JP5169621B2 - リアクトル構造体 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド自動車などのコンバータの構成部品などに利用されるリアクトルとケースとを備えるリアクトル構造体に関するものである。特に、ケースからのリアクトルの脱落を防止できるリアクトル構造体に関するものである。

ハイブリッド自動車のコンバータなどの構成部品としてリアクトル構造体が利用されている。代表的なリアクトル構造体は、図４に示すように、磁性材料からなる環状のコア１００とコア１００に配置されるコイル１１０とを備えるリアクトルＬと、このリアクトルＬを収納するケース１２０とを備える。リアクトルＬは、ケース１２０内に充填された樹脂１３０により封止される（特許文献１の図３）。コア１００においてコイル１１０が配置されない露出部１１０ｅの上に帯状のステー部材１４０が配置され、ステー部材１４０がボルト１４１によりケース１２０に固定されることで、リアクトルＬは、ステー部材１４０によりケース１２０の底面側に押え付けられる。このようなリアクトル構造体は、ケース１２０を取り付け部（図示せず）に取り付けた状態で使用される。取り付け部としては、通電時に発熱するコイルやコアを冷却するための冷却ベースが挙げられる。

また、上記リアクトル構造体は、ケースの開口部に蓋が取り付けられている場合もあるが、通常、蓋をせずに開口した状態で利用される（特許文献２の図１）。

特開２００７−１１６０６６号公報 特開２００８−０２８２９０号公報

上述のように蓋やステー部材をケースに取り付けることで、ケースからリアクトルが脱落することを防止できる。しかし、蓋などの取り付け作業が必要である上に、部品点数が多くなる。一方、取り付け作業の省略及び部品点数の削減のために、蓋などを省略して、ケース内に充填する樹脂によりリアクトルをケースに固定することが考えられる。しかし、ケースの代表的な構成材料であるアルミニウムと樹脂とは、熱膨張係数が異なるので、ケースの変形に樹脂が追従できず、リアクトルが樹脂ごとケースから脱落する恐れがある。特に、ケースの開口側が下方を向くようにリアクトルを冷却ベースに取り付けることがあり、この場合、脱落の可能性が更に高くなる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、簡単な構成で、ケースからのリアクトルの脱落を防止できるリアクトル構造体を提供することにある。

本発明は、並列して配置される一対のコイルと、各コイルに覆われるコイル巻回部およびコイルに覆われることなく露出する露出部を有する環状コアと、前記コイル巻回部と前記露出部の境界部に配置される枠状インシュレータと、を備えるリアクトル、および、このリアクトルを収納するケースを備えるリアクトル構造体に係る。このリアクトル構造体は、前記枠状インシュレータが、前記露出部よりも前記ケースへのリアクトルの挿入方向に突出する基部と、その基部から前記コイルの軸方向に突出する嵌合凸部とを有し、前記ケースの底面が、前記嵌合凸部に引っ掛かることでケースからのリアクトルの脱落を防止する嵌合凹部を有することを特徴とする。

本発明リアクトル構造体によれば、リアクトルの枠状インシュレータに設けられる嵌合凸部とケースの嵌合凹部との嵌合によりリアクトルのケースからの脱落を防止することができる。例えば、ケースの開口部が下を向いた状態でリアクトル構造体を取り付け部に取り付けても、本発明の構成によれば、リアクトルがケースから脱落することを防止できる。そのため、リアクトルをケースに固定するためのステー部材を簡略化したり、場合によっては、ステー部材そのものを省略することも可能になる。ステー部材を省略できれば、リアクトル構造体の部品点数が少なくなるので、構造体の製造が容易で、コストの削減も可能である。

また、嵌合凸部と嵌合凹部との嵌合により、ケース内におけるリアクトルの位置決めを行うこともできる。しかも、リアクトルを収納するケース内に樹脂を充填するとき、この充填操作によりケース内におけるリアクトルの位置ズレも起こらない。ケース内でのリアクトルの位置が決まれば、リアクトルで生じた熱をムラなくケースに放熱することができる。ケース内におけるリアクトルの位置は、例えば、ケースの中央部とすると良く、そのような配置となるように嵌合凸部と嵌合凹部とを設定することが好ましい。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明リアクトル構造体に備わるリアクトルの構成として、代表的には以下の２つを挙げることができる。まず、１つ目は、ケースの底面に対向する露出部の外周面よりもコイルの外周面が、ケースへのリアクトルの挿入方向に突出するように構成されていているリアクトルである（図３のリアクトル２０を参照）。２つ目は、ケースの底面と対向する前記コイルの外周面と露出部の外周面とが実質的に面一に形成されていているリアクトルである（後述する図２のリアクトル１０を参照）。

