JP5471716B2 - Reactor manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、電気自動車やハイブリッド車等に搭載されるリアクトルの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a reactor mounted on an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like.
電力変換回路のリアクトルは、一般に平面視が略環状のリアクトルコアにコイルが形成された姿勢でハウジング（もしくはケース）内に収容されている。このリアクトルコアは複数の電磁鋼板の積層体もしくは圧粉磁心からなる分割コアから構成されており、各分割コア間にはたとえば非磁性素材のギャップ板が介装され、ギャップ板とコアは接着剤にて接着固定されてリアクトルコアが形成されている。 A reactor of a power conversion circuit is generally housed in a housing (or case) in a posture in which a coil is formed on a reactor core that is substantially annular in plan view. This reactor core is composed of a laminate of a plurality of electromagnetic steel plates or a split core made of a dust core, and a non-magnetic gap plate, for example, is interposed between the split cores. Reactor is formed by bonding and fixing.
このハウジングの底面下方には放熱板（ヒートシンク）が設けてあり、さらにその下方には冷却水やエアを還流させる冷却器が設けられており、コイルに電流が印加した際の発熱を該コイルまたはリアクトルコアからこの放熱板を介し、冷却器を介してクーリングしながら外部へ逃がす構造が一般的である。 A heat radiating plate (heat sink) is provided below the bottom surface of the housing, and a cooler that circulates cooling water and air is provided below the heat sink, and heat generated when current is applied to the coil In general, a structure is used in which the air is discharged from the reactor core to the outside through the heat sink and the cooler.
ここで、ハウジングと該ハウジング内に収容されたリアクトルコアの間には封止樹脂体がモールド成形されており、コイルまたはリアクトルコアからの熱はこの封止樹脂体を介して放熱板に伝熱される。なお、リアクトルコアに設けられたコイルと放熱板との間に隙間が形成され、この隙間に上記封止樹脂体が介在してなる、いわゆるフロート構造のリアクトルも存在し、たとえば特許文献１にその一例が開示されている。 Here, a sealing resin body is molded between the housing and the reactor core accommodated in the housing, and heat from the coil or the reactor core is transferred to the heat radiating plate through the sealing resin body. It is. There is also a so-called float reactor in which a gap is formed between the coil provided in the reactor and the heat dissipation plate, and the sealing resin body is interposed in the gap. An example is disclosed.
上記するフロート構造のリアクトルにおいては、コイルまたはリアクトルコアとハウジングとの間に放熱性に優れた封止樹脂体を介在させることでリアクトルの放熱性能は向上する。さらに、リアクトルコアとハウジングの底面が当接しておらず、封止樹脂体を介して間接的に接続されていることから、リアクトル駆動時の振動はハウジングに直接作用せず、リアクトル全体の振動が低減されるとともにこれに起因して騒音低減効果をも奏することができる。 In the reactor having the above-described float structure, the heat dissipation performance of the reactor is improved by interposing a sealing resin body excellent in heat dissipation between the coil or the reactor core and the housing. Further, since the reactor core and the bottom surface of the housing are not in contact with each other and are indirectly connected via the sealing resin body, the vibration at the time of driving the reactor does not directly act on the housing, and the entire reactor is not vibrated. As well as being reduced, it is possible to achieve a noise reduction effect.
しかし特許文献１で開示されるリアクトルの構成からも明らかなように、リアクトルコアをハウジングの底面からフロートさせることはできても、リアクトルコアは依然としてハウジングのいずれかの箇所にて直接的に固定されることを余儀なくされている。このことを図３を参照してより具体的に説明する。
However, as is clear from the structure of the reactor disclosed in
同図には、従来のフロート構造のリアクトルを示している。このリアクトルＲＴは、ハウジングＨの内部下方に突状の支持部Ｈ’を具備し、コイルＣが形成されたリアクトルコアＲに固定された固定部材Ｆがこの支持部Ｈ’にボルトＢを介して固定され、ハウジングＨ内に封止樹脂体Ｓが形成されてその全体が構成されている。図示するリアクトル構成において、リアクトルコアＲに固定された固定部材ＦがハウジングＨに直接的に支持固定されていることから、リアクトル駆動時の振動は、リアクトルコアＲから固定部材Ｆを経てハウジングＨに伝播され易い（Ｘ方向）。 FIG. 1 shows a reactor having a conventional float structure. The reactor RT includes a projecting support portion H ′ below the housing H, and a fixing member F fixed to the reactor core R on which the coil C is formed is connected to the support portion H ′ via a bolt B. The sealing resin body S is formed in the housing H, and the whole is comprised. In the illustrated reactor configuration, since the fixing member F fixed to the reactor core R is directly supported and fixed to the housing H, the vibration when the reactor is driven is transferred from the reactor core R to the housing H via the fixing member F. Easy to propagate (X direction).
