JP7022344B2 - リアクトル - Google Patents
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Description
並列される一対の巻回部を有するコイルと、
前記巻回部の内側及び外側に配置される磁性コアと、
前記コイルと前記磁性コアとを含む組合体を収納するケースと、
前記ケース内に充填される封止樹脂部とを備えるリアクトルであって、
前記ケースは、
前記組合体が載置される底板部と、
前記組合体の周囲を囲む側壁部と、
前記底板部と対向し、平面形状が長方形状の開口部とを備え、
前記一対の巻回部は、並列方向が前記底板部と直交するように配置され、
前記開口部の短辺方向に沿って配置され、対向する前記側壁部の各内面に当て止めされる端部を有する支持部材を備える。
並列される一対の巻回部を有するコイルと、
前記巻回部の内側及び外側に配置される磁性コアと、
前記コイルと前記磁性コアとを含む組合体を収納するケースと、
前記ケース内に充填される封止樹脂部とを備えるリアクトルであって、
前記ケースは、
前記組合体が載置される底板部と、
前記組合体の周囲を囲む側壁部と、
前記底板部と対向し、平面形状が長方形状の開口部とを備え、
前記一対の巻回部は、前記両巻回部の軸が前記底板部と直交するように配置され、
前記開口部の短辺方向に沿って配置され、対向する前記側壁部の各内面に当て止めされる端部を有する支持部材を備える。
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
並列される一対の巻回部を有するコイルと、
前記巻回部の内側及び外側に配置される磁性コアと、
前記コイルと前記磁性コアとを含む組合体を収納するケースと、
前記ケース内に充填される封止樹脂部とを備えるリアクトルであって、
前記ケースは、
前記組合体が載置される底板部と、
前記組合体の周囲を囲む側壁部と、
前記底板部と対向し、平面形状が長方形状の開口部とを備え、
前記一対の巻回部は、並列方向が前記底板部と直交するように配置され、
前記開口部の短辺方向に沿って配置され、対向する前記側壁部の各内面に当て止めされる端部を有する支持部材を備える。
並列される一対の巻回部を有するコイルと、
前記巻回部の内側及び外側に配置される磁性コアと、
前記コイルと前記磁性コアとを含む組合体を収納するケースと、
前記ケース内に充填される封止樹脂部とを備えるリアクトルであって、
前記ケースは、
前記組合体が載置される底板部と、
前記組合体の周囲を囲む側壁部と、
前記底板部と対向し、平面形状が長方形状の開口部とを備え、
前記一対の巻回部は、前記両巻回部の軸が前記底板部と直交するように配置され、
前記開口部の短辺方向に沿って配置され、対向する前記側壁部の各内面に当て止めされる端部を有する支持部材を備える。
前記磁性コアは、前記巻回部の外側に配置される外側コア部を備え、
前記外側コア部における前記側壁部に対向する面を覆う側部を有する保持部材を備え、
前記側部は、前記支持部材の一部が嵌め込まれる第一の溝部を備える形態が挙げられる。
前記側壁部は、前記支持部材に対向する内面に、前記支持部材の一部が嵌め込まれる第二の溝部を備える形態が挙げられる。
前記支持部材は、前記側壁部よりも硬度が高い金属材料で構成され、
前記支持部材の端部は、前記側壁部の各内面に食い込む部分を有する形態が挙げられる。
前記支持部材の端部及び前記側壁部の一方に、前記支持部材の端部及び前記側壁部の他方に向かって突出する凸部を備え、
前記支持部材の端部及び前記側壁部の他方に、前記凸部が嵌合する凹部を備える形態が挙げられる。
前記組合体と前記底板部との間に介在される接着層を備える形態が挙げられる。
前記磁性コアは、前記巻回部の内側に配置される内側コア部と、前記巻回部の外側に配置される外側コア部とを備え、
前記組合体は、前記外側コア部の表面の少なくとも一部を覆うと共に、前記内側コア部の軸方向の端部における周方向に沿った表面を覆うモールド樹脂部を備えることが挙げられる。
本開示の実施形態に係るリアクトルの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
図1から図4に基づいて、実施形態1のリアクトル1Aを説明する。図1では、ケース5内に収納される組合体10について、正面から見た外観を示し、ケース5及び封止樹脂部6について、上記正面と平行な平面で切断した断面を示す。この点は、図8及び図9についても同様である。図3及び図4では、説明の便宜上、組合体10とケース5との間の間隔を実際よりも広く図示している。この点は、図5から図7及び図10についても同様である。
