JP7405612B2 - リアクトル - Google Patents

Description

本発明は、リード線を有するセンサを備えるリアクトルに関する。

ＯＡ機器、太陽光発電システム、自動車、無停電電源など様々な用途にリアクトルが用いられている。この種のリアクトルは、コアの周囲を覆う樹脂部材と、樹脂部材に巻回されたコイルとを備えるリアクトル本体を、アルミニウムなどの金属製のケースに収容し、リアクトル本体とケースの間に充填材を注入し、充填材を固化させることで成る。

近年では、リアクトルの状態を検出するセンサをリアクトル本体に取り付けることが多くなってきた。センサは、リアクトルの状態を検出する検出部と、検出部が検出した情報をリアクトルの外部機器に伝達するリード線と、外部機器と接続するコネクタを有する。リード線の一方端部は検出部と、他方端部はコネクタと接続されており、リード線は、検出部からコネクタに向けて配設されている。

特開２０１９－０２１６８６号公報

リアクトルは、他の電気部品とともに用いられ、他の電気部品との集積度合いが高い状態で設置されている。そのため、リード線をリアクトルの外側を通して配設すると、リアクトルの大型化を招くとともに、他の電気部品と干渉して機械的又は電気的に損傷する虞もある。特に、近年においては、リアクトルと他の電気部品の集積度合いが更に高まっており、リアクトルの小型化が強く望まれている。

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、小型化を図ることが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、コアに装着されたコイルと、前記コイルと接続するバスバーと、前記コア又は前記バスバーを樹脂で被覆する被覆部と、リアクトルの状態を検出するセンサと、を備え、前記センサは、検出部と、前記検出部と接続されるリード線と、を有し、前記被覆部には、凹部が設けられ、前記凹部の底面は、前記被覆部が被覆する前記コア又は前記バスバーにまで達し、前記コア又は前記バスバーは、前記被覆部から露出する露出面を有し、前記リード線は、前記凹部を通って配設されていること、を特徴とする。

本発明によれば、小型化を図ることができるリアクトルを得ることができる。

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。 実施形態に係るリアクトルの分解斜視図である。 端子台の全体構成を示す斜視図である。 端子台の一部分を拡大した拡大図である。 端子台をモールド成型する際の金型の配置を示す模式図である。 リード線の配設を示す模式図である。

（第１の実施形態）
本実施形態のリアクトルについて、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態のリアクトルの全体構成を示す斜視図である。図２は、本実施形態のリアクトルの分解斜視図である。なお、コイル３の巻軸方向をＹ軸方向と、Ｙ軸方向と直交しコイル３の横並び方向をＸ軸方向と、Ｙ軸方向とＸ軸方向と直交する方向をＺ軸方向と呼ぶ場合があり、Ｚ軸方向は高さ方向とも呼ぶ場合がある。

リアクトル１００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１００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リアクトルである。

リアクトル１００は、リアクトル本体１０、ケース４、充填成形部５、センサ６及び端子台７を備える。リアクトル本体１０は、環状形状のコア１、樹脂部材２及びコイル３を有する。リアクトル本体１０は、ケース４に収容され、センサ６及び端子台７が取り付けられる。また、リアクトル本体１０とケース４の隙間に充填成形部５が形成されている。端子台７は、バスバー７１を有しており、バスバー７１は、コイル３と溶接等によって接続されている。

このようなリアクトル１００において、外部電源からコイル３に電流が供給されると、コイル３は磁束を発生させる。コイル３が発生させた磁束は、閉じた磁気回路を形成するコア１を通る。これにより、電気エネルギーが磁気エネルギーに変換される。電流供給によってコイル３に生じた熱は、充填成形部５を介しケース４に伝達されて外部へ放出される。

センサ６は、リアクトル１００の状態を検出する。センサ６は、検出部６１と、検出部６１と接続されるリード線６２とを有する。端子台７には、凹部７４が設けられており、リード線６２は、この凹部７４を通って配設されている。

