JP2020205323A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】リアクトルにおいて製造コストを削減しつつ放熱性を高める。【解決手段】リアクトルを構成するボビン１４は、円筒状に形成された外周壁２６に複数の挿入スロット２８が軸方向に沿って並んで開口し、コアのコア軸部を構成する複数の分割磁性体５４が挿入スロット２８を通じて収納孔３２へとそれぞれ挿入される。この分割磁性体５４は、収納孔３２において挿入スロット２８の開口下面３８よりも重力方向下方へと若干だけ沈んだ状態で保持リブ４４によって保持されることで、複数の分割磁性体５４がボビン１４の軸方向に沿って互いに等間隔離間した状態で積層される。そして、ボビン１４の内部に充填される充填材が挿入スロット２８から間隙Ｋを通じて隣接する分割磁性体５４の間のギャップ空間５６に満たされることでギャップ層が構成される。【選択図】図４

Description

本発明は、コイルの巻回されたボビンがコアへと収納されたリアクトルに関する。

従来から、巻線の巻回されるボビンと、磁路を形成する磁気コアとを備えたリアクトルが知られており、例えば、特許文献１に開示されるリアクトルでは、上下方向に延在した円筒状のボビン本体と、該ボビン本体の上端及び下端に設けられた上板部及び下板部とからボビンが構成される。このボビン本体の内壁面には、径方向内側へと突出した複数の支持部が形成され、該支持部はボビン本体の上下方向においてそれぞれ異なる位置に設けられている。

また、磁路を形成する磁気コアは、ボビンの外側に設けられる外側コアと、ボビン本体の内部に設けられる複数の中間コアとから構成され、該中間コアの外周面には、周方向に沿って互いに等間隔離間し、異なる軸方向長さを有した複数の貫通縦溝が形成されている。

そして、ボビン本体の内部に複数の中間コアが挿入され、その貫通縦溝に対して位置の異なる各支持部がそれぞれ挿通されることで、複数の中間コアが各支持部によってボビン本体の軸方向において互いに間隔（ギャップ層）を有した状態で保持される。

特開２０１７−１５２６３３号公報

しかしながら、上述したリアクトルでは、複数の中間コアの間に設けられるギャップ層が空間（エアギャップ）であるため、前記中間コアが発熱した際に熱を効果的に分散させることが困難であり、しかも、前記中間コアの外周面に対して貫通縦溝を加工する必要があるため、製造コストの高騰を招くという問題がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、製造コストを削減しつつ放熱性を高めることが可能なリアクトルを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の態様は、コイルと、コイルが外周側に配置される筒状のボビンと、コイル及びボビンの収容されるコアと、コア内に充填される充填材によってモールドされる充填部とを備え、コアはコイルの内周側に配置されるコア軸部を有し、コア軸部が、ギャップ層を介して軸方向に積層された複数の分割磁性体からなるリアクトルにおいて、
ボビンの周壁には、分割磁性体を挿入可能な複数のスロットが形成されると共に、スロットに隣接した周壁の内部には、分割磁性体を支持する少なくとも１つ以上のリブが設けられると共に、ギャップ層が充填部の一部から構成される。

本発明によれば、リアクトルにおけるボビンには、その周壁に開口してコア軸部を構成する分割磁性体を内部へ挿入可能な複数のスロットが形成されると共に、スロットに隣接した周壁の内部には、分割磁性体を支持可能なリブが少なくとも１つ以上設けられ、複数の分割磁性体がボビンの内部において軸方向に積層され、その間のギャップ層が充填材からなる充填部の一部によって構成されている。

従って、ボビンのスロットから分割磁性体を内部へと挿入してリブによって保持することで、複数の分割磁性体を軸方向に所定のギャップを有した状態で容易に積層させることができ、しかも、この分割磁性体の間に充填材を充填して充填部を形成することで、充填材からなるギャップ層を容易且つ確実に形成することができる。

