JP2012191139A - コイル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた放熱性能を有するフローティング構造のコイル装置を提供する。
【解決手段】コイルが巻回されたコアと、コアをベースに対して位置決め固定する固定具とを備える。コアは、コイルの軸方向外側から内側へ突出する一対の突出部を備え、一対の突出部には、コイルの下面が載置されることで、ベースの上面に対するコイルの下面の位置を決める座面が形成される。
【選択図】図５

Description

本発明は、コアを備えたコイル装置に関連し、特にコイル装置をケースに収容したときに、コアがコイルをケースに対して非接触に支持可能なコイル装置に関連する。

リアクトルは、交流成分に対して誘導性リアクタンスを与える受動素子であり、様々な用途に使用されている。近年実用化が進むハイブリッド自動車や電気自動車においても、駆動システムに大容量のリアクトルが使用されている。このような大容量のリアクトルは、使用中の発熱量が大きいため、通常はコイルとコアから構成されるリアクトル本体が放熱ケース内に収容され、コアの温度上昇による特性劣化が防止される。しかしながら、リアクトル本体を放熱ケースに接触させた状態で直接固定すると、リアクトル本体で発生する振動が放熱ケースを介して外部へ伝わるため、振動・騒音の原因となる。

特許文献１には、リアクトル本体を外部構造体（例えば放熱ケース）に直接接触させず、板ばね部材を介して固定する取り付け構造（以下「フローティング構造」という。）が開示されている。フローティング構造を採用することで、リアクトル本体から外部へ伝わる振動を軽減することができる。

このようなフローティング構造では、リアクトル本体と放熱ケースが直接接触しないため、通常はリアクトル本体と放熱ケースとの隙間に比較的に熱伝導性の良い充填剤を充填させ、作動中にリアクトル本体で発生した熱をこの充填剤を介して放熱ケースに放出させる。この場合、充填剤層の熱伝達速度が最も遅く、充填剤層の厚さ、すなわちリアクトル本体と放熱ケースとの間隔がリアクトルの放熱性能を決定付ける。従って、フローティング構造のリアクトルの放熱性能を向上させるためには、リアクトル本体と放熱ケースとの距離を、非接触状態を確保しつつ、なるべく短くすることが必要になる。

特開２００９−２６９５２号公報

しかしながら、フローティング構造のリアクトル本体と放熱ケースとの距離を短くするために有効な具体的構成は十分に検討されていなかった。

本発明の実施形態に係るコイル装置は、略板状のベースの上面に沿って該ベースと非接触にコイルを配置するよう構成されたコイル装置であって、コイルが巻回されたコアと、コアをベースに対して位置決め固定する固定具と、を備え、コアは、コイルの軸方向外側から内側へ突出する一対の突出部を備え、一対の突出部には、コイルの下面が載置されることで、ベースの上面に対するコイルの下面の位置を決める座面が形成される。

この構成により、ベースの上面に対するコイルの下面の位置が、コアの座面において位置決めされる。そのため、コイルの加工精度が低くても、例えばコイルを天井部で支持する構成と比べて、ベースに対するコイルの下面の位置精度が格段に高くなる。従って、ベース上面とコイル下面との隙間を狭く設定することが可能になり、この隙間に充填される樹脂を介したコイルからベースへの放熱速度が上がり、コイル装置の放熱性能が向上する。

コアは、コイルの軸と垂直に下方へ延び、コイルを軸方向両端から挟み込むことでコイルを軸方向において位置決めする一対のフランジ部を更に備え、突出部は、一対のフランジ部の下端からそれぞれ突出してもよい。

この構成により、コイルを軸方向に位置決めするフランジ部により、コイルの下方に配置する突出部を支持することができるため、突出部の支持構造を別途設ける必要がない。従って、コイルを軸方向に位置決めする機能と、高さ方向に位置決めする機能との、２つの機能をシンプルな構造で実現することができる。

コアの上面には突起部が形成され、突起部は、コイルが下方に撓んだときに、コイルの内周面の天井部と当接して、コイルの下面がベースへ接近するのを阻止してもよい。

この構成により、振動等によるコイルの撓みによる、コイル下面の位置精度の低下を防止することができる。

ベースの上面には、突出部と対向する位置に凹部が形成されていてもよい。

この構成により、突出部を凹部内に退避させることができ、突出部を厚く形成しても、コイル下面とベース上面との隙間を狭く設定することが可能になる。

コアは、磁性体から形成されたコア本体と、コア本体を覆う絶縁被覆とを有し、フランジ部及び突出部は絶縁被覆と同一材料で形成されてもよい。

この構成により、例えば樹脂の射出成型により絶縁被覆、フランジ部及び突出部を一括して効率的に成形することができる。

ベースはコア及びコイルを収容するケースの底面であってもよい。

この構成により、モールド型を使用せずに、ベースとコイル及びコアの隙間に充填剤を充填することができる。また、コイルの下面だけでなく側面からも効率的に放熱できるようになり、高い放熱特性が得られる。

