JP2013135191A - リアクトル、コンバータ、および電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルと磁性コアとの組合体を備え、従来よりも放熱性に優れるリアクトルを提供する。
【解決手段】一対のコイル素子２ａ，２ｂを有するコイル２と、環状の磁性コア３との組合体１０を備えるリアクトル１Ａである。磁性コア３は、コイル素子２ａ，２ｂの内部に配置される内側コア部３１，３１と、コイル素子２ａ，２ｂから露出され、内側コア部３１，３１と閉磁路を形成する外側コア部３２，３２を有する。リアクトル１Ａは、非磁性金属で形成される放熱板４と、絶縁性樹脂で形成される絶縁層５Ａを備える。放熱板４の一面側は組合体１０を搭載する搭載面、他面側は冷却ベースなどの設置対象への取り付け面となる。絶縁層５Ａは、コイル２および外側コア部３２，３２と、放熱板４との間に配置される。放熱板４における絶縁層５Ａの形成領域の少なくとも一部は粗面化処理されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、一対のコイル素子を有するコイルと、環状の磁性コアとの組合体を備えるリアクトル、このリアクトルを用いたコンバータ、およびこのコンバータを用いた電力変換装置に関する。

リアクトルやモータといった、コイルと、コイルが配置される磁性コアとを備える磁性部品が種々の分野で利用されている。例えば、特許文献１は、ハイブリッド自動車といった車両に載置されるコンバータの回路部品に利用されるリアクトルを開示している。この特許文献１のリアクトルは、コイル素子を有するコイルと、環状の磁性コアとの組合体を備え、その磁性コアは、コイルの内部に配置される内側コア部と、コイルから露出され、内側コア部と閉磁路を形成する外側コア部と、を備える。また、この特許文献１のリアクトルでは、組合体のコイルにおけるコイル設置面（リアクトルが設置される冷却ベース側の面）に放熱板を配置して、リアクトルの放熱性を高める試みがなされている。

特開２０１１−９７９１号公報

近年、ハイブリッド自動車などに利用されるリアクトルは、高周波・大電流で使用されることが多く、リアクトルに備わるコイルや磁性コアの発熱量が増大する傾向にある。このリアクトルで生じた熱を十分に放熱できなければ、リアクトルの動作が不安定となる恐れがある。そのため、従来以上にリアクトルの放熱性を更に向上させることが望まれている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、コイルと磁性コアとの組合体を備えるリアクトルにおいて、従来よりも放熱性に優れるリアクトルを提供することにある。また、本発明の別の目的は、本発明リアクトルを用いたコンバータ、およびそのコンバータを用いた電力変換装置を提供することにある。

本発明者らは特許文献１のリアクトルを再検討し、当該リアクトルに備わる放熱板がセラミックであることに着目した。当該リアクトルにおいて放熱板をセラミックとしているのは、リアクトルのコイルと冷却ベースとの間の絶縁を確保するためであるが、セラミックの熱伝導率は一般的にあまり高くない。また、特許文献１のリアクトルでは、コイルから放熱板への熱伝導に改善の余地があることも明らかになった。具体的には、特許文献１のリアクトルでは、組合体のコイルと放熱板とを接着剤で接合しており、コイルから接着剤への熱伝導、さらに接着剤から放熱板への熱伝導の際に、伝熱効率が低下する傾向にあることが明らかになった。つまり、隣接する部材間の伝熱効率の低下を抑制できれば、コイルから放熱板への熱伝導を改善することができると考えられる。これら知見に基づいて本発明を以下に規定する。

本発明リアクトルは、並列した状態で連結される一対のコイル素子を有するコイルと、コイル素子の内部に挿通される環状の磁性コアとの組合体を備え、磁性コアが、コイル素子の内部に配置される内側コア部、およびコイル素子から露出され、内側コア部と閉磁路を形成する外側コア部を有するリアクトルである。この本発明リアクトルは、非磁性金属で形成される放熱板と、絶縁性樹脂で形成される絶縁層とを備える。放熱板の一面側は組合体を搭載する搭載面、放熱板の他面側はリアクトルを設置する設置対象への取り付け面となる。絶縁層は、組合体と放熱板との間に配置される。そして、放熱板における絶縁層の形成領域の少なくとも一部が粗面化処理されていることを特徴とする。

