JP7331639B2 - リアクトル - Google Patents

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本明細書が開示する技術は、リアクトルに関する。
特許文献1に、筒状のボビンの内側にコアが挿通されているとともにボビンにコイル(巻線)が巻回されているリアクトルが開示されている。ボビンは、ボビンの軸線を含む平面で二分割されている。以下では、ボビンを構成する二分割された部品を分割ボビンと称する。
特許文献1のリアクトルでは、一方の分割ボビンから他方の分割ボビンの側面に向かって枠状の嵌合部が延びている。他方の分割ボビンの側面には嵌合部の枠に嵌合する突起が設けられている。2個の分割ボビンを合体させると、枠状の嵌合部に突起が嵌合し2個の分割ボビンが連結する。
特開2016-171137号公報
特許文献1のリアクトルではボビンを、その軸線を含む平面で分割している。ボビンの中に複数のコアを並べる場合、一方の分割ボビンに全てのコアがセットできるので、コア同市の相対位置を正確に合わせやすい。ボビンを軸線方向で二分割した場合、それぞれの分割ボビンにコアが入る。この場合、2個の分割ボビンを合体させるときに相対的な位置を正確に合わせないと、一方のコアの軸線と他方のコアの軸線がずれてしまう。本明細書は、軸線方向で二分割されたボビンを採用するリアクトルに関し、それぞれのボビンに収容されるコアの軸ずれを抑える技術を提供する。
本明細書が開示するリアクトルは、コイルが巻回される矩形筒状のボビンであって軸線方向で第1分割ボビンと第2分割ボビンに分割されているボビンと、第1分割ボビンの内側に配置される第1分割コアと、第2分割ボビンの内側に配置される第2分割コアを備えている。第1分割ボビンは、対向する第2分割ボビンの一側面に沿って延びる突起を備えている。第2分割ボビンは、上記した一側面に、突起を一側面との間で挟み込むバネ部を備えている。突起とバネ部を備えることで、2個の分割ボビンの軸ずれを抑えることができる。すなわち、2個の分割ボビンのそれぞれに収容される分割コアの軸ずれを抑えることができる。
本明細書が開示するリアクトルでは、ボビン(第1/第2分割ボビンの合体品)は上記した一側面に交差する別側面において第1分割ボビンと第2分割ボビンの一方から他方に向けて延びる別突起が設けられているとともに、第1分割ボビンと第2分割ボビンの他方に上記した別突起の側方に隣接する回転規制部が設けられていてもよい。別突起と回転規制部を設けることで、2個の分割ボビン(2個の分割コア)の軸線まわりの角度ずれも抑えることができる。
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
リアクトルを斜め上方から見た斜視図である。 リアクトルを斜め下方から見た斜視図である。 一対の分割コアとコイルの斜視図である。 図4(A)は、組み立て前のコアモールド体の斜視図である。図4(B)は、組み立て後のコアモールド体の斜視図である。 図4(B)のV-V線でカットした断面図である。 合体前の第2分割ボビンの断面図である。
図面を参照して実施例のリアクトル2を説明する。図1に、リアクトル2を斜め上方から見た斜視図を示し、図2に、リアクトル2を斜め下方から見た斜視図を示す。図中の座標系の+Z方向が「上」に相当し、-Z方向が「下」に相当する。なお、「上」と「下」の定義は説明の便宜上のものであり、+Z方向が下に相当しても水平方向に相当してもよい。
リアクトル2は、リング状のコア30と、一対のコイル40と、ボビンと、樹脂カバー60を備えている。リング状のコア30は、U字形状の一対の分割コア(第1分割コア30aと第2分割コア30b)に分割されている。
樹脂カバー60を成形する前の第1分割コア30aと第2分割コア30bは、それぞれ、樹脂製の第1インナーカバー50a、第2インナーカバー50bで覆われている。インナーカバー50a、50bの一部が上述したボビンに相当する。理解を助けるために、図1と図2においてインナーカバー50a、50bにはグレーのハッチングを施してある。インナーカバー50a、50bの外側を樹脂カバー60が覆っている。後述するが、インナーカバー50a、50bは、フランジ付きのボビンを含んでいる。そのボビンには、突起53a、突起53aを抑えるフック54、補助突起56、57が設けられているが、それらはコイル40の内側に位置しているため、図1、図2では見えない。
