JP2012256722A

JP2012256722A - リアクトル

Info

Publication number: JP2012256722A
Application number: JP2011129017A
Authority: JP
Inventors: Takashi Atsumi; 貴司渥美
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2012-12-27

Abstract

【課題】ポッティング材の充填量を低減しても、振動等によるコイルの絶縁性被膜等の破損を防止でき、かつコイルの放熱性を確保することができるリアクトルを提供する。
【解決手段】コア１０と、コア１０に平角線が巻回されて形成されるコイル１２と、コイル１２における平角線の向き合う平板面の少なくとも１つの間に形成される接着層とを備える１つまたは複数のリアクトル本体１６と、リアクトル本体１６を収容するための筐体１８と、リアクトル本体１６の周囲の少なくとも一部を覆うように筐体１８の内部を充填するポッティング部２０と、を備え、リアクトル本体１６は、平板面の少なくとも一部がポッティング部２０に接触するように平板面の端部の少なくとも一部に接着層が形成されていない接触部を有するリアクトル１である。
【選択図】図１

Description

本発明は、リアクトルに関し、特に、リアクトル本体とリアクトル本体を収容する筐体とを備えるリアクトルに関する。

近年、環境に配慮した自動車としてハイブリッド自動車（ＨＶ）および電気自動車（ＥＶ）等の電動機により推進される電動車が大きく注目されている。ハイブリッド（ＨＶ）自動車等には、バッテリの電圧をスイッチのオンオフにより昇圧する昇圧コンバータ等の電圧コンバータが備えられている。そして、電圧コンバータ等にはリアクトルが用いられている。リアクトルとしては、例えば、鉄心等の磁性体であるコアとコアに銅線等を巻き付けて形成したコイルとを備えるリアクトル本体をポッティング材により封止した構成のものが用いられる（例えば、特許文献１参照）。

図５には、従来のリアクトルの一例を示す概略構成図である。リアクトル５０は、コア５２と、コア５２に平角線等が巻回されて形成されるコイル５４とを備える１つまたは複数のリアクトル本体５６と、リアクトル本体５６を収容するための筐体５８と、リアクトル本体５６の周囲を覆うように筐体５８の内部を充填するポッティング部６０とを備える。

コスト低減等のために、例えばポッティング部６０を形成するためのポッティング材の充填量を低減した場合、図６に図５の点線部の拡大図を示すように、コイル５４の固定に必要な強度が得られずに、大きな振動が発生した等の場合にコイル５４同士の衝突が起こり、コイル５４の絶縁性被膜等が破損される等のコイル５４の破損が発生する場合がある。

例えば、特許文献２には、コイルの絶縁材料の使用量低減のため、コイル導体の両側に層間絶縁材を設置することが記載されている。

しかし、特許文献２の構成では、コイル素体に層間絶縁材を付着させる構成であるため、圧着時に絶縁層厚が一定とならず、高電圧となるハイブリッド自動車等の用途では、絶縁破壊や部分放電等により絶縁性を確保できない場合がある。

また、特許文献３には、リアクトルの組立作業性を改善するために、コイル全体とコアを一体化してコイルの形状を保持する樹脂モールド部を設けることが記載されている。

特許文献４には、平角導体に絶縁紙を巻き付けてなる絶縁被覆平角導体を巻回して形成されたコイルにおいて、巻回間の部分に両面接着紙を挟み込んでなる静止誘導機器用コイルが記載されている。

特許文献５には、複数の素線導体を並列に並べて形成した層導体を巻回したコイルからなる電磁誘導機器巻線において、素線導体を半導電性接着剤で被覆することが記載されている。

特許文献６には、接着剤が塗布されたコイルを巻いてコイル巻線を形成する形成段階と、コイル巻線を積層方向に加圧した状態で加熱させる加熱段階と、コイル巻線を積層方向に加圧した状態で冷却によって硬化させる硬化段階と、を含む電磁クラッチコイルアセンブリの製造方法が記載されている。

しかし、特許文献３の構成では、コイル全体を樹脂モールドで覆うため、射出成形用の型が必要となる。また、特許文献３〜６の構成では、コイル全体または巻回間全体が樹脂モールドや接着剤で覆われるため、コイルの放熱面積が減少し、放熱性が悪化する場合がある。