したがって、フロート構造を採用しているにも関わらず、実際には、大幅な振動低減効果および騒音低減効果は得られ難いのである。 Therefore, in spite of adopting the float structure, it is difficult to obtain a significant vibration reduction effect and noise reduction effect in practice.
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、リアクトル駆動時にリアクトルコアからハウジングに振動が直接伝播されない構造のリアクトルを製造することができ、もって低振動かつ低騒音で、しかもリアクトルの構造をより簡素化することのできるリアクトルの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and can manufacture a reactor having a structure in which vibration is not directly transmitted from the reactor to the housing when the reactor is driven, so that the structure of the reactor is low and low in noise. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a reactor that can further simplify the process.
前記目的を達成すべく本発明によるリアクトルの製造方法は、コイルを具備するリアクトルコアを吊り下げてハウジングの側面および底面から該リアクトルコアを離して浮かせた姿勢を保持しながら、ハウジング内に封止樹脂材を充填して、少なくともハウジングの側面および底面とリアクトルコアの間に封止樹脂体を形成するのである。 In order to achieve the above object, a method of manufacturing a reactor according to the present invention includes a method of suspending a reactor core provided with a coil and sealing the inside of the housing while maintaining a posture in which the reactor core is lifted away from the side and bottom surfaces of the housing. A resin material is filled to form a sealing resin body at least between the side and bottom surfaces of the housing and the reactor core.
本発明のリアクトルの製造方法は、リアクトルコアがハウジングに直接固定される箇所を完全に解消するべく、リアクトルコアを吊り下げてこれをハウジング内で浮かせた状態とし、ハウジング内に封止樹脂を充填硬化させて、リアクトルコアがハウジングの側面および底面から封止樹脂体を介して完全に離間した姿勢のリアクトルを製造するものである。 In the reactor manufacturing method of the present invention, in order to completely eliminate the location where the reactor core is directly fixed to the housing, the reactor core is suspended and floated in the housing, and the housing is filled with sealing resin. The reactor is cured so that the reactor is completely separated from the side and bottom surfaces of the housing via the sealing resin body.
ここで、リアクトルコアは、たとえば磁性を有する２つのＵ型コア、またはこれに加えてさらにＩ型コアがたとえばギャップ板を介して接着剤にて接合されて形成されるものである。このＵ型コアやＩ型コアは、珪素鋼板を積層してなる積層体から形成してもよく、軟磁性金属粉末または軟磁性金属酸化物粉末が樹脂バインダーで被覆された磁性粉末を加圧成形してなる圧粉磁心から形成してもよい。 Here, the reactor core is formed by joining, for example, two U-shaped cores having magnetism, or in addition to this, an I-shaped core with an adhesive via a gap plate, for example. The U-type core and I-type core may be formed from a laminate formed by laminating silicon steel plates, and a magnetic powder in which a soft magnetic metal powder or a soft magnetic metal oxide powder is coated with a resin binder is press-formed. You may form from the powder magnetic core formed.
また、ハウジングはアルミニウムやその合金などから成形することができ、その下方（下面）には、このハウジングと別体に成形された、または一体に成形された放熱性台座が設けられていてもよい。なお、この放熱性台座のさらに下方に、ラジエータ等からのクーリング水やクーリングエアが循環する冷却器が設けられている形態もある。 Further, the housing can be formed from aluminum or an alloy thereof, and a heat dissipating base formed separately or integrally with the housing may be provided below (lower surface). . There is also a form in which a cooler in which cooling water or cooling air from a radiator or the like is circulated further below the heat radiating base.
