JP2010245154A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】製造容易かつ所望のインダクタンスを精度良く確保することができるリアクトル及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】通電により磁束を発生するとともに巻回軸方向から見た形状が直線状である直線部２１を有するコイル２と、コイル２における巻回軸方向の一端である底部に部分的に配設された複数の脚部５とを備えたコイルユニット６と、コイルユニット６の周囲に充填された磁性粉末混合樹脂からなるコア３と、コイル２及びコア３を内側に収容するケース４とを有するリアクトル１。コイルユニット６は、複数の脚部５のうち少なくとも一つを、コイル２における直線部２１の底部に一体的に設けてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁性粉末混合樹脂からなるコアを有するリアクトル及びその製造方法に関する。

従来より、磁性粉末を混合した樹脂からなる磁性粉末混合樹脂を、コアとしてコイルの周囲に充填したリアクトルがある。かかるリアクトルを製造するに当たっては、ケースの底部に台座を配置し、この台座の上にコイルを載置した上で、液状の磁性粉末混合樹脂を注入する。その後、この磁性粉末混合樹脂を硬化させることにより、リアクトルを得る（特許文献１参照）。
このように、上記台座を用いるのは、コイルの底面とケースの底部との間に、磁路を形成するための磁性粉末混合樹脂が充填されるスペースを確保するためである。

特開２００８−２１８７２４号公報

しかしながら、上記のごとくコイルの下に台座を配置するということは、部品点数を増やすこととなり、製造工数も増え、コストも高くなるという問題がある。
また、別部材の台座をケースの底部に置いて、その上にコイルを置き、そして磁性粉末混合樹脂をケース内におけるコイルの周囲に充填するとき、台座が不安定となって、ケースに対するコイルの位置ずれが生じるおそれがある。その結果、リアクトルのインダクタンスが充分に得られなくなるおそれがある。
また、台座の設置位置によっては、コイルが形成する磁路を台座が邪魔することにより、インダクタンスが低下し、所望のインダクタンスを得ることが困難となるおそれがある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、製造容易かつ所望のインダクタンスを精度良く確保することができるリアクトル及びその製造方法を提供しようとするものである。

第１の発明は、通電により磁束を発生するとともに巻回軸方向から見た形状が直線状である直線部を有するコイルと、該コイルにおける巻回軸方向の一端である底部に部分的に配設された複数の脚部とを備えたコイルユニットと、
該コイルユニットの周囲に充填された磁性粉末混合樹脂からなるコアと、
上記コイル及び上記コアを内側に収容するケースとを有し、
上記コイルユニットは、上記複数の脚部のうち少なくとも一つを、上記コイルにおける上記直線部の底部に一体的に設けてなることを特徴とするリアクトルにある（請求項１）。

第２の発明は、通電により磁束を発生するとともに巻回軸方向から見た形状が直線状である直線部を有するコイルと、該コイルにおける巻回軸方向の一端である底部に部分的に配設された複数の脚部とを備えたコイルユニットを、ケースの内側に配置するコイル配置工程と、
上記ケース内における上記コイルの内側及び外周に液状の磁性粉末混合樹脂を充填する樹脂充填工程と、
上記磁性粉末混合樹脂を硬化させてコアとする樹脂硬化工程とを有し、
上記コイルユニットは、上記複数の脚部のうち少なくとも一つを上記コイルにおける上記直線部の底部に一体的に設けてなることを特徴とするリアクトルの製造方法にある（請求項８）。

第１の発明においては、上記コイルユニットが上記複数の脚部を底部に一体的に設けてなる。そのため、上記リアクトルを製造するにあたって、別部材の台座をケースの底面部に置いてコイルを配置する必要がなく、ケース内にそのままコイルユニットを置けばよい。そのため、部品点数を少なくすることができると共に、製造工数も少なくすることができる。その結果、製造容易な低コストのリアクトルを得ることができる。

また、上記脚部がコイルユニットに一体化しているため、リアクトルの製造時において、ケース内でコイルユニットが位置ずれし難い。それゆえ、ケース内の正確な位置にコイルを配置することが可能となり、リアクトルのインダクタンスを所望の値に精度良く維持することができる。

