JP2006093553A - リアクトル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度が上昇し易い環状のコアの中空孔内の熱を、リアクトルを収容するケースを通じて放熱できるリアクトル装置を提供することを目的とする。
【解決手段】リアクトル装置は、環状のコア１２と、コアに巻かれたコイル２０と、コアの下面を覆う下壁部３３、コアの外周面を覆う周壁部４５、コアの上面を覆う上壁部４３、及び下壁部及び／又は上壁部から延びコアの中空孔に進入した熱伝導部３８，５０を有するケース３０と、から成る。コアの内周面の熱を熱伝導部を介して下壁部及び／又は上壁部に伝導することにより、コア内周面の温度上昇を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明はリアクトル装置、特にその放熱構造に関する。

リアクトルは、たとえばＤＣチョッパ回路において直流電源のエネルギを蓄え及び放出するために使用され、磁性体から成る環状のコアの回りにコイルを巻いて成る。作動時に発熱し、発熱により限度を超えて温度が上昇すると、リアクトルの作動の安定性が損なわれる。そのために温度上昇を抑制すべくリアクトルに放熱構造を付加することがある。

図７に示す従来のリアクトル（特許文献１参照）において、リアクトル１００はコア１０１とコイル１０２とを含む。放熱構造１０５は上部ハウジング１０７、一対の側部ハウジング１１０及びヒートシンク１１７を含む。上部ハウジング１０７はコア１００の上方に被せられ放熱フィン１０１を備えている。各側部ハウジング１１０はリアクトル１０１を両側からはさみ、コイル放熱部１１２及びコア放熱部１１４を持ち、板状のヒートシンク１１７上に立設されている。コア１０１及びコイル１０２で発生する熱を一対の側部ハウジング１１０を介してヒートシンク１１７に伝導し、ヒートシンク１１７で放熱するようになっている。
特開２００２−５０５２７号公報

しかし、従来例は以下の点で改良の余地がある。まず、発熱源たるコア１０１及びコイル１０２と、放熱手段たる冷却フィン１０８及びヒートシンク１１７とは離れており、冷却効率が良いとは言い難い。また、上部ハウジング１０７及びヒートシンク１１７の他に、殆ど放熱作用を持たない一対の側部ハウジング１１０に配置しており、放熱構造の部品点数が増え、構造が複雑になっている。さらに、熱が逃げ難いコア１０１の中空孔内に積極的な放熱手段が設けられておらず、コア１０１及びコイル１０２の内周面の温度が上昇し易い。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、温度が上昇し易いコアの中空孔内の熱をケースを通して放熱できるリアクトル装置を提供することを目的とする。

本願の発明者は、ケースの一部に、コイルが巻かれたコアの中空孔内に進入して内周面の熱をケースの下壁部及び／又は上壁部に伝導する熱伝導部を設けることを着想して、本発明を完成した。

本発明によるリアクトル装置は、請求項１に記載したように、環状のコアと、コアに巻かれたコイルと、コアの下面を覆う下壁部、コアの外周面を覆う周壁部、コアの上面を覆う上壁部、下壁部及び／又は上壁部から延びコアの中空孔に進入した熱伝導部を有するケースと、から成る。

このリアクトル装置において、コア及びコイルの下面、外周面及び上面の熱はそれぞれ下壁部、周壁部及び上壁部に伝導される。また、内周面の熱は熱伝導部を介して下壁部及び／又は上壁部に伝導される。熱はその後、ケースから大気中に放熱される。

本発明にかかるリアクトル装置によれば、コア及びコイルの下面、外周面及び上面の熱がケースの下壁部、周壁部及び上壁部に伝導されるのに加えて、内周面の熱が熱伝導部から下壁部及び／又は上壁部に伝導される。その結果、リアクトルの熱がケースから効果的に放熱され、リアクトルの温度上昇が確実に防止できる。また、ケースは部品点数が少なく、しかもシンプルな形状を持つので、コストが安価である。

請求項２のリアクトル装置によれば、ケースを下ケースと上ケースに分割したので、各壁部の形成やリアクトルの収容が容易である。請求項３のリアクトル装置によれば、上ケースから延びた貫通孔付きの熱伝導部を、コアの内周面の熱の伝導のみならず、溶融樹脂の注入やサーミスタ等温度検知部材の挿入に利用することができる。請求項４のリアクトル装置によれば、コア及びコイルから熱伝導性かつ絶縁性の樹脂を介して熱がケースに伝わり、ケースの放熱作用がより向上する。

本発明のリアクトル装置はリアクトルと、リアクトルを収容するケースとから成る。

（イ）リアクトル
リアクトルはコアとコイルとを含む。コアは全体的に環状で、互いに離れた一対のコイル巻き部（直線部）と、コイル巻き部を連結する一対の連結部（湾曲部）とを含む。

