JP4895495B2 - リアクトルのコア - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池車やハイブリッド車に搭載されるリアクトルを構成するコアに関する。

一般的に、燃料電池車やハイブリッド車といった車両に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。特に、発生する周波数が概ね５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの範囲の高周波となるため、騒音を抑制することが求められている。
このリアクトルを構成するコアは、ワニス含浸された複数の積層鋼板にて構成される一対のコア材を、直接又はギャップスペーサを介して互いに突き当て、その突き当て面同士を固定用接着剤により接着固定することで得られることが多く、コアの積層鋼板間の電磁吸引力による振動が騒音発生の大きな原因となっている。
従って、騒音を抑制するためには、積層鋼板間の電磁吸引力による振動対策を行うことが必要である。

このような振動対策としては、例えば、特許文献１に示すようなものがある。
特許文献１では、コア材の突き当て部同士の接着固定、及びコアとコイルとの固定等を、接着強度が１００ｋｇｆ／ｃｍ２以上で硬度Ｈｖが５０以上の固定用接着剤といった、接着強度が高い接着剤にて行うことにより、騒音低減を図る技術が開示されている。

特許第３２５５２１１号公報

しかし、燃料電池車やハイブリッド車用のリアクトルからは、通常の民生品の騒音レベルを大幅に超えた騒音が発生するのに加え、厳しい熱ストレスや動作ストレスにさらされる。そのため、前述の特許文献１に記載された技術の如く、コア材の突き当て部同士の接着固定、及びコアとコイルとの固定等を行う固定用接着剤自体の接着強度を高めただけでは、要求される騒音レベルまで騒音を低減することができない。さらには、コアの接着部の剥離等といった劣化を要因とした騒音悪化を招くことにもなる。
つまり、リアクトルの騒音レベルは、コア材の突き当て部同士の接着品質により左右されるが、その接着品質は接着強度（接着剤の硬度）だけでなく、接着剤の広がり面積や接着剤膜厚によっても大きく影響されるため、接着剤の広がり面積および膜厚を確保することが重要である。
そこで、本発明は、接着強度に加えて接着剤の広がり面積および膜厚を確保して、熱ストレスにより生じるコア接着部の剥離を防止し、騒音発生を抑制することができるリアクトルのコアを提供するものである。

上記課題を解決する本発明のリアクトルのコアは、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、対向配置した一対のコア材を、ギャップスペーサを介して該ギャップスペーサとコア材との間に固定用接着剤の所定の厚み寸法を確保しつつ、接着固定して構成されるリアクトルのコアであって、ギャップスペーサのコア材との接着面に、コア材に当接する突起部を形成し、該突起部をコア材と当接させるとともに、前記コア材とギャップスペーサとを接着固定する固定用接着剤の厚み寸法を、０．１〜０．２ｍｍとした。
このようにギャップスペーサに形成した突起部により、ギャップスペーサのコア材との間に空隙が形成されることとなる。そして、この空隙に固定用接着剤を充填することで、固定用接着剤の厚み寸法を大きく確保でき、コア材およびギャップスペーサが全面にわたって固定用接着剤と接触可能となって、高い接着強度を維持することができる。
また、ギャップスペーサ表面の固定用接着剤との接触面積を増すことができ、接着強度を高めることが可能である。
このように、コア材とギャップスペーサとの接着強度を高くすることで、熱ストレスにより生じるコア材の接着部の剥離を防止して、リアクトルの騒音発生を抑えることができる。

また、請求項２記載の如く、前記ギャップスペーサの突起部の高さが、０．１〜０．２ｍｍである。
これにより、リアクトル作動時のコア材の変形による振動を小さく抑えながら、コア材およびギャップスペーサの全面にわたって固定用接着剤を接触させて高い接着強度を維持することができる。