（リアクトル本体）
リアクトル本体１０は、コア１、樹脂部材２及びコイル３を有する。コア１は、例えば、圧粉磁心などの磁性体から成る。コア１は、環状形状である。コイル３は、２つ設けられ、各コイル３は、コア１に装着される。２つのコイル３は、巻軸方向が平行になるように、隙間を介して横並びに設けられている。コア１の外周は、エポキシ樹脂等の樹脂部材２によって被覆されている。即ち、樹脂部材２は、コア１とコイル３の間に介在して、コア１とコイル３の絶縁を図る。

（ケース）
ケース４は、リアクトル本体１０を収容する。ケース４は、概略矩形状の底面と４つの側壁を有し、上面が開口している箱型形状である。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構成されており、放熱性に優れている。ケース４は、リアクトル本体１０及び端子台７を固定する固定部を有する。

（充填成形部）
充填成形部５は、リアクトル本体１０とケース４の隙間に充填材が充填され、固化してなる部材である。充填材としては、リアクトル１００の放熱性能の確保及びリアクトル本体１０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。具体的には、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。

（センサ）
センサ６は、検出部６１と、リード線６２と、コネクタ６３とを有する。検出部６１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などの温度検出器であり、リアクトル１００の温度を検出する。検出部６１は、コイル３の間に設けられる。検出部６１は、樹脂部材２の保持部に保持される。

リード線６２は、検出部６１が検出した温度情報をリアクトル１００の外部に設置された外部機器に伝達する。つまり、リード線６２は、検出部６１と、他の部材を電気的に繋ぐ配線である。リード線６２は、金属線とそれを被覆する被覆材料とからなる。金属線としては、例えば、銅、ニッケル、アルミ、銀、金など又はこれら２種以上を含むことができる。金属線は、１本のみの単線、または複数本をより合わせたより線を使用する。被覆材料は、ビニール、シリコンゴム、フッ素ゴムなどの絶縁性部材である。リード線６２の一方端部は検出部６１と接続し、他方端部はコネクタ６３と接続している。

コネクタ６３は電気を導通させる金属部材と、金属部材の一部を被覆する樹脂製の部材からなる。コネクタ６３は、対になる外部機器のコネクタと接続する。コネクタ６３が、対になる外部機器のコネクタと接続することで、検出部６１と、外部機器とがリード線６２を介して電気的に接続される。よって、検出部６１が検出したリアクトル１００の温度情報を外部機器に伝送することができる。

（端子台）
図３は、端子台７の全体構成を示す斜視図である。端子台７は、リアクトル１００と外部機器を電気的に接続するための部品である。端子台７は、リアクトル本体１０とは別体である。端子台７は、ケース４の固定部に固定されている。端子台７は、バスバー７１及び被覆部７３を有する。バスバー７１と被覆部７３はモールド成型によって一体に形成されている。

バスバー７１は、例えば、銅などの導電性部材である。バスバー７１の一方端部はコイル３と接続し、他方端部（端子ともいう）は外部機器の配線と接続される。これにより、外部機器とコイル３が電気的に接続され、外部機器から電力供給されると、コイル３に電流が流れ、磁束が発生し、コア１内に閉じた磁気回路が形成される。

被覆部７３は、ＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ）等の樹脂から成り、バスバー７１を被覆する。被覆部７３は、台座部７３ａと、２つの延設部７３ｂ、７３ｃにより構成される。台座部７３ａは、バスバー７１が外部機器と接続する端子を支持する。台座部７３ａは、コイル３の巻軸方向と平行に延びた直方体形状であり、ケース４の側壁に沿って、ケース４の外側に設けられている。

延設部７３ｂ、７３ｃは、台座部７３ａの両端部からそれぞれ巻軸方向と直交する方向に延びている。延設部７３ｂ、７３ｃは、コイル３が装着されていないコア１の上面に設けられている。延設部７３ｂ、７３ｃからバスバー７１の端部が露出し、このバスバー７１の端部がコイル３を溶接等によって接続している。

