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JP2009296015A - In-vehicle power conversion device - Google Patents

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JP2009296015A
JP2009296015A JP2009216787A JP2009216787A JP2009296015A JP 2009296015 A JP2009296015 A JP 2009296015A JP 2009216787 A JP2009216787 A JP 2009216787A JP 2009216787 A JP2009216787 A JP 2009216787A JP 2009296015 A JP2009296015 A JP 2009296015A
Authority
JP
Japan
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reactor
vehicle power
core
power converter
magnetic
Prior art date
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Pending
Application number
JP2009216787A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Komatsu
裕 小松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

【課題】高周波動作時の鉄損を抑制でき、製造が容易でコア形状の自由度を拡大できる車載用電力変換装置を提供する。
【解決手段】バッテリ直流電力を、モータ駆動に必要な交流定格電力に変換する車載用電力変換装置であって、リアクトルユニットと、変換デバイスユニットと、インバータユニットとを備え、前記リアクトルユニット21は、複数に分割された圧粉磁性体23a〜23fを含むリアクトルコア23であって、外周にコイル25が装着される部分の断面形状が、その断面形状の角部が丸められた形状となっており、前記圧粉磁性体23a〜23fの間に磁気ギャップが介在しているリアクトルコアを有するリアクトルが備えられた構成である。
【選択図】図1
An in-vehicle power conversion device that can suppress iron loss during high-frequency operation, is easy to manufacture, and can increase the degree of freedom of a core shape.
An in-vehicle power conversion device that converts battery direct current power into alternating current rated power necessary for driving a motor, and includes a reactor unit, a conversion device unit, and an inverter unit, and the reactor unit 21 includes: In the reactor core 23 including the powder magnetic bodies 23a to 23f divided into a plurality of parts, the cross-sectional shape of the portion where the coil 25 is mounted on the outer periphery is rounded at the corners of the cross-sectional shape. The reactor includes a reactor having a reactor core in which a magnetic gap is interposed between the powder magnetic bodies 23a to 23f.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、車載用電力変換装置に関する。   The present invention relates to an in-vehicle power converter.

図8及び図9は従来のリアクトルの平面図及び側面図である。この従来のリアクトル1は、図8及び図9に示すように、コア3と、そのコア3に外挿されたコイル5,7とを備えている。 コア3は、平面視略矩形環状の形態を有し、6個の分割体3a〜3fが磁気ギャップを形成する非磁性部材(例えば、セラミック板)9a〜9fを挟んで貼り合わされて構成されている。各分割体3a〜3fは、図9に示すように、所定形状に打ち抜かれた複数の珪素鋼板11a〜11fが積層されて貼り合わされて構成されている。このようなコア3には、2箇所にコイル装着部13,15が設けられ、そのコイル装着部13,15にコイル5,7が外挿されている。   8 and 9 are a plan view and a side view of a conventional reactor. As shown in FIGS. 8 and 9, the conventional reactor 1 includes a core 3 and coils 5 and 7 extrapolated to the core 3. The core 3 has a substantially rectangular annular shape in a plan view, and is configured such that six divided bodies 3a to 3f are bonded to each other with nonmagnetic members (for example, ceramic plates) 9a to 9f forming a magnetic gap. Yes. As shown in FIG. 9, each of the divided bodies 3 a to 3 f is configured by laminating and bonding a plurality of silicon steel plates 11 a to 11 f punched into a predetermined shape. Such a core 3 is provided with coil mounting portions 13 and 15 at two locations, and the coils 5 and 7 are extrapolated to the coil mounting portions 13 and 15.

しかしながら、上述の従来のリアクトル1では、電磁鋼板11a〜11fを積層してコア3を構成することにより鉄損を抑制しているが、各電磁鋼板11a〜11f中では渦電流が生じるため、高周波動作時の鉄損が大きい。 また、打ち抜いた電磁鋼板を積層してコア3を形成するため、製造に手間がかかるとともに、コア形状に対する設計の自由度が小さい。   However, in the conventional reactor 1 described above, the iron loss is suppressed by stacking the electromagnetic steel plates 11a to 11f to form the core 3, but eddy currents are generated in the electromagnetic steel plates 11a to 11f, so Large iron loss during operation. Moreover, since the core 3 is formed by stacking the punched electromagnetic steel sheets, it takes time and effort to manufacture and the degree of freedom in designing the core shape is small.

そこで、本発明の解決すべき課題は、高周波動作時の鉄損を抑制でき、製造が容易でコア形状の自由度を拡大できる車載用電力変換装置を提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide an in-vehicle power conversion device that can suppress iron loss during high-frequency operation, can be easily manufactured, and can expand the degree of freedom of the core shape.

