JP2013004931A - Reactor and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド自動車の車両に搭載される車載用DC−DCコンバータといった電力変換装置の構成部品などに利用されるリアクトル、およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a reactor used for components of a power conversion device such as a vehicle-mounted DC-DC converter mounted on a hybrid vehicle, and a manufacturing method thereof.
電圧の昇圧動作や降圧動作を行う回路の部品の1つに、リアクトルがある。例えば、特許文献1は、ハイブリッド自動車などの車両に載置されるコンバータに利用されるリアクトルを開示している。このリアクトルは、並列した状態で連結される一対のコイルを有するコイル部材と、両コイルの内部を貫通するようにこれらコイルに嵌め込まれる環状の磁性コアとを組み合わせてなる組合体を備える。また、この組合体をケースに収納し、樹脂で封止した構成を備えるリアクトルもある。
A reactor is one of the circuit components that perform voltage step-up and voltage step-down operations. For example,
上記リアクトルの組合体を構成する磁性コアは、通常、複数のコア片と、コア片の間に介在されるギャップ板とを組み合わせてなる。その組み合わせの際、コア片とギャップ板との接着にはエポキシ樹脂系の接着剤やウレタン樹脂系の接着剤が用いられている(例えば、特許文献1の段落0041参照)。 The magnetic core constituting the reactor assembly is usually a combination of a plurality of core pieces and a gap plate interposed between the core pieces. In the combination, an epoxy resin adhesive or a urethane resin adhesive is used for bonding the core piece and the gap plate (see, for example, paragraph 0041 of Patent Document 1).
しかし、上記特許文献1のリアクトルには、使用に伴ってコア片が振動し、そのコア片の振動に起因して騒音が発生するという問題があった。交流磁界中にあるコア片は、磁歪により伸縮を繰り返すことで振動し、コア片自身が騒音を発するし、各コア片の振動により隣接するコア片同士やコア片とギャップ板とが接触することでも騒音が発生する。
However, the reactor of
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的の一つは、コア片の振動を抑制し、その振動に起因する騒音を低減できるリアクトル、およびその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and one of the objects of the present invention is to provide a reactor capable of suppressing the vibration of the core piece and reducing the noise caused by the vibration, and a method for manufacturing the same. It is in.
本発明者は、リアクトルの構成を見直す過程で、コア片とギャップ板との接着方法に着目した。そして、コア片とギャップ板との接着に常温硬化性の弾性接着剤を用いることで、上記目的を達成できるとの知見を得、本発明を完成するに至った。 The inventor paid attention to the method of bonding the core piece and the gap plate in the process of reviewing the configuration of the reactor. And the knowledge that the said objective was able to be achieved was acquired by using a room temperature-curable elastic adhesive for adhesion | attachment with a core piece and a gap board, and it came to complete this invention.
本発明リアクトルは、並列した状態で連結される一対のコイルを有するコイル部材と、両コイルの内部を貫通する環状の磁性コアと、の組合体を備えるリアクトルである。この本発明リアクトルに備わる磁性コアは、複数のコア片と、コア片の間に介在されるギャップ板とを組み合わせることで形成されており、コア片とギャップ板との間に、常温硬化性の弾性接着剤からなる接着層を備えることを特徴とする。 This invention reactor is a reactor provided with the assembly of the coil member which has a pair of coil connected in the state parallel, and the cyclic | annular magnetic core which penetrates the inside of both coils. The magnetic core provided in the reactor of the present invention is formed by combining a plurality of core pieces and a gap plate interposed between the core pieces. An adhesive layer made of an elastic adhesive is provided.
本発明リアクトルでは、常温硬化性の弾性接着剤が硬化することで形成される接着層がコア片とギャップ板との間に配されているため、使用時におけるコア片自身の振動が抑制されるし、隣接するコア片同士やコア片とギャップ板との接触も抑制される。その結果、本発明リアクトルは、従来よりも使用時における騒音の小さなリアクトルとなる。 In the reactor of the present invention, since the adhesive layer formed by curing the room temperature curable elastic adhesive is arranged between the core piece and the gap plate, the vibration of the core piece itself during use is suppressed. In addition, contact between adjacent core pieces or between the core piece and the gap plate is also suppressed. As a result, the reactor according to the present invention is a reactor with less noise during use than before.
