JP6280592B2 - リアクトル - Google Patents

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Description

本発明は、リアクトル本体をケースに固定する際の公差管理を緩和するリアクトルに関する。
リアクトルは、ハイブリッド自動車や電気自動車の駆動システム等をはじめ、種々の用途で使用されている。例えば、車載用の昇圧回路に用いられるリアクトルとして、磁性材からなる環状コアと、当該環状コアの外周を覆う樹脂部材と、樹脂部材を介して環状コアの外周の一部に巻かれたコイルとを備えたリアクトル本体が、金属製のケースに収容されたものが多く用いられる。環状コアの周囲に樹脂を配置して樹脂部材を形成するには、一般には、モールド成形法が採用されている。
リアクトル本体をケースに固定するには、従来から、リアクトル本体をケースに収容し、ネジで締結してケースに固定する方法が採用されている(例えば、特許文献1参照)。すなわち、リアクトル本体には先端にネジ穴が設けられた金属製の固定具が設けられており、当該ネジ穴とケースに設けられたネジ穴とを一致させて、両方のネジ穴にネジを差し込んで締結することでリアクトル本体をケースに対して固定する。
特開2013−229406号公報
従来、リアクトル本体をケースに固定するための金属製の固定具は、リアクトル本体の四隅に設けられ、リアクトル本体は合計4箇所でネジ締結によりケースに固定されていた。
以降、リアクトル本体を4箇所でケースに固定することを、「4点固定」と言うと、4点固定の場合、リアクトル本体における各固定箇所の高さ方向の位置公差を厳密に管理する必要がある。すなわち、4点固定の場合、固定箇所の4点全てが同一平面上になければ、リアクトル本体に歪みが生じた状態で固定されることになるため、例えば固定具である金属板など各部材の破壊へと繋がってしまう。
そのため、上記の4点のリアクトル本体の高さ方向の公差管理をするために、各部材の寸法を厳密にする必要があり、また、リアクトル本体をケースに高精度に押さえる治具装置を用いる必要があり、コストの増大に繋がっていた。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、リアクトル本体の高さ方向の厳密な公差管理を無くして低コスト化できるリアクトルを提供することにある。
本発明のリアクトルは、コアを有するリアクトル本体と、前記リアクトル本体を収容するケースと、を備えるリアクトルであって、次の構成を有することを特徴とする。
(1)前記リアクトル本体は、当該リアクトル本体を前記ケースに対して固定するための3つの固定部と、前記3つの固定部により形成される一平面と、を有すること。
(2)前記ケースは、側壁と、前記側壁に設けられ、前記固定部を取り付けるための取付部と、を有すること。
(3)前記取付部うち、少なくとも1つが前記側壁の角部を外れて辺の位置に配置されていること。
)前記リアクトル本体は、前記一平面を保って前記取付部に前記固定部が取り付けられ固定されていること。
(5)前記側壁は、可撓性を有すること。
本発明のリアクトルにおいて、次の構成を有していても良い
(6)前記リアクトル本体は、前記コアの周囲を被覆する樹脂部材を有し、前記樹脂部材には、前記コアを被覆する箇所から一続きに一体成形された前記固定部が設けられていること。
(7)前記取付部は、前記側壁の上面に設けられ、前記側壁の高さは、前記ケースが備える開口が前記リアクトル本体と前記ケースの線膨張差により変形する高さであること。
(8)前記コアは、環状コアであって、前記環状コアは、2つ以上の脚部と、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、前記3つの固定部は、第1の固定部と第2の固定部と第3の固定部であって、前記第3の固定部は一方の前記ヨーク部側に設けられ、前記第1の固定部及び前記第2の固定部は他方の前記ヨーク部側に設けられていること。
(9)前記コアは、環状コアであって、前記環状コアは、2つ以上の脚部と、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、前記第3の固定部は一方の前記ヨーク部の中央部分に設けられ、前記第3の固定部と前記第1の固定部とを結んだ線及び前記第3の固定部と前記第2の固定部とを結んだ線との長さが等しく、前記一平面が二等辺三角形状であること。
(10)前記第3の固定部は、前記ヨーク部と対向する前記側壁の上縁に配置される前記取付部に固定され、前記第1の固定部及び前記第2の固定部は、前記第3の固定部が固定される前記側壁と対向する側の前記側壁の上縁に配置される前記取付部に固定されていること。
(11)前記第1の固定部及び前記第2の固定部は、前記ヨーク部の屈曲部から外方に延びる向きに形成され、前記取付部は、2つの前記側壁により形成される角部に設けられ、前記屈曲部から外方に延びる向きに形成された前記固定部が取り付けられること。
(12)前記脚部は、複数のI字型コアが同一方向に積層されて接続されており、前記ヨーク部と前記脚部、及び/又は前記I字型コア同士、を接着剤で接合して前記環状コアが形成されていること。
(13)前記コアの周囲を巻回するように前記樹脂部材に装着されたコイルと、一端が前記コイルと電気的に接続され、他端が外部機器と締結により電気的に接続される端子と、を備え、前記固定部の2つが前記端子の両脇に設けられていること。
(14)前記ケースは、アルミニウム、樹脂、鉄、マグネシウム、亜鉛の何れか又はこれらの2種以上が含まれてなること。
また、本発明のリアクトルは、次の構成を有することを特徴とする。
コアを有するリアクトル本体と、前記リアクトル本体を収容するケースと、を備え、前記リアクトル本体は、当該リアクトル本体を前記ケースに対して固定するための3つの固定部と、前記3つの固定部により形成される一平面と、を有し、前記3つの固定部は、前記固定部を外方に延ばすとともに、可撓性を有する延長部を有し、前記ケースは、可撓性を有する側壁と、2つの前記側壁により形成される角部に設けられ、前記固定部を取り付けるための取付部と、を有し前記リアクトル本体は、前記一平面を保って前記取付部に前記固定部が取り付けられ固定されていること。
本発明によれば、リアクトル本体の高さ方向の厳密な公差管理を無くして低コスト化できるリアクトルを得ることができる。
