(57)【要約】【課題】本明細書は、角柱形状のコアをボビンに挿通する際にコアの角がボビンと干渉することを防止することと、ボビンの内側でのコアの位置決めの容易さを両立させる技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示するリアクトル２は、コイル３に挿通される筒状のボビン１０と、ボビン１０の筒部１２に挿通されるコア３０を備えている。ボビン１０の筒部１２は、角柱形状の内部空間を備えている。筒部１２の内側に位置するコア（Ｉ字コアパーツ３２）も角柱形状である。筒部１２の対向する２つの内側面の夫々に、筒の軸線方向に延びている２本の溝１７が設けられている。夫々の内側面に設けられている２本の溝１７は、夫々、Ｉ字コアパーツ３２の角に対向する位置に設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルに挿通される筒状のボビンであって、筒の内側に角柱形状の空間を有しているボビンと、
前記ボビンに挿通されており、角柱形状のコアと、
を備えており、
前記ボビンの対向する２個の内側面の夫々に、前記筒の軸線の方向に延びている２本の溝が設けられており、夫々の前記溝は、前記ボビンに挿通されている前記コアの角に対向する位置に設けられている、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。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】
平角線をエッジワイズに矩形に捲回したコイルを用いたリアクトルが知られている（例えば、特許文献１）。コイルの内側空間が角柱形状となるため、コイルに挿通されるボビンも角柱の筒状となり、ボビンの内側空間も角柱形状となり、ボビンに挿通されるコアも角柱形状となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１２２７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
角柱形状のコアをボビンの角柱形状の内部空間に挿通する際、コアの角がボビンの内側面と干渉してコアの角が欠けるおそれがある。ボビンの内径を大きくすれば、コアとの干渉は防げるが、それではボビンに対してコアの位置が定まり難くなってしまう。本明細書は、角柱形状のコアをボビンに挿通する際にコアの角がボビンと干渉することを防止することと、ボビンの内側でのコアの位置決めの容易さを両立させる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示するリアクトルは、コイルに挿通される筒状のボビンと、ボビンに挿通されるコアを備えている。ボビンは、角柱形状の内部空間を備えている。コアも角柱形状である。ボビンの対向する２つの内側面の夫々に、筒の軸線方向に延びている２本の溝が設けられている。夫々の内側面に設けられている２本の溝は、夫々、ボビンに挿通されているコアの角に対向する位置に設けられている。本明細書が開示するリアクトルでは、コアの角に対向する位置に溝が設けられているため、ボビン内側面とコアの角との間に隙間が確保される。隙間が確保されることで、コアを挿通する際にボビンの内側面とコアの角が干渉し難くなる。コアの角とボビン内面との間に隙間を確保しつつ、２本の溝の間でボビン内側面とコアとの間の距離を小さくすることができるので、ボビンに対するコアの位置決めも容易となる。
【０００６】
なお、コアは、ボビンに挿通される部分が角柱形状をなしていればよい。ボビンの端から突出している部分についてはどのような形状であってもよい。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】
【０００７】
【図１】実施例のリアクトルの斜視図である（樹脂カバーは除く）。
【図２】リアクトルの分解斜視図である（樹脂カバーは除く）。
【図３】図１のIII−III線における断面図である。
