JP2006351679A - リアクトル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】容易に製造でき、騒音の低減化に有効なリアクトル装置を提供する。
【解決手段】2箇所の直線部5aと2箇所の湾曲部5bとからなるコア5と、コア5の各直線部5aに巻装されたコイル6とを有する。コア5の各直線部5aに2箇所以上のギャップ7が備えられる。各ギャップ7で分離された直線部5aの直線部コア体8a、8bと湾曲部5bにそれぞれ位置される湾曲部コア体9a、9bとがギャップ7に配置される高弾性材料からなるギャップ部材10を介してそれぞれ固定される。各湾曲部コア体9a、9bがそれぞれ収容ケース3に固定されて両湾曲部コア体9a、9bの相互間距離を一定に保持する。
【選択図】図1
【解決手段】2箇所の直線部5aと2箇所の湾曲部5bとからなるコア5と、コア5の各直線部5aに巻装されたコイル6とを有する。コア5の各直線部5aに2箇所以上のギャップ7が備えられる。各ギャップ7で分離された直線部5aの直線部コア体8a、8bと湾曲部5bにそれぞれ位置される湾曲部コア体9a、9bとがギャップ7に配置される高弾性材料からなるギャップ部材10を介してそれぞれ固定される。各湾曲部コア体9a、9bがそれぞれ収容ケース3に固定されて両湾曲部コア体9a、9bの相互間距離を一定に保持する。
【選択図】図1
Description
本発明は、リアクトル装置で発生する騒音の低減を図るための技術に関する。
一般的に、燃料電池車やハイブリッド自動車といった車両で用いられるリアクトルは、大電流・高電圧仕様であるため、大きな騒音が発生する傾向にある。
この騒音の元になる振動の発生原因としては、リアクトルのコア材料自体の磁歪によるものと、リアクトルにおけるギャップ部分で対向するコア同士間で働く電磁吸引力によるものとがあり、ギャップ部分での電磁吸引力による振動が、特に大きな要因となっている。
この種のリアクトルとして、対向する2箇所の直線部と対向する2箇所の湾曲部とによりいわゆるトラック状の環状に形成されたコアと、コアの各直線部に巻装されたコイルとを備え、各直線部はギャップ部材を介して互いに接合された構造のものがある(例えば、特許文献1参照)。
また、リアクトルのギャップ部分での振動を抑える構造として、電磁吸引力の発生する方向、即ちギャップ部材を挟むコアの接触面に垂直な方向に対して、コアとギャップ部材とが動かないように締付け板および締付けスタッドで押さえ付ける構造のギャップ付き鉄心形リアクトルが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
そして、特許文献1に開示のリアクトルよれば、コイル保持器の内周面とコアの外周面との相互間に隙間を形成することによりリアクトル装置本体の固有振動数を変更し、リアクトルに供給される電流の高周波成分である周波数とリアクトル側の固有振動数とをずらすことにより、共振現象を回避させて騒音発生の低減を図った構造とされている。
しかしながら、相互間に形成される隙間も0.1〜0.2mm程度等と精度が要求され、製造し難い欠点があった。
また、特許文献2に開示のリアクトルよれば、締付け板を締付けスタッドで締付けてコアとギャップ部材とを押さえ付ける構造であり、振動の振幅そのものを低下させる点では有効であるが、組み付けるための工程増・コスト増の要因となる欠点がある。
そこで、本発明の解決すべき課題は、容易に製造でき、騒音の低減化に有効なリアクトル装置を提供する。
上記の課題を解決するため、請求項1の発明では、対向する2箇所の直線部と対向する2箇所の湾曲部とにより環状に形成されたコアと、コアの各直線部に巻装されたコイルとを有するリアクトル装置において、前記コアの各直線部に2箇所以上のギャップがそれぞれ備えられ、前記各ギャップで分離された前記直線部の直線部コア体と前記湾曲部にそれぞれ位置される湾曲部コア体とが前記ギャップに配置される高弾性材料からなるギャップ部材を介してそれぞれ固定され、前記各湾曲部コア体がそれぞれ固定されて両湾曲部コア体の相互間距離を一定に保持するための湾曲部コア固定部材が備えられている点にある。