また、本発明リアクトルは、従来よりも生産性良く製造されたリアクトルである。それは、リアクトルに備わる磁性コアの作製にあたり熱硬化性接着剤ではなく常温硬化性接着剤を利用しているためである。特許文献1に示すような従来のリアクトルにおいてコア片とギャップ板との接合に利用されていたエポキシ樹脂系やウレタン樹脂系の接着剤には、耐熱性を考慮して熱硬化性のものが用いられていた。そのため、リアクトルの製造工程において、熱硬化性接着剤を硬化させるために、バッチ炉などの加熱設備が必要であるし、加熱の時間も必要であった。これに対して、常温硬化性接着剤を用いれば、従来必要であった熱硬化性接着剤の硬化処理を行う必要がなく、そのことが本発明リアクトルの生産性の向上に寄与する。
Further, the reactor of the present invention is a reactor manufactured with higher productivity than before. This is because a normal temperature curable adhesive is used instead of a thermosetting adhesive in the production of the magnetic core provided in the reactor. As an epoxy resin-based or urethane resin-based adhesive used for joining the core piece and the gap plate in the conventional reactor as shown in
本発明リアクトルの製造方法は、並列した状態で連結される一対のコイルを有するコイル部材と、両コイルの内部を貫通する環状の磁性コアと、の組合体を備えるリアクトルを作製するリアクトルの製造方法である。この本発明リアクトルの製造方法では、組み合わせることで前記磁性コアとなる複数のコア片と、コア片の間に介在されるギャップ板とを用意し、そのコア片とギャップ板とを常温硬化性の弾性接着剤により接着することで、前記磁性コアを作製することを特徴とする。 The method for manufacturing a reactor according to the present invention is a method for manufacturing a reactor that includes a combination of a coil member having a pair of coils connected in parallel and an annular magnetic core that penetrates the inside of both coils. It is. In the method of manufacturing a reactor according to the present invention, a plurality of core pieces to be combined with each other and a gap plate interposed between the core pieces are prepared, and the core piece and the gap plate are fixed at room temperature. The magnetic core is manufactured by bonding with an elastic adhesive.
上記本発明リアクトルの製造方法によれば、弾性を有する接着層によりコア片とギャップ板とが接合された本発明リアクトルを作製することができる。また、本発明リアクトルの製造方法によれば、コア片とギャップ板との接着に常温硬化性の弾性接着剤を利用しているため、熱硬化性接着剤を用いたときのような硬化処理を行う必要がなくなる。その分だけ、リアクトルの製造工程を簡素化することができ、リアクトルの生産性を向上させることができる。 According to the manufacturing method of the reactor of the present invention, it is possible to manufacture the reactor of the present invention in which the core piece and the gap plate are joined by the adhesive layer having elasticity. In addition, according to the method of manufacturing a reactor of the present invention, since a room temperature curable elastic adhesive is used for bonding the core piece and the gap plate, a curing treatment as when using a thermosetting adhesive is performed. There is no need to do it. Accordingly, the reactor manufacturing process can be simplified and the productivity of the reactor can be improved.
以下、本発明リアクトルの好ましい形態について詳細に説明する。 Hereinafter, the preferable form of this invention reactor is demonstrated in detail.
本発明リアクトルの一形態として、接着層のショア硬度は、D10〜D60であることが好ましい。 As one form of this invention reactor, it is preferable that the Shore hardness of an contact bonding layer is D10-D60.
本発明者は、特に上記範囲のショア硬度を有する接着層であれば、コア片の振動を効果的に抑制できることを見出した。制振の観点から、特に好ましい接着層のショア硬度は、D10〜D50である。 The present inventor has found that the vibration of the core piece can be effectively suppressed if the adhesive layer has a Shore hardness in the above range. From the viewpoint of vibration suppression, particularly preferred Shore hardness of the adhesive layer is D10 to D50.
本発明リアクトルの一形態として、接着層のガラス転移点は、−40℃〜70℃であることが好ましい。 As one form of this invention reactor, it is preferable that the glass transition point of an contact bonding layer is -40 degreeC-70 degreeC.
接着層のガラス転移点が上記範囲にあれば、リアクトルの使用温度において接着層が硬化することがない。そのため、リアクトルを使用している間中、接着層の弾性を維持することができる。その結果、リアクトルの使用に伴うコア片の振動を効果的に抑制することができる。 If the glass transition point of the adhesive layer is within the above range, the adhesive layer will not be cured at the use temperature of the reactor. Therefore, the elasticity of the adhesive layer can be maintained while the reactor is used. As a result, the vibration of the core piece accompanying the use of the reactor can be effectively suppressed.
