JP6084407B2 - リアクトル - Google Patents

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、サーミスタなどの温度センサをコア及びコイルに近接して配置する技術に係る。

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（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。

車載用の昇圧回路に用いられるリアクトルとして、コアの周囲に配した樹脂製のボビンに巻線を巻回してコイルを形成したリアクトル部品を、コイル及びコアから発せられる熱を放熱するために金属製のケースに収納した後、ケース内に充填材を流し込んで固めたものが多く用いられる（例えば、特許文献１参照）。

この種のリアクトルでは、高電流を流し続けるとコイルが過熱して構成部品の耐熱温度を超えてしまうため、サーミスタなどの温度センサにより内部温度を測定して、コイル及びコアが一定温度以上に発熱しないように通電制御がなされる。

リアクトルに温度センサを配置する場合、正確な温度検出を行うには、発熱体となるコイルやコアに近接して温度センサを配置することが必要である。そのため、コアの左右の脚部にコイルを巻回したリアクトルにおいては、従来から特許文献１や特許文献２のように、左右のコイルの間に温度センサを配置する構成が採用されていた。この従来技術によれば、リアクトルの中心部分に温度センサを配置できることから、この種の構成のリアクトルにおいては、温度の検出精度が優れる利点があった。

特開２００８−９８２０９号公報 特開２０１０−２０３９９８号公報 特開２０１０−１８６７６６号公報

リアクトルには、前記特許文献２や特許文献３に記載されたように、コイル全体が矩形の枠状をしており、その左右の脚部にそれぞれコイルを巻回したもの以外に、Ｅ型の分割コアを組み合わせて３本の脚部を形成したものも知られている。この３本の脚部を有するリアクトルでは、中心脚のみ、あるいは３本の脚部のすべてにコイルが巻回される。

このような３本の脚部を有するリアクトルでは、その中央部分に中心脚とコイルが存在することから、上記のような手段では、リアクトルの中央部分に温度センサを配置することが難しい。そのため、コアの中心脚やそれに巻回したコイルを避けて温度センサを配置しなければならず、センサ位置が偏ったり、発熱部分から離れた位置になってしまい温度検出を精度良く行えない問題があった。

この種の問題点は、温度センサに限らずリアクトルの他の状態を検出するセンサにおいても同様であって、従来技術では、各種のセンサをコイルやコアの近傍に配置することは困難であった。

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、中心部分にコアやコイルが配置されたリアクトルにおいて、その部分の温度その他の検出を精度良く行えるセンサの配置構造を提供することを目的とする。

第１の発明のリアクトルは、次のような特徴を有する。
（１）リアクトルのコアの脚部に筒状のボビンが装着され、このボビンの外周にコイルが巻回されている。
（２）前記ボビンにおけるコイル巻回部には、コイルの軸方向に伸びるセンサ装着用の凹部が形成されている。
（３）前記凹部内に装着されたセンサは、ボビンの外周に巻回されたコイルの内周面とボビンの内側に挿入されたコアの外周面の少なくとも１つによって、凹部内に位置決めされている。
（４）前記ボビンにおけるコイル巻回部の端部には、巻回部の表面よりも突出した端面板が一体に形成されている。
（５）前記端面板には、その外面から前記凹部の一端の開口部に向かって、前記凹部の軸方向に対して傾斜した方向から貫通する挿入穴が形成されている。
（６）前記挿入穴はセンサを挿通できる大きさを有し、その縁の一部には前記凹部の軸方向に直角な断面と重なる係止部が形成されている。
（７）前記凹部内に装着されたセンサは、その端部が前記挿入穴の縁に設けられた係止部と係合することによって、凹部の軸方向に対する位置決めがなされている。

