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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reaktor-Sicherungsstruktur, die einen Reaktor mit einem Kernelement mit einer darauf gewickelten Wicklung und eine Stütze auf einer Seite und eine Stütze auf einer gegenüberliegenden Seite umfasst, wobei der Reaktor durch die Stütze auf der einen Seite und die Stütze auf der gegenüberliegenden Seite an einem Gehäuse befestigt ist.
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Stand der Technik
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Im Stand der Technik, zum Beispiel in einem Fahrzeug mit einer elektrischen Rotationsmaschine wie etwa ein Elektroauto oder ein Hybridauto wird diskutiert, einen Inverter und einen Booster-Schaltkreis zwischen der elektrischen Rotationsmaschine und einer Leistungsversorgungsvorrichtung wie etwa einer sekundären Zelle vorzusehen, um so eine elektrische Rotationsmaschinen-Antriebsvorrichtung zu bilden. Der Booster-Schaltkreis umfasst ein Schaltelement und einen mit dem Schaltelement verbundenen Reaktor, und der Reaktor umfasst einen aus einem magnetischen Material gebildeten Kern, wie etwa einem Eisenkern, und eine um den Kern gewickelte Wicklung. Der Booster-Schaltkreis ist dazu geeignet, eine Leistungsspeicherung in dem Reaktor durch Regeln einer GESCHLOSSEN-Zeit und einer GEÖFFNET-Zeit des Schaltelements, Erhöhen der von der Leistungsquelle gelieferten Spannung auf eine beliebige Spannung und Versorgen des Inverters mit derselben zu regeln.
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Die Patentschrift D1 beschreibt einen Reaktorkern mit einer Spule zur Aufnahme und Befestigung in einem Gehäuse in einer bestimmten Lage und ein Dichtharzelement, das durch Füllen eines Silikonharzes in das Gehäuse und Aushärten desselben gebildet ist. In diesem Reaktor ist ein Reaktorkern in einem aus Aluminium gebildeten Gehäuse aufgenommen und über ein Befestigungselement befestigt.
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Zitierte Literarhinweise
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Patentschrift
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- Patentschrift 1: JP-A-2009-99793
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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In einer in der Patentschrift 1 beschriebenen Struktur zur Sicherung des Reaktorkerns bezüglich des Gehäuses besteht die Gefahr, dass sich die Temperatur des Reaktors erhöht, wenn einer Wicklung oder dergleichen ein Strom zugeführt wird, so dass sich sowohl das Gehäuse, das als ein Aufnahmebehälter dient, als auch der Reaktorkern thermisch ausdehnen. Jedoch ist das Gehäuse aus Aluminium gebildet, während der Reaktorkern aus einem magnetischen Material wie etwa Eisen gebildet ist, so dass die Längenausdehnungskoeffizienten des Gehäuses und des Reaktorkerns verschieden sind. Aufgrund der unterschiedlichen Längenausdehnungskoeffizienten kann somit eine Trennung an Spaltverbindungsabschnitten zwischen zwei Segmentkernen, die den Reaktorkern bilden, und einer Spaltplatte, die befestigt ist, indem sie zwischen die zwei Segmentkerne eingespannt ist, auftreten.
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Wenn zum Beispiel das Gehäuse aus Aluminium gebildet ist und der Reaktorkern aus Eisen gebildet ist, dehnt sich bei einer Temperaturerhöhung das Gehäuse deutlich aus, während der Betrag der Ausdehnung des Reaktors klein ist. Daher wird bei einer Temperaturerhöhung, wenn der Reaktor mit Hilfe von Befestigungselementen, die auf beiden Seiten des Reaktorkerns ohne spezielle Vorkehrungen angeordnet sind, an dem Gehäuse befestigt ist, durch das Gehäuse über die Befestigungselemente eine Zugkraft auf den Reaktorkern ausgeübt. Daher kann nicht ausgeschlossen werden, dass eine Trennung an den Spaltverbindungsabschnitten auftritt.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, in einer Reaktor-Sicherungsstruktur, wenn sich die Temperatur erhöht, zu verhindern, dass ein Gehäuse eine übermäßige Zugkraft auf einen Reaktor ausübt, selbst wenn die Längenausdehnungskoeffizienten des Gehäuses und einer Komponente des Reaktors verschieden sind.
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Mittel zum Lösen der Probleme
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Eine Reaktor-Sicherungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Reaktor-Sicherungsstruktur, die umfasst: Einen Reaktor mit einem Kernelement, auf das eine Wicklung gewickelt ist; und eine Stütze auf einer Seite und eine Stütze auf einer gegenüberliegenden Seite, wobei die Stütze auf der einen Seite und die Stütze auf der andere Seite den Reaktor an dem Gehäuse befestigen, wobei ein Endabschnitt der Stütze auf der einen Seite und der Stütze auf der gegenüberliegenden Seite mit Abschnitten des Reaktors verbunden sind, die in der axialen Richtung davon zu jeweiligen Seiten versetzt sind, der weitere Endabschnitt der Stütze auf der einen Seite und ein weiterer Endabschnitt der Stütze auf der gegenüberliegenden Seite einander direkt oder über ein weiteres Element überlappend mit dem Gehäuse verbunden und daran befestigt sind, der weitere Endabschnitt der Stütze auf der einen Seite ein Gegenelement überlappt, um einen Überlappungsabschnitt auf der einen Seite zu bilden, der weitere Endabschnitt der Stütze auf der gegenüberliegenden Seite ein Gegenelement überlappt, um einen Überlappungsabschnitt auf der gegenüberliegenden Seite zu bilden, und wenigstens Teile des Überlappungsabschnitts auf der einen Seite und des Überlappungsabschnitts auf der gegenüberliegenden Seite, betrachtet in einer zu Überlappungsoberflächen des Überlappungsabschnitts auf der einen Seite und des Überlappungsabschnitts auf der gegenüberliegenden Seite senkrechten Richtung, in demselben Bereich in der Längsrichtung eines I-förmigen Abschnitts, der das Kernelement bildet, um das die Wicklung gewickelt ist, vorgesehen sind.
