JP2008210976A - リアクトル装置 - Google Patents

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Masato Kabetani
真人 壁谷
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株式会社豊田自動織機
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【課題】放熱性の優れたリアクトル装置を提供する。
【解決手段】コイル巻き線6は、それぞれI字状部分3の長手方向において2つの巻き線部6a及び6bに分割され、これら巻き線部6a及び6bの間に位置するようにケース1の底部に突起部7が形成されている。巻き線部6a及び6bの間において、ボビン5が突起部7の上に直接載置され、これによりコア2が突起部7の上に固定支持されている。駆動時にコア2及びコイル巻き線6で発生した熱は、ボビン5及び突起部7を介してケース1に伝達され、ケース1から効率よく外部へ放出される。
【選択図】図2

Description

この発明は、リアクトル装置に係り、特にコアの直線状部分にコイル巻き線が巻回されたリアクトル装置に関する。

例えば、特許文献1に従来のリアクトル装置が開示されている。U字状部分とI字状部分とを有する環状のコアがケース内に配置され、コアのI字状部分にコイル巻き線が巻回されている。
このようなリアクトル装置においては、駆動時にコイル巻き線を流れる電流によってコイル巻き線及びコアが発熱することが知られており、このため、放熱性の向上が要求されている。
特許文献1のリアクトル装置では、コイル巻き線が巻回されていないコアのU字状部分をケースに直接接触させてコアを固定することで、ケースを介してコイル巻き線及びコアに発生する熱の外部への放出を図っている。

特開2005−150517号公報

しかしながら、コアのI字状部分にコイル巻き線が巻回されることから、コアのI字状部分に熱がこもりやすく、特許文献1のリアクトル装置のようにコアのU字状部分をケースに直接接触させても所望の放熱特性を得ることができないという問題点があった。

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、放熱性の優れたリアクトル装置を提供することを目的とする。

この発明に係るリアクトル装置は、直線状部分と曲線状部分を有する環状のコアがケースの内部に固定されると共にコアの直線状部分にコイル巻き線が巻回されたリアクトル装置において、ケースの底部に突起部が設けられており、コイル巻き線はコアの直線状部分において複数の巻き線部に分割されており、コアは互いに隣接する巻き線部の間の分割領域においてケースの突起部上に固定されるものである。ここで、「コイル巻き線が複数の巻き線部に分割される」とは、一本のコイル巻き線がコアの周りに密に巻回されることで形成される巻き線部が、コイル巻き線が疎に巻回される分割領域を介して、コアの直線状部分に複数設けられることを意味している。すなわち、隣接する巻き線部において、コイル巻き線同士は接続されている。
また、この発明においては、複数の巻き線部に分割されたコイル巻き線は、互いに隣接する巻き線部が当該隣接する巻き線部の間の分割領域における中心線に対して対称となるように巻回されていることが好ましい。ここで、「分割領域における中心線」とは、コアの直線状部分が延びる方向における分割領域の中心線を示している。
そして、この発明では、コイル巻き線はコアの挿入口を有するボビンに巻回されており、分割領域においてボビンに設けられた開口部を介してコアと突起部とが接触固定されていることが好ましい。

この発明によれば、リアクトル装置において最も熱がこもりやすい部分、つまり、コイル巻き線が巻回されているコアの直線状部分をケースの突起部上に固定して、コイル巻き線やコアからの発熱を突起部及びケースを介して放熱するので、リアクトル装置の放熱性の向上を図ることができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態1
図1に実施の形態1に係るリアクトル装置の構成を示す。図1に示すように、箱形状のケース1の内部に環状のコア2が配置されている。環状のコア2は、一対のI字状部分(直線状部分)3と一対のU字状部分(曲線状部分)4とから形成されており、各I字状部分3には、それぞれボビン5を介してコイル巻き線6が巻回されている。双方のコイル巻き線6は、それぞれI字状部分3の長手方向において2つの巻き線部6a及び6bに分割され、これら巻き線部6a及び6bの間にそれぞれ所定の間隔G(分割領域)が形成されている。ここで、「巻き線部」とはコイル巻き線6が密に巻回された領域を示す。なお、図示していないが、巻き線部6a及び6bのコイル巻き線6は互いに接続されている。