第1の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図である。 第1の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す分解斜視図である。 第1の実施形態に係るリアクトルの平面図である。 第1の実施形態に係るリアクトルの側面図である。 比較例のリアクトルの部分斜視図である。 第2の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図である。 (a)第2の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す分解斜視図である。(b)第2の実施形態に係る延長部を示す部分斜視図である。 (a)〜(d)第1、第2の実施形態に係るケースの台座部の配置の形態を示す平面図である。(e)第1、第2の実施形態に係るケースの側壁からなる開口の形態を示す平面図である。(f)第1、第2の実施形態に係る台座部の高さが異なる形態を示す側面図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態のリアクトルについて説明する。
[1.第1の実施形態]
[1−1.概略構成]
図1は、本実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図であり、図2は、その分解斜視図である。図3は、本実施形態に係るリアクトルを平面視した模式図である。但し、簡単のため図2に示した一部の部材を省略している。
リアクトルは、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換して蓄積及び放出する電磁気部品であり、電圧の昇降圧等に使用される。本実施形態のリアクトルは、例えばハイブリッド自動車や電気自動車の駆動システム等で使用される大容量のリアクトルである。リアクトルは、これら自動車に搭載される昇圧回路の主要部品である。昇圧回路は、リアクトルの他、IGBT等の半導体スイッチング素子を有する。リアクトルは、半導体スイッチング素子のオンオフが高速に行われることにより、外部電源から供給される電気エネルギーを磁気エネルギーに変換し、当該エネルギーの蓄積及び放出を繰り返し、電圧を昇圧する。
図1及び図2に示すように、リアクトルは、環状コア10を有するリアクトル本体1と、開口40を有しリアクトル本体1を収容するケース4とを備えており、リアクトル本体1がケース4に収容された状態で固定されて構成されている。本実施形態では、リアクトル本体1は、ケース4に設置される。すなわち、リアクトル本体1の設置対象としては特に限定されないが、本実施形態では、ケース4とする。
リアクトル本体1は、環状コア10と、環状コア10の一部の外周に装着されたコイル5と、環状コア10の外周を覆い、環状コア10とコイル5とを絶縁する樹脂部材2と、リアクトル本体1を被設置対象となるケース4に対して固定するための固定部20a〜20cを有している。
環状コア10は、環状の磁性体であり、図2に示すように、環状の一部に一対の平行な直線部分と、これら直線部分を繋ぐU字形状の連結部分とを有する。環状コア10のうち、コイル5が巻回される直線部分は、磁束が発生する脚部である。コイル5が巻回されていないU字形状の連結部分は、脚部で発生した磁束が通過するヨーク部である。すなわち、ヨーク部は、一対の直線部分を繋ぐ。環状コア10内には、脚部で発生した磁束がヨーク部を通過することで、環状の閉じた磁気回路が形成される。
樹脂部材2は、環状コア10の外周を覆っており、全体として環状コア10と同じく、環状形状を有する。すなわち、樹脂部材2は、一対の平行な直線部分とこれら直線部分を繋ぐ連結部分とを有している。本実施形態では、樹脂部材2は、二分割されて構成されており、樹脂体21と樹脂体22とを有する。
樹脂体22は、一対の直線部22a、22bとこれら直線部22a、22bを繋ぐU字形状の連結部22cとを有する。直線部22a、22bは、環状コア10の1対の直線部分を覆う。連結部22cは、環状コア10のU字形状の連結部分を覆う。連結部22cは、第1の連結部の一例である。樹脂体21は、C字形状の連結部21aを有する。本例の連結部21aは、樹脂体22の直線部22a、22bと接続される突出部23a、23bを有している。連結部21aは、第2の連結部の一例である。樹脂体21の突出部23a、23bは、樹脂体22の直線部22a、22bよりも短い。直線部22a、22bはコイル5が装着される部分であり、ボビンとも称される。一対の直線部22a、22bが樹脂部材2の一対の直線部分であり、連結部22c、21aが一対の直線部分を繋ぐ連結部分である。
このように、リアクトル本体1は、環状コア10の形状に倣って、一対の平行な直線部分と当該直線部分を繋ぐ連結部分とからなる環状形状を有している。
このようなリアクトル本体1は、略直方体の収容スペースを有するケース4に固定される。この固定のため、リアクトル本体1には、3つの固定部20a〜20cが設けられている。
固定部20a〜20cは、樹脂部材2の一部として構成されている。すなわち、固定部20a、20bは、樹脂体21の環状コア10を被覆する連結部21aから膨出するように、連結部21aと一体成形により設けられ、固定部20cは、樹脂体22の環状コア10を被覆する連結部22cから膨出するように、連結部22cと一体成形により設けられている。本実施形態では、固定部20a〜20cは、図3に示すように、二等辺三角形状に配置されている。すなわち、固定部20a、20bが連結部21aの両脇に設けられ、固定部20cが連結部22cの中央部分に設けられている。なお、連結部21aの両脇とは、図3に示す平面において直線部22a、22bの直線の方向とは垂直な方向における、連結部21aの両端を指す。また、連結部22cの中央部分とは、当該垂直な方向における、連結部22cの中央部分を指す。
ケース4は、図2に示すように、上面に開口40を備えるバスタブ形状を有し、その底部から上方に立設された側壁41を備える。この側壁41の上面(または上縁)には、第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cを載置し、リアクトル本体1を固定するための台座部42a、42b、42cが設けられている。台座部42a、42b、42cは、リアクトル本体1が取り付けられる部材であり、取付部として機能する。台座部42a、42b、42cは、第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cを載置できるように、二等辺三角形状に配置されている。
