リアクトル装置

【課題】リアクトルに生じる振動がケースに伝播して発生する騒音を低く抑える。
【解決手段】リアクトル１とケース２を構成する板材の間に、金属板４によって複数層３ａ，３ｂに分割されている樹脂層３を介在させる。層３ａ，３ｂ毎に振動の減衰効果が得られることから、複数層に分割されていない場合に比して、振動減衰効果が顕著に改善される。リアクトルとケースの間に、複数枚の薄い金属板を積層したものを介在させてもよい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアクトルをケースに収容したリアクトル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣ−ＤＣコンバータなどにリアクトルが利用される。本明細書でいうリアクトルは、回路にリアクタンスを導入する機器であり、電線がコイル状に巻かれている機器をいう。本明細書でいうリアクトルは、そのなかでも芯の周りに電線が巻かれている機器をいう。
【０００３】
本明細書では、リアクトルをケースに収容した装置をリアクトル装置という。リアクトルには高周波電圧が印加されることから、リアクトルに高周波振動が発生し、その高周波振動がケースに伝播することがある。高周波振動がケースに伝播するために、リアクトル装置から騒音が発生することがある。
【０００４】
特許文献１に、リアクトルとケースの間に樹脂層を充填する技術が開示されている。その樹脂層は粘弾性体であり、ポッティング材と呼ばれることが多い。リアクトルとケースの間に樹脂層を充填すると、リアクトルに発生した振動がケースに伝播するのを抑制し、リアクトル装置が発生する騒音のレベルが低下させることができる。
【０００５】
樹脂層が収縮すると、樹脂層とケースの間に空隙が形成される。樹脂層とケースの間に空隙が形成されると、リアクトルからケースに至るまでの熱伝導率が低下し、リアクトルを効率的に冷却するのが困難となる。そこで、特許文献２に、樹脂層の表面であってケースに接する面に、金属板を設ける技術が開示されている。樹脂層と金属板は一体に形成される。
【０００６】
特許文献３に、リアクトルとケースの間にばね材を介在させて、リアクトルをケースの底面から浮かせた状態で支持する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２７０００号公報
【特許文献２】特開２００７−２２７６４０号公報
【特許文献３】特開２００６−３５１６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載されているように、リアクトルとケースの間に樹脂層を充填すると、リアクトルで発生した振動がケースに伝播するのを抑制することができる。ただし、伝播現象の抑制効果が十分でなく、騒音の発生を十分抑制できないことがある。
特許文献２に記載されているように、樹脂層の表面に金属板を一体に形成すれば、リアクトルからケースに至るまでの熱伝導率が低下することを防止できる。しかしながら樹脂層の表面に金属板を形成しても、振動の伝播を抑制する性能には影響しない。特許文献１の技術でも、伝播現象の抑制効果が十分でなく、騒音の発生を十分抑制できないことがある。
特許文献３では、ばね材によってリアクトルをケースから浮かせた状態で支持するために、リアクトルからケースに至るまでの熱伝導率が低下してしまう。リアクトルに発生する熱をケースに効率的に伝熱することが難しい。
【０００９】
本発明では、リアクトルに発生した振動がケースに伝播するのを十分に抑制することができ、しかもリアクトルからケースに至るまでの熱伝導率を高く維持することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、リアクトルをケースに収容したリアクトル装置に関する。本発明のリアクトル装置は、リアクトルとケースを構成する板材の間に、ケースを構成する板材と平行に伸びる少なくとも１枚の金属板で複数層に分割されている樹脂層が介在している。
【００１１】
樹脂層は粘弾性体の性質を備えており、振動を減衰させる。リアクトルとケースの間に樹脂層を介在させれば、リアクトルに発生した振動がケースに伝播するのを抑制することができる。樹脂層が複数層に分割されていると、各層において振動減衰効果が得られることから、樹脂層の全体によって顕著な振動減衰効果が得られる。少なくとも１枚の金属板を利用して樹脂層を複数層に分割すると、リアクトルで発生した振動がケースに伝播するのを十分に抑制することができ、騒音の発生を十分に抑制することができる。またリアクトルの広い面積が樹脂層を介してケースに接続される。リアクトルからケースに至るまでの熱伝導率を高く維持することができる。
【００１２】
リアクトルとケースを構成する板材の間に、板材と平行に伸びる複数枚の金属板を積層したものを介在されてもよい。