放熱ベースに対してコイルの下面を精度良く位置決めできるため、コイルの下面と放熱ベースの上面との隙間を狭く設定することができ、リアクトルの放熱性能を向上させることが可能になる。

本発明の実施形態に係るリアクトルの斜視図である。 本発明の実施形態に係るリアクトルの分解図である。 本発明の実施形態に係るリアクトルの平面図である。 図３におけるＡ−Ａ断面図である。 図３におけるＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施形態に係るリアクトル本体の分解図である。 本発明の実施形態に係るＵ型コアユニットの正面図である。 本発明の実施形態に係るＩ型コアユニットの正面図である。 図３におけるＣ−Ｃ断面図である。

以下、本発明の実施形態に係るリアクトル１について、図面を参照しながら説明する。図１、図２及び図３は、それぞれリアクトル１の斜視図、分解図及び平面図である。また、図４及び図５は、それぞれ図３のＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図である。なお、以下の説明において、図１における左下側から右上側に向かう方向を幅方向（Ｘ軸方向）、右下側から左上側に向かう方向を奥行方向（Ｙ軸方向）、下側から上側に向かう方向を高さ方向（Ｚ軸方向）と定義する。また、Ｚ軸正方向を上側、Ｚ軸負方向を下側と呼ぶ。なお、リアクトル１を使用する際には、リアクトル１をどのような方向に向けて配置してもよい。

図１及び図２に示されるように、リアクトル１は、コイル１０とコア２０から構成されるリアクトル本体１ａ、放熱ケース５０、リアクトル本体１ａ（直接的にはコア２０）を放熱ケース５０に固定する一対のコア固定具３０、サーミスタ４０、及び端子台６０を備えている。本実施形態のリアクトル１には、リアクトル本体１ａが放熱ケース５０と直接接触しない状態で放熱ケース５０内に取り付けられる、フローティング構造が採用されている。すなわち、リアクトル１のＸ軸方向両端に取り付けられたコア固定具３０は、放熱ケース５０と直接接触せずに浮いた状態で放熱ケース５０内に収容されたリアクトル１を支持する。なお、コア固定具３０は、ステンレス鋼板から形成された金具であり、リアクトル本体１ａが発生する振動（特に騒音の原因となる高周波成分の振動）を緩和し、ケースに伝わり難くする形状に成形されている。従って、この支持構造により、リアクトル本体１ａで発生した振動は、減衰されずに直接放熱ケース５０に伝わることはなく、コア固定具３０により緩和されるため、リアクトル１から外部へ伝わる騒音や振動は大幅に軽減される。また、外部から放熱ケース５０が受ける衝撃もコア固定具３０により緩和されるため、リアクトル１は優れた耐衝撃性を備えている。また、放熱ケース５０にリアクトル本体１ａが固定された後、放熱ケース５０内の隙間には比較的に柔らかく熱伝導性の良好な樹脂である充填材（付図示）が充填される。これにより、リアクトル本体１ａから放熱ケース５０への振動伝搬を防ぎつつ、必要な放熱性能が確保される。また、作動中のリアクトル本体１ａの温度はサーミスタ４０によって検出される。

図６は、リアクトル本体１ａの分解図である。コア２０は、２つのＵ型コアユニット２２０と４つのＩ型コアユニット２４０とを、ギャップ部材２０ｇを介して貼り合わせて略Ｏ字形に形成したリングコアである。図７はＵ型コアユニット２２０の正面図であり、図８はＩ型コアユニット２４０の正面図（背面図を兼ねる）である。なお、Ｕ型コアユニット２２０及びＩ型コアユニット２４０は、後述するように、それぞれ磁性体で形成された分割コア断片を絶縁樹脂により被覆したものである。また、各コアユニットの被覆には、コイルを位置決めして支持するための各種構造が形成されている。すなわち、各コアユニットの被覆はボビンの機能を有しており、コア２０は磁性体から形成されるコア本体と絶縁樹脂製のボビンが一体成形されたものである。

ギャップ部材２０ｇは、所定の厚さを有する非磁性体の板である。本実施形態のギャップ部材２０ｇは、アルミナから形成されているが、他の種類のセラミックスや樹脂から形成されてもよい。

Ｕ型コアユニット２２０は、１つのＵ字状に形成された圧粉磁心であるＵ型コア断片２０ｕを、射出成形（インサート成形）により樹脂で被覆したものである。なお、Ｕ型コア断片２０ｕは、磁路が通過しない側面のみが樹脂で被覆され、ギャップ部材２０ｇと対向するギャップ面２０ａ、２０ｂは樹脂で被覆されずに露出している。なお、本実施形態では、Ｕ型コアユニット２２０の被覆樹脂として、耐熱性に優れたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が使用されているが、絶縁性を有する他の種類の樹脂を使用してもよい。また、Ｕ型コア断片２０ｕには、ケイ素鋼板やフェライトを使用してもよい。

