JP2022041153A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】コイルのガタツキを抑えたリアクトルを提供する。【解決手段】リアクトル１ではコア２にコイル３が嵌め込まれている。コイル３は、当該コイル３の両端から引き出される引出線３２を有する。コイル３の端面は巻軸３１Ａを境界として、引出線３２が引き出された引出側端部３３と、引出線３２が設けられておらず、引出側端部３３より出っ張りの少ない非引出側端部３４とを有する。リアクトル１には、コイル３の両端面に対面する両対向面４２があり、両対向面４２の各々は、非引出側端部３４と対向する領域に、当該非引出側端部３４に向けて突出する突起部５を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、コアとコイルとを有するリアクトルに関する。

リアクトルはコイルとコアとを有する。コイルとコアとの電気的絶縁を図るべく、通常はコアを樹脂部材で被覆し、巻回されたコイルが樹脂部材の上からコアに装着される。このリアクトルは、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換して蓄積及び放出する受動素子である。

このようなリアクトルは、多種多様の用途に使用されている。代表的なリアクトルとして、昇圧リアクトル、直列リアクトル、並列リアクトル、限流リアクトル、始動リアクトル、分路リアクトル、中性点リアクトル及び消弧リアクトル等が挙げられる。

昇圧リアクトルは、ハイブリッド自動車や電気自動車の駆動システム等の車載用の昇圧回路に組み込まれる。直列リアクトルは、電動機回路に直列に接続し短絡時の電流を制限する。並列リアクトルは、並列回路間の電流分担を安定させる。限流リアクトルは、短絡時の電流を制限しこれに接続される。始動リアクトルは、機械を保護する電動機回路に直列に接続して始動電流を制限する。分路リアクトルは、送電線路に並列接続されて進相無効電力の補償や異常電圧を抑制する。中性点リアクトルは、中性点と大地間に接続して電力系統の地絡事故時に流れる地絡電流を制限するために使用する。消弧リアクトルは、三相電力系統の１線地絡時に発生するアークを自動的に消滅させる。

リアクトルを電気回路に接続するために、コイル端部からは引出線が引き出されている。引出線は各種の箇所と固定関係を持つ。例えば、引出線は、バスバーや端子等の電気導通箇所に溶接や締結等によって固定される。また、引出線は、これら電気導通箇所と接続するための位置決め箇所に固定される。

位置決め箇所は、例えば引出線を挿入する孔である。この挿入孔は、例えばリアクトルが実装される基板に開口している。挿入孔に引出線を挿入することで引出線が位置決めされ、半田付け等によって引出線を電気回路上の端子と電気的に接続する。位置決め箇所としては、挿入孔の他にもステー等の固定具等が挙げられる。

特許第６４７９２３５号

引出線を導出させているコイルにガタツキが発生しており、コイルの向きが不安定になることがある。コイルの向きが不安定になると、引出線の向きも変動してしまうため、引出線を固定する作業が煩雑になることがある。

例えば、矩形断面形状の引出線に対しては、同形で若干大きい矩形断面形状の挿入孔が決められた向きで基板に形成されている。引出線を挿入孔に挿入する際に、コイルがリアクトルに対して傾いた姿勢に変動してしまうと、引出線と挿入孔の向きが合わなくなる。そのため、引出線を挿入孔に挿通させることで位置決めする作業では、コイルの姿勢を正しながら引出線を挿入孔に通す煩雑な作業が必要になる。このような作業は、リアクトルを組み付ける作業効率を低下させる。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、コイルのガタツキを抑えたリアクトルを提供することにある。

上記のような課題を解決するため、本発明のリアクトルは、導電線が巻回されて成るコイルと、前記コイルが装着される脚部を有し、磁性体材料を含んで成るコアと、前記コイルの両端面に対面する両対向面と、を備え、前記コイルは、当該コイルの両端から引き出される引出線を有し、前記コイルの端面は、前記導電線の巻軸を境界として、前記引出線が引き出された引出側端部と、前記引出線が設けられておらず、前記引出側端部より出っ張りの少ない非引出側端部とを有し、前記両対向面は、各々が前記非引出側端部と対向する領域に、当該非引出側端部に向けて突出する突起部を有すること、を特徴とする。

