(57)【要約】【課題】  未硬化樹脂の漏出や絶縁性被膜の損傷等が生ずることなく、樹脂封止され、ケース側部から端子を引き出すことを可能としたリアクトルを提供すること。【解決手段】  底面に対向する上部に第１の開口部を、底面と側面を有し、側面の一部に第２の開口部を有するケース１１と、第１の蓋部を構成する上蓋１２と、横蓋３及び内蓋３０により構成された第２の蓋部と、端子２１、２２を有するコイル２０１、２０２と、軟磁性を有する磁性コアと、固定樹脂９を備え、磁性コアは、コイル２０１、２０２の内側、及び周囲に配され、ケース１２に磁性コア、及びコイル２０１、２０２が収容され、磁性コア、及びコイル２０１、２０２は、ケース１１内で、固定樹脂９により固定され、第１の開口部は上蓋１２により密封され、第２の開口部は内蓋３０により覆われ、端子２１、２２は、第２の開口部より内蓋３０を貫通して引き出され、固定樹脂９の露出した表面が内蓋３０と対面するリアクトルとする。【選択図】図１
2015122359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面と側面を有し、底面に対向する上部に第１の開口部を、側面の一部に第２の開口部を有するケースと、
第１の蓋部と、
第２の蓋部と、
端子部を有するコイルと、
軟磁性を有する磁性コアと、
固定樹脂を備え、
前記磁性コアは、前記コイルの内側、及び周囲に配され、
前記ケースに前記磁性コア、及び前記コイルが収容され、
前記磁性コア、及び前記コイルは、前記ケース内で、前記固定樹脂により固定され、
前記第１の開口部は前記第１の蓋部により密封され、
前記第２の開口部は前記第２の蓋部により覆われ、
前記端子部は、前記第２の開口部より前記第２の蓋部を貫通して引き出され、
前記固定樹脂の露出した表面は、前記第２の蓋部と対面することを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
前記固定樹脂の少なくとも一部が弾性を有し、前記固定樹脂内部に気体を有することを特徴とする請求項１記載のリアクトル。
【請求項３】
前記第２の蓋部の前記端子に接する部分は、弾性を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリアクトル。
【請求項４】
前記コイルは、巻き軸が前記第１の開口部に向いたフラットワイズダブルパンケーキ巻きコイルであり、
前記コイルの内周面、外周面、巻き軸方向の端面にはそれぞれ前記磁性コアが配されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか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、電力変換等に用いられるリアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
放熱性、固定性、外部環境への耐久性を確保するため、リアクトル本体をケースに収容する構成が取られている。
【０００３】
例えば、特許文献１の段落００２２、図１等には、ケース開口部より樹脂を注ぎ込み、コイル及び磁性コアを樹脂封止する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５９９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、リアクトルは、ケースの上面及び底面が外部環境に晒され、あるいは冷媒により冷却されるため、ケース側部から端子を引き出す構成を取る場合には、特許文献１の記載とは異なる構成を用いる必要がある。
【０００６】
ケース側部に端子引き出しのために開口部を設ける構成とした場合は、封止する樹脂が側部から漏れ出してしまう可能性がある。
【０００７】
そこで、ケース側部の開口部に蓋を設け、密閉性を高める構成とすると、蓋を貫通して端子を引き出す構成となり、端子の絶縁性被膜を蓋が強く締め付けることで、絶縁性被膜に損傷を与える可能性があるという課題がある。
【０００８】