また、請求項2の発明では、請求項1の発明に係るリアクトル装置において、前記湾曲部コア固定部材は、前記コアや前記コイルを内側に収容するケース型固定部材とされ、該ケース型固定部材の対向する内面に各湾曲部コア体がそれぞれ固定されている点にある。
また、請求項3の発明では、請求項1の発明に係るリアクトル装置において、前記湾曲部コア固定部材は、前記コイルの内周側に位置して前記両湾曲部コア体の対応する端部間にまたがって配置される架設型固定部材とされ、該架設型固定部材の両端部が各湾曲部コア体の端部にそれぞれ固定されている点にある。
また、請求項4の発明では、請求項1ないし請求項3のいずれかの発明に係るリアクトル装置において、前記各直線部におけるそれぞれの各ギャップ部材の厚みが互いに異なる点にある。
また、請求項5の発明では、請求項1ないし請求項4のいずれかの発明に係るリアクトル装置において、前記各直線部における直線部コア体はそれぞれ複数とされると共に、それら複数の各直線部コア体の厚みが互いに異なる点にある。
また、請求項6の発明では、請求項1ないし請求項5のいずれかの発明に係るリアクトル装置において、前記各直線部におけるそれぞれの各ギャップ部材の材料が互いに異なる点にある。
請求項1に記載の発明によれば、コアの各直線部に2箇所以上のギャップがそれぞれ備えられ、各ギャップで分離された直線部の直線部コア体と湾曲部にそれぞれ位置される湾曲部コア体とがギャップに配置される高弾性材料からなるギャップ部材を介してそれぞれ固定され、各湾曲部コア体がそれぞれ固定されて両湾曲部コア体の相互間距離を一定に保持するための湾曲部コア固定部材が備えられている構造であり、対向する両側の湾曲部コア体がそれぞれ湾曲部コア固定部材に固定されており、両湾曲部コア体間に配置される直線部コア体は高弾性材料からなるギャップ部材を介して固定されているため、いわゆる直線部コア体が弾性を有するギャップ部材で挟まれた状態で固定された構造となり、従って直線部コア体の質量とギャップ部材のバネ定数から定まる固有振動数を、主な振動発生の成分であるリアクトルに流れる電流の周波数(例えば数kHs〜数十kHs程度)よりも十分に小さくすることにより、そのような電流の周波数における共振現象を有効に回避することができ、ここにリアクトルで生じる振動を低下させることができて、騒音の低減化が有効に図れる。
また、両湾曲部コア体がそれぞれ湾曲部コア固定部材に固定されているため、直線部コア体に多少の振動が生じても、全体としてのギャップ長は変わらないため、インダクタンスが振動により変動せず、性能の安定化が図れる利点もある。
さらに、ギャップ部材を高弾性材料とし、両湾曲部コア体を湾曲部コア固定部材に固定する簡単な構造であり、容易に製造できる利点もある。
請求項2に記載の発明によれば、湾曲部コア固定部材は、コアやコイルを内側に収容するケース型固定部材とされ、該ケース型固定部材の対向する内面に各湾曲部コア体がそれぞれ固定されている構造であり、ケース型固定部材内にコイルが巻装されたコアを収容した状態で、各湾曲部コア体をケース型固定部材の対向する内面にそれぞれ接着剤等により固定すればよく、固定作業も容易に行える。
請求項3に記載の発明によれば、湾曲部コア固定部材は、コイルの内周側に位置して両湾曲部コア体の対応する端部間にまたがって配置される架設型固定部材とされ、該架設型固定部材の両端部が各湾曲部コア体の端部にそれぞれ固定されている構造であり、両湾曲部コア体の端部間にまたがった状態に架設型固定部材を配置し、その架設型固定部材の両端部を各湾曲部コア体の端部にそれぞれ接着剤等により固定すればよく、固定作業も容易に行える。
