JP2014120559A - 磁性体コア - Google Patents

Abstract

【課題】磁性体材料で本体部を形成したとしても、コイルが損傷するおそれを低減しつつ、ノイズ成分の除去特性が低下することを防止する。
【解決手段】磁性体コア１０は、磁性体材料により筒状に形成され、その内周面１２がバスバー１５が貫通する貫通孔１３となる本体部１１と、本体部１１にバスバー１５の貫通方向に沿って設けられ、バスバー１５に流れる電流により本体部１１内に生じる磁界を遮る１つのギャップ１４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁性体コアに関する。

従来、バスバーを流れる大電流に起因する高周波のノイズ成分を除去するため、バスバーに磁性体コアを設けるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ところで、バスバーで端子間を接続する際、バスバーを屈曲させる必要が出てくるが、屈曲したバスバーに磁性体コアをとりつけることは困難でなる。そのため、一般的には、磁性体コアは、例えば２つのコア部材を用いてそれらを組み合わせることにより形成される。この場合、ノイズ成分を効率よく除去するためには、それぞれのコア部材を密に接触させる必要がある。

特開２００５−９３５３６号公報

しかしながら、磁性体コアは、一般的には磁性体材料を焼結することにより形成されている。このため、焼結縮みによってその寸法が必ずしも一致しなかったり、コア部材の接触面の平滑度が低かったりすること等により、コア部材同士を密に接触させることができず、ノイズ成分の除去特性が低下してしまうおそれがある。また、振動によりコア部材同士が接触することで磁性体コアが損傷するおそれもある。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁性体材料で本体部を形成したとしても、コイルが損傷するおそれを低減しつつ、ノイズ成分の除去特性が低下することを防止する磁性体コアを提供することにある。

請求項１記載の発明では、磁性体材料により筒状に形成され、その内周面がバスバーが貫通する貫通孔となる本体部と、前記本体部に前記バスバーの貫通方向に沿って設けられ、前記バスバーに流れる電流により前記本体部内に生じる磁界を遮る１つのギャップと、を備える。つまり、本体部は、ギャップにて不連続となるものの、単一部材にて構成されている。このため、本体部を磁性体材料を焼結して形成したとしても、焼結縮みによる影響を受けることがない。したがって、ノイズ成分の除去特性が低下することを抑制することができる。

請求項２記載の発明では、前記ギャップを充填する第１の充填部材をさらに備えるので、磁性体コアに振動が加わった場合でも、本体部が破損するおそれを低減することができる。
請求項３記載の発明では、前記貫通孔において、当該貫通孔を貫通する前記バスバーと前記本体部との間を充填する第２の充填部材をさらに備えるので、バスバーと本体部との位置関係が固定され、絶縁性を確保することができる。

第１実施形態による磁性体コアを概略的に示す図 磁性体コアに生じる磁界を概略的に示す図 第１実施形態の変形例による磁性体コアに第１の充填部材を設けた状態を概略的に示す図 磁性体コアに第２の充填部材を設けた状態を概略的に示す図 第２実施形態による磁性体コアを概略的に示す図 磁性体コアに生じる磁界を概略的に示す図 磁性体コアに第１の充填部材を設けた状態を概略的に示す図 磁性体コアに第２の充填部材を設けた状態を概略的に示す図

本発明の複数の実施形態による磁性体コアについて図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
以下、第1実施形態について図１および図２を参照しながら説明する。本実施形態に係る磁性体コアは、例えば電気自動車やハイブリッド自動車の駆動源である走行用の三相交流モータの電力供給部や、そのモータの制御装置への電力供給部等に使用されることを想定している。

図１に示すように、磁性体コア１０は、四角筒状に形成された本体部１１を備えている。この本体部１１は、磁性体材料により形成されており、その４つの内周面１２によって貫通孔１３が形成されている。本実施形態では、磁性体材料としてフェライトを採用している。また、本体部１１には、１つのギャップ１４が形成されている。このギャップ１４は、貫通孔１３に沿って、すなわち、図２に示すようにバスバー１５の貫通方向に沿って設けられている。これにより、本体部１１は、ギャップ１４が形成されている部位においてのみ不連続となった単一部材で構成されている。

