JP5532129B2

JP5532129B2 - リアクトル装置

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Publication number: JP5532129B2
Application number: JP2012517022A
Authority: JP
Inventors: 高人村田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: CN103314419A; JPWO2012090258A1; US20130039815A1; CN103314419B; EP2660835A1; EP2660835A4; WO2012090258A1; EP2660835B1; US9159483B2

Description

本発明はリアクトル装置に関し、特に複数のコアからなるリアクトル体をケースに保持する構造に関する。

磁性材料のコアにコイルを巻回してリアクトル装置を構成する場合、閉じた磁気回路を作成するために複数のコアの接合が行われる。このような場合、ケースに取り付けられて収納されたリアクトルが動作して温度が上昇すると、ケース材料の熱膨張係数とコア材料の熱膨張係数の相違によりコアの接合部に応力が働くことがある。

下記の特許文献１には、板バネを用いてリアクトル体をケースに固定する構造が開示されている。図５及び図６に、従来のリアクトル装置の構成を示す。図５はリアクトル装置の断面構成図であり、図６はリアクトル装置の平面図である。

リアクトル装置１０は、ケース１２と、リアクトル体３０と、リアクトル体３０をケース１２に取り付けるための板バネ体２０，２２を含んで構成される。リアクトル体３０が収容されたケース１２には、ポッティング樹脂１４が充填される。リアクトル装置１０は、リアクトル体３０の下方側を板バネ体２０，２２を介してケース１２に取り付けるフローティング構造である。

リアクトル体３０は、複数のコアを組み合わせて全体として環状形状とした環状コア体を適当な樹脂で成形したものにコイル３６，３８を巻回して配置したものである。環状コア体を樹脂で成形したものは、図６に示すように一方側体３２と他方側体３４とで構成される。

一方側体３２は複数のコアとギャップ板とを接着材で一体化し、他方側体３４も複数のコアとギャップ板とを接着材で一体化して構成され、一方側体３２の端面と他方側体３４の端面とは、ギャップ板を挟んで接着材で一体化される。

コイル３６，３８は、環状コア体を樹脂で成形した一方側体３２と他方側体３４が挿入されるように、中空形状に成形した環状コイルである。コイル３６，３８は、それぞれの一方端が引出リード線３７，３９として外部に引き出され、他方端がそれぞれ相互に接続される。すなわち、引出リード線３７を一方端として環状に巻回されたコイル３６が形成され、コイル３６の他方端はそのままコイル３８の他方端となって、環状に巻回されてコイル３８が形成された後、コイル３８の一方端が引き出されて引出リード線３９となる。引出リード線３７，３９は、その端部で外部のバスバー８，９にそれぞれ接続される。

板バネ体２０，２２は、リアクトル体３０をケース１２に取り付ける。板バネ体２０は、リアクトル体３０の一方端をケース１２に取り付けるために用いられ、板バネ体２２は、リアクトル体３０の他方側をケース１２に取り付けるために用いられる。板バネ体２０，２２は、Ｌ字形状に折曲成形された板材である。折り曲げられた一方側には固定用の穴が設けられ、これらの穴を用いて板バネ体２０，２２がそれぞれボルト２４，２５及びボルト２６，２７によってケース１２に締結固定される。折り曲げられた他方側はリアクトル体３０の端部に取り付けられる。取り付け方は、リアクトル体３０の端部に設けられた溝に嵌め込み、適当な接着材で固定する。

特開２００９−２７２５０８号公報

リアクトル体３０は、磁性体であるコアが主要要素であり、その熱膨張係数はコアの熱膨張係数で決まる。コアの材料である電磁鋼板等の熱膨張係数と、ケース１２の材料であるアルミニウムの熱膨張係数を比較すると、アルミニウムの方が大きい。従って、リアクトル３０をケース１２に取り付けられた状態でリアクトル装置１０を作動させると、リアクトル体３０が発熱し、リアクトル体３０とともにケース１２の温度が上昇する。このとき、熱膨張係数の差によって、ケース１２の方がリアクトル体３０よりも大きく伸長する。

