JP6240394B2 - リアクトル - Google Patents

Description

本発明は、端子台に改良を施したリアクトルに関する。

車載用の昇圧回路に用いられるリアクトルとして、コアの周囲に配置した樹脂製のボビンにコイルを巻回した後、これらを金属製のケースに収納し、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。

この種のリアクトルにおいては、例えば特許文献１から３に示すように、コイルの端部を外部の配線に接続するための端子台が設けられている。

特開２０１１−４９４９５号公報 特開２０１３−００４５３１号公報 特開２０１３−０１２６６４号公報

しかしながら、前記特許文献１から３に示す従来技術は、端子台が支持するコイル端部及び端子部分と、アルミニウム製のケースとの絶縁距離を確保する必要があるため、端子台をケースの外部に設けていた。そのため、端子台の下方がデッドスペースとなり、端子台を含めたリアクトル全体の寸法が大きくなって、リアクトルの小型化を阻む原因になっていた。

リアクトルを小型化するためには、端子板を含めたリアクトルと外部の機器との接続部分をすべてケースの平面投影面積内に収めることが望ましいが、そのようにすると、コイル端部や端子とケースとの距離が短くなる。特に、端子台上でコイルの端部と外部の配線を固定する場合、ケースの上方から挿入したボルトを使用するのが通例であるため、端子台をケースの内側やコアの上部に設けると、ボルトの先端がケースの上部に接近するため、絶縁距離の確保が難しかった

従来技術では、コアを樹脂の成形品内にモールド成形法によって埋設すると共に、樹脂の成形品の一部にコイルのボビンや、コアのヨーク部分のカバーを一体に形成していた。しかし、１つの成形品に各種の部材を一体に成形することは、成形品及びそれを作成する金型の形状が複雑化し、樹脂の流入時にウェルドライン（溶接線）が発生し、リアクトルの強度低下の原因になっていた。

従来技術では、コア、成形品及びコイルの組立体をケースに収納した後、組立体とケースとの隙間に充填材を充填しているが、成形品の表面が平滑であったため、充填材と成形品の接合が不十分となり、接着強度が低下する問題もあった。

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。本発明の目的は、端子台を環状コアのヨーク部分の上方に配置することで、小型化を可能としたリアクトルを提供することにある。
本発明の他の目的は、コアを埋設した成形品の強度と、組立体とケースの接着性能を向上したリアクトルを提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明のリアクトルは、環状コアと、この環状コアの脚部の外周に巻かれたコイルと、前記コイルのボビンとコアの被覆部が一体に形成され、前記環状コアを埋設してなる樹脂成形品と、前記環状コアを埋設した樹脂成形品と、前記ボビンに巻かれたコイルとを有する組立体が収容された金属製のケースと、前記コイルの端部に外部の配線を接続するための端子を設けた端子台と、前記端子台において、前記外部の配線を前記端子に締結固定するボルトと、を備える。前記被覆部の上部に前記端子台が配設されると共に、前記ボルトが前記ケースの上部に配設され、前記被覆部には前記ボルトの先端と前記ケースの上部との間に、前記端子台の前記ボルトと前記ケースとの絶縁距離を増加するためのリブが一体に形成されている。

本発明において、前記被覆部に設けられたリブが被覆部の上部からリアクトルの外方に向かって庇状に張り出したものであり、このリブと前記被覆部に対して補強板を一体に形成することができる。

本発明において、前記被覆部におけるケースの内面と対向する側面に凹部が形成され、前記組立体とケースとの間に隙間が形成され、その隙間と前記被覆部側面の凹部に充填材を充填して固化することができる。

本発明において、端子台に装着する端子の一部を上方に立ち上げ、その立ち上がり部分に、同じく上方に突出したコイルの端部を接続することができる。

本発明によれば、コアを埋設した樹脂成形品に、端子台を固定するボルトとケースとの絶縁距離を増加させる凸部を形成することで、ボルトとケースを近接させても十分な絶縁距離を確保することができる。その結果、端子台を成形品におけるコアの上部に配置することが可能になり、リアクトルの小型化が可能となる。