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Gemäß der oben beschriebenen Reaktor-Sicherungsstruktur kann durch Befestigen und Verbinden der Stützen an geeigneten Positionen innerhalb desselben Bereichsabschnitts der jeweiligen Überlappungsabschnitte in der Längsrichtung des I-förmigen Abschnitts die Übertragung einer übermäßigen Zugspannung von dem Gehäuse auf den Reaktor, wenn sich die Temperatur erhöht, verhindert werden, selbst wenn die Längenausdehnungskoeffizienten zwischen dem Gehäuse und einer Komponente des Reaktors verschieden sind. Daher kann selbst dann, wenn der Reaktor mehrere Segmentkerne und die Spaltplatte, die fest zwischen den jeweiligen Segmentkernen befestigt ist, umfasst, eine Trennung an den Spaltverbindungsabschnitten zwischen den Segmentkernen und der Spaltplatte wirksam verhindern werden.
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In der Reaktor-Sicherungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein erster Befestigungsabschnitt, der den Überlappungsabschnitt auf der einen Seite mit dem Gehäuse verbindet, auf einer Verbindungsseite an einem Ende der Stütze auf der gegenüberliegenden Seite in dem I-förmigen Abschnitt angeordnet, und ein zweiter Befestigungsabschnitt, der den Überlappungsabschnitt auf der gegenüberliegenden Seite mit dem Gehäuse verbindet, ist auf einer Verbindungsseite an einem Ende der Stütze auf der einen Seite in dem I-förmigen Abschnitt angeordnet.
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Wenn in dieser Konfiguration der Längenausdehnungskoeffizient des Gehäuses größer als der Längenausdehnungskoeffizient der Komponente des Reaktors ist, kann eine Druckkraft von dem Gehäuse auf den Reaktor ausgeübt werden, wenn sich die Temperatur erhöht, so dass weiter verhindert werden kann, dass eine übermäßige Zugkraft auf den Reaktor ausgeübt werden kann.
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In der Reaktor-Sicherungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung bilden der erste Befestigungsabschnitt, der den Überlappungsabschnitt auf der einen Seite mit dem Gehäuse verbindet, und der zweite Befestigungsabschnitt, der den Überlappungsabschnitt auf der gegenüberliegenden Seite mit dem Gehäuse verbindet, vorzugsweise einen gemeinsamen Befestigungsabschnitt.
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In dieser Konfiguration kann sowohl bei einem Temperaturanstieg als auch bei einem Temperaturabfall die Erzeugung einer übermäßigen Zugkraft verhindert werden, so dass eine Kostenreduzierung erreicht wird.
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In der Reaktor-Sicherungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Gehäuse vorzugsweise ein Invertergehäuse, das ausgelegt ist, um einen Inverter und den Reaktor darin aufzunehmen und zu befestigen.
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Vorteile der Erfindung
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Gemäß der Reaktor-Sicherungsstruktur der vorliegenden Erfindung wird verhindert, dass eine übermäßige Zugspannung von dem Gehäuse auf den Reaktor übertragen wird, wenn sich die Temperatur erhöht, selbst wenn die Längenausdehnungskoeffizienten des Gehäuses und der Komponente des Reaktors verschieden sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Querschnittsansicht einer Reaktor-Sicherungsstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der (a) einen Zustand zeigt, bevor der Reaktor an dem Gehäuse befestigt wird, und (b) einen Zustand zeigt, nachdem der Reaktor an dem Gehäuse befestigt wurde.
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2 ist eine Zeichnung, die einen Teil der Reaktor-Sicherungsstruktur der ersten Ausführungsform von oben betrachtet zeigt.
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3 ist eine Querschnittsansicht einer Reaktor-Sicherungsstruktur des Standes der Technik, in der (a) einen Zustand zeigt, bevor ein Reaktor an einem Gehäuse befestigt wird, (b) einen Zustand zeigt, nachdem der Reaktor an dem Gehäuse befestigt wurde, und (c) einen Zustand zeigt, in dem eine Spannung auf jeweilige Teile ausgeübt wird, wenn sich die Temperatur erhöht.
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4 ist eine schematische Zeichnung einer Reaktor-Sicherungsstruktur des Standes der Technik, die einen Zustand zeigt, in dem eine Spannung auf einen Reaktor und ein Gehäuse ausgeübt wird, wenn sich die Temperatur erhöht.
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5 ist eine schematische Zeichnung, die einen Zustand zeigt, in dem eine Spannung auf den Reaktor und das Gehäuse ausgeübt wird, wenn sich die Temperatur in der Reaktor-Sicherungsstruktur der ersten Ausführungsform erhöht.
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6 ist eine Querschnittsansicht, die 1(b) entspricht und einen Zustand zeigt, in dem eine Spannung auf jeweilige Teile ausgeübt wird, wenn sich die Temperatur in der Reaktor-Sicherungsstruktur gemäß der ersten Ausführungsform erhöht.
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7 ist eine schematische Ansicht, die zwei Beispiele zeigt, in denen die Positionen der Befestigung einer Stütze auf der einen Seite und einer Stütze auf der gegenüberliegenden Seite bezüglich des Gehäuses in der Reaktor-Sicherungsstruktur gemäß der ersten Ausführungsform verschieden sind.
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8 ist eine Querschnittsansicht, die eine Reaktor-Sicherungsstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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9 ist eine Zeichnung, wobei ein Teil einer Reaktor-Sicherungsstruktur einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von oben betrachtet dargestellt ist.
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10 ist eine Querschnittsansicht einer Reaktor-Sicherungsstruktur gemäß der dritten Ausführungsform, in der (a) einen Zustand zeigt, bevor der Reaktor an dem Gehäuse befestigt wird, und (b) einen Zustand zeigt, nachdem der Reaktor an dem Gehäuse befestigt wurde.
