JP2006351679A - リアクトル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に製造でき、騒音の低減化に有効なリアクトル装置を提供する。
【解決手段】２箇所の直線部５ａと２箇所の湾曲部５ｂとからなるコア５と、コア５の各直線部５ａに巻装されたコイル６とを有する。コア５の各直線部５ａに２箇所以上のギャップ７が備えられる。各ギャップ７で分離された直線部５ａの直線部コア体８ａ、８ｂと湾曲部５ｂにそれぞれ位置される湾曲部コア体９ａ、９ｂとがギャップ７に配置される高弾性材料からなるギャップ部材１０を介してそれぞれ固定される。各湾曲部コア体９ａ、９ｂがそれぞれ収容ケース３に固定されて両湾曲部コア体９ａ、９ｂの相互間距離を一定に保持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、リアクトル装置で発生する騒音の低減を図るための技術に関する。

一般的に、燃料電池車やハイブリッド自動車といった車両で用いられるリアクトルは、大電流・高電圧仕様であるため、大きな騒音が発生する傾向にある。

この騒音の元になる振動の発生原因としては、リアクトルのコア材料自体の磁歪によるものと、リアクトルにおけるギャップ部分で対向するコア同士間で働く電磁吸引力によるものとがあり、ギャップ部分での電磁吸引力による振動が、特に大きな要因となっている。

この種のリアクトルとして、対向する２箇所の直線部と対向する２箇所の湾曲部とによりいわゆるトラック状の環状に形成されたコアと、コアの各直線部に巻装されたコイルとを備え、各直線部はギャップ部材を介して互いに接合された構造のものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、リアクトルのギャップ部分での振動を抑える構造として、電磁吸引力の発生する方向、即ちギャップ部材を挟むコアの接触面に垂直な方向に対して、コアとギャップ部材とが動かないように締付け板および締付けスタッドで押さえ付ける構造のギャップ付き鉄心形リアクトルが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平８−２７９４２３号公報 特開平６−３０２４４０号公報

そして、特許文献１に開示のリアクトルよれば、コイル保持器の内周面とコアの外周面との相互間に隙間を形成することによりリアクトル装置本体の固有振動数を変更し、リアクトルに供給される電流の高周波成分である周波数とリアクトル側の固有振動数とをずらすことにより、共振現象を回避させて騒音発生の低減を図った構造とされている。

しかしながら、相互間に形成される隙間も０．１〜０．２ｍｍ程度等と精度が要求され、製造し難い欠点があった。

また、特許文献２に開示のリアクトルよれば、締付け板を締付けスタッドで締付けてコアとギャップ部材とを押さえ付ける構造であり、振動の振幅そのものを低下させる点では有効であるが、組み付けるための工程増・コスト増の要因となる欠点がある。

そこで、本発明の解決すべき課題は、容易に製造でき、騒音の低減化に有効なリアクトル装置を提供する。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明では、対向する２箇所の直線部と対向する２箇所の湾曲部とにより環状に形成されたコアと、コアの各直線部に巻装されたコイルとを有するリアクトル装置において、前記コアの各直線部に２箇所以上のギャップがそれぞれ備えられ、前記各ギャップで分離された前記直線部の直線部コア体と前記湾曲部にそれぞれ位置される湾曲部コア体とが前記ギャップに配置される高弾性材料からなるギャップ部材を介してそれぞれ固定され、前記各湾曲部コア体がそれぞれ固定されて両湾曲部コア体の相互間距離を一定に保持するための湾曲部コア固定部材が備えられている点にある。

また、請求項２の発明では、請求項１の発明に係るリアクトル装置において、前記湾曲部コア固定部材は、前記コアや前記コイルを内側に収容するケース型固定部材とされ、該ケース型固定部材の対向する内面に各湾曲部コア体がそれぞれ固定されている点にある。

また、請求項３の発明では、請求項１の発明に係るリアクトル装置において、前記湾曲部コア固定部材は、前記コイルの内周側に位置して前記両湾曲部コア体の対応する端部間にまたがって配置される架設型固定部材とされ、該架設型固定部材の両端部が各湾曲部コア体の端部にそれぞれ固定されている点にある。

また、請求項４の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明に係るリアクトル装置において、前記各直線部におけるそれぞれの各ギャップ部材の厚みが互いに異なる点にある。