本発明リアクトルの一形態として、本発明リアクトルは、組合体を内部に収納するケースを備える構成とすることができる。その場合のケースは、組合体の周囲を囲む側壁部と、側壁部とは別部材の底板部と、底板部のケース内面側に形成され、当該底板部とコイルとの間に介在される放熱層と、を備えることが好ましい。 As one form of this invention reactor, this invention reactor can be set as the structure provided with the case which accommodates an assembly inside. In this case, the case is formed on the side wall portion surrounding the assembly, the bottom plate portion which is a separate member from the side wall portion, and the case inner surface side of the bottom plate portion, and the heat dissipation interposed between the bottom plate portion and the coil. And a layer.
本発明リアクトルは、ケースを必須としないが、ケースを備える構成とすることで、外部からの物理的な衝撃から組合体を保護することができるし、組合体の放熱性を向上させることもできる。特に、側壁部と底板部とを分けた構成とすることで、ケース内への組合体の配置(位置合わせも含む)が容易になる。また、底板部とコイルとの間に放熱層を介在させることで、リアクトルの放熱性を向上させることができる。 Although this invention reactor does not make a case essential, it can protect a combination from the physical impact from the outside by setting it as a structure provided with a case, and can also improve the heat dissipation of a combination. . Particularly, by arranging the side wall portion and the bottom plate portion separately, it is easy to arrange the assembly (including alignment) in the case. Moreover, the heat dissipation of a reactor can be improved by interposing a thermal radiation layer between a baseplate part and a coil.
本発明リアクトルの構成によれば、使用に伴って騒音が発生し難いリアクトルとすることができる。また、本発明リアクトルの構成によれば、簡単かつ短時間で作製できるリアクトルとすることができる。 According to the structure of this invention reactor, it can be set as the reactor which a noise is hard to generate | occur | produce with use. Moreover, according to the structure of this invention reactor, it can be set as the reactor which can be produced simply and in a short time.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same reference numerals in the figure indicate the same names.
<実施形態1>
≪全体構成≫
図1に示すリアクトル1は、コイル部材2と磁性コア3とを組み合わせてなる組合体10と、組合体10を収納するケース4と、を備える。ケース4は一面が開口した箱体であり、このケース4内に配置された組合体10は、コイル部材2を形成する巻線2wの端部を除いて封止樹脂(図示せず)に埋設される。このリアクトル1の最も特徴とするところは、磁性コア3を、後述する図2に示すように、複数のコア片(外側コア部33,34、分割コア31m)とギャップ板31gとを組み合わせてなる構成とすると共に、コア片33,34,31mとギャップ板31gとの接合に常温硬化性の弾性接着剤を用いたことにある。以下、リアクトル1の各構成を詳細に説明し、次いで当該リアクトル1の製造方法を説明する。
<
≪Overall structure≫
A
≪組合体≫
[コイル部材]
組合体10を構成するコイル部材2は、図1,2を適宜参照して説明する。コイル部材2は、一対のコイル2a,2bと、両コイル2a,2bを連結するコイル連結部2rとを備える。各コイル2a,2bは、互いに同一の巻数、同一の巻回方向で、中空の角筒状に形成され、各軸方向が平行するように横並びに並列されている。また、連結部2rは、コイル部材2の他端側(図1,2において紙面右側)において両コイル2a,2bを繋ぐU字状に屈曲された部分である。
≪Union body≫
[Coil member]
The