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11 ist eine Querschnittsansicht, die 10(b) entspricht und einen Zustand zeigt, in dem eine Spannung auf jeweilige Teile ausgeübt wird, wenn sich in der Reaktor-Sicherungsstruktur gemäß der dritten Ausführungsform die Temperatur erhöht.
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Beste Modi zum Durchführen der Erfindung
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[Erste Ausführungsform der Erfindung]
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Bezug nehmend jetzt auf 1 bis 6 ist nachfolgend eine erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Wie es in 1(b) gezeigt ist, ist eine Reaktor-Sicherungsstruktur 10 der vorliegenden Ausführungsform eine Reaktor-Sicherungsstruktur vom so genannten schwimmenden Typ, wobei der Reaktor an einem Gehäuse in einem Zustand befestigt ist, in dem eine Bodenfläche des Reaktors zu der oberen Oberfläche des Gehäuses beabstandet ist. Was dies betrifft, so kann jedoch der Reaktor in einem Zustand an dem Gehäuse befestigt sein, in dem sich die Bodenfläche des Reaktors in Anlage an die obere Oberfläche des Gehäuses befindet. Ferner kann ein Raum zwischen dem Gehäuse und dem Reaktor mit einem Harz ausgefüllt sein.
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Die Reaktor-Sicherungsstruktur 10 umfasst einen Reaktor 12 und ein Invertergehäuse 14. Der Reaktor 12 umfasst einen in 6 gezeigten Kernkörper 16, der weiter unten beschrieben ist, und eine Wicklung 20, die, durch einen Harzabschnitt 18 getrennt, um den Kernkörper 16 gewickelt ist. Der Kernkörper 16 ist in einer solchen Weise ausgelegt, dass beide Endabschnitte von zwei Segmentkernen 22 (6), die jeweils U-förmig sind, über eine nicht magnetische Spaltplatte 24 (6) in einer Draufsicht, betrachtet von oben in 1 und 6, fest miteinander verbunden sind. Die Spaltplatte 24 ist zum Beispiel aus einer Keramik oder einem Harz gebildet. Mit anderen Worten, Endabschnitte der zwei Segmentkerne 22 auf jeweils einer Seite sind durch Verbinden mit einem Klebemittel, das auf beide Oberflächen der Spaltplatte 24 aufgebracht ist, befestigt, und Endabschnitte der zwei Segmentkerne 22 auf jeweils einer gegenüberliegenden Seite sind durch Verbinden mit dem Klebemittel, das auf beide Oberflächen einer weiteren Spaltplatte (nicht gezeigt) aufgebracht ist, befestigt. Ferner ist der gesamte Kernkörper 16 ringförmig ausgebildet. Die jeweiligen Segmentkerne 22 sind aus Presspulver-Magnetkernen gebildet, die durch Pressen und Formen von Pulver eines Metalls wie etwa Eisen oder Pulver eines weichmagnetischen Materials aus Metalloxid hergestellt. Jedoch können die jeweiligen Segmentkerne 22 auch aus einem mehrschichtigen Körper, der mehrere übereinander angeordnete Platten aus einem magnetischen Metall wie etwa magneto-elektrische Stahlplatten umfasst, hergestellt sein. Ferner ist der Kernkörper 16 so geformt, dass er vollständig von einem Harzabschnitt 18 überdeckt ist, um dadurch einen in Harz eingebetteten Kern 26 zu bilden, der insgesamt ein ringförmiges Kernelement ist.
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Ferner sind, wie es in 1 und 2 gezeigt ist, I-förmige Abschnitte 28, die den in Harz eingebetteten Kern 26 bilden und auf die die Wicklungen 20 gewickelt sind, an zwei Positionen auf jeweiligen Seiten in der Breitenrichtung des in Harz eingebetteten Kerns 26 (die Richtung von vorn nach hinten in 1, die Querrichtung in 2) angeordnet (nur einer der I-förmigen Abschnitte 28 ist in 2 gezeigt), und Enden der Wicklungen 20 auf einer Seite sind miteinander verbunden. Eine Stütze 30 auf einer Seite und eine Stütze 32 auf einer gegenüberliegenden Seite sind jeweils an zwei Positionen befestigt, die in der axialen Richtung zu jeweiligen Seiten der jeweiligen Wicklungen 20 des in Harz eingebetteten Kerns 26 versetzt sind; das heißt an insgesamt vier Positionen.
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Wie es in 1(a) gezeigt ist, sind die Stütze 30 auf der einen Seite und die Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite durch Biegen von Metallplatten in eine L-Form im Querschnitt gebildet und weisen vertikale Plattenabschnitte 34, 36 und horizontale Plattenabschnitte 38, 40 auf. Ferner sind in dem in Harz eingebetteten Kern 26 Befestigungsabschnitte 42, 44 einstückig an zwei Positionen ausgebildet, die in der axialen Richtung zu jeweiligen Seiten der Wicklungen 20 versetzt sind; das heißt, an insgesamt vier Positionen, und die Stütze 30 auf der einen Seite und die Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite sind an einem der Befestigungsabschnitte 42 bzw. an einem der Befestigungsabschnitte 44 befestigt. Mit anderen Worten, in dem in Harz eingebetteten Kern 26 ist ein Endabschnitt (oberer Endabschnitt in 1) des vertikalen Plattenabschnitts 34 der Stütze 30 auf der einen Seite mit dem Befestigungsabschnitt 42 auf der einen Seite, der an einem Abschnitt angeordnet ist, der in der axialen Richtung zu der einen Seite (der linken Seite in 1) der Wicklung 20 versetzt ist, angeordnet. Ferner ist in dem in Harz eingebetteten Kern 26 ein Endabschnitt des vertikalen Plattenabschnitts 36 der Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite mit dem Befestigungsabschnitt 44 auf der gegenüberliegenden Seite, der an einem Abschnitt angeordnet ist, der in der axialen Richtung zu der gegenüberliegenden Seite (der rechten Seite in 1) der Wicklung 20 versetzt ist, angeordnet. Ferner sind die Stütze 30 auf der einen Seite und die Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite an Positionen angeordnet, die zu jeweiligen Seiten in der Breitenrichtung (der Querrichtung in 2) bezüglich des in Harz eingebetteten Kerns 26 versetzt sind, wie es in 2 gezeigt ist. Mit anderen Worten, die Stütze 30 auf der einen Seite ist an einer Position angeordnet, die Stütze 30 auf der einen Seite ist an einer Position angeordnet, die sich näher an der Mitte des Reaktors 12 in der Breitenrichtung befindet, und die Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite ist an der Außenseite des Reaktors 12 in der Breitenrichtung angeordnet.
