JP5354402B2 - リアクトル、リアクトル用ボビン、及びコンバータ - Google Patents
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図1は、本発明のリアクトル用ボビンの概略斜視図であり、(A)は、組み合わせた状態、(B)は、組み合わせる前の状態を示す。ボビン1は、一対のコイル巻回部120cを有する環状のコア120と、各コイル巻回部120cに配置される一対のコイル110a,110bとの間に配置される絶縁部材である(図4参照)。まず、コア及びコイルの概要を説明し、その後、ボビンを詳細に説明する。以下、図において同一符号は同一物を意味する。
コアは、コイルが配置される一対の直方体状のコイル巻回部と、コイルが配置されない一対の端部コアとを有し、離間して配置されるコイル巻回部を挟むように端部コアが配置されて閉ループ状(環状)に形成される。このコアは、代表的には、鉄や鋼などの鉄を含有する軟磁性材料からなる磁性体部と、アルミナなどの非磁性材料からなり、インダクタンスを調整するためのギャップ材とから構成される。コイル巻回部は、代表的には、磁性体部を構成するコア片とギャップ材とを交互に積層して構成される。磁性体部は、軟磁性粉末の圧粉成形体や、複数の電磁鋼板を積層した積層体が利用できる。
コイルは、銅製の平角線の表面にエナメル被覆を具える被覆線をエッジワイズ巻きにしたもの(図4)の他、断面が円形状、多角形状などの種々の形状の巻線を螺旋状に巻回して形成したものが利用できる。一対のコイルは、1本の連続する巻線で形成されたものでもよいし、各コイルをそれぞれ別の巻線で形成したものでもよい。前者の場合、巻線の一部(巻返し部110r(図4(A)(図4(B)では省略))により両コイルが連結される。後者の場合、両コイルを構成する巻線の一端同士を溶接などで接合することで両コイルが連結される。各コイルを構成する巻線の他方の端部110e(図4(A)(図4(B)では省略))にはそれぞれ、導電材料からなる端子部材が接合され、この端子部材を介して、コイルに電力供給を行う電源などの外部装置が接続される。
ボビン1は、コイルの両端(コイルのターンが環状に見える側)に当接される一対の枠状部11,12と、各コイル巻回部の外周に配置される外郭部13,14とを具え、枠状部と外郭部とが一体成形された成形体である点が特徴の一つである。
枠状部11は、コイルの端面と端部コアとの間に介在され、板状材の表面から裏面に貫通する一対の矩形孔(コア孔)11hが並列に設けられた枠状の部材である。各矩形孔11hから各コイル巻回部の端面がそれぞれ露出される。枠状部11の一面は、コイルの両端が当接されるコイル側面、対向する他面は、端部コアが当接されるコア側面である。コア側面は、図1などに示すように平面で構成される形態が挙げられる。枠状部12も一対の矩形孔12hを有しており、枠状部11と基本的構成が同様であるため、説明を省略する。これら両枠状部11,12のコイル側面が対向するように配置される。
外郭部13は、一対の]状の外郭片13A,13Bを組み合わせて筒状に構成され、一方の外郭片13A(第一外郭片)が一方の枠状部11に一体成形され、他方の外郭片13B(第二外郭片)が他方の枠状部12に一体成形されている。より具体的には、枠状部11(12)の矩形孔11h(12h)の周縁から、コイル側面に突出するように外郭片13A(13B)が設けられている。外郭部14も一方の外郭片14A(第一外郭片)が一方の枠状部11に一体成形され、他方の外郭片14B(第二外郭片)が他方の枠状部12に一体成形されており、外郭部13と基本的構成が同様であるため、説明を省略する。外郭部13,14の厚さは、コアとコイルとの間に所定の間隔(絶縁に望まれる間隔)が確保できるように適宜設定することができる。
ボビン1の構成材料は、絶縁材料が利用される。具体的には、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、液晶ポリマー(LCP)などのインシュレータに利用されているものが挙げられる。
上記構成を具えるリアクトル用ボビン1を具えるリアクトルは、以下のようにして形成することができる。
