特許 7446062 リアクトル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-29

(45)【発行日】2024-03-08

(54)【発明の名称】リアクトル

(51)【国際特許分類】

   H01F 37/00 20060101AFI20240301BHJP

【ＦＩ】

H01F37/00 F

H01F37/00 S

H01F37/00 M

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019110533

(22)【出願日】2019-06-13

(65)【公開番号】P2020202354

(43)【公開日】2020-12-17

【審査請求日】2022-06-08

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000134257

【氏名又は名称】株式会社トーキン

(74)【代理人】

【識別番号】100117341

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 拓哉

(72)【発明者】

【氏名】玉城 克彰

(72)【発明者】

【氏名】星 則光

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 徹

(72)【発明者】

【氏名】大槻 隆

(72)【発明者】

【氏名】草野 邦宏

【審査官】井上 健一

(56)【参考文献】

【文献】実開昭４９－１１６５２２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００５－３４７４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０２７２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－１１８６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－００７５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５８－１２４９０７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００９－０４９０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０２－０１３７１２（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ ３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

供給口及び回収口を有し且つ冷媒を循環させる冷却システムに接続されるリアクトルであって、
前記リアクトルは、コイルと、第１接続部材と、第２接続部材とを備えており、
前記コイルは、ホローコンダクターを巻回してなるものであり、第１端部及び第２端部を有しており、
前記第１接続部材は、前記第１端部に取り付けられる第１被取付け部と、前記冷却システムの前記供給口に接続される円筒形状の第１パイプであって前記第１被取付け部と連通した第１パイプとを有しており、
前記第２接続部材は、前記第２端部に取り付けられる第２被取付け部と、前記冷却システムの前記回収口に接続される円筒形状の第２パイプであって前記第２被取付け部と連通した第２パイプとを有しており、
前記第１接続部材は、第１ブスバーを有しており、
前記第１ブスバーは、前記第１被取付け部と一体に形成されており、
前記第１被取付け部が上下方向に沿って配置された状態で、前記第１ブスバーは、前記第１被取付け部から前記上下方向と直交する水平方向へ延びており、
前記コイルの第１端部は、前記第１被取付け部に圧入されており、
前記第２接続部材は、第２ブスバーを有しており、
前記第２ブスバーは、前記第２被取付け部と一体に形成されており、
前記第２被取付け部が上下方向に沿って配置された状態で、前記第２ブスバーは、前記第１被取付け部から前記水平方向へ延びており、
前記コイルの第２端部は、前記第２被取付け部に圧入されている
リアクトル。

【請求項2】

請求項１記載のリアクトルであって、
前記第１端部及び前記第２端部の夫々は、外周が円形である断面を有している
リアクトル。

【請求項3】

請求項１又は請求項２記載のリアクトルであって、
前記第１被取付け部、前記第２被取付け部、第１端部及び第２端部は、いずれも銅からなる
リアクトル。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれかに記載のリアクトルであって、
内部に収容部を有する磁気コアを更に備えており、
前記コイルは、主部と、主部から延びる第１延長部及び第２延長部とを有しており、
前記第１端部及び前記第２端部は、夫々、前記第１延長部及び前記第２延長部に設けられており、
少なくとも前記コイルの前記主部は、前記磁気コアの前記収容部に収容されている
リアクトル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リアクトルに関し、特に冷却システムに接続されるリアクトルに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、リアクトルの動作時の発熱対策として、ホローコンダクターでリアクトルのコイルを構成するとともに、ホローコンダクターの内部に冷媒を流して冷却を行う技術を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－４９０８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１には、ホローコンダクターを利用したリアクトルに関して概念のみが開示されており、具体的な構成は開示されていない。

【0005】

そこで、本発明は、ホローコンダクターからなるコイルを有するリアクトルであって、冷媒による冷却を可能とするために必要な具体的構造を備えるリアクトルを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施するにあたっては、水などの冷媒の漏れが問題となる。特に、ハイブリッドカーや電気自動車に搭載するリアクトルにおいて冷媒が漏れ出てしまうことは絶対に避けなければならない。

【0007】

一方、コスト面を考慮すると、冷却システムから冷媒を供給するための供給口及びリアクトル内を流れた冷媒を回収するための回収口には、汎用品の継手が使用されるものと想定される。

