(57)【要約】  リアクトル（１０）は、ギャップを設けて配置されるＵ字型ブロックコア（２１）およびＩ字型ブロックコア（２２）を有するコア体（２０）と、コア体（２０）の外周上に巻回されるコイル（５１）と、Ｕ字型ブロックコア（２１）とＩ字型ブロックコア（２２）との間のギャップに介挿されるギャップ板（３１）とを備える。ギャップ板（３１）は、コイル（５１）に向けて延設され、コイル（５１）を保持するコイル保持部（３３）を有する。このような構成により、コイルの温度上昇を抑制するリアクトルを提供することができる。
2013011574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギャップを設けて配置される第１コア部（２１）および第２コア部（２２）を有するコア体（２０）と、
前記コア体（２０）の外周上に巻回されるコイル（５１）と、
前記第１コア部（２１）と前記第２コア部（２２）との間のギャップに介挿される第１スペーサ（３１）とを備え、
前記第１スペーサ（３１）は、前記コイル（５１）に向けて延設され、前記コイル（５１）を保持する第１保持部（３３）を有する、リアクトル。
【請求項２】
前記コア体（２０）は、前記第２コア部（２２）に対して前記第１コア部（２１）の反対側に位置し、前記第２コア部（２２）とギャップを設けて配置される第３コア部（２３）をさらに有し、
前記第２コア部（２２）と前記第３コア部（２３）との間のギャップに介挿される第２スペーサ（４１）をさらに備え、
前記第２スペーサ（４１）は、前記コイル（５１）に向けて延設され、前記コイル（５１）を保持する第２保持部（４３）を有し、
前記コイル（５１）は、前記第２コア部（２２）の外周上に巻回され、前記第１保持部（３３）と前記第２保持部（４３）との間で挟持される、請求項１に記載のリアクトル。
【請求項３】
前記コイル（５１）は、前記第１コア部（２１）と前記第３コア部（２３）との間で前記第２コア部（２２）が延伸する方向に圧縮変形された状態で、前記第１保持部（３３）と前記第２保持部（４３）との間に挟持される、請求項２に記載のリアクトル。
【請求項４】
前記第１スペーサ（３１）は、前記第１コア部（２１）および前記第２コア部（２３）に向けて延設され、前記第１コア部（２１）および前記第２コア部（２３）の相対的な位置を規制する位置決め部（３７，３６）をさらに有する、請求項１に記載のリアクトル。
【請求項５】
前記第１コア部（２１）と前記第２コア部（２２）との間のギャップの外周上には、前記コイル（５１）が配置されず、前記第１保持部（３３）が配置される、請求項１に記載のリアクトル。
【請求項６】
前記第１スペーサ（３１）は、非磁性材料により一体に成形される、請求項１に記載のリアクトル。
【請求項７】
前記コア体（２０）は、圧粉磁心により形成される、請求項１に記載のリアクトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、リアクトルに関し、より特定的には、車両に搭載され、車両駆動用の電圧を昇圧，降圧するコンバータに用いられるリアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のリアクトルに関して、たとえば、特開２００６−３５１９２０号公報には、コアに、ギャップを構成するための貫通孔を設けた場合であっても、コアの剛性に悪影響を与えることがなく、さらに発熱集中の問題を解決することを目的としたリアクトルが開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示されたリアクトルにおいては、ギャップを構成する複数の貫通孔が、コイルが巻回されるＩ型ブロックコアに形成される。【０００３】
また、特開２０１０−１０３３０７号公報には、絶縁部と磁性コアとの接合容易性を図り、リアクトル作動時の接合面温度を可及的に低減し、さらに、絶縁部と磁性コアとの接合加工時からリアクトル作動時の全期間に渡って、初期の磁路長およびインダクタンス性能の確保を図ることを目的としたリアクトルが開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示されたリアクトルにおいては、複数の磁性コアが絶縁部を介して繋げられている。絶縁部は、非磁性のギャップ板と、ギャップ板の両側に設けられた非磁性の樹脂シートからなる。【０００４】
また、特開２００３−５１４１４号公報には、樹脂モールド成形時において、樹脂モールド封止電磁機器の空隙を一定に保つことを目的とした電磁機器が開示されている（特許文献３）。特許文献３に開示された電磁機器においては、分割可能な鉄心である積層電磁鋼板の外周の一部に、複数の絶縁突起が形成された絶縁材が装着されている。絶縁材の外周には、らせん巻きの鋼板からなるコイルが、複数の絶縁突起間に嵌め込まれるようにして装着されている。【０００５】
また、特開２００８−２８３１３号公報には、コイルで発生した熱を十分に伝えることにより、コアからケース等への放熱効果を高めることを目的としたリアクトルが開示されている（特許文献４）。特許文献４に開示されたリアクトルにおいては、環状のコアと、そのコアの外周上に設けられるコイルとの間に、金属材料から形成されたボビンが設けられる。ボビンの表面には、絶縁被膜層が設けられる。【０００６】
