JP4736554B2 - リアクトル装置 - Google Patents

Description

本発明は、リアクトル装置で発生する騒音の低減を図るための技術に関する。

一般的に、燃料電池車やハイブリッド自動車といった車両で用いられるリアクトルは、大電流・高電圧仕様であるため、大きな騒音が発生する傾向にある。

この騒音の元になる振動の発生原因としては、リアクトルのコア材料自体の磁歪によるものと、リアクトルにおけるギャップ部分で対向するコア同士間で働く電磁吸引力によるものとがある。そして、特にギャップ部分での電磁吸引力による振動は、電磁吸引力によりコア同士が引き付けられると、間に挟まっているギャップが縮められる方向に力が作用し、この力によりギャップ部分に介在されたギャップ部材の変形／きしみが発生し、リアクトル駆動周波数（例えば約１０ｋＨｚ）でこの電磁吸引力が繰り返されると、前記ギャップ部材の変形／きしみによる振動が生じ、非常に大きな音となり、大きな騒音となっていた。

この種のリアクトル構造は、一般にコアとギャップ部材とが接着剤で固定され、その外側にコイルが巻装されてリアクトルを構成し、それがリアクトルケースに収められた構造とされていた（例えば、特許文献１参照）。

このようなリアクトルにおいては、ギャップの精度が重要で、ギャップ部材に反りがあるとギャップ部分での振動発生原因ともなり、リアクトルにおけるギャップ部分での騒音を抑制すべく、ギャップ部材を環状に形成して剛性を小さくし、ギャップ部材の反り等による弊害を防止して、ギャップ部分での振動を抑制し、騒音の低減を図った構造のリアクトルが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−７２１９８号公報 特開２０００−３５３６２６号公報

しかしながら、特許文献２に開示の構造のように、ギャップ部材とコアとの接着面が小さいと、却って電磁吸引力によるギャップ部材の変形／きしみが大きくなり、振動の発生源となるおそれがあり、また、ギャップ部材が割れるおそれもある。

そこで、本発明の解決すべき課題は、騒音の低減化に有効なリアクトル装置を提供する。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明では、ハイブリッド車または電気自動車に用いられ、コアおよびコイルを有するリアクトルが取付台部に取り付けられてなるリアクトル装置において、前記コアが空気層からなるギャップを挟んで対向配置される対のコア分割体からなり、前記対のコア分割体を相対的に位置決めするための位置決め部が前記取付台部に設けられており、前記位置決め部は、前記対のコア分割体の湾曲部の内周面とそれぞれ当たり、前記取付台部に対して相対的に位置固定された対の突起部を含む点にある。

また、請求項２の発明では、ハイブリッド車または電気自動車に用いられ、コアおよびコイルを有するリアクトルが取付台部に取り付けられてなるリアクトル装置において、前記コアが空気層からなるギャップを挟んで対向配置される対のコア分割体からなり、前記対のコア分割体を相対的に位置決めするための位置決め部が前記取付台部に設けられており、前記位置決め部は、前記対のコア分割体の湾曲部がそれぞれ嵌合され、前記取付台部に対して相対的に位置固定された対の凹溝部を含む点にある。

また、請求項３の発明では、請求項１及び請求項２のいずれかの発明に係るリアクトル装置において、前記対のコア分割体が、前記取付台部に接着剤で固定されている点にある。

また、請求項４の発明では、請求項３の発明に係るリアクトル装置において、前記接着剤は、高熱伝導性を有する点にある。

本発明によれば、コアが空気層からなるギャップを挟んで対向配置される対のコア分割体からなり、取付台部に各コア分割体を相対的に位置決めするための位置決め部が設けられている構造とされているため、位置決め部を利用して各コア分割体を取付台部にそれぞれ位置決め設置すれば、所望のギャップが容易に得られ、また、ギャップは空気層からなる構造であり、従来のようなギャップ部材が存在せず、従って、ギャップ部分で電磁吸引力が作用した場合であっても、ギャップ部材の変形／きしみが一切生じず、従来のようなギャップ部材の変形／きしみに起因する振動の発生が有効に防止でき、ここに騒音の低減化が有効に図れるという利点がある。