この場合、リアクトルに振動が発生すると、金属板同士の間にすべりが生じて摩擦力が作用する。その摩擦力によって振動が減衰する。金属板を積層したものを利用しても、リアクトルで発生した振動がケースに伝播するのを十分に抑制することができ、騒音の発生を十分に抑制することができる。またリアクトルの広い面積が金属板の積層を介してケースに接続される。リアクトルからケースに至るまでの熱伝導率を高く維持することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、リアクトルで発生した振動がケースに伝播するのを効率的に抑制することによってリアクトル装置が発生する騒音のレベルを効果的に低下させることと、リアクトルで発生した熱がケースに効率的に伝播してリアクトルを効率的に冷却することの両立が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１のリアクトル装置の平面図。
【図２】図１のII−II線断面図。
【図３】実施例１のコアの平面図。
【図４】実施例１のコアの側面図。
【図５】実施例１のリアクトル装置の分解斜視図。
【図６】金属板を支える部品を例示する図。
【図７】金属板を支える部品と、金属板が支えられる高さの関係を示す図。
【図８】実施例１のリアクトル装置の振動減衰機構をモデル化した図。
【図９】実施例１のリアクトル装置が発生する騒音レベルを示す図。
【図１０】実施例２のリアクトル装置の平面図。
【図１１】図１０のXI−XI線断面図。
【図１２】実施例２のリアクトル装置の振動減衰機構をモデル化した図。
【図１３】実施例３のリアクトル装置の平面図。
【図１４】図１３のXIV−XIV線断面図。
【図１５】実施例４のリアクトル装置の平面図。
【図１６】図１５のXVI−XVI線断面図。
【図１７】実施例４のリアクトル装置の振動減衰機構をモデル化した図。
【図１８】実施例４のリアクトル装置が発生する騒音レベルを示す図。
【図１９】従来のリアクトル装置の平面図。
【図２０】図１９のXX−XX線断面図。
【図２１】従来のリアクトル装置の振動減衰機構をモデル化した図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
下記に示す実施例の主要な特徴を列記する。
（特徴１）ケース底面上に金属板支持部品を置き、金属板支持部品によって金属板を支持する。金属板は、ケース底面から間隙を隔てた位置に支持される。
（特徴２）特徴１によって金属板が支持されると、金属板がケース底面と平行に伸びる。
（特徴３）リアクトルの側面に当接するばねによって、リアクトルをケース底面から間隙を隔てた位置に支持する。
（特徴４）特徴１によって金属板が支持され、特徴３によってリアクトルが支持されている状態で、ケース底面とリアクトルの間に金属板が位置する。
（特徴５）特徴１によって金属板が支持され、特徴３によってリアクトルが支持されている状態で、ケース内に液状樹脂を流し込んで硬化させる。少なくともリアクトルの下面に樹脂が接するまで液状樹脂を流し込む。
（特徴６）金属板に貫通孔を設けておいて液状樹脂を流し込む。
【実施例】
【００１６】
図１は、実施例１のリアクトル装置の平面図である。図２は、実施例１のリアクトル装置の断面図である。
参照符号２は、ケースを示す。ケース２は、長方形の底面２ｅと、４枚の側面２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄで形成されている。本実施例では、ケース２の上面が解放されているが、上面に蓋がかぶっていてもよい。
参照符号１は、ケース２内に収容されているリアクトルを示す。リアクトル１は、コア１０１と、コア１０１に巻きついている電線（以下ではコイル）３０１を備えている。参照符号２０１は、コイル３０１の端面を覆っているボビンである。
参照符号５は、板ばねを示している。参照符号６は、板ばね５の根元をケース２に固定しておくねじである。図２に示すように、板ばね５は、ボビン２０１の端面に当接している。板ばね５の先端は、ボビン２０１に形成されている凹所にはめ込まれている。板ばね５は、リアクトル１をケース２の底面から浮かしている。また板ばね５は、ボビン２０１の端面に当接し、リアクトル１をケース２の側面２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄから離反させている。
【００１７】
図３と図４は、コア１０１のみを示している。１０１ａ，１０１ｂ，１０２ａ，１０２ｂは、圧粉で形成された磁心である。２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄは、非磁性体のスペーサである。
【００１８】
図２に示すように、リアクトル１とケース２の間には、樹脂層３が充填されている。樹脂層３は、リアクトル１の下面１ａを超えた高さにまで伸びている。樹脂層３の中間深さに、金属板４が埋設されている。金属板４の厚みは１ｍｍである。金属板４によって、樹脂層３は、上層３ａと下層３ｂに分割されている。図８は、リアクトル１とケース２の間の振動伝播モデルを示している。上層３ａと下層３ｂの各々が粘弾性体であり、上層３ａと下層３ｂの各々が、振動減衰体として機能する。
【００１９】
