(57)【要約】【課題】リアクトルがハウジング内に収容されてなるリアクトル装置において、リアクトル駆動時にハウジングを介して外部へ伝播される騒音や振動を効果的に低減することのできるリアクトル装置を提供する。【解決手段】ギャップを介して複数の磁性を有するＩ型コア１２，１２が繋げられてコアユニットが形成され、２つの該コアユニットの端部間を磁性を有するＵ型コア１１，１１が繋ぐことによって略環状のリアクトルコア１が形成され、コアユニットの外周にコイル２が形成されてリアクトルを成し、該リアクトルがハウジング３内に収容された姿勢で該リアクトルとハウジング３の間に樹脂モールド体４が形成されたリアクトル装置１０であり、この樹脂モールド体４はリアクトルのコイル形成箇所に形成されており、Ｕ型コア１１とハウジング３との間には形成されていない構成となっている。【選択図】図２
2009027000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１以上のギャップを介して複数の磁性を有する第１のコアが繋げられてコアユニットが形成され、２つの該コアユニットが対向配置されており、２つの該コアユニットの端部間を磁性を有する第２のコアが繋ぐことにより、平面視が略環状のリアクトルコアが形成されており、前記コアユニットの外周にコイルが形成されてリアクトルを成し、該リアクトルがハウジング内に収容された姿勢で該リアクトルとハウジングの間に樹脂モールド体が形成されてなるリアクトル装置において、
前記樹脂モールド体は前記リアクトルのコイル形成箇所に形成されており、少なくとも前記第２のコアとハウジングの内周面との間には形成されておらず、該第２のコアとハウジングの内周面との間には隙間が形成されていることを特徴とする、リアクトル装置。
【請求項２】
前記ハウジングの上方には蓋材が取付けられ、かつ、該蓋材の裏面には樹脂モールド体を下方へ押圧する押え部材が介在していることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル装置。
【請求項３】
前記第１のコアおよび第２のコアが圧粉磁心から成形されていることを特徴とする請求項１または２に記載のリアクトル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータを構成するリアクトル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力変換回路のリアクトルは、一般に平面視が略横長環状のリアクトルコアの２つの長手部にコイルが形成された姿勢でハウジング内に収容されている。このリアクトルコアは複数の電磁鋼板の積層体もしくは圧粉磁心からなる分割コアから構成されており、各分割コア間には非磁性素材のギャップ板が介装されており、ギャップ板とコアは接着剤にて接着固定されてリアクトルコアが形成されている。より具体的には、図７に示すように、平面視が略Ｕ型のコアａ（Ｕ型コア）と平面視が矩形のコアｂ（Ｉ型コア）とがギャップ板ｃを介して接着剤ｄによって固定されており、その長手部にコイルｅが形成されてリアクトルが構成される。
【０００３】
上記リアクトルは、その全体が絶縁性のハウジング（たとえばアルミニウム製のハウジング）に収容固定されたり、或いは特許文献１に開示のリアクトル装置のごとく、その上下を固定台にて狭持されることでリアクトル装置が形成されている。
【０００４】
コイルが形成されたリアクトルがハウジング内に収容される実施の形態では、リアクトルとケースとの間に双方を固定するとともにコイルからの熱を放熱するための樹脂モールド体が成形されるのが一般的である。なお、特許文献１に開示のリアクトル装置においても、固定台とコアおよびコイルは樹脂モールドにて封止されている。
【０００５】