本発明は、未硬化樹脂の漏出や絶縁性被膜の損傷等が生ずることなく、樹脂封止され、ケース側部から端子を引き出すことを可能としたリアクトルの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を本発明は、底面と側面を有し、底面に対向する上部に第１の開口部を、側面の一部に第２の開口部を有するケースと、第１の蓋部と、第２の蓋部と、端子部を有するコイルと、軟磁性を有する磁性コアと、固定樹脂を備え、前記磁性コアは、前記コイルの内側、及び周囲に配され、前記ケースに前記磁性コア、及び前記コイルが収容され、前記磁性コア、及び前記コイルは、前記ケース内で、前記固定樹脂により固定され、前記第１の開口部は前記第１の蓋部により密封され、前記第２の開口部は前記第２の蓋部により覆われ、前記端子部は、前記第２の開口部より前記第２の蓋部を貫通して引き出され、前記固定樹脂の露出した表面が前記第２の蓋部と対面するリアクトルにより解決することができる。
【００１０】
すなわち、第１の開口部に蓋をしたリアクトル組み立て体を立てて、端子側の第２の開口部より封止するための固定樹脂を注ぎ込み硬化させることで、固定樹脂の液面が第２の開口部側にある状態で硬化される。なお、固定樹脂硬化前に第２の開口部を第２の蓋部で覆っても良い。
【００１１】
固定樹脂を注ぎ込む際に未硬化の樹脂の漏出を防ぐには、第１の開口部を第１の蓋部で密閉しなければならないが、第１の蓋部が端子を貫通するわけではないので、密閉することに支障は生じない。
【００１２】
また、前記固定樹脂の少なくとも一部が弾性を有し、前記固定樹脂内部に気体を有することが望ましい。
【００１３】
これは、特許文献１の構成を取る場合よりも固定樹脂が露出する面積が小さいことから、熱による体積膨張をケース内部で吸収するために望ましい構成である。
【００１４】
これにより、固定樹脂に弾性を持たせ、熱による体積膨張を、内部包含する気体の圧縮により吸収することができる。
【００１５】
また、前記第２の蓋部の前記端子に接する部分は、弾性を有することが望ましい。
【００１６】
これは、第２の蓋部には厳密な密閉性が必要とされないため、端子の絶縁被膜への応力を軽減する付加機能を第２の蓋部に設けたものである。
【００１７】
前記コイルは、巻き軸が前記第１の開口部に向いたフラットワイズダブルパンケーキ巻きコイルであり、前記コイルの内周面、外周面、巻き軸方向の端面には前記磁性コアが配されていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、未硬化樹脂の漏出や絶縁性被膜の損傷等が生ずることなく、樹脂封止され、ケース側部から端子を引き出すことを可能とし、内部の熱膨張に対する対策がなされ、第２の蓋部への付加機能を有するリアクトルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態１におけるリアクトルを示す図である。図１（ａ）は外観斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ面の断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）におけるＢ面の断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態１におけるケース内部のリアクトル本体を示す斜視図である。図２（ａ）はリアクトル本体、図２（ｂ）はリアクトル本体より上部コア、外部コアの一方を除いた場合を示している。
【図３】図３は、本発明の実施形態１におけるリアクトルの製造工程を示す説明図であり、図３（ａ）から図３（ｊ）までが製造手順に対応している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の実施形態１におけるリアクトルを示す図である。図１（ａ）は外観斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ面の断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）におけるＢ面の断面図である。
【００２１】
図１（ａ）は、本実施形態におけるリアクトルの外観斜視図である。
【００２２】
後述するリアクトル本体は、ケース１１、上蓋１２に収容され、横蓋３より端子２１、２２が引き出されている。
【００２３】