上記本発明の構成によれば、放熱板を非磁性金属とすることで、放熱板を介したリアクトルから冷却ベースなどの設置対象への熱伝導を従来よりも円滑にすることができ、従来よりも放熱性に優れたリアクトルとすることができる。ここで、リアクトルと設置対象との間の絶縁は、リアクトルを構成する組合体と放熱板との間に配置される絶縁層により確保される。

また、上記本発明の構成によれば、放熱板における絶縁層の形成領域の少なくとも一部が粗面化処理されていることで、その放熱板の粗面化処理された部分（粗面化領域）の凹凸に絶縁層が入り込んで、放熱板と絶縁層の接触面積が大きくなり、両者の間の伝熱効率が向上する。その結果、リアクトルの組合体から絶縁層を介して放熱板に効率良く伝熱させることができるため、従来よりも放熱性に優れたリアクトルとすることができる。加えて、放熱板の粗面化領域の凹凸に絶縁層が入り込むことで、両者の密着性が従来よりも向上するという効果もある。特に、高周波での使用において組合体の振動が激しくなるので、放熱板と絶縁層との密着性の向上は、従来構成よりも有利な効果といえる。

本発明リアクトルの一形態として、組合体と放熱板とが、絶縁層によって接合されている形態を挙げることができる。

上記構成はいわば、絶縁層によって組合体と放熱板とを接着する構成である。そのため、組合体から絶縁層を介して放熱板に効率良く伝熱させることができる。

本発明リアクトルの一形態として、組合体と絶縁層との間に、両者を接合する接着層を備える形態とすることができる。

上記構成によっても、組合体から絶縁層を介して放熱板に効率良く伝熱させることができる。もちろん、接着層には熱伝導性に優れる材質を用いることが好ましい。

接着層を備える本発明リアクトルの一形態として、絶縁層は、放熱板に対する組合体の位置決めを行なう位置決め部を備えることが好ましい。

絶縁層に位置決め部を設けることで、本発明リアクトルを作製する際、放熱板に対する組合体の位置決めを容易に行なうことができる。また、絶縁層に位置決め部を設けることで、リアクトルの作製時や使用時における組合体の位置ズレを抑制することもできる。特に、位置決め部があれば、高周波での使用においてリアクトルの振動による組合体の位置ズレを効果的に防止できる。

本発明リアクトルの一形態として、組合体の外周面の少なくとも一部を覆い、組合体を放熱板に一体化させる絶縁性樹脂の樹脂モールド部を備えることが好ましい。

組合体と放熱板とを一体化させる樹脂モールド部を設けることで、放熱板に対する組合体の位置ズレを抑制することができる。ここで、上述したコイルおよび外側コア部と、放熱板とを絶縁層により接合する構成の場合、当該絶縁層と樹脂モールド部とが同じ材質で一体的に形成されたものであっても良い（例えば、後述する実施形態１の構成を参照）。

本発明リアクトルの一形態として、粗面化処理された領域（粗面化領域）の算術平均粗さＲａは、３μｍ以上であることが好ましい。

放熱板の粗面化領域のＲａを３μｍ以上とすることで、粗面化領域の凹凸に十分に絶縁層が入り込み、放熱板と絶縁層との間の伝熱効率、および放熱板と絶縁層との密着性を高めることができる。

上記本発明リアクトルは、コンバータの構成部品に好適に利用することができる。本発明のコンバータとして、スイッチング素子と、上記スイッチング素子の動作を制御する駆動回路と、スイッチング動作を平滑にするリアクトルとを備え、上記スイッチング素子の動作により、入力電圧を変換するものであり、上記リアクトルが本発明リアクトルである形態が挙げられる。この本発明コンバータは、電力変換装置の構成部品に好適に利用することができる。本発明の電力変換装置として、入力電圧を変換するコンバータと、上記コンバータに接続されて、直流と交流とを相互に変換するインバータとを備え、このインバータで変換された電力により負荷を駆動するための電力変換装置であって、上記コンバータが本発明コンバータである形態が挙げられる。

放熱性に優れる本発明リアクトルを用いた本発明コンバータ、及び本発明電力変換装置は、これらを備える機器（例えば、ハイブリット自動車などの車両）の高周波化・大電流化に寄与する。

