JP2009088007A

JP2009088007A - リアクトル

Info

Publication number: JP2009088007A
Application number: JP2007252214A
Authority: JP
Inventors: Kenji Saka; 賢二坂
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2009-04-23

Abstract

【課題】ケースとコアとの界面における剥離及びコアの割れを防ぐことができるリアクトルを提供すること。
【解決手段】通電により磁束を発生するコイル１１と該コイル１１の内側及び外周に形成された磁性粉末混合樹脂を硬化してなるコア１２とを一体化させてなるコイル一体型コア１０を有するリアクトル１。コイル一体型コア１０は、一面に開口面２１を有するケース２の内側に収容してなる。該ケース２の内側面２０には、溝部２００が形成されている。コイル一体型コア１０とケース２との間には、樹脂３が充填されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力変換装置等に用いられるリアクトルに関する。

従来より、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流の生成に用いられるインバータ等の電力変換装置がある。該電力変換装置には、入力電圧を昇圧するための昇圧回路の一部を構成するリアクトルが収納されている。

そして、該リアクトルは、通電により磁束を発生するコイルと、該コイルの内側及び外周に充填された磁性粉末混合樹脂を硬化してなるコアと、コイルとコアとを内側に収容するケースとを有する。
また、リアクトルは、例えば特許文献１に開示されているように内側にコイルを収納したケースに液状の磁性粉末混合樹脂を流し込み、次いで、磁性粉末混合樹脂を硬化してコアとすることにより形成する。

ところが、上記従来のリアクトルは、コイルと磁性粉末混合樹脂とをケースごと硬化炉に投入して加熱して形成されるものであるため、以下のような問題が生じる。すなわち、コアが形成される際に磁性粉末混合樹脂が硬化収縮することに起因して、ケースとコアとが両者の界面にて剥離したり、コアが割れたりしてしまうことがある。
これに対して、あらかじめコイルと一体化したコアを作製した後かかるコアをケースに収納する場合には、ケースとコアとの間に隙間が生じてしまう。それゆえ、コイルやコアの熱をケースへと充分に伝えることができず、放熱を充分に行うことが困難となるおそれがある。

特開昭５４−１３９９４号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、ケースとコアとの界面における剥離及びコアの割れを防ぐことができるリアクトルを提供しようとするものである。

本発明は、通電により磁束を発生するコイルと該コイルの内側及び外周に形成された磁性粉末混合樹脂を硬化してなるコアとを一体化させてなるコイル一体型コアを有するリアクトルであって、
上記コイル一体型コアは、一面が開口面であるケースの内側に収容されており、
該ケースの内側面には、溝部が形成されており、
上記コイル一体型コアと上記ケースとの間には、樹脂が充填されていることを特徴とするリアクトルにある（請求項１）。

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記コイル一体型コアと上記ケースとの間には、樹脂が充填されている。すなわち、本発明のリアクトルは、例えば、あらかじめ作製したコイル一体型コアをケースに収容した後、コイル一体型コアとケースとの間に樹脂を流し込むことにより形成することができる。つまり、磁性粉末混合樹脂を硬化するに当たって、磁性粉末混合樹脂をケースごと加熱する必要がない。それゆえ、コアを形成する際に磁性粉末混合樹脂が硬化収縮することに起因して、ケースとコアとが両者の界面において剥離したり、コアが割れたりしてしまうという不具合が生じることもない。

また、上記のごとく、コイル一体型コアとケースとの間には樹脂が充填されているため、該樹脂を介して、コイル一体型コアとケースとを充分に密着させることができる。その結果、コイル一体型コアの熱を、樹脂とケースとを介して、外部へと充分に放出することができる。