第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cにはネジ孔201a、201b、201cが設けられている。台座部42a、42b、42cにはネジ穴421a、421b、421cが設けられている。リアクトル本体1とケース4は、台座部42a、42b、42cに第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cが載置された状態で、ネジ孔201a、201b、201c及びネジ穴421a、421b、421cを介してネジ30a、30b、30cにより締結されて固定される。
ここで、この固定の際には、第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cは、これら3つの固定部20a、20b、20cにより形成される一平面が平面を保ったまま、台座部42a、42b、42cに載置されて固定されており、リアクトル本体1に無理な歪みや応力が加わらないようになっている。
本例では、ネジ30a、30b、30cによる締結の前後で、3つの固定部20a、20b、20cが形成する一平面が維持される。つまり、当該一平面の形状に歪を生じず、また、リアクトル本体1に対する一平面の相対位置および傾きも維持される。一例として、第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cの成す平面と台座部42a、42b、42cの成す平面とが平行になっており、固定された状態では、両平面が同一平面上に位置する。なお、3つの固定部20a、20b、20cによる形成される一平面は、例えば、3つの固定部20a、20b、20cを点として見たとき、それぞれの点を最短距離で結んだ時に作られる平面である。一例として当該点は、それぞれの固定部20a、20b、20cの、ケース4と対向する面におけるネジ孔201の中心点である。本例では、3つの固定部20a、20b、20cは三角形状の一平面を形成する。
リアクトル本体1とケース4との隙間には充填材が充填・固化され、充填樹脂部6が形成されている。充填材には、リアクトル本体1の放熱性能の確保及びリアクトル本体1からケース4への振動伝搬の軽減のため、比較的柔らかく熱伝導性の高い樹脂が適している。
[1−2.詳細構成]
次に、本実施形態のリアクトルの各構成について、詳細に説明する。
[1−2−1.リアクトル本体]
(環状コア)
環状コア10は、圧粉磁心、フェライト磁心、又は積層鋼板などの磁性体である。環状コア10は、図2に示すように、複数のコア部材11〜13と、複数のスペーサ14とを有し、各コア部材11〜13間にスペーサ14を配置して接着剤によって環状になるように接続されている。
本実施形態のコア部材は、左右の脚部を構成する複数のI字型コア13と、ヨーク部を構成する2つのU字型コア11、12である。I字型コア13は略直方体の磁性体である。複数のI字型コア13を積層して脚部を形成する。なおI字型コア13は直方体に限らず円柱、楕円柱、多角形であってもよい。U字型コア11、12はU字型形状を有する磁性体である。U字型コア11、12の断面形状は四角形である。断面形状は四角形に限らず多角形、正円、楕円であってもよい。なおU字型コア11、12は、コアの外周側の角が切り落とされた屈曲部110、120を有する形状となっている。又、U字型コア11、12は図2に示すように、継部15とその継部15の両脇から対向するU字型コア11、12に向かって延びる凸部16とで構成されている。例えば、2つのU字型コアの凸部16の端面同士を突き合わせて環状のコアを形成する場合、継部15をヨーク部と解し、凸部16を脚部と解することができる。
スペーサ14は、板状のギャップスペーサである。このスペーサ14は、各コア部材11〜13間に配置されており、接着剤によってスペーサ14の両側のコア部材11〜13の接着端面と接着固定される。スペーサ14は、コア部材11〜13間に所定幅の磁気的なギャップを与え、リアクトルの高電流側のインダクタンス低下を防止する。スペーサ14の材料としては、非磁性体、セラミック、非金属、樹脂、炭素繊維、若しくはこれら二種以上の合成材又はギャップ紙を用いることができる。エアギャップとしても良い。なお、スペーサ14は必ずしも設けなくても良い。
(樹脂部材)
樹脂部材2は、環状コア10の外周を樹脂により被覆している部材である。従って、樹脂部材2は、環状コア10の形状に倣って環状に形成されている。樹脂部材2の一部の外周にはコイル5が巻回されており、樹脂部材2は、環状コア10とコイル5とを絶縁する。
樹脂部材2を構成する樹脂の種類としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、BMC(Bulk Molding Compound)、PPS(Polyphenylene Sulfide)、PBT(Polybutylene Terephthalate)等が挙げられる。
樹脂部材2は、二分割されている。すなわち、樹脂部材2は、略C字形状の樹脂体21と、略U字形状の樹脂体22とを別々に成形しておき、互いの端部を突き合わせることで構成される。樹脂体21と樹脂体22とを別々に成形するのは、環状コア10の脚部を構成するI字型コア13を内部に収容するため、及び、コイル5をはめ込んで樹脂部材2にコイル5を装着するためである。
樹脂体22は、一対の筒状の直線部22a、22bと、これら直線部22a、22bを繋ぐ連結部22cと、固定部20cとを有する。樹脂体21は、C字形状の連結部21aと、フック21bと、端子被覆部21cと、固定部20a、20bと、を有する。
樹脂体21、22は、樹脂により一体成形された部材である。すなわち、樹脂体21を構成する連結部21a、フック21b、端子被覆部21c、及び固定部20a、20bは、継ぎ目無く一続きに構成されている。樹脂体22を構成する直線部22a、22b、連結部22c、及び固定部20cも同様に継ぎ目無く一続きに構成されている。
連結部21a、22cの内部には、U字型コア11、12がモールド成形法によって埋め込まれている。換言すれば、連結部21a、22cは、U字型コア11、12の被覆部であり、連結部21a、22cに覆われたU字型コア11、12の外周部分が、連結部21a、22cの内周とフィットしている。但し、U字型コア11、12の接着端面は露出するようになっている。
直線部22a、22bは、環状コア10の直線部分を被覆する被覆部である。すなわち、直線部22a、22bの内部には、環状コア10の直線方向に沿って、I字型コア13、スペーサ14が交互に積層して配置されている。直線部22a、22bの先端には開口部がそれぞれ設けられており、直線部22a、22bの開口部からI字型コア13、スペーサ14が挿入される。
