JP7186191B2

JP7186191B2 - リアクトル

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Publication number: JP7186191B2
Application number: JP2020019745A
Authority: JP
Inventors: 英喜佐々木; 貴史小久保; 秀佐々木
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2020-02-07
Filing date: 2020-02-07
Publication date: 2022-12-08
Anticipated expiration: 2040-02-07
Also published as: JP2021125636A; CN113257533A

Description

本発明は、コイルがボビンに巻回されコアの内部へと収納されたリアクトルに関する。

従来から、ボビンの外周側にコイルが巻回されたリアクトルが知られており、例えば、特許文献１に開示されたリアクトルは、コイルの巻回されるボビンが軸方向に分割可能な第１の分割体と第２の分割体とから構成されている。そして、第１の分割体は、断面矩形状の第１の筒部材と、該第１の筒部材の軸方向端部に形成された第１のフランジと、前記第１のフランジから突出して前記第１の筒部材に沿って延在する第１のアーム部材とを備える。一方、第２の分割体は、断面矩形状の第２の筒部材と、該第２の筒部材の軸方向端部に形成された第２のフランジと、前記第２のフランジから突出して前記第２の筒部材に沿って延在する２つの第２のアーム部材とを備える。

そして、第１の分割体における第１の筒部材に対してコイルを巻回した後、前記第１の筒部材の内部に第２の分割体における第２の筒部材を挿入すると共に、第１のアーム部材が、一方の第２のアーム部材と他方の第２のアーム部材との間に挿入され、その突起が第２のアーム部材の突起に対して係合されることで、第１の分割体と第２の分割体とが軸方向に連結されボビンが構成される。

特開２０１７－１０３４２２号公報

上述したリアクトルでは、第１及び第２の分割体において筒部材の外側に第１及び第２のアーム部材がそれぞれ設けられ、外側に露出している。そのため、筒部材の外側にコイルが巻回された状態でボビンをコアの内部へと収納する際、第１及び第２のアーム部材が前記コアの内壁面に接触したり、該コイルが外側に拡がることで前記第１及び第２のアーム部材へと接触して係合状態が解除され、それに伴って、第１の分割体と第２の分割体とが分離しまうことが懸念される。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、コイルの巻回されたボビンを確実に組み付けると共に、コイルの放熱性を高めることが可能なリアクトルを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の態様は、導線を巻回したコイルと、コイルの巻回中心に沿った軸方向に係合されコイルを覆う第１及び第２ボビンからなるボビン部材と、コイルを含むボビン部材の外側を覆うコアとを備えたリアクトルにおいて、
第１ボビンは、コイルの内周に配置される内周側円筒部と、コイルにおける軸方向に沿った一端及び他端の少なくとも一方を覆うフランジとを備え、第２ボビンはコイルの外面を覆う外周側円筒部を備え、
フランジは、内周側円筒部と接続され外側へ延在する内周側フランジ部と、内周側フランジ部に対して軸方向に厚く、且つ、外周側に形成された外周側フランジ部とを備え、
外周側フランジ部には、軸方向に窪んだ複数の凹部が形成され、凹部の底面に第２ボビンと係合する係合孔が形成され、外周側円筒部には係合孔と係合される係合凸部が形成されると共に、
内周側フランジ部には、コイルの一部を露出させる少なくとも１つ以上の露出孔を備える。

本発明によれば、リアクトルを構成するボビン部材が、コイルの巻回中心に沿った軸方向に係合される第１及び第２ボビンから構成され、この第１ボビンは、コイルの内周に配置される内周側円筒部と、コイルにおける軸方向に沿った一端及び他端の少なくとも一方を覆うフランジとを備え、第２ボビンはコイルの外面を覆う外周側円筒部を備えている。また、フランジは、内周側円筒部と接続され外側へ延在する内周側フランジ部と、内周側フランジ部に対して軸方向に厚く、且つ、外周側に形成された外周側フランジ部とを備え、この外周側フランジ部には軸方向に窪んだ複数の凹部が形成され、第２ボビンにおける外周側円筒部に形成された係合凸部と係合する係合孔が凹部の底面に形成されると共に、内周側フランジ部に、コイルの一部を露出させる少なくとも１つ以上の露出孔を備えている。