第２の発明のリアクトルは、次のような特徴を有する。
（１）リアクトルの中心部分にコアの脚部が配置され、その脚部に筒状のボビンが装着され、このボビンの外周にコイルが巻回されている。
（２）前記ボビンにおけるコイル巻回部の外周面には、コイルの軸方向に伸びるセンサ装着用の凹部が形成されている。
（３）前記凹部内に装着されたセンサは、ボビンの外周に巻回されたコイルの内周面によって、凹部内からボビンの外周方向に飛び出さないように押さえられている。
（４）前記ボビンにおけるコイル巻回部の端部には、巻回部の表面よりも突出した端面板が一体に形成されている。
（５）前記端面板には、その外面から前記凹部の一端の開口部に向かって、前記凹部の軸方向に対して傾斜した方向から貫通する挿入穴が形成されている。
（６）前記挿入穴はセンサを挿通できる大きさを有し、その縁の一部には前記凹部の軸方向に直角な断面と重なる係止部が形成されている。
（７）前記凹部内に装着されたセンサは、その端部が前記挿入穴の縁に設けられた係止部と係合することによって、凹部の軸方向に対する位置決めがなされている。

本発明では、コアの外周に装着するコイル巻回用のボビンの外周に凹部を設け、この凹部内にセンサを装着することで、コアとコイルとの間にセンサを装着することができる。その結果、リアクトルの温度を精度良く検出することが可能になる。

第１実施形態のリアクトルの斜視図。 第１実施形態のリアクトルおけるコアとボビン、及び温度センサ部分の一部を分解して示す斜視図。 第１実施形態のリアクトルおけるコアとボビン、及び温度センサ部分をすべて分解して示す斜視図。 第１実施形態における分割ボビンの１つを示す斜視図。 第１実施形態の分割ボビンに対して温度センサを装着した状態を示す斜視図。 第１実施の形態において、温度センサをリアクトルに装着する工程を順次示す断面図。

［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１から図４に示すとおり、本実施形態のリアクトルは、２つのＥ字型の分割コア１０ａ，１０ｂを組み合わせてなるコアと、このコアの中心脚１１ａ，１１ｂに装着された２つの分割ボビン２０ａ，２０ｂと、この分割ボビン２０ａ，２０ｂの外周に装着されたコイル３０とから構成されている。

本実施形態において、２つのリアクトルＲ１，Ｒ２が、その脚部の方向が同じになるようにして、ケース４０内に収納されている。ケース４０と２つのリアクトルＲ１，Ｒ２の空隙部には、絶縁性の樹脂５０が充填されている。

２つのリアクトルＲ１，Ｒ２におけるボビン２０ａ，２０ｂとコイル３０の間に、それぞれ温度センサ６０が配置されている。温度センサ６０は、全体形状が円柱の棒状をしており、その一端にはリード６１が接続されている。このリード６１の端部には外部接続用のコネクタ６２が設けられている。

ケース４０の外部には、樹脂製の保持部材３１ａ，３１ｂが固定され、この保持部材３１ａ，３１ｂにモールド成型された通電バー３２ａ，３２ｂによって、２つのリアクトルの巻線間が電気的に接続されている。この通電バー３２ａ，３２ｂは、保持部材３１ａ，３１ｂにモールド成型された端子３３ａ，３３ｂに接続され、この端子３３ａ，３３ｂがリアクトルＲ１，Ｒ２外部に設けられた電源その他の回路に接続される。

図２及び図３の分解斜視図に示すように、本実施形態において、各リアクトルＲ１，Ｒ２のコアは、Ｅ字型をした２つの分割コア１０ａ，１０ｂをその３本の脚部同士を突き合わせるように対向して組み合わせたものである。この場合、２つの１０ａ，１０ｂの対向面には、ギャップ形成用のシート状あるいは板状のスペーサ（図示せず）が挟持されている。

中心脚１１ａ，１１ｂの外周に装着された各分割ボビン２０ａ，２０ｂは、筒形をしたコイル巻回部２１ａ，２１ｂと、その一方の端部に設けられた端面板２２ａ，２２ｂとを備えている。コイル巻回部２１ａ，２１ｂの内部には、分割コア１０ａ，１０ｂの中心脚１１ａ，１１ｂが挿入されるもので、そのためコイル巻回部２１ａ，２１ｂの内周は中心脚１１ａ，１１ｂの形状に沿った四角形になっている。