また、請求項３記載の如く、対向配置した一対のコア材を、ギャップスペーサを介して該ギャップスペーサとコア材との間に固定用接着剤の所定の厚み寸法を確保しつつ接着固定し、該コア材の接着固定部に、コア材およびギャップスペーサの位置決めを行うガイド部材を設けて構成されるリアクトルのコアであって、前記ガイド部材に、ギャップスペーサの厚みよりも大きな厚みの突出部を形成し、該突出部を一対のコア材間に嵌合し、前記コア材とギャップスペーサとを接着固定する固定用接着剤の厚み寸法を、０．１〜０．２ｍｍとした。
このように、ガイド部材の突出部をガイドコア間に嵌合させることで、ギャップスペーサのコア材との間に空隙が形成されることとなる。そして、この空隙に固定用接着剤を充填することで、固定用接着剤の厚み寸法を大きく確保でき、コア材およびギャップスペーサが全面にわたって固定用接着剤と接触可能となって、高い接着強度を維持することができる。
また、ギャップスペーサ表面の固定用接着剤との接触面積を増すことができ、接着強度を高めることが可能である。
このように、コア材とギャップスペーサとの接着強度を高くすることで、熱ストレスにより生じるコア材の接着部の剥離を防止し、リアクトルの騒音発生を抑えることができる。

また、請求項４記載の如く、前記各コア材とギャップスペーサとの間には、０．１〜０．２ｍｍの空隙が形成され、前記空隙には、硬化した前記固定用接着材が充填されている。
これにより、リアクトル作動時のコア材の変形による振動を小さく抑えながら、コア材およびギャップスペーサの全面にわたって固定用接着剤を接触させて高い接着強度を維持することができる。

本発明によれば、固定用接着剤の厚み寸法を大きく確保するとともに、コア材およびギャップスペーサが全面にわたって固定用接着剤と接触可能となり、コア材とギャップスペーサとの接着強度を高くできて、熱ストレスにより生じるコア材の接着部の剥離を防止し、リアクトルの騒音発生を抑えることができる。

次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
まず、本発明にかかるリアクトルのコアの第一の実施形態について説明する。
図１に示すコア１は、対向配置される一対のコア材１１の突き当て面１１ａを、平板状のギャップスペーサ１２を介して互いに突き当て、接着固定することで構成されている。

コア材１１は、略Ｕ字形状に形成された薄板状の鋼板を多数積層して構成されている。
コア材１１はワニス含浸されており、積層状態の各鋼板同士は、この含浸ワニスにより接着されている。
なお、各鋼板同士の接着は、含浸ワニスのほか、エポキシ系やアクリル系の含浸接着剤にて行うことも可能である。
コア材１１の突き当て面１１ａと突き当て面１１ａとの間に介装されるギャップスペーサ１２は、セラミックス、ガラス、又はガラスエポキシ基板等といった非磁性体且つ絶縁体の部材にて構成されている。

そして、コア材１１の突き当て面１１ａとギャップスペーサ１２とは、エポキシ系やアクリル系等の固定用接着剤にて接着固定されている。
この、コア材１１の突き当て面１１ａとギャップスペーサ１２とを接着固定する固定用接着剤は、硬化時にショア硬度（Ｄスケール）で８０以上の硬度を有するものを用いることが望ましい。

コア１は上述のように構成されるが、ワニス含浸されたコア材１１の突き当て面１１ａにワニスが付着したままになっていると、ワニスと固定用接着剤との結合力が弱いため接着強度が低くなる。
従って、コア材１１同士の接着固定を行う前に、突き当て面１１ａに付着しているワニスを除去して金属面を露出させ、高い接着強度を得るようにしている。

図２に示すように、前記ギャップスペーサ１２の、コア材１１の突き当て面１１ａとの接着面には、複数の突起部１２ａが形成されている。該突起部１２ａはギャップスペーサ１２の両面に形成されている。
ギャップスペーサ１２を介して互いに突き当てられる各コア材１１の突き当て面１１ａは突起部１２ａに当接し、突き当て面１１ａとギャップスペーサ１２との間には空隙１８が形成されている。

