JP2010045111A

JP2010045111A - リアクトル集合体

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Publication number: JP2010045111A
Application number: JP2008207175A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Futai; 和彦二井
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2008-08-11
Filing date: 2008-08-11
Publication date: 2010-02-25
Anticipated expiration: 2028-08-11
Also published as: JP5288326B2

Abstract

【課題】昇圧及び降圧動作に加えて、ソフトスイッチングを行えると共に、部品点数が少なく、組立作業性に優れるリアクトル集合体を提供する。
【解決手段】リアクトル集合体1Aは、巻線11wを巻回してなるコイル11と、このコイル11が配置される環状コア10とを有する平滑用リアクトル(主リアクトル)2Aと、筒状コア30を具える共振用リアクトル(副リアクトル)3Aとを具える。コイル11を形成する巻線11wの一端側が延長されており、この延長部分(渡り部11c)の外周を覆うように筒状コア30が配置される。巻線11wの両端部11e、及び渡り部11cの中間部にそれぞれ端子部材14a,14b,14cが取り付けられる。巻線11w及び端子部材14bを両リアクトル2A,3Aで共通に利用することで、部品点数の削減、端子部材の取り付け作業の削減を実現する。
【選択図】図1

Description

本発明は、ハイブリッド自動車などの車両に搭載される車載DC-DCコンバータといった電力変換装置の構成部品に好適なリアクトル集合体に関するものである。特に、部品点数が少なく、組立作業性に優れるリアクトル集合体に関する。

モータを駆動源や回生時の発電源に利用するハイブリッド自動車や電気自動車といった車両の車載部品として、モータと電源との間で昇圧動作や降圧動作を行う電力変換装置がある。電力変換装置は、一般に、直流電力の大きさを変えるコンバータと、直流電力と交流電力とを相互に変換させるインバータとを具える。

コンバータは、通常、ON/OFFのスイッチング動作を行うトランジスタといったスイッチング素子と、スイッチング動作により発生する交流電流を平滑化する平滑用リアクトル(インダクタ)と、発生した交流電圧を平滑化するコンデンサとを具える。近年、ハイブリッド自動車などに具える電源は、高周波化による部品の小型化が検討されている。上記スイッチング動作は、高周波化するとスイッチング損失が増大するため、この損失を低減できるようにスイッチング損失が少ないソフトスイッチングが望まれる。そこで、ソフトスイッチングを行えるように共振回路を具えるコンバータが検討されている(特許文献1,2)。共振回路は、共振用スイッチング素子及び共振用リアクトルを具える直列回路であり、上記平滑用リアクトルに並列に接続される。

平滑用リアクトルとして、図5(A)に示すように磁性材料からなる環状コア100と、巻線111を巻回してなり、環状コア100の外周に配置されるコイル110とを具えるリアクトルLが代表的である。環状コア100とコイル110との組合体は、リアクトルケース120に収納され、ケース120内に充填されたポッティング樹脂130により一体に固定される(図5(B))。共振用リアクトル(図示せず)は、円環状コアと、このコアに巻き付けられた巻線からなるコイルとを具えるもの、円筒状に巻かれた巻線からなるコイルと、コイルがつくる円筒空間及びコイルの外周に配置されるE-E型コアやE-I型コアとを具えるものが挙げられる。

平滑用リアクトル及び共振用リアクトルのコイルを形成する巻線の各端部111eは、通常、端子部材140a,140bが取り付けられ、これら端子部材140a,140bを介して電源などの外部装置に接続される。また、両リアクトルは、端子部材、及びボルトなどの固定部材を利用して接続される。

特開平07-241072号公報特開2003-033013号公報

上記従来のリアクトルを用いてソフトスイッチングを行う場合、(1)平滑用リアクトル及び共振用リアクトルの双方の作製に巻線を巻回する作業、(2)合計四つの巻線の端部にそれぞれ端子部材を取り付ける作業、(3)端子部材同士をボルトなどで接続する作業、が必要である。そのため、部品点数が多く、組立作業性が悪い、という問題がある。

そこで、本発明の目的は、ソフトスイッチングを行うことができ、かつ部品点数が少なく、組立作業性に優れるリアクトル集合体を提供することにある。

本発明は、平滑用リアクトルのコイルを形成する巻線の一部を共振用リアクトルに利用する構成、つまり、一つのコイルを形成する巻線を二つのリアクトルで共用する構成とすることで、上記目的を達成する。具体的には、本発明リアクトル集合体は、巻線を巻回してなるコイルと、このコイルが配置される環状コアとを有する主リアクトルと、筒状コアを有する副リアクトルとを具える。上記コイルを形成する巻線は、その一端側が延長された延長部分を有する。そして、上記筒状コアは、上記延長部分の外周を覆うように配置される。

