JP2022143562A - リアクトル構造体、コンバータ、及び電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性に優れるリアクトル構造体、コンバータ、及び電力変換装置を提供する。【解決手段】リアクトル構造体αは、リアクトル１とバスバ４とを備える。バスバ４は、コイルの巻線端部２１に重ねられた状態で接続される第一片４１と、第一片からＸ方向に離れた位置に配置される第二片４２と、第一片と第二片とをつなぐ本体片４０と、本体片又は第二片に設けられるピン孔４ｈとを備える。本体片４０は、Ｙ方向におけるリアクトル１から離れる方向に弾性変形されている。リアクトル１は、バスバ４の位置を決める固定部８と、Ｙ方向又はＺ方向に突出し、ピン孔４ｈを貫通するピン５とを備える。本体片４０は、固定部８に保持される第一領域と、リアクトル１における固定部８からＸ２方向に離れた部分を押圧する第二領域とを有する。【選択図】図１

Description

本開示は、リアクトル構造体、コンバータ、及び電力変換装置に関する。

ハイブリッド自動車などに備わるコンバータの構成部品として、リアクトル構造体が挙げられる。例えば特許文献１に開示されるリアクトル構造体は、リアクトルと端子部材とを備える。リアクトルは、コイル及びコアを備える。コイルは、巻線が螺旋状に巻回されることで形成される。特許文献１に記載されるリアクトルは更に、枠状ボビンと内側ボビンとケースとを備える。枠状ボビンと内側ボビンは、コイルとコアとの絶縁を確保する絶縁部材である。ケースは、コイルとコアと絶縁部材の組物を収納する。

リアクトル構造体に備わる端子部材はバスバとも呼ばれる。バスバは、コイルと外部機器とを電気的に接続する。バスバの端部は、コイルの端部に溶接などで接続される。特許文献１に記載されるバスバの中間部は、リアクトルを構成するケースにネジ止めされている。バスバがケースにネジ止めされることで、リアクトルに対するバスバの位置が決まるので、バスバの端部とコイルの端部との接続が容易になる。

特開２０１４－１３０９４９公報

特許文献１のリアクトル構造体では、バスバをネジ止めする手間がかかる。また、リアクトル構造体を構成する部品点数が増加する。従って、特許文献１のリアクトル構造体の生産性が芳しくない。

そこで、本開示は、生産性に優れるリアクトル構造体を提供することを目的の一つとする。また、本開示は、生産性に優れるコンバータ、及び電力変換装置を提供することを目的の一つとする。

本開示のリアクトル構造体は、
コイル及びコアを有するリアクトルと、
前記コイルを外部機器に電気的に接続するバスバと、を備えるリアクトル構造体であって、
前記バスバは、
前記コイルの巻線端部に重ねられた状態で接続される第一片と、
前記第一片からＸ方向に離れた位置に配置され、前記外部機器と接続される第二片と、
前記第一片と前記第二片とをつなぐ本体片と、
前記本体片又は前記第二片に設けられるピン孔とを備え、
前記本体片は、Ｙ方向における前記リアクトルから離れる方向に弾性変形されており、
前記リアクトルは、
前記第一片が前記巻線端部に当接した状態となるように前記バスバの位置を決める固定部と、
前記Ｙ方向又はＺ方向に突出し、前記ピン孔に貫通されるピンとを備え、
前記本体片は、
前記固定部に保持される第一領域と、
前記リアクトルにおける前記固定部から前記Ｘ方向に離れた部分を押圧する第二領域とを有し、
前記Ｘ方向は、前記巻線端部と前記第一片とが並列される方向であり、
前記Ｙ方向は、前記Ｘ方向に交差し、かつ前記巻線端部の延伸方向に沿った方向であり、
前記Ｚ方向は、前記Ｘ方向と前記Ｙ方向とに交差する方向である。

本開示のコンバーターは、
本開示のリアクトル構造体を備える。

本開示の電力変換装置は、
本開示のコンバーターを備える。

本開示のリアクトル構造体、本開示のコンバーター、及び本開示の電力変換装置は、生産性に優れる。

図１は、実施形態１に係るリアクトル構造体の概略斜視図である。 図２は、実施形態１に係るリアクトル構造体に備わる組物の概略斜視図である。 図３は、実施形態１に係るリアクトル構造体に備わるバスバの概略斜視図である。 図４は、実施形態１に係るリアクトル構造体に備わるバスバの概略上面図である。 図５は、実施形態１に係るリアクトル構造体の製造手順を示す説明図である。 図６は、変形例１に係るリアクトル構造体の概略部分上面図である。 図７は、実施形態２に係るリアクトル構造体の概略部分上面図である。 図８は、実施形態３に係るリアクトル構造体に備わるバスバの概略斜視図である。 図９は、実施形態４に係るリアクトル構造体に備わるリアクトルの概略正面図である。 図１０は、実施形態５に係るハイブリッド自動車の電源系統を模式的に示す構成図である。 図１１は、実施形態５に係るコンバータを備える電力変換装置の一例の概略を示す回路図である。

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

＜１＞実施形態に係るリアクトル構造体は、
コイル及びコアを有するリアクトルと、
前記コイルを外部機器に電気的に接続するバスバと、を備えるリアクトル構造体であって、
前記バスバは、
前記コイルの巻線端部に重ねられた状態で接続される第一片と、
前記第一片からＸ方向に離れた位置に配置され、前記外部機器と接続される第二片と、
前記第一片と前記第二片とをつなぐ本体片と、
前記本体片又は前記第二片に設けられるピン孔とを備え、
前記本体片は、Ｙ方向における前記リアクトルから離れる方向に弾性変形されており、
前記リアクトルは、
前記第一片が前記巻線端部に当接した状態となるように前記バスバの位置を決める固定部と、
前記Ｙ方向又はＺ方向に突出し、前記ピン孔に貫通されるピンとを備え、
前記本体片は、
前記固定部に保持される第一領域と、
前記リアクトルにおける前記固定部から前記Ｘ方向に離れた部分を押圧する第二領域とを有し、
前記Ｘ方向は、前記巻線端部と前記第一片とが並列される方向であり、
前記Ｙ方向は、前記Ｘ方向に交差し、かつ前記巻線端部の延伸方向に沿った方向であり、
前記Ｚ方向は、前記Ｘ方向と前記Ｙ方向とに交差する方向である。

