JP2016134507A - リアクトル用コア - Google Patents

Abstract

【課題】リアクトル用コアのブロック同士の平面上のズレおよび電磁加振力に対する耐振動性・耐衝撃性向上。【解決手段】隣接する２つのＩ字状コアブロックもしくは、同コアブロックとＵ字状コアブロックにおいて、第一コアブロックの突出部は、第二コアブロックの第二対向面に当接し、第二コアブロックの突出部は、第一コアブロックの第一対向面に当接し、該突出部の突出部当接面は少なくとも一部が当接することにより、該隣接する２つのＩ字状コアブロック同士もしくはＩ字状コアブロックとＵ字状コアブロック間は高精度に接続され、電磁加振力に対する耐振動性・耐衝撃性を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、高精度な接合が可能かつ振動の抑制に優れたリアクトル用コアに関するものである。

従来から、車載用のインバータ、DC-DCコンバータ等の電力変換装置等にリアクトルが用いられている。
リアクトルとしては、磁性体からなる環状のコアにコイルを巻回して構成されたものがある。例として、複数のコアブロックを互いに接合して略長円形状に形成したリアクトル用コアが挙げられる。各コアブロック間には、非磁性体材料からなるギャップ板が配置されており、これによってコア内に磁気飽和を防止するための複数のギャップを形成している。

この改善案として、特許文献１には、隣接する一対のコアブロックにおいて、一方から他方へと複数の円柱状の突出部が形成されており、それによる容易なギャップ形成を可能としたものもある。

特開２０１２−２８６１４号公報

しかしながら、上記特許文献１では、複数の突出部によってのみ接合されるため、コアブロックの軸心直交方向の位置決めが困難であり、位置決め治具を必要とする。また、第一コアブロックの突出部が第二コアブロックの端面との接着面となるため接着面積が小さく、コアブロックの軸心直交方向の接着面のみを持つため、衝撃や振動に対する接着強度が低いという問題があった。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、位置決め治具を用いることなくコアブロック同士を精度よく当接させた状態で接合することができ、耐衝撃性・耐振動性に優れたリアクトル用コアを提供しようとするものである。

突出部を有する第一、第二のコアブロックを有し、前記第一、第二のコアブロックの突出部同士の少なくとも一部が当接していて、かつ一方の前記突出部が他方のコアブロックの対向面に当接しているリアクトル用コアである。
一方もしくは双方の前記突出部が、ギャップ板を介して他方のコアブロックの前記対向面に当接している請求項１に記載のリアクトル用コアであると良い。

本発明のリアクトル用コアにおいて、隣接する第一と第二コアブロックは、それぞれ対向面が対向するよう配置されている。そして、該第一コアブロックに設けられた突出部上面の該第二コアブロックの対向面への接合、該第二コアブロックに設けられた突出部上面の該第一コアブロックの対向面への接合および、該突出部の側面同士の接合により、位置決め治具を使用せずにコアブロックの高精度接合が可能であり、耐振動性・耐衝撃性の高いリアクトル用コアが実現できる。

実施例１における、リアクトル用コアの構造を示す説明図。 実施例１における、コアブロックの接合部分を示す拡大説明図。 図２におけるＡ−Ａ線矢視断面図。 実施例１における、コアブロックを接合する工程を示す説明図。 実施例２における、コアブロックの接合部分を示す拡大説明図。 実施例３における、コアブロックの接合部分を示す拡大説明図。 実施例４における、コアブロックの接合部分を示す拡大説明図。

本発明において、リアクトル用コアは、例えば、車両用のインバータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の電力変換装置等に用いることが出来る。
また、コアブロックの突出部は、該コアブロック間の当接部の応力を分散・緩和させる効果を十分に発揮することが出来るように、その配設位置、配設パターン等を設定すればよい。例えば、第一コアブロックに設けられた突出部上面の第二コアブロックの対向面への当接、該第二コアブロックに設けられた突出部上面の該第一コアブロックの対向面への当接および該突出部同士の側面の当接により配置することができる。

また、隣接するコアブロック同士は、第一コアブロックに設けられた突出部上面を第二コアブロックの対向面に当接させた状態および該第二コアブロックに設けられた突出部上面を該第のコアブロックの対向面に当接させた状態で接合されている。隣接するコアブロック同士を接合する方法は、様々な方法を採用することができる。例えば、第一コアブロックに設けられた突出部上面を第二コアブロックの対向面および、該第二コアブロックの突出部上面を該第一コアブロックの対向面に対して接着剤等を用いて接着固定することにより、接合することができる。