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Die horizonalen Plattenabschnitte 38, 40 der jeweiligen Stützen 30, 32 erstrecken sich horizontal zueinander in der axialen Richtung der Wicklung 20, und, wie es in 1(b) und 2 gezeigt ist, entfernte Endabschnitte der horizontalen Plattenabschnitte 38, 40, welche die Endabschnitte der jeweiligen Stützen 30, 32 auf der anderen Seite sind, überdecken teilweise die obere Oberfläche des Invertergehäuses 14. Das Invertergehäuse 14 ist aus einer Aluminiumlegierung gebildet. Das Invertergehäuse 14 nimmt stabil einen Inverter, nicht gezeigt, und den Reaktor 12 auf. Das Gehäuse, in dem der Reaktor 12 befestigt ist, ist nicht auf das Invertergehäuse 14 dieses Beispiels beschränkt, sondern es ist auch ein Fall anwendbar, in dem nur zum Beispiel der Reaktor 12 stabil aufgenommen ist.
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Ferner weist das Invertergehäuse 14 eine Vertiefung 46 auf, die sich nach unten bezüglich beider Seiten davon in der Breitenrichtung erstreckt und mittig in der Breitenrichtung angeordnet ist. In dem Invertergehäuse 14 überdeckt der horizontale Plattenabschnitt 38 der Stütze 30 auf der einen Seite eine erste Befestigungsfläche 48, die eine Bodenfläche der Vertiefung 46 ist, in der horizontalen Richtung teilweise, und in dem Invertergehäuse 14 überdeckt der horizontale Plattenabschnitt 40 der Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite eine zweite Befestigungsfläche 50, die an einer höheren Position als die Bodenfläche der Vertiefung 46 angeordnet ist, in der horizontalen Richtung teilweise.
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Der entfernte Endabschnitt des horizontalen Plattenabschnitts 38 der Stütze 30 auf der einen Seite überdeckt teilweise die erste Befestigungsfläche 48 des Invertergehäuses 14 als ein Gegenelement, um einen Überlappungsabschnitt 52 auf der einen Seite zu bilden. Ferner überdeckt der entfernte Endabschnitt des horizontalen Plattenabschnitts 40 der Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite teilweise die zweite Befestigungsfläche 50 des Invertergehäuses 14, um einen Überlappungsabschnitt 54 auf der gegenüberliegenden Seite zu bilden. Teile des Überlappungsabschnitts 52 auf der einen Seite und des Überlappungsabschnitts 54 auf der gegenüberliegenden Seite sind, betrachtet in der zu der überlappten Oberfläche des Überlappungsabschnitts 52 auf der einen Seite und des Überlappungsabschnitts 54 auf der gegenüberliegenden Seite senkrechten Richtung, in demselben Bereich (dem durch einen Pfeil a in 1(b) gezeigten Bereich) in der Längsrichtung (der Querrichtung in 1, der vertikalen Richtung in 2) des I-förmigen Abschnitts 28, auf den die Wicklung 20 gewickelt ist, angeordnet; das heißt, betrachtet in der Richtung von oben nach unten in 1 oder der Richtung von vorn nach hinten in 2, in einer Draufsicht.
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Daher sind Schrauben 56, die in die horizontalen Plattenabschnitte 38, 40 eingeführt sind, in Schraubenlöchern befestigt und mit ihnen verbunden, die in der ersten Befestigungsfläche 48 und der zweiten Befestigungsfläche 50 ausgebildet sind, wobei die entfernten Endabschnitte der horizontalen Plattenabschnitte 38, 40 der jeweiligen Stützen 30, 32 die obere Oberfläche des Invertergehäuses 14 direkt teilweise überdecken. In diesem Fall sind ein erster Befestigungsabschnitt 58, der als ein Befestigungsabschnitt der Schraube 56 dient, die den Überlappungsabschnitt 52 auf der einen Seite mit dem Invertergehäuse 14 verbindet, an einer Verbindungsseite an einem Ende (der rechten Seite in 1, der oberen Seite in 2) der Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite in der Längsrichtung des I-förmigen Abschnitts 28 angeordnet. Ferner ist ein zweiter Befestigungsabschnitt 60, der als ein Befestigungsabschnitt der Schraube 56 dient, die den Überlappungsabschnitt 54 auf der gegenüberliegenden Seite mit dem Invertergehäuse 14 verbindet, auf einer Verbindungsseite an einem Ende (die linke Seite in 1, die untere Seite in 2) der Stütze 30 auf der einen Seite in der Längsrichtung des I-förmigen Abschnitts 28 vorgesehen.
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Gemäß der auf diese Weise ausgelegten Reaktor-Sicherungsstruktur 10 wird verhindert, dass eine übermäßige Zugkraft von dem Wandergehäuse 14 auf den Reaktor 12 übertragen wird, selbst wenn die Längenausdehnungskoeffizienten des Invertergehäuses 14 und der Komponente des Reaktors 12 verschieden sind. Vor der Beschreibung davon werden nachfolgend Nachteile der Reaktor-Sicherungsstruktur des Standes der Technik beschrieben. 3 ist eine Querschnittsansicht einer Reaktor-Sicherungsstruktur des Standes der Technik, in der (a) einen Zustand zeigt, bevor ein Reaktor 12 an einem Invertergehäuse 14 befestigt wird, (b) einen Zustand zeigt, nachdem der Reaktor 12 an dem Invertergehäuse 14 befestigt wurde, und (c) einen Zustand zeigt, in dem bei einer Temperaturerhöhung Spannungen auf alle Teile übertragen werden. 4 ist eine schematische Zeichnung der Reaktor-Sicherungsstruktur des Standes der Technik, die einen Zustand zeigt, in dem bei einer Temperaturerhöhung Spannungen auf den Reaktor 12 und das Invertergehäuse 14 ausgeübt werden.