端子被覆部21cは、U字型コア11の上面に沿うように配置されたバスバー71を被覆している。バスバー71については、後述する。
第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cは、リアクトル本体1の側部に、二等辺三角形を形成するように設けられている。第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cは、樹脂部材2に設けられ、ケース4の側壁41が形成する四角形のうちの一辺の両端、及び当該一辺と対向する辺の中点に対応する位置に設けられている。換言すると、第3の固定部20cは、ヨーク部であるU字型コア12を覆う樹脂体22の連結部22cの中央部分からその外方に突出されるように形成されている。第1の固定部20aと第2の固定部20bは、ヨーク部であるU字型コア11を覆う樹脂体21の連結部21aの両脇からその外方に突出されるように形成されている。固定部を突出させる向きは特に限定されず、また2つの固定部が同じ向きでなくてもよい。また樹脂体21と一続きとなっていればどの箇所から固定部が突出されていてもよい。
具体的には、本実施形態では、第1、第2の固定部20a、20bは、樹脂体21のコアを被覆する連結部21aの両脇から膨出し、バスバー71の両脇に端子被覆部21cに隣接して設けられている。特に、第1、第2の固定部20a、20bは、樹脂体21に埋め込まれるバスバー71の、外部機器の配線との締結箇所の周囲に設けられている。第3の固定部20cは、連結部22cの中央部分から膨出して設けられている。第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cには、ネジ締結するためのネジ孔201a、201b、201cがそれぞれ設けられている。このネジ孔201a、201b、201cには、円筒状の金属又は樹脂製のカラー31a、31b、31cが設けられている。
第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cは、ケース4の台座部42a、42b、42cに載置され、ネジ孔201a、201b、201cにネジ30a、30b、30cが差し込まれてネジ締結により、リアクトル本体1がケース4に固定される。
第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cは、リアクトル本体1のケース4への固定強度を向上させる構成を有する。本実施形態では、その構成の一例として、第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cを、環状コア10を被覆する連結部21a、22cと樹脂により一体成形している。言い換えると、第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cは、全体として応力を加えても変形しない程度の樹脂の塊として構成している。但し、上記のように第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cにはネジ孔201a、201b、201c及びカラー31a、31b、31cが設けられている。
第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cは、リアクトル本体1とケース4との線膨張差吸収のため、リアクトル本体1の半分の高さより上側に設けられることが好ましい。また、第1、第2の固定部20a、20bについては、その高さ方向の厚みを、応力による変形を抑制する程度として、リアクトル本体1の高さの1/3程度としている。第1、第2の固定部20a、20bの当該厚みは、リアクトル本体1の高さの1/4以上であってもよい。また、第1、第2の固定部20a、20bの当該厚みは、半分以下であってもよい。
図4は、リアクトルの側面図である。但し、後述の端子台73は図示していない。図4に示すように、第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cは、同一平面P上に設けられている。すなわち、ここでは、第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cのケース4に接する底部の高さが同一平面P上に位置している。本例においては、リアクトル本体1をケース4に載置した状態で、第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cと、ケース4の側壁41の上縁が同一平面P上に位置している。
連結部21aには、当該連結部21aから延びるようにフック21bが設けられ、後述する温度センサ9の位置決めに用いられる。なお、フック21bは、樹脂体21とは別部材として成形し、リアクトル本体1内であるコイル51a、51bの間に設けても良い。
連結部22cの表面には、他の部材を接続可能な樹脂製のコネクタ8が設けられている。本実施形態では、このコネクタ8に温度センサ9が取り付けられている。図2に示すように、温度センサ9は、温度検出部9aと、温度検出部9aに接続されたリード線9bとからなる。
温度検出部9aは、フック21bにより位置決めされてコイル51a、51bの間に配置され、リアクトル内部の温度を検出する。リード線9bはフック21bに巻回され、連結部22cに設けられた位置決め通し穴を通って端部がコネクタ8に取り付けられており、温度検出部9aが検出した温度情報をリアクトル外部に伝達する。温度センサ9としては、例えば、温度変化に対して電気抵抗が変化するサーミスタを用いることができるが、これに限定されない。
(コイル)
コイル5は、エナメルなどの絶縁被覆を有する導線である。本実施形態では、コイル5は、平角線のエッジワイズコイルである。但し、コイル5の線材や巻き方は平角線のエッジワイズコイルに限定されず、他の形態であっても良い。
コイル5は、左右のコイル51a、51bを有し、これらの一端部がコイル51a、51bと同じ素材でなる連結線51cによって連結されている。コイル5は、コイル51a、51bが環状コア10の周囲を巻回するように、樹脂部材2の一対の直線部分の外周に装着されている。
コイル51aの端部52aとコイル51bの端部52bは樹脂体21の連結部21a上方に引き出されており、接続端子である2本のバスバー71、72の端部に接続されている。バスバー71は、端子被覆部21cにその一部が被覆され、バスバー72は、樹脂からなる端子台73にその一部が被覆されている。
