(57)【要約】【課題】冷熱時の収縮または膨張によるコイルの抜け出しを防止し、放熱性が向上するリアクトルを提供する。【解決手段】コイル１１は筒状であり、電磁誘導による磁力線を発生する。ケース１３は、コイル１１を収容する。ケース１３は、筒部１３２、および、筒部１３２の一方の端部を塞ぐ底部１３１からなる有底筒状である。筒部１３２の内壁には、径方向内側に突出するとともに略周方向に連続する第１凸部１５、１７が形成される。柱部１４はコイル１１の内側に位置するよう底部１３１に設けられる。柱部１４の外壁には、径方向外側に突出するとともに略周方向に連続する第２凸部１６、１８が形成される。ダストコア１２はケース１３とコイル１１との間を充填するよう設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導による磁力線を発生する筒状のコイルと、
筒部、および当該筒部の一方の端部を塞ぐ底部からなる有底筒状に形成され、前記コイルを収容するケースと、
前記コイルの径方向内側に位置するよう前記底部から立ち上がる柱状の柱部と、
前記ケースと前記柱部と前記コイルとの間を充填するよう設けられるダストコアと、を備え、
前記筒部の内壁には、径方向内側に突出するとともに略周方向に連続する第１凸部が形成され、
前記柱部の外壁には、径方向外側に突出するとともに略周方向に連続する第２凸部が形成されることを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
前記柱部と前記ケースとは一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
【請求項３】
前記筒部の内壁は、前記ケースの中心軸線を通る断面上で波状となるよう形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリアクトル。
【請求項４】
前記柱部の外壁は、前記ケースの中心軸線を通る断面上で波状となるよう形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のリアクトル。
【請求項５】
前記第１凸部は、軸方向に沿って螺旋状に連続するよう形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のリアクトル。
【請求項６】
前記第１凸部は、環状に連続するよう形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のリアクトル。
【請求項７】
前記第２凸部は、軸方向に沿って螺旋状に連続するよう形成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のリアクトル。
【請求項８】
前記第２凸部は、環状に連続するよう形成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のリアクトル。
【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。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車やハイブリッド自動車等に適用される電力変換装置において昇圧回路を構成するリアクトルが公知である。
特許文献１に開示されたリアクトルは、ケース、コイル、及びコアを備える。また、特許文献２に開示されたリアクトルは、収納ケース、コイル、コア、及び柱状放熱部材を備える。
このようなリアクトルのコイルに電流を流すと、コイルの電気抵抗により熱が発生してコイルの温度が上昇する。コイルの温度が上昇すると、リアクトルのインダクタンスが変化するため、コイルの温度上昇を抑えることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−４２０９４号公報
【特許文献２】特開２００９−２６００１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
また、上記特許文献に記載されている発明では、コアが収縮または膨張により変形した場合、ケースから抜け出す虞がある。
本発明の目的は、冷熱時の収縮または膨張によるコアの抜け出しを防止し、放熱性が向上するリアクトルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、リアクトルはコイル、ケース、柱部、およびダストコアを備える。コイルは筒状であり、電磁誘導による磁力線を発生する。ケースは、コイルを収容する。ケースは、筒部、および、筒部の一方の端部を塞ぐ底部からなる有底筒状である。筒部の内壁には、径方向内側に突出するとともに略周方向に連続する第１凸部が形成される。柱部はコイルの径方向内側に位置するよう底部から立ち上がる。柱部の外壁には、径方向外側に突出するとともに略周方向に連続する第２凸部が形成される。ダストコアはケースとコイルとの間を充填するよう設けられる。