共振用リアクトルとして、図4(A)に示すように、直線状の導体(配線)40の外周を覆うように、磁性材料からなる筒状コア30を配置させ、上記導体40をインダクタンス成分として機能させる構成とすると、巻線の巻回作業を省略できる。しかし、この構成では、図4(A)に示すように導体40の両端部に端子部材141,142を別途取り付け、一方の端子部材(例えば、端子部材141)を図4(B)に示すように、平滑用のリアクトルLの一方の端子部材(例えば、端子部材140b)に接続する必要がある。従って、端子部材の数が従来と変わらず、接続作業も必要である。

これに対して、本発明リアクトル集合体は、主リアクトルに具えるコイルを形成する巻線の延長部分自体を副リアクトルのインダクタンス成分として機能させる。即ち、本発明の構成では、両リアクトルの巻線が連続している。そのため、本発明の構成では、両リアクトルに対して端子部材を取り付ける箇所を従来の4箇所から、コイルを形成する巻線において延長された一端部、及び巻線の他端部の双方、及び上記延長部分の中間部の合計3箇所に低減できる。この延長部分の中間部に取り付けられる端子部材が、平滑用リアクトルと共振用リアクトルとの双方に共通に利用される。従って、本発明の構成では、従来のリアクトルや図4に示す構成のように両リアクトルの巻線の端部に合計4つの端子部材を取り付け、そのうち各リアクトルの1つの端子部材同士を接続する必要がない。また、本発明の構成では、従来の共振用リアクトルのように巻線を巻回してコイルを形成する必要も無い。

上記構成を具える本発明リアクトル集合体によれば、(1)巻線の巻回作業を削減できる、(2)端子部材の数、両リアクトルを接続するボルトなどの数を削減できる、(3)端子部材の取り付け作業を削減できる上に、両リアクトルをボルトなどで接続する作業が不要である、(4)副リアクトルの形成が容易である、という種々の効果を奏することができる。従って、本発明リアクトル集合体は、主リアクトルを平滑用リアクトルとし、副リアクトルを共振用リアクトルとすることで、ソフトスイッチングを行うことが可能であり、かつ部品点数の低減、及び組立作業性の向上を図ることができる。

本発明リアクトル集合体は、3つの端子部材を具えた形態とすることができる。3つの端子部材は、巻線の他端部に接続される第1の端子部材、巻線において上記延長部分の中間部に接続される第2の端子部材、巻線において延長された一端部に接続される第3の端子部材が挙げられる。この形態では、第2の端子部材と第3の端子部材との間に筒状コアが配置される。

上記構成によれば、巻線の延長部分に第2の端子部材が取り付けられることで、第1の端子部材と第2の端子部材との間に存在するコイルが、主リアクトルのインダクタンス成分として機能し、第2の端子部材と第3の端子部材に存在する巻線の延長部分が副リアクトルのインダクタンス成分として機能する。このように巻線の延長部分に第2の端子部材を取り付け、かつ延長部分に筒状コアを配置させることで、平滑用リアクトルと共振用リアクトルとを容易に形成できる。

本発明リアクトル集合体において筒状コアは、一対の半割れ片を組み合わせて筒状に構成される形態が利用できる。特に、上記一対の半割れ片は、開閉可能なコアケースに、このケースの開閉に対応して各半割れ片の接合面間が開閉するように収納されていることが好ましい。

上記構成によれば、コアケースを開くと半割れ片間も開くため、この開口部分から巻線(延長部分)を挿入して半割れ片の凹部に巻線(延長部分)を配置可能であり、コアケースを閉じると半割れ片間も閉じるため、凹部に配置された巻線(延長部分)が筒状コアを貫通した状態を維持できる。即ち、上記構成によれば、コアケースを組み立てることで筒状コアを巻線の延長部分の外周に自動的に配置でき、リアクトル集合体の組立作業性に優れる。また、筒状コアがコアケースに収納されることで、コアを機械的に保護したり、耐候性を向上できる。更に、一対の半割れ片が一つのコアケースによって一体に取り扱えるため、上記構成は、ハンドリング性にも優れる。