請求項4に記載の発明によれば、各直線部におけるそれぞれの各ギャップ部材の厚みが互いに異なる構造であり、それぞれのギャップ部分相互間における共振現象も有効に回避でき、この点からも騒音のより一層の低減化が図れる。
請求項5に記載の発明によれば、各直線部における直線部コア体はそれぞれ複数とされると共に、それら複数の各直線部コア体の厚みが互いに異なる構造であり、それぞれのギャップ部分相互間における共振現象も有効に回避でき、この点からも騒音のより一層の低減化が図れる。
請求項6に記載の発明によれば、各直線部におけるそれぞれの各ギャップ部材の材料が互いに異なる構造であり、それぞれのギャップ部分相互間における共振現象も有効に回避でき、この点からも騒音のより一層の低減化が図れる。
<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態に係るリアクトル装置を図1に基づいて説明する。図1はリアクトル装置1の縦断面正面図を示しており、このリアクトル装置1は、例えば、ハイブリッド車または電気自動車の駆動用の電源系統(特に、昇圧コンバータ)に用いられるものであり、リアクトル2とリアクトル2を収容するケース型固定部材としての収容ケース3とを備えた構造とされている。
以下、本発明の第1実施形態に係るリアクトル装置を図1に基づいて説明する。図1はリアクトル装置1の縦断面正面図を示しており、このリアクトル装置1は、例えば、ハイブリッド車または電気自動車の駆動用の電源系統(特に、昇圧コンバータ)に用いられるものであり、リアクトル2とリアクトル2を収容するケース型固定部材としての収容ケース3とを備えた構造とされている。
前記リアクトル2は、コア5およびコイル6とからなり、コア5は左右に対向する2箇所の直線部5aと、上下に対向する2箇所の湾曲部5bとにより環状に形成されたいわゆるトロイダル型に構成されている。そして、コア5の各直線部5aには所定間隔を有して複数のギャップ7(本実施形態では3箇所)がそれぞれ備えられ、各ギャップ7で分離されたそれぞれの直線部5aの各直線部コア体8a、8bと、湾曲部5bにそれぞれ位置される上下の湾曲部コア体9a、9bとがギャップ7に配置されるギャップ部材10を介してそれぞれ固定された構造とされている。
本実施形態においては、前記各ギャップ部材10は変形し易い材料、いわゆる高弾性材料からなり、例えば、シリコンゴム等の耐熱性を有する弾性体等から構成されており、直線部コア体8a、8bや湾曲部コア体9a、9b側に耐熱性に優れたエポキシ系接着剤等により接着された構造とされている。
また、各直線部コア体8a、8bや各湾曲部コア体9a、9bは、例えば、金属磁性粉末、または所定の絶縁被膜で覆った金属磁性粉末を樹脂で結合した圧粉磁性体により構成されており、圧粉磁性材料を所定の成型用の型に充填してプレス成形等により加圧、圧縮した後、加熱処理することにより形成されている。なお、直線部コア体8a、8bや湾曲部コア体9a、9bを従来同様、珪素鋼板を積層することにより形成する構造としてもよい。
前記コイル6は、コア5の各直線部5aにおいて、各ギャップ7をまたいで巻装状態とされた構造とされている。
前記収容ケース3は、図1に示されるように、リアクトル2における両湾曲部コア体9a、9bを上下に配置した縦向姿勢で嵌合状に配置されるべく、縦向姿勢とされたリアクトル2の高さよりも僅かに広い内側高さを有する矩形ボックス状の剛体ケース構造からなり、両湾曲部コア体9a、9bが上下に配置される縦向姿勢で用いられる構造とされている。そして、下側の湾曲部コア体9bの下面が耐熱性の接着剤11により収容ケース3の底部内面に接着固定されると共に、上側の湾曲部コア体9aの上面が前記同様、耐熱性の接着剤12により収容ケース3の天井部内面に接着固定された構造とされている。
また、収容ケース3の前面側もしくは背面側を蓋部により開閉自在に閉塞可能な構造とすれば、収容ケース3の密閉構造により、振動による騒音の外部への漏れも有効に防止できる構造とすることができる。そして、このような収容ケース3としては、放熱性の観点から、熱伝導性が良好な材料、いわゆる高熱伝動性を有する材料を用いて形成すればよい。