封止樹脂体を成形する封止樹脂材には放熱性に優れたシリコーン樹脂等を使用でき、少なくとも、ハウジングの側壁および底面と吊り下げられて浮いた姿勢のリアクトルコアの間の隙間にこの封止樹脂材が充填され、これが硬化して封止樹脂体が形成されることによってフロート構造のリアクトルが製造される。しかも、このリアクトルは形成された封止樹脂体にて完全に支持され、ハウジングによる直接的な支持固定箇所は存在しない。 Silicone resin with excellent heat dissipation can be used as the sealing resin material for molding the sealing resin body, and at least this seal is formed in the gap between the side wall and bottom surface of the housing and the suspended reactor that is suspended. A reactor having a float structure is manufactured by filling a stop resin material and curing it to form a sealing resin body. Moreover, the reactor is completely supported by the formed sealing resin body, and there is no direct support and fixing portion by the housing.
この構造により、リアクトル駆動時の振動がハウジングに直接的に伝播されることが解消され、双方の間に介在する封止樹脂体を介して伝播過程で低減された振動がハウジングに伝播されるのみとなることから、リアクトルコアがハウジングに直接固定されていた従来構造のリアクトルに比して発生する振動とこれに起因する騒音は格段に低減する。 This structure eliminates the fact that the vibration during the reactor drive is directly propagated to the housing, and only the vibration reduced in the propagation process is propagated to the housing through the sealing resin body interposed therebetween. Therefore, the vibration generated and the noise caused by this are significantly reduced as compared with the reactor having the conventional structure in which the reactor core is directly fixed to the housing.
また、上記する製造方法におけるリアクトルコアの吊り下げ形態は特に限定されるものではないが、治具にてリアクトルコアを把持して吊り下げる形態や、電磁石などからなる治具にてリアクトルコアを磁気吸引して吊り下げる形態などがある。 In addition, there are no particular limitations on the manner in which the reactor core is suspended in the manufacturing method described above, but a configuration in which the reactor core is gripped and suspended by a jig, or a jig that is made of an electromagnet or the like is used to magnetize the reactor core. There are forms such as suction and hanging.
本発明の製造方法によれば、リアクトルコアとハウジングの間の固定構造、たとえば図３で示すハウジング下方の支持部やリアクトルコアに固定された固定部材、これらを接続するボルトなどが完全に解消されることでリアクトルの構造簡素化をも図ることができ、製品コストの低減にも繋がる。 According to the manufacturing method of the present invention, the fixing structure between the reactor core and the housing, for example, the support portion below the housing shown in FIG. 3, the fixing member fixed to the reactor core, the bolts connecting these, etc. are completely eliminated. This can also simplify the structure of the reactor, leading to a reduction in product cost.
ここで、上記する製造方法の一つの実施の形態として、吊り治具がリアクトルコアを把持する箇所の下方まで封止樹脂材を充填し、その強度が発現して下方の封止樹脂体が形成され、この下方の封止樹脂体にてリアクトルコアを支持させながら吊り治具を取り除き、さらに上方に封止樹脂材を充填して上方の封止樹脂体を形成する方法を挙げることができる。 Here, as one embodiment of the manufacturing method described above, the sealing jig is filled with the sealing resin material below the portion where the hanging jig grips the reactor core, and the lower sealing resin body is formed by developing its strength. A method of removing the hanging jig while supporting the reactor core with the lower sealing resin body and filling the sealing resin material further upward to form the upper sealing resin body can be mentioned.
この製法形態は、特にコイルをも完全に封止樹脂体にて封止するリアクトルを製造する際に、封止樹脂材を２度に分けて充填することにより、吊り治具を封止樹脂材内に埋没させることなくその取り除きを可能とした製造方法である。 In this manufacturing method, particularly when manufacturing a reactor that completely seals a coil with a sealing resin body, the hanging jig is sealed with a sealing resin material by filling the sealing resin material in two portions. It is a manufacturing method that enables removal without being buried inside.