また、上記脚部をコイルにおける直線部の底部に配置しているため、この脚部による磁路の阻害を抑制することができる。すなわち、コイルによって形成される磁束は、直線部よりも、それ以外の曲線部において集中する。それゆえ、曲線部に脚部を形成すると、それだけ多くの磁路を阻害することとなる。換言すると、同じ大きさの脚部を曲線部に配置した場合よりも、直線部に配置した場合の方が、阻害される磁路を少なくすることができる。その結果、リアクトルのインダクタンスの低下を抑制することができ、所望のインダクタンスを精度良く確保することができる。

以上のごとく、本発明によれば、製造容易かつ所望のインダクタンスを精度良く確保することができるリアクトルを提供することができる。

また、第２の発明においても、上記第１の発明と同様に、上記のような構成で脚部を一体的に設けた上記コイルユニットを用いることにより、上述した作用効果を得ることができる。
したがって、本発明によれば、製造容易かつ所望のインダクタンスを精度良く確保することができるリアクトルの製造方法を提供することができる。

実施例１における、巻回軸方向に直交する平面によるリアクトルの断面説明図。 図１のＡ−Ａ線矢視断面図。 図１のＢ−Ｂ線矢視断面図。 実施例１における、コイルの斜視図。 実施例１における、コイルユニットの斜視図。 実施例１における、リアクトルの斜視図。 実施例１における、磁束の形成状態を示す説明図。 実施例２における、脚部を通るとともに巻回軸方向に平行な平面によるリアクトルの断面説明図。 実施例２における、脚部を通らない巻回軸方向に平行な平面によるリアクトルの断面説明図。

本発明において、上記磁性粉末混合樹脂は、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等の樹脂に、鉄粉等の磁性粉末を混入させてなるものを用いることができる。
なお、本発明においては、上記脚部を設けた側と反対側の上記コイルの巻回軸方向を、「上」として説明する。すなわち、上記リアクトルの使用状況等に応じて、その姿勢が変わることがあるが、特に断らない限り、上記コイルに対して、上記脚部が配置された側を下方、その反対側を上方として説明する。

また、上記複数の脚部はすべて、上記コイルにおける上記直線部の底部に設けていることが好ましい（請求項２、請求項９）。
この場合には、脚部による磁路の阻害を極力低減して、リアクトルのインダクタンスの低下を抑制し、高い精度のインダクタンスを維持することができる。

また、上記コイルユニットは、上記コイルを被覆する絶縁コートを有し、上記脚部は上記絶縁コートと一体成形されていることが好ましい（請求項３、請求項１０）。
この場合には、絶縁コートをコイルに形成する際に、上記脚部を同時に形成することが可能であるため、製造工数を増やすことなく脚部を形成することができる。それゆえ、生産効率に優れたリアクトル及びその製造方法を得ることができる。

また、上記コイルユニットは、上記コイルを周囲に巻回したボビンを有し、上記脚部は上記ボビンと一体成形されていることが好ましい（請求項４、１１）。
この場合には、ボビンを製造する際に、上記脚部を同時に形成することが可能であるため、製造工数を増やすことなく脚部を形成することができる。それゆえ、生産効率に優れたリアクトル及びその製造方法を得ることができる。

また、上記脚部の高さは、上記コイルにおける上記脚部を設けた側と反対側の端部を被覆する上記絶縁コートの直上に配置された部分の上記コアの高さと同等であることが好ましい（請求項５、１２）。
この場合には、上記コイルの上下におけるコアの高さを同等とすることができるため、コイルの上下における磁路を同等に確保することができる。それゆえ、コアにおいて磁路を効率的に形成することができ、リアクトルのインダクタンスを向上させることができる。

また、上記コイルの巻回方向におけるすべての上記脚部の厚さの合計をＤ、上記コイルの上記直線部の長さの合計をＥとしたとき、Ｄ≧Ｅ／５を満たすことが好ましい（請求項６、１３）。
この場合には、上記脚部による磁路の阻害を充分に抑制することができる。
Ｄ＜Ｅ／５の場合には、脚部による磁路の阻害の影響が大きくなり、所望のインダクタンスを得ることが困難となるおそれがある。

また、上記コイルの巻回方向に直交する方向における上記脚部の幅は、上記コイルの巻回方向に直交する方向における上記コイルと上記絶縁コートとを合わせた幅以下であることが好ましい（請求項７、１４）。
この場合には、上記脚部による磁路の阻害を充分に抑制することができる。