この空隙１８に固定用接着剤１３が充填されており、ギャップスペーサ１２とコア材１１とを接着固定している。
固定用接着剤１３は、空隙１８からコア材１１の側面にも若干まわり込むように塗布されており、コア材１１間の接着強度を補強している。
また、ギャップスペーサ１２の突起部１２ａの高さ寸法は０．１〜０．２ｍｍ程度に形成されており、ギャップスペーサ１２とコア材１１との空隙１８に充填される固定用接着剤１３の厚み寸法ｄ１も０．１〜０．２ｍｍ程度となっている。

固定用接着剤１３の厚み寸法ｄ１は、リアクトル作動時の電磁吸引力によりコア材１１が変形して発生する振動を抑えるために、できるだけ薄くすることが好ましいが、本リアクトルのコア１においては、以下の理由により、ギャップスペーサ１２に突起部１２ａを形成して、０．１〜０．２ｍｍ程度の厚み寸法ｄ１を確保するようにしている。

つまり、固定用接着剤１３の硬化時には、コア材１１の接着固定部の表面に存在する微小な隙間（特に積層鋼板により構成されるコア材１１の場合に多く存在する）や表面に付着した水分が、気化・膨張してボイド（気泡）となる場合がある。
生じたボイドは、接着剤厚が薄い場合には、コア材１１の突き当て面１１ａからギャップスペーサ１２まで貫通したボイドとなる。この貫通したボイドは、突き当て面１１ａとギャップスペーサ１２との未接着部となり、両者間の接着面積が減少して接着強度の低下を招いてしまう。

一方、接着剤厚が０．１〜０．２ｍｍ程度に厚い場合は、生じた気泡が接着剤層の内部に埋没して、コア材１１の突き当て面１１ａやギャップスペーサ１２の表面に現れることがないため、突き当て面１１ａとギャップスペーサ１２との未接着部の発生が抑えられ、突き当て面１１ａおよびギャップスペーサ１２が全面にわたって固定用接着剤と接触することとなり、高い接着強度を維持することができる。
また、ギャップスペーサ１２に突起部１２ａを形成することで、ギャップスペーサ１２表面の固定用接着剤との接触面積を増すことができ、接着強度を高めることが可能である。

このように、コア材１１の突き当て面１１ａとギャップスペーサ１２との接着強度を高くすることで、熱ストレスにより生じるコア材１１の接着部の剥離を防止し、リアクトルの騒音発生を抑えることができる。
特に、接着剤厚を０．１〜０．２ｍｍ程度の厚さにすることで、リアクトル作動時のコア材１１の変形による振動を小さく抑えながら、コア材１１およびギャップスペーサ１２の全面にわたって固定用接着剤を接触させて高い接着強度を維持することができる。

また、前記ギャップスペーサ１２をセラミックスにて構成する場合は、アルミナ等の粉状体を圧紛して焼成することにより構成することができる。
突起部１２ａを形成したギャップスペーサ１２は、例えば、図３に示すように、複数の突起部１２ａを島状に点在させたギャップスペーサ１２や、図４に示すように、略「十」字形状に形成した突起部１２ａを面全体に形成したギャップスペーサ１２や、図５に示すように、ギャップスペーサ１２面の対向する頂点同士を結んで略「Ｘ」字状に形成した突起部１２ａを設けたギャップスペーサ１２に構成することができる。

このように、突起部１２ａは種々の形状等に形成されるが、何れの場合も、塗布される固定用接着剤１３が前記空隙１８に隙間なく充填されるように、固定用接着剤１３の広がりや流れを考慮しながら、その形状や配置が決定される。
また、突起部１２ａの形状はギャップスペーサ１２を成形する金型にて同時に造り込むことができるため、突起部１２ａを形成したギャップスペーサ１２は、突起部１２ａが形成されないギャップスペーサ１２に対してコストを上昇させることなく構成することができる。

