JPWO2007108201A1

JPWO2007108201A1 - コア固定部材及び構造

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Publication number: JPWO2007108201A1
Application number: JP2008506172A
Authority: JP
Inventors: 岡本　直之; 直之岡本
Original assignee: Tamura Corp
Current assignee: Tamura Corp
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2009-08-06
Anticipated expiration: 2027-03-07
Also published as: WO2007108201A1; US20090108971A1; KR20080110753A; DE112007000624T5; US8102228B2; JP5110710B2; KR101121843B1; CN101405822A

Abstract

〔要約〕〔課題〕リアクトルのコア固定構造の簡素化を図ることにより、リアクトルの小型化、軽量化及び低コスト化をも実現し得る技術を提供する〔解決手段〕コア１０９とコイル１０５を収納するケース１０１を備えるリアクトル１０におけるコア１０９をケース１０１内に固定するコア固定部材を、コア１０９の側面を水平方向に付勢する第１のばね部Ｓ１とコア１０９の上面を垂直方向に付勢する第２のばね部Ｓ２とを一体的に形成して構成する。更に、コア１０９のケース１０１内からの脱出を規制するストッパー部ＳＴが第２のばね部Ｓ２との境界に切り込み１０５を介してコア１０９の上面の一部に被るように一体的に形成されている。〔選択図〕図６

Description

本発明は、電子部品をケース内に固定する固定部材及び構造に関し、特に、リアクトルのコアをばね部材を用いてケース内に固定する固定部材及び構造に関する。

一般に、リアクトルは、巻線と磁性体のコアを備え、コアに巻線が巻回されてコイルを構成することによりインダクタンスを得る。従来、リアクトルは、昇圧回路、インバータ回路、アクティブフィルタ回路等に用いられているが、かかるリアクトルとしては、コアと当該コアに巻回されたコイルとを他の絶縁部材等と共に金属等のケース内に収納する構造のものが多く用いられるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

図１は、かかる従来のリアクトルにおけるコア固定構造を示す図であり、（ａ）は、その平面図、（ｂ）は、その側面図である。即ち、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、従来のリアクトルにおけるコア固定部材は、主として垂直方向固定金属ブラケット１１と水平方向固定ばね１２とから成る。

垂直方向固定金属ブラケット１１は、基端側を金属ブラケット固定ボルト１３によりリアクトルケース１５の上部に固定され、先端側は自由端を構成し、その下面には垂直方向固定ゴムブッシュ１４が取り付けられている。この垂直方向固定ゴムブッシュ１４は、水平方向固定ばね１２の上端部を挟んでコア１６の上面をリアクトルケース１５の底面側に垂直方向に押圧して固定するようになっている。また、垂直方向固定金属ブラケット１１は、コア１６がリアクトルケース１５の上側に飛び出るのを防止する規制部材としての機能をも有している。

水平方向固定ばね１２は、リアクトルケース１５の側壁とコア（コイルが巻回されたコア）１６との間に配置挿入されて、コア１６をリアクトルケース１５の対向する側壁側に水平方向に押圧して固定するようになっている。この水平方向固定ばね１２は、上述したように、その上端部が垂直方向固定ゴムブッシュ１４を介して垂直方向固定金属ブラケット１１に押圧されることにより、リアクトルケース１５内に固定されるようになっている。

図１（ａ）及び（ｂ）に示した従来のコア固定構造では、コア固定用の部材が、主として、垂直方向固定金属ブラケット１１、垂直方向固定ゴムブッシュ１４、及び水平方向固定ばね１２の３部材から成り、水平方向と垂直方向の固定をそれぞれ別部材により行っている。このため、コア固定部材のみでも部品点数として３点以上を要する構造となっていた。また、このように複数のコア固定用の部材をリアクトルケース１５に取り付けることとなるため、リアクトル部品の構造も複雑とならざるを得なかった。

