JP7205807B2 - リアクトル - Google Patents
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Description
本出願は、2018年11月15日付の日本国出願の特願2018-214504に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
コイルと磁性コアとを組み合わせた組合体と、前記組合体を内部に収納するケースとを備え、
前記ケースは、前記組合体が載置される底板部、前記組合体の外周を囲む側壁部、及び開口部を有し、
前記磁性コアは、前記コイルの内部に配置される内側コア部、及び前記コイルの外側に配置される外側コア部を有するリアクトルであって、
前記ケースの内部で、前記底板部側と前記開口部側とから前記組合体を挟み込む把持部材と、
前記底板部の外部から前記ケースの内部に貫通し、前記把持部材を前記底板部に固定するネジ部材とを備え、
前記把持部材は、
前記組合体のうち、前記開口部側にある面に当接する第一片と、
前記組合体のうち、前記底板部側にある面に当接する第二片と、
前記第一片と前記第二片とを、前記ケースの深さ方向に繋ぐ第三片とを備える。
近年、ハイブリッド自動車及び電気自動車の普及に伴い、リアクトルが高周波の大電流で使用される傾向にある。そのため、リアクトルの使用時にリアクトルの組合体が激しく振動する。リアクトルの設置スペースの関係で、ケースの開口部を横向きあるいは下向きにしてリアクトルを設置することもある。その場合、組合体が激しく振動すると、ケース内から組合体が脱落する恐れもある。特許文献1の構成では、ケース内の四隅に設けられた台座部に、組合体の上面を押えるステーがネジ止めされている。その結果、ケースに対して確りと組合体が固定される。しかし、特許文献1の構成では、ケースの四隅に設けた台座部の分だけケースが大型化してしまうという問題がある。
上記構成によれば、リアクトルが大型化することなく、ケース内に組合体が確りと固定される。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
コイルと磁性コアとを組み合わせた組合体と、前記組合体を内部に収納するケースとを備え、
前記ケースは、前記組合体が載置される底板部、前記組合体の外周を囲む側壁部、及び開口部を有し、
前記磁性コアは、前記コイルの内部に配置される内側コア部、及び前記コイルの外側に配置される外側コア部を有するリアクトルであって、
前記ケースの内部で、前記底板部側と前記開口部側とから前記組合体を挟み込む把持部材と、
前記底板部の外部から前記ケースの内部に貫通し、前記把持部材を前記底板部に固定するネジ部材とを備え、
前記把持部材は、
前記組合体のうち、前記開口部側にある面に当接する第一片と、
前記組合体のうち、前記底板部側にある面に当接する第二片と、
前記第一片と前記第二片とを、前記ケースの深さ方向に繋ぐ第三片とを備える。
前記コイルは、互いに平行な軸を持った第一巻回部及び第二巻回部を有し、
前記第一巻回部と前記第二巻回部は、前記底板部に直交する方向に積み重ねられ、前記第一巻回部と前記第二巻回部の軸は共に、前記底板部に平行に配置されているが挙げられる。
前記コイルは、互いに平行な軸を持った第一巻回部及び第二巻回部を有し、
前記第一巻回部と前記第二巻回部の軸は、前記底板部に直交して配置されている形態が挙げられる。
前記コイルは、互いに平行な軸を持った第一巻回部及び第二巻回部を有し、
前記第一巻回部と前記第二巻回部は共に、前記底板部上に横並びに配置されている形態を挙げることができる。
前記コイルは、第一巻回部を有し、
前記第一巻回部の軸は、前記底板部に平行に配置されている形態が挙げられる。
前記コイルは、第一巻回部を有し、
前記第一巻回部の軸は、前記底板部に直交して配置されている形態が挙げられる。
前記組合体は、前記コイルの一端面と前記外側コア部との間、及び前記コイルの他端面と前記外側コア部との間に一つずつ設けられ、前記コイルと前記外側コア部とを保持する保持部材を備える形態が挙げられる。
前記第一片と前記第二片は、前記保持部材に当接している形態が挙げられる。
前記保持部材は、前記第一片が嵌め込まれる第一溝部と、前記第二片が嵌め込まれる第二溝部と、を備える形態が挙げられる。
前記組合体は、前記外側コア部の少なくとも一部を覆う樹脂モールド部を備える形態が挙げられる。
前記組合体は、前記外側コア部の少なくとも一部を覆う樹脂モールド部を備え、
