JP5410246B2

JP5410246B2 - インダクタ

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Publication number: JP5410246B2
Application number: JP2009258675A
Authority: JP
Inventors: 浩太郎鈴木; 良中津
Original assignee: Tamura Corp
Current assignee: Tamura Corp
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2029-11-12
Also published as: JP2011103421A

Description

本発明は、導線が巻き回されたコアをケースに収納して形成したインダクタに関する。

電気回路に使用されるリアクトルとして、特許文献１に示されるようなインダクタが使用される。特許文献１に示される従来構成のインダクタ（リアクトル）の斜視図を図６に示す。

特開２００９−２６９５２号公報

図６に示されるように、従来構成のリアクトル１０１においては、ケース１１０の底面１１１に形成された凹部１１１ａに、略Ｏ字形状のコア１２０及びコア１２０に巻き回された導線である一対の巻線１３０が収容されるようになっている。

このコア１２０をケース１１０の凹部１１１ａ内で保持するため、４組の固定金具１４１が使用される。これら固定金具１４１の夫々は、モールド樹脂によってコア１２０と一体となった金具である。該４組の固定金具のそれぞれの先端は、コア１２０の四隅からそれぞれ放射状に延びている。固定金具１４１の先端には貫通孔（不図示）が形成されており、固定金具１４１の貫通孔にボルト１４２を通して、ケース１１０に固定金具１４１をねじ止めすることによって、コア１２０は固定金具１４１を介してケース１１０の凹部１１１ａ内に固定される。

固定金具１４１は、コア１２０がケース１１０に接触しないように、コア１２０をケース１１０の凹部１１１ａから浮上させている。これによって、ケース１１０とコア１２０との直接接触が防止される。特許文献１の構成においては、上記のようにケース１１０とコア１２０との直接接触が防止されるため、巻線に電流を流したときに発生しうるコア１２０の振動のケース１１０への伝達を防ぎ、ケース１１０の振動による騒音発生が防止される。

特許文献１のような、コア１２０と固定金具１４１を樹脂モールドで一体化させる構成では、金型費を必要とするという問題があった。また、固定金具１４１をケース１１０にねじ止めできるようにするためには、固定金具１４１の貫通孔同士の間隔と、ケース１１０に形成されたボルト１４２用のめねじ同士の間隔が、高い精度で一致している必要がある。すなわち、コア１２０と固定金具１４１を一体成形する際に、コア１２０に対する固定金具１４１の高精度な位置決めを行うための治具を必要としていた。これらの理由により、特許文献１のリアクトル１０１の製造コストは大きなものとなっていた。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、コアとケースとの直接接触を防止可能な、製造コストの小さいインダクタを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明のインダクタは、枡形状のケースと、ケースに収納されるコアと、コアの一部分の周りに巻き回されている巻線と、ケースに固定され、コアに当接して該コアが該ケースの底面に当接しないよう保持する固定部材とを有し、固定部材は、ケースの開口に近位となるコアの第１の面に当接して該コアを該ケースの底面に向かって付勢する板ばねである第１の保持部と、該ケースの底面に近位となる該コアの第２の面に当接して該コアを該ケースの開口に向かって付勢する板ばねである第２の保持部と、該コアの側面に当接して該コアを該ケースの内側面に向かって付勢する板ばねである第３の保持部とが一体に形成されたものである。

本発明の構成は、上記のように板ばねである第１、第２及び第３の保持部がコアに当接してコアを付勢するものであるため、固定部材とコアとの位置決めを厳密に行う必要はなく、位置決めを行うための治具等は必要としない。固定部材に保持されたコアをケースに収容し、固定部材をケースに固定するという平易な工程で、コアをケースから浮上させつつコア及び巻線をケースに保持させることができる。このため、本発明の構成によれば、コアとケースとの直接接触を防止可能な、製造コストの小さいインダクタが実現される。

第１の保持部の幅方向寸法が、該第１の保持部の基端部から先端部に向かうにつれ小さくなっている構成とすることが好ましい。同様に、第２の保持部の幅方向寸法が、該第２の保持部の基端部から先端部に向かうにつれ小さくなっている構成とすることが好ましい。

このような構成とすると、第１の保持部や第２の保持部の先端部のばね定数を所望の値に調整することが可能である。また、第１の保持部や第２の保持部の先端部の曲げ応力を分散させ、応力集中を防止することができる。

