JP6936194B2 - リアクトル - Google Patents

Description

本発明は、コイルと、コイルが巻かれるボビンと、内部にコイルおよびボビンを収容するコアと、コアの内部に充填されるポッティング材と、を備えるリアクトルに関する。

電動モータで駆動する車両は、バッテリの電力をコントロールするパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）を有し、ＰＣＵは、ＤＣ−ＤＣコンバータを有する。ＤＣ−ＤＣコンバータには、リアクトルが設けられる場合がある。

特許文献１には、コア（フェライトベース）の内部にボビン（支持体）に巻かれたコイル（コイル巻線）が収容され、更にポッティング材（樹脂）が充填されるリアクトルが開示される。このリアクトルでは、コアの底部（ベース）に凹部が設けられ、ボビンの鍔部（下鍔）に突起が設けられており、コアの凹部にボビンの突起が挿入されることにより、コアとコイルの位置関係が良好に保たれる。

特開２００８−９１１９７号公報

特許文献１のリアクトルは、ボビンをコアの内部に収納する際に、コアの内部に位置する凹部と突起が死角となる。このため、突起を凹部に挿入してボビンの位置決めをすることが困難となり、コアに対するボビンの組付け工程が複雑になる。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ボビンの位置決めを容易にして、コアに対するボビンの組付け工程の作業性を向上させることができるリアクトルを提供することを目的とする。

本発明は、
コイルと、
前記コイルが巻かれるボビンと、
内部に前記コイルおよび前記ボビンを収容するコアと、
前記コアの内部に充填されるポッティング材と、を備えるリアクトルであって、
前記コアは、軸線方向の一方に位置する第１コアと、前記軸線方向の他方に位置する第２コアと、を有し、
前記第１コアと前記第２コアの少なくとも一方は、前記コアの一端に位置する底部と、前記底部の周縁から軸線方向に沿って延びる側部と、前記側部の端部に位置する開口部と、を有し、
前記側部は、内周面に前記開口部から前記底部側に延びる位置決め溝を有し、
前記ボビンは、前記コイルが巻かれる胴部と、前記胴部の端部から軸線を中心とする放射方向に延びる鍔部と、を有し、
前記鍔部は、前記コイルの外周面よりも前記放射方向の外側に位置し前記位置決め溝に入れられる突出部を有する。

本発明によれば、ボビンの位置決めが容易になり、コアに対するボビンの組付け工程の作業性が向上する。

図１は本実施形態に係るリアクトルの斜視図である。 図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

以下、本発明に係るリアクトルについて、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

［１．リアクトル１０の構成］
図１〜図３に示されるように、本実施形態に係るリアクトル１０は、コイル２０と、コイル２０が巻かれるボビン３０と、内部にコイル２０およびボビン３０を収容するコア５０と、コア５０の内部に充填されるポッティング材７０と、を備える。コイル２０とボビン３０とコア５０のそれぞれの中心軸は一致し、これがリアクトル１０と中心軸（以下、軸線Ａという。）となる。

コイル２０は、電線がボビン３０（胴部３２）に対して周方向に沿って巻かれることにより軸線Ａを中心とする円筒状に成形される。電線は、丸線、真四角線、平角線のいずれでもよい。コイル２０からは、電線の一端部に形成されるコイル端子２２ａと電線の他端部に形成されるコイル端子２２ｂが引き出される。コイル端子２２ａは、後述する引き出し孔６０ａからコア５０の外部に引き出される。コイル端子２２ｂは、後述する引き出し孔６０ｂからコア５０の外部に引き出される。

ボビン３０は、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂で形成される。ＰＰＳ樹脂の熱伝導率は０．３Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。ボビン３０は、胴部３２と２つの鍔部３４とを有する。胴部３２は、軸線Ａを中心とする円筒状であり、外周面にコイル２０が巻かれる。胴部３２の軸線方向の一方と他方にはそれぞれ鍔部３４が形成される。鍔部３４は、軸線Ａを中心とする放射方向に延びる。図３に示されるように、本実施形態の鍔部３４は、それぞれ異なる方向に延びる複数の帯状部材３６、本実施形態では４つの帯状部材３６を有する。各帯状部材３６は、例えば矩形である。複数の帯状部材３６は、胴部３２に対して周方向に沿って等間隔、本実施形態では９０°の間隔をあけて並べられる。各帯状部材３６は、放射方向の先端に突出部３８を有する。突出部３８については下記［２］で説明する。

