JP2010118503A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】コイル２およびコア３から発生する熱を効果的に放熱できるリアクトル１を提供する。
【解決手段】絶縁性樹脂に磁性体の粉末が分散した磁性粉末混合樹脂からなるコア３を備える。通電により磁束が発生するコイル２がコア３に埋設されている。また、コア３が収納され、一端が開口したコア収納部５０を有し、コア３よりも熱伝導率が高い材料により形成されたコアケース５を備える。さらに、空気よりも熱伝導率が高い材料により形成され、コア収納部５０の開口５３を塞ぐ位置に設けられた板状のプレート４を備える。コア３は、プレート４の主表面４３に密着するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、放熱性に優れたリアクトルに関する。

従来から、ハイブリッド車や電気自動車の昇圧回路等に使用されるリアクトルが知られている。このリアクトルは、例えば図１０、図１１に示すごとく、コア９２と、コイル９１と、コアケース９３とを備えている。コア９２は、鉄粉等の磁性体粉末を熱硬化性樹脂等の樹脂中に分散したものである。コイル９１はコア９２に埋設されている。

コイル９１には大きな電流が流れるため、発熱量が大きい。また、コア９２自身も発熱する。そのため、コアケース９３を金属等の熱伝導性が高い材料にて構成し、冷却性を高めている。コアケース９３には、冷却器（図示しない）を取り付けることもある。

従来のリアクトル９０としては、図１０に示す形状のプレート９５を設けたものが知られている。また、図１１に示すごとく、プレート９５を取り付けず、コア９２の上面９７が開放した構造のものも知られている（下記特許文献２参照）。

特開２００８−１１２８１８号公報 特開２００８−１９８９８１号公報

しかしながら、図１０のリアクトル９０では、プレート９５とコア９２との間に空気層９６が存在しており、空気は熱伝導率が低いため、コイル９１およびコア９２の放熱性が低いという問題がある。
また、図１１に示すリアクトル９０も同様の問題がある。即ち、コア９２の上面９７が空気９６と接触しているため、コイル９１およびコア９２の放熱性能が低い。そのため、コイル９１およびコア９２から発生する熱を効果的に放熱できるリアクトルが望まれている。

本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、コイルおよびコアから発生する熱を効果的に放熱できるリアクトルを提供しようとするものである。

第１の発明は、絶縁性樹脂の中に磁性体の粉末が分散した磁性粉末混合樹脂からなるコアと、
該コアに埋設され、通電により磁束が発生するコイルと、
一端が開口し、上記コアが収納されるコア収納部を有するとともに、該コアよりも熱伝導率が高い材料により形成されたコアケースと、
空気よりも熱伝導率が高い材料により形成され、上記コア収納部の開口を塞ぐ位置に設けられた板状のプレートと、
を備え、上記コアは、上記プレートの主表面に密着するように構成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、第１の発明の作用効果につき説明する。
本発明では、プレートの主表面にコアが密着している。すなわち、コアとプレートとの間に空気層が介在しないため、コイルおよびコアから発生した熱がプレートに伝わりやすくなる。これにより、放熱性を高めることが可能となる。
プレートは、熱伝導率が高い材料、例えばアルミニウム等の金属により構成される。また、コアケースも金属により構成される。

また、第２の発明は、絶縁性樹脂の中に磁性体の粉末が分散した磁性粉末混合樹脂からなるコアと、
該コアに埋設され、通電により磁束が発生するコイルと、
一端が開口し、上記コアが収納されるコア収納部を有するとともに、該コアよりも熱伝導率が高い材料により形成されたコアケースと、
空気よりも熱伝導率が高い材料により形成され、上記コア収納部の開口を塞ぐ位置に設けられた板状のプレートと、
を備え、上記コアは、上記プレートとの間に所定の間隔をおいて配置され、該コアと該プレートとの間に、該コアよりも熱伝導率が高い放熱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４）。

次に、第２の発明の作用効果につき説明する。
本発明では、プレートとコアとの間に、コアよりも熱伝導率が高い放熱樹脂が充填されている。このようにすると、コアとコイルとの間に空気が介在していないため、熱が効率よくプレートに伝わる。これにより、コアおよびコイルの放熱効果が高まる。
放熱樹脂としては、例えばウレタンを用いることができる。コイルに電流を流すと振動する場合があるが、放熱樹脂にウレタンを用いると、この振動を吸収する効果も生じる。