従来技術においては、この伸長の差を２つの板バネ体２０，２２の伸長によりある程度は吸収できるものの完全に吸収することは困難である。この場合、複数のコアとギャップ板とを接着材で一体化して構成される一方側体３２及び他方側体３４はともに伸長の差によって引張応力を受けることになり、コアとギャップ板との接合部に応力が集中してコアとギャップ板が剥離し、ＮＶ（ＮｏｉｓｅＶｉｂｒａｔｉｏｎ）性能が低下する事態が想定され得る。さらに、板バネをケースに固定する構成では、締結部材が必要となるためリアクトル装置がその分だけ大型化するとともに部品点数の増大を招き、コスト増加につながる問題もある。

本発明の目的は、熱ストレス（あるいは温度ストレス）に対する信頼性を向上させることができるリアクトル装置を提供することにある。

本発明は、車両に搭載されるリアクトル装置であって、複数のコアを接合してなるリアクトル体と、前記リアクトル体を収容するケースと、前記リアクトル体の前記ケースに対する車両搭載状態における水平方向の移動を許容するように前記リアクトル体の両端部を前記ケースに係合させて前記リアクトル体を前記ケースに締結固定せずに前記ケース内でフローティングさせる係合部材とを備え、前記係合部材は、一端が前記リアクトル体に一体化され、他端が前記ケースの上面に締結固定されることなく載置される板バネを含むことを特徴とする。

本発明の１つの実施形態では、前記板バネの前記他端は、前記ケースの上面に形成された溝内に嵌め込まれ、前記溝により前記水平方向の移動が許容される。

また、本発明の他の実施形態では、前記板バネの上面側に配置され、前記リアクトル体の上方への移動を規制するリテーナを備える。

また、本発明は、車両に搭載されるリアクトル装置であって、複数のコアを接合してなるリアクトル体と、前記リアクトル体を収容するケースと、前記リアクトル体の前記ケースに対する車両搭載状態における水平方向の移動を許容するように前記リアクトル体の両端部を前記ケースに係合させて前記リアクトル体を前記ケースに締結固定せずに前記ケース内でフローティングさせる係合部材とを備え、前記係合部材は、一端が前記リアクトル体に一体化され、他端が前記ケースの凹部に水平方向に所定の間隙をもって締結固定されることなく挿入されるモールド樹脂を含み、前記ケースの前記モールド樹脂に対向する面には、ケースの内側が相対的に低くなるようにケース側傾斜面が形成され、前記モールド樹脂の前記ケースに対向する面に、前記ケース側傾斜面に当接する樹脂側傾斜面が形成され、前記リアクトル体は前記樹脂側傾斜面において前記ケース側傾斜面で保持され、前記リアクトル体は前記ケースに対して前記ケース側傾斜面に沿って移動可能であることを特徴とする。

本発明の１つの実施形態では、前記モールド樹脂の上面側に配置され、前記リアクトル体の上方への移動を規制するリテーナを備える。

本発明によれば、リアクトル装置の熱ストレスに対する信頼性を向上させることができる。また、本発明によれば、リアクトル装置を従来に比べて小型化することが可能である。また、本発明によれば、ＮＶ性能を向上させることが可能である。

第１実施形態のリアクトル装置の断面構成図である。第１実施形態のリアクトル装置の平面図である。第２実施形態のリアクトル装置の断面構成図である。図３の一部拡大図である。従来のリアクトル装置の断面構成図である。従来のリアクトル装置の平面図である。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。

１．基本原理
まず、本実施形態の基本原理について説明する。本実施形態の基本原理は、複数のコアを接合してなるリアクトル体をケースからフローティングさせてケース内に収容する構造において、リアクトル体に樹脂で一体化された板バネ体を従来のようにケースに対してボルト固定するのではなく、水平方向に移動自在にケースに係合させる。

リアクトル装置は、ハイブリッド自動車や電気自動車等に搭載されるが、車両の上下方向への揺れに比べて水平方向への揺れは大きな問題とならない。リアクトル体に樹脂で一体化された板バネ体をケースに取り付ける際に、ボルト固定するのではなくケース上に載置する構成とすることで、リアクトル体を作動させたときのリアクトル体とケースとの間の熱膨張係数の差に起因する伸長の差が生じても、板バネ体はケースに固定されておらず水平方向に移動自在であるため、板バネ体のケース上での移動、すなわち板バネ体のケース上での擦動により伸長の差を解消し、リアクトル体のコア接合部における応力の集中を抑制できる。

