JP5890334B2 - リアクトル - Google Patents

Description

本発明は、リアクトルに関する。「リアクトル」は、コイルを利用した受動素子であり、「インダクタ」とも呼ばれる。

近年、ハイブリッド自動車や電気自動車が本格的に実用化され、普及が拡大している。ハイブリッド自動車や電気自動車はモータを駆動源とするため、モータ用の電気回路にリアクトルを備えることが多い。リアクトルは、典型的には、電圧を昇圧したり降圧したりするコンバータ回路で用いられる。リアクトルの本体は、コアに巻き線（コイル）を巻いたものである。コアには、よくフェライトが用いられる。

コイルを周囲から絶縁するため、コイル全体（あるいは一部）を樹脂でモールドすることがある。例えば特許文献１、２にそのようなリアクトルが開示されている。コイルに密着させるため、モールドは、樹脂の射出成形で製造されることが多い。

特許文献１、２のリアクトルはボビンを有さないが、ボビンを用いたい場合がある。ボビンには、巻き線の巻回範囲の両側にフランジが設けられている。そして、一方のフランジには、コイルのリード部を引き出すためのスリットが設けられる。特許文献３には、そのようなスリット付きフランジを有するボビンが開示されている。なお、リード部とは、コイルの端から伸びている巻き線であってコイルの端子に相当する部分を意味する。

特開２０１２−０６００５３号公報 特開２０１１−１００８４２号公報 特開２００９−０５４９３７号公報

ボビンを使用し、一対のフランジ間でコイルを樹脂でモールドする場合、すなわち、樹脂の射出成形にてコイルを覆う場合、溶融樹脂が漏れないように、リード部を引き出すフランジのスリットとリード部の隙間を密閉する必要がある。本明細書は、フランジのスリットとリード部の隙間を簡便な構造で埋めることができ、一対のフランジ間でコイルを樹脂でモールドする製造に適した形状のリアクトルを提供する。

本明細書が対象とするリアクトルは、巻き線の巻回範囲の両側にフランジが設けられているとともに一方のフランジにスリットが設けられているボビンと、リード部を有する巻線によってボビンに巻き回された形状に形成されているとともに樹脂でモールドされているコイルを備える。そして、本明細書が開示する技術は、フランジのスリットを塞ぐ小プレートを採用する。そして、その小プレートにコイルのリード部を貫通させ、その小プレートを、スリットの周縁に当接させて塞ぐ。小プレートにはリード部に密着する孔を設けておくことで、リード部の周囲は小プレートが塞ぐ。そして、その小プレートをフランジのスリットの周囲に密着させることで、スリットとリード部の間の隙間を封止する。従って一対のフランジ間に樹脂を射出成形したときにリード部の周囲から樹脂が漏れることがない。

なお、スリットは一方のフランジに２個設けられており、夫々に小プレートが備えられ、各小プレートをリード部が貫通している。また、コイルは、平角線がエッジワイズに巻回されたものであり、リード部は、夫々の平角線の幅広面が対向するように、平角線の断面の長辺側が折り曲げられてコイル端面から延びている。また、樹脂モールドは、ボビンの両フランジ間でコイルを覆うが、コイルを完全に覆う必要はなく、一部でコイルが露出していてもよい。

上記の小プレートは、コイル側からスリットに当接する。樹脂の射出成形の際、ボビンとコイルは金型に入れられる。金型には、一対のフランジの間に対応するキャビティ面に樹脂を射出するゲートが設けられる。そして、そのゲートから樹脂が射出されると樹脂の圧力がコイル側から小プレートに加わる。小プレートがコイル側からスリットに当接していることによって、樹脂の圧力で小プレートがスリットの周縁に押し付けられるので、小プレートがスリットに密着し樹脂が漏れ難くなる。なお、上記のごとく金型のゲートが一対のフランジ間に位置するので、完成後の樹脂モールドにおける樹脂射出成形時のゲート跡は、一対のフランジの間に位置する。

小プレートは、さらに、リード部の先端側で小さくコイル側で大きい段差状に形成されており、段差がスリットに係合している。スリットと小プレートの間にクリアランス（隙間）が設けられている。別言すれば、段差を有する小プレートは、樹脂射出成形前は、スリットに嵌合した状態で予め定められた幅だけフランジ面内方向に移動可能であるのがよい。小プレートのそのような段差は、スリットに対するコイルのリード部の位置誤差を吸収することができる。なお、各小プレートは、貫通しているリード部の先端側に小径部を有しコイル側に大径部を有する段差状に形成されており、小径部がスリット内に位置し大径部がスリットの周囲に当接している。完成品のリアクトルでは、２本のリード部の並び方向において、大径部の側面に対向する空間を含むフランジとコイルの間の空間に樹脂が充填されている。