上記リアクトル構造体では、リアクトルに設けられる固定部によってリアクトルに対するバスバの位置が決められている。リアクトルにバスバが取り付けられる際、バスバの一部が固定部に配置されるだけで、リアクトルの所定位置にバスバが配置される。従って、上記リアクトル構造体は生産性に優れる。

上記リアクトル構造体では、バスバの本体片がＹ方向におけるリアクトルから離れる方向に弾性変形された状態になっている。本体片の弾性変形の反力は、Ｙ方向におけるリアクトルに近づく方向に作用する。従って、弾性変形された本体片のうちの第二領域が、リアクトルにおける固定部からＸ方向に離れた部分を押圧する。その結果、リアクトルに対してバスバが動き難くなっている。更に、上記リアクトル構造体では、リアクトルのピンがバスバのピン孔に貫通されていることで、ピンによってリアクトルに対するバスバの動きが規制されている。上述したように、上記リアクトル構造体では、リアクトルに対するバスバの動きが十分に規制されているため、上記リアクトル構造体は、バスバをリアクトルに固定するネジを必要としない。このように、バスバを固定するネジを必要とせず、ネジを取り付ける作業も必要としない上記リアクトル構造体は生産性に優れる。

＜２＞実施形態に係るリアクトル構造体の一形態として、
前記ピン孔の軸線は、前記Ｙ方向に延びる形態が挙げられる。

上記形態＜２＞の構成では、バスバがＹ方向に交差するＸ方向に動くと、ピンの外周面にピン孔の内周面が引っ掛かるので、バスバのＸ方向の振動が抑制される。同様に、バスバがＹ方向に交差するＺ方向に動くと、ピンの外周面にピン孔の内周面が引っ掛かるので、バスバのＺ方向の振動が抑制される。従って、上記形態＜２＞の構成では、バスバのＸ方向の振動とＺ方向の振動とが効果的に抑制される。

＜３＞実施形態に係るリアクトル構造体の一形態として、
前記リアクトルは、前記リアクトルを設置対象に固定するネジが貫通される貫通孔を備え、
前記貫通孔の軸線は、前記Ｚ方向に一致する形態が挙げられる。

一般的に、設置対象に固定されるリアクトルは、その使用時に貫通孔の軸線に沿った方向に振動し易い。貫通孔の軸線がＸ方向に一致していると、バスバの第一片と巻線端部とを引き離す方向にバスバが激しく振動することになるので、バスバの第一片と巻線端部との接続箇所に強い応力が作用し易い。これに対して、上記形態＜３＞の構成では、貫通孔の軸線がＸ方向に交差するように配置されているので、上記接続箇所に強い応力が作用し難い。

＜４＞実施形態に係るリアクトル構造体の一形態として、
前記リアクトルは、前記ピンの根元に設けられる台座部を備え、
前記台座部は、前記バスバの前記第二領域に当接する形態が挙げられる。

ピンの根元に台座部が設けられることで、バスバがリアクトルを押圧する力が台座部に集中する。その結果、バスバがリアクトルを強く押圧し、リアクトルに対するバスバの保持状態が安定する。

＜５＞実施形態に係るリアクトル構造体の一形態として、
前記バスバは、前記本体片の一部が屈曲されることで構成される弾性変形部を備える形態が挙げられる。

弾性変形部は、屈曲によってＹ方向へのばね性が付与された箇所である。この弾性変形部は、弾性変形部以外の箇所よりもＹ方向に弾性変形し易い。バスバが弾性変形部を有することで、本体片がＹ方向に曲げられたとき、本体片が塑性変形する可能性が低減される。

＜６＞上記形態＜５＞のリアクトル構造体として、
前記弾性変形部は、前記Ｚ方向から見てＳ字状に屈曲された形状を備える形態が挙げられる。

Ｚ方向から見てＳ字状に屈曲された弾性変形部は、Ｙ方向の弾性変形能に優れる。バスバの弾性変形量が大きくなると、バスバの第二領域がリアクトルを押圧する力も大きくなる。その結果、バスバがリアクトルに強く押し付けられるので、リアクトルに対してバスバが動き難くなる。

＜７＞上記形態＜６＞のリアクトル構造体として、
前記固定部は、前記Ｚ方向に延びるロッドを備え、
前記弾性変形部のＳ字状に屈曲された部分が、前記ロッドに引っ掛けられる形態が挙げられる。

上記形態＜７＞の構成では、Ｓ字状に屈曲された弾性変形部が固定部に固定される第一領域を構成する。この構成では、弾性変形部がロッドに引っ掛けられるだけで、巻線端部に対する第一片の位置が決まる。従って、リアクトルに対するバスバの取付け作業が容易になる。

また、Ｚ方向に延びるロッドにバスバを引っ掛ける構成では、バスバのＸ方向とＹ方向の動きがロッドによって規制される。また、バスバのＺ方向の動きは、ロッドの外周面とＳ字屈曲部との摩擦によって規制される。従って、上記形成＜７＞の構成では、リアクトルに対するバスバの振動が抑制され易い。

