(57)【要約】【課題】リアクトルの動作時の物理量を測定するセンサを適切な位置に保持可能なリアクトルを提供する。【解決手段】リアクトルは、互いに繋がる一対のコイル素子2a,2bを具えるコイル2と、各コイル素子2a,2b内にそれぞれ配置される一対の内側コア部及びこれら内側コア部を連結して閉磁路を形成する外側コア部32を有する磁性コア3と、コイルと2磁性コア3との間に介在されるインシュレータ5と、リアクトルの物理量を測定するセンサ7と、インシュレータ5と独立した部材で構成され、センサ7を保持するセンサホルダ8とを具える。各コイル素子2a,2bは、巻線2wを螺旋状に巻回して構成された筒状体で、かつ端面形状が角部を丸めた角R部を有する形状であり、各コイル素子2a,2bの軸が平行するように並列に配置されている。センサ7は、各コイル素子2a,2bにおいて対向配置された角R部に挟まれる台形状空間に配置されている。【選択図】図2
2014093375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに繋がる一対のコイル素子を具えるコイルと、
前記各コイル素子内にそれぞれ配置される一対の内側コア部及びこれら内側コア部を連結して閉磁路を形成する外側コア部を有する磁性コアと、
前記コイルと前記磁性コアとの間に介在されるインシュレータとを具えるリアクトルであって、
前記リアクトルの動作時の物理量を測定するセンサと、
前記インシュレータと独立した部材で構成され、前記センサを保持するセンサホルダとを具え、
前記各コイル素子は、巻線を螺旋状に巻回して構成された筒状体で、かつ端面形状が角部を丸めた角R部を有する形状であり、各コイル素子の軸が平行するように並列に配置され、
前記センサは、前記各コイル素子において対向配置された前記角R部に挟まれる台形状空間に配置されているリアクトル。
【請求項２】
前記センサホルダは、前記センサを覆う保持部を具え、
前記保持部は、前記センサの軸方向の全長以上の長さを有する請求項1に記載のリアクトル。
【請求項３】
前記保持部は、前記センサに接続される配線の一部を覆う請求項2に記載のリアクトル。
【請求項４】
前記センサホルダは、前記各コイル素子間に配置される仕切り部を具える請求項1〜3のいずれか1項に記載のリアクトル。
【請求項５】
前記センサホルダは、前記インシュレータと係合する係合部を具える請求項1〜4のいずれか1項に記載のリアクトル。
【請求項６】
請求項1〜5のいずれか1項に記載のリアクトルを具えるコンバータ。
【請求項７】
請求項6に記載のコンバータを具える電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車などの車両に搭載される車載用DC-DCコンバータといった電力変換装置の構成部品に利用されるリアクトルに関するものである。特に、リアクトルの動作時の物理量(温度や電流値など)を測定するセンサを適切な位置に保持可能なリアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧の昇圧動作や降圧動作を行う回路の部品の一つに、リアクトルがある。例えば、特許文献1は、ハイブリッド自動車などの車両に載置されるコンバータに利用されるリアクトルを開示している。このリアクトルは、一対のコイル素子を有するコイルと、コイルが配置され、閉磁路を構成する環状の磁性コアと、コイルと磁性コアとの組合体を収納するケースと、ケース内に充填される封止樹脂(二次樹脂部、ポッティング樹脂)とを具えるものを開示している。
【０００３】
通電に伴いコイルが発熱すると、この発熱によりリアクトルの損失が大きくなる。そのため、上記リアクトルは、一般に、コイルを冷却できるように冷却ベースといった設置対象に固定されて利用される。また、リアクトルの使用時、コイルの温度や電流などの物理量を測定するセンサをリアクトルの近傍に配置して、測定した温度や電流に応じてコイルへの電流などを制御することが検討されている。
【０００４】
特許文献1では、コイル素子間において、両コイル素子の横並び方向、及びコイル素子の軸方向の双方に直交する方向にセンサを配置するリアクトルを開示している。特許文献2では、各コイル素子を、その端面形状が角部を丸めた角R部を有する形状とし、各コイル素子の角R部に挟まれてコイル軸方向に沿った台形状空間にセンサを配置するリアクトルを開示している。このリアクトルは、コイルと磁性コアとの間に介在されるインシュレータを有し、そのインシュレータに温度センサをコイル側に押さえるセンサ保持部が一体化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2010-245458号公報
【特許文献２】特開2012-191172号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献1のリアクトルでは、両コイル素子間に、少なくともセンサの厚さに応じた隙間を設ける必要がある。この隙間の大きさとセンサの厚さとが実質的に等しい場合、発熱により熱膨張したコイル素子がセンサを押圧してセンサを破損する虞がある。特に、両コイル素子間において内側コア部に挟まれた領域は、コイル素子の熱膨張分を吸収できるスペースが実質的になく、コイル素子の熱膨張による押圧力がセンサに負荷され易い。従って、センサに負荷される応力(コイル素子からの押圧力)を低減する、好ましくは、実質的に応力が加わらないようにするために上記隙間を更に大きくする必要があり、リアクトルの小型化が難しい。
【０００７】
特許文献2のリアクトルでは、両コイル素子からの押圧力が実質的に加わらない台形状空間にセンサが配置されるが、この配置状態をより安定して維持する構成が望まれる。引用文献2のリアクトルでは、センサ保持部がインシュレータに一体成形されているため、台形状空間とその空間へのセンサの差込口が狭い。そのため、センサをセンサ保持部に組み付ける際、コイルなどがセンサに干渉することがあり組み付け難い。また、センサをセンサ保持部に組み付けるためには、センサをコイル軸方向に対してある程度傾斜させる必要上、センサ保持部のコイル軸方向に沿った長さに制約がある。そのため、センサの一部がセンサ保持部で覆われないことになり、センサが脱落する虞がある。また、センサの外周がセンサ保持部で覆われない箇所では、センサをコイルに対して適切な位置で確実に保持できない虞がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的の一つは、リアクトルの動作時の物理量を測定するセンサを適切な位置に保持可能であり、かつその位置にセンサを容易に組み付けできるリアクトルを提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記リアクトルを具えるコンバータ、このコンバータを具える電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、各コイル素子の形状を特定の形状とすると共に、リアクトルの動作時の物理量(コイルの温度や電流など)を計測するセンサの配置箇所を特定の位置とし、センサを保持する部材をインシュレータと独立して具えることで、上記目的を達成する。
【００１０】