成形品の表面にリブを形成した場合には、そのリブにより成形品の強度を向上させることが可能になり、たとえウェルドラインが発生しても、十分な強度を確保できる。成形品の表面に、凹部を形成した場合には、この凹部内に充填材を流入させることで、ケース内に充填する充填材と成形品との接着強度を確保できる。

第１実施形態のリアクトルの分解斜視図。 図１のリアクトルの端子台を取り外した状態の斜視図。 図１のリアクトルの成形品部分を露出させた状態の斜視図。 図１のリアクトルの断面図。 図１のリアクトルの成形品に形成したリブと凹部を示す斜視図。 図１のリアクトルの絶縁距離を示す断面図。

１．第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態を図１から図６に従って具体的に説明する。

（１）構成
本実施形態のリアクトルは、環状コア１を有するもので、この環状コア１は、そのヨーク部を構成する２つのＵ字型コア１ａ，１ｂと、左右の脚部を構成する各３個のＩ字型コア１ｃとから成る。これらＵ字型コア１ａ，１ｂとＩ字型コア１ｃは、スペーサ１ｄを介して接続されている。

環状コア１は、その外周に設けられたボビン側と端子側の２つの樹脂成形品２，３によって被覆されている。ボビン側の成形品２は、筒状をした左右のボビン２２ａ，２２ｂと、これらを繋ぐように設けられたコア被覆部２１を有する。被覆部２１の内部に第１のＵ字型コア１ａがモールド成形法によって埋設されている。左右のボビン２２ａ，２２ｂ内には、各３個のＩ字型コア１ｃがボビン先端の開口部から挿入されている。端子側の成形品３は、コア被覆部３１を備え、その内部に第２のＵ字型コア１ｂがモールド成形法によって埋設されている。

ボビン側と端子側の被覆部２１，３１には、環状コア１をケース４に固定するための金具２３，３３が埋設されている。金具２３，３３の先端は、被覆部２１，３１の表面から突出し、その部分に環状コア１をケース４に固定するためのねじ挿入穴２４，３４が設けられている。このねじ挿入穴２４，３４に差し込んだねじ４１ａ，４１ｂを、ケース４のねじ穴４２ａ，４２ｂに締結することで、環状コア１とケース４は固定される。

ボビン側と端子側の被覆部２１，３１の内側には、左右のボビン２２ａ，２２ｂに挟まれるような位置に、センサを保持するための支持板２５，３５が設けられている。なお、端子側被覆部３１に設けられた支持板３５は、図４の断面図に現れている。この支持板２５，３５は、それぞれ三角形の部材で、環状コア１の組立時において、両者の隙間にセンサを挿入する。センサのリード線６１は、ボビン側の被覆部２１側に引き出され、その先端にコネクタ６２が接続されている。

ボビン２２ａ，２２ｂの外周には、左右のコイル５１ａ，５１ｂが巻回されている。これら左右のコイル５１ａ，５１ｂは、１本の導体によって構成され、その両端は、端子側の被覆部３１において上方に引き出されている。端子側の被覆部３１の上部には、それと別体に樹脂製の端子台７１が設けられている。端子台７１には、２個の凹部７２ａ，７２ｂが設けられ、その内側にそれぞれ金属製の端子７３ａ，７３ｂが固定されている。端子７３ａ，７３ｂの一部は、上方に立ち上がっており、その立ち上がり部分にコイル５１ａ，５１ｂの端部が接続されている。

前記凹部７２ａ，７２ｂと端子７３ａ，７３ｂの中央にはボルト挿入穴７５ａ，７５ｂ及び７６ａ，７６ｂが開口している。凹部７２ａ，７２ｂの下方にはナット７７ａ，７７ｂが設けられている。図６の断面図に示すように、挿入穴７５ａ，７５ｂ及び７６ａ，７６ｂを通して差し込んだボルト８をナット７７ａ，７７ｂに締結することにより、端子７３ａ，７３ｂに対して外部の配線を固定する。端子台７１には、ねじ挿入穴７４ａ，７４ｂが設けられ、このねじ挿入穴７４ａ，７４ｂに差し込んだねじ４３ａ，４３ｂを、ケース４のねじ穴４４ａ，４４ｂに締結することで、端子台７１はケース４に固定される。

