JP5617888B2 - リアクトル - Google Patents

Description

本発明は、リアクトルに関する。なお、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。

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を用いることがある。また、モータ駆動系では電流を正確に制御するため、リアクトルに流れる電流を計測することがある。リアクトルと電流センサを一体化した技術が例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。いずれの文献も、磁性体のコアに巻回したコイルの引き出し線に電流センサを設置し、その電流センサを、コアとともにコイルを覆う樹脂の一部に埋設している。

特開２０１０−２７２７７１号公報 特開２０１０−２７２７７２号公報

典型的な電流センサは、電流計測対象の導体を環状に囲む磁性体のコアと、コアの環の一部に配した感磁素子で構成されている。上記したリアクトルはいずれも、コイルのコアと電流センサのコアを別々に制作し後に組み合わせる必要がある。本明細書は、コイルのコアと電流センサのコアを別々に制作する必要がなく製造性の良い電流センサ一体型のリアクトルを提供する。

本明細書が開示するリアクトルは、巻き線を巻回したコイルと、コイルの引き出し線に配置される感磁素子と、感磁素子とコイルを格納するケースを備える。ケースには、引き出し線を通し、コイルと感磁素子を隔てる遮磁板が設けられている。そして、電流センサとコイルを覆うようにケース内部が磁性体を混合した樹脂で満たされている。ケースを満たす材料は、典型的には、磁性粉末と絶縁樹脂の混合材料を充填後に加熱固化させたものである。以下、磁性体を混合した樹脂を磁性体混合樹脂と称する。

上記のリアクトルでは、ケースを満たす磁性体混合樹脂の一部が感磁素子とともに電流センサを構成し、残りの部分がコイルのコアとして機能する。さらに、上記のリアクトルは、感磁素子とその周囲の磁性体混合樹脂をコイルの磁場から遮断する遮磁板を備えるので、コイルの誘導磁場が、感磁素子とその周囲の磁性体混合樹脂で構成される電流センサに与える影響が小さい。上記のリアクトルは、コイルのコアと電流センサのコアを一体成形できるので、製造性が高い。なお、磁性体混合樹脂は、感磁素子とコイルの全部を覆う必要はない。コイルの一部、及び／又は、感磁素子の一部は露出していてもかまわない。

ケースは少なくとも２部品で構成されており、その少なくとも２部品が組み合わされて内部に閉空間が形成されると好適である。２部品は、典型的には、コイルを収容するケース本体と、ケース本体の開口を覆うカバーである。また、遮磁板とケースは、例えばプレス成形や射出成形で一体に製造されるものであると好適である。磁界を遮断するため、遮磁板は金属で作られる。また、ケースの一部が遮磁板として機能してもよく、その場合は、ケースも金属で作られる。

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。

実施例のリアクトルの斜視図である（カバーと磁性体混合樹脂は図示を省略）。 リアクトルの分解斜視図である。 リアクトルの平面図である（カバーを外した状態）。 図３のIV−IV線における断面図である。 変形例のリアクトルの分解斜視図である。

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の斜視図を示す。図２はリアクトルのケース内の構造を理解し易いように、カバーと内部の磁性体混合樹脂の図示を省略してある。図２にリアクトル２の分解斜視図を示す。

リアクトル２は、コイル４と感磁素子７が遮磁板６とともにケース本体３に収容されている構造を有している。コイル４はその両端に引き出し線５ａ、５ｂを有し、その一方（引き出し線５ａ）に感磁素子７が取り付けられている。感磁素子７を囲むように遮磁板６がケース本体３に取り付けられている。遮磁板６は、感磁素子７をコイル４から磁気的に遮断する。遮磁板６は、プレス加工によりケース本体３と同時に形成される。遮磁板６とケース本体３には、引き出し線５ａ、５ｂを通すスリット３ａ、３ｂが設けられている。図１に示すように、コイル４をケース本体３に収めると、スリット３ａ、３ｂの上部に隙間が生じるが、この隙間は、カバー９の下面に設けられた凸部で塞がれる。ケース本体３とカバー９でリアクトル２のケースが構成される。別言すれば、リアクトル２のケースは、ケース本体３とカバー９の２つの部品で構成される。

図１、２のリアクトル２では、遮磁板６で区画される小空間８の上部が開放されているが、カバー９がケース本体３の開口全体を覆うと、カバー９の一部が小空間８の上面を覆い、小空間８は閉じた空間となる。従って本実施例では、カバー９の一部も遮磁板を構成する。なお、カバー９には孔９ａが設けられている。孔９ａは、感磁素子７から延びる信号線をケース外部へ引き出すために設けられている。