その結果、複数の分割磁性体からなるコア軸部が発熱した場合でも、充填材からなるギャップ層を介して熱を好適に分散させることで、空間であるエアギャップを設けていた従来のリアクトルと比較して放熱性を高めることができる。また、分割磁性体をスロットを通じてボビンの内部に挿入することで、所定の位置へと容易且つ確実に配置してギャップを維持できるため、中間コアの外周面に対して加工を必要としていた従来のリアクトルと比較し、加工を不要とすることで製造コストの削減を図ることができる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、リアクトルにおいて、ボビンの周壁に開口したスロットから分割磁性体を内部へと挿入して周壁の内部に設けられたリブによって保持することで、複数の分割磁性体を軸方向に所定のギャップを有した状態で容易に積層させることができ、しかも、この分割磁性体の間に充填材を充填して充填部を形成することで、充填材からなるギャップ層を容易且つ確実に形成することができる。

その結果、複数の分割磁性体からなるコア軸部が発熱した場合でも、充填材からなるギャップ層を介して好適に熱を分散させることで放熱性を高めることが可能となり、さらに中間コアに対して加工を施してボビン本体に保持していた従来のリアクトルと比較し、スロットを通じて分割磁性体を挿入するという簡素な構成で加工を不要として製造コストの削減を図ることができる。

本発明の実施の形態に係るリアクトルの外観斜視図である。 図１のリアクトルの全体平面図である。 図１に示すリアクトルからコイルを外した状態を示す外観斜視図である。 図４Ａは、図１のリアクトルを構成するボビン及び分割磁性体の正面図であり、図４Ｂは、図４Ａに示すボビン及び分割磁性体の側面図である。 図４ＡのＶ−Ｖ線に沿った断面図である。

本発明に係るリアクトルについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

このリアクトル１０は、図１及び図２に示されるように、その両端が外周側から引き出されα巻きで巻回されたコイル１２と、該コイル１２が外周側に配置されるボビン１４と、前記コイル１２及び前記ボビン１４の収納されるコア１６とを含む。そして、リアクトル１０は、コア１６におけるカバーコア部４８が重力方向上方（矢印Ａ１方向）、ベースコア部４６が重力方向下方（矢印Ａ２方向）となるように載置され使用される。

コイル１２は、例えば、エナメル等の絶縁被膜で覆われ導電性を有した平角導線が用いられ、その幅広面が径方向となるように、上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に２層にわたってα巻きで巻回されボビン１４の外周側に配置されている。このボビン１４は、例えば、樹脂製材料から円筒状に形成され、その内部には後述するコア１６のコア軸部５０が挿通されている。

詳細には、コイル１２は、それぞれ複数回巻回される上層２２及び下層２４が形成され、前記上層２２の端部である第１端部１８及び前記下層２４の端部である第２端部２０が外側に向かって引き出される。このコイル１２の途中には、上層２２及び下層２４をつなぐ部位が設けられる。そして、コイル１２における上層２２及び下層２４は同一の巻き数で形成され、その最外周径が略同一となるように形成される。

このように、コイル１２は、巻回方向に沿った一端となる第１端部１８が、２層のうちの上層２２の巻回部位において最も外周側となる最外周部位から径方向外側へと引き出され、他端となる第２端部２０が２層のうちの下層２４の巻回部位において最も外周側となる最外周部位から径方向外側へと引き出される。

ボビン１４は、図１〜図４Ｂに示されるように、例えば、樹脂製材料から軸方向に沿って所定長さを有した円筒状に形成され、断面円形状で軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に延在した外周壁（周壁）２６と、該外周壁２６に対して開口した複数の挿入スロット（スロット）２８と、該挿入スロット２８とは反対側となる外周壁２６に形成された複数の貫通溝３０とを含み、前記外周壁２６の内部には、後述するコア１６の分割磁性体５４が収納される収納孔３２が形成される。

そして、ボビン１４は、その軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）がリアクトル１０の重力方向に沿うように設けられ、重力方向下端３４及び重力方向上端３６がそれぞれ後述するコア１６におけるベースコア部４６の底部及びカバーコア部４８の天井部に臨むように設けられる。また、ボビン１４の軸方向高さは、コイル１２の軸方向高さと略同等又は若干だけ高くなるように形成される。