本実施形態におけるコイル部材2は、銅やアルミニウムなどの平角導体の外周に絶縁被覆(代表的にポリイミドアミド)を備える1本の巻線2wからなっており、コイル2a,2bの部分は巻線2wを螺旋状にエッジワイズ巻きすることで角筒状に形成されている。もちろん、巻線2wの断面は平角状に限定されるわけではなく、円形状や、楕円形状、多角形状などであっても良いし、巻回形状も楕円筒状であっても良い。なお、各コイル2a,2bを別々の巻線により作製し、各コイル2a,2bを形成する巻線の端部を溶接などにより接合することでコイル部材を作製しても良い。
The
コイル部材2を形成する巻線2wの両端部は、コイル部材2の一端側(図1,2において紙面左側)においてターン形成部分から適宜引き延ばされてケース4の外部に引き出される。引き出された巻線2wの両端部では絶縁被覆が剥がされ、その絶縁被覆から露出した導体部分には、導電性の端子金具(図示せず)が接続される。この端子金具を介して、コイル部材2に電力供給を行う電源などの外部装置(図示せず)が接続される。
Both end portions of the winding 2 w forming the
[磁性コア]
磁性コア3の説明は、図2を参照して行う。磁性コア3は、各コイル2a,2bの内部に配置される一対の内側コア部31,32と、コイル部材2から露出されている一対の外側コア部33,34とを有する。各内側コア部31,32はそれぞれ直方体状であり、各外側コア部33,34は例えばドーム状面を有する柱状体である。離隔して配置される内側コア部31,32の一端(紙面左側)同士は、一方の外側コア部33を介して繋がり、コア部31,32の他端(紙面右側)同士は、他方の外側コア部34を介して繋がっている。その結果、内側コア部31,32と外側コア部33,34とで環状の磁性コア3が形成される。
[Magnetic core]
The
内側コア部31(32)は、略直方体状の磁性材料からなる分割コア(コア片)31mと、分割コア31mよりも低透磁率のギャップ板31gとを交互に積層して構成された積層体であり、外側コア部33,34は、底面と上面とがドーム状面の柱状のコア片である。各コア片は、磁性粉末を用いた成形体や、絶縁被膜を有する磁性薄板(例えば、電磁鋼板)を複数積層した積層体が利用できる。なお、内側コア部31,32を構成する分割コア31mと、外側コア部33,34とは、使用する磁性材料を異ならせることで、磁気特性を異ならせても良い。
The inner core portion 31 (32) is a laminate formed by alternately laminating divided cores (core pieces) 31m made of a substantially rectangular parallelepiped magnetic material and
コア片を構成する成形体は、例えば、Fe,Co,Niといった鉄族金属、Fe−Si,Fe−Ni,Fe−Al,Fe−Co,Fe−Cr,Fe−Si−AlなどのFe基合金、希土類金属やアモルファス磁性体といった軟磁性材料からなる粉末を用いた圧粉成形体、上記粉末をプレス成形後に焼結した焼結体、上記粉末と樹脂との混合体を射出成形や注型成型などした成形硬化体が挙げられる。その他、コア片として、金属酸化物の焼結体であるフェライトコアを使用することなどが挙げられる。成形体は特に、種々の立体形状の磁性コアを容易に形成することができるので、好ましい。 The molded body constituting the core piece is, for example, an iron group metal such as Fe, Co, or Ni, or an Fe group such as Fe—Si, Fe—Ni, Fe—Al, Fe—Co, Fe—Cr, or Fe—Si—Al. Powder compacts using powders made of soft magnetic materials such as alloys, rare earth metals and amorphous magnetic materials, sintered products obtained by sintering the above powders after press molding, and mixtures of the above powders and resins by injection molding or casting Examples thereof include molded hardened bodies that have been molded. In addition, as the core piece, use of a ferrite core which is a sintered body of a metal oxide can be mentioned. The molded body is particularly preferable because various three-dimensional magnetic cores can be easily formed.
一方、ギャップ板31gは、アルミナやガラスエポキシ樹脂、不飽和ポリエステルといった非磁性材料から構成しても良いし、これら非磁性材料中に軟磁性材料を分散させた構成としても良い。いずれにせよ、ギャップ板31gは、コア片よりも低透磁率となるようにする。
On the other hand, the