また、第１の保持部において前記コアと当接する当接部と、第２の保持部において該コアと当接する当接部とが、ケースの開口から底面に向かう方向に並んで配置されている構成とすることが好ましい。

このような構成とすると、第１及び第２の保持部からコアに加わる荷重による、コア内部の応力は、圧縮応力が主体となり、せん断応力やコアを回転させるようなモーメントが殆ど加わらないようになる。この結果、コアは安定して保持される。

また、第３の保持部が、コアの側面とケースの内側面との間に配置され且つ該ケースの内側面に沿った方向に広がる板状の基端部と、該基端部の該ケースの底面側の一端からＵ字状に屈曲して該コアの側面に当接する先端部とを備える構成としてもよい。

さらに、第１の保持部が、第３の保持部の基端部を含む板状部から略Ｌ字状に屈曲してコアの第１の面に向かう方向に広がる先端部を有し、先端部の一部分が該コアの第１の面に当接して該コアを付勢する構成としてもよい。

また、第３の保持部の基端部を含む板状部が、ケースの開口から底面に向かって伸びる２本のスリットによって３つの部分に分断されており、分断された板状部の３つの部分のうち、両端の２つの部分に前記第３の保持部が形成され、第２の保持部は、分断された板状部の３つの部分のうち、第３の保持部に挟まれた部分から略Ｌ字状に屈曲して前記コアの第２の面に向かう方向に広がる先端部を有し、先端部の一部分が該コアの第２の面に当接して該コアを付勢する構成としてもよい。

また、固定部材を複数組有する構成としてもよい。

以上のように、本発明によれば、コアとケースとの直接接触を防止可能な、製造コストの小さいインダクタが実現される。

図１は、本発明の実施の形態のリアクトルの斜視図である。図２は、本発明の実施の形態のリアクトルの断面図である。図３は、本発明の実施の形態のコア及び巻線の分解図である。図４は、本発明の実施の形態のリアクトルの分解図である。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は、夫々本発明の実施の形態の第１固定部材の正面図、左側面図、右側面図、上面図及び底面図である。図６は、従来構成の実施の形態のリアクトルの斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態のインダクタとしてのリアクトルの斜視図である。また、図２は、本実施形態のリアクトルの側断面図である。図１に示されるように、本実施形態のリアクトル１は、略Ｏ字形状のコア２０に２組の巻線３１、３２を巻き回し、これを升形のケース１０に収容したものである。巻線３１、３２の図示しない一端は接合されており、巻線３１及び３２は全体として直列に連結された回路をなす。また、巻線３１、３２の他端を介して、リアクトル１は電気回路に接続される。巻線３１及び３２は、ケース１０の上端１５から飛び出すことなくケース１０内に収容される。

なお、以下の説明においては、図２に示されるようにリアクトル１を配置した状態に基づいて上下方向、幅方向、奥行方向が定義される。すなわち、図２においてケース１０の開口Ｏがある側が上下方向上側となる。また、図２においてケース１０の開口を上にした時の右側が、リアクトル１の幅方向右側であると定義される。奥行方向は上下方向と幅方向の双方に垂直な方向、すなわち、図２の紙面の表側から裏側に向かう方向であり、図２の紙面表側が奥行方向手前側、紙面裏側が奥行方向奥側となる。

本実施形態のリアクトル１の組立手順について以下に説明する。図３は、本実施形態のコア２０及び巻線３１、３２の分解図である。図３に示されるように、コア２０は、幅方向に並べられた一対のＵ字コア２１、一対のＵ字コア２１の奥行方向奥側のアーム２１ａの間に配置された一対のＩ字コア２２ａ、一対のＵ字コア２１の奥行方向手前側のアーム２１ｂの間に配置された一対のＩ字コア２２ｂ、Ｕ字コア２１のアーム２１ａとＩ字コア２２ａの間及び一対のＩ字コア２２ａ同士間に配置されるギャップ板２３ａ、及びＵ字コア２１のアーム２１ｂとＩ字コア２２ｂの間及び一対のＩ字コア２２ｂ同士間に配置されるギャップ板２３ｂを有する。

Ｕ字コア２１のアーム２１ａ及びＩ字コア２２ａとギャップ板２３ａは、接着材にて接合される。同様に、Ｕ字コア２１のアーム２１ｂ及びＩ字コア２２ｂとギャップ板２３ｂも、接着材にて接合される。一方のＵ字コア２１、一対のＩ字コア２２ａ、一対のＩ字コア２２ｂ、並びにギャップ板２３ａ及び２３ｂを接着剤で接合してＵ字状のコアを形成した後に、巻線３１をＩ字コア２２ａに、巻線３２をＩ字コア２２ｂに夫々通し、次いで、他方のＵ字コア２１をギャップ板２３ａ、２３ｂに接着することによって、Ｏ字状のコア２０に巻線３１、３２が通されたブロックが形成される。