以上のごとく、本発明によれば、コイルおよびコアから発生する熱を効果的に放熱できるリアクトルを提供することができる。

上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
第１の発明（請求項１）において、上記コア内に設けられ、上記コイルの軸線方向を向く柱状に形成されるとともに、上記コアよりも熱伝導率が高い材料により形成された中芯部材を備え、該中芯部材と上記プレートとが一体に形成されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、コアおよびコイルから発生した熱が中芯部材を通ってプレートに伝わるため、放熱効率が一層向上する。また、本発明では、中芯部材とプレートとの間に熱伝達を阻害する物体が介在しておらず、中芯部材とプレートとが例えば溶接等により一体にされているため、熱の伝導率が高い。

また、上記プレートの上記主表面に突出形成され、上記コアに埋設されている放熱フィンを備えることが好ましい（請求項３）。
この場合には、プレートに放熱フィンが形成されているため、コアとプレートとの接触面積が広くなる。これにより、放熱効率をさらに向上させることが可能となる。

また、第２の発明（請求項４）において、上記プレートには板厚方向に貫通した貫通孔が形成され、該貫通孔の内面の少なくとも一部は、上記プレートの厚さ方向一方側から他方側へ向かうほど該貫通孔の横断面形状が漸次拡大する形状のテーパ面とされており、該貫通孔の少なくとも一部に上記放熱樹脂が充填されていることが好ましい（請求項５）。
リアクトルの製造工程では、例えば放熱樹脂を液状にし、貫通孔からその液状の放熱樹脂を流し込む作業が行われる。貫通孔の内面がテーパ状にされていると、貫通孔の開口面積を広くできるため、放熱樹脂を流し込んだ時に、プレートとコアとの間に存在する空気が抜けやすくなる。
また、貫通孔に放熱樹脂が溜まるため、その放熱樹脂が溢れ出ることを防止することもできる。貫通孔の内面が上述のようにテーパ状にされていると、貫通孔の体積を大きくできるので、放熱樹脂が溢れにくい。

また、製造途中にて、液状にされた上記放熱樹脂が上記プレートと上記コアとの間に充填され、上記貫通孔は、上記プレートと上記コアとの間から空気が抜けるエア抜き部と、上記コイルの端子を外部に引き出すための端子引出部とを兼ねることが好ましい（請求項６）。
この場合には、貫通孔によって、コアとプレートとの間の空気を抜くことができるとともに、その貫通孔をコイルの端子引出し部としても利用できる。

また、上記コアの外面と上記コア収納部の内面との間に、上記コアよりも熱伝導率が高い放熱樹脂が介在するよう構成されていることが好ましい（請求項７）。
この場合には、コアおよびコイルから発生した熱が、放熱樹脂を介してコアケースに伝わるため、放熱効率を一層向上させることができる。
放熱樹脂は、ウレタン等の弾性樹脂により構成されていることが好ましい。コイルおよびコアは通電時に振動する場合があるが、コアの外面とコア収納部の内面との間にウレタン等の弾性樹脂が介在していれば、振動を吸収することが可能になる。

また、上記プレートの少なくとも一部は、上記コアケースの開口縁部に接触するよう構成されていることが好ましい（請求項８）。
この場合には、コアからプレートに伝わった熱が、コアケースにも伝わる。そのため、コアおよびコイルの放熱効率を一層向上させることが可能になる。

また、本発明のリアクトルは、電気自動車やハイブリッド車の昇圧回路に用いることが好ましい。車両の昇圧回路は大電流が流れるので発熱量が多く、本発明のリアクトルを使用した場合の効果が特に大きい。

（実施例１）
本発明の実施例にかかるリアクトルにつき、図１〜図４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、絶縁性樹脂の中に磁性体の粉末が分散した磁性粉末混合樹脂からなるコア３を備える。また、通電により磁束が発生するコイル２がコア３に埋設されている。そして、一端が開口し、コア３が収納されるコア収納部５０（図２参照）を有するとともに、コア３よりも熱伝導率が高い材料により形成されたコアケース５を備える。また、空気よりも熱伝導率が高い材料により形成され、コア収納部の開口５３を塞ぐ位置に設けられた板状のプレート４を備える。コア３は、プレート４の主表面４３に密着するように構成されている。

