JP2011222694A - リアクトル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リアクトル装置において、リアクトルを収納するケースの振動を抑制することである。
【解決手段】リアクトル装置１０は、円環状形状を有し、通電により磁束を発生するコイル部２２と、コイル部２２の円環状形状の内側と外周側を磁性粉末混合樹脂で充填して構成されるコア部２４と、コア部２４に一体化固定されて配置され、軸方向に沿って延びる支持穴２７を有する中芯部２６と、コイル部２２とコア部２４と中芯部２６とを収納し、中芯部２６の支持穴２７の軸方向に沿った中央部で中芯部２６を支持する中央支持部１３を有するケース部１２とを備える。支持法としては、叩き込みによる嵌めあい、締結部材による固定等を用いることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、リアクトル装置に係り、特に、リアクトルがケースに収納されるリアクトル装置に関する。

例えば、回転電機を搭載する車両においては、回転電機に接続される電気回路にリアクトルが用いられる。リアクトルは、交流信号が通過するので、電磁的振動が発生し、これが車体に伝達し、あるいは騒音となる。そこで、リアクトルの振動を抑制するための支持構造等が工夫されている。

例えば、特許文献１には、コイルと、コイルの内側及び外周に充填され磁性粉末を混ぜてなる磁性粉末混合樹脂からなるコアとがアルミニウムケースの内側に収納されるリアクトルにおいて、コイルはその軸方向に振動することに着目し、コイルの軸方向の長さＬと外径Ｄとの関係をＤ／Ｌ＞１とし、コイルの軸方向の一方側にケースが開口して振動を逃がす構成が開示されている。

また、特許文献２には、リアクトル装置として、リアクトルを内部に収納するケースの底面に、リアクトルの軸方向の振動の節の部位に当るところに突起を設けて支持することが述べられている。

また、特許文献３には、リアクトル装置として、リアクトル本体の直線部分のギャップ領域が支持部材によって支持され、リアクトル本体が筐体から浮くようにして支持される構造が述べられている。

特開２００８−１８２１５１号公報 特開２００８−１０８８７３号公報 特開２００８−１１７８９８号公報

例えば、特許文献１では、円環状のリアクトルの振動が軸方向に生じることに着目し、リアクトルを収納するケースの軸方向の一方側を開口して、振動を逃がすことが述べられている。この場合でも、磁性粉末混合樹脂でコイルが内部封入されたリアクトルは、ケースの中にそのまま収納されているので、リアクトルの軸方向振動を受けてケース自体が振動し、その振動が騒音源、振動源となる。

本発明の目的は、リアクトルを収納するケースの振動を抑制することができるリアクトル装置を提供することである。

本発明に係るリアクトル装置は、円環状形状を有し、通電により磁束を発生するコイル部と、コイル部の円環状形状の内側と外周側を磁性粉末混合樹脂で充填して構成されるコア部と、コア部に一体化固定されて配置され、軸方向に沿って延びる支持穴を有する中芯部と、コイル部とコア部と中芯部とを収納し、中芯部の支持穴の軸方向に沿った中央部で中芯部を支持する中央支持部を有するケース部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るリアクトル装置において、中芯部の支持穴は、ケース部の中央支持部の先端に嵌めこまれる嵌め合いくぼみを有することが好ましい。

また、本発明に係るリアクトル装置において、中芯部は、ケース部の中央支持部の先端に締結部材で締結されることが好ましい。

また、本発明に係るリアクトル装置において、中芯部は、バネ座を介して、ケース部の中央支持部の先端に締結部材で締結されることが好ましい。

上記構成により、リアクトル装置は、コイル部の円環状形状の内側と外周側を磁性粉末混合樹脂で充填してコアとするコイル内部封止型リアクトルに、一体化固定される中芯部を備える。そして、中芯部に設けられる支持穴の軸方向に沿った中央部が、ケース部の中央支持部で支持される。円環状のコイルは、交流が通電されると、円環状の軸方向に沿って振動するが、その軸方向に沿った中央部はほとんど振動しない。上記構成によれば、その振動しない中央部で、コイル部を内部封止するコア部と一体化された中芯部がケース部に支持される。したがって、ケース部にはコイルの振動がほとんど伝達されない。