従って、ボビン部材を構成する第１ボビンと第２ボビンとを、係合凸部を係合孔へと係合させることでコイルの巻回された状態で軸方向に確実に連結することができ、しかも、係合凸部が凹部内で係合されることでフランジに対して外側へ突出することがないため、コイルの巻回されたボビン部材をコアの内部へと収納する際、係合凸部がコアに対して接触して第１ボビンと第２ボビンとの係合状態が解除されてしまうことが防止される。また、フランジにおいて凹部の設けられる外周側フランジ部のみを厚く形成し、コイルに臨む内周側フランジ部を薄く形成することで放熱性の低下を防止し、且つ、露出孔によってコイルの熱を外部へと逃がすことができる。

その結果、リアクトルにおいて、係合凸部を凹部内に設けられた係合孔に対して係合させることで第１ボビンと第２ボビンとをコイルが巻回された状態で確実に組み付けることができると共に、フランジの厚みを外周側フランジ部のみ厚くしてコイルに臨む内周側フランジ部を薄く、且つ、露出孔を設けることでコイルの放熱性を高めることができる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、リアクトルを構成するボビン部材において、その第１ボビンにおける外周側フランジ部に形成された凹部の係合孔に対して第２ボビンの係合凸部を係合させることで軸方向に確実に連結することができ、しかも、係合凸部が凹部内に収納された状態で係合されることでフランジに対して外側へ突出することがない。また、フランジにおいて凹部の設けられる外周側フランジ部のみを厚く形成し、コイルに臨む内周側フランジ部を薄く形成することで放熱性の低下を防止し、且つ、内周側フランジ部に開口した露出孔によってコイルの熱を外部へと逃がすことができる。

その結果、リアクトルにおいて、第１及び第２ボビンに対してコイルが巻回された状態でコアの内部へと収納する際、係合凸部がコアに対して接触して係合状態が解除されてしまうことが防止され、第１ボビンと第２ボビンとを確実に組み付けることができると共に、フランジの厚みを外周側フランジ部のみ厚くし、内周側フランジ部に開口した露出孔によってコイルの放熱性を高めることができる。

本発明の実施の形態に係るリアクトルの外観斜視図である。図１のリアクトルにおいて、コア、コイル及びボビンから構成されるコイル組立体の外観斜視図である。図２に示すコイル組立体の分解斜視図である。図２のボビンを構成する第１及び第２ホルダの分解斜視図である。図１に示すリアクトルの全体断面図である。

本発明に係るリアクトルについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

このリアクトル１０は、図１～図５に示されるように、その両端が外周側から引き出されα巻きで巻回されたコイル１２と、該コイル１２の巻回されるボビン（ボビン部材）１４と、前記コイル１２及び前記ボビン１４の収納されるコア１６とを含む。

コイル１２は、例えば、エナメル等の絶縁被膜で覆われ導電性を有した平角導線が用いられ、その幅広面が径方向となるように、上下方向に２層にわたってα巻きでボビン１４の外周側へと巻回されている。

詳細には、図３及び図５に示されるように、コイル１２は、それぞれ複数回巻回される上層１８及び下層２０が形成され、前記上層１８の端部である第１端部２２及び前記下層２０の端部である第２端部２４が外側に向かって引き出される。また、コイル１２の途中には、上層１８及び下層２０をつなぐ部位が設けられる。そして、コイル１２における上層１８及び下層２０は同一の巻き数で形成され、その最外周径が略同一となるように形成される。

そして、コイル１２は、巻回方向に沿った一端となる第１端部２２が、２層のうちの上層１８の巻回部位において最も外周側となる最外周部位から径方向外側へと引き出され、他端となる第２端部２４が２層のうちの下層２０の巻回部位において最も外周側となる最外周部位から径方向外側へと引き出され、前記第１端部２２と前記第２端部２４とが略平行、且つ、上下方向にオフセットして設けられる。

ボビン１４は、図２～図５に示されるように、樹脂製材料から形成され、コイル１２の上方及び下方を覆う第１ホルダ（第１ボビン）２６と、該コイル１２の外周側を覆うと共に該第１ホルダ２６に接続される第２ホルダ（第２ボビン）２８とを含む。

第１ホルダ２６は、断面円形状で軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に延在した内周壁（内周側円筒部）３０と、該内周壁３０の上端に形成され径方向外側へと延在した第１フランジ３２と、該内周壁３０の下端に形成され径方向外側へと延在した第２フランジ３４とを備える。

内周壁３０は、同一直径で軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に延在した円筒状に形成され、その外周側にはコイル１２が上下方向（軸方向）に２層となるように巻回される（図５参照）。