また、特開２００２−２１７０４０号公報には、リアクトルなどの静止誘導電気機器における鉄心、とくにコイルを巻装する鉄心の冷却効率を向上させ、小型形状な誘導機器を提供することを目的とした静止誘導電気機器が開示されている（特許文献５）。特許文献５に開示された静止誘導電気機器においては、外周にコイルを巻装する鉄心の両外側面に、コイルの軸方向に多数のフィンを備えた熱伝導板が設けられる。【０００７】
また、特開平１１−２８８８１９号公報には、放熱効率が非常に高く、同一性能を維持して小型化することを目的とした変成器およびリアクトルが開示されている（特許文献６）。また、特開２００９−３３０５７号公報には、漏れ磁束を低減することを目的としたリアクトル用コアが開示されている（特許文献７）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３５１９２０号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０３３０７号公報
【特許文献３】特開２００３−５１４１４号公報
【特許文献４】特開２００８−２８３１３号公報
【特許文献５】特開２００２−２１７０４０号公報
【特許文献６】特開平１１−２８８８１９号公報
【特許文献７】特開２００９−３３０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年ますます高まりつつある省エネ・環境問題を背景に、ハイブリッド自動車（Hybrid  Vehicle）や電気自動車（Electric  Vehicle）が大きく注目されている。たとえば、ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源から電力供給されるモータを動力源とする自動車である。すなわち、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換された交流電圧によりモータを回転させることによって動力源を得るものである。【００１０】
ハイブリッド自動車には、直流電源およびインバータ間で直流電流を昇圧、降圧するためのコンバータが搭載される。コンバータには、ギャップ（隙間）を設けて配置される複数のコア部を有するコア体と、コア体に巻回されるコイルとを備えるリアクトルが用いられる。このような構成を備えるリアクトルにおいて、コア部間のギャップで漏れ磁束が発生すると、その漏れ磁束がコイルに鎖交した部位で渦電流が生じ、コイルが局部発熱する。この場合、コイルが温度上昇することによって、コンバータの性能低下を招く懸念が生じる。【００１１】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、コイルの温度上昇を抑制するリアクトルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に従ったリアクトルは、ギャップを設けて配置される第１コア部および第２コア部を有するコア体と、コア体の外周上に巻回されるコイルと、第１コア部と第２コア部との間のギャップに介挿される第１スペーサとを備える。第１スペーサは、コイルに向けて延設され、コイルを保持する第１保持部を有する。【００１３】
このように構成されたリアクトルによれば、第１コア部と第２コア部との間のギャップに介挿される第１スペーサに、コイルを保持する第１保持部が設けられる。このため、第１コア部および第２コア部間のギャップで発生した漏れ磁束によってコイルが局部発熱した場合であっても、その熱が、第１スペーサを通じてコア体へと伝わり放熱される。これにより、コイルの温度上昇を抑制することができる。【００１４】
また好ましくは、コア体は、第２コア部に対して第１コア部の反対側に位置し、第２コア部とギャップを設けて配置される第３コア部をさらに有する。リアクトルは、第２コア部と第３コア部との間のギャップに介挿される第２スペーサをさらに備える。第２スペーサは、コイルに向けて延設され、コイルを保持する第２保持部を有する。コイルは、第２コア部の外周上に巻回され、第１保持部と第２保持部との間で挟持される。【００１５】
このように構成されたリアクトルによれば、コイルで発生した熱が、第１スペーサおよび第２スペーサを通じてコア体へと伝わり放熱される。このため、コイルの温度上昇をより効果的に抑制することができる。【００１６】
また好ましくは、コイルは、第１コア部と第３コア部との間で第２コア部が延伸する方向に圧縮変形された状態で、第１保持部と第２保持部との間に挟持される。このように構成されたリアクトルによれば、第１保持部および第２保持部によって、コイルをより確実に保持することができる。【００１７】
また好ましくは、第１スペーサは、第１コア部および第２コア部に向けて延設され、第１コア部および第２コア部の相対的な位置を規制する位置決め部をさらに有する。このように構成されたリアクトルによれば、第１スペーサに、第１コア部および第２コア部の相対的な位置を規制する位置決め部を設けることによって、第１コア部および第２コア部を精度よく位置決めすることができる。【００１８】
