JP2011199289A5 - - Google Patents

Description

本発明の提供するリアクトルは、コイルと、コアと、コイル及びコアを収容するケースとを備え、コアが、コイルの内側に配置される内側コア部、及びコイルの外側の一部又は全部を覆う外側コア部を有し、少なくとも外側コア部が、磁性材料と樹脂との混合物により形成されたリアクトルであって、コイルが、該コイルの軸方向をケースの底面と略平行にして配置され、外側コア部における磁性材料の密集度の差がケースの側壁に沿った方向よりもコイルの軸方向で小さく、ケースの底面側と、該底面側とは側壁に沿った方向の対向面となる上面側との密集度が、底面側から上面側に向かって小さくなる分布を有し、少なくともケースの底面が冷却されるように構成されているリアクトルである。

外側コア部における磁性材料の密集度の差は、底面側と、該底面側とは側壁に沿った方向の対向面となる上面側とを比較した場合に、底面側を基準として０％超４５％以下であると良い。底面側の密集度が高く、上面側の密集度が低いことにより、内部で発生した熱が底面側に集中し、放熱効率が向上するからである。放熱性向上の点では放熱の実効的な効果を得る観点から好ましくは密集度の差は３％以上ある方が良く、さらに５％以上が好ましい。一方、鉄粉等の磁性材料と樹脂材料との重量差を考慮すると、密集度差は最大で約７５％程度までつけることが可能となるが、密集度差が４５％以上あると、密集度の低い上面側の外側コアの実質的な磁性体としての寄与が低くなり過ぎ、全体として所望のインダクタンスを得るために外側コアの大きさが大きくなり過ぎるなどの不都合を伴うので好ましくない。これらの点から、密集度差は３％以上４５％以下が好ましく、さらに好ましくは５％以上２０％以下、最も好ましくは１０％以上２０％以下である。

ケースの底面が強制冷却されるように構成されていると放熱効率の向上が効果的に発揮できる。強制冷却とは水冷機構や放熱フィン等により、ケース自体での自然空冷よりも放熱を効果的に行う手段全般を指す。ケース底面にそのような強制冷却可能な構造を備える、あるいは別途設けられた強制冷却機構と熱的に接続するための構造（取付構造や取付面など）を備えることで磁性材料の密集度差による効果を発揮できる。ここで、コイル外周面がケースの底面に接触あるいは絶縁物を介して接触するように配置すると放熱性がさらに向上し、好ましい。接触部分には外側コアが実質的に存在しないことになるが、外側コアの機能として問題は無い。

内側コア部は外側コア部よりも飽和磁束密度を高くすることによって、所望のインダクタンスを得るためのリアクトル全体のサイズを小さくすることが可能である。このため、内側コア部は圧粉成形体とすることが好ましい。この場合、圧粉コアの発熱密度が高いため、外側コアを構成する磁性材料と樹脂との混合物に密集度差を付けて、底面側への冷却効率を上げることが、より効果的である。この意味で底面とは強制冷却される冷却面と言い換えることが出来る。

このリアクトルにおいて、ケースが、コイル及び内側コア部の少なくとも一方の外形に合わせて形成された内壁面を有するようにしてもよい。この場合、コイルの外表面に面する内壁面の面積を大きくすることができ、その結果、放熱性がより高められる。

このリアクトルの一実施態様では、コイルの外周面の一部が外側コア部から露出する。コイルの端面がケースの側壁に向けてコイルが配置されているので、コイルの外周面の一部が露出している場合でも、その他の部分で外側コア部がコイルの軸方向に連続し磁路が確保される。ケースの底面側に磁路が集中して形成されるので、例えばケースの上側でコイルの外周面を露出させれば、インダクタンス値への影響は特に少ない。したがって、所望のインダクタンス値を実現しつつ、コイルの外周面の一部を露出させることで放熱性を高めることが可能となる。なお、ケースの上側でコイルの外周面を露出させる場合、空気層へ磁束漏れが起こる場合があるため、金属などの導電性材料の蓋をすることが望ましい。

リアクトルは、内側コア部のコイルから突出した両端部分でコイル及び内側コア部を支持する支持部をケースに設けるようにしてもよい。この支持部により、ケース内でのコイルの位置決めが容易になり、所望のインダクタンス値を実現したリアクトルの製造がより簡単になる。更に、その支持部により、ケースとコイルとの絶縁を確保することができる。しかも、その支持部により内側コア部とケースの底面とを構造的に連続させることができ、内側コア部からケースの底面への放熱がし易くなる。

また、本発明は、底面と側壁を備えたケース中に前記底面と軸線方向が略平行になるようにコイルを収納する収納工程と、磁性材料と樹脂とを含む混合物を前記ケース内に充填する充填工程と、充填工程の後に、充填した混合物を硬化させる硬化工程を有し、硬化工程は、混合物を硬化させる温度まで加熱する前に、粘度が略最小になる温度にて混合物を所定時間保持する、リアクトルの製造方法を提示する。粘度が略最小になる、前記混合物が実質的に硬化しない温度で保持することにより、磁性材料を効率よく沈殿させることで所望の密集度差を備えたリアクトルを得ることができる。粘度が略最小になる温度は、粘度が最も低くなる温度の±５℃が好ましく、より好ましくは±３℃以内である。さらに粘度が低いと樹脂中の気泡を脱泡しやすいという効果もあわせて得られるため、硬化後の樹脂中に直径２００μｍ以上の気泡がないという特徴を得ることもできる。

Claims (10)

1. コイルと、コアと、前記コイル及び前記コアを収容するケースとを備え、前記コアが、前記コイルの内側に配置される内側コア部、及び前記コイルの外側の一部又は全部を覆う外側コア部を有し、少なくとも前記外側コア部が、磁性材料と樹脂との混合物により形成されたリアクトルであって、
   前記コイルが、該コイルの軸方向を前記ケースの底面と略平行にして配置され、
   前記外側コア部における磁性材料の密集度の差が前記ケースの側壁に沿った方向よりも前記コイルの軸方向で小さく、
   前記ケースの底面側と、該底面側とは側壁に沿った方向の対向面となる上面側との密集度が、該底面側から該上面側に向かって小さくなる分布を有し、
   少なくとも前記ケースの底面が冷却されるように構成されているリアクトル。
2. 前記底面側と前記上面側との密集度の差は、底面側を基準として０％超４５％以下である、請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記密集度の差が１０％以上２０％以下である、請求項２に記載のリアクトル。
4. 前記コイルが前記ケースの底面に接触あるいは絶縁物を介して接触するように配置されている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のリアクトル。
5. 前記内側コア部は前記外側コア部よりも飽和磁束密度が高い、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のリアクトル。
6. 前記内側コア部が圧粉成形体である、請求項５に記載のリアクトル。
7. 前記ケースが、前記コイル及び前記内側コア部の少なくとも一方の外形に合わせて形成された内壁面を有する請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のリアクトル。
8. 前記コイルの外周面の一部が前記外側コア部から露出する請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のリアクトル。
9. 前記内側コア部の前記コイルから突出した両端部分で前記コイル及び前記内側コア部を支持する支持部を前記ケースに設けた請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のリアクトル。
10. 底面と側壁を備えたケース中に前記底面と軸線方向が略平行になるようにコイルを収納する収納工程と、
    磁性材料と樹脂とを含む混合物を前記ケース内に充填する充填工程と、
    前記充填工程の後に、充填した前記混合物を硬化させる硬化工程を有し、
    前記硬化工程は、前記混合物を硬化させる温度まで加熱する前に、粘度が略最小になる温度にて前記混合物を所定時間保持する、リアクトルの製造方法。