第１フランジ３２は、内周壁３０の上端に対して径方向外側へと延在する複数の第１架橋部（内周側フランジ部）３６と、該第１架橋部３６の外縁部を互いに接続する円環状の第１円環部（外周側フランジ部）３８と、前記内周壁３０の上端、前記第１架橋部３６及び前記第１円環部３８によって囲まれた複数の第１露出孔（露出孔）４０とを備える。この第１架橋部３６は、内周壁３０の周方向に沿って互いに等間隔離間して形成される。

第１円環部３８は、第１架橋部３６に対して軸方向（矢印Ａ１方向）に厚く形成され、内周壁３０に対して径方向外側へ所定距離だけ離間して形成されると共に、第１架橋部３６の径方向外側となる部位に、第２フランジ３４側（矢印Ａ２方向）に向かって所定厚さだけ窪んだ凹部４２がそれぞれ形成される。そして、第２フランジ３４側となる凹部４２の底部には、第１円環部３８の周方向に沿って長尺となる係合孔４４がそれぞれ形成される。この係合孔４４は、ボビン１４の軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）にそれぞれ貫通し、第１架橋部３６に対応して複数設けられる。

また、第１円環部３８には、隣接する２つの第１架橋部３６の間となる位置に、径方向外側へ向かって突出したカバー部４６が形成される。カバー部４６は、例えば、断面略矩形状に形成され、第１円環部３８の外周に対して径方向外側へ所定長さだけ突出している。

第１露出孔４０は、第１架橋部３６に対して周方向に隣接し、且つ、第１フランジ３２の周方向に沿って互いに等間隔離間して長孔状に形成され軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に貫通している。

第２フランジ３４は、内周壁３０の下端に形成され径方向外側へと延在する複数の第２架橋部（内周側フランジ部）４８と、該第２架橋部４８の外縁部を互いに接続する円環状の第２円環部（外周側フランジ部）５０と、前記内周壁３０の下端、前記第２架橋部４８及び前記第２円環部５０によって囲まれた複数の第２露出孔（露出孔）５２とを備える。

この第２架橋部４８は、内周壁３０の周方向に沿って互いに等間隔離間するように形成されると共に、第２円環部５０は、前記内周壁３０に対して径方向外側へ所定距離だけ離間して形成される。

第２露出孔５２は、第２フランジ３４の周方向に沿って互いに等間隔離間して長孔状に形成され軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に貫通し、且つ、前記軸方向において第１露出孔４０に臨むように配置されている。

そして、第１及び第２架橋部３６、４８、第１及び第２円環部３８、５０は、内周壁３０の軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に所定間隔離間してそれぞれ平行に形成されると共に、第１ホルダ２６の第１及び第２フランジ３２、３４によって前記内周壁３０に巻回されたコイル１２の上方及び下方を覆っている。

第２ホルダ２８は、円環状に形成された外周壁（外周側円筒部）５４と、該外周壁５４に対して径方向外側へ突出したガイド部５６とを有し、前記外周壁５４は、第１ホルダ２６の第１円環部３８と略同一直径で断面円形状に形成されると共に、軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿って所定高さで延在している。

また、外周壁５４には、その下端から上方（矢印Ａ１方向）に向かって延在した複数の係合片５８が形成される。係合片５８は、第１フランジ３２の係合孔４４に対応した位置及び数量で形成され、外周壁５４の周方向に沿って互いに等間隔離間して設けられると共に、前記外周壁５４に対して独立して径方向へ傾動自在に設けられる。この係合片５８の上端には、該上端から下方（矢印Ａ２方向）に向けて径方向外側へ徐々に突出した断面三角形状の爪部６０が形成される。

そして、第１ホルダ２６における内周壁３０に対してコイル１２が巻回された状態で、第１円環部３８に対して第２ホルダ２８における外周壁５４の上端を当接させ、複数の係合片５８を径方向内側へ傾動させながら爪部６０を前記第１円環部３８の各係合孔４４へとそれぞれ挿入して係合させる。

これにより、図２に示されるように、係合片５８の爪部６０と係合孔４４との係合作用下に、コイル１２を間として第１ホルダ２６と第２ホルダ２８とが、互いに周方向に位置決めされた状態で軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に連結されると共に、前記爪部６０が凹部４２内に収納された状態となる。すなわち、爪部６０が、第１フランジ３２に対して軸方向（矢印Ａ１方向）及び径方向外側へ突出することがない。

換言すれば、第１ホルダ２６の係合孔４４、第２ホルダ２８における係合片５８及び爪部６０が、前記第１ホルダ２６と前記第２ホルダ２８とを軸方向（上下方向、矢印Ａ１、Ａ２方向）に連結可能なスナップフィット機構として機能する。