次いで、コア２０及び巻線３１、３２からなるブロックがケース１０に収容される。本実施形態のリアクトル１の分解図を図４に示す。図４に示されるように、本実施形態においては、ケース１０にコア２０及びコイル３１、３２を固定するため、固定部材４０が使用される。

図１、図２及び図４に示されるように、固定部材４０は、リアクトル１の幅方向両側に１つずつ設けられている。図４に示されるように、固定部材４０は、後述する貫通穴４５ａを有しており、貫通穴４５ａの夫々にボルト６１を通し、次いで、ボルト６１をケース１０の幅方向両端に１つずつ設けられためねじ１１ａ（図４中には幅方向右側のもののみ表示）にねじ込むことによって、ケース１０に固定されるようになっている。本実施形態においては、固定部材４０は単独で上下方向上側及び下側からコア２０を押圧保持するようになっており、また、一対の固定部材が協同して幅方向外側から内側に向かってコア２０を押圧保持するようになっている。

固定部材４０の特徴について以下に説明する。図２中右側の固定部材４０を奥行方向に投影した正面図、ケース１０の内側（すなわち図２中左側）から幅方向に投影した側面図、ケース１０の外側（すなわち図２中右側）から幅方向に投影した側面図、上下方向上側から投影した上面図、及び上下方向下側から投影した底面図を、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）に夫々示す。

図５（ａ）に示されるように、固定部材４０は、ステンレス鋼板等の金属板を第１コーナー部４３にてＬ字状に折り曲げて形成される。さらに、第１コーナー部４３にて、固定部材４０は、略垂直（上下方向に略平行な方向）に折り曲げられた側にある板状部４２と、第１コーナー部４３を介して板状部４２と反対側に位置する上部舌片部に分けられる。また、固定部材４０は、上部舌片部４１の先端部４１ａが図５（ａ）中左斜め下側に向かうように第１コーナー部４３で折り曲げられている。

また、図５（ｃ）に記載されているように、第１コーナー部４３に対して略垂直（上下方向に略平行な方向）に折り曲げられた側にある板状部４２から、上部舌片部４１の基端部４１ｂにかけて、逆Ｕ字状の切欠４４が形成されている。板状部４２及び上部舌片部４１において、切欠４４の内側にある部分は、幅方向外側にＬ字状に折り曲げられ、固定用アーム４５が形成される。固定部材４０をケース１０に固定する際にボルト６１（図２、図４）が通される貫通孔４５ａは、図５（ｄ）及び（ｅ）に示されるように、固定用アーム４５に形成されている。

また、図５（ｂ）及び（ｃ）に示されるように、板状部４２には、板状部４２の中途から上下方向下側に向かって伸びる２本のスリット４６が形成されている。スリット４６に分断された板状部４２のうち、奥行方向両端に形成されているものは、図５（ａ）に示されるように、幅方向内側に向かってＵ字状に屈曲された幅方向付勢アーム４２ａを形成する。

また、板状部４２の、一対のスリット４６に挟まれた部分は、幅方向内側に向かってＬ字状に折り曲げられた下部舌片部４７を形成する。下部舌片部４７は基端部４７ｂから先端部４７ａにかけて、図５（ａ）中、左斜め上側に向かって折り曲げられている。

図２に示されるように、上部舌片部４１は、コア２０のＵ字コア２１の上面２１ｃに沿った方向に広がっている。同様に、下部舌片部４７は、コア２０のＵ字コア２１の下面２１ｄに沿った方向に広がっている。このため、一対の固定部材４０をコア２０に取り付けると、上部舌片部４１と下部舌片部４７との間でコア２０が上下方向両端から挟み込まれた状態となる。