図２に示すように、バスバー１５は、平板状の例えば銅等の導電性材料で形成されており、各種の装置において端子間を接続する電流路として用いられる。このバスバー１５に矢印Ｅにて示す向きに電流（ノイズ電流）が流れると、バスバー１５の周囲に磁界が発生する。そして、その磁界は、矢印Ｍにて示すように磁性体材料で形成されバスバー１５の周囲を覆っている本体部１１に取り込まれる。このとき、バスバー１５に流れる電流が大きいほど、本体部１１が磁気を取り込む能力(飽和磁束密度)を超えて磁気飽和し易くなる。そして、本体部１１が磁気飽和してしまうと、それ以上のノイズ成分の除去効果がなくなってしまう。

そこで、磁性体コア１０の本体部１１には、ギャップ１４が設けられている。このギャップ１４は、所定の距離を介して本体部１１の一辺が互いに対向することで形成されており、透磁率の低い空気が存在する領域となる。このため、ギャップ１４は、本体部１１内に取り込まれた磁界に対して磁気抵抗となる。その結果、本体部１１内に取り込まれる磁界が少なくなり、本体部１１の磁気飽和が抑制され、ノイズ成分の除去効率を向上させることができる。なお、ギャップ１４の距離は、必要とするノイズ成分等に応じて適宜設定すればよい。

このような磁性体コア１０によれば、本体部１１を単一部材で形成し、その本体部にギャップ１４を１つだけ設けている。このため、従来構成とは異なり、複数のコア部材を接触させる必要がないので、寸法精度や平滑度に起因するノイズ成分の除去効果の低下が発生しない。すなわち、ノイズ成分の除去効率が低下することを防止できる。

また、本体部１１を単一部材で構成しているので、バスバー１５を振動が加わる環境下で使用する場合であっても、従来構成とは異なりコア部材同士の接触による破損等が生じることない。換言すると、本実施形態の磁性体コア１０であれば、耐振動性を向上させることができる。これは、例えば例えば電気自動車やハイブリッド自動車等に用いられる際に、非常に有意となる。
さらに、従来構成とは異なり複数のコア部材を保持するための保持部材等を設ける必要がないので、製品コストの低減を図ることができるとともに、磁性体コア１０を含むバスバーアセンブリの小型化をも図ることができる。

（第１実施形態の変形例）
以下、第1実施形態の変形例について図３および図４を参照しながら説明する。なお、磁性体コアの構成は第１実施形態と共通するので、図２も参照しながら説明する。

図３に示すように、磁性体コア１０のギャップ１４には、充填部材１６（第１の充填部材に相当する）が設けられている。この充填部材１６は、絶縁性を有する樹脂材料にて形成されている。樹脂材料としては、射出成形等が容易となるように、また熱耐性を考慮して、例えば２００℃における溶融温粘度が７５０ｄＰａ−Ｓとなるような材料が好ましい。なお、防振性、求振性、熱伝導性あるいは吸熱性等を考慮して、エラストマー等の材料を用いてもよい。

また、充填部材１６および後述する充填部材１７の材料としては、熱伝導性が相対的に低い材料と、相対的に高い材料とを使い分けることができる。磁性体コア１０は、温度が高くなると磁界を取り込む能力が低下する。そのため、バスバー１５が発熱してその熱が磁性体コア１０に伝わると、ノイズ成分の除去効率が低下するおそれがある。つまり、ノイズ成分の除去効率を低下させないためには、充填部材１６や充填部材１７を熱伝導性が相対的に低い材料で形成することが望ましい。

その一方で、磁性体コア１０は、その周囲を樹脂材料等でモールドし、外部のケース等に接触させて放熱可能な環境で使用されることも多い。その場合、充填部材１６や充填部材１７を熱伝導性が相対的に高い材料で形成しておけば、バスバー１５にて発生した熱が外部に放出されることで磁性体コア１０の温度の上昇を抑制でき、ノイズ成分の除去効率が低下することを防止できる。

このように、充填部材１６および充填部材１７の材料は、必要とするノイズ成分の除去効率や設置される環境等に応じて、適宜選択することができる。
このような充填部材１６を用いることで、磁性体コア１０の本体部１１に振動が加わったとしても、ギャップ１４の距離が変動することが防止され、ノイズ成分の除去効率が変化すること、および、除去特性が変化して除去すべきノイズ成分を除去できなることを防止できる。なお、充電部材１６を弾性を有する材料にて形成し、充填部材１６にて振動を吸収や減衰させる構成としてもよい。