コア５０は、磁性体、例えばフェライトで形成される。図２に示されるように、コア５０は、軸線方向の一方に位置する第１コア５０ａと、軸線方向の他方に位置する第２コア５０ｂと、を有する。本実施形態の第１コア５０ａと第２コア５０ｂは同一形状であるため、ここでは第１コア５０ａを中心に説明する。第１コア５０ａは、底部５２と側部５４と中心部５６と開口部５８を有する。底部５２は、第１コア５０ａの軸線方向の一端に位置する。底部５２は、第１コア５０ａの内側に向く内底面６２を有する。側部５４は、底部５２の周縁から軸線方向に沿って延びる円筒形状であり、コイル２０を囲繞する。側部５４は、内周面５４ｓに開口部５８から底部５２側に延びる複数の位置決め溝６４を有する。位置決め溝６４については下記［２］で説明する。中心部５６は、底部５２の中心から軸線方向に沿って延びる円柱形状であり、ボビン３０の胴部３２に挿通される。開口部５８は、第１コア５０ａの軸線方向の一端に位置する円形の開口である。第１コア５０ａと第２コア５０ｂは、互いに底部５２を軸線方向の外側に向け、互いに開口部５８側の端部が接触する。

図１に示されるように、第１コア５０ａの側部５４は、内周側から外周側に貫通しかつ第２コア５０ｂ側に開口する引き出し孔６０ａ、６０ｂの一部を有する。同様に、第２コア５０ｂの側部５４は、内周側から外周側に貫通しかつ第１コア５０ａ側に開口する引き出し孔６０ａ、６０ｂの一部を有する。第１コア５０ａと第２コア５０ｂとが組み合わされた状態で、第１コア５０ａの引き出し孔６０ａの一部と第２コア５０ｂの引き出し孔６０ａの一部とが合わせられて、１つの引き出し孔６０ａが形成される。同様に、第１コア５０ａと第２コア５０ｂとが組み合わされた状態で、第１コア５０ａの引き出し孔６０ｂの一部と第２コア５０ｂの引き出し孔６０ｂの一部とが合わせられて、１つの引き出し孔６０ｂが形成される。引き出し孔６０ａ、６０ｂは、コイル端子２２ａ、２２ｂをコア５０の内部から外部に案内する。引き出し孔６０ａは、引き出し孔６０ｂよりも第１コア５０ａの底部５２側に位置し、引き出し孔６０ｂは、引き出し孔６０ａよりも第２コア５０ｂの底部５２側に位置する。また、引き出し孔６０ａと引き出し孔６０ｂは、軸線Ａを中心とする１８０°未満の範囲内であって、コア５０の周方向の異なる位置に形成される。なお、引き出し孔６０ａが第１コア５０ａのみに設けられ、引き出し孔６０ｂが第２コア５０ｂのみに設けられてもよい。

ポッティング材７０は、ボビン３０の材料よりも熱伝導率が高い部材で形成される。例えば、エポキシ樹脂に金属フィラー等が混ぜ込まれた高熱伝導性のエポキシ樹脂で形成される。エポキシ樹脂にアルミナ等の金属フィラーを混ぜ込むことで、エポキシ樹脂の熱伝導率を２．０Ｗ／ｍ・Ｋ程度まで高めることができる。ポッティング材７０は、コア５０の内部の空間、すなわちコイル２０とボビン３０が存在しない隙間に充填される。例えば、コイル２０の外周面２０ｓと側部５４の内周面５４ｓとの間、胴部３２の内周面と中心部５６の外周面との間、下記［２］で説明する空隙６８等、に充填される。