【図４】第１変形例のリアクトルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図面を参照して実施例のリアクトル２を説明する。図１に、リアクトル２の斜視図を示し、図２にリアクトル２の分解斜視図を示す。説明の便宜上、図中の座標系の＋Ｚ方向を「上」と定義し、−Ｚ方向を「下」と定義する。Ｘ軸を、コイル３の軸線方向（ボビン１０の筒の軸線方向）に一致させる。リアクトル２は、コイル３とコア３０を覆う樹脂カバーを備えているが、図では、樹脂カバーの図示は省略した。樹脂カバーは、コイル３の下部と、コア３０のコイル３から露出している部分の底面を除き、コイル３とコア３０を覆う。
【０００９】
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の駆動電圧まで昇圧する電圧コンバータに用いられる。そのようなリアクトル２は、数十アンペア以上の電流許容値が要求されるため、コイルの巻き線に平角線が用いられる。平角線は、断面が矩形の金属細板であり、電気抵抗が小さい。リアクトル２では、平角線の幅広の面がコイル長手方向を向くように巻かれている。別言すれば、幅の狭い面がコイル半径方向を向くように巻かれている。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。
【００１０】
リアクトル２の構造を概説する。リアクトル２は、電気的には直列に接続されているとともに物理的には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と、ボビン１０の筒の内側を通るリング状のコア３０を備えている。
【００１１】
夫々のコイル３は、平角線をエッジワイズに捲回したものであり、外形状が角柱形状となっている。コイル３の内部空間も角柱形状となっている。
【００１２】
リング状のコア３０は、一対のＵ字コアパーツ３１ａ、３１ｂと、一対のＩ字コアパーツ３２で構成されている。いずれのコアパーツも、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字コアパーツ３１ａ、３１ｂは、その先端同士を対向させて配置される。２個のＩ字コアパーツ３２の夫々は、一対のＵ字コアパーツ３１ａ、３１ｂの先端の間に配置される。平行に並ぶ２個のＩ字コアパーツ３２が、リング状のコア３０における平行部分を構成する。Ｕ字コアパーツ３１ａ、３１ｂの端面とＩ字コアパーツ３２の間には、スペーサ３３が配置される。スペーサ３３は、例えば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（Ｘ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と第２パーツ１０ｂは、ともに、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１９ａ（１９ｂ）に固定された構造を有する。フランジ１９ａ、１９ｂは、コイル３の軸線方向（Ｘ方向）の移動を規制する。コイル３は、平角線を略矩形に巻回した形状であり、ボビン１０の筒部１２の外形状は角柱形状となっている。ボビン１０の内部空間も角柱形状である。ボビン１０は、樹脂で作られている。ボビン１０は、射出成形で作られる。
【００１４】
第１パーツ１０ａのそれぞれの筒部１２の先端からは２本の梁１３が伸びている。その梁１３が、第２パーツ１０ｂのそれぞれの筒部１２の先端に設けられた孔１４と嵌合する。なお、図１では、平行な筒部１２のうち、手前の筒部にのみ符号１３（梁）と符号１４（孔）を付し、奥側の筒部の梁と孔には符号を省略している。梁１３と孔１４が嵌合すると、第１パーツ１０ａと第２パーツ１０ｂの夫々の筒部１２が正確な相対位置で結合する。
【００１５】
リアクトル２の組立工程では、第１パーツ１０ａと第２パーツ１０ｂを組み合わせる前に、コイル３に筒部１２を通すとともに、筒部１２の内側にＩ字コアパーツ３２とスペーサ３３が挿入される。コイル３を挟んで第１パーツ１０ａと第２パーツ１０ｂを組み合わせ、ボビン１０が完成すると、一対のフランジ１９ａ、１９ｂがコイル３の両側に位置する。別言すれば、一対のフランジ１９ａ、１９ｂが、コイル３の端面を覆う。一対のＵ字コアパーツ３１ａ、３１ｂは、ボビン１０の両側から筒部１２へ差し込まれる。