また、ギャップ１４を充填しない場合には振動により本体部１１が損傷する可能性が考えられるものの、ギャップ１４を充填部材１６で充填することにより、本体部１１がその全周において固定され、損傷するおそれを低減することができる。
また、図４に示すように、貫通孔１３内を充填部材１７（第２の充填部材）にて充填してもよい。この充填部材１７は、ギャップ１４を充填する充填部材１６と同じものを採用することができる。この充填部材１７により、バスバー１５と本体部１１との位置関係を固定することができるとともに、バスバー１５と本体部１１との間を絶縁することができる。なお、充填部材１６と充填部材１７とで異なる材料を用いても勿論よい。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について図５および図８を参照しながら説明する。なお、第２実施形態では、本体部の形状が第１実施形態と異なっている。

図５に示すように、第２実施形態の磁性体コア２０は、略円筒状に形成された本体部２１を備えている。そして、その内周面２２により貫通孔２３が形成されている。また、本体部２１には、１つのギャップ２４が形成されている。このギャップ２４は、貫通孔２３に沿って、すなわち、図６に示すようにバスバー２５の貫通方向に沿って設けられている。これにより、本体部２１は、ギャップ２４が形成されている部位においてのみ不連続となった単一部材で形成されている。

図６に示すように、バスバー２５は、その断面形状が略円形状に形成されている。このため、バスバー２５を屈曲させたとしても、屈曲部位における断面積の変化がすくないため、また、曲げ加工に伴うバスバー２５の波打ち等の変形も少なくなる。バスバー２５に角があると、該角部において電流の流れることができる断面積が該角部に向かって増加し、その後減少することになり、この増減によってバスバー２５の抵抗値が変化する。このような抵抗値の変化は、バスバー２５を流れる電流の流れ易さを変化させるため、当該変化部分において電流から放射ノイズが発生したり、電流が反射して新たなノイズを生み出す問題がある。

そこで、バスバー２５の断面形状を略円形状とすることで抵抗値が変化することがなくなり、放射ノイズが発生したり、電流が反射して電流の流れに逆行した新たなノイズ成分が発生することを防止できる。
また、本実施形態の磁性体コア２０のように本体部２１の断面形状を略円形状とすることにより、バスバー２５を流れる電流により発生する磁界を効率よく取り込むことが可能となり、ノイズ成分をより効率的に除去することができる。すなわち、ノイズ成分の除去効率を向上させることができる。

この場合、第１実施形態の変形例と同様に、図７に示すようにギャップ２４を充填部材２６（第１の充填部材に相当する）で充填したり、図８に示すように貫通孔２３を充填部材２７（第２の充填部材に相当する）で充填したりしてもよい。これにより、第１実施形態の変形例と同様に、ギャップ２４の距離が変動することが防止され、ノイズ成分の除去効率が変化すること、および、除去特性が変化して除去すべきノイズ成分を除去できなることを防止でき、また、本体部２１が損傷するおそれを低減できる等の効果を得ることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記した各実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲で次任意に変形又は拡張することができる。

例えば、第１実施形態のバスバー１５と第２実施形態の磁性体コア２０とを組み合わせたり、その逆の組み合わせとしたりしてもよい。
各実施形態における本体部およびバスバーの大きさは一例であり、その相対的な大きさの比率等は任意に設定することができる。例えば、第１実施形態では断面形状が略正四角形の本体部としたが、例えば断面形状が長方形となる形状としてもよい。これは、貫通孔の形状についても同様である。

図面中、１０は磁性体コア、１１は本体部、１２は内周面、１３は貫通孔、１４はギャップ、１５はバスバー、１６は充填部材（第１の充填部材）、１７は充填部材（第２の充填部材）、２０は磁性体コア、２１は本体部、２２は内周面、２３は貫通孔、２４はギャップ、２５はバスバー、２６は充填部材（第１の充填部材）、２７は充填部材（第２の充填部材）を示す。

Claims (3)

1. 磁性体材料により筒状に形成され、その内周面がバスバーが貫通する貫通孔となる本体部と、
   前記本体部に前記バスバーの貫通方向に沿って設けられ、前記バスバーに流れる電流により前記本体部内に生じる磁界を遮る１つのギャップと、
   を備えたことを特徴とする磁性体コア。
2. 前記ギャップを充填する第１の充填部材をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の磁性体コア。
3. 前記貫通孔において、当該貫通孔を貫通する前記バスバーと前記本体部との間を充填する第２の充填部材をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の磁性体コア。

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