本発明リアクトル集合体において主リアクトルと副リアクトルとは、一つのリアクトルケースに収納されており、これら両リアクトルが一体に樹脂モールドされた形態とすることができる。

上記構成によれば、樹脂モールドにより、副リアクトルにおける筒状コアとこのコアに挿入された巻線(延長部分)との位置を固定することができる。そのため、副リアクトルの所望の特性を安定して得られるだけでなく、位置を固定するための部材を別途用意しなくてよく、部品点数の低減、及び固定作業の省略が可能である。また、両リアクトルは、一つのリアクトルケースに収納できるように近接して配置されることで、設置スペースも低減できる。その他、この構成は、(1)二つのリアクトルを一体に取り扱えるため、ハンドリング性に優れる、(2)リアクトルケースを冷却ベースに固定することで両リアクトルが固定されるため、冷却ベースへの固定作業が容易である、(3)リアクトルケース及び樹脂モールドによりコアを補強したり、外部環境からコアやコイル、巻線の延長部分を保護できる、(4)モールド樹脂により、コイルと周囲の部材との間で絶縁を確保できる、(5)モールド樹脂により、振動による騒音を抑制できる、(6)リアクトルケースやモールド樹脂を放熱経路に利用することで放熱性を高められる、といった種々の効果を奏することができる。

本発明リアクトル集合体において主リアクトルは、リアクトルケースに収納されており、上記コアケースは、リアクトルケースに固定するための固定片を具えた形態とすることができる。

上記構成によれば、コアケースをリアクトルケースに固定することで、副リアクトルにおける筒状コアとこのコアに挿入された巻線(延長部分)との位置を固定でき、副リアクトルの所望の特性を安定して得られる。また、主リアクトルの巻線の一端側を適宜延長させて所望の位置に取り回すことで、リアクトルケースの任意の位置に副リアクトルを固定できるため、この構成は、副リアクトルの配置箇所の自由度が高い。また、主リアクトルはリアクトルケースに収納されることから、上述のように、コアの補強、外部環境からの保護、放熱性の向上といった効果を奏することができる。

本発明リアクトル集合体は、昇圧及び降圧動作に加えて、ソフトスイッチングを行う電力変換装置の構成部品に利用することができ、かつ部品点数が少なく、組立作業性に優れる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
＜実施形態1＞
図1(A)、(B)は、本発明リアクトル集合体の概略斜視図であり、(A)は、コアとコイルとの組合体、(B)は、この組合体がケースに収納された状態を示し、図1(C)は、本発明リアクトル集合体の回路図である。以下、図中の同一符号は同一名称物を示す。

リアクトル集合体1Aは、平滑用リアクトル(主リアクトル)2Aと、共振用リアクトル(副リアクトル)3Aとを具える。平滑用リアクトル2Aは、例えば、コンバータに具えるスイッチング素子のスイッチング動作により発生する交流電流を平滑化する。共振用リアクトル3Aは、上記スイッチング動作の損失を低減するためにソフトスイッチングに利用される。リアクトル集合体1Aの特徴とするところは、平滑用リアクトル2Aのコイル11を形成する巻線11wの一部を共振用リアクトル3Aのインダクタンス成分として利用するところにある。以下、各構成をより詳細に説明する。

[平滑用リアクトル]
平滑用リアクトル2Aは、環状コア10と、コア10のコイル巻回部に配置されるコイル11とを具える。

環状コア10は、一対の直方体状のコイル巻回部と、コイル11が配置されない一対の端部コア10eとを有し、離間して配置されるコイル巻回部を挟むように端部コア10eが配置されて閉ループ状に形成される。この環状コア10は、鉄や鋼などの鉄を含有する軟磁性材料からなる磁性体部10mとアルミナなどの非磁性材料からなるギャップ材(図示せず)とからなる。磁性体部10mは、複数のコア片を組み合わせて構成される。特に、コイル巻回部は、コア片とギャップ材とを交互に積層して構成される。各コア片は、軟磁性粉末の圧粉成形体や、複数の電磁鋼板を積層した積層体が利用できる。ギャップ材は、インダクタンスの調整のためにコア片間に設けられる隙間に配置される部材である。これらコア片及びギャップ材は、接着剤などで一体に接合される。コア片の分割数やギャップ材の個数は、平滑用リアクトル2Aが所望のインダクタンスとなるように適宜選択することができる。