特開２００５−７２１９８号公報

上述した従来のコア固定構造では、複数の固定部材でコアの固定を行っているため、部材の配置と固定方法が複雑化し、スペース効率が悪化していた。この結果、リアクトルの小型化や軽量化が困難となり、そのコストも高くなる等の問題があった。また、コアの垂直方向の動き（振動）は、ゴムブッシュを用いて吸収していたが、ゴム製品では信頼性に欠ける面もあり、十分とは言えなかった。できる限り無駄を省いてコストダウンを図ることはリアクトル等の電子部品では従来から行われているが、リアクトルのコア固定用の部材は、振動条件や衝撃安全性の観点からも非常に重要な部材であるが故にコストダウンが困難である構造部材のひとつに挙げられていた。

本発明の目的は、リアクトルのコア固定構造の簡素化を図ることにより、リアクトルの小型化、軽量化及び低コスト化をも実現し得る技術を提供することにある。

従来のコア固定構造では、一軸の固定部材を二個組み合わせて二軸の固定を行っていたが、本発明では、メインの固定部材として水平方向のばね部材を設け、このばね部材に垂直方向の押さえ形状を追加することで、一部材だけで二軸の固定を行えるようにした。

即ち、上記目的を達成するため、本発明のコア固定部材は、少なくとも、コアと、前記コアに巻線が巻回されたコイルと、前記コアとコイルとを収納するケースとを備えるリアクトルにおける前記コアを前記ケース内に固定するコア固定部材であって、前記コアの側面を前記ケース内で水平方向に付勢する第１のバネ部と、前記コアの上面を前記ケース内で垂直方向に付勢する第２のバネ部とが一体的に形成されていることを特徴とする。

かかる構成により、従来は二軸の固定を行うために２つの部材が必要であったのに対し、一部材だけで二軸の固定を行えるので、リアクトルのコア固定構造を簡素化でき、リアクトルの小型化、軽量化及び低コスト化を図ることが可能である。

また、更に、前記コアの前記ケース内からの脱出を規制するストッパー部が前記第２のバネ部との境界に切り込みを介して前記コアの上面の一部に被るように一体的に形成されていても良い。

かかる構成により、第２のバネ部で単にコアを垂直方向に付勢して固定する（押さえる）だけでなく、第１のバネ部や第２のバネ部と一体的に形成されたストッパー部でコアのケース内からの脱出を規制できるので、部材を増加させることなく、リアクトルとしての安全性・信頼性を高めることができる。

また、前記ストッパー部と第２のバネ部との境界に形成される切り込みはアール（ラウンド部）を含み、前記ストッパー部側のアール（ラウンド部）が小さく第２のばね部側のアール（ラウンド部）が大きい形状に形成されているのが好適である。

かかる構成により、ストッパー部と第２のバネ部をコアの上面の一部に被るように幅方向に隣接するように形成することができ、また、コア固定部材のケースに対する固定箇所をストッパー部だけに偏らせて設けることが可能となる。

また、上記目的を達成するため、本発明のコア固定構造は、上記一のコア固定部材を前記ケース内の片端側に挿入して該ケースに固定し、該一のコア固定部材により前記コアを前記ケース内で水平方向及び垂直方向に付勢することを特徴とする。

かかる構成により、リアクトルのコア固定構造を極めて有効に簡素化でき、リアクトルの小型化、軽量化及び低コスト化を実現し得る。

二軸固定のコア固定ばね構造を採用することで、部品点数が減り、軽量化とコストダウンが期待できる。スペース効率アップによる小型化も効果的に実現できる。また、ばね自体の最適設計という意味でもデザインの自由度が格段に高いため、コアをその最適固定位置で固定でき、ばね自体も小型化できる。リアクトルケースへの固定にも、一箇所での固定が可能であるため、組み立て工数を低減できるというメリットもある。

本発明の実施形態に係るコア固定部材及び構造について図面を参照して詳細に説明する。図２は、本発明の実施形態のコア固定構造を含む一例としてのリアクトルの斜視図であり、図３は、図２に示したリアクトルの分解斜視図である。また、図４は、本発明の実施形態のコア固定部材を示す図であり、（ａ）は、その平面図、（ｂ）は、その正面図、（ｃ）は、その左側面図、（ｄ）は、その右側面図、（ｅ）は、その底面図、（ｆ）は、その背面図、（ｇ）は、その斜視図である。