Ｕ型コアユニット２２０のＵ字の各端部には、Ｉ型コアユニット２４０と接合するための接合構造が、露出したギャップ面２０ａ、２０ｂを囲む被覆樹脂部に形成されている。また、ギャップ面２０ａの周辺と、ギャップ面２０ｂの周辺では、接合構造は異なる形状に形成されている。図７において右側に配置されたギャップ面２０ａを囲む被覆の外周部には、Ｘ軸方向に突出した板状の突出部２２４ａ、ｂ、ｃ、ｄが形成されている。また、図７におけるギャップ面２０ａの左端上部と突出部２２４ｄの間には、Ｘ軸方向へ突出したギャップ部材支持部２２６が形成されている。また、ギャップ面２０ａの右端下部と突出部２２４ｂの間にも、Ｘ軸方向に突出したギャップ部材支持部２２６が形成されている。更に、ギャップ面２０ａの右上端部及び左下端部の付近には、それぞれ略Ｌ字状のギャップ部材支持部２２７が、Ｘ軸方向に突出している。ギャップ部材支持部２２６及び２２７のＸ軸方向の寸法（ギャップ面２０ａから突出する高さ）は、ギャップ部材２０ｇの厚さよりも若干薄く設定されている。ギャップ部材２０ｇは、ギャップ部材支持部２２６及び２２７によって囲まれる空間に配置され、ギャップ部材支持部２２６及び２２７によって側面から挟持され、位置決めされる。なお、以下の説明において、このようにギャップ面を囲む被覆樹脂に突出部２２４ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びギャップ部材支持部２２６、２２７が形成されたコアユニットの端面形状を「凸型コア端面形状」と呼ぶ。

一方、図７において左側に配置されたギャップ面２０ｂを囲む被覆の外周部には、突出部２２４ａ、ｂ、ｃ、ｄにそれぞれ対応した形状を有する凹部２２５ａ、ｂ、ｃ、ｄが形成されている。また、ギャップ面２０ｂの左端上部と凹部２２５ｂの間にはＸ軸方向に突出したギャップ部材支持部２２６が形成され、右端下部と凹部２２５ｄの間にもＸ軸方向に突出したギャップ部材支持部２２６が形成されている。更に、ギャップ面２０ｂの右上端部及び左下端部の付近には、それぞれ略Ｌ字状のギャップ部材支持部２２７が、Ｘ軸方向に突出している。なお、以下の説明において、このようにギャップ面２０ｂを囲む被覆樹脂に凹部２２５ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びギャップ部材支持部２２６、２２７が形成されたコアユニットの端面形状を「凹型コア端面形状」と呼ぶ。突出部２２４ａ、ｂ、ｃ、ｄ、凹部２２５ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びギャップ部材支持部２２６、２２７の詳細な機能については後述する。

図２に示されるように、Ｕ型コアユニット２２０のＸ軸方向外側面２２０ｍ（接合構造を有しない側面）には、コア固定具３０を取り付けるための雌ねじを有する１対のブラケット２２１が形成されている。また、図６及び図７に示されるように、Ｕ型コアユニット２２０の下面及びＹ軸方向と垂直な両側面からは、それぞれ板状のフランジ部２２２及び２２３が略垂直に突出して形成されている。フランジ部２２２の下端には、各ギャップ面２０ａ、２０ｂの中心の略直下より、Ｘ軸方向内側（コイル１０が配置される側）へ突出する２つのコイル支持部２２２ａがそれぞれ形成されている。また、Ｕ型コアユニット２２０のＸ軸方向内側面２２０ｎのＹ軸方向中央部からは、ＺＸ平面と平行に広がる平板状のセンサ支持部２２８が略垂直に突出して形成されている。更に、Ｕ型コアユニット２２０の上面からは、後述するサーミスタ４０のリード４４を巻き付けるためのセンサリード巻き付け部２２９が突出して形成されている。センサリード巻き付け部２２９の上部には、リード４４を差し込むためのＹ軸方向に延びるスリット２２９ｓが形成されている。またスリット２２９ｓの入り口には、リード４４をスリット２２９ｓから外れ難くする狭窄部２２９ｎが形成されている。フランジ部２２２、コイル支持部２２２ａ及びセンサリード巻き付け部２２９の詳細な機能については後述する。

Ｉ型コアユニット２４０は、１つの直方体状に形成された圧粉磁心であるＩ型コア断片２０ｉを、インサート成形により樹脂で被覆したものである。Ｉ型コア断片２０ｉも、磁路が通過しない周面のみが樹脂で被覆され、ギャップ部材２０ｇと面するギャップ面２０ｃ、２０ｄは樹脂で被覆されずに露出している。Ｉ型コアユニット２４０の被覆部は、Ｕ型コアユニット２２０の被覆部と同じ樹脂で形成されている。