特開２０１０−２７３４２２号公報特開２００２−３６７８３４号公報特開２０１０−０７４１５０号公報実開昭６３−０８０８３１号公報特開昭６０−０８３３０９号公報特開２００３−０２１１６８号公報

本発明の目的は、ポッティング材の充填量を低減しても、振動等によるコイルの絶縁性被膜等の破損を防止でき、かつコイルの放熱性を確保することができるリアクトルを提供することにある。

本発明は、コアと、前記コアに平角線が巻回されて形成されるコイルと、前記コイルにおける平角線の向き合う平板面の少なくとも１つの間に形成される接着層とを備える１つまたは複数のリアクトル本体と、前記リアクトル本体を収容するための筐体と、前記リアクトル本体の周囲の少なくとも一部を覆うように前記筐体の内部を充填するポッティング部と、を備え、前記リアクトル本体は、前記平板面の少なくとも一部がポッティング部に接触するように前記平板面の端部の少なくとも一部に前記接着層が形成されていない接触部を有するリアクトルである。

また、前記リアクトルにおいて、前記接着層は、前記平板面の表面に形成された接着用樹脂層が加熱加圧プレスにより固化されたものであることが好ましい。

本発明では、リアクトル本体が、平板面の少なくとも一部がポッティング部に接触するように平板面の端部の少なくとも一部に接着層が形成されていない接触部を有することにより、ポッティング材の充填量を低減しても、振動等によるコイルの絶縁性被膜等の破損を防止でき、かつコイルの放熱性を確保することができるリアクトルを提供することができる。

本発明の実施形態に係るリアクトルの一例を示す概略構成図である。本発明の実施形態に係るリアクトルにおいて、大きな振動が発生した等の場合の様子を示す概略図である。本発明の実施形態に係るリアクトルに用いられるコイルの製造方法の一例を示す概略図である。本発明の実施形態に係るリアクトルに用いられるコイルの製造方法の一例を示す概略図である。従来のリアクトルの一例を示す概略構成図である。従来のリアクトルにおいて、大きな振動が発生した等の場合の様子を示す概略図である。

本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係るリアクトルの一例を示す概略構成図である。リアクトル１は、コア１０とコア１０に平角線が巻回されて形成されるコイル１２とを備える１つまたは複数のリアクトル本体１６と、リアクトル本体１６を収容するための筐体１８と、リアクトル本体１６の周囲の少なくとも一部を覆うように筐体１８の内部を充填するポッティング部２０と、を備える。図２に図１の点線部の拡大図を示すように、リアクトル本体１６は、平角線の向き合う平板面２２の少なくとも１つの間（巻回間）に形成される接着層１４を備え、平板面２２の少なくとも一部がポッティング部２０に接触するように平板面２２の端部の少なくとも一部に接着層１４が形成されていない接触部２４を有する。

本実施形態に係るリアクトル１においては、接着層１４によってコイル１２の平板面２２の少なくとも１つの間が固着されるため、コイル１２の固定に必要な強度が得られ、ポッティング材の充填量を低減しても、振動等によるコイルの絶縁性被膜等の破損を防止できる。また、平板面２２の端部の少なくとも一部に接着層１４が形成されていない接触部２４を有するため、平板面２２の少なくとも一部がポッティング部２０に接触することができ、コイルの放熱性を確保することができる。

コア１０は、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性材料と、シリカ、アルミナ等のセラミック系、あるいはエポキシ等の樹脂系絶縁材料とを含んで構成される。

コイル１２は、例えば、導体である芯材と、芯材の周囲を被覆する絶縁性被膜とを有する巻線をらせん状等に巻回して構成される。巻線の断面形状としては、例えば、円形、楕円形、四角形等の多角形等が挙げられ、種々の形態のものを用いることができるが、平角線等の断面形状が四角形の巻線でコイルを構成すれば、円形の巻線を用いる場合に比べて剛性が高く、占積率および放熱性を高めやすい。巻線として平角線を用いる場合、巻線の巻回方法としては、エッジワイズ巻き等を好ましく用いることができる。

芯材は、例えば、銅、銅合金、アルミ等の導電性に優れる金属材料等の導体により構成される。絶縁性被膜は、例えば、エナメル、ポリアミドイミド等の絶縁性に優れる材料等により構成される。絶縁性被膜の厚みは、例えば、１０μｍ〜１００μｍの範囲である。

