(57)【要約】【課題】本明細書は、従来よりも振動に強いリアクトル固定構造を提供する。【解決手段】本明細書が開示する技術は、リアクトル２をケース５０内で固定する構造である。この固定構造は、上側ケースパーツ５２と下側ケースパーツ５１に分割されるケース５０と、下側ケースパーツ５１に固定されているリアクトル２と、リアクトル２を上方から押さえる板バネ５７で構成される。板バネ５７の固定箇所の少なくとも一箇所が上側ケースパーツ５２に設けられている。リアクトル２と板バネ５７の少なくとも１箇所を夫々別のケース部品に固定することで、リアクトル２とケース５０が共振を起こし難くなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側ケースと下側ケースに分割されているケースと、
下側ケースに固定されているリアクトルと、
リアクトルを上方から押さえる弾性部材と、
を備えており、
弾性部材の固定箇所の少なくとも一箇所が上側ケースに設けられていることを特徴とするリアクトルの固定構造。
【請求項２】
弾性部材の固定箇所の別の少なくとも一箇所が下側ケースに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の固定構造。
【請求項３】
弾性部材は、リアクトルのコイルの上面に対向していることを特徴とする請求項１又は２に記載の固定構造。
【請求項４】
リアクトルはコイルの上面を露出させる窓を有する樹脂カバーで覆われており、弾性部材は、前記窓を通じてコイルの上面と対向していることを特徴とする請求項３に記載の固定構造。
【請求項５】
リアクトルの下面と下側ケースの間に放熱シートが配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアクトルに関する。リアクトルとは、コイルを利用した受動素子であり、「インダクタ」と呼ばれることもある。
【背景技術】
【０００２】
リアクトルは、磁性体のコアと、コアに巻回されるコイルを備える。リアクトルの中にはコイルを保持するボビンを有するタイプもある。多くの場合、リアクトルは、絶縁や他のデバイスとの物理的接触からの保護を目的として樹脂で覆われることが多い。
【０００３】
ハイブリッド車を含む電気自動車のモータ駆動系では、バッテリの直流電力をモータ駆動に適した交流電力に変換する電力変換装置の回路にリアクトルが用いられることがある。電気自動車用のリアクトルは、大電流を流す必要があるため、比較的にサイズが大きい。他方、車載機器には、耐振動性が求められる。比較的にサイズの大きいリアクトルを車両に搭載するには、特に振動対策が重要である。
【０００４】
特許文献１、２には、振動対策を目的とした技術ではないが、耐振動性にも寄与すると考えられる技術が開示されている。特許文献１の技術は、上下に２分割されているコアを有し、インバータケースの底面に分割されたコアが載置され、上から弾性部材で付勢される。弾性部材は、コアを固定する底部から続いているケースに支持される。
【０００５】
特許文献２の技術も、上下に２分割されたコアを有するとともに、２分割されたコアを挟み込むバネ部材を有する。バネ部材にフランジが設けられており、そのフランジを介してリアクトルはケースに固定される。特許文献１、２の技術はいずれも、分割されたコアを密着させるのに弾性部材を用いており、その弾性部材を使ってリアクトルはケースに固定される。リアクトルを弾性部材で付勢しつつ固定することが、耐振動性の向上に寄与する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１１９６２３号公報
【特許文献２】特開２０１１−２５３８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１と２の技術は、いずれも単一のケースにリアクトルと弾性部材が支持される。例えばケースがドライブトレインの上面に固定されるなど、振動が厳しい環境下に置かれると、ケースごと振動してしまう。即ち、リアクトル本体とケースが共振を起こす虞がある。本明細書は、従来よりも振動に強いリアクトル固定構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書が開示するリアクトル構造は、リアクトルを収納するケースに分割ケースを採用する。即ち、リアクトルを収容するケースは、上側ケースと下側ケースに分割されている。上側ケースは、いわゆる蓋であってもよい。また、リアクトルが電力変換装置に搭載される場合には、その電力変換装置のケースに２分割ケースを採用する。なお、「上側」、「下側」との表現は、２分割したケースの夫々を区別するための便宜上の表現であり、「上側ケース」は、必ずしも「下側ケース」の上に位置することに限定されない。ただし、典型的な利用形態では、「上側ケース」は、「蓋」に相当し、下側ケースの開口部を上から覆う部品に相当する。