端子側の被覆部３１の上面には、ナット７７ａ，７７ｂに締結したボルト８の先端を囲むように２つのリング状のリブ３６ａ，３６ｂが設けられている。このリブ３６ａ，３６ｂは、図６の断面図に示すように、ボルト８の先端とケース４の上部との絶縁距離を長くするために設けられている。したがって、必ずしもリング状とする必要はなく、絶縁破壊を防止するのに適した位置と形状を有するものであれば良い。

本実施形態において、リブ３６ａ，３６ｂの底部は被覆部３１の上面から庇状に張り出して設けられ、その底部と被覆部３１の垂直な側面との間には、リブ３６ａ，３６ｂを下から支えるような形状をした複数の補強板３７が、リブ３６ａ，３６ｂ及び被覆部３１と一体に形成されている。

被覆部３１におけるケース４の内面と対向する側面には、格子状にリブを形成することで、複数の凹部３８が形成されている。凹部３８は、被覆部３１の側面すべてに形成する必要はなく、一部でも良い。本発明において、凹部３８の形状や寸法には特に限定がなく、その内部に充填材９が流入しやすい構造であることが好ましい。

前記のような構成を有する環状コア１、樹脂成形品２，３及び左右のコイル５１ａ，５１ｂは、組み立てられた状態でケース４内に収納され、金具２３，３３をねじ止めすることでケース４に固定される。この場合、樹脂成形品２，３及び左右のコイル５１ａ，５１ｂの外周とケース４の内面との間に所定の隙間が保たれるように固定する。その隙間に充填材９を充填して固化することで、ケース４と組み立てられた環状コア１を一体化する。

（２）作用効果
前記のような構成を有する第１実施形態によれば、図６の断面図に示すように、ボルト８の先端部の周囲にリブ３６ａ，３６ｂを設けたので、図中実線で示すように、ボルト８とケース４との絶縁距離が増加する。リブ３６ａ，３６ｂが存在しない場合は、図中点線で示すように、絶縁距離が短くなるので、絶縁破壊が発生し易いが、本実施形態によれば、ボルト８とケース４との直線距離は短くても、高い絶縁性能を確保できる。
その結果、端子台７１を樹脂成形品３の平面投影範囲内に収納することが可能となり、リアクトルの小型化を達成できる。

リブ３６ａ，３６ｂを被覆部３１の上面から庇状に張り出して設けることで、被覆部３１内に埋設したＵ字型コア１ｂとボルト８の先端とが干渉することがなく、Ｕ字型コア１ｂの上面に肉厚の樹脂層を形成する必要がないので、被覆部３１全体を薄くすることができる。庇状に張り出したリブ３６ａ，３６ｂは補強板３７によって支持されるので、その部分の樹脂を薄くしても、強度上の問題は生じない。その結果、全体として樹脂の使用量を削減しつつ、十分な強度を確保できる。

被覆部３１の側面に複数の凹部３８を形成したので、組立体とケース４の隙間に充填した充填材９が凹部３８に流入して固化し、充填材９と組立体との接合強度が増加する。その結果、外部から衝撃が加わった場合に、組立体がケース４内から飛び出ることを防止することができ、リアクトルの対振動特性を向上できる。

特許文献１〜３に記載のように、端子台７１をケース４の外側に配置すると、コイル５１ａ，５１ｂの端部を曲げ加工して端子台７１側に引き出す必要があり、コイル端部の処理が複雑になる。これに対して、本実施形態では、端子台７１に装着する端子７３ａ，７３ｂの一部を上方に立ち上げ、その立ち上がり部分にコイル５１ａ，５１ｂの端部を接続したので、コイル５１ａ，５１ｂの端部をコイルの巻回方向に伸ばしたままで端子７３ａ，７３ｂとの接続が可能であるから、コイル端部の加工も不要である。

