特許 7450316 リアクトル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-07

(45)【発行日】2024-03-15

(54)【発明の名称】リアクトル

(51)【国際特許分類】

   H01F 37/00 20060101AFI20240308BHJP

   H01F 27/28 20060101ALI20240308BHJP

   H01F 27/29 20060101ALI20240308BHJP

【ＦＩ】

H01F37/00 F

H01F37/00 M

H01F27/28 152

H01F27/29 X

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020015705

(22)【出願日】2020-01-31

(65)【公開番号】P2021125483

(43)【公開日】2021-08-30

【審査請求日】2022-12-15

(73)【特許権者】

【識別番号】390005223

【氏名又は名称】株式会社タムラ製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100081961

【弁理士】

【氏名又は名称】木内 光春

(74)【代理人】

【識別番号】100112564

【弁理士】

【氏名又は名称】大熊 考一

(74)【代理人】

【識別番号】100163500

【弁理士】

【氏名又は名称】片桐 貞典

(74)【代理人】

【識別番号】230115598

【弁護士】

【氏名又は名称】木内 加奈子

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 浩太郎

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 龍太

【審査官】久保田 昌晴

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１２１６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２１８２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１９９８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０１２６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１４８０７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ ２７／２８－２７／２９、３０／１０、３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コアに巻回するコイルと、
前記コイルと接続するバスバーと、
前記バスバーを固定する端子台と、
を備え、
前記コイルと前記バスバーの接続箇所は、溶接により接続する溶接部を有し、
前記端子台は、前記溶接部に近接した位置に設けられ、
前記バスバーは、前記端子台から延びた露出部を有し、
前記露出部は、前記溶接部を通り過ぎ、前記コイルの上方に突出した後、折り返って前記コイルと接続していること、
を特徴とするリアクトル。

【請求項2】

前記露出部の折り返しは、２回以上有すること、
を特徴とする請求項１に記載のリアクトル。

【請求項3】

前記コアと前記コイルを樹脂で被覆し一体に成形するモールド樹脂部を更に備え、
前記端子台は、前記モールド樹脂部の一部を成し、前記モールド樹脂部と一続きで成ること、
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】

前記コアと前記コイルを樹脂で被覆し一体に成形するモールド樹脂部を更に備え、
前記端子台は、前記モールド樹脂部とは別体を成し、
前記モールド樹脂部は、前記端子台を固定していること、
を特徴とする請求項１又は２に記載のリアクトル。

【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。

【背景技術】

【0002】

ＯＡ機器、太陽光発電システム、自動車、無停電電源など様々な用途にリアクトルが用いられている。リアクトルは、例えば、出力系への高調波電流の流出を防止するフィルタや、電圧を昇降させる電圧昇降用コンバータなどに用いられる。

【0003】

この種のリアクトルは、環状コアの周囲を樹脂部材によって被覆し、樹脂部材の外周にコイルを装着したものが知られている。一般的に、リアクトルを外部機器と接続させるために、板状の銅やアルミニウム等の導電性部材であるバスバーが用いられる。このバスバーの一方端部がコイルと接続され、他方端部が外部機器の端子と、接続される。このようにして、リアクトルと外部機器はバスバーを介して電気的に接続される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５２１２８９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

バスバーは、樹脂から成る端子台に固定されることが多い。また、バスバーの一方端部とコイルの接続は、溶接で接続されることが多い。例えば、コイル及びバスバーに銅を用いた場合、溶接する際の温度が銅の融点以上である１１００℃程度に上昇し、高温となる。上述したとおり、バスバーは銅やアルミニウムなどの金属材料から成るため、溶接の際に生じた熱がバスバーを介して、端子台に伝達する虞がある。

【0006】

特に、近年では、リアクトルの小型化の要請が強まり、端子台と溶接個所との距離が近接した位置に設けられることが多くなってきている。そのため、端子台と溶接箇所を繋ぐバスバーの長さも短くなってきている。端子台に熱が伝達すると、端子台を成す樹脂が溶け出し、この溶け出した樹脂が異物となり、コイルなどのリアクトルを構成する部品が損傷する虞がある。また、樹脂が溶け出した箇所の絶縁距離が確保できず、絶縁不良を起こす虞もある。

【0007】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、バスバーとコイルを溶接によって接続する場合であっても、溶接時の熱を端子台に伝達しにくいリアクトルを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のリアクトルは、コアに巻回するコイルと、前記コイルと接続するバスバーと、前記バスバーを固定する端子台と、を備え、前記コイルと前記バスバーの接続箇所は、溶接により接続する溶接部を有し、前記端子台は、前記溶接部に近接した位置に設けられ、前記バスバーは、前記端子台から延びた露出部を有し、前記露出部は、前記溶接部を通り過ぎ、前記コイルの上方に突出した後、折り返って前記コイルと接続していること、を特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、バスバーとコイルを溶接によって接続する場合であっても、溶接時の熱を端子台に伝達しにくいリアクトルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図である。