＜８＞実施形態に係るリアクトル構造体の一形態として、
前記リアクトルは、前記コイルと前記コアとの相対的な位置を決める絶縁部材を備え、
前記ピン及び前記固定部は、前記絶縁部材に設けられる形態が挙げられる。

バスバは導電部材であるため、バスバとコアとの間の絶縁を確保する必要がある。上記形態＜８＞では、ピンと固定部が絶縁部材の一部によって構成されるため、上記絶縁が確保される。ここで、コイルとコアとの相対的な位置を決める絶縁部材として、例えばコイルの端部とコアとの間に配置される保持部材が挙げられる。また、上記絶縁部材として、コイルとコアとを一体化する樹脂モールド部が挙げられる。

＜９＞上記形態＜８＞のリアクトル構造体として、
前記絶縁部材は、前記コイルと前記コアとを一体化する樹脂モールド部である形態が挙げられる。

樹脂モールド部によってコイルとコアとが分解し難くなる。従って、コイルとコアとの組物が扱い易くなる。

＜１０＞実施形態に係るリアクトル構造体の一形態として、
前記リアクトルは、前記コアと前記コイルの組物を収納するケースを備え、
前記ケースは、絶縁材料によって構成される樹脂部を備え、
前記ピン及び前記固定部は、前記樹脂部に設けられる形態が挙げられる。

ピンと固定部がケースの樹脂部の一部によって構成されていることで、バスバとコアとの間の絶縁が確保される。ケース全体が絶縁材料によって構成されていても良いし、ケースの一部が絶縁材料によって構成されていても良い。

＜１１＞実施形態に係るコンバータは、
上記形態＜１＞から形態＜１０＞のいずれかのリアクトル構造体を備える。

上記コンバーターは、生産性に優れる実施形態のリアクトル構造体を備える。従って、上記コンバーターは、生産性に優れる。

＜１２＞実施形態に係る電力変換装置は、
上記形態＜１１＞のコンバータを備える。

上記電力変換装置は、生産性に優れる実施形態のコンバーターを備える。従って、上記電力変換装置は、生産性に優れる。

［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示のリアクトル構造体、コンバータ、及び電力変換装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。なお、本発明は実施形態に示される構成に限定されるわけではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内の全ての変更が含まれることを意図する。

＜実施形態１＞
実施形態１では、図１から図５に基づいてリアクトル構造体αの構成を説明する。図１に示されるリアクトル構造体αは、コイル２及びコア３（図２）を有するリアクトル１と、コイル２を外部機器に電気的に接続するバスバ４とを備える。このリアクトル構造体αの特徴の一つとして、バスバ４の構成が挙げられる。以下、リアクトル構造体αに備わる各構成を詳細に説明する。

≪リアクトル≫
本例のリアクトル１は、組物１０（図２）と絶縁部材９とを備える。組物１０は、図２に示されるように、コイル２とコア３との組み合わせたものである。絶縁部材９は、コイル２とコア３との相対的な位置を決めるものである。

［コイル］
本例のコイル２は、巻線を巻回してなる巻回部２０を備える。巻線には公知の巻線が利用可能である。本例の巻線は、被覆平角線である。被覆平角線の導体線は、銅製の平角線で構成されている。被覆平角線の絶縁被覆は、エナメルからなる。巻回部２０は、被覆平角線をエッジワイズ巻きしたエッジワイズコイルで構成されている。本例に用いるコイル２では、一つの巻回部２０を備える。本例とは異なり、コイル２は、複数の巻回部２０を備えていても良い。例えば、互いに並列される二つの巻回部２０を備えるコイル２が挙げられる。

巻回部２０の形状は、矩形筒状である。矩形には、正方形が含まれる。即ち、巻回部２０の端面形状は、矩形枠状である。巻回部２０の形状が矩形筒状であることで、巻回部が同じ断面積の円筒状である場合に比較して、巻回部２０と設置対象との接触面積が大きくなり易い。その結果、巻回部２０を介してリアクトル構造体αの熱が設置対象に放熱され易い。更に、設置対象に対する巻回部２０の安定性が向上する。巻回部２０の角部は丸められていることが好ましい。

コイル２の巻線端部２１，２２はそれぞれ、巻回部２０の外周側へ引き伸ばされている。巻線端部２１及び巻線端部２２では絶縁被覆が剥がされて導体線が露出している。露出した導体線には、バスバ４が接続される。本例の図では、巻線端部２１に取り付けられるバスバ４のみ図示する。巻線端部２２に取り付けられるバスバの構成は、図示されるバスバ４と同じであっても良いし、異なっていても良い。コイル２にはバスバ４を介して外部装置が接続される。外部装置の図示は省略する。外部装置としては、コイル２に電力供給を行なう電源などが挙げられる。

ここで、コイル２及びバスバ４を基準にしてリアクトル構造体αにおける方向を規定する。まず、コイル２の巻線端部２１と、バスバ４の第一片４１とが並列される方向をＸ方向とする。第一片４１は、バスバ４のうち、巻線端部２１に重ねられた状態で接続される部分である。第一片４１の詳細な構成については後述する。このＸ方向に交差し、巻線端部２１の延伸方向に沿った方向をＹ方向とする。本例では、Ｙ方向はＸ方向に直交している。そして、Ｘ方向とＹ方向の両方に交差する方向をＺ方向とする。本例では、Ｚ方向は、Ｘ方向とＹ方向とに直交している。更に、以下に示す方向を規定する。
・Ｘ１方向…Ｘ方向のうち、バスバ４から見て巻線端部２１に向う方向
・Ｘ２方向…Ｘ１方向の反対方向
・Ｙ１方向…Ｙ方向のうち、巻線端部２１の先端に向う方向
・Ｙ２方向…Ｙ１方向の反対方向
・Ｚ１方向…Ｚ方向のうち、リアクトル１の設置対象から離れる方向（紙面上方向）
・Ｚ２方向…Ｚ１方向の反対方向