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Wie es in 3 gezeigt ist, ist in der Reaktor-Sicherungsstruktur des Standes der Technik der Reaktor 12 an dem aus einer Aluminiumlegierung gebildeten Invertergehäuse 14 befestigt. Wie es in 3(a) gezeigt ist, sind in einem in Harz eingebetteten Kern 26, der durch Umformen des Kernkörpers mit einem Harz gebildet ist, eine Stütze 62 auf der einen Seite und eine Stütze 64 auf der gegenüberliegenden Seite, die jeweils einen L-förmigen Querschnitt besitzen, mit Abschnitten verbunden, die zu jeweiligen Seiten eines I-förmigen Abschnitts 28, auf den eine Wicklung 20 gewickelt ist, in der axialen Richtung versetzt sind.
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Horizontale Plattenabschnitte 38, 40, die sich in der horizontalen Richtung der jeweiligen Stützen 62, 64 erstrecken, erstrecken sich in der Richtung weg von dem I-förmigen Abschnitt 28. Wie es in 3(b) gezeigt ist, ist der Reaktor 12 durch Befestigungsschrauben 56 in den jeweiligen Stützen 62, 64 an dem Invertergehäuse 14 befestigt und damit verbunden. Im Falle der Struktur des Standes der Technik sind ein Überlappungsabschnitt 52a auf der einen Seite, der ein Überlappungsabschnitt zwischen der Stütze 62 auf der einen Seite und dem Invertergehäuse 14 ist, und ein Überlappungsabschnitt 54a auf der gegenüberliegenden Seite, der ein Überlappungsabschnitt zwischen der Stütze 64 auf der gegenüberliegenden Seite und dem Invertergehäuse 14 ist, in einem Bereich angeordnet, der in der Längsrichtung des I-förmigen Abschnitts 28 versetzt ist. Ferner ist der Längenausdehnungskoeffizient eines Kernkörpers 16 (3(c)), der den Reaktor 12 bildet, kleiner als der Längenausdehnungskoeffizient des Invertergehäuses 14. In 3(a), (b) befinden der Reaktor 12 und das Invertergehäuse 14 beide auf Normaltemperatur.
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In dem Fall der Struktur des Standes der Technik, wie sie in 3(c) gezeigt ist, ist bei einem Temperaturanstieg aufgrund der unterschiedlichen Längenausdehnungskoeffizienten der Betrag der Längenausdehnung des Invertergehäuses 14 groß und der Betrag der Längenausdehnung des Kernkörpers 16 klein. Wenn zum Beispiel die Temperaturen des Reaktors 12 und des Invertergehäuses 14 auf einen Wert erhöht sind, der über der Normaltemperatur liegt, ist die Ausdehnung des Invertergehäuses 14 größer als die Ausdehnung zwischen den Verbindungsabschnitten der zwei Stützen 62, 64 auf jeweiligen Seiten der Wicklung 20 des in Harz eingebetteten Kerns 26. Daher wird von dem Invertergehäuse 14 über die Stützen 62, 64 eine Zugkraft auf den Reaktor 12 ausgeübt. In diesem Fall, wenn Abschnitte zwischen zwei Segmentkernen 22 und einer Spaltplatte 24, durch Spaltverbindungsabschnitten in dem I-förmigen Abschnitt, der den Reaktor 12 bildet, verbunden sind, kann, wenn die Bindungskraft klein ist, eine Trennung an den Spaltverbindungsabschnitten nicht ausgeschlossen werden.
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Mit anderen Worten, wenn aufgrund des Temperaturanstiegs der Abstand zwischen zwei Punkten P, Q des Invertergehäuses 14 von L1 nach L2 vergrößert wird, wird der Reaktor 12 durch die mit den Punkten P und Q verbundenen Stützen 62, 64 in die Längsrichtung des I-förmigen Abschnitts 28 gezogen, wie es in einer schematischen Zeichnung in 4 gezeigt ist. Daher kann eine große Zugkraft nicht ausgeschlossen werden.
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Im Gegensatz dazu ist in dem vorliegenden Beispiel, wie es in der schematischen Zeichnung in 5 gezeigt ist, der erste Befestigungsabschnitt 58, der die Stütze 30 auf der einen Seite mit dem Invertergehäuse 14 verbindet, eine Verbindungsseite an einem Ende (die rechte Seite in 5) der Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite in der Längsrichtung des I-förmigen Abschnitts 28 vorgesehen, und der zweite Befestigungsabschnitt 60, der die Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite mit dem Invertergehäuse 14 verbindet, ist auf einer Verbindungsseite an einem Ende (die linke Seite in 5) der Stütze 30 auf der einen Seite in der Längsrichtung des I-förmigen Abschnitts 28 vorgesehen. Daher wird, wenn sich aufgrund des Temperaturanstiegs der Abstand zwischen den Punkten P, Q des Invertergehäuses 14 von L1 auf L2 vergrößert, durch die Stützen 30, 32, die mit den Punkten P und Q verbunden sind, eine Druckkraft in der Längsrichtung des I-förmigen Abschnitts 28 auf den Reaktor 12 ausgeübt. Auf diese Weise kann, wenn der Längenausdehnungskoeffizient des Invertergehäuses 14 größer als der Längenausdehnungskoeffizient des Reaktors 12 ist, die Druckkraft von dem Invertergehäuse 14 auf den Reaktor 12 ausgeübt werden, wenn die Temperatur ansteigt, so dass die Erzeugung der Zugkraft in dem Reaktor 12 weiter wirkungsvoll verhindert werden kann.
