(57)【要約】      （修正有）【課題】空間効率よく外部部材に固定することができるリアクトルを提供する。【解決手段】リアクトル２は、圧粉鉄芯９に金属筒１２が固定されている鉄芯１０と、その圧粉鉄芯９の一部に巻き付けられているコイル４を備えており、金属筒１２にボルトを挿通して容器の底板といった外部部材に固定して用いる。圧粉鉄芯９は、磁性粉末を焼鈍したものであり、コイル４が巻き付けられている部分とコイル４が巻き付けられていない部分を備えており、コイル４が巻付けられていない部分に外部部材に当接する当接面１１が形成されている。金属筒１２は、その当接面１１から延びて圧粉鉄芯９を貫通しており、ボルトの挿通方向からみたときに金属筒１２の外周長の半分以上の距離に亘って圧粉鉄芯９に接している。鉄芯１０の存在範囲内にボルト穴を形成することで、突出するフランジ部にボルト穴を確保する場合に比して、空間効率よく外部部材に固定することができる。【選択図】図１
2020068348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧粉鉄芯に金属筒が固定されている鉄芯と、その圧粉鉄芯の一部に巻き付けられているコイルを備えており、前記金属筒にボルトを挿通して外部部材に固定して用いるリアクトルであり、
前記圧粉鉄芯は、磁性粉末を焼鈍したものであり、前記コイルが巻き付けられている部分と前記コイルが巻き付けられていない部分を備えており、前記コイルが巻付けられていない部分に前記外部部材に当接する当接面が形成されており、
前記金属筒は、前記当接面から延びて前記圧粉鉄芯を貫通しており、前記ボルトの挿通方向からみたときに前記金属筒の外周長の半分以上の距離に亘って前記圧粉鉄芯に接し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】
本明細書では、磁性粉末を焼鈍した圧粉鉄芯にコイルが巻き付けられているリアクトルを開示する。
【背景技術】
【０００２】
リアクトルは、例えば容器の底板といった外部部材に固定して用いる。通常は、ボルトを使用してリアクトルを外部部材に固定する。リアクトルの鉄芯に、磁性粉末を焼鈍した圧粉鉄芯を利用することがある。圧粉鉄芯を、ボルトを利用して固定すると、圧粉鉄芯にボルト締結による圧縮力が作用し、圧粉鉄芯の磁気特性が低下する。
その問題に対処する技術が特許文献１に開示されている。特許文献１の技術では、鉄芯とコイルをモールド成型した樹脂体で覆い、それから突出するフランジ部にボルト穴を形成している。この構造によると、ボルトを締めつけても鉄芯に圧縮力が作用しないようにすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１３／００１５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１の技術では、ボルト穴を形成するためにフランジを突出させる必要があり、外部部材との当接面積が大型化してしまう。本明細書では、突出するフランジ部がなくて空間効率よく外部部材に固定することができるとともに、圧粉鉄芯の磁気特性を低下させる応力が作用しない状態で固定できるリアクトルを提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書で開示するリアクトルは、圧粉鉄芯に金属筒が固定されている鉄芯と、その圧粉鉄芯の一部に巻き付けられているコイルを備えており、金属筒にボルトを挿通して容器の底板といった外部部材に固定して用いる。
圧粉鉄芯は、磁性粉末を焼鈍したものであり、コイルが巻き付けられている部分とコイルが巻き付けられていない部分を備えており、コイルが巻付けられていない部分に外部部材に当接する当接面が形成されている。金属筒は、その当接面から延びて圧粉鉄芯を貫通しており、ボルトの挿通方向からみたときに金属筒の外周長の半分以上の距離に亘って圧粉鉄芯に接している。
【０００６】
前記したリアクトルの場合、ボルトの挿通方向からみたときに鉄芯の存在範囲内にボルト穴が形成されている。突出するフランジ部にボルト穴を確保する場合に比して、空間効率よく外部部材に固定することができる。
また金属筒にボルトを挿通することから、ボルト締結による圧縮力は金属筒によって受け止められ、圧粉鉄芯を圧縮することがない。圧粉鉄芯の磁気特性を低下させることがない。