図１９と図２０に、従来のリアクトル装置を示す。図１と図２に示す実施例１のリアクトル装置と、図１９と図２０に示す従来のリアクトル装置は、金属板４が埋設されているのかいないのかの点、それによって樹脂層３が複数層に分割されているのかいないのかの点で相違している。図２１は、樹脂層３が複数層に分割されていない場合の振動伝播モデルを示している。図８に示されているように、実施例１の場合、２箇所で粘性によるダンパー効果が得られる。それに対して、図２１に示されるように、従来技術の場合、１箇所でしか粘性によるダンパー効果が得られない。また、粘性によるダンパー効果の強弱に、樹脂層の厚みが影響しない。図２０の樹脂層３の厚みに比して、図２の上層３ａの厚みはほぼ半分である。しかしながら、樹脂層３による振動減衰効果と、上層３ａによる振動減衰効果はほぼ同じである。同様に、図２０の樹脂層３の厚みに比して、図２の下層３ｂの厚みはほぼ半分である。しかしながら、樹脂層３による振動減衰効果と、下層３ｂによる振動減衰効果はほぼ同じである。実施例１の場合、上層３ａによる振動減衰効果と下層３ｂによる振動減衰効果の両者が得られることから、２層に分割されていない樹脂層３による場合に比して、ほぼ２倍の振動減衰効果を得ることができる。
図２において、金属板４の厚みｔ４は１ｍｍである。上層３ａの厚みｔ３ａと下層３ｂの厚みｔ３ｂは、それぞれ２．５ｍｍである。上層３ａの厚みｔ３ａと下層３ｂの厚みｔ３ｂの各々は、図２０の樹脂層３の厚みｔｐの半分である。金属板４が埋設されている樹脂層３の厚みは６ｍｍであり、図２０の樹脂層３の厚み５ｍｍよりも１ｍｍ厚いだけである。それにも係わらず、金属板４が埋設されている図２の樹脂層３によると、金属板が埋設されていない図２０の樹脂層３による場合に比して、ほぼ倍の振動減衰効果を得ることができる。
【００２０】
図９は、リアクトル装置に高周波を印加したときにリアクトル装置から生じる騒音レベルを示している。破線で示すグラフ９０が図２０の従来のリアクトル装置による騒音レベルを示し、実線で示すグラフ９２が図２の実施例１のリアクトル装置による騒音レベルを示している。騒音レベルが広い周波数大域で顕著に低下することがわかる。特に９〜１０ｋＨｚの周波数域では、３０ｄｂ程度の静粛化が得られる。金属板４を利用して上層３ａと下層３ｂに分割することで、リアクトル装置の作動音を顕著に静粛化することができる。
【００２１】
図５は、実施例１のリアクトル装置の製造工程を模式的に示している。樹脂層を２層に分割する金属板４の四隅に穴４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃ，４０１ｄを形成しておく。金属板４の中央には空気抜き用の穴４０２を形成しておく。ケース２の底面２ｅ上に、４個の支持部品７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを配置しておく。４個の支持部品７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、４個の穴４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃ，４０１ｄに対応する位置においておく。支持部品７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのそれぞれは円錐形をしている。穴４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃ，４０１ｄのそれぞれの直径は、支持部品７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの底面の直径よりも短い。その状態で、金属板４をケース２内に置くと、支持部品７ａの上半部が穴４０１ａを通過し、支持部品７ａの中間高さで金属板４が支持される。同様の現象が支持部品７ｂと穴４０１ｂの間、支持部品７ｃと穴４０１ｃの間、支持部品７ｄと穴４０１ｄの間でも生じる。結局、金属板４は、ケース２の底面２ｅから距離を隔てた位置において底面２ａと平行に伸びる姿勢で支持される。
【００２２】
図７は、支持部品７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの底面の直径をＤとし、支持部品７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの高さをＨとし、穴４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃ，４０１ｄの直径をｄとしたときに、底面２ｅと金属板４の間に確保される距離ｔ３ｂ（下層３ｂの厚みになる）の関係を示している。Ｄ，Ｈ，ｄを調整することで、下層３ｂの厚みｔ３ｂを決定することができる。
図５では、図示が省略されているが、リアクトル１のコイル３０１の端面はボビンで被覆されており、そのボビンに板ばね５の先端と係合する凹所が形成されている。ねじ６でケース２の固定された板バネ５の先端に、ボビンに形成されている凹所を係合させれば、リアクトル１はケース２内において宙に置いた状態で支持される。この状態で、金属板４とリアクトル１の底面１ａとの間に距離ｔ３ａ（上層３ａの厚みになる）が確保される。
本実施例では、上層３ａの厚みｔ３ａ＝下層３ｂの厚みｔ３ｂの関係を得ている。樹脂層３を金属板４で２分割する際に、上層３ａの厚みｔ３ａ＝下層３ｂの厚みｔ３ｂの関係で分割すると、分割することで得られる騒音静粛化効果が最大化される。
【００２３】