上記の課題を解決するため、請求項1の発明では、バッテリ直流電力を、モータ駆動に必要な交流定格電力に変換する車載用電力変換装置であって、リアクトルユニットと、変換デバイスユニットと、インバータユニットとを備え、前記リアクトルユニットは、複数に分割された圧粉磁性体を含むリアクトルコアであって、外周にコイルが装着される部分の断面形状が、その断面形状の角部が丸められた形状となっており、前記圧粉磁性体の間に磁気ギャップが介在しているものを有するリアクトルが備えられた構成とされた。   In order to solve the above-described problems, the invention of claim 1 is an in-vehicle power conversion device that converts battery DC power into AC rated power necessary for driving a motor, and includes a reactor unit, a conversion device unit, and an inverter. The reactor unit is a reactor core that includes a powder magnetic material divided into a plurality of parts, and the cross-sectional shape of the portion where the coil is mounted on the outer periphery is rounded at the corner of the cross-sectional shape The reactor has a shape and is provided with a reactor having a magnetic gap between the powder magnetic bodies.

また、請求項2記載の発明では、請求項1記載の発明に係る車載用電力変換装置であって、前記リアクトルコアにおいて、前記磁気ギャップの断面形状もその角部が丸められた形状とされた。   The invention according to claim 2 is the in-vehicle power converter according to the invention according to claim 1, wherein in the reactor core, the cross-sectional shape of the magnetic gap is also a shape with rounded corners. .

また、請求項3記載の発明では、請求項1又は請求項2記載の車載用電力変換装置であって、前記リアクトルコアにおいて、前記圧粉磁性体により形成された部分は、当該リアクトルコア内に形成される磁気回路と平行な結合面で互いに結合された複数の部分体を備えて構成された。   Moreover, in invention of Claim 3, it is the vehicle-mounted power converter device of Claim 1 or Claim 2, Comprising: In the said reactor core, the part formed with the said powder magnetic body is in the said reactor core. A plurality of partial bodies coupled to each other at a coupling plane parallel to the magnetic circuit to be formed are provided.

また、請求項4記載の発明では、請求項1〜請求項3のいずれか一つに記載の車載用電力変換装置であって、前記リアクトルにおいて、コイルが前記リアクトルコアに密着して隙間無く巻回された。   Moreover, in invention of Claim 4, it is the vehicle-mounted power converter device as described in any one of Claims 1-3, Comprising: In the said reactor, a coil closely_contact | adheres to the said reactor core and winds without gap. It was turned.

また、請求項5記載の発明では、請求項3記載の車載用電力変換装置であって、前記複数の部分体を結合することにより構成された前記分割された圧粉磁性体を、一枚の前記磁気ギャップを挟んで貼り合せることで、前記リアクトルコアが構成された。   Moreover, in invention of Claim 5, it is the vehicle-mounted power converter device of Claim 3, Comprising: The said divided | segmented dust magnetic body comprised by combining these several partial bodies is made into one sheet. The reactor core was configured by bonding the magnetic gaps therebetween.

また、請求項6記載の発明は、請求項1〜請求項5のいずれか一つに記載の車載用電力変換装置であって、前記圧粉磁性体は多層の絶縁被覆を有する金属磁性体粒子の成形体であるものである。   The invention according to claim 6 is the in-vehicle power conversion device according to any one of claims 1 to 5, wherein the dust magnetic body is a metal magnetic particle having a multilayer insulation coating. It is a molded product of.

請求項1に記載の発明によれば、リアクトルコアの少なくとも一部が圧粉磁性体によって形成されているため、高周波動作時の鉄損を抑制して動作効率を向上させることができるとともに、製造が容易でコア形状の自由度を拡大できる。例えば、コアのコイルが装着される部分の断面形状に丸みを持たせることにより、コイルをコアに密着させた状態で巻回することができ、これによってコアとコイルとの間に生じる隙間をなくしてリアクトルの小型化が図れる。また、高周波動作時の鉄損を抑制して動作効率を向上させることができるとともに、製造が容易でコア形状の自由度を拡大できるリアクトルを提供できる。また、外周にコイルが装着される部分の断面形状が、その断面形状の角部が丸められた形状となっているため、コイルをリアクトルコアの外周にその全周に渡って密着させて隙間なく巻回することができ(オーバーバンクをなくすことができ)、その結果リアクトルの小型化が図れる。   According to the first aspect of the present invention, since at least a part of the reactor core is formed of the powder magnetic material, it is possible to suppress the iron loss at the time of high frequency operation and improve the operation efficiency, and to manufacture the reactor. Is easy and the flexibility of the core shape can be expanded. For example, by rounding the cross-sectional shape of the part where the coil of the core is attached, the coil can be wound in close contact with the core, thereby eliminating the gap generated between the core and the coil. The reactor can be downsized. In addition, it is possible to provide a reactor that can improve the operating efficiency by suppressing iron loss during high-frequency operation, and that can be easily manufactured and can increase the degree of freedom of the core shape. In addition, since the cross-sectional shape of the part where the coil is mounted on the outer periphery is a shape in which the corners of the cross-sectional shape are rounded, the coil is closely attached to the outer periphery of the reactor core and there is no gap. Winding can be performed (overbank can be eliminated), and as a result, the reactor can be downsized.