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、下記に示す他の実施形態も包含する。

（１）前記実施形態は、端子台がケース４の平面投影範囲内に収まるようなものとしたが、端子台７１の一部が樹脂成形品２の平面投影範囲から突出したり、ケースの周囲から突出しても構わない。

（２）コアとしては、２つのＵ字型コアを環状に組み合わせたものや、２つのＵ字型コアと複数のＩ字型コアを環状に組み合わせたものを使用できる。環状のコアに、左右の脚部と平行に中心脚を設け、その部分にコイルを巻回したコアも使用可能である。環状のコアを１部材から構成したものでも良い。

（３）ボビン内部にＩ字型コアを嵌め込んで固定したが、Ｕ字型のコアと同様に、Ｉ字型コアを成形品２内にモールド成形法により埋設しても良い。

（４）図示の実施形態は、端子台７１をケース４に固定したが、被覆部３１にねじ止めしても良い。端子台７１を被覆部３１と樹脂によって一体成形することも可能である。

（５）図示の実施形態は、一方の被覆部３１に端子台７１を設けたが、コイルの２つの端部を被覆部２１と３１にそれぞれ引き出す場合には、各被覆部２１，３１にそれぞれ端子台を設けることもできる。図の実施形態は、ボビン２２ａ，２２ｂを設けた樹脂成形品２にコネクタ６２を配置し、反対側の樹脂成形品３に端子台７１を設けたが、コネクタ６２と端子台７１の位置を逆にしても良い。

（６）端子台から引き出す配線の方向は、コイルの軸方向と同一でも、軸方向と直角の方向のいずれでも良い。

（７）ケースの形状は、図示のような上面が開口した箱形のもの以外に、縁が浅い皿状、あるいは板状のものを使用することもできる。

１…環状コア
１ａ，１ｂ…Ｕ字型コア
１ｃ…Ｉ型コア
１ｄ…スペーサ
１ｅ…露出部
２，３…樹脂成形品
２１，３１…被覆部
２１ａ，３１ａ…開口部
２２ａ，２２ｂ…ボビン
２３，３３…金具
２４，３４…ねじ挿入穴
２５，３５…支持板
３６ａ，３６ｂ…リブ
３７…補強板
３８…凹部
４…ケース
４１ａ，４１ｂ，４３ａ，４３ｂ…ねじ
４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂ…ねじ穴
５１ａ，５１ｂ…コイル
６１…リード線
６２…コネクタ
７１…端子台
７２ａ，７２ｂ…凹部
７３ａ，７３ｂ…端子
７４ａ，７４ｂ…ねじ挿入穴
７５ａ，７５ｂ，７６ａ，７６ｂ…ボルト挿入穴
７７ａ，７７ｂ…ナット
８…ボルト
９…充填材

Claims (4)

1. 環状コアと、
   この環状コアの脚部の外周に巻かれたコイルと、
   前記コイルのボビンとコアの被覆部が一体に形成され、前記環状コアを埋設してなる樹脂成形品と、
   前記環状コアを埋設した樹脂成形品と、前記ボビンに巻かれたコイルとを有する組立体が収容された金属製のケースと、
   前記コイルの端部に外部の配線を接続するための端子を設けた端子台と、
   前記端子台において、前記外部の配線を前記端子に締結固定するボルトと、
   を備え、
   前記被覆部の上部に前記端子台が配設されると共に、前記ボルトが前記ケースの上部に配設され、
   前記被覆部には前記ボルトの先端と前記ケースの上部との間に、前記端子台の前記ボルトと前記ケースとの絶縁距離を増加するためのリブが一体に形成されている、
   ことを特徴とするリアクトル。
2. 前記被覆部に設けられたリブが被覆部の上部からリアクトルの外方に向かって庇状に張り出したものであり、このリブと前記被覆部に対して補強板が一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記被覆部におけるケースの内面と対向する側面に凹部が形成され、前記組立体とケースとの間に隙間が形成され、その隙間と前記被覆部側面の凹部に充填材が充填され固化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. 端子台に装着する端子の一部を上方に立ち上げ、その立ち上がり部分に、同じく上方に突出したコイルの端部を接続したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のリアクトル。