リアクトル体の上下方向の移動は、リアクトル体が収容されたケースに充填されるポッティング樹脂により規制されるため、自動車の走行時における上下方向の揺れに伴ってリアクトル体がケースから飛び出すことはない。ポッティング樹脂による規制とは別に、板バネ体の上方にリテーナを配置して板バネ体、すなわちリアクトル体の上方向への移動を規制してもよい。

従来のリアクトル装置においては、リアクトル体とケースとを一体化するとの技術思想があり、この技術思想の下にリアクトル体をケースに固定しているが、本実施形態ではこのようなリアクトル体とケースの一体化という技術思想ではなく、リアクトル体とケースは別個であってリアクトル体をケースに固定するのではなく、リアクトル体をケースに対して相対的に水平方向に移動自在に係合するといえる。本実施形態では、板バネ体をケースに固定しないため、締結部が不要化されるためリアクトル装置のサイズをその分だけ小型化でき、かつ、部品点数が削減される。

なお、リアクトル体は板バネ体によりケース上に載置あるいは架設されるが、板バネ体に代えてリアクトル体に一体成形されたモールド樹脂自体をケースに載置してもよく、この場合、ケース側の形状とモールド樹脂側の形状が互いに係合する形状をなし、リアクトル体が水平方向に移動自体となる係合関係を構成することで熱ストレスの影響を抑制することができる。

以下、本実施形態の構成について、具体的に説明する。なお、図５及び図６に示す従来のリアクトル装置と同一もしくは対応する部材については同一符号を付す。また、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。

２．第１実施形態
図１に、本実施形態におけるリアクトル装置１００の断面構成図を示す。また、図２に、本実施形態におけるリアクトル装置の平面図を示す。

リアクトル装置１００は、ケース１２と、リアクトル体３０と、リアクトル体３０をケース１２に載置あるいは架設するための板バネ体５０，５２を含んで構成される。リアクトル体３０が収容されたケース１２には、ポッティング樹脂１４が充填される。ポッティング樹脂１４は、耐熱性と適当な弾性を有する樹脂を用いることができ、例えばシリコン樹脂を用いることができる。リアクトル装置１００の作動時には、リアクトル体で生じた熱はポッティング樹脂１４によりケース１２に伝熱され、ケース１２から放熱される。

リアクトル装置１００は、リアクトル体３０の両端部がバネ体５０，５２を介してケース１２に搭載されるフローティング構造である。リアクトル体３０は、複数のコアを組み合わせて全体として環状形状とした環状コア体を適当な樹脂で成形したものにコイル３６，３８を巻回して配置したものである。具体的には、Ｃ字形状またはＵ字形状をしたコアとＩ字形状または棒状形状をしたコアを組み合わせ、隣接するコアの間にギャップ板を挟んで適当な接着材で接合し、樹脂で環状形状に一体化する。環状コア体は、一方側体３２と他方側体３４とで構成される。一方側体３２は、上記のように複数のコアとギャップ板とを接着材で一体化して構成され、他方側体３４も同様に複数のコアとギャップ板とを接着材で一体化して構成され、一方側体３２の端面と他方側体３４の端面とは、ギャップ板を挟んで接着材で一体化される。