請求項3に記載の発明によれば、リアクトルコアの圧粉磁性体により形成された部分を複数の部分体に分割して成形することができるため、圧粉磁性体材料のプレス時のプレス形状を小さくすることができ、その結果、リアクトルコアの製造がより容易かつ低コストになる。   According to the third aspect of the present invention, the portion formed of the powder magnetic material of the reactor core can be divided and formed into a plurality of partial bodies. As a result, the reactor can be manufactured more easily and at a lower cost.

また、コアを構成する複数の部分体が磁気回路と平行な結合面で互いに結合されているため、部分体間の結合部で磁気抵抗が増大するのを抑制することができる。   Moreover, since the several partial body which comprises a core is mutually couple | bonded by the coupling surface parallel to a magnetic circuit, it can suppress that magnetoresistance increases in the coupling part between partial bodies.

本発明に関連する第1実施形態に係るリアクトルの平面図である。It is a top view of the reactor which concerns on 1st Embodiment relevant to this invention. 図1のリアクトルの側面図である。It is a side view of the reactor of FIG. 図1のA−A線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the AA line of FIG. コアの表面を拡大して示した模式図である。It is the schematic diagram which expanded and showed the surface of the core. 本発明の第2実施形態に係るリアクトルの側面図である。It is a side view of the reactor which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図1及び図5のリアクトルが適用された車載用電力変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the vehicle-mounted power converter device to which the reactor of FIG.1 and FIG.5 was applied. 図6の車載用電力変換装置に備えられる電力変換モジュールの平面的構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the planar structure of the power conversion module with which the vehicle-mounted power converter device of FIG. 6 is equipped. 従来のリアクトルの平面図である。It is a top view of the conventional reactor. 図8のリアクトルの側面図である。It is a side view of the reactor of FIG.

<第1実施形態>
図1及び図2は本発明に関連する第1実施形態に係るリアクトルの平面図及び側面図である。このリアクトル21は、図1及び図2に示すように、コア23と、そのコア23に外挿された少なくとも1個(例えば、2個)のコイル25,27とを備えている。なお、図1中の符号Cはコア23中に形成される磁気回路を示している。
<First Embodiment>
FIG.1 and FIG.2 is the top view and side view of the reactor which concern on 1st Embodiment relevant to this invention. As shown in FIGS. 1 and 2, the reactor 21 includes a core 23 and at least one (for example, two) coils 25 and 27 extrapolated to the core 23. Note that the symbol C in FIG. 1 indicates a magnetic circuit formed in the core 23.

コア23は、平面視略矩形環状の形態を有し、その内部に生成される磁気回路Cを複数区間(例えば、6区間)に分割するようにして複数個(例えば、6個)の分割体23a〜23fに分割されている。なお、この分割体23a〜23fは、本発明に係る部分体とは異なる概念である(部分体については第2実施形態で説明する)。なお、本実施形態では、複数個の分割体23a〜23fを結合してコア23を構成したが、コア23を一体成形するようにしてもよい。   The core 23 has a substantially rectangular annular shape in plan view, and a plurality of (for example, six) divided bodies so that the magnetic circuit C generated therein is divided into a plurality of sections (for example, six sections). It is divided into 23a to 23f. In addition, these division bodies 23a-23f are a different concept from the partial body which concerns on this invention (a partial body is demonstrated in 2nd Embodiment). In the present embodiment, the core 23 is configured by combining the plurality of divided bodies 23a to 23f. However, the core 23 may be integrally formed.

分割体23a,23bは平面視略コの字形の形態を有しており、分割体23c〜23fは平面視略矩形状の形態を有している。そして、これらの分割体23a〜23fが、磁気ギャップを形成する非磁性部材(例えば、セラミック板)29a〜29fを挟んで略矩形環状に接着剤等により貼り合わされ、これによってコア23が構成されている。   The divided bodies 23a and 23b have a substantially U-shape in plan view, and the divided bodies 23c to 23f have a substantially rectangular shape in plan view. And these division bodies 23a-23f are bonded together by the adhesive etc. in the substantially rectangular ring shape on both sides of the nonmagnetic member (for example, ceramic board) 29a-29f which forms a magnetic gap, and the core 23 is comprised by this. Yes.