図２及び図３に示すリアクトル１０は、例えば、強制冷却手段を有する機器の電気回路に使用され、コア１０９（特に、図３参照）に巻枠１０４を介して巻線１０２を巻回してコイル１０５を形成したリアクトル部品を絶縁部材１０７を介して熱伝導性のリアクトルケース１０１に収納した後、樹脂から成る充填材１０８を流し込み固定（樹脂封止）している。リード部２５は、例えば、巻線１０２の被覆を剥離し、導体を剥き出しにしており、端子ユニット３２を介して他の電気部品等と接続される。また、リアクトルケース１０１の各隅にあるリアクトル固定用穴２３は、リアクトルケース１０１を、例えば、強制冷却された筐体等に固定するためのネジ穴である。

更に、本実施形態のリアクトル１０は、コア１０９の固定構造として、一部材で水平及び垂直方向の２軸の固定（付勢）が可能なコア固定部材１１０を有している。このコア固定部材１１０は、図３に示すように、リアクトルケース１０１にコア１０９等を収納した後、リアクトルケース１０１とコア１０９の間に挿入され、そのボルト穴１１０Ａにワッシャ１１０ｂを介してボルト１１０Ｃを貫通させ、このボルト１１０Ｃをリアクトルケース１０１の角部に設けられた螺入穴１０１ａに螺入させることによりリアクトルケース１０１に固定される。

尚、コア１０９は巻線１０２が巻回される巻回部を構成するコア部材１０９Ｂと、巻線１０２が巻回されない非巻回部を構成するコア部材１０９Ａとを含み、コア部材１０９Ｂと１０９Ａがギャップを介して（磁気）結合されている。また、図３に示すように、コア部材１０９Ｂは、それぞれ３個ずつの磁性体ブロック１０９ｂがギャップを介して結合された構成を有する。即ち、コア部材１０９Ｂは、合計６個の磁性体ブロック１０９ｂから成り、従って、コア１０９は、全体として８分割に構成されている。コア部材１０９Ｂ及び１０９Ａ間、またコア部材１０９Ｂの各個の磁性体ブロック１０９ｂ間のギャップには、例えば、セラミック製のシート１０６が挿入されて接着されている。

図３からも明らかなように、リアクトル１０は、コア固定部材１１０を除いても、多数の部品を組み立てて構成されている。従って、一部材で二軸の固定を可能とした本実施形態のコア固定部材１１０を適用することにより、部品点数の減少や組み立て工数の低減という効果を大きなものとすることができる。

さて、コア固定部材１１０は、図４（ａ）乃至（ｇ）に示すように、背面側から正面側に反り返った（カールした）第１のばね部Ｓ１と、上面側から底面側に傾斜して設けられた第２のばね部Ｓ２と、第２のばね部Ｓ２との境界に切り込み１１５を介してコア１０９の上面に位置する（かぶる）ようにして設けられたストッパー部ＳＴが一体的に形成されている。

第１のばね部Ｓ１は、コア固定部材１１０の中で最も大きな部分を占め、左側面から右側面まで全幅に亘って背面側から正面側に反り返った（カールした）形状に形成されている。コア１０９は、上述した磁気吸引力により水平方向に振動し、この振動如何により騒音も生じてリアクトルの性能上大きな問題となるので、かかる水平方向の振動を確実に吸収（減衰）してやる必要があることから、背面側から正面側までの全ての部分であり、且つ全幅に亘るばね部材として形成されている。

ストッパー部ＳＴは、コア固定部材１１０の左側面から中央まで幅方向の略半分に亘って、コア１０９の上面側にひさしのように突き出した形状を有している。ストッパー部ＳＴは、コア固定部材１１０の固定部も兼ねており、その左背面側の隅部には、上述したボルト穴１１０Ａが形成されている。