板バネ体５０，５２は、リアクトル体３０をケース２０に係合する部材として機能する。板バネ体５０は、リアクトル体３０の一方端をケース１２に載置するために用いられ、板バネ体５２は、リアクトル体３０の他方側をケース１２に載置するために用いられる。板バネ体５０，５２は、Ｌ字形状に折曲成形された板材である。板バネ体５０の一方側はモールド樹脂４０でリアクトル体３０と一体化され、板バネ体５０の他方側はケース１２の上面１２ａに載置される。ケース１２の上面１２ａには、図２に示すように凹部としての溝１２ｃが形成される。溝１２ｃはｘ方向に延在して形成され、ｙ方向の幅は板バネ体５０の幅と略同一である。板バネ体５０はケース１２の上面１２ａに形成された溝１２ｃ内に嵌め込まれて載置される。板バネ体５０は溝１２内をｘ方向に移動可能であるが、ｙ方向への移動は溝１２ｃにより規制される。また、板バネ体５２の一方側はモールド樹脂４０でリアクトル体３０と一体化され、他方側はケース１２の上面１２ｂに載置される。ケース１２の上面１２ｂにも上面１２ａと同様にｘ方向に延在しｙ方向の幅が板バネ５２と略同一の溝１２ｄが形成されており、板バネ体５２は溝１２ｄ内に嵌め込まれて載置される。板バネ体５２は溝１２ｄ内をｘ方向に移動可能であるが、ｙ方向への移動は溝１２ｄにより規制される。板バネ体５０と溝１２ｃとが係合し、板バネ体５２と溝１２ｄとが係合するから、板バネ体５０と溝１２ｃが一対の係合部材として機能し、かつ、板バネ５２と溝１２ｄが一対の係合部材として機能するといえる。

図において、ｘ方向、ｙ方向を水平方向、ｚ方向を鉛直方向とすると、リアクトル体３０はケース１２に対して水平方向にケース１２に載置される。リアクトル体３０は板バネ体５０，５２によりケース１２の上面１２ａ，１２ｂ上に載置してあり、ケース１２とモールド樹脂４０との間には間隙６５が形成されているので、板バネ体５０，５２はケース１２の上面１２ａ，１２ｂ上で水平方向（ｘ方向）に移動自在である。一方、リアクトル体３０とケース１２との間にはポッティング樹脂１４が充填されているので、リアクトル体３０の上下方向（ｚ方向）への移動はポッティング樹脂１４により規制される。

なお、図１に示すように、板バネ体５０，５２の上方に、板バネ体５０，５２との間に所定の間隙をもってリテーナ６０（図において一点鎖線で示す）をさらに配置し、リアクトル体３０の上方向への移動をさらに規制することもできる。

本実施形態では、板バネ体５０，５２でリアクトル体３０をケース１２に収容しているが、板バネ体５０，５２はケースにボルト固定されておらず、ケース１２の上面１２ａ，１２ｂ上に載置されているので、板バネ体５０，５２は水平方向に移動自在である。従って、リアクトル装置１０を作動させてリアクトル体３０が発熱し、リアクトル体３０とともにケース１２の温度が上昇して、熱膨張係数の差によってケース１２の方がリアクトル体３０よりも大きく伸長したとしても、この伸長の差を板バネ体５０，５２の弾性力のみならず、板バネ体５０，５２の水平方向（ｘ方向）への移動により吸収することができる。

すなわち、伸長差のうち、板バネ体５０，５２の弾性力で吸収できない分は、板バネ体５０，５２の水平方向への移動により吸収することができる。これにより、複数のコアの接合部分への応力集中を効果的に抑制でき、複数のコアの接合部分の剥離によるＮＶ性能の低下を抑制できる。

また、本実施形態では、従来のように板バネ体５０，５２をケース１２にボルト固定する構成ではないので、締結部を除去することができ、リアクトル装置１００の小型化を図ることが可能である。

３．第２実施形態
上記の第１実施形態では、板バネ体５０，５２を用いてリアクトル体３０をケース１２内に収容する構成について説明したが、本実施形態では板バネ体５０，５２を用いることなくリアクトル体３０をケース１２内に収容する構成について説明する。

図３に、本実施形態におけるリアクトル装置２００の断面構成図を示す。また、図４に、図３におけるＡ部の一部拡大図を示す。

リアクトル装置２００は、ケース１２と、リアクトル体３０と、リアクトル体３０をケース１２に載置あるいは架設するためのモールド樹脂４２を含んで構成される。リアクトル体３０が収容されたケース１２には、ポッティング樹脂１４が充填される。リアクトル装置２００は、リアクトル体３０の側方がモールド樹脂４２を介してケース１２に搭載されるフローティング構造である。

リアクトル体３０は、第１実施形態と同様に複数のコアを組み合わせて全体として環状形状とした環状コア体を適当な樹脂で成形したものにコイル３６，３８を巻回して配置したものである。環状コア体を樹脂で成形したものは、一方側体３２と他方側体３４とで構成される。

