JP7377006B2 - リアクトル - Google Patents

Description

本発明は、リアクトル本体とケースとの隙間へ充填材を注入して充填樹脂部を設けたリアクトルに関する。

リアクトルは、半導体スイッチング素子がオンオフを高速に行うことにより、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て電圧を昇圧させる電磁気部品である。リアクトルは、種々の用途に使用されている。例えば、大容量のリアクトルは、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される昇圧回路に採用されている。

リアクトルは、リアクトル本体と、リアクトル本体を収容する金属製のケースとからなる。リアクトル本体とは、コアと、コアの一部に巻かれるコイルと、コアを覆う樹脂部材と、を備えたリアクトルの主要部品である。また、リアクトル本体とケースとの間に充填材を注入、固化して、充填樹脂部を設けたものも知られている（例えば、特許文献１）。

充填樹脂部は、リアクトル本体の放熱性を確保すると共に、リアクトル本体からケースへの振動伝搬を軽減するためのものである。従って、充填樹脂部となる充填材としては、比較的柔らかく熱伝導性の高い樹脂等が好適である。ケースに先に充填材を充填し、そこにリアクトル本体を収容するとなると、つまり、充填材が充填されたケースに後からリアクトル本体を入れるとなると、空気を巻き込んでリアクトル本体と充填材の間に空気層ができやすくなる。その結果、放熱性の確保が難しくなる。

そこで、リアクトル本体をケースへ収容した後で、ケースとリアクトル本体との間に、脱泡処理を実施した充填材を注入するのが一般的である。リアクトル本体とケースとの間へ充填材を注入する場合、リアクトル本体とケースとを上方から見た場合のクリアランス、例えばリアクトル本体とケースとの四隅の隙間等を、充填材の注入口として利用している。

しかしながら、リアクトル本体とケースとのクリアランスが狭く、充填材の注入口として利用しにくい場合がある。例えば、コイルがフラットワイズ巻きの場合では、コイルに隙間が無いので、充填材の注入口となるスペースを見つけることができない。このような場合には、ケースの一部を膨らませて注入口を形成して、注入口から充填材を注入する。ケースの一部を膨らませてまで注入口を形成するのは、先述したように充填材が充填されたケースに対して後からリアクトル本体を入れた場合、リアクトル本体と充填材の間に空気層ができやすく、放熱性が低下するおそれがあるためである。

特開２０１３－２２９４０６号公報

ケースの一部を膨らませて充填材の注入口を形成する場合、注入口を形成する手間がかかるだけではなく、ケースの大型化を招くことになり、リアクトルの製品外形が大きくなる。そこで従来では、リアクトル本体とケースとのクリアランスを充填材の注入口としている。しかし、充填材の注入口に適するほどの大きさのクリアランスがリアクトル本体とケースとの間に存在するということは、その分だけ、コンパクト化の余地が存在するということを意味する。

リアクトルの普及が進む近年、コンパクト化へのニーズは高まる傾向にあり、リアクトル本体とケースとのクリアランスを縮小化することが望まれている。ただし、リアクトル本体とケースとのクリアランスの縮小化は、そのクリアランスを充填材の注入口として利用しようとする場合、注入口が狭くなるので充填材の充填作業が難しくなるという不具合を生む。その結果、リアクトル本体とケースとの隙間へ充填材を注入して充填樹脂部を設けるリアクトルにあって、充填タクトが低下するおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、製品が大型にならず、充填材の充填作業の効率化を図ったリアクトルを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、次の構成要素を備える。
（１）コア、コイル及び前記コアを覆う樹脂部材を有するリアクトル本体と、
（２）前記リアクトル本体を収容するケースと、
（３）前記リアクトル本体と前記ケースとの間に充填材を注入、固化して設ける充填樹脂部と、を備える。
（４）前記ケースは、前記リアクトル本体の周囲を囲む側壁を有する。
（５）前記樹脂部材は、前記ケースの側壁に対向する位置に形成された凹み部を備える。
（６）前記凹み部に近接して前記充填材の注入をガイドする注入ガイド部を備える。
（７）前記凹み部がＣ字状の凹み面を有する。

本発明のリアクトルにおいて、前記ケースは、互いに向かい合う開口及び底部を有し、前記凹み部は、前記ケースの開口から底部へ向かって延びてもよい。また、前記凹み部に近接して、前記充填材の注入をガイドする注入ガイド部を備えてもよい。