また、ケースの内側面には、溝部が形成されている。それゆえ、コイル一体型コアとケースとの間に樹脂を充填するに当たっては、溝部を伝わらせることにより、コイル一体型コアとケースとの間にまんべんなく、かつ、容易に樹脂を行き渡らせることができる。
そして、そのため、ケースの内側面とコイル一体型コアとの間への樹脂の充填性を低下させることなく、溝部以外の部分におけるケースとコイル一体型コアとの隙間を小さくすることができる。これにより、熱伝導率が比較的小さい樹脂の厚みを充分に小さくすることができるため、コイル一体型コアの放熱を充分に行うことができる。

以上のごとく、本発明によれば、ケースとコアとの界面における剥離及びコアの割れを防ぐことができるリアクトルを提供することができる。

本発明（請求項１）において、上記磁性粉末混合樹脂は、磁性粉末を樹脂に混入させてなる材料である。そして、上記磁性粉末としては、例えば、フェライト粉末、鉄粉、珪素合金鉄粉等を用いることができる。また、磁性粉末混合樹脂に用いる樹脂としては、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や、熱可塑性樹脂を用いることができる。

また、上記ケースは、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等、熱伝導性に優れた金属からなることが好ましい。
上記コイル一体型コアと上記ケースとの間に充填する上記樹脂として、例えば、シリコン樹脂、ウレタン樹脂等がある。

また、上記リアクトルは、上記ケースの側面部に上記溝部が形成されているものであることが好ましい（請求項２）。
この場合には、ケースの側面部とコイル一体型コアとの間に容易に樹脂を流し込むことができる。

また、上記リアクトルは、上記ケースの側面部に、上記開口面に対して略直交するよう上記溝部が形成されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、開口面に対して略直交する方向に沿って、ケースの側面部とコイル一体型コアとの間に容易に樹脂を流し込むことができる。

また、上記リアクトルは、上記ケースの側面部に、上記開口面に対して斜めに上記溝部が形成されていてもよい（請求項４）。
この場合には、開口面に対して斜めに形成された溝部を伝わらせて、ケースの側面部とコイル一体型コアとの間にまんべんなく、かつ、容易に樹脂を行き渡らせることができる。

また、上記リアクトルは、上記開口面と面する上記コアの開口側端面よりも上記開口面側から上記ケースの底面部に向かって、上記溝部が形成されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、側面部に形成された溝部に容易に樹脂を流し込むことができるため、ケースの側面部とコイル一体型コアとの間に容易に樹脂を流し込むことができる。

また、上記溝部は、上記ケースの側面部の底部にまで連続して形成されていることが好ましい（請求項６）。
この場合には、ケースの底面部とコイル一体型コアとの間にまで、容易に樹脂を導くことができる。

また、上記リアクトルは、上記ケースの側面部に、上記開口面に略平行に上記溝部が形成されていてもよい（請求項７）。
この場合には、開口面に対して略平行な方向に沿って、ケースの側面部とコイル一体型コアとの間にまんべんなく、かつ、容易に樹脂を流し込むことができる。

また、上記溝部は、上記ケースの側面部の全周にわたって連続して形成されていることが好ましい（請求項８）。
この場合には、溝部を伝わらせて、ケースの側面部とコイル一体型コアとの間に、全周にわたって一層まんべんなく樹脂を行き渡らせることができる。

また、上記リアクトルは、上記ケースの底面部に、上記溝部が形成されていることが好ましい（請求項９）。
この場合には、ケースの底面部とコイル一体型コアとの間にも充分に樹脂を行き渡らせることができる。

また、上記底面部に形成された上記溝部は、上記側面部に形成された上記溝部と連続していることが好ましい(請求項１０)。
この場合には、側面部に形成された溝部を伝わらせて、底面部に形成された溝部に容易に樹脂を供給することができる。それゆえ、コイル一体型コアの側面部及び底面部とケースとの間の全体に、容易に樹脂を行き渡らせることができる。

