JP5893505B2 - リアクトル - Google Patents

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    • H01F27/306Fastening or mounting coils or windings on core, casing or other support

Description

本発明は、磁性コアとその磁性コアにコイルを巻回して成るリアクトルに関するもので、特に、組み立て時の作業性と、絶縁性能の向上を可能とする技術に係る。

磁性コアの左右の脚部にコイルを巻回したリアクトルは、コアコイルとも呼ばれ、コアを有しない空芯のリアクトル(空心コイル)に比較して高いインダクタンスを有する。そのため、フィルタや昇圧チョーク、あるいは力率改善などの用途に、従来から広く使用されている。

このような磁性コアを有するリアクトルとしては、各種の公知技術が存在するが、その1つに、下記の特許文献1に記載されるものがある。図13に示すように、このリアクトルは、前後のヨーク100と左右の脚部101を四角の枠状に構成し、左右の脚部101の外周にそれぞれコイル102を配置したものである。

この従来技術において、前後のヨーク100と左右の脚部101との間には、絶縁を確保するためのボビン103が設けられている。このボビン103には、左右の脚部101の端部が貫通する開口部104が2つ設けられている。ボビン103には、ねじ穴105が設けられ、このねじ穴105にコイル102の端部102aと、引出線側の端子106がねじ止めされる。

特開2010−251417号公報

前記のような従来技術は、ボビン103にコイル102の端部102aと引出線の端子106をねじ止めするものであるから、引出線の固定が面倒であった。また、従来技術は、一方のボビン103にのみ引出線の端子106をねじ止めするので、コイル102と引出線の接続方向が制限される。

従来技術は、1つのボビン103に設けられた2つの開口部104に、左右の脚部101をそれぞれ挿入する必要があり、ボビン103をヨーク100と脚部101の間に配置する際に、ボビン103と脚部101、あるいはボビン103とヨーク100とが位置ずれを起こしやすい。特に、従来技術は、左右の脚部101に装着する左右のコイル102が1本の巻線から構成されているが、左右のコイルが別々の巻線からなる別部材の場合には、2つのコイル102を1つのボビン103にセットすることになり、コイルの位置決めが難しい。

従来技術は、ボビン103がヨーク100と脚部101の間に挟まれる板状の部材であるから、コイル102の端部外周が露出すると共に、ボビン103絶縁性能を決定する沿面距離が短く、コイル102端部の絶縁性能を向上させることが難しい。

本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものである。すなわち、本発明は、コイルに接続する引出線の固定が簡単に行えると共に、組立作業を容易に実施することができ、コイル端部の絶縁性にも優れたリアクトルを提供することを目的とする。

本発明のリアクトルは、次のような特徴を有する。
(1)コイルを装着した脚部と、前記脚部の両端部に配置された一対のヨーク部とを有する
(2)脚部の両端に、内筒と外筒及びこれらを一体化する端面板とを備えた樹脂製のボビンを備える
(3)前記内筒の内側に脚部の端部が挿通され、内筒の外側にコイルを有し、コイルの端面を端面板でコイルの端部外周を外筒で覆う。
(4)ボビンには、第一の保持部と第二の保持部を形成し、前記第一の保持部は、ボビンの上側に設けられ、ヨーク部側に向かって突出し、前記ヨーク部の上側外周面を保持するものであり、前記第二の保持部は、ボビンの下側に設けられ、ヨーク部側に向かって突出し、ヨーク部の下側外周面を保持するものである。
(5)前記第一の保持部の上面に、コイルの巻線に接続する引出線を嵌め込む凹部を有する引出線固定部を一体に形成する。

本発明において、対向するヨーク部の外側にそれぞれブラケットを配置し、この2つのブラケットによって、ヨーク部、脚部及びボビンを外側から挟持し、2つのブラケットをねじ止めすることで、ケースに収納したリアクトルを作成することもできる。前記引出線の固定部に、凹部内に嵌め込んだ引出線を保持するための蓋を設けることができる。