本発明によれば、コイルのガタツキを抑制でき、引出線を固定する際に引出線の位置や向きが安定する。

リアクトルのコア及びコイルを示す斜視図である。 樹脂カバーを取り付けたリアクトルの斜視図である。 リアクトルの平面図である。 リアクトルの突起部の拡大図である。 突起部の位置をコイルの巻軸に沿って切断したリアクトルの断面図である。 突起部の位置をコイルの巻軸と直交する方向に沿って切断したリアクトルの断面図である。 リアクトルを基板に実装する一過程を示す模式図である。 突起部の変形例を示すリアクトルの断面図である。

本発明の実施形態に係るリアクトルについて図面を参照しつつ説明する。図１は、リアクトル１のコア２及びコイル３を示す斜視図である。このリアクトル１はコア２及びコイル３を備えている。コイル３は、エナメル被覆された銅線等の導電線による筒状の巻回体である。コア２は、コイル３が装着されており、コイル３が電流の導通により発生させた磁束を通す閉磁気回路となる。即ち、リアクトル１は、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換して蓄積及び放出する電磁気部品である。

このコア２は、フェライトコア、積層鋼板、圧粉磁心又はメタルコンポジット等の磁性体である。メタルコンポジットコアは、磁性粉末と樹脂とが混練され成型されて成るコアである。コア２は、一対のＥ型コアブロック２１で構成されている。コア２において、一対のＥ型コアブロック２１が脚同士で突き合わせている。一対のＥ型コアブロック２１は、周囲をテープ２５で巻いて固定されている。一対のＥ型コアブロック２１の接合端面を接着剤で接着してもよいし、テープ２５と接着剤を併用してもよい。

このコア２は、円柱状の中脚部２２を中央に有し、中脚部２２の両脇に２つの壁状の外脚部２３を有している。中脚部２２と２つの外脚部２３は、平行に延び、両端部が連結部２４によって連結されている。これにより、コア２は中脚部２２を共通とする２つの環形状が連なった概略θ形状となっている。コイル３は、コア２の中脚部２２に嵌め込むように装着されている。

コイル３は、巻軸３１Ａに沿って１ターンごとに巻位置をずらしながら螺旋状に導電線を巻回することで形成されている。このコイル３は、螺旋状のエッジワイズコイルである。螺旋状のエッジワイズコイルは、平角状の導電線の巻回体であり、導電線の幅広面がコイルの巻軸３１Ａとの直交方向に拡がるように、導電線が巻回されて成る。そのため、巻回数が少ない場合、コイル３の巻軸３１Ａに沿った全長Ｌ３よりも、コイル３の巻軸３１Ａと直交する全幅Ｗ３が長くなっている。

コイル３の巻き始めと巻き終わりに位置する端面、即ち巻軸３１Ａと直交して拡がる面からは、引出線３２が引き出されている。引出線３２は、コイル３から引き出された導電線である。両引出線３２は、コイル３の巻き始めと巻き終わりから屈曲せずに接線を引くように、巻軸３１Ａと直交する同一方向に延びてコイル３を脱し、そのまま屈曲せずに真っ直ぐに引き出される。引出線３２が電気回路に電気的に接続されることにより、コイル３に電流が導通可能となる。

図２は、樹脂カバー４を取り付けたリアクトル１の斜視図である。図２に示すように、リアクトル１は更に樹脂カバー４を備えている。樹脂カバー４の材質は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、ＢＭＣ（Ｂｕｌｋ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）、ＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ）、ＰＢＴ（Ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、又はこれらの複合であり、熱伝導性のフィラーが混入されていてもよい。

