JP2010118540A - リアクトル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制振部材を必要な範囲まで確実に充填させることで、制振性、放熱性を確保し、且つ、樹脂の溢れ出しを防止したリアクトル装置を提供する。
【解決手段】通電により磁束を発生するコイル２と、このコイル２の内側及び外周に充填された磁性粉末混合樹脂からなるコア３とを有するリアクトル４と、このリアクトル４を収容する収容部５を有するケース９と、この収容部５の内側面５ｃとリアクトル４の外表面４ａとの隙間に介在する樹脂６とを備えるリアクトル装置１において、収容部５に制振部材の溜り部５ｆを設ける。これにより、樹脂６の充填工程において、局所的に樹脂６が這い上がった場所でも収容部５から溢れることはなく、ここで余分となった樹脂６は、所望の高さまで這い上がらなかった場所へ補填されることで、充填高さは均一となり、溜り部５ｆ以下の隙間には確実に充填される。
【選択図】図１

Description

本発明は、リアクトル装置に関する。

従来、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流の生成に用いられるインバータ等の電力変換装置がある。

この電力変換装置には、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュールやこれを冷却する冷却器、更には、入力電圧を昇圧するための昇圧回路の一部を構成するリアクトル等が、一つのケース内に収納されている。

上記リアクトルとして、例えば特許文献１に開示されているように、通電により磁束を発生するコイルと、このコイルの内側及び外周に充填された磁性粉末混合樹脂からなるコアとを有するものがある。このコアは、液状の磁性粉末混合樹脂を成形型に流し込んだ後、磁性粉末混合樹脂を加熱することにより固化して形成される。このとき、リアクトルの中心部にはボルト挿通孔を設けた孔付部材が埋設され、これを貫通するボルトによって、リアクトルは上記ケースに設けられたリアクトル用の収容部へ固定される。

ここで、上記収容部内側面とリアクトル外表面の隙間には、制振性、放熱性の観点から、コアとは異なる樹脂が充填される。樹脂を予めリアクトルのケース収容部の底面へ注入しておくことで、リアクトルを収容部へ挿入する際、樹脂はリアクトル底部に押し潰され、収容部内側面とリアクトル外表面の隙間を這い上がる。このようにして、樹脂の充填が行われる。
特開２００８−１９８９８１号公報

しかし、製造上、上記の樹脂充填工程において、リアクトルと収容部内側面との隙間が狭いために、樹脂の開口部側端面が不均一となる懸念がある。そして、必要な範囲まで樹脂が充填されない場合、リアクトルの支持が不十分となって振動が十分に抑制されない可能性があるほか、リアクトルの放熱効率の悪化する可能性もある。また、樹脂が局所的に這い上がることで、樹脂が収容部から溢れ出す恐れもある。

本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、樹脂を必要な範囲まで確実に充填させることで、制振性、放熱性を確保し、且つ、樹脂の溢れ出しを防止したリアクトル装置の提供にある。
（請求項１の発明）
通電により磁束を発生するコイルとこのコイルの内側及び外周に充填された磁性粉末混合樹脂からなるコアとを有するリアクトルと、一方に開口部を有すると共に他方に底面を有するリアクトルを収容する収容部と、収容部の内側面とリアクトルの外表面との隙間に介在する制振部材と、を備えるリアクトル装置において、収容部の内側面は、リアクトルを制振部材を介して支持する支持部と、開口部側であって支持部よりもリアクトルの外表面との隙間が大きい制振部材溜り部と、支持部と制振部材溜り部との間に設けた段差部と、を有し、制振部材は、段差部よりも開口部側まで充填されていることを特徴とする。

本発明によれば、収容部開口部に制振部材溜り部を形成することで、収容部内側面とリアクトル外表面の隙間に制振部材を充填する工程において、制振部材の開口部側端面の位置を均一にできる。即ち、制振部材が局所的に這い上がった場所では、余分な制振部材は溜り部に溜るため、収容部から溢れ出す恐れがない。また、制振部材が溜り部まで這い上がらなかった場所には、他所で余分となった制振部材が溜り部を周方向に伝って補填される。これによって、制振部材は均一に充填されるため、リアクトルが確実に収容部に支持されることで振動の伝達を抑制することができる。また、制振部材はリアクトルの熱をケースへ伝達する働きも有するため、放熱性を確保することができる。
（請求項２の発明）
請求項１に記載のリアクトル装置において、段差部は、コイルの端子側端面よりも開口部側に設けられていることを特徴とする。