［２．突出部３８と位置決め溝６４］
図２、図３を用いて鍔部３４の突出部３８について説明する。各突出部３８は、コイル２０の外周面２０ｓよりも放射方向の外側に位置する。軸線Ａから突出部３８の先端までの長さをｒｆとし、軸線Ａからコイル２０の外周面２０ｓまでの長さをｒｃとすると、ｒｆ＞ｒｃである。突出部３８は、コア５０の位置決め溝６４に入れられる。なお、全ての帯状部材３６が突出部３８を有することは必要ではなく、少なくとも１つの帯状部材３６が突出部３８を有すればよい。

図２、図３を用いて側部５４の位置決め溝６４について説明する。位置決め溝６４は、開口部５８から底部５２側にかけて軸線Ａと平行するように形成される。更に、複数の位置決め溝６４は、側部５４の内周方向に沿って等間隔、本実施形態では９０°の間隔をあけて並べられる。ここで軸線Ａと直交する平面（例えば図３の紙面）を想定した場合、その平面における位置決め溝６４の幅は、突出部３８の幅よりも大きい。本実施形態の位置決め溝６４は、底部５２よりも開口部５８側に、より詳細には底部５２側の端部位置に、段部６６を有する。段部６６の高さは任意に設定可能である。段部６６は、開口部５８側が平面であり、その平面が突出部３８に当接する。すなわち、段部６６は、底部５２と突出部３８との間に介在し、スペーサとして機能するため、鍔部３４（帯状部材３６）と底部５２との間に空隙６８が形成される。前述したように、空隙６８にはポッティング材７０が充填される。

［３．リアクトル１０の製造方法］
ボビン３０の胴部３２に電線を巻いてコイル２０を成形する。この際、コイル端子２２ａ、２２ｂを所定方向に引き出しておく。次に、第１コア５０ａの内部にボビン３０を載置する。この際、第１コア５０ａの開口部５８で位置決め溝６４と突出部３８との位置合わせを行う。位置合わせ後に、突出部３８を位置決め溝６４に沿ってスライドさせて、ボビン３０と第１コア５０ａの底部５２とを近づける。突出部３８と段部６６とが当接すると、ボビン３０は第１コア５０ａの内部の所定位置に載置される。更に、第１コア５０ａの引き出し孔６０ａからコイル端子２２ａを引き出す。次に、ボビン３０を収容した第１コア５０ａに第２コア５０ｂを被せる。この際、第２コア５０ｂの開口部５８で位置決め溝６４と突出部３８との位置合わせを行う。位置合わせ後に、突出部３８を位置決め溝６４に沿ってスライドさせて、ボビン３０と第２コア５０ｂの底部５２とを近づける。更に、第２コア５０ｂの引き出し孔６０ｂからコイル端子２２ｂを引き出す。

次に、第１コア５０ａと第２コア５０ｂを治具等で固定し、一方または両方の引き出し孔６０ａ、６０ｂの一方または両方からコア５０の内部に液状のポッティング材７０を注入する。ポッティング材７０は、空隙６８を含むコア５０の内部の隙間に浸入する。次に、コア５０に熱を加える。すると、ポッティング材７０が硬化すると共に、ポッティング材７０により第１コア５０ａと第２コア５０ｂとが接着される。こうして、コイル２０とボビン３０とコア５０とポッティング材７０とが一体となったリアクトル１０となる。

［４．変形例］
突出部３８と位置決め溝６４の位置は自由に設定できる。すなわち、突出部３８を有する帯状部材３６は、胴部３２の周方向に沿って等間隔で並べられなくてもよく、同様に、位置決め溝６４は、側部５４の内周面５４ｓに沿って等間隔で並べられなくてもよい。但し、帯状部材３６の位置と位置決め溝６４の位置は互いに対応付けられている必要がある。

突出部３８と位置決め溝６４の数および大きさは自由に設定できる。また、位置決め溝６４は軸線Ａと平行でなくてもよい。

本実施形態では、位置決め溝６４の端部にスペーサとしての段部６６が設けられているが、位置決め溝６４に段部６６が設けられなくてもよい。この場合、内底面６２のいずれかの位置にスペーサを設けることにより、空隙６８を形成することができる。