この樹脂カバー４は、コア２とコイル３との絶縁部材であり、またリアクトル１を設置するための締結孔４１を備える取付具である。樹脂カバー４は、コア２の中脚部２２を全周に亘って被覆し、コア２の外脚部２３のうち、コイル３の周面と対面する内側壁面を被覆する。また、この樹脂カバー４は、コア２の連結部２４のうち、コイル３の端部と対面する内側壁面を覆い、コイル３の端面と直接対面する対向面４２を備えている。更に、この樹脂カバー４は、コア２の連結部２４のうち、対向面４２によって被覆された内側壁面に繋がり、引出線３２が引き出された方向に位置する面を覆っており、この面を覆う領域に締結孔４１が設けられている。

樹脂カバー４の対向面４２には突起部５が設けられている。突起部５は、樹脂カバー４と共に成型され、樹脂カバー４から繋ぎ目無く一体に延びる樹脂製である。従って、突起部５は、向き変動しようとするコイル３の接触によっては撓まない剛体である。この突起部５は、コイル３の変動余地を少なくし、コイル３の姿勢を安定させることで、引出線３２の位置や向きを安定させる。

この突起部５の作用について更に詳細に説明する。図３は、リアクトル１の平面図であり、引出線３２の延び先から見た図である。まず、図３に示すように、コイル３の端面は、巻軸３１Ａを境界として、引出線３２が引き出された側の半身に属する引出側端部３３と、引出線３２が設けられていない側の半身に属し、引出側端部３３より出っ張りの少ない非引出側端部３４とに分けられる。また、コイル３の巻き始めと巻き終わりの端部から同じ方向に引出線３２が引き出される。従って、引出側端部３３同士は対角に位置し、非引出側端部３４同士は対角に位置する。換言すれば、巻軸３１Ａを基準に分かれる両半身とも、引出側端部３３と非引出側端部３４を１つずつ有する。

一方、リアクトル１は、コイル３の全長Ｌ３と同長若しくは組み立て性の観点から若干長い全長の中脚部２２を有する。また、リアクトル１は、コイル３の全長Ｌ３と同長若しくは組み立て性の観点から若干長い距離を隔てるように、樹脂カバー４の対向面４２を設けてある。そうすると、樹脂カバー４の対向面４２と非引出側端部３４との間には、引出線３２が無い分だけ隙間が空き、この隙間がコイル３の対角に位置してしまう。

そのため、コイル３は、巻軸３１Ａを基準に、樹脂カバー４の対向面４２と非引出側端部３４を埋めるように、巻軸３１Ａの向きを変えるように回転可能となる。特に、このリアクトル１は、コイル３の巻軸３１Ａに沿った全長Ｌ３よりも、コイル３の巻軸３１Ａと直交する全幅Ｗ３が長くなっている。全幅Ｗ３が全長Ｌ３よりも長いコイル３では、コイル３の内周面と中脚部２２とが接触して回転できなくなるまでに、コイル３が大きく回転することになり、コイル３のガタツキの原因となる。

そこで、突起部５は、樹脂カバー４の対向面４２と非引出側端部３４を埋めるように、対向面４２のうちの非引出側端部３４と対向する領域に設けられ、非引出側端部３４に向かって突出している。この突起部５は、コイル３が対向面４２と非引出側端部３４を埋めるように回転しようとしても、コイル３が僅かに回転しただけで非引出側端部３４と接触し、コイル３の大きな回転を抑制する。即ち、コイル３のガタツキを抑制する。

尚、この突起部５は、非引出側端部３４に近い端部が丸みを帯びており、非引出側端部３４を形成する導電線に接触しても、導電線のエナメルを剥がしてしまう等のように、導電線を傷つけ難いようになっている。

図４は、リアクトル１の突起部５の拡大図である。図４に示すように、突起部５の巻軸３１Ａに沿った突出長Ｌ５は、対向面４２間の距離Ｌ４２から、コイル３の一方端面の引出側端部３３から反対側端面の非引出側端部３４との距離であるコイル３の全長Ｌ３を差し引いた長さよりも短い。そのため、コイル３が正しい位置及び正しい向きにあるとき、突出部５と非引出側端部３４との間に隙間部５１がある。中脚部２２の軸方向中心位置とコイル３の巻軸３１Ａ方向中心位置とが一致する場合、コイル３は正しく位置する。また、コイル３の幅方向を中脚部２２と直交させた姿勢をコイル３がとるとき、コイル３は正しく向いている。

