JP2013153080A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】２個のコイルの間に温度センサを正確に位置決めしたリアクトルを提供する。
【解決手段】本明細書が開示するリアクトル２は、平行に配置された２個のコイル３ａ、３ｂと、温度センサ３１と、温度センサ３１を支持するセンサ支持部材２３を備える。センサ支持部材２３は、いずれか一方のコイルから延びているコイル導線４に固定される。温度センサ３１は、センサ支持部材２３により支持され、２個のコイルの間に位置する。このリアクトル２では、コイルから延びているコイル導線を使って温度センサ３１を支持するので、コイルの側方、即ち、平行に並んだ２個のコイルの間に正確に温度センサを位置決めすることができる。
【選択図】図１

Description

本明細書が開示する技術は、リアクトルに関する。

リアクトルは、電子回路の力率改善、高調波電流の抑制（直流電流の平滑化）等のために用いられる受動素子である。リアクトルはまた、直流電圧を昇圧／降圧する装置に用いられることもある。リアクトルは、「インダクタ」と呼ばれることもある。

リアクトルは、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車にも用いられている。ハイブリッド自動車や電気自動車は、駆動源としてモータを備えており、そのモータ用の電気回路（インバータや電圧変換回路）にリアクトルが用いられる。リアクトルは、発熱し易い素子である。特に、ハイブリッド車や電気自動車のように大電流を扱う回路では、発熱量も大きい。そこで、リアクトルの温度を監視するために温度センサが取り付けられることがある。例えば特許文献１には、２個のコイルが平行に配置されたリアクトルであり、２個のコイルの間に温度センサが配置されたリアクトルが開示されている。特許文献１に開示されているように、２個のコイルが平行に並んでおり、それらを貫通するリング状のコアを有する形態が、リアクトルの一つの典型的な形態である。なお、２個のコイルは、同一の導線で作られており、物理的には２個に分かれているが、電気回路的には一つのコイルと見なせる。そのような形態のリアクトルでは、２個のコイルの間で最も温度が高くなる。特許文献１の技術では、射出成形によりコイル全体が樹脂で覆われるが、射出成形の際に２個のコイルの間に通じる孔を設けておき、樹脂成形後にその孔に温度センサを挿入する。

特開２０１０−２１９２５１号公報

２個のコイルの間が温度が高くなるのでその位置に温度センサを固定した。しかしながら、特許文献１の技術では次の課題が生じる。コイルを覆う樹脂成形後に温度センサを挿入する手法では、温度センサと樹脂の間に僅かながら空隙が生じる。空隙は熱伝導率が低いため、空隙が生じるとコイルの温度を正確に測定することができない。なお、射出成形に代えてポッティングによりコイルの周囲を樹脂で充填する場合も同様である。本明細書は、樹脂に孔を設けた後に温度センサを挿入するのではなく、樹脂充填前にコイルの間に温度センサを正確に位置決めする技術を提供する。

本明細書が開示するリアクトルは、平行に配置された２個のコイルと、温度センサと、温度センサを支持するセンサ支持部材を備える。センサ支持部材は、いずれか一方のコイルから延びているコイル導線に固定される。温度センサは、センサ支持部材により支持され、２個のコイルの間に位置する。このリアクトルでは、コイルから延びているコイル導線を使って温度センサを支持するので、コイルの側方、即ち、平行に並んだ２個のコイルの間に正確に温度センサを位置決めすることができる。なお、大電流を扱うリアクトルの場合、大電流に耐えられるようにコイル導線には平角線が用いられることが多い。平角線は剛性が高く、コイル導線自体がしっかり形状を保持するので、温度センサもしっかりと支持される。

センサ支持部材は、コイルから延びているコイル導線を挟むクリップ状の挟持部を備えており、挟持部の先端がセンサ支持部材の外れを防止する鉤状に形成されているのがよい。クリップ状の挟持部を有していれば、温度センサを簡単に取り付けることができる。また、その先端が鉤状に形成されていれば、一旦取り付けた温度センサが脱落することがない。

さらに、温度センサは棒状であり、挟持部の長手方向と平行になるように支持されているとよい。この構成は、挟持部をコイル導線に差し込むように移動させると、棒状の温度センサが２個のコイルの間に侵入していく態様となる。この構成を有している場合、ポッティングに樹脂を充填し、樹脂が固化する前に温度センサを取り付けることが容易となる。