コア片31m,33,34とギャップ板31gとの接着には、常温硬化性の弾性接着剤を利用する。硬化した常温硬化性の弾性接着剤は、コア片31m,33,34とギャップ板31gとの間に接着層7として残存する。なお、図2では、内側コア部31の分解図において、複数ある接着層7の一つをクロスハッチングにより例示しているが、実際は、コア片31m,33,34とギャップ板31gとの間の全てに接着層7が形成されている。
For bonding the
使用する常温硬化性接着剤は、硬化して接着層7となったときに、当該接着層7のショア硬度がD10〜D60となる接着剤を利用することが好ましい。接着剤層7のより好ましいショア硬度はD10〜D50である。また、当該接着層7のガラス転移点が−40℃〜70℃の範囲となる常温硬化性の弾性接着剤を利用することも好ましい。接着剤層7のより好ましいガラス転移点−40℃〜50℃である。このような特性を満たす常温硬化性接着剤の代表例としてアクリルゴムを挙げることができる。アクリルゴムとしては、例えば、株式会社スリーボンドの試供品13X−200を利用することができる。
The room temperature curable adhesive used preferably uses an adhesive having a shore hardness of D10 to D60 when the
[ボビン]
本実施形態の組合体10は、コイル部材2と磁性コア3との間の絶縁性を高めるためのボビン5を備えている。ボビンの構成材料には、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、液晶ポリマー(LCP)などの絶縁性材料が利用できる。ボビン5は、内側コア部31(32)の外周に配置される内側ボビン51(52)と、コイル部材2の端面(コイルのターンが環状に見える面)に当接される一対の枠状ボビン53,54とを備えた構成が挙げられる。
[Bobbin]
The combined
内側ボビン51は、断面]状の絶縁材料から構成される一対のボビン片51a,51bからなる(内側ボビン52も同様の構成)。ボビン片51a(51b)は、内側コア部31の上面全体(下面全体)と、左面および右面の一部を覆う構成である。そのため、内側コア部31に取り付けた両ボビン片51a,51bは互いに接触しないようになっている。このような構成とすることで、内側ボビン51(52)の材料を低減できるし、内側コア部31(32)と封止樹脂との接触面積を大きくできる。なお、内側ボビン51は、内側コア部31に取り付けたときに、内側コア部31の外周面の全周に沿って配置される筒状体としても良い。
The
枠状ボビン53,54は、平板状で、各内側コア部31,32がそれぞれ挿通される一対の開口部を有しており、内側コア部31,32を導入し易いように、内側コア部31,32の側に突出する短い筒状部を備える。また、枠状ボビン54には、コイル連結部2rが載置され、コイル連結部2rと外側コア部32との間を絶縁するためのフランジ部54fを備える。
The frame bobbins 53 and 54 are flat and have a pair of openings through which the respective
≪ケース≫
ケース4の説明は、図1を参照して行う。上記組合体10が収納されるケース4は、平板状の底板部40と、底板部40に立設する枠状の側壁部41とを備え、底板部40と側壁部41とが別部材で構成されている。
≪Case≫
The case 4 will be described with reference to FIG. The case 4 in which the
[底板部及び側壁部]
(底板部)
底板部40は、リアクトル1が冷却ベースなどの固定対象に設置されるときに固定対象に固定される矩形板の部材である。この底板部40は、ケース4を組み立てたとき、内側に配置される一面に放熱層42が形成されている。また、底板部40は、四隅のそれぞれから突出したフランジ部400を有しており、各フランジ部400にはそれぞれ、固定対象にケース4を固定するボルト(図示せず)が挿通されるボルト孔400hが設けられている。ボルト孔400hは、後述する側壁部41のボルト孔411hに連続するように設けられている。ボルト孔400h,411hは、ネジ加工が成されていない貫通孔、ネジ加工がされたネジ孔のいずれも利用でき、個数なども適宜選択することができる。
[Bottom plate and side wall]
(Bottom plate)
The
≪放熱層≫
底板部40は、コイル部材2のコイル設置面が接触する箇所に放熱層42を備える。放熱層42は、図1に示すように、外側コア部33,34のコア設置面に対応する箇所に亘って形成されていても良い。この放熱層42は、熱伝導率が2W/m・K超の絶縁性材料により構成されていることが好ましい。放熱層42の熱伝導率は高いほど好ましく、3W/m・K以上、特に10W/m・K、更に20W/m・K、とりわけ30W/m・K以上の絶縁性材料により構成されていることが好ましい。このような熱特性を満たす放熱層42の構成材料としては、例えば、金属元素、又はSiの酸化物、炭化物、及び窒化物から選択される一種の材料といったセラミックスなどの非金属無機材料が挙げられる。セラミックスとしては、例えば、窒化珪素(Si3N4)、アルミナ(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ほう素(BN)、炭化珪素(SiC)などを挙げられる。
≪Heat dissipation layer≫
The
