JP2022041506A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】小型で端子締結部の強度を確保できるリアクトルを提供する。【解決手段】リアクトル１０において、複数の脚部の端部を連結する一対の連結部を有するコアと、複数の脚部の並び方向における両端の脚部にそれぞれ装着されたコイル３１、３２と、連結部を被覆する第１の樹脂部材４１とを有する。第１の樹脂部材４１には、連結部を挟む両端に、コイル３１、３２と巻軸の方向に重なりが生じる位置に設けられ、コイル３１、３２と外部との電気的な接続用の端子７１を支持し、巻軸と平行な方向を軸として締結具が締結される端子締結部５と、コイル３１、３２と巻軸の方向の重なりが生じない位置であって、端子締結部５に隣接する位置に設けられ、巻軸と平行な方向を軸として固定具が固定される固定部６とが設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、リアクトルに関する。

ＯＡ機器、太陽光発電システム、自動車、無停電電源など様々な用途にリアクトルが用いられている。リアクトルは、例えば、出力系への高調波電流の流出を防止するフィルタや、電圧を昇降させる電圧昇降用コンバータなどに用いられる。この種のリアクトルは、コアとコイルとの絶縁を図るために、コアの周囲を樹脂部材によって被覆し、樹脂部材の外周にコイルを装着したものが知られている。

リアクトルには、コイルの巻軸の方向が設置面に対して平行となるように配置したいわゆる横置き型のものがある。横置き型のリアクトルでは、コアを被覆する樹脂部材の四隅に設けられた固定部と、ケースなどの固定対象に設けられた４つの固定部とを、ビス等の固定具によって固定する。また、樹脂部材には、コイルと外部との電気的な接続のための端子を支持する端子締結部が設けられている。端子は、コイルの端部に溶接されたバスバーの端部に構成され、ナット等の締結具によって外部の端子と締結される。

特許第６６２８１５６号公報

このような横置き型のリアクトルにおいては、固定部と端子締結部とを、平面視でコアの外縁よりも外側に張り出した位置に設ける必要がある。これは、固定部を内側に設けると、コアに重なる位置となり、ケースへの固定が不可能となるためである。また、端子締結部を内側に設けると、支持する端子の下方に存在するコアが邪魔となり、端子と一体化させるインサート成型ができない。もし、端子締結部を内側に形成するとすれば、コアの外側に設けた固定部とは離れた位置において、下方に空間を設けて形成する必要があり、振動等に対する強度が不十分となる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、小型で端子締結部の強度を確保できるリアクトルを提供することにある。

本発明のリアクトルは、複数の脚部と、前記複数の脚部の端部を連結する一対の連結部とを有するコアと、複数の脚部の並び方向における両端の脚部にそれぞれ装着されたコイルと、前記連結部を被覆する樹脂部材と、を有し、一方の前記連結部を被覆する前記樹脂部材には、前記連結部を挟む両端に、前記コイルと巻軸の方向に重なりが生じる位置に設けられ、前記コイルと外部との電気的な接続用の端子を支持し、前記巻軸と平行な方向を軸として締結具が締結される端子締結部と、前記コイルと巻軸の方向の重なりが生じない位置であって、前記端子締結部に隣接する位置に設けられ、前記巻軸と平行な方向を軸として固定具が固定される固定部と、が設けられている。

本発明によれば、端子締結部をコイルと巻軸の方向に重なりが生じる位置に設け、固定部を端子締結部と隣接する位置に設けることにより、小型化を図りつつ、端子締結部の強度を確保できる。

実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図である。 実施形態に係るリアクトルの分解斜視図である。 実施形態に係るリアクトルの平面図である。 図３のＡ－Ａ矢視断面図である。 実施形態に係るリアクトルの正面図である。

本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、本実施形態に係るリアクトル１０の全体構成を示す斜視図であり、図２は、分解斜視図である。また、図３はリアクトル１０の平面図、図４は断面図、図５は正面図である。

リアクトル１０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り、電圧の昇降圧等に使用される。本実施形態のリアクトル１０は、一対のコイル３１、３２が装着された環状のコア２（図２、図４参照）を有する。このようなリアクトル１０は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車の駆動システム等で、昇圧回路の主要部品として使用される。

なお、本実施形態のリアクトル１０は、コイル３の巻軸が鉛直方向となるように配置された場合に、巻軸方向は上下方向となる。以下の説明では、巻軸方向において、リアクトル１０の第１の樹脂部材４１側を上、その反対の第２の樹脂部材４２側を下と呼ぶ。また、本実施形態は、巻軸方向を縦として捉え、縦方向にケースや設置場所に挿入等されることにより設置される縦型のリアクトル１０である。但し、これらの方向は、リアクトル１０の各構成の位置関係を示すための表現であり、リアクトル１０が設置対象に設置される位置関係及び方向を限定するものではない。