さらに、金属筒の外周長の半分以上の距離に亘って圧粉鉄芯に接しているために、ボルトの挿通方向からみたときに金属筒が側方から圧粉鉄芯によって拘束されており、金属筒が側方に抜け出ることがない。リアクトルの製造工程等が容易化される。
【０００７】
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】
【０００８】
【図１】実施例のリアクトルの斜視図である。
【図２】実施例のリアクトルの平面図である。
【図３】図２のＩＩＩの範囲を示す拡大図であり、金属筒の挿入前を示す。
【図４】図２のＩＩＩの範囲を示す拡大図である。
【図５】図２のＶ−Ｖにおけるリアクトルの部分断面図である。
【図６】実施例のリアクトルの製造工程（１）を示す斜視図である。
【図７】実施例のリアクトルの製造工程（２）を示す斜視図である。
【図８】実施例のリアクトルの製造工程（３）を示す斜視図である。
【図９】実施例のリアクトルの製造工程（４）を示す斜視図である。
【図１０】実施例のリアクトルの製造工程（５）を示す斜視図である。
【図１１】実施例の変形例のリアクトルの平面図である。
【図１２】図６のＸＩＩ−ＸＩＩにおけるリアクトルの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して実施例のリアクトル２について説明する。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、内部抵抗の小さい平角線が巻き線として用いられる。
【００１０】
図中の座標系について説明する。Ｘ軸は、コイル４の軸線の方向に一致させている。コイル４の軸線とＸ軸の関係は全ての図で同じ関係を有している。
【００１１】
図１を用いてリアクトル２の構造について説明する。図１は、リアクトル２の斜視図を示す。リアクトル２はコイル４と、２つの対向する鉄芯１０を有している。２つの鉄芯１０の一部にコイル４が巻き付けられている。
【００１２】
先に述べたように、コイル４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４は、平角線をエッジワイズに捲回したものである。コイル４の全体は、丸角の四角筒形状をなしている（図９参照）。
図１に示すように、コイル４は、異なる方向に伸びる引き出し線６、８を有している。一方の引き出し線６は、コイル４の軸線と直交する方向（図中の座標系のＹ方向）に延びている。他方の引き出し線８は、コイル４の軸線方向（図中の座標系のＸ方向）に延びている。一方の引き出し線６は、四角筒形状の一辺から、そのまま直線的に延びている。他方の引き出し線８は、捲回方向からＸ方向に９０度屈曲して軸線方向へと延びている。
【００１３】
鉄芯１０について説明する。鉄芯１０は、圧粉鉄芯９とカラー１２により構成されている。鉄芯１０は、平面視でみたときにＥ字形状をしている（図８参照）。リアクトル２では、２つの鉄芯１０は、Ｅ字形状の３本の柱状部が対向するように配置されている。（図９参照）２つの鉄芯１０のＥ字形状の中央の柱状部にコイル４が巻き付けられている。鉄芯１０の製造方法については後述するが、圧粉鉄芯９は絶縁コーティングされた磁性体の粒子を樹脂で固めて焼鈍して製造される。
鉄芯１０のＥ字形状の柱状部の反対側の２つの角部の夫々に、筒状の金属製のカラー１２が設けられている。鉄芯１０のカラー１２が設けられている部位には、コイル４が巻き付けられていない。カラー１２は、圧粉鉄芯９のＺ軸正側の面から負側の面まで、圧粉鉄芯９を貫通して固定されている。また、図１に示すように、鉄芯１０のＺ軸正側の表面には、カラー１２が露出している。さらに、図５に示すように、鉄芯１０のＺ軸負側の表面にも、カラー１２が露出している。カラー１２は、長手方向に連通するボルト穴を有している。リアクトル２は、カラー１２のボルト穴を挿通するボルトにより、金属ケース（外部部材の一例）の底板等に固定されて用いられる（図１０参照）。
【００１４】
図２にリアクトル２の平面図を示す。この平面図は、Ｚ軸負の方向に見た平面図である。先ほど述べたように、鉄芯１０のカラー１２はＺ軸方向に圧粉鉄芯９を貫通する。リアクトル２を金属ケースに固定するボルトは、カラー１２のボルト穴を挿通する。すなわち、図２は、ボルトの挿通方向からみたときのリアクトル２を示す。
【００１５】