また、コアブロック間に形成される上記ギャップは、突出部の突出長さ、大きさを変更することにより、そのギャップ長を容易に調整することができる。これにより、リアクトル用コアの磁気特性を容易に調整することができる。
また、コア内に設ける上記ギャップの個数によってもリアクトル用コアの磁気特性を調整することができる。

また、コアブロックの対向面と突出部上面の間に非磁性体材料からなるギャップ板を配置することで、当接部の耐振動性・耐衝撃性を損なわず、ギャップ長の調整をすることができる。

また、突出部は、角柱状に形成されているとよい。
上記突出部を角柱状とすることにより、突出部の側面同士を当接させることができ、コアブロック間の当接部の高い耐振動性・耐衝撃性を発揮することができる。
なお、上記突出部は、上記の効果を十分に発揮することができれば、その他の種々様々な形状を採用することができる。

本発明の実施例にかかるリアクトル用コアについて、図を用いて説明する。
本例のリアクトル用コア１は、図１、図２の示すごとく、磁性材料からなる複数のＵ字状コアブロック３０と複数のＩ字状コアブロック３１を互いに接合して環状に形成されたコア３を有する。
隣接する２つのＩ字状コアブロック３１、または隣接するＵ字状ブロックとＩ字状ブロックは、それぞれに設けた対向面３１１，３１２（突出部を除いたコアブロックの上面）がコア３の軸心方向において対向するよう配置されている。第一対向面３１１には、第二対向面３１２に向かって突出する突出部３２１が設けられ、第二対向面３１２には、第一対向面３１１に向かって突出する突出部３２２が設けられている。また、突出部同士は突出部当接面３４１，３４２（突出部の側面）を介して少なくとも一部が互いに当接しており、かつ突出部３２１が第二対向面３１２に当接しており、かつ突出部３２２が第一対向面３１１に当接している。また、第一対向面３１１と第二対向面３１２との間には、ギャップ３３が形成されている。
以下、これを詳説する。

図１に示すごとく、リアクトル用コア１は、例えば、車両用のインバータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の電力変換装置等に用いられるものである。

図１に示すごとく、コア３は、複数のＵ字状コアブロック３０と複数のＩ字状コアブロック３１により構成されている。各コアブロック３０，３１は、磁性粉末であるＳｉ含有鉄粉を圧縮成形してなる圧粉磁心が好ましい。
本例のコア３は、平面視において、２つのＵ字状コアブロック３０と４つのＩ字状コアブロック３１を組み合わせて構成されている。具体的には、コア３は、２つのＩ字状コアブロック３１を接合した両端部を２つのＵ字状コアブロック３０により連結して形成されている。また、各コアブロック３０，３１は、いずれも軸心方向に直交する断面が四角形に形成されている。

図１に示すごとく、各Ｕ字コアブロック３０および各Ｉ字状コアブロック３１は、軸心方向における両端面に、隣接するＵ字状コアブロック３０もしくはＩ字状コアブロック３１に対向する第一対向面３１１及び第二対向面３１２を有する。
また、隣接する２つのＩ字状コアブロック３１もしくは隣接するＵ字状コアブロック３０とＩ字状コアブロック３１は、一方のＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第一対向面３１１と、他方のＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第二対向面３１２とが軸心方向において対向するよう配置されている。

図２に示すごとく、隣接する２つのＩ字状コアブロック３１もしくは隣接するＵ字状コアブロック３０とＩ字状コアブロック３１において、一方のＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第一対向面３１１には、他方のＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第二対向面３１２に向かって突出する突出部３２１が設けられており、また、一方のＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第二対向面３１２には、他方のＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第一対向面３１１に向かって突出する突出部３２２が設けられている。
図３に示すごとく、突出部３２１，３２２は、Ｉ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第一対向面３１１、第二対向面３１２において１つずつ設けられている。突出部３２１，３２２は、軸心方向に直交するようにコアブロックを当接した場合、突出部当接面３４１，３４２（突出部の側面）を介して互いに当接する状態で配置されている。また、突出部３２１，３２２は、角柱状に形成されている。