コイル11は、1本の連続する巻線11wを巻回してなり、並列状態に配置された一対のコイル素子を具える。巻線11wは、銅製の平角線の表面にエナメル被覆を具える被覆線である。両コイル素子は、この被覆線をエッジワイズ巻きにして形成されており、巻返し部11rにより連結されている。巻線11wは、上記平角線以外に、断面が円形状、多角形状などの種々の形状のものを利用できる。

コイル11を形成する巻線の一端側が延長されており、この延長部分(以下、渡り部11cと呼ぶ)に、共振用リアクトル3Aを構成する筒状コア30が配置されている点、及び渡り部11cに端子部材(第2の端子部材)14bが取り付けられる点がリアクトル集合体1Aの最大の特徴である。

渡り部11cは、巻線11wの一端側を以下のように屈曲及び延伸させることで形成される。コイル11のターン形成面(上面)からコイルの軸方向と直交方向上方に巻線11wを引き延ばし、上記軸方向であってターン部分から遠ざかる方向にフラットワイズ曲げして延伸させる。次に、上記直交方向下方にフラットワイズ曲げして、コイルのターン形成面(下面)とほぼ同位置となるまで巻線11wを延伸させる。そして、上記軸方向であってターン部分から遠ざかる方向にフラットワイズ曲げして、更に巻線11wを延伸させることで渡り部11cが形成される。この渡り部11cにおいてコイル11の近傍部分(ターン部分から端子部材14bの接合箇所までの部分)は、主として平滑用リアクトル2Aの通電路に利用される。

環状コア10とコイル11との組合体には、インシュレータも設けられている。インシュレータは、コイル巻回部の外周を覆う筒状部(図示せず)と、コイル11の端面(コイルのターンが環状に見える面)に当接される枠状部16とを具える。筒状部は、半割れの角筒片同士を係合することでコイル巻回部の外周を容易に覆うことができる。枠状部16は、筒状部の両端部に対向配置され、コイル11の端面に当接する一対の矩形枠である。インシュレータは、ポリフェニレンサルファイド(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)などの絶縁材料が利用できる。

[リアクトルケース]
環状コア10とコイル11との組合体は、アルミニウム製のリアクトルケース12Aに収納される。リアクトルケース12A内には、ポッティング樹脂13が充填され、組合体は、渡り部11c及び巻線11の他方の端部11eを除いて樹脂13に覆われる。ポッティング樹脂には、エポキシ樹脂やウレタン樹脂、シリコーン樹脂を利用することができる。

環状コア10をリアクトルケース12Aに固定するには、ボルトといった締付部材を利用することが挙げられる。このボルトが貫通される貫通孔は、端部コア10eに設けたり、端部コア10eの上面に配置される固定用ステーに設けるとよい。前者の場合、固定用ステーが不要であり、部品点数が少ない。後者の場合、環状コア10に貫通孔を設けたことによる磁気特性の乱れが生じない。

[共振用リアクトル]
共振用リアクトル3Aは、筒状コア30と、上述した渡り部11cとを具える。

図2は、筒状コアの概略斜視図であり、(A)は、筒状コアがコアケースに収納されず露出された状態、(B)は、コアケースに収納された状態を示す。筒状コア30は、一方の開口部から他方の開口部に貫通した中空部を有する中空円筒状であり、一対の半円筒状(樋状)の半割れ片31a,31bを組み合わせて円筒状に構成される。筒状コア30の外形及び中空部の形状が円筒状であることで、磁気特性に優れる。筒状コア30の大きさ(厚さ、長さ、外径、中空部の内径)は、所望の磁気特性が得られるように適宜選択することができる。中空部は、上記渡り部11cが挿通可能な大きさを有する。

半割れ片31a,31bも軟磁性材料で構成される。特に、フェライト(酸化第二鉄を含む複合酸化物の焼結体)は、高周波における磁気特性に優れるため、10kHz以上、更に100kHz以上といった高周波数帯域においてコア損失が少なく、高周波回路の構成材料に好適に利用することができる。また、フェライトは、比較的安価であり、経済性にも優れる。

両半割れ片31a,31bの二つの接合面間にはそれぞれ、アルミナ板からなるギャップ材32が介在され、これら2つのギャップ材32により、接合面間に所定の隙間が存在する状態が維持される。ギャップ材32は、一方の半割れ片(ここでは半割れ片31b)の接合面に接着剤により固定されている。