上記リアクトルは、上記組合体のままでもよいが、組合体の外周を覆うように樹脂部を設けることができる。この樹脂部は、例えば、エポキシ樹脂やウレタン樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)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)樹脂などが利用できる。
上記構成を具えるリアクトル用ボビン1は、枠状部11,12と外郭部13,14とが一体成形された成形体であるため、枠状部11,12と外郭部13,14とを同時にコイル巻回部に配置することができ、リアクトルの組立作業性を向上することができる上に、部品点数を削減することができる。かつ、ボビン1は、露出形成箇所により、コイル巻回部の一部を露出する構成であるため、コイル巻回部が実質的に露出されない従来のボビンと比較して、リアクトルの放熱性を高められる。例えば、ボビン1を熱伝導率が比較的低い樹脂(PPS:0.26W/m・K)で構成し、コア・コイル・ボビンの組合体を熱伝導率が比較的高い樹脂(エポキシ樹脂:2W/m・K)で覆う場合、コイル巻回部において、熱伝導率が低いボビン1(外郭部11,12)で覆われる箇所が少ないため、コアの熱を熱伝導率が高い被覆樹脂に伝え易い。このとき、コイル巻回部において外郭部13,14から露出した箇所は、被覆樹脂と直接接触することができるため、コアの熱を被覆樹脂により伝え易い。また、露出形成箇所を有することで、ボビン1の構成材料を削減でき、材料コストの低減を図ることができる。
図2は、別の本発明のリアクトル用ボビンを示し、(A)は、組み合わせる前の状態を示す概略斜視図、(B)は、外郭部の配置状態を説明する模式説明図である。ボビン2は、基本的構成は実施形態1に示すボビン1と同様であり、矩形孔21h,22hを有する一対の枠状部21,22と、コア120のコイル巻回部120cの外周に配置される外郭部23,24とを具え、枠状部と外郭部とが一体成形された成形体であり、主な相違点は、外郭部23,24の形態にある。以下、この相違点を中心に説明し、その他の点は説明を省略する。なお、図2(B)及び後述する図3では、枠状部を省略している。
図3は、別の本発明のリアクトル用ボビンにおいて、外郭部の配置状態を説明する模式説明図であり、(A)は、実施形態3、(B)は、実施形態4、(C)は、実施形態5を示す。ボビン3,4,5はいずれも、基本的構成は実施形態2に示すボビン2と同様であり、主な相違点は、外郭部の形態にある。以下、この相違点を中心に説明し、その他の点は説明を省略する。
実施形態2では、一方の枠状部21に外郭部23,24を構成する全ての棒状片23A〜23D,24A〜24Dが一体成形された構成を説明したが、実施形態1に示すように、各外郭部23,24における少なくとも一つの棒状片を他方の枠状部22に一体成形させた構成とすることができる。このとき、対角に位置する棒状片の対が同じ枠状部に一体成形されていると、ボビン2により、コイル110a,110bに対するコイル巻回部120の位置決めを行い易い。例えば、一方の枠状部21に棒状片の対(23A,23C),(24A,24C)を一体成形し、他方の枠状部22に棒状片の対(23B,23D),(24B,24D)を一体成形する。実施形態5も、一方の枠状部に一方の外郭片53A,54Aを一体成形し、他方の枠状部に他方の外郭片53B,54Bを一体成形した構成とすることができる。
実施形態2〜5では、一方の枠状部に外郭部を構成する全ての外郭片が一体成形された構成を説明したが、外郭片の幅(コイル巻回部の長手方向における長さ)を短くして、例えば、二分割して、一方の分割片を一方の枠状部に一体成形し、他方の分割片を他方の枠状部に一体成形した構成とすることができる。このとき、分割片の合計幅は、コイル巻回部の長手方向の長さと実質的に同じでも、短くてもよい。前者の場合、分割片の端部に互いに係合する係合部を設けていてもよい。後者の場合、コイル巻回部に配置された分割片間に隙間が設けられ、この隙間も露出形成箇所を形成する。
その他、外郭部は、実施形態2に示す棒状の外郭片と、実施形態1,5に示す]状の外郭片とを組み合わせた形状としてもよい。
11,12,21,22 枠状部 11h,12h,21h,22h 矩形孔 11p,12p 凸条
11f フランジ部 13,14,23,24,33,34,43,44,53,54 外郭部
13A,13B,14A,14B,53A,53B,54A,54B 外郭片 13aA,13aB,14aA,14aB 板状片