本発明リアクトルは、高周波・大電流で使用した場合でも、コイルとコアに発生する熱を効率的にリアクトル外に放熱できる。

（Ａ）は実施形態１に係るリアクトルの概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 実施形態１に係るリアクトルの分解斜視図である。 （Ａ）は実施形態２に係るリアクトルの概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 実施形態２に係るリアクトルの分解斜視図である。 実施形態３に係るリアクトルの概略斜視図である。 実施形態１〜３のリアクトルに備わる組合体の分解斜視図である。 ハイブリッド自動車の電源系統を模式的に示す概略構成図である。 本発明コンバータを備える本発明電力変換装置の一例を示す概略回路である。

以下、本発明の実施形態をより具体的に説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。

＜実施形態１＞
図１，２，６を参照して、実施形態１のリアクトル１Ａを説明する。図１，２に示すリアクトル１Ａは、一対のコイル素子２ａ，２ｂを備えるコイル２と、コイル２の内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コア３との組合体１０を、放熱板４上に配置した構成を備える。このリアクトル１Ａの特徴とするところは、非磁性金属で形成された放熱板４の一部が粗面化処理されており、その粗面化処理された部分（図２における粗面化領域４ｒを参照）に絶縁層５Ａが形成されていることである。以下、本実施形態１のリアクトル１Ａの各構成を詳細に説明する。

≪組合体≫
組合体１０には公知の構成を利用することができる。図６を参照して組合体１０の一例を簡単に説明する。なお、後述する実施形態２，３においても同じ組合体１０を利用できる。

〔コイル〕
組合体１０を構成するコイル２は、一対のコイル素子２ａ，２ｂと、両コイル素子２ａ，２ｂを連結するコイル素子連結部２ｒとを備える。各コイル素子２ａ，２ｂは、互いに同一の巻数、同一の巻回方向で中空筒状に形成され、各軸方向が平行するように横並びに並列されている。また、コイル素子連結部２ｒは、コイル２の他端側（図６において紙面右側）において両コイル素子２ａ，２ｂを繋ぐＵ字状に屈曲された部分である。

〔磁性コア〕
磁性コア３は、各コイル素子２ａ，２ｂの内部に配置される一対の内側コア部３１，３１と、コイル２から露出されている一対の外側コア部３２，３２とを有する。各内側コア部３１，３１は、略直方体状の磁性材料からなる分割コア（コア片）３１ｍと、分割コア３１ｍよりも低透磁率のギャップ板３１ｇとを交互に積層して構成された積層体である。一方、各外側コア部３２，３２は、例えばドーム状面を有する柱状のコア片である。離隔して配置される内側コア部３１，３１の一端（紙面左側）同士は、一方の外側コア部３２を介して繋がり、内側コア部３１，３１の他端（紙面右側）同士は、他方の外側コア部３２を介して繋がっている。その結果、内側コア部３１，３１と外側コア部３２，３２とで環状の磁性コア３が形成される。

上記各コア片には、磁性粉末を用いた成形体や、絶縁被膜を有する磁性薄板（例えば、電磁鋼板）を複数積層した積層体が利用できる。なお、内側コア部３１，３１を構成する分割コア３１ｍと、外側コア部３２，３２とは、使用する磁性材料を異ならせることで、磁気特性を異ならせても良い。

〔ボビン〕
本実施形態の組合体１０は、コイル２と磁性コア３との間の絶縁性を高めるためのボビン６を備えている。ボビン６は、内側コア部３１の外周に配置される一対の内側ボビン６１と、コイル２の端面（コイルのターンが環状に見える面）に当接される一対の枠状ボビン６２とを備えた構成が挙げられる。このボビン６の構成材料には、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）などの絶縁性材料が利用できる。

≪放熱板≫
放熱板４は、組合体１０を支持しつつ、組合体１０から冷却ベースへの放熱経路として機能する板状の部材である。具体的には、図１（Ｂ）に示すように、放熱板４の一面側（紙面上方側）が組合体１０を搭載する搭載面であり、放熱板４の他面側（紙面下方側）がリアクトル１Ａを冷却する冷却ベース（図示せず）への取り付け面である。

上記放熱板４は、コイル２に近接して配置されるため、非磁性材料から構成する。また、放熱板４は、組合体１０の放熱経路に利用されるため、熱伝導性に優れる金属材料から構成する。つまり、放熱板４は、アルミニウムやその合金、あるいはマグネシウムやその合金などの非磁性金属から構成する。上記列挙した非磁性金属は軽量であるため、軽量化が望まれている車載部品の構成材料に適する。この放熱板４の厚さは、強度、磁束の遮蔽性を考慮して、２〜５ｍｍ程度とすることが好ましい。