特に請求項１に記載の発明によれば、各突起部を利用して各コア分割体を取付台部上に配置すれば、容易に所望位置に位置決め設置することができる。

特に請求項２に記載の発明によれば、各凹溝部を利用して各コア分割体の湾曲部を嵌合することにより、容易に所望位置に位置決め設置することができる。

特に請求項３に記載の発明によれば、各コア分割体が、取付台部に接着剤で固定されている構造であり、各コア分割体の取り付け固定が容易に行える。

特に請求項４に記載の発明によれば、接着剤は、高熱伝導性を有する構造とされているため、各コア分割体の取付台部側への放熱も良好になされる。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態に係るリアクトル装置を図１ないし図３に基づいて説明する。図１はリアクトル装置１を示す一部断面側面図であり、図２はリアクトル装置１の蓋部２を除いた平面図であり、図３は図２の分解斜視図である。なお、図３においては、便宜上ケース３の側壁３ａ部分を省略している。

このリアクトル装置１は、例えば、ハイブリッド車または電気自動車の駆動用の電源系統（特に、昇圧コンバータ）に用いられるものであり、リアクトル５と、リアクトル５を収容するケース３と、ケース３上部を覆う蓋部２とを備えている。

前記リアクトル５は、コア６およびコイル７とからなり、図２や図３に示されるように、コア６は所定距離離隔した空気層からなるギャップ８を挟んで対向配置された直線部９ａと湾曲部９ｂとからなる平面視略Ｕ字状に形成された対のコア分割体９から構成され、全体としていわゆるトロイダル型に構成されている。

そして、各コア分割体９は、例えば、金属磁性粉末、または所定の絶縁被膜で覆った金属磁性粉末を樹脂で結合した圧粉磁性体により構成されており、圧粉磁性材料を所定の成型用の型に充填してプレス成形等により加圧、圧縮した後、加熱処理することにより形成されている。なお、コア分割体９を従来同様、珪素鋼板を積層することにより形成する構造としてもよい。

前記コイル７は、本実施形態では平角線をエッジワイズ巻きしてなり、各コア分割体９の直線部９ａにギャップ８をまたいで巻装状態とされた構造とされている。

前記ケース３は、取付台部としての底部に構成された矩形状の支持台部３ｂと、その周縁部より上方に突出状に延設配置された周方向環状の前記側壁３ａとを備えている。また、支持台部３ｂにおける幅方向（図では左右方向）中央部には、適宜幅および適宜深さを有するコイル収容凹溝部３ｃが形成されると共に、支持台部３ｂにおける幅方向両側部には、前記各コア分割体９の湾曲部９ｂの下部がそれぞれ位置決め状態で嵌合される位置決め凹溝部３ｄがそれぞれ形成された構造とされている。さらに、このようなケース３としては、放熱性の観点から、特許文献１に開示のような場合と同様、熱伝導性が良好な材料、いわゆる高熱伝導性を有する材料を用いて形成すればよい。

そして、図２に示されるように、各コア分割体９における湾曲部９ｂの下部が各位置決め凹溝部３ｄに嵌合された状態で、各コア分割体９における直線部９ａの対向面間に所定距離離隔したギャップ８が確保されるように構成されている。ここに、各位置決め凹溝部３ｄはコア分割体９をそれぞれ位置決め設置するための位置決め部を構成する。

また、リアクトル５のケース３に対する取り付けに際しては、支持台部３ｂにおける位置決め凹溝部３ｄに各コア分割体９の各湾曲部９ｂを耐熱性を有する接着剤を介して取り付け固定する構造とされている。このような接着剤においても、放熱性の観点から、熱伝導性が良好な材料、いわゆる高熱伝導性を有する接着剤、例えば、金属粉がフィラーとして入っているエポキシ系接着剤等を用いて接着する構造とされている。