本発明において、2本の脚部の間に、脚部と平行にヨーク部を接続する中央磁脚を設けることもできる。その場合、ヨーク部を中央磁脚の両側で分割した形状とすることができる。

本発明では、ボビンに設けた凹部内に引出線を嵌め込むことで、ボビンと引出線のねじ止めが不要になる。本発明では、ボビンに設けた保持部とヨーク部外周とを接触させ、ヨーク部とボビンの位置決めを行うことができるので、各部材の組み立て精度が向上する。本発明では、コイルの端部がボビンで被覆され、外筒を設けたことによりボビンの沿面距離が長くなるので、コイル端部の絶縁性能が向上する。

第1実施形態のリアクトルを、リード線の引出方向から見た斜視図。 第1実施形態のリアクトルを、図1とは反対方向から見た斜視図。 第1実施形態のリアクトルの分解斜視図。 第1実施形態のリアクトルにおけるボビンを、コアのヨーク部側から見た斜視図。 第1実施形態のリアクトルにおけるボビンを、コアの脚部側から見た斜視図。 第1実施形態のリアクトルにおけるケースの斜視図。 第2実施形態のリアクトルを、リード線の引出方向から見た斜視図。 第2実施形態のリアクトルを、図1とは反対方向から見た斜視図。 第2実施形態のリアクトルの分解斜視図。 第2実施形態のリアクトルにおけるボビンを、コアのヨーク部側から見た斜視図。 第2実施形態のリアクトルにおけるボビンを、コアの脚部側から見た斜視図。 第2実施形態のリアクトルにおけるケースの斜視図。 従来技術のリアクトルの一例を示す分解斜視図。

[1.第1実施形態]
[1−1.構成]
図1から図6に示すとおり、本実施形態のリアクトルは、基本的には、四角の枠状をしたコア10と、このコア10の脚部11a,11bの両端にそれぞれ装着された4個のボビン20と、このボビン20の外周に巻回されたコイル30と、これらの外側に配置されたケース40とから構成されている。

ボビン20は、樹脂材料の一体成形品によって構成されている。樹脂材料としては、リアクトルの使用温度おける耐熱性、耐候性に優れたものを使用する。例えば、エポキシ、ポリフェニレンスルファイドなどである。ケース40は、アルミニウムやその合金のように、非磁性材料で放熱性に優れたものによって構成されている。

コア10は、所定の間隔を保って平行に配置された一対の脚部11a,11bと、その両端部に配置された一対のヨーク部12a,12bを、四角の枠状に組み上げたものである。各脚部11a,11bは、3つの円柱状コア材13をギャップ形成用のスペーサ14を挟んで同軸に配置し、その外周に絶縁材15を筒状に配置したものである。

各ヨーク部12a,12bは、四角のブロック状コア材の四隅を斜めに切除したような八角形の部材である。各ヨーク部12a,12b部の前記脚部11a,11bとの接合面には、円柱状をした脚部11a,11bの端部が配置される円形の凹部16が設けられている。この凹部16の底面と脚部11a,11bの端面との間にも、スペーサ14が配置される。

各脚部11a,11bの両端には、ボビン20がそれぞれ装着されている。このボビン20の構成は、図4及び図5の拡大図に示す通りである。ボビン20は、コイル30の巻厚に相当する寸法に合わせて離れて配置された内筒20aと外筒20b、及びこれらを接続するリング状の端面板20cを備えている。端面板20cは、内筒20aと外筒20bのヨーク部側に一体に形成されている。すなわち、ボビン20の内筒20aの内側に円柱状の脚部11a,11bが挿入され、内筒20aの外側がコイル30の内側に挿入される。コイル30の端面はリング状の端面板20cによって被覆され、コイル30の端部外面は外筒20bによって被覆される。