コア３の磁性体粉末としては、例えば鉄粉が用いられる。また、絶縁性樹脂としてはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられる。また、コアケース５およびプレート４としては、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等の、熱伝導性に優れた金属が用いられる。コアケース５には、冷却器５１が取り付けられている。

また、図１に示すごとく、コア３内に設けられ、コイル２の軸線方向を向く柱状に形成されるとともに、コア３よりも熱伝導率が高い材料により形成された中芯部材７を備え、その中芯部材７とプレート４とが一体に形成されている。
中芯部材７はアルミニウム等の金属製である。中芯部材７とプレート４とは一体成型されるか、又は溶接により一体的に接続されている。
より詳しくは、コアケース５の底部５ａからプレート４に向かって突出する凸部５２が形成され、この凸部５２に中芯部材７が嵌合している。そして、中芯部材７と凸部５２とに、ボルト（図示しない）を螺合するための雌螺子部７０が形成されている。

また、本例のリアクトル１は、図１に示すごとく、放熱フィン４０がプレート４の主表面４３に突出形成されており、この放熱フィン４０は、コア３に埋設されている。

一方、図１に示すごとく、コア３の外面３１とコア収納部５０の内面５４との間に、コア３よりも熱伝導率が高い放熱樹脂６が介在している。この放熱樹脂６は、ウレタン樹脂等が用いられる。

また、プレート１の少なくとも一部は、コアケース５の開口縁部５５に接触している。

次に、リアクトル１の製造方法を説明する。図３（Ａ）に示すごとく、金型Ａを用意し、この金型Ａ内にコイル２を配置するとともに、中芯部材７とプレート４とを図示するように取り付ける。そして、プレート４の貫通孔４１から硬化前の磁性粉末混合樹脂を流し込む。そして、所定温度にて磁性粉末混合樹脂を硬化させる。
コア３が硬化した後に、図３（Ｂ）に示すごとく、金型Ａを取り外す。

次に図４に示すごとく、コアケース５のコア収納部５０内に液状の放熱樹脂６を貯留し、このコア収納部５０にコア３を収納する。これにより、コア３とコアケース５との隙間に放熱樹脂６が入り、液面６０が上昇する（図１参照）。そして、この状態で放熱樹脂６を固化する。

次に、本例のリアクトル１の作用効果について説明する。
図１に示すごとく、本例のリアクトル１は、プレート４の主表面４３にコア３が密着している。すなわち、コア３とプレート４との間に空気層が介在しないため、コイル２およびコア３から発生した熱がプレート４に伝わりやすくなる。これにより、放熱性を高めることが可能となる。
本例では、コアケース５の開口５３に望む、コア３の表面の全面がプレート４の主表面４３に密着している。このようにすると、コア３の放熱効率を向上させることができる。

また、本例では、図１に示すごとく、中芯部材７を備え、この中芯部材７とプレート４とが一体に形成されている。
このようにすると、コア３およびコイル２から発生した熱が中芯部材７を通ってプレート４に伝わるため、放熱効率が一層向上する。また、本例では、中芯部材７とプレート４との間に熱伝達を阻害する物体が介在しておらず、中芯部材７とプレート４とが例えば溶接等により一体にされているため、熱の伝導率が高い。

また、本例では、プレート４に放熱フィン４０が突出形成されている。このようにすると、コア３とプレート４との接触面積が広くなる。これにより、放熱効率をさらに向上させることが可能となる。

また、図１に示すごとく、コア３の外面３１と、コア収納部５０の内面５４との間に、放熱樹脂６が介在している。
このようにすると、コア３およびコイル２から発生した熱が、放熱樹脂６を介してコアケース５に伝わるため、放熱効率を一層向上させることができる。
また、本例では、放熱樹脂６は、ウレタン等の弾性樹脂により構成されている。コイル２およびコア３は通電時に振動する場合があるが、コア３の外面３１とコア収納部５０の内面５４との間にウレタン等の弾性樹脂（放熱樹脂６）が介在していれば、振動を吸収することが可能になる。