バスバー71、72は、平板が屈曲して構成されており、一端部がコイル51a、51bの端部52a、52bに溶接等により電気的に接続され、他端が丸平板状に形成され、中央に穴が設けられている。この穴を用いてバスバー71,72は、外部電源などの外部機器の配線と電気的に接続される。外部電源から電力供給されると、コイル51a、51bに電流が流れてコイル51a、51bを突き抜ける磁束が発生し、環状コア10内に環状の閉じた磁気回路が形成される。
[1−2−2.ケース]
次に、ケース4について詳細に説明する。ケース4は、上面に開口40を備えたバスタブ形状を有しており、リアクトル本体1を収容する。ケース4は、その底部の縁から側壁41が、四角形を形成するように上方に向かって立設されている。開口40は側壁41の上縁により形成され、リアクトル本体1の収容部分は、側壁41及び底部が囲んで形成される。
側壁41の上面には、台座部42a、42b、42cが設けられている。台座部42a、42b、42cは、第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cを載置する座面を有する。本実施形態では、台座部42a、42bは、ケース4の隅、すなわちケース4の開口40を成す4辺のうち、1辺の両端に設けられている。換言すると、隣り合う2つの側壁41が成す略直角形状の角部44a、44bに台座部42a、42bが設けられている。台座部42cは、当該1辺と対向する辺の中央部分に設けられている。換言すれば、台座部42a、42b、42cは、第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cと同様に二等辺三角形状に配置されている。台座部42a、42b、42cが成す平面は、第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cが成す平面と平行であり、リアクトル本体1がケース4に固定された状態では、両平面は同一平面上に位置する。3つの固定部を二等辺三角形状とすることで各固定部にかかる応力が分散され、1つの固定部に偏って応力がかかることを抑えることができる。三角形状は正三角形としてもよい。3辺の長さを均等にすることでより応力の偏りを抑制することができる。
ケース4は、少なくとも側壁41が可撓性を有する。本実施形態では、可撓性を有するために、一つの手段として、ケース4は、アルミニウム、樹脂、鉄、マグネシウム、亜鉛、又はこれらの少なくとも2種以上が含まれてなる。ケース4は、例えばアルミニウム合金等、熱伝導性が高く軽量な金属で形成されていても良い。ケース4の底部は、比較的硬い金属である鉄やマグネシウムで構成し、側壁41は比較的可撓性の高いアルミニウムで構成しても良い。線膨張差は、線膨張係数と物体の温度差と物体の大きさとを乗じて算出することができる。例えば、リアクトル本体1は、樹脂部材2と環状コア10とを考慮すると線膨張係数は10〜15×10−6と想定でき、ケース4はアルミニウム製であれば、線膨張係数は20〜25×10−6である。
また、台座部42a〜42cの高さは、可撓性を有する高さに設定されている。言い換えると、台座部42a〜42cの高さは、開口40がリアクトル本体1とケース4の線膨張差による変形を吸収する高さになっている。リアクトル本体1とケース4の線膨張差による変形を吸収するには、例えば、リアクトル本体1の半分の高さより上側に側壁41の上縁が設けられるように側壁41の高さを高くしたり、側壁41の厚みを例えば2mm程度と薄くしたりする。側壁41に凹部を設けたり穴を設けるなどして可撓性を向上させてもよい。側壁41に穴を設ける場合、充填樹脂部6の高さよりも上部に設けるとよい。また、ケース4においてリアクトル本体1を収容する収容スペースの深さが、リアクトル本体1の高さの半分以上となるように、側壁41が形成されていてもよい。
ケース4が可撓性を有するためには、上記の素材の選択により実現しても良いし、台座部42a〜42cの設ける高さにより実現しても良いし、これらの両方の手段を講じて実現しても良い。本実施形態では、側壁41の可撓性を利用できるように、側壁41の上面に台座部42a〜42cを設けている。
なお、リアクトル本体1がケース4に収容され、第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cが台座部42a、42b、42cに載置された状態では、収容された部分の周囲とケース4との間には隙間がある。リアクトル本体1は、ケース4の側壁41に引っかかるようにして支持されるとともに、当該隙間には、充填樹脂部6が充填及び固化されており、充填樹脂部6によっても支持される。
台座部42a、42b、42cの座面には、ネジ穴421a、421b、421cが設けられており、第1、第2、第3の固定部20a、20b、20cのネジ孔201a、201b、201cと位置合わせしてネジ30a、30b、30cで締結される。なお、ケース4には、バスバー72が設けられた端子台73を設置する台座部43が延設して設けられており、ボルト73a、73bの締結により端子台73が固定される。
[2.第2の実施形態]
第2の実施形態は、第1の実施形態の固定部や台座部の位置を変更した形態である。U字型コアとI字型コアで環状コアを形成し、複数のコアを2つの樹脂部材に組み込み、2つの樹脂部材を組合わせて環状コアを形成する形態については第1の実施形態と同じである。そのためここでは第1の実施形態と異なる点について説明する。
図6、図7(a)に示すように、リアクトル10のコアを樹脂部材で覆い、その樹脂部材と一体に形成した第1、第2、第3の固定部20d、20e、20fを設ける。第1、第2、第3の固定部20d、20e、20fは樹脂部材20からその樹脂部材を延長した延長部231d、231e、231fを設け、その先端にネジ孔201d、201e、201fを設ける。ただし必ずしも固定部に延長部を設ける必要はない。また、一部の固定部にだけ延長部を設けてもよく、一部の固定部の延長部の長さを異ならせてもよい。一例として、図3に示した第1の実施形態における第3の固定部20cには延長部が設けられていないか、または、第3の固定部20cにおける延長部は他の固定部における延長部よりも短い。なおネジ孔に円筒状のカラーを設ける点は第1の実施形態と同様である。ケース40の角部44d、44e、44fに台座部42d、42e、42fを設ける。台座部42d、42eは、ケース40の側壁41からケースの内側に側壁を突出させ、その先端にネジ穴421d、421eを設ける。また台座部42fにネジ穴421fを設ける。ネジ穴421d、421e、421fは、ネジ孔201d、201e、201fと位置合わせしてネジ30d、30e、30fで締結される。なお本実施形態では、U字型コア11、12の屈曲部110、120部分の樹脂部材と対向する側壁41とは、略平行に形成されており、側壁と樹脂部材との間に極力デッドスペースが生じないようにしている。
