JP6119918B2 - 巻線部品の取付け構造及びこの取付け構造を備えた電力変換装置 - Google Patents
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Description
リアクトルは、リング状のコアと、このコアの内周面及び外周面に交互に沿うように巻回されたコイルとを備えた部品である。
特許文献1のリアクトルの取付け構造は、筐体の上面にリアクトルを載置するとともに、リアクトルを間に挟むように筐体の上面に少なくとも2箇所の板バネ取付け部を設けている。そして、リアクトルの上部を覆うように板バネを配置し、その板バネの両端部を板バネ取付け部に取付けることで板バネにバネ力を発生させ、この板バネでリアクトルを筐体側に押圧しながら固定している。
ここで、外形寸法が小さいリアクトルを特許文献1の取付け構造で固定すると、リアクトルを押圧する板バネのバネ力が弱くなり、振動入力によってリアクトルが筐体から外れるおそれがある。
また、外形寸法が大きいリアクトルを特許文献1の取付け構造で固定すると、板バネのバネ力が過剰に大きくなり、板バネやリアクトルに損傷を与えるおそれがある。
従って、本発明はこれら課題を解決するためになされたものであり、製品毎に外形寸法が異なるリアクトルなどの巻線部品をハイブリッド自動車や電気自動車等に搭載しても耐振動特性を向上させて筐体に確実に固定することができる巻線部品の取付け構造及びこの取付け構造を備えた電力変換装置を提供することを目標としている。
また、本発明の一態様に係る巻線部品の取付け構造は、上記載置部材が、上方に突出して上記巻線部品の中空部に下部開口部から挿入される下部位置決め部を備え、上記押圧部材は、下方に突出して上記巻線部品の中空部に上部開口部から挿入される上部位置決め部を備えていることが好ましい。
また、本発明の一態様に係る巻線部品の取付け構造は、上記載置部材に、少なくとも2個以上の上記巻線部品が列状に配置され、隣接する2個の上記巻線部品の間に、上記押圧力付与部が設けられていることが好ましい。
さらに、本発明の一態様に係る巻線部品の取付け構造は、上記緩衝材が、熱伝導性が良好な部材であることが好ましい。
また、本発明に係る電力変換装置は、上記の巻線部品の取付け構造を備えている。
図1(a)、(b)は、本発明に係る巻線部品としてのリアクトル1を示すものである。このリアクトル1は、リング状のコア2と、このコア2の内周面及び外周面に交互に沿うように複数回巻き付けられたコイル3とを備えた部品である。
このリアクトル1を製作する際、図1(b)に示すように、コア2の上面2a及び下面2bの内径側及び外径側の角部に沿ってコイル3を曲げるときに曲げR部4〜7が生じることから、コア2の上面、内周、下面及び外周とコイルの間に隙間8〜11が発生する。このため、製作したリアクトル1は、製品毎に外形寸法(高さ寸法Hや外径寸法D)がばらついたものとなる。
このリアクトル1は、ハイブリッド自動車或いは電気自動車用のAC/DCコンバータの電力変換制御ユニットとして筐体内部に搭載されている。
図2から図4は、本発明に係る第1実施形態の巻線部品の取付け構造を示すものである。図2は巻線部品の取付け構造を示す平面図、図3は図2のII−II線矢視図、図4は図2のIII−III線矢視図である。
本実施形態は、AC/DCコンバータの筐体12の部品固定面12aに並べて固定する2個のリアクトル1A,1Bの取付け構造であり、2個のリアクトル1A,1Bの下面の一部を載置している載置部材13と、2個のリアクトル1A,1Bの上面に当接して配置されている押圧部材14と、押圧部材14から2個のリアクトル1A,1Bに部品固定面12aに向かう下方に押圧力を付与する押圧力付与部15と、部品固定面12a及びリアクトル1A,1Bの下面の間に挟み込まれている伝熱緩衝部材30,31と、を備えている。