また好ましくは、第１コア部と第２コア部との間のギャップの外周上には、コイルが配置されず、第１保持部が配置される。このように構成されたリアクトルによれば、第１コア部と第２コア部との間のギャップの外周上にコイルが配置される場合と比較して、コイルに鎖交する漏れ磁束の量を低減させることができる。これにより、コイルの発熱を抑えることができる。【００１９】
また好ましくは、第１スペーサは、非磁性材料により一体に成形される。このように構成されたリアクトルによれば、簡易な構成により、コイルの温度上昇を抑制することができる。【００２０】
また好ましくは、コア体は、圧粉磁心により形成される。このように構成されたリアクトルによれば、圧粉磁心により形成された低強度のコア体ではなく、第１スペーサの形状変更によってコイルの温度上昇を抑制する。
【発明の効果】
【００２１】
以上に説明したように、この発明に従えば、コイルの温度上昇を抑制するリアクトルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ハイブリッド自動車の駆動ユニットを模式的に表わす図である。
【図２】図１中のＰＣＵの構成を示す電気回路図である。
【図３】図２中のコンバータを構成するリアクトルを示す断面図である。
【図４】図３中のリアクトルに設けられたギャップ板を示す斜視図である。
【図５】図３中のリアクトルに設けられたギャップ板を示す別の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００２４】
図１は、ハイブリッド自動車の駆動ユニットを模式的に表わす図である。本実施の形態では、本発明におけるリアクトルが、車両としてのハイブリッド自動車に搭載されるコンバータに適用されている。まず、ハイブリッド自動車を駆動させるためのＨＶシステムについて説明する。
【００２５】
図１を参照して、駆動ユニット１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能なバッテリ８００とを動力源とするハイブリッド自動車に設けられている。駆動ユニット１は、モータジェネレータ１００と、ハウジング２００と、減速機構３００と、ディファレンシャル機構４００と、ドライブシャフト受け部９００と、端子台６００とを含んで構成される。
【００２６】
モータジェネレータ１００は、電動機または発電機としての機能を有する回転電機である。モータジェネレータ１００は、回転シャフト１１０と、ロータ１３０と、ステータ１４０とを含む。回転シャフト１１０は、軸受１２０を介してハウジング２００に回転可能に取り付けられている。ロータ１３０は、回転シャフト１１０と一体となって回転する。
【００２７】
モータジェネレータ１００から出力された動力は、減速機構３００からディファレンシャル機構４００を介してドライブシャフト受け部９００に伝達される。ドライブシャフト受け部９００に伝達された駆動力は、ドライブシャフトを介して車輪に回転力として伝達されて、車両を走行させる。
【００２８】
一方、ハイブリッド自動車の回生制動時には、車輪は車体の慣性力により回転させられる。車輪からの回転力によりドライブシャフト受け部９００、ディファレンシャル機構４００および減速機構３００を介してモータジェネレータ１００が駆動される。このとき、モータジェネレータ１００が発電機として作動する。モータジェネレータ１００により発電された電力は、ＰＣＵ（Power  Control  Unit）７００を介してバッテリ８００に供給される。
【００２９】
図２は、図１中のＰＣＵの構成を示す電気回路図である。図２を参照して、ＰＣＵ７００は、コンバータ７１０と、インバータ７２０と、制御装置７３０と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、電源ラインＰＬ１〜ＰＬ３と、出力ライン７４０Ｕ，７４０Ｖ，７４０Ｗとを含む。
【００３０】
コンバータ７１０は、電源ラインＰＬ１，ＰＬ３を介してバッテリ８００と接続されている。インバータ７２０は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３を介してコンバータ７１０と接続されている。インバータ７２０は、出力ライン７４０Ｕ，７４０Ｖ，７４０Ｗを介してモータジェネレータ１００と接続されている。バッテリ８００は、直流電源であって、たとえばニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の２次電池から形成されている。バッテリ８００は、蓄えた直流電力をコンバータ７１０に供給したり、コンバータ７１０から受け取る直流電力によって充電される。
【００３１】
コンバータ７１０は、半導体モジュールから構成された上アームおよび下アームと、リアクトルＬとを含む。上アームおよび下アームは、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に直列に接続されている。電源ラインＰＬ２に接続される上アームは、パワートランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）Ｑ１と、パワートランジスタＱ１に逆並列に接続されるダイオードＤ１とからなる。電源ラインＰＬ３に接続される下アームは、パワートランジスタＱ２と、パワートランジスタＱ２に逆並列に接続されるダイオードＤ２とからなる。リアクトルＬは、電源ラインＰＬ１と、上アームおよび下アームの接続点との間に接続されている。