前記第一片と前記第二片は、前記樹脂モールド部に当接している形態が挙げられる。
前記樹脂モールド部は、前記第一片が嵌め込まれる第一溝部と、前記第二片が嵌め込まれる第二溝部とを備える形態が挙げられる。
前記ネジ部材は、軸部とヘッド部とを備え、
前記底板部における前記ケースの外方の面は、前記ヘッド部の全体を収納するヘッド収納部を備える形態が挙げられる。
前記ケースは、
前記ケースの内周面における前記把持部材が配置される側と反対側にある対向面と、
前記対向面のうち、前記開口部側の位置から前記ケースの内方に向って突出する押え部とを備え、
前記押え部は、前記組合体における前記開口部側にある面に対向している形態が挙げられる。
前記第二片は、前記ネジ部材がネジ結合されるネジ孔を備える形態が挙げられる。
前記第二片は、前記ネジ孔の近傍の部分を他の部分より厚くする補強部を備える形態が挙げられる。
前記補強部は、前記第二片に溶接されたナットによって形成されている形態が挙げられる。
前記底板部は、前記把持部材が設けられる側と反対側に向って前記補強部をスライド可能に収納するスライド凹部を備え、
前記補強部は、前記スライド凹部の端部の位置で前記ネジ部材により固定される形態が挙げられる。
前記ケース内に充填される封止樹脂を備える形態が挙げられる。
以下、本開示のリアクトルの実施形態を図面に基づいて説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。なお、本発明は実施形態に示される構成に限定されるわけではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内の全ての変更が含まれることを意図する。
実施形態1では、図1~図3に基づいてリアクトル1の構成を説明する。図1に示すリアクトル1は、コイル2及び磁性コア3を有する組合体10と、組合体10を収納するケース6とを備える。このリアクトル1の特徴の一つとして、ケース6内からの組合体10の脱落を防止する脱落防止機構を備えることが挙げられる。以下、リアクトル1に備わる各構成を詳細に説明する。
図1に示すように、組合体10は、コイル2と磁性コア3と第一保持部材4Cと第二保持部材4Dとを備える。本例では更に、組合体10は、これらの部材2,3,4C,4Dを一体化する樹脂モールド部5を備える。
本実施形態のコイル2は、第一巻回部2Aと第二巻回部2Bと連結部2Rとを備える。第一巻回部2Aと第二巻回部2Bは、互いの軸が平行となるようにケース6内に縦積みされている。連結部2Rは、第一巻回部2Aと第二巻回部2Bとを連結する。本例では、両巻回部2A,2Bと連結部2Rとは一本の巻線で構成されている。各巻回部2A,2Bは、互いに同一の巻数、同一の巻回方向で中空筒状に形成され、各軸方向が平行になるように並列されている。本例とは異なり、第一巻回部2Aと第二巻回部2Bとは、巻数が異なっていても良いし、大きさが異なっていても良い。
本例の磁性コア3は、第一コア片3A、第二コア片3B、第三コア片3C、及び第四コア片3Dを備える。第一コア片3Aは、第一巻回部2Aの内部に配置される内側コア部31である。第二コア片3Bは、第二巻回部2Bの内部に配置される内側コア部31である。第三コア片3Cは、第一コア片3Aの一端(巻線端部側:紙面左側)と、第二コア片3Bの一端とを繋ぐ外側コア部32である。第四コア片3Dは、第一コア片3Aの他端(連結部2R側:紙面右側)と、第二コア片3Bの他端とを繋ぐ外側コア部32である。これらコア片3A,3B,3C,3Dが環状に繋がることで閉磁路が形成される。本例とは異なり、磁性コア3は、二つのU字型のコア片が環状に繋がることで構成されていても良い。
内側コア部31,31は、コイル2の巻回部2A,2Bの軸方向に沿った部分である。本例では、内側コア部31,31のうち、巻回部2A,2Bの軸方向に沿った部分の両端部が巻回部2A,2Bの端面から突出している。その突出する部分も内側コア部31,31の一部である。
外側コア部32,32は、磁性コア3のうち、巻回部2A,2Bの外部に配置される部分である。外側コア部32,32の形状は、一対の内側コア部31,31の端部を繋ぐ形状であれば特に限定されない。本例の外側コア部32は、略直方体状である。本例では、外側コア部32は、内側コア部31,31の軸方向の端面と接触しているか、又は接着剤を介して実質的に接触している。
