(57)【要約】      （修正有）【課題】インサート成型時の金型とコアと間の空間が先細りとならず安定してインサート成形することができるリアクトルを提供する。【解決手段】コイル８ａ、８ｂが巻かれている範囲とコイルが巻かれていない範囲を有しているコア１０ａと、そのコアの外面の少なくとも一部を覆っている樹脂カバー（ボビン）４ａを備えている。この樹脂カバー４ａは、コアのコイルが巻かれていない範囲の一部を露出させる開口６を有している。開口６の少なくとも一部の縁の周辺の板厚は、縁に近づくほど薄くなっており、縁に沿って突条６ａ、６ｂが設けられている。板厚が縁に近づくほど薄くなっている開口の縁に沿って突条６ａ、６ｂを設けることで、樹脂カバー４ａの開口６の縁で板厚が一定以上薄くならない。すなわち、樹脂カバーをインサート成形するときに、コアの湾曲部と金型が密着している部位の境界の空間が先細りとなることがない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルが巻かれている範囲とコイルが巻かれていない範囲を有しているコアと、
そのコアの外面の少なくとも一部を覆っている樹脂カバーを備えているリアクトルであって、
前記樹脂カバーは、前記コアの前記コイルが巻かれていない範囲の一部を露出させる開口を有しており、
前記開口の少なくとも一部の縁の周辺の板厚は、前記縁に近づくほど薄くなっており、
前記縁に沿って突条が設けられていることを特徴とする、リアクトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、リアクトルに関する。特に、コイルが巻かれている範囲とコイルが巻かれていない範囲を有しているコアと、そのコアの外面の少なくとも一部を覆っている樹脂カバーを備えているリアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
リアクトルは、コイルを利用した受動素子であり、高周波電流の抑制、直流電流の平滑化や直流電圧の昇圧などの用途（例えば、電圧コンバータなど）に使用される。このようなリアクトルは、コイルの抵抗分による損失によって発熱したり、また幅広の平角線を巻回してコイルを構成する場合には渦電流損により発熱したりする。特許文献１に開示する技術では、リアクトルの底面とリアクトルを収容するケース（放熱部材）の間に放熱シートを挟むことにより、放熱シートを介してリアクトルが発した熱を外部に逃がしている。
【０００３】
また、特許文献１では、コアのコイルが巻かれている範囲を樹脂カバー（特許文献１では、コアカバーと称している）で覆っているが、コアのコイルが巻かれていない範囲は樹脂カバーで覆っていない。特許文献１では、コイルが巻かれていない範囲を樹脂カバーで覆わずに露出させることで、リアクトルが発した熱をコアからも放熱している。しかしながら、コアは典型的には軟磁性を有する金属粒子を固めた圧粉磁心であるため、比較的に脆い。そのため、コイルが巻かれていない範囲の外面を樹脂カバーで覆うことで保護することが好ましい。その場合、コアの保護とコアの放熱を両立させるために、コイルが巻かれていない範囲のコア外面を保護する樹脂カバーに開口を設けることで、コイルが巻かれていない範囲のコア外面の一部を露出させることがある。これにより、コイルが巻かれていない範囲のコア外面を保護しつつ、開口からリアクトルが発した熱を放熱する。
【０００４】