ギャップ面２０ｃ及び２０ｄは、それぞれＩ型コアユニット２４０のＸ軸方向の各端面に形成されている。図６及び図８に示されるように、Ｉ型コアユニット２４０の一方のギャップ面２０ｃの周囲の被覆は、上述したＵ型コアユニット２２０のギャップ面２０ａの周囲と同じ凸型コア端面形状に形成されている。具体的には、ギャップ面２０ｃを囲む被覆の外周部は、Ｘ軸方向に突出して、板状の突出部２４４ａ、ｂ、ｃ、ｄを形成している。また、図８におけるギャップ面２０ｃの左端上部と突出部２４４ｄの間には、Ｘ軸方向に突出したギャップ部材支持部２４６が形成されている。また、ギャップ面２０ｃの右端下部と突出部２４４ｂの間にも、Ｘ軸方向に突出したギャップ部材支持部２４６が形成されている。更に、ギャップ面２０ｃの右上端部及び左下端部の付近には、それぞれ略Ｌ字状のギャップ部材支持部２４７が、Ｘ軸方向に突出している。

また、Ｉ型コアユニット２４０の上面には、Ｙ軸方向中央に、コイル１０の自重による撓みを防ぐため２つのコイル支持突起２４８が形成されている。

一方、Ｉ型コアユニット２４０の他方のギャップ面２０ｄ周辺の樹脂被覆は、上述したＵ型コアユニット２２０のギャップ面２０ｂの周囲と同じ凹型コア端面形状に形成されている。具体的には、ギャップ面２０ｄを囲む被覆の外周面には、突出部２４４ａ、ｂ、ｃ、ｄにそれぞれ対応した形状を有する凹部２４５ａ、ｂ、ｃ、ｄが形成されている。また、ギャップ面２０ｄの左端上部と凹部２４５ｂの間にはＸ軸方向に突出したギャップ部材支持部２２６が形成され、右端下部と凹部２４５ｄの間にはＸ軸方向に突出したギャップ部材支持部２２６が形成されている。更に、ギャップ面２０ｄの右上端部及び左下端部の付近には、それぞれ略Ｌ字状のギャップ部材支持部２２７が、Ｘ軸方向に突出している。

なお、本実施形態においては、Ｉ型コアユニット２４０の突出部２４４ａ〜ｄの形状及びギャップ面２０ｃに対する配置は、Ｕ型コアユニット２２０の突出部２２４ａ〜ｄの形状及びギャップ面２０ａに対する配置と同じである。同様に、Ｉ型コアユニット２４０の凹部２４５ａ〜ｄの形状及びギャップ面２０ｄに対する配置は、Ｕ型コアユニット２２０の凹部２２５ａ〜ｄの形状及びギャップ面２０ｂ対する配置と同じである。また、ギャップ部材支持部２２６及び２２７の形状及びギャップ面に対する配置は、Ｕ型コアユニット２２０のギャップ面２０ａ、２０ｂ及びＩ型コアユニット２４０のギャップ面２０ｃ、２０ｄにおいて共通である。

Ｕ型コアユニット２２０のギャップ面２０ａ及びＩ型コアユニット２４０のギャップ面２０ｃの周囲に形成された凸型コア端面形状と、Ｕ型コアユニット２２０のギャップ面２０ｂ及びＩ型コアユニット２４０のギャップ面２０ｄの周囲に形成された凹型コア端面形状は、ギャップ面同士及び介在するギャップ部材２０ｇのＹＺ面方向の位置決めをしつつ、各ギャップ面の間でギャップ部材２０ｇが隙間に挟み込まれるように構成されている。例えば、ギャップ部材２０ｇを介してＵ型コアユニット２２０のギャップ面２０ａとＩ型コアユニット２４０のギャップ面２０ｄとを突き合わせると、ギャップ面２０ａの周囲に形成された突出部２２４ａ、ｂ、ｃ、ｄは、ギャップ面２０ｄの周囲に形成された凹部２４５ａ、ｂ、ｃ、ｄにそれぞれ収容される。これにより、ギャップ面２０ａとギャップ面２０ｄとのＹ方向及びＺ方向の位置決めがなされる。