本発明のリアクトルは、互いに繋がる一対のコイル素子を具えるコイルと、上記各コイル素子内にそれぞれ配置される一対の内側コア部及びこれら内側コア部を連結して閉磁路を形成する外側コア部を有する磁性コアと、上記コイルと上記磁性コアとの間に介在されるインシュレータとを具える。さらに、このリアクトルは、該リアクトルの動作時の物理量を測定するセンサと、上記インシュレータと独立した部材で構成され、上記センサを保持するセンサホルダとを具える。上記各コイル素子は、巻線を螺旋状に巻回して構成された筒状体で、かつ端面形状が角部を丸めた角R部を有する形状であり、各コイル素子の軸が平行するように並列に配置されている。上記センサは、上記各コイル素子において対向配置された上記角R部に挟まれる台形状空間に配置されている。
【００１１】
本発明のリアクトルは、一対のコイル素子において内側コア部に挟まれた領域を近接させて両コイル素子を横並びさせた場合でも、上記台形状空間は、角R部の丸め半径に応じた十分な大きさの空間を有することができるため、センサを十分に設置可能である。即ち、台形状空間にセンサを配置すると、両コイル素子間の隙間をセンサの厚さよりも小さくすることができるため、リアクトルを小型化できる。かつ、上記台形状空間は、角R部を設けるように巻線を巻回する必要上形成された、いわばデッドスペースだが、当該空間にセンサを配置することで、このデッドスペースの有効利用ができるため、リアクトルの大型化を実質的に招かない。
【００１２】
また、本発明のリアクトルは、上記角R部に挟まれる台形状空間の大半が、両内側コア部に挟まれた領域からずれていることから、当該空間にセンサを配置した場合、センサに加えられるコイル素子による応力を低減できる、好ましくは実質的に加わらないようにすることができる。
【００１３】
更に、本発明のリアクトルは、センサホルダをインシュレータと独立して具えることで、センサのセンサホルダへの組み付けは、センサホルダのインシュレータへの組み付け前に独立した工程で行える。よって、前者の組み付けの際に、コイルなどがセンサに干渉することを防止でき、センサを配置し易く生産性に優れる。また、センサのセンサホルダへの組み付けは、センサホルダの周囲にセンサの取り回し空間が十分に確保できるため、センサホルダのセンサ収納空間に対してセンサを傾けて組み付ける必要もない。よって、センサホルダのセンサに略沿った部分(例えば、後述の保持部)の長さは自由度が高く、この部分でセンサの長い範囲を保持できるため、センサをコイルに対して適切な位置で確実に保持できる長さも選択できる。さらに、センサをコイルに確実に接触させることができる長さも選択できる。
【００１４】
センサをコイルに対して適切な位置で確実に保持することができるため、測定対象物であるコイルの温度や電流などの物理量を適切に測定可能であり、測定値の信頼性が高い。本発明のリアクトルが封止樹脂を具える場合、コイルと磁性コアとの組合体をケースに収納し、このケース内に封止樹脂を充填し、樹脂を硬化させることが挙げられる。その場合、センサをセンサホルダで保持することで、封止樹脂を充填する際に、樹脂によってセンサが浮いて、コイルに対して適切な位置で測定できなくなることを抑制できる。
【００１５】
本発明のリアクトルの一形態として、上記センサホルダは、上記センサを覆う保持部を具え、この保持部は、センサの軸方向の全長以上の長さを有する形態が挙げられる。
【００１６】
センサの軸方向の全長に対してセンサホルダが大きいことで、センサをコイルに対して適切な位置でより強固に保持することができ、センサの脱落を防止できる。また、保持部がセンサの全長を覆う長さであっても、インシュレータとは独立した状態でセンサホルダにセンサの組み付けが可能なため、この組み付け時に保持部が障害になることもない。センサの外周が封止樹脂などで覆われていない剥き出しの場合、センサが測定対象物であるコイル以外の物理量を測定してしまう可能性がある。例えば、センサがコイルの温度を測定する温度センサの場合、温度センサの外周が何も覆われず大気に剥き出しの場合、コイルの温度以外に大気の温度を測定してしまう虞がある。本発明のリアクトルは、センサの全体を保持部によって覆うことで、確実に測定対象物であるコイルの物理量を測定することができる。
【００１７】
本発明のリアクトルの一形態として、上記保持部は、上記センサに接続される配線の一部を覆う形態が挙げられる。
【００１８】
上記保持部が、更にセンサに接続される配線の一部を覆うことで、配線の位置を規制可能であり、配線に過度の曲げが生じたり、配線が規定外の位置に引き回されることなどによる断線やセンサの破損の虞を低減できる。本発明のリアクトルが封止樹脂を具える場合、封止樹脂を充填する際に、配線が邪魔になり難く、充填作業性に優れる。
【００１９】
本発明のリアクトルの一形態として、上記センサホルダは、上記各コイル素子間に配置される仕切り部を具える形態が挙げられる。
【００２０】
各コイル素子間に仕切り部を挿入させることによって、各コイル素子がセンサホルダのガイドの役割となり、センサホルダの固定が容易にできる。また、仕切り部が絶縁性材料で形成されていると、各コイル素子間に仕切り部を介在させることで、コイル素子間を十分に絶縁することができ、絶縁性に優れる。一方、仕切り部が熱伝導性に優れる材料で形成されていると、センサが温度センサの場合、仕切り部をコイルからの伝熱経路とすることで、高精度の温度測定を行うことができる。
【００２１】
本発明のリアクトルの一形態として、上記センサホルダは、上記インシュレータと係合する係合部を具える。
【００２２】
センサホルダはインシュレータとは独立した部材で構成されているが、お互いに係合する係合部を具え、両者を係合することで、センサホルダの位置決めを容易にできる。また、センサホルダを組合体とインシュレータとの組物に対してより強固に固定でき、センサの位置ずれや脱落を防止でき、組立作業性に優れる。
【００２３】
本発明のコンバータは、上記本発明のリアクトルを具える。本発明の電力変換装置は、本発明のコンバータを具える。
【００２４】
本発明のコンバータは、小型である本発明のリアクトルを具えることで小型である。また、本発明の電力変換装置は、小型である本発明のコンバータを具えることで小型である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のリアクトルは、リアクトルの動作時の物理量(コイルの温度など)を測定するセンサを適切な位置に保持可能で、小型である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態1のリアクトルを示す概略斜視図である。
【図２】実施形態1のリアクトルの概略を示す分解斜視図である。
【図３】実施形態1のリアクトルに具えるコイルと磁性コアとの組合体の概略を示す分解斜視図である。
【図４】実施形態1のリアクトルに具えるインシュレータとセンサホルダとを示し、(A)は斜視図、(B)は図4(A)のB-B断面図である。
【図５】図1のV-V断面図である。
【図６】ハイブリッド自動車の電源系統を模式的に示す概略構成図である。
【図７】本発明のコンバータを具える本発明の電力変換装置の一例を示す概略回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明についての実施形態を図面に基づいて説明する。図面において同一符号は同一部材を示す。なお、以下の説明では、リアクトルを設置したときの設置側を下側、その対向側を上側として説明する。
【００２８】
＜実施形態1＞
図1〜図5を参照して、本発明の実施の形態1を説明する。
【００２９】
≪リアクトルの全体構成≫