図２に示すごとく、一方のＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第一対向面３１１に設けられた突出部３２１は、他方のＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第二対向面３１２に対して当接しており、一方のＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第二対向面３１２に設けられた突出部３２２は、他方のＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第一対向面３１１に対して当接している。また、双方の突出部３２１，３２２は互いに突出部当接面３４１、３４２を介して当接している。本例では、接着剤２により接着固定されている。なお、接着剤２としては、エポキシ系接着剤を用いた。
これにより、図１に示すごとく、複数のＩ字状コアブロック３１とＵ字状コアブロック３０が互いに接合され、全体として環状のコア３となっている。

図２に示すごとく、一方のＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第一対向面３１１と他方のＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第二対向面３１２との間には、突出部３２１，３２２以外の部分に空間（隙間）が形成されている。そして、このＩ字状コアブロック３１間、もしくはＩ字状コアブロック３１とＵ字状コアブロック３０間の空間（隙間）が磁気飽和を防止するためのギャップ３３を形成している。これにより、図１に示すごとく、コア３内には、複数のギャップ３３が設けられている。

次に、本例のリアクトル用コア１の製造方法について簡単に説明する。
本例のリアクトル用コア１を製造するに当たっては、図４に示すごとく、第一対向面３１１に突出部３２１を、第二対向面３１２に突出部３２２を設けたＵ字状コアブロック３０とＩ字状コアブロック３１を準備する。
なお、Ｕ字状コアブロック３０，Ｉ字状コアブロック３１は、磁性粉末であるＳｉ含有鉄粉を所望の形状に圧縮成形することにより作製する。

次いで、Ｉ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の突出部３２１に設けられた突出部当接面３４１を隣接するＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の突出部３２２に設けられた突出部当接面３４２に対して当接させ、接着剤２を用いて接着固定する（図２参照）。これにより、隣接するＩ字状コアブロック３１同士もしくはＩ字状コアブロック３１とＵ字状コアブロック３０を接合する。そして、複数のＵ字状コアブロック３０と複数のＩ字状コアブロック３１を互いに接合しており、Ｕ字状コアブロック３０とＩ字状コアブロック３１間、または２つのＩ字状コアブロック３１間にギャップ３３を形成した環状のコア３を得る（図１参照）。
以上により、図１に示すリアクトル用コア１を得る。

次に、本例のリアクトル用コア１における作用効果について説明する。
本例のリアクトル用コア１において、隣接する２つのＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０とＩ字状コアブロック３１は、一方のＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第一対向面３１１と他方のＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第二対向面３１２とが対向するよう配置されている。そして、一方のＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第一対向面３１１には、他方のＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第二対向面３１２に向かって突出する突出部３２１が設けられ、一方のＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第二対向面３１２には、他方のＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第一対向面３１１に向かって突出する突出部３２２が設けられている。また、突出部３２１，３２２は突出部当接面３４１，３４２を介して少なくとも一部が当接しており、かつ第一と第二対向面３１１，３１２に当接している状態で、隣接する２つのＩ字状コアブロック３１同士もしくはＵ字状コアブロック３０とＩ字状コアブロック３１が接合されている。

そのため、一方のＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第一対向面３１１と他方のＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第二対向面３１２との間、すなわち、２つのＩ字状コアブロック３１間もしくはＩ字状コアブロック３１とＵ字状コアブロック３０間には、突出部３２１，３２２以外の部分に空間（隙間）が形成され、その空間が磁気飽和を防止するためのギャップ３３となっている。これにより、従来のようなギャップ形成用の部品等を用いることなく、２つのＩ字状コアブロック３１間もしくはＩ字状コアブロック３１とＵ字状コアブロック３０間にギャップ３３を形成することができる。その結果、簡易な構成でありながら、コア３内に磁気飽和を防止するための複数のギャップ３３を容易に形成することができる。