ところで、本発明者等は、圧粉磁心からなる上記リアクトルコアに電流を印加した際の振動モードを解析した。その結果、リアクトルコアの曲げ剛性、特に上記する長手部における曲げ剛性が低いと、図５に示すようなモードシェイプで共振点がその駆動周波数近傍に発生することとなり（図５の点線ライン）、リアクトル駆動時の振動が大きくなってしまう。この共振振動はハウジングに伝達されてリアクトル全体の振動が大きくなるとともに、この振動に起因する騒音の発生も問題となる。このリアクトルコアの固有周波数の低減と駆動周波数に接近するという現象は、リアクトルコアが圧粉磁心から成形される場合に顕著であることが分かっている。なお、特許文献１に開示のリアクトル装置においても、かかる問題を解消するには至っていない。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−９５５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、リアクトルがハウジング内に収容されてなるリアクトル装置において、リアクトル駆動時にハウジングを介して外部へ伝播される騒音や振動を効果的に低減することのできるリアクトル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成すべく、本発明によるリアクトル装置は、少なくとも１以上のギャップを介して複数の磁性を有する第１のコアが繋げられてコアユニットが形成され、２つの該コアユニットが対向配置されており、２つの該コアユニットの端部間を磁性を有する第２のコアが繋ぐことにより、平面視が略環状のリアクトルコアが形成されており、前記コアユニットの外周にコイルが形成されてリアクトルを成し、該リアクトルがハウジング内に収容された姿勢で該リアクトルとハウジングの間に樹脂モールド体が形成されてなるリアクトル装置において、前記樹脂モールド体は前記リアクトルのコイル形成箇所に形成されており、少なくとも前記第２のコアとハウジングの内周面との間には形成されておらず、該第２のコアとハウジングの内周面との間には隙間が形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、リアクトルコアは、平面視が略Ｕ型で磁性を有する２つの第２のコアと、平面視が矩形で磁性を有する複数の第１のコア（Ｉ型コア）がギャップを介して配設され、全体として平面視が略環状を呈するものである。この第１、第２のコアは軟磁性金属粉末または軟磁性金属酸化物粉末が樹脂バインダーで被覆された磁性粉末を加圧成形してなる圧粉磁心から形成されてもよく、電磁鋼板が積層されてなる鋼板積層体から形成されてもよい。圧粉磁心から形成される場合は、多様な設計変更にも容易に対応可能であり、さらには電磁鋼板積層体から形成する場合に比して製造コストが安価となるという利点がある。また、ギャップは、エアギャップや非磁性のギャップ板から形成される。
【００１０】
なお、この軟磁性金属粉末としては、鉄、鉄−シリコン系合金、鉄−窒素系合金、鉄−ニッケル系合金、鉄−炭素系合金、鉄−ホウ素系合金、鉄−コバルト系合金、鉄−リン系合金、鉄−ニッケル−コバルト系合金および鉄−アルミニウム−シリコン系合金などを用いることができる。また、ギャップ板は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やジルコニア（ＺｒＯ２）などのセラミックスで成形することができる。
【００１１】
リアクトルコアにコイルが形成されたリアクトルは、たとえばアルミニウム製またはアルミニウム合金製のハウジング内に収容され、このハウジングとリアクトルとの間に封止（ポッティング）樹脂のモールド体が成形されることにより、リアクトル装置が形成される。より具体的には、ハウジング底面（ヒートシンクとなる台座）と冷水が還流する冷却器が固定されてリアクトル装置となっている。なお、この樹脂モールド体は、コイルから下方の冷却器への熱伝導性を高める目的と、コイル上方を外部の湿気や水分から保護することを目的として設けられるものである。
【００１２】
本発明のリアクトル装置では、上記する樹脂モールド体をハウジングとリアクトルのすべての隙間に形成するのではなく、コイル形成箇所とハウジング（の底面および側面）との間にのみ形成するものである。このことはすなわち、リアクトルを構成するＵ型コアとハウジングの側面との間に樹脂モールド体を形成させず、双方の間に離間を確保して完全に縁切りする（言い換えれば、Ｕ型コアを樹脂モールド体にて拘束することなく、フリーな状態とする）ことを意味している。