そして、連結柱21の頂部には、内周面に雌ねじ部22aを形成した金属管22が埋め込まれている。
押圧部材14も合成樹脂などの絶縁材料で形成されており、図3に示すように、2個のリアクトル1A,1Bの上面に均等に当接している押圧部23と、押圧部23の下面から突出し、2個のリアクトル1A,1Bの中空部1a,1bの上部開口部にそれぞれ挿入されている位置決め部24,25と、押圧部23の中央部が上部に膨出するように形成された係合凹部26と、を備え、係合凹部26を形成した天板27にねじ貫通穴27aが形成されており、このねじ貫通穴27aの上方から連結ねじ28の雄ねじ部28aが挿通されている。
また、伝熱緩衝部材30,31は、熱伝導性が良好であり、弾性を有するシリコンなどからなる絶縁材料であり、図2及び図3に示すように、載置部材13の受け部16の周囲を囲みながら部品固定面12a上に配置されている。
この伝熱緩衝部材30,31の厚さt1は、リアクトル1A,1Bの下面を載置する載置部材13の受け部16の板厚t2より大きく設定されている(t1>t2)。
先ず、載置部材13の固定部17に形成したねじ貫通穴17aを筐体12に形成したねじ穴12bに対応させ、ねじ貫通穴17aに挿通した固定ねじ32をねじ穴12bに螺合することで、載置部材13を部品固定面12aに固定する。
また、厚さt1の伝熱緩衝部材30,31を、載置部材13の受け部16の周囲を囲ながら部品固定面12a上に配置する。
次いで、一方のリアクトル1Aの中空部1aの下部開口部に載置部材13の位置決め部18を挿入するとともに、載置部材13の位置決め部18側に配置されている伝熱緩衝部材30の上にリアクトル1Aの下面の一部を載せる。また、他方のリアクトル1Bの中空部1bの下部開口部に載置部材13の位置決め部19を挿入するとともに、載置部材13の位置決め部19側に配置されている伝熱緩衝部材31の上にリアクトル1Bの下面の一部を載せる。
次いで、押圧力付与部15を構成する連結ねじ28を、押圧部材14の係合凹部26に形成した貫通穴27aから下方に挿通し、連結ねじ28の雄ねじ部28aを、載置部材13の連結柱21の頂部に設けた雌ねじ部22aに螺合する。
そして、連結ねじ28の雄ねじ部28a及び載置部材13の雌ねじ部22aの螺合状態を調整し、押圧部材14及び載置部材13の間の距離を所定の値に設定することで、2個のリアクトル1A,1Bを筐体12側に押圧した状態で固定する。このとき、リアクトル1A,1Bの下面に当接して部品固定面12aとの間に挟み込まれている伝熱緩衝部材30,31は、図3に示すように、載置部材13の受け部16の板厚t2と同じ厚さまで圧縮される。
本実施形態のリアクトルの取付け構造は、製品毎に外形寸法にばらつきが発生しやすいリアクトル1A,1Bであっても、リアクトル1A,1Bの高さ変化に追従して載置部材13及び押圧部材14の間の距離が可変とされているので、筐体12に確実に固定することができる。
すなわち、2個のリアクトル1A,1Bの高さ寸法Hが高い場合には押圧力付与部15が載置部材13及び押圧部材14の間の距離を大きくし、リアクトル1A,1Bの高さ寸法Hが低い場合には押圧力付与部15が載置部材13及び押圧部材14の間の距離を小さくすることで、リアクトル1A,1Bを最適な押圧力で筐体12に固定している。したがって、本実施形態は、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載されている電力変換装置の電力変換制御ユニットとして使用される2個のリアクトル1A,1Bを、耐振動特性を向上させて筐体12に確実に固定することができる。