また、ギャップ部材支持部２２６と２４６、２２７と２４７は、それぞれ同じ形状を有し、各接合面における配置も同じである。また、各接合面における各ギャップ部材支持部の配置は、図７及び図８において左右非対称になっている。例えば、図７の右側の接合面において、対称面Ｃ_１（互いに面対称の関係にある突出部２２４ｂと２２４ｄの対称面）に対する各ギャップ部材支持部２２６、２２７の対称な位置２２６’、２２７’には、ギャップ部材支持部は形成されていない。この構成により、凸型コア端面形状と凹型コア端面形状とを突き合わせたときに、各端面形状のギャップ部材支持部間の干渉が生じることがない。すなわち、Ｕ型コアユニット２２０のギャップ面２０ａにＩ型コアユニット２４０のギャップ面２０ｄを突き合わせたときに、ギャップ面２０ｄの周囲に形成されたギャップ部材支持部２２６、２２７は、ギャップ面２０ａの周囲のギャップ部材支持部２２６、２２７が配置されていない空間に収容され、ギャップ面２０ａ及びギャップ面２０ｄの周囲のギャップ部材支持部２２６、２２７は互いに重ならない。このため、各ギャップ部材支持部２２６、２２７を、ギャップ部材２０ｇと同程度まで厚く形成することができる。コア２０の組み立て時に、例えばＵ型コアユニット２２０（又はＩ型コアユニット２４０）のギャップ部材支持部２２６と２２７の間にギャップ部材２０ｇを挟持させるため、ギャップ部材支持部２２６、２２７を厚く形成した方がギャップ部材２０ｇの挟持が確実になり、組み立て作業が容易になる。また、ギャップ部材支持部２２６、２２７はギャップ部材２０ｇよりも若干薄く形成されているため、ギャップ部材２０ｇのギャップ面２０ａ及び２０ｄとの密着を阻害することがない。更に、ギャップ部材２０ｇの周縁部は、各ギャップ部材支持部２２６及び２２７によりＹ軸方向及びＺ軸方向の両側から挟持されるため、ギャップ部材２０ｇはギャップ面２０ａ及び２０ｄに対してＹ軸方向及びＺ軸方向の位置決めがなされる。

また、図７に示されるように、ギャップ面２０ａの周囲には、一対のギャップ部材支持部２２６及び２２７が、ギャップ面２０ａの中心点Ｃ_０に対して点対称の位置にそれぞれ形成されている。この配置により、ギャップ部材２０ｇは、ギャップ部材支持部２２６及び２２７により、重心を挟んで両側から安定に保持される。更に、ギャップ面２０ａの周囲に形成されたギャップ部材支持部２２６及び２２７は、図７に示される対称面Ｃ_２（互いに面対称の関係にある突出部２２４ａと２２４ｃの対称面）に対しても非対称に配置されている。この構成により、中心点Ｃ_０に対して点対称の位置に一対のギャップ部材支持部を配置しても、凸型コア端面形状と凹型コア端面形状とを突き合わせたときに、各端面形状のギャップ部材支持部間の干渉が生じることがない。

コイル１０は、平角エナメル線から形成された２つの直線コイル部１０ａ、１０ｂを平行に配置して、巻き始め（図６における左下端）同士を連結させた構造を有している。各直線コイル部１０ａ、１０ｂの中空部には、２個のＩ型コアユニット２４０が連結して形成されるコア２０の２つの直線部のそれぞれが収容される。

放熱ケース５０には、コア固定具３０を取り付けるためのねじ穴５２ｆを有する台座５２と、端子台６０を取り付けるためのねじ穴５４が形成されている。また、放熱ケース５０の内側底面には、内側底面側に突出したコイル支持部２２２ａとの接触を防止するために、コイル支持部２２２ａと対向する位置に凹部５６が形成されている。

次に、リアクトル本体１ａの組み立ての手順を説明する。まず、一方のＵ型コアユニット２２０のギャップ面２０ａ及び２０ｂに接着剤を塗布して、それぞれにギャップ部材２０ｇを載せる。具体的には、各ギャップ部材支持部２２６及び２２７で囲まれた空間に各ギャップ部材２０ｇを差し込む。次に、ギャップ面２０ａに載せたギャップ部材２０ｇの露出面に接着剤を塗布し、これに１つ目のＩ型コアユニット２４０のギャップ面２０ｄを重ねる。また、ギャップ面２０ｂに載せたギャップ部材２０ｇの露出面にも接着剤を塗布し、これに２つ目のＩ型コアユニット２４０のギャップ面２０ｃを重ねる。

次に、１つ目のＩ型コアユニット２４０のギャップ面２０ｃ及び２つ目のＩ型コアユニット２４０のギャップ面２０ｄに接着剤を塗布して、それぞれにギャップ部材２０ｇを載せる。そして、ギャップ面２０ｃに載せたギャップ部材２０ｇの露出面に接着剤を塗布し、これに３つ目のＩ型コアユニット２４０のギャップ面２０ｄを重ねる。また、ギャップ面２０ｄに載せたギャップ部材２０ｇの露出面に接着剤を塗布し、これに４つ目のＩ型コアユニット２４０のギャップ面２０ｃを重ねる。更に、３つ目のＩ型コアユニット２４０のギャップ面２０ｃ及び４つ目のＩ型コアユニット２４０のギャップ面２０ｄに接着剤を塗布して、それぞれにギャップ部材２０ｇを載せる。