この隙間部５１は所謂遊びである。この隙間部５１の範囲ではコイル３の向きを変動可能にすることで、コイル３、引出線３２、又は引出線３２と固定関係を持つ部材に生じる寸法誤差を吸収し、引出線３２と当該引出線３２と固定関係を持たせる部材とが合わせ易くなる。但し、隙間部５１を設けず、即ち突出部５と非引出側端部３４とが遊びなく接触しているようにしてもよい。隙間部５１が無い場合、コイル３の弾性の範囲内で寸法誤差を調整してもよい。

図５は、突起部５の位置をコイル３の巻軸３１Aに沿って切断したリアクトル１の断面図である。また、図６は、突起部５の位置をコイル３の巻軸３１Aと直交する方向に沿って切断したリアクトル１の断面図である。図５及び図６に示すように、突起部５は対向面４２に沿って細長く延びている。

この突起部５は、非引出側端部３４の中央を臨むように延在する。即ち、突起部５は、非引出側端部３４に半周に亘って環状扇形状で露出する導電線の９０度位置において、巻軸３１Aから離れる方向に拡がる幅の中央を通る。また、突起部５は、巻軸３１Aからこの幅の中心の点に向かう仮想線分と直交するように延びている。突起部５は、非引出側端部３４内に収まるように延在する。

このような突起部５は、非引出側端部３４と線状に押圧する。従って、突起部５による非引出側端部３４への押圧力が分散し、突起部５はコイル３を傷つけない。また、非引出側端部３４の中央と押圧部分が一致する。従って、非引出側端部３４の内周側を押圧する場合と比べて、コイル３のガタツキを効率良く抑えることができる。尚、非引出側端部３４の外周側に向き合うように突起部５を設置する場合と比べると、外脚部２３を被覆する樹脂カバー４との距離を採ることができ、樹脂カバー４を精度良く成型できる。

図７は、このような突起部５を有するリアクトル１を、電気回路が形成された基板１００に実装する一過程を示す模式図である。基板１００には、挿入孔１１０が貫設されている。挿入孔１１０は、引出線３２を挿通させる孔である。挿入孔１１０は、リアクトル１の設置箇所に合わせて貫設されている。また、挿入孔１１０は、コイル３が正しく向いているときに、引出線３２が挿入可能な向きで拡がる。この挿入孔１１０に引出線３２を挿入し、半田付けすることにより、リアクトル１は電気回路と電気的に接続される。

突起部５が対向面４２と非引出側端部３４との間の隙間を埋めるように突出しているので、挿入孔１１０に引出線３２を挿入する際にコイル３の向きが大きく変動しない。そのため、引出線３２を挿入孔１１０に挿通させることができないほどに、引出線３２と挿入孔１１０の向きが変わることが抑制される。

一方、寸法誤差により引出線３２と挿入孔１１０の向きが厳密に一致していない場合がある。但し、このリアクトル１には、突起部５と非引出側端部３４との間に隙間部５１が設けられている。そのため、コイル３は、非引出側端部３４が突起部５に当たるまで、隙間部５１の範囲内で向きを変化させることができる。そこで、作業者は、この隙間部５１の範囲内で、引出線３２の向きを変えて挿入孔１１０の向きに合わせることができる。

以上のように、このリアクトル１は、導電線が巻回されて成るコイル３、このコイル３が装着される中脚部２２を有し、磁性体材料を含んで成るコア２、及びコイル３の両端面に対面する両対向面４２を備えている。コイル３は、当該コイル３の両端から引き出される引出線３２を有する。コイル３の端面は、導電線の巻軸３１Ａを境界として、引出線３２が引き出された引出側端部３３と、引出線３２が設けられておらず、引出側端部３３より出っ張りの少ない非引出側端部３４とを有する。