上記放熱板４の搭載面のうち、後述する絶縁層５Ａの形成領域は、粗面化処理された粗面化領域４ｒを備える（図２参照）。放熱板４に粗面化領域４ｒを形成することで、当該領域４ｒ上に後述する絶縁層５Ａを形成したとき、当該領域４ｒの凹凸に絶縁層５Ａが入り込んで、放熱板４と絶縁層５Ａとの密着性が増す。また、放熱板４と絶縁層５Ａの接触面積が増大するので、放熱板４と絶縁層５Ａとの間の伝熱効率が向上する。

放熱板４の粗面化領域４ｒにおける粗さは、算術平均粗さＲａで３μｍ以上とすることが好ましい。そうすることで、単に放熱板４上に絶縁層５Ａを形成するよりも顕著に放熱板４と絶縁層５Ａとの密着性、および伝熱効率を向上させることができる。ここで、上記粗面化領域４ｒのＲａの上限は１０μｍとすることが好ましい。粗面化領域４ｒが粗すぎると、粗面化領域４ｒの凹凸に上手く絶縁層５Ａが入り込まない可能性が僅かながらもあるからである。

放熱板４の粗面化処理方法としては、（１）アルマイト処理に代表される陽極酸化処理、（２）公知の手法による針状めっき、（３）公知の手法による分子接合化合物の植え付け、（４）レーザによる微細な溝加工、（５）公知の特殊溶液を用いたナノオーダーのディンプル形成、（６）エッチング処理、（７）サンドブラストやショットブラスト、（８）鑢がけ、（９）水酸化ナトリウムによる艶消し処理、（１０）金属ブラシによる表面への傷付け処理など、金属と樹脂との密着性を高めるための公知の手法を利用することができる。特に、（６）のエッチング処理が好ましい。

≪絶縁層・樹脂モールド部≫
絶縁層５Ａは、組合体１０のうち放熱板４に対向する部分（即ち、コイル素子２ａ，２ｂの下面、および外側コア部３２の下面）と、放熱板４との間に形成される絶縁性樹脂で形成された層である。一方、樹脂モールド部７Ａは、組合体１０の外周面のうち、放熱板４に対向する部分以外の部分全体を覆う絶縁性樹脂で形成された部材である。本実施形態では、これら絶縁層５Ａと樹脂モールド部７Ａとが、同一の材質で一体に形成されている（つまり、樹脂モールド部７Ａの一部が絶縁層５Ａとして機能する構成）。もちろん、絶縁層５Ａと樹脂モールド部７Ａとは別々に形成されたものであっても良い（この場合、材質は共通でも良いし、異なっていても良い）。

〔絶縁層〕
絶縁層５Ａは、放熱板４の粗面化領域４ｒ上に形成されると共に、組合体１０のコイル２下面の少なくとも一部、およびコイル２から露出する外側コア部３２，３２下面の少なくとも一部に接触するように形成され、組合体１０と放熱板４との間の絶縁を確保する部材である。そのため、絶縁層５Ａは、コイル２下面の全面、および外側コア部３２，３２下面の全面に接触していることが好ましく、本実施形態ではそのようになっている。つまり、リアクトル１Ａの絶縁層５Ａは、組合体１０を下面視したときの組合体１０の輪郭形状と同じ形状に形成されている。また、本実施形態では、この絶縁層５Ａを形成する放熱板４の粗面化領域４ｒも、絶縁層５Ａの輪郭形状と同じ形状、即ち組合体１０の輪郭形状と同じ形状に形成されている。もちろん、粗面化領域４ｒは、絶縁層５Ａの形成領域よりも狭くても広くても良い。

絶縁層５Ａは、コイル２と放熱板４との間を十分に絶縁可能な程度の絶縁特性と、リアクトル１Ａの使用時における最高到達温度に対して軟化しない程度の耐熱性とを有する樹脂が好適に利用できる。例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、不飽和ポリエステルなどの熱硬化性樹脂や、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）などの熱可塑性の絶縁性樹脂が絶縁層５Ａに好適に利用できる。この絶縁性樹脂には、窒化珪素、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ほう素、及び炭化珪素から選択される少なくとも１種のセラミックスフィラーが含有されていても良く、そうすることで、絶縁層５Ａの絶縁性および放熱性を向上させることができる。絶縁層５Ａの熱伝導率は、０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることが好ましく、より好ましくは０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、さらに好ましくは０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、特に好ましくは１Ｗ／ｍ・Ｋ以上、最も好ましくは２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。