ケース１１の側面、及び上蓋１２のリアクトル収容部には、空冷、水冷、油冷却等を行う際の冷却効率を向上させるため、溝を設けても良い。
【００２４】
ここで、ケース１１、及び上蓋１２は、例えばアルミ等により構成することができる。
【００２５】
また、横蓋３からは、リアクトル内部の温度を監視するサーミスタ４を挿入することができる。
【００２６】
図１（ｂ）は、本実施形態におけるリアクトルの図１（ａ）におけるＡ面の断面図である。
【００２７】
フラットワイズダブルパンケーキ状に巻き回されるコイル２０１、２０２の周囲は、軟磁性コアである下部コア１０１、上部コア１０２、内部コア１００１、１００２、外部コア１０３１、１０３２により構成された磁気回路を構成し、全体としてリアクトル本体を構成している。
【００２８】
ここで、上記軟磁性コアは、例えば鉄系の圧粉磁芯により構成することができる。
【００２９】
下部コア１０１と外部コア１０３１、１０３２の間には絶縁体６１が介在し、外部コア１０３１、１０３２と上部コア１０２の間には絶縁体６２が介在し、上部コア１０２と内部コア１００２の間には絶縁体６２及びスペーサ５２が介在し、内部コア１００２と内部コア１００１の間にはスペーサ５０が介在し、内部コア１００１と下部コア１０１の間にはスペーサ５１及び絶縁体６１が介在し、これにより各々が磁気ギャップを構成し、コイルへの直流重畳電流に対して必要なインダクタンスを得られるよう、各々の磁性コアの磁気飽和を抑制している。
【００３０】
ここで、絶縁体６１、６２は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等により構成することができる。
【００３１】
コイル２０１、２０２と、内部コア１００１、１００２との間はスペーサ５０により、外部コア１０３１、１０３２との間はスペーサ５３１１、５３２１により、下部コア１０１との間は絶縁体６１により、上部コア１０２との間は絶縁体６２により介在されている。
【００３２】
スペーサ５０、５３１１、５３２１及び絶縁体６１、６２を、樹脂等の有機物で構成することで、ある程度の柔軟性を持たせ、コイル２０１、２０２表面との衝突による損傷を防ぐことができる。
【００３３】
ここで、スペーサ５０、５１、５２、５３１１、５３２１は、例えばＰＡ（ポリアミド）等により構成することができる。
【００３４】
コイル２０１、２０２の間には弾性体２０が挟み込まれ、コイル２０１、２０２表面は絶縁体６１、６２表面に押し付けられる。
【００３５】
コイル２０１は、絶縁体６１、下部コア１０１、接着部７を介してケース１１に放熱される熱経路を有している。
【００３６】
コイル２０２は、絶縁体６２、上部コア１０２、弾性体８を介して上蓋１２に放熱される熱経路を有している。
【００３７】
コイル２０１、２０２表面は絶縁体６１、６２表面に押し付けられるため密着性が高く、絶縁体６１、６２、接着部７、弾性体８を充分薄くするか、無機粒子を分散した樹脂やゴム等とすることで熱伝導性を確保すれば、コイル２０１、２０２からケース１１、もしくは上蓋１２への放熱性を確保することができる。
【００３８】
弾性スペーサ５３１２、５３２２は外部コア１０３１、１０３２を内側へ押圧し、外部コア１０３１、１０３２は分割されていることから、外部コア１０３１、１０３２とコイル２０１、２０２の距離は近接し、内部コア１００１、１００２との距離も近接する。
【００３９】
すなわち、コイル２０１、２０２と軟磁性コアを、絶縁性を確保しつつ、近接させることで、インダクタンスを向上させることができる。
【００４０】
また、ケース１１と上蓋１２により囲まれた断面全体は固定樹脂９により固定されている。
【００４１】
ここで、弾性体２０、弾性体８の少なくともいずれかを、内部に気体を有する発泡シリコーン樹脂等で構成し、固定樹脂９として弾性を有するシリコーン樹脂等を選択すれば、コイルへの通電によりリアクトル内部が２００℃程度にまで上昇し、熱膨張が起きても、固定樹脂９の弾性と、弾性体２０、弾性体８の少なくともいずれかが包含する気体により体積熱膨張を吸収することができる。
【００４２】
図１（ｃ）は、本実施形態におけるリアクトルの図１（ａ）におけるＢ面の断面図である。
【００４３】