また、コア23には、その少なくとも1箇所(例えば、2箇所)にコイル装着部31,33が設けられ、そのコイル装着部31,33にコイル25,27が外挿されている。図3に示すように、コイル装着部31,33の断面形状は略矩形状を有し、その略矩形状の各角部35が丸められている。これによって、コイル25,27をコイル装着部31,33の外周にその全周に渡って密着させて隙間無く巻回することができるようになっている(オーバーバンクをなくすことができる)。ここで、コイル装着部31,33は、コア23の非磁性部材29a〜29fが介挿される部分に設けられており、非磁性体29a〜29fの断面形状もその角部35が同様に丸められている。   The core 23 is provided with coil mounting portions 31 and 33 at least at one location (for example, two locations), and the coils 25 and 27 are extrapolated to the coil mounting portions 31 and 33. As shown in FIG. 3, the coil mounting portions 31 and 33 have a substantially rectangular cross-sectional shape, and each corner portion 35 of the substantially rectangular shape is rounded. As a result, the coils 25 and 27 can be wound around the outer circumferences of the coil mounting portions 31 and 33 over the entire circumference without any gaps (overbanks can be eliminated). Here, the coil mounting portions 31 and 33 are provided at portions where the non-magnetic members 29a to 29f of the core 23 are inserted, and the corner portions 35 of the non-magnetic bodies 29a to 29f are also rounded in the same manner. ing.

なお、このような角部35に丸みを持たせた断面形状を、コイル装着部31,33に限らず、コア23の他の部分(例えば、コア23の全体)に適用するようにしてもよい。   In addition, you may make it apply such a cross-sectional shape which rounded the corner | angular part 35 not only to the coil mounting parts 31 and 33 but to the other part (for example, the whole core 23) of the core 23. .

このようなコア23の各分割体23a〜23fは、圧粉磁性体によって形成されている。図4はそのコア23の表面を拡大して示した模式図である。図4を参照して、コア23の各分割体23a〜23fを構成する複数の圧粉粒子41は、金属磁性粒子43と、金属磁性粒子43の表面を取り囲む絶縁被覆45とを備えている。複数の圧粉粒子41の間には、有機物47が介在している。圧粉粒子41の各々は、有機物47によって接合されていたり、圧粉粒子41が有する凹凸の噛み合わせによって接合されている。   Each division body 23a-23f of such a core 23 is formed with the powder magnetic body. FIG. 4 is an enlarged schematic view showing the surface of the core 23. With reference to FIG. 4, the plurality of dust particles 41 constituting each divided body 23 a to 23 f of the core 23 includes a metal magnetic particle 43 and an insulating coating 45 surrounding the surface of the metal magnetic particle 43. An organic substance 47 is interposed between the plurality of dust particles 41. Each of the dust particles 41 is joined by an organic substance 47 or joined by meshing unevenness of the dust particles 41.

金属磁性粒子43は、例えば、鉄(Fe)、鉄(Fe)−シリコン(Si)系合金、鉄(Fe)−窒素(N)系合金、鉄(Fe)−ニッケル(Ni)系合金、鉄(Fe)−炭素(C)系合金、鉄(Fe)−ホウ素(B)系合金、鉄(Fe)−コバルト(Co)系合金、鉄(Fe)−リン(P)系合金、鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)系合金、及び鉄(Fe)−アルミニウム(Al)−シリコン(Si)系合金などから形成することができる。金属磁性粒子43は、金属単体でも合金でもよい。   The metal magnetic particles 43 include, for example, iron (Fe), iron (Fe) -silicon (Si) alloy, iron (Fe) -nitrogen (N) alloy, iron (Fe) -nickel (Ni) alloy, iron (Fe) -carbon (C) alloy, iron (Fe) -boron (B) alloy, iron (Fe) -cobalt (Co) alloy, iron (Fe) -phosphorus (P) alloy, iron (Fe ) -Nickel (Ni) -cobalt (Co) alloy, iron (Fe) -aluminum (Al) -silicon (Si) alloy, and the like. The metal magnetic particles 43 may be a single metal or an alloy.

絶縁被膜45は、金属磁性粒子43をリン酸処理することによって形成されている。また好ましくは、絶縁被膜45は、酸化物を含有する。この酸化物を含有する絶縁被膜45としては、リンと鉄とを含むリン酸鉄の他、リン酸マンガン、リン酸亜鉛、リン酸カルシウム、リン酸アルミニウム、酸化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウム又は酸化ジルコニウムなどの酸化物絶縁体を使用することができる。絶縁被膜45は、図中に示すように1層に形成されていてもよいし、多層に形成されていてもよい。   The insulating coating 45 is formed by subjecting the metal magnetic particles 43 to phosphoric acid treatment. Preferably, the insulating coating 45 contains an oxide. As the insulating coating 45 containing this oxide, in addition to iron phosphate containing phosphorus and iron, manganese phosphate, zinc phosphate, calcium phosphate, aluminum phosphate, silicon oxide, titanium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, etc. The oxide insulator can be used. The insulating coating 45 may be formed in one layer as shown in the figure, or may be formed in multiple layers.

