JP2010118610A - リアクトル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】リアクトル1は、コイル2と、コイル2が配置される磁性コア3と、これらコイル2と磁性コア3との組合体1Aの外周を覆う樹脂被覆部5と、組合体1Aの冷却ベースB側に配置される放熱部4とを具える。放熱部4は、樹脂被覆部5の樹脂により組合体1Aに一体化されている。また、放熱部4は、冷却ベースB内の冷媒Cに浸漬されるフィン部4fを有する。リアクトル1は、ケースを有しないことで小型であり、冷媒Cと直接接触するフィン部4をリアクトル1自体に具えることで、放熱性に優れる。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明リアクトルを冷却ベースに固定した状態を示す正面図、図2は、本発明リアクトルに具えるコイルと磁性コアとの組合体を模式的に示す上面図、図3は、本発明リアクトルに具えるコイルと磁性コアとの組合体の正面図である。以下、図において同一符号は同一物を示す。リアクトル1は、内部に冷却水といった冷媒Cが充填されている冷却ベースBに直接取り付けられて利用されるものであり、コイル2と、コイル2が配置される磁性コア3とを主要構成部材とする。これらコイル2と磁性コア3との組合体1Aは、その外周を樹脂被覆部5で覆われている。このリアクトル1の特徴とするところは、組合体1Aの冷却ベース側に放熱部4を具える点にある。以下、各構成を説明する。
コイル2を構成する巻線として、ここでは、銅製の平角線からなる導体と、この導体の表面にエナメルといった絶縁材料からなる絶縁層を具える被覆平角線を利用している。この巻線をエッジワイズ巻きにして形成した第一コイル2a及び第二コイル2b(図2)をそれぞれ用意し、両コイル2a,2bを構成する巻線の一方の端部2ea,2eb(図1)を溶接などにより接合させて、コイル2を形成している。コイル2a,2bを構成する巻線の他方の端部2e(図1)にはそれぞれ、溶接などにより端子部材(図示せず)が接続される。これら端子部材を介して、コイル2に電力供給を行う電源などの外部装置(図示せず)が接続される。なお、図2では巻線の端部を省略している。
磁性コア3は、図2に示すように第一コイル2a,第二コイル2bがそれぞれ配置される一対の直方体状のコイル巻回部3cと、コイル2a,2bが実質的に配置されない一対の端部コア3eとを有する。この磁性コア3は、離間して並列されるコイル巻回部3cを挟むように端部コア3eが配置されて閉ループ状(環状)に形成される。磁性コア3は、鉄や鋼などの鉄を含有する軟磁性材料からなる磁性体部3mとアルミナなどの非磁性材料からなるギャップ材3gとからなる。コイル巻回部3cは、磁性体部3mからなるコア片とギャップ材3gとを交互に積層して構成される。磁性体部3m(コア片)は、軟磁性粉末の圧粉成形体や、複数の電磁鋼板を積層した積層体が利用できる。ギャップ材は、インダクタンスの調整のためにコア片間に設けられる隙間に配置される部材である(エアギャップの場合もある)。これらコア片及びギャップ材は、例えば、接着剤などで一体に接合される。コア片の分割数やギャップ材の個数は、リアクトル1がそれぞれ所望のインダクタンスとなるように適宜選択することができる。
コイル2と磁性コア3との組立体1Aは、インシュレータ6も設けられている。インシュレータ6は、コイル巻回部3cの外周を覆う筒状部(図示せず)と、コイル2の端面に当接される一対の枠状部6fとを具える。筒状部は、半割れの角筒片同士を係合する構成とすると、コイル巻回部3cの外周を容易に覆うことができる。各枠状部6fは、筒状部の一端部に配置される矩形枠である。インシュレータには、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、液晶ポリマー(LCP)などの絶縁材料が利用できる。
上記組合体1Aは、その外周を覆うように樹脂被覆部5(図1)を具える。ここでは、樹脂被覆部5は、コイル2と磁性コア3との組立体1Aを作製した後、コイル2の巻線の端部2ea,2eb,2eが露出されるように、エポキシ樹脂をトランスファーモールド成形することで形成している。この樹脂被覆部5は、直方体状であり、コイル2及び磁性コア3を覆う箇所の平均厚さは、1〜2mmである。樹脂被覆部5の四隅は比較的厚くし、各隅にそれぞれ、冷却ベースBにリアクトル1を固定するためのボルト7(締付部材)が挿通される挿通孔5hを具える。樹脂被覆部5の形状や樹脂の厚さは適宜選択することができる。樹脂被覆部5の構成樹脂は、上記エポキシ樹脂の他、ウレタン樹脂、PPS樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂などが利用できる。
そして、上記組合体1Aは、冷却ベースB側に放熱部4を具える。放熱部4は、矩形板状の台部4bと、台部4bの一面から突出し、複数の平坦な矩形板材が並列されてなるフィン部4fとを具え、樹脂被覆部5の樹脂により、組合体1Aの冷却ベースB側の面に一体化されている。
冷却ベースBには、上記フィン部4fが挿入される挿入孔Bh、及び台部4bが嵌め込まれる放熱部用溝Bcが設けられている。また、放熱部用溝Bcには、Oリング8が嵌め込まれるOリング用溝、及びボルト7がねじ込まれるボルト穴B7を具える。
上記構成を具えるリアクトル1は、以下のようにして形成することができる。
上記構成を具えるリアクトル1は、以下のようにして冷却ベースBに取り付ける。