［コア］
コア３は、その内部に閉磁路が形成される磁性体である。コア３は、圧粉成形体及び複合材料の成形体などで構成される。圧粉成形体は、軟磁性粉末を含む原料粉末を加圧成形したものである。軟磁性粉末としては、純鉄及び鉄合金などが挙げられる。複合材料の成形体は、軟磁性粉末と未固化の樹脂との混合物を金型に充填し、樹脂を固化させたものである。複合材料の成形体では、軟磁性粉末が樹脂中に分散されている。

コア３は、内側コア部３１と外側コア部３２とを備える。内側コア部３１は、コイル２の巻回部２０の内部に配置され、巻回部２０の軸方向に沿った部分である。本例では、コア３のうち、巻回部２０の軸方向に沿った部分の両端部が巻回部２０の端面から突出している。その突出する部分も内側コア部３１の一部である。

内側コア部３１の形状は、巻回部２０の内部形状に沿った形状であれば特に限定されない。本例の内側コア部３１は、略直方体状である。内側コア部３１は、複数の分割コアとギャップ板とを連結した構成としても良いし、一つの部材としても良い。

外側コア部３２は、コア３のうち、巻回部２０の外部に配置される部分である。外側コア部３２の形状は、内側コア部３１の端部を繋ぐ形状であれば特に限定されない。本例の外側コア部３２は、巻回部２０におけるＹ１方向の端面に臨むエンドコア片と、巻回部２０におけるＹ２方向の端面に臨むエンドコア片と、巻回部２０におけるＸ１方向の側面に臨むサイドコア片と、巻回部２０におけるＸ２方向の側面に臨むサイドコア片とを備える。従って、本例の外側コア部３２は、Ｚ方向から見たときに矩形環状である。

本例のコア３は、二つの分割コア３Ａ，３Ｂによって構成される。分割コア３Ａは、Ｚ方向から見て略Ｔ字形状である。分割コア３Ｂは、Ｚ方向から見て略Ｅ字形状である。分割コア３Ａ，３Ｂの形状は特に限定されない。例えば、内側コア部３１となる略Ｉ字型の分割コアと、外側コア部３２となる略Ｏ字型の分割コアとの組み合わせが挙げられる。コア３は、三つ以上の分割コアから構成されていても良い。例えば、内側コア部３１となる略Ｉ字型の分割コアと、外側コア部３２となる二つの略Ｕ字型の分割コアとの組み合わせが挙げられる。

［絶縁部材］
本例の絶縁部材９は、コイル２とコア３とを一体化する樹脂モールド部６である。樹脂モールド部６は、コイル２及びコア３を外部環境から保護する機能も有する。本例の樹脂モールド部６は、巻回部２０におけるＺ方向の外面を覆っていない。つまり、巻回部２０のＺ方向の外面が樹脂モールド部６から露出している。その結果、コイル２で発生した熱が外部に放出され易くなる。

樹脂モールド部６は、例えば、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂などの熱可塑性樹脂によって構成される。その他、樹脂モールド部６は、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂などで構成されていても良い。これらの樹脂にセラミックスフィラーが含有されることで、樹脂モールド部６の放熱性が向上される。セラミックスフィラーとしては、例えば、アルミナやシリカなどの非磁性粉末などが挙げられる。

樹脂モールド部６は、端子台６１を備える。端子台６１は、図示しない外部機器の接続端子を支持するための台座である。接続端子がバスバ４のＺ１方向に臨む面に重ねられ、ネジ止めされる。端子台６１には、接続端子を固定するネジが取り付けられるネジ孔６１ｈが設けられている。本例のネジ孔６１ｈは、Ｚ方向に延びている。本例では端子台６１にナットが埋設されている。このナットの内周面がネジ孔６１ｈを構成している。このネジ孔６１ｈの軸線は、後述するバスバ４の端子孔４２ｈの軸線に一致している。従って、接続端子がネジ止めされることで、接続端子が端子台６１に固定されると共に、接続端子がバスバ４に電気的に接続される。ここで、ナットは必須では無い。また、ネジ孔６１ｈの軸線はＺ方向に交差する方向に延びていても良い。

樹脂モールド部６は、組物１０の全体を覆っていなくても良い。例えば、樹脂モールド部６は、組物１０の下方側の部分のみを覆う構成であっても良い。樹脂モールド部６の下面は、リアクトル１を図示しない設置対象に面接触することが好ましい。樹脂モールド部６は、図示しない取付部を備えることが好ましい。取付部には、リアクトル１を設置対象に固定するネジが貫通される貫通孔が設けられていることが好ましい。この場合、貫通孔の軸線はＺ方向に一致していることが好ましい。

樹脂モールド部６は、巻線端部２１に対するバスバ４の位置を決める固定部８を備える。固定部８は、巻線端部２１とバスバ４の第一片４１とが当接した状態となるようにバスバ４の位置を決める。本例の固定部８は、Ｚ１方向に沿って延びる二つのロッド８１，８２を備える。二つのロッド８１，８２は互いに間隔をあけて平行に配置されている。ロッド８１，８２の先端は先細り形状となっている。本例の構成では、二つのロッド８１，８２が、バスバ４の本体片４０を挟み込むことで、巻線端部２１に対するバスバ４の第一片４１の位置が決まる。第一片４１の詳細については後述する。

樹脂モールド部６は、図５に示されるように、ピン５を有する台座部６０を備える。台座部６０は、Ｙ１方向を向く第一面６ａに設けられている。台座部６０におけるＹ１方向に臨む面は、Ｘ－Ｚ平面に平行になっている。台座部６０は、バスバ４の第二領域Ｒ２に面接触し、弾性変形したバスバ４に押圧される部分である。バスバ４の弾性変形の状態、及び第二領域Ｒ２については後述する。これら台座部６０とピン５は、樹脂モールド部６に一体に設けられている。ここで、台座部６０は必須ではない。台座部６０が無い場合、バスバ４の第二領域Ｒ２は第一面６ａに面接触する。