図3に、第1分割コア30aと第2分割コア30bと一対のコイル40の斜視図を示す。第1分割コア30aと第2分割コア30bは、それぞれ、U字形状をなしている。第1分割コア30aと第2分割コア30bは、リアクトル2において、それぞれのU字の腕の先端面32がギャップ板(不図示)を挟んで対向するように配置されている。U字のそれぞれの腕の部分が一対のコイル40のそれぞれに挿通される。分割コア30a、30bのU字の腕の部分とコイル40との間には先に述べたボビン(図3では不図示)が介在する。分割コア30a、30bの横断面は略矩形であり、コイル40も略矩形の筒状である。
第1分割コア30aと第2分割コア30bとコイル40は、インナーカバー50a、50bで組み合わせられる。一対のコイル40のそれぞれは、平角の巻線を略矩形のエッジワイズに巻回したものである。なお、一対のコイル40は1本の平角の巻線で作られており、電気的には1個のコイルを構成する。図では、一対のコイル40の引き出し線は図示を省略した。
図1と図2に戻ってリアクトル2の説明を続ける。第1分割コア30aは、先端面32(図3参照)と、後述するボビンのフランジ51aよりも外側の底面31を露出させたまま第1インナーカバー50aで覆われている。第2分割コア30bは、先端面32(図3参照)と、後述するボビンのフランジ51bよりも外側の底面31を露出させたまま第2インナーカバー50bで覆われている。なお、インナーカバー50a、50bの各所には小窓が設けられており、小窓からもコア30が露出するが、小窓の図示は省略されている。インナーカバー50a、50bは樹脂の射出成形(インサート成形)で作られる。
第1インナーカバー50aにはフランジ51aが設けられており、第2インナーカバー50bにはフランジ51bが設けられている。コイル40を挟んで第1インナーカバー50aと第2インナーカバー50bが組み合わされると、U字形状の分割コア30a、30bがリング状に配置されるとともに一対のフランジ51a、51bの間にコイル40が位置するようになる。第1インナーカバー50aと第2インナーカバー50bの合体構造において一対のフランジ51a、51bの間の部位がボビンに相当する。
インナーカバー50a、50bの合体構造の外側に樹脂カバー60が形成されている。樹脂カバー60からもコア30の底面31は露出している。また、コイル40の底面41も樹脂カバー60から露出している。樹脂カバー60は小窓61、62を有しており、小窓61からはコア30が露出しており、小窓62からはコイル40が露出している。いくつかの小窓からコア30あるいはコイル40が露出しているが、コイル40の底面41と一対のフランジ51a、51bの外側におけるコア30の底面31を除いてコア30の他の側面は概ね樹脂カバー60で覆われている。
コア30は軟磁性金属粒子を固めた圧粉磁心であり、樹脂カバー60は、比較的に脆いコア30を保護するために設けられている。一方、コイル40は発熱量が大きい。略矩形筒状のコイル40の底面41とコア30の底面31が露出しているのは、それらの面に冷却器を当接させ、コイル40とコア30を冷却するためである。樹脂カバー60には貫通孔を有する4個のタブ63が設けられており、タブ63の貫通孔にボルトが通され、リアクトル2が冷却器に固定される。
以下、リアクトル2の製造方法を説明する。先に言及した突起53a、突起53aを抑えるフック54、補助突起56、57は、次の一次成形工程にて説明する。
(一次成形工程)一次成形工程では、第1分割コア30aを覆う第1インナーカバー50aを成形するとともに、第2分割コア30bを覆う第2インナーカバー50bを成形する。第1インナーカバー50a(第2インナーカバー50b)は、金型に第1分割コア30a(第2分割コア30b)を入れた後に溶融樹脂を流し込むインサート成形にて作られる。
図4に、第1インナーカバー50a(第2インナーカバー50b)が成形された第1分割コア30a(第2分割コア30b)と、コイル40の斜視図を示す。図4でも、紙面の上方がインナーカバー50a、50bの下方に相当することに留意されたい。第1インナーカバー50a(第2インナーカバー50b)は、第1分割コア30a(第2分割コア30b)と一体化している。第1インナーカバー50a(第2インナーカバー50b)と第1分割コア30a(第2分割コア30b)を合わせて第1コアモールド体3a(第2コアモールド体3b)と称する。図4(A)は、第1コアモールド体3aと第2コアモールド体3bをコイル40と組み合わせる前の状態を示している。図4(B)は、組み合わせた後の第1コアモールド体3aと第2コアモールド体3bを示している。