第２のばね部Ｓ２は、コア固定部材１１０の右側面から中央まで幅方向の略半分に亘って、ストッパー部ＳＴとの境界に切り込み１１５を介して、ストッパー部ＳＴと同様に、コア１０９の上面の一部に被るように形成されている。第２のばね部Ｓ２は、ストッパー部ＳＴと同じ面に形成された平坦部分Ｓ２ｅと、その平坦部分Ｓ２ｅから僅かに傾斜を有して下側に折り曲げられた傾斜部分Ｓ２ｉとを含んで構成されている。この傾斜部分Ｓ２ｉは、コア１０９の上面を押しつけるような傾斜角度で、弾性変形可能に折り曲げられており、これによりコア１０９の上面を垂直方向に付勢するようになっている。

ここで、本実施形態のコア固定部材１１０では、ストッパー部ＳＴと第２のばね部Ｓ２との境界に形成される切り込み１１５は、図４（ａ）から明瞭に分かるように、ストッパー部ＳＴ側（固定側［ボルト穴１１０Ａ側］）のアール（ラウンド部）が小さく、第２のばね部Ｓ２側（可動側）のアール（ラウンド部）が大きい形状に形成されている。これは、左半分をストッパー部ＳＴとし、右半分を第２のばね部Ｓ２として構成した関係で、切り込み１１５の奥のアール（ラウンド部）において応力は可動側である第２のばね部Ｓ２側に集中し易くなるので、この応力を分散させるために、第２のばね部Ｓ２側（可動側）のアール（ラウンド部）をより大きい形状に形成したものである。このようなアール（ラウンド部）の形状と相俟って、ボルト１１０Ｃ（図２及び図３参照）による１点（片側）だけの固定で十分なバランスが取れるようになっている。

尚、第２のばね部Ｓ２は、コア１０９の上面を垂直方向に付勢することによりコア１０９を保持しなければならない反面、保持しすぎる（反力が強すぎる）と構造体としてのコア１０９が壊れてしまうので、荷重のリミットを塑性変形ぎりぎりの水準に設定するようにしている。

以上の構成を有する本実施形態のコア固定部材１１０は、例えば、材料としてはＳＵＳのバネ材を用い、プレス加工及び曲げ加工を行うことにより製作することができる。即ち、材料を展開図状に打ち抜いた後、３回曲げを施すことで簡単に製作することが可能である。

図５は、本実施形態のコア固定構造を示す第１の斜視図であり、図６は、本実施形態のコア固定構造を示す第２の斜視図である。

上述した構成を有する本実施形態のリアクトル１０におけるコア１０９の固定構造によれば、コア１０９の側面を水平方向に付勢する第１のばね部Ｓ１とコア１０９の上面を垂直方向に付勢する第２のばね部Ｓ２とを一体的に形成した一の（ひとつの）コア固定部材１１０を、図５及び図６に示すように、リアクトルケース１０１内の片端側に挿入し、ボルト１１０Ｃによりリアクトルケース１０１に固定することで、この一の（ひとつの）コア固定部材１１０だけでコア１０９をリアクトルケース１０１内で水平方向及び垂直方向に付勢して保持（固定）することが可能である。

ここで、第２のばね部Ｓ２は、リアクトル１０におけるコア１０９の通常の振動を吸収する（例えば、２０Ｇまで等）のに対し、ストッパー部ＳＴは、車載用のリアクトルとして用いる場合の車の衝突等、非常時の振動を吸収（飛び出し防止）等する（例えば、２０Ｇを超える場合等）。これは、車載の場合の車の衝突等の非常時に、仮に、コア１０９（及びコイル１０５）がリアクトルケース１０１から飛び出し、周囲の配線等と短絡したような場合、発火等の事態が生じる虞があるので、これを防止するフェールセーフとしての機能を有している。本実施形態では、上述したように、コア１０９（及びコイル１０５）等をリアクトルケース１０１に収納した後、充填材１０８を流し込み樹脂封止するが、樹脂に頼らなくてもストッパー部ＳＴにより高い安全性を確保し得る。