絶縁被膜45は、金属磁性粒子43間の絶縁層として機能する。金属磁性粒子43を絶縁被膜45で覆うことによって、コア23(各分割体23a〜23f)の電気抵抗率を大きくすることができる。これにより、金属磁性粒子43間に渦電流が流れるのを抑制して、渦電流に起因する鉄損の低減が図れる。   The insulating coating 45 functions as an insulating layer between the metal magnetic particles 43. By covering the metal magnetic particles 43 with the insulating coating 45, the electrical resistivity of the core 23 (each of the divided bodies 23a to 23f) can be increased. Thereby, it can suppress that an eddy current flows between the metal magnetic particles 43, and can reduce the iron loss resulting from an eddy current.

有機物47としては、熱可塑性ポリイミド、熱可塑性ポリアミド、熱可塑性ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミドイミド、ポルエーテスルホン、ポリエーテルイミド又はポリエーテルエーチルケトンなどの熱可塑性樹脂や、全芳香族ポリエステル又は全芳香族ポリイミドなどの非熱可塑性樹脂や、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウム、パルミチン酸リチウム、パルミチン酸カルシウム、オレイン酸リチウム又はオレイン酸カルシウムなどの高級脂肪酸を用いることができる。また、これらを互いに混合して用いることもできる。   Examples of the organic substance 47 include thermoplastic resins such as thermoplastic polyimide, thermoplastic polyamide, thermoplastic polyamideimide, polyphenylene sulfide, polyamideimide, portesulfone, polyetherimide, or polyetherethylketone, wholly aromatic polyester, or all Non-thermoplastic resins such as aromatic polyimides and higher fatty acids such as zinc stearate, lithium stearate, calcium stearate, lithium palmitate, calcium palmitate, lithium oleate or calcium oleate can be used. Moreover, these can also be mixed and used for each other.

有機物47は、複数の圧粉粒子41の間を強固に接合してコア23(各分割体23a〜23f)の強度を向上させる。また、有機物47は、各分割体23a〜23fを得るための加圧成形時に潤滑剤として機能する。これにより、圧粉粒子41同士が擦れ合って、絶縁被膜45が破壊されるのが防止される。   The organic substance 47 strongly joins between the plurality of dust particles 41 to improve the strength of the core 23 (each of the divided bodies 23a to 23f). Moreover, the organic substance 47 functions as a lubricant at the time of pressure molding for obtaining the divided bodies 23a to 23f. This prevents the dust particles 41 from rubbing against each other and the insulating coating 45 from being destroyed.

分割体23a〜23fの作製は以下のようにして行われる。まず、圧粉磁性体を形成するための粉末を所定の成形型に入れ、所定の圧力(例えば、700MPaから1500MPaまでの圧力)で加圧成形する。この加圧成形する際の雰囲気は、不活性ガス雰囲気又は減圧雰囲気とするのが好ましい。この場合、大気中の酸素によって圧粉磁性体粉末が酸化されるのを抑制できる。   The divided bodies 23a to 23f are produced as follows. First, the powder for forming the magnetic powder magnetic body is put into a predetermined molding die and pressure-molded at a predetermined pressure (for example, a pressure from 700 MPa to 1500 MPa). The atmosphere during the pressure molding is preferably an inert gas atmosphere or a reduced pressure atmosphere. In this case, it is possible to suppress the powder magnetic substance powder from being oxidized by oxygen in the atmosphere.

続いて、前記粉末を加圧成形して得られたものを成形型内から取り出して熱処理を施して、分割体23a〜23fを得る。   Subsequently, the powder obtained by pressure molding is taken out of the mold and subjected to heat treatment to obtain divided bodies 23a to 23f.

このように得られた分割体23a〜23fは、非磁性部材29a〜29fを挟んで略矩形環状に接着剤等により貼り合わされ、これによってコア23が構成される。   The divided bodies 23a to 23f obtained in this way are bonded to each other in a substantially rectangular ring shape with an adhesive or the like across the nonmagnetic members 29a to 29f, thereby forming the core 23.

以上のように、本実施形態によれば、コア23が圧粉磁性体によって形成されているため、リアクトル21の高周波動作時の鉄損を抑制して動作効率を向上させることができるとともに、製造が容易でコア形状の自由度を拡大できる。   As described above, according to the present embodiment, since the core 23 is formed of a dust magnetic material, the core 21 can be prevented from iron loss at the time of high frequency operation and the operation efficiency can be improved. Is easy and the flexibility of the core shape can be expanded.