本発明の製造方法にて得られたリアクトルは、上記のごとく振動および騒音低減効果に優れ、構造も簡素でその製造コストも安価であることから、車室内環境の一層の快適性とコスト低減を課題とする近時のハイブリッド車や電気自動車への適用に好適である。 As described above, the reactor obtained by the manufacturing method of the present invention is excellent in vibration and noise reduction effects, has a simple structure, and is low in manufacturing cost. It is suitable for application to recent hybrid vehicles and electric vehicles, which is a problem.
以上の説明から理解できるように、本発明のリアクトルの製造方法によれば、簡易な製法改良によってリアクトルコアとハウジングの直接的な接続箇所を完全に解消することができ、もって振動および騒音低減効果に優れ、構造も簡素なリアクトルを安価に製造することができる。 As can be understood from the above description, according to the reactor manufacturing method of the present invention, the direct connection between the reactor core and the housing can be completely eliminated by a simple process improvement, thereby reducing vibration and noise. It is possible to manufacture a reactor having a superior structure and a simple structure at low cost.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の製造方法を説明した模式図であり、図２は、図１で示す製造方法にて製造されたリアクトルである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the manufacturing method of the present invention, and FIG. 2 is a reactor manufactured by the manufacturing method shown in FIG.
本発明の製造方法は、まず、コイル２を具備するリアクトルコア１を用意する。このリアクトルコア１は、２つのＵ型コアの端部同士をギャップ板を介して接着剤で固着して全体が円環状に形成された形態、２つのＵ型コアとＩ型コアをギャップ板を介して接着剤にて固着して全体が円環状に形成された形態などである。
In the manufacturing method of the present invention, first, a
このＵ型コア、Ｉ型コアは、磁性粉末を加圧成形してなる圧粉磁心から形成されており、ギャップ板はセラミックスから成形されている。この磁性粉末としては、鉄、鉄−シリコン系合金、鉄−窒素系合金、鉄−ニッケル系合金、鉄−炭素系合金、鉄−ホウ素系合金、鉄−コバルト系合金、鉄−リン系合金、鉄−ニッケル−コバルト系合金および鉄−アルミニウム−シリコン系合金などを用いることができる。また、ギャップ板は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やジルコニア（ＺｒＯ２）などのセラミックスで成形することができる。なお、ギャップ板なしの構造にてリアクトルコアの電磁気特性、すなわちインダクタンスを保証できる場合には、コア間のギャップ板の介在は不要となる。 The U-shaped core and the I-shaped core are formed from a powder magnetic core formed by pressure-molding magnetic powder, and the gap plate is formed from ceramics. As this magnetic powder, iron, iron-silicon alloy, iron-nitrogen alloy, iron-nickel alloy, iron-carbon alloy, iron-boron alloy, iron-cobalt alloy, iron-phosphorus alloy, An iron-nickel-cobalt alloy, an iron-aluminum-silicon alloy, or the like can be used. The gap plate can be formed of ceramics such as alumina (Al 2 O 3 ) or zirconia (ZrO 2 ). If the electromagnetic characteristics of the reactor, that is, the inductance can be ensured with the structure without the gap plate, the interposition of the gap plate between the cores is unnecessary.