次に、リアクトルのコア１の第二の実施形態について説明する。
図６、図７に示すコア５１は、対向配置される一対のコア材６１の突き当て面６１ａを、平板状のギャップスペーサ６２を介して互いに突き当てて接着固定し、該コア材６１の接着固定部に、コア材６１およびギャップスペーサ６１の位置決めを行うガイド部材７０を設けて構成されている。

本実施形態におけるコア材６１は、図１等に示した第一の実施形態のコア１１と同様に構成されている。
また、本実施形態におけるギャップスペーサ６２も、第一の実施形態のギャップスペーサ１２と同様に非磁性体且つ絶縁体の部材にて構成されているが、突起部１２ａは形成されていない。
さらに、ギャップスペーサ６２を介してコア材６１同士を接着固定する固定用接着剤６３も、第一の実施形態の固定用接着剤１３と同様に構成されている。

図８に示すように、ガイド部材７０は、コア材６１の接着固定部の外周を覆う枠状部材７１と、枠状部材７１の内側に突出するガイド部７２・７３、およびスペーサ部７４とを一体的に形成して構成されている。
また、ガイド部材７０は、例えばＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ）樹脂を原料として、射出成形により成形された成形部材である。

枠状部材７１から内側に突出するガイド部７２は、枠状部材７１の対向する二つの側面７０ａ・７０ｃにそれぞれ複数箇所形成されており、ガイド部７３は、枠状部材７１の対向する二つの側面７０ｂ・７０ｄにそれぞれ複数箇所形成されている。
枠状部材７１の側面７０ａに形成されるガイド部７２と側面７０ｃに形成されるガイド部７２との間隔は、コア材６１の幅寸法Ｌ１と略同じ寸法に形成されており、枠状部材７１の側面７０ｂに形成されるガイド部７３と側面７０ｄに形成されるガイド部７３との間隔は、コア材６１の長さ寸法Ｌ２と略同じ寸法に形成されている。

スペーサ部７４は、前記ガイド部７３のから内側へ突出している。スペーサ部７４の厚み寸法ｄ２はガイド部７３の厚み寸法ｄ３よりも小さく形成されており、スペーサ部７４は枠状部材７１の側面７０ｂ・７０ｄにおける上下方向略中央に配置されている。
そして、枠状部材７１の側面７０ｂに形成されるスペーサ部７４と側面７０ｄに形成されるスペーサ部７４との間隔は、ギャップスペーサ６２の長さ寸法Ｌ３と略同じに形成されており、ギャップスペーサ６２の長さ寸法Ｌ３はコア材６１の長さ寸法Ｌ２よりも小さく形成されている。
なお、ギャップスペーサ６２の幅寸法はコア材６１の幅寸法Ｌ１と略同じ寸法に形成されている。

このように構成されるガイド部材７０は、一対のコア材６１を突き合わせて接着固定する際に、接着固定部に嵌装することで、コア材６１同士の位置決め、およびコア材６１とギャップスペーサ６２との位置決めを行うことができるようになっている。
つまり、枠状部材７１の各側面７０ａ・７０ｂ・７０ｃ・７０ｄに形成されるガイド部７２・７３により、一対のコア材６１の位置決めがなされて、枠状部材７１の各側面７０ａ・７０ｃに形成されるガイド部７２およびガイド部７３から内側に突出するスペーサ部７４により、コア材６１に対するギャップスペーサ６２の位置決めがなされる。
これにより、コア１の組付精度が高くなるとともに、組付作業性が良くなっている。

この場合、図６に示すように、スペーサ部７４は、突き当てられる一対のコア材６１の間に嵌合された状態となっており、コア材６１とコア材６１とはスペーサ部７４の厚み寸法ｄ２分だけ離れた状態で接着固定される。
そして、スペーサ部７４の厚み寸法ｄ２は、ギャップスペーサ６２の厚み寸法よりも大きく形成されており、コア材６１の突き当て面６１ａとギャップスペーサ６２との間には寸法ｄ５だけの空隙６８が形成される。