リアクトル1は、互いに繋がる一対のコイル素子2a,2bを具えるコイル2と、各コイル素子2a,2b内にそれぞれ配置される一対の内側コア部31(図3)及びこれら内側コア部31を連結して閉磁路を形成する外側コア部32を有する磁性コア3と、コイル2と磁性コア3との間に介在されるインシュレータ5とを具える。さらに、リアクトル1の動作時の物理量を測定するセンサ7(図2)と、センサ7を保持するセンサホルダ8とを具える。また、この例のリアクトル1は、コイル2と磁性コア3との組合体10を収納するケース4を具える。ケース4は、一面が開口した箱体である(図2参照)。リアクトル1の主たる特徴とするところは、各コイル素子2a,2bの形状と、センサ7の配置位置と、センサ7を保持するセンサホルダ8がインシュレータ5とは別部材で構成されていることにある。以下、上記特徴部分をまず説明し、次に、その他の構成をより詳細に説明する。
【００３０】
［コイル］
コイル2は、図3,図5を主に参照して説明する。図5では、分かり易いように、コイル2と、センサ7及びセンサホルダ8を主に示し、インシュレータ5などを省略している。
【００３１】
コイル2は、接合部の無い1本の連続する巻線2wを螺旋状に巻回してなる一対のコイル素子2a,2bと、両コイル素子2a,2bを連結するコイル連結部2rとを具える。各コイル素子2a,2bは、互いに同一の巻数の中空の筒状体であり、各軸方向が平行するように並列(横並び)され、コイル2の他端側(図3では右側)において巻線2wの一部がU字状に屈曲されてコイル連結部2rが形成されている。この構成により、両コイル素子2a,2bの巻回方向は同一となっている。
【００３２】
なお、各コイル素子を別々の巻線により作製し、各コイル素子の巻線の一端部同士を溶接や半田付け、圧着などにより接合されたコイルとすることができる。
【００３３】
巻線2wは、銅やアルミニウム、その合金といった導電性材料からなる導体の外周に、絶縁性材料からなる絶縁被覆を具える被覆線を好適に利用できる。絶縁被覆の厚さは、20μm以上100μm以下が好ましく、厚いほどピンホールを低減できて電気絶縁性を高められる。導体は、平角線が代表的であり、その他、横断面が円形状、楕円形状、多角形状などの種々の形状のものを利用できる。平角線は、断面が円形状の丸線を用いた場合よりも、図3に示すように占積率が高いコイルを形成し易く、また後述するケース4に具える接合層42との接触面積を広く確保し易い、といった利点がある。ここでは、導体が銅製の平角線からなり、絶縁被覆がエナメル(代表的にはポリアミドイミド)からなる被覆平角線を利用し、各コイル素子2a,2bは、この被覆平角線をエッジワイズ巻きにしたエッジワイズコイルである。
【００３４】
コイル2を形成する巻線の両端部2eは、コイル2の一端側(図3では左側)においてターン形成部分から適宜引き延ばされて、代表的にはケース4の外部に引き出される(図1)。巻線の両端部2eは、絶縁被覆が剥がされて露出された導体部分に、導電材料からなる端子部材(図示せず)が接続され、この端子部材を介して、コイル2に電力供給を行う電源などの外部装置(図示せず)が接続される。
【００３５】
各コイル素子2a,2bはそれぞれ、軸方向から見た端面形状(＝軸方向に直交する平面で切断した形状)が、長方形の角部を丸めた形状であり、四つの角R部21と、角R部21間を繋ぐ長い直線状部22と短い直線状部23とで構成されている。従って、各コイル素子2a,2bの輪郭線は、図5に示すように、角R部21を構成する曲線と、直線状部22,23を構成する直線とで構成される図形である。
【００３６】
各コイル素子2a,2bの端面形状は、上記長方形以外の多角形の角部を丸めた形状とすることができる。しかし、長方形の角部を丸めた上記形状は、(1)巻線2wを巻回し易く、コイルの製造性に優れる、(2)内周形状が単純であり、コイル素子の内周形状に相似な外周形状を有する内側コア部を形成し易い、(3)デッドスペースが少なく小型である、といった利点がある。
【００３７】
角R部21の丸め半径は、適宜選択することができる。コイル2の大きさ、使用する巻線2wの大きさ(平角線の場合、幅や厚さ)などを考慮して、丸め半径を選択するとよい。特に、コイル2がエッジワイズコイルの場合、角R部21を構成する巻線2wにおいて外周側の丸め半径を大きくとり易く、隣接する両コイル素子2a,2bの間に、センサ7の収納箇所となる台形状空間を広くとり易い。
【００３８】
各コイル素子2a,2bにおいて直線状部22間には、図5に示すように若干の隙間gを設けて、両コイル素子2a,2b間の絶縁性を高めている。但し、この隙間gは、後述するセンサ7の厚さ(例えば、3mm程度)よりも小さい(例えば、2mm程度)。この例では、隙間gは、後述するセンサホルダ8の仕切り部8c(図4,図5)により確保する。
【００３９】
上記角R部21を有するコイル2は、図5に示すように、各コイル素子2a,2bにおいて対向配置された角R部21に挟まれる台形状空間を有する。この台形状空間は、リアクトル1の上側と下側とに形成される。両側の台形状空間は同じ大きさであるため、以下、上側に形成される台形状空間を例に説明する。詳しくは、この台形状空間は、一方のコイル素子2aにおいて上側の角R部21とこの角R部21に繋がる長い直線状部22との交点と、他方のコイル素子2bにおいて上側の角R部21とこの角R部21に繋がる長い直線状部22との交点とを繋ぐ直線lrと、両コイル素子2a,2bの角R部21を構成する曲線と、両コイル素子2a,2bの上側の短い直線状部23がつくる面(上面2u)を繋ぐ直線(接線)luとで囲まれる空間である。本発明では、この台形状空間をセンサ7の配置空間とするところを特徴の一つとする。
【００４０】
上記台形状空間の大きさは、角R部21の丸め半径により調整することができる。丸め半径が大きいと、センサ7の収納空間が大きくなり易く、丸め半径が小さいと小型なコイルになり易い。
【００４１】
上記台形状空間のうち、内側コア部31に挟まれていない領域にセンサ7を配置することが好ましい。この例では、コイル素子2a,2bの内周形状に相似な外周形状を有する内側コア部31が各コイル素子2a,2bに同軸状に収納されており、これら両内側コア部31の上面を繋ぐ直線(接線)lcをとったとき、この接線lcよりも上方側の領域が、内側コア部31に挟まれていない領域となる。
【００４２】
この例では、図5に示すように、台形状空間のうち、内側コア部31に挟まれていない領域(接線lcと各コイル素子2a,2bの上側の角R部21を構成する曲線とで囲まれる領域)にセンサ7を配置している。また、この例では、コイル2の直線状部22間の隙間gよりもセンサ7の厚さが十分に大きいため、センサ7は、各コイル素子2a,2bの上側の角R部21に支持され、内側コア部31に挟まれた領域、即ち、接線lcよりも下方側の領域に落ちることがない。つまり、この例では、センサ7は、上記台形状空間のうち、接線lcと角R部21とで囲まれる領域に自動的に配置される上に、角R部21に支持される。
【００４３】
上記台形状空間は、コイル2の一端面から他端面に亘って形成され、この任意の箇所にセンサ7を配置することができる。しかし、上記台形状空間のうち、コイル2の軸方向の中心を含む中間領域をセンサ7の配置領域とすることが好ましい。中間領域は、例えば、上記中心からコイル2の一端側又は他端側へコイル2の軸方向の長さの30％までの領域、即ち、上記中心を含んでコイル2の軸方向の長さの60％の領域が挙げられる。
【００４４】
［センサ］