不図示の絶縁ボビンもしくは絶縁紙を介して、リアクトルコア１の周囲にコイル２が形成され、コイル２を具備するリアクトルコア１が用意される。
A
コイル２が適所に形成されたリアクトルコア１を、図１で示すように吊り治具Ｊにて把持し、ハウジング３内に吊り下げて収容するとともに（Ｚ方向）、ハウジング３の側面３１および底面３２から該リアクトルコア１を離して浮かせた姿勢を保持する。
As shown in FIG. 1, the
ここで、吊り治具Ｊは、不図示の幅調整部にてリアクトルコア１の長さに応じてその幅を調整しながらリアクトルコアを把持する形態、治具自身が電磁石から形成されていて、リアクトルコアを磁気吸引しながら把持する形態などがある。
Here, the hanging jig J is configured to grip the reactor core while adjusting its width according to the length of the
吊り治具Ｊにてリアクトルコア１をハウジング３内に吊り下げ、ハウジング３の側面３１および底面３２から該リアクトルコア１を離して浮かせた姿勢を保持しながら、封止樹脂材４’をハウジング３内に充填し、ハウジング３の側面３１および底面３２とリアクトルコア１の間に封止樹脂材を充満させる。
While the
ここで、充填される封止樹脂材は、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、オレフィン樹脂などのうちのいずれか一種を使用でき、放熱性をより一層向上させるために、これらの樹脂材に対して、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化マグネシウムなどのうちのいずれか一種または複数のフィラーを含有したものを使用してもよい。また、封止樹脂体４の振動低減効果を高めるべく、常温でゲル状の封止樹脂体４を適用してもよい。
Here, as the sealing resin material to be filled, any one of urethane resin, silicone resin, acrylic resin, olefin resin and the like can be used, and in order to further improve the heat dissipation, these resin materials are used. In addition, one containing one or more fillers of silica, alumina, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide, magnesium oxide and the like may be used. In order to increase the vibration reduction effect of the sealing
封止樹脂材４’をハウジング３の上方まで充填してコイル２を完全に封止する際には、封止樹脂材４’を２度に分けて充填するようにし、下方の封止樹脂材４’が硬化してリアクトルコア１を支持できる強度が発現した段階で吊り治具Ｊを取り除き、上方の封止樹脂材４’の充填を実施すればよい。また、封止樹脂材４’を上方まで一気に充填し、封止樹脂材４’が硬化する直前に吊り治具Ｊを取り除く方法などであってもよい。
When the sealing
封止樹脂材４’がハウジング３の上方まで充填されてコイル２を完全に封止し、これが硬化して封止樹脂体４が形成されることにより、図２で示すリアクトル１０が製造される。
The
同図より、製造されたリアクトル１０においては、リアクトルコア１およびコイル２がともにハウジング３の側面３１、底面３２に直接固定される箇所がなく、封止樹脂体４が双方の間に介在した構造を呈している。
From the figure, in the manufactured
また、従来構造のリアクトルを示す図３と比較するとより明りょうとなるが、リアクトルコア１が封止樹脂体４にて完全に支持された構造となっていることで、従来構造のように、ハウジングの内部下方を改良して突状の支持部を設けたり、リアクトルコアに固定された固定部材を設けたり、これら支持部と固定部材とをボルト結合する等の固定機構は一切不要となる。
Moreover, although it becomes clearer compared with FIG. 3 which shows the reactor of a conventional structure, since it has the structure where the
リアクトルコアとハウジングがこの固定機構にて直接的に接続される構造が廃されたことで、リアクトル駆動時の振動がハウジングに直接伝播することが解消され、リアクトルコアからの振動は封止樹脂体４中を伝播する過程で減衰される。したがって、封止樹脂体４からハウジング３に伝播された振動は封止樹脂体４に埋設されたリアクトルコア１の振動に比して格段に低減され、このことはリアクトル全体の大幅な振動低減に繋がる。さらに、この振動低減に起因して、リアクトルの騒音低減効果をも奏することができる。
Since the structure in which the reactor core and the housing are directly connected by this fixing mechanism has been eliminated, it is eliminated that the vibration during the reactor driving directly propagates to the housing, and the vibration from the reactor core is sealed resin body. It is attenuated in the process of propagating through 4. Therefore, the vibration propagated from the sealing
また、固定機構を省略できたことで、リアクトルの製造コスト低減をも図ることができる。 In addition, since the fixing mechanism can be omitted, it is possible to reduce the manufacturing cost of the reactor.
このように、本発明のリアクトルの製造方法によれば、リアクトルコアを吊り治具にて吊り下げ、ハウジングの側面や底面からリアクトルコアを離して浮かせた姿勢を保持しながら封止樹脂を充填してその硬化を待つという、極めて簡易な製法改良により、低振動かつ低騒音なリアクトルを安価な製造コストにて製造することができる。 As described above, according to the method for manufacturing a reactor of the present invention, the reactor core is suspended by the hanging jig, and the sealing resin is filled while maintaining the posture in which the reactor core is lifted away from the side surface and the bottom surface of the housing. Thus, a reactor with low vibration and low noise can be manufactured at a low manufacturing cost by an extremely simple manufacturing method improvement that waits for the curing.
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.
１…リアクトルコア、２…コイル、３…ハウジング、３１…側面、３２…底面、４…封止樹脂体、４’…封止樹脂材、Ｊ…吊り治具、１０…リアクトル
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