また、請求項５の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明に係るリアクトル装置において、前記各直線部における直線部コア体はそれぞれ複数とされると共に、それら複数の各直線部コア体の厚みが互いに異なる点にある。

また、請求項６の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれかの発明に係るリアクトル装置において、前記各直線部におけるそれぞれの各ギャップ部材の材料が互いに異なる点にある。

請求項１に記載の発明によれば、コアの各直線部に２箇所以上のギャップがそれぞれ備えられ、各ギャップで分離された直線部の直線部コア体と湾曲部にそれぞれ位置される湾曲部コア体とがギャップに配置される高弾性材料からなるギャップ部材を介してそれぞれ固定され、各湾曲部コア体がそれぞれ固定されて両湾曲部コア体の相互間距離を一定に保持するための湾曲部コア固定部材が備えられている構造であり、対向する両側の湾曲部コア体がそれぞれ湾曲部コア固定部材に固定されており、両湾曲部コア体間に配置される直線部コア体は高弾性材料からなるギャップ部材を介して固定されているため、いわゆる直線部コア体が弾性を有するギャップ部材で挟まれた状態で固定された構造となり、従って直線部コア体の質量とギャップ部材のバネ定数から定まる固有振動数を、主な振動発生の成分であるリアクトルに流れる電流の周波数（例えば数ｋＨｓ〜数十ｋＨｓ程度）よりも十分に小さくすることにより、そのような電流の周波数における共振現象を有効に回避することができ、ここにリアクトルで生じる振動を低下させることができて、騒音の低減化が有効に図れる。

また、両湾曲部コア体がそれぞれ湾曲部コア固定部材に固定されているため、直線部コア体に多少の振動が生じても、全体としてのギャップ長は変わらないため、インダクタンスが振動により変動せず、性能の安定化が図れる利点もある。

さらに、ギャップ部材を高弾性材料とし、両湾曲部コア体を湾曲部コア固定部材に固定する簡単な構造であり、容易に製造できる利点もある。

請求項２に記載の発明によれば、湾曲部コア固定部材は、コアやコイルを内側に収容するケース型固定部材とされ、該ケース型固定部材の対向する内面に各湾曲部コア体がそれぞれ固定されている構造であり、ケース型固定部材内にコイルが巻装されたコアを収容した状態で、各湾曲部コア体をケース型固定部材の対向する内面にそれぞれ接着剤等により固定すればよく、固定作業も容易に行える。

請求項３に記載の発明によれば、湾曲部コア固定部材は、コイルの内周側に位置して両湾曲部コア体の対応する端部間にまたがって配置される架設型固定部材とされ、該架設型固定部材の両端部が各湾曲部コア体の端部にそれぞれ固定されている構造であり、両湾曲部コア体の端部間にまたがった状態に架設型固定部材を配置し、その架設型固定部材の両端部を各湾曲部コア体の端部にそれぞれ接着剤等により固定すればよく、固定作業も容易に行える。

請求項４に記載の発明によれば、各直線部におけるそれぞれの各ギャップ部材の厚みが互いに異なる構造であり、それぞれのギャップ部分相互間における共振現象も有効に回避でき、この点からも騒音のより一層の低減化が図れる。

請求項５に記載の発明によれば、各直線部における直線部コア体はそれぞれ複数とされると共に、それら複数の各直線部コア体の厚みが互いに異なる構造であり、それぞれのギャップ部分相互間における共振現象も有効に回避でき、この点からも騒音のより一層の低減化が図れる。

請求項６に記載の発明によれば、各直線部におけるそれぞれの各ギャップ部材の材料が互いに異なる構造であり、それぞれのギャップ部分相互間における共振現象も有効に回避でき、この点からも騒音のより一層の低減化が図れる。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態に係るリアクトル装置を図１に基づいて説明する。図１はリアクトル装置１の縦断面正面図を示しており、このリアクトル装置１は、例えば、ハイブリッド車または電気自動車の駆動用の電源系統（特に、昇圧コンバータ）に用いられるものであり、リアクトル２とリアクトル２を収容するケース型固定部材としての収容ケース３とを備えた構造とされている。