各分割ボビン２０ａ，２０ｂにおける対向するボビンとの接触部分には、分割コア２０ａ，２０ｂを組み合わせた場合に、両者が外れないように固定するための係止部材２３，２４が設けられている。本実施形態では、一方の係止部材２３は、コイル巻回部２１ａ，２１ｂの縁から相手側の分割コアに向かって突出した舌片であり、他方の係止部材２４は、コイル巻回部２１ａ，２１ｂの表面に形成され、前記舌片状係止部材２３が嵌合する凹部である。

コイル巻回部２１ａ，２１ｂの上部表面には、コイルの軸方向に沿って伸びる溝状の凹部２５ａ，２５ｂが設けられている。この溝状の凹部２５ａ，２５ｂは、本実施形態では丸い棒状をしている温度センサ６０を装着するための部分で、温度センサ６０の外形に対応した寸法のＵ字型断面を有する。凹部２５ａ，２５ｂの上方の開口部の幅は、温度センサ６０の幅よりも大きく、温度センサ６０を上方から凹部２５ａ，２５ｂ内に嵌め込むことができる寸法である。

凹部２５ａ，２５ｂにおける対向する分割ボビン側の端部はＵ字形断面形状のまま露出しており、対向する分割ボビン２１ａ，２１ｂの凹部２５ａと２５ｂが連続して１本の溝状の凹部を形成する。一方、凹部２５ａ，２５ｂにおける端面板２２ａ，２２ｂ側の端部には、端面板２２ａ，２２ｂの外面から凹部２５ａ，２５ｂに向かって貫通した挿入穴２６ａ，２６ｂが設けられている。

この挿入穴２６ａ，２６ｂは、凹部２５ａ，２５ｂの軸方向に対して傾斜した方向（本実施形態では、リアクトルの下方から斜め上方）に向けて設けられている。この挿入穴２６ａ，２６ｂは温度センサ６０を挿通できる大きさを有し、その縁の一部には凹部２５ａ，２５ｂのＵ字形断面と重なる係止部２７ａ，２７ｂが形成されている（図６参照）。この係止部２７ａ，２７ｂは、凹部２５ａ，２５ｂ内に装着された温度センサ６０の端部と係合するものである。

対向して設けられた２つの端面板２２ａ，２２ｂの上部には、リアクトルの外側に向かって水平方向に張り出したブラケット２８ａ，２８ｂが一体に形成されている。ケースの外側に位置するブラケット２８ａの両端には、ねじ挿入穴２９が設けられている。このねじ挿入穴２９内には止めねじ４１が挿入され、止めねじ４１の先端をケース４０のコーナー部分に締め付けることによって、２つのリアクトルＲ１，Ｒ２のケース４０の外側に位置する分割ボビン２０ａは、ケース４０に固定されている。

２つのリアクトルＲ１，Ｒ２のケース４０の内側に位置する分割ボビン２０ｂは、端面板２２ｂに形成されたブラケット２８ｂがケース４０の上縁にまで伸びている。このブラケット２８ｂの延長部分の上部には、ケース４０の縁に沿って伸びる細長い板状の止め金具４２が重ね合わされており、この止め金具４２を止めねじ４１によってケース４０に締め付けることにより、分割ボビン２０ｂはケース４０に固定されている。

２つのリアクトルＲ１，Ｒ２のうち、一方のリアクトルＲ１におけるケース内側の分割ボビン２０ｂには、温度センサ６０のコネクタ６２を固定するための係止部６３が設けられている。この係止部６３は、ブラケット２８ｂと一体に形成されており、コネクタ６２の底部に設けられたフック部６４に係合することで、コネクタ６２を分割ボビン２０ｂに固定する。

［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、まず、図５に示すようにケース４０の内側に位置する一方の分割ボビン２０ｂの凹部２５ｂ内に温度センサ６０を装着する。この装着工程を、図６（ａ）〜（ｅ）に示す。

なお、図６（ａ）〜（ｄ）では、反対側の分割ボビン２０ａも図示しているが、２つの分割ボビン２０ａ，２０ｂを一体化するのは、コイル３０をボビンの外側に装着した後である。これらの図では、コイル３０装着後の状態を示す図６（ｅ）との比較のため、反対側の分割ボビン２０ａを図示している。