本実施形態は以上のように構成されており、リアクトル2のコイル6への交流電流(直流電流の重畳であってもよい)の印加により、各ギャップ7部分で電磁吸引力による振動が発生した場合であっても、上下の湾曲部コア体9a、9bがそれぞれ収容ケース3に固定され、両湾曲部コア体9a、9b間に配置される各直線部コア体8a、8bはギャップ部材10を介して固定されているため、いわゆる直線部コア体8a、8bが変形容易な弾性を有するギャップ部材10で挟まれた状態で固定された構造となり、従って、直線部コア体8a、8bの質量とギャップ部材10のバネ定数から定まる固有振動数は、主な振動発生の成分であるリアクトル2に流れる電流の周波数(例えば数kHs〜数十kHs程度)よりも十分小さくなるため、印加時における電流の前記周波数における共振現象を有効に回避することができ、ここにリアクトル2で生じる振動を低下させることができて、騒音の発生が有効に防止でき、騒音の低減化が有効に図れる。
また、両湾曲部コア体9a、9bがそれぞれ剛体である収容ケース3に固定されているため、直線部コア体8a、8bに多少の振動が生じても、両湾曲部コア体9a、9bの端面間における全体としてのギャップ長Lは変わらないため、インダクタンスが振動により変動せず、リアクトル装置1としての性能の安定化が図れる利点もある。
さらに、ギャップ部材10を高弾性材料とし、両湾曲部コア体9a、9bを収容ケース3内面に接着剤11、12で固定する簡単な構造であり、精度的にも容易に製造でき、従来のような締付け板を締付けスタッドで締付けてコアとギャップ部材とを押さえ付ける構造と比較して、組付け工程増や部品増も有効に防止でき、コスト削減が有効に図れる利点がある。
<第2実施形態>
図2は本発明の第2実施形態に係るリアクトル装置1を示しており、第1実施形態と同様構成部分は同一符号を付し、その説明を省略する。
図2は本発明の第2実施形態に係るリアクトル装置1を示しており、第1実施形態と同様構成部分は同一符号を付し、その説明を省略する。
即ち、第1実施形態においては、コア5の直線部5aに備えられた各ギャップ部材10の厚みがそれぞれ同一とされた構造を示しているが、本実施形態においては、コア5の各直線部5aにおけるそれぞれの各ギャップ部材10a、10b、10cの厚みが互いに異なる構造とされている。例えば、最上部のギャップ部材10aが最大厚みとされ、最下部のギャップ部材10cが最小厚みとされ、中間部のギャップ部材10bは中間の厚みとされた構造とされている。そして、その他は第1実施形態と同様に構成されている。
従って、本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏すると共に、特に各ギャップ部材10a、10b、10cの厚みが互いに異なる構造とされているため、それぞれのギャップ7部分で生じる振動も異なるため、上下方向のギャップ7部分相互間における共振現象も有効に回避でき、この点からも騒音のより一層の低減化が図れる。
なお、各ギャップ部材10a、10b、10cの厚みが、上部より下部方向に漸次薄くなる構造を示しているが、上部より下部方向に漸次厚くなる構造や、厚い薄いが混在する構造であってもよく、必要に応じて適宜それぞれのギャップ部材10a、10b、10cの厚みを決定すればよい。
<第3実施形態>
図3は本発明の第3実施形態に係るリアクトル装置1を示しており、第1実施形態と同様構成部分は同一符号を付し、その説明を省略する。
図3は本発明の第3実施形態に係るリアクトル装置1を示しており、第1実施形態と同様構成部分は同一符号を付し、その説明を省略する。
即ち、第1実施形態においては、コア5の直線部5aにおける各直線部コア体8a、8bの厚みがそれぞれ同一とされた構造を示しているが、本実施形態においては、上側の直線部コア体8aの厚みが厚く、下側の直線部コア体8bの厚みが薄く形成された構造とされている。そして、その他は第1実施形態と同様に構成されている。