この構成により、ダストコアが膨張または収縮することによるケースからの抜け出しを防止することができる。また、ケースおよび柱部とダストコアとの接触面積を増大し、リアクトルの放熱性を向上させることができる。
【０００６】
請求項２に記載の発明によると、柱部とケースとは一体に形成されている。このため、柱部をケースに取り付けるためのネジなどが不要となる。よって、部品点数を削減することができる。
【０００７】
請求項３に記載の発明よると、筒部の内壁はケースの中心軸線を通る断面上で波状となるよう形成される。また、請求項４に記載の発明によると、中部の外壁はケースの中心軸線を通る断面上で波状となるよう形成される。このため、筒部の内壁及び柱部の外壁とダストコアとは、緩やかな接合面を有する。よって、筒部の内壁及び柱部の外壁とダストコアとの間の接触応力を緩和することができ、接触応力によってダストコアに亀裂が発生することを抑制することができる。
【０００８】
請求項５に記載の発明によると、第１凸部は軸方向に沿って螺旋状に連続するよう形成される。また、請求項７に記載の発明によると、第２凸部は軸方向に沿って螺旋状に連続するよう形成される。よって、第１凸部および第２凸部の加工が容易となり、加工コストを低減することができる。
【０００９】
請求項６に記載の発明によると、第１凸部は環状に連続するよう形成される。また、請求項８に記載の発明によると、第２凸部は環状に連続するよう形成される。よって、第１凸部および第２凸部の加工が容易となり、加工コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態のリアクトルを示す断面図。
【図２】本発明の第１実施形態のリアクトルが適用される昇圧回路の模式図。
【図３】本発明の第１実施形態のリアクトルの冷熱時の形態を表す図。
【図４】本発明の第２実施形態のリアクトルを示す断面図。
【図５】本発明の第３実施形態のリアクトルを示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の複数の実施形態によるリアクトルを図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態は、車両の昇圧回路に用いられるリアクトルに適用したものである。まず、リアクトル１０の構成について、図１および図３に基づいて説明する。
本実施形態のリアクトル１０は、コイル１１、ケース１３、柱部１４、およびダストコア１２を備える。
【００１２】
コイル１１は、第１端子１１３および第２端子１１４を有する導線１１０が巻回することによって形成される筒状の空芯コイルである。本実施形態の場合、導線１１０は絶縁皮膜が施されている平角線である。また、コイル１１は、平角線である導線１１０をエッジワイズ巻きすることにより形成される。導線１１０の第１端子１１３および第２端子１１４は、コイル１１の中心軸と略平行となるよう軸方向の同側に延出する。
【００１３】
ケース１３は、例えばアルミニウム等の金属によって形成される。ケース１３は、有底筒状に形成され、筒部１３２および底部１３１を有する。ケース１３は、軸方向の一端が底部１３１によって閉塞され、軸方向の他端が開口するよう形成される。
【００１４】
筒部１３２は底部１３１の縁端部から立ち上がるよう筒状に形成される。筒部１３２は、底部１３１と軸方向に対向する開口１３３を有する。筒部１３２の内壁には、径方向内側に突出する第１凸部１５、１７が形成される。第１凸部１５、１７は、筒部１３２の周方向に沿って環状に形成される。
【００１５】
底部１３１の中央には筒部１３２と同じ方向に立ち上がる柱部１４が設けられる。図１に示すように、柱部１４はコイル１１の内側に位置するよう設けられる。本実施形態の場合、柱部１４は、ケース１３の中心軸に沿って立ち上がるよう底部１３１の中心に底部１３１と一体となるよう形成される。筒部１３２、底部１３１、および柱部１４によってドーナツ状の収容空間１３０が形成される。本実施形態の場合、コイル１１の中心軸とケース１３の中心軸とが中心軸線Ｏで重なるよう、コイル１１が収容空間１３０に収容される。
【００１６】
柱部１４の外壁には、径方向外側に突出する第２凸部１６、１８が形成される。第２凸部１６、１８は、柱部１４の周方向に沿って環状に形成される。本実施形態では、第２凸部１６、１８と第１凸部１５、１７とは互いに対向して形成される。
【００１７】
ダストコア１２は、例えば熱硬化性または熱可塑性を有する樹脂に磁性粉末を混入して形成される。本実施形態の場合、ダストコア１２は、例えば、エポキシ樹脂に、鉄粉を混入してなる磁性粉末混合樹脂からなる。
【００１８】
ダストコア１２は、ケース１３および柱部１４とコイル１１との間を充填するよう設けられる。よって、コイル１１はダストコア１２に樹脂モールドされ、ケース１３の収容空間１３０内に収容される。