また、第２ホルダ２８のガイド部５６は、第１ホルダ２６側（矢印Ａ１方向）に開口した断面Ｕ字状に形成され、同一断面形状のまま外周壁５４から径方向外側へ突出すると共に、その内部には、第２ホルダ２８の軸方向から見て、その開口部位を２分割する分離部６２が設けられる。そして、ガイド部５６は、第２ホルダ２８の上部を覆うように第１ホルダ２６が連結された際、第１ホルダ２６のカバー部４６によって上部が覆われる。

そして、第１ホルダ２６の内周壁３０に巻回されたコイル１２は、その第１及び第２端部２２、２４がそれぞれガイド部５６及びカバー部４６の内部を通じてコア１６の引出溝７２から外部（径方向外側）へと取り出され、図示しない相手部材に対してそれぞれ接続されると共に、第１フランジ３２に開口した第１露出孔４０、第２フランジ３４に開口した第２露出孔５２を介して上層１８の上面、下層２０の下面がそれぞれ軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に露出した状態となる。

コア１６は、図１、図３及び図５に示されるように、例えば、磁性材料から上下（矢印Ａ１、Ａ２方向）に分割可能な円筒状に形成され、下部に設けられるベースコア部６４と、該ベースコア部６４の上部を覆うように設けられるカバーコア部６６と、前記ベースコア部６４の中心に形成された円柱状のコア軸部６８とを含む。そして、コア１６の内部には、コア軸部６８の外周側にコイル１２の巻回されたボビン１４が挿通され収納される収納空間７０を有している。

また、コア１６を構成するベースコア部６４及びカバーコア部６６には、収納空間７０から外側に向かって延在する引出溝７２が形成され、この引出溝７２には、ボビン１４のガイド部５６及びカバー部４６が挿通されると共に、該ガイド部５６を通じてコイル１２の第１及び第２端部２２、２４がそれぞれ外部へと引き出される。

コア軸部６８は、図３及び図５に示されるように、例えば、円盤状に形成され軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に積層された複数の分割磁性体７４と、隣接する分割磁性体７４の間に設けられる複数のセラミックプレート７６とを含み、該コア軸部６８の外周側に径方向へ所定間隔離間してボビン１４が設けられている。

また、分割磁性体７４が磁性材料から形成され、セラミックプレート７６が非磁性材料であるセラミックから形成されると共に、隣接する一組の分割磁性体７４の間には軸方向に所定間隔となるギャップが設けられる。

また、図５に示されるように、コア１６の収納空間７０において、ボビン１４における第１及び第２フランジ３２、３４に臨む部位に放熱材７８が設けられる。この放熱材７８は、例えば、シリコーン系であり放熱性の高い材質からなり、前記第１フランジ３２の第１露出孔４０を満たすように設けられると共に、前記第２フランジ３４の第２露出孔５２を満たすように設けられることで、前記放熱材７８が、コイル１２における上層１８の上面、下層２０の下面に対して接触している。なお、放熱材７８は、カバーコア部６６の内壁面と第１フランジ３２との間も満たすように設けられている。

そして、コイル１２の巻回されたボビン１４は、ベースコア部６４におけるコア軸部６８の外周側となるように内周壁３０が挿通された状態とし、前記ベースコア部６４の上部をカバーコア部６６で覆うと共に、第１フランジ３２の上部及び第２フランジ３４の下部に対して放熱材７８を充填することで、図２に示されるコイル組立体Ｓが構成される。

このコイル組立体Ｓは、図５に示されるように、第１及び第２露出孔４０、５２を介してコイル１２の上端及び下端が軸方向に露出し、該第１及び第２露出孔４０、５２を介して前記コイル１２が放熱材７８と接触すると共に、該放熱材７８がベースコア部６４の上壁及びカバーコア部６６の下壁に接触している。

以上のように、本実施の形態では、リアクトル１０を構成するボビン１４が、軸方向に分割可能な第１及び第２ホルダ２６、２８から構成され、前記第１ホルダ２６の内周壁３０に対してコイル１２が巻回されると共に、前記コイル１２の外周側を前記第２ホルダ２８で覆っている。そして、第１ホルダ２６の第１フランジ３２は、内周壁３０から径方向外側へ延在する第１架橋部３６と、該第１架橋部３６に対して軸方向に厚く形成され径方向外側に接続された第１円環部３８とを備え、前記第１円環部３８に複数の係合孔４４を形成し、第２ホルダ２８における係合片５８の爪部６０が凹部４２内において係合孔４４へと係合可能としている。