前者のリアクトルの場合、枠状インシュレータは、コイル端部全体を覆うようにしておくことで、コアの露出部よりもリアクトルの挿入方向に突出する基部が形成される。この基部からコイル軸方向に突出するように嵌合凸部を形成すれば良い。

後者のリアクトルの場合、枠状インシュレータにコイルとコアの面一の面から突出する基部を設け、この基部からコイル軸方向に突出する嵌合凸部を形成すると良い。

本発明の構成によれば、嵌合凸部と嵌合凹部とを嵌合させるという簡単な構成でケースからのリアクトルの脱落を効果的に防止できる。例えば、ケースの開口部を横や下に向けてもリアクトルがケースから脱落しないようにできるため、リアクトル構造体の配置の自由度が高くなる。また、嵌合凸部と嵌合凹部との嵌合によりケース内におけるリアクトルの位置決めも容易に行える。その結果、リアクトルで生じた熱をムラなくケースに放熱することができ、リアクトルを安定して動作させることができる。

以下、図面を参照して、本発明リアクトルの実施形態を説明する。

＜実施形態１＞
図１（Ａ）は、実施形態に係るリアクトルの斜視図、（Ｂ）はリアクトル構造体の斜視図である。また、図２は、ケースにおけるリアクトルの配置状態を示す部分断面図である。但し、図２では、ケースとリアクトルとを離隔して示し、コイルの巻回数は、図１よりも少なくしている。

＜リアクトル構造体の全体構成＞
図１、２に示すように、リアクトル構造体１は、リアクトル１０とこのリアクトル１０を収納するケース９０とを備える。ケース９０におけるリアクトル１０は、樹脂８０で封止されている。このようなリアクトル構造体１は、ケース９０を取り付け部に固定することで取り付けられる。取り付け部としては、例えば、ハイブリッド自動車のコンバータ部であれば、コンバータ部の各構成を冷却する冷却ベースなどを挙げることができる。

リアクトル構造体１に備わるリアクトル１０は、環状のコア３０と、コア３０の外周を覆うように配置されるコイル４０，５０とを備える。また、このリアクトル１０は、コア３０とコイル４０，５０との間に介在され、両者の絶縁を確実にするインシュレータ６０を備える。

上記構成を備えるリアクトル構造体１の特徴とするところは、図２に示すように、インシュレータ６０に形成される嵌合凸部６１０，６２０と、ケース９０に形成され、嵌合凸部６１０，６２０に嵌合する嵌合凹部９１，９２を有することである。以下、各構成を詳細に説明する。

＜コイル＞
コイル４０，５０は、後述するコア３０のコイル巻回部に巻回される巻線からなる。巻線は、導体と導体の周囲を覆う絶縁性の被覆とからなり、導体には導電性に優れる金属材料を、絶縁性の被覆にはエナメルなどを利用することができる。また、巻線として、その断面形状が円形、楕円形、多角形などの種々の形態を有するものを利用できる。特に、断面矩形の平角線は、断面円形のものに比べてコイルの占積率を高くすることが容易である。

コイル４０，５０は一連の巻線を屈曲して形成され、屈曲連結部Ｊを介して接続されている。また、コイル４０の端部４１とコイル５０の端部５１は、コイル巻回部から離れるように引き出され、コイルに電力供給するための端子台の端子金具（図示略）に接続される。

＜コア＞
コア３０は、コイル４０，５０が巻回されるコイル巻回部（図示せず）と、コイル４０，５０に覆われずに露出する露出部３１，３２とを有する。コア３０は、並列されるコイル巻回部の一方の端部に露出部３１が接続され、他方の端部に露出部３２が接続されることで、環状に形成されている。

コイル巻回部は、直方体状であり、通常、複数の磁性材部がギャップ部を介して接合されて構成される。磁性材部は、例えば、軟磁性粉末の圧粉成形体や電磁鋼板の積層体を利用できる。ギャップ部は、磁性部材の間に介在されて、コア３０のインダクタンスを調節するために用いられ、アルミナなどの非磁性材料で構成される。

一方、露出部３１，３２は、ケース底面側に突出する突出部３１Ｃ，３２Ｃとを有する。これら突出部３１Ｃ，３２Ｃは、ケース底部に対向するコイル４０，５０と面一になるように突出しており、ケース底面に対向する端面が平滑な面となっている。そのため、突出部３１Ｃ，３２Ｃの端面全体でケース底面に接触し、コア３０に生じる熱を効率よく取り付け面に放熱することができる。