挿入スロット２８は、図２、図４Ａ〜図５に示されるように、例えば、外周壁２６の周方向に沿って長尺な断面長方形状に形成され、該外周壁２６を外周側から内周側に向けて貫通するように開口すると共に、重力方向下方（矢印Ａ２方向）となる開口下面（重力方向下面）３８と、該開口下面３８に臨んだ重力方向上方（矢印Ａ１方向）に形成され該開口下面３８と略平行な開口上面４０とを有している。なお、開口下面３８及び開口上面４０は、ボビン１４の軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）と略直交した水平方向（矢印Ｂ方向）に延在している。

そして、図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、挿入スロット２８の高さ寸法Ｈ、すなわち、開口下面３８と開口上面４０との軸方向に沿った離間距離は、後述するコア１６を構成する分割磁性体５４の厚さ寸法Ｃと略同等若しくは大きくなるように形成され（Ｈ≧Ｃ）、前記挿入スロット２８の周方向に沿った幅寸法Ｗは、前記分割磁性体５４の直径Ｄと略同等若しくは大きくなるように形成される（Ｗ≧Ｄ）。

また、挿入スロット２８は、図２に示されるボビン１４の軸方向から見て、その軸中心Ｅに対して径方向一方側（矢印Ｆ１方向）に形成され、且つ、軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿って互いに等間隔離間して一直線状となるように配置されている。

そして、各挿入スロット２８に対して上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）となる位置には、外周壁２６の一部であり軸方向に所定高さを有したフレーム部４２がそれぞれ形成され、該フレーム部４２によって複数の挿入スロット２８が分離されている。

貫通溝３０は、外周壁２６の周方向に沿って所定長さを有したスリット状に形成され、該外周壁２６を外周側から内周側に向けて貫通するように形成されると共に、図２に示されるボビン１４を軸方向から見て、その軸中心Ｅに対して挿入スロット２８とは反対側となる径方向他方側（矢印Ｆ２方向）に形成され、且つ、軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿って互いに等間隔離間して一直線状となるように配置されている。

また、貫通溝３０は、ボビン１４の軸方向において、フレーム部４２に臨む位置にそれぞれ形成されている。換言すれば、各貫通溝３０は、各挿入スロット２８に対して軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）にオフセットした位置（異なる位置）に形成され、後述する分割磁性体５４の間に設けられたギャップ空間５６に臨むように開口している。

収納孔３２は、断面円形状に形成され、その内周径が後述する分割磁性体５４の外周径と略同一若しくは若干だけ大きな直径で形成され、外周壁２６の内周面から径方向内側へと突出した複数の保持リブ（リブ）４４を有している。

保持リブ４４は、径方向に所定長さだけ突出し、外周壁２６の周方向に沿って複数設けられ、且つ、各挿入スロット２８の開口下面３８に対して距離Ｊだけ重力方向下方（矢印Ａ２方向）へとオフセットした位置にそれぞれ形成されている。すなわち、保持リブ４４は、ボビン１４の軸方向に沿って挿入スロット２８の数に対応した複数組設けられ、各組において周方向に沿って複数設けられている。

コア１６は、図１及び図２に示されるように、例えば、磁性材料から上下（矢印Ａ１、Ａ２方向）に分割可能な円筒状に形成され、下部に設けられるベースコア部４６と、該ベースコア部４６の上部を覆うように設けられるカバーコア部４８と、前記ベースコア部４６及び前記カバーコア部４８の中心に形成された円柱状のコア軸部５０とを含み、該コア軸部５０の外周側にはコイル１２の巻回されたボビン１４が挿通され収納される収納空間５２を有している。

コア軸部５０は、例えば、円盤状に形成され軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に積層される複数の分割磁性体５４からなり、該分割磁性体５４がそれぞれボビン１４の各挿入スロット２８から内部へと収納され、保持リブ４４によって略水平な状態でそれぞれ保持される。

そして、分割磁性体５４は、ボビン１４の収納孔３２に収納された状態において、軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に互いに等間隔離間したギャップ空間５６を有した状態で保持され、コア１６の収納空間５２へと溶融された充填材が充填された際、該充填材によって前記ギャップ空間５６が満たされ硬化することでモールド部（充填部）５８の一部となる。

なお、ここでは、４枚の分割磁性体５４からコア軸部５０が構成され、該分割磁性体５４の挿入されるボビン１４の挿入スロット２８も対応した同数で形成される場合について説明する。