ボビン20には、引出線の固定部20dが一体に設けられている。この引出線の固定部20dは、コイル30から伸びる一対の引出線31a,31bを固定するためのものである。引出線の固定部20dは、ボビン20の外筒20bと一体に設けられた平坦な部材であって、その表面には、引出線を嵌め込むための一対の凹部20e,20fが設けられている。この凹部20e,20fは、凹部内に引出線を嵌め込んだ状態で、ボビン20とは別体の蓋20gによって被覆される。引出線の固定部20dには、蓋20gを止めるために、一対のフック状の係止部20hが設けられている。蓋20gには、この係止部20hが係合する凹部20iが設けられている。

ボビン20のヨーク部側の部分には、ボビン20をコア10に対して正確に位置決めするための2つの部材が設けられている。まず、引出線の固定部20dの下面には、八角形をしたヨーク部12a,12bの外周面の角の形状に合わせて、屋根形をした第1の保持部20jが、リング状の端面板20cの表面からヨーク部側に向かって突出している。ボビン20における引出線の固定部20dの反対側には、ヨーク部12a,12bの外周面に接触する第2の保持部20kが、リング状の端面板20cの表面からヨーク部側に向かって突出している。

コイル30は、コア10の脚部11a,11bに装着されている。すなわち、コイル30の両端にボビン20がそれぞれ配置され、コイル30の内側の開口部内にボビン20の内筒20aが挿入され、内筒20aの内側に絶縁材15を巻いた円柱状の脚部11a,11bが挿入されている。コイル30の巻き始めと巻き終わりの端部には、引出線31a,31bが、接続金具32を用いて、それぞれ接続されている。接続金具32の外周は、チューブ状の絶縁部材33によって被覆されている。

ケース40は、コア10とボビン20及びコイル30を外側から挟持する一対のブラケット41a,41bから構成されている。図6に示すように、引出線を引き出す側のブラケット41aは、引出線を引き出さない側のブラケット41bに比較して、高さが低くなっている。各ブラケットには、ヨーク部12a,12bの短辺側を外側から保持する2つの保持板42と、ヨーク部12a,12bの長辺側を下方(コイル30の引出線のない側)から支える2つの支持板43が設けられている。

各ブラケットには、コア10とボビン20及びコイル30を外側から挟持した状態において、ブラケット同士を固定するためのねじ45を挿通するためのねじ穴44a,44bが設けられている。ブラケット41a側のねじ穴44aは、ねじ45を挿通するために、ねじ45の外径よりも大きな開口部になっている。ブラケット41b側のねじ穴44bは、ねじ45の先端が締結できるように内周に雌ねじが形成されている。

本実施形態では、このねじ穴44a,44bは、ブラケットの中央部の上下にそれぞれ設けられており、このねじ穴44に挿通したねじ45が2つのコイル30の間に形成された隙間に配置されている。ねじ45の外周には、チューブ状の絶縁材46が嵌め込まれ、コイル30との絶縁が確保されている。本実施形態では、引出線との絶縁を確保するために、上方のねじ45にのみ絶縁材46が設けられているが、絶縁材46を上下のねじ45の両方に設けても良い。

引出線を引き出さない側のブラケット41bには、リアクトルを他の部材に固定するため等の目的で使用される取付板47a,47bが設けられている。この取付板47a,47bは、ブラケット41bにおける2つの保持板42が存在しない部分に設けられている。取付板47a,47bには、取付用のねじ(図示せず)を挿入するためのねじ穴48aまたは切り欠き48bが設けられている。

[1−2.作用]
このような構成を有する本実施形態のリアクトルを組み立てるには、円柱状のコア材13をスペーサ14を挟んで同軸に配置し、その外周に絶縁材15を筒状に配置することで、左右の脚部11a,11bを形成する。一方、巻回されたコイル30については、巻線端部に接続金具32及び絶縁部材33を用いて引出線を接続しておく。

