(57)【要約】      （修正有）【課題】コイルとコアを覆う樹脂カバーを備えるリアクトルにおいて、樹脂カバーのコイル露出部位が適切に形成されているリアクトルを提供する。【解決手段】リアクトルは、平行に配置された２つのコイル３と、２つのコイルに密着してコイルを覆う樹脂カバー４１と、柱部材１３を備える。樹脂カバー４１は、夫々のコイルの側面のうち、一つの共通接平面ＫＬに接する側を露出させている。柱部材１３は、共通接平面ＫＬと夫々のコイル３の側面で囲まれた空間にてコイル３に平行に配置されており、共通接平面ＫＬに面する側が露出しているとともに反対側が夫々のコイル３と接している。柱部材１３は、さらに、共通接平面ＫＬとは反対側に開口するとともにコイル軸線に沿って伸びる溝１３ａを有しており、溝の幅が、開口で狭く溝の底に向かって広がっており、溝内部に樹脂カバー４１の樹脂が充填されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行に配置された２つのコイルと、
２つのコイルに密着してコイルを覆う樹脂カバーであって、夫々のコイルの側面のうち、一つの共通接平面に接する側を露出させている樹脂カバーと、
共通接平面と夫々のコイルの側面で囲まれた空間にてコイルに平行に配置されており、共通接平面に面する側が露出しているとともに、反対側が夫々のコイルと接している柱部材と、
を備えており、
柱部材は、共通接平面とは反対側に開口するとともにコイル軸線に沿って伸びている溝を有しており、溝の幅が、開口から溝の底に向かって広がっており、溝内部に樹脂カバーの樹脂が充填されていることを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
柱部材が樹脂で作られていることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
【請求項３】
樹脂カバーが射出成形で作られていることを特徴とする請求項１又は２に記載のリアクトル。
【請求項４】
樹脂カバーを射出成形したときのゲート跡が、柱部材の開口が向いている方向に位置していることを特徴とする請求項３に記載のリアクトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアクトルに関する。リアクトルとは、コイルを利用した受動素子であり、「インダクタ」と呼ばれることもある。
【背景技術】
【０００２】
リアクトルは、磁性体のコアと、コアに巻回されるコイルを備える。リアクトルの中にはコイルを保持するボビンを有するタイプもある。多くの場合、リアクトルは、絶縁や他のデバイスとの物理的接触からの保護を目的として樹脂で覆われることが多い（例えば特許文献１〜３）。
【０００３】
ハイブリッド車を含む電気自動車のモータ駆動系では電圧コンバータなどの回路にリアクトルが用いられることがあり、電気自動車用のリアクトルは、大電流が流れるために発熱量が大きい。リアクトルを効率よく冷却する技術が望まれている。特許文献１、２には、電気自動車に適したリアクトルとして、リング状のコアの平行部分の夫々にコイルが巻回されたリアクトルが開示されている。熱対策として、特許文献１の技術では、コアとコイルの全体が樹脂で覆われているが、コイルの一部が露出しており、その露出部にて放熱板がコイルに当てられている。特許文献２の技術では、コイルの軸線方向から見て、２つのコイルの２本の軸線を通る平面を境に約半分を樹脂で覆って強度を確保するとともに、残り半分を露出させて露出部分で放熱を促進する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２４９４２７号公報
【特許文献２】特開２００９−２４６２２２号公報
【特許文献３】実開平０５−０６６９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１と２の技術は、コイルを樹脂で覆うが、コイルの一部を露出させる。説明のため、コイルを覆う樹脂の部品を樹脂カバーと称する。樹脂カバーはコイルの保護と形状保持のため、射出成形法にて作られる場合が多い。具体的には、コイルとコアのアセンブリを金型に入れ、溶融樹脂を射出する。金型は金属製である。一方、コイルは巻き線を巻回したものであるため、コイル外形状の精度が高くはなく、金属製の金型とコイルの間に隙間が生じる虞がある。金型とコイルの接触部位に隙間が生じると溶融樹脂が漏れ、コイルの本来露出すべき部分の面積が小さくなってしまう虞がある。特に、２つのコイルが平行に配置される場合であって、コイル側面のうち一つの共通接平面に接する側を露出させる場合、隣接するコイルの間から本来露出させるべき部位に樹脂が漏れ出てしまう可能性がある。これは、隣接するコイルの双方に適切に金型を当て、隣接するコイルの間で樹脂を充填すべき空間（即ちキャビティ）を画定する境界を厳密に閉じることが難しいからである。