第1、第2の固定部20d、20eについて、ネジ孔201d、201eの傍に突起部210d、210eを設ける。本例の突起部210d、210eは、リアクトル10の高さ方向に突出する。突起部210d、210eは、延長部231d、231eよりも、ケース4側に突出している。また台座部42d、42eについて、ネジ穴421d、421eの傍ら、側壁41の上部に位置決め用穴431d、431eを設ける。位置決め用穴431d、431eに突起部210d、210eが挿入されることで、リアクトル10をケース40に収納する際に、ケース40に対するリアクトル10の位置決めを容易に行うことができる。また延長部231d、231e、231fを設けて固定部を台座部に固定することで、リアクトルが発する振動や外部からの振動を吸収したり、固定部にかかる応力を分散させることができる。
図7(b)は、延長部231eを示す部分斜視図である。なお、図7(b)は延長部231eを示すが、延長部231d、231fも、延長部231eと同様の構造を有する。本例の延長部231eは、リアクトル10の高さ方向と、当該高さ方向と垂直な横方向の少なくとも一方に可撓性を有する。本例の延長部231eは、高さ方向における可撓性が、横方向における可撓性よりも高い。延長部231eを設けることで、上述したリアクトルの振動等を吸収し、または、応力を分散させることができる。
なお、固定部20eのうち、ネジ孔201eの周囲に設けられた縁部の幅をL2とする。本例において幅L2は、ネジ孔201eの周囲の縁部の幅の最小値である。延長部231の少なくとも一部分の長さL1は、縁部の幅L2より大きい。長さL1は、幅L2の倍以上であってよく、3倍以上であってもよい。なお、延長部231eの長さは、ネジ孔201eの端部と、樹脂部材20との距離を指す。
本例の延長部231eは、リアクトル10の高さ方向に湾曲した領域232eを有する。また、本例の延長部231eは、ネジ孔201eが形成された部分の固定部20eよりも薄い。これにより、延長部231eで振動等を吸収しやすくなる。
[1−3.作用効果]
(1)本実施形態のリアクトルは、環状コア10を有するリアクトル本体1と、リアクトル本体1が取り付けられる被設置対象物であるケース4と、を備え、リアクトル本体1は、リアクトル本体1をケース4に対して固定するための3つの固定部20a、20b、20c(20d、20e、20f)と、3つの固定部20a〜20c(20d〜20f)により形成される一平面と、を有し、被設置対象物であるケース4は、固定部20a〜20c(20d〜20f)を取り付けるための台座部42a、42b、42c(42d、42e、42f)を有し、リアクトル本体1は、前記一平面を保って台座部42a〜42c(42d〜42f)に固定部20a〜20c(20d〜20f)が取り付けられ固定されるようにした。特に、ケース4は、側壁41と、側壁41に設けられ、前記固定部を取り付けるための台座部42a〜42c(42d〜42f)と、を有するようにした。
これにより、ケース4の側壁41上面の台座部42a〜42c(42d〜42f)に固定される固定部20a〜20c(20d〜20f)を3つとし、これら固定部20a〜20c(20d〜20f)が同一平面上に位置することになり、所謂4点固定の場合のように、いずれかの固定点が一平面上にない場合ということが無くなる。従って、3つの固定部20a〜20c(20d〜20f)により形成される一平面がねじれることなくリアクトル本体1がケース4の台座部42a〜42c(42d〜42f)に固定されるので、リアクトル本体1に無理な応力が加わることが無くなる。すなわち、リアクトル本体1に加わる高さ方向の公差を管理する必要を無くすことができる。従って、4点固定の場合に必要であった高コストな治具装置や、公差を厳密に管理した部材を設ける必要がないので、低コスト化することができる。具体的には、4点固定の場合、±0.2mmの公差が必要であるところ、3点固定とする場合には、ケース4と、ケース4に収容されたリアクトル本体1との最小隙を超えない範囲(例えば±1mm)であれば公差管理が不要となる。
(2)リアクトル本体1は、環状コア10の周囲を被覆する樹脂部材2を有し、樹脂部材2には、環状コア10を被覆する連結部21a、22cから一続きに一体成形された固定部20a〜20c(20d〜20f)を設けるようにした。
従来の固定箇所数4点を3点と少なくしたことに伴い、固定箇所数を4点とした場合と同じ外部振動を与えられた場合には耐振動性が不利になる場合がある。本実施形態では、固定部20a〜20c(20d〜20f)を、樹脂部材2の環状コア10を被覆する箇所から、樹脂部材2と一続きに一体成形して設けた。これにより、剛性を向上させることができ、耐振動性を上げることができる。すなわち、従来の固定方法の場合、図5に示すように、薄い金属板500の先端に設けられた穴をネジで締結して固定しており、金属板の剛性が高くなくても、固定箇所数が1点分多いため、固定強度が問題にならないが、本実施形態では、環状コア10を被覆する樹脂部材2に直に固定部20a〜20c(20d〜20f)を設けるため、固定箇所が3点であっても十分な固定強度を得ることができる。
また、従来の薄い金属板による固定方法では、図5に示すように、金属板500はコアを被覆する樹脂部材501から延びて設けられており、金属板500の根元部分502に応力が集中することで、樹脂部材501にクラックが発生し、或いは樹脂部材501に変形が生じて、固定強度が低下する。また、場合によっては、その根元部分502が金属疲労し、金属板500に破断が生じる。これに対して、本実施形態によれば、金属板500を用いないので金属疲労による破断は生じない。そのため、樹脂部材2の強度のみを考慮すればよく、設計上利点がある。また、応力集中箇所がなくなるので固定強度が低下するのを抑制することができる。
(3)側壁41は、可撓性を有するようにした。これにより、リアクトル本体1とケース4との線膨張差が発生しても、側壁41がたわむ。換言すれば、開口40の形状が変形するので、発生した線膨張を吸収することができる。すなわち、リアクトル本体1とケース4は固定関係にあるため、線膨張差が発生した場合には、リアクトル本体1に応力が加わり、歪みやねじれが発生する可能性があるが、側壁41の可撓性により、線膨張差による応力はケース4に加わることになる。従って、本実施形態によれば、公差管理の緩和による低コスト化、及び強固な固定関係を得つつも、リアクトル本体1への応力低減の効果を得ることができる。例えば、環状コア10のコア部材11〜13の接着が剥がれにくくなる効果が得られ、耐振動性を向上させることができる。自動車に設置されるリアクトルは激しい温度差の条件に耐えなければならない。例えば氷点下以下でケース40やリアクトル10が収縮する場合や、100℃以上といった高温時にケース40やリアクトル10が膨張する場合がある。このような温度条件下において本実施形態の構成を採用することで、線膨張差を吸収することが可能となり、コア部材11、12、13の接着が剥がれることを防止することができる。