そして、このリアクトル１では、両対向面４２は、各々が非引出側端部３４と対向する領域に、当該非引出側端部３４に向けて突出する突起部５を有するようにした。これにより、コイル３が向きを変える余地を突起部５が埋めることになり、コイル３のガタツキを抑制でき、引出線３２を固定する際に引出線３２の位置や向きが安定する。従って、リアクトルを組み付ける作業効率に優れる。

尚、本実施形態のリアクトル１は、コイル３を１個備えているが、外脚部２３にもコイル３が装着されるようにし、２個以上のコイル３を備えるようにしてもよい。また、中脚部２２の本数も、中脚部２２及び外脚部２３の形状についても特に限定されることなく、突起部５を配置することで、コイル３のガタツキを抑制できる。即ち、各コイル３について、対向面４２と非引出側端部３４との間にコイル３の回転余地となるような隙間がある場合、各々に突起部５を設けるようにすればよい。

また、基板１００の挿入穴１１０に引出線３２を挿入することが予定されているリアクトル１に限らず、引出線３２の不安定さを解消することで作業効率が向上できる各種のリアクトル１において突起部５を備える構成を採用できる。例えば、各々が引出線３２を有する２個のコイル３を備えるリアクトル１において、両コイル３の引出線３２を溶接等で接続する場合、即ち、一方の引出線３２にとって他方の引出線３２が固定関係を有する部材となる場合、突起部５の存在により引出線３２の向き変動が抑制されていれば、両引出線３２を合わせる作業を短縮できる。

また、例えば、各々が引出線３２を有する２個のコイル３を備えるリアクトル１において、両コイル３の引出線３２をバスバーに取り付ける場合、即ち、引出線３２にとってバスバーが固定関係を有する部材となる場合、突起部５の存在により引出線３２の向き変動が抑制されていれば、バスバーに２線の引出線３２を固定する作業を短縮できる。

本実施形態のリアクトル１では、コイル３の非引出側端部３４と対向する面に突起部５が配置できればよく、突起部５の配置位置は、樹脂カバー４が備える対向面４２に限られない。但し、樹脂カバー４によって一体的に突起部５を作出することができ、部品点数を削減することができる。

また、リアクトル１は、導電線の巻軸３１Ａに沿った全長よりも長い、巻軸３１Ａと直交する全幅を有する外形を有するコイル３を備えるようにした。対向面４２と非引出側端部３４との間にコイル３の回転余地となるような隙間がある場合に、この外形のコイル３が特にガタツキ易いためである。但し、導電線の巻軸３１Ａに沿った全長のほうが長いコイル３を有するリアクトル１においても、突起部５によるコイル３のガタツキ抑制効果を得ることができる。特に、導電線の巻軸３１Ａに沿った全長のほうが長いコイル３の内周径と、中脚部２２の外周径の差が大きい場合には、このようなコイル３でも向きが変動し易い。

また、コイル３の非引出側端部３４と対向面４２との間を完全に突起部５で埋め、突起部５を常態的にコイル３の非引出側端部３４に接触されば、コイル３のガタツキを無くすことができる。しかし、このリアクトル１では、コイル３の非引出側端部３４と突起部５との間に隙間部５１を有するようにした。即ち、中脚部２２の軸方向中心位置とコイル３の軸方向中心位置が合い、コイル３の幅方向を中脚部２２と直交させた姿勢をコイル３がとる状態では、非引出側端部３４と突起部５との間に隙間が空くようにした。

この隙間部５１が生まれるには、突起部５の突出長Ｌ５は、対向面４２間の距離Ｌ４２から、導電線の巻軸３１Ａに沿ったコイル３の全長Ｌ３を差し引いた長さよりも短くする。これにより、隙間部５１が所謂遊びとなって、隙間部５１の範囲で引出線３２を動かし、コイル３、引出線３２、又は引出線３２と固定関係を持つ部材に生じる寸法誤差を吸収し、引出線３２と当該引出線３２と固定関係を持たせる部材とが合わせ易くなる。