これによって、制振部材溜り部は発熱源であるコイルよりも開口部側に位置するため、収容部に溜り部を設けたことによって放熱性が悪化することはない。即ち、コイル付近の隙間は狭く、樹脂６の層が薄いため、コイルの熱を効率よくケースへ伝達させ、放熱することができる。
（請求項３の発明）
請求項１または２に記載のリアクトル装置において、段差部は、リアクトルの端子側端面よりも底面側に設けられていることを特徴とする。

これによって、制振部材充填工程において、制振部材がリアクトルの端子側端面に流入することを防止できる。
（請求項４の発明）
請求項１〜３に記載の何れかのリアクトル装置において、段差部は、収容部の開口部側から底面側に向かって徐々に収容部の内周が小さくなる傾斜面からなることを特徴とする。

収容部内側面の段差に傾斜をつけることで、リアクトルを収容部へ挿入する際、段差部に引っかかることがないため、リアクトルの組み付け工程を容易にできる。
（請求項５の発明）
請求項１〜４記載の何れかのリアクトル装置において、収容部の開口部は、リアクトルの端子側端面がこの開口部よりも底面側となるように設けられていることを特徴とする。

これによって、制振部材充填工程において、局所的、一時的に制振部材がリアクトルの端子側端面よりも上へ這い上がった場合でも、制振部材が収容部外に溢れ出すことを確実に防止できる。
（請求項６の発明）
請求項１〜５に記載の何れかのリアクトル装置において、収容部は、略円筒形状を有することを特徴とする。

収容部を略円筒形状とすることで、制振部材充填工程において、予め収容部底面の中心に注入された制振部材は、リアクトル底面によって押しつぶされることによってリアクトル外表面に向かって均等に広がる。よって、制振部材を均一に充填し易い。
（請求項７の発明）
請求項１〜６に記載の何れかリアクトル装置において、制振部材は、ウレタンであることを特徴とする。

ウレタンは弾力性に優れるため、リアクトル装置の制振部材として用いるのに適すると共に、熱伝導性にも優れるため、リアクトルの放熱効率の向上にも貢献する。また、耐熱性にも優れるため、リアクトル通電時の高温環境下にも耐え、安定した制振効果を持続する。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

本発明に係るリアクトル装置の構成について説明する。
リアクトル装置１は、図１に示す様に、通電により磁束を発生するコイル２とこのコイル２の内側及び外周に充填された磁性粉末混合樹脂からなるコア３とを有するリアクトル４と、一方に開口部を有すると共に他方に底面を有するリアクトル４を収容する収容部５と、収容部５の内側面５ｃとリアクトル４の外表面４ａとの隙間に介在する制振部材（本実施例では樹脂６）によって構成される。

コイル２は、板状の導体を螺旋状に巻き回してなり、図１に示す様に、その両端は螺旋状部から突出して一対の端子２ａを形成している。

コア３は、図１に示す様に、磁性粉末を混合させた樹脂を硬化させてなり、コイル２全体を覆っている。こうすることで、コイル２の磁束は、透磁率の高い磁性粉末混合樹脂を通るため、コイル２のインダクタンス値を大きくすることができる。ここで、上記磁性粉末としては、例えば、フェライト粉末、鉄粉、珪素合金鉄粉等がある。また、上記樹脂として、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることもできるし、例えば、ＰＰＳ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ナイロン樹脂等を用いる場合には、射出成形によって磁性粉末混合樹脂を成形してコア３とすることができる。コア３は、略円筒形状とすることが好ましい。

リアクトル４は、図１に示す様に、コイル２とコア３からなり、コア３の内部にコイル２を有する構成となっている。また、コイル２の一対の端子２ａはコア３から突出して設けられている。更に、コア３の内側においてリアクトル４を軸方向に貫通するように、例えばアルミニウムなどの金属材料からなる中芯７が埋設されている。この中芯７には、ボルト８を挿通するためのボルト挿通孔７ａと、底面側に凹部７ｂが設けられている。

収容部５は、図１に示す様に、リアクトル４の形状に沿った形状（本例では略円柱形状）を有し、一方に開口部５ｂを有すると共に他方に底面５ｄを有する。収容部５の内側面５ｃは、図１に示す様に、リアクトル４を樹脂６を介して支持する支持部５ｅと、開口端側において支持部５ｅよりもリアクトル外表面４ａとの隙間が大きい樹脂６の溜り部５ｆに分けられる。ここで、支持部５ｅと溜り部５ｆの間には段差が生じるが、この段差部５ｇは、コイルの端子側端面２ｂよりも開口部５ｂ側で、且つ、リアクトル４の端子側端面４ｂより底面５ｃ側に設けられると共に、開口端５ｂ側から底面５ｃ側に向かって徐々に収容部５の内周が小さくなるような傾斜面を形成している。そして、収容部５の開口部５ｂは、リアクトルの端子側端面４ｂが開口部５ｂよりも底面５ｃ側となるように設けられている。また、底面５ｄには、開口部５ｂ側に向かって突出したボス部５ｈが設けられ、その内部には雌ねじ部５ｉが形成されている。