【０００９】
さらに、本明細書が開示する固定構造では、リアクトルは下側ケースに固定され、そのリアクトルの上面が弾性部材で押圧される。より詳しくは、弾性部材は、下側ケースの底面（リアクトルが固定される面）に向かってリアクトルを付勢する。そして、その弾性部材の固定箇所の少なくとも一箇所が上側ケースに設けられている。この固定構造は、リアクトル自体は下側ケースに固定され、リアクトルを上方から押さえ付ける弾性部材は上側ケースに固定される。このようにリアクトルと弾性部材を夫々別のケース部品に固定することで、リアクトルとケースが共振を起こし難くなる。
【００１０】
また、本明細書が開示する固定構造の好適な一実施形態では、弾性部材の固定箇所の別の少なくとも一箇所が下側ケースに設けられているとよい。そのような構造では、弾性部材の反力の一部を下側ケースが受けることになる。別言すると、弾性部材の反力の一部は、下側ケースとリアクトルと弾性部材で構成される閉じた系の内力となり、外部に影響を与えない。そのような構造は、弾性部材の反力の全部が上側ケースに伝わる場合と比較して、上側ケースを開く方向に作用する力を抑制することができ、上側ケースを外す際、上側ケースが勢いよく上に跳ね上がってしまうことを防止できる。
【００１１】
また、本明細書が開示する固定構造の別な好適な一実施形態では、弾性部材が、リアクトルのコイルの上面に対向しているとよい。さらに好ましくは、リアクトルがコイルの上面を露出させる窓を有する樹脂カバーで覆われており、弾性部材は、その窓を通じてコイルの上面と対向していることが好ましい。リアクトルのコイルは発熱量が大きい。そのコイルに弾性部材が対向しており、その弾性部材がケースに固定されていることで、弾性部材を通じてコイルの熱をケースに拡散することができる。即ち、弾性部材にヒートシンクの役割を持たせることができる。
【００１２】
さらにまた、リアクトルの下面と下側ケースの間に放熱シートが配置されているとよい。コイルの冷却効果がさらに向上する。特に、コイルの上側にヒートシンク（弾性部材）が配置され、コイル下側には放熱シートが配置されることによって、コイルを上下から冷却することができる。
【００１３】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例のリアクトルの斜視図である（樹脂カバーを除いた状態）。
【図２】実施例のリアクトルの斜視図である（樹脂カバーを含む）。
【図３】ケースに固定されたリアクトルの側面図である。
【図４】ケースに固定されたリアクトルの上面図である。
【図５】変形例の固定構造を説明するためのリアクトルの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
リアクトルの固定構造を説明する前に、リアクトルそのものを説明する。図１は、樹脂カバーを除いたリアクトルの斜視図であり、図２は、樹脂カバーを含むリアクトルの斜視図である。
【００１６】
実施例のリアクトル２は、電気自動車において、バッテリの直流電力をモータ駆動に適した交流電力に変換する電力変換装置に用いられる。より具体的には、電力変換装置に含まれる電圧コンバータに用いられる。その電圧コンバータは、バッテリの出力電圧をモータ駆動に適した電圧まで昇圧する。リアクトル２は、数十アンペア以上の電流許容値を有する大電流用であり、コイルの巻き線に平角線が用いられる。平角線は、断面が矩形の導線であり、電気抵抗が小さい。リアクトル２では、平角線の幅広の面をコイル長手方向に向けて巻く。別言すれば、幅の狭い面をコイル半径方向に向けて巻く。そのような巻き方はエッジワイズ、あるいは、縦巻きと呼ばれる。
【００１７】
リアクトル２は、環状のコア３０と、ボビン１０と、コイル３で構成されている。環状のコア３０は、一部が平行であり、その平行な部位の夫々が樹脂製のボビン１０で覆われている。コイル３は、電気的には直列に接続された２つのコイルで構成され、夫々がコアの平行部位にてボビン１０に巻回されている。ボビン１０のコイル軸線方向の両側にはフランジ１９が設けられており、そのフランジ１９がコイル３の両端を規制している。一方のフランジ１９にはスリット１１が設けられており、そのスリット１１に樹脂小片４が嵌合している。樹脂小片４には貫通孔が設けられており、コイルのリード部３ａがその貫通孔を通っている。コイルのリード部３ａの端部で、リアクトル２は他のデバイスと電気的に接続される。