樹脂カバーは、典型的にはインサート成形により作られる。より詳細には、射出成形の金型内にコアをセットして、金型とコアの間の空間に樹脂を充填することで、樹脂カバーをコアに形成する。このような成形方法を用いる場合、コアの一部を樹脂カバーから露出させるためには、コアを露出させる部位ではコアと金型を密着させて、インサート成形時に樹脂が充填されないようにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−０８２１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
リアクトルを構成するコアの外形は、Ｕ字形状やＥ字形状など、外形に湾曲部分を有する場合がある。樹脂カバーにコアの湾曲部分を露出させる開口を設ける場合には、インサート成形時にコアの湾曲部分と金型が密着する。コアの湾曲部は、徐々に金型に近づいて金型と密着する。そのため、湾曲部と金型が密着する部位の境界では、金型とコアが接する角度が鋭角になり、インサート成形時の金型とコアの間の空間が先細りとなる場合がある。
【０００７】
湾曲部と金型が密着する部位の境界近傍の空間が先細りとなると、インサート成形時に先細りとなった空間の先端まで樹脂が充填されづらい。先細りとなった空間の先端まで樹脂を充填しようとしてインサート成形時の射出圧力を上げると、高い射出圧力が金型内にセットされたコアの側面に集中して、コアがダメージを受ける場合がある。また、高い射出圧力により、コアの湾曲部と金型の密着部に樹脂が入り込みバリが発生しやすくなる場合がある。一方、上記のコアへのダメージやバリの発生を考慮してインサート成形時の射出圧力を下げると、先細りとなった空間の先端に樹脂が充填されづらい。すなわち、湾曲部と金型が密着する部位の境界の空間が先細りとなると、安定してインサート成形するのは困難である。本明細書では、樹脂カバーをインサート成形するときに、コアの湾曲部と金型が密着している部位の境界近傍の空間が先細りにならないリアクトルを提示する。コアの湾曲部と金型が密着している部位の境界近傍の空間が先細りにならないようにすることで、インサート成形時にコアの湾曲部と金型が密着している部位の境界近傍の空間まで樹脂が充填しやすい。そのため、必要以上に射出圧力を上げる必要がなく、コアのダメージやバリも発生しにくい。すなわち、本明細書が開示するリアクトルは、安定してインサート成形することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書が開示するリアクトルは、コイルが巻かれている範囲とコイルが巻かれていない範囲を有しているコアと、そのコアの外面の少なくとも一部を覆っている樹脂カバーを備えている。また、この樹脂カバーは、コアのコイルが巻かれていない範囲の一部を露出させる開口を有している。開口の少なくとも一部の縁の周辺の板厚は、縁に近づくほど薄くなっており、縁に沿って突条が設けられている。
【０００９】
上述したリアクトルでは、板厚が縁に近づくほど薄くなっている開口の縁に沿って突条が設けられている。そのため、樹脂カバーの開口の縁で板厚が一定以上薄くならない。すなわち、樹脂カバーをインサート成形するときに、コアの湾曲部と金型が密着している部位の境界近傍の空間が先細りになることがない。従って、本明細書が開示するリアクトルは、安定してインサート成形することができる。
【００１０】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例のリアクトルの斜視図である。
【図２】図１のII-II線でカットした断面図である。
【図３】変形例のリアクトルの斜視図である。