【0008】

汎用品の継手と円筒形状のパイプとの接続技術は、水などの流体に対して既に確立されており信頼性も高い。したがって、冷却システムの供給口及び回収口に接続されるリアクトルの端部を円筒形状のパイプとすれば信頼性の高い接続を得ることができる。本発明は、具体的には、上述した課題の解決手段として、以下に掲げるリアクトルを提供する。

【0009】

本発明は、第１のリアクトルとして、
供給口及び回収口を有し且つ冷媒を循環させる冷却システムに接続されるリアクトルであって、
前記リアクトルは、コイルと、第１接続部材と、第２接続部材とを備えており、
前記コイルは、ホローコンダクターを巻回してなるものであり、第１端部及び第２端部を有しており、
前記第１接続部材は、前記第１端部に取り付けられる第１被取付け部と、前記冷却システムの前記供給口に接続される円筒形状の第１パイプであって前記第１被取付け部と連通した第１パイプとを有しており、
前記第２接続部材は、前記第２端部に取り付けられる第２被取付け部と、前記冷却システムの前記回収口に接続される円筒形状の第２パイプであって前記第２被取付け部と連通した第２パイプとを有している
リアクトルを提供する。

【0010】

また、本発明は、第２のリアクトルとして、第１のリアクトルであって、
前記第１接続部材は、第１ブスバーを有しており、
前記コイルの第１端部は、前記第１被取付け部に圧入されており、
前記第２接続部材は、第２ブスバーを有しており、
前記コイルの第２端部は、前記第２被取付け部に圧入されている
リアクトルを提供する。

【0011】

また、本発明は、第３のリアクトルとして、第２のリアクトルであって、
前記第１端部及び前記第２端部の夫々は、外周が円形である断面を有している
リアクトルを提供する。

【0012】

また、本発明は、第４のリアクトルとして、第２又は第３のリアクトルであって、
前記第１被取付け部、前記第２被取付け部、第１端部及び第２端部は、いずれも銅からなる
リアクトルを提供する。

【0013】

更に、本発明は、第５のリアクトルとして、第１から第４までのいずれかのリアクトルであって、
内部に収容部を有する磁気コアを更に備えており、
前記コイルは、主部と、主部から延びる第１延長部及び第２延長部とを有しており、
前記第１端部及び前記第２端部は、夫々、前記第１延長部及び前記第２延長部に設けられており、
少なくとも前記コイルの前記主部は、前記磁気コアの前記収容部に収容されている
リアクトルを提供する。

【0014】

加えて、本発明は、第６のリアクトルとして、
供給口及び回収口を有し且つ冷媒を循環させる冷却システムに接続されるリアクトルであって、
前記リアクトルは、コイルと、第１接続部材と、第２接続部材とを備えており、
前記コイルは、ホローコンダクターを巻回してなるものであり、第１端部及び第２端部を有しており、
前記第１接続部材は、第１ブスバーを有するとともに、前記冷却システムの前記供給口に接続されるものであり、
前記コイルの第１端部は、前記第１接続部材に圧入されており、
前記第２接続部材は、第２ブスバーを有するとともに、前記冷却システムの前記回収口に接続されるものであり、
前記コイルの第２端部は、前記第２接続部材に圧入されている
リアクトルを提供する。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、冷却システムの供給口及び回収口と接続されるリアクトルの端部は、円筒形状の第１パイプ及び円筒形状の第２パイプである。汎用品の継手とパイプとの接続技術は確立していることから、冷却システムの供給口及び回収口が汎用品の継手からなる場合、冷却システムに対して高い信頼性でリアクトルを接続できる。

【0016】

粒子加速器などに用いられる比較的大型のコイルの場合、ブスバーは巻線に対してろう付けされている。この場合、ろう付け部分からコイルの主部までの距離は比較的長く、したがって、ろう付けの際に発生する熱はあまり問題とはならない。一方、例えば車載用のリアクトルのように相対的に小型のリアクトルにおいてブスバーを巻線に対してろう付けすると、ろう付け部分からリアクトルのコイルの主部までの距離が短いことから、ろう付けの際に発生する熱より、コイルの主部を構成する巻線の被覆が劣化して問題が生じる可能性がある。