この凹部２５ｂ内に温度センサ６０を装着するには、図６（ａ）に示すように、凹部２５ｂの軸方向に対して傾斜した方向に設けられている挿入穴２６ｂから、温度センサ６０の先端を凹部２５ｂに向かって挿入する。次に、図６（ｂ）（ｃ）に示すように、端面板２２ｂの内側まで差し込んだ温度センサ６０の先端を倒して、温度センサ６０を凹部２５ｂ内に嵌め込む。

このようにすると、図６（ｄ）に示すように、温度センサ６０は凹部２５ｂ内にセットされると同時に、温度センサ６０のリード６１側の端部が、挿入穴２６ｂの縁に突出している係止部２７ｂと係合する。その結果、温度センサ６０は、挿入穴２６ｂから抜け出ることなく、凹部２５ｂ内での軸方向の位置決めがなされる。

一方の分割ボビン２０ｂに温度センサ６０をセットした後は、その分割ボビン２０ｂのコイル巻回部２１ｂの外周にコイル３０をはめ込み、反対側から他方の分割ボビン２０ａをコイル３０の内側に挿入して、２つの分割ボビン２０ａ，２０ｂの先端を突き合わせ、係止部２３，２４を嵌め合わせることで、分割ボビン２０ａ，２０ｂを一体化する。

反対側から他方の分割ボビン２０ａをコイル３０の内側に挿入する場合、既に一方の分割ボビン２０ｂの凹部２５ｂにセットされている温度センサ６０の先端を、反対側の分割ボビン２０ａの凹部２５ａの端部に挿入する。これにより、温度センサ６０が、一方の分割ボビン２０ｂのコイル巻回部２１ｂよりも長いものであっても、組み合わされた２つの分割ボビン２０ａ，２０ｂの凹部２５ａ，２５ｂ内に収納することができる。

このようにして、分割ボビン２０ａ，２０ｂにコイル３０をセットすると、図６（ｅ）に示すように、凹部２５ａ，２５ｂ内にセットされた温度センサ６０は、その上方からコイル３０の内周面で押さえられることになり、凹部２５ａ，２５ｂの上面開口部から浮き上がることがない。

その後、分割ボビン２０ａ，２０ｂの両側から、コイル巻回部２１ａ，２１ｂの内側に分割コア１０ａ，１０ｂの中心脚１１ａ，１１ｂを挿入し、その先端同士をスペーサを介して突き合わせることで、コアの外周にコイルを巻回したリアクトルを構成する。

同様にして２つ目のリアクトルを組み立てた後は、２つのリアクトルＲ１，Ｒ２をケース４０内に収納し、止めねじ４１及び止め金具４２を利用して、分割ボビンのブラケット２８ａ，２８ｂをケース４０に固定する。その後、リアクトルＲ１，Ｒ２とケース４０の間隙に樹脂５０を充填し、さらに通電バー３２ａ，３２ｂをコイル３０に接続することより、リアクトルを完成する。

［１−３．効果］
本実施形態のリアクトルは、コアの外周に装着するコイル巻回用の分割ボビン２０ａ，２０ｂの外周に凹部２５ａ，２５ｂを設け、この凹部２５ａ，２５ｂ内に温度センサ６０を装着することで、コアとコイルとの間に温度センサ６０を装着することができる。その結果、リアクトルの温度を精度良く検出することが可能になる。

特に、コアの外周に装着するコイル巻回用の分割ボビン２０ａ，２０ｂの外周に凹部を設け、この凹部内に温度センサ６０を装着することで、中心脚にコイルを巻回したリアクトルにおいても、その中心脚１１ａ，１１ｂとコイル３０との間に温度センサ６０を装着することができる。その結果、リアクトル中央部の温度を精度良く検出することが可能になる。