ケース1の底部には、巻き線部6a及び6bの間の分割領域に位置するように一条の突起部7が形成されている。そして、図2に示されるように、巻き線部6a及び6bの間の分割領域において、ボビン5が突起部7の上に直接載置され、これによりコア2が突起部7の上に固定支持されている。さらに、ケース1内の底部には、少なくともコア2の下面に接触するような深さに樹脂材8が充填されている。
ケース1は、熱伝導性に優れた材質、例えば、アルミニウムから形成されている。また、樹脂材8は、コア2及びコイル巻き線6で発生した熱をケース1に伝達してリアクトル外部へ放出するためのもので、例えば、エポキシ樹脂やシリカ等の熱伝導性に優れたフィラーが分散されたウレタン樹脂等から形成されている。

コア5のケース1への固定手段としては、図3aに示されるように、巻き線部6a及び6bの間の分割領域において、ボビン5の上部から側方へ延びるフランジ9を形成すると共に、ケース1の内壁面上にブラケット10を形成し、固定ネジ11を用いてフランジ9をブラケット10に取り付けることにより、コア2及びボビン5をケース1に固定することができる。
また、図3bに示されるように、巻き線部6a及び6bの間の分割領域において、ボビン5の下部にネジ孔を有する突出部12を設け、ケース1の突起部7とボビン5の突出部12とを固定ネジ11を用いて固定することにより、コア2及びボビン5をケース1に固定することとしてもよい。

このように構成された実施の形態1のリアクトル装置においては、ボビン5がアルミニウムから形成されたケース1の突起部7に接触しているため、リアクトル装置の駆動時にコア2及びコイル巻き線6で発生した熱の多くが、ボビン5及び突起部7を介してケース1に伝達され、ケース1から効率よく外部へ放出される。特に、互いに分割された巻き線部6a及び6bの間に突起部7が位置しているので、コア2のI字状部分3に熱がこもることが防止され、I字状部分3の温度上昇が抑制される。
また、コア2及びコイル巻き線6で発生した熱の残部は、樹脂材8を介しケース1に伝達されて効率よく外部へ放出される。また、ケース1の上部が開放されている場合は、コア2、ボビン5及びコイル巻き線6の露出している上部からも熱が放出される。

実施の形態1のリアクトル装置の駆動時における温度分布を熱解析した結果を図4に示す。色の濃い部分ほど高温の箇所を、色の薄い部分ほど低温の箇所を示している。突起部7が形成されている2つの巻き線部6a及び6bの間で温度が低くなっていることがわかる。
比較のために、コイル巻き線6を分割せず且つケース1に突起部7を形成しない点以外は、実施の形態1と同様のリアクトル装置における温度分布を熱解析したところ、図5に示す結果が得られた。図4と比較して、コイル巻き線6の中央部が高温状態となっている。
図4に示した実施の形態1のリアクトル装置では、図5に示した比較例に比べて、コア2において9K、コイル巻き線6において8Kの温度低減効果を有することが判明した。

また、図1及び図2に示されるように、コア2のI字状部分をその中央部、つまり、図1において巻き線部6aと6bとが対称となる位置において突起部7の上に固定支持すれば、突起部7に対してコア2が対称となるため、駆動時にコア2に電磁振動が発生しても、突起部7の上のコア2の中央部では振動が極めて小さいものとなる。したがって、コア2の電磁振動が突起部7を介してケース1に直接伝達されにくく、騒音の発生を抑制することができる。

実施の形態2
図6に実施の形態2に係るリアクトル装置の構成を示す。この実施の形態2は、図2に示した実施の形態1のリアクトル装置において、巻き線部6a及び6bの間に位置するボビン5の下部に開口部13を形成し、この開口部13を通してコア2のI字状部分3をケース1の突起部7の上に直接、接触固定させたものである。
このような構成とすることにより、コア2から突起部7に直接熱が伝達されるため、さらに放熱性の向上を図ることが可能となる。