以上のように構成されたリアクトル装置１の組付けに際しては、例えば、図３に示されるように、ケース３の支持台部３ｂにおける各位置決め凹溝部３ｄの底面や内側面にそれぞれ接着剤を塗布し（もしくは各コア分割体９の下面に接着剤を塗布し）、巻装状態とされたコイル７内に各コア分割体９の直線部９ａを嵌入した状態で、各コア分割体９の各湾曲部９ｂをそれぞれ位置決め凹溝部３ｄ内に嵌合させて前記接着剤により接着して固定する。その後、各コア分割体９の直線部９ａとコイル７とを適宜接着剤等により固定し、必要に応じてケース３の上部開口を蓋部２で閉塞すればよい。

本実施形態は以上のように構成されており、ケース３の支持台部３ｂに対するリアクトル５の取り付け設置に際しては、各コア分割体９の各湾曲部９ｂを各位置決め凹溝部３ｄに嵌合させて接着すれば、各コア分割体９はそれぞれ所望の位置で位置決めされた状態で設置されるため、各コア分割体９における両端面のそれぞれの対向面間のギャップ８は所望の所定距離離隔した状態が精度よく容易に得られ、各コア分割体９の所望位置に対する位置決め設置が容易に行える。

そして、各コア分割体９間におけるギャップ８は空気層からなる構造であるため、従来のようなギャップ部材が存在せず、従って、ギャップ８部分で電磁吸引力が作用した場合であっても、従来のようなギャップ部材の変形／きしみが一切生じず、従来のようなギャップ部材の変形／きしみに起因する振動の発生が有効に防止でき、ここに騒音の低減化が有効に図れるという利点がある。

また、ケース３底部の支持台部３ｂに対する各コア分割体９の取り付け固定に際しても、接着剤で接着することにより固定する構造であり、容易に取り付け固定できる。この際、接着剤として熱伝導性が高い接着剤を用いているため、リアクトル５で発生した熱を、接着剤を通じて底部の支持台部３ｂ側に、さらにはケース３に付設されたヒートシンク等を経由して効率よく放熱させることができる。

＜第２実施形態＞
図４および図５は本発明の第２実施形態に係るリアクトル装置１を示しており、第１実施形態と同様構成部分は同一符号を付し、その説明を省略する。なお、図４においても、便宜上ケース３の側壁３ａ部分を省略している。

即ち、第１実施形態においては、支持台部３ｂにおける幅方向両側部に、位置決め部としての位置決め凹溝部３ｄをそれぞれ形成された構造を示しているが、本実施形態においては、支持台部３ｂにおける幅方向両側部に、各コア分割体９の湾曲部９ｂにおける内周面の相互間距離を規制するための、湾曲部９ｂの内周面に対応する湾曲状の位置決め突起部３ｅが支持台部３ｂ上面から上向きにそれぞれ突設された構造とされている。その他は第１実施形態と同様に構成されている。

従って、このリアクトル装置１の組付けに際しては、例えば、ケース３における支持台部３ｂの幅方向両側部上面もしくは各コア分割体９の下面に接着剤を塗布し、巻装状態とされたコイル７内に各コア分割体９の直線部９ａを嵌入した状態で、各湾曲部９ｂの内周面を各位置決め突起部３ｅの外周面に密着状として、各コア分割体９の各湾曲部９ｂをそれぞれ支持台部３ｂの前記幅方向両側部上に載置し、支持台部３ｂ上に各コア分割体９を前記接着剤により接着して固定する。その後、各コア分割体９の直線部９ａとコイル７とを適宜接着剤等により固定し、必要に応じてケース３の上部開口を蓋部２で閉塞すればよい。