内側コア部31と外側コア部32は、軟磁性粉末を含む原料粉末を加圧成形してなる圧粉成形体、あるいは軟磁性粉末と樹脂との複合材料の成形体で構成することができる。例えば、内側コア部31を複合材料の成形体、外側コア部32を圧粉成形体とすることが挙げられる。
図1に示す本例のリアクトル1は更に、コイル2と外側コア部32を保持する第一保持部材4Cと第二保持部材4Dとを備える。第一保持部材4Cは、図示しないコイル2の巻線端部側(紙面左側)で、コイル2の巻回部2A,2Bの端面と、磁性コア3の外側コア部32を構成する第三コア片3Cとの間に介在される。一方、第二保持部材4Dは、コイル2の連結部2R側で、コイル2の巻回部2A,2Bの端面と、磁性コア3の外側コア部32を構成する第四コア片3Dとの間に介在される。保持部材4C,4Dは、代表的にはPPS樹脂などの絶縁材料で構成される。保持部材4C,4Dは、コイル2と磁性コア3との間の絶縁部材や、巻回部2A,2Bに対する内側コア部31,31、及び外側コア部32,32の位置決め部材として機能する。
樹脂モールド部5は、外側コア部32,32における保持部材4C,4Dから露出する部分を覆うように配置される。樹脂モールド部5によって、外側コア部32,32が保持部材4C,4Dに固定されると共に、外側コア部32,32が外部環境から保護される。本例の樹脂モールド部5は、保持部材4C,4Dの内部に入り込み、内側コア部31,31の端面近傍に及んでいる。そのため、樹脂モールド部5によって、コイル2と磁性コア3と保持部材4C,4Dとが一体化されている。樹脂モールド部5は、巻回部2A,2Bの内部に及んでいても良い。その場合、組合体10の結合がより強固になる。更に、第一保持部材4C側の樹脂モールド部5と、第二保持部材4D側の樹脂モールド部5とは、巻回部2A,2Bの内部で繋がっていても良い。
ケース6は、組合体10が載置される底板部60と、組合体10の外周を囲む側壁部61と、側壁部61の端部に形成される開口部63とを備える。底板部60と側壁部61とは一体に形成しても良いし、別々に用意した底板部60と側壁部61とを連結しても良い。ケース6の材料としては、例えばアルミニウムやその合金、マグネシウムやその合金などの非磁性金属、あるいは樹脂などを利用することができる。底板部60と側壁部61とを別体とするのであれば、底板部60の材料と側壁部61の材料を異ならせることもできる。例えば、底板部60を非磁性金属、側壁部を樹脂とする、あるいはその逆とすることが挙げられる。
本例では、ケース6内に封止樹脂69が充填されている。封止樹脂69は、組合体10の少なくとも一部を覆う。封止樹脂69は、以下の(a)~(d)に示す種々の機能を有する。(a)組合体10の熱をケース6へ伝達する機能。(b)組合体10を機械的保護及び外部環境から保護(防食性の向上)する機能。(c)組合体10とケース6との間の電気的な絶縁性を向上する機能。(d)組合体10とケース6との一体化によるリアクトル1の強度及び剛性を向上する機能。
本実施形態のリアクトル1は、ケース6内からの組合体10の脱落を防止する脱落防止機構を備える。脱落防止機構は主に、組合体10を把持する把持部材7と、把持部材7をケース6にネジ止めするネジ部材8とで構成される。
把持部材7は、第一片71と第二片72と第三片73とを備える概略C字状の部材である。把持部材7は、ケース6の内部で底板部60側と開口部63側とから組合体10を挟み込み、組合体10を把持する。第一片71は、組合体10のうち、ケース6の開口部63側にある面に当接する部分である。第二片72は、組合体10のうち、ケース6の底板部60側にある面に当接する部分である。第三片73は、第一片71と第二片72とをケース6の深さ方向に繋ぐ部分である。
ネジ部材8は、底板部60の外部からケース6の内部に貫通し、把持部材7を底板部60に固定する部材である。図2に示すように、ネジ部材8は、雄ネジ部が形成された軸部80と、軸部80の一端に形成されるヘッド部81とを備える。本例では、ネジ部材8で把持部材7を底板部60に固定するために、底板部60に貫通孔6hとヘッド収納部6dとが設けられると共に、第二片72にネジ孔7hが設けられている。
本例のリアクトル1は、把持部材7で組合体10を片持ちする構成である。ケース6内における組合体10の安定性を高めるために、本例ではケース6の底板部60にL字型の台座部65(図1)が設けられている。台座部65は、第一保持部材4Cを下方から支えると共に、ケース6内における第一保持部材4Cの位置を決める部材である。台座部65のうち、底板部60に平行な部分の高さは、底板部60からの第一保持部材4Cの高さと、底板部60からの第二保持部材4Dの高さと、が同じとなるように形成されている。台座部65のうち、開口部63に向って延びる部分は、第一保持部材4Cの外端面に対向し、組合体10が把持部材7から離れる方向に移動することを抑制する。