従って、ボビン１４を構成する第１ホルダ２６と第２ホルダ２８とを、係合片５８の爪部６０を係合孔４４へと係合させることで、コイル１２の巻回された状態で軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に確実に連結することができると共に、前記係合片５８の爪部６０が前記第１ホルダ２６の第１フランジ３２に対して軸方向及び径方向外側へ突出することがなく凹部４２内に収納される。

そのため、第１ホルダ２６を含むボビン１４に対してコイル１２が巻回されたコイル組立体Ｓをコア１６の収納空間７０へと収納する際、前記係合片５８が該コア１６へ接触することによる係合状態の解除が防止される。

その結果、リアクトル１０において、ボビン１４に対してコイル１２が巻回された状態で、第１ホルダ２６と第２ホルダ２８との軸方向への連結状態を確実に維持することが可能となる。

また、複数の係合片５８は、第２ホルダ２８の外周壁５４に対して径方向へ傾動自在に設けられ、該係合片５８の上端に径方向外側へ向かって突出した断面三角形状の爪部６０を備えている。そのため、第１ホルダ２６と第２ホルダ２８とが係合片５８を介して軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に連結された際、コイル１２がスプリングバックによって径方向外側へと拡がることで、外周壁５４と共に前記係合片５８が径方向外側へと押圧されるため、前記係合片５８が前記係合孔４４においてさらに径方向外側へと移動する。

これにより、係合片５８の爪部６０と係合孔４４との係合状態がより確実に維持され、前記係合孔４４を有した第１ホルダ２６と係合片５８を有した第２ホルダ２８とをより強固に連結することが可能となる。換言すれば、コイル１２が外側へと拡がることで第１のアーム部材と第２のアーム部材との係合状態を解除する方向へ付勢していた従来のリアクトルと比較し、前記コイル１２のスプリングバックを利用して連結状態を強固に維持可能としている。

さらに、第１フランジ３２において、第１露出孔４０の設けられる第１架橋部３６は、第１円環部３８に対して軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に薄く形成されている。そのため、コイル１２に臨む第１架橋部３６を薄く形成することで、該コイル１２の放熱性を妨げることが回避され、放熱を促進させることができる。また、第１架橋部３６を設けることで第１フランジ３２における全体の軸方向厚さが増加してしまうことが防止され軽量化を図ることができると共に、第１露出孔４０を容易に形成することができる。

さらにまた、第１及び第２フランジ３２、３４において、コイル１２の軸方向に沿った上面及び下面を露出させるための第１及び第２露出孔４０、５２を設けることで、前記コイル１２の放熱性をより一層高めることができる。

またさらに、第１及び第２露出孔４０、５２に対して放熱材７８をそれぞれ設けることで、該放熱材７８を設置するためのスペースを容易に確保することが可能となり、しかも、前記放熱材７８によって前記コイル１２の放熱性をさらに高めることが可能である。

なお、本発明に係るリアクトルは、上述の実施の形態に限らず、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１２…コイル
１４…ボビン１６…コア
２６…第１ホルダ２８…第２ホルダ
３０…内周壁３２…第１フランジ
３４…第２フランジ３６…第１架橋部
３８…第１円環部４０…第１露出孔
４２…凹部４４…係合孔
４８…第２架橋部５０…第２円環部
５２…第２露出孔５４…外周壁
５８…係合片６０…爪部
７８…放熱材

Claims

導線を巻回したコイルと、該コイルの巻回中心に沿った軸方向に係合され前記コイルを覆う第１及び第２ボビンからなるボビン部材と、前記コイルを含む前記ボビン部材の外側を覆うコアとを備えたリアクトルにおいて、
前記第１ボビンは、前記コイルの内周に配置される内周側円筒部と、前記コイルにおける前記軸方向に沿った一端及び他端の少なくとも一方を覆うフランジとを備え、前記第２ボビンは前記コイルの外面を覆う外周側円筒部を備え、
前記フランジは、前記内周側円筒部と接続され外側へ延在する内周側フランジ部と、該内周側フランジ部に対して前記軸方向に厚く、且つ、外周側に形成された外周側フランジ部とを備え、
前記外周側フランジ部には、前記軸方向に窪んだ複数の凹部が形成され、該凹部の底面に前記第２ボビンと係合する係合孔が形成され、前記外周側円筒部には前記係合孔と係合される係合凸部が形成されると共に、
前記内周側フランジ部には、前記コイルの一部を露出させる少なくとも１つ以上の露出孔を備える、リアクトル。
請求項１記載のリアクトルにおいて、
前記露出孔の内部には、前記コイルの熱を放出可能な放熱材が設けられる、リアクトル。