JP2022165197A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】リアクトルにおいて漏れ磁束を抑制すると同時に製造コストの削減を図る。【解決手段】リアクトル１０を構成するボビン１４を、同一形状で半円環状の第１及び第２ボビン構成部材１８、２０から構成し、前記第１及び第２ボビン構成部材１８、２０は、互いの開口部４０が対向して当接するように一対の分割体２２ａ、２２ｂを軸方向に接続することで構成される。そして、第１及び第２ボビン構成部材１８、２０を、第１及び第２接続壁３２、３４を介して軸方向と直交する方向に接続することで、収容室３８に収容された断面円弧状の分割磁性コア１６ａ、１６ｂから円環状の磁性コア１６が構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、磁性コアの収容されたボビンの外側にコイルが巻回されるリアクトルに関する。

従来から、ボビンの外周側にコイルが巻回されたリアクトルが知られており、例えば、特許文献１に開示されたリアクトルは、巻線を巻回してなるコイルと、該コイルの内部に挿通される磁性コアと、前記コイルの端面に当接し該コイルと磁性コアとの間の絶縁を確保する一対の枠状ボビンとを備えている。そして、磁性コアは、コイルを構成する一対のコイル素子の内部に配置される一対の内側コア部と、コイルから露出されている一対の外側コア部とが環状に組み合わされることで構成されている。また、内側コア部は、断面矩形状に形成され磁性材料からなる複数のコア片と、該コア片と交互となるように設けられたギャップ材とから積層柱状に形成されている。

特開２０１４－７８６１４号公報

上述したリアクトルでは、コイルの内部に挿通される内側コア部が角部を有した断面矩形状に形成されているため、前記コイルへの通電作用下に発生する磁束が前記角部によって急激に曲がることで磁気飽和が生じやすく、漏れ磁束が増加するという問題がある。また、内側コア部を構成するコア片の間に設けられるギャップ材とコイルとが近接しているため、該ギャップ材からの漏れ磁束に起因して発熱量が増加してしまうという問題が生じる。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、漏れ磁束を抑制すると同時に製造コストの削減を図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、導線を巻回してなる一組のコイルと、コイルが巻回され並列に配置されるボビンと、ボビンの内部に収容されると共にコイルの内側に配置され磁路を形成する磁性コアとを備えたリアクトルにおいて、
ボビンは、同一形状で形成され軸方向と直交方向に分割され接続される半円環状の第１及び第２ボビン構成部材を有し、
第１及び第２ボビン構成部材は、軸方向に分割される一対の分割体からそれぞれ構成され、
分割体は、ボビンの軸方向に沿って延在する突出部と、
突出部の内部に形成され磁性コアを収容する収容部と、
収容部の軸方向端部に開口した開口部と、
を備え、
一方の分割体の開口部と他方の分割体の開口部とが対向して当接するように一対の分割体が軸方向に接続されると共に、
第１ボビン構成部材の周方向端部に形成される接続面と、第２ボビン構成部材の周方向端部に形成される接続面とを、ボビンの軸方向と直交する方向に接続することで、第１ボビン構成部材に収容された一方の磁性コアと第２ボビン構成部材に収容された他方の磁性コアとから円環状の磁性コアを構成する。

本発明によれば、リアクトルを構成するボビンが、同一形状で形成され軸方向と直交方向に分割され接続される半円環状の第１及び第２ボビン構成部材を有しており、第１及び第２ボビン構成部材は、軸方向に分割される一対の分割体からそれぞれ構成される。この分割体は、ボビンの軸方向に沿って延在する突出部と、突出部の内部に形成され磁性コアを収容する収容部と、収容部の軸方向端部に開口した開口部とをそれぞれ備えている。

従って、一対の分割体を互いの開口部が対向して当接するように軸方向に接続することで、第１及び第２ボビン構成部材をそれぞれ構成することが可能となり、この第１及び第２ボビン構成部材に設けられた半円環状の収容部に磁性コアを収容することで、磁性コアによって断面円弧状に湾曲した磁路を形成することができる。さらに、湾曲した磁路を有した第１及び第２ボビン構成部材を互いに接続面を介して接続することで、円環状の磁性コアを構成することが可能となる。