また、コア23のコイル装着部31,33の断面形状が、その断面形状の角部35が丸められた形状となっているため、コイル25,27をコイル装着部31,33の外周にその全周に渡って密着させて隙間なく巻回することができ(オーバーバンクをなくすことができ)、その結果リアクトル21の小型化が図れる。   In addition, since the cross-sectional shape of the coil mounting portions 31 and 33 of the core 23 is a shape in which the corner portion 35 of the cross-sectional shape is rounded, the coils 25 and 27 are placed on the outer periphery of the coil mounting portions 31 and 33. It can be tightly wound over the circumference and wound without gaps (overbanks can be eliminated), and as a result, the reactor 21 can be downsized.

<第2実施形態>
図5は、本発明の第2実施形態に係るリアクトルの側面図である。本実施形態に係るリアクトル51が上述の第1実施形態に係るリアクトル21と実質的に異なる点は、コア23の各分割体23a〜23fが複数の部分体231a〜231f,232a〜232fを結合して構成された点のみであり、互いに対応する部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。
Second Embodiment
FIG. 5 is a side view of a reactor according to the second embodiment of the present invention. The reactor 51 according to the present embodiment is substantially different from the reactor 21 according to the first embodiment described above in that each of the divided bodies 23a to 23f of the core 23 combines a plurality of partial bodies 231a to 231f and 232a to 232f. The parts corresponding to each other are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

本実施形態に係るリアクトル51では、コア23を構成する各分割体23a〜23fが、図5に示すように複数(例えば、2個)の部分体231a〜231f,232a〜232fが結合されてそれぞれ構成されている。各分割体23a〜23fにおいて、部分体231a〜231f,232a〜232fの結合面53はコア23内に形成される磁気回路C(図1参照)と平行になっている。なお、本実施形態では、各分割体23a〜23fを磁気回路Cと平行な1つの結合面53で2個にそれぞれ分割したが、2つ以上の結合面53で3個以上にそれぞれ分割するようにしてもよい。   In the reactor 51 according to the present embodiment, each of the divided bodies 23a to 23f constituting the core 23 is combined with a plurality of (for example, two) partial bodies 231a to 231f and 232a to 232f as shown in FIG. It is configured. In each of the divided bodies 23a to 23f, the coupling surfaces 53 of the partial bodies 231a to 231f and 232a to 232f are parallel to the magnetic circuit C (see FIG. 1) formed in the core 23. In the present embodiment, each of the divided bodies 23a to 23f is divided into two by one coupling surface 53 parallel to the magnetic circuit C, but is divided into three or more by two or more coupling surfaces 53, respectively. It may be.

すなわち、分割体23a〜23fの作製は、まず部分体231a〜231f,232a〜232fの単位で圧粉磁性体を用いて作製され、続いて作製された部分体231a〜231f,232a〜232fが接着剤等で貼り合わされて分割体23a〜23fが構成されるようになっている。   That is, in the production of the divided bodies 23a to 23f, first, the partial bodies 231a to 231f and 232a to 232f are produced using the powder magnetic material, and then the produced partial bodies 231a to 231f and 232a to 232f are bonded. The divided bodies 23a to 23f are configured by being bonded with an agent or the like.

以上のように、本実施形態によれば、コア23の各分割体23a〜23fを複数の部分体231a〜231f,232a〜232fに分割して成形することができるため、圧粉磁性体材料のプレス時のプレス形状を小さくすることができ、その結果、コア23の製造等がより容易かつ低コストになる。   As described above, according to the present embodiment, each of the divided bodies 23a to 23f of the core 23 can be divided and formed into a plurality of partial bodies 231a to 231f and 232a to 232f. The press shape at the time of pressing can be reduced, and as a result, the manufacture of the core 23 and the like becomes easier and less expensive.

また、コア23の各分割体23a〜23fを構成する複数の部分体231a〜231f,232a〜232fが磁気回路Cと平行な結合面53で互いに結合されているため、部分体231a〜231f,232a〜232f間の結合部で磁気抵抗が増大するのを抑制することができる。   Further, since the plurality of partial bodies 231a to 231f and 232a to 232f constituting the respective divided bodies 23a to 23f of the core 23 are coupled to each other by the coupling surface 53 parallel to the magnetic circuit C, the partial bodies 231a to 231f and 232a are coupled. It is possible to suppress an increase in magnetic resistance at the coupling portion between ˜232f.

<適用例>
図6は上述の第1及び第2実施形態に係るリアクトル21,51が適用された車載用電力変換装置の回路図であり、図7はその車載用電力変換装置に備えられる電力変換モジュールの平面的構成を模式的に示す図である。
<Application example>
6 is a circuit diagram of an in-vehicle power conversion device to which the reactors 21 and 51 according to the first and second embodiments described above are applied, and FIG. 7 is a plan view of a power conversion module provided in the in-vehicle power conversion device. FIG.