実施の形態3
図7に実施の形態3に係るリアクトル装置の構成を示す。この実施の形態3は、図1及び図2に示した実施の形態1のリアクトル装置において、コイル巻き線6を2つの巻き線部6a及び6bに分割する代わりに、コイル巻き線6を3つの巻き線部6a〜6cに分割し、巻き線部6aと6bの間及び巻き線部6bと6cの間にそれぞれ対応してケース1に互いに平行な二条の突起部7を形成したものである。巻き線部6aと6bの間及び巻き線部6bと6cの間にそれぞれ所定の間隔Gが形成され、これらの間隔部分でボビン5がそれぞれ対応する突起部7の上に載置固定されている。

このような構成とすることにより、駆動時にコア2及びコイル巻き線6で発生した熱がボビン5及び双方の突起部7を介してケース1に伝達されるため、さらに放熱性が向上する。特に、コイル巻き線6がコア2のI字状部分3に沿って長尺に形成されても、コア2のI字状部分3に熱がこもることを防止することができる。

同様に、コイル巻き線6を4つ以上の巻き線部に分割し、互いに隣接する巻き線部の間にそれぞれ突起部7を形成してもよい。
また、この実施の形態3に実施の形態2を適用し、巻き線部6a及び6bの間及び巻き線部6bと6cの間に位置するボビン5の下部にそれぞれ開口部を形成し、この開口部を通してコア2のI字状部分3をそれぞれ対応する突起部7の上に直接接触させることもできる。

なお、ケース1は、アルミニウムから形成されていたが、これに限るものではなく、他の材質を用いることもできる。ただし、放熱性を考慮して熱伝導に優れた材質から形成することが好ましい。
この発明は、車両のインバータへの供給電圧を昇圧するための昇圧装置等、ケース内に配置されたコアのI字状部分にコイル巻き線が巻回された各種のリアクトル装置に適用することができる。

この発明の実施の形態1に係るリアクトル装置を示す平面図である。 図1のA−A’断面図である。 実施の形態1に係るリアクトル装置の要部拡大斜視図である。 実施の形態1の変形例に係るリアクトル装置の要部拡大斜視図である。 実施の形態1に係るリアクトル装置の駆動時における温度分布を熱解析した結果を示す図である。 比較例に係るリアクトル装置の駆動時における温度分布を熱解析した結果を示す図である。 実施の形態2に係るリアクトル装置を示す断面図である。 実施の形態3に係るリアクトル装置を示す平面図である。

符号の説明

1 ケース、2 コア、3 I字状部分、4 U字状部分、5 ボビン、6 コイル巻き線、6a〜6c 巻き線部、7 突起部、8 樹脂材、9 フランジ、10 ブラケット、11 固定ネジ、12 突出部、13 開口部、G 所定の間隔。

Claims (3)

  1. 直線状部分と曲線状部分を有する環状のコアがケースの内部に固定されると共に前記コアの直線状部分にコイル巻き線が巻回されたリアクトル装置において、
    前記ケースの底部には突起部が設けられており、
    前記コイル巻き線は前記コアの直線状部分において複数の巻き線部に分割されており、
    前記コアは互いに隣接する巻き線部の間の分割領域において前記突起部上に固定されることを特徴とするリアクトル装置。
  2. 前記複数の巻き線部に分割されたコイル巻き線は、互いに隣接する巻き線部が当該隣接する巻き線部の間の分割領域における中心線に対して対称となるように巻回されている、請求項1に記載のリアクトル装置
  3. 前記コイル巻き線は前記コアが挿入されるボビンに巻回されており、
    前記分割領域において前記ボビンに設けられた開口部を介して前記コアと前記突起部とが互いに接触固定されている、請求項1または2に記載のリアクトル装置。
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