その結果、角部を有した内側コア部を用いていた従来のリアクトルと比較し、円環状の磁性コアに沿って磁束が生じることで磁気飽和が好適に緩和され漏れ磁束を抑制することができると共に、一対の分割体からそれぞれ同一形状の第１及び第２ボビン構成部材を構成してボビンとすることで、ボビンの構成部品を共用化して部品点数の削減を図って製造コストの削減が可能となる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、リアクトルを構成するボビンが、軸方向に接続される一対の分割体から同一形状に形成され軸方向と直交方向に接続される半円環状の第１及び第２ボビン構成部材を有し、分割体は、ボビンの軸方向に沿って延在する突出部と、突出部の内部に形成され磁性コアを収容する収容部と、収容部の軸方向端部に開口した開口部とをそれぞれ備えている。そして、第１及び第２ボビン構成部材の収容部に磁性コアを収容することで、磁性コアによって断面円弧状に湾曲した磁路を形成することができ、さらに、湾曲した磁路を有した第１及び第２ボビン構成部材を互いに接続面を介して接続することで、円環状の磁性コアを構成することが可能となる。

その結果、角部を有した内側コア部を用いていた従来のリアクトルと比較し、円環状の磁性コアに沿って磁束が生じることで磁気飽和が緩和されて漏れ磁束を抑制できると共に、一対の分割体からそれぞれ同一形状の第１及び第２ボビン構成部材を構成してボビンとすることで、ボビンの構成部品を共用化して部品点数の削減を図り、リアクトルの製造コストを削減することが可能となる。

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のリアクトルにおける第１及び第２ボビン構成部材を分解した分解斜視図である。 図２の第１及び第２ボビン構成部材における分割体及び磁性コアを分解した分解斜視図である。 図１のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。 図４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～図５に示されるように、導線からなるコイル１２と、該コイル１２の巻回されるボビン１４と、該ボビン１４の内部に収容される磁性コア１６とを含む。

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（導線）が用いられ、その幅広面が上下方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿うようにボビン１４を構成する第１及び第２ボビン構成部材１８、２０の外周側へと巻回されている。詳細には、コイル１２は、平行となるように複数回巻回されると共に、その巻回中心に沿って見て略矩形状となるように巻回される（図５参照）。

第１及び第２ボビン構成部材１８、２０は、同一形状に形成されると共に、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に分割される一対の分割体２２ａ、２２ｂからそれぞれ構成される。すなわち、第１及び第２ボビン構成部材１８、２０からなるボビン１４は、同一形状の４つの分割体２２ａ、２２ｂから構成されている。

この分割体２２ａ、２２ｂは、図４に示される軸方向から見て半円環状に形成される本体部２４と、該本体部２４の略中央部に設けられる一対のガイド壁２６とをそれぞれ備える。

本体部２４は、径方向内側に所定半径で断面円弧状に形成される内周壁（突出部）２８と、該内周壁２８の径方向外側に所定半径で形成される断面円弧状の外周壁（突出部）３０と、前記内周壁２８の周方向（矢印Ｃ方向）に沿った周方向一端と前記外周壁３０の周方向一端とを接続する第１接続壁（接続面）３２と、前記内周壁２８の周方向他端と前記外周壁３０の周方向他端とを接続する第２接続壁（接続面）３４とを有し、前記第１及び第２接続壁３２、３４は、内周壁２８及び外周壁３０の半径中心を通る仮想線上となるように一直線状に延在している。

また、本体部２４は、その内周壁２８、外周壁３０、第１及び第２接続壁３２、３４がボビン１４の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿ってそれぞれ同一高さで立設すると共に、その軸方向一端を塞ぐように半円環状の底壁３６を備える。

さらに、本体部２４には、内周壁２８、外周壁３０、第１及び第２接続壁３２、３４、底壁３６によって囲まれた収容室（収容部）３８を内部に備える。この収容室３８は、図４に示されるように、軸方向から見て半円環状（断面円弧状）に形成され、径方向に一定幅で周方向へ沿って延在すると共に、底壁３６とは反対側となる軸方向他端に開口した開口部４０（図５参照）を有する。すなわち、本体部２４を含む各分割体２２ａ、２２ｂは、図３及び図５に示されるように、その軸方向他端側が開口した断面Ｕ字状に形成される。

収容室３８の内部には、例えば、図３及び図４に示されるように、一対の分割壁４２が設けられ、この分割壁４２は、底壁３６から軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って立設して形成されると共に、内周壁２８及び外周壁３０の延在方向となる周方向に一定厚さで形成され、コイル１２の巻回される本体部２４の周方向中央に対して周方向一端側及び周方向他端側に離間した位置に配置される（図４参照）。また、分割壁４２の軸方向高さは、内周壁２８、外周壁３０、第１及び第２接続壁３２、３４と同一高さに形成される。