また、リアクトル1A,1Bの発熱量が大きい場合であっても、伝熱緩衝部材30,31が、リアクトル1A,1Bと筐体12との伝熱面積を大きくして密着して設けられているので、リアクトル1A,1Bの発熱が、伝熱緩衝部材30,31を介して筐体12に伝熱され、放熱されるようになる。したがって、リアクトル1A,1Bの発熱量が大きい場合であってもリアクトル1A,1Bの効率的な冷却を可能とすることができる。
また、載置部材13の位置決め部24,25及び押圧部材14の位置決め部24,25を2個のリアクトル1A,1Bの中空部1a,1bに挿入するだけで、載置部材13及び押圧部材14に対するリアクトル1A,1Bの位置決めが完了するので、リアクトル1A,1Bの取付け作業を容易に行うことができる。
さらに、本実施形態の押圧力付与部15は、連結ねじ28の雄ねじ部28a及び載置部材13の雌ねじ部22aの螺合長さを調整することで押圧部材14及び載置部材13の間の距離を可変としているので、リアクトルの取付け構造の簡素化を図ることができる。
次に、図5は、本発明に係る第2実施形態の巻線部品の取付け構造を示すものである。なお、第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してその説明を省略する。
本実施形態は、AC/DCコンバータの筐体12の部品固定面12aに、3個のリアクトル1A,1B,1Cを直列に並べて固定する取付け構造であり、載置部材40と、押圧部材41と、2箇所の押圧力付与部42,42と、部品固定面12a及びリアクトル1A,1Cの下面の間に挟み込まれている伝熱緩衝部材30,31と、を備えている
載置部材40は合成樹脂などの絶縁部材で形成されており、並べて配置した3個のリアクトル1A〜1Cのうち両端のリアクトル1A,1Cの中空部1a,1cの下部開口部を閉塞する位置まで延在し、リアクトル1Bは下面の全域、リアクトル1A,1Cは下面の一部を受けている受け部43と、受け部43を部品固定面12aに固定する固定部(不図示)と、受け部43の上面から突出し、3個のリアクトル1A〜1Cの中空部1a〜1cの下部開口部にそれぞれ挿入されている位置決め部44〜46と、受け部43の3個のリアクトルル1A〜1Cを配置した位置の間から立ち上がっている壁部47,48と、これら壁部47,48の上部から突出している連結柱49,50と、を備えている。そして、これら連結柱49,50の頂部に、内周面に雌ねじ部22aを形成した金属管22が埋め込まれている。
ここで、本実施形態の2箇所の押圧力付与部42,42は、押圧部材41の2箇所の係合凹部55,56に係合して配置された連結ねじ28の雄ねじ部28aと、この雄ねじ部28aが螺合する載置部材40の2本の連結柱49,50の頂部に設けた雌ねじ部22aとで構成されている。
そして、2箇所の押圧力付与部42,42の連結ねじ28の雄ねじ部28a及び載置部材40の雌ねじ部22aの螺合状態を調整し、押圧部材41及び載置部材40の間の距離を所定の値に設定して3個のリアクトル1A〜1Cを筐体12側に押圧した状態で固定すると、リアクトル1A,1Cの下面に当接して部品固定面12aとの間に挟み込まれている伝熱緩衝部材30,31は、載置部材40の受け部43の板厚t2と同じ厚さまで圧縮される。
また、リアクトル1A〜1Cの発熱量が大きい場合であっても、伝熱緩衝部材30,31が、リアクトル1A,1Cと筐体12との伝熱面積を大きくして密着して設けられているので、リアクトル1A,1Bの発熱が、伝熱緩衝部材30,31を介して筐体12に伝熱された後、放熱される。したがって、リアクトル1A〜1Cの効率的な冷却を可能とすることができる。
また、載置部材40の位置決め部44〜46及び押圧部材41の位置決め部52〜54を3個のリアクトル1A〜1Cの中空部1a〜1cに挿入するだけで、載置部材40及び押圧部材41に対するリアクトル1A〜1Cの位置決めが完了するので、リアクトル1A〜1Cの取付け作業を容易に行うことができる。
次に、図6及び図7は、本発明に係る第3実施形態の巻線部品の取付け構造を示すものであり、図6は平面図、図7は図6のVII−VII線矢視図である。