（実施例１）
本発明の実施例にかかるリアクトル及びその製造方法につき、図１〜図７を用いて説明する。
本例のリアクトル１は、通電により磁束を発生するコイル２を含むコイルユニット６と、該コイルユニット６の周囲に充填された磁性粉末混合樹脂からなるコア３と、コイル２及びコア３を内側に収容するケース４とを有する。

コイル２は、図１に示すごとく、巻回軸方向から見た形状が直線状である直線部２１と、曲線状である曲線部２２とを有する。また、図２、図５に示すごとく、コイル２における巻回軸方向の一端である底部２４には、複数の脚部５が部分的に配設されている。
コイルユニット６は、複数の脚部５のうち少なくとも一つを、コイル２における直線部２１の底部２４に一体的に設けてなる。

図１に示すごとく、コイル２は、４つの直線部２１と４つの曲線部２２とからなる。隣り合う直線部２１は互いに直角に配置され、隣り合う直線部２１の間に曲線部２２が形成されている。
そして、各直線部２１の底部２４に、それぞれ１個ずつ脚部５が固定されている。脚部５は、各直線部２１の中央位置に形成されている。すなわち、複数の脚部５はすべて、コイル２における直線部２１の底部２４に設けてある。

コア３を構成する磁性粉末混合樹脂は、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等の樹脂に、鉄粉等の磁性粉末を混入させてなるものを用いることができる。
ケース４は、例えば、アルミニウム又はその合金によって構成することができる。また、図２に示すごとく、ケース４には、ケース４と同材料の軸芯部４１が底面部４２から立設されており、該軸芯部４１はコイル２の内側に配置されている。

コイル２は、図４に示すごとく、断面略長方形状の平角の導体線を螺旋状に巻回してなる。
コイルユニット６は、図２、図３、図６に示すごとく、コイル２を被覆する絶縁コート６１を有し、脚部５は絶縁コート６１と一体成形されている。絶縁コート６１は、例えば、エポキシ、ウレタン、シリコーン等の樹脂によって構成することができる。そして、脚部５も、絶縁コート６１と同じこれらの樹脂によって構成することができる。

図２に示すごとく、脚部５の高さＨ１は、コイル２の上部（脚部５を設けた側と反対側の端部）を被覆する絶縁コート６１の直上に配置された部分のコア３の高さＨ２と同等である。
また、図１に示すごとく、コイル２の巻回方向におけるすべての脚部５の厚さｄの合計をＤ、コイル２の直線部２１の長さｅ１、ｅ２の合計をＥとしたとき、Ｄ≧Ｅ／５を満たす。

また、図２に示すごとく、コイル２の巻回方向に直交する方向における脚部５の幅Ｗは、コイル２の巻回方向に直交する方向におけるコイル２と絶縁コート６とを合わせた幅Ｖ以下である。本例においては、幅Ｗは幅Ｖと略同等である。

本例のリアクトル１を製造するに当たっては、以下のコイル配置工程と、樹脂充填工程と、樹脂硬化工程とを行う。
コイル配置工程においては、コイル２と複数の脚部５とを備えたコイルユニット６を、ケース４の内側に配置する。コイルユニット６は、図２、図５に示すごとく、複数の脚部５をコイル２における直線部２１の底部２４に一体的に設けてなる。
樹脂充填工程においては、ケース４内におけるコイル２の内側及び外周に液状の磁性粉末混合樹脂を充填する。
樹脂硬化工程においては、磁性粉末混合樹脂を硬化させてコア３とする。
以上により、図１〜図３、図６に示すリアクトル１を得る。

また、コイルユニット６は、図４に示すようなコイル２の表面に絶縁コート６１を施してなり、この絶縁コート６１の一部が、脚部５となっている（図５）。コイル２に絶縁コート６１を施すに当たっては、例えば、成形型を用いることができる。この場合、成形型に、脚部５を成形するためのキャビティを設けておく。そして、この成形型内にコイル２を配置し、液状の絶縁コート材を注型し、次いで、絶縁コート材を硬化させて脱型する。これにより、図１〜図３、図５に示すごとく、コイル２の表面に絶縁コート６１が形成されると共に、該絶縁コート６１と一体成形された脚部５が形成され、コイルユニット６が得られる。
また、コイル２における一対の端子２３には、絶縁コート６１が施されていない。
なお、本例のリアクトル１は、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車等に用いられる電力変換装置に組んで用いることができる。