【００１６】
第１パーツ１０ａのフランジ１９ａ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がスリット１１に嵌合する。
【００１７】
コイル３の内部空間が角柱形状であり、ボビン１０の外形状も角柱形状である。ボビン１０の筒部１２の内部空間も角柱形状である。コア３０の全体はリング状であるが、筒部１２に挿通されている部分は角柱形状となっている。
【００１８】
筒部１２の外形状は角柱形状であり、４個の外側面を有している。４個の外側面の夫々に、筒の軸線方向に延びる凸条１５が設けられている。一方、筒部１２の内部空間も角柱形状であり、４個の内側面を有している。４個の内側面のうち、対向する一対の内側面の夫々に、２本の溝１７が設けられている。次に、図３を参照して、ボビン１０の形状と、凸条１５と、溝１７と、コイル３と、コア３０の関係を説明する。図３は、図１のIII−III線に沿った断面図である。図３は、Ｉ字コアパーツ３２を通る断面を示してある。なお、２個の筒部１２は同じ構造を有しているので、図３では一方の筒部１２のみを示してある。他方の筒部１２は一部を仮想線で示してある。
【００１９】
先に述べたように、図中のＸ方向は、筒部１２の軸線方向に相当する。即ち、図３は、筒部１２の軸線に直交する断面に相当する。コイル３の内部空間が角柱形状であるので、図３においてコイル３の断面は矩形となる。ボビン１０の筒部１２の外形状も角柱形状であるので、図３において、筒部１２の断面の外側輪郭は、夫々の外側面に凸条１５が備えられた矩形となる。筒部１２の内部空間も角柱形状であるので、図３において筒部１２の内側輪郭は、対向する一対の内側面１２１の夫々に２本の溝１７が設けられた矩形となる。Ｉ字コアパーツ３２（コア３０）の断面も矩形となる。Ｉ字コアパーツ３２の夫々の側面が、筒部１２の４個の内側面１２１、１２２の夫々に対向する。
【００２０】
筒部１２の形状は、別言すれば、四角筒状である。四角筒状の筒部１２の４個の外側面の夫々に、軸線方向に延びる凸条１５が設けられている。図３では、凸条１５の頭頂面とコイル３の内側面の間には隙間が描かれているが、隙間はなくてもよい。凸条１５の頭頂面とコイル３の内側面が接するか、あるいは、近接することで、ボビン１０の筒部１２に対してコイル３の位置が正確に定まる。
【００２１】
四角筒状の筒部１２の４個の内側面１２１、１２２のうち、対向する２個の内側面１２１の夫々に、軸線方向に延びる２個の溝１７が設けられている。溝１７は、筒部１２の一方の端から他方の端まで延びている。溝１７は、Ｉ字コアパーツ３２（コア３０）の角Ｃに対向する位置に設けられている。図３から明らかな通り、溝１７によって、Ｉ字コアパーツ３２の角Ｃと筒部１２の内側面１２１との間に広い隙間が確保される。この隙間により、Ｉ字コアパーツ３２を筒部１２に挿入する際、角Ｃが筒部１２の内側面と干渉し難くなる。
【００２２】
一方、溝１７を除く内側面１２１とＩ字コアパーツ３２との間には、わずかな隙間が残されているのみである。それゆえ、筒部１２に対するＩ字コアパーツ３２のＹ方向の位置が正確に定まる。このように、リアクトル２では、ボビン１０の筒部１２の対向する２個の内側面１２１に溝１７が設けられており、溝１７は、Ｉ字コアパーツ３２の角Ｃに対応する位置に設けられている。溝１７によって、Ｉ字コアパーツ３２を筒部１２に挿入する際の角Ｃと筒部１２の干渉が防げるとともに、筒部１２に対するＩ字コアのＹ方向の正確な位置を定めることができる。
【００２３】
溝１７を除いて、２個の内側面１２１の夫々とＩ字コアパーツ３２の側面は接していてもよい。対向する２個の内側面１２１の夫々がＩ字コアパーツ３２に接していれば、より一層正確にＩ字コアパーツ３２の位置が定まる。
【００２４】
なお、コイル３と筒部１２との間の空間ＳＰ１には、後に樹脂が充填される。また、筒部１２とＩ字コアパーツ３２（コア３０）との間の空間ＳＰ２も、樹脂が充填される。先に述べた樹脂カバーを射出成形する際に、同時に、空間ＳＰ１、ＳＰ２へ樹脂が充填される。