前記注入ガイド部は、前記樹脂部材における前記凹み部よりも凹んだ位置に立ち上げた壁面部を有してもよく、前記壁面部と前記凹み部の凹み面とを連続させる接続面部を備えてもよい。さらに、前記注入ガイド部は筒部からなるようにしてもよい。また、前記ケースの側壁は角部を有し、前記凹み部を前記ケースの側壁の角部に対向して配置してもよい。前記コアは角が切り落された形状であり、前記コアの角が切り落された部分を覆う前記樹脂部材に前記凹み部を形成してもよい。前記コアの角が切り落された部分と前記ケースの角部とを対向して配置してもよい。さらに、前記コアの角が切り落とされた部分と前記ケースの角部に囲まれた空間に近接して前記コイルの引出線を引き出してもよい。前記コイルはフラットワイズ巻きのコイルであってもよい。

本発明のリアクトルによれば、リアクトル本体の樹脂部材においてケースの側壁に対向する位置に凹み部を形成し、この凹み部を充填材の注入口とすることができるので、充填材注入口用のスペースをケースを膨らませて確保する必要が無くなり、製品の大型化を回避することが可能となり、且つ凹み部から充填材をスムーズに注入することで、充填タクトが向上する。

第１の実施形態の斜視図 第１の実施形態の分解斜視図 第１の実施形態の要部斜視図 第１の実施形態の要部拡大斜視図 第１の実施形態の要部拡大斜視図 第１の実施形態の平面図

［第１の実施形態］
以下、図１～図６を参照して、本発明の第１の実施形態に係るリアクトルについて説明する。図１は全体構成の斜視図、図２は全体構成の分解斜視図、図３はコイルを除いた斜視図、図４はケースを省いた要部拡大斜視図、図５はケースを含む要部拡大斜視図、図６は平面図である。

（構成の概要）
図１に示すように、リアクトル１００にはケース４が設けられており、ケース４内にはリアクトル本体１が収容されている。図２に示すように、ケース４は、上面には開口４０が形成されており、開口４０と向かい合うようにして底部４１が設けられている。また、図２に示すように、リアクトル１００には樹脂充填部６が設けられている。

（リアクトル本体１）
リアクトル本体１は、ケース４内に収容、固定されるリアクトルの主要部品である。リアクトル本体１は、コア１０（図２に図示）と、樹脂部材２（図１及び図２に図示）と、樹脂部材２を介してコア１０の外周の一部に巻かれたコイル５ａ、５ｂ（図１及び図２に図示）と、を備える。

（コア１０）
図２に示すように、コア１０は、例えばＥＥ型のコアであり、平面視で略Ｅ字状であるコア部材１１、１２が左右対称に対向して配置されている。コア部材１１、１２の外寄りに位置する短い直線部分、つまり「Ｅ」の３本の横棒のうち上側及び下側の横棒に相当する部分がコア１０の脚部となる。脚部を連結する直線部分、つまり「Ｅ」の縦棒に相当する部分がコア１０のヨーク部となる。

コア部材１１、１２は、材料として圧粉磁心、フェライト磁心、又は積層鋼板等の磁性材が用いられており、射出成形された樹脂部材２の樹脂体２１、２２によつて覆われている。コア部材１１、１２の断面形状は四角形であるが、多角形、正円、楕円であってもよい。コア部材１１、１２は、外周側の角が切り落とされた形状となっている。

（樹脂部材２）
樹脂部材２は、射出成形されることでコア１０の外周を覆い、コア部材１１、１２とコイル５ａ、５ｂとを絶縁する部材である。樹脂部材２は、コア１０の外周に沿ってこれを覆うので、コア１０の脚部を覆う一対の平行な直線部分と、コア１０のヨーク部を覆う連結部分とからなる。

樹脂部材２では、脚部を覆う直線部分の外周にコイル５が巻回される。つまり、樹脂部材２を介して脚部にコイル５が巻回されることになる。従って、コア１０の脚部で磁束が発生し、コア１０のヨーク部には脚部で発生した磁束が通過することになる。その結果、コア１０内には環状の閉じた磁気回路が形成される。

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（Ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅ ｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等が挙げられる。

樹脂部材２は、コア部材１１を埋め込んだ樹脂体２１と、コア部材１２を埋め込んだ樹脂体２２とを別々に成形しておき、脚部を覆う直線部分の外側にコイル５をはめ込んだ後、樹脂体２１及び樹脂体２２の互いの端部を突き合わせることで構成される。樹脂体２１、２２は平面視で略Ｅ字状である中空の略直方体からなる。樹脂体２１、２２において、ケース４と向き合う面を下面とし、下面に平行に対向する部を上面とし、上面及び下面に接する側面を外周面とする。