樹脂６は、例えばウレタンであり、図１に示す様に、収容部５の内側面５ｃとリアクトル４の外表面４ａとの隙間に充填される。

以上の構成を有するリアクトル装置１は、図２に示す様に、ケース９の内部に設けられる。収容部５は、ケース９の内部であって、外形が直方体形状を有する枠体５ａの内側に設けられる。ケース９は、インバータのケースであり、例えば、アルミニウム等の金属材料からなる。ケース９内には、リアクトル４の他に、電力変換回路の一部を構成する複数の半導体モジュールと、これを冷却する冷却器とからなる主回路部（図示せず）が収容されている。ここで、リアクトル４は、主回路部と電気的に接続され、また、外部の電源と電気的に接続されている。そして、リアクトル４は、電源から供給される直流電圧を昇圧して主回路部へ送る昇圧部の一部を構成している。

次に、本発明に係るリアクトル装置の製造方法について説明する。

リアクトル４は、以下の成形工程によって成形される。

まず、図３（Ａ）に示す様に、成形型１０内の所定の位置にコイル２と中芯７を配置した後、液状の磁性粉末混合樹脂を成形型１０に注入する。ここで、コイル２の一対の端子２ａは、磁性粉末混合樹脂から突出するようにする。

次いで、成形型１０に配置したコイル２と磁性粉末混合樹脂とを、成形型１０ごと硬化炉の中に投入し、所定時間、所定温度にて加熱する。これにより、磁性粉末混合樹脂が固化してコア３となり、リアクトル４が成形される。そして、成形型１０内において成形、固化されたリアクトル４を、図３（Ｂ）に示す様に、成形型１０から取り出す。

制振部材としての樹脂６は、以下の充填工程によって充填される。

樹脂６は、図４に示す様に、リアクトル４を収容部５へ組み付ける前に予め収容部５の底面５ｄに注入される。リアクトル４は、その底部４ｃが樹脂６を押し潰しながら、中芯凹部７ｂと、収容部ボス部５ｈが係合するように収容部５へ挿入される。樹脂６は、収容部底面５ｄ一帯に広がった後、リアクトル４が深く挿入されることでさらに押し広げられ、収容部内側面５ｃとリアクトル外表面４ａの隙間を這い上がる。リアクトル４が収容部５の奥まで挿入されると、収容部５の支持部５ｅの隙間を這い上がった樹脂６は、局所的に収容部溜り部５ｆまで達する。ここで、収容部５の開口部５ｂは、リアクトル４の端子側端面４ｂが開口部５ｂよりも底面５ｃ側となるように設けられているため、一時的にリアクトル４の端子側端面４ｂよりも高く這い上がった樹脂６が収容部５の外部へ溢れ出すことはなく、溜り部５ｆで溜る。ここで余分となった樹脂６は、樹脂６が収容部５の段差部５ｇまで這い上がっていない部分へ溜り部５ｆを周方向に伝って補填される。この結果、樹脂６の偏りはなくなり、収容部の支持部５ｅの隙間に均一に充填される。

充填工程後、リアクトル４は、図４に示す様に、中芯７に挿通するボルト８が、収容部５のボス部５ｈに形成された雌ねじ部５ｉに螺合することによって、収容部５へ固定される。
（実施例１の効果）
実施例１のリアクトル装置１において、収容部５には樹脂６の溜り部５ｆが形成されている。これにより、樹脂６の充填工程において、樹脂６が収容部５から溢れ出す恐れがなく、且つ、樹脂６を支持部５ｅの隙間に均一に充填することができる。このため、リアクトル４が確実に収容部５に支持されることで、振動の伝達を抑制することができる。また、樹脂６はリアクトル４の熱をケース９へ伝達する働きも有するため、放熱性を確保することができる。

そして、段差部５ｇをコイル２の端子側端面２ｂよりも開口部５ｂ側に設けることで、溜り部５ｆは発熱源であるコイル２よりも開口部５ｂ側に位置するため、収容部５に溜り部５ｆを設けたことによって放熱性が悪化することはない。即ち、コイル２付近の隙間は狭く、樹脂６の層が薄いため、コイル２の熱を効率よくケース９へ伝達させ、放熱することができる。