引出線を接続したコイル30の両端に、ボビン20をそれぞれ装着する。すなわち、コイル30の内側にボビン20の内筒20aを挿入することで、コイル30の端面をボビン20の端面板20bで被覆すると共に、コイル30の端部外周を外筒20cで被覆する。この場合、引出線を固定する側のボビン20については、ボビン20に形成した凹部20e,20f内に引出線を31a,31bをはめ込み、その上から蓋20gを被せる。蓋20gは、ボビン20に設けた係止部20hを、蓋20gの凹部20iに引っかけることにより、ボビン20に固定される。

この状態で、両端のボビン20及びコイル30の内側に、絶縁材15で絶縁した脚部11a,11bを挿入し、脚部11a,11bの端部をボビン20の端面板20cの表面から突出させる。この突出した脚部11a,11bの端部が、ヨーク部12a,12bの凹部16に入り込むようにして、ヨーク部12a,12bの内面をボビン20の端面板20cの表面に重ね合わせる。すると、左右のボビン20に形成した保持部20jによってヨーク部12a,12bの上方の角部が嵌まり込み、同時にヨーク部12a,12bの下部はボビン20に設けられた保持部20kによって支えられる。その結果、ヨーク部12a,12bとボビン20、及びボビン20の内側に嵌め込まれている脚部とヨーク部12a,12bの位置決めがなされ、ボビン20及び脚部がその軸を中心として回動することがないので、枠状に組み上げられたヨーク部12a,12bと脚部の位置決めも行われる。

前記の様にして、ヨーク部12a,12bと脚部から成る枠状のコア10、脚部11a,11bに装着したボビン20及びコイル30の組立が終わった後は、ヨーク部12a,12bの外側からケース40を構成するブラケット41a,41bを被せる。次いで、絶縁材46を嵌め込んだねじ45を、ブラケット41a,41bのねじ穴44a,44bを利用して締結することにより、コア10、ボビン20及びコイル30を外側から固定する。ブラケット41a,41bに設けた保持板42がヨーク部12a,12bの側面に外側から係合することにより、ブラケット41a,41bとの位置ずれが防止される。

[1−3.効果]
本実施形態のリアクトルは、次のような効果を奏する。
(1)ボビン20に引出線31a,31bを固定するための凹部20e,20fを設けたので、引出線31a,31bの位置決めが容易且つ正確に行える。特に、本実施形態では、凹部20e,20fに蓋20gを設け、引出線31a,31bが凹部から外れることを防止しているので、組み立て時の利便性に加えて、リアクトルの使用時に振動などで引出線31a,31bが凹部20e,20fから外れるおそれがない。また、ボビン20に引出線31a,31bを固定するための凹部20e,20fを一体に設けたので、ケース40やその他の部材に引出線の固定手段を設ける必要がなくなり、リアクトルの構成が単純化する。

(2)ボビン20を、内筒20aと外筒20b及び端面板20cから成るU字形の断面構造として、内筒20aの内周で脚部11a,11bを保持し、内筒20aの外周でコイル30を保持したので、脚部11a,11bとコイル30との位置決めを正確に行うことができる。また、コイル30の端部を、内筒20aと外筒20b及び端面板20cから成るU字形の断面構造によって被覆したので、絶縁部材であるボビンの沿面距離が長くなると共にボビンがシールドとしても機能し、コイル30の端部の絶縁特性を向上させることができる。

(3)左右のボビン20に形成した保持部20jによってヨーク部12a,12bの上方の角部が嵌まり込み、同時にヨーク部12a,12bの下部はボビン20に設けられた保持部20kによって支えられる結果、ヨーク部12a,12bとボビン、及びボビンの内側に嵌め込まれている脚部とヨーク部12a,12bの位置決めが正確に行え、組立作業も容易である。

(4)ケースを構成する2つのブラケットを脚部と平行に配置した2本のねじ45によって固定したが、このうち、引出線に近接する側のねじ45については、その外周に絶縁材46を設けたので、ねじ45及びこれに電気的に接続されるブラケット41a,41bとコイル30やその引出線31a,31bとの間の絶縁を確保できる。