ピン５は、台座部６０からＹ１方向に突出する。ピン５は、リアクトル１に対するバスバ４の第二片４２の位置を決める部材であって、リアクトル１に対するバスバ４の振動を抑制する部材でもある。ピン５の機能の詳細は、バスバ４を説明する際に説明する。

本例のピン５は、先細り形状を備える。より具体的には、ピン５は、太さが一様な根元部と、太さが徐々に小さくなる先端部とを備える。本例の根元部は円柱である。本例の先端部は円錐台である。根元部の外寸は、後述するバスバ４のピン孔４ｈよりも若干小さい。例えば、根元部の外径はピン孔４ｈの内径よりも０．５ｍｍから１．０ｍｍ程度小さい。

［その他］
リアクトル１は、図２に示されるコイル２とコア３とを保持する保持部材（図示せず）を備えていても良い。保持部材は、巻回部２０の端面と外側コア部３２との間に介在され、コイル２とコア３との間の絶縁を確保する機能を有する。保持部材は、樹脂モールド部６の製造に利用可能な絶縁材料によって形成される。つまり、保持部材は、コイル２とコア３との相対的な位置を決める絶縁部材９である。リアクトル１が保持部材を備える場合、樹脂モールド部６は無くても構わない。その場合、ピン５は保持部材に設けられることが好ましい。

≪バスバ≫
バスバ４は、図１に示されるように、コイル２と外部機器（図示せず）とを電気的に接続する部材である。従って、バスバ４は、導電性に優れる金属によって構成される。そのような金属として、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金などが挙げられる。バスバ４は、図３，４に示されるように、第一片４１と第二片４２と本体片４０とを備える。

第一片４１は、コイル２の巻線端部２１に重ねられた状態で接続される部分である。本例の第一片４１は矩形板状である。矩形板状の第一片４１の厚み方向はＸ方向に一致している。また、平角線からなる巻線端部２１の厚み方向もＸ方向に一致している。従って、第一片４１のＸ１方向に臨む面と、巻線端部２１のＸ２方向に臨む面とが面接触する。第一片４１と巻線端部２１とは、溶接又は圧接などによって接続される。溶接としてはＴＩＧ溶接などが挙げられる。圧接としては摩擦撹拌接合などが挙げられる。その他、第一片４１と巻線端部２１を外周から締め付ける環状の留め具などで第一片４１と巻線端部２１とが接続されていても良い。

第二片４２は、外部機器と接続される部分である。第二片４２は、第一片４１からＸ２方向に離れた位置に配置される。本例の第二片４２は、外部機器の接続端子と接続される平板状に形成されている。第二片４２の厚み方向はＺ方向に一致している。第二片４２には、第二片４２を厚み方向に貫通する端子孔４２ｈが設けられている。端子孔４２ｈの軸線はＺ方向に一致している。この端子孔４２ｈは、樹脂モールド部６の端子台６１のネジ孔６１ｈに一致している。第二片４２のＺ１方向に臨む面に、外部機器の接続端子を重ね合わせてネジ止めすることで、第二片４２と接続端子とが電気的に接続される。

本体片４０は、第一片４１と第二片４２とをつなぐ部分である。本例の本体片４０は概略Ｘ方向に沿って延びる板状片である。より具体的には、本体片４０は、板状片の一部を板状片の厚み方向に屈曲させることで構成されている。この本体片４０は、第一領域Ｒ１と第二領域Ｒ２とに分けられる。第一領域Ｒ１は第一片４１につながり、固定部８（図１，５参照）に接触する部分である。第一領域Ｒ１は、図１に示されるように、固定部８に保持される。本例の第一領域Ｒ１は、Ｚ方向から見てＳ字状に屈曲されている。そのＳ字状に屈曲された部分がロッド８１，８２に引っ掛けられている。より具体的には、Ｓ字状に屈曲された部分における二つの湾曲部の内周側にそれぞれ、ロッド８１，８２が配置されている。

Ｓ字状に屈曲された本例の第一領域Ｒ１は、本体片４０をＹ方向に弾性変形し易くする弾性変形部４０ｓとしても機能する。第一領域Ｒ１が弾性変形部４０ｓとなっていることで、本体片４０がＹ方向に曲げられたときに、本体片４０が塑性変形し難い。

第二領域Ｒ２は、第一領域Ｒ１と第二片４２との間の部分である。つまり、第二領域Ｒ２は、本体片４０における第一領域Ｒ１を除く部分である。本例の第二領域Ｒ２は、第一領域Ｒ１からＸ２方向とＹ２方向の間の方向に延びる部分と、Ｘ１方向とＹ２方向の間の方向に凸となるように湾曲する部分と、概略Ｘ２方向に延びる部分とで構成されている。第二領域Ｒ２における湾曲部分は、本体片４０をＹ方向に弾性変形し易くする機能を有するものの、弾性変形部４０ｓよりも弾性変形し難い。

無負荷におけるバスバ４をＺ方向から見た本例の第二領域Ｒ２の直線部は、図４に示されるように、第一片４１から離れるに従ってＹ２方向に延びている。つまり、バスバ４をＺ方向から見て、第一片４１に沿った仮想線と、第二領域Ｒ２の直線部に沿った仮想線とのなす角は９０°超である。本体片４０の第二領域Ｒ２は、図１に示されるように、バスバ４がリアクトル１に取り付けられたときに、Ｘ－Ｚ平面に平行な台座部６０に当接する。リアクトル構造体αにおける本体片４０はＹ１方向に弾性変形され、Ｘ－Ｚ平面にほぼ平行になっている。本体片４０の弾性変形の反力は、Ｙ２方向に作用する。第二領域Ｒ２は台座部６０にのみ当接しているため、第二領域Ｒ２は台座部６０をＹ２方向に強く押圧する。その結果、リアクトル１に対してバスバ４が動き難くなる。