そして、収容室３８は、一対の分割壁４２によって周方向（矢印Ｃ方向）に沿って３つの分割収容部４４に分割され、各分割収容部４４は、ボビン１４を軸方向から見て周方向に所定長さをそれぞれ有した断面円弧状に形成され、その内部には、各分割収容部４４の形状に対応する形状で磁性コア１６がそれぞれ収容される。この分割壁４２及び該分割壁４２によって分割される分割収容部４４の数量は、上述した数量に限定されるものではなく、必要に応じて最適な数量に適宜設定すればよい。また、以下の説明では、第１ボビン構成部材１８を構成する分割体２２ａ、２２ｂの収容室３８に収容される磁性コア１６を分割磁性コア１６ａと称し、第２ボビン構成部材２０を構成する分割体２２ａ、２２ｂの収容室３８に収容される磁性コア１６を分割磁性コア１６ｂと称する。

ガイド壁２６は、図２～図４に示されるように、第１及び第２接続壁３２、３４の延在方向に一定厚さとなる板状に形成されると共に、本体部２４の周方向（矢印Ｃ方向）に沿った周方向中央近傍に設けられ、且つ、第１及び第２接続壁３２、３４と直交するように設けられる。

また、ガイド壁２６は、互いに所定距離だけ離間して平行に設けられ、第１及び第２ボビン構成部材１８、２０の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って延在し、内周壁２８から径方向内側、且つ、外周壁３０から径方向外側へそれぞれ突出すると共に底壁３６に対して軸方向へ突出している。そして、ガイド壁２６は、本体部２４の軸方向他端と略同一高さとなり、分割体２２ａ、２２ｂの軸方向他端には、開口部４０が開口すると共に本体部２４及びガイド壁２６を含めて軸方向と直交方向に同一面となるように延在した軸方向接続面４５を備える。

さらに、対向する一対のガイド壁２６の間には、該ガイド壁２６と直交する平坦面を有し、内周壁２８の内側に形成される内側平坦部４６と、外周壁３０の外側に形成される外側平坦部４８とをそれぞれ備える。

そして、一対の分割体２２ａ、２２ｂは、図３に示されるように、各開口部４０が互いに軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に向かい合うように配置され、且つ、底壁３６がそれぞれ外側となるように配置された状態で、互いに軸方向接続面４５同士が接続されることで半円環状の第１及び第２ボビン構成部材１８、２０をそれぞれ構成している。なお、一対の分割体２２ａ、２２ｂの接続は、例えば、接着、溶着及びねじ締結等によって行われる。

また、第１及び第２ボビン構成部材１８、２０は、その本体部２４における外側平坦部４８、底壁３６、内側平坦部４６の外側にコイル１２が巻回され、前記ガイド壁２６の間に保持される（図５参照）。

磁性コア１６は、図１～図５に示されるように、例えば、軸方向から見て磁性材料から断面円弧状に形成され、開口部４０を通じて各分割体２２ａ、２２ｂの収容室３８（分割収容部４４）内に収容可能に形成されると共に、上下に配置され接続される一対の分割体２２ａ、２２ｂの収容室３８に跨るように収容される（図５参照）。すなわち、磁性コア１６は、上方に配置される一方の分割体２２ａの収容室３８の軸方向高さと、下方に配置される他方の分割体２２ｂの収容室３８の軸方向高さとを加えた軸方向高さを有している。

また、磁性コア１６は、分割壁４２によって分割された第１及び第２ボビン構成部材１８、２０における複数の分割収容部４４にそれぞれ収容されることで３分割された分割磁性コア１６ａ、１６ｂとなり、前記分割磁性コア１６ａ、１６ｂを周方向に分割する分割壁４２がギャップとして機能する。

そして、リアクトル１０は、例えば、図２に示されるように、一対の分割体２２ａ、２２ｂから構成された第１ボビン構成部材１８の底壁３６が軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に指向し、別の一対の分割体２２ａ、２２ｂから構成された第２ボビン構成部材２０の底壁３６が同様に軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に指向するように配置され、且つ、第１接続壁３２と第２接続壁３４とが当接した状態で接続される。この第１接続壁３２と第２接続壁３４との接続は、例えば、接着、溶着及びねじ締結等によって行われる。

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、次に前記リアクトル１０を組み付ける場合について説明する。