実施形態1のリアクトル1Aは、図1及び図2に示すように、コイル2と、磁性コア3と、ケース5と、封止樹脂部6とを備える。コイル2は、図1に示すように、並列される一対の巻回部21、22を備える。磁性コア3は、巻回部21、22の内側に配置される内側コア部31、32と、巻回部21、22の外側に配置される外側コア部33とを備える。ケース5は、コイル2と磁性コア3とを含む組合体10を収納する。封止樹脂部6は、ケース5内に充填される。この例のリアクトル1Aは、更に、保持部材4を備える。保持部材4は、コイル2及び磁性コア3の位置決め状態を保持する部材である。この例のリアクトル1Aは、モールド樹脂部8により組合体10が一体物で構成されている。実施形態1のリアクトル1Aは、コイル2が後述する縦積み型である点を特徴の一つとする。また、実施形態1のリアクトル1Aは、組合体10のケース5からの脱落を防止する支持部材7を備える点を特徴の一つとする。支持部材7は、図3及び図4に示すように、ケース5の対向する側壁部52の各内面52iに当て止めされる端部70を有する。以下、リアクトル1Aの構成について詳しく説明する。
コイル2は、図1に示すように、巻線が螺旋状に巻回されてなる筒状の巻回部21、22を備える。一対の巻回部21、22を備えるコイル2として、以下の二つの形態が挙げられる。一つ目の形態は、独立した2本の巻線によってそれぞれ形成される巻回部21、22と、巻回部21、22から引き出される巻線の両端部のうち、一方の端部同士を接続する接続部とを備える。接続部は、巻線の端部同士が溶接や圧着等によって直接接合されて構成されることが挙げられる。他に、接続部は、適宜な金具等を介して間接的に接続されて構成されることが挙げられる。二つ目の形態は、1本の連続する巻線から形成される巻回部21、22と、巻回部21、22間に渡される巻線の一部からなり、巻回部21、22を連結する連結部とを備える。上述のいずれの形態も、各巻回部21、22から延びる巻線の端部は、ケース5の外部に引き出されて、電源等の外部装置が接続される箇所として利用される。なお、図1及び後述の図8、図9では、説明の便宜上、巻回部21、22のみを示し、巻線の端部、接続部や連結部を省略している。
磁性コア3は、図1に示すように、二つの内側コア部31、32と二つの外側コア部33とを備える。内側コア部31、32はそれぞれ、巻回部21、22の各内側に配置される。外側コア部33は、巻回部21、22の外側に配置される。磁性コア3は、離間して配置される二つの内側コア部31、32を挟むように二つの外側コア部33が配置される。磁性コア3は、各内側コア部31、32の端面と外側コア部33の内端面とを接触させて環状に形成される。これら二つの内側コア部31、32と二つの外側コア部33とにより、コイル2を励磁したとき、閉磁路を形成する。
内側コア部31、32は、磁性コア3のうち、巻回部21、22の軸方向に沿った部分である。この例では、各内側コア部31、32の両端部は、巻回部21、22の端面から突出している。この突出する部分も内側コア部31、32である。巻回部21、22から突出した内側コア部31、32の端部は、後述する保持部材4の貫通孔43(図2)に挿入される。
外側コア部33は、磁性コア3のうち、巻回部21、22の外側に配置される部分である。外側コア部33の形状は、二つの内側コア部31、32の端部を繋ぐ形状であれば特に限定されない。この例の外側コア部33はそれぞれ、概ね直方体状である。また、この例の外側コア部33はそれぞれ、同一の形状、及び同一の大きさである。更に、この例の外側コア部33はそれぞれ、非分割構造の一体物である。
内側コア部31、32及び外側コア部33は、軟磁性材料を含む成形体で構成されることが挙げられる。軟磁性材料は、鉄や鉄合金(例、Fe-Si合金、Fe-Ni合金等)といった金属、フェライト等の非金属等が挙げられる。上記成形体は、軟磁性材料からなる粉末や、更に絶縁被覆を備える被覆粉末等が圧縮成形されてなる圧粉成形体が挙げられる。また、上記成形体は、軟磁性粉末と樹脂とを含む流動性の混合体を固化させた複合材料の成形体が挙げられる。更に、上記成形体は、フェライトコア等の焼結体、電磁鋼板等の板材が積層されてなる積層体等が挙げられる。