半割れ片31a,31bは、絶縁性樹脂から構成されるコアケース33に収納されている。コアケース33は、各半割れ片31a,31bをそれぞれ収納する分割体33a,33bを具える。各分割体33a,33bはそれぞれ、半割れ片の外形に沿った半円筒状(樋状)であり、一方の半割れ片(ここでは半割れ片31a)の接合面、及びギャップ材32を露出させ、その他の部分を露出させない構成である。この構成により、分割体33a,33bを円筒状となるように組み立てると、半割れ片31aの接合面とギャップ材32とが接合されて、ギャップ材32を有する筒状コア30が組み立てられる。特にコアケース33は、分割体33a,33bの一部、具体的には中空部の軸方向に沿った縁部において外側の一方の縁部同士を連結部33cにより連結させ、外側の他方の縁部側が開口自在な構成である。つまり、コアケース33は、図2(B)に示すように、分割体33a,33bを開口させた状態とすると、C字状になる。また、コアケース33は、円筒状となるように閉じたとき、この状態を維持できるように、分割体33a,33bのそれぞれに一体成形された係合部(図示せず)を有する。係合部に代えて、締結帯やボルト・ナットなどを利用して、円筒状態を維持するようにしてもよい。係合部などを利用することで、接着剤や締結体などを用いることなく、半割れ片31a,31b同士を接合して、筒状に保持することができる。

また、コアケース33は、リアクトルケース12Aに筒状コア30を固定できるように、分割体33aの外周に、接線方向に延びるように配置されたフランジ部(固定片)34を具える。フランジ部34は、板状であり、固定用のボルト(図示せず)が貫通されるボルト孔34hを具える。ここでは、分割体33aの外周であって接合面から90°ずれた位置にフランジ部34を固定して、フランジ部34が開閉動作を阻害しないようにしている。

上記コアケース33に収納された筒状コア30は、平滑用リアクトル2Aのコイル11に繋がる巻線の渡り部11cが中空部を挿通した状態となるように、渡り部11cの外周に配置される。そして、渡り部11cをインダクタンス成分として機能させることで、共振用リアクトル3Aが構成される。

[端子部材]
巻線11wの両端部、つまり、延長された一方の端部(一端部)11eと、延長されていない他方の端部(他端部)11e、及び巻線11wの延長部分である渡り部11cの中間部にそれぞれ、端子部材14c,14a,14bが取り付けられる。各端子部材14a,14b,14cは、コイル11や渡り部11cに電力供給を行う電源などの外部装置(図示せず)が接続される導電部材であり、外部装置に接続される配線(図示せず)の端子部がボルト(図示せず)により取り付けられるため、ボルト孔14hを有する。また、各端子部材14a,14b,14cは、巻線11wが溶接される接合箇所を有する。溶接には、例えばTIG溶接などが好適に利用できる。

端子部材14a,14bは、導電性板を階段状に折り曲げ、更に、一端側を垂直に折り返してなる屈曲形状であり、折り返した一端側が巻線11wの接合箇所であり、他端側がボルト孔14hの形成箇所である。これら端子部材14a,14bは、絶縁性樹脂からなる端子台15に一体化されている。端子台15は、端子部材14a,14bのボルト孔14hに適合する位置にボルト穴15hを有する。この端子台15は、リアクトルケース12Aに固定される。端子部材14cは、中央部にボルト孔14hを有する導電性板である。

[リアクトル集合体の組立]
上記構成を具えるリアクトル集合体は、以下のようにして形成することができる。

まず、環状コア10とコイル11との組合体を形成する。
コア片やギャップ材を接着剤などで固定してコイル巻回部を形成し、この外周にインシュレータ(筒状部)を配置し、更にその外周にコイル11を配置する。コイル11は、巻線11wを巻回して別途作製しておく。また、所定の形状の渡り部11cを形成しておく。コイル11の端面をインシュレータ(枠状部16)及び端部コア10eで挟むようにコイル11に枠状部16及び端部コア10eを配置して、接着剤などで端部コア10eとコイル巻回部とを接合して、組合体を形成する。

次に、組合体をリアクトルケース12Aに収納した後、ケース12A内にポッティング樹脂13を充填する。このとき、渡り部11c及び巻線11の他方の端部11eは、図1(B)に示すように、ポッティング樹脂13から露出されるようにする。また、ポッティング樹脂13を充填した後、端子台15をリアクトルケース12Aに取り付ける。なお、端子台15をリアクトルケース12Aに取り付けた後、ポッティング樹脂13を充填してもよい。