（実施例１）
本発明の実施例に係るリアクトルにつき、図１〜図５を用いて説明する。
本例のリアクトル１は、図１に示すごとく、通電により磁束を発生するコイル１１と該コイル１１の内側及び外周に形成された磁性粉末混合樹脂を硬化してなるコア１２とを一体化してなるコイル一体型コア１０を有する。

該コイル一体型コア１０は、図１、図２に示すごとく、一面が開口面２１であるケース２の内側に収容されている。該ケース２は、略直方体形状である。
また、ケース２の内側面２０には、溝部２００が形成されている。
そして、溝部２００は、例えば、該溝部２００の軸方向に直交する方向の断面が、深さ
０．１〜５ｍｍ、幅０．０５〜２．５ｍｍの略半円形状とすることができる。
また、溝部２００は、ケース２の側面部２２の幅方向の略中央において、開口面２１に対して略直交するよう形成されている。

また、溝部２００は、開口面２１と面するコア１２の開口側端面１２０よりも開口面２１側からケース２の底面部２３に向かって連続して形成されている。本例では、側面部２２における開口部２２１から底部２２０に至るまで溝部２００が連続して形成されている。
コイル一体型コア１０とケース２との間には、樹脂３が充填されている。

以下に、本例のリアクトル１について詳細に説明する。
本例のリアクトル１は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流の生成に用いられるインバータ等の電力変換装置内に設置することができる。

本例において、磁性粉末混合樹脂は、磁性粉末を樹脂に混入させてなる材料である。
そして、上記磁性粉末としては、例えば、フェライト粉末、鉄粉、珪素合金鉄粉等がある。
また、磁性粉末混合樹脂に用いる樹脂として、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることもできる。なお、例えば、ＰＰＳ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ナイロン樹脂等を用いる場合には、射出成形によって磁性粉末混合樹脂を成形してコアとすることができる。

ケース２は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等、熱伝導性に優れた金属からなるものを用いることができる。
また、ケース２は、図１、図２に示すごとく、略四角形状の底面部２３と、その各辺から垂直に立ち上がる四つの側面部２２とにより形成されている。そして、底面部２３と対向する面は開口面２１となるよう構成されている。

また、コイル一体型コア１０とケース２との間に充填する樹脂３として、例えば、シリコン樹脂、ウレタン樹脂等の低弾性樹脂を用いることができる。このように低弾性で流動性に優れた樹脂３を用いることにより、コイル一体型コア１０とケース２との間の、例えば、０．５〜５ｍｍの隙間に、まんべんなく、かつ、容易に樹脂３を流し込むことができる。また、樹脂３は、熱伝導性に優れており、熱伝導率は、例えば、０．５〜２．０Ｗ／ｍ・Ｋである。

次に、本例のリアクトル１の製造手順につき説明する。
まず、ケース２とは異なる成形型の内側にコイル１１を配設するとともに液状の磁性粉末混合樹脂を流し込む（図示略）。
次いで、コイル１１と磁性粉末混合樹脂とを、上記成形型ごと加熱炉に入れて１００〜２００℃で加熱する。これにより、磁性粉末混合樹脂が硬化してコア１２となり、コイル１１とコア１２とが一体化されてなるコイル一体型コア１０が形成される。

次いで、このコイル一体型コア１０を、上記成形型から取り外す。
ここで、図３に示すごとく、ケース２内におけるコイル一体型コア１０の高さ位置を位置決めするためのスペーサ４を、あらかじめケース２の底面部２３に配設しておく。そして、コイル一体型コア１０を、スペーサ４に載置した状態でケース２内に収容する。

次いで、図４に示すごとく、ケース２の側面部２２とコイル一体型コア１０との間から樹脂３を流し込む。このとき、樹脂３は、側面部２２に設けられた溝部２００を伝って、ケース２の側面部２２とコイル一体型コア１０との間の全体に行き渡るとともに、溝部２００が形成されていない部分のケース２とコイル一体型コア１０との間の隙間にも、溝部２００から広がるように行き渡る。
その後、樹脂３を、例えば、常温で固化したり、コア１２を形成する場合よりも小さな熱量で加熱して固化したりする。これによって、本例のリアクトル１を形成することができる。