また、本例では、対向するＩ字状コアブロック３１同士もしくは対向するＩ字状コアブロック３１とＵ字状コアブロック３０の突出部３２１，３２２が突出部当接面３４１，３４２を介して少なくとも一部が当接している。そのため、両者を十分かつ確実に当接させた状態で接合することができる。
また、突出部３２１，３２２が突出部当接面３４１，３４２を介して少なくとも一部が当接していることにより、Ｉ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の突出部を起点に出来るので、２つのＩ字状コアブロック３１間もしくはＩ字状コアブロック３１とＵ字状コアブロック３０間の当接部の耐振動性・耐衝撃性を向上させることができる。
そのため、２つのＩ字状コアブロック３１同士もしくはＩ字状コアブロック３１とＵ字状コアブロック３０を精度良く当接させた状態で接合することができる。これにより、Ｉ字状コアブロック３１間もしくはＩ字状コアブロック３１とＵ字状コアブロック３０間に作用する磁気吸引力による振動がＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の歪み、損傷等に起因して悪化することを防止することができる。

また、本例では、Ｉ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第一対向面３１１に設けた突出部３２１および第二対向面３１２に設けた突出部３２２は、角柱状に形成されている。突出部３２１，３２２を角柱状とし、突出部当接面３４１，３４２を当接させることにより、２つのＩ字状コアブロック３１間もしくはＩ字状コアブロック３１とＵ字状コアブロック３０間の当接部の応力を分散・緩和させる効果をより有効に発揮することができる。もちろん、突出部３２１，３２２は、Ｉ字状コアブロック３１間もしくはＩ字状コアブロック３１とＵ字状コアブロック３０間の当接部の耐振動性・耐衝撃性を向上させる効果を十分に発揮することができれば、その他の種々様々な形状（例えば、多角柱状等）を採用することができる。

また、Ｉ字状コアブロック３１とＵ字状コアブロック３０は、磁性粉末であるＳｉ含有鉄粉を圧縮成形してなる圧粉磁心である。そのため、Ｉ字状コアブロック３１とＵ字状コアブロック３０を例えば積層鋼板等により構成した場合に比べて、材料コスト、製造コストが安価となる。また、形状自由度が高いため、複雑な形状にも容易に対応することができる。

このように、本例によれば、簡易な構成でコア３内にギャップ３３を形成することができ、さらにＩ字状コアブロック３１同士もしくはＩ字状コアブロック３１とＵ字状コアブロック３０間を、治具を用いることなく精度良く当接させた状態で接合することができるリアクトル用コア１を提供することができる。

本例は、図５に示すごとく、Ｉ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第一対向面３１１に設ける突出部３２１、または第二対向面３１２に設ける突出部３２２の構成を変更した例である。
Ｉ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第一対向面３１１と突出部３２２の間、またはＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第二対向面３１２と突出部３２１の間に空間（隙間）が形成されている。そして、Ｉ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第一対向面３１１と突出部３２２の間、またはＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第二対向面３１２と突出部３２１の間の空間（隙間）が磁気飽和を防止するためのギャップ３３を形成している。これにより、ギャップ長を変更することなく、磁気飽和を防止することが出来る。

なお、本例では、図６に示すごとく、Ｉ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第一対向面３１１と突出部３２２の間、またはＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第二対向面３１２と突出部３２１の間の空間（隙間）にギャップ板を配設することができる。
これにより必要なギャップ長を確保しつつ、Ｉ字状コアブロック３１間もしくはＩ字状コアブロック３１とＵ字状コアブロック３０間の当接部の応力を分散・緩和させる効果を十分に発揮することが出来る。

なお、本例では、図７に示すごとく、Ｉ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第一対向面３１１と突出部３２２の間、かつＩ字状コアブロック３１もしくはＵ字状コアブロック３０の第二対向面３１２と突出部３２１の間の空間（隙間）にギャップ板を配設することができる。
これにより必要なギャップ長を確保しつつ、Ｉ字状コアブロック３１間もしくはＩ字状コアブロック３１とＵ字状コアブロック３０間の当接部の応力を分散・緩和させる効果を十分に発揮することが出来る。

１ リアクトル用コア
２ 接着剤
３ コア
３０ Ｕ字状コアブロック
３１ Ｉ字状コアブロック
３１１，３１２ 対向面
３２１，３２２ 突出部
３３ ギャップ
３４１、３４２ 突出部当接面
４ ギャップ板

Claims (2)

1. 突出部を有する第一、第二のコアブロックを有し、前記第一、第二のコアブロックの突出部同士の少なくとも一部が当接していて、かつ一方の前記突出部が他方のコアブロックの対向面に当接しているリアクトル用コア。
2. 一方もしくは双方の前記突出部が、ギャップ板を介して他方のコアブロックの前記対向面に当接している請求項１に記載のリアクトル用コア。

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