本実施形態は、AC/DCコンバータの筐体12の部品固定面12aに並べて2個のリアクトル1A,1Bを固定する取付け構造であり、2個のリアクトル1A,1Bの下面の一部を載置している載置部材60と、2個のリアクトル1A,1Bの上面に当接して配置されている押圧部材61と、押圧部材14から2個のリアクトル1A,1Bに部品固定面12aに向かう下方に押圧力を付与する押圧力付与部62,62と、部品固定面12a及びリアクトル1A,1Bの下面の間に挟み込まれている伝熱緩衝部材30,31と、を備えている。
また、伝熱緩衝部材30,31は、載置部材60の受け部63の周囲を囲みながら部品固定面12a上に配置されており、この伝熱緩衝部材30,31の厚さt1は載置部材60の受け部63の板厚t2より大きく設定されている(t1>t2)。
先ず、載置部材60の固定部64を、固定ねじ32を使用して部品固定面12aに固定する。そして、厚さt1の伝熱緩衝部材30,31を、載置部材60の受け部63の周囲を囲ながら部品固定面12a上に配置する。
次いで、載置部材60の位置決め連結柱65,66に中空部1a,1bを挿通させた状態で2個のリアクトル1A,1Bを配置する。
次いで、2個のリアクトル1A,1Bの中空部1a,1bから突出した位置決め連結柱65,66に、押圧部材61の2つの挿通穴67,68を挿通するとともに、押圧部材61から突出した位置決め連結柱65,66の雄ねじ部65a,66aに、それぞれナット69,70を螺合する。
なお、本実施形態の押圧力付与部62,62は、位置決め連結柱65,66の雄ねじ部65a,66a及びナット69,70で構成されている。
また、リアクトル1A,1Bの発熱量が大きい場合であっても、伝熱緩衝部材30,31が、リアクトル1A,1Bと筐体12との伝熱面積を大きくして密着して設けられているので、リアクトル1A,1Bの発熱が、伝熱緩衝部材30,31を介して筐体12に伝熱され、放熱されるようになる。したがって、リアクトル1A,1Bの発熱量が大きい場合であってもリアクトル1A,1Bの効率的な冷却を可能とすることができる。
また、載置部材60の位置決め連結柱65,66は、2個のリアクトル1A,1Bの中空部1a,1bの位置決めと、押圧部材61の固定部材として機能しているので、リアクトルの取付け構造の簡素化を図ることができる。
次に、図8は、本発明に係る第4実施形態の巻線部品の取付け構造を示すものであり、3個のリアクトル1A,1B,1Cを直列に並べて固定する取付け構造である。
本実施形態は、受け部71から3本の位置決め連結柱72〜74が立ち上がっている載置部材75と、位置決め連結柱72〜74が通過する3つの挿通穴76〜78が形成されている押圧部材79と、挿通穴76〜78を通過して押圧部材79の上部に延在した位置決め連結柱72〜74の雄ねじ部72a,73a,74aに螺合しているナット80,81,82と、部品固定面12a及びリアクトル1A,1Cの下面の間に挟み込まれている伝熱緩衝部材30,31と、を備えている。
なお、本発明に係る押圧力付与部は、位置決め連結柱72〜74の雄ねじ部72a,73a,74aと、ナット80,81,82で構成されている。
また、載置部材75の受け部71に載置されていないリアクトル1A,1Cの下面と部品固定面12aとの間に、伝熱緩衝部材30,31が圧縮した状態で挟み込まれていることから、筐体12に伝達された振動が伝熱緩衝部材30,31で吸収されやすくなり、さらに耐振動特性を向上させることができる。
さらに、載置部材75の3本の位置決め連結柱72〜74が、3個のリアクトル1A〜1Cの中空部1a,1b,1cの位置決めと、押圧部材79の固定部材として機能しているので、リアクトルの取付け構造の簡素化を図ることができる。