ここで、Ｚ方向から見た第一片４１と第二領域Ｒ２とのなす角は９０°超に限定されるわけではない。リアクトル構造体αにおいて本体片４０がＹ１方向に弾性変形された状態となるのであれば、第一片４１に沿った仮想線と、第二領域Ｒ２に沿った仮想線とのなす角は９０°以下であっても良い。

図３に示されるように、第二領域Ｒ２における第二片４２寄りの部分は、局所的に幅広になっている。この幅広部分にはピン孔４ｈが設けれている。ピン孔４ｈは、第二領域Ｒ２を厚み方向に貫通する貫通孔である。図１に示されるように、ピン孔４ｈにはピン５が貫通される。ピン孔４ｈの内径は、ピン５の外径よりも若干大きくなっている。ピン５にピン孔４ｈが嵌め込まれることで、Ｘ方向及びＺ方向におけるバスバ４の第二片４２の位置が決まる。Ｙ方向における第二片４２の位置は、バスバ４が台座部６０に当接することによって決まる。

ピン５がＹ１方向に突出する構成では、バスバ４がＹ方向に交差するＸ方向に動くと、ピン５の外周面にピン孔４ｈの内周面に引っ掛かるので、バスバ４のＸ方向の振動が抑制される。同様に、バスバ４がＹ方向に交差するＺ方向に動くと、ピン５の外周面にピン孔４ｈの内周面が引っ掛かるので、バスバ４のＺ方向の振動が抑制される。

［バスバの取付け手順］
バスバ４の取付け手順を図５に基づいて説明する。まず、図５に示されるように、バスバ４におけるＳ字に屈曲された第一領域Ｒ１が、二本のロッド８１，８２の間に差し込まれる。バスバ４は、Ｚ１方向からＺ２方向に向かって差し込まれる。その際、バスバ４の第二片４２は、下向きの白抜き矢印に示すように、Ｙ１方向に引っ張られている。本体片４０はＹ１方向に弾性変形された状態になっている。

ロッド８１，８２が設けられる台座の端面に第一領域Ｒ１が当接すると、バスバ４のピン孔４ｈがピン５に一致する位置に配置される。その状態において、第二片４２の引っ張りが解放されると、ピン５がピン孔４ｈに貫通され、バスバ４の第二領域Ｒ２が台座部６０に押し付けられる。その結果、第一片４１が巻線端部２１に当接した状態となり、かつ第二片４２の端子孔４２ｈが端子台６１のネジ孔６１ｈと同軸に配置される。

最後に、第一片４１と巻線端部２１とが溶接などで接合される。このとき、バスバ４のＹ方向の動きは、バスバ４の弾性によって規制される。バスバ４のＸ方向及びＺ方向の動きはピン５に規制される。巻線端部２１に対して第一片４１の位置がずれ難いため、バスバ４の第一片４１と巻線端部２１とを容易に接合させられる。

≪リアクトル構造体の設置手順≫
図１のリアクトル構造体αは、例えば設置対象にネジ止めされる。設置対象としては、例えばコンバータを収納するコンバータケースなどが挙げられる。設置対象にネジ止めされたリアクトル構造体αに対して、外部機器の接続端子が取り付けられる。ここで、端子台６１に接続端子をネジ止めする際、ネジ軸回りにバスバ４を回転させるトルクが発生する。本例の構成では、固定部８とピン５によってバスバ４の動きが規制されているため、第一片４１と巻線端部２１の接続箇所に過大なトルクが作用することが抑制される。

≪効果≫
本例のリアクトル構造体αでは、バスバ４をリアクトル１に固定するネジが必要ない。このように、リアクトル構造体αは、バスバ４を固定するネジを必要とせず、ネジを取り付ける作業も必要としない。従って、本例のリアクトル構造体αは生産性に優れる。

本例のリアクトル構造体αでは、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向へのバスバ４の振動が抑制されている。そのため、バスバ４の振動に起因する応力が第一片４１と巻線端部２１との接続箇所に作用し難い。従って、従来技術のようにバスバ４の中間部がネジ止めされていなくても、接続箇所の信頼性が確保される。

＜変形例１＞
図６に示されるように、バスバ４の第一領域Ｒ１を保持するロッド８１は一本でも良い。ロッド８１の代わりに、実施形態１のロッド８２のみが設けられる構成であっても良い。

＜変形例２＞
ピン５は、コア３に設けられていても良い。例えば、コア３の外側コア部３２にピンが設けられていても良い。その場合、ピン５とバスバ４との絶縁を確保する必要がある。例えば、ピン５全体を絶縁材料によって構成することが挙げられる。その他、ピン５の外周及びバスバ４の外周の少なくとも一方に絶縁被覆を形成することが挙げられる。コア３が複合材料の成形体で構成される場合、ピン５の形成が容易である。

＜実施形態２＞
実施形態２では、バスバ４の形状、及び固定部８の形状が実施形態１と異なるリアクトル構造体を図７に基づいて説明する。

本例の固定部８は、Ｘ方向に延びる直線状の溝８３を備える。この溝８３にバスバ４の第一領域Ｒ１が嵌め込まれることで、バスバ４の位置が決められる。

本例のバスバ４の第一領域Ｒ１は、第一片４１に直角につながっている。本例の第一領域Ｒ１はほとんど弾性変形しない。本例の第一領域Ｒ１はもっぱら、第一片４１の位置を決めるためのものである。