第1インナーカバー50a(第2インナーカバー50b)は、第1分割コア30a(第2分割コア30b)のU字の腕を覆っている。U字の腕を覆っている部分を第1分割ボビン52a(第2分割ボビン52b)と称する。第1分割ボビン52a(第2分割ボビン52b)の一端には、フランジ51a(フランジ51b)が形成されている。図4(B)に示すように、第1コアモールド体3aと第2コアモールド体3bが合体すると、第1分割ボビン52aと第2分割ボビン52bが結合し、ボビン52が形成される。分割コア30a、30bはU字形状をなしており、U字の一対の腕のそれぞれにボビン52が形成される。一対のボビン52は、フランジ51a、51bで連結される。ボビン52はその両端に一対のフランジ51a、51bを有しており、一対のフランジ51a、51bの間にコイル40が挟まれる。なお、理解を助けるために図4(B)5ではコイル40の図示は省略している。図中の座標系のX方向が、ボビン52の軸線方向(あるいは、コイル40の軸線方向)に相当する。また、先に述べたように、分割コア30a、30bは、ギャップ板を挟んで対向するが、図4でも、ギャップ板は図示を省略した。
コア30の横断面が矩形であるため、ボビン52は略矩形筒状となる。ボビン52は4個の側面を有することになる。
インナーカバー50a、50bは、コア30の側面と上面を覆っているが、図4(B)に示すように、一対のフランジ51a、51bよりもボビン軸線方向の外側では、コア30の底面31が露出している。なお、先に述べた樹脂カバー60の小窓61に対応する部位にも、第1インナーカバー50aには小窓59が設けられており、小窓59を通してもコア30が露出している。一方、底面31を除くコア30の他の側面(上面を含む)は、概ねインナーカバー50a、50bに覆われる。
第1分割ボビン52aの2個の筒部のうちの一方の先端には突起53aが設けられており、他方の先端には補助突起56が設けられている。突起53a、補助突起56は、第2分割ボビン52bに向けて延びている。突起53aは、第1分割ボビン52aの4個の側面のうち、第1インナーカバー50aから露出しているコア30の底面31と同じ側に設けられている。以下では、第1分割ボビン52aの4個の側面のうち、コア30の底面31と同じ側の面を底側面521と称する。補助突起56は、底側面521に交差する別の側面522に設けられている。底側面521に交差する別の側面522を以下では横側面522と称する。
第2分割ボビン52bの2個の筒部のうちの一方の先端には突起53aに対応するように一対のフック54が設けられている。一対のフック54はカギ型の先端が対向するように設けられている。フック54のカギ型の内側を嵌合溝53bと称する。フック54(嵌合溝53b)は、第1分割ボビン52aの突起53aに対応するように、第2分割ボビン52bの4個の側面のうち、第2インナーカバー50bから露出しているコア30の底面31と同じ側に設けられている。第1分割ボビン52aと同様に、第2分割ボビン52bの4個の側面のうち、コア30の底面31と同じ側の面を底側面521と称する。第2分割ボビン52bの4個の側面のうち、第1分割ボビン52aの横側面522と同じ方向を向く側面を第2分割ボビン52bの横側面522と称する。
第2分割ボビン52bの2個の筒部のうちの他方の先端には、補助突起56に対応するように補助突起57が設けられている。図4(B)に示すように、第1分割ボビン52aと第2分割ボビン52bが合体すると、補助突起57は補助突起56の側方に隣接する。より詳しくは、ボビン52は、突起53aとフック54が設けられている底側面521に交差する別の側面(横側面522)に、補助突起56と補助突起57を備えている。補助突起56は、第1分割ボビン52aの横側面522から第2分割ボビン52bの横側面522に沿って延びている。補助突起57は、第2分割ボビン52bの横側面522に設けられている。補助突起57は、ボビンの軸線(X方向)に交差する方向(Z方向)で補助突起56に隣り合う。補助突起57は、ボビンの軸線(X方向)に交差する方向(Z方向)で補助突起56に接している。
(組み立て工程)組み立て工程では、平角の巻線で構成されるコイル40を挟んで第1コアモールド体3aと第2コアモールド体3bを組み合わせる。別言すれば、組み立て工程では、第1分割ボビン52aが形成されている第1分割コア30a(すなわち第1コアモールド体3a)と、第2分割ボビン52bが形成されている第2分割コア30b(すなわち第2コアモールド体3b)を組み合わせる。第1コアモールド体3aと第2コアモールド体3bは、分割コア30a、30bの先端面32が対向するように組み合わされる。