【００１３】
この理由は、リアクトル駆動時の振動モードを解析した結果、リアクトル駆動時に固有の駆動周波数とリアクトル（コイルが形成されたリアクトルコア）の固有周波数が接近する結果、双方が共振する、もしくは共振に近い振動を起こすことでリアクトル装置の振動が大きくなり、これが車室内へも届く騒音の原因にもなっているという課題を解消するためである。また、この振動および騒音の問題を解消する一方で、コイルから冷却器への放熱効果は従来通り確保する必要がある。
【００１４】
既述するように、図５で示す振動モード（リアクトルが縮んだ状態と伸びた状態の繰り返し）では、コイル形成箇所（図中のＰ点）は駆動振動時の不動点となり、いわゆる振動の節となっている。その一方で、Ｕ型コアの部分は大きく振動する部分となり、いわゆる振動の腹となっている。
【００１５】
そこで、振動の節となっているコイル形成箇所で樹脂モールド体を形成し、当該箇所にてリアクトルコアとハウジングを繋ぐとともに、振動の腹となるＵ型コア部分をフリー状態とすることで、リアクトルからの振動はハウジングに伝達され難くなり、コイルから冷却器への熱伝導も十分に促進される。
【００１６】
なお、発明者等の検証によれば、リアクトルコアが電磁鋼板の鋼板積層体から形成される場合には、圧粉磁心から成形される場合に比してその剛性は大きく、駆動周波数とリアクトルの固有周波数は大きく離れていた。しかし、リアクトルコアが圧粉磁心から成形されると、コア自体の剛性が低下し、駆動周波数とリアクトルコアの固有周波数が近づく結果、最悪の場合には共振現象を生じる等、振動や騒音の問題がより顕著となることが特定された。
【００１７】
この問題に対し、上記構造を呈する本発明のリアクトル装置は、リアクトルコアが圧粉磁心から成形される場合に特にその効果が絶大であり、圧粉磁心を使用する場合のメリット（製造コスト低下、成形バリエーションの多様性など）に加えて騒音や振動の低減をも効果的に図ることが可能となる。
【００１８】
また、本発明によるリアクトル装置の他の実施の形態において、前記ハウジングの上方には蓋材が取付けられ、かつ、該蓋材の裏面には樹脂モールド体を下方へ押圧する押え部材が介在していることを特徴とするものである。
【００１９】
Ｕ型コアとハウジングとを完全に縁切りした結果、コイル箇所のみに形成された樹脂モールド体とハウジングは、リアクトル駆動時等の振動によって分離し易くなる。双方が分離してしまうと、コイルから冷却器への放熱性能が低下するため好ましくない。
【００２０】
そこで、本実施の形態では、ハウジングの上方にたとえば該ハウジングと同素材の蓋材を取り付け、この裏面とコイル箇所の樹脂モールド体との間に該モールド体を下方へ押圧する押え部材を介在させることにより、上記課題の発生を抑止するものである。
【００２１】
この押え部材としては、バネ等の弾性材や蓋材の裏面に装着されてその長さが調整された突起などを挙げることができる。
【００２２】
上記する本発明のリアクトル装置は、そのコア材を圧粉磁心から製造することで製造コストをより安価にできるとともに、振動や騒音の発生が抑止され、コイルからの放熱性も十分に確保されている。また、従来構造のリアクトルに比して、Ｕ型コアとハウジングとの間に樹脂モールド体を設けない構成としただけの極めて簡易な構造である。このような高性能で製造廉価なリアクトル装置は、昨今その生産が拡大しており、車両の走行性能や車室内の低騒音環境などが要求されているハイブリッド自動車に好適である。
【発明の効果】
【００２３】
以上の説明から理解できるように、本発明のリアクトル装置によれば、従来のリアクトル構造よりも簡素な構造とでき、かつ、コイルからの放熱性能を従来のリアクトルと同程度に確保でき、さらには、振動および振動を格段に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明のリアクトル装置の一実施の形態の斜視図であり、図２は図１のリアクトル装置の一部の縦断面図であり、図３はリアクトル装置の他の実施の形態の一部の縦断面図である。図４は従来のリアクトル装置の一部の縦断面図である。図５はリアクトル装置の駆動周波数（振動数）と、従来リアクトルおよび本発明のリアクトルの各固有周波数（振動数）との関係を示したグラフであり、図６は本発明のリアクトル装置を備えたモータ駆動装置の概略ブロック図である。