［構成］
リアクトル１０は、図１及び図２に示すように、コア２、コイル３１、３２、樹脂部材４、端子締結部５、固定部６を有する。

（コア）
コア２は、磁性材料を成形した部材である。本実施形態のコア２は、図２、図４に示すように、直方体形状の部分コアを、矩形の環状となるように組み合わせて接着剤で接着することにより形成されている。部分コアは、一対の脚部２１と、脚部２１の端部を連結する一対の連結部２２を有する。

一対の脚部２１は、互いに平行となるように横に並び、それぞれに後述するコイル３１、３２が巻回される。一対の連結部２２は、コイル３１、３２により脚部２１に発生した磁束の通り道となって、脚部２１とともに磁気回路を形成するヨーク部である。コア２としては、例えば、圧粉磁心、フェライト、積層鋼板、メタルコンポジットコア（ＭＣコア）などを用いることができる。

（コイル）
コイル３１、３２は、導電性の線材を筒状に巻回した部材である。本実施形態のコイル３１、３２は、絶縁被覆を有する銅の平角線のエッジワイズコイルである。但し、コイル３１、３２の線材や巻き方は、これには限定されず、他の態様であってもよい。コイル３１、３２は、互いの巻軸方向が平行になるように、隙間を介して横並びに配置され、一端の連結部分によって電気的に接続されている。コイル３１、３２の他端には、外部との電気的な接続のために、巻回部分から引き出された引出線３ａが設けられている。

一対の引出線３ａは、巻軸に直交する方向に沿って相反する外方に引き出され、さらに、上方に沿って屈曲している。なお、２つのコイル３１、３２は、２つの脚部２１の周囲に装着されている。つまり、複数の脚部２１のうち、その並び方向における両端に位置する脚部２１に、それぞれコイル３１、３２が巻回されている。このため、並び方向の両端から、コイル３１、３２の外周が脚部２１よりも外方に張り出している。

（樹脂部材）
樹脂部材４は、コア２を被覆する樹脂製の部材である。樹脂の種類としては、例えば、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）等が挙げられる。

本実施形態の樹脂部材４は、図２に示すように、第１の樹脂部材４１と第２の樹脂部材４２の分割構造である。第１の樹脂部材４１は、一方の連結部２２の全体を被覆する部分と、２つの脚部２１の端部が挿入される筒状部分とを有する。第２の樹脂部材４２は、他方の連結部２２の全体を被覆する部分と、２つの脚部２１の大半を被覆する筒状部分とを有する。

第２の樹脂部材４２から露出した脚部２１の端部を、第１の樹脂部材４１の筒状部分に挿入して内部の連結部２２に接着するとともに、第１の樹脂部材４１と第２の樹脂部材４２の筒状部分を合致させることにより、コア２の全体が被覆されている。なお、第１の樹脂部材４１と連結部２２、第２の樹脂部材４２と連結部２２は、それぞれモールド成型により形成されている。

（端子締結部）
端子締結部５は、第１の樹脂部材４１の連結部２２を挟む両端に、コイル３１、３２と巻軸方向の重なりが生じる位置に設けられている。巻軸方向の重なりが生じる位置とは、少なくとも一部がコイル３１、３２の巻軸方向の投影範囲内にあることをいい、コイル３１、３２の端面（上面）と接触していても、接触していなくてもよい。より具体的には、まず、直方体形状の連結部２２を被覆している第１の樹脂部材４１は、平面視で脚部２１の並び方向が長手方向、これに直交する方向が短手方向となっている。

第１の樹脂部材４１の短手方向の側面４１ａは、その下方にコイル３１、３２が張り出している。このため、コイル３１、３２の張り出し部分の上方に、スペースＳが存在する（図４における点線で囲まれた領域）。このスペースＳに重なる位置に、側面４１ａから膨出する膨出部４１ｂが設けられている。但し、膨出部４１ｂは、コイル３１、３２には接していない。なお、膨出部４１ｂは、図３に示すように、平面視で側面４１ａの中央から一端に達する偏った位置に設けられている。

端子締結部５は、膨出部４１ｂに設けられている。端子締結部５は、コイル３１、３２と巻軸方向の重なりが生じる位置であって、平面視で側面４１ａの中央に設けられている。端子締結部５は、端子７１を支持する。端子７１は、バスバー７の一端が丸形に広がった部分であり、中央に取付孔７１ａが形成されている。端子締結部５は、端子７１を巻軸に直交する方向に支持している。