【0017】

この点について、例えば、第１ブスバー及び第２ブスバーを第１接続部材及び第２接続部材と夫々一体形成し、コイルの第１端部及び第２端部を第１接続部材及び第２接続部材に夫々圧入することとすると、部品点数を増やすことなく、且つ、ろう付け用の熱を加えることなく、ブスバーとコイルを接続することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施の形態によるリアクトルと、リアクトルに接続された冷却システムとを示す斜視図である。冷却システムは、継手と冷媒管の一部とを除いて簡略化されて描かれている。

【図2】図１リアクトルと、冷却システムの継手及び冷媒管の一部とを示す正面図である。内部構造が破線で示されている。

【図3】図２のリアクトルと、冷却システムの継手及び冷媒管の一部とを示す分解斜視図である。

【図4】図３のリアクトルに含まれる第１接続部材とコイルの第１端部とを示す斜視図である。

【図5】図４の第１接続部材とコイルの第１端部とを示す正面図である。内部構造が破線で示されている。

【図6】図４の第１接続部材及びコイルの第１端部の変形例を示す斜視図である。

【図7】図６の第１接続部材及びコイルの第１端部の変形例を示す正面図である。内部構造が破線で示されている。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１を参照すると、本発明の一実施の形態によるリアクトル１０は、冷却システム６０に接続されている。冷却システム６０は、リアクトル１０に接続されることにより、冷媒（図示せず）を循環させる冷媒循環システムを構成する。

【0020】

図１に示されるように、冷却システム６０は、冷却装置７０、第１冷媒管７２、第２冷媒管７４、第１継手７６及び第２継手７８を備えている。詳しくは、冷却装置７０は、第１冷媒管７２の一端と第２冷媒管７４の一端に接続されている。第１冷媒管７２の他端及び第２冷媒管７４の他端には、第１継手７６及び第２継手７８が夫々接続されている。第１継手７６及び第２継手７８は、リアクトル１０に接続されている。冷却システム６０は、公知の構成を採用することができる。特に、第１継手７６及び第２継手７８は、汎用品を用いることができる。本実施の形態において、第１継手７６及び第２継手７８の夫々は、Ｌ字形の形状を有している。但し、本発明はこれに限られない。第１継手７６及び第２継手７８の夫々は、Ｌ字以外の形状、例えばＩ字形の形状を有してもよい。また、第１継手７６と第２継手７８とは、互いに異なる形状を有してもよい。

【0021】

図１及び図２から理解されるように、冷却装置７０は、第１冷媒管７２及び第１継手７６を介してリアクトル１０に比較的低温の冷媒（図示せず）を供給する。このとき、第１継手７６は、冷媒をリアクトル１０に供給する供給口７６１として機能する。即ち、冷却システム６０は、冷媒を供給する供給口７６１を有している。本実施の形態において、冷媒は、純水である。但し、本発明はこれに限られない。冷媒として、水以外の液体や、気体を用いてもよい。リアクトル１０に供給された冷媒は、リアクトル１０の内部においてリアクトル１０の熱を奪い、比較的高温の冷媒へと変化する。リアクトル１０を通過した比較的高温の冷媒は、第２継手７８及び第２冷媒管７４を介して冷却装置７０に回収される。このとき、第２継手７８は、冷媒を回収する回収口７８１として機能する。即ち、冷却システム６０、冷媒を回収する回収口７８１を有している。冷却装置７０は、熱交換機（図示せず）を備えており、比較的高温の冷媒を比較的低温の冷媒に変換して再びリアクトル１０に供給する。こうして、冷却システム６０は、冷媒を循環させてリアクトル１０を冷却する。