【００１８】
図２に示すように、リアクトルは、コイル３の底部と上面の一部を除いて樹脂カバー４０で覆われる。樹脂カバー４０は、図１に示した樹脂カバー成形前のリアクトルを金型に入れ、射出成形により作られる。樹脂カバー４０は、一対のフランジ１９の間でコイル３を覆う。前述した樹脂小片４は、溶融樹脂が漏れないよう、フランジ１９のスリット１１とリード部３ａの間を封止するために備えられている。樹脂カバー４０の上部には、２つの窓４１が設けられており、その窓４１からコイル３の上面が露出している。窓４１を通じてコイル３の上面が露出しているとともに、コイル底部が露出しているのは、コイル３の熱を外部に放出し易くするためである。
【００１９】
また、コア３０も樹脂カバー４０で覆われる。樹脂カバー４０において、コア３０を覆っている部位にリブ４３が設けられている。リアクトル２は、リブ４３にボルトを通し、ケースに固定される。
【００２０】
図３に、ケースに固定されたリアクトル２の側面図を示す。ケース５０は、前述した電力変換装置の筐体に相当する。電力変換装置の筐体にはリアクトル２の他に様々なデバイスが搭載されるが、図３、及び、以後の図では、ケース５０の一部、及び、リアクトル以外の搭載デバイスは図示を省略する。
【００２１】
ケース５０は、上下に２分割されている。２つのパーツは夫々、上側ケースパーツ５２と下側ケースパーツ５１である。図示を省略しているが、上側ケースパーツ５２と下側ケースパーツ５１は、ボルトで相互に固定される。リアクトル２は、前述した樹脂カバー４０のリブ４３を通じてボルト５４で下側ケースパーツ５１に固定される。リアクトル２の上方に板バネ５７が配置されている。板バネ５７の一端は、ボルト５４で下側ケースパーツ５１に固定されている。板バネ５７の一端は、リブ４３と共締めされている。板バネ５７の他端は上側ケースパーツ５２に固定されている。上側ケースパーツ５２の上板の裏側に突起５３が設けられており、板バネ５７の他端は、ボルト５５にて、その突起５３に固定されている。板バネ５７は、両端が夫々下側ケースパーツ５１と上側ケースパーツ５２に固定されているとともに、その中央部分でリアクトル２の上面を下方へ向けて付勢している。
【００２２】
板バネ５７の利点を説明する。板バネ５７は、リアクトル２の振動を抑制する。電力変換装置のケース５０は電気自動車に搭載され、リアクトル２は比較的にサイズが大きいため、振動し易い。ここで、リアクトル２と板バネ５７が共に下側ケースパーツ５１に固定されていると、下側ケースパーツ５１とリアクトル２が共振を生ずる虞がある。板バネ５７の一端を下側ケースパーツ５１に固定し、他端を上側ケースパーツ５２に固定することで、板バネ５７の振動は上側ケースパーツ５２にも伝達されることになり、両端がともに同一パーツ（即ち下側ケースパーツ５１）に固定される場合と比較して共振が生じ難くなる。
【００２３】
また、板バネ５７はリアクトル２を押さえ付ける力の反力を受けるが、その反力の一部は下側ケースパーツ５１に伝達される。反力のその一部は、下側ケースパーツ５１、リアクトル２、及び、板バネ５７で構成される環状構造の中でバランスする。別言すれば、反力の一部は下側ケースパーツ５１、リアクトル２、及び、板バネ５７で構成される環状構造における内力となり、外部に作用を及ぼさない。それゆえ、上側ケースパーツ５２が板バネ５７から受ける上向きの力は、板バネ５７が受ける総反力よりも小さくなる（およそ半分になる）。板バネ５７が上側ケースパーツ５２を開けようとする力が小さくなり、ケース５０が意図せずに開いてしまう可能性を小さくできる。また、メンテナンス時に作業者が上側ケースパーツ５２を開くことになるが、その際に上側ケースパーツ５２が勢いよく開いてしまうことを防止できる。
【００２４】
リアクトル２のコイル３の下面は、放熱シート５６を介して下側ケースパーツ５１に当接している。図示を省略しているが、下側ケースパーツ５１は、冷媒が通る冷却器の壁面を兼ねており、放熱シート５６を介してコイル３の熱が冷却器（即ち下側ケースパーツ５１）に伝達される。
【００２５】
