JP5459173B2

JP5459173B2 - 誘導機器

Info

Publication number: JP5459173B2
Application number: JP2010237929A
Authority: JP
Inventors: 博史大野
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2030-10-22
Also published as: JP2012094560A; CN102456466B; CN102456466A; EP2455951A1; EP2455951B1; US20120098631A1; US20150000113A1

Description

本発明は、誘導機器に関するものである。

特許文献１において小型トランスの構造が開示されている。詳しくは、筒状の巻線部を有するボビンにコイルが巻装され、第１のＥ型コアおよび第２のＥ型コアは中脚がボビンの巻線部内に挿入され、外脚がコイルの外側に張り出させるように組み付けられ、第１のＥ型コアと第２のＥ型コアの各脚端面同士が突き合わされる。第１のＥ型コアおよび第２のＥ型コアは全表面が電気絶縁性の合成樹脂材でコーティングされており、第１のＥ型コアと第２のＥ型コアとは中脚間、外脚間に樹脂層がギャップとして形成されている。

特開平１１−３４５７１５号公報

コイルを巻装したボビンに対し各コア（２つのＥ型コア）を組み付ける必要があり、製造しにくい。また、各部品（ボビン、各コア）の位置関係を保ちにくかった。
本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、製造が容易であるとともにコイルおよびコアの位置決めが容易な誘導機器を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、第１のコアと、前記第１のコアの周囲に巻回されたコイルと、前記第１のコアと共に閉磁路を形成する第２のコアと、を有する誘導機器であって、前記第１のコアの外周部および前記コイルの外周部がモールド樹脂材により封止されてアッシィが構成されており、前記アッシィにおける前記モールド樹脂材において前記コイルの内周側には穴部が形成されており、前記穴部に前記第２のコアの外表面が接触していることを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、第１のコアおよびコイルは、モールド樹脂材によって封止されてアッシィが構成されている。また、第１のコアおよび第２のコアにより閉磁路を形成する。
よって、第２のコアをモールド樹脂材の穴部に組み付ければ、第１のコアと第２のコアとで閉磁路を形成することができ、ボビンに第１のコアと第２のコアを組み付ける場合に比べて製造が容易である。また、第１のコアとコイルの位置がモールド樹脂材によって固定されており、第２のコアをモールド樹脂材に組み付ける構成なのでコイルと第１のコアと第２のコアの位置決めが容易である。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の誘導機器において、前記第１のコアの端面においてギャップ材を前記モールド樹脂材と一体形成したことを要旨とする。
請求項２に記載の発明によれば、第２のコアを組み付ければ、ギャップ材を有する閉磁路を形成することができ、ボビンに第１のコアと第２のコアとギャップ材をそれぞれ組み付ける場合に比べて製造が容易である。また、第１のコアとギャップ材とコイルの位置がモールド樹脂材によって固定されており、第２のコアをモールド樹脂材に組み付ける構成なので、コイルと第１のコアとギャップ材の位置決めおよびコイルと第２のコアとギャップ材の位置決めが容易である。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の誘導機器において、前記ギャップ材は、前記モールド樹脂材にて構成されていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明によれば、ギャップ材はモールド樹脂材にて構成されているので、ギャップ材をモールド樹脂材以外で構成する場合に比べ、ギャップを容易に形成することができる。

請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導機器において、請求項４に記載のように、前記第２のコアは、前記穴部に圧入されていても、請求項５に記載のように、前記第２のコアは、前記モールド樹脂材に対してモールドされていてもよい。

本発明によれば、製造が容易であるとともにコイルおよびコアの位置決めが容易な誘導機器を提供することができる。

（ａ）は第１の実施形態におけるリアクトルの平面図、（ｂ）はリアクトルの正面図、（ｃ）はリアクトルの側面図。（ａ）は第１の実施形態におけるリアクトルの平断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図。第１の実施形態におけるリアクトルの分解斜視図。（ａ）は第１の実施形態におけるコイル・Ｉ型コアアッシィの平面図、（ｂ）はコイル・Ｉ型コアアッシィの正面図、（ｃ）はコイル・Ｉ型コアアッシィの側面図。（ａ）は第１の実施形態におけるコイル・Ｉ型コアアッシィの平断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線での断面図。（ａ）は第２の実施形態におけるリアクトルの平断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図。（ａ）は第２の実施形態におけるコイル・Ｉ型コアアッシィの平断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線での断面図。（ａ）は別例におけるリアクトルの平面図、（ｂ）はリアクトルの正面図、（ｃ）はリアクトルの側面図。別例におけるリアクトルの分解斜視図。他の別例におけるリアクトルの分解斜視図。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。
図１に本実施形態のリアクトル１０を示す。図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、リアクトル１０の平面図、正面図、側面図である。図２（ａ）にはリアクトル１０の平断面を示し、図２（ｂ）には図２（ａ）のＡ−Ａ線での断面を、図２（ｃ）には図２（ａ）のＢ−Ｂ線での断面を示す。