この車載用電力変換装置は、図6に示すように、電圧変換部61と、インバータ部63とを備えて構成されている。なお、この図6に示す構成ではリアクトル21を使用した構成について説明するが、リアクトル21の代わりにリアクトル51を用いることもできる。   As shown in FIG. 6, this in-vehicle power conversion device includes a voltage conversion unit 61 and an inverter unit 63. In addition, although the structure which uses the reactor 21 is demonstrated in the structure shown in this FIG. 6, the reactor 51 can also be used instead of the reactor 21. FIG.

変換部61は、昇降圧変換機能を有しており、電力変換用のリアクトル21と、電力変換のためのチョッパ回路を構成する第1及び第2のスイッチング素子S1,S2と、フライホイール用の第1及び第2のダイオードD1,D2と、コンデンサC1とを備えている。そして、第1のスイッチング素子S1をオン、オフさせて、図示しないバッテリから入力される電流をチョップすることにより、リアクトル21により昇圧された電圧が第2のダイオードD2を介してインバータ部63に供給される。また、第2のスイッチング素子S2をオン、オフさせて、駆動モータ65からインバータ部63を介して入力される回生電流をチョップすることにより、リアクトル21により降圧された回生電流が前記バッテリ側に与えられる。   The converter 61 has a step-up / down conversion function, and includes a reactor 21 for power conversion, first and second switching elements S1 and S2 constituting a chopper circuit for power conversion, and a flywheel First and second diodes D1 and D2 and a capacitor C1 are provided. Then, by turning on and off the first switching element S1 and chopping a current input from a battery (not shown), the voltage boosted by the reactor 21 is supplied to the inverter unit 63 via the second diode D2. Is done. Further, by turning on and off the second switching element S2 and chopping the regenerative current input from the drive motor 65 via the inverter unit 63, the regenerative current stepped down by the reactor 21 is given to the battery side. It is done.

また、インバータ部63は、3相ブリッジ回路を構成する第1ないし第6のスイッチング素子S11〜S16、及びフライホイール用の第1ないし第6のダイオードD11〜D16を備えて構成されている。そして、各スイッチング素子S11〜S16がオン、オフされて、変換部61から駆動モータ65側に与えられる駆動電圧の交流変換、及び駆動モータ65側から変換部61側に与えられる回生電流の直流変換が行われる。   The inverter unit 63 includes first to sixth switching elements S11 to S16 that constitute a three-phase bridge circuit, and first to sixth diodes D11 to D16 for a flywheel. Then, each switching element S11 to S16 is turned on and off, and AC conversion of the drive voltage supplied from the conversion unit 61 to the drive motor 65 side and DC conversion of the regenerative current supplied from the drive motor 65 side to the conversion unit 61 side are performed. Is done.

このような電力変換装置の一部構成要素は、ユニット化されて図7に示すような電力変換モジュール71として車両に搭載される。この電力変換モジュール71は、それぞれユニット化されたリアクトルユニット121、変換デバイスユニット(昇圧コンバータ部)161及びインバータユニット163がケース73内に備えられている。リアクトルユニット121には、リアクトル21が備えられ、変換デバイスユニット161には、変換部61のうちの第1及び第2のスイッチング素子S1,S2及び第1及び第2のダイオードD1,D2(コンデンサC1は含まれてない)が備えられ、インバータユニット163には、インバータ部63の第1ないし第6のスイッチング素子S11〜S16及び第1ないし第6のダイオードD11〜S16が備えられる。   Some components of such a power conversion device are unitized and mounted on a vehicle as a power conversion module 71 as shown in FIG. This power conversion module 71 includes a reactor unit 121, a conversion device unit (step-up converter unit) 161, and an inverter unit 163 that are unitized in a case 73. The reactor unit 121 includes a reactor 21, and the conversion device unit 161 includes first and second switching elements S1 and S2 and first and second diodes D1 and D2 (capacitor C1) of the conversion unit 61. Is included, and the inverter unit 163 includes the first to sixth switching elements S11 to S16 and the first to sixth diodes D11 to S16 of the inverter unit 63.

このような電力変換装置は、モータ65の駆動に必要な数10kWレベルの定格電力を実現するため、リアクトルが大型化し、これによって装置全体も大型化する傾向にある。また、リアクトルに従来の電磁鋼板積層型のコアを用いた場合には、モータ65の高回転時(高周波数動作時)における鉄損によるエネルギーロスが大きくなる。   Such a power conversion device realizes rated power of several tens of kW level necessary for driving the motor 65, so that the reactor is increased in size, which tends to increase the size of the entire device. Further, when a conventional magnetic steel sheet laminated core is used for the reactor, the energy loss due to iron loss at the time of high rotation of the motor 65 (during high frequency operation) increases.