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Eine weitere ausführliche Beschreibung ist nachfolgend mit Bezug auf 6 gegeben. In diesem Beispiel sind Teile des Überlappungsabschnitts 52 auf der einen Seite und des Überlappungsabschnitts 54 auf der gegenüberliegenden Seite in demselben Bereich in der Längsrichtung des I-förmigen Abschnitts 28 vorgesehen. Daher wird durch Befestigen und Verbinden der Stützen 30, 32 an geeigneten Positionen innerhalb desselben Bereichs der jeweiligen Überlappungsabschnitte 52, 54 in der Längsrichtung des I-förmigen Abschnitts 28 die Übertragung einer übermäßigen Zugkraft von dem Invertergehäuse 14 auf den Reaktor 12, wenn die Temperatur ansteigt, verhindert, selbst wenn die Längenausdehnungen des Invertergehäuses 14 und einer Komponente des Reaktors 12 verschieden sind.
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Insbesondere ist in diesem Beispiel der erste Befestigungsabschnitt 58 auf einer Verbindungsseite an einem Ende der Stütze 32 auf der zweiten Seite in der axialen Richtung der Wicklung 20 vorgesehen, und der zweite Befestigungsabschnitt 60, der den Überlappungsabschnitt 54 auf der gegenüberliegenden Seite mit dem Invertergehäuse 14 verbindet, ist auf einer Verbindungsseite an einem Ende der Stütze 30 auf der einen Seite in der axialen Richtung der Wicklung 20 vorgesehen. Daher neigen, wenn das Invertergehäuse 14 aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist, ein Teil des Kernkörpers 16 aus einem Metall wie etwa Eisen gebildet ist, und der Längenausdehnungskoeffizient des Invertergehäuses 14 größer als der Längenausdehnungskoeffizient der Komponente des Reaktors 12 ist, selbst wenn das Invertergehäuse 14 und der Reaktor 12 dadurch, dass die Temperatur durch eine Leistungsverteilung zu der Spule 20 erhöht wird, thermisch um unterschiedliche Längenausdehnungsbeträge gedreht werden, die Enden der Stütze 30 auf der einen Seite und der Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite dazu, sich anzunähern, so dass eine Druckkraft auf den Reaktor 12 ausgeübt wird. In diesem Fall wird eine Druckbelastung in der zu der Richtung der Drehung des Invertergehäuses 14 entgegengesetzten Richtung auf den Reaktor 12 übertragen. Daher wird in diesem Beispiel, selbst wenn der Reaktor 12 mehrere Segmentkerne 22 und die Spaltplatte 24, die fest zwischen den jeweiligen Segmentkernen 22 eingebunden ist, umfasst, eine Trennung der Spaltbildungsabschnitte zwischen den Segmentkernen 22 und der Spaltplatte 24 wirksam verhindern.
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In diesem Beispiel ist das Invertergehäuse 14 aus einer Aluminiumlegierung gebildet. Jedoch kann das Invertergehäuse 14 aus einem Metall mit einem Längenausdehnungskoeffizienten gebildet sein, der größer als der des Materials der Komponente des Reaktors 12 ist, statt aus der Aluminiumlegierung. Ferner können die Stütze 30 auf der einen Seite und die Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite, die auf jeweiligen Seiten der Wicklung 20 des I-förmigen Abschnitts 28 angeordnet sind, in der Draufsicht auf derselben Seite der Wicklung 20, statt in der Draufsicht an den zu den jeweiligen Seiten der Wicklung 20 versetzten Positionen angeordnet sein. Ferner können wenigstens Teile des Überlappungsabschnitts 52 auf der erste Seite und des Überlappungsabschnitts 54 auf der gegenüberliegenden Seite so vorgesehen sein, dass sie sich in der Draufsicht überlappen, indem Befestigungsoberflächen für die Stützen 30, 32 an den gleichen Positionen in der Draufsicht des Invertergehäuses 14 und an unterschiedlichen Positionen in der vertikalen Richtung vorgesehen sind.
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7 ist eine schematische Zeichnung, die zwei Beispiel zeigt, in denen die Befestigungspositionen der Stütze 30 auf der einen Seite und der Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite bezüglich des Invertergehäuses 14 in der Reaktor-Sicherungsstruktur gemäß der ersten Ausführungsform verschieden sind. In 7(a) sind ein erster Befestigungsabschnitt P der Stütze 30 auf der einen Seite an dem Invertergehäuse 14 und ein zweiter Befestigungsabschnitt Q der Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite an dem Invertergehäuse 14 auf jeweiligen Seiten des Invertergehäuses 14 bezüglich einer Mitte O in der Längsrichtung (der Querrichtung in 7(a)) angeordnet. In 7(b) sind der erste Befestigungsabschnitt P der Stütze 30 auf der einen Seite an dem Invertergehäuse 14 und der zweite Befestigungsabschnitt Q der Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite an dem Invertergehäuse 14 auf nur einer Seite des Invertergehäuses 14 bezüglich der Mitte O in der Längsrichtung (der Querrichtung in 7(b)) angeordnet. Auf diese Weise können in der ersten Ausführungsform die Befestigungsabschnitte an unterschiedlichen Positionen bezüglich der Mitte O des Invertergehäuses 14 in der Längsrichtung angeordnet sein. Jedoch werden im Fall der 7(b), wenn der Abstand zwischen P und Q bei einer Temperaturerhöhung vergrößert wird, Kräfte unterschiedlichen Betrages und in der gleichen Längsrichtung des I-förmigen Abschnitts 28 ausgeübt; die Druckkraft wird auf den Reaktor 12 ausgeübt, jedoch kann deren Betrag verringert sein. Im Gegensatz dazu wird in dem in 7(a) gezeigten Fall eine Kraft in der entgegengesetzten Richtung in der Längsrichtung des I-förmigen Abschnitts 28 ausgeübt, der somit zusammengedrückt wird, wenn die Temperatur erhöht wird, so dass leicht eine große Druckkraft auf den Reaktor 12 ausgeübt wird.