ケース本体３の内部空間は、小空間８を含めて磁性体混合樹脂１２（図３、４参照）で満たされる。なお、上述したように、図１、図２では磁性体混合樹脂の図示は省略している。磁性体混合樹脂は、フェライトなどの磁性体の粉末を絶縁樹脂の粉末に混ぜたものである。磁性体混合樹脂は、最初は粉体であるが、ケース本体３に満たしたのち、ケース全体を加熱することによって固化する。その後、カバー９をケース本体３に取り付け、ケース内空間は密閉される。

図３にカバー９を外したリアクトル２の平面図を示し、図４に図３のIV−IV線に沿った断面図を示す（ただし、図４ではカバー９も描いてある）。図３、図４に示すように、感磁素子７とその周囲の磁性体混合樹脂は、遮磁板６、ケース本体３の一部内壁、及び、カバー９の一部下面にて区画される小空間８により、コイル４が収納される空間とは完全に隔絶される。小空間８内の磁性体混合樹脂には、引き出し線５ａを流れる電流により誘起される誘導磁場が引き出し線５ａを囲むように発生する。感磁素子７は、その誘導磁場を検知する。センサコントローラ（不図示）は、感磁素子７が計測した誘導磁場の大きさから、引き出し線５ａを流れる電流、即ち、リアクトル２に流れる電流の大きさを特定する。

電流が流れるとコイル４も誘導磁場を発生する。しかし、感磁素子７とその周囲の磁性体混合樹脂は、遮磁板６（カバー９の一部とケース本体３の一部を含む）により磁気的にコイル４からは遮断されているので、コイルが発生する磁場は感磁素子７に顕著な影響は与えない。従って、感磁素子７はコイル４に流れる電流を正確に計測することができる。なお、小空間８以外の空間に満たされた磁性体混合樹脂は、コイル４の内部と周囲を囲むコアとして機能する。

上記のリアクトル２では、コイル用のコアと電流センサ用のコアがともに磁性体混合樹脂で作られており、両者は、磁性体混合樹脂をケース本体３に充填し加熱することによって作られる。実施例のリアクトル２は、コイル用のコアと電流センサ用のコアを別々に製造して組み合わせる必要がなく、製造性が良い。

遮磁板６は、磁場を遮断する部品であるので、金属製である。また、ケース本体３及び／又はカバー９の一部を遮磁板として機能させる場合、ケース本体３及び／又はカバー９も金属で作られる。遮磁板６、ケース本体３、カバー９は、好ましくはアルミニウムで作られている。遮磁板６は、磁場を遮断すればよいので、平板に限られず、網目状の部材であってもよい。遮磁板が網目状の部材で作られていると、固化前の磁性体混合樹脂の粉体をケース本体３に充填する際に小空間８にも充填され易いので好適である。

リアクトル２の変形例を説明する。図１−図４のリアクトル２では、遮磁板６はケース本体３と一体に形成される。遮磁板６は、例えば、一枚のアルミ板から、プレス加工でケース本体３と同時に成形される。遮磁板６は、ケース本体３とは別の部品であってもよい。図５に変形例のリアクトル２ａの分解斜視図を示す。リアクトル２ａは、上部が開口している箱型の遮磁板１０６を有する。箱型の遮磁板１０６は、対向する２面にスリットが設けられており、そのスリットにコイル４の引き出し線５ａが通じている。箱型の遮磁板１０６の内側の小空間８にて、引き出し線５ａに感磁素子７が取り付けられている。遮磁板１０６と感磁素子７とともにコイル４をケース本体１０３に挿入し、コイル４の周囲と遮磁板１０６の内側の小空間８の中に磁性体混合樹脂を満たし、加熱することによって、磁性体混合樹脂が固化する。すなわち、コイル４のコアと、電流センサのコアが作られる。最後に、カバー９を取り付けると、コイル４と感磁素子７が磁性体（磁性体混合樹脂）に埋設されたリアクトル２ａが完成する。

実施例に関する留意点を述べる。磁性体混合樹脂は、磁性粉末と可塑性樹脂の混合材料であり、磁性体混合樹脂を射出成形し、固化させたものであってもよい。

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。

２、２ａ：リアクトル
３、１０３ケース本体
３ａ、３ｂ：スリット
４：コイル
３、１０３：ケース本体
３ａ、３ｂ：スリット
４：コイル
５ａ、５ｂ：引き出し線
６、１０６：遮磁板
７：感磁素子
８：小空間
９：カバー

Claims (3)

1. コイルと、
   コイルの引き出し線に配置される感磁素子と、
   感磁素子をコイルから磁気的に隔てる遮磁板と、
   遮磁板と感磁素子とコイルを格納するケースと、
   を備えており、
   感磁素子とコイルを覆うようにケース内部が磁性体を混合した樹脂で満たされている、
   ことを特徴とするリアクトル。
2. 遮磁板がケースと一体成形さ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。
3. ケースは、少なくとも２部品で構成されており、前記少なくとも２部品が組み合わされて内部に閉空間が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のリアクトル。

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