被覆部７３は、図４に示すように、凹部７４を有する。凹部７４は、延設部７３ｂの上面が窪んだ凹みである。凹部７４は、延設部７３ｂに埋め込まれたバスバー７１にまで達し、バスバー７１の一部が露出している。換言すれば、バスバー７１は、延設部７３ｂ（被覆部７３）から露出した露出面７２を有する。即ち、凹部７４の底面が露出面７２となる。リード線６２は、この凹部７４を通るように配設される。なお、凹部７４の窪みは、バスバー７１に未達で、バスバー７１は露出面７２を有していなくてもよい。もっとも、凹部７４の窪みの深さは、リード線６２の外径程度あることが好ましい。このように構成することで、リード線６２を凹部７４から突出させることなく配設することができる。

被覆部７３は、図４に示すように、係止部７５を有する。係止部７５は、延設部７３ｂに対向して、延設部７３ｂの上方に設けられている。より詳細には、係止部７５は、凹部７４に対向して設けられている。なお、係止部７５が延設部７３ｂ又は凹部７４に対向して設けられているとは、係止部７５が有する後述する開口部７６のみが対向している場合も含まれる。

係止部７５は、延設部７３ｂと同一の方向、即ち、コイル３の巻軸方向と直交する方向に延びている。係止部７５は、係止部７５の下面と凹部７４の底面（露出面７２）との間に隙間を介して設けられている。この隙間は、リード線６２を通すことができる程度の間隔が空いていればよい。なお、係止部７５の下面とは、凹部７４と対向する係止部７５の端面のことである。

本実施形態では、係止部７５は、概略矩形状に切り欠かれた開口部７６を有する。開口部７６は、露出面７２に対向して設けられている。係止部７５は、開口部７６を有することで、平面視すると、概略コの字形状となっている。開口部７６を有することで、バスバー７１をモールド成型する際に、金型で直接バスバー７１を押さえることができる。

バスバー７１をモールド成型した端子台７を作製する場合、バスバー７１が樹脂の射出圧によって変形したり、位置がずれたりする虞がある。バスバー７１が変形したり、位置がずれたりすると、他の部材との間に必要な絶縁距離を確保できなくなる虞がある。そこで、バスバー７１の変形や位置ずれを防止するため、ピンなどの治具を金型の内部に配置する手法がある。しかし、金型内部に治具を配置する手法は、金型から成型品を取り出す際に治具が邪魔にならないように配置するなど、金型の構成を複雑にする。

しかし、本実施形態では、係止部７５は開口部７６を有するので、図５に示すように、金型Ａで直接バスバー７１を押さえることができる。具体的には、金型Ａは、突出した凸部Ｂを有する。金型Ａは、係止部７５の上面に配置される、この時、凸部Ｂは、係止部７５の開口部７６が形成される部分を通り、凸部Ｂの先端は、バスバー７１に当接する。即ち、金型Ａの凸部Ｂが治具の役割を果たす。なお、図５には、バスバー７１の露出面７２も図示している。

この状態で、樹脂を充填する。そのため、凸部Ｂによって、バスバー７１の変形、位置ずれを抑制できる。よって、金型の構成を複雑化することなく、また、凸部Ｂがバスバー７１と当接することで、当該部分に樹脂が流れ込まず、被覆部７３に凹部７４が形成される。つまり、凸部Ｂが当接した面が露出面７２となる。よって、凸部Ｂは、治具の役割を果たすとともに、凹部７４の形成にも寄与している。

なお、露出面７２の反対側のバスバー７１の面は、金型Ａとは異なる金型と当接していてもよいし、治具と当接していてもよい。即ち、バスバー７１は、凸部Ｂと金型Ａとは異なる金型によって把持させてもよいし、凸部Ｂと治具によって把持させてもよい。

（リード線の配設）
次に、リード線６２の配設について図１及び図６を参照しつつ説明する。リード線６２は、検出部６１から凹部７４に向かって延びている。そして、リード線６２は、係止部７５の下面と凹部７４の底面、即ち、バスバー７１の露出面７２の間の隙間を通ってコネクタ６３に向かって延びている。本実施形態では、この隙間は、リード線６２の外径よりも若干小さい。