次に、端子部材14a,14b,14cの接合箇所と、巻線の両端部11e、及び渡り部11cの一部とを溶接する。

そして、巻線の渡り部11cに筒状コア30を取り付ける。具体的には、コアケース33を開口させ、両分割体33a,33b(半割れ片31a,31b)の凹部で渡り部11cを覆うように筒状コア30を配置した後、ケース33を閉じる。その後、フランジ部34にボルトをねじ込み、コアケース33をリアクトルケース12Aに固定する。上記工程により、リアクトル集合体1Aが組み立てられる。

[効果]
上記構成を具えるリアクトル集合体1Aは、平滑用リアクトル2Aに具えるコイル11を構成する巻線11wを共振用リアクトル3Aに共通に利用することで、部品点数を削減することができる(図1(C))。また、リアクトル集合体1Aは、上記巻線11w(渡り部11c)と筒状コア30とにより共振用リアクトル3Aが構成されることで、巻線の巻回作業や端子部材の取り付け作業などを削減することができ、組立作業性に優れる。

特に、この形態に示す筒状コア30は、一対の半割れ片31a,31bの組合物である上に、開閉自在なコアケース33に収納させているため、コア自体の組み立て及び渡り部11cへの配置も容易である。また、この筒状コア30は、ギャップ材32を具えることで、所望の磁気特性を制御し易い。更に、この筒状コア30は、絶縁材料からなるコアケース33に収納されることで、巻線11との絶縁性を高められる上に、機械的に保護することができる。加えて、コアケース33にフランジ部34を具えることで、接着剤やネジなどを用いて、筒状コア30をリアクトルケース12Aに容易に固定できる。この固定により、筒状コア30が巻線11(渡り部11c)の長手方向に位置がずれることがなく、所望の特性を安定して得られる。

その他、リアクトル集合体1Aは、環状コア10とコイル11との組合体がリアクトルケース12Aに収納されると共に、ポッティング樹脂13により封止されることで、コア10の補強、組合体の外部環境からの保護、コイル11と周囲部材との間の絶縁性の向上、振動による騒音の低減、放熱性の向上、といった種々の効果を奏する。

＜変形例1-1＞
実施形態1では、コアケース33に収納された筒状コア30を説明したが、コアケース33を省略してもよい。この場合、渡り部11cの所定の位置に、両半割れ片31a,31bの凹部(内周面)で渡り部11cの外周を覆うように両片31a,31bを配置し、両片31a,31bの接合面同士を接着剤で接合する。接着剤に代えて、締結帯を利用したり、各半割れ片31a,31bにおいて磁気特性に影響の少ない箇所にボルト孔を設け、ボルト及びナットを利用したりして、両片31a,31bを一体にしてもよい。また、コアケース33を省略する場合、渡り部11cの外周を絶縁シートや絶縁紙といった絶縁材(図示せず)で覆ったり、絶縁製ボビンを配置すると、筒状コア30との間の絶縁性を高められる。渡り部11cの外周に配置した筒状コア30は、渡り部11cの長手方向にずれないように、例えば、フランジ部を具える]状の固定具(図示せず)を用いてリアクトルケース12Aに固定する。上記フランジ部にネジ孔を設けて、フランジ部とリアクトルケース12Aとをネジ止めしたり、接着剤を用いることで、フランジ部をケース12Aに固定できる。

＜変形例1-2＞
実施形態1では、一対の半割れ片を組み合わせて筒状となる筒状コア30を説明したが、筒状に一体成形された筒状コアや、C字状のように一部が切り欠かれた形状の筒状コアを利用することができる。一体成形された筒状コアは、渡り部の端部(巻線の一端部)に端子部材を溶接する前に、渡り部に挿通させることで、渡り部の外周に配置することができる。

＜変形例1-3＞
実施形態1では、共振用リアクトルに具える筒状コア30を一つとしているが、複数の筒状コアの集合体とし、この集合体を合わせることで所望の磁気特性を得る構成としてもよい。筒状コアの数が少ないと、筒状コアの準備時間や渡り部への配置時間が短くてすみ、組立作業性に優れる。一方、複数の筒状コアの集合体により共振用リアクトルを構成する場合、各筒状コアを小さくできることから、設置の自由度が大きく、渡り部の形状の自由度も大きくなる。