先ず、図３に示されるように、開口部４０を有した軸方向接続面４５が互いに対向するように二対の分割体２２ａ、２２ｂを軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に離間させた状態とし、その各分割収容部４４に分割磁性コア１６ａ、１６ｂをそれぞれ挿入した後に、上方となる一方の分割体２２ａの軸方向接続面４５と、下方となる他方の分割体２２ｂの軸方向接続面４５とを軸方向に接近させて当接させる。そして、軸方向接続面４５を接着、溶着等によって互いに接続することで、一対の分割体２２ａ、２２ｂが上下方向（軸方向、矢印Ａ、Ｂ方向）に当接した状態で接続される。

これにより、図２に示されるように、一対の分割体２２ａ、２２ｂから収容室３８（分割収容部４４）に磁性コア１６（分割磁性コア１６ａ、１６ｂ）が収容され、軸方向から見て半円環状の第１及び第２ボビン構成部材１８、２０がそれぞれ形成される。また、図５に示されるように、一対の分割体２２ａ、２２ｂが上下に接続されることで、一方の分割体２２ａにおける収容室３８と、他方の分割体２２ｂにおける収容室３８とが上下方向に一体的に接続され一つの収容室となり、内部に磁性コア１６（分割磁性コア１６ａ、１６ｂ）が収容された状態で密閉される。また、各分割体２２ａ、２２ｂのガイド壁２６も上下に一体的に接続され、一枚のガイド壁として機能する。

さらに、このように形成された第１及び第２ボビン構成部材１８、２０では、図２に示されるように、上方に配置される一方の分割体２２ａの第１及び第２接続壁３２、３４と、下方に配置される他方の分割体２２ｂの第１及び第２接続壁３２、３４とが、上下方向（矢印Ａ、Ｂ方向）で互い違いに配置される。

次に、上述した第１及び第２ボビン構成部材１８、２０において、図２に示されるように、一対のガイド壁２６の間となる本体部２４の周方向中央の外周側にコイル１２をそれぞれ巻回する。このコイル１２は、本体部２４の周方向から見て略矩形状となるように巻回され、ガイド壁２６に対して若干だけ外側へ突出するように巻回されると共に、前記本体部２４において一対の分割壁４２を覆うことがない周方向中央近傍に巻回される（図４参照）。換言すれば、一対の分割壁４２は、本体部２４の周方向（矢印Ｃ方向）においてコイル１２の巻回される範囲外、すなわち、周方向中央近傍から周方向一端側及び周方向他端側となる位置に設けられる。

最後に、図２に示されるように、第１ボビン構成部材１８における第１及び第２接続壁３２、３４と第２ボビン構成部材２０における第１及び第２接続壁３２、３４とを対峙させた状態とし、前記第１ボビン構成部材１８と前記第２ボビン構成部材２０とを軸方向と直交する方向へ互いに接近させることで、前記第１接続壁３２と前記第２接続壁３４とを当接させる。そして、第１及び第２接続壁３２、３４を、例えば、接着、溶着等によって互いに接続することで、図１及び図４に示されるように半円環状の第１ボビン構成部材１８と第２ボビン構成部材２０とが接続され円環状のボビン１４が形成される。

これにより、円環状のボビン１４を含むリアクトル１０が製造され、第１ボビン構成部材１８に収容された半円環状の分割磁性コア１６ａと、第２ボビン構成部材２０に収容された半円環状の分割磁性コア１６ｂとから円環状の磁性コア１６が構成される。

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を、同一形状に形成され半円環状の第１及び第２ボビン構成部材１８、２０から構成し、さらに、前記第１及び第２ボビン構成部材１８、２０を、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に立設した内周壁２８、外周壁３０、第１及び第２接続壁３２、３４と、この内周壁２８、外周壁３０、第１及び第２接続壁３２、３４、底壁３６によって囲まれ分割磁性コア１６ａ、１６ｂの収容される収容室３８とを備えた一対の分割体２２ａ、２２ｂからそれぞれ構成している。

従って、一対の分割体２２ａ、２２ｂを互いの収容室３８の開口部４０が対向するように接続することでそれぞれ第１及び第２ボビン構成部材１８、２０を構成することができ、該第１及び第２ボビン構成部材１８、２０に設けられた半円環状の収容室３８に分割磁性コア１６ａ、１６ｂをそれぞれ収容することで、該分割磁性コア１６ａ、１６ｂによって断面円弧状に湾曲した磁路を形成することができる。また、湾曲した磁路を有した第１及び第２ボビン構成部材１８、２０を第１及び第２接続壁３２、３４を介して互いに接続することで、２つの分割磁性コア１６ａ、１６ｂから円環状の磁性コア１６を構成することが可能となる。