次に、図9及び図10は、本発明に係る第5実施形態の巻線部品の取付け構造を示すものであり、図9は平面図、図10は図9のX−X線矢視図である。
本実施形態は、AC/DCコンバータの筐体12の部品固定面12aに1個のリアクトル1Aを固定する取付け構造であり、リアクトル1Aの下面の一部を載置している載置部材85と、リアクトル1Aの上面に当接して配置されている押圧部材86と、押圧部材86からリアクトル1Aに部品固定面12aに向かう下方に押圧力を付与する押圧力付与部87と、部品固定面12a及びリアクトル1Aの下面の間に挟み込まれている伝熱緩衝部材30,31と、を備えている。
押圧部材86も合成樹脂などの絶縁材料で形成した板材であり、この押圧部材86の中央部にねじ貫通穴86aが形成されているとともに、このねじ貫通穴86aに同心円位置として下面位置から円筒絶縁部86bが突出して形成されている。そして、押圧部材86のねじ貫通穴86aには、上方から連結ねじ93の雄ねじ部93aが挿通されている。
ここで、本実施形態の押圧力付与部87は、押圧部材86のねじ貫通穴86aに挿通した連結ねじ93の雄ねじ部93aと、この雄ねじ部93aが螺合する載置部材85の位置決め連結柱90の頂部に設けた雌ねじ部91aとで構成されている。
先ず、載置部材85の固定部89を、固定ねじ92を使用して部品固定面12aに固定する。そして、厚さt1の伝熱緩衝部材30,31を、載置部材85の受け部88の周囲を囲ながら部品固定面12a上に配置する。
次いで、載置部材85の位置決め連結柱90に中空部1aを挿通させた状態でリアクトル1Aを配置する。
次いで、リアクトル1Aの中空部1aに、押圧部材86の連結ねじ93の雄ねじ部93aと円筒絶縁部86bとを挿入する。そして、円筒絶縁部86bで位置決め連結柱90の上部外周を囲みながら、連結ねじ93の雄ねじ部93aを雌ねじ部91aに螺合する。
そして、位置決め連結柱90の雌ねじ部91a及び連結ねじ93の雄ねじ部93aの螺合状態を調整し、押圧部材86及び載置部材85の間の距離を所定の値に設定することで、リアクトル1Aを筐体12側に押圧した状態で固定する。このとき、リアクトル1Aの下面に当接して部品固定面12aとの間に挟み込まれている伝熱緩衝部材30,31は、載置部材85の受け部88の板厚t2と同じ厚さまで圧縮される。
本実施形態のリアクトルの取付け構造は、リアクトル1Aの高さ寸法Hが高い場合には押圧力付与部87が押圧部材86及び載置部材85の間の距離を大きくし、リアクトル1Aの高さ寸法Hが低い場合には押圧力付与部87が押圧部材86及び載置部材85の間の距離を小さくすることで、リアクトル1Aを最適な押圧力で筐体12に固定している。したがって、本実施形態は、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載されている電力変換装置の電力変換制御ユニットとして使用される1個のリアクトル1Aを、耐振動特性を向上させて筐体12に確実に固定することができる。
また、リアクトル1Aの発熱量が大きい場合であっても、伝熱緩衝部材30,31が、リアクトル1Aと筐体12との伝熱面積を大きくして密着して設けられているので、リアクトル1Aの発熱が、伝熱緩衝部材30,31を介して筐体12に伝熱され、放熱されるようになる。したがって、リアクトル1Aの発熱量が大きい場合であってもリアクトル1Aの効率的な冷却を可能とすることができる。
また、載置部材85の位置決め連結柱90に中空部1aを挿通させた状態でリアクトル1Aを配置するだけで、載置部材85に対するリアクトル1Aの位置決めが完了するので、リアクトル1Aの取付け作業を容易に行うことができる。
さらに、図11及び図12は、本発明に係る第6実施形態の巻線部品の取付け構造を示すものであり、図11は平面図、図12は図11のXII−XII線矢視図である。