上記の端子７１を一端とするバスバー７は、銅やアルミニウムなどの板状の導電性部材である。バスバー７は、露出した端子７１の近傍から膨出部４１ｂの樹脂に埋め込まれるように屈曲され、さらに側面４１ａと平行な略Ｕ字形を形成するように屈曲されて、他端が膨出部４１ｂの側面下部から露出している。このように露出した他端は、コイル３１、３２の引出線３ａに溶接等により接続された端部７２となっている。

端子締結部５には、端子７１の取付孔７１ａに連続するように、ナット５１が埋め込まれている。取付孔７１ａ及びナット５１は、巻軸と平行な方向の同軸である。このため、ボルト等の締結具が、巻軸と平行な方向を軸としてナット５１に締結される。

（固定部）
固定部６も、膨出部４１ｂに設けられている。固定部６は、コイル３１、３２と巻軸方向の重なりが生じない位置であって、端子締結部５に隣接する位置に設けられている。ここでいう隣接とは、樹脂以外の材料及び部材を介在させることなく近接していることをいう。固定部６には、貫通孔が形成されており、この貫通孔に円筒形状のカラー６１が埋め込まれている。カラー６１の軸は、巻軸と平行な方向である。このため、ボルト等の固定具が、巻軸と平行な方向を軸としてカラー６１に挿入され、ケース等のネジ穴に固定される。

なお、コイル３１、３２の引出線３ａとバスバー７の端部７２との接続部Ｃは、端子締結部５に対して、固定部６とは異なる方向で隣り合っている。つまり、平面視で、端子締結部５を挟んで一方の領域に固定部６、他方の領域に接続部Ｃが配置されている。

以上のような端子締結部５及び固定部６は、第１の樹脂部材４１の短手方向の２つの側面４１ａに、平面視で点対称となる位置に設けられている。これにより、固定部６は、平面視で対角となる位置に配置される。このように２つの側面４１ａに設けられた一対の固定部６によって、リアクトル１０がケース等に固定される。端子締結部５、固定部６及び接続部Ｃは、平面視で短手方向の幅にほぼ収まっている。

なお、固定部６には、短手方向に外方に突出した突起が設けられているが、これは、ケース等に取り付ける際の位置決めのための僅かな突出であり、連結部２２が埋設された部分の長手方向の側面には突出が全くない。このため、リアクトル１０のコア２及びコイル３１、３２にからなる本体部分に、他の部品を隣接して配置する場合にも、互いの間隔を短くして設置スペースを節約することができる。

端子締結部５は、上記のスペースＳを利用して、コイル３１、３２との巻軸方向の重なりが生じる位置に設けられているので、コイル３１、３２の外縁の外側に端子締結部５を配置する場合に比べて、長手方向の長さを短くすることができる。固定部６も端子締結部５に隣接して設けられているので、コイル３１、３２との距離を縮めることができ、リアクトル１０全体として長手方向に小型化できる。

しかも、端子７１を含むバスバー７、ナット５１、カラー６１は、コア２の連結部２２と巻軸方向の重なりが生じない位置にあるため、インサート成型により形成することができる。つまり、端子締結部５及び固定部６は、連結部２２とともに樹脂により一体的に形成できる。そして、第１の樹脂部材４１において、端子締結部５及び固定部６は、継ぎ目無く一続きに形成されている。つまり、端子締結部５と固定部６の間は、樹脂により連続している。

また、端子締結部５は、上記のスペースＳを利用しているため、図５に示すように、側面４１ａの上下方向の長さＴ以上の厚みを確保でき、高い耐振強度が得られる。なお、本実施形態では、端子締結部５は上面から隆起しているため、側面４１ａの高さよりもさらに厚くなっている。

［効果］
（１）本実施形態のリアクトル１０は、複数の脚部２１と、複数の脚部２１の端部を連結する一対の連結部２２とを有するコア２と、複数の脚部２１の並び方向における両端の脚部２１にそれぞれ装着されたコイル３１、３２と、連結部２２を被覆する樹脂部材４と、を有する。

一方の連結部２２を被覆する第１の樹脂部材４１には、連結部２２を挟む両端に、コイル３１、３２と巻軸方向に重なりが生じる位置に設けられ、コイル３１、３２と外部との電気的な接続用の端子７１を支持し、巻軸と平行な方向を軸として締結具が締結される端子締結部５が設けられている。

さらに、第１の樹脂部材４１には、コイル３１、３２と巻軸方向の重なりが生じない位置であって、端子締結部５に隣接する位置に設けられ、巻軸と平行な方向を軸として固定具が固定される固定部６が設けられている。