また、一対の固定部材は、コア２０を幅方向両端から挟み込むように配置される。この状態で、各固定部材４０がボルト６１によってケース１０に固定されると、各固定部材４０の板状部４２が、ケース１０の幅方向の内側面１３とコア２０との間に挟み込まれるようになっている。すなわち、幅方向付勢アーム４２ａの先端部４２ｃが、コア２０に当接する。また、幅方向付勢アーム４２ａの基端部４２ｂは、ケース１０の内側面１３に沿った方向に広がるものであるため、基端部４２ｂがケース１０の内側面１３に当接する。幅方向付勢アーム４２ａは、ケース１０の内側面１３とコア２０との間で幅方向に圧迫され、その反発力によって、幅方向付勢アーム４２ａの先端部４２ｃがコア２０を幅方向反対側に配置された固定部材４０に向けて付勢する。すなわち、幅方向付勢アーム４２ａは、コア２０を幅方向に付勢する為の一種の板ばねとして機能する。そして、一対の固定部材４０の幅方向付勢アーム４２ａによって、コア２０は幅方向に移動しないよう保持される。

本実施形態では、上記のように、固定部材４０によってコア２０が幅方向（すなわち、Ｕ字コア２１及びＩ字コア２２ａ及び２２ｂの接着面の法線方向）に付勢されるようになっており、上記接着面に法線方向の荷重が加わっている。このため、コア２０の熱膨張等により、コア２０に接着面の面方向のせん断応力が加わったとしても、容易には接着がはがれないようになっている。

また、図５（ｄ）に示されるように、固定部材４０の上部舌片部４１の奥行方向寸法（上部舌片部４１の幅）は、基端部４１ｂから先端部４１ａに向かって行くに連れて小さくなるよう絞られており、先端部４１ａは、奥行方向略中央部に位置している。上部舌片部４１がこのような形状となっているため、上部舌片部４１に加わる曲げ応力が分散され、上部舌片部４１の特定の部分への応力集中が防止されている。

同様に、図５（ｅ）に示されるように、固定部材４０の下部舌片部４７の奥行方向寸法（下部舌片部４１の幅）は、基端部４７ｂから先端部４７ａに向かって行くに連れて小さくなるよう絞られており、先端部４７ａは、奥行方向略中央部に位置している。下部舌片部４１がこのような形状となっているため、下部舌片部４７に加わる曲げ応力が分散され、下部舌片部４７の特定の部分への応力集中が防止されている。

図２に示されるように、固定部材４０の幅方向付勢アーム４２ａの先端部４２ｃは、コア２０と当接する当接部４２ｄにおいて、くの字状に外側に折り返されている。このため、先端部４２ｃのエッジ部４２ｅはコア２０に当接せず、エッジ部４２ｅによってコア２０が傷つけられないようになっている。

また、図２に示されるように、固定部材４０の上部舌片部４１はコア２０の上側に位置しており、且つ、上部舌片部４１の先端部４１ａはコア２０のＵ字コア２１の上面２１ｃに当接している。固定部材４０の上部舌片部４１の先端部４１ａは、コア２０と当接する当接部４１ｃにおいて、くの字状に上側に折り返されている。このため、先端部４１ａのエッジ部４１ｄはコア２０に当接せず、エッジ部４１ｄによってコア２０が傷つけられないようになっている。

同様に、固定部材４０の下部舌片部４７はコア２０の下側に位置しており、且つ、下部舌片部４７の先端部４７ａはコア２０のＵ字コア２１の下面２１ｄに当接している。固定部材４０の下部舌片部４７の先端部４７ａは、コア２０と当接する当接部４７ｃにおいて、くの字状に下側に折り返されている。このため、先端部４７ａのエッジ部４７ｄはコア２０に当接せず、エッジ部４７ｄによってコア２０が傷つけられないようになっている。

コア２０が、上部舌片部４１と下部舌片部４７との間に挟み込まれた状態では、上部舌片部４１は上側に向かって変形し、下部舌片部４７は、下側に向かって変形する。上記の変形に対する上部舌片部４１及び下部舌片部４７の反発力によって、上部舌片部４１はコア２０を下方に向かって付勢し、且つ、下部舌片部４７はコア２０を上方に向かって付勢する。すなわち上部舌片部４１及び下部舌片部４７は、夫々コア２０を下方及び上方に向かって付勢する一種の板ばねとして機能する。なお、本実施形態においては、前述のように上部舌片部４１及び下部舌片部４７の奥行方向寸法を小さく絞ることによって、上部舌片部４１及び下部舌片部４７のばね定数（すなわち、上部舌片部４１及び下部舌片部４７からコア２０に加わる荷重の大きさ）を所望の大きさに調整している。

以上のように、上部舌片部４１と下部舌片部４７から構成される２対の板ばねによって、コア２０は、ケース１０の底面１２（図２）から浮上し且つ上下方向に移動しないように保持される。