本実施形態のリアクトル１０では、Ｕ−Ｉ−Ｕ型コア２０を用いている。Ｕ−Ｉ−Ｕ型コア２０は、Ｕ型コア２１と、Ｕ型コア２２と、Ｉ型コア２３と、Ｉ型コア２４により構成されている。

誘導機器としてのリアクトル１０は、Ｕ−Ｉ−Ｕ型コア２０（Ｕ型コア２１、Ｕ型コア２２、Ｉ型コア２３、Ｉ型コア２４）とコイル３０，３１を備えている。２つのコイル３０，３１とＩ型コア２３，２４は、モールド樹脂材５０により一体的にモールドされており、コイル・Ｉ型コアアッシィ４０を構成する。そして、コイル・Ｉ型コアアッシィ４０に対して図３に示すようにセラミック製ギャップ板６０，６１，６２，６３、Ｕ型コア２１およびＵ型コア２２を組み付けることによりリアクトル１０が構成されている。

なお、図３のリアクトルの分解斜視図および図３の説明においてはコイルを省略している。
Ｕ型コア２１は、断面が四角形状の棒状をなし、全体形状としてＵ字状をなしている。Ｕ型コア２１は、端面２１ａ，２１ｂを有している。同様に、Ｕ型コア２２も、断面が四角形状の棒状をなし、全体形状としてＵ字状をなしている。Ｕ型コア２２は、端面２２ａ，２２ｂを有している。Ｉ型コア２３は、断面が四角形状の棒状をなし、直線的に延びている。Ｉ型コア２３は、端面２３ａ，２３ｂを有している。同様に、Ｉ型コア２４も、断面が四角形状の棒状をなし、直線的に延びている。Ｉ型コア２４は、端面２４ａ，２４ｂを有している。

Ｕ型コア２１の端面２１ａとＩ型コア２３の端面２３ａとの間にはセラミック製ギャップ板６０が介在され、Ｕ型コア２１の端面２１ａとＩ型コア２３の端面２３ａがセラミック製ギャップ板６０を介して突き合わされている。また、Ｕ型コア２１の端面２１ｂとＩ型コア２４の端面２４ａとの間にはセラミック製ギャップ板６１が介在され、Ｕ型コア２１の端面２１ｂとＩ型コア２４の端面２４ａがセラミック製ギャップ板６１を介して突き合わされている。

同様に、Ｕ型コア２２の端面２２ａとＩ型コア２３の端面２３ｂとの間にはセラミック製ギャップ板６２が介在され、Ｕ型コア２２の端面２２ａとＩ型コア２４の端面２３ｂがセラミック製ギャップ板６２を介して突き合わされている。また、Ｕ型コア２２の端面２２ｂとＩ型コア２４の端面２４ｂとの間にはセラミック製ギャップ板６３が介在され、Ｕ型コア２２の端面２２ｂとＩ型コア２４の端面２４ｂがセラミック製ギャップ板６３を介して突き合わされている。このようにして、閉磁路を作るためのＵ−Ｉ−Ｕ型コア２０において、閉磁路の途中にセラミック製ギャップ板６０，６１，６２，６３が挿入されている。

本実施形態では、セラミック製ギャップ板６０，６１，６２，６３をギャップとして用いており、ギャップは、モールド樹脂材５０とは別部材により構成されている。
長方形状をなすセラミック製ギャップ板６０，６１，６２，６３はＵ型コア２１，２２の端面２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂとＩ型コア２３，２４の端面２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂに接着されている。

図２に示すように、Ｕ−Ｉ−Ｕ型コア２０（Ｕ型コア２１、Ｕ型コア２２、Ｉ型コア２３、Ｉ型コア２４）におけるＩ型コア２３，２４の周囲およびＵ型コア２１，２２の端部の周囲には、四角環状をなすコイル３０，３１が巻回されている。