先ほど述べたように、２つの鉄芯１０の中央の柱状部には、コイル４が巻き付けられている。コイル４のＹ軸正側の側面からは引き出し線６が、Ｘ軸負側の側面からは引き出し線８が延びている。
リアクトル２の４つの角部、すなわち鉄芯１０のコイル４が巻き付けられていない側の角部には、カラー１２が設けられている。先ほど述べたように、カラー１２には、ボルトを挿通するボルト穴が設けられている。図２に示すように、カラー１２は、鉄芯１０の外周から突出していない。すなわち、鉄芯１０の存在範囲内にカラー１２のボルト穴が形成されている。
別言すれば、カラー１２を設けることで、鉄芯１０の外周は、大型化していない。すなわち、リアクトル２は、突出するフランジ部にボルト穴を確保する場合に比して、空間効率よく金属ケースに固定することができる。
【００１６】
図３を用いて、カラー１２の配置状態の詳細を説明する。図３は、図２のＩＩＩの範囲を示す拡大図であり、金属筒の挿入前の圧粉鉄芯９の形状を示す。図３に示すように、圧粉鉄芯９のカラー挿通部１４は角部が開放されている。カラー挿通部１４の開放長さＣは、開放部の最大長さＡよりも短い。
図４に、圧粉鉄芯９のカラー挿通部１４にカラー１２が固定されている状態（すなわち、鉄芯１０）の形状を示す。カラー１２の外径Ｂは、圧粉鉄芯９の最大長さＡと略同じである。このため、開放長さＣは、カラー１２の外径Ｂよりも短い。別言すれば、カラー１２の外周長の半分以上の距離に亘って圧粉鉄芯９に接している。この圧粉鉄芯９のカラー挿通部１４は、カラー１２の外周を拘束している。先に述べたように、開放長さＣは、カラー１２の外径Ｂより短い。そのため、カラー１２はカラー挿通部１４の開放部を通過することがない。
製造工程の初期段階等では、カラー１２がカラー挿通部１４に挿入された後であっても、カラー１２がカラー挿通部１４に固定されていない状態が起こる。このような状態においても、カラー１２が開放方向Ｄに圧粉鉄芯９のカラー挿通部１４の開放部を通過して抜け出ることがない。別言すれば、ボルトの挿通方向からみたときにカラー１２が側方から圧粉鉄芯９によって拘束されており、カラー１２が側方に抜け出ることがない。従って、リアクトル２の製造工程等が容易化される。
【００１７】
図５を用いて、リアクトル２の金属ケース１６の底板への固定方法について説明する。図５は、図２におけるＶ−Ｖのリアクトル２の断面図である。また、図５には、理解を助けるために固定状態におけるボルト２０の断面を追加している。図５に示すように、金属ケース１６の底板の上面にリアクトル２は配置されている。リアクトル２の圧粉鉄芯９の下側の面は、金属ケース１６の底板の上面と当接する当接面１１を形成している。カラー１２は、圧粉鉄芯９の当接面１１から伸びて圧粉鉄芯９のカラー挿通部１４を貫通している。すなわち、カラー１２は圧粉鉄芯９の当接面１１と、Ｚ軸正側の表面に露出している。２本のボルト２０は、鉄芯１０の上側からカラー１２のボルト穴を挿通し、金属ケース１６の底板に設けられた凹部１８に螺合することで、リアクトル２を金属ケース１６に固定する。
【００１８】
ボルト２０がリアクトル２を金属ケース１６の底板に固定しているとき、リアクトル２には、ボルト締結による圧縮力が作用する。ここで、先に述べたように、カラー１２は、圧粉鉄芯９の当接面１１と、Ｚ軸正側の表面に露出している。図５に示すように、カラー１２は下側の面が金属ケース１６の底板の上面に当接し、上側の面がボルト２０の頭部の下面と当接する。すなわち、ボルト締結による圧縮力は、カラー１２を圧縮する。カラー１２は、例えばステンレスにより構成されており、ボルト締結による圧縮力では変形しない。すなわち、ボルト締結による圧縮力はカラー１２によって受け止められ、圧粉鉄芯９を圧縮することがない。圧粉鉄芯９の磁気特性を低下させることがない。
【００１９】
図６〜１０を用いてリアクトル２を製造する基本工程について説明する。図６〜１０の順にリアクトル２は組み立てられる。まず、図６に示すように、圧粉鉄芯９が形成される。圧粉鉄芯９は、磁性材料粉末を圧縮成形して形成される。先に述べたように、圧粉鉄芯９は平面視でみたときにＥ字形状をしている。圧粉鉄芯９のＥ字形状の中央の柱状部にコイル４が巻き付けられる。柱状部と反対側の角部には、圧粉鉄芯９をＺ軸方向に貫通するカラー挿通部１４が設けられている。カラー挿通部１４は、平面視でみたときにＣ字形状をしている凹部である。
【００２０】