この段階で、コア２０は、Ｕ型コアユニット２２０のギャップ面２０ａ及び２０ｂの上に２つずつＩ型コアユニット２４０を積み重ねて形成された２つの平行な直線部を有する、Ｘ軸方向に細長いＵ字形に形成されている。次に、コア２０の２つの直線部を、コイル１０の２つの直線コイル部１０ａ、１０ｂの中空部に差し込む。そして、３つ目のＩ型コアユニット２４０のギャップ面２０ｃ及び４つ目のＩ型コアユニット２４０のギャップ面２０ｄにそれぞれ載せたギャップ部材２０ｇの露出面に接着剤を塗布し、これらに２番目のＵ型コアユニット２２０のギャップ面２０ｂ及び２０ａをそれぞれ重ね、組み立てられたコア２０にＸ軸方向両側から所定の圧縮荷重（接着荷重）を加えた状態で接着剤を硬化させる。接着荷重は、接着層厚が所定範囲内となるように適宜設定される。

このようにして組み立てられたリアクトル本体１ａにおいて、コイル１０はＸ軸方向両端で２つのＵ型コアユニット２２０のフランジ部２２２及び２２３により挟まれ、コア２０に対してＸ軸方向で位置決めされる（図２）。

また、コイル１０の各直線コイル部１０ａ、１０ｂの下端は、Ｘ軸方向両端の下面において、フランジ部２２２の下端から延びるコイル支持部２２２ａにより下方から支持され、コイル支持部２２２ａと当接する下面において、コア２０に対して（延いてはコア２０が固定される放熱ケース５０の内側底面に対して）Ｚ軸方向に位置決めされている。この構成により、リアクトル１の放熱性能が飛躍的に向上している。この効果について、次に詳細に説明する。

図５に示されるように、本発明の実施形態に係るリアクトル１は、リアクトル本体１ａが放熱ケース５０と接触しないように支持されたフローティング構造を有している。作動時にコア２０で発生した熱の大部分は、コイル１０と放熱ケース５０との隙間に充填される充填剤を介して放熱ケース５０に伝達され、外部へ放熱される。充填剤には比較的に熱伝導性の良い樹脂が使用されているが、充填剤で充填された隙間は放熱経路の中では最も熱の伝達速度が遅い箇所であり、充填剤層の厚さがリアクトル１の放熱性能を決定付ける。従って、リアクトル１の放熱性能を向上させるためには、コイル１０と放熱ケース５０との隙間の寸法を出来るだけ小さく設定する必要がある。コイル１０と放熱ケース５０との隙間Ｇの設定値は、リアクトル１を構成する各部材の寸法精度、組み立て精度、充填剤の流動性、及び作動中の振動や外部から受ける衝撃によるコア２０の変位量等のパラメータによって決定される。これらのパラメータのうち、加工精度の低い曲げ加工によって形成されるコイル１０の寸法精度が、コイル１０と放熱ケース５０との隙間Ｇの設定値を大きくする主要因となる。

本実施形態のように、コイル１０が放熱ケース５０から浮いたフローティング構造において、コイル１０に起因する隙間Ｇの誤差を最小化するためには、ケース５０の内側底面に対するコイル１０の下面の位置決め誤差を最小化することが必要になる。また、コイル１０の幅寸法（図５における高さ方向の寸法）には大きなバラツキがあるため、例えばコイル１０を上部で支持する（すなわちコイル１０の上部を基準にコイル１０を位置決めする）よりも、コイル１０を下部で支持する（すなわちコイル２０の下部を基準に位置決めする）方が、放熱ケース５０の内側底面に対してコイル１０の下面を高い精度で位置決めすることができる。従って、本実施形態のようにコイル１０の下面をコイル支持部２２２ａにより下方から支持する構成により、コイル１０は下面において放熱ケース５０に対して位置決めされるため、放熱ケース５０の内側底面に対するコイル１０の下面の位置決め精度が高くなり、隙間Ｇの値を小さく設定することが可能になる。本実施形態の構成は、例えば、コア２０の上面にコイル支持突起２４８のようなコイル１０の上部内周面を下方から支持する座面を設け、この座面のみでコイル１０を支持して位置決めする構成と比べて、放熱ケース５０に対するコイル１０の下面のＺ軸方向における位置決め誤差（標準偏差）を約５０％低減する。

なお、本実施形態のコイル支持突起２４８は、コイル１０の撓みによる位置決め精度の低下を防止するための補助的な構成であり、例えば衝撃等により大きな撓みがコイルに発生した場合に、コイル１０の上部内周面を下方から支持して、コイルと放熱ケース５０との接触を防止する。コイル１０の撓みが大きくない場合は、コイル１０はコイル支持突起２４８には支持されず、コイル支持部２２２ａのみに支持される。

次に、サーミスタ４０の固定構造を説明する。図９は、図３におけるＣ−Ｃ断面図である。リアクトル１のＹ軸方向の略中央には、各Ｕ型コアユニット２２０からＸ軸方向内側に対向して突出するセンサ支持部２２８が配置されている。センサ支持部２２８は、ＺＸ平面と平行に広がる平板状の樹脂部であり、コイル１０の２つの直線コイル部１０ａと１０ｂの隙間にそれぞれ配置される。センサ支持部２２８は、Ｕ型コアユニット２２０の本体部からＸ軸方向に突出した長方形状の支持板２２８ａと、支持板２２８ａのＸ軸方向先端における上下端部からそれぞれＸ軸方向へ更に突出する突出部２２８ｂ及び壁部２２８ｃを有している。また、一対のセンサ支持部２２８は図９において左右対称に形成されており、突出部２２８ｂ及び壁部２２８ｃはＸ軸方向に対向して形成されている。一対の支持板２２８ａ、突出部２２８ｂ及び壁部２２８ｃによって囲まれた配置空間Ｓ内にサーミスタ４０のセンサヘッドが配置される。