【００２５】
図１は、本発明のリアクトル装置の一実施の形態を斜視図で示したものである。このリアクトル装置１０は、平面視が略環状のリアクトルコア１と、その左右の長手方向に形成されたコイル２，２とからリアクトルが構成され、このリアクトルを収容する、無端の側面３１とヒートシンク台座となる底面３２とからなるハウジング３と、このハウジング３を支持するとともに冷水を還流させる冷却器５、さらには、ハウジング３内に形成されたポッティング用の樹脂モールド体４、とから大略構成されている。リアクトルコア１は、所定の離間を置いて配設された２つのＵ型コアの該離間に、たとえば３つのＩ型コアが配設され、Ｕ型コアとＩ型コアの間および隣接するＩ型コア間にはギャップ板が接着剤層を介して配設されてなるコアユニットが介装されたものである。
【００２６】
Ｕ型コアおよびＩ型コアは、電磁鋼板を積層してなる積層体や、軟磁性金属粉末または軟磁性金属酸化物粉末が樹脂バインダーで被覆された磁性粉末を加圧成形してなる圧粉磁心から形成されるが、図示例では圧粉磁心から各コアが成形されている。
【００２７】
図１に示すように、樹脂モールド体４は、リアクトルのコイル２形成箇所とハウジングの側面３１および底面３２の領域にのみ形成されており、リアクトル端部のＵ型コアとハウジング側面との間は縁切りされた構造となっている。
【００２８】
図２は、図１のリアクトル装置の左半分の縦断面図を示している。
同図より、リアクトルのコイル形成箇所（コア材はＵ型コア１１の一部とＩ型コア１２，１２）とハウジングの底面３２とが樹脂モールド体４を介して繋がっており、Ｕ型コア１１の端部はハウジングの側面３１と完全に縁切りされている。したがって、図示のごとく、リアクトル装置駆動時の振動（Ｘ１）はＵ型コア１１からハウジングの側面３１には伝達されない。また、コイル形成箇所は既述のごとく振動の節となる箇所で殆ど振動しないことから、コイル形成箇所からハウジングの底面３２への振動の伝達も殆どない。よって、図示する本発明のリアクトル装置の構成によれば、リアクトルコアからの振動は殆どハウジングに伝達されないこととなり、従来のリアクトル装置に比して振動やこれに起因する騒音は格段に低減されることとなる。
【００２９】
また、コイル形成箇所とハウジング底面３２とは樹脂モールド体４を介して接続されていることから、コイルから底面３２および冷却器５への放熱性（Ｘ２）は十分に確保されることになる。
【００３０】
なお、これと対比すべく、従来のリアクトル装置の構成を図４に示している。
従来のリアクトル装置１０’では、ハウジング３とリアクトルとの間の空間の全てに樹脂モールド体４’が形成されており、したがって、振動の腹となるＵ型コア１１から樹脂モールド体４’を介してハウジング側面３１に振動（Ｘ１）が伝達され易い。また、この伝達された振動に起因して車室内にまで届く騒音も発生することとなる。
【００３１】
図３は、本発明のリアクトル装置の他の実施の形態を示したものであり、図２と同様の図示態様で示している。
【００３２】
このリアクトル装置は、ハウジング３の上方に蓋材６が嵌め込まれ、蓋材６の裏面と樹脂モールド体４との間にバネ７が介装された構成となっており、このバネ７によって樹脂モールド体２をハウジング底面３２側へ押圧するものである。
【００３３】
この実施の形態によれば、コイル形成箇所にのみ形成された樹脂モールド体４とハウジング底面３２とが駆動振動等の影響で分離するのを防止することができ、もってコイルから底面３２（ヒートシンク）および冷却器５への放熱性の低下を防止することができる。
【００３４】
また、図５は、リアクトル装置の駆動周波数（振動数）と、従来リアクトルおよび本発明のリアクトルの各固有周波数（振動数）との関係を示したグラフである。
【００３５】
リアクトルコアを構成する各コア材を圧粉磁心から成形すると、電磁鋼板積層体から形成する場合に比してリアクトルコア自体の剛性は格段に低下し、その結果、図中の点線ラインで示すようなリアクトルコアの固有周波数：ｆｐｅａｋと装置の駆動周波数：ｆ０とが接近してしまう。