前記リアクトル２は、コア５およびコイル６とからなり、コア５は左右に対向する２箇所の直線部５ａと、上下に対向する２箇所の湾曲部５ｂとにより環状に形成されたいわゆるトロイダル型に構成されている。そして、コア５の各直線部５ａには所定間隔を有して複数のギャップ７（本実施形態では３箇所）がそれぞれ備えられ、各ギャップ７で分離されたそれぞれの直線部５ａの各直線部コア体８ａ、８ｂと、湾曲部５ｂにそれぞれ位置される上下の湾曲部コア体９ａ、９ｂとがギャップ７に配置されるギャップ部材１０を介してそれぞれ固定された構造とされている。

本実施形態においては、前記各ギャップ部材１０は変形し易い材料、いわゆる高弾性材料からなり、例えば、シリコンゴム等の耐熱性を有する弾性体等から構成されており、直線部コア体８ａ、８ｂや湾曲部コア体９ａ、９ｂ側に耐熱性に優れたエポキシ系接着剤等により接着された構造とされている。

また、各直線部コア体８ａ、８ｂや各湾曲部コア体９ａ、９ｂは、例えば、金属磁性粉末、または所定の絶縁被膜で覆った金属磁性粉末を樹脂で結合した圧粉磁性体により構成されており、圧粉磁性材料を所定の成型用の型に充填してプレス成形等により加圧、圧縮した後、加熱処理することにより形成されている。なお、直線部コア体８ａ、８ｂや湾曲部コア体９ａ、９ｂを従来同様、珪素鋼板を積層することにより形成する構造としてもよい。

前記コイル６は、コア５の各直線部５ａにおいて、各ギャップ７をまたいで巻装状態とされた構造とされている。

前記収容ケース３は、図１に示されるように、リアクトル２における両湾曲部コア体９ａ、９ｂを上下に配置した縦向姿勢で嵌合状に配置されるべく、縦向姿勢とされたリアクトル２の高さよりも僅かに広い内側高さを有する矩形ボックス状の剛体ケース構造からなり、両湾曲部コア体９ａ、９ｂが上下に配置される縦向姿勢で用いられる構造とされている。そして、下側の湾曲部コア体９ｂの下面が耐熱性の接着剤１１により収容ケース３の底部内面に接着固定されると共に、上側の湾曲部コア体９ａの上面が前記同様、耐熱性の接着剤１２により収容ケース３の天井部内面に接着固定された構造とされている。

また、収容ケース３の前面側もしくは背面側を蓋部により開閉自在に閉塞可能な構造とすれば、収容ケース３の密閉構造により、振動による騒音の外部への漏れも有効に防止できる構造とすることができる。そして、このような収容ケース３としては、放熱性の観点から、熱伝導性が良好な材料、いわゆる高熱伝動性を有する材料を用いて形成すればよい。

本実施形態は以上のように構成されており、リアクトル２のコイル６への交流電流（直流電流の重畳であってもよい）の印加により、各ギャップ７部分で電磁吸引力による振動が発生した場合であっても、上下の湾曲部コア体９ａ、９ｂがそれぞれ収容ケース３に固定され、両湾曲部コア体９ａ、９ｂ間に配置される各直線部コア体８ａ、８ｂはギャップ部材１０を介して固定されているため、いわゆる直線部コア体８ａ、８ｂが変形容易な弾性を有するギャップ部材１０で挟まれた状態で固定された構造となり、従って、直線部コア体８ａ、８ｂの質量とギャップ部材１０のバネ定数から定まる固有振動数は、主な振動発生の成分であるリアクトル２に流れる電流の周波数（例えば数ｋＨｓ〜数十ｋＨｓ程度）よりも十分小さくなるため、印加時における電流の前記周波数における共振現象を有効に回避することができ、ここにリアクトル２で生じる振動を低下させることができて、騒音の発生が有効に防止でき、騒音の低減化が有効に図れる。

また、両湾曲部コア体９ａ、９ｂがそれぞれ剛体である収容ケース３に固定されているため、直線部コア体８ａ、８ｂに多少の振動が生じても、両湾曲部コア体９ａ、９ｂの端面間における全体としてのギャップ長Ｌは変わらないため、インダクタンスが振動により変動せず、リアクトル装置１としての性能の安定化が図れる利点もある。

さらに、ギャップ部材１０を高弾性材料とし、両湾曲部コア体９ａ、９ｂを収容ケース３内面に接着剤１１、１２で固定する簡単な構造であり、精度的にも容易に製造でき、従来のような締付け板を締付けスタッドで締付けてコアとギャップ部材とを押さえ付ける構造と比較して、組付け工程増や部品増も有効に防止でき、コスト削減が有効に図れる利点がある。