〔樹脂モールド部〕
樹脂モールド部７Ａは、放熱板４の下面以外の部分と、放熱板４上に載置される組合体１０の外周面全体（コイル素子２ａ，２ｂの端部の一部を除く）とを覆う部材である。既に述べたように、本実施形態では、樹脂モールド部７Ａと絶縁層５Ａが同一の材質で一体に形成されているため、樹脂モールド部７Ａと絶縁層５Ａとの間に境界部は存在しない。この樹脂モールド部７Ａの材質には、上述した絶縁層５Ａに利用できる絶縁性樹脂と同じものを採用することができる。

この樹脂モールド部７Ａには、両端部にフランジを有する円筒状のカラー９が埋設されている。カラー９は、その貫通孔が放熱板４の四隅に形成される貫通穴４ｈ（図２参照）に一致するように配置され、リアクトル１Ａを図示しない冷却ベースに固定するネジの挿通孔を構成する。また、樹脂モールド部７Ａには、コイル素子２ａ，２ｂの端部に接続される端子部材８ａ，８ｂも埋設されている。この端子部材８ａ，８ｂは、リアクトル１Ａを他の機器に電気的に接続するための金具である。

≪用途≫
上記構成を備えるリアクトル１Ａは、通電条件が、例えば、最大電流（直流）：１００Ａ〜１０００Ａ程度、平均電圧：１００Ｖ〜１０００Ｖ程度、使用周波数：５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度である用途、代表的には電気自動車やハイブリッド自動車などの車載用電力変換装置の構成部品に好適に利用することができる。この用途では、直流通電が０Ａのときのインダクタンスが、１０μＨ以上２ｍＨ以下、最大電流通電時のインダクタンスが、０Ａのときのインダクタンスの１０％以上を満たすものが好適に利用できると期待される。

≪リアクトルの製造方法≫
次に、リアクトル１Ａの分解斜視図である図２を参照して本実施形態のリアクトル１Ａの製造方法を説明する。なお、図２には、絶縁層５Ａと樹脂モールド部７Ａは図示されていない。

リアクトル１Ａを作製するには、放熱板４と組合体１０とを個別に用意する。用意する放熱板４の上面には、組合体１０を下面視したときの輪郭形状と同じ形状の粗面化領域４ｒをエッチング処理などで形成しておく。また、用意する組合体１０のコイル素子２ａ，２ｂの端部にはそれぞれ、端子部材８ａ，８ｂを溶接などで接続しておく。

次に、金型内に放熱板４を配置し、放熱板４の上面（載置面）に組合体１０を配置すると共に、放熱板４の貫通孔４ｈにカラー９の貫通孔が一致するように放熱板４上にカラー９を配置し、金型内に絶縁性樹脂を高圧で注入するインサート成形を行なう。ここで、金型内で組合体１０を浮かせた状態として放熱板４と組合体１０との間に所定の隙間を設けておき、当該隙間に絶縁性樹脂が回り込めるようにしておく。なお、カラー９は放熱板４に予め接着剤などで接着しておくと良い。

以上説明したリアクトル１Ａの製造方法によれば、図１（Ｂ）に示すように、放熱板４と組合体１０との間に絶縁性樹脂が回り込んで両者４，１０の間に絶縁層５Ａが形成され、かつ組合体１０の外周面全体が樹脂モールド部７Ａで覆われたリアクトル１Ａを作製することができる。