本発明のさらなる改良と詳細な構造は、発明の実施の形態で説明する。

リアクトルの分解斜視図である（射出成形前）。 リアクトル（射出成形前）の斜視図である。 図２のIII−III矢視におけるスリット周辺の断面図である。 リアクトル（射出成形後）の斜視図である。 変形例のリアクトルにおけるスリット周辺の断面図である。

図面を参照して実施例のリアクトルを説明する。図１に、射出成形前（コイルの一部表面に樹脂モールドを成形する前）のリアクトル２の分解斜視図を示し、図２に射出成形前（コイルの一部表面に樹脂モールドを成形する前）のリアクトル２の斜視図を示す。なお、図１と図２ではＸ軸の向きが異なることに留意されたい。図１ではコイルのリード部３ａが図の左下から右上に向かって伸びているが、図２ではリード部３ａは図の右上から左下に向かって伸びている。

リアクトル２は、例えば、電気自動車においてバッテリ電圧をモータ駆動に適した電圧まで昇圧するコンバータに用いられる。そのようなリアクトル２は、１００［Ａ］以上の電流許容値を有する大電流用であり、巻き線に平角線が用いられる。平角線は、断面が矩形の導線であり、電気抵抗が小さい。

リアクトル２の構造を概説する。リアクトル２は、直列に接続されているとともに軸線が平行となるように配置された２連のコイル３と、コイル３に挿通されるボビン４と、ボビン４の筒の内側を通る一対のＵ字型のコア３０を備える。

ボビン４は、本体５とエンドプレート１２で構成される。本体５は、２個の筒部６が、２連のコイル３に合わせて平行となるようにフランジ７から突出した構造を有する。フランジ７は、コイル巻回範囲の一方の端を規定するフランジに相当する。エンドプレート１２は、コイル巻回範囲の他方の端を規定するフランジに相当する。コイルは平角線を略矩形に巻回した形状であり、筒部６も略矩形である。筒部６の矩形の四面の先端からはリブ６ａが伸びており、本体５とエンドプレート１２を組み合わせると、筒部６の先端のリブ６ａがエンドプレート１２の孔１２ａの切欠１２ｃと嵌合し、両者が結合してボビン４が完成する。なお、一つの筒部に４つのリブが設けられており、エンドプレート１２の一つの孔１２ａには４つの切欠が設けられているが、図１では、図を見やすくするため、一つのリブと一つの切欠のみに符号「６ａ」、「１２ｃ」を付し、他のリブ／切欠には符号を省略した。ボビン４が完成すると、一対のフランジ（フランジ７とエンドプレート１２）がコイル巻回範囲を規定する。一対のＵ字コア３０は、ボビン４の両側から組み込まれる。

本体５のフランジ７には、コイルのリード部３ａが通るスリット８が設けられている。リード部３ａはスリット８を通るのであるが、スリット８とリード部３ａとの間には小プレート９が配置される。小プレート９には、孔が設けられており、その孔にリード部３ａが通される。次に小プレート９について詳しく説明する。

図３に、図２のIII−III矢視におけるスリット周辺の断面図を示す。ただし、２個のスリット８は同じ構造であるので、図３には一方のスリットだけを描いてある。小プレート９はその周囲に段差が設けられており、その段差部分が、スリット８に設けられた段差と係合する。小プレート９は段差を境に小径部９ａと大径部９ｂで構成され、大径部９ｂがコイル３に面し、小径部９ａがコイルの反対側に位置する。小プレート９の孔はリード部３ａと密に嵌合する大きさであり、小プレート９によりリード部３ａの周囲が密封される。また、小プレート９の大径部９ｂがコイル側からスリット８の周縁に当接し、スリットを塞ぐ。従って、図２に示す射出成形前のリアクトル２を金型に入れて一対のフランジ（フランジ７とエンドプレート１２）の間に樹脂を射出する際、樹脂がスリット８とリード部３ａの間から漏れることがない。射出成形時における溶融樹脂は、図３において符号ＳＰが示す空間に充填される。それゆえ、小プレート９にはコイル側から樹脂の圧力が加わる。樹脂の圧力は小プレート９の段差部をスリットの段差に押し当てる力となり、小プレート９とスリット周縁の密着度が高まる。このことによって、スリット８から樹脂が漏れることが防止される。

