため、組合体10の熱をケース5に放熱し易くなり、組合体10の放熱性を向上できる。よって、リアクトル1Aは放熱性にも優れる。また、リアクトル1Aでは、ステーを省略できるなど、部品点数を削減でき、製造コストを低減できる。
実施形態1のリアクトル1Aは、各保持部材41、42の凸部411、421とケース5の底板部51の凹部511、512との嵌合により、組合体10がケース5に固定されている。そのため、リアクトル1Aでは、ケース5内にステーなどを取り付ける取付部を設ける必要がない。よって、ケース5を小型化でき、リアクトル1Aを小型化できる。加えて、ケース5に上記取付部が設けられていないことで、組合体10とケース5の側壁部52との間隔を小さくできる。そのため、組合体10の熱をケース5に放熱し易くなり、組合体10の放熱性を向上できる。よって、リアクトル1Aは放熱性にも優れる。また、リアクトル1Aでは、ステーを省略できるなど、部品点数を削減でき、製造コストを低減できる。
更に、リアクトル1Aでは、組合体10の配置形態が縦積み型であるため、組合体10の設置面積を小さくできる。よって、ケース5の底板部51の面積を小さくでき、リアクトル1Aの設置面積の省スペース化が可能である。また、巻回部21、22と側壁部52との対向面積を大きく確保し易く、かつ、巻回部21、22と側壁部52との間隔を均一的に小さくし易い。そのため、コイル2の熱をケース5に放熱し易く、組合体10の放熱性を向上できる。
リアクトル1Aは、ケース5(底板部51)の収縮による応力が作用した状態で、各保持部材41、42の凸部411、421が底板部51の凹部511、512に嵌合されている。これにより、凸部411、421が凹部511、512に拘束され、ケース5に対して組合体10が動かないように位置決めできる上に、ケース5からの組合体10の脱落を抑制できる。リアクトル1Aでは、ケース5に対して組合体10が動かないように位置決めされるため、組合体10を適正な位置に維持できる。そのため、封止樹脂部6(原料樹脂60)の充填時、組合体10の位置がずれることを防止できる。また、組合体10の位置がずれることによって、組合体10と側壁部52との間隔が部分的に大きくなることを防止できる。これにより、組合体10の熱を効率的にケースに放熱し易くなる。
{用途}
リアクトル1Aは、電圧の昇圧動作や降圧動作を行う回路の部品に利用できる。リアクトル1Aは、例えば、種々のコンバータや電力変換装置の構成部品などに利用できる。コンバータの一例としては、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車等の車両に搭載される車載用コンバータ(代表的にはDC−DCコンバータ)や、空調機のコンバータなどが挙げられる。リアクトル1Aは、例えば、ケース5の開口部55が下方に向くように設置することが挙げられる。
リアクトル1Aは、電圧の昇圧動作や降圧動作を行う回路の部品に利用できる。リアクトル1Aは、例えば、種々のコンバータや電力変換装置の構成部品などに利用できる。コンバータの一例としては、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車等の車両に搭載される車載用コンバータ(代表的にはDC−DCコンバータ)や、空調機のコンバータなどが挙げられる。リアクトル1Aは、例えば、ケース5の開口部55が下方に向くように設置することが挙げられる。
1A リアクトル
10 組合体
2 コイル
21、22 巻回部
3 磁性コア
31、32 内側コア部
33 外側コア部
33e 内端面
41、42 保持部材
43 貫通孔
44 凹部
45 対向面
411、421 凸部
46 ゲート跡
47 バリ
5 ケース
51 底板部
511、512 凹部
52 側壁部
55 開口部
6 封止樹脂部
60 原料樹脂
65 注入ノズル
8 モールド樹脂部
10 組合体
2 コイル
21、22 巻回部
3 磁性コア
31、32 内側コア部
33 外側コア部
33e 内端面
41、42 保持部材
43 貫通孔
44 凹部
45 対向面
411、421 凸部
46 ゲート跡
47 バリ
5 ケース
51 底板部
511、512 凹部
52 側壁部
55 開口部
6 封止樹脂部
60 原料樹脂
65 注入ノズル
8 モールド樹脂部
Claims (4)
- 並列に配置される一対の巻回部を有するコイルと、
前記巻回部の内側及び外側に配置される磁性コアと、
前記両巻回部の各端面に対向するように配置される一対の保持部材と、
前記コイル、前記磁性コア及び前記保持部材を含む組合体を収納するケースと、
前記ケース内に充填される封止樹脂部と、を備え、
前記ケースは、
前記組合体が載置される底板部と、
前記組合体の周囲を囲む側壁部と、
前記底板部と対向し、平面視で長方形状の開口部と、を有し、
前記組合体は、前記両巻回部の並列方向が前記底板部と直交するように前記ケースに収納され、
前記各保持部材は、前記底板部に対向する対向面から突出する凸部を有し、
前記ケースの底板部には、前記凸部が嵌合する凹部が形成されており、
前記ケースの収縮による応力が作用した状態で前記凸部が前記凹部に嵌合されているリアクトル。 - 前記凸部を軸方向から見た形状が円形状である請求項1に記載のリアクトル。
- 前記凸部にゲート跡が設けられている請求項1又は請求項2に記載のリアクトル。
- 前記磁性コアは、前記各巻回部の内側に配置される内側コア部と、前記両巻回部の外側に配置される一対の外側コア部とを有し、
前記外側コア部の外周面の少なくとも一部を覆うと共に、前記巻回部の内周面と前記内側コア部との間に介在されるモールド樹脂部を備える請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のリアクトル。
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