リアクトル装置の製造時には、ケース２内に液状樹脂を流しこむ。この際に、図２に示すように、リアクトル１の底面１ａが樹脂に覆われ、さらに、コイル３０１から露出してコア１の底面が樹脂で覆われるまで、液状樹脂を流し込む。その際に、穴４０２が空気抜きとなり、樹脂層３内に気泡が形成されるのを防止する。その後に液状樹脂を硬化させることで、リアクトル装置が製造される。
支持部品７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、硬化後の樹脂層３と同一の機械的性質を持つ材料で形成することが好ましい。
なお図１、図２等では、金属板４に形成されている穴の図示が省略され、支持部品７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの図示が省略されている。
【００２４】
金属板４の支持部品は、図６に示す様々な形状のものを利用できる。上から下に観察したときに断面が拡大する形状を備えていれば、それを支持部品とすることができる。支持部品は、硬化後の樹脂層３と同一の機械的性質を持つ材料で形成することが好ましい。
【００２５】
図１０と図１１は実施例２のリアクトル装置を示している。以下では、相違点のみを説明する。実施例２のリアクトル装置では、リアクトル１とケース２の間に２枚の金属板４ａ，４ｂが挿入されており、樹脂層３が、上層３ｃ、中層３ｄ、下層３ｅに分割されている。図１２は、実施例２の振動減衰機構のモデルを示している。３箇所で振動減衰効果が得られる。上層３ｃと中層３ｄと下層３ｅの合計厚みは、図２０の樹脂層３の厚みに等しい。それにもかかわらず、上層３ｃ、中層３ｄ、下層３ｅに分割されていることから、上層３ｃ、中層３ｄ、下層３ｅのそれぞれで図２０の樹脂層３による振動減衰効果を得ることができる。実施例２によると、図２０のものに比して、振動減衰効果が顕著であり、リアクトル装置の作動音が顕著に静粛化される。
【００２６】
図１４は、実施例３のリアクトル装置を示している。実施例３では、ケース２の側面２ｂとリアクトル１の間に、側面２ｂと平行に伸びる金属板４ｃを挿入して、側面２ｂとリアクトル１の間にある樹脂層３を２層に分割している。同様に、ケース２の側面２ｄとリアクトル１の間に、側面２ｄと平行に伸びる金属板４ｄを挿入して、側面２ｄとリアクトル１の間にある樹脂層３を２層に分割している。実施例３によっても、リアクトル装置の作動音を顕著に静粛化することができる。
【００２７】
実施例３の場合、ケース２の側面２ａとリアクトル１の間に、側面２ａと平行に伸びる金属板を挿入してもよい。同様に、ケース２の側面２ｃとリアクトル１の間に、側面２ｃと平行に伸びる金属板を挿入してもよい。実施例１と実施例３を組み合わせてもよい。あるいは実施例２と実施例３を組み合わせてもよい。
【００２８】
図１５から図１８は、実施例４のリアクトル装置を示している。実施例４では、樹脂層３を利用しない。図１６の示すように、実施例４では、ケース２の底面２ｅとリアクトル１の間に、複数枚の金属板を積層した積層体４１を介在させる。本実施例では、０．３ｍｍの薄板を積層した積層体４１を利用した。積層体４１を形成する金属板同士の間は接着されておらず、すべることができる。
図１７は、実施例４の振動減衰モデルを示している。金属板同士がすべる際に発生する摩擦力によって、リアクトル１に発生した振動が減衰される。
【００２９】
図１８の実線１８２は、実施例４のリアクトル装置の作動時に発生する騒音レベルを示し、破線１８０は従来のリアクトル装置の作動音を示している。グラフ１８０は、図９のグラフ９０と同じである。実施例４によっても、リアクトル装置の作動音を顕著に静粛化することができる。実施例４の場合、樹脂を用いないことから、組み立て作業が短時間で済み、作業環境を良好に維持しやすい。また樹脂を使用しないことから材料費が節約できる。さらに、リアクトル１の広い面が金属４１を介してケース２に接触することから、リアクトル１に発生した熱がケース２に伝熱しやすい。リアクトル装置を冷却しやすい。
【００３０】
実施例３と同じように、ケース２の側面とリアクトルの間に金属板の積層体を介在させてもよい。
【００３１】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず特許請求の範囲を限定するものではない。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３２】
１：リアクトル
１０１：コア
３０１：コイル
２：ケース
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ：側面
２ｅ：底面
３：樹脂層
３ａ：上層
３ｂ：下層
３ｃ：上層
３ｄ：中層
３ｅ：下層
４：金属板
４ａ，４ｂ：金属板
４１：金属板の積層

【特許請求の範囲】
【請求項１】
リアクトルをケースに収容したリアクトル装置であり、
リアクトルとケースを構成する板材の間に、板材と平行に伸びる少なくとも１枚の金属板で複数層に分割されている樹脂層が介在していることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項２】
リアクトルをケースに収容したリアクトル装置であり、
リアクトルとケースを構成する板材の間に、板材と平行に伸びる複数枚の金属板が積層されていることを特徴とするリアクトル装置。

【図１】