(4)台座部42a〜42c(42d〜42f)は、側壁41の上面に設けられ、側壁41の高さを、開口40がリアクトル本体1とケース4の線膨張差により変形する高さとした。これにより、発生した線膨張差による応力がリアクトル本体1に加わるのを緩和することができる。
(5)環状コア10の周囲を巻回するように樹脂部材2に装着されたコイル5と、一端がコイル5と電気的に接続され、他端が外部機器と締結により電気的に接続されるバスバー71と、を備え、固定部20a、20b(20d、20e)の2つがバスバー71の両脇を挟むように隣接して設けるようにした。これにより、例えば、図3の矢印Yが示すように、リアクトルに外部機器が締結される際に締結箇所周りにトルクが発生する場合であっても、バスバー71の両脇に固定部が設けられているので、リアクトル本体1に加わる応力を緩和でき、リアクトル本体1の歪みを抑制することができる。
(6)ケース4は、少なくともその側壁41がアルミニウム、樹脂、鉄、マグネシウム、亜鉛の何れか又はこれらの2種以上が含まれてなる材料からなるようにした。これにより、ケース4の側壁41に可撓性を持たせることができ、ケース4の開口40をより変形させやすくすることができる。その結果、線膨張差を吸収しやすくすることができる。
(7)略U字形コア11、12は、屈曲部110、120のように、ケース4の角部と対向するコアの角を切り落とした形状となっている。コアの角を切り落とした場所とケース4の角部はデッドスペースとなってしまう。この部分に固定部20a、20b(20d、20e、20f)を配置することでケース4の内部に台座部42a、42b(42d、42e、42f)を設けることができる。それにより台座部をケースの外側に設ける必要がなくなり、リアクトル全体の大きさを小さくすることが可能となる。
[2.他の実施形態]
本発明は、第1、第2の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。また、本発明は、下記の他の実施形態を組み合わせた形態も包含する。
(1)第1、第2の実施形態では、リアクトル本体1を設置する被設置対象をケース4としたが、ケース4に限らず、リアクトル本体1が設置できる対象であれば良い。取付台に対して固定部の樹脂部材の高さを延ばして取付台に届くように構成してもよい。又は取付台からスタッドを立てて台座部とし固定部と固定してもよい。スタッドは取付台と同様の材料で構成するとよい。その他に、天井や壁に取り付けられたケース4に設置するようにしても良い。このような場合、ケース4は上下逆さまにした状態で、又は、傾けた状態となる。
(2)第1、第2の実施形態では、固定部20a〜20c(20d〜20f)の高さを同じ高さに揃えたが、これらに形成される平面がねじれず平面を保ったままリアクトル本体1をケース4に固定できるのであれば、必ずしも同じ高さでなくても良い。例えば、固定部20a〜20c(20d〜20f)による平面を水平面から斜めにしたとしても、ケース4の台座部42a〜42c(42d〜42f)の面を固定部20a〜20c(20d〜20f)による平面と平行にしておくと良い。この場合、固定部のそれぞれの高さ、台座部のそれぞれの高さを適宜変更するとよい。
(3)第1、第2の実施形態では、2つの固定部20a、20b(20d、20e)をバスバー71の両脇に配置するようにしたが、これに限定されない。固定部20a〜20c(20d〜20f)は、最小モーメントになる位置に配置することができる。バスバー71、72の丸平板状部分に外部機器の配線が締結固定される際の回転トルクにより、リアクトル本体1に加わるモーメントが最小になる位置に配置する。例えば、第1の実施形態のように二等辺三角形状に配置しても良いし、側壁41が成す四角形のうち、3辺に一つずつ固定部20a〜20cを配置しても良い。また、固定部20a〜20cのいずれかを、バスバー71の外部機器の配線が締結固定される端部の周囲に設けても良い。バスバー71、72が設けられる位置により適宜変更することができる。
(4)第1、第2の実施形態では、台座部42a〜42cを側壁41の上面に設けていたが、これに限定されない。例えば、ケース4の内側すなわち側壁41の側方部分に台座部42a〜42cを設けても良い。
(5)第1、第2の実施形態及び上記の他の実施形態では、環状コア10を構成するために、コア部材としてU字型コア11、12及びI字型コア13を用いたが、これに限定されない。すなわち、環状コア10は、コア部材を複数突き合わせて構成されたものであればよく、コア部材として、E字型コア、T字型コア、J字型コアその他の環状コア10を構成可能な形状を有するコアを用いることができる。
(6)第1、第2の実施形態及び上記の他の実施形態では、環が1つの環状コア10を用いたが、E字型コアのように脚部を3本以上備えたコアを用いて、環が2つのθ形状に形成された環状コア10を用いても良い。
(7)3つの台座部の配置箇所は、例えば、図8(a)〜図8(f)に示すような配置としてもよい。固定部はこの台座部の配置に合わせた配置とするとよい。図8(a)に示すように、2つの台座部42g、42hを、1つの台座部42iを設けた側壁と対向しない側壁に設けてもよい。また台座部42i−42h間及び台座部42i―42g間の距離を等しくしてもよい。図8(b)に示すように、2つの台座部42g、42hを、1つの台座部42iを設けた側壁と対向する側壁に設け、2つの台座部42g、42hをその側壁上面の中心近くに設けてもよい。図8(a)同様、2点間の距離は等しくしてもよい。図8(c)に示すように、3つの台座部42g、42h、42i間の各々の距離を等しくしてもよい。図8(d)は図8(a)で示した2つの台座部42g、42hが対向する側壁の同じ位置に設けられていない形態である。このように二等辺三角形状としなくてもよい。
図8(e)に示すように、ケースの側壁の上縁からなる開口は、楕円形であってもよい。図8(f)に示すように、台座部42iを台座部42g、42hとは異なる高さとしてもよい。なお、固定部と台座部との固定はネジ締結以外の固定であってもよい。