この点に関し、この電力変換装置によれば、電力変換用のリアクトルとして上述の第1及び第2実施形態に係るリアクトル21,51を採用しているため、高周波動作時の電力変換効率を向上できるとともに、その構成(特に、電力変換モジュール71)の製造の容易化及び小型化が図れる。   In this regard, according to this power conversion device, since the reactors 21 and 51 according to the first and second embodiments described above are employed as the reactor for power conversion, the power conversion efficiency during high-frequency operation can be improved. At the same time, the manufacture (particularly, the power conversion module 71) of the configuration can be facilitated and downsized.

21 リアクトル
23 コア
23a〜23f 分割体
25,27 コイル
29a〜29f 非磁性部材
31,33 コイル装着部
35 角部
51 リアクトル
231a〜231f,232a〜232f 部分体
61 変換部
63 インバータ部
71 電力変換モジュール
73 ケース
121 リアクトルユニット
161 変換デバイスユニット
163 インバータユニット
21 Reactor 23 Core 23a-23f Divided body 25, 27 Coil 29a-29f Non-magnetic member 31, 33 Coil mounting part 35 Corner part 51 Reactor 231a-231f, 232a-232f Partial body 61 Conversion part 63 Inverter part 71 Power conversion module 73 Case 121 Reactor unit 161 Conversion device unit 163 Inverter unit

Claims (6)

バッテリ直流電力を、モータ駆動に必要な交流定格電力に変換する車載用電力変換装置であって、
リアクトルユニットと、変換デバイスユニットと、インバータユニットとを備え、
前記リアクトルユニットは、
複数に分割された圧粉磁性体を含むリアクトルコアであって、外周にコイルが装着される部分の断面形状が、その断面形状の角部が丸められた形状となっており、前記圧粉磁性体の間に磁気ギャップが介在しているリアクトルコアを有するリアクトルが備えられた構成である、車載用電力変換装置。
An in-vehicle power conversion device that converts battery direct current power into alternating current rated power necessary for driving a motor,
A reactor unit, a conversion device unit, and an inverter unit;
The reactor unit is
A reactor core including a powder magnetic material divided into a plurality of parts, wherein a cross-sectional shape of a portion where a coil is mounted on the outer periphery is a shape in which corners of the cross-sectional shape are rounded, and the dust magnetic An in-vehicle power converter, comprising a reactor having a reactor core in which a magnetic gap is interposed between bodies.
請求項1記載の車載用電力変換装置であって、
前記リアクトルコアにおいて、前記磁気ギャップの断面形状もその角部が丸められた形状とされている、車載用電力変換装置。
The in-vehicle power converter according to claim 1,
The in-vehicle power converter device in which the cross-sectional shape of the magnetic gap in the reactor core is a shape with rounded corners.
請求項1又は請求項2記載の車載用電力変換装置であって、
前記リアクトルコアにおいて、前記圧粉磁性体により形成された部分は、当該リアクトルコア内に形成される磁気回路と平行な結合面で互いに結合された複数の部分体を備えて構成されている、車載用電力変換装置。
The in-vehicle power converter according to claim 1 or 2,
In the reactor, the portion formed by the dust magnetic body is configured to include a plurality of partial bodies coupled to each other at a coupling surface parallel to a magnetic circuit formed in the reactor core. Power converter.
請求項1〜請求項3のいずれか一つに記載の車載用電力変換装置であって、
前記リアクトルにおいて、コイルが前記リアクトルコアに密着して隙間無く巻回されている、車載用電力変換装置。
It is an in-vehicle power converter according to any one of claims 1 to 3,
The on-vehicle power converter, wherein the coil is wound around the reactor in close contact with the reactor in the reactor.
請求項3記載の車載用電力変換装置であって、
前記複数の部分体を結合することにより構成された前記分割された圧粉磁性体を、一枚の前記磁気ギャップを挟んで貼り合せることで、前記リアクトルコアが構成されている、車載用電力変換装置。
The in-vehicle power converter according to claim 3,
In-vehicle power conversion in which the reactor core is configured by laminating the divided powder magnetic bodies configured by joining the plurality of partial bodies with the magnetic gap interposed therebetween. apparatus.
請求項1〜請求項5のいずれか一つに記載の車載用電力変換装置であって、
前記圧粉磁性体は多層の絶縁被覆を有する金属磁性体粒子の成形体である、車載用電力変換装置。
It is an in-vehicle power converter according to any one of claims 1 to 5,
The in-vehicle power conversion device, wherein the dust magnetic body is a molded body of metal magnetic particles having a multilayer insulation coating.
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