従って、本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏すると共に、特に上下の各直線部コア体8a、8bの厚みが互いに異なる構造とされているため、各直線部コア体8a、8b自体のそれぞれの質量が異なり、それぞれのギャップ7部分で生じる振動も異なるため、上下方向のギャップ7部分相互間における共振現象も有効に回避でき、この点からも騒音のより一層の低減化が図れる。
なお、各直線部コア体8a、8bの厚みにおいて、上部の直線部コア体8aが下部の直線部コア体8bよりも上下方向の厚みが厚い構造を示しているが、上部の直線部コア体8aが下部の直線部コア体8bよりも薄い構造であってもよく、必要に応じて適宜それぞれの直線部コア体8a、8bの厚みを決定すればよい。
<第4実施形態>
図4は本発明の第4実施形態に係るリアクトル装置1を示しており、第1実施形態と同様構成部分は同一符号を付し、その説明を省略する。
図4は本発明の第4実施形態に係るリアクトル装置1を示しており、第1実施形態と同様構成部分は同一符号を付し、その説明を省略する。
即ち、第1実施形態においては、両湾曲部コア体9a、9bの相互間距離を一定に保持するための湾曲部コア固定部材として、リアクトル2を収容する収容ケース3を用いた構造を示しているが、本実施形態においては、湾曲部コア固定部材が、コイル6の内周側に位置されると共に、コア5の外側面側で両湾曲部コア体9a、9bの対応する端部間にまたがって配置される適宜長さと幅を有する架設型固定部材としての平板連結材15からなる構造とされている。
このような平板連結材15としては、両湾曲部コア体9a、9bの相互間距離を一定に保持する観点から、剛体から構成されており、例えば、セラミック等の硬質材からなることが好ましい。
そして、各平板連結材15の上下両端部が上下の各湾曲部コア体9a、9bの端部にそれぞれ耐熱性の接着剤16により接着固定された構造とされている。そして、その他は第1実施形態と同様に構成されている。
従って、本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏すると共に、各平板連結材15がコイル6の内周側に位置して配置される構造であるため、前記収容ケース3の場合と比較してリアクトル装置1自体をコンパクトに構成できる利点がある。
なお、本実施形態においても、第2実施形態や第3実施形態のように、各ギャップ部材10の厚みが互いに異なる構造にしたり、各直線部コア体8a、8bの厚みが互いに異なる構造にすることができ、適宜採用すればよい。
また、架設型固定部材として平板連結材15を用いた構造を示しているが、コイル6が巻装される筒状のボビンを架設型固定部材として利用する構造であってもよい。このような構造とすれば、両湾曲部コア体9a、9bにおける対向する端部を全周にわたって接着剤16で固定状に保持できる。
<第5実施形態>
また、第1実施形態ないし第4実施形態において、コア5の各直線部5aにおけるそれぞれの各ギャップ部材10、10a、10b、10cの材料として互いに異なる材料を使用する構造とすれば、各実施形態における前述のような効果を奏するだけでなく、各ギャップ部材10、10a、10b、10cの材料の相違によってもそれぞれのギャップ7部分で生じる振動が異なってくるため、上下方向のギャップ7部分相互間における共振現象もより有効に回避でき、この点からも騒音のより一層の低減化が図れる。
また、第1実施形態ないし第4実施形態において、コア5の各直線部5aにおけるそれぞれの各ギャップ部材10、10a、10b、10cの材料として互いに異なる材料を使用する構造とすれば、各実施形態における前述のような効果を奏するだけでなく、各ギャップ部材10、10a、10b、10cの材料の相違によってもそれぞれのギャップ7部分で生じる振動が異なってくるため、上下方向のギャップ7部分相互間における共振現象もより有効に回避でき、この点からも騒音のより一層の低減化が図れる。