また、図１及び図２に示されるように、コア１６を構成するベースコア部４６及びカバーコア部４８には、収納空間５２から外側に向かって延在する引出溝６０が形成され、該引出溝６０には、前記コイル１２の第１及び第２端部１８、２０がそれぞれ挿通され外部へと引き出される。

本発明の実施の形態に係るリアクトル１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にボビン１４に対して分割磁性体５４を組み付けて前記リアクトル１０を製造する場合について説明する。

先ず、ボビン１４を、その重力方向下端３４が下方となるように配置することで、各挿入スロット２８に対して保持リブ４４がそれぞれ重力方向下方（矢印Ａ２方向）に配置された状態とする（図４Ａ及び図４Ｂ参照）。

次に、ボビン１４における外周壁２６の外側から各挿入スロット２８を通じて分割磁性体５４をそれぞれ内部へと挿入していく。この際、挿入スロット２８の高さ寸法Ｈ及び幅寸法Ｗは、それぞれ分割磁性体５４の厚さ寸法Ｃ及び直径Ｄと略同等若しくは若干だけ大きく形成されているため、前記挿入スロット２８から前記分割磁性体５４を容易に内部へと挿入可能である。

そして、分割磁性体５４を挿入スロット２８の開口下面３８に摺接させながら内部へと挿入し、該挿入スロット２８を完全に通過して収納孔３２へと到達した後に、その重力作用下に保持リブ４４に下面が当接するまで重力方向下方へと沈み込んで該保持リブ４４によって略水平に保持される。また、各分割磁性体５４は、ボビン１４の軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に互いに等間隔離間してギャップを有した状態で該軸方向に沿って一直線状に配置される。

なお、上述した保持リブ４４は、１つの分割磁性体５４に対して少なくとも２つ以上が当接して保持するように外周壁２６に沿って周方向に設けられているため、該分割磁性体５４が略水平な状態で保持されることとなる。

また、分割磁性体５４は、収納孔３２において挿入スロット２８に対して重力方向下方（矢印Ａ２方向）へと沈み込むことで、該挿入スロット２８の開口上面４０と前記分割磁性体５４の上面との間に所定間隔の間隙Ｋが形成される。

この間隙Ｋは、分割磁性体５４の重力方向下方（矢印Ａ２方向）への移動量、すなわち、挿入スロット２８における開口下面３８と保持リブ４４の上面との軸方向に沿った距離Ｊ（図５参照）と同一長さに設定されると共に、各挿入スロット２８における間隙Ｋは同一長さとなる。

次に、複数の分割磁性体５４が収納孔３２へと収納されたボビン１４を、コア１６における収納空間５２の中央に配置し、その重力方向下端３４及び重力方向上端３６が軸方向に沿うように固定した後、ボビン１４の外周側にコイル１２を配置し、前記収納空間５２内に溶融した樹脂製材料からなる充填材を充填していく。

これにより、充填材によってコイル１２の外周側が満たされていくと共に、ボビン１４の外周側から各挿入スロット２８を通じて内部へと流入し、各間隙Ｋを通じて隣接する分割磁性体５４の間、すなわち、ギャップ空間５６へと導入されていく。また、ボビン１４において、挿入スロット２８とは反対側に開口した複数の貫通溝３０を通じても充填材が収納孔３２の内部へと流入して隣接する分割磁性体５４の間のギャップ空間５６へと満たされていく。

最後に、コア１６における収納空間５２内が充填材によって満たされた後、所定時間冷却させることで該充填材が硬化してモールド部５８となり、コイル１２、ボビン１４、該ボビン１４に収納された複数の分割磁性体５４からなるコア軸部５０が前記コア１６に対して所定の位置で固定されリアクトル１０が構成される。

この際、コア軸部５０は、複数の分割磁性体５４がボビン１４の収納孔３２において軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に所定のギャップで離間し、且つ、ギャップ空間５６が充填材からなるモールド部５８で満たされてギャップ層Ｇを構成した状態で一体的に形成される。