【図４】図３のIV-IV線でカットした断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面を参照して実施例のリアクトルについて説明する。図１は、実施例のリアクトル２の斜視図である。リアクトル２は、一対のコイル８と、２個のＵ字コア１０ａ、１０ｂ用いて、回路にリアクタンスを発生させることを目的としたデバイスである。リアクトル２は、例えば電気自動車の駆動系においてバッテリの電圧を昇圧する電圧コンバータに用いられる。電気自動車の走行用モータは数百キロワット以上を出力することが可能であり、バッテリから流れる電流は数十から数百アンペアになる。リアクトル２には、そのような大電流が流れるため、コイル８として内部抵抗の小さい平角線が巻き線として用いられる。
【００１３】
リアクトル２は、２個のコイル８ａ、８ｂと、２個の対向するＵ字コア１０ａ、１０ｂと、樹脂製のボビン４ａ、４ｂを有している。Ｕ字コア１０ａの外面は、ボビン４ａにより覆われているため、図１では、Ｕ字コア１０ａを破線で示している。また、ボビン４ａを介してコイル８ａ、８ｂがＵ字コア１０ａに巻かれている。なお、図を理解しやすくするために、コイル８ａ、８ｂとＵ字コア１０ａの間に存在するボビン４ａの図示は省略している。コイル８ａ、８ｂと、Ｕ字コア１０ｂと、ボビン４ｂの関係についても同様であるため、説明は省略する。詳細は後述するが、インサート成形で形成されたボビン４ａを備えるＵ字コア１０ａと、同様に形成されたボビン４ｂを備えるＵ字コア１０ｂがコイル８ａ、８ｂの軸線方向（すなわち、図１のＸ軸方向）の両側から挿入されることにより、リアクトル２は完成する。コイル８ａ、８ｂは、図１のＸ軸方向負側の端部で直列に接続されている。本明細書では、直列接続されているコイル８ａ、８ｂを合わせてコイル８と表現する場合がある。
【００１４】
先に述べたように、コイル８は、高電圧用であり、その巻線に、内部抵抗が小さく許容電流が大きい平角線を用いている。平角線は、絶縁被覆されている。コイル８は、平角線をエッジワイズに捲回したものである。コイル８ａ、８ｂのそれぞれは、丸角の四角筒形状をなしている。図１に示すように、コイル８は、Ｘ軸方向正側に伸びる２本の引き出し線を有している。
【００１５】
Ｕ字コア１０ａ、１０ｂについて説明する。Ｕ字コア１０ａ、１０ｂは、平面視でみたときにＵ字形状をしている。Ｕ字コア１０ａ、１０ｂは、２本の柱状部と、湾曲部を夫々に有している。実施例のリアクトル２では、２個のＵ字コア１０ａ、１０ｂは、夫々のＵ字形状の２本の柱状部が対向するように配置されている。Ｕ字コア１０ａのＵ字形状の２本の柱状部に、ボビン４ａを介してコイル８ａ、８ｂが巻き付けられている。同様に、Ｕ字コア１０ｂのＵ字形状の２本の柱状部に、ボビン４ｂを介してコイル８ａ、８ｂが巻き付けられている。Ｕ字コア１０ａ、１０ｂは、軟磁性を有する金属粒子を固めた圧粉磁心であり、より詳しくは、絶縁コーティングされた軟磁性を有する金属粒子を樹脂で固めて焼鈍して製造される。
【００１６】
ボビン４ａ、４ｂについて説明する。ボビン４ａは、Ｕ字コア１０ａの外面を覆う樹脂カバーである。同様に、ボビン４ｂは、Ｕ字コア１０ｂの外面を覆う樹脂カバーである。そのため、ボビン４ａ、４ｂは、Ｕ字コア１０ａ、１０ｂと同様に２本の柱状部と、湾曲部を有している。ボビン４ａの柱状部は、Ｕ字コア１０ａの柱状部を覆っている。ボビン４ａの湾曲部は、Ｕ字コア１０ａの湾曲部を覆っている。ボビン４ｂと、Ｕ字コア１０ｂも同様の関係である。先に述べたように、Ｕ字コア１０ａ、１０ｂは、軟磁性を有する金属粒子を固めた圧粉磁心であるため、その外面が比較的に脆い。そのため、ボビン４ａ、４ｂは、Ｕ字コア１０ａ、１０ｂの外面を覆うことで、Ｕ字コア１０ａ、１０ｂの外面を保護する。
【００１７】