また、温度センサ６０の挿入穴２６ａ，２６ｂを凹部２５ａ，２５ｂの軸方向に対して傾斜して設けたので、装着時には挿入穴２６ａ，２６ｂを通して温度センサ６０を凹部２５ａ，２５ｂ内に斜めに差し込むことができる。そして、凹部２５ａ，２５ｂ内に斜めに差し込んだ温度センサ６０を凹部２５ａ，２５ｂ内にその軸方向と平行にセットした後は、挿入穴２６ａ，２６ｂの縁に形成した係止部２７ａ，２７ｂによって温度センサ６０の引き抜きが防止されるので、凹部２５ａ，２５ｂの軸方向に対する温度センサ６０の位置決めが確実になされる。

その結果、凹部２５ａ，２５ｂ内に装着した温度センサ６０は、ボビン外周のコイル３０によって押さえられて凹部２５ａ，２５ｂからの飛び出しのおそれもなく、また、凹部２５ａ，２５ｂの軸方向に対しては、係止部２７ａ，２７ｂによって位置決めされるので、コイル３０の外周方向及び軸方向にいずれに対しても温度センサ６０を確実に保持できる。

更に、ボビンのコイル巻回部２１ａ，２１ｂの内側には、コアの中心脚１１ａ，１１ｂが挿入されているので、凹部２５ａ，２５ｂ内にセットした温度センサ６０はコアによって支持されることになり、凹部２５ａ，２５ｂの底部側の位置決めも確実である。

［２．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、上下左右とは、各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）前記実施形態は、２つのＥ字型の分割コアを使用したが、３本の脚部が長い１つのＥ字型コアと１つのＩ字型ヨークとを組み合わせても、２本のＩ字形ヨークと３つのＩ字形脚部とを組み合わせてコアを構成することも可能である。

（４）本発明は、３本の脚部を有するリアクトルに限定されるものではなく、従来技術に記載したような２本の脚部を有するリアクトルにも適用可能である。その場合、２本の脚部に巻回されたコイルのボビンにそれぞれ凹部を設け、各凹部内に温度センサを装着することで、各コイルの温度検出が可能となる。

（５）図示の実施形態は、ボビンの端面板に係止部を設けて凹部内における温度センサの軸方向の位置決めを行ったが、この軸方向の位置決め手段はこのような構成に限定されない。例えば、ボビンと温度センサを接着剤や粘着テープなどで固定しても良いし、凹部の内面に温度センサと係合する突起を設けて位置決めを行うこともできる。

（６）図示の実施形態では、ボビンの端面板に設けた挿入穴から凹部内に温度センサを挿入したが、挿入穴の代わりに、ボビンの端面板に上端が開口した溝部を形成し、その溝にリードを通すようにして、温度センサを上方から凹部に嵌め込むこともできる。挿入穴を設ける場合も、分割コアの一方のみに設けて、他方の分割コアの凹部の端部は、端面板の表面により塞いでおいても良い。

（７）分割ボビンの両方に温度センサ装着用の凹部を設ける必要はなく、温度センサの寸法によっては一方の分割コアのみに設けても良い。また、本発明は、分割ボビンではなく、１つのボビンをコアの外周に装着したリアクトルにも適用できる。

（８）図示の実施形態は、１つのケース内に２つのリアクトルを装着したものであるが、ケース内に装着するリアクトル数は１つでも良く、また３個以上の複数でも良い。ただし、リアクトルを２個１組として使用する場合、図示の実施形態のように、２つのリアクトルの対向面に各リアクトルの温度センサのリードを引き出すことが望ましい。もちろん、対向面ではなく、２つのリアクトルの外側にリードを引き出す構成も、本発明に含まれる。

（９）図示の実施例では、脚部同士の対向面にギャップ形成用のスペーサを挟持させたが、このスペーサを設けない場合もある。また、各脚部の長さに差を設けることで、脚部の対向面の間にエアギャップを形成したり、スペーサの代わりに接着剤を介在させることも可能である。