また、リアクトル装置において、中芯部の支持穴は、ケース部の中央支持部の先端に嵌めこまれる嵌め合いくぼみを有する。嵌めあいによって支持を行うことができるので、簡単な支持構成で、リアクトルを収納するケースの振動を抑制することができる。

また、リアクトル装置において、中芯部は、ケース部の中央支持部の先端に締結部材で締結されるので、簡単な支持構成で、リアクトルを収納するケースの振動を抑制することができる。

また、リアクトル装置において、中芯部は、バネ座を介して、ケース部の中央支持部の先端に締結部材で締結されるので、一層効果的に、リアクトルを収納するケースの振動を抑制することができる。

本発明に係る実施の形態のリアクトル装置の斜視図である。 本発明に係る実施の形態のリアクトル装置の断面図である。 本発明に係る実施の形態のリアクトル装置のコイル部の様子を示す図である。 本発明に係る実施の形態のリアクトル装置において、コイル部、コア部、中芯部の一体化の様子を説明する図である。 本発明に係る実施の形態のリアクトル装置の振動シミュレーションの様子を説明する図である。 本発明に係る実施の形態のリアクトル装置において、他の構成例を示す図である。 図６の改良構造を説明する図である。 図６の一部拡大図である。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下で説明する形状、材質等は、説明のための例示であって、リアクトル装置の仕様等によって変更が可能である。

以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

図１は、リアクトル装置１０の斜視図である。図２は、その断面図である。リアクトル装置１０は、概略が円筒状の外形を有し、内部にコイル部２２と、コア部２４とが収納され、コイル部２２とコア部２４と一体化された中芯部２６がその中央部に設けられ、その中芯部２６がケース部１２に支持される構成を有する。

コイル部２２は、円環状形状を有し、通電により磁束を発生する部材で、交流信号に対しインダクタンス素子としての機能を有する。図３は、コイル部２２の外観を示す図である。図３に示されるように、コイル部２２は、導体線２１をらせんに巻回して円環状とし、この導体線２１に両端子２３を設けたものである。

コア部２４は、コイル部２２の円環状形状の内側と外周側を磁性粉末混合樹脂で充填して構成される磁性部材である。磁性粉末混合樹脂は、磁性粉末と樹脂粉末とを混合したもので、これを例えば加圧成形することで、樹脂粉末によって磁性粉末が結合された磁性部材とすることができる。したがって、コイル部２２は、この磁性粉末混合樹脂に周囲をぐるりと取り囲まれた形態でコア部２４と一体化され、いわゆる内部封止型リアクトルとなっている。

中芯部２６は、コア部２４に一体化固定されて配置される部材である。中芯部２６の材質は、コイル部２２、コア部２４とは異なり、例えば、樹脂等の非磁性材料で構成される。中芯部２６は、コア部２４と一体化されているので、結局、コイル部２２、コア部２４、中芯部２６は、全体として一体化されている。この一体化された部分が、ケース部１２に収納されるので、この一体化された部分を、リアクトル本体２０と呼ぶことができる。

図４は、この一体化された部分であるリアクトル本体２０を示す図である。図４に示されるように、中芯部２６は、リアクトル本体２０の中心部分に設けられ、その軸方向に沿って支持穴２７が形成されている。この支持穴２７は、図４の下側で広い開口部となっており、上側でやや狭い凹部のくぼみとなっている。支持穴２７は、リアクトル本体２０の軸方向に沿った中間位置よりもさらに上方に延びているが、貫通はしない。

ここで、上方、下方とは、図１で示されるように、ケース部１２の底部に中央支持部１３が突き出して設けられるが、このケース部１２の底部の側が下方で、中央支持部１３が延びる方向が上方である。