また、収容部支持部５ｅの隙間の幅は、図５に示す様に、収容部５とリアクトル４の寸法公差に依存するため、樹脂６の開口部５ｂ側端面６ａはバラつきが生じる。即ち、樹脂６の開口端５ｂ側端面は、収容部支持部５ｅの隙間の幅が最小Ｃ１となるときに最高（Ｈ１）に、逆に、収容部支持部５ｅの隙間の幅が最大Ｃ２となるときに最低（Ｈ２）となる。そこで、収容部溜り部５ｆを、樹脂６の開口端５ｂ側端面が最高になったときでもリアクトル４の端子側端面４ｂよりも底面６ｃ側になるように（図５（Ａ）参照））、また樹脂６の開口端５ｂ側端面が最低になったときでも収容部５の支持部５ｅより開口端側になるような（図５（Ｂ）参照））大きさに設定することで、リアクトル装置の個体差によらず、適正な範囲に樹脂６を充填することができる。

また、収容部内側面５ｃの段差部５ｇを斜面とすることで、収容部５のダイカスト加工において、金型から外しやすい。また、リアクトル４を収容部５へ挿入する際、段差部５ｇに引っかかることがないため、リアクトル４の組み付け工程を容易にできる。

また、収容部５を略円筒形状とすることで、樹脂６充填工程において、予め収容部底面５ｄの中心に注入された樹脂６は、リアクトル底部４ｃによって押しつぶされることによってリアクトル外表面４ａに向かって均等に広がる。よって、樹脂６を均一に充填し易い。

また、本実施例で樹脂６に用いるウレタンは、弾力性に優れるため、リアクトル装置１の制振部材として用いるのに適すると共に、熱伝導性にも優れるため、リアクトル４の放熱効率の向上にも貢献する。また、耐熱性にも優れるため、リアクトル装置１通電時の高温環境下にも耐え、安定した制振効果を持続する。

（変形例）
実施例１のリアクトル装置１において、リアクトル４を収容部５へ固定する手段は、リアクトル上端面４ｂを押さえつけるバネなどを用いてもよい。この場合、中芯７は不要となる。また、収容部５の段差部５ｇは製造を容易にするために斜面としたが、直角となっていてもよい。また、樹脂６は、ウレタンの他に、シリコン等の弾力性、熱伝導性、耐熱性に優れる樹脂であっても良い。

リアクトル装置の断面図である。 ケース内に収容されるリアクトルを示す斜視説明図である。 リアクトルの成形方法を示す断面説明図である。 制振部材充填工程を示す断面説明図である。 （Ａ）制振部材充填高さが最大の場合、（Ｂ）制振部材充填高さが最低の場合におけるリアクトルの断面図である。

符号の説明

１ リアクトル装置
２ コイル
３ コア
４ リアクトル
５ 収容部
５ｂ 開口部
５ｃ 内側面
５ｄ 底部
５ｅ 支持部
５ｆ 溜り部
５ｇ 段差部
７ 制振部材
９ ケース
１０ 成形型

Claims (7)

1. 通電により磁束を発生するコイルとこのコイルの内側及び外周に充填された磁性粉末混合樹脂からなるコアとを有するリアクトルと、
   一方に開口部を有すると共に他方に底面を有する前記リアクトルを収容する収容部と、
   前記収容部の内側面と前記リアクトルの外表面との隙間に介在する制振部材と、を備えるリアクトル装置において、
   前記収容部の内側面は、前記リアクトルを前記制振部材を介して支持する支持部と、開口部側であって前記支持部よりも前記リアクトルの外表面との隙間が大きい制振部材溜り部と、前記支持部と前記制振部材溜り部との間に設けた段差部と、を有し、
   前記制振部材は、前記段差部よりも開口部側まで充填さ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、
   前記段差部は、前記コイルの端子側端面よりも開口部側に設けられていることを特徴とするリアクトル装置。
3. 請求項１または２に記載のリアクトル装置において、
   前記段差部は、前記リアクトルの端子側端面よりも底面側に設けられていることを特徴とするリアクトル装置。
4. 請求項１〜３に記載の何れかのリアクトル装置において、
   前記段差部は、前記収容部の開口部側から底面側に向かって徐々に前記収容部の内周が小さくなる傾斜面からなることを特徴とするリアクトル装置。
5. 請求項１〜４記載の何れかのリアクトル装置において、
   前記収容部の開口部は、前記リアクトルの端子側端面がこの開口部よりも底面側となるように設けられていることを特徴とするリアクトル装置。
6. 請求項１〜５に記載の何れかリアクトル装置において、
   前記収容部は、略円筒形状を有することを特徴とするリアクトル装置。
7. 請求項１〜６に記載の何れかリアクトル装置において、
   前記制振部材は、ウレタンであることを特徴とするリアクトル装置。

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