次に、本例の作用効果につき説明する。
本例のリアクトル１においては、コイルユニット６が複数の脚部５を底部２４に一体的に設けてなる。そのため、リアクトル１を製造するにあたって、別部材の台座をケース４の底面部４２に置いてコイル２を配置する必要がなく、ケース４内にそのままコイルユニット６を置けばよい。そのため、部品点数を少なくすることができると共に、製造工数も少なくすることができる。その結果、製造容易な低コストのリアクトル１を得ることができる。

また、脚部５がコイルユニット６に一体化しているため、リアクトル１の製造時において、ケース４内でコイルユニット６が位置ずれし難い。それゆえ、ケース４内の正確な位置にコイル２を配置することが可能となり、リアクトル１のインダクタンスを精度良く維持することができる。

また、脚部５をコイル２における直線部２１の底部２４に配置しているため、この脚部５による磁路の阻害を抑制することができる。すなわち、図７に示すごとく、コイル２によって形成される磁束φは、直線部２１よりも、それ以外の曲線部２２（特にその内側）において集中する。それゆえ、仮に曲線部２２に脚部５を形成すると、それだけ多くの磁路を阻害することとなる。換言すると、同じ大きさの脚部５を曲線部２２に配置した場合よりも、直線部２１に配置した場合の方が、阻害される磁路を少なくすることができる。その結果、リアクトル１のインダクタンスの低下を抑制することができ、所望のインダクタンスを精度良く確保することができる。

また、複数の脚部５はすべて、コイル２における直線部２１の底部２４に設けてあるため、脚部５による磁路の阻害を極力低減して、リアクトル１のインダクタンスを精度良く維持することができる。
また、コイルユニット６は、コイル２を被覆する絶縁コート６１を有し、脚部５は絶縁コート５と一体成形されている。それゆえ、絶縁コート６１をコイル２に形成する際に、脚部５を同時に形成することが可能であるため、製造工数を増やすことなく脚部５を形成することができる。それゆえ、生産効率に優れたリアクトル１及びその製造方法を得ることができる。

また、脚部５の高さＨ１は、コイル２における脚部５を設けた側と反対側の端部を被覆する絶縁コート６１の直上に配置された部分のコア３の高さＨ２と同等である。そのため、図３に示すごとく、コイル２の上下におけるコア３の高さＨ３（＝Ｈ１＝Ｈ２）を同等とすることができるため、コイル２の上下における磁路を同等に確保することができる。それゆえ、コア３において磁路を効率的に形成することができ、リアクトル１のインダクタンスを向上させることができる。

また、コイル２の巻回方向におけるすべての脚部５の厚さｄの合計をＤ、コイル２の直線部２１の長さｅ１、ｅ２の合計をＥとしたとき、Ｄ≧Ｅ／５を満たす。そのため、脚部５による磁路の阻害を充分に抑制することができる。
また、脚部５の幅Ｗは、コイル２と絶縁コート６１とを合わせた幅Ｖ以下（本例においては同等）であるため、脚部６による磁路の阻害を充分に抑制することができる。

以上のごとく、本例によれば、製造容易かつ所望のインダクタンスを精度良く確保することができるリアクトル及びその製造方法を提供することができる。

（実施例２）
本例は、図８、図９に示すごとく、コイルユニット６が、コイル２を周囲に巻回したボビン６２を有し、脚部５はボビン６２と一体成形されているリアクトル１の例である。
ボビン６２は、円筒部６２１と、該円筒部６２１における上端と下端においてそれぞれ外方へ突出した鍔部６２２、６２３とを有する。この円筒部６２１の外周であって一対の鍔部６２２、６２３の間に形成される保持空間６２４に、コイル２が配置されている。保持空間６２４に配置されたコイル２を覆うと共にコイル２とボビン６２との隙間を埋めるように、絶縁コート６１が形成されている。

そして、下方の鍔部６２３の下面に、脚部５が一体成形されている。
脚部５を含めたボビン６２は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂によって構成することができる。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、ボビン６２を製造する際に、脚部５を同時に形成することが可能であるため、製造工数を増やすことなく脚部５を形成することができる。それゆえ、生産効率に優れたリアクトル及びその製造方法を得ることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