【００３６】
そこで、リアクトルコアの剛性を高めることによって固有周波数：ｆｐｅａｋを駆動周波数：ｆ０から遠ざけることにより、共振振動等の発生を抑止する方策が考えられる。これに対して本発明のリアクトル装置では、リアクトルコアに発生する振動を許容しながらも、この振動をハウジングに伝達させ難い構造を採用することで、結果としてリアクトル装置から発せられる振動および騒音を低減せんとしたものである。
【００３７】
図６は、上記するリアクトル装置１０を搭載したモータ駆動装置の概略ブロック図である。
図示するモータ駆動装置は、直流電源Ｂと、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、コンデンサＣ１と、昇圧コンバータＣと、インバータＩ１，Ｉ２と、不図示の制御部とから大略構成されている。
【００３８】
交流モータＭ１、Ｍ２はハイブリッド自動車等の駆動輪を駆動するためのトルク発生用モータであり、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の永久磁石モータである。
昇圧コンバータＣは、リアクトル装置１０と、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とから構成されている。
直流電源Ｂは、リチウムイオンやニッケル水素等の二次電池から構成されている。
システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は論理ハイレベルの信号によってＯＮされ、論理ローレベルの信号によってＯＦＦされるものである。
【００３９】
また、コンデンサＣ１により、直流電源Ｂからの電圧を平滑化し、平滑化された直流電圧が昇圧コンバータＣへ提供される。昇圧コンバータＣでは、制御部からの指令信号によってインバータＩ１，Ｉ２から供給される直流電圧を降圧して直流電源Ｂを充電するようになっている。
【００４０】
上記する本発明のリアクトル装置１０を搭載したモータ駆動装置によれば、該リアクトル装置１０からの騒音や振動が極めて小さいことから、これが車室内に伝播されることも無く（または少なく）、よって、車室内の低騒音環境が重視される近時のハイブリッド自動車等に好適である。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施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における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のリアクトル装置の一実施の形態の斜視図である。
【図２】図１のリアクトル装置の一部の縦断面図である。
【図３】リアクトル装置の他の実施の形態の一部の縦断面図である。
【図４】従来のリアクトル装置の一部の縦断面図である。
【図５】リアクトル装置の駆動周波数（振動数）と、従来リアクトルおよび本発明のリアクトルの各固有周波数（振動数）との関係を示したグラフである。
【図６】本発明のリアクトル装置を備えたモータ駆動装置の概略ブロック図である。
【図７】従来のリアクトルの概略平面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…リアクトルコア、１１…Ｕ型コア（第２のコア）、１２…Ｉ型コア（第１のコア）、２…コイル、３…ハウジング、３１…側面、３２…底面（ヒートシンク台座）、４，４’…樹脂モールド体、５…冷却器、６…蓋材、７…バネ（押え部材）、１０，１０’…リアクトル装置
【図１】
2009027000.tif 000003
【図２】
2009027000.tif 000004
【図３】
2009027000.tif 000005
【図４】
2009027000.tif 000006
【図５】
2009027000.tif 000007
【図６】
2009027000.tif 000008
【図７】
2009027000.tif 000009