【００３２】
コンバータ７１０は、バッテリ８００から受け取る直流電圧をリアクトルＬを用いて昇圧し、その昇圧した電圧を電源ラインＰＬ２に供給する。コンバータ７１０は、インバータ７２０から受け取る直流電圧を降圧し、バッテリ８００を充電する。
【００３３】
インバータ７２０は、Ｕ相アーム７５０Ｕと、Ｖ相アーム７５０Ｖと、Ｗ相アーム７５０Ｗとを含む。Ｕ相アーム７５０Ｕ、Ｖ相アーム７５０ＶおよびＷ相アーム７５０Ｗは、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に並列に接続されている。Ｕ相アーム７５０Ｕ、Ｖ相アーム７５０ＶおよびＷ相アーム７５０Ｗの各々は、半導体モジュールから構成された上アームおよび下アームからなる。各相アームの上アームおよび下アームは、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に直列に接続されている。
【００３４】
Ｕ相アーム７５０Ｕの上アームは、パワートランジスタ（ＩＧＢＴ）Ｑ３と、パワートランジスタＱ３に逆並列に接続されるダイオードＤ３とからなる。Ｕ相アーム７５０Ｕの下アームは、パワートランジスタＱ４と、パワートランジスタＱ４に逆並列に接続されるダイオードＤ４とからなる。Ｖ相アーム７５０Ｖの上アームは、パワートランジスタＱ５と、パワートランジスタＱ５に逆並列に接続されるダイオードＤ５とからなる。Ｖ相アーム７５０Ｖの下アームは、パワートランジスタＱ６と、パワートランジスタＱ６に逆並列に接続されるダイオードＤ６とからなる。Ｗ相アーム７５０Ｗの上アームは、パワートランジスタＱ７と、パワートランジスタＱ７に逆並列に接続されるダイオードＤ７とからなる。Ｗ相アーム７５０Ｗの下アームは、パワートランジスタＱ８と、パワートランジスタＱ８に逆並列に接続されるダイオードＤ８とからなる。各相アームのパワートランジスタの接続点は、対応する出力ライン７４０Ｕ，７４０Ｖ，７４０Ｗを介してモータジェネレータ１００の対応する相のコイルの反中性点側に接続されている。
【００３５】
なお、図中では、Ｕ相アーム７５０ＵからＷ相アーム７５０Ｗの上アームおよび下アームが、それぞれ、パワートランジスタとダイオードとからなる１つの半導体モジュールから構成されている場合が示されているが、複数の半導体モジュールにより構成されてもよい。
【００３６】
インバータ７２０は、制御装置７３０からの制御信号に基づいて、電源ラインＰＬ２から受け取る直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ１００へ出力する。インバータ７２０は、モータジェネレータ１００によって発電された交流電圧を直流電圧に整流して電源ラインＰＬ２に供給する。
【００３７】
コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ１の電圧レベルを平滑化する。コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ２の電圧レベルを平滑化する。
【００３８】
制御装置７３０は、モータジェネレータ１００のトルク指令値、各相電流値、およびインバータ７２０の入力電圧に基づいて、モータジェネレータ１００の各相コイル電圧を演算する。制御装置７３０は、その演算結果に基づいて、パワートランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフするＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）信号を生成してインバータ７２０へ出力する。モータジェネレータ１００の各相電流値は、インバータ７２０の各アームを構成する半導体モジュールに組込まれた電流センサによって検出される。この電流センサは、Ｓ／Ｎ比が向上するように半導体モジュール内に配設されている。制御装置７３０は、上述したトルク指令値およびモータ回転数に基づいてインバータ７２０の入力電圧を最適にするためのパワートランジスタＱ１，Ｑ２のデューティ比を演算する。制御装置７３０は、その結果に基づいてパワートランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするＰＷＭ信号を生成してコンバータ７１０へ出力する。
【００３９】
制御装置７３０は、モータジェネレータ１００によって発電された交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ８００に充電するため、コンバータ７１０およびインバータ７２０におけるパワートランジスタＱ１〜Ｑ８のスイッチング動作を制御する。
【００４０】
続いて、本実施の形態におけるリアクトルの構造について説明する。図３は、図２中のコンバータを構成するリアクトルを示す断面図である。
【００４１】
図３を参照して、本実施の形態におけるリアクトル１０は、コア体２０と、コイル５１と、ギャップ板３１およびギャップ板４１とを有する。リアクトル１０は、中心線１０１を中心に対称形状を有しており、図中には、中心線１０１に対して一方の側に配置されるリアクトル１０の断面形状が示されている。