コイル３０およびコイル３１は、一方の端部で互いに連結されているとともに、他方の端部に端子部（図示略）を備えている。
図４は、コイル・Ｉ型コアアッシィ４０を示す。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、コイル・Ｉ型コアアッシィ４０の平面図、正面図、側面図である。

図５（ａ）にはコイル・Ｉ型コアアッシィ４０の平断面を示し、図５（ｂ）には図５（ａ）のＣ−Ｃ線での断面を、図５（ｃ）には図５（ａ）のＤ−Ｄ線での断面を示す。
図４，５に示すように、コイル・Ｉ型コアアッシィ４０は、コイル３０，３１の外周部とＩ型コア２３，２４の外周部がモールド樹脂材５０により封止されて構成されている。

図５に示すように、コイル３０，３１とＩ型コア２３，２４を一体的にモールドするモールド樹脂材５０には、コイル３０，３１の内周側において断面四角形状のＵ型コア圧入口５１，５２，５３，５４が形成されている。Ｕ型コア圧入口５１，５２，５３，５４は、Ｕ型コア２１，２２の外形よりも若干小さくなっており、Ｕ型コア圧入口５１，５２，５３，５４にＵ型コア２１，２２を圧入することができるようになっている。モールド樹脂材５０のＵ型コア圧入口５１，５２，５３，５４により、Ｕ型コア２１およびＵ型コア２２の位置決め部が構成され、Ｕ型コア圧入口５１，５２，５３，５４にＵ型コア２１，２２の外表面が接触してＵ型コア２１，２２が位置決めされる。

図５（ａ）においてコイル３０，３１の内周側に長方形状をなすＩ型コア２３，２４の外周部が一体的にモールドされ、Ｉ型コア２３，２４が支持されている。
次に、リアクトルの製造工程について説明する。

まず、コイル３０，３１とセラミック製ギャップ板６０，６１，６２，６３とＵ型コア２１とＵ型コア２２とＩ型コア２３とＩ型コア２４を用意する。
そして、コイル３０とコイル３１とＩ型コア２３とＩ型コア２４をモールド樹脂材５０でモールドする。即ち、コイル３０，３１を樹脂モールドする際に、Ｉ型コア２３，２４も同時にインサートする。

これにより図４，５に示すコイル・Ｉ型コアアッシィ４０が得られる。
一方、Ｕ型コア２１の端面２１ａ，２１ｂにセラミック製ギャップ板６０，６１を接着する。このセラミック製ギャップ板６０，６１におけるＵ型コア２１の端面２１ａ，２１ｂとの接着面とは反対の面には接着剤を塗布しておく。また、Ｕ型コア２２の端面２２ａ，２２ｂにセラミック製ギャップ板６２，６３を接着する。このセラミック製ギャップ板６２，６３におけるＵ型コア２２の端面２２ａ，２２ｂとの接着面とは反対の面には接着剤を塗布しておく。

引き続き、コイル・Ｉ型コアアッシィ４０におけるＵ型コア圧入口５１，５２（コイル３０，３１の内周側）に、セラミック製ギャップ板６０，６１を接着したＵ型コア２１を圧入する。また、コイル・Ｉ型コアアッシィ４０におけるＵ型コア圧入口５３，５４（コイル３０，３１の内周側）に、セラミック製ギャップ板６２，６３を接着したＵ型コア２２を圧入する。

これにより、セラミック製ギャップ板６０，６１がＵ型コア２１の端面２１ａ，２１ｂとＩ型コア２３，２４の端面２３ａ，２４ａとの間に挟み込まれるとともに、セラミック製ギャップ板６２，６３がＵ型コア２２の端面２２ａ，２２ｂとＩ型コア２３，２４の端面２３ｂ，２４ｂとの間に挟み込まれる。

その結果、図１，２に示すリアクトル１０を製造することができる。
このようにして製造されたリアクトル１０においては、セラミック製ギャップ板６０，６１，６２，６３を用いている。よって、樹脂製ギャップ板を用いた場合に比べて、リアクトルとしての使用時にＵ型コア２１，２２間に働く繰り返し応力（吸引力）によるクリープ等を抑え、剛性が向上してＮＶ（ＮｏｉｓｅａｎｄＶｉｂｒａｔｉｏｎ）を抑制することができる。