図4(B)に示すように、第1分割ボビン52a(第1コアモールド体3a)と第2分割ボビン52b(第2コアモールド体3b)が合体すると、ボビンの2個の筒部の一方において突起53aが嵌合溝53bに嵌合する。別言すれば、組み立て工程において、突起53aを嵌合溝53bに嵌合させる。また、このとき、ボビンの2個の筒部の他方において補助突起56が補助突起57にZ方向で隣り合う。
図5に、図4(B)のV-V線に沿った断面図を示す。図5は、突起53a、嵌合溝53bを横断する断面を示している。ボビン52は、一対の筒部を備えているが、図5は、突起53a、嵌合溝53bを有する一方の筒部の断面を示している。補助突起56と補助突起57を有する他方の筒部の図示は省略した。
図5は、第1分割ボビン52aと第2分割ボビン52bが合体したときの断面を示している。図6に、合体前の第2分割ボビン52bの断面を示す。図6では、第1分割ボビン52aの一部である突起53aは仮想線で示してある。先に述べたように、-Z方向が「下」であるため、図5、図6においても紙面の上方がボビン52の底方向に相当する。
フック54の内側が嵌合溝53bに相当する。嵌合溝53bの内側(フック54の内側)には、ボビン52の底側面521に向けて突出する凸部55が設けられている。第1分割ボビン52aから延びている突起53aは、嵌合溝53bに嵌合するとともに、ボビン52の底側面521と凸部55の間に圧入される。図5、図6に示されているように、突起53aが圧入されることにより、フック54の先端は底側面521から離れる方向にバネのように撓む。別言すれば、フック54は、底側面521との間で突起53aを挟み込む。
突起53aの圧入により、突起53aと嵌合溝53bの上下方向(Z方向)の相対位置が正確に定まる。別言すれば、第1分割ボビン52a(第1コアモールド体3a)と第2分割ボビン52b(第2コアモールド体3b)の上下方向の相対位置が正確に定まる。特に、突起53aと嵌合溝53bはボビン52の4個の側面のうち、コア30の露出している底面31の側(すなわち底側面521)に設けられているので、第1分割コア30aの底面31と第2分割コア30bの底面31が、正確に面一に合わせられる。別言すれば、突起53aと嵌合溝53bの嵌合により、第1分割コア30aの底面31を含む平面と第2分割コア30bの底面31を含む平面が正確に一致する。
図5、図6に示されているように、突起53aと嵌合溝53b(フック54の内側)との間にはわずかな隙間しかない。それゆえ、突起53aがフック54の内側に嵌合することで、図中の座標系のY方向においても、第1分割コア30aと第2分割コア30bの相対的な位置が定まる。すなわち、別言すれば、突起53aがフック54(嵌合溝53b)に嵌合することで、第1分割コア30aと第2分割コア30bの軸線方向の相対的なずれが抑えられる。
突起53aと嵌合溝53bを一対の筒部のうち一方にのみ設けると、第1分割ボビン52aに対して第2分割ボビン52bがボビン軸線のまわりにずれるおそれがある。そこで、突起53aと嵌合溝53bが設けられていない方の筒部に補助突起56、57を設ける(図4参照)。第1分割ボビン52aと第2分割ボビン52bを組み合わせると、第1分割ボビン52aの補助突起56が、第2分割ボビン52bの補助突起57に隣接する。底側面521に設けられた突起53aとフック54が嵌合することと、横側面522に設けられた補助突起56、57がZ方向で隣り合うことで、第1分割ボビン52aと第2分割ボビン52b(すなわち、第1分割コア30aと第2分割コア30b)のボビン軸線の回転方向のずれが抑えられる。
(二次成形工程)第1コアモールド体3aと第2コアモールド体3bが組み合わされたものをアセンブリ4と称する。別言すれば、アセンブリ4は、第1分割コア30aと第2分割コア30bとボビン52とコイル40の合体物である。二次成形工程では、アセンブリ4の外側に樹脂カバー60を形成する。なお、樹脂カバー60は、底面31を含むコア30のいくつかの領域は露出させたまま成形される。また、図2に示したように、樹脂カバー60は、コイル40の底面41も露出させている。同じ側(ーZ側)に面しているコア30の底面31とコイル40の底面41を露出させるのは、それらの底面31、41を冷却器に当接させ、コイル40とコア30を冷却するためである。樹脂カバー60は、一対のフランジ51a、51bのコイル軸線方向の外側におけるコア30の底面31とコイル40の底面41を露出させたまま、コア30とコイル40の他の側面を概ね覆う。