【００４２】
コア体２０は、全体として、環状に延びる形状を有する。コア体２０は、直線部と湾曲部とが組み合わさったトラック形状を有する。本実施の形態では、コア体２０が、磁性粉末の圧粉体、すなわち圧粉磁心から形成されている。コア体２０は、電磁特性に優れた珪素鋼板の積層体から形成されてもよい。
【００４３】
コア体２０は、図示しないケース体、たとえばアルミニウム製のケースの内部に収容されている。そのケース体には、コア体２０の全体を覆うようにポッティング剤（樹脂）が充填されている。ポッティング剤は、コア体２０、コイル５１およびギャップ板３１，４１を配置したケース体内に低粘度の樹脂を注入し、次工程でその樹脂を熱硬化させることによって形成される。
【００４４】
コア体２０の形状についてより具体的に説明すると、コア体２０は、Ｕ字型ブロックコア２１と、Ｉ字型ブロックコア２２と、Ｕ字型ブロックコア２３とを有する。Ｉ字型ブロックコア２２は、直線状に延びる形状を有する。Ｉ字型ブロックコア２２は、矢印１０２に示す一方向（中心線１０１に平行な方向）に延びる形状を有する。Ｕ字型ブロックコア２１およびＵ字型ブロックコア２３は、湾曲状に延びる部分を含んで形成されている。Ｕ字型ブロックコア２１とＵ字型ブロックコア２３とは、同一形状を有する。
【００４５】
Ｕ字型ブロックコア２１とＩ字型ブロックコア２２とは、互いの間にギャップ（隙間）を設けて配置されている。Ｕ字型ブロックコア２１は、端面２６を有し、Ｉ字型ブロックコア２２は、ギャップを隔てて端面２６と向かい合う端面２７を有する。Ｉ字型ブロックコア２２とＵ字型ブロックコア２３とは、互いの間にギャップを設けて配置されている。Ｕ字型ブロックコア２３は、Ｉ字型ブロックコア２２に対してＵ字型ブロックコア２１の反対側に配置されている。Ｕ字型ブロックコア２３は、端面２９を有し、Ｉ字型ブロックコア２２は、ギャップを隔てて端面２９と向かい合う端面２８を有する。
【００４６】
Ｕ字型ブロックコア２１、Ｉ字型ブロックコア２２およびＵ字型ブロックコア２３は、互いに隣り合って配置されたブロックコア間にギャップを設けて矢印１０２に示す方向に並んでいる。
【００４７】
なお、図中には、Ｕ字型ブロックコア２１とＵ字型ブロックコア２３との間に１つのＩ字型ブロックコア２２を配置する構成を示したが、コア体２０はこのような構成に限られない。コア間のギャップ厚は、リアクトルの電気性能（インダクタンス値）を満足するための設計要件であり、必要なギャップ厚をどのように振り分けるか（２ギャップ、４ギャップ、６ギャップ…）は、熱性能条件や製造制約、コスト制約などを考慮して適宜決定される。
【００４８】
コイル５１は、コア体２０の外周上に巻回されている。コイル５１は、Ｉ字型ブロックコア２２の外周上に巻回されている。コイル５１は、長尺の鋼板がＩ字型ブロックコア２２の外周上で螺旋状に巻かれることにより構成されている。コイル５１は、Ｉ字型ブロックコア２２の外周に沿って旋回しながら矢印１０２に示す方向に延びている。コイル５１は、Ｕ字型ブロックコア２３からＵ字型ブロックコア２１に近づく方向の先端に一方端５２を有し、Ｕ字型ブロックコア２１からＵ字型ブロックコア２３に近づく方向の先端に他方端５３を有する。
【００４９】
本実施の形態では、コイル５１が、矢印１０２に示す方向においてＩ字型ブロックコア２２の端面２７と端面２８との間に配置されている。すなわち、Ｕ字型ブロックコア２１とＩ字型ブロックコア２２との間のギャップの外周上およびＩ字型ブロックコア２２とＵ字型ブロックコア２３との間のギャップの外周上に、コイル５１が配置されていない。
【００５０】
コイル５１に直流電流が流れるとＩ字型ブロックコア２２の内部に磁束が発生し、その磁束は、環状のコア体２０の内部を循環する。
【００５１】
図４は、図３中のリアクトルに設けられたギャップ板を示す斜視図である。図５は、図３中のリアクトルに設けられたギャップ板を示す別の斜視図である。
【００５２】
図３から図５を参照して、ギャップ板３１は、非磁性材料から形成されている。ギャップ板３１は、磁界変化による吸引力によって変位しない硬度を有する材料から形成されている。ギャップ板３１は、高熱伝導性を有する材料から形成されている。本実施の形態では、ギャップ板３１がセラミック材料から形成されている。ギャップ板３１は、Ｕ字型ブロックコア２１とＩ字型ブロックコア２２との間のギャップに配置されるスペーサとして設けられている。ギャップ板３１は、Ｕ字型ブロックコア２１およびＩ字型ブロックコア２２と、コイル５１とに接触するように設けられている。
【００５３】
ギャップ板３１の形状についてより具体的に説明すると、ギャップ板３１は、プレート部３２と、コイル保持部３３と、コア位置決め部３６およびコア位置決め部３７とを有する。これら各部は、非磁性材料により一体に成形されている。
【００５４】
プレート部３２は、板形状を有する。プレート部３２は、その平面視において、Ｕ字型ブロックコア２１の端面２６およびＩ字型ブロックコア２２の端面２７と同一形状（矩形形状）を有する。プレート部３２は、Ｕ字型ブロックコア２１とＩ字型ブロックコア２２との間のギャップに配置されている。プレート部３２の板厚は、リアクトルの電気特性（インダクタンス値）を満足するための寸法および寸法精度を有する。