（凹み部３）
図１～図６に示すように、リアクトル本体１の樹脂部材２においてケース４の側壁４２に対向する位置に、Ｃ字状の凹み面を有する凹み部３が形成されている。すなわち、凹み部３は、樹脂部材２の外周部の角部であって、樹脂体２１の外周面で「Ｅ」の縦棒の両端部に形成されている。凹み部３の凹み面は樹脂体２１の外周面になっている。既に述べたように、コア１０のコア部材１１は、外周側の角が切り落とされた形状なので、リアクトル本体１の樹脂部材２の樹脂体２１も外周部の角が切り落とされている。この樹脂体２１の角が切り落とされた部分に凹み部３が配置されている。

前述したようにコア部材１１を覆う樹脂体２１は射出成形によって形成されるが、射出成形を行う際、コア部材１１に対して柱状の位置決めピン（図示せず）が設置される。この柱状の位置決めピンによって形成される溝部分が、凹み部３として利用される。柱状の位置決めピンによって形成される凹み部３は、ケース４の開口４０から底部４１へ向かって延びて形成される。

（注入ガイド部８）
樹脂体２１の上面において凹み部３に近接する部分には、注入ガイド部８が設けられている。注入ガイド部８には、充填材注入用のノズル（図示せず）が挿入可能な筒部８０が設けられている。筒部８０には、樹脂体２１の上面に重なる位置に、Ｃ字状のカーブを描くＣ字状壁面部８１が形成されている（図４～６参照）。注入ガイド部８のＣ字状壁面部８１は、樹脂体２１の上面に重なる位置であって凹み部３よりも凹んだ位置に、立ち上げられている。

そのため、Ｃ字状壁面部８１の内壁面と凹み部３の凹み面との間には段差がある。壁面部８１の内壁面と凹み部３の凹み面との間には、両者を連続させる接続面部８２が設けられている。Ｃ字状壁面部８１の内壁面は凹み部３の凹み面よりもさらに凹んだ位置に配置されるので、接続面部８２は、Ｃ字状壁面部８１側から凹み部３側に向かって下がるように傾いて形成されている。

（ケース４）
図１及び図２に示すように、ケース４には、底部４１から上方に向かって延びる側壁４２が立設されている。ケース４は、熱伝導性が高く軽量な金属が好適であり、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合金等が望ましい。例えば、ケース４はアルミニウムで構成されている。

ケース４の開口４０は側壁４２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４２及び底部４１が囲むことで形成される。ケース４の側壁４２は、リアクトル本体１が高さの半分以上収容されるような高さに設定されている。側壁４２は全体として四角形が形成されている。側壁４２の四隅の内壁には緩やかなカーブを描く角部４３が設けられている（図１～３及び図５、６参照）。

ケース４の角部４３に対向するコア１０のコア部材１１では、外周部の角が切り落とされた形状になっている。すなわち、コア１０の角が切り落された部分と、ケース４の角部４３とが対向して配置されている。そのため、コア１０の角が切り落とされた部分の樹脂部材２に形成された凹み部３は、ケース４の４つの角部４３のうちの２つの角部４３に対向して配置されている。

（コイル５ａ、５ｂ）
コイル５ａ、５ｂは、図１、図２及び図６に示すように、エナメルなどの絶縁被覆を有する導線であり、平角線のフラットワイズコイル等からなる。但し、コイル５ａ、５ｂの線材や巻き方は平角線のフラット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５ａ、５ｂは、同じ素材でなる連結線によって連結される。コイル５ａ、５ｂはコア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５ａの端部とコイル５ｂの端部には樹脂体２１の上方にコイル引出線５１が引き出されている。

コイル引出線５１は、コア１０の角が切り落とされた部分とケース４の角部４３に囲まれた空間に近接して配置されている。具体的には図６に示すように、コイル引出線５１は、コア１０の角が切り落とされた部分とケース４の角部４３に囲まれた空間の上部で、且つ凹み部３の真上を外して配置されている。コイル引出線５１は、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、７２）
バスバー７１、７２を図２に示す。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５ａ、５ｂの端部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５ａ、５ｂに電流が流れてコイル５ａ、５ｂを突き抜ける磁束が発生し、コア１０内に環状の閉じた磁気回路が形成される。

（充填樹脂部６）
図２は充填樹脂部６の全体を示している。また図５は、樹脂充填部６を形成した状態の要部拡大斜視図である。図２及び図５に示すように、リアクトル本体１がケース４に収容された状態で、リアクトル本体１の周囲とケース４との間には充填材が注入及び固化されて充填樹脂部６が設けられる。充填樹脂部６を構成する充填材としては、比較的柔らかく熱伝導性の高い樹脂が用いられる。