本例のバスバ４の第二領域Ｒ２は、第二領域Ｒ２の一部が屈曲されることで構成される弾性変形部４０ｓを備える。弾性変形部４０ｓは、第一領域Ｒ１につながっている。本例の弾性変形部４０ｓは、Ｘ１方向からＸ２方向に向かうに従って、Ｙ２方向側に湾曲した後、Ｘ２方向に湾曲した箇所である。第二領域Ｒ２が弾性変形部４０ｓを有することで、本体片４０が塑性変形することなくＹ１方向に弾性変形できる。

本例の構成によっても実施形態１と同様の効果が得られる。

＜実施形態３＞
実施形態３では、ピン孔４ｈが第二片４２に設けられたリアクトル構造体を図８に基づいて説明する。図８には、バスバ４のみが図示されている。

図８に示されるように、本例のバスバ４のピン孔４ｈは、第二片４２に設けられている。従って、ピン孔４ｈの軸線は、Ｚ方向に一致している。このピン孔４ｈに貫通される図示しないピンはＺ１方向に延びる。本例の構成では、バスバ４のＸ方向の振動とＹ方向の振動が、ピンによって効果的に抑制される。

＜実施形態４＞
実施形態４では、組物１０を収納するケース７を備えるリアクトル構造体αを図９に基づいて説明する。ケース７はリアクトル１の一部である。

ケース７は、少なくともバスバ４が接触する部分が絶縁材料によって構成される樹脂部７０を備える。本例のケース７は、組物１０が載置される底板部７１と、組物１０の側面を覆う側壁部７２とを備える。本例の場合、側壁部７２全体が樹脂部７０によって構成されている。

本例の側壁部７２は、組物１０のＺ１方向の端部よりも高い。従って、組物１０全体が、ケース７内に収納される。この側壁部７２には、ケース７内に収納される組物１０の巻線端部２１をケース７外に導くスリット７２ｓが設けられている。本例の構成では、ピン５と端子台６１と固定部８とが側壁部７２の外周面に設けられている。ピン５と端子台６１と固定部８の構成は、実施形態１と同じである。

底板部７１は、絶縁材料で構成されていても良いし、金属で構成されていても良い。金属製の底板部７１は、剛性と熱伝導性に優れる。金属製の底板部７１と組物１０との間には絶縁シートが配置されていることが好ましい。底板部７１は、複数の取付部７６が設けられている。底板部７１の取付部７６は、ケース７を設置対象に固定するためのものである。取付部７６には貫通孔７６ｈが設けられている。貫通孔７６ｈの軸線はＺ方向に一致している。貫通孔７６ｈには、ケース７を設置対象に固定するネジが配置される。

本例の構成によっても、バスバ４がリアクトル１に安定して取り付けられる。バスバ４の中間部をネジで止める必要もない。

＜実施形態５＞
≪コンバータ・電力変換装置≫
実施形態に係るリアクトル構造体αは、以下の通電条件を満たす用途に利用できる。通電条件としては、例えば、最大直流電流が１００Ａ以上１０００Ａ以下程度であり、平均電圧が１００Ｖ以上１０００Ｖ以下程度であり、使用周波数が５ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下程度であることが挙げられる。実施形態に係るリアクトル構造体αは、代表的には電気自動車やハイブリッド自動車などの車両などに載置されるコンバータの構成部品や、このコンバータを備える電力変換装置の構成部品に利用できる。

ハイブリッド自動車や電気自動車などの車両１２００は、図１０に示すようにメインバッテリ１２１０と、メインバッテリ１２１０に接続される電力変換装置１１００と、メインバッテリ１２１０からの供給電力により駆動して走行に利用されるモータ１２２０とを備える。モータ１２２０は、代表的には、３相交流モータであり、走行時、車輪１２５０を駆動し、回生時、発電機として機能する。ハイブリッド自動車の場合、車両１２００は、モータ１２２０に加えてエンジン１３００を備える。図１０では、車両１２００の充電箇所としてインレットを示すが、プラグを備える形態とすることができる。

電力変換装置１１００は、メインバッテリ１２１０に接続されるコンバータ１１１０と、コンバータ１１１０に接続されて、直流と交流との相互変換を行うインバータ１１２０とを有する。この例に示すコンバータ１１１０は、車両１２００の走行時、２００Ｖ以上３００Ｖ以下程度のメインバッテリ１２１０の入力電圧を４００Ｖ以上７００Ｖ以下程度にまで昇圧して、インバータ１１２０に給電する。コンバータ１１１０は、回生時、モータ１２２０からインバータ１１２０を介して出力される入力電圧をメインバッテリ１２１０に適合した直流電圧に降圧して、メインバッテリ１２１０に充電させている。入力電圧は、直流電圧である。インバータ１１２０は、車両１２００の走行時、コンバータ１１１０で昇圧された直流を所定の交流に変換してモータ１２２０に給電し、回生時、モータ１２２０からの交流出力を直流に変換してコンバータ１１１０に出力している。

コンバータ１１１０は、図１１に示すように複数のスイッチング素子１１１１と、スイッチング素子１１１１の動作を制御する駆動回路１１１２と、リアクトル構造体１１１５とを備え、ＯＮ／ＯＦＦの繰り返しにより入力電圧の変換を行う。入力電圧の変換とは、ここでは昇降圧を行う。スイッチング素子１１１１には、電界効果トランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタなどのパワーデバイスが利用される。リアクトル構造体１１１５は、回路に流れようとする電流の変化を妨げようとするコイルの性質を利用し、スイッチング動作によって電流が増減しようとしたとき、その変化を滑らかにする機能を有する。リアクトル構造体１１１５として、実施形態１から実施形態４のいずれかのリアクトル構造体αを備える。生産性に優れるリアクトル構造体αなどを備えることで、電力変換装置１１００やコンバータ１１１０は、生産性に優れる。