また、本例では、プレート４の少なくとも一部は、コアケース５の開口縁部５５に接触している。
このようにすると、コア３からプレート４に伝わった熱が、コアケース５にも伝わる。そのため、コア３およびコイル２の放熱効率を一層向上させることが可能になる。また、コアケース５には冷却器５１を取り付けているので、コアケース５は効率よく冷却される。

以上のごとく、本発明によれば、コイル２およびコア３から発生する熱を効果的に放熱できるリアクトル１を提供することができる。

（実施例２）
本例は、プレート４とコア３の間に放熱樹脂６を充填した例である。
図５に示すごとく、本例のリアクトル１は、絶縁性樹脂の中に磁性体の粉末が分散した磁性粉末混合樹脂からなるコア３を備える。また、通電により磁束が発生するコイル２がコア３に埋設されている。さらに、一端が開口し、コア３が収納されるコア収納部５０を有するとともに、コア３よりも熱伝導率が高い材料により形成されたコアケース５を備える。そして、空気よりも熱伝導率が高い材料により形成され、コア収納部５０の開口５３を塞ぐ位置に設けられた板状のプレート４を備える。コア３は、プレート４との間に所定の間隔をおいて配置され、コア３とプレート４との間に、コア３よりも熱伝導率が高い放熱樹脂６が充填されている。

この放熱樹脂６は、コア３の外面３１とコア収納部５０の内面５４との間にも介在している。
また、図５、図６に示すごとく、プレート４には板厚方向に貫通した貫通孔４１が形成され、貫通孔４１の内面の少なくとも一部は、プレート４の厚さ方向一方側４３ａ（図６（Ｂ）参照）から他方側４３ｂへ向かうほど貫通孔４１の横断面形状が漸次拡大する形状のテーパ面４２とされている。そして、貫通孔４１の少なくとも一部に放熱樹脂６が充填されている。

次に、本例のリアクトル１の製造方法を説明する。まず、図７に示すごとく、コイル２と、コア３と、中芯部材７とが一体になった部材３２を製造しておく。また、コアケース５のコア収納部５０に液状の放熱樹脂６を貯留し、このコア収納部５０に部材３２を収納する。これにより、図８に示すごとく、コア３とコア収納部５０との隙間に放熱樹脂６が入り、この放熱樹脂６の液面６０がコア３の上方にまで達する。
その後、図８に示すごとくプレート４を配置して、貫通孔４１から液状の放熱樹脂６を追加して入れる。これにより、プレート４とコア３との間に放熱樹脂６が充填され、図５に示すリアクトル１が完成する。

次に、別の製造方法について説明する。図９（Ａ）に示すごとく、この例では、コアケース５の端面５６がテーパ状になっている。また、プレート４の側面４５も、端面５６に係合するテーパ状にされている。そして、液状の放熱樹脂６の液面６０がテーパ状の端面５６にかかるようにしておく。この状態でプレート４を配置すると、図９（Ｂ）に示すごとく貫通孔４１から空気が抜け、貫通孔４１の中に放熱樹脂６の一部が溜まる。

本例では、製造途中にて、液状にされた放熱樹脂６がプレート４とコア３との間に充填され、貫通孔４１は、プレート４とコア３との間から空気が抜けるエア抜き部と、コイル２の端子（図示せず）を外部に引き出すための端子引出部とを兼ねている。
その他、実施例１と同様の構成を備える。

次に、実施例２の作用効果について説明する。
本例では、図５に示すごとく、プレート４とコア３との間に、コア３よりも熱伝導率が高い放熱樹脂６が充填されている。このようにすると、コア３とコイル２との間に空気が介在していないため、熱が効率よくプレート４に伝わる。これにより、コア３およびコイル２の放熱効果が高まる。
放熱樹脂６としては、例えばウレタンを用いることができる。コイル２に電流を流すと振動する場合があるが、放熱樹脂６にウレタンを用いると、この振動を吸収する効果も生じる。

また、プレート４の貫通孔４１には、テーパ面４２が形成されている。
貫通孔４１がテーパ状にされていると、貫通孔４１の開口面積が広くなるため、液状の放熱樹脂６を流し込んだ際に、プレート４とコア３との間に存在する空気が抜けやすくなる。
また、貫通孔４１の内部に放熱樹脂６が溜まるため、放熱樹脂６が溢れ出ることを防止できる。貫通孔４１を上述のようにテーパ状にすることにより、貫通孔４１の体積を大きくすることができ、より多くの放熱樹脂６を貫通孔４１内に溜めることが可能となる。これにより、放熱樹脂６が溢れ出ることを防止しやすくなる。