そのため、リード線６２は、図６に示すように、露出面７２と当接している。また、リード線６２は、係止部７５の下面と当接し、係止部７５の下面によって抑え込まれている。つまり、リード線６２は、露出面７２と係止部７５によって、把持され固定される。

このように、リード線６２は凹部７４を通って配設されるので、リアクトルの高さ方向の寸法を小型化することができる。また、リード線６２は、露出面７２と係止部７５によって把持されるので、リード線６２の位置ずれを抑制でき、リード線６２が緩んで、他の電気部品と干渉してしまうことを抑制できる。

なお、本実施形態では、リード線６２は、露出面７２と係止部７５によって、把持され固定されていたが、これに限定されない。例えば、凹部７４のコイル３の巻軸方向と直交する長さ（図４に示す長さＬ）をリード線６２の外径より若干短くし、凹部７４に嵌め込んでリード線６２を固定させてもよい。または、凹部７４ではリード線６２を固定せず、例えば、樹脂部材２にリード線６２を固定する把持部を設けて、リード線６２が凹部７４を通るように配設させてもよい。このような場合、係止部７５の下面は、リード線６２に当接していなくてもよい。

もっとも、リード線６２を配設した際には当接していない場合であっても、係止部７５の下面と凹部７４の底面の隙間は、リード線６２が緩んだ場合に係止部７５の下面がリード線６２と当接する程度であることが好ましい。このように構成すれば、リード線６２が緩んだ場合であっても、係止部７５によってリード線６２が凹部７４からはみ出すことを防止できる。

（作用効果）
本実施形態のリアクトル１００は、コア１に装着されたコイル３と、コイル３と接続するバスバー７１と、バスバー７１を樹脂で被覆する被覆部７３と、リアクトル１００の状態を検出するセンサ６と、を備える。センサ６は、検出部６１と、検出部６１と接続されるリード線６２と、を有する。被覆部７３は、凹部７４が設けられ、リード線６２は、凹部７４を通って配設されている。

このように、リード線６２を凹部７４に通して配設することで、リード線６２の配設する高さを低くすることができる。よって、凹部７４を通す分、リアクトル１００の小型化を図ることができる。

凹部７４の底面は、被覆部７３が被覆するバスバー７１にまで達し、バスバー７１は、被覆部７３から露出する露出面７２を有する。これにより、凹部７４の窪みを最大にすることができ、リアクトル１００の更なる小型化を実現することができる。また、凸部Ｂによって凹部７４を形成することができるので、容易に凹部７４を形成することができる。換言すれば、金型Ａは、凹部７４を形成するための内部構成が不要となり、金型の構成を簡略化することができる。さらに、バスバー７１を凸部Ｂと当接させて、バスバー７１が樹脂の射出圧によって変形、位置ずれすることを抑制することができる。

被覆部７３は、凹部７４と対向に配置された係止部７５を有し、リード線６２は、係止部７５の下方を通って配設されている。これにより、リード線６２がリアクトル１００の上方にはみ出すことを抑制し、リード線６２が緩んだ場合であっても、他の電気部品と干渉してしまうことを抑制でき、リアクトル１００の信頼性を向上させることができる。

特に、本実施形態では、リード線６２は、係止部７５の下面と露出面７２によって把持され固定されている。これにより、リアクトル１００の小型化の効果を最大限得られるとともに、係止部７５と露出面７２によってリード線６２の位置を固定し、リード線６２が凹部７４から抜け出すことを抑制できる。

さらに、本実施形態では、係止部７５は、露出面７２と対向する位置に開口部７６を有する。仮に、係止部７５が開口部７６を有していなかった場合、金型は、係止部７５を形成する構成に加えて、凹部７４を形成させる構成を備えていなければならず、金型の内部構成がかなり複雑となる。しかし、本実施形態では、開口部７６から金型Ａの凸部Ｂを挿入することができるので、凸部Ｂによって凹部７４を形成することができる。即ち、金型Ａは、凹部７４を形成する構成が不要となり、金型の構成を簡略化させることができる。また、凸部Ｂはバスバー７１と当接させることができるので、バスバー７１が樹脂の射出圧によって変形、位置ずれすることを抑制することができる。このように、開口部７６を設けることで、係止部７５を構成する場合であっても、バスバー７１の変形、位置ずれを抑制するとともに、複雑な構成の金型が不要となり生産効率が向上する。