【0022】

図３を参照すると、リアクトル１０は、コイル２０と、第１接続部材３０と、第２接続部材４０と、磁気コア５０（図１参照）と、ケース５２とを備えている。図１から理解されるように、磁気コア５０は、ケース５２内に収容されており、コイル２０は部分的に磁気コア５０内に収容されている。本実施の形態において、ケース５２は樹脂製である。樹脂製のケース５２を用いることで軽量化を図ることができる。また、本実施の形態において、磁気コア５０は、注型コアである。注型コアは、磁性粉末とバインダとを混合して得られたスラリーをケース５２内に充填して硬化させたものである。但し、本発明はこれに限られない。磁気コア５０は、圧粉コアであってもよいし、圧粉コアと注型コアとの組み合わせであってもよい。磁気コア５０は、少なくともコイルの内周側に配置される中央部と、外周側に配置される外周部と、両端面に沿って夫々配置される端面部とを有し、かつコイル２０を収容する収容部５０１（図２参照）を有していればよい。

【0023】

図３に示されるように、コイル２０は、銅線を角丸四角形状に巻回した主部２２と、主部２２の両端から所定方向へ延びる第１延長部２４及び第２延長部２６を有している。コイル２０を構成する銅線の表面は絶縁膜（図示せず）で覆われている。本実施の形態において所定方向は上方又は＋Ｚ方向である。但し、本発明はこれに限定されない。コイル２０の主部２２は、銅線を円環状に巻回されたものであってもよい。

【0024】

図１から図３までの図から理解されるように、コイル２０のうち少なくとも主部２２は、ケース５２内において磁気コア５０内に収容されている。磁気コア５０は、その内部に収容部５０１を有しており、コイル２０の主部２２はこの収容部５０１に収容される。また、第１延長部２４及び第２延長部２６の夫々は、ケース５２内において磁気コア５０の収容部５０１に部分的に収容されている。第１延長部２４及び第２延長部２６には、ケース５２及び磁気コア５０の外側に位置する第１端部２４１及び第２端部２６１が夫々設けられている。

【0025】

図２及び図３から理解されるように、コイル２０を構成する銅線は、全長に渡って形成された孔２０１を有している。換言すると、銅線は、ホローコンダクターである。冷却システム６０（図１参照）の冷媒（図示せず）は、第１端部２４１と第２端部２６１との間において、コイル２０の孔２０１内を通過する。本実施の形態において、コイル２０の断面の外形は角丸四角形である。また、第１端部２４１及び第２端部２６１の夫々は、外周が円形である断面を有している。本実施の形態において、第１端部２４１及び第２端部２６１の夫々の外形は、円筒形状である。第１端部２４１及び第２端部２６１の夫々を上方から見たとき、第１端部２４１及び第２端部２６１の寸法は、他の部分の寸法よりも小さい。これは、第１端部２４１及び第２端部２６１が、コイル２０を構成する銅線の一部を切削して形成されているからである。したがって、第１端部２４１及び第２端部２６１は銅から成り、その表面に絶縁膜は設けられていない。

【0026】

図４に示されるように、第１接続部材３０は、第１被取付け部３２と、第１ブスバー３４と、第１パイプ３６とを有している。第１被取付け部３２は、略直方体の形状を有している。第１ブスバー３４は、板状の形状を有している。第１パイプ３６は、円筒形状を有している。本実施の形態において、第１被取付け部３２、第１ブスバー３４及び第１パイプ３６は、いずれも銅からなる。第１被取付け部３２と第１ブスバー３４とは、互いに一体に形成されている。第１パイプ３６は、第１被取付け部３２に取り付けられている。第１ブスバー３４は、第１被取付け部３２から上下方向と直交する水平方向へ延びている。本実施の形態において、水平方向はＸ方向である。第１ブスバー３４には、第１被取付け部３２から離れた位置に取付け穴３４１が形成されている。取付け穴３４１は、上下方向及び水平方向の双方と直交する直交方向において、第１ブスバー３４を貫通している。本実施の形態において、直交方向はＹ方向である。

【0027】

図５に示されるように、第１被取付け部３２は、第１パイプ３６を部分的に受容するパイプ受容部３２１と、第１端部２４１を受容するコイル受容部３２３とを有している。パイプ受容部３２１とコイル受容部３２３とは連結部３２５を介して互いに連通している。パイプ受容部３２１の内径は、第１パイプ３６の外径と等しいか僅かに大きい。第１パイプ３６は、パイプ受容部３２１に部分的に挿入され、ろう付けされる。第１パイプ３６は、第１接続部材３０に取り付けられることにより、第１被取付け部３２と連通する。コイル受容部３２３の内径は、第１端部２４１の外径に等しいか僅かに小さい。第１端部２４１は、コイル受容部３２３に圧入される。第１端部２４１は、第１接続部材３０に取り付けられることにより、第１パイプ３６と連通する。