（作用と効果）
（１）以上の構成を有する第１の実施形態では、ケース４へリアクトル本体１を収容した後、樹脂部材２外周面の端部に形成した凹み部３から、脱泡処理を施した充填材を、ケース４とリアクトル本体１との間に注入することができる。注入された充填材が固化することで、ケース４とリアクトル本体１との間に充填樹脂部６が形成される。

このような第１の実施形態では、リアクトル本体１の樹脂部材２に凹み部３を形成して、ここから充填材を注入することができるため、ケース４の一部をわざわざ膨らませて充填材の注入口を形成する必要が無い。従って、リアクトル本体１とケース４との間のクリアランスを最少限に抑えることができ、充填材を注入するノズルの大きさを考慮したクリアランスの設定が不要となる。その結果、リアクトル本体１とケース４との間のクリアランスを縮小化することが可能となり、ケース４の大型化を回避することができる。これにより、リアクトル１００の製品外形の増大を抑えて、製品のコンパクト化に寄与することができる。

また、第１の実施形態では、凹み部３がケース4の開口４０から底部４１へ向かって延びているので、凹み部３が他の部材と干渉することが少なく、充填材の充填作業をスムーズに実施することができる。従って、充填樹脂部６の形成に際しての充填材の充填作業を効率良く行うことができ、充填タクトがアップする。

なお、樹脂部材２に凹み部３を形成したことで、凹み部３の部分からコア部材１１が露出する場合もある。この場合は、コア部材１１が樹脂部材２を介することなく充填樹脂部６に直に接することになる。そのため、コア部材１１の放熱性が向上し、リアクトル本体１の放熱性が良好となるというメリットが得られる。

（２）第１の実施形態では、凹み部３がコア１０の柱状の位置決めピンによって形成されており凹み部３がケース４の開口４１から底部４１へ向かって延びている。従って、別途、凹み部３を設けるための金型上の構造などが不要となる。そのため、リアクトル１００の製造性が向上する。また、柱状のコア位置決めピンにより形成された凹み部３によって、充填性が容易に向上する。

（３）第１の実施形態では、凹み部３に近接した注入ガイド部８が充填材の注入をガイドするので、充填材注入に際して、充填材の狙いをつけ易くなり、充填材の充填作業の作業効率がより向上する。

（４）注入ガイド部８は、樹脂部材２の上面において凹み部３の凹み方向よりもさらに凹んだ位置に壁面部８１を立ち上げている。そのため、壁面部８１を設けた分だけ、充填材の注入口を広げることができ、充填材が溢れ難くなる。従って、充填材をスムーズに流すことが可能となり、充填タクトがさらにアップする。また、樹脂部材２の上面に壁面部８１を設けたことで、壁面部８１を乗り上げて樹脂部材２の上面に流れ込む心配がない。その結果、充填材の充填作業を高品質に行うことができる。

（５）第１の実施形態では、凹み部３の凹み面と壁面部８１とを連続させる接続面部８２を備えているため、接続面部８２によって壁面部８１から凹み部３への充填材の誘い込みが可能である。従って、充填材は凹み部３をスムーズに流れることができ、充填材の充填作業をより迅速に行って、充填タクトが一層アップする。

（６）注入ガイド部８の筒部８０には充填材注入用のノズルを挿入可能なので、ノズルの位置決めが可能であり、充填作業の確実性を高めることができる。

（７）第１の実施形態では、ケース４は角部４３を有しており、凹み部３をケース４の角部４３に対向して配置している。角部４３は、直角ではなく、緩やかなカーブを描いて形成されるため、Ｃ字状の凹み部３と向かい合う部分は略円形になっている。この略円形の部分を充填材の注入口とすることで、充填材の注入口の開口部分を広げることができる。そのため、注入される充填材が溢れ難くなり、充填材がスムーズに流れて充填タクトがよりアップする。

（８）第１の実施形態では、コア１０は外周部の角が切り落された形状であり、この角が切り落された部分を覆う樹脂部材２に、凹み部３を形成している。そして、コア１０の角が切り落された部分と、ケース４の角部４３とを対向して配置させている。つまり、凹み部３は、コア１０の角が切り落された部分を覆う樹脂部材２に設けることができ、このような凹み部３はケース４の角部４３と対向している。従って、第１の実施形態では、ケース４の角部４３と、角部４３に対向する凹み部３とで囲まれた空間を大きく取ることができる。そのため、凹み部３から注入される充填材が溢れる心配がなく、充填材の流れをスムーズにして充填タクトをより向上させることが可能である。