図の中で、スペーサ、弾性スペーサの記載は省略している。
【００４４】
外部コア１０３１、１０３２は分割されているため、図示されない弾性スペーサによりコイル２０１側に押圧することができる。
【００４５】
横蓋３は、内蓋３０の外枠を押さえるよう配されている。
【００４６】
ケース１１の内壁には突起１１１、１１２が設けられている。
【００４７】
横蓋３側の突起１１１は、外部コア１０３１、１０３２と端子２１の接触を防止することで絶縁性を確保することができる。
【００４８】
横蓋３に対する奥側の突起１１２は、外部コア１０３１、１０３２の一端の位置を規制することができる。
【００４９】
図２は、本発明の実施形態１におけるケース内部のリアクトル本体を示す斜視図である。図２（ａ）はリアクトル本体、図２（ｂ）はリアクトル本体より上部コア、外部コアの一方を除いた場合を示している。
【００５０】
図２（ａ）は、本発明における実施形態１のリアクトル本体を示す斜視図である。
【００５１】
コイルから導出される端子２１、２２の両側に外部コア１０３１、１０３２が配されている。
【００５２】
下部コア１０１、外部コア１０３１、上部コア１０２のそれぞれの側面には平坦部１０１０、１０３１０、１０２０が設けられ、図示されないケース内面に対面する平坦部を設けることで、コアの回動を規制することができる。なお、外部コア１０３２にも図示されない平坦部が設けられてもよい。
【００５３】
図２（ｂ）は、本発明における実施形態１のリアクトル本体より上部コア、外部コアの一方を除いた場合を示す斜視図である。
【００５４】
絶縁体６１が、下部コア１０１の上面全体に設けられている。
【００５５】
外部コア１０３２にも平坦部１０３２０が設けられている。
【００５６】
図３は、本発明の実施形態１におけるリアクトルの製造工程を示す説明図であり、図３（ａ）から図３（ｊ）までが製造手順に対応している。
【００５７】
まず、図３（ａ）に示すように、下部コア１０１へ接着剤１０１００により絶縁体６１を接着する。
【００５８】
次に、図３（ｂ）に示すように、ケース１１底面に接着部７により下部コア１０１の底部を接着する。
【００５９】
一方で、図３（ｃ）に示すように、巻芯２００に、絶縁被覆された導体である薄帯をコイル２０１、２０２の２層となるように巻き回す、いわゆるフラットワイズダブルパンケーキ巻きを行う。
【００６０】
次に、図３（ｄ）に示すように、コイル２０１、２０２の層間に弾性体２０を挟み込み、ケース１１に収容する。
【００６１】
次に、図３（ｅ）に示すように、十字状のスペーサ５１、内部コア１００１、十字状の枝の先端部がコイル巻き軸方向に延長した部分を有するスペーサ５０、内部コア１００２、十字状のスペーサ５２の順にケース１１内部のコイル内側に収容される。
【００６２】
次に、図３（ｆ）に示すように、ケース１１内部のコイル外側に外部コア１０３１、１０３２を収容し、外部コア１０３１、１０３２とケース１１内壁の間に弾性スペーサ５３１２、５３２２を挿入する。
【００６３】
弾性スペーサ５３１２、５３２２は、部材削減のための穴部５３１２０、５３２２０と、側壁への押圧力を与える弾性部５３１２００、５３２２００を有している。
【００６４】
弾性部５３１２００、５３２２００は、挿入方向に頂点を有するコーン形状となるよう湾曲していることで、側壁への押圧力を与えることができる。
【００６５】
次に、図３（ｇ）に示すように、ケース１１に絶縁体６２を接着した上部コア１０２を収容する。
【００６６】
次に、図３（ｈ）に示すように、ケース１１に弾性体８を収容し、上蓋１２をねじ止めする。
【００６７】
次に、図３（ｉ）に示すように、リアクトルの端子２１、２２側の開口部より未硬化の固定樹脂９を注ぎ込み、固定樹脂９を加熱等により硬化させる。
【００６８】
最後に、図３（ｊ）に示すように、内蓋３０を取り付け、横蓋３をねじ止めすることで本実施形態のリアクトルが完成する。なお、固定樹脂９の加熱硬化は、内蓋３０を取り付け、横蓋３をねじ止めした後であっても良い。また、内蓋３０を固定樹脂９の液面に密着させても良いが、固定樹脂９の液面と内蓋３０の間に空間を設けたほうが、内蓋３０から固定樹脂９０が溢れ出すことを防止でき、内蓋３０と固定樹脂９０の熱膨張差異による変形も防止できるため、望ましい。