【０００６】
本明細書が開示する技術は、コイルを覆う樹脂カバーのコイル露出部位が適切に確保されているリアクトルを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書が開示するリアクトルは、２つのコイルに密着してコイルを覆う樹脂カバーであって、夫々のコイルの側面のうち、一つの共通接平面に接する側を露出させている樹脂カバーを備える。本明細書が開示する技術では、共通接平面と夫々のコイルの側面で囲まれた空間にて、樹脂カバーと本来露出させるべき側面との境界に相当する部位に、射出成形する樹脂とは別に予め柱部材を配置する。柱部材は、共通接平面に面する側が露出しているとともに、反対側が夫々のコイルと接することになる。柱部材は、射出成形時に金型の代わりに、コイル側面に沿って溶融樹脂が漏れ出ることを防止する。さらに、射出成形時に柱部材とコイル側面とが密着するように、柱部材には、共通接平面とは反対側に開口するとともにコイル軸線に沿って伸びる溝が設けられている。その溝は、幅が開口から溝の底に向かって広がっている。射出成形する際、溝内部に樹脂カバーの樹脂が充填されるが、溶融樹脂は溝の内側で溝の側壁を外側へ押す圧力を加える。その圧力が、溝の側壁の外側をコイル側面に密着させる力となる。それゆえ、柱部材がコイル側面によく密着し、コイル側面と柱部材の間から溶融樹脂が漏れることを防止する。なお、柱部材はコイル側面とよく密着するように、金属ではなく、樹脂で作られていることが好ましい。さらに、射出成形時に溶融樹脂が溝へ流れ込み易いように、金型のキャビティ面に設けられたゲート（溶融樹脂の樹脂射出孔）が溝に向いているとよい。完成されたリアクトルでは、ゲート跡が、柱部材の溝の開口が向いている方向に位置していることになる。
【０００８】
なお、樹脂カバーは、夫々のコイルの側面のうち、一つの共通接平面に接する側を露出させているが、コイルを露出させる部位が他にもあってよい。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】
【０００９】
【図１】実施例のリアクトルの分解斜視図である。
【図２】リアクトルの斜視図である。
【図３】図２のIII−III線における断面図である。
【図４】図３の破線IVが囲む部分の拡大図である。
【実施例】
【００１０】
図面を参照して実施例のリアクトルを説明する。図１に、射出成形前（コイルの一部表面に樹脂モールドを成形する前）のリアクトル２の分解斜視図を示し、図２に、射出成形後、即ち、完成したリアクトル２の斜視図を示す。リアクトル２は、例えば、電気自動車においてバッテリ電圧をモータ駆動に適した電圧まで昇圧するコンバータに用いられる。そのようなリアクトル２は、１００［Ａ］以上の電流許容値を有する大電流用であり、コイルの巻き線に平角線が用いられる。平角線は、断面が矩形の導線であり、電気抵抗が小さい。リアクトル２では、平角線の幅広の面をコイル長手方向に向けて巻く。別言すれば、幅の狭い面をコイル半径方向に向けて巻く。そのような巻き方はエッジワイズ、あるいは、縦巻きと呼ばれる。
【００１１】
図１の分解図を参照してリアクトル２の全体構造を概説する。リアクトル２は、主な構成部品として、電気的には直列に接続されているとともに物理的にはコイル軸線が平行となるように配置された２連のコイル３と、コイル３に挿通されるボビン１０（１０ａ、１０ｂ）と、ボビン１０の筒の内側を通るリング状のコア３０を備える。なお、コイル軸線の伸びる方向は、図中のＸ軸が伸びる方向に相当する。また、図１では、理解し易いように、図の右側と左側で視点が異なっていることに留意されたい（図中の２つの座標系を参照されたい）。
【００１２】
リング状のコア３０は、一対のＵ字コア３１ａ、３１ｂと、２つのＩ字コア３２で構成される。いずれのコアも、絶縁材でコーティングされたフェライトの粒子を樹脂とともに焼結したものである。一対のＵ字コア３１ａ、３１ｂは、端面同士を対向させて配置される。Ｉ字コア３２は、一対のＵ字コア３１ａ、３１ｂの端面の間に配置される。平行に並ぶ２個のＩ字コア３２が、リング状コアにおける平行部分を構成する。Ｕ字コア３１ａ、３１ｂの端面とＩ字コア３２の間には、スペーサ板３３が配置される。スペーサ板３３は、セラミックスで作られている。
【００１３】
ボビン１０は、コイル軸線方向で、第１パーツ１０ａと第２パーツ１０ｂの２つに分割されている。第１パーツ１０ａは、２個の筒部１２が、２連のコイル３に合わせて平行となるようにフランジ１９に固定された構造を有する。コイル３は平角線を略矩形に巻回した形状であり、筒部１２も略矩形である。フランジ１９は、コイル巻回範囲の一方の端を規定する。