このように、端子締結部５が、コイル３１、３２と巻軸方向に重なりが生じる位置に設けられているため、スペースＳを有効に活用して、小型化を図ることができる。また、固定部６を端子締結部５と隣接する位置に配置することで、端子締結部５を固定部６から離隔した位置に設ける場合に比べて、端子締結部５の強度を向上させて、端子７１の耐振強度を高め、締結具を締結する際の曲がり等を防止できる。

そして、コア２やコイル３１、３２に近い位置でケース等に固定することができるので、リアクトル１０全体としての耐振強度を高めることができる。さらに、連結部２２を挟んだ両端に、端子締結部５を設けて、それぞれに隣接する位置に、固定部６を設けることにより、固定箇所がリアクトル１０の一部に偏ることなく、安定した固定が可能となる。

（２）コイル３１、３２の端部である引出線３ａと、端子７１を含むバスバー７の端部７２との接続部Ｃを有し、接続部Ｃは、端子締結部５に対して、固定部６と異なる方向に隣り合う位置に配置されている。このため、端子締結部５を挟んで一方の領域に固定部６が配置され、他方の領域に接続部Ｃが配置されることになり、接続部Ｃを溶接により接続する際の熱が固定部６に伝わり難い。そして、端子締結部５、固定部６及び接続部Ｃの位置を狭い領域に集約させることができ、全体として小型化が実現できる。

（３）連結部２２を被覆する第１の樹脂部材４１は、脚部２１の並び方向が長手方向、これに直交する方向が短手方向であり、端子締結部５及び固定部６は、短手方向の面である側面４１ａに設けられている。このため、一対の固定部６の間の距離が長くなり、リアクトル１０全体の耐振強度をより向上させることができる。なお、本実施形態では、固定部６が、平面視で対角に配置されているので、２つの固定箇所の距離をより一層長くすることができ、安定した固定が可能となる。また、短手方向の側面４１ａに端子締結部５及び固定部６を集約することにより、長手方向の外側に外形が拡大することが防止される。

（４）端子締結部５及び固定部６は、継ぎ目無く一続きに形成されている。このため、端子締結部５が固定部６と独立している場合に比べて、耐振強度を高めることができる。また、端子締結部５及び固定部６の成形が容易となり、型も形成しやすい。

（５）端子締結部５は、端子７１と樹脂とが一体化されている。端子締結部５は、コア２に重なることなく、コイル３１、３２に軸方向に重なるスペースＳに配置するため、インサート成型によって端子７１と樹脂を一体化できる。

［他の実施形態］
本明細書においては、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。上記のような実施形態は、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。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

例えば、脚部２１の数、コイル３１、３２の数は、上記の態様には限定されない。脚部２１を３つ以上有していてもよい。但し、少なくとも脚部２１の並び方向の両端の脚部２１に、コイル３１、３２が巻回されていることにより、コイル３１、３２の上部に生じるスペースＳを利用できる構造とする必要がある。

２ コア
２１ 脚部
２２ 連結部
３１、３２ コイル
３ａ 引出線
４ 樹脂部材
４１ 第１の樹脂部材
４１ａ 側面
４１ｂ 膨出部
４２ 第２の樹脂部材
５ 端子締結部
５１ ナット
６ 固定部
６１ カラー
７ バスバー
７１ 端子
７１ａ 取付孔
７２ 端部
１０ リアクトル
Ｃ 接続部
Ｓ スペース

Claims (5)

1. 複数の脚部と、前記複数の脚部の端部を連結する一対の連結部とを有するコアと、
   複数の脚部の並び方向における両端の脚部にそれぞれ装着されたコイルと、
   前記連結部を被覆する樹脂部材と、
   を有し、
   一方の前記連結部を被覆する前記樹脂部材には、
   前記連結部を挟む両端に、前記コイルと巻軸の方向に重なりが生じる位置に設けられ、前記コイルと外部との電気的な接続用の端子を支持し、前記巻軸と平行な方向を軸として締結具が締結される端子締結部と、
   前記コイルと巻軸の方向の重なりが生じない位置であって、前記端子締結部に隣接する位置に設けられ、前記巻軸と平行な方向を軸として固定具が固定される固定部と、
   が設けられていることを特徴とするリアクトル。
2. 前記コイルの端部と前記端子との接続部を有し、
   前記接続部は、前記端子締結部に対して、前記固定部と異なる方向に隣り合う位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載のリアクトル。
3. 前記連結部を被覆する前記樹脂部材は、前記脚部の並び方向が長手方向、これに直交する方向が短手方向であり、
   前記端子締結部及び前記固定部は、前記短手方向の端面に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のリアクトル。
4. 前記端子締結部及び前記固定部は、継ぎ目無く一続きに形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のリアクトル。
5. 前記端子締結部は、前記端子と樹脂とが一体化されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のリアクトル。

Images