リード線６２は、係止部７５と凹部７４の底面によって把持され、固定されている。これにより、凹部７４に配設されたリード線６２が凹部７４から抜け出すことをより確実に抑制でき、振動などが大きい場合であってもリアクトル１００の小型化を維持することができる。また、凹部７４と係止部７５にリード線６２の固定部としての機能を担わせることができる。

（他の実施形態）
本明細書においては、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。上記のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

本実施形態では、係止部７５を設けていたが、係止部７５は設けていなくてもよい。係止部７５を設けていない場合であっても、リード線６２が凹部７４を通るように固定し、配設させれば、凹部７４を通す分、リアクトル１００の小型化を図ることができる。

本実施形態では、凹部７４は、バスバー７１を被覆する被覆部７３に設けていたが、凹部７４は、コア１を被覆する樹脂部材２に設けていてもよい。即ち、樹脂部材２を被覆部７３と捉えてもよい。このように、コア１を被覆する樹脂部材２に凹部７４を設け、この凹部７４にリード線６２を配設すれば、リアクトル１００の小型化を図ることができる。なお、凹部７４による窪みは、コア１に達し、コア１が露出していてもよいし、コア１に未達であってコア１が露出していなくてもよい。

本実施形態では、凹部７４は、コア１の上面に延びた延設部７３ｂ（被覆部７３）に設けたが、凹部７４の配置はこれに限定されない。例えば、延設部７３ｂは、コア１の側面に設けられていてもよい。即ち、延設部７３ｂは、台座部７３ａの端部からコイル３の巻軸方向と平行に延び、台座部７３ａと同様に、ケース４の側壁に沿って設けられていてもよい。この場合、凹部７４は、コイル３の横並び方向に窪んでいる。そして、リード線６２は、この凹部７４を通って配設される。このように構成した場合であっても、リアクトル１００のコイル３の横並び方向の寸法を抑制することができ、リアクトル１００の小型化を図ることができる。

本実施形態では、係止部７５の開口部７６は、概略矩形状であったが、開口部７６の形状はこれに限定されない。金型Ａの凸部Ｂがバスバー７１と当接できれば、例えば、丸形形状であってもよい。

１００ リアクトル
１０ リアクトル本体
１ コア
２ 樹脂部材
３ コイル
４ ケース
５ 充填成形部
６ センサ
６１ 検出部
６２ リード線
６３ コネクタ
７ 端子台
７１ バスバー
７２ 露出面
７３ 被覆部
７３ａ 台座部
７３ｂ 延設部
７３ｃ 延設部
７４ 凹部
７５ 係止部
７６ 開口部
Ａ 金型
Ｂ 凸部

Claims (4)

1. コアに装着されたコイルと、
   前記コイルと接続するバスバーと、
   前記コア又は前記バスバーを樹脂で被覆する被覆部と、
   リアクトルの状態を検出するセンサと、
   を備え、
   前記センサは、
   検出部と、
   前記検出部と接続されたリード線と、
   を有し、
   前記被覆部には、凹部が設けられ、
   前記凹部の底面は、前記被覆部が被覆する前記コア又は前記バスバーにまで達し、
   前記コア又は前記バスバーは、前記被覆部から露出する露出面を有し、
   前記リード線は、前記凹部を通って配設されていること、
   を特徴とするリアクトル。
2. 前記被覆部は、前記凹部と対向に配置された係止部を有し、
   前記リード線は、前記係止部と前記凹部の底面の間を通って配設されていること、
   を特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記被覆部は、前記凹部と対向に配置された係止部を有し、
   前記係止部は、前記露出面と対向する位置に開口部を有し、
   前記リード線は、前記係止部と前記凹部の底面の間を通って配設されていること、
   を特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
4. 前記リード線は、前記係止部と前記凹部の底面によって把持され、固定されていること、
   を特徴とする請求項２又は３に記載のリアクトル。
   

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