（ロ）ケース
ａ．全体
ケースは熱伝導性に優れた材質（例えばアルミニウム）から成り、全体として下壁部、周壁部、上壁部及び熱伝導部を含む。下壁部はコアの下面を覆い、周壁部はコアの外周面を覆い、上壁部はコアの上面を覆っている。下壁部及び／又は上壁部から延びた熱伝導部はコイルを巻いたコアの中空孔に進入している。

上記下壁部、周壁部及び上壁部を単一のケースに形成しても良いが、製作の都合を考慮すると、アルミニウム等から成る上ケースと、アルミニウム、鉄又は銅等から成る下ケースとでケースを構成することが望ましい。この場合、下壁部は下ケースに、上壁部は上ケースに形成する。周壁部（一対の側壁部及び一対の端壁部）は、下ケース及び上ケースに半分づつ形成することが望ましい。但し、周壁部を下ケースのみに形成することもでき、この場合、上ケースはカバーとして機能することになる。

ｂ．熱伝導部
熱伝導部は下壁部の中央部から上方に及び／又は上壁部の中央部から下方に延び、コアの中空孔内に進入している。両方の熱伝導部を同じ形状とすることも、異なる形状とすることもできる。熱伝導部の形状及び位置は中空孔の形状及び位置を考慮して決める。全長にわたって横同一断面形状が望ましいが、先端に進むにつれ先細形状としても良い。横断面形状は矩形状でも円形状でも良い。

（ハ）関連事項
コア及びコイルとケースとの間のすきまに熱伝導性かつ絶縁性の樹脂（例えばシリコン、ウレタン等）を充填することができる。溶融樹脂は上ケースを外した状態で下ケースのすきまに充填しても良いが、上ケースから延びた熱伝導部に貫通孔を形成しておき、下ケースに上ケースを被せた状態で貫通孔を通して供給することもできる。そして、樹脂の充填後は、この貫通孔にサーミスタを挿入してケース内のコアの内周面の温度を検知することができる。

以下、本発明の実施例（リアクトル装置）を添付図面を参照しつつ説明する。

＜実施例＞
（構成）
図１及び図２に示すリアクトル装置は、図３に示すリアクトル１０と、図２及び図４（下ケースのみ図示）に示すケース３０とから成る。

図３から明らかなように、リアクトル１０のコア１２は全体としてトラックレース形状を持ち、一対のコイル巻き部１４と、一対の連結部１５とを含み、横断面矩形状を持つ。両方のコイル巻き部１４は互いに平行で、一定間隔で対向している。半円形状の両方の湾曲部１５が両方のコイル巻き部１４の端部同士を連結している。中央部に断面矩形状で内径が均一な中空孔１７が形成され、高さ（厚さ）方向に貫通している。

図３から明らかなように、コイル２０は１本のコイルから成り、らせん部２２がコア１０のコイル巻き部１４にらせん状に巻かれている。図２に示すように、一端部２４及び他端部２５は上ケース４２から上方に引き出されている。

図１及び図２から明らかなように、ケース３０は下ケース３２と上ケース４２とから成り、両方のケースは分割面（合わせ面）Ｌに関して概ね対称な形状を持つが、熱伝導部３８及び５０の構成が異なる。詳述すると、図１、図２及び図４に示すように下ケース３２は下壁部３３、一対の端壁半部３４、一対の側壁半部３６、及び熱伝導部３８を含み、上方に開口している。熱伝導部３８は下壁部３３の中央に端壁半部３４と平行に、側壁半部３６から離れて形成され、断面矩形状で全長にわたって横断面が同一形状である。中空孔１７に下方開口から進入し、下ケース３２と上ケース４２との分割面まで達している。

これに対して、図１、図２及び図４（かっこ付きの番号で示す）から明らかなように、上ケース４２は上壁部４３、一対の端壁半部４４、一対の側壁半部４６及び熱伝導部５０を含み、下方に開口している。端壁半部３４と４４とで端壁部３５が構成され、側壁半部３６と４６とで側壁部３７がそれぞれ構成され、端壁部３５及び側壁部３７が周壁部４５を構成している。

上壁部４３から下向きに延びた熱伝導部５０は横断面矩形状を有し、全長にわたって横断面が同一形状である。先端の横断面形状は下ケース３２の下壁部３３から延びた熱伝達部３８の太さとほぼ等しい。熱伝導部５０は上壁部４３の中央に端壁半部４４と平行に、側壁半部４６から離れて形成されている。中空孔１７に上方開口から進入し、その先端は中空孔１７の高さ方向の中間部に達し、上記熱伝導部３８とすきまを持って対向している。

（作用）
このリアクトル１０の作用は公知であり、しかも本発明と直接関係ないので、説明を割愛する。リアクトル１０の作動時はコア１２及びコイル２０が発熱する。その熱はコア１２及びコイル２０から、ケース３０の下壁部３３、一対の端壁部３５、一対の側壁部３７及び上壁部４３に伝わり、大気中に放熱される。熱はまた、熱伝導部３８及び５０から下壁部３３及び上壁部４３に伝わり、同様に放熱される。