コイル３６，３８は、環状コア体を樹脂で成形した一方側体３２と他方側体３４が挿入されるように、中空形状に成形した環状コイルである。コイル３６，３８は、第１実施形態と同様に、それぞれの一方端が引出リード線３７，３９として外部に引き出され、他方端がそれぞれ相互に接続される。すなわち、引出リード線３７を一方端として環状に巻回されたコイル３６が形成され、コイル３６の他方端はそのままコイル３８の他方端となって、環状に巻回されてコイル３８が形成された後、コイル３８の一方端が引き出されて引出リード線３９となる。引出リード線３７，３９は、その端部で外部のバスバー８，９にそれぞれ接続される。

一方、本実施形態におけるモールド樹脂４２は、板バネ体５０，５２の代わりにリアクトル体３０をケース２０に係合する部材として機能する。モールド樹脂４２はその一端でリアクトル体３０のコアあるいは一方側体３２と一体化され、他端はケース１２の上面と係合する。以下、この係合状態について説明する。

図４の一部拡大図に示すように、ケース１２の上面にはケース１２の内側に向けて傾斜面（ケース側傾斜面）１２ｅが形成されている。すなわち、ケース１２の上面には、ケース１２の内側においてｚ方向に相対的に低く、ケース１２の外側においてｚ方向に相対的に高くなるように傾斜面１２ｅが形成される。傾斜面１２ｅの傾斜角度は任意であるが、例えば水平方向に対して４５度をなすように設定される。

また、モールド樹脂４２のうち、ケース１２の傾斜面１２ｅに対向する面には傾斜面（樹脂側傾斜面）４２ａが形成される。傾斜面４２ａの傾斜角度は傾斜面１２ｅの傾斜角度と同一であり、傾斜面１２ｅと傾斜面４２ａは互いに当接する。モールド樹脂４２及びリアクトル体３０は、傾斜面４２ａにおいてケース１２側の傾斜面１２ｅで保持される。

また、ケース１２の傾斜面１２ｅの上部には、さらにリテーナ７０が形成される。リテーナ７０は、断面形状がＬ字形状に折曲成形され、互いに直交する２つの部位７０ａ，７０ｂから構成される。部位７０ａは、ケース１２の傾斜面１２ｅのうちケース外側端部に接合される。部位７０ｂは、ケース１２の内側方向に延在する。従って、ケース１２の傾斜面１２ｅ、リテーナ７０の部位７０ａ，７０ｂとでケース１２にはケース内側に向けて凹部が形成される構成となる。一方、モールド樹脂４２はリアクトル本体３０から突出形成されており、ケース１２の凹部にモールド樹脂４２が挿入される。モールド樹脂４２とケース１２の凹部、あるいはケース１２の傾斜面１２ｅ及びリテーナ７０が一対の係合部材として機能するといえる。

ケース１２の傾斜面１２ｅとモールド樹脂４２の傾斜面４２ａとが当接した状態で、リテーナ７０の部位７０ａとモールド樹脂４２の対向する面との間には間隙６６が形成され、かつ、リテーナ７０の部位７０ｂとモールド樹脂４２の対向する面との間にも間隙６７が形成される。

このように、リアクトル体３０はモールド樹脂４２を介してケース１２に収容されており、モールド樹脂４２の傾斜面４２ａとケース１２の傾斜面１２ｅとが当接していて傾斜面１２ｅの傾斜方向に沿って移動自在である。従って、リアクトル装置２００を作動させてリアクトル体３０が発熱し、リアクトル体３０とともにケース１２の温度が上昇して、熱膨張係数の差によってケース１２の方がリアクトル体３０よりも大きく伸長したとしても、この伸長の差をモールド樹脂４２の傾斜角度に沿った方向への移動により吸収することができる。これにより、複数のコアの接合部分への応力集中を効果的に抑制できる。また、本実施形態では、リアクトル７０の部位７０ｂにより、リアクトル体３０の上方への移動を規制することができるので、リアクトル体のケース１２からの飛び出しも効果的に防止できる。また、本実施形態においても、第１実施形態と同様にリアクトル体３０をケース１２に固定するための締結部材が不要となるため、その分だけリアクトル装置２００を小型化できる。さらに、本実施形態では、リアクトル体３０とケース１２との接触部分はモールド樹脂４２であり、しかもその接触部分は水平方向に対して４５度の傾斜を有しているので、ボルト固定する場合に比べてＮＶ性能が向上し得る。