また、貫通孔４１は、プレート４とコア３との間に存在する空気が抜けるエア抜き部と、コイル２の端子を外部に引き出すための端子引出し部とを兼ねている。
このようにすると、エア抜き用の孔と、コイル２の端子引出し用の孔とを共用することができ、別々に孔を形成する必要がなくなる。
その他、実施例１と同様の構成を備える。

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、リアクトルの分解斜視図。 実施例１における、リアクトルの製造工程を表す断面図であって、（Ａ）型にコアを流し込んだ状態（Ｂ）型からコアを取り出した状態 図３（Ｂ）に続く図。 実施例２における、リアクトルの断面図。 実施例２における、プレートの（Ａ）平面図（Ｂ）図６（Ａ）のＡ−Ａ断面図。 実施例２における、リアクトルの製造工程を説明するための断面図。 図７に続く図。 実施例２における、リアクトルの別の製造工程を表す図であって、（Ａ）プレートを取り付ける前（Ｂ）プレートを取り付けた後の断面図。 従来例における、リアクトルの断面図。 図１０とは別の従来例における、リアクトルの断面図。

符号の説明

１ リアクトル
２ コイル
３ コア
４ プレート
４０ 放熱フィン
４１ 貫通孔
５ コアケース
５０ コア収納部
６ 放熱樹脂
７ 中芯部材

Claims (8)

1. 絶縁性樹脂の中に磁性体の粉末が分散した磁性粉末混合樹脂からなるコアと、
   該コアに埋設され、通電により磁束が発生するコイルと、
   一端が開口し、上記コアが収納されるコア収納部を有するとともに、該コアよりも熱伝導率が高い材料により形成されたコアケースと、
   空気よりも熱伝導率が高い材料により形成され、上記コア収納部の開口を塞ぐ位置に設けられた板状のプレートと、
   を備え、上記コアは、上記プレートの主表面に密着するように構成されていることを特徴とするリアクトル。
2. 請求項１において、上記コア内に設けられ、上記コイルの軸線方向を向く柱状に形成されるとともに、上記コアよりも熱伝導率が高い材料により形成された中芯部材を備え、該中芯部材と上記プレートとが一体に形成されていることを特徴とするリアクトル。
3. 請求項１または請求項２において、上記プレートの上記主表面に突出形成され、上記コアに埋設されている放熱フィンを備えることを特徴とするリアクトル。
4. 絶縁性樹脂の中に磁性体の粉末が分散した磁性粉末混合樹脂からなるコアと、
   該コアに埋設され、通電により磁束が発生するコイルと、
   一端が開口し、上記コアが収納されるコア収納部を有するとともに、該コアよりも熱伝導率が高い材料により形成されたコアケースと、
   空気よりも熱伝導率が高い材料により形成され、上記コア収納部の開口を塞ぐ位置に設けられた板状のプレートと、
   を備え、上記コアは、上記プレートとの間に所定の間隔をおいて配置され、該コアと該プレートとの間に、該コアよりも熱伝導率が高い放熱樹脂が充填されていることを特徴とするリアクトル。
5. 請求項４において、上記プレートには板厚方向に貫通した貫通孔が形成され、該貫通孔の内面の少なくとも一部は、上記プレートの厚さ方向一方側から他方側へ向かうほど該貫通孔の横断面形状が漸次拡大する形状のテーパ面とされており、該貫通孔の少なくとも一部に上記放熱樹脂が充填されていることを特徴とするリアクトル。
6. 請求項５において、製造途中にて、液状にされた上記放熱樹脂が上記プレートと上記コアとの間に充填され、上記貫通孔は、上記プレートと上記コアとの間から空気が抜けるエア抜き部と、上記コイルの端子を外部に引き出すための端子引出部とを兼ねることを特徴とするリアクトル。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項において、上記コアの外面と上記コア収納部の内面との間に、上記コアよりも熱伝導率が高い放熱樹脂が介在するよう構成されていることを特徴とするリアクトル。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか１項において、上記プレートの少なくとも一部は、上記コアケースの開口縁部に接触するよう構成されていることを特徴とするリアクトル。

Images