リアクトルのコイルは通常、樹脂製のボビンに捲回されている。そして、コイルが捲回されているボビンのコイル端に位置する領域には、コイルから延びているコイル導線をガイドする突起が設けられている。そこで、支持部材は、その突起に当接して位置決めされることが好ましい。突起を基準とすることにより、センサ支持部材の、コイル導線の延びる方向の位置決めが容易となる。

本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明の実施の形態で説明する。

実施例のリアクトルの斜視図である（温度センサを外した状態）。 実施例のリアクトルの斜視図である（温度センサを取り付けた状態）。 図２のIII−III断面図である。 図２のIV−IV断面図であってセンサ支持部材の断面図である（リアクトルに取り付けた状態）。 図２のIV−IV断面図であってセンサ支持部材の断面図である（センサ支持部材のみ）。 リアクトルの突起とセンサ支持部材の挟持部との関係を示す図である。

図面を参照して実施例のリアクトルを説明する。図１に、温度センサを外した状態のリアクトル２の斜視図を示し、図２に温度センサ３１を取り付けた状態のリアクトルの斜視図を示す。図３は、図２のIII−III線で見たときの断面図である。なお、リアクトル２は、ケース（不図示）に入れられ、その回りに樹脂が充填される。樹脂の充填は、射出成形あるいはポッティングにより行われる。しかし本実施例では、リアクトルを覆う樹脂は図示を省略する。

リアクトル２は、例えば電気自動車の電流平滑化に使われる。リアクトル２は、例えば１００［Ａ］以上の電流許容値を有する大電流用であり、巻き線として平角線が用いられている。平角線は、断面が矩形の導線である。

リアクトル２は、電磁鋼板または鉄粉を固めたコア５（図３参照）にコイル３ａ、３ｂを捲回した素子である。コア５は、樹脂製のボビン６で覆われており、外部からは見えない。より厳密には、コイル３ａ、３ｂは、ボビン６に捲回されており、そのボビン６の内部にコア５が配置されている。ボビン６は、コア５を入れた金型内に樹脂を射出して作られる。図１、２に示されているように、コア５を含むボビン６は、円環状に作られており、その一部が平行となっている。ボビンの平行な部分にコイル３ａ、３ｂが巻き掛けられている。なお、コイル３ａ、３ｂは、物理的には２個のコイルであるが、２個のコイルは１本の導線で作られており、それらは電気的には一つのコイルである。図１、２では、コイルの図面奥側の端部から導線（コイル導線４）が延びており、コイルの図面手前側の端部では２個のコイルが一本の導線で繋がっている。

平行に並んだ２個のコイルの間にはわずかな隙間があり、その隙間に、温度センサ３１が位置する（図３）。電流を流すとコアおよびコイルが発熱するが、２個のコイルの間が最も温度が高くなる。そこで、リアクトル２では、２個のコイルの間に位置するように温度センサ３１が支持される。なお、温度センサ３１には、温度の変化に応じて電気抵抗が変化するサーミスタがよく使われる。

温度センサ３１は、センサ支持部材２３によって支持される。センサ支持部材２３は、樹脂で作られている。センサ支持部材２３は、その付け根でコイル導線４に取り付けられ、その先端に温度センサ３１が固定される。図１、図２に示すように、センサ支持部材２３は、コイル３ａから延びているコイル導線４に固定される。固定される位置は、コイル端部付近である。より具体的には、ボビン６を含むリアクトル２の長さの範囲（図２の符号Ｌｄが示す範囲）の間である。

センサ支持部材２３の下面からは、２個の挟持部２４、２５が延びている。挟持部２４、２５は、クリップ状の部材であり、コイル導線４を挟み込む。２個の挟持部２４、２５は、所定の間隔を隔てて設けられており、図１、２に示すように、ボビン６に設けられた突起６ａを挟むように取り付けられる。突起６ａは、コイル端部よりも外側に突き出ているボビン６の上面に設けられている。突起６ａは、コイルから延びているコイル導線４をガイドする（固定する）ために設けられている。突起６ａを挟むことで、コイル導線４に沿った方向におけるセンサ支持部材２３の位置が正確に定まる。２個の挟持部２４、２５によって、センサ支持部材２３の位置、即ち、温度センサ３１の位置が正確に定まる。

図に示した符号３２は、温度センサ３１から延びる信号ケーブルを示している。信号ケーブル３２は、温度センサ３１の後端から出ており、センサ支持部材２３の内部を通り、コントローラ（不図示）に繋がっている。符号２９は、センサ支持部材２３の上面を覆うカバーである。符号２１は、センサ支持部材２３の下面から延びている薄板状の部材であり、リアクトル２の周囲が樹脂で充填されたときに、その樹脂の中で温度センサ３１の固定を強化するためのアンカーを示している。