接着層１４は、平角線の向き合う平板面２２の間を接着するものであればよく、特に制限はない。接着層１４を構成する材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ等の接着性を有する樹脂等が挙げられる。接着層１４の厚みは、例えば、１００μｍ〜５００μｍの範囲である。

筐体１８としては、アルミダイキャスト等の金属材料に代表される放熱性に優れた材料により形成することができる。筐体１８は、アルミニウムのほか、銅、鉄、マグネシウム等の金属から形成されてもよい。

筐体１８の形状は、例えば、略長方体形状等であるが、特に制限はない。

ポッティング部２０は、リアクトル本体１６と筐体１８との間に介在するように充填されている。コイル１２は、ポッティング部２０を介在させることで、筐体１８と直接接触しないように配置されている。ポッティング部２０を介在させることで、コイル１２と筐体１８との絶縁性、放熱性が確保される。

ポッティング部２０を形成するためのポッティング材としては、たとえば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の接着性を有する樹脂等が用いられる。ポッティング材に熱伝導性に優れたフィラー（充填物）を含有させてもよい。また、硬化方法としては、加熱、加湿等の一般的な硬化方法を用いることができる。ポッティング部２０により、コイル１２で発生した熱を筐体１８へ伝達しやすくなり、より高い放熱性を期待できる。本実施形態では、上記の通り、ポッティング材の充填量を低減することができる。したがって、ポッティング材の必要量を低減することができ、リアクトルの製造コストを低減することができる。

ポッティング部２０を形成するポッティング材の充填量は、通常は、リアクトル本体１６全体が覆われる程度であるが、本実施形態では、例えば、筐体１８の深さ方向でリアクトル本体１６のコイル１２の軸を通る面付近から下面近傍、例えばリアクトル本体１６の１／２〜１／２０が覆われる程度まで低減することができる。

接触部２４は、平板面２２の少なくとも一部がポッティング部２０に接触するように平板面２２の端部の少なくとも一部に設けられていればよい。好ましくは、平板面２２の端部全体に設けられていればよい。ここで、「端部」とは、平板面２２の端から平板面２２の長さの５％〜２０％程度までのことをいう。

本実施形態に係るリアクトルに用いられるコイルは、例えば、以下の方法により製造することができる。例えば、図３、図４に示すように、芯材２８と芯材２８の表面を覆う絶縁性被膜３０とを含む巻線である平角線２６の表面（平板面２２）の一方の略中央に接着用樹脂を塗布して接着用樹脂層３２を形成する（接着用樹脂層形成工程、図３、図４（ｂ））。平角線２６をコイル形状に曲げ加工（コイル形成工程、図４（ｃ））後、加熱、加圧プレス等により接着用樹脂層３２を伸ばして、固化させ、接着層１４を形成し（接着層形成工程、図４（ｄ））、コイルが得られる。このとき、平板面２２の端部の少なくとも一部に接着層１４が形成されていない接触部２４を有するように、接着用樹脂の塗布量、加熱条件、加圧条件等を調整すればよい。

本実施形態に係るリアクトルは、例えば、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車等の車両等に搭載される。本実施形態に係るリアクトルは、例えば、車両等の前方部、後方部等に配置されるが、配置位置には特に制限はない。本実施形態に係るリアクトルは、ハイブリッド車等に搭載される駆動ユニットの電圧昇圧用のリアクトルとして、好適に適用することができる。

１，５０リアクトル、１０，５２コア、１２，５４コイル、１４接着層、１６，５６リアクトル本体、１８，５８筐体、２０，６０ポッティング部、２２平板面、２４接触部、２６平角線、２８芯材、３０絶縁性被膜、３２接着用樹脂層。

Claims

コアと、前記コアに平角線が巻回されて形成されるコイルと、前記コイルにおける平角線の向き合う平板面の少なくとも１つの間に形成される接着層とを備える１つまたは複数のリアクトル本体と、
前記リアクトル本体を収容するための筐体と、
前記リアクトル本体の周囲の少なくとも一部を覆うように前記筐体の内部を充填するポッティング部と、
を備え、
前記リアクトル本体は、前記平板面の少なくとも一部がポッティング部に接触するように前記平板面の端部の少なくとも一部に前記接着層が形成されていない接触部を有することを特徴とするリアクトル。
請求項１に記載のリアクトルであって、
前記接着層は、前記平板面の表面に形成された接着用樹脂層が加熱加圧プレスにより固化されたものであることを特徴とするリアクトル。