以上のように、本実施形態のリアクトル１０において、コア１０９の水平方向の固定は、コア固定部材１１０の第１のばね部Ｓ１を用いて行うが、この第１のばね部Ｓ１によりコア１０９をリアクトルケース１０１の内側面に押し当てることで、水平及び垂直方向の保持を行う。また、コア固定部材１１０は、片側（正面側）を第１のばね部Ｓ１による自由端にすることで温度変化（線膨張係数差）によって起こる熱応力を緩和することが可能な構造を有している。

更に、片側を第１のばね部Ｓ１による自由端にすることでリアクトルケース１０１内におけるコア１０９の磁気吸引力による振動を減衰（ダンピング）する機能をも奏する。即ち、巻線１０２に電流が流れる時の磁束によりコア部材１０９Ａと１０９Ｂ間に磁気吸引力が作用することによりコア１０９がリアクトルケース１０１内において水平方向に振動するが、コア固定部材１１０の自由端を構成する第１のばね部Ｓ１によりこの振動を吸収することでコア１０９の振動と、その結果生じる騒音を効果的に減衰することが可能である。また、外界からの衝撃等によってもリアクトルケース１０１内でコア１０９が動く（ガタつく）ことがあり、このような場合にも、リアクトルケース１０１内におけるコア１０９のガタつきを減衰（ダンピング）する機能を有している。

一方、コア１０９の垂直方向の固定は、一端側は第２のばね部Ｓ２により垂直方向に押さえ、他端側はコア１０９をボルト１１０ｖ（図３参照）により垂直方向に完全固定して行う。本実施形態では、このように、コア１０９の一端側を第２のばね部Ｓ２により垂直方向に押さえ、他端側をボルト１１０ｖにより垂直方向に完全固定するため、コア１０９とリアクトルケース１０１の底面との密着性を確保することができる。これにより、コイル１０５及びコア１０９からリアクトルケース１０１の底部を介した放熱ルートを安定的に確保することが可能である。即ち、図３に示すように、コア１０９のコア部材１０９Ａにはボルト穴１０９ｈが形成されており、このボルト穴１０９ｈにワッシャ１１０ｆを介してボルト１１０ｖを貫通させ、このボルト１１０ｖをリアクトルケース１０１の底部の角部に設けられた図示しない螺入穴に螺入させることにより、コア１０９の他端側はリアクトルケース１０１内に固定される。

また、コア固定部材１１０のストッパー部ＳＴは、例えば、リアクトル１０を逆さ釣り固定する場合、コア１０９の脱落防止（フェールセーフ）として機能することも可能である。

本実施形態のコア固定部材及び構造によれば、以下のようなメリットが得られる。即ち、水平及び垂直方向の振動を吸収するバネが一体構造で形成されているので、コア固定部材をよりコンパクトに設計することが可能である。

また、前述した従来例では金属製のコア固定部材にゴムブッシュを取り付け、このゴムブッシュを用いてコアの垂直方向の振動を吸収していたが、単純に金属製のバネ部材の形状だけで垂直方向の振動も吸収できるので、部品効率が良い。

そして、一体構造で水平及び垂直方向の振動を吸収するバネができているので、かかるコアの振動を従来例に比べて、より効率良く吸収することができる。例えば、コアが磁気吸引力により水平方向に振動しつつ外界からの衝撃等により垂直方向にも振動する等、水平方向の振動と垂直方向の振動が複合的に生じる場合もあるが、このような場合も、２つの別個の部材によりそれぞれの方向の振動を吸収するのに比べて、振動の吸収効率が良い。

前述した従来例ではコア固定部材が２つの主要部材から成り、従って、コア固定部材をリアクトルケースに２ヶ所で止める必要があったが、本実施形態のコア固定部材では、１ヶ所で止めれば足りるので、取り付けの手間が省ける。

コア自体は高さのバラツキがあるが、低めのコアであれば、コア固定部材の取り付け時に、第２のばね部Ｓ２を底面側に押し下げて、その傾斜角度を若干大きくして取り付けることで、このようなバラツキに対応することができる。