保持部材4は、コイル2及び磁性コア3の位置決め状態を保持する部材である。保持部材4は、代表的には電気絶縁材料から構成されて、コイル2と磁性コア3との間の電気絶縁性の向上に寄与する。保持部材4は、図1及び図2に示すように、両巻回部21、22の一方の端面と一方の外側コア部33とを保持する保持部材4と、両巻回部21、22の他方の端面と他方の外側コア部33とを保持する保持部材4とを備える。各保持部材4の基本的構成は同じである。この例の保持部材4は、端面部45と外周部44とを備える。
モールド樹脂部8は、磁性コア3の表面の少なくとも一部を覆い、内側コア部31、32と外側コア部33とを一体に保持する。モールド樹脂部8は、外側コア部33の表面の少なくとも一部を覆うと共に、内側コア部31、32の軸方向の端部における周方向に沿った表面を覆う。モールド樹脂部8は、内側コア部31、32の軸方向の中央部には及んでいなくてもよい。内側コア部31、32と外側コア部33とを一体に保持するというモールド樹脂部8の機能に鑑みれば、モールド樹脂部8の形成範囲は、内側コア部31、32の端部近傍までで十分である。なお、モールド樹脂部8は、内側コア部31、32の軸方向の中央部にまで及んでいてもよい。つまり、モールド樹脂部8は、内側コア部31、32の表面を覆い、一方の外側コア部33から他方の外側コア部33に亘って形成されていてもよい。この例のモールド樹脂部8は、外側コア部33の内端面以外の全表面を覆うと共に、内側コア部31、32の端部近傍における周方向に沿った表面を覆っており、内側コア部31、32の軸方向の中央部には及んでいない。
ケース5は、組合体10の機械的保護及び外部環境からの保護(防食性の向上)等の機能を有する。ケース5は、代表的には金属材料から構成されて、組合体10に発生した熱を外部に放出する放熱性の向上に寄与する。
封止樹脂部6は、ケース5内に充填されて、組合体10の少なくとも一部を覆う。具体的には、封止樹脂部6は、組合体10とケース5との間の隙間に介在される。封止樹脂部6は、組合体10の機械的保護及び外部環境からの保護(防食性の向上)の機能を有する。また、封止樹脂部6は、組合体10とケース5との一体化によるリアクトル1Aの強度や剛性の向上の機能を有する。また、封止樹脂部6は、組合体10とケース5との間の電気的な絶縁性を向上する機能を有する。また、封止樹脂部6は、組合体10の熱をケース5に伝熱させ、放熱性を向上する機能を有する。
支持部材7は、組合体10のケース5からの脱落を防止する部材である。支持部材7は、図2に示すように、ケース5の開口部53の短辺方向に沿って配置される。支持部材7は、図3及び図4に示すように、ケース5の対向する側壁部52の各内面52iに当て止めされる端部70を備える。
上述したリアクトル1Aは、例えば、組合体10を用意する工程と、組合体10をケース5内に収納する工程と、支持部材7を配置する工程と、ケース5内に封止樹脂部6を形成する工程とを経て製造できる。
リアクトル1Aは、電圧の昇圧動作や降圧動作を行う回路の部品に利用できる。リアクトル1Aは、例えば、種々のコンバータや電力変換装置の構成部品等に利用できる。コンバータの一例としては、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車等の車両に搭載される車載用コンバータ(代表的にはDC-DCコンバータ)や、空調機のコンバータ等が挙げられる。リアクトル1Aは、例えば、ケース5の開口部53が下方に位置するように配置されることが挙げられる。
実施形態1のリアクトル1Aは、コイル2が縦積み型で構成される。縦積み型のコイル2は、平置き型のコイルに比較して、ケース5の底板部51に対する設置面積を小さくできる。よって、ケース5の開口部53の短辺方向の長さを小さくでき、薄型のリアクトル1Aを得易い。また、縦積み型のコイル2は、平置き型のコイルに比較して、巻回部21、22とケース5との対向面積を大きくできる。よって、組合体10に発生した熱をケース5に放出し易く、放熱性を向上できる。
図5及び図6に基づいて、実施形態2のリアクトルを説明する。実施形態2のリアクトルは、支持部材7の介在領域の収納空間を確保するための溝部の形成領域が実施形態1と異なる。溝部の形成領域以外の構成は、実施形態1と同様であり、その説明を省略する。
図7に基づいて、実施形態3のリアクトルを説明する。実施形態3のリアクトルは、支持部材7の端部70が側壁部52の内面52iに当て止めされる形態が実施形態1と異なる。実施形態3では、凹凸形状の嵌合によって、支持部材7の端部70が側壁部52の内面52iに当て止めされる。支持部材7の端部70の当て止め形態以外の構成は、実施形態1と同様であり、その説明を省略する。