【００５５】
プレート部３２は、硬化時に高硬度を有する接着剤（図示せず）により、Ｕ字型ブロックコア２１の端面２６およびＩ字型ブロックコア２２の端面２７に接合されている。
【００５６】
コイル保持部３３は、プレート部３２からコイル５１に向けて延設されている。コイル保持部３３は、コイル５１を保持可能な形状を有する。
【００５７】
より具体的には、コイル保持部３３は、鍔部３４および爪部３５から構成されている。鍔部３４は、プレート部３２の外縁から鍔状に広がって形成されている。鍔部３４は、コイル５１の一方端５２と当接している。爪部３５は、鍔部３４の外縁から、Ｕ字型ブロックコア２１からＵ字型ブロックコア２３に近づく方向に折れ曲がっている。爪部３５は、コイル５１の外周を取り囲むように配置されている。コイル５１は、爪部３５の内側に嵌め合わされることにより保持されている。
【００５８】
なお、爪部３５の形状は、コイル５１の全周を取り囲むような筒形状を有してもよいし、図４中に示すように、完全な筒形状を有してなくてもよい。
【００５９】
コア位置決め部３６は、プレート部３２と鍔部３４との境界位置から、Ｕ字型ブロックコア２１からＵ字型ブロックコア２３に近づく方向に突出して形成されている。コア位置決め部３６は、Ｉ字型ブロックコア２２の外周を取り囲むように配置されている。コア位置決め部３７は、プレート部３２と鍔部３４との境界位置から、Ｕ字型ブロックコア２３からＵ字型ブロックコア２１に近づく方向に突出して形成されている。コア位置決め部３７は、Ｕ字型ブロックコア２１の外周を取り囲むように配置されている。コア位置決め部３７は、プレート部３２および鍔部３４を挟んで、コア位置決め部３６の裏側に位置している。
【００６０】
Ｉ字型ブロックコア２２は、コア位置決め部３６の内側に嵌め合わされ、Ｕ字型ブロックコア２１は、コア位置決め部３７の内側に嵌め合わされている。このような構成により、ギャップ板３１を介して連結される両側のＵ字型ブロックコア２１およびＩ字型ブロックコア２２の相対的な位置が、コア位置決め部３６およびコア位置決め部３７によって規制されている。
【００６１】
なお、Ｕ字型ブロックコア２１およびＩ字型ブロックコア２２を設計上の許容範囲内に位置決めすることが可能であれば、これらブロックコアとコア位置決め部３６，３７との嵌め合いは、締り嵌めの関係でなくてもよい。
【００６２】
ギャップ板４１は、上記ギャップ板３１と基本的に同様の構造を有する。以下、ギャップ板３１と重複する説明を省略しつつ、ギャップ板４１の構造について説明すると、ギャップ板３１は、Ｉ字型ブロックコア２２とＵ字型ブロックコア２３との間のギャップに配置されるスペーサとして設けられている。ギャップ板４１は、Ｉ字型ブロックコア２２およびＵ字型ブロックコア２３と、コイル５１とに接触するように設けられている。
【００６３】
ギャップ板４１は、ギャップ板３１のプレート部３２に対応してプレート部４２を有し、コイル保持部３３に対応してコイル保持部４３を有し、コア位置決め部３６およびコア位置決め部３７にそれぞれ対応してコア位置決め部４６およびコア位置決め部４７を有する。
【００６４】
プレート部４２は、その平面視において、Ｉ字型ブロックコア２２の端面２８およびＵ字型ブロックコア２３の端面２９と同一形状を有する。プレート部４２は、Ｉ字型ブロックコア２２とＵ字型ブロックコア２３との間のギャップに配置されている。プレート部４２は、硬化時に高硬度を有する接着剤により、Ｉ字型ブロックコア２２の端面２８およびＵ字型ブロックコア２３の端面２９に接合されている。
【００６５】
コイル保持部４３は、鍔部４４および爪部４５から構成されている。鍔部４４は、プレート部４２の外縁から鍔状に広がって形成されている。鍔部４４は、コイル５１の他方端５３と当接している。爪部４５は、鍔部４４の外縁から、Ｕ字型ブロックコア２３からＵ字型ブロックコア２１に近づく方向に折れ曲がっている。爪部４５は、コイル５１の外周を取り囲むように配置されている。コイル５１は、爪部４５の内側に嵌め合わされることにより保持されている。
【００６６】
このような構成により、矢印１０２に示す方向の直交平面内におけるコイル５１の位置が、爪部３５および爪部４５によって固定されるとともに、矢印１０２に示す方向において、コイル５１がコイル保持部３３とコイル保持部４３との間に挟持される。
【００６７】
コイル保持部３３とコイル保持部４３との間の距離は、巻き線後のバネ力によりコイル５１が伸びようとする方向のコイル５１の動きを規制することが可能な値以下であり、また、車両振動の影響でコイルが変位しない値以下である。コイル保持部３３とコイル保持部４３との間の距離は、コイル５１を圧縮変形させた時の最小寸法よりも大きい値である。
【００６８】
コア位置決め部４６は、プレート部４２と鍔部４４との境界位置から、Ｕ字型ブロックコア２３からＵ字型ブロックコア２１に近づく方向に突出して形成されている。コア位置決め部４６は、Ｉ字型ブロックコア２２の外周を取り囲むように配置されている。コア位置決め部４７は、プレート部４２と鍔部４４との境界位置から、Ｕ字型ブロックコア２１からＵ字型ブロックコア２３に近づく方向に突出して形成されている。コア位置決め部４７は、Ｕ字型ブロックコア２１の外周を取り囲むように配置されている。コア位置決め部４７は、プレート部４２および鍔部４４を挟んで、コア位置決め部４６の裏側に位置している。