以上、本発明について実施の形態をもとに説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の要旨を逸脱しない範囲で種々変更することができる。

例えば、上述した実施形態では、本発明のコア固定構造を複数個の磁性体ブロックから成る分割型のコアに適用したが、非分割型のコアにも適用できるのは勿論である。

また、上述した実施形態では、コア固定部材をボルトにより１点（片側）だけでリアクトルケースに固定したが、例えば、コア固定部材の両側（幅方向両端）をボルト等によりリアクトルケースに固定しても良い。更に、上述した実施形態では、第２のばね部Ｓ２を（幅方向の）片半分側に形成したが、中央に形成することもできる。但し、上述した実施形態のように、１点（片側）で固定すれば、リアクトルケースへの取り付け（固定）のスペースを節減でき、ボルトも１本で済むのでコストも抑制し得る。

また、第２のばね部を第１のばね部と同様に（下側に）カールさせたバネとして構成しても良い。

本発明は、リアクトルケース内で、少なくとも、コアの側面を水平方向に付勢する第１のバネ部とコアの上面を垂直方向に付勢する第２のバネ部とが一体的に形成されたコア固定部材及び構造であれば、バネ部の形状や残余の構成等を問わず、広く適用可能である。

従来のコア固定構造を示す図であり、（ａ）は、その平面図、（ｂ）は、その側面図である。本発明の実施形態のコア固定構造を含む一例としてのリアクトルの斜視図である。図２に示したリアクトルの分解斜視図である。本発明の実施形態のコア固定部材を示す図であり、（ａ）は、その平面図、（ｂ）は、その正面図、（ｃ）は、その左側面図、（ｄ）は、その右側面図、（ｅ）は、その底面図、（ｆ）は、その背面図、（ｇ）は、その斜視図である。本発明の実施形態のコア固定構造を示す第１の斜視図である。本発明の実施形態のコア固定構造を示す第２の斜視図である。

符号の説明

１０リアクトル、１０９コア、１０４巻枠、１０２巻線、
１０５コイル、１０７絶縁部材、１０１リアクトルケース、
１０８充填材、２５リード部、３２端子ユニット、
２３リアクトル固定用穴、１１０コア固定部材、１１０Ａボルト穴、
１１０ｂワッシャ、１１０Ｃボルト、１０１ａ螺入穴、１０９Ａ、
１０９Ｂコア部材、１０６シート、１０９ｂ磁性体ブロック、
Ｓ１第１のばね部、Ｓ２第２のばね部、１１５切り込み、
ＳＴストッパー部、Ｓ２ｅ平坦部分、傾斜部分Ｓ２ｉ

Claims

少なくとも、コアと、前記コアに巻線が巻回されたコイルと、前記コアとコイルとを収納するケースとを備えるリアクトルにおける前記コアを前記ケース内に固定するコア固定部材であって、前記コアの側面を前記ケース内で水平方向に付勢する第１のバネ部と、前記コアの上面を前記ケース内で垂直方向に付勢する第２のバネ部とが一体的に形成されていることを特徴とするコア固定部材。
請求項１に記載のコア固定部材において、更に、前記コアの前記ケース内からの脱出を規制するストッパー部が前記第２のバネ部との境界に切り込みを介して前記コアの上面の一部に被るように一体的に形成されていることを特徴とするコア固定部材。
請求項２に記載のコア固定部材において、前記ストッパー部と第２のバネ部との境界に形成される切り込みはアール（ラウンド部）を含み、前記ストッパー部側のアール（ラウンド部）が小さく第２のばね部側のアール（ラウンド部）が大きい形状に形成されていることを特徴とするコア固定部材。
請求項１乃至３に記載の一のコア固定部材を前記ケース内の片端側に挿入して該ケースに固定し、該一のコア固定部材により前記コアを前記ケース内で水平方向及び垂直方向に付勢することを特徴とするリアクトルのコア固定構造。