図４には、コイル部２２に通電したときの磁束が流れる方向を矢印で示してある。この矢印方向は、通電の一方向のときであり、交流通電の場合は、この矢印方向が交流の半周期ごとに、逆方向に切り替わる。

図１に戻り、ケース部１２は、上方に開口部を有する箱体であり、その内部空間に、コイル部２２とコア部２４と中芯部２６とが一体化されたリアクトル本体２０を収納する機能を有する。したがって、ケース部１２の内径寸法は、リアクトル本体２０の外形寸法よりも大きく設定される。かかるケース部１２は、アルミニウム等の金属材料を用い、所定の形状に成形したものを用いることができる。

中央支持部１３は、ケース部１２の底部の中央部において、上方に延びる突起部であり、中芯部２６の支持穴２７の軸方向に沿った中央部で中芯部２６を固定支持する機能を有する。固定支持する位置は、リアクトル本体２０の中心軸に沿った高さ位置で、中間高さの位置である。そして、固定支持されたときに、リアクトル本体２０の下側、すなわち底部が、ケース部１２の底部に接触しない関係で、固定支持が行われる。

固定は、嵌めあい固定法がとられる。具体的には、中央支持部１３の先端部の外形と、中芯部２６の支持穴２７の内径とが嵌めあい関係の寸法に設定される。嵌めあい関係とは、軸の外形が穴の内径よりもやや大きく、適当な叩き込み力によって相互が固定される寸法関係のことである。したがって、この場合、ケース部１２の中央支持部１３の先端の突起部に、リアクトル本体２０の中芯部２６の支持穴２７の先端側くぼみを合わせて、叩き込みことで、リアクトル本体２０の中央部分がケース部１２の中央部分で支持され、その周辺は、リアクトル本体２０がケース部１２から浮いた状態となる。

ポッティング樹脂部２８は、上記のように、リアクトル本体２０がケース部１２の中央支持部１３によって支持されたときに、周辺部に生じる隙間を埋める樹脂層である。この樹脂層は、振動を減衰させる効果を有する。なお、従来技術の特許文献１では、アルミニウムケースに、磁性粉末混合樹脂のコアが直接接触する構成である。

ふた部１４は、ケース部１２の上方の開口部を覆う部材で、放熱防止の機能を有する。ふた部１４は、適当なネジ等の締結部材１６で、ケース部１２の上端部に取り付けられる。

かかる構成の作用について、図５を用いて説明する。図３で示すような円環状のコイル部２２に通電すると、図４で説明したように、磁束が生じる。通電が交流信号、または変動成分を含む直流信号であると、磁束変動に伴い、電磁力が変動し、これによって、コイル部２２は、円環状の軸方向に沿った方向に伸縮し振動する。コイル部２２はリアクトル本体２０の内部に封止されているので、コイル部２２の軸方向振動によってリアクトル本体２０も軸方向に振動する。ここで、交流信号とは、例えば、電流振幅が±Ｉアンペアの交流を指し、変動成分を含む直流信号とは、電流値が（Ｄ±Ｉ）アンペアのように、直流に交流が重畳した信号を指す。

図５は、シミュレーションによってリアクトル本体２０の伸縮の様子を調べた結果を示す図である。図５に示す矢印方向が、コイル部２２の円環状の軸方向で、この方向に沿って伸縮が生じる。そして、図５に示されるように、伸縮は、リアクトル本体２０の軸方向に沿った両端部で最もその振幅が大きく、軸方向に沿った方向の両端部の間の中間部ではほとんど伸縮が生じていない。つまり、リアクトル本体２０の軸方向に沿った高さをＨとすると、Ｈ／２の高さ位置では、伸縮がほとんど生じていない。

このことから、リアクトル本体２０の中心軸の軸方向に沿って、両端部のちょうど中間の位置で、リアクトル本体２０をケース部１２によって支持すれば、リアクトル本体２０の両端部の伸縮による振動等がケース部１２に伝達することを効果的に抑制できることが分かる。図１の構成は、ケース部１２の中央支持部１３と、中芯部２６の支持穴２７による支持位置が、中芯部２６の支持穴２７の軸方向に沿った中央部で行われている。したがって、このような支持法によって、コイル部２２の交流通電または変動成分を含む直流通電による振動のケース部１２への伝達を、効果的に抑制することができる。