【図2】実施形態に係るリアクトルの分解斜視図である。

【図3】バスバーの延び方向と溶接部を示す拡大平面図である。

【図4】バスバーを引出線に向けて最短経路で延ばした場合の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（実施形態）
本実施形態に係るリアクトルについて図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係るリアクトルの分解斜視図である。

【0012】

リアクトル１００は、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換して蓄積及び放出する電磁気部品であり、電圧の昇降圧等に使用される。本実施形態のリアクトル１００は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車の駆動システム等で使用されるリアクトルである。リアクトル１００は、これら自動車に搭載される昇圧回路の主要部品である。

【0013】

リアクトル１００は、図１及び図２に示すように、樹脂部材２、コイル３、センサ４、バスバー５、端子台６及びモールド樹脂部７を有する。樹脂部材２は、コア（不図示）を被覆する。コアは、圧粉磁心、フェライト、積層鋼板、メタルコンポジットコア（ＭＣコア）などを用いることができる。コアは、２つの略Ｕ字型形状のコアの端部を接合することで、環状形状を成す環状コアである。

【0014】

コイル３は、エナメルなどで絶縁被覆した１本の導電性部材により構成される。本実施形態では、銅線によって構成された平角線のエッジワイズコイルである。コイル３は、２つあり、各コイル３は樹脂部材２に被覆されたコアに巻回される。即ち、コイル３とコアの間に樹脂部材２が介在し、樹脂部材２によってコイル３とコアの絶縁が図られる。２つのコイル３は、巻軸方向が平行になるように、隙間を介して横並びに配置される。各コイル３は、引出線３１を有する。この引出線３１は、コイル３の端部である。引出線３１は、コアに巻回されず、バスバー６と溶接によって接続している。

【0015】

センサ４は、リアクトル１００の状態を検出する。センサ４は、例えば、リアクトル１００の温度を検出する温度センサである。センサ４は、コイル３間に配置され、樹脂部材２に保持されている。

【0016】

端子台６は、外部機器の端子等と接続され、リアクトル１００と外部機器を電気的に接続するための部品である。端子台６は、バスバー５の少なくとも一部を被覆し、バスバー５を固定する。本実施形態では、端子台６は２つ設けられている。端子台６ａ、６ｂは、コイル３が巻回されていないコア（コアを被覆した樹脂部材２）の上面にそれぞれ設けられている。特に、端子台６ｂは、後述する溶接部８に近接した位置に設けられている。近接した位置とは、最短の経路でバスバー５を引出線３１に向けて延ばすと、バスバー５と引出線３１を溶接する際に、溶接時の熱で端子台６が溶け出す程度に近接していれば足りる。

【0017】

端子台６は、樹脂から成る。本実施形態では、端子台６は、後述するモールド樹脂部７とともに、モールド成型により形成される。換言すれば、端子台６は、モールド樹脂部７の一部を成す。そのため、端子台６とモールド樹脂部７は、継ぎ目なく一続きに形成されている。

【0018】

バスバー５は、例えば、銅やアルミニウムなどの導電性部材である。バスバー５は、板状形状を有する。バスバー５は、被覆部５１と露出部５２を有する。被覆部５１は、バスバーの少なくとも一部が端子台６に被覆されている部分である。露出部５２は、端子台６から突出し、端子台６に被覆されていない部分である。

【0019】

バスバー５は、露出部５２側の端部がコイル３と溶接により接続されている。即ち、バスバー５とコイル３の接続箇所は、溶接部８を有する。なお、溶接部８は、バスバー５とコイル３が接触している一部分に設けられていれば足りる。バスバー５の被覆部５１側の端部には孔があり、この孔に外部機器の端子が接続される。

【0020】

本実施形態では、バスバー５は、４つ設けられている。バスバー５ａ、５ｂは、端子台６ａに固定されている。バスバー５ｃ、５ｄは、端子台６ｂに固定されている。バスバー５ａ、５ｂの露出部５２は、端子台６からリアクトル１００の外側に延び、引出線３１と接続している。