【００１９】
次に、本実施形態のリアクトル１０の製造方法について説明する。
リアクトル１０の製造方法は、例えばコイル形成工程、凸部形成工程、収容工程、充填工程、及び、硬化工程を含む。
【００２０】
（コイル形成工程）
コイル形成工程では、まず、絶縁皮膜を施した導線１１０の一部をエッジワイズ巻きし、コイル１１を形成する。そして、導線１１０の一端および他端をコイル１１の中心軸と略平行になるよう同じ方向に延ばして第１端子１１３および第２端子１１４とする。
【００２１】
（凸部形成工程）
凸部形成工程では、ケース１３の内壁面を所定幅および深さで周方向に切削することにより、環状の第１凸部１５、１７を形成する。また、柱部１４の外壁面を所定幅および深さで周方向に切削することにより、環状の第２凸部１６、１８を形成する。
【００２２】
（収容工程）
収容工程では、柱部１４がコイル１１の径方向内側に位置するよう、ケース１３の収容空間１３０にコイル１１を収容する。
【００２３】
（充填工程）
充填工程では、所定量のダストコア１２をケース１３内に流し込んで、コイル１１と柱部１４とケース１３との間を充填する。液状のダストコア１２の上面をほぼ水平になるようにする。
【００２４】
（硬化工程）
硬化工程では、例えば、ケース１３ごと乾燥炉に入れ、所定温度で所定時間加熱してダストコア１２を硬化させる。
【００２５】
続いて、本実施形態のリアクトル１０の作用および効果について説明する。
本実施形態のリアクトル１０が適用される昇圧回路の模式図を図２に示す。昇圧回路８は、バッテリ８１の直流電圧を昇圧してインバータ部９に出力する回路である。
【００２６】
リアクトル１０は、エネルギーの蓄積、放出に伴って電圧を誘起する素子である。リアクトル１０の入力端はバッテリ８１から電源リレー８２を介して電圧変動を抑制する為のコンデンサ８３に接続する。リアクトル１０の出力端は、ＩＧＢＴ８４のコレクタ、及び、ＩＧＢＴ８５のエミッタに接続される。ＩＧＢＴ８５のコレクタは、昇圧された電圧を平滑するための出力用コンデンサ８６、及び、インバータ部９に接続される。
【００２７】
ＩＧＢＴ８４とＩＧＢＴ８５とは、昇圧制御装置８０のデューティ制御信号によって交互にオン／オフする。ＩＧＢＴ８４がオンしＩＧＢＴ８５がオフすると、バッテリ８１からリアクトル１０に電流が流れ、エネルギーが蓄積される。その後、ＩＧＢＴ８４がオフしＩＧＢＴ８５がオンすると、リアクトル１０に誘起された電圧がバッテリ８１の電圧に重畳される。そして、リアクトル１０は、蓄積されたエネルギーを放出しながら出力用コンデンサ８６を充電する。この動作が繰り返され、昇圧電圧が目標値まで上昇する。昇圧電圧はインバータ部９に出力され、インバータ部９は図示しない交流モータを駆動する。
【００２８】
昇圧回路８においてリアクトル１０のコイル１１に直流電流が流れ、絶縁皮膜を施された導線１１０の回りに磁界が発生する。このとき、ダストコア１２は磁路を形成する。また、ＩＧＢＴ８４とＩＧＢＴ８５とのスイッチング動作によりコイル１１に流れる電流が変化することで磁界が変化し、コイル１１に誘導電圧が発生する。この誘導電圧がバッテリ８１の電圧と重畳し、昇圧電圧が発生する。
【００２９】
このように使用されるリアクトル１０は、導線１１０同士の絶縁性が高いことが要求される。そのため、リアクトル１０は、導線１１０に熱的負荷ができるだけかからないように構成されることが望ましい。また、冷熱変化時に、ダストコア１２が収縮または膨張によりケース１３から抜け出さないように、リアクトル１０を構成することが望ましい。
【００３０】
ここで、図３を参照して、本実施形態の効果について説明する。
図３（ａ）に示すように、ダストコア１２が膨張する場合、ダストコア１２の外壁とケース１３の内壁とが密接する。このとき、ケース１３の第１凸部１５、１７によってダストコア１２はケース１３と剥離して抜け出すことがない。
【００３１】
また、図３（ｂ）に示すように、ダストコア１２が収縮する場合、ダストコア１２の内壁と柱部１４の外壁とが密接する。このとき、柱部１４の第２凸部１６、１８によってダストコア１２はケース１３から抜け出すことがない。
【００３２】
よって、本実施形態では、ケース１３の内壁に第１凸部１５、１７を設け、柱部１４の外壁に第２凸部１６、１８を設けることで、ダストコア１２が膨張または収縮することによるケース１３からの抜け出しを防止することができる。
【００３３】
また、ケース１３の内壁および柱部１４の外壁が凹凸形状となっているため、ケース１３および柱部１４とダストコア１２との接触面積を増大し、リアクトル１０の放熱性を向上させることができる。
さらに、柱部１４とケース１３とが一体形成されていることで、柱部１４をケース１３に取り付けるためのネジなどが不要となる。よって、部品点数を削減することができる。