また、突起部５は、中脚部２２に沿って突出すると共に、中脚部２２と直交する方向に延長されているようにした。これにより、非引出側端部３４を線状に押圧できるため、押圧力が分散し、コイル３を傷つけることを防止できる。このリアクトル１では、突起部５は直線的に延ばしたが、例えば導電線の巻回に合わせて湾曲してもよいし、連続的に延長される他、断続的に散在させてもよい。

尚、突起部５は、中脚部２２と直交する方向に沿って同一高さで突出するようにしたが、これに限られない。例えば、図８に示すように、突起部５は、中脚部２２と直交する方向に沿って突出高さ直線的に変わるように傾斜している。即ち、突起部５は、コイル３の非引出側端部３４と対面する突出端が、中脚部２２と直交する方向に沿って直線的に高くなった傾斜部５２を備えるようにしてもよい。コイル３は、巻き位置を変えながら螺旋状に巻回されるため、非引出側端部３４が巻軸３１Ａに対して傾斜する。突起部５の傾斜部５２は、この非引出側端部３４の傾斜角度に合わせて傾斜している。これにより、非引出側端部３４が傾斜していても、突起部５は非引出側端部３４に線状に接触でき、線状に押圧できる。

また、突起部５は、非引出側端部３４に露出する導電線の中心位置に対面しているようにした。これにより、非引出側端部３４を偏心押圧せずに、非引出側端部３４の中心を押すことができ、コイル３の向き変動を効果的に抑制できる。

以上、本発明の実施形態は例として提示したものであって、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。そして、実施形態やその変形は本発明の範囲に含まれるものである。

１ リアクトル
２ コア
２１ Ｅ型コアブロック
２２ 中脚部
２３ 外脚部
２４ 連結部
２５ テープ
３ コイル
３１Ａ 巻軸
３２ 引出線
３３ 引出側端部
３４ 非引出側端部
４ 樹脂カバー
４１ 締結孔
４２ 対向面
５ 突起部
５１ 隙間部
５２ 傾斜部
１００ 基板
１１０ 挿入孔

Claims (8)

1. 導電線が巻回されて成るコイルと、
   前記コイルが装着される脚部を有し、磁性体材料を含んで成るコアと、
   前記コイルの両端面に対面する両対向面と、
   を備え、
   前記コイルは、当該コイルの両端から引き出される引出線を有し、
   前記コイルの端面は、前記導電線の巻軸を境界として、前記引出線が引き出された引出側端部と、前記引出線が設けられておらず、前記引出側端部より出っ張りの少ない非引出側端部とを有し、
   前記両対向面は、各々が前記非引出側端部と対向する領域に、当該非引出側端部に向けて突出する突起部を有すること、
   を特徴とするリアクトル。
2. 前記コイルは、前記導電線の巻軸に沿った全長よりも長い、前記巻軸と直交する全幅を有すること、
   を特徴とする請求項１記載のリアクトル。
3. 前記脚部の軸方向中心位置と前記コイルの軸方向中心位置が合い、前記コイルの幅方向を前記脚部の軸方向と直交させた姿勢を前記コイルがとる状態では、前記コイルの前記非引出側端部と前記突起部との間に隙間を有すること、
   を特徴とする請求項１又は２記載のリアクトル。
4. 前記突起部の突出長は、前記対向面間の距離から、前記導電線の巻き軸に沿った前記コイルの全長を差し引いた長さよりも短いこと、
   を特徴とする請求項１又は２記載のリアクトル。
5. 前記突起部は、前記コイルの接触では歪まない剛体であること、
   を特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のリアクトル。
6. 前記突起部は、前記脚部に沿って突出すると共に、前記脚部と直交する方向に延長されていること、
   を特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のリアクトル。
7. 前記突起部は、前記非引出側端部の傾斜に合わせて、前記脚部と直交する方向に沿って突出高さが直線的に変わるように傾斜していること、
   を特徴とする請求項６記載のリアクトル。
8. 前記突起部は、前記非引出側端部に露出する前記導電線の中心位置に対面していること、
   を特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載のリアクトル。

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