図７に示すように、カラー１２がカラー挿通部１４に、Ｚ軸正側から挿入される。この際、カラー１２の外周面には、例えば銅を主原料とするろう材が塗布されている。
【００２１】
図８に示すように、外周面にろう材を塗布されたカラー１２が圧粉鉄芯９のカラー挿通部１４に挿入される。その後、圧粉鉄芯９及びカラー１２は焼鈍される。リアクトル２の圧粉鉄芯９は、例えば約８００℃で焼鈍される。この焼鈍により、圧粉鉄芯９が凝固するとともに、カラー１２の外周面に塗布されたろう材が溶融し、圧粉鉄芯９のカラー挿通部１４とカラー１２の外周面が固定される。これにより、鉄芯１０が完成する。
【００２２】
図９に示すように、同様の工程により形成されたもう一つの鉄芯１０がＥ字の柱状部を対向させる形で配置される。また、２つの鉄芯１０の間にコイル４が配置される。先に述べたように、コイル４は、平角線をエッジワイズに捲回したものである。コイル４の全体は、丸角の四角筒形状をしており、中央部に丸角の四角形状の孔がＸ軸方向に連通している。このコイル４の孔に対して、２つの鉄芯１０のＥ字の中央の柱状部が両側から挿入される。２つの鉄芯１０は、Ｅ字の柱状部の互いに対向する面を当接させる位置まで中央の柱状部をコイル４の孔に挿入される。これにより、リアクトル２が完成する。
【００２３】
図１０を用いてリアクトル２の金属ケース１６の底板への固定方法について説明する。図１０に示す金属ケース１６は、理解を助けるため底板のみを示しているが、実際はリアクトル２を覆う筐体である。金属ケース１６は、Ｚ軸正側が開放されている。リアクトル２は、このＺ軸正側の金属ケース１６の開放部から、金属ケース１６の底板の上面に配置される。金属ケース１６は、底板にボルト２０と螺合する４つの円柱形状の凹部１８を有している。また、金属ケース１６の底板の４つの凹部１８の中央部には、リアクトル２のコイル４の下部を収容する四角形状の凹部を有している。リアクトル２は、コイル４の下部が金属ケース１６の四角形状の凹部に収容されることにより位置決めされる。リアクトル２が金属ケース１６の底板の上面に配置された後、４本のボルト２０が４つのカラー１２のボルト穴に挿通され、金属ケース１６の底板の凹部１８と螺合し、リアクトル２を金属ケース１６の底板に固定する。このようにリアクトル２を金属ケース１６に固定することで、突出するフランジ部にボルト穴を確保する場合に比して、空間効率よく外部部材に固定することができる。
【００２４】
図１１を用いて実施例の変形例のリアクトル２ａについて説明する。図１１は、リアクトル２ａの平面図を示す。リアクトル２ａは、一対のＵ字形状の鉄芯１０ａと、ボビン３０と、コイル４ａと、２枚の矩形のギャップ板を備えている。コイル４ａは電気的に接続された２つのコイルで構成されている。第１実施例のリアクトル２同様に、鉄芯１０ａは、磁性粉末を焼鈍した圧粉鉄芯９ａとカラー１２ａにより構成されている。ボビン３０の構造や、コイル４ａの接続方法等についてはよく知られたものであるため、説明を省略する。また、ギャップ板の図示も省略する。
【００２５】
図２と同様に、図１１はリアクトル２ａをボルトの挿通方向からみた平面図である。２つの鉄芯１０ａは、夫々のＵ字の両腕がボビン３０の筒部に両側から挿入される。ボビン３０の筒部にコイル４ａが巻かれる。すなわち、鉄芯１０ａの一部には、コイル４ａが巻き付けられている。また、リアクトル２ａの４つの夫々の角部には、カラー１２ａが設けられている。鉄芯１０ａのカラー１２ａが設けられている部位には、コイル４ａが巻き付けられていない。カラー１２ａは長手方向に連通するボルト穴を有している。カラー１２ａは、Ｚ軸正側の端末にフランジ部を有している。図１１に示すように、カラー１２ａのフランジ部の外形は平面視でみたときに円形である。カラー１２ａのフランジ部は鉄芯１０ａのＺ軸正側の表面に露出している。また、図１２に示すように、鉄芯１０ａのＺ軸負側の表面にも、カラー１２ａが露出している。
【００２６】
圧粉鉄芯９ａはカラー挿通部１４ａを有している（図１２参照）。このカラー挿通部１４ａは、圧粉鉄芯９ａをＺ軸方向に貫通する穴である。このカラー挿通部１４ａに、カラー１２ａが固定される。カラー１２ａは圧粉鉄芯９ａを貫通する。カラー１２ａの圧粉鉄芯９ａへの固定方法については、リアクトル２と同様であるため、説明は省略する。