本実施形態では、第１コア５０ａと第２コア５０ｂとが同一形状である。しかし、コア５０が円柱形状になるのであれば、第１コア５０ａと第２コア５０ｂとが同一形状でなくてもよい。例えば、第２コア５０ｂが第１コア５０ａを閉塞する平板状であってもよい。また、コア５０が２つのコア部材（第１コア５０ａ、第２コア５０ｂ）から構成される代わりに、３以上のコア部材から構成されてもよい。

［５．実施形態から得られる発明］
上記実施形態および変形例から把握しうる発明について、以下に記載する。

本発明は、
コイル２０と、
コイル２０が巻かれるボビン３０と、
内部にコイル２０およびボビン３０を収容するコア５０と、
コア５０の内部に充填されるポッティング材７０と、を備えるリアクトル１０であって、
コア５０は、軸線方向の一方に位置する第１コア５０ａと、軸線方向の他方に位置する第２コア５０ｂと、を有し、
第１コア５０ａと第２コア５０ｂの少なくとも一方は、コア５０の一端に位置する底部５２と、底部５２の周縁から軸線方向に沿って延びる側部５４と、側部５４の端部に位置する開口部５８と、を有し、
側部５４は、内周面５４ｓに開口部５８から底部５２側に延びる位置決め溝６４を有し、
ボビン３０は、コイル２０が巻かれる胴部３２と、胴部３２の端部から軸線Ａを中心とする放射方向に延びる鍔部３４と、を有し、
鍔部３４は、コイル２０の外周面２０ｓよりも放射方向の外側に位置し位置決め溝６４に入れられる突出部３８を有する。

上記構成によれば、コア５０（第１コア５０ａと第２コア５０ｂの少なくとも一方）の開口部５８で位置決め溝６４と突出部３８との位置合わせを行うことによりボビン３０の位置決めが行われる。このとき、位置決め溝６４と突出部３８の視認性がよいため、ボビン３０の位置決めが容易になり、コア５０に対するボビン３０の組付け工程の作業性が向上する。

本発明において、
位置決め溝６４は、底部５２よりも開口部５８側に段部６６を有し、
底部５２と突出部３８との間に段部６６が介在することで、底部５２とボビン３０との間に空隙６８が形成され、空隙６８にポッティング材７０が充填されてもよい。

上記構成によれば、底部５２とボビン３０との間の空隙６８にポッティング材７０が充填されるため、コイル２０の熱をコア５０に効率よく伝熱することができる。

なお、本発明に係るリアクトルは、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…リアクトル ２０…コイル
２０ｓ…外周面 ３０…ボビン
３２…胴部 ３４…鍔部
３８…突出部 ５０…コア
５０ａ…第１コア ５０ｂ…第２コア
５２…底部 ５４…側部
５４ｓ…内周面 ５８…開口部
６４…位置決め溝 ６６…段部
６８…空隙 ７０…ポッティング材

Claims (2)

1. コイルと、
   前記コイルが巻かれるボビンと、
   内部に前記コイルおよび前記ボビンを収容するコアと、
   前記コアの内部に充填されるポッティング材と、を備えるリアクトルであって、
   前記コアは、軸線方向の一方に位置する第１コアと、前記軸線方向の他方に位置する第２コアと、を有し、
   前記第１コアと前記第２コアの少なくとも一方は、前記コアの一端に位置する底部と、前記底部の周縁から軸線方向に沿って延びる側部と、前記側部の端部に位置する開口部と、を有し、
   前記側部は、内周面に前記開口部から前記底部側に延びる位置決め溝を有し、
   前記ボビンは、前記コイルが巻かれる胴部と、前記胴部の端部から軸線を中心とする放射方向に延びる鍔部と、を有し、
   前記鍔部は、前記コイルの外周面よりも前記放射方向の外側に位置し前記位置決め溝に入れられる突出部を有する、リアクトル。
2. 請求項１に記載のリアクトルであって、
   前記位置決め溝は、前記底部よりも前記開口部側に段部を有し、
   前記底部と前記突出部との間に前記段部が介在することで、前記底部と前記ボビンとの間に空隙が形成され、前記空隙に前記ポッティング材が充填される、リアクトル。

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