樹脂カバー60は、インサート成形にて作られる。アセンブリ4をセットした金型に溶融樹脂を射出することで、樹脂カバー60が形成される。なお、先に述べたように、ボビン52の一部は、樹脂カバー60で覆われる。
実施例のリアクトル2の製造方法をまとめると以下の通りである。その製造方法は、矩形筒状のボビン52にコイル40が巻回されているとともにボビン52の内側にコア30が配置されているリアクトル2の製造方法である。コア30は、ボビン52の内側で端面が対向するように配置されている第1分割コア30a及び第2分割コア30bを備えている。その製造方法は、一次成形工程、組み立て工程、二次成形工程を備えている。一次成形工程では、第1分割コア30aにボビン52の一部(第1分割ボビン52a)を形成するとともに、第2分割コア30bにボビン52の残部(第2分割ボビン52b)を形成する。組み立て工程では、コイル40を挟んで第1分割ボビン52aが形成されている第1分割コア30aと第2分割ボビン52bが形成されている第2分割コア30bを組み合わせる。二次成形工程では、第1分割コア30aと第2分割コア30bとボビン52とコイル40のアセンブリを覆う樹脂カバー60を成形する。
第1分割ボビン52aには、対向する第2分割ボビン52bの一側面(底側面521)に沿って延びる突起53aが設けられている。第2分割ボビン52bの一側面(底側面521)には、突起53aを底側面521との間で挟み込むフック54が設けられている。フック54も樹脂で作られており、突起53aが挿入されると、フック54の先端が底側面521から離れる方向にバネのように撓む。
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例で説明したリアクトル2は、一対のU字形状の分割コア30a、30bを備えている。フック54がバネ部の一例に相当する。補助突起56が別の突起の一例に相当する。補助突起57が回転規制部の一例に相当する。補助突起56が第2分割ボビン52bに設けられ、補助突起57が第1分割ボビン52aに設けられてもよい。
実施例で説明したリアクトル2は、一対の筒部を有しており、一方の筒部に突起53aと嵌合溝53bが設けられており、他方の筒部に補助突起56、57が設けられている。両方の筒部に突起53aと嵌合溝53bを設けると、それぞれの筒部の位置合わせが相反し、かえって公差が大きくなるおそれがあるからである。ただし、本明細書が開示する技術は、両方の筒部に突起53aと嵌合溝53bを除外しない。
本明細書が開示する製造方法は、単純な棒状の一対の分割コアを有するリアクトルの製造に適用されてもよい。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
2:リアクトル 3a、3b:コアモールド体 4:アセンブリ 30:コア 30a、30b:分割コア 31、41:底面 40:コイル 50a、50b:インナーカバー 51a、51b:フランジ 52:ボビン 52a、52b:分割ボビン 53a:突起 53b:嵌合溝 54:フック 55:凸部 56、57:補助突起 60:樹脂カバー 521:底側面 522:横側面

Claims (1)

  1. U字形状の第1分割コアと、
    U字形状の第2分割コアであって前記第1分割コアと対向してリング状のコアを形成する第2分割コアと、
    前記第1分割コアのU字の一対の腕部のそれぞれが挿通されるとともに外側にコイルが巻回される断面矩形の第1筒部と第2筒部を有している第1分割ボビンと、
    前記第2分割コアのU字の一対の腕部のそれぞれが挿通されるとともに外側にコイルが巻回される断面矩形の第1筒部と第2筒部を有している第2分割ボビンであって、前記第1分割ボビンと当該第2分割ボビンの前記第1筒部同士が対向するととともに前記第2筒部同士が対向する第2分割ボビンと、
    を備えており、
    前記第1分割ボビンと前記第2分割ボビンの一方の第1筒部は、他方の第1筒部の一側面に沿って延びる突起を備えており、他方の第1筒部は前記一側面にて前記突起を前記一側面との間で挟み込むバネ部を備えており、
    前記第1分割ボビンと前記第2分割ボビンの一方の第2筒部は、他方の第2筒部の別側面であって前記一側面とは平行でない前記別側面に沿って延びる別突起を備えており、他方の第2筒部は前記別側面にて前記別突起の側方に隣接する回転規制部を備えている、リアクトル。
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