（１０）温度センサ以外に、振動センサや磁気センサなど、他の種類のセンサをリアクトル内に配置する場合においても、本発明を適用することができる。

Ｒ１，Ｒ２…リアクトル
１０ａ，１０ｂ…分割コア
１１ａ，１１ｂ…中心脚
２０ａ，２０ｂ…分割ボビン
２１ａ，２１ｂ…コイル巻回部
２２ａ，２２ｂ…端面板
２３，２４…係止部材
２５ａ，２５ｂ…温度センサ装着用の凹部
２６ａ，２６ｂ…挿入穴
２７ａ，２７ｂ…係止部
２８ａ，２８ｂ…ブラケット
２９…ねじ挿入穴
３０…コイル
３１ａ，３１ｂ…保持部材
３２ａ，３２ｂ…通電バー
３３ａ，３３ｂ…端子
４０…ケース
４１…止めねじ
５０…樹脂
６０…温度センサ
６１…リード
６２…コネクタ

Claims (6)

1. リアクトルのコアの脚部に筒状のボビンが装着され、このボビンの外周にコイルが巻回されているリアクトルにおいて、
   前記ボビンにおけるコイル巻回部には、コイルの軸方向に伸びるセンサ装着用の凹部が形成され、
   前記凹部内に装着されたセンサは、ボビンの外周に巻回されたコイルの内周面とボビンの内側に挿入されたコアの外周面の少なくとも１つによって、凹部内に位置決めされ、
   前記ボビンにおけるコイル巻回部の端部には、巻回部の表面よりも突出した端面板が一体に形成され、
   前記端面板には、その外面から前記凹部の一端の開口部に向かって、前記凹部の軸方向に対して傾斜した方向から貫通する挿入穴が形成され、
   前記挿入穴はセンサを挿通できる大きさを有し、その縁の一部には前記凹部の軸方向に直角な断面と重なる係止部が形成され、
   前記凹部内に装着されたセンサは、その端部が前記挿入穴の縁に設けられた係止部と係合することによって、凹部の軸方向に対する位置決めがなされていることを特徴とするリアクトル。
2. リアクトルの中心部分にコアの脚部が配置され、その脚部に筒状のボビンが装着され、このボビンの外周にコイルが巻回されているリアクトルにおいて、
   前記ボビンにおけるコイル巻回部の外周面には、コイルの軸方向に伸びるセンサ装着用の凹部が形成され、
   前記凹部内に装着されたセンサは、ボビンの外周に巻回されたコイルの内周面によって、凹部内からボビンの外周方向に飛び出さないように押さえられ、
   前記ボビンにおけるコイル巻回部の端部には、巻回部の表面よりも突出した端面板が一体に形成され、
   前記端面板には、その外面から前記凹部の一端の開口部に向かって、前記凹部の軸方向に対して傾斜した方向から貫通する挿入穴が形成され、
   前記挿入穴はセンサを挿通できる大きさを有し、その縁の一部には前記凹部の軸方向に直角な断面と重なる係止部が形成され、
   前記凹部内に装着されたセンサは、その端部が前記挿入穴の縁に設けられた係止部と係合することによって、凹部の軸方向に対する位置決めがなされていることを特徴とするリアクトル。
3. 前記コアが、２つのＥ字型の分割コアを突き合わせることで、中心脚及び左右の脚部を構成したものであり、少なくともその中心脚に前記ボビンを介してコイルが巻回さ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. 前記中心脚の外周に装着するボビンが、２つのＥ字型の分割コアの中心脚に装着される２つの分割ボビンから構成され、２つのＥ字型の分割コアを突き合わせた状態において、２つの分割コアが突き合わされて中心脚の外周に筒状のボビンが形成されていることを特徴とする請求項３に記載のリアクトル。
5. 前記請求項１から請求項４のいずれか１項に記載された２個のリアクトルを、各リアクトルの中心脚が同一方向となるように１つのケース内に収納し、このケースと２個のリアクトルの空隙部に樹脂を充填すると共に、前記２個のリアクトルの対向部分から、各リアクトルに装着したセンサのリードを引き出することにより、前記２個のリアクトルの対向面を中心として各リアクトルのセンサを対称形に配置したことを特徴とするリアクトル。
6. 前記センサが温度センサであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のリアクトル。