[2.第2実施形態]
[2−1.構成]
図6から図12を使用して、本発明の第2実施形態を説明する。第2実施形態の基本的な構成は、第1実施形態と同様であるので、異なる部分にのみを説明して、共通な部分は省略する。

第2実施形態は、2本の脚部11a,11bの間に、脚部11a,11bと平行にヨーク部12a,12bと接続する中央磁脚11cを設け、前記ヨーク部12a,12bを中央磁脚11cの両側で分割したものである。中央磁脚11cの外周には、各筒形の絶縁材15cが設けられ、この絶縁材15cによって両側のコイル30との絶縁が確保されている。

2つのブラケット41a,41bを締結するねじ45についても、前記第1実施形態では引出線側のねじ45にのみ絶縁材46を設けたが、第2実施形態では、ねじ45と中央磁脚11cとの絶縁を確保するために、2本のねじ45のそれぞれに絶縁材46が設けられている。

2つのブラケット41a,41bに設けられて、ヨーク部12a,12bの短辺側を外側から保持する2つの保持板42には、雌ねじを形成したねじ穴42aが設けられ、このねじ穴42aにねじ42bが挿入されている。ねじ42bの先端は、ブラケット41a,41bとヨーク部12a,12bの端面との間に配設された絶縁紙42cを介して、ヨーク部12a,12bの端面を押圧するので、2つに分割されたヨーク部12a,12bと、その間に挟まれた中央磁脚11cを締め付けて固定できる。

更に、第2実施形態では、引出線を引き出す側のブラケット41bにおける引出線側とは反対側の縁に、リアクトルの内側に向かって屈曲した保護板49を設け、この保護板49によってケース40内部のボビン20やコイル30を覆っている。

[2−2.作用・効果]
前記のような構成を有する第2実施形態のリアクトルも、第1の実施形態と同様にして組み立てることができる。その結果、前記第1実施形態に記載した
(1)凹部20e,20fによる引出線31a,31bの固定、
(2)ボビン20によるコイル30の端部の絶縁性能の向上、
(3)ボビンの保持部によるヨーク部12a,12bの位置決め、
等の効果が、第2実施形態でも同様に発揮される。

それに加えて、ブラケット41a,41bに設けたねじ42bによって、分割したヨーク部12a,12b及び中央磁脚11cをしっかりと固定できる効果もある。また、ブラケット41bに保護板49を設けたので、ボビン20やコイル30が外部の部品と接触して損傷することを防止したり、保護板部分を利用してリアクトルを蓋の部材に固定できる利点も有する。

[3.他の実施形態]
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下のような他の実施形態も含有する。

(1)本明細書において、上下のヨーク部、左右の脚部とは、これらの部材相互の位置関係を分かり易くするために便宜的に付けた方向であって、各部材の配置方向を限定するものではない。実際の磁性コアやリアクトルの使用時には、種々の方向に配置されることは当然である。

(2)磁性コアを構成する材料としては、フェライトとフェライト、フェライトとセンダストやFeSi系のダストコア、ダストコアとダストコアの組み合わせを使用することができ、これらの材料とギャップ寸法を調整することで、種々のリアクタ特性を有するリアクトルを得ることができる。

(3)脚部11a,11bについては、複数の柱状のコア材を同軸に配置する以外に、中央部にギャップが不要な場合には、1本の柱状のコア材を使用しても良い。

(4)図示の実施形態では、ケースを構成する2つのブラケットを脚部と平行に配置した2本のねじ45によって固定したが、このねじ45の位置は必ずしも2つのコイル30の間に配置する必要はなく、コイル30の外側に脚部と平行に設けても良い。また、ねじ45の本数は2本に限定されるものではなく、それよりも多くても良いし、2つのブラケットの一部をフックなどで連結し、その反対側を1本のねじで締結しても良い。