ここでは、センサ7は温度センサであり、サーミスタといった感熱素子7a(図5)と、感熱素子7aを保護する保護部7b(図5)とを具えた棒状体(図4参照)が挙げられる。保護部7bは、樹脂などのチューブが挙げられる。センサ7には、感知した情報を制御装置といった外部装置に伝達するための配線71(図4(B))が接続される。センサとしては、温度センサ以外に、電流センサや電圧センサ、リアクトルの振動が測定可能な加速度センサなど、リアクトルの動作時の物理量を測定するためのセンサが挙げられる。
【００４５】
リアクトル1を冷却ベース(図示せず)に設置した状態において、コイル2の設置側の面(下面2d(図5))からその対向面(上面2u(図5))に亘ってコイル素子2a,2b間の温度分布を調べたところ、各コイル素子2a,2b間で高さ方向の略中間部が最高温度箇所であり、この最高温度箇所から離れるに従って温度は低くなり、下面2d及びその近傍の領域は、冷却ベースで冷却されるため、最低温度箇所であった。リアクトル1の上側の台形状空間と下側の台形状空間では温度が異なり、かつリアクトル1の最高温度の領域であるとは限らない。そこで、上側及び下側の台形状空間における温度と最高温度との温度分布を予め測定しておくことで、台形状空間で温度測定を行った際に、この温度分布による相関関係からそのときのリアクトルの最高温度を求められる。よって、測定した温度に応じてコイル2への電流などの制御を行うことができる。
【００４６】
［センサホルダ］
センサホルダ8は、図4に示すように、上記センサ7が載置される短冊状の載置部8aと、その載置部8aとの間にスリットを形成して配される保持部8bと、載置部8aにおける保持部8bとは反対側に延びる板状の仕切り部8cとを具える。ここでは、載置部8a、保持部8b及び仕切り部8cは一体成形されている。上記スリットは、センサ7の収納空間であり、このスリットにセンサ7を収納した状態では、センサ7の上下が保持部8bと載置部8aとで挟まれ、その左右が開放されている。本発明では、このセンサホルダ8によって、上述した台形状空間に配置されたセンサ7を保持することを特徴の一つとする。センサ7はコイル2に接触していない状態であってもよいが、センサ7をコイル2に接触した状態とすると測定値の信頼性がさらに高くなり好ましい。ここでは、センサ7をコイル2に接触した状態で保持している。
【００４７】
保持部8bは、一端側(図4(B)の左側)が載置部8aに一体化された支持端であり、他端(図4(B)の右側)が解放された自由端となる片持ち支持された棒状体である。保持部8bは、センサ7の軸方向の全長以上の長さを有することが好ましい。この場合、センサ7の軸方向に沿った全長に亘って保持部8bで覆うことができるので、大気によるセンサ7の冷却など、測定精度に対する悪影響を抑制できる。また、より強固にセンサ7をコイル2側に対して適切な位置で保持できるため、測定対象物であるコイル2の物理量を直接的に測定でき、大気などコイル2以外の物理量の測定を回避でき、コイル2の温度をより高精度に測定することができる。さらに、センサ7に接続される配線71の一部も覆うことが好ましい。そうすることで、配線71の位置も規制することができる。本形態では、載置部8aの長さは、センサ7の軸方向の長さに略等しく、保持部8bの長さは、載置部8aの長さよりもセンサ7の軸方向に配線71側に突出して若干長い。保持部8bのセンサ7と接触する面は、センサ7の外形形状に相似な円弧状の曲面となっている。また、保持部8bの配線71側の端部は、配線71をリアクトル1の外部に引き出し易いように、配線71の外形形状に相似な円弧状の曲面となっている。
【００４８】
仕切り部8cは、各コイル素子2a,2bにおいて直線状部22間に設けられた隙間gに配置される板状体であり、ここでは矩形の板状体である。仕切り部8cの厚さは、上記隙間g以下であり、センサ7の厚さよりも小さい。仕切り部8cは、コイル2の軸方向に広がる本体部8dと、この本体部8dの両端において、後述するインシュレータ5の枠板部52と接し、かつ枠板部52に形成された係合部53eと係合する係合部8eとを具える。本体部8dは、センサホルダ8を隙間gに差し込む方向の先端側の両側面が、先端に向かって幅が小さくなるようにテーパ状になっている。係合部8eは、上記先端側の端部に、枠板部52側に突出するフック8fを有する。フック8fの形状は、先端に向かって細くなるようにテーパ状になっている。
【００４９】
センサホルダ8を隙間gに差し込んだとき、係合部8eのフック8fが枠板部52の係合部53eと係合されて位置決めされ、センサホルダ8が脱落することを防止できる。本形態では、フック8fと係合部53eとの間には、隙間8gが設けられている。この隙間8gによって、センサホルダ8を一旦差し込んだとしても、フック8fが係合部53eに当て止めされるまでセンサホルダ8を引き抜くことができ、いつでもセンサ7を載置部8aに対して容易に出し入れできる。
【００５０】
仕切り部8cは、保持部8bと一体成形してもよいし、独立した別部材であって、固定部材などによって接合して一体物としてもよい。
【００５１】
センサホルダ8を隙間gに差し込んだ状態では、図5に示すように、センサ7は、センサホルダ8から露出された部分で各コイル素子2a,2bの角R部21に接触している。特に、保持部8bによって、センサ7が押さえ付けられることで、センサ7はコイル2に確実に接触した状態を保持している。
【００５２】
センサホルダ8の構成材料には、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、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、液晶ポリマー(LCP)などの絶縁性材料が利用できる。この場合、センサホルダ8をコイル2に対して接触して配置した場合でも、両者の絶縁性に優れる。また、センサホルダ8の少なくとも一部を金属で構成すると、放熱性の向上が期待できる。
【００５３】
［磁性コア］
磁性コア3の説明は、図3を参照して行う。磁性コア3は、各コイル素子2a,2bに覆われる一対の内側コア部31と、コイル2が配置されず、コイル2から露出されている一対の外側コア部32とを有する。ここでは、各内側コア部31はそれぞれ、上述のように各コイル素子2a,2bの内周形状に沿って、直方体の角部を丸めた外形を有する柱状体であり、各外側コア部32はそれぞれ、一対の台形状面を有する柱状体である。磁性コア3は、離間して配置される内側コア部31を挟むように外側コア部32が配置され、各内側コア部31の端面31eと外側コア部32の内端面32eとを接触させて環状に形成される。これら内側コア部31及び外側コア部32により、コイル2を励磁したとき、閉磁路を形成する。
【００５４】
内側コア部31は、図3に示すように、軟磁性材料からなる複数のコア片31mと、コア片31mよりも比透磁率が小さい材料からなるギャップ材31gとが交互に積層配置された積層物である。コア片31mとギャップ材31gとは、特に接着剤によって一体化すると、扱い易い上に、コア片31mとギャップ材31gとを強固に固定することで騒音を低減できると期待される。その他、コア片31mとギャップ材31gとを接着テープなどによって一体化すると、扱い易い。外側コア部32は、軟磁性材料からなるコア片である。
【００５５】