その結果、角部を有した断面矩形状の内側コア部を採用している従来のリアクトルと比較し、円環状の磁性コア１６（分割磁性コア１６ａ、１６ｂ）に沿って磁束が生じることで磁気飽和が好適に緩和され漏れ磁束を抑制することができ、さらに、漏れ磁束の発生に起因した発熱を抑制することも可能となる。

また、同一形状からなる４つの分割体２２ａ、２２ｂから第１及び第２ボビン構成部材１８、２０を構成すると共に、前記第１及び第２ボビン構成部材１８、２０を互いに接続してボビン１４を構成することで、ボビン１４の構成部品を共用化して部品点数の削減を図り、リアクトル１０の製造コストを削減することが可能となる。

さらにまた、ボビン１４における収容室３８の内部に一対の分割壁４２を設けることで、前記収容室３８を周方向（矢印Ｃ方向）に分割して３つの分割収容部４４を形成し、該分割収容部４４にそれぞれ複数に分割して分割磁性コア１６ａ、１６ｂを収容すると共に、前記分割壁４２を、前記ボビン１４における前記コイル１２で覆われない位置（周方向一端側及び周方向他端側）に設けている。

これにより、分割磁性コア１６ａ、１６ｂの収容される分割収容部４４を分割壁４２によって周方向（矢印Ｃ方向）に分割して互いに遮断することで複数に分割された分割磁性コア１６ａ、１６ｂ（磁性コア１６）によって磁束の調整を行うことが可能となる。

また、分割壁４２によってコイル１２の覆われる範囲の外側となる部位に分割磁性コア１６ａ、１６ｂの間となるギャップを設けることが可能となるため、該ギャップからの漏れ磁束に起因した発熱を抑制することができる。

さらに、リアクトル１０を構成するボビン１４に巻回されるコイル１２は、上述した断面矩形状の平角導線が用いられる場合に限定されるものではなく、例えば、コイル１２として断面円形状の丸線を用いてボビン１４に対して多層に巻回するようにしてもよい。

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…磁性コア
１６ａ、１６ｂ…分割磁性コア １８…第１ボビン構成部材
２０…第２ボビン構成部材 ２２ａ、２２ｂ…分割体
２８…内周壁 ３０…外周壁
３２…第１接続壁 ３４…第２接続壁
３８…収容室 ４２…分割壁
４４…分割収容部 ４５…軸方向接続面

Claims (2)

1. 導線を巻回してなる一組のコイルと、該コイルが巻回され並列に配置されるボビンと、該ボビンの内部に収容されると共に前記コイルの内側に配置され磁路を形成する磁性コアとを備えたリアクトルにおいて、
   前記ボビンは、同一形状で形成され軸方向と直交方向に分割され接続される半円環状の第１及び第２ボビン構成部材を有し、
   前記第１及び第２ボビン構成部材は、前記軸方向に分割される一対の分割体からそれぞれ構成され、
   前記分割体は、前記ボビンの軸方向に沿って延在する突出部と、
   前記突出部の内部に形成され前記磁性コアを収容する収容部と、
   前記収容部の軸方向端部に開口した開口部と、
   を備え、
   一方の前記分割体の開口部と他方の前記分割体の開口部とが対向して当接するように一対の前記分割体が軸方向に接続されると共に、
   前記第１ボビン構成部材の周方向端部に形成される接続面と、前記第２ボビン構成部材の周方向端部に形成される接続面とを、前記ボビンの軸方向と直交する方向に接続することで、前記第１ボビン構成部材に収容された一方の磁性コアと前記第２ボビン構成部材に収容された他方の磁性コアとから円環状の前記磁性コアを構成する、リアクトル。
2. 請求項１記載のリアクトルにおいて、
   前記収容部の内部には、少なくとも１つ以上設けられ該収容部を周方向に分割する分割壁と、
   該分割壁によって分割され前記磁性コアを収容する分割収容部と、
   を備え、
   前記分割収容部には、該分割収容部の形状に合わせて前記磁性コアの分割された分割磁性コアが収容されると共に、前記分割壁が、前記ボビンにおいて前記コイルに覆われていない位置に設けられる、リアクトル。

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