【0021】

一方、バスバー５ｃ、５ｄの露出部５２は、リアクトル１００の外側でなく、内側、即ち、コイル３の上方に突出している。突出した露出部５２は、コイル３の巻軸方向に延び、溶接部８を通り過ぎる。溶接部８を通り過ぎた露出部５２は、巻軸方向と直交する方向に向けて折り返り、巻軸方向と直交する方向に延びている。そして、巻軸方向と直交する方向に延びた露出部５２は、巻軸方向と平行になるように端子台６に向けて再び折り返り、引出線３１に向けて延びている。引出線３１と接触した箇所には、溶接部８が形成されている。なお、ここでいう折り返しとは、端子台６から突出した露出部５２の基端の位置まで戻る必要はなく、単に屈折又は湾曲していれば足りる。

【0022】

このように、バスバー５ｃ、５ｄの露出部５２は、引出線３１に向けて最短の経路で延びておらず、一度引出線３１の位置を通り過ぎ、敢えて遠回りして引出線３１と接続している。即ち、露出部５２の長さを稼いでいる。

【0023】

モールド樹脂部７は、コアを被覆した樹脂部材２、コイル３、センサ４、バスバー６といったリアクトル１００を構成する部材を一体に成形する。モールド樹脂部７によって、リアクトル１００を構成する各部材は固定される。つまり、一体に成形するとは、リアクトルを構成する各部材を互いに固定することを意味する。

【0024】

モールド樹脂部７を構成する樹脂の種類としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、ＢＭＣ（Ｂｕｌｋ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）、ＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ）、ＰＢＴ（Ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等が挙げられる。特に、熱伝導性の高い樹脂を用いることが望ましい。熱伝導性の高い樹脂を用いることで、コイル３の熱をリアクトル１００の外部に伝達することができる。

【0025】

（コイルとバスバーの溶接について）
コイル３とバスバー５の接触箇所は、溶接によって固定される。この溶接は、コイル３及びバスバー５を構成する部材のうち、融点が高い方の温度以上で行われる。本実施形態では、コイル３及びバスバー５は、銅から成るので、溶接の際に１１００℃程度となり、高温となる。バスバー５は、上述のとおり、銅から成るため溶接時に生じる熱が、露出部５２を介して端子台６に伝達することがある。端子台６に熱が伝達すると、端子台６を構成する樹脂が溶け、リアクトル１００に異物が混入する虞がある。そのため、露出部５２の長さを長くして、溶接時の熱が端子台６に伝達することを抑制する必要がある。

【0026】

従来では、バスバー５ａ、５ｂのように、露出部５２をリアクトル１００の外側に向けて延ばすことで、露出部５２の長さを稼ぎ、溶接時の熱が端子台に伝達することを抑制していた。しかし、近年では、リアクトル１００の設置スペースが省スペース化している。そのため、リアクトル１００の外側に露出部５２を延ばすことができない場合があり、バスバー５ｃ、５ｄのように、リアクトル１００の内側でバスバー５とコイル３の接続を行うことが余儀なくされている。

【0027】

図４は、バスバー５ｃを引出線３１に向けて最短の経路で延ばした模式図である。図４に示すように、バスバー５ｃを引出線３１に向けて最短の経路で延ばす場合、露出部５２１の長さはＬ２のみとなってしまう。そのため、露出部５２１の長さが短く、溶接時の熱が露出部５２を介して端子台６ｂに伝達する虞がある。

【0028】

しかし、本実施形態では、図３に示すように、バスバー５ｃの露出部５２は、溶接部８を通り過ぎた後、２回折り返されて、引出線３１と接続されている。そのため、露出部５２の長さはＬ１と、最短のルートで延ばした場合と比べて格段と長くなっている。このように、露出部５２を引出線３１への最短の経路ではなく、敢えて遠回りをして引き延ばすことにより、露出部５２の長さを稼ぐことができ、溶接時の熱が端子台６に伝達されることを抑制することができる。

【0029】

（効果）
本実施形態のリアクトル１００は、コアに巻回するコイル３と、コイル３と接続するバスバー５ｃ、５ｄと、バスバー５ｃ、５ｄの一部を樹脂で被覆し、バスバー５ｃ、５ｄを固定する端子台６ｂと、を備える。コイル３とバスバー５ｃ、５ｄの接続箇所は、溶接により接続する溶接部８を有し、端子台６ｂは、溶接部８に近接した位置に設けられ、露出部５２は、溶接部８を通り過ぎた後、折り返ってコイル３と接続している。

【0030】

これにより、露出部５２の長さを稼ぐことができるので、溶接時に生じる熱が露出部５２を介して端子台６ｂに伝達することを抑制することができる。よって、端子台６ｂが溶けることを防止でき、絶縁距離を確保することができる。また、端子台６ｂが溶けた樹脂が異物となり、リアクトル１００に混入することを防止できるので、コイル３などリアクトル１００を構成する部品が損傷することを防止できる。