＜第２実施形態＞
図２は本発明の第２実施形態に係るリアクトル装置１を示しており、第１実施形態と同様構成部分は同一符号を付し、その説明を省略する。

即ち、第１実施形態においては、コア５の直線部５ａに備えられた各ギャップ部材１０の厚みがそれぞれ同一とされた構造を示しているが、本実施形態においては、コア５の各直線部５ａにおけるそれぞれの各ギャップ部材１０ａ、１０ｂ、１０ｃの厚みが互いに異なる構造とされている。例えば、最上部のギャップ部材１０ａが最大厚みとされ、最下部のギャップ部材１０ｃが最小厚みとされ、中間部のギャップ部材１０ｂは中間の厚みとされた構造とされている。そして、その他は第１実施形態と同様に構成されている。

従って、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏すると共に、特に各ギャップ部材１０ａ、１０ｂ、１０ｃの厚みが互いに異なる構造とされているため、それぞれのギャップ７部分で生じる振動も異なるため、上下方向のギャップ７部分相互間における共振現象も有効に回避でき、この点からも騒音のより一層の低減化が図れる。

なお、各ギャップ部材１０ａ、１０ｂ、１０ｃの厚みが、上部より下部方向に漸次薄くなる構造を示しているが、上部より下部方向に漸次厚くなる構造や、厚い薄いが混在する構造であってもよく、必要に応じて適宜それぞれのギャップ部材１０ａ、１０ｂ、１０ｃの厚みを決定すればよい。

＜第３実施形態＞
図３は本発明の第３実施形態に係るリアクトル装置１を示しており、第１実施形態と同様構成部分は同一符号を付し、その説明を省略する。

即ち、第１実施形態においては、コア５の直線部５ａにおける各直線部コア体８ａ、８ｂの厚みがそれぞれ同一とされた構造を示しているが、本実施形態においては、上側の直線部コア体８ａの厚みが厚く、下側の直線部コア体８ｂの厚みが薄く形成された構造とされている。そして、その他は第１実施形態と同様に構成されている。

従って、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏すると共に、特に上下の各直線部コア体８ａ、８ｂの厚みが互いに異なる構造とされているため、各直線部コア体８ａ、８ｂ自体のそれぞれの質量が異なり、それぞれのギャップ７部分で生じる振動も異なるため、上下方向のギャップ７部分相互間における共振現象も有効に回避でき、この点からも騒音のより一層の低減化が図れる。

なお、各直線部コア体８ａ、８ｂの厚みにおいて、上部の直線部コア体８ａが下部の直線部コア体８ｂよりも上下方向の厚みが厚い構造を示しているが、上部の直線部コア体８ａが下部の直線部コア体８ｂよりも薄い構造であってもよく、必要に応じて適宜それぞれの直線部コア体８ａ、８ｂの厚みを決定すればよい。

＜第４実施形態＞
図４は本発明の第４実施形態に係るリアクトル装置１を示しており、第１実施形態と同様構成部分は同一符号を付し、その説明を省略する。

即ち、第１実施形態においては、両湾曲部コア体９ａ、９ｂの相互間距離を一定に保持するための湾曲部コア固定部材として、リアクトル２を収容する収容ケース３を用いた構造を示しているが、本実施形態においては、湾曲部コア固定部材が、コイル６の内周側に位置されると共に、コア５の外側面側で両湾曲部コア体９ａ、９ｂの対応する端部間にまたがって配置される適宜長さと幅を有する架設型固定部材としての平板連結材１５からなる構造とされている。

このような平板連結材１５としては、両湾曲部コア体９ａ、９ｂの相互間距離を一定に保持する観点から、剛体から構成されており、例えば、セラミック等の硬質材からなることが好ましい。

そして、各平板連結材１５の上下両端部が上下の各湾曲部コア体９ａ、９ｂの端部にそれぞれ耐熱性の接着剤１６により接着固定された構造とされている。そして、その他は第１実施形態と同様に構成されている。

従って、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏すると共に、各平板連結材１５がコイル６の内周側に位置して配置される構造であるため、前記収容ケース３の場合と比較してリアクトル装置１自体をコンパクトに構成できる利点がある。