本実施形態は、図9及び図10で示した第5実施形態と同様に、AC/DCコンバータの筐体12の部品固定面12aに1個のリアクトル1Aを固定する取付け構造である。
本実施形態は、受け部95から1本の位置決め連結柱96が立ち上がっている載置部材97と、位置決め連結柱96が通過する挿通穴98が形成されている押圧部材99と、挿通穴98を通過して押圧部材99の上部に延在した位置決め連結柱96の雄ねじ部96aに螺合しているナット100と、部品固定面12a及びリアクトル1A,1Cの下面の間に挟み込まれている伝熱緩衝部材30,31と、を備えている。
本実施形態のリアクトルの取付け構造によると、第5実施形態と同様に、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載されている電力変換装置の電力変換制御ユニットとして使用される1個のリアクトル1Aを、耐振動特性を向上させて筐体12に確実に固定することができる。
また、載置部材97の受け部95に載置されていないリアクトル1Aの下面と部品固定面12aとの間に、伝熱緩衝部材30,31が圧縮した状態で挟み込まれていることから、筐体12に伝達された振動が伝熱緩衝部材30,31で吸収されやすくなり、さらに耐振動特性を向上させることができる。
さらに、載置部材97の位置決め連結柱96がリアクトル1Aの中空部1aの位置決めと、押圧部材99の固定部材として機能しているので、リアクトルの取付け構造の簡素化を図ることができる。
Claims (7)
- リング状のコアの内周面及び外周面に沿ってコイルを複数回巻き付けてなる巻線部品を筐体に固定する巻線部品の取付け構造であって、
前記巻線部品の下面を載置した状態で前記筐体の固定面に固定されている絶縁材料からなる載置部材と、
前記巻線部品の上面に当接して配置されている絶縁材料からなる押圧部材と、
前記載置部材及び前記押圧部材を連結し、前記押圧部材から前記巻線部品に対して前記固定面に向けて押圧力を付与する押圧力付与部と、を備え、
前記押圧力付与部は、前記巻線部品の高さ変化に追従して前記載置部材及び前記押圧部材の間の距離が可変とされているとともに、
前記巻線部品の前記下面の一部が前記載置部材に載置されており、前記巻線部品の前記下面の残りの部分と前記固定面との間に、前記筐体に伝達されてきた振動を吸収する緩衝材を挟み込んだ状態で前記巻線部品を前記固定面側に押し付け固定していることを特徴とする巻線部品の取付け構造。 - 前記押圧力付与部は、前記載置部材及び前記押圧部材の一方に設けられ、他方に向かって延在している雄ねじ部と、前記載置部材及び前記押圧部材の他方に設けられ、一方の前記雄ねじ部に螺合している雌ねじ部とを備え、前記雄ねじ部及び前記雌ねじ部の螺合位置を変更することで、前記載置部材及び前記押圧部材の間の距離が可変とされていることを特徴とする請求項1記載の巻線部品の取付け構造。
- 前記載置部材は、上方に突出して前記巻線部品の中空部に下部開口部から挿入される下部位置決め部を備え、
前記押圧部材は、下方に突出して前記巻線部品の中空部に上部開口部から挿入される上部位置決め部を備えていることを特徴とする請求項1記載の巻線部品の取付け構造。 - 前記載置部材に、少なくとも2個以上の前記巻線部品が列状に配置され、
隣接する2個の前記巻線部品の間に、前記押圧力付与部が設けられていることを特徴とする請求項1記載の巻線部品の取付け構造。 - 前記押圧力付与部は、前記巻線部品の中空部を通過することで当該巻線部品の位置決めを行う機能を備えていることを特徴とする請求項1記載の巻線部品の取付け構造。
- 前記緩衝材は、熱伝導性が良好な部材であることを特徴とする請求項1記載の巻線部品の取付け構造。
- 請求項1乃至6の何れか1項記載の巻線部品の取付け構造を備えていることを特徴とする電力変換装置。
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