本例のリアクトル1は、ハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池自動車といった電動車両に搭載される双方向DC-DCコンバータなどの電力変換装置の構成部材に利用することができる。
本例のリアクトル1の構成によれば、把持部材7を介してケース6に組合体10が確りと固定される。そのため、リアクトル1が振動しても、ケース6内から組合体10が脱落することを抑制できる。
実施形態2では、二つの把持部材7を用いて組合体10を固定する構成を図4に基づいて説明する。図4では、構成の説明に関係の無い符号の一部が省略されている。この点は、後述する図5~9でも同様である。
実施形態3のリアクトル1を図5に基づいて説明する。
実施形態4のリアクトル1を図6,7に基づいて説明する。本例のリアクトル1は、実施形態3の変形例である。
実施形態5のリアクトル1を図8に基づいて説明する。本例の脱落防止機構は、実施形態4と同様の構成を備えるので詳しい説明は省略する。
実施形態6のリアクトル1を図9に基づいて説明する。本例の脱落防止機構は、実施形態4と同様の構成を備えるので詳しい説明は省略する。
実施形態1~6の構成は適宜組み合わせることができる。例えば、実施形態5,6の脱落防止機構として、実施形態1~3の脱落防止機構が採用されても良い。
実施形態8では、コイル2が一つの第一巻回部2Cを備えるリアクトル1を図10に基づいて説明する。本例では、コイル2の形状に合わせて、磁性コア3の形状、保持部材4E,4Fの形状、及び樹脂モールド部5の形成範囲が、実施形態1から実施形態6とは異なる。図10において、実施形態1から実施形態6と同様の構成については同一の符号が付されている。
実施形態9では、実施形態8に示される組合体10がケース6内で平置きされたリアクトル1を図11に基づいて説明する。実施形態8と同様の構成については説明を省略する。
実施形態10では、実施形態8,9に示される組合体10がケース6内で直立した状態で配置されるリアクトル1を図12に基づいて説明する。実施形態8と同様の構成については説明を省略する。
10 組合体
2 コイル
2A,2C 第一巻回部、2B 第二巻回部、2R 連結部
3 磁性コア
31 内側コア部、32 外側コア部
3A,3E 第一コア片、3B,3F 第二コア片
3C 第三コア片、3D 第四コア片
4C,4E 第一保持部材、4D,4F 第二保持部材
4d コア収納部、4h 貫通孔
41 第一溝部、42 第二溝部
5 樹脂モールド部
51 第一溝部、52 第二溝部
6 ケース
60 底板部、61 側壁部、63 開口部、65 台座部
67 押え部、69 封止樹脂
6d ヘッド収納部、6h 貫通孔、6s スライド凹部
7 把持部材
7h ネジ孔、7r 絶縁材
71 第一片、72 第二片、73 第三片、75 補強部
8 ネジ部材
80 軸部、81 ヘッド部
9 絶縁層
Claims (17)
- コイルと磁性コアとを組み合わせた組合体と、前記組合体を内部に収納するケースとを備え、
前記ケースは、前記組合体が載置される底板部、前記組合体の外周を囲む側壁部、及び開口部を有し、
前記磁性コアは、前記コイルの内部に配置される内側コア部、及び前記コイルの外側に配置される外側コア部を有するリアクトルであって、
前記ケースの内部で、前記底板部側と前記開口部側とから前記組合体を挟み込む把持部材と、
前記底板部の外部から前記ケースの内部に貫通し、前記把持部材を前記底板部に固定するネジ部材とを備え、
前記組合体は、前記コイルの一端面と前記外側コア部との間、及び前記コイルの他端面と前記外側コア部との間に一つずつ設けられ、前記コイルと前記外側コア部とを保持する保持部材を備え、
前記把持部材は、
前記組合体のうち、前記開口部側にある面に当接する第一片と、
前記組合体のうち、前記底板部側にある面に当接する第二片と、
前記第一片と前記第二片とを、前記ケースの深さ方向に繋ぐ第三片とを備え、
前記第一片と前記第二片は、前記保持部材に当接している、
リアクトル。 - 前記保持部材は、前記第一片が嵌め込まれる第一溝部と、前記第二片が嵌め込まれる第二溝部と、を備える請求項1に記載のリアクトル。