（９）第１の実施形態では、コア１０の角が切り落とされた部分とケース４の角部４３に囲まれた空間の上部にコイル引出線５１を引き出している。第１の実施形態においては、凹み部３から充填材を注入可能なので凹み部３の上方が充填材注入スペースとなっている。そのため、第１の実施形態では、充填材注入スペースの一部をコイル引出線５１の引出スペースとすることができる。これにより、コイル引出線５１の引出スペースを効率良く確保することができ、リアクトル１００を小型化することができる。また、コイル引出線５１は、凹み部３の真上を外して配置しているので、凹み部３の真上から充填材の注入ノズルを挿入する場合にコイル引出線５１が充填材の注入ノズルと干渉することがない。従って、充填材を確実に注入することができる。

（１０）第１の実施形態では、コイル５ａ、５ｂがフラットワイズ巻きであるが故に、ケース５との隙間が少なくなったとしても、凹み部３を設けてあるので、良好な充填性を確保することができる。

［他の実施形態］
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、凹み部３を設ける数や位置等は適宜変更可能であり、凹み部分の形状についてもは凹んでいればよく、Ｃ字状に限らない。また、壁面部８１を注入ガイド部８の円筒部と一体的に設けたが、注入ガイド部８の形状は筒部に限らず、例えばＣ字状壁面部８１だけを設けるようにしても良い。また、ケース４は、底部を硬い金属である鉄やマグネシウムで構成し、側壁４２を可撓性の高いアルミニウムで構成するようにしてもよい。

第１の実施形態では、凹み部３はケース４の開口４０から底部４１に向かって延びた形状をしているが、ケース４開口４０側のみが凹んでいる凹み部３として良いし、またはケース４底部４１側のみが凹んでいる凹み部３としても良い。ケース４開口４０側のみに凹み部３を設けることでも充填材の注入性向上の効果は得られる。また、ケース４底部４１側のみに凹み部３を設けた場合も充填材の流れが広がるため、流れ性向上の効果を得ることができる。さらに、リアクトルのコアはＥＥ型ではなく、ＥＩコアや、ＵＵコアなどでも良い。

１…リアクトル本体
２…樹脂部材
２１、２２…樹脂体
３…凹み部
４…ケース
４０…開口
４１…底部
４２…側壁
４３…角部
５ａ、５ｂ…コイル
５１…コイル引出線
６…樹脂充填部
７１、７２…バスバー
８…注入ガイド部
８０…筒部
８１…Ｃ字状壁面部
８２…接続面部
１０…コア
１１、１２…コア部材
１００…リアクトル

Claims (10)

1. コア、コイル及び前記コアを覆う樹脂部材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、
   前記リアクトル本体と前記ケースとの間に充填材を注入、固化して設ける充填樹脂部と、を備え、
   前記ケースは、前記リアクトル本体の周囲を囲む側壁を有し、
   前記樹脂部材は、前記ケースの側壁に対向する位置に形成された凹み部を備え、
   前記凹み部に近接して前記充填材の注入をガイドする注入ガイド部を備え、
   前記凹み部がＣ字状の凹み面を有する
   リアクトル。
2. 前記ケースは、互いに向かい合う開口及び底部を有し、
   前記凹み部は、前記ケースの開口から底部へ向かって延びる請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記注入ガイド部は、前記樹脂部材における前記凹み部よりも凹んだ位置に立ち上げた壁面部を有する請求項１又は２に記載のリアクトル。
4. 前記壁面部と前記凹み部の凹み面とを連続させる接続面部を備えた請求項３に記載のリアクトル。
5. 前記注入ガイド部は筒部からなる請求項１～４のいずれかに記載のリアクトル。
6. 前記ケースの側壁は角部を有し、
   前記凹み部を前記ケースの側壁の角部に対向して配置した請求項１～５のいずれかに記載のリアクトル。
7. 前記コアは角が切り落された形状であり、
   前記コアの角が切り落された部分を覆う前記樹脂部材に前記凹み部を形成した請求項１～６のいずれかに記載のリアクトル。
8. 前記コアの角が切り落された部分と前記ケースの角部とを対向して配置した請求項７に記載のリアクトル。
9. 前記コアの角が切り落とされた部分と前記ケースの角部に囲まれた空間に近接して前記コイルの引出線を引き出した請求項８に記載のリアクトル。
10. 前記コイルはフラットワイズ巻きのコイルである請求項１～９のいずれかに記載のリアクトル。

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