なお、本例においては、コイル一体型コア１０をケース２の内側に収容した後、コイル一体型コア１０とケース２との間に樹脂３を充填したが、図５に示すように、ケース２内にあらかじめ所定の量の樹脂３を入れておき、そこにコイル一体型コア１０を押し込むように収容することによってコイル一体型コア１０とケース２との間に樹脂３を行き渡らせることもできる。

次に、本例の作用効果につき説明する。
コイル一体型コア１０とケース２との間には、樹脂３が充填されている。すなわち、本例のリアクトル１は、あらかじめ作製したコイル一体型コア１０をケース２に収容した後、コイル一体型コア１０とケース２との間に樹脂３を流し込むことにより形成されるものである。つまり、磁性粉末混合樹脂を硬化するに当たって、磁性粉末混合樹脂をケース２ごと加熱する必要がない。それゆえ、コア１２が形成される際に磁性粉末混合樹脂が硬化収縮することに起因して、ケース２とコア１２とが両者の界面において剥離したり、コア１２が割れたりしてしまうという不具合が生じることもない。

また、上記のごとく、コイル一体型コア１０とケース２との間には樹脂３が充填されているため、該樹脂３を介して、コイル一体型コア１０とケース２とを充分に密着させることができる。その結果、コイル一体型コア１０の熱を、樹脂３とケース２とを介して、外部へと充分に放出することができる。

また、ケース２の内側面２０には、溝部２００が形成されている。それゆえ、コイル一体型コア１０とケース２との間に樹脂３を充填するに当たっては、溝部２００を伝わらせることにより、コイル一体型コア１０とケース２との間にまんべんなく、かつ、容易に樹脂３を行き渡らせることができる。
そして、そのため、ケース２の内側面２０とコイル一体型コア１０との間への樹脂３の充填性を低下させることなく、溝部２００以外の部分におけるケース２とコイル一体型コア１０との隙間を小さくすることができる。これにより、熱伝導率が比較的小さい樹脂３の厚みを充分に小さくすることができるため、コイル一体型コア１０の放熱を充分に行うことができる。

また、リアクトル１は、ケース２の側面部２２に溝部２００が形成されているものであるため、ケース２の側面部２２とコイル一体型コア１０との間に容易に樹脂３を流し込むことができる。
また、リアクトル１は、ケース２の側面部２２に、開口面２１に対して略直交するよう溝部２００が形成されているため、開口面２１に対して略直交する方向に沿って、ケース２の側面部２２とコイル一体型コア１０との間に容易に樹脂３を流し込むことができる。

また、リアクトル１は、開口面２１と面するコア１２の開口側端面１２０よりも開口面２１側からケース２の底面部２３に向かって、溝部２００が形成されている。これにより、側面部２２に形成された溝部２００に容易に樹脂３を流し込むことができるため、ケース２の側面部２２とコイル一体型コア１０との間に容易に樹脂３を流し込むことができる。
また、溝部２００は、ケース２の側面部２２の底部２２０にまで連続して形成されているため、ケース２の底面部２３とコイル一体型コア１０との間にまで、容易に樹脂３を導くことができる。

以上のごとく、本例によれば、ケースとコアとの界面における剥離及びコアの割れを防ぐことができるリアクトルを提供することができる。

（実施例２）
本例は、図６に示すごとく、溝部２００が、ケース２の側面部２２において開口面２１に対して略直交するよう形成されているとともに、ケース２の底面部２３においても形成されているケース２の例である。

そして、側面部２２に形成された溝部２００は、側面部２２の幅方向の略中央において、側面部２２における開口部２２１から底部２２０にまで形成されている。
また、底面部２３に形成された溝部２００と側面部２２に形成された溝部２００とは、側面部２２の底部２２０において連続している。
底面部２３に形成された二本の溝部２００は、略十字状に交差している。