内側コア部31や外側コア部32を構成するコア片は、鉄などの鉄族金属やその合金、鉄を含む酸化物などに代表される軟磁性粉末を用いた成形体や、絶縁被膜を有する磁性薄板(例えば、ケイ素鋼板に代表される電磁鋼板)を複数積層した積層板体が挙げられる。上記成形体は、圧粉成形体、焼結体、軟磁性粉末と樹脂とを含む混合体を射出成形や注型成形などした複合材料などが挙げられる。ここでは、各コア片はいずれも、鉄や鋼などの鉄を含有する軟磁性金属粉末の圧粉成形体としている。
【００５６】
ギャップ材31gの具体的な材料は、アルミナや不飽和ポリエステルなどの非磁性材料、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂などの非磁性材料と磁性粉末(例えば、鉄粉などの軟磁性粉末)とを含む混合物などが挙げられる。ここでは、ギャップ材31gは公知のものを利用できる。
【００５７】
なお、ここでは、磁性コア3を構成する各コア片は一様な材質から構成された同一の仕様(圧粉成形体)のものとしているが、内側コア部31と外側コア部32とで磁気特性や仕様を異ならせることができる。例えば、圧粉成形体と複合材料とを組み合わせた形態、材質や軟磁性粉末の混合量などが異なる複合材料を組み合わせた形態などとすることができる。
【００５８】
その他、この例に示す磁性コア3は、内側コア部31の設置側の面と外側コア部32の設置側の面とが面一になっておらず、外側コア部32の設置側の面が内側コア部31よりも突出し、かつコイル2の設置側の面(図5において下面2d)と面一である。従って、コイル2と磁性コア3との組合体10の設置側の面は、両コイル素子2a,2bの下面2dと、外側コア部32の設置側の面とで構成され、コイル2及び磁性コア3の双方が後述する接合層42(図2)に接触できるため、リアクトル1は、放熱性に優れる。また、組合体10の設置側の面がコイル2及び磁性コア3の双方で構成されることで固定対象との接触面積が十分に大きく、リアクトル1は、設置したときの安定性にも優れる。更に、コア片を圧粉成形体で構成することで、外側コア部32において内側コア部31よりも突出した箇所は磁束の通路に利用できる。
【００５９】
［インシュレータ］
インシュレータ5の説明は、図3,図4を参照して行う。インシュレータ5は、内側コア部31を収納する筒状部51と、各コイル素子2a,2bの端面と外側コア部32の内端面32eとの間に介在される枠板部52とを具える。筒状部51は、コイル素子2a,2bと内側コア部31とを絶縁し、枠板部52は、コイル素子2a,2bの端面と外側コア部32の内端面32eとを絶縁する。このインシュレータ5は、上述したセンサホルダ8とは独立した部材で構成されており、互いに係合する係合部を具えることを特徴の一つとする。
【００６０】
筒状部51は、内側コア部31の外周形状に沿った筒状の分割片50a,50bから構成され、この一対の分割片50a,50bを組み合せて一体にされる。分割片50a,50bの形状は適宜選択することができる。ここでは、分割片50a,50bを内側コア部31の外周面に配置したとき、内側コア部31の一部が露出された状態となる。そのため、後述する封止樹脂を具える形態とする場合、封止樹脂の充填時に脱気し易く、製造性に優れる上に、内側コア部31と封止樹脂との接触面積を増大でき、騒音を抑制できると期待される。
【００６１】
枠板部52は、2個の内側コア部31がそれぞれ挿通可能な一対の開口部(貫通孔)を有するB字状の平板部分である。枠板部52は、コイル2に組み付けたとき、両コイル素子2a,2b間に介在されるように配置される仕切り片53a,53bと、コイル連結部2rと外側コア部32との間に配置される平板状の台座52pとを具える。仕切り片53a,53bは、枠板部52の一面からコイル側に向かって突設されており、コイル側に向かう方向の両側面が、内側に向かって狭くなるテーパ状になっている。テーパ状となっていることで、センサホルダ8を隙間gに差し込み易い。仕切り片53a,53bのコイル側の端面にセンサホルダ8のフック8fと係合する係合部53eが形成されている。台座52pは、枠板部52の他面から外側コア部32側に向かって突設されている。
【００６２】
インシュレータ5の構成材料には、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、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、液晶ポリマー(LCP)などの絶縁性材料が利用できる。
【００６３】
［ケース］
ケース4の説明は、図2を参照して行う。コイル2と磁性コア3との組合体10が収納されるケース4は、平板状の底板部40と、底板部40に立設する枠状の側壁部41とを具える。リアクトル1のケース4は、底板部40と側壁部41とが一体に成形されておらず、それぞれ独立した部材であり、固定材により一体化される。また、底板部40には、接合層42を具える。
【００６４】
（底板部）
底板部40は、代表的には、リアクトル1が設置対象に設置されるときに設置対象に接して固定される板材である。底板部40は、コイル2の放熱経路に利用されることから、一般に熱伝導率が高い材料である金属によって構成される。具体的な金属は、アルミニウムやその合金、マグネシウムやその合金、銅やその合金、銀やその合金、鉄やオーステナイト系ステンレス鋼などが挙げられる。アルミニウムやマグネシウム、これらの合金は、軽量なケースにできる。底板部40の厚さは、強度、シールド性、放熱性、騒音特性などを考慮して、例えば、2mm〜5mm程度が挙げられる。ここでは、底板部40をアルミニウム合金から構成しており、底板部40の熱伝導率は、後述する側壁部41の熱伝導率よりも十分に高い。この底板部40は、ケース4を組み立てたとき、内側に配置される一面に接合層42が形成されている。
【００６５】
底板部40の外形は適宜選択することができる。ここでは、底板部40は、図2に示すように矩形状であり、四隅のそれぞれから突出した取付部400を有する。側壁部41も取付部411を有しており、底板部40と側壁部41とを組み付けてケース4を形成した場合、底板部40の取付部400と側壁部41の取付部411とが重なる。取付部400,411にはそれぞれ、ボルト孔400h,411hが連通するように設けられている。ボルト孔400h,411hには、設置対象にケース4を固定するボルト(図示せず)が挿通される。取付部400,411の形状、個数などは適宜選択することができる。側壁部41のボルト孔411hは、金属管によって構成すると、後述するように側壁部41が樹脂で構成されていても、強度に優れる。
【００６６】
なお、ここでは、底板部40が下方となる設置状態を示すが、底板部40が上方、又は側方となる設置状態も有り得る。
【００６７】
（接合層）
底板部40は、少なくともコイル2の設置側の面(下面2d(図5))が接触する箇所に接合層42を具える。
【００６８】
接合層42は、絶縁性材料からなる単層構造とすると容易に形成できる上に、底板部40が金属製でも、コイル2と底板部40との間を絶縁できる。絶縁性材料からなる多層構造とすると、絶縁性をより高められる。同材質の多層構造とする場合、一層あたりの厚さを薄くできる。薄くすることでピンホールが存在しても、隣接する別の層によりピンホールを塞ぐことで絶縁を確保できる。一方、異種材質の多層構造とすると、コイル2と底板部40との絶縁性、両者の密着性、コイル2から底板部40への放熱性などの複数の特性を兼備できる。この場合、少なくとも一層の構成材料は、絶縁性材料とする。
【００６９】