10 環状コア
11、12 U字型コア
13 I字型コア
14 スペーサ
2 樹脂部材
20a〜20c 固定部
201a〜201c ネジ孔
21 樹脂体
21a 連結部
21b フック
21c 端子被覆部
22 樹脂体
22a、22b 直線部
22c 連結部
30a〜30c ネジ
31a〜31c カラー
4 ケース
40 開口
41 側壁
42a〜42c 台座部
421a〜421c ネジ穴
43 台座部
5 コイル
51a、51b コイル
52a、52b 端部
6 充填樹脂部
71、72 バスバー
73 端子台
73a、73b ボルト
8 コネクタ
9 温度センサ
9a 温度検出部
9b リード線
500 金属板
501 樹脂部材
502 金属板の根元部分

Claims (12)

  1. コアを有するリアクトル本体と、
    前記リアクトル本体を収容するケースと、
    を備え、
    前記リアクトル本体は、
    当該リアクトル本体を前記ケースに対して固定するための3つの固定部と、
    前記3つの固定部により形成される一平面と、を有し、
    前記ケースは、
    可撓性を有する側壁と、
    前記側壁に設けられ、前記固定部を取り付けるための取付部と、を有し
    前記取付部うち、少なくとも1つが前記側壁の角部を外れて辺の位置に配置され、
    前記リアクトル本体は、前記一平面を保って前記取付部に前記固定部が取り付けられ固
    定されていること、
    を特徴とするリアクトル。
  2. 前記リアクトル本体は、前記コアの周囲を被覆する樹脂部材を有し、
    前記樹脂部材には、前記コアを被覆する箇所から一続きに一体成形された前記固定部が
    設けられていること、
    を特徴とする請求項1に記載のリアクトル。
  3. 前記取付部は、前記側壁の上面に設けられ、
    前記側壁の高さは、前記ケースが備える開口が前記リアクトル本体と前記ケースの線膨
    張差により変形する高さであること、
    を特徴とする請求項1又は請求項2に記載のリアクトル。
  4. 前記コアは、環状コアであって、
    前記環状コアは、2つ以上の脚部と、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、
    前記3つの固定部は、第1の固定部と第2の固定部と第3の固定部であって、
    前記第3の固定部は一方の前記ヨーク部側に設けられ、前記第1の固定部及び前記第2の
    固定部は他方の前記ヨーク部側に設けられている、
    ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のリアクトル。
  5. 前記コアは、環状コアであって、
    前記環状コアは、2つ以上の脚部と、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、
    前記3つの固定部は、第1の固定部と第2の固定部と第3の固定部であって、
    前記第3の固定部は一方の前記ヨーク部の中央部分に設けられ、
    前記第3の固定部と前記第1の固定部とを結んだ線及び前記第3の固定部と前記第2の固
    定部とを結んだ線との長さが等しく、前記一平面が二等辺三角形状を形成するように前記第1の固定部及び前記第2の固定部が設けられている、
    ことを特徴とする請求項1〜請求項のいずれか1項に記載のリアクトル。
  6. 前記第3の固定部は、前記ヨーク部と対向する前記側壁の上縁に配置される前記取付部
    に固定され、
    前記第1の固定部及び前記第2の固定部は、前記第3の固定部が固定される前記側壁と
    対向する側の前記側壁の上縁に配置される前記取付部に固定されている、
    ことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載のリアクトル。
  7. 前記第1の固定部及び前記第2の固定部は、前記ヨーク部の屈曲部から外方に延びる向
    きに形成され、
    前記取付部は、2つの前記側壁により形成される角部に設けられ、前記屈曲部から外方
    に延びる向きに形成された前記固定部が取り付けられる、
    ことを特徴とする請求項4〜請求項6のいずれか1項に記載のリアクトル。
  8. 前記脚部は、複数のI字型コアが同一方向に積層されて接続されており、
    前記ヨーク部と前記脚部、及び/又は前記I字型コア同士、を接着剤で接合して前記環状
    コアが形成されている、
    ことを特徴とする請求項4〜請求項7のいずれか1項に記載のリアクトル。
  9. 前記コアの周囲を被覆する樹脂部材に巻回するように装着されたコイルと、
    一端が前記コイルと電気的に接続され、他端が外部機器と締結により電気的に接続され
    る端子と、を備え、
    前記固定部の2つが前記端子の両脇に設けられていること、
    を特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のリアクトル。
  10. 前記ケースは、アルミニウム、樹脂、鉄、マグネシウム、亜鉛の何れか又はこれらの2
    種以上が含まれてなること、
    を特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載のリアクトル。
  11. コアを有するリアクトル本体と、
    前記リアクトル本体を収容するケースと、
    を備え、
    前記リアクトル本体は、
    当該リアクトル本体を前記ケースに対して固定するための3つの固定部と、
    前記3つの固定部により形成される一平面と、を有し、
    前記3つの固定部は、前記固定部を外方に延ばすとともに、可撓性を有する延長部を有
    し、
    前記ケースは、
    可撓性を有する側壁と、
    2つの前記側壁により形成される角部に設けられ、前記固定部を取り付けるための取付
    部と、を有し
    前記リアクトル本体は、前記一平面を保って前記取付部に前記固定部が取り付けられ固
    定されていること、
    を特徴とするリアクトル。
  12. 前記リアクトル本体は、前記コアの周囲を被覆する樹脂部材を有し、
    前記樹脂部材には、前記コアを被覆する箇所から一続きに一体成形された前記固定部及
    び前記延長部が設けられていること、
    を特徴とする請求項11に記載のリアクトル。
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