本例の場合には、側面部２２に形成された溝部２００を伝わらせて、底面部２３に形成された溝部２００に容易に樹脂３を供給することができる。
その他は、実施例１と同様の構成及び作用効果を有する。

（実施例３）
本例は、図７に示すごとく、溝部２００が、ケース２の側面部２２において開口面２１に対して斜めに形成されているケース２の例である。具体的には、溝部２００は、側面部２２の開口部２２１から底部２２０における内側面２００において略螺旋状に形成されている。

本例の場合には、開口面２１に対して斜めに形成された溝部２００を伝わらせて、ケース２の側面部２２とコイル一体型コア１０との間にまんべんなく、かつ、容易に樹脂３を行き渡らせることができる。
その他、実施例１と同様の構成及び作用効果を有する。

（実施例４）
本例は、図８に示すごとく、溝部２００が、ケース２の側面部２２において開口面２１に略平行に形成されているケース２の例である。具体的には、溝部２００は、側面部２２の高さ方向における略中央において、ケース２の側面部２２の全周にわたって連続して形成されている。

本例の場合には、開口面２１に対して略平行な方向に沿って、ケース２の側面部２２とコイル一体型コア１０との間に、全周にわたってまんべんなく、かつ、容易に樹脂３を流し込むことができる。
その他、実施例１と同様の構成及び作用効果を有する。

実施例１における、リアクトルの断面図。実施例１における、ケースの斜視図。実施例１における、リアクトルをケースの内部に収容する状態を示す断面図。実施例１における、リアクトルとケースとの間に樹脂を充填する状態を示す断面図。実施例１における、別の作製手順によるリアクトルをケースの内部に収容する状態を示す断面図。実施例２における、ケースの斜視断面図。実施例３における、ケースの斜視図。実施例４における、ケースの斜視図。

符号の説明

１リアクトル
１０コイル一体型コア
１１コイル
１２コア
２ケース
２０内側面
２００溝部
２１開口面
３樹脂

Claims

通電により磁束を発生するコイルと該コイルの内側及び外周に形成された磁性粉末混合樹脂を硬化してなるコアとを一体化させてなるコイル一体型コアを有するリアクトルであって、
上記コイル一体型コアは、一面が開口面であるケースの内側に収容されており、
該ケースの内側面には、溝部が形成されており、
上記コイル一体型コアと上記ケースとの間には、樹脂が充填されていることを特徴とするリアクトル。
請求項１において、上記ケースの側面部に上記溝部が形成されていることを特徴とするリアクトル。
請求項２において、上記ケースの側面部に、上記開口面に対して略直交するよう上記溝部が形成されていることを特徴とするリアクトル。
請求項２において、上記ケースの側面部に、上記開口面に対して斜めに上記溝部が形成されていることを特徴とするリアクトル。
請求項２〜４のいずれか一項において、上記開口面と面する上記コアの開口側端面よりも上記開口面側から上記ケースの底面部に向かって、上記溝部が形成されていることを特徴とするリアクトル。
請求項２〜５のいずれか一項において、上記溝部は、上記ケースの側面部の底部にまで連続して形成されていることを特徴とするリアクトル。
請求項１〜６のいずれか一項において、上記ケースの側面部に、上記開口面に略平行に上記溝部が形成されていることを特徴とするリアクトル。
請求項７において、上記開口面に略平行に形成された上記溝部は、上記ケースの側面部の全周にわたって連続して形成されていることを特徴とするリアクトル。
請求項１〜８のいずれか一項において、上記ケースの底面部に、上記溝部が形成されていることを特徴とするリアクトル。
請求項９において、上記底面部に形成された上記溝部は、上記側面部に形成された上記溝部と連続していることを特徴とするリアクトル。