接合層42は、少なくともコイル2の設置側の面(下面2d)が十分に接触可能な面積を有していれば、特に形状は問わない。ここでは、接合層42は、図2に示すように、組合体10の設置側の面、即ち、コイル2及び外側コア部32の双方の設置側の面がつくる形状に沿った形状としている。従って、コイル2及び外側コア部32の双方が接合層42に十分に接触できる。
【００７０】
特に、接合層42は、コイル2の設置側の面が接する表面側に絶縁性材料からなる接着層を具え、底板部40に接する側に熱伝導性に優れる材料からなる放熱層を具える多層構造であることが好ましい。ここでは、接合層42は、接着層と放熱層とを具える。
【００７１】
接着層は、接着強度に優れる材料を好適に利用できる。例えば、接着層は、絶縁性接着剤、具体的には、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤などにより構成することができる。接着層の形成は、例えば、放熱層の上に塗布したり、スクリーン印刷を利用したりすることが挙げられる。接着層にシート状接着剤を利用してもよい。ここでは、接着層は、絶縁性接着剤の単層構造としている。
【００７２】
放熱層は、放熱性に優れる材料、好ましくは熱伝導率が2W/m・K超の材料を好適に利用できる。放熱層は、熱伝導率が高いほど好ましく、3W/m・K以上、特に10W/m・K以上、更に20W/m・K以上、とりわけ30W/m・K以上の材料により構成されることが好ましい。
【００７３】
放熱層の具体的な構成材料は、例えば、金属材料が挙げられる。金属材料は一般に熱伝導率が高いものの導電性材料であり、上記接着層の絶縁性を高めることが望まれる。また、金属材料からなる放熱層は重くなり易い。一方、放熱層の構成材料として、金属元素,B,及びSiの酸化物、炭化物、及び窒化物から選択される一種の材料といったセラミックスなどの非金属無機材料を利用すると、放熱性に優れる上に、電気絶縁性にも優れて好ましい。より具体的なセラミックスは、窒化珪素(Si3N4):20W/m・K〜150W/m・K程度、アルミナ(Al2O3):20W/m・K〜30W/m・K程度、窒化アルミニウム(AlN):200W/m・K〜250W/m・K程度、窒化ほう素(BN):50W/m・K〜65W/m・K程度、炭化珪素(SiC):50W/m・K〜130W/m・K程度などが挙げられる。上記セラミックスにより放熱層を形成するには、例えば、PVD法やCVD法といった蒸着法を利用したり、上記セラミックスの焼結板などを用意して、適宜な接着剤により、底板部40に接合したりすることが挙げられる。
【００７４】
或いは、放熱層の構成材料は、上記セラミックスからなるフィラーを含有する絶縁性樹脂(例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂)が挙げられる。この材料は、放熱性及び電気絶縁性の双方に優れる放熱層が得られる。また、この場合、放熱層及び接着層の双方が絶縁性材料で構成される、即ち、接合層全体が絶縁性材料で構成されるため、この接合層は絶縁性に更に優れる。上記絶縁性樹脂が接着剤であると、放熱層と接着層との密着性に優れ、この放熱層を具える接合層は、コイル2と底板部40との間を強固に接合できる。接着層及び放熱層を構成する接着剤を異種としてもよいが、同種である場合、密着性に優れる上に接合層の形成が容易である。上記フィラー入りの絶縁性接着剤により接合層全体を形成してもよい。この場合、接合層は、単一種の材質からなる単層構造となる。
【００７５】
上記フィラー入り樹脂により放熱層を形成するには、例えば、底板部40に塗布したり、スクリーン印刷したりなどすることで容易に形成できる。
【００７６】
放熱層は、単層構造でも多層構造でもよい。多層構造とする場合、少なくとも一層の材質を異ならせてもよい。例えば、放熱層は、熱伝導率が異なる材質からなる多層構造とすることができる。
【００７７】
放熱層を具える形態は、放熱層により放熱性を確保できるため、封止樹脂を具える形態とする場合、利用可能な封止樹脂の選択の自由度を高められる。例えば、フィラーを含有していない樹脂など、熱伝導性に劣る樹脂を封止樹脂に利用できる。
【００７８】
（側壁部）
側壁部41は、枠状体(ここでは矩形状)であり、一方の開口部を底板部40により塞いでケース4を組み立てたとき、上記組合体10の周囲を囲むように配置され、他方の開口部が開放される。ここでは、側壁部41は、リアクトル1を固定対象に設置したときに設置側となる領域が上記底板部40の外形に沿った矩形状であり、開放された開口側の領域がコイル2と磁性コア3との組合体10の外周面に沿った曲面形状である。
【００７９】
側壁部41は、絶縁性樹脂から構成されている。そのため、図1に示すようにコイル2と側壁部41とを近接配置した場合(例えば、コイル2の外周面と側壁部41の内面との間隔が0mm〜1.0mm程度)でも、両者の絶縁性に優れる。また、上記間隔を小さくすることで、リアクトル1を小型にできる。上記絶縁性樹脂は、PBT樹脂、ウレタン樹脂、PPS樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂などが挙げられる。
【００８０】
側壁部41の少なくとも一部を金属(特にアルミニウムやマグネシウムなどの非磁性金属)で構成すると、放熱性の向上やシールド機能を期待できる。この例のように側壁部41の全てを絶縁性樹脂で構成すると、(1)コイル2とケース4との絶縁性に優れる、(2)複雑な形状であっても射出成形などで容易に製造できる、(3)軽量化を図ることができるといった利点を有する。
【００８１】
（連結方法）
ここでは、底板部40及び側壁部41は、上述のように連結ボルトによって一体化しているが、連結ボルトと共に接着剤を併用してもよい。又は、接着剤のみを利用して底板部40及び側壁部41を連結してもよい。この場合、例えば、接合層42に用いる接着層と、底板部40及び側壁部41を接合する接着剤層との双方を形成する形態とすることができる。この形態は、接合層42の硬化工程と、底板部40及び側壁部41を接合する接着剤層の硬化工程とを同時に行えて、硬化工程を低減できる。従って、この形態は、生産性の向上を図ることができる。
【００８２】
［封止樹脂］
ケース4内に封止樹脂6(図1)を充填した形態とすることができる。封止樹脂6は、ケース4に収納した組合体10などの位置の固定、組合体10などの機械的な保護や外部環境からの保護(耐食性の向上)、材質によっては放熱性の向上、絶縁性の向上などを図ることができる。この形態では、例えば、巻線2wの端部を封止樹脂から露出させると、巻線2wの端部と端子金具(図示せず)とを接合し易い。巻線2wの端部と端子金具とを接合した後、この接合箇所を封止樹脂に埋設させた形態とすることもできる。
【００８３】
封止樹脂6は、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などの絶縁性樹脂が挙げられる。また、絶縁性及び熱伝導性に優れるフィラー、例えば、窒化珪素、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ほう素、ムライト、及び炭化珪素から選択される少なくとも1種のセラミックスからなるフィラーを含有する封止樹脂とすると、放熱性を更に高められる。
【００８４】