(5)第2実施形態において、脚部と平行にヨーク部12a,12bを接続する中央磁脚を設けるに当たって、ヨーク部12a,12bを中央磁脚の両側で分割したが、ヨーク部12a,12bは第1実施形態のように1部材としておき、中央磁脚として、コイル30を装着した脚部11a,11bと同様に、磁脚の端部がヨーク部12a,12bの表面に接触するものを使用しても良い。その場合、ヨーク部12a,12bの表面に凹部を設けて、その凹部に中央磁脚11cの端部を配置することもできる。

(6)図示の実施形態では、4つのコイル30のボビンを同一形状としたが、引出線の方向が予め決まっている場合などは、その部分に使用するボビンのみを引出線の固定部を有するものとし、他のボビンは引出線の固定部のないものを使用することもできる。

(7)図示の実施形態では、脚部の両端に設けるボビンを4個として、両側の脚部にそれぞれボビンを配置したが、従来技術と同様に、同じヨーク部側の2つのボビンをメガネ状に一体化することによって、2つのボビンを使用してリアクトルを構成することもできる。

(8)図示の実施形態では、コアやボビンを挟持する左右のブラケットを引出線の引出方向に合わせて異なる形状としたが、同一形状のブラケットを使用することも可能である。

10…コア
11a,11b…脚部
12a,12b…ヨーク部
13…コア材
14…スペーサ
15…絶縁材
16…凹部
20…ボビン
20a…内筒
20b…外筒
20c…端面板
20d…引出線固定部
20e,20f…凹部
20g…蓋
20j,20k…ヨーク部の保持部
30…コイル
31a,31b…引出線
32…接続金具
33…絶縁部材
40…ケース
41a,41b…ブラケット
42…保持板
42a…ねじ穴
42b…ねじ
42c…絶縁紙
43…支持板
44a,44b…ねじ
45…ねじ
46…絶縁材

Claims (9)

  1. コイルを装着した脚部と、前記脚部の両端部に配置された一対のヨーク部とを有し
    脚部の両端に、内筒と外筒及びこれらを一体化する端面板とを備えた樹脂製のボビンを備え
    前記内筒の内側に脚部の端部が挿通され、内筒の外側にコイルを有し、コイルの端面を端面板でコイルの端部外周を外筒で覆い、
    前記ボビンには、第一の保持部と第二の保持部を形成し、前記第一の保持部は、ボビンの上側に設けられ、ヨーク部側に向かって突出し、前記ヨーク部の上側外周面を保持するものであり、前記第二の保持部は、ボビンの下側に設けられ、ヨーク部側に向かって突出し、ヨーク部の下側外周面を保持するものであり
    前記第一の保持部の上面に、コイルの巻線に接続する引出線を嵌め込む凹部を有する引出線固定部を一体に形成したことを特徴とするリアクトル。
  2. 脚部の間に、脚部と平行に前記一対のヨーク部を接続する中央磁脚を設け、前記一対のヨーク部それぞれを中央磁脚の両側で分割したことを特徴とする請求項1に記載のリアクトル。
  3. 各脚部の両端に、脚部ごとに互いに分離されたボビンが設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のリアクトル。
  4. 前記一対のヨーク部の外側にそれぞれブラケットを配置し、この2つのブラケットによって、ヨーク部、脚部及びボビンを挟持し、2つのブラケットを脚部と平行に配置したねじによって固定したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のリアクトル。
  5. 前記2つのブラケットを脚部と平行に配置したねじの外周に、絶縁材を設けたことを特徴とする請求項4に記載のリアクトル。
  6. 前記ブラケットに、ヨーク部の外側から保持する保持板を設けたことを特徴とする請求項4に記載のリアクトル。
  7. 前記保持板に、ブラケットとヨーク部を固定するねじを設けたことを特徴とする請求項6に記載のリアクトル。
  8. 前記引出線の固定部に、前記凹部内に嵌め込んだ引出線を保持するための蓋を設けたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のリアクトル。
  9. 前記脚部は、複数の柱状のコア材をスペーサを挟んで同軸に配置したギャップ付きのコアであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のリアクトル。
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