上記セラミックスにより放熱層42を形成する場合、例えば、PVD法やCVD法といった蒸着法を利用することができる。あるいは、上記セラミックの焼結板を適宜な接着剤で底板部40に接合することで放熱層42を形成しても良い。その他、放熱層42は、上記セラミックスからなるフィラーを含有する絶縁性樹脂(例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂)で構成しても良い。絶縁性樹脂にフィラーを含有させたものを利用すれば、放熱性と電気絶縁性に優れた放熱層42を形成することができる。このような放熱層42は、フィラーを含有する絶縁性樹脂を底板部40に塗布したり、スクリーン印刷することで形成できる。特に、放熱層42が接着剤であれば、コイル2と放熱層42との密着性を向上させることができる。
When the
ここで、底板部40に備わる放熱層42における外側コア部33,34と接触する部分(図1に示す放熱層42のクロスハッチング部分)では、常温硬化性の弾性接着剤により放熱層42と外側コア部33,34とを接着させておくことが好ましい。そうすることで、放熱層42と外側コア部33,34との間にも常温硬化性の弾性接着剤からなる接着層8が形成され、ケース4内における組合体10(磁性コア3)の振動を抑制できる。なお、ここで使用する常温硬化性の弾性接着剤には、コア片31m,33,34とギャップ材31gとの接着に用いた常温硬化性の弾性接着剤を用いると良い。
Here, in the part (the cross-hatching part of the
(側壁部)
側壁部41は、筒状の枠体であり、一方の開口部を底板部40により塞いでケース4を組み立てたとき、上記組合体10の周囲を囲むように配置され、他方の開口部が開放される。ここでは、側壁部41は、リアクトル1を固定対象に設置したときに設置側となる領域が上記底板部40の外形に沿った矩形状であり、開放された開口側の領域が組合体10の外周面に沿った曲面形状である。
(Sidewall)
The
その他、側壁部41には、端子金具を固定できる端子台(図示せず)を設けても良い。例えば、図1に示すケース4の上部開口部で、外側コア部33の略台形状面を覆うように庇状部を設け、その庇状部の上面を端子台として利用すると良い。
In addition, you may provide the terminal stand (not shown) which can fix a terminal metal fitting in the
(取り付け箇所)
側壁部41の設置側の領域は、底板部40と同様に、四隅のそれぞれから突出するフランジ部411を備える取り付け箇所が形成され、各フランジ部411には、ボルト孔411hが設けられている。ボルト孔411hは、側壁部41の構成材料のみにより形成すれば良い。その他、フランジ部411の位置に金属筒をインサート成形し、当該金属筒をボルト孔411hとして利用しても良い。その場合、フランジ部411のクリープ変形を抑制できる。
(Installation point)
As in the case of the
ボルト以外の底板部40と側壁部41との連結方法として、適宜な接着剤を利用しても良い。接着剤を利用する場合、底板部40と側壁部41のいずれか一方に凸部を形成し、他方には当該凸部に嵌合する凹部を形成し、底板部40に対する側壁部41の位置を一義的に決められるようにしておくことが好ましい。この場合、側壁部41にはボルト孔411hを形成せずに、固定対象に対するリアクトル1の固定は、底板部40を固定対象にボルト締めすることで行なうと良い。そうすることで、後述するように底板部40を金属材料で、側壁部41を樹脂材料で形成する場合、ボルト締めによる樹脂材料のクリープ変形を抑制でき、固定対象に対するリアクトル1の固定状態がゆるむことを抑制できる。
As a method for connecting the
(材質)
ケース4の構成材料は、例えば、金属材料とすることができる。金属材料は一般に、優れた熱伝導性を有するため、放熱性に優れたケース4を作製することができる。具体的な金属材料としては、例えば、アルミニウム、マグネシウム、銅、銀や、それらの合金、あるいはステンレスなどを利用することができる。特に、アルミニウムやその合金であれば、軽量で耐食性に優れたケース4を作製することができる。金属材料によりケース4を形成する場合、ダイキャストといった鋳造の他、プレス加工などの塑性加工により形成することができる。
(Material)
The constituent material of the case 4 can be a metal material, for example. Since the metal material generally has excellent thermal conductivity, the case 4 having excellent heat dissipation can be produced. Specific metal materials that can be used include, for example, aluminum, magnesium, copper, silver, alloys thereof, and stainless steel. In particular, if aluminum or an alloy thereof is used, the case 4 that is lightweight and excellent in corrosion resistance can be produced. When the case 4 is formed of a metal material, it can be formed by plastic working such as press working in addition to casting such as die casting.