以上のように、本実施の形態では、リアクトル１０を構成するボビン１４において、その外周壁２６に開口し軸方向に等間隔離間した複数の挿入スロット２８を設け、コア１６におけるコア軸部５０を構成する複数の分割磁性体５４を前記挿入スロット２８を通じてボビン１４の内部の収納孔３２へと挿入し、軸方向に等間隔離間したギャップ（ギャップ空間５６）を維持した状態で積層させている。

これにより、ボビン１４において隣接する分割磁性体５４の間に形成されたギャップ空間５６に充填材を充填してモールド部５８を構成することで、分割磁性体５４の間に充填材からなるギャップ層Ｇを容易且つ確実に形成することができるため、樹脂製材料からなるギャップ層Ｇ（モールド部５８）によって前記分割磁性体５４が発熱した場合でも熱を好適に分散させることができる。その結果、中間コアの間に空気からなるエアギャップを設けていた従来のリアクトルと比較し、放熱性を高めることが可能となる。

また、分割磁性体５４をボビン１４に開口した挿入スロット２８を通じて内部へと挿入することで、容易に所定の位置に配置してギャップを維持できるため、中間コアの外周面に加工を行っていた従来のリアクトルと比較し、その加工が不要となることで製造コストの削減を図ることが可能となる。

さらに、分割磁性体５４を挿入スロット２８を通じてボビン１４の収納孔３２へと挿入する際、該挿入スロット２８に対して前記分割磁性体５４が若干だけ重力方向下方へと移動して保持リブ４４に保持される構成としている。そのため、挿入スロット２８の開口上面４０と分割磁性体５４の上面との間に所定間隔の間隙Ｋが生じ、この間隙Ｋを通じて充填材をボビン１４の外部から収納孔３２の内部へと容易且つ円滑に流入させることができる。

その結果、収納孔３２に対する充填材の充填性を高めることで、複数の分割磁性体５４を互いに離間してギャップを維持した状態でボビン１４の収納孔３２内で確実に固定することができる。

さらにまた、分割磁性体５４が挿入スロット２８に対して重力方向下方へと沈み込んで保持リブ４４に保持される際、この沈み込みを作業者が目視することで前記分割磁性体５４がボビン１４において所定の位置に配置されたことを容易に確認することが可能となるため、組立作業性を高めることができる。

またさらに、ボビン１４の外周壁２６において、挿入スロット２８とは反対側となる位置に複数の貫通溝３０を設け、収納孔３２内で隣接する分割磁性体５４の間に設けられたギャップ空間５６に臨むように配置することで、コア１６の収納空間５２内に充填される充填材を前記貫通溝３０を通じてボビン１４の収納孔３２へとより積極的に導入し、且つ、ギャップ空間５６に充填することができる。その結果、複数の分割磁性体５４の間となるギャップ空間５６に対してより効果的に充填材を充填することで充填性を高めることができる。

なお、本発明に係るリアクトルは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…リアクトル １２…コイル
１４…ボビン １６…コア
１８…第１端部 ２０…第２端部
２６…外周壁 ２８…挿入スロット
３０…貫通溝 ３２…収納孔
３８…開口下面 ４０…開口上面
４４…保持リブ ５０…コア軸部
５４…分割磁性体 ５６…ギャップ空間
５８…モールド部

Claims (3)

1. コイルと、該コイルが外周側に配置される筒状のボビンと、前記コイル及び前記ボビンの収容されるコアと、該コア内に充填される充填材によってモールドされる充填部とを備え、前記コアは前記コイルの内周側に配置されるコア軸部を有し、該コア軸部が、ギャップ層を介して軸方向に積層された複数の分割磁性体からなるリアクトルにおいて、
   前記ボビンの周壁には、前記分割磁性体を挿入可能な複数のスロットが形成されると共に、前記スロットに隣接した前記周壁の内部には、前記分割磁性体を支持する少なくとも１つ以上のリブが設けられると共に、前記ギャップ層が前記充填部の一部から構成される、リアクトル。
2. 請求項１記載のリアクトルにおいて、
   前記リブは、前記スロットの重力方向下面に対して重力方向下方となる位置に形成される、リアクトル。
3. 請求項２記載のリアクトルにおいて、
   前記ボビンの周壁には、前記スロットとは異なる位置に該周壁を貫通した貫通溝が形成される、リアクトル。

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