図４に、下側ケースパーツ５１に固定されたリアクトル２の上面図を示す。但し、下側ケースパーツの図示は省略している。板バネ５７は、平面視すると、ケース５０に固定される２箇所を対角とする略矩形である。矩形形状の４隅のうち、ケースに固定される対角の２箇所を除く残りの２箇所でリアクトル２に当接している。図４に良く示されているように、板バネ５７は、樹脂カバー４０に設けられた窓４１を通してコイル３の上面と対向している。コイル３の熱は、窓４１を通して板バネ５７に伝達される。板バネ５７に伝達された熱は、板バネ５７を固定している下側ケースパーツ５１と上側ケースパーツ５２の夫々に拡散する。リアクトル２のコイル３は、その底面と上面の双方から冷却される。このリアクトル固定構造は、リアクトル２の冷却効果の向上にも寄与する。
【００２６】
なお、略矩形の板バネ５７の中央部分には窓５７ａが設けられている。この窓５７ａは、板バネ５７のコストを低減することに寄与する。
【００２７】
次に、図５を参照してリアクトル固定構造の変形例を説明する。図５のリアクトル固定構造は、上側ケースパーツ５２と下側ケースパーツ５１に分割されているケース１５０を採用する。リアクトル２は下側ケースパーツ５１に固定されているとともに、その上面を板バネ１５７が下方に付勢している。板バネ１５７は、２箇所で上側ケースパーツ５２に固定されている。板バネ１５７は、下側ケースパーツには触れていない。上側ケースパーツ５２の上板の裏面には２箇所の突起５３ａ、５３ｂが設けられており、板バネ１５７は、２箇所の突起５３ａ、５３ｂの夫々でボルト５５により固定されている。
【００２８】
リアクトル２の構造は図１〜４のリアクトルと同じである。このリアクトル固定構造は、板バネ１５７が下側ケースパーツ５１に触れておらず、上側ケースパーツ５２だけに固定されている。そのような構造により、上側ケースパーツ５２を下側ケースパーツ５１から取り外す際に、板バネ１５７が下側ケースパーツ５１に触れていないので、上側ケースパーツ５２を簡単に取り外すことができる。
【００２９】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。板バネ５７、１５７が、弾性部材の一例に相当する。実施例のリアクトル固定構造では、板バネの２箇所がケースに固定されている。ケースに固定される箇所は２箇所に限られず、３箇所以上であってもよい。例えば、板バネは２箇所で上側ケースパーツに固定され、他の１箇所で下側ケースパーツに固定されていてもよい。あるいは、板バネの代わりにコイルスプリングを用い、リアクトル上面と上側ケースパーツの上板裏面の間にコイルスプリングを挿入してもよい。この場合、コイルスプリングは上側ケースパーツの上板裏面の１箇所のみでケースに固定される。本明細書が開示する技術では、弾性部材（板バネあるいはコイルスプリング）の固定箇所に制限はない。弾性部材の少なくとも１箇所が上側ケースパーツに固定されていればよい。
【００３０】
実施例のリアクトルは、平角線をエッジワイズに巻回したものであり、また、環状のコアの２箇所に平行にコイルが巻回されている。本明細書が開示する技術はエッジワイズ巻きに限定されるものではないし、また、環状のコアに限定されるものでもない。
【００３１】
「上側」、「下側」との表現は、２分割したケースパーツの夫々を区別するための便宜上の表現であり、「上側ケースパーツ」は、必ずしも「下側ケースパーツ」の上に位置することに限定されない。例えば、ケースが水平に設置されるのではなく、「下側ケースパーツ」が、その開口が鉛直方向に対して傾斜するように取り付けられ、「上側ケースパーツ」がその開口を覆う部品であった場合、「上側」、「下側」とは、「下側ケースパーツ」の開口面に垂直な方向を基準にした表現となる。ただし、典型的な利用形態では、「上側ケースパーツ」は、「蓋」に相当し、「下側ケースパーツ」の開口部を上から覆う部品に相当する。
【００３２】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３３】
２：リアクトル
３：コイル
３ａ：リード部
４：樹脂小片
１０：ボビン
１１：切欠
１９：フランジ
３０：コア
４０：樹脂カバー
４１：窓
４３：リブ
５０、１５０：ケース
５１：下側ケースパーツ
５２：上側ケースパーツ
５６：放熱シート
【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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