リアクトル1は、ケースを不要とし、冷却ベースBに直接取り付ける構成であることから、小型・軽量である。かつ、リアクトル1は、冷媒に浸漬されるフィン部4fを具えることで、コイル2や磁性コア3の熱を冷却ベースBの冷媒Cに効率よく伝えられるため、放熱性に優れる。例えば、図4に示すように、フィン101が設けられた冷却ベース100に、樹脂被覆部5を具えるコイル2と磁性コア3との組合体1Bをボルト7により固定する場合、組合体1Bと冷却ベース100とを密着させるために、グリス200などを介在させることが考えられる。しかし、密着性を高めるためにグリスを厚く塗布すると、グリスは熱抵抗が大きいことから、放熱性の劣化を招く。これに対して、リアクトル1は、熱抵抗が大きいグリスを介在させる必要が実質的になく、放熱性に優れる。特に、リアクトル1の放熱部4は、熱伝導率が高い金属材料により構成されていることからも、放熱性に優れる。
上記実施形態1は、アルミニウムからなる放熱部4を説明したが、その他の放熱部の構成材料として、例えば、アルミニウム合金、銅、銀、これらの合金、鉄やオーステナイト系ステンレス鋼といった金属材料、窒化珪素(Si3N4)、アルミナ(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ほう素(BN)、炭化珪素(SiC)などのセラミックスといった非金属材料を利用することができる。特に、銅やその合金は、一般にアルミニウム(237W/m・K)で構成される冷却ベースと比較して、熱伝導率が高く、放熱性に更に優れるリアクトルが得られる。
上記実施形態1に示すように放熱部が金属材料といった導電性材料からなる場合、放熱部の台部においてコイルと接触する側の面に絶縁性に優れるセラミックス薄膜を設けた構成とすると、コイルと放熱部との間に樹脂被覆部の樹脂のみが存在する場合と比較して、絶縁性をより高められる。セラミックス薄膜は、例えば、Si3N4,Al2O3,AlN,BN,SiCなどが挙げられ、PVD法やCVD法などで台部の表面に成膜することで形成することができる。
上記実施形態1では、放熱部4が樹脂被覆部5と別材料から構成される例を説明したが、放熱部を樹脂被覆部の樹脂により成形されたものとすることができる。この場合、樹脂被覆部の成形と同時に放熱部を形成することができ、放熱部を具えるリアクトルの製造性に優れる。
上記実施形態1では、樹脂被覆部5にのみ挿通孔を設けた構成としたが、磁性コアにボルト7が挿通される挿通孔を設けた構成とすることができる。この挿通孔は、特に磁気的影響が及び難い端部コアに設けることが好ましい。このような挿通孔を有する磁性コアは、圧粉成形体とすると容易に製造可能である。磁性コア全体を樹脂被覆部で覆う場合、磁性コアに設けた挿通孔と連続するように樹脂被覆部にも挿通孔を設ける。
上記実施形態1では、冷却ベースBの上面にリアクトル1を取り付ける構成を説明したが、冷却ベースの下面にリアクトル1を取り付けることも可能である。このとき、リアクトル1は、放熱部4と樹脂被覆部5とが共通のボルト7により固定されるため、取付作業性に優れる上に、放熱部4が脱落することもない。
上記実施形態1では、樹脂被覆部5を具える構成を説明したが、樹脂被覆部を省略してもよい。この場合、上述の実施形態6のように、磁性コア自体に挿通孔を設けて、この挿通孔に挿通される締付部材により、放熱部を組立体に固定させると共に、組立体を冷却ベースに固定する構成とすることができる。
2e,2ea,2eb 巻線の端部 3 磁性コア 3b ベース面 3c コイル巻回部
3e 端部コア 3m 磁性体部 3g ギャップ材 4 放熱部 4b 台部 4f フィン部
4h,5h 挿入孔 5 樹脂被覆部 6 インシュレータ 6f 枠状部 7 ボルト
8 Oリング
101 フィン 200 グリス B,100 冷却ベース Bh 挿入孔 Bc 放熱部用溝
B7 ボルト穴 C 冷媒
Claims (7)
- コイルと、このコイルが配置される磁性コアとを具えるリアクトルであって、
前記コイルと前記磁性コアとの組合体は、前記リアクトルが載置される冷却ベース側に固定された放熱部を具え、
前記放熱部は、前記冷却ベース内の冷媒に浸漬されるフィン部を有することを特徴とするリアクトル。 - 前記組合体の外周を覆う樹脂被覆部を具え、
前記放熱部は、前記樹脂被覆部の樹脂により前記組合体に一体化されていることを特徴とする請求項1に記載のリアクトル。 - 前記放熱部は、前記冷却ベースの構成材料よりも熱伝導率が高い材料から構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のリアクトル。
- 前記放熱部は、前記樹脂被覆部の樹脂により成形されていることを特徴とする請求項2に記載のリアクトル。
- 前記樹脂被覆部には、前記リアクトルを前記冷却ベースに固定するための締付部材が挿通される挿通孔が設けられており、
前記放熱部には、前記締付部材が挿通される挿通孔が設けられていることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載のリアクトル。 - 前記放熱部には、前記冷却ベースに接する面にOリングが嵌め込まれるOリング用溝が設けられてることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のリアクトル。
- 前記フィン部は、複数の平坦な板材が並列された形態、複数の曲面板が並列された形態、及び複数の棒状体が並列された形態の少なくとも一つの形態であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のリアクトル。
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