封止樹脂6を具える形態では、底板部40と側壁部41との間にパッキン(図示せず)を具えると、底板部40と側壁部41との隙間から未硬化の樹脂が漏れることを防止できる。底板部40と側壁部41とを接着剤によって一体化する場合、この接着剤によって両者間を密閉して未硬化の樹脂の漏洩を防止できることから、パッキンを省略できる。
【００８５】
≪リアクトルの製造≫
上記構成を具えるリアクトル1は、代表的には、組合体の準備⇒底板部の準備⇒組合体の固定⇒ケースの組立⇒センサの配置⇒封止樹脂の充填という工程により製造することができる。
【００８６】
［組合体の準備］
まず、コイル2と磁性コア3との組合体10の作製手順を説明する。具体的には、図3に示すようにコア片31mやギャップ材31gを積層した内側コア部31とインシュレータ5の一方の分割片50aとを各コイル素子2a,2bに挿入する。ここでは、コア片31mとギャップ材31gとの積層体の外周面を接着テープにより連結して内側コア部31を柱状に作製している。次に、コイル素子2a,2bの他方の端面に、インシュレータ5の他方の分割片50bを挿入する。なお、コア片31mとギャップ材31gとを接着テープや接着剤などで一体化せず、ばらばらの状態としてもよい。この場合、一部のコア片31m及びギャップ材31gを一方の分割片50aで支持し、他部のコア片31m及びギャップ材31gを他方の分割片50bで支持して、各コイル素子2a,2bに挿入するとよい。
【００８７】
次に、両コイル素子2a,2bの端面及び内側コア部31の端面31eをインシュレータ5の枠板部52及び外側コア部32の内端面32eで挟むように、コイル2に枠板部52及び外側コア部32を配置して、組合体10を形成する。このとき、内側コア部31の端面31eは、枠板部52の開口部から露出されて外側コア部32の内端面32eに接触する。両コイル素子2a,2b間には、インシュレータ5の仕切り片53a,53bが介在され、当該仕切り片53a,53bの厚さに応じた隙間gを両素子2a,2b間に設けることができる。
【００８８】
［底板部の準備、組合体の固定］
図2に示すようにアルミニウム板を所定の形状に打ち抜いて底板部40を形成し、一面に所定の形状の接合層42をスクリーン印刷により形成して、接合層42を具える底板部40を用意する。そして、この接合層42の上に、組み立てた組合体10を載置し、その後、接合層42を適宜硬化して組合体10を底板部40に固定する。
【００８９】
接合層42により、コイル2を底板部40に密着できると共に、コイル2と外側コア部32との位置が固定され、ひいては一対の外側コア部32に挟まれた内側コア部31も位置が固定される。従って、内側コア部31と外側コア部32とを接着剤で接合したり、コア片31mやギャップ材31gを接着剤などで接合して一体化していなくても、接合層42により、内側コア部31及び外側コア部32を具える磁性コア3を環状に一体化できる。また、接合層42が接着剤により構成されることで、組合体10は、接合層42に強固に固定される。
【００９０】
［ケースの組立］
上記組合体10の外周面を囲むように、側壁部41を組合体10の上方から被せ、底板部40の上に配置する。別途用意したボルト(図示せず)により、底板部40と側壁部41とを一体化する。この工程により、図1に示すように箱状のケース4が組み立てられると共に、ケース4内に組合体10が収納された状態とすることができる。
【００９１】
［センサの配置］
まず、センサホルダ8にセンサ7を組み付ける。センサホルダ8の載置部8aにセンサ7を載置し、載置部8aと保持部8bとでセンサ7を挟むことで、センサ7をセンサホルダ8で保持する。このとき、センサ7はセンサホルダ8の幅方向の中間位置に保持される。次に、センサ7を保持したセンサホルダ8を両コイル素子2a,2bの上側に形成された台形状空間に配置する。ここでは、センサホルダ8の仕切り部8cを、各コイル素子2a,2b間に設けられた隙間gに差し込み、センサホルダ8のフック8fと枠板部52の係合部53eとを係合させて、両者を一体化する。このとき、図5に示すように、センサホルダ8の載置部8a及び保持部8bから露出されたセンサ7が、両コイル素子2a,2bの上側の角R部21でコイル2に対して適切な位置で接触した状態となる。センサ7に接続される配線71の一部も、保持部8bに覆われており、保持部8bの端部からリアクトル1の外部に引き出す。
【００９２】
ここでは、センサホルダ8にセンサ7を組み付けてから、センサホルダ8の載置部8a及び保持部8bを台形状空間に配置したが、センサホルダ8の載置部8a及び保持部8bを台形状空間に配置してから、そのセンサホルダ8にセンサ7を組み付けてもよい。このとき、センサホルダ8の仕切り部8cを隙間gに差し込んで枠板部52と一体化するが、フック8fと係合部53eとの間には隙間8gがあるため、フック8fが係合部53eに当て止めされるまでセンサホルダ8を引き抜くことができ、この状態でセンサ7を組み付けることができる。
【００９３】
［封止樹脂の充填］
ケース4内に封止樹脂6を充填して硬化することで、封止樹脂6を具えるリアクトル1を形成することができる。この形態では、センサ7や配線71も封止樹脂6で固定できる。
【００９４】
≪用途≫
上述のリアクトル1は、通電条件が、例えば、最大電流(直流):100A〜1000A程度、平均電圧:100V〜1000V程度、使用周波数:5kHz〜100kHz程度である用途、代表的には電気自動車やハイブリッド自動車などの車載用電力変換装置の構成部品に好適に利用することができる。
【００９５】
≪効果≫
本発明のリアクトル1は、図5に示すように、コイル2を特定の形状とし、この形状により構成される特定の領域:角R部21がつくる台形状空間にセンサ7を配置していることで、センサ7に加えられる応力(熱膨張したコイル2による応力)を低減できる、或いは実質的に応力が加わることが無い。従って、上記応力によりセンサ7が破損せず、リアクトル1は、コイル2の温度を適切に測定できる。かつ、リアクトル1は、いわゆるデッドスペースであって、上記応力を受け難い、或いは実質的に応力が負荷されない領域(台形状領域において接線lcよりも上方領域)をセンサ7の配置領域とする。従って、リアクトル1は、センサ7の配置による大型化や、センサ7の保護のための大型化を招くことがなく、小型である。
【００９６】
本発明のリアクトル1は、インシュレータ5とは独立した部材で構成されたセンサホルダ8を用いて、センサ7をコイル2に対して適切な位置で確実に保持できるため、封止樹脂6を具える場合であっても、コイルの温度などの物理量を適切に測定できるため、測定値の信頼性が高い。特に、センサ7をコイル2に接触した状態を保持することで、物理量をコイル2に最も近接した位置で測定できるため、さらに測定値の信頼性が高い。また、センサ7はセンサホルダ8に組み付けてから、台形状空間に配置することができ、センサ7を配置し易く生産性にも優れる。特に、センサホルダ8は、センサ7の軸方向の全長以上の長さを有するため、センサ7は略測定対象にのみ接触した状態とできるため、測定対象以外の物理量を測定することを防止できる。センサホルダ8はインシュレータ5(枠板部52)と係合されて位置決めされているため、センサホルダ8が脱落することを防止できる。さらに、センサホルダ8とインシュレータ5とを係合して一体化しても、フック8fと係合部53eとの間には隙間8gがあるため、フック8fが係合部53eに当て止めされるまでセンサホルダ8を引き抜くことができ、いつでもセンサ7をセンサホルダ8から容易に出し入れできる。
【００９７】
＜実施形態2＞