図６から図８は、図１とは別の支持法を説明する図である。図６のリアクトル装置３０は、ボルト等の締結部材４０によって、中芯部３６とケース部３２の中央支持部３３とが固定接続される構成を有する例である。ここでは、中芯部３６が、下部挿入穴３７と、上部挿入穴３８とを有し、その間の隔壁に、締結部材４０のネジ部を通す穴が設けられる。そして、ケース部３２の中央支持部３３の頂部には、締結部材４０のネジ部と噛み合うネジ穴が設けられる。

このリアクトル装置３０においては、下部挿入穴３７に中央支持部３３が挿入可能な寸法関係とされている。そして、上部挿入穴３８から締結部材４０を挿入し、中芯部３６の隔壁の穴に締結部材４０のネジ部を通し、中央支持部３３のネジ穴と噛み合わせて、締結部材４０を締め付ける。これによって、中芯部３６がケース部３２にしっかりと固定支持される。

ここでも、コイル部２２とコア部２４と中芯部３６とは一体化されている。そして、この一体化されたリアクトル本体が締結部材４０によってケース部３２の中央支持部３３と固定支持されるその固定支持の位置は、中芯部３６の支持穴２７の軸方向に沿った中央部で行われている。つまり、図５で説明したように、リアクトル本体の両端部の中間位置で固定支持が行なわれる。

そして、固定支持が行われるとき、リアクトル本体の中央部分がケース部３２の中央部分で支持され、その周辺は、リアクトル本体がケース部３２から浮いた状態となること、この隙間にポッティング樹脂部２８が設けられることも、図１で説明したことと同様である。したがって、図６の構成によっても、図１と同様の作用効果が発揮される。

図７は、図６の改良構造で、下部挿入穴３７と中央支持部３３との間に弾性座金４２を配置する構成のリアクトル装置３１が示されている。図８は、この弾性座金４２の配置部分の拡大図である。弾性座金４２は、いわゆるスプリングワッシャ、皿バネ等を用いることができる。弾性座金４２を用いることで、図１、図６の構成に比べ、リアクトル本体の振動のケース部への伝達を、より一層抑制することができる。

本発明に係るリアクトル装置は、例えば、回転電機を搭載する車両の電気回路に利用できる。

１０，３０，３１ リアクトル装置、１２，３２ ケース部、１３，３３ 中央支持部、１４ ふた部、１６ 締結部材、２０ リアクトル本体、２１ 導体線、２２ コイル部、２３ 両端子、２４ コア部、２６，３６ 中芯部、２７ 支持穴、２８ ポッティング樹脂部、３７ 下部挿入穴、３８ 上部挿入穴、４０ 締結部材、４２ 弾性座金。

Claims (4)

1. 円環状形状を有し、通電により磁束を発生するコイル部と、
   コイル部の円環状形状の内側と外周側を磁性粉末混合樹脂で充填して構成されるコア部と、
   コア部に一体化固定されて配置され、軸方向に沿って延びる支持穴を有する中芯部と、
   コイル部とコア部と中芯部とを収納し、中芯部の支持穴の軸方向に沿った中央部で中芯部を支持する中央支持部を有するケース部と、
   を備えることを特徴とするリアクトル装置。
2. 請求項１に記載のリアクトル装置において、
   中芯部の支持穴は、ケース部の中央支持部の先端に嵌めこまれる嵌め合いくぼみを有することを特徴とするリアクトル装置。
3. 請求項１に記載のリアクトル装置において、
   中芯部は、ケース部の中央支持部の先端に締結部材で締結されることを特徴とするリアクトル装置。
4. 請求項３に記載のリアクトル装置において、
   中芯部は、バネ座を介して、ケース部の中央支持部の先端に締結部材で締結されることを特徴とするリアクトル装置。

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