＜インシュレータ＞
インシュレータ６０は、筒状インシュレータ（図示せず）と、筒状インシュレータの両開口部から筒の径方向外方に突出する枠状インシュレータ６１，６２とからなる。インシュレータ６０をコア３０に取り付けると、筒状インシュレータは、コイル巻回部の外周面全体を覆い、枠状インシュレータ６１，６２は、両露出部３１，３２の互いに対向する端面に接触する。従って、インシュレータ６０を取り付けたコア３０にコイル４０，５０を配置すると、コイル４０，５０の内周面とコア３０のコイル巻回部との間に筒状インシュレータが介在された状態になると共に、コイル４０，５０の端面とコア３０の各露出部３１，３２との間に枠状インシュレータ６１，６２が介在された状態になる。その結果、コイル４０，５０とコア３０との間の絶縁が確保される。

枠状インシュレータ６１，６２は、図２に示すように、コイル４０，５０と露出部３１，３２の面一の面から突出する基部Ｂ１，Ｂ２を有する。そして、この基部Ｂ１，Ｂ２には嵌合凸部６１０，６２０が形成されている。嵌合凸部６１０，６２０は、紙面直交方向に連続して伸びる突条としても良いし、紙面直交方向に分散配置される複数の突片としても良い。

上記嵌合凸部６１０，６２０の断面形状は、図２では直角三角形状に形成されているが、後述する嵌合凹部９１，９２に引っ掛かってリアクトル１０がケース９０から脱落しないようにできる形状であれば特に限定されない。例えば、嵌合凸部６１０，６２０は、断面矩形状や断面半楕円状であっても良い。

また、基部Ｂ１，Ｂ２に対する嵌合凸部６１０，６２０の位置は、図２のように基部Ｂ１，Ｂ２の先端であっても良いし、中間部であっても良い。また、嵌合凸部６１０，６２０の突出する向きは、図２に示すものとは反対にコイル巻回部側であってもかまわない。

上述したインシュレータ６０は、絶縁性を有していれば良く、例えば、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）などの絶縁材料が利用できる。また、インシュレータ６０は、コアに取り付け易くするために複数の分割片から構成すると良い。

＜ケース＞
ケース９０は、リアクトル１０を実質的に収納することができる箱状の部材であり、開口部を有する。ケース９０は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金などで形成することができる。このケース９０の底面には、上述した嵌合凸部６１０，６２０を有する基部Ｂ１，Ｂ２を収納することができる嵌合溝Ｇ１，Ｇ２が形成されている。嵌合溝Ｇ１，Ｇ２の幅は、基部Ｂ１，Ｂ２を嵌め込むことができるように基部Ｂ１，Ｂ２の厚みよりも若干大きく形成されている。また、嵌合溝Ｇ１，Ｇ２の長さは、基部Ｂ１，Ｂ２のコイル並列方向の長さに等しく形成されており、リアクトル１０をケース９０の所定位置に精度良く配置することができるようになっている。さらに、嵌合溝Ｇ１，Ｇ２の底部側は、嵌合溝Ｇ１，Ｇ２の深さ方向と直交する方向に切り欠かれた嵌合凹部９１，９２が形成されており、嵌合凸部６１０，６２０が引っ掛かるようになっている。

これら嵌合凸部６１０，６２０と嵌合凹部９１，９２との嵌合により、リアクトル１０がケース９０から脱落しないようになると共に、ケース９０内におけるリアクトル１０の位置を正確に決めることができる。また、両者が強固に嵌合しているため、本実施形態のリアクトル構造体１では、リアクトル１０をケース９０に固定するステー部材を必要としない。なお、リアクトル１０の脱落をより確実に防止する目的でステー部材を使用しても良い。その場合、嵌合凸部６１０，６２０と嵌合凹部９１，９２との嵌合が強固であるので、非常に簡素なステー部材であってもリアクトル１０の脱落を防止できる。

上記嵌合溝Ｇ１，Ｇ２の深さは、基部Ｂ１，Ｂ２の突出量とほぼ等しくても良いし、浅くても深くてもかまわない。但し、嵌合溝Ｇ１，Ｇ２の深さが基部Ｂ１，Ｂ２の突出量より浅い場合、必ず嵌合凸部６１０，６２０が引っ掛かるような位置に、嵌合凹部９１，９２を設けなければならない。この嵌合溝Ｇ１，Ｇ２の深さと嵌合凹部９１，９２の位置を調節することで、コイル４０，５０とコア３０の露出部３１，３２がケース９０に直接接触するようにもできるし、コイル４０，５０と露出部３１，３２とがケース９０から浮いた状態にもできる。コイル４０，５０とコア３０とが接触する構成であれば、リアクトル構造体１の放熱性を向上させることができる。また、コイル４０，５０と露出部３１，３２とがケース９０から浮いた構成であれば、両者の隙間に樹脂が回り込み易く、やはり樹脂を介してリアクトル１０からケース９０に放熱することができる。