【００２５】
（変形例）実施例のリアクトル２では、筒部１２の２個の別の内側面１２２とＩ字コアパーツ３２との間には広い隙間が確保されている。別の内側面１２２とＩ字コアパーツ３２との間を狭め、内側面１２２に溝を設けてもよい。そのような変形例のリアクトル２ａの断面を図４に示す。
【００２６】
リアクトル２ａでは、四角筒状の筒部１２の対向する一対の内側面１２１の夫々に２個の溝１７が設けられているとともに、対向する別の一対の内側面１２２の夫々にも２個の溝１８が設けられている。溝１７、１８は、筒部１２の一方の端から他方の端まで延びている。溝１７は、一対の内側面１２１において、角柱形状のＩ字コアパーツ３２の角Ｃに対向する位置に設けられている。溝１８は、別の一対の内側面１２２において、角柱形状のＩ字コアパーツ３２の角Ｃに対向する位置に設けられている。
【００２７】
四角筒状の筒部１２の４個の内側面１２１、１２２に設けられた溝１７、１８によって、Ｉ字コアパーツ３２の４個の角Ｃの夫々の周囲に広い隙間が確保されている。一方、角Ｃから離れた位置では、Ｉ字コアパーツ３２の側面と筒部１２の内側面１２１、１２２との間の隙間が狭くなっている。上記した構造により、Ｉ字コアパーツ３２の角Ｃと筒部１２との干渉が防げるとともに、Ｉ字コアパーツ３２の筒部１２に対するＹＺ方向の位置（軸線に直交する面内での位置）を容易に決めることができる。
【００２８】
溝１７、１８は、筒部１２の一方の端から他方の端まで延びている。従って、Ｉ字コアパーツ３２のみならず、Ｕ字コアパーツ３１ａ、３１ｂに対しても上記した利点が得られる。また、上記した構造は、角が脆いコア、典型的には、磁性粉を焼結したコアに対して特に有効である。
【００２９】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例のリアクトル２は、リング状のコア３０を備えおり、ボビン１０は、平行に延びる一対の筒部１２を備えている。コア３０は、筒部１２に挿通される部分だけが四角筒状を成していればよい。ボビンから突出している部分はどのような形状であってもよい。
【００３０】
また、本明細書が開示する技術は、１個の筒部を有するボビンの一端から他端までの間が角柱形状のコアを備えたリアクトルに適用することができる。ただし、実施例のリアクトル２のように、Ｉ字コアパーツ３２が、ボビン１０の筒部１２の内側で孤立しているリアクトルに対して特に有効である。Ｕ字コアパーツ３１ａ、３１ｂを取り付けてしまうと、Ｉ字コアパーツ３２を外側から支持できなくなるからである。即ち、本明細書が開示する技術は、次のリアクトルに対しても有効である。即ち、リアクトルは、コアが複数のコアパーツに分割されており、ボビンの筒の内側で少なくとも一つのコアパーツが他のコアパーツから孤立している。ボビンの筒の内側で孤立しているコアパーツは、角柱形状である。ボビンの筒部の内部空間も角柱形状であり、筒部の内側面の夫々がコアの側面のそれぞれと対向している。そのようなリアクトルにおいて、筒部の対向する少なくとも一対の内側面の夫々に２本の溝が設けられている。それぞれの溝は、コアの角に対応する位置に設けられているとともに、筒部の軸線方向に沿って延びている。軸線に直交する方向でカットした溝の断面形状は矩形に限られず、溝の断面形状は湾曲していてもよい。
【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
３：コイル
３ａ：リード部
１０：ボビン
１０ａ：第１パーツ
１０ｂ：第２パーツ
１２：筒部
１５：凸条
１７、１８：溝
１９ａ、１９ｂ：フランジ
３０：コア
３１ａ、３ｂ：Ｕ字コアパーツ
３２：Ｉ字コアパーツ
３３：スペーサ
１２１、１２２：内側面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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