なお、図２、図５（ａ）、図５（ｄ）及び図５（ｅ）に示されるように、上部舌片部４１の当接部４１ｃは、下部舌片部４７の当接部４７ｃの真上に配置されている。このため、上部舌片部４１及び下部舌片部４７からコア２０に加えられる荷重による応力は、圧縮応力を主体とするものとなり、コア２０を回転させるようなモーメントは殆どコア２０には加わらないようになっている。

コア２０及び巻線３１、３２のケース１０への収容は、幅方向両側から固定部材４０によってコア２０を挟み込み、さらに、コア２０、巻線３１、３２及び一対の固定部材４０をケース１０に収容してボルト６１にて固定部材４０をケース１０に固定することによって行われる。なお、固定部材４０をケース１０に固定した後に、ケース１０にエポキシ樹脂等の樹脂モールドが注入され、コア２０及び巻線３１、３２は、より強固にケース１０内で保持される。

コア２０及び巻線３１、３２がケース１０に保持収容された状態では、前述のように、コア２０が上部舌片部４１と下部舌片部４７とに挟み込まれた状態で、ケース１０内で保持されるようになっている。この状態では、コア２０は、ケース１０の底面１２から浮上した状態となる。このように、本実施形態のリアクトル１は、コア２０とケース１０の底面とが直接接触しないため、リアクトル１の使用時（巻線３１、３２への通電時）に発生し得るコア２０の振動のケース１０への伝達が大幅に軽減され、リアクトル１の使用時の騒音を大幅に低減することができる。

なお、以上説明した本発明の実施の形態においては、固定部材４０が、リアクトル１の幅方向両側に１つずつ、計２つ設けられているが、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、固定部材４０が幅方向片側に１つのみ設けられる構成としてもよい。この場合は、固定部材の幅方向付勢アーム４２ａは、固定部材４０が設けられている側と幅方向反対側のケース１０の内周側面１３にコア２０を押しつけるように、コア２０を付勢する。

１リアクトル
１０ケース
１２底面
１３内側面
２０コア
３１、３２巻線
４０固定部材
４１上部舌片部
４２板状部
４２ａ幅方向付勢用アーム
４７下部舌片部

Claims

上面が開口した枡形状のケースと、
前記ケースに収納されるコアと、
前記コアの一部分の周りに巻き回されている巻線と、
前記コアに当接して該コアが該ケースの底面に当接しないよう保持する固定部材と、
を有し、
前記固定部材は、
板状部の一部を折り曲げることにより形成され、前記コアの上面を前記ケースの底面に向かって付勢する第１の保持部と、
前記板状部の他の一部を折り曲げることにより形成され、前記コアの下面を前記ケースの開口に向かって付勢することにより、該コアを前記第１の保持部との間で挟持する第２の保持部と、
前記板状部に切り込みを入れることにより形成された片を前記コアから離れる方向に折り曲げることによって形成された固定用アームと、
前記板状部の更に他の一部を折り曲げることにより形成されており、前記固定用アームを所定の固定具で前記ケースに固定することにより、前記コアの側面に当接して該コアを該ケースの内側面に向かって付勢する第３の保持部と、
が一体に形成されたものである、
インダクタ。
前記第１の保持部の幅方向寸法は、
前記第１の保持部の基端部から先端部に向かうにつれ小さくなっている、
請求項１に記載のインダクタ。
前記第２の保持部の幅方向寸法は、
前記第２の保持部の基端部から先端部に向かうにつれ小さくなっている、
請求項１又は請求項２に記載のインダクタ。
前記第１の保持部において前記コアと当接する当接部と、前記第２の保持部において該コアと当接する当接部とは、前記ケースの開口から底面に向かう方向に並んで配置されている、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のインダクタ。
前記第１の保持部は、
前記板状部から略Ｌ字状に屈曲して前記コアの上面に向かう方向に広がる先端部を有し、該先端部の一部分が該コアの上面に当接して該コアを付勢する、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のインダクタ。
前記板状部は、
前記ケースの開口から底面に向かって伸びる２本のスリットによって３つの部分に分断されており、
前記第３の保持部は、
前記分断された板状部の３つの部分のうち、両端の２つの部分のそれぞれをＵ字状に屈曲させることで形成され、
前記第２の保持部は、
前記分断された板状部の３つの部分のうち、前記第３の保持部に挟まれた部分をＬ字状に屈曲させることで形成される、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のインダクタ。
前記固定部材を複数組有する、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のインダクタ。