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[Zweite Ausführungsform der Erfindung]
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8 ist eine Querschnittsansicht, die eine Reaktor-Sicherungsstruktur 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In diesem Beispiel ist wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform der Überlappungsabschnitt 52 auf der einen Seite zwischen der Stütze 30 auf der einen Seite und dem Invertergehäuse 14 an derselben Position wie der Überlappungsabschnitt 54 auf der gegenüberliegenden Seite zwischen der Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite und dem Invertergehäuse 14 in der vertikalen Richtung vorgesehen und von da in die Richtung der Breite des Reaktors 12 (der Richtung von vorn nach hinten in 8) versetzt. Ferner ist der erste Befestigungsabschnitt 52, der den Überlappungsabschnitt 52 auf der einen Seite mit dem Inverterabschnitt 14 auf der Verbindungsseite an dem einem Ende (der rechten Seite in 8) der Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite in der Längsrichtung des I-förmigen Abschnitts 28, der den Reaktor 12 bildet und auf den die Wicklung 20 gewickelt ist, verbindet, angeordnet. Ferner ist der zweite Befestigungsabschnitt 60, der den Überlappungsabschnitt 54 auf der gegenüberliegenden Seite mit dem Invertergehäuse 14 verbindet, auf einer Verbindungsseite an einem Ende (der linken Seite in 8) der Stütze 30 auf der einen Seite in der Längsrichtung des I-förmigen Abschnitts 28 angeordnet. Weitere Konfigurationen und Vorteile sind gleich wie jene in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform.
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[Dritte Ausführungsform der Erfindung]
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9 ist eine Zeichnung von einem Teil der Reaktor-Sicherungsstruktur 10 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, betrachtet von oben. 10 ist eine Querschnittsansicht einer Reaktor-Sicherungsstruktur 10 gemäß der dritten Ausführungsform, in der (a) einen Zustand zeigt, bevor der Reaktor 12 an dem Invertergehäuse 14 befestigt wird, und (b) einen Zustand zeigt, nachdem der Reaktor 12 an dem Invertergehäuse 14 befestigt wurde. 11 ist eine Querschnittsansicht, die 10(b) entspricht und die einen Zustand zeigt, in dem eine Spannung auf jeweilige Teile in der Reaktor-Sicherungsstruktur gemäß der dritten Ausführungsform ausgeübt wird, wenn die Temperatur zunimmt.
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In diesem Beispiel sind, wie es in den 9, 10(a) und 10(b) gezeigt ist, Abschnitte an einem Ende der Stütze 30 auf der einen Seite und der Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite auf einer Seite (der rechten Seite in 9) in Richtung der Breite der Wicklung 20 des Reaktors 12 an zu den jeweiligen Seiten in der axialen Richtung der Wicklung 20 (der vertikalen Richtung in 9, den Querrichtungen in den 10(a) und (b)) versetzten Abschnitten verbunden. Ferner überlappt der horizontale Plattenabschnitt 38, der der weitere Abschnitt der Stütze 30 auf der einen Seite ist, die obere Oberfläche des Invertergehäuses 14, so dass ein Überlappungsabschnitt 66 auf der einen Seite gebildet wird. Ferner überlappt der horizontale Plattenabschnitt 40, der der weitere Endabschnitt der Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite ist, die obere Oberfläche des horizontalen Plattenabschnitts 38 der Stütze 30 auf der einen Seite, so dass ein Überlappungsabschnitt 68 auf der gegenüberliegenden Seite gebildet ist.
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Daher sind Teile des Überlappungsabschnitts 66 auf der einen Seite und der Überlappungsoberfläche 68 auf der gegenüberliegenden Seite in demselben Bereich (der durch einen Pfeil β in 9 und 10(b) gezeigte Bereich) des I-förmigen Abschnitts 28, der den Reaktor 12 bildet, in der Längsrichtung (der vertikalen Richtung in 9, der Querrichtung in den 10(a) (b)), betrachtet in der zu der überlappten Oberfläche des Überlappungsabschnitts 66 auf der einen Seite und des Überlappungsabschnitts 68 auf der gegenüberliegenden Seite (der Richtung von vorn nach hinten in 9, der Richtung von oben nach unten in den 10(a) und (b)), vorgesehen. Insbesondere können die Abschnitte an einem Ende der Stütze 30 auf der einen Seite und die Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite mit dem Reaktor 12 an weiteren Abschnitten wie der weiteren Seite (der linken Seite in 9) bezüglich der Wicklung 20 des Reaktors in der Richtung der Breite verbunden sein.
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Daher ist die Schraube 56 in Löcher eingeführt, die an Positionen angeordnet sind, die in einem Zustand ausgerichtet sind, in dem die Stütze 30 auf der einen Seite und die Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite einander überlappen, und ist befestigt in und verbunden mit einem Schraubenloch, das in der oberen Oberfläche des Invertergehäuses 14 ausgebildet ist. Mit anderen Worten, ein erster Befestigungsabschnitt, der den Überlappungsabschnitt 66 auf der einen Seite an dem Invertergehäuse 14 befestigt und mit diesem verbindet, und ein zweiter Befestigungsabschnitt, der den Überlappungsabschnitt 68 auf der gegenüberliegenden Seite an dem Invertergehäuse 14 befestigt und mit diesem verbindet, sind durch einen gemeinsamen Befestigungsabschnitt 70 gebildet. Mit anderen Worten, die Stütze 30 auf der einen Seite und die Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite sind zusammen an dem Invertergehäuse 14 befestigt und mit diesem verbunden.