車両１２００は、コンバータ１１１０の他、メインバッテリ１２１０に接続された給電装置用コンバータ１１５０や、補機類１２４０の電力源となるサブバッテリ１２３０とメインバッテリ１２１０とに接続され、メインバッテリ１２１０の高圧を低圧に変換する補機電源用コンバータ１１６０を備える。コンバータ１１１０は、代表的には、ＤＣ－ＤＣ変換を行うが、給電装置用コンバータ１１５０や補機電源用コンバータ１１６０は、ＡＣ－ＤＣ変換を行う。給電装置用コンバータ１１５０のなかには、ＤＣ－ＤＣ変換を行うものもある。給電装置用コンバータ１１５０や補機電源用コンバータ１１６０のリアクトル構造体１１１５に、実施形態１から実施形態４のいずれかのリアクトル構造体αなどと同様の構成を備え、適宜、大きさや形状などを変更したリアクトル構造体を利用できる。また、入力電力の変換を行うコンバータであって、昇圧のみを行うコンバータや降圧のみを行うコンバータに、実施形態１から実施形態４のいずれかのリアクトル構造体αなどを利用することもできる。

α リアクトル構造体
１ リアクトル
１０ 組物
２ コイル
２０ 巻回部、２１，２２ 巻線端部
３ コア
３Ａ，３Ｂ 分割コア
３１ 内側コア部、３２ 外側コア部
４ バスバ
４０ 本体片、Ｒ１ 第一領域、Ｒ２ 第二領域、４０ｓ 弾性変形部
４１ 第一片
４２ 第二片、４２ｈ 端子孔
４ｈ ピン孔
５ ピン
６ 樹脂モールド部
６ａ 第一面
６０ 台座部
６１ 端子台、６１ｈ ネジ孔
７ ケース
７０ 樹脂部、７１ 底板部、７２ 側壁部、７２ｓ スリット
７６ 取付部、７６ｈ 貫通孔
８ 固定部
８１，８２ ロッド、８３ 溝
９ 絶縁部材
１１００ 電力変換装置
１１１０ コンバータ、１１１１ スイッチング素子、１１１２ 駆動回路
１１１５ リアクトル構造体、１１２０ インバータ
１１５０ 給電装置用コンバータ、１１６０ 補機電源用コンバータ
１２００ 車両
１２１０ メインバッテリ、１２２０ モータ、１２３０ サブバッテリ
１２４０ 補機類、１２５０ 車輪
１３００ エンジン

Claims (12)

1. コイル及びコアを有するリアクトルと、
   前記コイルを外部機器に電気的に接続するバスバと、を備えるリアクトル構造体であって、
   前記バスバは、
   前記コイルの巻線端部に重ねられた状態で接続される第一片と、
   前記第一片からＸ方向に離れた位置に配置され、前記外部機器と接続される第二片と、
   前記第一片と前記第二片とをつなぐ本体片と、
   前記本体片又は前記第二片に設けられるピン孔とを備え、
   前記本体片は、Ｙ方向における前記リアクトルから離れる方向に弾性変形されており、
   前記リアクトルは、
   前記第一片が前記巻線端部に当接した状態となるように前記バスバの位置を決める固定部と、
   前記Ｙ方向又はＺ方向に突出し、前記ピン孔に貫通されるピンとを備え、
   前記本体片は、
   前記固定部に保持される第一領域と、
   前記リアクトルにおける前記固定部から前記Ｘ方向に離れた部分を押圧する第二領域とを有し、
   前記Ｘ方向は、前記巻線端部と前記第一片とが並列される方向であり、
   前記Ｙ方向は、前記Ｘ方向に交差し、かつ前記巻線端部の延伸方向に沿った方向であり、
   前記Ｚ方向は、前記Ｘ方向と前記Ｙ方向とに交差する方向である、
   リアクトル構造体。
2. 前記ピン孔の軸線は、前記Ｙ方向に延びる請求項１に記載のリアクトル構造体。
3. 前記リアクトルは、前記リアクトルを設置対象に固定するネジが貫通される貫通孔を備え、
   前記貫通孔の軸線は、前記Ｚ方向に一致する請求項１又は請求項２に記載のリアクトル構造体。
4. 前記リアクトルは、前記ピンの根元に設けられる台座部を備え、
   前記台座部は、前記バスバの前記第二領域に当接する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のリアクトル構造体。
5. 前記バスバは、前記本体片の一部が屈曲されることで構成される弾性変形部を備える
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のリアクトル構造体。
6. 前記弾性変形部は、前記Ｚ方向から見てＳ字状に屈曲された形状を備える請求項５に記載のリアクトル構造体。
7. 前記固定部は、前記Ｚ方向に延びるロッドを備え、
   前記弾性変形部のＳ字状に屈曲された部分が、前記ロッドに引っ掛けられる請求項６に記載のリアクトル構造体。
8. 前記リアクトルは、前記コイルと前記コアとの相対的な位置を決める絶縁部材を備え、
   前記ピン及び前記固定部は、前記絶縁部材に設けられる請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のリアクトル構造体。
9. 前記絶縁部材は、前記コイルと前記コアとを一体化する樹脂モールド部である請求項８に記載のリアクトル構造体。
10. 前記リアクトルは、前記コアと前記コイルの組物を収納するケースを備え、
    前記ケースは、絶縁材料によって構成される樹脂部を備え、
    前記ピン及び前記固定部は、前記樹脂部に設けられる請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のリアクトル構造体。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のリアクトル構造体を備える、
    コンバータ。
12. 請求項１１に記載のコンバータを備える、
    電力変換装置。

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