４．変形例
以上、本発明の実施形態について説明したが、他の変形例も可能である。

例えば、第１実施形態では、板バネ体５０，５２の一端はモールド樹脂４０によりリアクトル体３０に一体化されているが、板バネ体５０，５２の一端をリアクトル体の端部に設けられた溝に嵌め込み、適当な接着材で接合する構成でもよい。すなわち、第１実施形態において、モールド樹脂４０は必須ではない。

また、第１実施形態において、板バネ体５０，５２の水平方向（ｘ方向）への移動は規制されておらず許容される構成であるが、水平方向への所定範囲の移動は許容しつつ、所定範囲を超える移動は規制するように何らかのストッパ部材を水平方向に配置してもよい。言い換えれば、第１実施形態は、必ずしも板バネ体５０，５２あるいはリアクトル体３０の水平方向（ｘ方向）への無制限の移動を許容する構成には限定されない。

さらに、第２実施形態において、リテーナ７０の部位７０ｂによりリアクトル体３０の上方への移動を規制しているが、第１実施形態でも説明したように、リアクトル体３０の上方への移動はポッティング樹脂１４によりある程度規制されるため、モールド樹脂４２の上方に配置される部位７０ｂは必須ではない。

８，９バスバー、１２ケース、１４ポッティング樹脂、３０リアクトル体、３２一方側体、３４他方側体、３６，３８コイル、４０，４２モールド樹脂、５０，５２板バネ、６０，７０リテーナ。

Claims

車両に搭載されるリアクトル装置であって、
複数のコアを接合してなるリアクトル体と、
前記リアクトル体を収容するケースと、
前記リアクトル体の前記ケースに対する車両搭載状態における水平方向の移動を許容するように前記リアクトル体の両端部を前記ケースに係合させて前記リアクトル体を前記ケースに締結固定せずに前記ケース内でフローティングさせる係合部材と、
を備え、
前記係合部材は、一端が前記リアクトル体に一体化され、他端が前記ケースの上面に締結固定されることなく載置される板バネを含むことを特徴とするリアクトル装置。
請求項１記載のリアクトル装置において、
前記板バネの前記他端は、前記ケースの上面に形成された溝内に嵌め込まれ、前記溝により前記水平方向の移動が許容されることを特徴とするリアクトル装置。
請求項２記載のリアクトル装置において、
前記板バネの上面側に配置され、前記リアクトル体の上方への移動を規制するリテーナ
を備えることを特徴とするリアクトル装置。
車両に搭載されるリアクトル装置であって、
複数のコアを接合してなるリアクトル体と、
前記リアクトル体を収容するケースと、
前記リアクトル体の前記ケースに対する車両搭載状態における水平方向の移動を許容するように前記リアクトル体の両端部を前記ケースに係合させて前記リアクトル体を前記ケースに締結固定せずに前記ケース内でフローティングさせる係合部材と、
を備え、
前記係合部材は、一端が前記リアクトル体に一体化され、他端が前記ケースの凹部に水平方向に所定の間隙をもって締結固定されることなく挿入されるモールド樹脂を含み、
前記ケースの前記モールド樹脂に対向する面には、ケースの内側が相対的に低くなるようにケース側傾斜面が形成され、
前記モールド樹脂の前記ケースに対向する面に、前記ケース側傾斜面に当接する樹脂側傾斜面が形成され、
前記リアクトル体は前記樹脂側傾斜面において前記ケース側傾斜面で保持され、前記リアクトル体は前記ケースに対して前記ケース側傾斜面に沿って移動可能であることを特徴とするリアクトル装置。
請求項４記載のリアクトル装置において、
前記モールド樹脂の上面側に配置され、前記リアクトル体の上方への移動を規制するリテーナを備えることを特徴とするリアクトル装置。