上述した実施形態1では、底板部40と側壁部41とが独立した部材である形態を説明した。その他、底板部と側壁部とが一体に成形された箱体からなるケースを具える形態とすることができる。この形態では、ケース全体が上述のアルミニウムなどの金属で構成された場合には、ケース全体を放熱経路に利用でき、放熱性を高められる。
【００９８】
＜実施形態3＞
上述した実施形態では、ケースを具える形態を説明した。その他、ケースを省略した形態とすることができる。この形態は、ケースを具えていないことでより小型である。更に、この組合体10の外周を射出成形などにより樹脂で被覆した形態とすると、(1)当該樹脂によりセンサ7をコイル2の台形状空間に確実に固定して、センサ7の脱落や位置ずれを防止できる、(2)組合体10に対して、外部環境からの保護や機械的保護を図ることができる、(3)樹脂の材質によっては放熱性を高められる、といった効果を有する。上記樹脂には、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、ウレタン樹脂、PPS樹脂、PBT樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂などが挙げられる。この樹脂にも、封止樹脂と同様に、上述したフィラーを含有させると、放熱性を高められる。
【００９９】
＜実施形態4＞
実施形態1〜3のリアクトルは、例えば、車両などに載置されるコンバータの構成部品や、このコンバータを具える電力変換装置の構成部品に利用することができる。
【０１００】
例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車といった車両1200は、図6に示すようにメインバッテリ1210と、メインバッテリ1210に接続される電力変換装置1100と、メインバッテリ1210からの供給電力により駆動して走行に利用されるモータ(負荷)1220とを具える。モータ1220は、代表的には、3相交流モータであり、走行時、車輪1250を駆動し、回生時、発電機として機能する。ハイブリッド自動車の場合、車両1200は、モータ1220に加えてエンジンを具える。なお、図6では、車両1200の充電箇所としてインレットを示すが、プラグを具える形態とすることができる。
【０１０１】
電力変換装置1100は、メインバッテリ1210に接続されるコンバータ1110と、コンバータ1110に接続されて、直流と交流との相互変換を行うインバータ1120とを有する。この例に示すコンバータ1110は、車両1200の走行時、200V〜300V程度のメインバッテリ1210の直流電圧(入力電圧)を400V〜700V程度にまで昇圧して、インバータ1120に給電する。また、コンバータ1110は、回生時、モータ1220からインバータ1120を介して出力される直流電圧(入力電圧)をメインバッテリ1210に適合した直流電圧に降圧して、メインバッテリ1210に充電させている。インバータ1120は、車両1200の走行時、コンバータ1110で昇圧された直流を所定の交流に変換してモータ1220に給電し、回生時、モータ1220からの交流出力を直流に変換してコンバータ1110に出力している。
【０１０２】
コンバータ1110は、図7に示すように複数のスイッチング素子1111と、スイッチング素子1111の動作を制御する駆動回路1112と、リアクトルLとを具え、ON/OFFの繰り返し(スイッチング動作)により入力電圧の変換(ここでは昇降圧)を行う。スイッチング素子1111には、FET,IGBTなどのパワーデバイスが利用される。リアクトルLは、回路に流れようとする電流の変化を妨げようとするコイルの性質を利用し、スイッチング動作によって電流が増減しようとしたとき、その変化を滑らかにする機能を有する。このリアクトルLとして、上記実施形態1〜3のリアクトルを具える。放熱性及び絶縁性に優れる上に、生産性にも優れるリアクトル1などを具えることで、電力変換装置1100やコンバータ1110も、放熱性、絶縁性、生産性に優れる。
【０１０３】
なお、車両1200は、コンバータ1110の他、メインバッテリ1210に接続された給電装置用コンバータ1150や、補機類1240の電力源となるサブバッテリ1230とメインバッテリ1210とに接続され、メインバッテリ1210の高圧を低圧に変換する補機電源用コンバータ1160を具える。コンバータ1110は、代表的には、DC-DC変換を行うが、給電装置用コンバータ1150や補機電源用コンバータ1160は、AC-DC変換を行う。給電装置用コンバータ1150のなかには、DC-DC変換を行うものもある。給電装置用コンバータ1150や補機電源用コンバータ1160のリアクトルに、上記実施形態1〜3のリアクトルなどと同様の構成を具え、適宜、大きさや形状などを変更したリアクトルを利用することができる。また、入力電力の変換を行うコンバータであって、昇圧のみを行うコンバータや降圧のみを行うコンバータに、上記実施形態1〜3のリアクトルなどを利用することもできる。
【０１０４】
なお、本発明は、上述した実施の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で適宜変更することが可能である。例えば、リアクトルの下側における各コイル素子の角R部に挟まれる台形状空間に、センサをセンサホルダによって固定して配置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明のリアクトルは、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車などの車両に搭載される車載用コンバータ(代表的にはDC-DCコンバータ)や空調機のコンバータなどの種々のコンバータ、電力変換装置の構成部品に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
1  リアクトル  10  組合体
2  コイル  2a,2b  コイル素子  2r  コイル連結部  2w  巻線
2e  巻線の端部  2d  下面  2u  上面  21  角R部  22,23  直線状部
3  磁性コア  31  内側コア部  31e  端面  31m  コア片
31g  ギャップ材
32  外側コア部  32e  内端面
4  ケース  40  底板部  41  側壁部  42  接合層
400,411  取付部  400h,411h  ボルト孔
5  インシュレータ  50a,50b  分割片  51  筒状部
52  枠板部  52p  台座  53a,53b  仕切り片  53e  係合部
6  封止樹脂
7  センサ  7a  感熱素子  7b  保護部  71  配線
8  センサホルダ  8a  載置部  8b  保持部
8c  仕切り部  8d  本体部  8e  係合部  8f  フック  8g  隙間
1100  電力変換装置  1110  コンバータ  1111  スイッチング素子
1112  駆動回路  L  リアクトル  1120  インバータ
1150  給電装置用コンバータ  1160  補機電源用コンバータ
1200  車両  1210  メインバッテリ  1220  モータ  1230  サブバッテリ
1240  補機類  1250  車輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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