【００１４】
第２パーツ１０ｂは、もう一方のフランジに相当する。従って、以下では、第２パーツ１０ｂをフランジ１０ｂと呼び替えることがある。フランジ１０ｂには、第１パーツ１０ａのフランジ１９から伸びている２つの筒部１２が嵌合する嵌合孔１８ａが設けられている。フランジ１９からは、筒部１２と平行に柱部材１３が伸びている。フランジ１０ｂには、柱部材１３の先端が嵌合する嵌合孔１８ｂが設けられている。柱部材１３と嵌合孔１８ｂについては後に説明する。
【００１５】
コイル３は平角線を略矩形に巻回した形状であり、筒部１２も略四角柱状である。２つの筒部１２の夫々に２連のコイル３を通すとともに、筒部１２の内部にＩ字コア３２とスペーサ板３３を挿入する。そして、第２パーツ１０ｂを筒部１２の先端に嵌合すると、ボビン１０が完成するとともに、ボビンの２つのフランジ１９、１０ｂの間に平行な２連のコイル３が巻回されたユニットが完成する。ボビンの両側からＵ字コア３１ａ、３１ｂを挿入すると、樹脂カバーを除くリアクトル２のアセンブリが完成する。リアクトル２のアセンブリでは、リング状のコア３０の平行部分の夫々にコイル３が巻回されている。また、一対のフランジ１９、１０ｂがコイル巻回範囲を規定する。
【００１６】
なお、ボビンの筒部１２は、前述したように略四角柱状であり、その４つの側面に凸条１５が設けられている。凸条１５の頭頂面がコイル３の内側面に当接する。コア３０にコイル３を通した段階では、凸条１５の側方には隙間が生じるが、その隙間は樹脂カバー（後述）を射出成形する際に樹脂カバーの樹脂によって埋められる。
【００１７】
一方のフランジ１９には、コイル３のリード部３ａが通るスリット１１が設けられている。リード部３ａはスリット１１を通るのであるが、スリット１１とリード部３ａとの間には小プレート４が配置される。小プレート４には、孔が設けられており、その孔にリード部３ａが通される。小プレート４はその周囲に段差が設けられており、その段差部分が、スリット１１に設けられた段差と係合する。小プレート４は段差を境に小径部と大径部で構成され、大径部がコイル３に面し、小径部がコイル３の反対側に位置する。小プレート４の孔はリード部３ａと密に嵌合する大きさであり、小プレート４によりリード部３ａの周囲が密封される。また、小プレート４の大径部がコイル側からスリット１１の周縁に当接し、スリットを塞ぐ。後述するように、一対のフランジ１９、１０ｂの間でコイル３が樹脂でモールドされるが、射出成形前のリアクトル２を金型に入れて一対のフランジ１９、１０ｂの間に樹脂を射出する際、小プレート４が、スリット１１とリード部３ａの間から樹脂が漏れることを防止する。
【００１８】
図２に、射出成形後のリアクトル２、即ち、完成したリアクトル２の斜視図を示す。コイル３は、一対のフランジ１９ａ、１０ｂの間で、樹脂でモールドされる（樹脂で覆われる）。符号４１が、コイル３を覆う樹脂カバーを示している。ただし、樹脂カバー４１は、上方に窓４５を有し、その窓からコイル３の一部が露出している。また、コイル３の下側も樹脂カバー４１から露出している。コイルは断面が略矩形であり、下側の露出部分は、２つのコイルの矩形側面のうち、同じ方向を向いている面である。それらの面は、別すれば、夫々のコイルの側面のうち、一つの共通接平面に接する側である。
【００１９】
符号４４は、ゲート跡である。ゲート跡とは、射出成形前のリアクトルを金型に入れた際に、金型のキャビティ面に設けられた樹脂射出孔に相当するものである。
【００２０】
樹脂カバー４１は、フランジ１９の厚みのコイル側約半分までを覆っている。前述したように、フランジ１９に形成されたリード部引き出し用のスリット１１は、小プレート４により密封されているので、スリット１１とリード部３ａの間から樹脂が漏れることはない。
【００２１】
リアクトル２では、フランジ１９（第２パーツ１０ｂ）の外側（コイル３とは反対側）にてＵ字コア３１ａ、３１ｂも樹脂で覆われる。符号４２が、コアを覆う樹脂カバーを示している。樹脂カバー４２は、リアクトル２を筐体に固定するための固定リブ４３を有する。樹脂カバー４２も射出成形によって製造される。
【００２２】