この空隙６８に固定用接着剤６３が充填され、ギャップスペーサ６２とコア材６１とが接着固定されている。
また、固定用接着剤６３は、ガイド部材７０のガイド部７２・７３間には凹部７５が形成されており、該凹部７５とコア材６１およびギャップスペーサ６２とで形成される空間にも充填されており、コア材６１の側面部も接着して、コア材６１間の接着強度を補強している。
さらに、スペーサ部７４の厚み寸法ｄ２は、ギャップスペーサ６２の両側の前記寸法ｄ５がそれぞれ０．１〜０．２ｍｍ程度の寸法となる大きさに設定されており、ギャップスペーサ６２とコア材６１との間の空隙６８に充填される固定用接着剤６３の厚み寸法も０．１〜０．２ｍｍ程度となっている。

以上のように、コア材６１とコア材６１との間にガイド部材７０のスペーサ部７４を嵌合させて、該コア材６１とコア材６１とを接着固定することでも、コア材６１とギャップスペーサ６２との固定用接着剤６３の厚みを、０．１〜０．２ｍｍ程度の厚み寸法に維持することが可能となり、高い接着強度でコア材１１を接着固定することができる。
特に、接着剤厚を０．１〜０．２ｍｍ程度の厚さにすることで、リアクトル作動時のコア材６１の変形による振動を小さく抑えながら、コア材６１およびギャップスペーサ６２の全面にわたって固定用接着剤を接触させて高い接着強度を維持することができる。
これにより、熱ストレスにより生じるコア材の接着部の剥離を防止し、リアクトルの騒音発生を抑えることができる。

本発明にかかるリアクトルのコアを示す斜視図である。 コア材の接着固定部の第一実施形態を示す側面断面図である。 突起部を形成したギャップスペーサの第一実施例を示す斜視図である。 突起部を形成したギャップスペーサの第二実施例を示す斜視図である。 突起部を形成したギャップスペーサの第三実施例を示す斜視図である。 コア材の接着固定部の第二実施形態を示す側面断面図である。 コア材の接着固定部の第二実施形態を示す平面断面図である。 コア材の接着固定部に設けられるガイド部材を示す斜視図である。

１ コア
１１ コア材
１２ ギャップスペーサ
１２ａ 突起部
１３ 固定用接着剤
７０ ガイド部材

Claims (4)

1. 対向配置した一対のコア材を、ギャップスペーサを介して該ギャップスペーサとコア材との間に固定用接着剤の所定の厚み寸法を確保しつつ、接着固定して構成されるリアクトルのコアであって、
   ギャップスペーサのコア材との接着面に、コア材に当接する突起部を形成し、
   前記コア材とギャップスペーサとを接着固定する固定用接着剤の厚み寸法が、０．１〜０．２ｍｍである、
   ことを特徴とするリアクトルのコア。
2. 前記ギャップスペーサの突起部の高さが、０．１〜０．２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のリアクトルのコア。
3. 対向配置した一対のコア材を、ギャップスペーサを介して該ギャップスペーサとコア材との間に固定用接着剤の所定の厚み寸法を確保しつつ接着固定し、該コア材の接着固定部に、コア材およびギャップスペーサの位置決めを行うガイド部材を設けて構成されるリアクトルのコアであって、
   前記ガイド部材に、ギャップスペーサの厚みよりも大きな厚みの突出部を形成し、該突出部を一対のコア材間に嵌合し、
   前記コア材とギャップスペーサとを接着固定する固定用接着剤の厚み寸法が、０．１〜０．２ｍｍである、
   ことを特徴とするリアクトルのコア。
4. 前記各コア材とギャップスペーサとの間には、０．１〜０．２ｍｍの空隙が形成され、前記空隙には、硬化した前記固定用接着材が充填されていることを特徴とする請求項３に記載のリアクトルのコア。

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