また、ケース4の構成材料として、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ウレタン樹脂、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)樹脂など非金属材料を利用することもできる。これらの樹脂材料は、電気絶縁性に優れるものが多いことから、組合体10とケース4との間の絶縁性を高められる。これら樹脂材料にセラミックスからなるフィラー(後述する封止樹脂のフィラーを参照)を混合した形態とすると、放熱性を向上することができる。樹脂によりケース4を形成する場合、射出成形を好適に利用することができる。
Further, as the constituent material of the case 4, a non-metallic material such as polybutylene terephthalate (PBT) resin, urethane resin, polyphenylene sulfide (PPS) resin, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin can be used. Since many of these resin materials are excellent in electrical insulation, the insulation between the
ここで、ケース4を構成する底板部40の構成材料と側壁部41の構成材料は、適宜選択することができる。底板部40と側壁部41とを同種の構成材料で作製しても良いし、異種の構成材料で作製しても良い。特に、底板部40をアルミニウムなどの金属材料、側壁部41をPBT樹脂などの樹脂材料で構成することが好ましい。そうすることで、底板部40を介して組合体10の熱を速やかに冷却ベース(リアクトル1が取り付けられる固定対象)に放熱でき、かつ、側壁部41により組合体10を外部から効果的に絶縁することができる。
Here, the constituent material of the
[封止樹脂]
ケース4内には、絶縁性樹脂からなる封止樹脂を充填する。その際、巻線2wの端部は、ケース4の外部に引き出して、封止樹脂から露出させる。封止樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などを挙げることができる。この封止樹脂には、絶縁性および熱伝導性に優れるフィラー、例えば、窒化珪素、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ほう素、ムライト、及び炭化珪素から選択される少なくとも1種のセラミックスからなるフィラーを含有させ、封止樹脂の放熱性を向上させておくことが好ましい。
[Sealing resin]
The case 4 is filled with a sealing resin made of an insulating resin. At that time, the end of the winding 2 w is pulled out of the case 4 and exposed from the sealing resin. Examples of the sealing resin include an epoxy resin, a urethane resin, and a silicone resin. This sealing resin contains a filler excellent in insulation and thermal conductivity, for example, a filler made of at least one ceramic selected from silicon nitride, alumina, aluminum nitride, boron nitride, mullite, and silicon carbide. It is preferable to improve the heat dissipation of the sealing resin.
ケース4内に封止樹脂を充填する場合、未硬化の樹脂が底板部40と側壁部41との隙間から漏れることを防止するために、パッキン6を配置することが好ましい。本実施形態におけるパッキン6は、コイル部材2と磁性コア3との組合体10の外周に係合可能な大きさを有する環状体であり、合成ゴムから構成されるものを利用しているが、適宜な材質のものが利用できる。
When the case 4 is filled with the sealing resin, the packing 6 is preferably disposed in order to prevent the uncured resin from leaking through the gap between the
以上説明したリアクトル1は、電気自動車やハイブリッド自動車などの電力変換装置に使用できる。このような用途のリアクトルの通電条件は、最大電流(直流):100A〜1000A程度、平均電圧:100V〜1000V程度、使用周波数:5kHz〜100kHz程度である。
The
≪リアクトルの製造≫
上記構成を備えるリアクトル1は、以下のようにして製造することができる。
≪Manufacture of reactors≫
The
まず、コイル部材2と磁性コア3とを組み合わせることで組合体10を形成する。具体的には、図2に示すように分割コア31mとギャップ板31gとを常温硬化性の弾性接着剤で接着することで内側コア部31(32)を形成する。
First, the combined
次に、作製した内側コア部31(32)の外周に内側ボビン51(52)を配置させた状態で、内側コア部31(32)を各コイル2a(2b)に挿入する。そして、枠状ボビン53を介して、内側コア部31,32の一端同士を繋ぐように外側コア部33を配置すると共に、枠状ボビン54を介して、内側コア部31,32の他端同士を繋ぐように外側コア部34を配置して、組合体10を形成する。内側コア部31(32)の端面は、枠状ボビン53(54)の開口部から露出されて外側コア部33(34)の内側の端面に接触する。内側コア部31(32)と外側コア部33(34)との接着にも、常温硬化性の弾性接着剤を利用すると良い。
Next, the inner core part 31 (32) is inserted in each
一方、図1に示すようにアルミニウム板を所定の形状に打ち抜いて底板部40を形成し、一面に所定の形状の接着剤を兼ねる放熱層42をスクリーン印刷により形成する。そして、この放熱層42の上に、上述のようにして組み立てた組合体10を載置することで、組合体10を底板部40に固定する。ここで、外側コア部33,34のコア設置面と放熱層42との接着だけでなく、コイル2a,2bのコイル設置面と放熱層42との接着にも常温硬化性の弾性接着剤を用いてもかまわない。
On the other hand, as shown in FIG. 1, an aluminum plate is punched into a predetermined shape to form a
他方、射出成形などにより所定の形状に構成した側壁部41を、上記組合体10の外周を囲むように組合体10の上方から被せる。その際、底板部40の外縁部に沿うようにパッキン6を配置しておく。そして、別途用意したボルト(図示せず)により、底板部40と側壁部41とを一体化する。この工程により、箱状のケース4が組み立てられると共に、ケース4内に組合体10が収納された状態とすることができる。
On the other hand, a
最後に、ケース4内に封止樹脂を充填して、封止樹脂を硬化させることで、リアクトル1を完成させる。 Finally, the reactor 4 is completed by filling the case 4 with a sealing resin and curing the sealing resin.