＜変形例1-4＞
実施形態1では、筒状コア30にギャップ材を有する構成を説明したが、ギャップを設けなくてもよいし、空気のみを存在させたエアギャップとしてもよい。エアギャップの場合、両半割れ片を組み合わせたときに半割れ片間に所望の隙間ができるようにコアケースに各半割れ片をそれぞれ固定すると、所望のギャップ距離を設けられる。ギャップ材を介在させると、所望のギャップ距離を維持し易い。

＜変形例1-5＞
実施形態1では、平滑用リアクトル2Aがリアクトルケース12Aに収納される構成を説明したが、ケース12Aを省略することができる。この場合、平滑用リアクトル2Aと共振用リアクトル3Aとを一体に樹脂モールドした構成とすると、両リアクトル2A,3Aを一体に取り扱える上に、両リアクトル2A,3Aの機械的保護や絶縁性の向上を図ることができる。樹脂モールドには、絶縁性樹脂、具体的には、エポキシ樹脂やウレタン樹脂、PPS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)樹脂などが利用できる。リアクトルケースを省略することにより、リアクトル集合体を更に小型にすることができる。

これら変形例1-1〜1-5の構成は、後述する実施形態2にも適用することができる。

＜実施形態2＞
図3は、別の本発明リアクトル集合体の概略斜視図であり、(A)は、コアとコイルとの組合体、(B)は、この組合体がケースに収納された状態を示す。リアクトル集合体1Bは、平滑用リアクトル2Bと共振用リアクトル3Bの双方がリアクトルケース12Bに収納されている点が実施形態1と異なる。以下、この点を中心に説明する。

平滑用リアクトル2Bに具えるコイル11を構成する巻線11wは、一端側に、以下のように形成される渡り部11Bcを具える。図3(A)に示すように、巻線11wの一端側において、コイル11のターン形成面(上面)からコイルの軸方向と直交方向(図3において上下方向)上方に巻線11wを引き延ばし、上記軸方向であってターン部分から遠ざかる方向にフラットワイズ曲げして延伸させ、更に、上記軸方向と直交方向(図3において水平方向(左右方向))にエッジワイズ曲げして延伸させる。そして、上記軸方向と直交方向(上下方向)上方に巻線11wをフラットワイズ曲げして延伸させ、更に、上記軸方向と直交方向(水平方向)にフラットワイズ曲げして延伸させることで、渡り部11Bcが形成される。この渡り部11Bcの中間部(巻線11wが水平方向に延伸された部分)に筒状コア30が配置される。この形態に示す筒状コア30は、フランジ部を有していないコアケース33に収納されている。

端子部材14a,14b,14cは、実施形態1と同様であり、この形態に示す端子部材14a,14bは、巻線の他方の端部11eとの接合箇所、及び渡り部11Bcとの接合箇所がポッティング樹脂13に埋設される(図3(B))。即ち、平滑用リアクトル2Bは、巻線の他方の端部11eを含めてポッティング樹脂13に埋設される。また、共振用リアクトル3Bは、端子部材14c、及び渡り部11Bcにおいて端子部材14cとの接続箇所近傍(巻線の一方の端部11e近傍)がポッティング樹脂13から露出され、それ以外の箇所は樹脂13に埋設される。

リアクトルケース12Bは、平滑用リアクトル2B及び共振用リアクトル3Bの双方が収納可能な大きさを有する。

このようなリアクトル集合体1Bは、以下のようにして組み立てられる。環状コア10とコイル11との組合体の作製までの手順を上述した実施形態1の手順と同様に行う。次に、巻線の渡り部11Bcに筒状コア30を実施形態1の手順と同様にして取り付ける。得られた共振用リアクトル3Bを具える組合体をリアクトルケース12Bに収納した後、端子部材14a,14b,14cの接合箇所と、巻線の両端部11e、及び渡り部11Bcの一部とを溶接する。溶接前にリアクトルケース12Bに端子台15を取り付けておく。そして、ポッティング樹脂13をリアクトルケース12Bに充填する。上記工程により、リアクトル集合体1Bが組み立てられる。