【００３４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図４に基づいて説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態のリアクトル２０は、コイル１１、ケース２３、柱部２１、およびダストコア１２を備える。本実施形態では、コイル１１の中心軸とケース２３の中心軸とが中心軸線Ｏで重なるよう、コイル１１がケース２３に収容される。
【００３５】
ケース２３は、底部２３１、筒部２３２を備え、底部２３１および筒部２３２によって形成する収容空間２３０を有する。筒部２３２の内壁には径方向内側に突出する第１凸部２５、２７、２９が形成される。この第１凸部２５、２７、２９は、筒部２３２の周方向に沿って環状に形成される。
【００３６】
柱部２１は、コイル１１の内側に位置するよう底部２３１に設けられる。柱部２１の外壁には径方向外側に突出する第２凸部２４、２６、２８が形成される。第２凸部２４、２６、２８は柱部２１の周方向に沿って環状に形成される。
【００３７】
本実施形態では、図４に示すように、筒部２３２の内壁は中心軸線Ｏを通る断面の上で波状となるよう形成される。また、柱部２１の外壁は中心軸線Ｏを通る断面の上で波状となるよう形成される。よって、収容空間２３０は蛇腹様となるよう形成される。筒部２３２の内壁および柱部２１の外壁と底部２３１の内壁とが隣接することで形成する角度は９０度よりも大きい。また、複数の第１凸部２５、２７、２９と複数の第２凸部２４、２６、２８とは互いに対向するよう形成される。
【００３８】
本実施形態では、筒部２３２の内壁および柱部２１の外壁が波状となるよう形成されることで、筒部２３２の内壁及び柱部２１の外壁とダストコア１２とは、緩やかな接合面を有する。このため、筒部２３２の内壁及び柱部２１の外壁とダストコア１２との間の接触応力を緩和することができる。よって、接触応力によってダストコア１２に亀裂が発生することを抑制することができる。
【００３９】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図５に基づいて説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態のリアクトル３０は、コイル１１、ケース３３、柱部３４、およびダストコア１２を備える。本実施形態では、コイル１１の中心軸とケース３３の中心軸とが中心軸線Ｏで重なるよう、コイル１１がケース３３に収容される。
【００４０】
ケース３３は、底部３３１、筒部３３２を備え、底部３３１および筒部３３２によって形成する収容空間３３０を有する。筒部３３２の内壁には径方向内側に突出する第１凸部３５を複数有する。複数の第１凸部３５は、筒部３３２の内壁に沿って螺旋状に連続するよう形成される。よって、筒部３３２の内壁はめねじの内壁と同様な螺旋状の凹凸が形成される。
【００４１】
柱部３４は、コイル１１の内側に位置するよう底部３３１に設けられる。柱部３４の外壁には径方向外側に突出する第２凸部３６を複数有する。複数の第２凸部３６は、柱部３４の外壁に沿って螺旋状に連続するよう形成される。よって、柱部３４の外壁はおねじの外壁と同様な螺旋状の凹凸が形成される。
【００４２】
本実施形態では、第１凸部３５および第２凸部３６が螺旋状に連続するよう形成されることで、第１凸部３５および第２凸部３６の加工が容易となり、加工コストを低減することができる。
【００４３】
（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、第１凸部および第２凸部を異なる組合せで各々一つずつを有する構成にしても良い。
また、本発明の他の実施形態では、コイルは丸線を用いて形成しても良い。
また、本発明の他の実施形態では、磁性粉末混合樹脂の磁性粉末としては、例えば、フェライト粉末、珪素合金鉄粉等が用いられる。そして、磁性粉末混合樹脂の樹脂としては、例えば、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいは、ＰＰＳ、不飽和ポリエステル、ポリアミド等の熱可塑性樹脂が用いられる。
【００４４】
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  ・・・リアクトル、
１１  ・・・コイル、
１２  ・・・ダストコア、
１３  ・・・ケース、
１４  ・・・柱部、
１５  ・・・第１凸部、
１６  ・・・第２凸部、
１１０・・・導線、
１３０・・・収容空間、
１３１・・・底部、
１３２・・・筒部。
【図１】
2011243854.tif 000003
【図２】
2011243854.tif 000004
【図３】
2011243854.tif 000005
【図４】
2011243854.tif 000006
【図５】
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