先に述べたように、カラー挿通部１４ａは穴である。そのため、カラー１２ａの外周長の全部の距離に亘って圧粉鉄芯９ａに接している。すなわち、カラー１２ａは、圧粉鉄芯９ａにより、外周全面を拘束されている。先に述べたように、製造工程の初期段階等では、カラー１２ａがカラー挿通部１４ａに挿入された後であっても、カラー１２ａがカラー挿通部１４ａに固定されていない状態が起こる。このような状態においてもボルトの挿通方向からみたときの側方にカラー１２ａが圧粉鉄芯９ａから抜け出ることがない。リアクトル２ａの製造工程等が容易化される。
【００２７】
また、図１１に示すように、リアクトル２ａは、ボルトの挿通方向からみたときに鉄芯１０ａの存在範囲内にボルト穴が形成されている。すなわち、突出するフランジ部にボルト穴を確保する場合に比して、空間効率よく外部部材に固定することができる。
【００２８】
図１２に、図１１におけるＸＩＩ−ＸＩＩのリアクトル２ａの断面図を示す。図１２についても、図５同様に理解を助けるために固定状態におけるボルト２０の断面を追加している。図１２に示すように、金属ケース１６の底板の上面にリアクトル２ａは配置されている。リアクトル２ａの圧粉鉄芯９ａの下側の面は、金属ケース１６の底板の上面と当接する当接面１１ａを形成している。カラー１２ａは、圧粉鉄芯９ａの当接面１１ａから伸びて圧粉鉄芯９ａのカラー挿通部１４ａを貫通している。すなわち、カラー１２ａは圧粉鉄芯９ａの当接面１１ａと、Ｚ軸正側の表面に露出している。２本のボルト２０は、鉄芯１０の上側からカラー１２ａを挿通し、金属ケース１６の凹部１８に螺合することで、リアクトル２ａを金属ケース１６の底板に固定する。
【００２９】
ボルト２０がリアクトル２ａを金属ケース１６の底板に固定しているとき、リアクトル２ａにはボルト締結による圧縮力が作用する。ここで、先に述べたように、リアクトル２ａのカラー１２ａは、圧粉鉄芯９ａの当接面１１ａと、Ｚ軸正側の表面に露出している。図１２に示すように、カラー１２ａは下側の面が金属ケース１６の底板の上面に当接し、上側フランジ部の上面がボルト２０の頭部の下面と当接する。すなわち、ボルト締結による圧縮力は、カラー１２ａを圧縮する。カラー１２ａは、例えばステンレスにより構成されており、ボルト締結による圧縮力では変形しない。すなわち、ボルト締結による圧縮力はカラー１２ａによって受け止められ、圧粉鉄芯９ａを圧縮することがない。圧粉鉄芯９ａの磁気特性を低下させることがない。また、カラー１２ａのフランジ部が広い面積でボルト２０の頭部の下面と当接することで、ボルト締結による圧縮力を分散させることができる。別言すれば、ボルト締結による圧縮力がカラーの一部に集中し、カラーに対する応力が局所的に高まることを防止することができる。
【００３０】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。リアクトルに設けられるカラーの個数は、４個に限定されない。１個や、他の個数のカラーを有するリアクトルにも本明細書が開示する技術は適用することができる。
また、樹脂カバーによって覆われているリアクトルであっても、本明細書が開示する技術は適用することができる。
さらに、実施例におけるカラーはステンレスにより構成されているが、本明細書が開示する技術は、他の金属で構成されたカラーを用いてもよい。
【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、２ａ：リアクトル
４、４ａ：コイル
６、８：引き出し線
９、９ａ：圧粉鉄芯
１０、１０ａ：鉄芯
１１、１１ａ：当接面
１２、１２ａ：カラー
１４、１４ａ：カラー挿通部
１６：金属ケース
１８：凹部
２０：ボルト
３０：ボビン
Ａ：最大長さ
Ｂ：外径
Ｃ：開放長さ
Ｄ：開放方向
【図１】
2020068348.tif 000003
【図２】
2020068348.tif 000004
【図３】
2020068348.tif 000005
【図４】
2020068348.tif 000006
【図５】
2020068348.tif 000007
【図６】
2020068348.tif 000008
【図７】
2020068348.tif 000009
【図８】
2020068348.tif 000010
【図９】
2020068348.tif 000011
【図１０】
2020068348.tif 000012
【図１１】
2020068348.tif 000013
【図１２】
2020068348.tif 000014