ボビン４ａ、４ｂの柱状部には、コイル８のＸ軸方向の位置を規制するフランジが設けられている。図１に示すように、コイル８ａ、８ｂは、ボビン４ａと４ｂのフランジの間の部位に巻かれている。先に述べたように、ボビン４ａ、４ｂの柱状部は、Ｕ字コア１０ａ、１０ｂの柱状部を覆っている。すなわち、コイル８は、Ｕ字コア１０ａ、１０ｂの柱状部に巻かれている。一方、ボビン４ａの湾曲部にはコイル８は巻かれていない。同様に、ボビン４ｂの湾曲部にもコイル８は巻かれていない。先に述べたように、ボビン４ａ、４ｂの湾曲部は、Ｕ字コア１０ａ、１０ｂの湾曲部を覆っている。すなわち、コイル８は、Ｕ字コア１０ａ、１０ｂの湾曲部には巻かれていない。別言すれば、Ｕ字コア１０ａ、１０ｂは、コイル８が巻かれている範囲である２本の柱状部と、コイル８が巻かれていない範囲である湾曲部を有している。
【００１８】
先に述べたように、リアクトル２には、数十から数百アンペアという大電流が流れる。このため、コイル８の内部抵抗は小さいものの、リアクトル２はコイル８の抵抗分の損失によって発熱する。また、コイル８の渦電流損によってもリアクトル２は発熱する。リアクトル２が発した熱をＵ字コア１０ａから逃がすため、ボビン４ａは、Ｕ字コア１０ａの湾曲部の一部を露出させる開口６を有している。先に述べたように、Ｕ字コア１０ａの湾曲部にはコイルが巻かれていない。すなわち、開口６は、Ｕ字コア１０ａのコイル８が巻かれていない範囲の一部を露出させている。図１に示すように、開口６からＵ字コア１０ａの湾曲面１０ｃが露出している。理解を助けるために、湾曲面１０ｃの露出部をハッチングしている。開口６は、ボビン４ａの湾曲部のＹ軸両側のフィレット部の間に設けられている。開口６のＺ軸方向の高さは、Ｕ字コア１０ａの高さと同じである。開口６のＹ軸方向両側の縁には、突条６ａ、６ｂが設けられている。突条６ａ、６ｂは、開口６のＹ軸方向両側の縁に沿ってＺ軸方向に延びている。開口６のＺ軸方向負側には、突条６ａ、６ｂをＹ軸方向につなぐ突条６ｃが設けられている。また、開口６のＺ軸方向正側には、突条は設けられていない。また、図１には記載されていないが、ボビン４ｂのＸ軸方向正側の面にも同様の開口が設けられている。
【００１９】
ここで、ボビン４ａ、４ｂの成形方法について説明する。ここではボビン４ａについて説明するが、ボビン４ｂも同様の成形方法である。ボビン４ａは、Ｕ字コア１０ａに対してインサート成形で作られる。即ち、Ｕ字コア１０ａを金型にセットして、その金型とＵ字コア１０ａの間の空間（キャビティ）へ溶融樹脂を射出する。キャビティは、射出される溶融樹脂を閉じ込めるために、密閉されている。密閉されているキャビティの隅々まで溶融樹脂を充填するためには、高い圧力で溶融樹脂を射出する必要がある。また、セットされるＵ字コア１０ａと金型の距離によって成形されるボビン４ａの板厚が決まる。Ｕ字コア１０ａと金型の距離が長ければボビン４ａの板厚は厚くなる。Ｕ字コア１０ａと金型の距離が短ければボビン４ａの板厚は薄くなる。溶融樹脂をキャビティにスムーズに流す場合、一定以上（例えば１ｍｍ以上）の板厚が必要となる。
【００２０】
また、インサート成形を用いて、ボビン４ａにＵ字コア１０ａの一部を露出させる開口を設ける場合、金型とＵ字コア１０ａを密着させる。金型とＵ字コア１０ａが密着している部位にはキャビティが存在しない。そのため、インサート成形時に溶融樹脂が流れ込むことがない。その結果、金型とＵ字コア１０ａが密着している部位は成形後に開口となる。開口からＵ字コア１０ａの金型と密着していた部分が露出する。
【００２１】