さらに、Ｕ型コア２１，２２とＩ型コア２３，２４とコイル３０，３１とセラミック製ギャップ板６０，６１，６２，６３について、厳密な位置決めを行うことができる。その結果、コイル損失やＬ値のばらつきを低減することができる。

なお、コイル・Ｉ型コアアッシィ４０に対しＵ型コア２１，２２を圧入した後に、Ｕ型コア２１，２２を樹脂モールドしてもよい。
以上のごとく本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

誘導機器としてのリアクトル１０は、第１のコアとしてのＩ型コア２３，２４と、Ｉ型コア２３，２４の周囲に巻回されたコイル３０，３１と、Ｉ型コア２３，２４と共に閉磁路を形成する第２のコアとしてのＵ型コア２１，２２とを有している。また、Ｉ型コア２３，２４およびコイル３０，３１はモールド樹脂材５０によりモールドされており、Ｕ型コア２１，２２は前記モールド樹脂材５０に圧入されている。よって、Ｕ型コア２１，２２をモールド樹脂材５０に組み付ければ、Ｉ型コア２３，２４とＵ型コア２１，２２とで閉磁路を形成することができ、ボビンにＩ型コア２３，２４とＵ型コア２１，２２を組み付ける場合に比べて製造が容易である。また、Ｉ型コア２３，２４とコイル３０，３１の位置がモールド樹脂材５０によって固定されており、Ｕ型コア２１，２２をモールド樹脂材５０に組み付ける構成なのでコイル３０，３１とＩ型コア２３，２４とＵ型コア２１，２２の位置決めが容易である。また、コア同士の位置決め部材を無くすことができる。

その結果、製造が容易であるとともにコイル３０，３１およびＵ−Ｉ−Ｕ型コア２０（Ｕ型コア２１、Ｕ型コア２２、Ｉ型コア２３、Ｉ型コア２４）の位置決めが容易なリアクトル１０を提供することができる。
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図６には、本実施形態におけるリアクトル１１を示し、図６（ａ）はリアクトル１１の平断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線での断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図である。

図７には、本実施形態におけるコイル・Ｉ型コアアッシィ４１を示し、図７（ａ）はコイル・Ｉ型コアアッシィ４１の平断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図、図７（ｃ）は図７（ａ）のＤ−Ｄ線での断面図である。

図７に示すように、第１のコアとしてのＩ型コア２３，２４の端面２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂにおいてギャップ材７０，７１，７２，７３がモールド樹脂材５０と一体形成されている。そして、図６に示すように、第２のコアとしてのＵ型コア２１，２２を組み付けることにより、ギャップ材７０，７１，７２，７３を有する閉磁路が形成される。よって、ボビンにＩ型コア２３，２４とＵ型コア２１，２２とギャップ材（７０，７１，７２，７３）をそれぞれ組み付ける場合に比べて製造が容易である。

また、Ｉ型コア２３，２４とギャップ材７０，７１，７２，７３とコイル３０，３１の位置がモールド樹脂材５０によって固定されており、Ｕ型コア２１，２２をモールド樹脂材５０に組み付ける構成である。これにより、コイル３０，３１とＩ型コア２３，２４とギャップ材７０，７１，７２，７３の位置決めおよびコイル３０，３１とＵ型コア２１，２２とギャップ材７０，７１，７２，７３の位置決めが容易である。

また、ギャップ材７０，７１，７２，７３は、モールド樹脂材５０にて構成されている。よって、ギャップ材７０，７１，７２，７３をモールド樹脂材５０以外で構成する場合に比べ、ギャップを容易に形成することができる。また、第１の実施形態に比べてギャップ材の接着工程をなくして工程コストを減らすことができるとともにギャップ材の接着剤を不要にできコストダウンを図ることができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・図２においてセラミック製ギャップ板６０〜６３をモールド樹脂材５０に一体モールドしてもよい。

・図８に示すように、モールド樹脂材８０でモールドされたＵ型コア２１、および、モールド樹脂材８１でモールドされたＵ型コア２２を、コイル・Ｉ型コアアッシィ４０におけるＵ型コア圧入口５１，５２，５３，５４（コイル３０，３１の内周側）に圧入してもよい。即ち、図９に示すように、Ｕ型コア２１，２２における露出部をモールド樹脂材８０，８１でモールドしておき、この樹脂モールドされたＵ型コア２１，２２をコイル・Ｉ型コアアッシィ４０におけるＵ型コア圧入口５１，５２，５３，５４（コイル３０，３１の内周側）に圧入する。