図９に示されるように、サーミスタ４０は、サーミスタ素子（不図示）を金属管で収容したシース部（センサヘッド）４２と、シース部４２の一端（基端部４２ｂ）から延びる一対のリード４４を備えている。リード４４は、シース部４２の重量を支持できる程度の剛性を有しており、根元（シース部４２の基端部４２ｂ付近）でＪ字状に折り返されている。サーミスタ４０のシース部４２は、２つのＵ型コアユニット２２０のセンサ支持部２２８で囲まれた配置空間Ｓ内に配置される。また、リード４４は、突出部２２８ｂ間を通って配置空間の外部へ引き出されて、Ｕ型コアユニット２２０の上面に形成されたセンサリード巻き付け部２２９に絡げられ、更にリアクトル１の外部へ引き出されて、図示しない温度計測器に接続される。

サーミスタ４０は、リアクトル本体１ａが組み立てられた後に、リアクトル本体１ａに装着される。サーミスタ４０は、予めリード４４を根元でＪ字状に折り曲げた状態にして装着される。装着作業は一定の剛性を有するリード４４を操作することで行われる。まず、リード４４を押し込み、シース部４２を基端部４２ｂ側から突出部２２８ｂ間を通して配置空間Ｓ内に導入する。次に、シース部４２の先端を一方（図９中左側）の支持板２２８ａの端面に沿って上方へ移動させ、シース部４２の先端部４２ａを突出部２２８ｂに当接させる。更に、張力を加えながらリード４４を引っ張ると、シース部４２の先端部４２ａを軸にシース部４２が回転し、リード４４のＵ字状屈曲部４４ａが他方（図９中右側）の支持板２２８ａの端面に当接する。Ｕ字状屈曲部４４ａが他方の支持板２２８ａと当接することにより、シース部４２の回転が阻止され、静止する。この状態でリード４４を緩まないようにセンサリード巻き付け部２２９に巻き付けると、シース部４２は図９で示される配置空間Ｓ内の所定の位置に固定される。

一対の突出部２２８ｂの先端間の間隔（開口幅Ｗ１）は、シース部４２及びＪ字状に折り返したリード４４が通過できる広さを有している。具体的には、開口幅Ｗ１は、リード４４がシース部４２に沿って折り返された部分における、シース部４２とリード４４の外側側面間の幅Ｆよりも広く形成されている。これにより、シース部４２及び折り返したリード４４を、突出部２２８ｂ間を通して配置空間Ｓ内に導入することを可能にしている。更に、開口幅Ｗ１は、シース部４２の先端４２ａからリード４４のＵ字状屈曲部４４ａまでの長さＬよりも狭くなっている。これにより、一度配置空間Ｓ内に入ったシース部４２は、配置空間Ｓから外へ容易に抜け出ることができない。

また、一対の壁部２２８ｃは、それぞれＸ軸方向に長く延び、先端間の間隔（隙間幅Ｗ２）は、シース部４２が通過できない程度に狭くなっている。具体的には、隙間幅Ｗ２は、シース部４２と折り返したリード４４との全体の幅Ｆよりも狭く形成されている。これにより、サーミスタ４０が放熱ケース５０と接触して導通することが防止される。

また、配置空間Ｓにおける突出部２２８ｂの先端から対角までの距離（対角深さＤ）は、シース部４２の先端４２ａからリード４４のＵ字状屈曲部４４ａまでの長さＬよりも長くなっている。これにより、シース部４２及びリード４４のシース部４２に沿って折り返された部分を配置空間Ｓに収容することを可能にしている。

また、一対の支持板２２８ａの間隔（配置空間幅Ｗ３）は、シース部４２の先端４２ａからリード４４のＵ字状屈曲部４４ａまでの長さＬよりも短くなっている。シース部４２の先端４２ａが、共に隅部を構成する一方の支持板２２８ａ及び突出部２２８ｂの端面に、当接した状態でリード４４が引っ張られると、シース部４２の先端４２ａを軸として配置空間Ｓ内でシース部４２が回転する。しかし、配置空間幅Ｗ３が長さＬよりも短い場合は、他方の支持板２２８ａにリード４４のＵ字状屈曲部４４ａが当接し、更なる回転が阻止され、サーミスタ４０は配置空間Ｓ内に固定される。

以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施の形態は、上記に説明したものに限定されず、特許請求の範囲の記載により表現された技術的思想の範囲内で任意に変更することができる。