【0031】

また、バスバー５ｃ、５ｄの露出部５２は、リアクトル１００の外側ではなく、コイル３側に向けて延びている、即ち、リアクトル１００の内側に向けて延びている。これにより、リアクトル１００の小型化を図ることができる。

【0032】

ここで、バスバー５ｃ、５ｄの露出部５２は、敢えて遠回りして引出線３１に向けて延びているため、その分スペースが必要となる。しかし、本実施形態では、バスバー５ｃ、５ｄの露出部５２は、コイル３の上方にあるデッドスペースを有効に活用して、引出線３１に向けて迂回して引き延ばされている。そのため、新たなスペースを確保する必要もなく、リアクトル１００の小型化を図ることができる。

【0033】

バスバー５ｃ、５ｄの露出部５２の折り返しは、２回折り返されている。そのため、折り返しの間の分さらに露出部５２の長さをより稼ぐことができ、溶接時の熱が端子台に伝達されることをより効果的に抑制することができる。

【0034】

コアを被覆する樹脂部材２、コイル３、センサ４を樹脂で被覆し一体に成形するモールド樹脂部７を更に備え、端子台６は、モールド樹脂部７の一部を成し、端子台６とモールド樹脂部７は、継ぎ目なく一続きに形成される。即ち、端子台６には、樹脂部材２などに端子台６を固定するための固定具を設ける必要がない。そのため、部品点数を削減することができる。また、端子台６を形成するための金型の構造も簡易化することができるので、リアクトル１００の生産性が向上する。さらに、端子台６に固定具を設ける必要がないため、端子台６を小型化することができ、その結果、リアクトル１００を小型化することができる。

【0035】

また、端子台６を小型化することで、スペースの関係上、端子台６を配置できなかった場所に端子台６を配置することができる。その結果、端子台６の位置と引出線３１の位置がより近接する場合がある。このような場合であっても、本実施形態のように、露出部５２を遠回しして、引出線３１と接続させることで、端子台６の樹脂が溶け出すことを抑制することができる。

【0036】

（変形例）
変形例に係るリアクトル１００について説明する。上記実施形態においては、端子台６は、モールド樹脂部７を形成するためのモールド成型によって形成されていた。即ち。端子台６は、モールド樹脂部７の一部であった。

【0037】

しかし、変形例の端子台６は、モールド樹脂部７とは別体であってもよい。この場合、モールド樹脂部７を形成する前に、別工程においてモールド成型によってバスバー５を被覆した端子台６を形成する。その後、この端子台６も含めて、コアを被覆した樹脂部材２、コイル３、センサ４などをモールド樹脂部７によって固定させればよい。

【0038】

このような構成であっても、端子台６に固定具を設ける必要がないため、部品点数の削減、金型の構造の簡易化、端子台６の小型化に伴うリアクトル１００の小型化を図ることができる。また、小型化された端子台６が引出線３１により近接した位置に配置される場合であっても、溶接時の熱によって端子台６の樹脂が溶け出すことを抑制することができる。

【0039】

（他の実施形態）
本明細書においては、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。上記のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【0040】

本実施形態では、４つのバスバー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄのうちバスバー５ｃ、５ｄが、コイル３の上方に延び、バスバー５ｃ、５ｄの露出部５２は、溶接部８を一度通り過ぎて、迂回するようにして引出線３１と接触していたが、バスバー５ａ、５ｂも同様の構成にしてもよい。このように、構成することで、リアクトル１００を更に小型化することができる。

【0041】

本実施形態では、モールド樹脂部７によってコアを被覆する樹脂部材２、コイル３及びセンサ４などリアクトル１００を構成する部品を固定する、所謂、二重モールド構造のリアクトルであったが、これに限定されない。コアを被覆する樹脂部材２、コイル３、センサ４、バスバー５、端子台６などをケースに収納し、ケースに充填剤に充填することで固定してもよい。

【0042】

本実施形態では、バスバー５ｃ、５ｄの露出部５２は、２回折り返されていたが、回数はこれに限らず、１回でもよいし、２回よりも多くてもよい。また、本実施形態における露出部５２の折り返しは、略９０度であったが、折り返しの角度は略９０度に限らない。また、露出部５２の折り返しは、例えば、Ｕ字型のように湾曲して折り返っていてもよい。

【符号の説明】

【0043】

１００ リアクトル
２ 樹脂部材
３ コイル
３１ 引出線
４ センサ
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ バスバー
５１ 被覆部
５２ 露出部
５２１ 露出部
６、６ａ、６ｂ 端子台
７ モールド樹脂部
８ 溶接部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】