なお、図９のリアクトルの分解斜視図においてはコイルを省略している。
・図８，９のＵ型コア２１，２２の全域を樹脂モールドしてコイル・Ｉ型コアアッシィ４０におけるＵ型コア圧入口５１，５２，５３，５４（コイル３０，３１の内周側）に圧入してもよい。

・コイル・Ｉ型コアアッシィ４０においてＩ型コア２３，２４をモールドしたが、モールドするＩ型コアの数は２つに限定されない。例えば、Ｉ型コアを４つ樹脂モールドしてもよい。

・図１０に示すように一方のＵ型コア２２もモールド樹脂材５０にモールドしておき、他方のＵ型コア２１をモールド樹脂材５０のＵ型コア圧入口５１，５２（コイル３０，３１の内周側）に圧入して組み付けてもよい。

この場合、閉磁路を形成するＵ型コア２２とＩ型コア２３，２４がモールド樹脂材５０にてモールドされた状態で配置されているので、Ｕ型コア２１を組み付ければ、Ｕ型コア２１とＵ型コア２２とＩ型コア２３，２４とで閉磁路を形成することができる。これにより、ボビンにＵ型コア２１とＵ型コア２２とＩ型コア２３，２４をそれぞれ組み付ける場合に比べて製造が容易である。また、Ｕ型コア２２とＩ型コア２３，２４とコイル３０，３１の位置がモールド樹脂材５０によって固定されており、Ｕ型コア２１をモールド樹脂材５０に組み付ける構成なので、コイル３０，３１とＵ型コア２２とＩ型コア２３，２４の位置決めおよびコイル３０，３１とＵ型コア２１とＩ型コア２３，２４の位置決めが容易である。

なお、図１０のリアクトルの分解斜視図においてはコイルを省略している。
・また、図１０においてＵ型コア２２と図示しないコイルをモールドしておき、モールド樹脂材５０に対しＵ型コア２１を組み付けてＵ−Ｕ型コアを構成してもよい。この場合、Ｕ型コア２２の端部の周囲にコイルが巻回された状態でモールド樹脂材５０により少なくともＵ型コア２２の端部およびコイルがモールドされていればよい。

・モールド樹脂材５０に対してＵ型コア２１，２２を圧入して組み付けたが、Ｕ型コア２１をモールド樹脂材５０に対して固定することができればどのような組み付け方法でもよい。例えば、コイル３０，３１およびＩ型コア２３，２４をモールド樹脂材５０にてモールドするとともに、このモールド樹脂材５０に対してＵ型コア２１，２２を所定の位置に配置して樹脂材でモールドして固定してもよい。

・Ｕ−Ｉ−Ｕ型コアに適用したが、これに限るものではない。例えば、Ｅ−Ｉ−Ｅ型コアに適用してもよい。
・誘導機器はリアクトルに限ることなく、他にも、例えばトランスであってもよい。

１０…リアクトル、１１…リアクトル、２１…Ｕ型コア、２２…Ｕ型コア、２３…Ｉ型コア、２３ａ…端面、２３ｂ…端面、２４…Ｉ型コア、２４ａ…端面、２４ｂ…端面、３０…コイル、３１…コイル、５０…モールド樹脂材、７０…ギャップ材、７１…ギャップ材、７２…ギャップ材、７３…ギャップ材。

Claims

第１のコアと、
前記第１のコアの周囲に巻回されたコイルと、
前記第１のコアと共に閉磁路を形成する第２のコアと、
を有する誘導機器であって、
前記第１のコアの外周部および前記コイルの外周部がモールド樹脂材により封止されてアッシィが構成されており、
前記アッシィにおける前記モールド樹脂材において前記コイルの内周側には穴部が形成されており、前記穴部に前記第２のコアの外表面が接触していることを特徴とする誘導機器。
前記第１のコアの端面においてギャップ材を前記モールド樹脂材と一体形成したことを特徴とする請求項１に記載の誘導機器。
前記ギャップ材は、前記モールド樹脂材にて構成されていることを特徴とする請求項２に記載の誘導機器。
前記第２のコアは、前記穴部に圧入されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導機器。
前記第２のコアは、前記モールド樹脂材に対してモールドされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導機器。