【0028】

図３から理解されるように、第２接続部材４０の形状と第１接続部材３０の形状とは、互いに鏡像の関係にある。詳しくは、第２接続部材４０は、第２被取付け部４２と、第２ブスバー４４と、第２パイプ４６とを有している。また、第２ブスバー４４には、取付け穴４４１が設けられている。但し、本発明はこれに限られない。第２接続部材４０の形状は、第１接続部材３０の形状と鏡像関係になくてもよい。

【0029】

図１及び図３から理解されるように、第２接続部材４０の第２パイプ４６は、円筒形状を有しており、第２被取付け部４２に取り付けられて、第２被取付け部４２と連通する。第２被取付け部４２は、コイル２０の第２端部２６１に取り付けられる。換言すると、コイル２０の第２端部２６１は、第２被取付け部４２に圧入されている。

【0030】

図１から図３までの図から理解されるように、コイル２０には、第１ブスバー３４と第２ブスバー４４とを用いて電流が供給される。詳しくは、第１ブスバー３４及び第２ブスバー４４は、取付け穴３４１及び４４１を用いて固定板（図示せず）に固定されるとともに電源に接続される。その結果、コイル２０は、磁気コア５０とともにリアクトル１０として機能する。コイル２０は、電流の通過に伴い発熱する。一方、第１パイプ３６及び第２パイプ４６には、冷却システム６０の供給口７６１及び回収口７８１が夫々接続されており、コイル２０の孔２０１内には冷媒が流れる。コイル２０の孔２０１内を流れる冷媒は、コイル２０に発生する熱を奪い、コイル２０を冷却する。

【0031】

本実施の形態によれば、第１ブスバー３４及び第２ブスバー４４のコイル２０への取付けを、第１端部２４１及び第２端部２６１の第１接続部材３０及び第２接続部材４０への圧入により実現できる。これにより溶接やろう付けによる熱をコイル２０に与えることなく、第１ブスバー３４及び第２ブスバー４４をコイル２０に取り付けることができる。その結果、コイル２０に設けられている絶縁膜への熱による影響を防止することができる。換言すると、溶接やろう付けによる熱を原因とするコイル２０の短絡を防止することができる。

【0032】

また、本実施の形態によれば、第１接続部材３０の第１パイプ３６及び第２接続部材４０の第２パイプ４６の形状は円筒形状である。それゆえ、冷却システム６０の供給口７６１及び回収口７８１を構成する第１継手７６及び第２継手７８として汎用品を用いることができ、高い接続信頼性を確保することができる。

【0033】

以上、本発明について実施の形態を掲げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の変形・変更が可能である。例えば、図６及び図７に示されるように、コイル２０の第１延長部２４には、先細の外形を持つ第１端部２４１Ａが設けられてもよい。この場合、第１接続部材３０Ａの第１被取付け部３２Ａは、内側へ向かって突出する円環状の突出部３２７が形成されたコイル受容部３２３Ａを有することが好ましい。第２延長部２６及び第２接続部材４０についても、同様である。

【符号の説明】

【0034】

１０ リアクトル
２０ コイル
２０１ 孔
２２ 主部
２４ 第１延長部
２４１ 第１端部
２６ 第２延長部
２６１ 第２端部
３０ 第１接続部材
３２ 第１被取付け部
３２１ パイプ受容部
３２３ コイル受容部
３２５ 連結部
３２７ 突出部
３４ 第１ブスバー
３４１ 取付け穴
３６ 第１パイプ
４０ 第２接続部材
４２ 第２被取付け部
４４ 第２ブスバー
４４１ 取付け穴
４６ 第２パイプ
５０ 磁気コア
５０１ 収容部
５２ ケース
６０ 冷却システム
７０ 冷却装置
７２ 第１冷媒管
７４ 第２冷媒管
７６ 第１継手
７６１ 供給口
７８ 第２継手
７８１ 回収口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】