図２を用いて、インサート成形時のＵ字コア１０ａと金型５０の関係について説明する。図２は、図１のII-IIにおけるリアクトル２の部分断面図に、金型５０を追加したものである。リアクトル２では、図２に示す断面が、Ｚ軸方向に延びている。図２に示すように、Ｕ字コア１０の湾曲面１０ｃは、境界５０ａから境界５０ｂまで金型５０と密着している。先に述べたように、湾曲面１０ｃと金型５０が密着している部位が、成形後に開口６となる。このため、境界５０ａと境界５０ｂが開口６の縁である。先に述べたように、開口６の縁である境界５０ａに沿って突条６ａが設けられている。図２に示すように、突条６ａは、境界５０ａを端点とする半円断面を有している。突条６ａのＹ軸方向の幅は、ボビン４ａの一般部の板厚と略１．５倍である。また、突条６ａのＸ軸方向の高さは、ボビン４ａの一般部の板厚の略半分である。突条６ｂの形状も同様であるため、説明は省略する。
【００２２】
図２に示すように、Ｕ字コア１０ａの湾曲面１０ｃは、Ｙ軸方向の両側にフィレット部を有している。先に述べたように、開口６を形成するため、湾曲面１０ｃの中央は境界５０ｂと境界５０ａの間で金型５０と密着している。このため、湾曲面１０ｃのＹ軸負側のフィレット部は、境界５０ａに近づくほど徐々に金型５０に近づく。同様に、湾曲面１０ｃのＹ軸方向正側のフィレット部は、境界５０ｂに近づくほど徐々に金型５０に近づく。すなわち、湾曲面１０ｃの両側のフィレット部では、境界５０ａ、５０ｂに近づくほど溶融樹脂が流れるキャビティが徐々に狭くなる。別言すれば、ボビン４ａの板厚は、境界５０ａ、５０ｂに近づくほど薄くなる。すなわち、開口６の境界５０ａ、５０ｂの周辺の板厚は、境界５０ａ、５０ｂに近づくほど薄くなっている。先に述べたように、溶融樹脂をキャビティにスムーズに流すためには、一定以上の板厚が必要である。別言すれば、湾曲面１０ｃと金型５０が密着する部位の境界５０ａ、５０ｂでは、金型５０と湾曲面１０ｃの間のキャビティが先細りとなり、金型５０と湾曲面１０ｃの間の距離が小さくなりすぎると、溶融樹脂は流れづらい。
【００２３】
先に述べたように、実施例のリアクトル２のボビン４ａは、開口６の縁に沿って突条６ａ、６ｂを有している（図１参照）。すなわち、突条６ａは、境界５０ａに沿って延びており、突条６ｂは、境界５０ｂに沿って延びている。成形後に突条６ａ、６ｂとなる部位には、インサート成形時は溶融樹脂が流れるキャビティが存在している。すなわち、突条６ａ、６ｂを備えることで、境界５０ａ、５０ｂに近づくほど薄くなる開口６の周辺のボビン４ａの板厚は、一定以上薄くなることがない。別言すれば、湾曲面１０ｃと金型５０が密着する部位の境界５０ａ、５０ｂでは、インサート成形時の金型５０と湾曲面１０ｃの間のキャビティが先細りとならない。
【００２４】
このように、実施例のリアクトル２によれば、ボビン４ａの開口６の境界５０ａ、５０ｂ周辺での板厚が一定以上薄くならない。すなわち、ボビン４ａをインサート成形するときに、Ｕ字コア１０ａの湾曲面１０ｃと金型５０が密着している部位の境界の空間が先細りとなることがない。従って、本明細書が開示するリアクトル２は、インサート成形時に溶融樹脂をキャビティにスムーズに流すことができる。別言すれば、リアクトル２は、安定してインサート成形することができる。
【００２５】
図３に、変形例のリアクトル２０を示す。図１に示したリアクトル２と同様に、リアクトル２０は、コイル２８と、２個の対向するＵ字コア３０ａ、３０ｂと、樹脂製のボビン２４ａ、２４ｂを有している。Ｕ字コア３０ａの外面は、ボビン２４ａにより覆われているため、図３では、Ｕ字コア３０ａを破線で示している。また、ボビン２４ａを介してコイル２８がＵ字コア３０ａに巻かれている。なお、図を理解しやすくするために、コイル２８とＵ字コア３０ａの間に存在するボビン４ａの図示は省略している。また、図１同様に、理解を助けるため、湾曲面３０ｃの露出部をハッチングしている。
【００２６】