【００６９】
Ｉ字型ブロックコア２２は、コア位置決め部４６の内側に嵌め合わされ、Ｕ字型ブロックコア２３は、コア位置決め部４７の内側に嵌め合わされている。このような構成により、ギャップ板４１を介して連結される両側のＩ字型ブロックコア２２およびＵ字型ブロックコア２３の相対的な位置が、コア位置決め部４６およびコア位置決め部４７によって規制されている。
【００７０】
続いて、本実施の形態におけるリアクトル１０によって奏される作用効果について説明する。
【００７１】
コイル５１への電流供給時、磁束が環状のコア体２０の内部を循環するのに伴って、Ｕ字型ブロックコア２１とＩ字型ブロックコア２２との間のギャップおよびＩ字型ブロックコア２２とＵ字型ブロックコア２３との間のギャップで漏れ磁束が発生する。この漏れ磁束が、コイル５１を鎖交した部位で渦電流が生じ、コイル５１が局部発熱する。
【００７２】
これに対して、本実施の形態におけるリアクトル１０においては、Ｕ字型ブロックコア２１とＩ字型ブロックコア２２との間のギャップに介挿されるギャップ板３１に、コイル５１を保持するためのコイル保持部３３が設けられ、Ｉ字型ブロックコア２２とＵ字型ブロックコア２３との間のギャップに介挿されるギャップ板４１に、コイル５１を保持するためのコイル保持部４３が設けられる。このような構成により、コイル５１で発生した熱は、ギャップ板３１およびギャップ板４１を通じてコア体２０に伝わり、コア体２０と接触するケース体を介して効率的に放熱される。結果、コイル５１の温度上昇を抑制することができる。
【００７３】
本実施の形態では、コア体２０が圧粉磁心から形成され、低強度であるため、コア体２０に形状変更を加える場合の制約が生じる。また、コイル５１の温度上昇を抑制する方策として、コア体２０の一部に比透磁率の異なる材料を用いることも考えられるが、製造コストが増大するという問題がある。一方、ブロックコア間のギャップに介挿されるギャップ板３１，４１を形状変更することによって、コイル５１で発生した熱の放熱経路を設ける場合、このような問題を解消することができる。また、本実施の形態では、Ｕ字型ブロックコア２１とＩ字型ブロックコア２２との間のギャップの外周上およびＩ字型ブロックコア２２とＵ字型ブロックコア２３との間のギャップの外周上に、コイル５１が配置されないため、コイル５１に鎖交する漏れ磁束の量をある程度低減させるという効果も得られる。
【００７４】
本実施の形態では、コア体２０を収容するケース体にポッティング剤を充填する構造を説明したが、リアクトルがポッティング剤を用いない構造を採用する場合も考えられる。この場合、ハイブリッド自動車の走行時に生じる振動がコイル５１に伝わり、コイル５１が振動するという問題が生じる。これに対して、本実施の形態では、コイル５１がギャップ板３１およびギャップ板４１によって保持されるため、コイル５１が振動することを抑制できる。この際、コイル５１をギャップ板３１およびギャップ板４１の間で圧縮変形させた状態で配置することにより、コイル５１の振動をより確実に防ぐことができる。
【００７５】
以上に説明した、この発明の実施の形態におけるリアクトルの構造についてまとめて説明すると、本実施の形態におけるリアクトル１０は、ギャップを設けて配置される第１コア部としてのＵ字型ブロックコア２１および第２コア部としてのＩ字型ブロックコア２２を有するコア体２０と、コア体２０の外周上に巻回されるコイル５１と、Ｕ字型ブロックコア２１とＩ字型ブロックコア２２との間のギャップに介挿される第１スペーサとしてのギャップ板３１とを備える。ギャップ板３１は、コイル５１に向けて延設され、コイル５１を保持する第１保持部としてのコイル保持部３３を有する。
【００７６】
コア体２０は、Ｉ字型ブロックコア２２に対してＵ字型ブロックコア２１の反対側に位置し、Ｉ字型ブロックコア２２とギャップを設けて配置される第３コア部としてのＵ字型ブロックコア２３をさらに有する。リアクトル１０は、Ｉ字型ブロックコア２２とＵ字型ブロックコア２３との間のギャップに介挿される第２スペーサとしてのギャップ板４１をさらに備える。ギャップ板４１は、コイル５１に向けて延設され、コイル５１を保持する第２保持部としてのコイル保持部４３を有する。コイル５１は、Ｉ字型ブロックコア２２の外周上に巻回され、コイル保持部３３とコイル保持部４３との間で挟持される。
【００７７】
このように構成された、この発明の実施の形態におけるリアクトル１０によれば、ギャップ板３１，４１にコイル５１を保持するためのコイル保持部３３，４３を設けることにより、コイル５１の温度上昇を抑制することができる。これにより、ＰＣＵ７００の動作点を最適な領域に維持できる範囲が広がり、結果として、ハイブリッド自動車の走行性や燃費に寄与する。また、コイル５１の断面積を小さくしてリアクトルの小型化を図ったり、放熱に必要なポッティング剤の量を減らしたりできる。さらに、ギャップ板３１，４１とコア体２０との接合部位の温度上昇を抑制することにより、コア体２０のギャップ部の信頼性（耐久性）を向上させることができる。