また、図３に示すように、小プレート９とスリット８の側面との間にはクリアランスＣＬが設けられる。クリアランスＣＬは、別言すれば、小プレート９がスリット８内で図のＹ方向にスライドすることができる余裕スペースである。また、矩形の小プレート９は、スリット８に嵌合したまま、図のＺ方向に移動することもできる。即ち、小プレート９は、フランジ面内で二次元的に移動できる余地がある。小プレート９の、この二次元的な移動の余地によって、多数のリアクトルを製造するときのフランジ７に対するリード部３ａの位置のばらつきが吸収される。

図４に射出成形後のリアクトル２、即ち、完成品のリアクトルの斜視図を示す。コイル３は、一対のフランジ（フランジ７とエンドプレート１２）の間で、樹脂でモールドされる。符号１４ａが、コイル３を覆う樹脂モールドを示している。ただし、樹脂モールド１４ａは、上方に窓１５を有し、その窓からコイル３の一部が露出している。また、コイル３の下側も樹脂モールド１４ａから露出している。符号１７は、ゲート跡である。ゲート跡とは、射出成形時にリアクトル２を金型に入れた際に、金型に設けられたゲート（樹脂射出孔）の開口に相当し、樹脂モールド１４ａに形成されるものである。

樹脂モールド１４ａは、フランジ７の厚みのコイル側約半分までを覆っている。前述したように、フランジ７に形成されたリード部引き出し用のスリット８は、小プレート９により密封されているので、スリット８とリード部３ａの間から樹脂が漏れることはない。

リアクトル２では、フランジ７の外側（コイル３とは反対側）にてコア３０も樹脂で覆われる。符号１４ｂが、コアを覆う樹脂モールドを示している。樹脂モールド１４ｂは、リアクトル２を筐体に固定するための固定リブ１６を有する。樹脂モールド１４ｂも射出成形によって製造される。

以上説明したように、リアクトル２は、リード部３ａとスリット８の間の隙間を埋める小プレート９を有する。実施例で説明した技術は、小プレート９を採用することによって、スリットを有するフランジを備えたボビンを採用するとともに、フランジ間を樹脂でモールドするリアクトルにおいて、射出成形時にスリットから樹脂が漏れない構造を提供する。

図５を参照して小プレート９の変形例を説明する。図５は、図３に対応する断面図である。この変形例は、段差を有する小プレート９の代わりに、小プレート１０９を採用する。小プレート１０９は、リード部の先端方向に向かって先細りのテーパ状の側面を有する。また、小プレート１０９とともに用いられるフランジ１０７には、側面がテーパ状のスリット１０８が設けられている。コイル３をボビンに組み付ける際、リード部３ａを小プレート１０９に通し、その小プレート１０９をテーパ部が対向するようにスリット１０８に嵌合する。スリット１０８に対するリード部３ａの位置が多少ずれていても、小プレート１０９はテーパにガイドされ、小プレート１０９はスリット１０８に嵌合する。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例のリアクトルは、平行に並んだ２連のコイルを備える。本明細書が開示する技術は、２連のコイルに限られない。本明細書が開示する技術は、シンプルな１個のコイルを有するリアクトルに適用することも可能である。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：リアクトル
３：コイル
３ａ：リード部
４：ボビン
５：本体（ボビン）
６：筒部
７、１０７：フランジ
８、１０８：スリット
９、１０９：小プレート
９ａ：小径部
９ｂ：大径部
１２：エンドプレート（ボビン）
１４ａ、１４ｂ：樹脂モールド
３０：コア

Claims (2)

1. 巻き線の巻回範囲の両側にフランジが設けられているとともに一方のフランジに２個のスリットが設けられているボビンと、
   ２本のリード部を有しており、平角線がエッジワイズにボビンに巻き回されているとともに樹脂でモールドされているコイルと、
   前記２個のスリットの夫々を塞いでいる２個の小プレートであって、夫々の小プレートを夫々のリード部が貫通している２個の小プレートと、
   を備えており、
   前記２本のリード部は、夫々の平角線の幅広面が対向するように、平角線の断面の長辺側が折り曲げられてコイル端面から延びており、
   各小プレートは、貫通しているリード部の先端側に小径部を有しコイル側に大径部を有する段差状に形成されており、前記小径部がスリット内に位置し前記大径部がスリットの周囲に当接しつつ、２本のリード部の並び方向において、前記小プレートと前記スリットの側面との間に予め定められた幅の隙間が設けられており、前記大径部の側面に対向する空間を含む前記フランジと前記コイルの間の空間に前記樹脂が充填されている、
   ことを特徴とするリアクトル。
2. 樹脂モールドに存在する樹脂射出成形時のゲート跡が、前記ボビンの両フランジの間に位置していることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。

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