≪効果≫
以上説明した構成を備えるリアクトル1は、簡単かつ短時間で作製することができる。それは、磁性コア3の組み立ての際、コア片31m,33,34とギャップ板31gとの接合に常温硬化性の弾性接着剤を利用しているためである。常温硬化性の弾性接着剤を利用すれば、熱硬化性接着剤を使用してコア片31m,33,34とギャップ板31gとを接合する場合に必要であった硬化処理を省略でき、その硬化処理の分だけ、リアクトル1の作製工程を短縮できる。
≪Effect≫
The
また、本実施形態のリアクトル1では、使用に伴う騒音を抑制することができる。それは、コア片31m,33,34とギャップ板31gとの接合に弾性を有する接着層7が利用されており、その接着層7によってコア片31m,33,34自身の振動が抑制され、かつ隣接するコア片31m,33,34同士や、コア片31m,33,34とギャップ板31gの接触も抑制されるからである。さらに、本実施形態のリアクトル1では、コア片(外側コア部)33,34のコア設置面と、底板部40の放熱層42との接合にも弾性を有する接着層8が利用されているため、磁歪による外側コア部33,34のコイル軸方向への伸縮を抑制できる。その結果、外側コア部33,34の振動を抑制できるし、外側コア部33,34と底板部40との接触も抑制することができる。
Moreover, in the
なお、上述した実施形態は、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であり、上述した構成に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、ケース4を備えるリアクトル1を説明したが、ケース4を用いなくてもかまわない。
The above-described embodiment can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention, and is not limited to the above-described configuration. For example, in the embodiment described above, the
本発明リアクトルは、ハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池自動車などの車載用コンバータといった電力変換装置の構成部品に好適に利用することができる。 The reactor of the present invention can be suitably used for components of power conversion devices such as in-vehicle converters such as hybrid vehicles, electric vehicles, and fuel cell vehicles.
1 リアクトル
2 コイル部材 2a,2b コイル 2r コイル連結部 2w 巻線
3 磁性コア
31,32 内側コア部 31m 分割コア(コア片) 31g ギャップ板
33,34 外側コア部(コア片)
4 ケース
40 底板部 400 フランジ部 400h ボルト孔
42 放熱層
41 側壁部 411 フランジ部 411h ボルト孔
5 ボビン
51,52 内側ボビン 51a,51b ボビン片
53,54 枠状ボビン 54f フランジ部
6 パッキン
7,8 接着層
10 組合体
DESCRIPTION OF
4
Claims (6)
前記磁性コアは、複数のコア片と、コア片の間に介在されるギャップ板とを組み合わせることで形成されており、
前記コア片とギャップ板との間に、常温硬化性の弾性接着剤からなる接着層を備えることを特徴とするリアクトル。 A reactor comprising a combination of a coil member having a pair of coils connected in parallel and an annular magnetic core penetrating the inside of both coils,
The magnetic core is formed by combining a plurality of core pieces and a gap plate interposed between the core pieces,
A reactor comprising an adhesive layer made of a room temperature curable elastic adhesive between the core piece and the gap plate.
前記ケースは、
前記組合体の周囲を囲む側壁部と、
前記側壁部とは別部材の底板部と、
前記底板部のケース内面側に形成され、当該底板部と前記コイルとの間に介在される放熱層と、
を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のリアクトル。 A case for storing the combined body therein;
The case is
A side wall surrounding the periphery of the combination;
A bottom plate that is a separate member from the side wall;
Formed on the case inner surface side of the bottom plate portion, and a heat dissipation layer interposed between the bottom plate portion and the coil,
The reactor of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
組み合わせることで前記磁性コアとなる複数のコア片と、コア片の間に介在されるギャップ板とを用意し、
前記コア片とギャップ板とを常温硬化性の弾性接着剤により接着することで、前記磁性コアを作製することを特徴とするリアクトルの製造方法。 A reactor manufacturing method for producing a reactor including a combination of a coil member having a pair of coils connected in parallel and an annular magnetic core penetrating the inside of both coils,
Prepare a plurality of core pieces to be the magnetic core by combining, and a gap plate interposed between the core pieces,
A method of manufacturing a reactor, wherein the magnetic core is manufactured by bonding the core piece and a gap plate with an elastic adhesive curable at room temperature.
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