上記構成を具えるリアクトル集合体1Bは、上述した実施形態1のリアクトル集合体1Aと同様の効果を奏する。上述の効果に加えて、平滑用リアクトル2B及び共振用リアクトル3Bの双方が一つのリアクトルケース12Bに収納されることで、両リアクトル2B,3Bがばらばらになりにくい。そのため、リアクトル集合体1Bは、取り扱い易く、ハンドリング性に優れる。また、共振用リアクトル3Bが平滑用リアクトル2Bと共通のポッティング樹脂13により一体化されることで、筒状コア30の位置ずれが実質的に生じず、安定した特性を得られる。更に、両リアクトル2B,3Bがポッティング樹脂13に埋設されることで、1.機械的に保護できる、2.巻線11w(コイル11)と環状コア10及び筒状コア30との間の絶縁性を高められる、3.巻線11wと端子部材14aとの溶接部分の接合強度を高められる、といった効果を奏する。

なお、上述した実施形態は、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であり、上述した構成に限定されるものではない。

本発明リアクトル集合体は、ハイブリッド自動車や電気自動車などの車両に搭載されるコンバータといった電力変換装置の構成部品に好適に利用することができる。特に、本発明リアクトル集合体は、上記車両に具える双方向DC-DCコンバータにおいてソフトスイッチングが望まれる場合、具体的には、渡り部に流れる最大電流が50A以上、キャリア周波数が10kHz以上であり、共振用リアクトルのインダクタンスが5.0μH以下の場合に好適に利用することができる。

(A)、(B)は、実施形態1に示すリアクトル集合体の概略を示す斜視図であり、(A)は、コアとコイルとの組合体、(B)は、この組合体をリアクトルケースに収納した状態を示し、(C)は、平滑用リアクトルと共振用リアクトルとの接続状態を説明する回路図である。共振用リアクトルに具える筒状コアの概略を示す斜視図であり、(A)は、一対の半割れ片がコアケースに収納されていない状態、(B)は、これら半割れ片がコアケースに収納された状態を示す。実施形態2に示すリアクトル集合体の概略を示す斜視図であり、(A)は、コアとコイルとの組合体、(B)は、この組合体をリアクトルケースに収納した状態を示す。 (A)は、筒状コアが直線状の導体に挿通された形態の共振用リアクトルの概略斜視図、(B)は、平滑用リアクトルと共振用リアクトルとの接続状態を説明する回路図である。従来の平滑用リアクトルの概略を示す斜視図であり、(A)は、コアとコイルとの組合体、(B)は、この組合体をリアクトルケースに収納した状態を示す。

符号の説明

1A,1B リアクトル集合体 2A,2B 平滑用リアクトル
3A,3B 共振用リアクトル
10 環状コア 10e 端部コア 10m 磁性体部 11 コイル 11w 巻線
11e 巻線の端部 11c,11Bc 渡り部 11r 巻返し部
12A,12B リアクトルケース 13 ポッティング樹脂 14a,14b,14c 端子部材
14h ボルト孔 15 端子台 15h ボルト穴 16 枠状部
30 筒状コア 31a,31b 半割れ片 32 ギャップ材 33 コアケース
33a,33b 分割体 33c 連結部 34 フランジ部 34h ボルト孔
40 導体
100 環状コア 110 コイル 111 巻線 111e 巻線の端部
120 リアクトルケース 130 ポッティング樹脂
140a,140b,141,142 端子部材
L リアクトル

Claims

巻線を巻回してなるコイルと、このコイルが配置される環状コアとを有する主リアクトルと、
筒状コアを具える副リアクトルとを具え、
前記コイルを形成する巻線の一端側が延長されており、前記筒状コアは、この延長部分の外周を覆うように配置されていることを特徴とするリアクトル集合体。
巻線の他端部に接続される第1の端子部材と、
巻線において前記延長部分の中間部に接続される第2の端子部材と、
巻線において延長された一端部に接続される第3の端子部材とを具え、
前記筒状コアは、第2の端子部材と第3の端子部材との間に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のリアクトル集合体。
前記筒状コアは、一対の半割れ片を組み合わせて筒状に構成され、
前記半割れ片は、開閉可能なコアケースに収納されており、
前記コアケースの開閉に対応して、前記各半割れ片の接合面間が開閉するように両半割れ片がコアケースに収納されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のリアクトル集合体。
前記主リアクトルと前記副リアクトルとが一つのリアクトルケースに収納されており、かつ両リアクトルが一体に樹脂モールドされていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のリアクトル集合体。
前記主リアクトルは、リアクトルケースに収納されており、
前記コアケースは、前記リアクトルケースに固定するための固定片を具えることを特徴とする請求項3に記載のリアクトル集合体。