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In diesem Beispiel ändert sich selbst dann, wenn das Invertergehäuse 14, das aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist, verlängert ist, der Abstand zwischen den Abschnitten an einem Ende der Stütze 30 auf der einen Seite und der Stütze 32 auf der gegenüberliegenden Seite, die mit jeweiligen Seiten des I-förmigen Abschnitts 28 verbunden sind, bei einer Temperaturerhöhung nicht, wie es in 11 gezeigt ist. Demzufolge ist die von dem Invertergehäuse 14 auf den Reaktor 12 ausgeübte Last Null. Daher wird verhindert, dass bei einem Temperaturanstieg, eine übermäßige Zugkraft von dem Invertergehäuse 14 auf den Reaktor 12 übertragen wird, selbst wenn ein Längenausdehnungsunterschied zwischen dem Invertergehäuse 14 und einer Komponente des Reaktors 12 vorhanden ist.
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Ferner können in diesem Beispiel ungünstige Zustände, die in den jeweiligen, oben beschriebenen Ausführungsformen beim Abfallen der Temperatur auftreten können, wirksam verhindert werden. Mit anderen Worten, Bezug nehmend jetzt auf 6, kann sich zum Beispiel in dem Fall der oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen das Invertergehäuse 14, das einen größeren Längenausdehnungskoeffizient besitzt, stärker zusammenziehen als der Reaktor 12, der einen kleineren Längenausdehnungskoeffizient besitzt, wenn die Temperatur auf einen Wert unterhalb der Normaltemperatur abfällt. In diesem Fall kann eine Zuglast einer gewissen Stärke von dem Invertergehäuse 14 über die jeweiligen Stützen 30, 32 auf den Reaktor 12 übertragen werden. Im Gegensatz dazu wird dem in 11 gezeigten Beispiel die Erzeugung der Zuglast in dem Reaktor 12 verhindert sowohl bei einem Temperaturanstieg als auch bei einem Temperaturabfall. Mit anderen Worten, die Erzeugung einer übermäßigen Zugkraft in dem Reaktor 12 wird sowohl bei dem Temperaturanstieg als auch bei dem Temperaturabfall verhindern. Ferner kann die Anzahl der zu befestigenden Schrauben 56 verringert und damit die Kosten wie etwa die Kosten für die Schrauben 56 oder die Kosten für den Zusammenbau gesenkt werden. Weitere Konfigurationen und Vorteile sind gleich wie jene der in der 1 bis 6 oben beschriebenen Ausführungsformen.
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Ferner ist eine Reaktor 12 – Befestigungsstruktur, in der der gesamte Teil des in Harz eingebetteten Kerns 26, der als Kernelement dient, ringförmig ist und die zwei Wicklungen 20 angeordnet sind, in den jeweiligen Ausführungsformen beschrieben. Jedoch begrenzt die vorliegende Erfindung den Reaktor nicht auf die oben beschriebene Konfiguration. Vielmehr kann die vorliegende Erfindung auch auf eine Struktur angewendet werden, in der der Reaktor an dem Gehäuse durch die Stütze auf der einen Seite und die Stütze auf der gegenüberliegenden Seite befestigt ist, die mit den jeweiligen Endabschnitten des Kernelements verbunden sind, das I-förmig ausgebildet ist.
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In den jeweiligen, oben beschriebenen Ausführungsformen können Abschnitte an einem Ende der jeweiligen Stützen 30, 32 direkt mit dem Kernkörper 16 verbunden werden (vgl. 6 und 11), statt mit den aus Harz gebildeten Befestigungsabschnitten 42, 44 verbunden zu sein. Mit anderen Worten, die jeweiligen, oben beschriebenen Ausführungsformen können auf die Struktur angewendet werden, in der die Stütze auf der einen Seite und die Stütze auf der gegenüberliegenden Seite direkt über den Befestigungsabschnitt mit dem Kernkörper verbunden sind, der nicht mit dem Harz ummantelt ist. In diesem Fall entspricht der insgesamt ringförmige oder I-förmige Kernkörper dem in den Ansprüchen beschriebenen Kernelement. Ferner ist es in dem Reaktor auch möglich, die aus einem Harz oder dergleichen gebildeten Befestigungsabschnitte nur an den mehreren Positionen der Abschnitte vorzusehen, die zu jeweiligen Seiten der Wicklung und zu Abschnitten auf einer Seite der Stützen an diese Befestigungsabschnitte versetzt sind.
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Die Reaktor-Sicherungsstruktur der jeweiligen, oben beschriebenen Ausführungsformen können durch Einbau in Hybridfahrzeuge, die einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor besitzen, die als Leistungsquellen eingebaut sind, Elektrofahrzeuge mit dem Elektromotor als eine Antriebsquelle oder Elektrofahrzeuge wie etwa Brennstoffzellenfahrzeuge oder dergleichen verwendet werden, und darüber hinaus können die Reaktor-Sicherungsstrukturen für andere Anwendungen als Fahrzeuge verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Reaktor-Sicherungsstruktur
- 12
- Reaktor, 14 Invertergehäuse, 16 Kernkörper
- 18
- Harzabschnitt
- 20
- Wicklung
- 22
- Segmentkern
- 24
- Spaltplatte
- 26
- in Harz eingebetteter Kern
- 28
- I-förmiger Abschnitt
- 30
- Stütze auf der einen Seite
- 32
- Stütze auf der gegenüberliegenden Seite
- 34, 36
- vertikaler Plattenabschnitt
- 38, 40
- horizontaler Plattenabschnitt
- 42, 44
- Befestigungsabschnitt
- 46
- Vertiefung
- 48
- erste Befestigungsfläche
- 50
- zweite Befestigungsfläche
- 52, 52a
- Überlappungsabschnitt auf der einen Seite
- 54
- Überlappungsabschnitt auf der gegenüberliegenden Seite
- 56
- Schraube
- 58
- erster Befestigungsabschnitt
- 60
- zweiter Befestigungsabschnitt
- 62
- Stütze auf der einen Seite
- 64
- Stütze auf der gegenüberliegenden Seite
- 66
- Überlappungsabschnitt auf der einen Seite
- 68
- Überlappungsabschnitt auf der gegenüberliegenden Seite
- 70
- Befestigungsabschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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