【００７８】
なお、本発明を、燃料電池と２次電池とを動力源とする燃料電池ハイブリッド車（ＦＣＨＶ：Fuel  Cell  Hybrid  Vehicle）または電気自動車（ＥＶ：Electric  Vehicle）に搭載されるリアクトルに適用することもできる。本実施の形態におけるハイブリッド自動車では、燃費最適動作点で内燃機関を駆動するのに対して、燃料電池ハイブリッド車では、発電効率最適動作点で燃料電池を駆動する。また、２次電池の使用に関しては、両方のハイブリッド自動車で基本的に変わらない。
【００７９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
この発明は、たとえば、直流電源およびインバータ間で直流電流を昇圧、降圧するためのコンバータに適用される。
【符号の説明】
【００８１】
１  駆動ユニット、１０  リアクトル、２０  コア体、２１，２３  Ｕ字型ブロックコア、２２  Ｉ字型ブロックコア、２６〜２９  端面、３１，４１  ギャップ板、３２，４２  プレート部、３３，４３  コイル保持部、３４，４４  鍔部、３５，４５  爪部、３６，３７，４６，４７  コア位置決め部、５１  コイル、５２  一方端、５３  他方端、１００  モータジェネレータ、１１０  回転シャフト、１２０  軸受、１３０  ロータ、１４０  ステータ、２００  ハウジング、３００  減速機構、４００  ディファレンシャル機構、６００  端子台、７１０  コンバータ、７２０  インバータ、７３０  制御装置、７４０Ｕ，７４０Ｖ，７４０Ｗ  出力ライン、７５０Ｕ  Ｕ相アーム、７５０Ｖ  Ｖ相アーム、７５０Ｗ  Ｗ相アーム、８００  バッテリ、９００  ドライブシャフト受け部。
【図１】
2013011574.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年12月12日(2013.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギャップを設けて配置される第１コア部（２１）および第２コア部（２２）を有するコア体（２０）と、
前記コア体（２０）の外周上に巻回されるコイル（５１）と、
前記第１コア部（２１）と前記第２コア部（２２）との間のギャップに介挿され、セラミックから形成される第１スペーサ（３１）とを備え、
前記第１スペーサ（３１）は、前記コイル（５１）に向けて延設され、前記コイル（５１）を保持する第１保持部（３３）を有し、
前記第１保持部（３３）は、前記コイル（５１）と直接、接触するように設けられる、リアクトル。
【請求項２】
前記コア体（２０）は、前記第２コア部（２２）に対して前記第１コア部（２１）の反対側に位置し、前記第２コア部（２２）とギャップを設けて配置される第３コア部（２３）をさらに有し、
前記第２コア部（２２）と前記第３コア部（２３）との間のギャップに介挿される第２スペーサ（４１）をさらに備え、
前記第２スペーサ（４１）は、前記コイル（５１）に向けて延設され、前記コイル（５１）を保持する第２保持部（４３）を有し、
前記コイル（５１）は、前記第２コア部（２２）の外周上に巻回され、前記第１保持部（３３）と前記第２保持部（４３）との間で挟持される、請求項１に記載のリアクトル。
【請求項３】
前記コイル（５１）は、前記第１コア部（２１）と前記第３コア部（２３）との間で前記第２コア部（２２）が延伸する方向に圧縮変形された状態で、前記第１保持部（３３）と前記第２保持部（４３）との間に挟持される、請求項２に記載のリアクトル。
【請求項４】
前記第１スペーサ（３１）は、前記第１コア部（２１）および前記第２コア部（２２）に向けて延設され、前記第１コア部（２１）および前記第２コア部（２２）の相対的な位置を規制する位置決め部（３７，３６）をさらに有する、請求項１に記載のリアクトル。
【請求項５】
前記第１コア部（２１）と前記第２コア部（２２）との間のギャップの外周上には、前記コイル（５１）が配置されず、前記第１保持部（３３）が配置される、請求項１に記載のリアクトル。
【請求項６】
前記第１スペーサ（３１）は、非磁性材料により一体に成形される、請求項１に記載のリアクトル。
【請求項７】
前記コア体（２０）は、圧粉磁心により形成される、請求項１に記載のリアクトル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
ギャップ板４１は、上記ギャップ板３１と基本的に同様の構造を有する。以下、ギャップ板３１と重複する説明を省略しつつ、ギャップ板４１の構造について説明すると、ギャップ板４１は、Ｉ字型ブロックコア２２とＵ字型ブロックコア２３との間のギャップに配置されるスペーサとして設けられている。ギャップ板４１は、Ｉ字型ブロックコア２２およびＵ字型ブロックコア２３と、コイル５１とに接触するように設けられている。
【国際調査報告】
2013011574.tif 000008
2013011574.tif 000009
2013011574.tif 000010
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