- 前記組合体は、前記外側コア部の少なくとも一部を覆う樹脂モールド部を備える請求項1又は請求項2に記載のリアクトル。
- コイルと磁性コアとを組み合わせた組合体と、前記組合体を内部に収納するケースとを備え、
前記ケースは、前記組合体が載置される底板部、前記組合体の外周を囲む側壁部、及び開口部を有し、
前記磁性コアは、前記コイルの内部に配置される内側コア部、及び前記コイルの外側に配置される外側コア部を有するリアクトルであって、
前記ケースの内部で、前記底板部側と前記開口部側とから前記組合体を挟み込む把持部材と、
前記底板部の外部から前記ケースの内部に貫通し、前記把持部材を前記底板部に固定するネジ部材とを備え、
前記組合体は、
前記コイルの一端面と前記外側コア部との間、及び前記コイルの他端面と前記外側コア部との間に一つずつ設けられ、前記コイルと前記外側コア部とを保持する保持部材と、
前記外側コア部の少なくとも一部を覆う樹脂モールド部と、を備え、
前記把持部材は、
前記組合体のうち、前記開口部側にある面に当接する第一片と、
前記組合体のうち、前記底板部側にある面に当接する第二片と、
前記第一片と前記第二片とを、前記ケースの深さ方向に繋ぐ第三片とを備え、
前記第一片と前記第二片は、前記樹脂モールド部に当接している、
リアクトル。 - 前記樹脂モールド部は、前記第一片が嵌め込まれる第一溝部と、前記第二片が嵌め込まれる第二溝部とを備える請求項4に記載のリアクトル。
- 前記コイルは、互いに平行な軸を持った第一巻回部及び第二巻回部を有し、
前記第一巻回部と前記第二巻回部は、前記底板部に直交する方向に積み重ねられ、前記第一巻回部と前記第二巻回部の軸は共に、前記底板部に平行に配置されている請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のリアクトル。 - 前記コイルは、互いに平行な軸を持った第一巻回部及び第二巻回部を有し、
前記第一巻回部と前記第二巻回部の軸は、前記底板部に直交して配置されている請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のリアクトル。 - 前記コイルは、互いに平行な軸を持った第一巻回部及び第二巻回部を有し、
前記第一巻回部と前記第二巻回部は共に、前記底板部上に横並びに配置されている請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のリアクトル。 - 前記コイルは、第一巻回部を有し、
前記第一巻回部の軸は、前記底板部に平行に配置されている請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のリアクトル。 - 前記コイルは、第一巻回部を有し、
前記第一巻回部の軸は、前記底板部に直交して配置されている請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のリアクトル。 - 前記ネジ部材は、軸部とヘッド部とを備え、
前記底板部における前記ケースの外方の面は、前記ヘッド部の全体を収納するヘッド収納部を備える請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のリアクトル。 - 前記ケースは、
前記ケースの内周面における前記把持部材が配置される側と反対側にある対向面と、
前記対向面のうち、前記開口部側の位置から前記ケースの内方に向って突出する押え部とを備え、
前記押え部は、前記組合体における前記開口部側にある面に対向している請求項1から請求項11のいずれか1項に記載のリアクトル。 - 前記第二片は、前記ネジ部材がネジ結合されるネジ孔を備える請求項1から請求項12のいずれか1項に記載のリアクトル。
- 前記第二片は、前記ネジ孔の近傍の部分を他の部分より厚くする補強部を備える請求項13に記載のリアクトル。
- 前記補強部は、前記第二片に溶接されたナットによって形成されている請求項14に記載のリアクトル。
- 前記底板部は、前記把持部材が設けられる側と反対側に向って前記補強部をスライド可能に収納するスライド凹部を備え、
前記補強部は、前記スライド凹部の端部の位置で前記ネジ部材により固定される請求項14又は請求項15に記載のリアクトル。 - 前記ケース内に充填される封止樹脂を備える請求項1から請求項16のいずれか1項に記載のリアクトル。
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