従って、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。

＜第３実施形態＞
図６は本発明の第３実施形態に係るリアクトル装置１を示しており、第２実施形態と同様構成部分は同一符号を付し、その説明を省略する。

即ち、本実施形態においては、各コア分割体９の湾曲部９ｂにおける内周面を位置決めする位置決め突起部３ｅだけでなく、湾曲部９ｂの外周面をも位置決めすべく、湾曲部９ｂの外周面に対応した湾曲状の位置決め突起部３ｆが複数位置にさらに支持台部３ｂ上面から上向きにそれぞれ突設された構造とされている。その他は第１実施形態と同様に構成されている。

従って、本実施形態においても、第２実施形態と同様の効果を奏すると共に、コア分割体９の湾曲部９ｂの内周面側と外周面側とをそれぞれ位置決めするための位置決め突起部３ｅ，３ｆがそれぞれ形成された構造であり、内側の位置決め突起部３ｅと外側の各位置決め突起部３ｆ間にコア分割体９の湾曲部９ｂを配置すればよく、各コア分割体９の取り付け位置が湾曲部９ｂの内周面側と外周面側との双方からより有効に規制されるため、第２の実施形態と比較して、位置決め作業が容易になるという利点もある。

なお、このような位置決め突起部３ｅ，３ｆは湾曲状に限らず、円柱のボス状等の突起部等であってもよく、このような形状に何ら限定されない。

また、ケース３の支持台部３ｂに対するリアクトル５の固定方法として、接着剤による接着によるものを示しているが、その他の固定構造であってもよい。

さらに、リアクトル５が取り付けられる取付台部として、ケース３構造のものを示しているが、側壁３ａを有さない単なる台座構造の取付台部であってもよく、実施形態の形状に何ら限定されない。

また、コア分割体９がＵ字状とされ、湾曲部９ｂが弧状に湾曲した構造を示しているが、コア分割体９がコ字状とされ、湾曲部９ｂが屈曲状に湾曲した構造であってもよく、実施形態の形状に何ら限定されない。

本発明の第１実施形態に係るリアクトル装置の一部断面側面図である。 同平面図である。 同分解斜視図である。 第２実施形態に係るリアクトル装置における支持台部の斜視図である。 第２実施形態に係るリアクトル装置の平面図である。 第３実施形態に係るリアクトル装置の平面図である。

符号の説明

１ リアクトル装置
３ ケース
３ｂ 支持台部
３ｃ コイル収容凹溝部
３ｄ 位置決め凹溝部
３ｅ 位置決め突起部
３ｆ 位置決め突起部
５ リアクトル
６ コア
７ コイル
８ ギャップ
９ コア分割体
９ａ 直線部
９ｂ 湾曲部

Claims (4)

1. ハイブリッド車または電気自動車に用いられ、コアおよびコイルを有するリアクトルが取付台部に取り付けられてなるリアクトル装置において、
   前記コアが空気層からなるギャップを挟んで対向配置される対のコア分割体からなり、
   前記対のコア分割体を相対的に位置決めするための位置決め部が前記取付台部に設けられており、
   前記位置決め部は、
   前記対のコア分割体の湾曲部の内周面とそれぞれ当たり、前記取付台部に対して相対的に位置固定された対の突起部を含むことを特徴とするリアクトル装置。
2. ハイブリッド車または電気自動車に用いられ、コアおよびコイルを有するリアクトルが取付台部に取り付けられてなるリアクトル装置において、
   前記コアが空気層からなるギャップを挟んで対向配置される対のコア分割体からなり、
   前記対のコア分割体を相対的に位置決めするための位置決め部が前記取付台部に設けられており、
   前記位置決め部は、
   前記対のコア分割体の湾曲部がそれぞれ嵌合され、前記取付台部に対して相対的に位置固定された対の凹溝部を含むことを特徴とするリアクトル装置。
3. 請求項１及び請求項２のいずれかに記載のリアクトル装置において、
   前記対のコア分割体が、前記取付台部に接着剤で固定されていることを特徴とするリアクトル装置。
4. 請求項３に記載のリアクトル装置において、
   前記接着剤は、高熱伝導性を有することを特徴とするリアクトル装置。

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