嵌合凸部６１０，６２０と嵌合凹部９１，９２との嵌合により、ケース９０内にリアクトル１０を配置した後は、ケース９０内に樹脂８０を充填して、ケース９０内にリアクトル１０を固定する（図１（Ｂ）参照）。このとき、嵌合凸部６１０，６２０を有する基部Ｂ１，Ｂ２と嵌合凹部９１，９２を有する嵌合溝Ｇ１，Ｇ２とが嵌合しているので、ケース９０内におけるリアクトル１０の位置がズレることがない。

＜実施形態２＞
実施形態２では、実施形態１とは異なる嵌合凸部と嵌合凹部の構成を説明する。以下、実施形態２に係るリアクトル構造体を示す図３に基づいて、実施形態１との相違点を中心に説明する。

図３に示すリアクトル構造体２に備わるリアクトル２０は、コア３０の露出部３１，３２に備わる突出部３１Ｃ，３２Ｃが実施形態１と異なる。具体的には、突出部３１Ｃ，３２Ｃの突出長さが、実施形態１のそれよりも短く、そのため、ケース９０に対向する突出部３１Ｃ，３２Ｃの外周面よりもコイル４０，５０の外周面が突出する。

また、枠状インシュレータ６１，６２は、コイル４０，５０の外周面からケース９０側に突出していないが、露出部３１Ｃ，３２Ｃよりは、ケース９０へのリアクトル２０の挿入方向に突出している。この突出している部分を基部として、この基部からコイル４０，５０の軸方向であって露出部３１，３２の側にそれぞれ突出する嵌合凸部６１１，６２１が形成されている。この嵌合凸部６１１，６２１の断面形状も、実施形態１の嵌合凸部６１０，６２０と同様に、三角形状であっても、矩形状であっても、半楕円状であっても良い。

一方、ケース９０には、凹状のコイル配置部９５が形成されている。コイル配置部９５は、その底部にコイル４０，５０と枠状インシュレータ６１，６２とを接触させたときに、突出部３１Ｃ，３２Ｃをケース９０に接触させることができるようになっている。

さらに、コイル配置部９５には、リアクトル２０の嵌合凸部６１１，６２１を嵌合することができる嵌合凹部９３，９４が形成されている。従って、リアクトル２０の嵌合凸部６１１，６２１とケース９０の嵌合凹部９３，９４との嵌合により、ケース９０からリアクトル２０が脱落しないようにすることができる。

尚、本発明の実施の形態は、上述したものに限定されるわけではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜、変更することができる。

本発明のリアクトル構造体は、例えばハイブリッド自動車のコンバータの構成部品などに好適に利用可能である。

（Ａ）は実施形態１に係るリアクトルの斜視図、（Ｂ）は実施形態に係るリアクトル構造体の斜視図である。 実施形態１に係るリアクトル構造体であって、ケースにおけるリアクトルの配置状態を説明する部分断面図である。 実施形態２に係るリアクトル構造体であって、ケースにおけるリアクトルの配置状態を説明する部分断面図である。 従来のリアクトル構造体の斜視図である。

符号の説明

１，２ リアクトル構造体
１０，２０ リアクトル
３０ コア ３１，３２ 露出部 ３１Ｃ，３２Ｃ 突出部
４０，５０ コイル
４１，５１ コイルの端部 Ｊ 屈曲連結部
６０ インシュレータ
６１，６２ 枠状インシュレータ Ｂ１，Ｂ２ 基部
６１０，６２０，６１１，６２１ 嵌合凸部
８０ 樹脂
９０ ケース Ｇ１，Ｇ２ 嵌合溝
９１，９２，９３，９４ 嵌合凹部 ９５ コイル配置部
Ｌ リアクトル
１００ コア １００ｅ 露出部 １１０ コイル
１２０ ケース １３０ 樹脂 １４０ ステー部材 １４１ ボルト

Claims (4)

1. 並列して配置される一対のコイルと、各コイルに覆われるコイル巻回部およびコイルに覆われることなく露出する露出部を有する環状コアと、前記コイル巻回部と前記露出部の境界部に配置される枠状インシュレータと、を備えるリアクトル、および、このリアクトルを収納するケースを備えるリアクトル構造体であって、
   前記枠状インシュレータは、前記露出部よりも前記ケースへのリアクトルの挿入方向に突出する基部と、その基部から前記コイルの軸方向に突出する嵌合凸部とを有し、
   前記ケースの底面は、前記嵌合凸部に引っ掛かることでケースからのリアクトルの脱落を防止する嵌合凹部を有し、
   前記コイルの下端面および前記露出部の下端面が共に、前記ケースの底面に接触することを特徴とするリアクトル構造体。
2. 前記ケースの底面と対向する前記コイルの外周面と露出部の外周面とが実質的に面一に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル構造体。
3. 前記コイルの下端面と前記枠状インシュレータは前記露出部の下端面から突出していることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル構造体。
4. 前記コイルを構成する巻線は絶縁被覆されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のリアクトル構造体。

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