なお、本実施形態においても、第２実施形態や第３実施形態のように、各ギャップ部材１０の厚みが互いに異なる構造にしたり、各直線部コア体８ａ、８ｂの厚みが互いに異なる構造にすることができ、適宜採用すればよい。

また、架設型固定部材として平板連結材１５を用いた構造を示しているが、コイル６が巻装される筒状のボビンを架設型固定部材として利用する構造であってもよい。このような構造とすれば、両湾曲部コア体９ａ、９ｂにおける対向する端部を全周にわたって接着剤１６で固定状に保持できる。

＜第５実施形態＞
また、第１実施形態ないし第４実施形態において、コア５の各直線部５ａにおけるそれぞれの各ギャップ部材１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃの材料として互いに異なる材料を使用する構造とすれば、各実施形態における前述のような効果を奏するだけでなく、各ギャップ部材１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃの材料の相違によってもそれぞれのギャップ７部分で生じる振動が異なってくるため、上下方向のギャップ７部分相互間における共振現象もより有効に回避でき、この点からも騒音のより一層の低減化が図れる。

なお、上記各実施形態において、コア５に各直線部５ａに、ギャップ７が上下方向に３箇所設けられた構造のコア５を示しているが、ギャップ７を２箇所や４箇所以上備えた構造であってもよい。

また、各湾曲部コア体９ａ、９ｂを収容ケース３等の湾曲部コア固定部材に接着剤１１、１２、１６により固定する構造を示しているが、その他の周知の固定構造を適宜採用すればよい。

さらに、湾曲部コア固定部材として収容ケース３や平板連結材１５を示しているが、その他の形状・構造であってもよく、各実施形態の形状等に何ら限定されない。

本発明の第１実施形態に係るリアクトル装置の縦断面正面図である。 第２実施形態に係るリアクトル装置の縦断面正面図である。 第３実施形態に係るリアクトル装置の縦断面正面図である。 第４実施形態に係るリアクトル装置の縦断面正面図である。

符号の説明

１ リアクトル装置
２ リアクトル
３ 収容ケース
５ コア
５ａ 直線部
５ｂ 湾曲部
６ コイル
７ ギャップ
８ａ 直線部コア体
８ｂ 直線部コア体
９ａ 湾曲部コア体
９ｂ 湾曲部コア体
１０ ギャップ部材
１０ａ ギャップ部材
１０ｂ ギャップ部材
１０ｃ ギャップ部材
１１ 接着剤
１２ 接着剤
１５ 平板連結材
１６ 接着剤

Claims (6)

1. 対向する２箇所の直線部と対向する２箇所の湾曲部とにより環状に形成されたコアと、コアの各直線部に巻装されたコイルとを有するリアクトル装置において、
   前記コアの各直線部に２箇所以上のギャップがそれぞれ備えられ、
   前記各ギャップで分離された前記直線部の直線部コア体と前記湾曲部にそれぞれ位置される湾曲部コア体とが前記ギャップに配置される高弾性材料からなるギャップ部材を介してそれぞれ固定され、
   前記各湾曲部コア体がそれぞれ固定されて両湾曲部コア体の相互間距離を一定に保持するための湾曲部コア固定部材が備えられていることを特徴とするリアクトル装置。
2. 請求項１に記載のリアクトル装置において、
   前記湾曲部コア固定部材は、前記コアや前記コイルを内側に収容するケース型固定部材とされ、該ケース型固定部材の対向する内面に各湾曲部コア体がそれぞれ固定されていることを特徴とするリアクトル装置。
3. 請求項１に記載のリアクトル装置において、
   前記湾曲部コア固定部材は、前記コイルの内周側に位置して前記両湾曲部コア体の対応する端部間にまたがって配置される架設型固定部材とされ、該架設型固定部材の両端部が各湾曲部コア体の端部にそれぞれ固定されていることを特徴とするリアクトル装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のリアクトル装置において、
   前記各直線部におけるそれぞれの各ギャップ部材の厚みが互いに異なることを特徴とするリアクトル装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のリアクトル装置において、
   前記各直線部における直線部コア体はそれぞれ複数とされると共に、それら複数の各直線部コア体の厚みが互いに異なることを特徴とするリアクトル装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のリアクトル装置において、
   前記各直線部におけるそれぞれの各ギャップ部材の材料が互いに異なることを特徴とするリアクトル装置。

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