上記の実施形態においては、コイル支持部２２２ａはＸ軸方向に比較的に短く形成され、コイル１０を各直線コイル部１０ａ、１０ｂのＸ軸方向両端部のみで支持しているが、コイル支持部２２２ａの大きさや形状は、上記の実施形態のものに限定されない。例えば、コイル支持部２２２ａを各直線コイル部１０ａ、１０ｂのＸ軸方向中央付近まで延長し、各直線コイル部１０ａ、１０ｂの略全長がいずれかのコイル支持部２２２ａで支持される構成としてもよい。また、コイル支持部２２２ａの幅（Ｙ軸方向寸法）も、コイル１０の外径と同じ程度まで、あるいはコイル１０の底面が略平面状に形成された部分の幅と同じ程度まで広げてもよい。逆に、コイル支持部２２２ａのＹ軸方向寸法を更に短くしてもよい。

また、上記の実施形態においては、コイル支持部２２２ａは、横方向（ＸＹ平面と平行）に広がる平板状の部分であるが、縦方向（ＺＸ平面と平行）に広がる平板状部分としてもよい。また、Ｘ軸方向に延びる円柱形状としてもよい。

また、上記の実施形態においては、コイル支持部２２２ａは、各直線コイル部に対して一対ずつ（両端に一つずつ）設けられているが、一つの直線コイル部に対して３つ以上設けられてもよい。

また、上記の実施形態においては、各Ｉ型コアユニット２４０の上面のＹ軸方向中央部に、Ｘ軸方向に延びる２つの細長いコイル支持突起２４８が形成されているが、コイル支持突起２４８の数や形状はこの構成に限定されない。例えば、各Ｉ型コアユニット２４０の上面にＸ軸方向全長にわたって延びる１本（又は複数本）のコイル支持突起２４８が形成されてもよい。また、短い多数のコイル支持突起２４８がＸ軸方向に一列（又は複数列）に並んで形成されてもよい。また、上記の実施形態のコイル支持突起２４８は、幅（Ｙ軸方向）が狭く形成されているが、例えば直線コイル部の内周上面が略平面状に形成された部分の幅と同じ程度まで広げてもよい。

また、上記に説明した実施形態は、本発明をリアクトルに適用した例であるが、別の種類のコイル装置（例えばトランス）にも本発明を適用することもできる。

１ リアクトル
１０ コイル
１２、１４ リード部
２０ コア
２０ｇ ギャップ部材
２２０ Ｕ型コアユニット
２０ｕ Ｕ型コア断片
２２１ ブラケット
２２２ フランジ部（コイル位置決め部）
２２２ａ コイル支持部
２２３ フランジ部（コイル位置決め部）
２２４ａ〜ｄ 突出部
２２５ａ〜ｄ 凹部
２２６ ギャップ部材支持部
２２７ ギャップ部材支持部
２２８ センサ支持部
２２８ａ 支持板
２２８ｂ 突出部
２２８ｃ 壁部
２４０ Ｉ型コアユニット
２０ｉ Ｉ型コア断片
２４４ａ〜ｄ 突出部
２４５ａ〜ｄ 凹部
２４６ ギャップ部材支持部
２４７ ギャップ部材支持部
３０ コア固定具
４４ リード
４４ａ Ｕ字状屈曲部
５０ ケース
５２ 台座
５２ｆ ねじ穴
５４ ねじ穴
６０ 端子台
６２、６４ バスバー
７２ ボルト

Claims (6)

1. 略板状のベースの上面に沿って該ベースと非接触にコイルを配置するよう構成されたコイル装置であって、
   前記コイルが巻回されたコアと、
   前記コアを前記ベースに対して位置決め固定する固定具と、を備え、
   前記コアは、前記コイルの軸方向外側から内側へ突出する一対の突出部を備え、
   前記一対の突出部には、前記コイルの下面が載置されることで、前記ベースの上面に対する前記コイルの下面の位置を決める座面が形成された、ことを特徴とするコイル装置。
2. 前記コアは、前記コイルの軸と垂直に下方へ延び、該コイルを軸方向両端から挟み込むことで該コイルを軸方向において位置決めする一対のフランジ部を更に備え、
   前記突出部は、前記一対のフランジ部の下端からそれぞれ突出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のコイル装置。
3. 前記コアの上面には突起部が形成され、
   前記突起部は、前記コイルが下方に撓んだときに、前記コイルの内周面の天井部と当接して、前記コイルの下面が前記ベースへ接近するのを阻止する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか一項に記載のコイル装置。
4. 前記ベースの前記上面には、前記突出部と対向する位置に凹部が形成されている、ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のコイル装置。
5. 前記コアは、磁性体から形成されたコア本体と、前記コア本体を覆う絶縁被覆とを有し、
   前記フランジ部及び前記突出部は前記絶縁被覆と同一材料で形成される、ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のコイル装置。
6. 前記ベースは前記コア及び前記コイルを収容するケースの底面である、ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のコイル装置。

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