【００６９】
ここで、内蓋３０は、端子２１、２２の絶縁被膜損傷を未然防止するため、弾性のあるシリコーン樹脂等により構成することが望ましい。
【００７０】
一方、横蓋３は、確実に内蓋３０を固定するため、アルミ等で構成する。
【００７１】
すなわち本発明は、底面に対向する上部に第１の開口部を、底面と側面を有し、側面の一部に第２の開口部を有するケース１１と、第１の蓋部を構成する上蓋１２と、横蓋３及び内蓋３０により構成された第２の蓋部と、端子２１、２２を有するコイル２０１、２０２と、軟磁性を有する磁性コアと、固定樹脂９を備え、磁性コアは、コイル２０１、２０２の内側、及び周囲に配され、ケース１１に磁性コア、及びコイル２０１、２０２が収容され、磁性コア、及びコイル２０１、２０２は、ケース１１内で、固定樹脂９により固定され、第１の開口部は上蓋１２により密封され、第２の開口部は内蓋３０により覆われ、端子２１、２２は、第２の開口部より内蓋３０を貫通して引き出され、固定樹脂９の露出した表面が内蓋３０と対面するリアクトルの実施形態を取り得る。
【００７２】
また、コイル２０１、２０２は、巻き軸が第１の開口部に向いたフラットワイズダブルパンケーキ巻きであり、コイル２０１、２０２の内周面には内部コア１００１、１００２が、外周面には外部コア１０３１、１０３２、巻き軸方向の端面には下部コア１０１、上部コア１０２が配されている実施形態を取り得る。
【００７３】
本実施形態におけるリアクトルは、特許文献１の構成よりも磁路長を短くし、大きな磁性コア断面積を確保することで磁気飽和特性とインダクタンス特性の双方を向上させるためにコイル２０１、２０２の巻き軸がケース１１の第１の開口部に向き、その周囲へ磁性コアを配している。
【００７４】
また、直流抵抗損失、交流抵抗損失を削減するため、コイル２０１、２０２をダブルパンケーキ巻きとしたが、これにより端子２１、２２がケース１１の第２の開口部より導出されるため、第２の開口部から端子２１、２２を導出せざるを得ない。
【００７５】
このような構成は、既に述べたように、第１の開口部に上蓋１２をしたリアクトル組み立て体を立てて、端子２１、２２側の第２の開口部より封止するための固定樹脂９を注ぎ込み硬化させることで、初めて製造が可能となる。
【００７６】
なお、このような構成を取ることで、リアクトル上面及び底面が外部環境に晒され、あるいは冷媒により冷却する条件下での使用も可能となる。
【００７７】
また、本発明は、固定樹脂９の少なくとも一部が弾性を有し、固定樹脂９内部に発泡性シリコーン樹脂で構成された弾性体８、２０により気体を包含するリアクトルの実施形態を取り得る。
【００７８】
また、本発明は、第２の蓋部の内蓋３０がシリコーン樹脂で構成されることで、端子２１、２２に接する部分は、弾性を有するリアクトルの実施形態を取り得る。
【００７９】
内蓋３０は、絶縁性ある弾性体で構成することにより、端子２１、２２を固定する機能、及び端子２１、２２相互を絶縁する機能を有する。
【００８０】
さらに、内蓋３０の熱伝導率を０．８Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることで放熱性を確保し、弾性率を１０ＧＰａ以下とすることで端子２１、２２への応力を抑制し、線膨張係数を３００ｐｐｍ／Ｋ以下とすることで熱膨張による変形を抑制することが望ましい。
【符号の説明】
【００８１】
３  横蓋
４  サーミスタ
７  接着部
８、２０  弾性体
９  固定樹脂
１１  ケース
１２  上蓋
２１、２２  端子
３０  内蓋
５０、５１、５２、５３１１、５３２１  スペーサ
６１、６２  絶縁体
１０１  下部コア
１０２  上部コア
１１１、１１２  突起
２００  巻芯
２０１、２０２  コイル
１００１、１００２  内部コア
１０１０、１０２０、１０３１０、１０３２０  平坦部
１０３１、１０３２  外部コア
５３１２、５３２２  弾性スペーサ
１０１００  接着剤
５３１２０、５３２２０  穴部
５３１２００、５３２２００  弾性部
【図１】
2015122359.tif 000003
【図２】
2015122359.tif 000004
【図３】
2015122359.tif 000005