なお、上記各実施形態において、コア5に各直線部5aに、ギャップ7が上下方向に3箇所設けられた構造のコア5を示しているが、ギャップ7を2箇所や4箇所以上備えた構造であってもよい。
また、各湾曲部コア体9a、9bを収容ケース3等の湾曲部コア固定部材に接着剤11、12、16により固定する構造を示しているが、その他の周知の固定構造を適宜採用すればよい。
さらに、湾曲部コア固定部材として収容ケース3や平板連結材15を示しているが、その他の形状・構造であってもよく、各実施形態の形状等に何ら限定されない。
1 リアクトル装置
2 リアクトル
3 収容ケース
5 コア
5a 直線部
5b 湾曲部
6 コイル
7 ギャップ
8a 直線部コア体
8b 直線部コア体
9a 湾曲部コア体
9b 湾曲部コア体
10 ギャップ部材
10a ギャップ部材
10b ギャップ部材
10c ギャップ部材
11 接着剤
12 接着剤
15 平板連結材
16 接着剤
2 リアクトル
3 収容ケース
5 コア
5a 直線部
5b 湾曲部
6 コイル
7 ギャップ
8a 直線部コア体
8b 直線部コア体
9a 湾曲部コア体
9b 湾曲部コア体
10 ギャップ部材
10a ギャップ部材
10b ギャップ部材
10c ギャップ部材
11 接着剤
12 接着剤
15 平板連結材
16 接着剤
Claims (6)
- 対向する2箇所の直線部と対向する2箇所の湾曲部とにより環状に形成されたコアと、コアの各直線部に巻装されたコイルとを有するリアクトル装置において、
前記コアの各直線部に2箇所以上のギャップがそれぞれ備えられ、
前記各ギャップで分離された前記直線部の直線部コア体と前記湾曲部にそれぞれ位置される湾曲部コア体とが前記ギャップに配置される高弾性材料からなるギャップ部材を介してそれぞれ固定され、
前記各湾曲部コア体がそれぞれ固定されて両湾曲部コア体の相互間距離を一定に保持するための湾曲部コア固定部材が備えられていることを特徴とするリアクトル装置。 - 請求項1に記載のリアクトル装置において、
前記湾曲部コア固定部材は、前記コアや前記コイルを内側に収容するケース型固定部材とされ、該ケース型固定部材の対向する内面に各湾曲部コア体がそれぞれ固定されていることを特徴とするリアクトル装置。 - 請求項1に記載のリアクトル装置において、
前記湾曲部コア固定部材は、前記コイルの内周側に位置して前記両湾曲部コア体の対応する端部間にまたがって配置される架設型固定部材とされ、該架設型固定部材の両端部が各湾曲部コア体の端部にそれぞれ固定されていることを特徴とするリアクトル装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のリアクトル装置において、
前記各直線部におけるそれぞれの各ギャップ部材の厚みが互いに異なることを特徴とするリアクトル装置。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のリアクトル装置において、
前記各直線部における直線部コア体はそれぞれ複数とされると共に、それら複数の各直線部コア体の厚みが互いに異なることを特徴とするリアクトル装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のリアクトル装置において、
前記各直線部におけるそれぞれの各ギャップ部材の材料が互いに異なることを特徴とするリアクトル装置。
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2005
- 2005-06-14 JP JP2005173574A patent/JP2006351679A/ja active Pending
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