１ リアクトル
２ コイル
２１ 直線部
３ コア
４ ケース
５ 脚部
６ コイルユニット

Claims (14)

1. 通電により磁束を発生するとともに巻回軸方向から見た形状が直線状である直線部を有するコイルと、該コイルにおける巻回軸方向の一端である底部に部分的に配設された複数の脚部とを備えたコイルユニットと、
   該コイルユニットの周囲に充填された磁性粉末混合樹脂からなるコアと、
   上記コイル及び上記コアを内側に収容するケースとを有し、
   上記コイルユニットは、上記複数の脚部のうち少なくとも一つを、上記コイルにおける上記直線部の底部に一体的に設けてなることを特徴とするリアクトル。
2. 請求項１において、上記複数の脚部はすべて、上記コイルにおける上記直線部の底部に設けていることを特徴とするリアクトル。
3. 請求項１又は２において、上記コイルユニットは、上記コイルを被覆する絶縁コートを有し、上記脚部は上記絶縁コートと一体成形されていることを特徴とするリアクトル。
4. 請求項１〜３のいずれか一項において、上記コイルユニットは、上記コイルを周囲に巻回したボビンを有し、上記脚部は上記ボビンと一体成形されていることを特徴とするリアクトル。
5. 請求項３又は４において、上記脚部の高さは、上記コイルにおける上記脚部を設けた側と反対側の端部を被覆する上記絶縁コートの直上に配置された部分の上記コアの高さと同等であることを特徴とするリアクトル。
6. 請求項３〜５のいずれか一項において、上記コイルの巻回方向におけるすべての上記脚部の厚さの合計をＤ、上記コイルの上記直線部の長さの合計をＥとしたとき、Ｄ≧Ｅ／５を満たすことを特徴とするリアクトル。
7. 請求項３〜６のいずれか一項において、上記コイルの巻回方向に直交する方向における上記脚部の幅は、上記コイルの巻回方向に直交する方向における上記コイルと上記絶縁コートとを合わせた幅以下であることを特徴とするリアクトル。
8. 通電により磁束を発生するとともに巻回軸方向から見た形状が直線状である直線部を有するコイルと、該コイルにおける巻回軸方向の一端である底部に部分的に配設された複数の脚部とを備えたコイルユニットを、ケースの内側に配置するコイル配置工程と、
   上記ケース内における上記コイルの内側及び外周に液状の磁性粉末混合樹脂を充填する樹脂充填工程と、
   上記磁性粉末混合樹脂を硬化させてコアとする樹脂硬化工程とを有し、
   上記コイルユニットは、上記複数の脚部のうち少なくとも一つを上記コイルにおける上記直線部の底部に一体的に設けてなることを特徴とするリアクトルの製造方法。
9. 請求項８において、上記複数の脚部はすべて、上記コイルにおける上記直線部の底部に設けていることを特徴とするリアクトルの製造方法。
10. 請求項８又は９において、上記コイルユニットは、上記コイルを被覆する絶縁コートを有し、上記脚部は上記絶縁コートと一体成形されていることを特徴とするリアクトルの製造方法。
11. 請求項８〜１０のいずれか一項において、上記コイルユニットは、上記コイルを周囲に巻回したボビンを有し、上記脚部は上記ボビンと一体成形されていることを特徴とするリアクトルの製造方法。
12. 請求項１０又は１１において、上記脚部の高さは、上記コイルにおける上記脚部を設けた側と反対側の端部を被覆する上記絶縁コートの直上に配置された部分の上記コアの高さと同等であることを特徴とするリアクトルの製造方法。
13. 請求項１０〜１２のいずれか一項において、上記コイルの巻回方向におけるすべての上記脚部の厚さの合計をＤ、上記コイルの上記直線部の長さの合計をＥとしたとき、Ｄ≧Ｅ／５を満たすことを特徴とするリアクトルの製造方法。
14. 請求項１０〜１３のいずれか一項において、上記コイルの巻回方向に直交する方向における上記脚部の幅は、上記コイルの巻回方向に直交する方向における上記コイルと上記絶縁コートとを合わせた幅以下であることを特徴とするリアクトルの製造方法。

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