変形例のリアクトル２０は、上述したリアクトル２とＵ字コア３０ａの湾曲面３０ｃを露出させる開口２６の形状のみが異なり、その他の構造は同じである。図３に示すように、開口２６の縁には、図１に示すボビン４ａのようにボビン４ａの外側に突条６ａ、６ｂ、６ｃが設けられていない。代わって、破線で示すＵ字コア３０ａは、開口２６のＹ軸方向両側の縁に沿ってＺ軸方向に延びる溝を備えている。
【００２７】
図４を用いて変形例のリアクトル２０が備える突条について説明する。図４は、図３のIV-IVにおけるリアクトル２０の部分断面図に、金型７０を追加したものである。リアクトル２０では、図４に示す断面が、Ｚ軸方向に延びている。図２に示した断面同様に、湾曲面３０ｃの両側のフィレット部では、境界７０ａ、７０ｂに近づくほど溶融樹脂が流れるキャビティが徐々に狭くなっている。すなわち、開口２６の境界７０ａ、７０ｂの周辺の板厚は、境界７０ａ、７０ｂに近づくほど薄くなっている。
【００２８】
図４に示すように、開口２６の縁である境界７０ａ、７０ｂには、ボビン２４ａの内側に盛り上がる突条２６ａ、２６ｂが設けられている。この突条２６ａ、２６ｂは、図３で説明したＵ字コア３０ａの溝によって成形される。すなわち、突条２６ａ、２６ｂは、開口２６の縁である境界７０ａ、７０ｂに沿って設けられている。リアクトル２０のボビン２４ａは、上述したリアクトル２同様、開口２６の縁に沿ってボビン２４ａの内側に盛り上がる突条２６ａ、２６ｂが設けられていることで、開口２６の縁である境界７０ａ、７０ｂで、ボビン２４ａの板厚が一定以上薄くならない。すなわち、ボビン２４ａをインサート成形するときに、Ｕ字コア３０ａの湾曲面３０ｃと金型７０が密着している部位の境界の空間が先細りとなることがない。従って、変形例のリアクトル２０も、安定してインサート成形することができる。
【００２９】
なお、変形例のリアクトル２０の場合、突条２６ａ、２６ｂを設けるためには、図３に示すように、Ｕ字コア３０ａの湾曲面３０ｃにＺ軸方向に延びる溝を設けることが必要となる。しかし、湾曲面３０ｃは、Ｕ字コア３０ａのコイル２８が巻かれている範囲から最も遠い部位であるため、溝はＵ字コア３０ａの電気特性には影響しない。
【００３０】
実施例の留意点を以下に示す。実施例のリアクトル２、２０はＵ字コアを有しているが、本明細書が開示する技術は、Ｕ字形状のコアに限定されず、Ｅ字形状のコアやＯ字形状のコアでもよい。また、実施例のリアクトル２は、突条６ａ、６ｂは開口６のＹ軸方向両側の縁に沿って設けられているが、これに限定されず、全部の縁に沿って設けられていてもよい。また、リアクトル２の突条６ｃは設けなくてもよい。また、ボビンやコイルの上から重ねて別の樹脂カバーでリアクトルを覆ってもよい。
【００３１】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、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。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し得るものであり、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。
【符号の説明】
【００３２】
２、２０：リアクトル
４ａ、４ｂ、２４ａ、２４ｂ：ボビン
６、２６：開口
６ａ、６ｂ、６ｃ、２６ａ、２６ｂ：突条
８、２８：コイル
１０ａ、１０ｂ、３０ａ、３０ｂ：Ｕ字コア
１０ｃ、３０ｃ：湾曲面
５０、７０：金型
５０ａ、５０ｂ、７０ａ、７０ｂ：境界
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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