図４〜図６を参照して、センサ支持部材２３をさらに詳しく説明する。図４と図５は、挟持部２４を横断する断面（図２のIV−IV断面）を示している。図４は、リアクトル２に固定された状態における挟持部断面を示している。挟持部２４は、コイル導線４を挟み込む一対の延設部で構成される。一方の延設部の先端は鉤状（鉤状部２７）に形成されており、他方の延設部の先端は挟持部２４の間の間隔が先端へ行くほどに広くなるようにテーパ面２８となっている。図４、図５に示すように、一対の延設部の間の距離は、先端へ行くほど広くなっているので、コイル導線４に容易に押し込むことができる。なお、センサ支持部材２３は樹脂で作られており、ある程度の剛性を有する。挟持部２４をコイル導線４に押し込む際、鉤状部２７が剛性により撓み、挟持部２４の先端が拡がる。コイル導線４が鉤状部２７を通過し終えると、鉤状部２７が元に戻り、鉤の部分がコイル導線４の下端に係合し、センサ支持部材２３が外れなくなる。挟持部２５も同様の構造を有している。

図６は、センサ支持部材２３が取り付けられたときの、２個の挟持部２４、２５と突起６ａの配置を示す斜視図である。図６に示すように、２個の挟持部２４、２５が、突起６ａの両側を挟み込むように位置する。そのような構造により、センサ支持部材２３のコイル導線４に沿った方向の位置が定まる。

リアクトル２の利点を説明する。リアクトル２は、コイルの導線（コイルから延びているリード部分）に固定されるセンサ支持部材２３を有しており、そのセンサ支持部材２３の先端に温度センサ３１が固定される。温度センサ３１は、センサ支持部材２３を介してコイル３ａに対して固定される。従って、リアクトル２を樹脂で覆う前に、温度センサを固定できる。さらに、上記の固定構造により、温度センサ３１のコイルに対する相対位置が正確に定まる。温度センサ３１の先端は平行に並んだ２個のコイルの間の空間に位置するが、コイルに対して相対的に温度センサ３１の位置が定まるので、温度センサ３１は、２個のコイルの間の空間に正確に位置決めされる。温度センサ３１の位置が正確に定まるので、温度測定位置が正確に定まる。なお、コイル導線４は、平角線であり、剛性が高く、容易に撓むことはない。コイル導線４自体が剛であるので、そのコイル導線４に固定されたセンサ支持部材２３がふらつくことはない。

また、センサ支持部材２３は、２箇所に挟持部２４、２５を有している。挟持部２４、２５はクリップ状であり、ワンタッチでコイル導線４に取り付けることができる。さらに、２個の挟持部２４、２５は、それらの間にボビン６の突起６ａを挟むように取り付けられる。そのような構造により、センサ支持部材２３のコイル導線４に沿った方向の位置も正確に定まる。

図１に示すように、温度センサ３１は棒状であり、その延びる方向は、センサ支持部材２３の挟持部２４、２５の長手方向と平行である。センサ支持部材２３を取り付ける場合、図１において上からセンサ支持部材２３を降ろすことなるが、その方向は、コイル３ａと３ｂの隙間に温度センサ３１が縦に挿入される方向と一致する。即ち、センサ支持部材２３の取り付け方向と温度センサ３１の挿入方向が同じとなる。それゆえ、温度センサを含むセンサ支持部材２３の取り付け作業が容易である。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、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。また、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するものであり、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：コイル
４：コイル導線
５：コア
６：ボビン
６ａ：突起
２１：アンカー
２３：センサ支持部材
２４、２５：挟持部
２７：鉤状部
２８：テーパ面
３１：温度センサ
３２：信号ケーブル

Claims (5)

1. 平行に配置された２個のコイルと、
   いずれか一方のコイルから延びているコイル導線に固定されるセンサ支持部材と、
   センサ支持部材に支持されており、２個のコイルの間に位置している温度センサと、
   を備えることを特徴とするリアクトル。
2. センサ支持部材は、コイルから延びているコイル導線を挟む挟持部を備えており、挟持部の先端がセンサ支持部材の外れを防止する鉤状に形成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. 温度センサは棒状であり、挟持部の長手方向と平行になるように支持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のリアクトル。
4. コイルが捲回されているボビンのコイル端に位置する領域に、コイルから延びているコイル導線をガイドする突起が設けられており、支持部材は、当該突起に当接して位置決めされていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のリアクトル。
5. コイルを形成しているコイル導線は平角線であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のリアクトル。

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