図１で示した柱部材１３とそれに嵌合する嵌合孔１８ｂについて説明する。図３に、図２のIII−III線に沿った断面を示す。柱部材１３は、一方のフランジ１９からコイル３の軸線に沿って伸びており、その先端は他方のフランジ１０ｂの嵌合孔１８ｂと嵌合する（図１参照）。柱部材１３は、ボビン１０と同じ樹脂で作られている。図３に示されているように、柱部材１３は、２つのコイル３の側面に接する共通接平面ＫＬと２つのコイル３の側面で囲まれた空間に位置し、コイル３に平行に伸びている。柱部材１３は、２つのコイル３の間を充填する樹脂カバー４１の端に埋設されている。また、柱部材１３は、コイル３に平行に伸びているとともに共通接平面ＫＬとは反対の向きに開口する溝１３ａを備えている。溝１３ａの内側は樹脂カバー４１の樹脂で充填されており、溝１３ａの側壁の外側はコイル３の側面に当接している。この柱部材１３は、樹脂カバー４１を射出成形する際に、２つのコイル３の間で溶融樹脂がコイル下面側に漏れ出さないように隣接するコイル３の間の隙間を閉じている。
【００２３】
図３において符号IVが示す範囲の拡大図を図４に示す。図４は、樹脂カバー４１を射出成形する際の様子を示しており、金型８１も描いてある。
【００２４】
柱部材１３は、図４の断面、即ち、コイル軸線に直交する断面において、溝１３ａの幅が、開口１３ｂから溝の底に向かって広がっている。図４では、溝１３ａの開口の幅Ｗ１が、溝１３ａの底の幅Ｗ２よりも小さい。
【００２５】
柱部材１３の利点を説明する。金型８１とコイル３の間には、隙間Ｓｐが存在するが、柱部材１３が、コイル３の側面に沿って、コイル軸線に沿って、隣接するコイル３の間の隙間の下端を塞いでいる。図３にて樹脂カバー４１のゲート跡４４が示すように、金型内において樹脂射出孔は、柱部材１３の溝１３ａの開口１３ｂに向かって開いている。従って、図４の矢印Ａが示すように、隣接するコイル３の間の隙間を溶融樹脂が上方から下方に向かって流れ（溝１３ａの開口１３ｂに向かって流れ）、溝１３ａの内部では溶融樹脂が溝の側壁に圧力を加えることになる。そうすると、図４の矢印Ｂが示すように、溝１３ａの両側壁は夫々隣接するコイル３に押し付けられる。このことが、コイル３の側面と柱部材１３を密着させ、樹脂が隙間Ｓｐに漏れることを防止する。即ち、露出することが予定されているコイル３の下面３ｂが適切に露出する。なお、完成品では、柱部材１３の溝１３ａは樹脂カバー４１を構成する樹脂で満たされる。
【００２６】
柱部材１３はボビン１０の一方のフランジ１９から伸びており、他方のフランジ（第２パーツ１０ｂ）の嵌合孔１８ｂに係止される。それゆえ、柱部材１３は両端で支持されるので、射出成形時の樹脂の圧力にもよく耐えられる。なお、柱部材１３の底面（図３において共通接平面ＫＬに対向する面）は金型８１に接触しているため、金型８１にも支持される。
【００２７】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。樹脂製の柱部材１３は、隣接するコイル３の間を金属製の金型で塞ぐよりも、効果的にコイルの間を封止する。これは、コイルは巻き線の集合であり、その外形状の精度が高くはないので、金属製の金型では間に隙間が生じる虞がある。これに対して樹脂製の柱部材１３は金属よりも柔軟性があるため、コイルの外形状のばらつきに応じて柔軟に変形することができ、コイルとの隙間が生じ難いからである。
【００２８】
また、コイルの巻き線は絶縁被膜を備えることがあるが、そのようなコイルが金属製の金型に強く当接すると絶縁被膜が傷付く虞がある。樹脂製の柱部材１３は、絶縁被膜を傷付ける可能性が小さいという利点も有する。
【００２９】
リアクトル２が実際に搭載された状況では、図４の金型８１に相当する部位に放熱板、あるいは冷却器が配置される。放熱板あるいは冷却器はコイルに直接に接し、コイルを冷却する。柱部材１３によって、コイル下面３ｂとその周囲の露出させるべき部位が適切に確保される。本実施例のリアクトル２では、露出させるべき部分を樹脂カバーが意図せず狭めることがなく、コイルの放熱性能が害されることがない。なお、「コイル下面」は、説明の便宜のための呼称であり、露出させるべきコイル側面は下面に限られない。
【００３０】
コイルは略四角柱の形状に限られない。コイルは、冷却器に接する面が平面であり、他の部位は曲面を有する形状であってもよい。
【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：リアクトル
３：コイル
３ａ：リード部
３ｂ：コイル下面
４：小プレート
１０：ボビン
１０ａ：第１パーツ
１０ｂ：第２パーツ（フランジ）
１１：スリット
１２：筒部
１３：柱部材
１３ａ：溝
１３ｂ：開口
１８ａ、１８ｂ：嵌合孔
１９：フランジ
３０：コア
３１ａ、３１ｂ：Ｕ字コア
３２：Ｉ字コア
３３：スペーサ板
４１、４２：樹脂カバー
４４：ゲート跡
４５：窓
８１：金型
ＫＬ：共通接平面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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