図8に基づいて、実施形態4のリアクトルを説明する。実施形態4のリアクトルは、組合体10とケース5の底板部51との間に接着層9を備える点が実施形態1と異なる。接着層9以外の構成は、実施形態1と同様であり、その説明を省略する。
図9及び図10に基づいて、実施形態5のリアクトル1Bを説明する。実施形態5のリアクトル1Bは、コイル2が後述する直立型である点が実施形態1と異なる。コイル2の配置形態以外の構成は、実施形態1と同様であり、その説明を省略する。
10 組合体
2 コイル
21、22 巻回部
3 磁性コア
31、32 内側コア部
33 外側コア部
4 保持部材
43 貫通孔
44 外周部
44s 側部
440 第一の溝部
440a 第一面
440b 第二面
45 端面部
5 ケース
51 底板部
52 側壁部
52i 内面
520 第二の溝部
520a 第一面
520b 第二面
521 凹部
53 開口部
6 封止樹脂部
7 支持部材
70 端部
71 上片
72 側片
73 折り返し片
74 凸部
8 モールド樹脂部
9 接着層
Claims (8)
- 並列される一対の巻回部を有するコイルと、
前記巻回部の内側及び外側に配置される磁性コアと、
前記コイルと前記磁性コアとを含む組合体を収納するケースと、
前記ケース内に充填される封止樹脂部とを備えるリアクトルであって、
前記ケースは、
前記組合体が載置される底板部と、
前記組合体の周囲を囲む側壁部と、
前記底板部と対向し、平面形状が長方形状の開口部とを備え、
前記一対の巻回部は、並列方向が前記底板部と直交するように配置され、
前記開口部の短辺方向に沿って配置され、対向する前記側壁部の各内面に当て止めされる端部を有する支持部材を備えるリアクトル。 - 並列される一対の巻回部を有するコイルと、
前記巻回部の内側及び外側に配置される磁性コアと、
前記コイルと前記磁性コアとを含む組合体を収納するケースと、
前記ケース内に充填される封止樹脂部とを備えるリアクトルであって、
前記ケースは、
前記組合体が載置される底板部と、
前記組合体の周囲を囲む側壁部と、
前記底板部と対向し、平面形状が長方形状の開口部とを備え、
前記一対の巻回部は、前記両巻回部の軸が前記底板部と直交するように配置され、
前記開口部の短辺方向に沿って配置され、対向する前記側壁部の各内面に当て止めされる端部を有する支持部材を備えるリアクトル。 - 前記磁性コアは、前記巻回部の外側に配置される外側コア部を備え、
前記外側コア部における前記側壁部に対向する面を覆う側部を有する保持部材を備え、
前記側部は、前記支持部材の一部が嵌め込まれる第一の溝部を備える請求項1又は請求項2に記載のリアクトル。 - 前記側壁部は、前記支持部材に対向する内面に、前記支持部材の一部が嵌め込まれる第二の溝部を備える請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のリアクトル。
- 前記支持部材は、前記側壁部よりも硬度が高い金属材料で構成され、
前記支持部材の端部は、前記側壁部の各内面に食い込む部分を有する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のリアクトル。 - 前記支持部材の端部及び前記側壁部の一方に、前記支持部材の端部及び前記側壁部の他方に向かって突出する凸部を備え、
前記支持部材の端部及び前記側壁部の他方に、前記凸部が嵌合する凹部を備える請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のリアクトル。 - 前記組合体と前記底板部との間に介在される接着層を備える請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のリアクトル。
- 前記磁性コアは、前記巻回部の内側に配置される内側コア部と、前記巻回部の外側に配置される外側コア部とを備え、
前記組合体は、前記外側コア部の表面の少なくとも一部を覆うと共に、前記内側コア部の軸方向の端部における周方向に沿った表面を覆うモールド樹脂部を備える請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のリアクトル。
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