（効果）
この実施例によれば、以下の効果が得られる。第１に、コア１２及びコイル２０の熱がケース３０から効率良く放熱される。即ち、コア１２及びコイル２０の下面、外周面及び上面の熱がこれらに近接又は接触している下壁部３３、周壁部４５及び上壁部４３に伝わるとともに、内周面の熱がこれに近接又は接触している熱伝導部３８及び５０に伝わる。特に、温度が上昇しやすいコア１２の内周面の熱が熱伝導部３８及び５０を通して下壁部３３及び上壁部４３に伝導するので、リアクトル１０の温度上昇が防止できる。

第２に、放熱部材として機能するケース３０のコストを低減できる。その理由は、ケース３０は下ケース３２及び上ケース４２の２つの部材のみから成り部品点数が少ないからである。しかも、下ケース３０は下壁部３３、一対の端壁半部３４、一対の側壁半部３６及び中央の熱伝導部３６を有するのみで、上ケース４２は上壁部４３、一対の端壁半部４４、一対の側壁半部４６及び中央の熱伝導部５０を有するのみで、何れも形状がシンプルだからである。

＜変形例＞
（１）第１変形例
図５に示す第１変形例では、コア１２及びコイル２０とケース３０の下壁部３３、周壁部４５及び上壁部４３との間のすきまに熱伝導性かつ絶縁性の樹脂６０が充填されている。これは、コア１２及びコイル２０を下ケース３２及び上ケース４２内に収容した状態で、上ケース４２の熱伝導部５０の中央部に形成された貫通孔５５から溶融樹脂を注入した後、固化させたものである。

この変形例によれば、上記実施例の効果に加えて、ケース３０の放熱作用がさらに向上する。すきまに樹脂６０を充填したことにより、コア１２及びコイル２０の熱が熱伝導性が良い樹脂６０を介してケース３０に直接伝導するからである。しかも、溶融樹脂は下ケース３２に上ケース４２を被せた状態で熱伝導部５０の貫通孔５５を通して充填できる、つまり貫通孔を樹脂注入孔として利用できるので、作業効率がよい。

（２）第２変形例
図６に示す第２変形例では、上記熱伝導部５０の貫通孔５５を通してサーミスタ６５が挿入され、その先端はコア１２の中空孔１７の中央部に達している。サーミスタ６５により中空孔１７の温度を検知し、検知温度がリード線６７を介してＣＰＵ７０に入力されている。検知された温度が限界値を超えて上昇したときや、所定値以上の温度が限界時間を超えて継続したときは、ＣＰＵ７０からの指令によりコイル２０への通電を停止し、リアクトル１０を非作動とする。

この変形例によれば、上記実施例の効果に加えて、貫通孔５５をサーミスタ６５及びリード線６７の挿入孔として利用しているので、異常な温度上昇によるリアクトル１０の故障等を防止することができる。

本発明の実施例（リアクトル装置）を示す正面断面図である。 実施例の斜視図である。 実施例のリアクトルのみを示す斜視図である。 実施例の下ケースの上面図である（上ケースの下面図にも相当する）。 第１変形例を示す説明図である。 第２変形例を示す説明図である。 従来例を示す斜視図である。

符号の説明

１０：リアクトル １２：コア
１７：中空孔 ２０：コイル
２２：らせん部 ３０：ケース
３２：下ケース ３３：下壁部
３５：端壁部 ３７：側壁部
４３：上壁部 ５０：熱伝導部
５５：貫通孔 ６０：樹脂 ６５：サーミスタ

Claims (4)

1. 環状のコア（１２）と、
   前記コアに巻かれたコイル（２０）と、
   前記コアの下面を覆う下壁部（３３）、該コアの外周面を覆う周壁部（４５）、該コアの上面を覆う上壁部（４３）、及び該下壁部及び／又は該上壁部から延び該コアの中空孔に進入した熱伝導部（３８，５０）を有するケース（３０）と、から成り、
   前記コアの内周面の熱を前記熱伝導部を介して前記下壁部及び／又は該上壁部に伝導することを特徴とするリアクトル装置。
2. 前記ケース（３２）は下ケースと上ケース（４２）とから成り、前記熱伝導部は前記下ケースの下壁部及び前記上ケースの上壁部に形成されている請求項１に記載のリアクトル装置。
3. 前記上ケースに形成された前記熱伝導部は横断面一定形状を持ち、その中心部に貫通孔（５５）が形成されている請求項２に記載のリアクトル装置。
4. 前記コア及び前記コイルと前記ケースとの間のすきまに熱伝導性かつ絶縁性の樹脂（６０）が充填されている請求項３に記載のリアクトル装置。

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