13bA,13bB,14bA,14bB 帯状片 13h,14h,33h,34h,43h,44h,53h,54h 貫通孔
23A,23B,23C,23D,24A,24B,24C,24D 棒状片 43g,44g,53g,54g 隙間
100 リアクトル 110a,110b コイル 110r 巻返し部 110e 巻線の端部
120 磁性コア 120c コイル巻回部 120e 端部コア 130 ボビン
130t 筒状部 130f 枠状部
Claims (10)
- 一対のコイル巻回部を有する環状のコアと、各コイル巻回部に配置される一対のコイルと、前記コアと前記コイルとの間に配置されるボビンとを具えるリアクトルであって、
前記各コイルは、平角線を具える巻線を螺旋状にエッジワイズ巻きしてなり、
前記ボビンは、前記コイルの両端に当接される一対の枠状部と、前記コイル巻回部の外周に配置される外郭部とを具え、
前記外郭部と少なくとも一方の枠状部とは、一体成形された成形体であり、
前記各枠状部において前記コイルの端面がそれぞれ当接されるコイル側の面は、前記コイルの端面形状に沿ったテーパ形状であり、
前記コイルの端面と前記各枠状部におけるコイル側の面とは面接触し、
前記各枠状部は、前記コイルの端面形状に沿って部分的に厚さが異なっており、
前記外郭部は、前記コイル巻回部の一部を覆わずに露出させる露出形成箇所を有するリアクトル。 - 前記外郭部は、一方の枠状部に一体成形された第一外郭片と、他方の枠状部に一体成形された第二外郭片とを具える請求項1に記載のリアクトル。
- 前記外郭部は、複数の棒状の外郭片により構成され、
前記各外郭片は、隙間をあけて配置されており、
前記隙間により前記露出形成箇所が形成される請求項1または請求項2に記載のリアクトル。 - 前記外郭部は、外郭部の外周面から内周面に貫通する貫通孔を有する外郭片により構成され、
前記貫通孔により前記露出形成箇所が形成される請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のリアクトル。 - 前記コイル巻回部は、直方体状であり、
前記棒状の各外郭片は、前記コイル巻回部の四隅にそれぞれ配置される請求項3に記載のリアクトル。 - 更に、前記コアと、前記コイルと、前記ボビンとの組合体を覆う樹脂部を具え、
前記コイル巻回部において前記露出形成箇所から露出した部分は、前記樹脂部に接触している請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のリアクトル。 - 前記一対のコイルは、1本の連続する巻線で形成されて、前記巻線の一部により形成された巻返し部により連結され、
前記一対の枠状部のうち、一方の枠状部は、前記巻返し部が配置されるフランジ部を有する請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のリアクトル。 - 前記各枠状部は、前記コイル側の面に突出して、前記両コイルの間に配置される凸条を具える請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のリアクトル。
- 一対のコイル巻回部を有する環状のコアと、巻線を螺旋状に巻回してなり、各コイル巻回部に配置される一対のコイルとの間に配置されるリアクトル用ボビンであって、
前記コイルの両端に当接される一対の枠状部と、前記コイル巻回部の外周に配置される外郭部とを具え、
前記外郭部と少なくとも一方の枠状部とは、一体成形された成形体であり、
前記各枠状部において前記コイルの端面がそれぞれ当接されるコイル側の面は、前記コイルの端面形状に沿ったテーパ形状であり、このコイル側の面に前記コイルの端面が面接触され、
前記各枠状部は、前記コイルの端面形状に沿って部分的に厚さが異なっており、
前記外郭部は、前記コイル巻回部の一部を覆わずに露出させる露出形成箇所を有するリアクトル用ボビン。
但し、前記コイルは、平角線を具える巻線を螺旋状にエッジワイズ巻きしてなるものとする。 - 請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のリアクトルを具えるコンバータ。
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