〔その他の製造方法〕
上述した製造方法に類似する製造方法として、放熱板４に組合体１０を取り付けてから、その一体物を樹脂モールドしても良い。例えば、金型内で放熱板４と組合体１０とを所定の隙間を設けて保持しておき、両者４，１０の間に絶縁性樹脂を高圧注入して放熱板４と組合体１０の一体物を形成する。あるいは、軟化した絶縁性樹脂を塗工した放熱板４の上に組合体１０を配置し、放熱板４と組合体１０が直接接触しないように保持しつつ絶縁性樹脂を硬化させて、放熱板４と組合体１０の一体物を形成する。次に、その一体物のコイル素子２ａ，２ｂに端子部材８ａ，８ｂを接合すると共に、放熱板４の貫通孔４ｈの位置にカラー９を配置して、全体を樹脂モールドする。その結果、図１に示すリアクトル１Ａとほぼ同じものが得られる。なお、この場合、絶縁層５Ａの形成と、樹脂モールド部７Ａの形成との間に時間差があるため、両者５Ａ，７Ａとの間に境界部が形成される。

≪効果≫
以上のようにして作製されたリアクトル１Ａでは、放熱板４の粗面化領域４ｒの凹凸に絶縁層５Ａが入り込んでおり、放熱板４と絶縁層５Ａとの間で高い伝熱効率と密着性が確保される。しかもその絶縁層５Ａにより放熱板４と組合体１０とが直接接合されているため、組合体１０と放熱板４との間の伝熱効率と密着性も高い。しかも、放熱板４が熱伝導性に優れる非磁性金属から構成されているため、リアクトル１Ａから冷却ベースに効率的に放熱することができる。従って、本実施形態のリアクトル１Ａは、放熱性に優れ、高周波・大電流で利用しても安定して動作する。

また、リアクトル１Ａの組合体１０は樹脂モールド部７Ａによって放熱板４に固定されているため、使用時のリアクトル１Ａの振動によって放熱板４から組合体１０が外れるなどの不具合が殆ど生じない。しかも、組合体１０の外周面全体を覆う樹脂モールド部７Ａによって組合体１０を物理的に保護することができる。

＜実施形態２＞
実施形態２では、放熱板の上面に板状の絶縁層を形成し、その絶縁層の上に接着層を介して組合体１０を接合したリアクトルを、図３，４を用いて説明する。

図３（Ａ）に示すように、実施形態２のリアクトル１Ｂの外観は、実施形態１のリアクトル１Ａと同じである。しかし、樹脂モールド部７Ｂで覆われて外部から見えない放熱板４に、組合体１０の位置決めを行なう位置決め部５１が設けられている。また、図３（Ｂ）の縦断面図に示すように、その絶縁層５Ｂは、放熱板４と組合体１０とを直接接合する機能を有しているわけではなく、放熱板４の上面に取り付けられている。その絶縁層５Ｂと組合体１０とは、絶縁層５Ｂ上に形成される接着層５０を介して接合されている。

図３のリアクトル１Ｂを作製するには、まず放熱板４を用意し、その放熱板４上のうち、絶縁層５Ｂを形成する領域の少なくとも一部を粗面化処理する（実施形態１と同様の領域に同様の処理を施せば良い）。そして、図４に示すように、その粗面化領域上に、射出成形などで絶縁層５Ｂを形成する。その際、絶縁層５Ｂの四隅に、絶縁層５Ｂの厚さ方向に突出する位置決め部５１，５１，５１，５１を形成する。位置決め部５１，５１，５１，５１は、絶縁層５Ｂ上に組合体１０を載置したとき、組合体１０における外側コア部３２，３２の外側面にほぼ接触するように形成され、外側コア部３２，３２の位置で組合体１０を外側面側から取り囲み、放熱板４に対する組合体１０の位置ズレを抑制する。本例では、各位置決め部５１を矩形状の湾曲片で構成している。なお、位置決め部の数は、図４に示すように４つに限定されるわけではなく、２つ、または３つ、あるいは５つ以上であっても良い。位置決め部５１の形状も半円状、舌片状など矩形状以外の形状であっても構わない。

上述した絶縁層５Ｂを形成した放熱板４を用意したら、その絶縁層５Ｂの上面に接着剤を塗工し、組合体１０を載置する。接着剤には、熱伝導性に優れる材質のものを利用することが好ましく、例えば、アルミナフィラーを含むエポキシ樹脂系接着剤などを利用することができる。また、接着剤を塗工する領域は、絶縁層５Ｂの全面であることが好ましいが、一部であっても良い。例えば、組合体１０の外側コア部３２，３２に対応する部分のみに接着剤を塗工しても良いし、コイル２に対向する部分にのみ接着剤を塗工しても良い。

以降は、実施形態１と同様に、金型内に放熱板４と組合体１０の一体物を配置し、端子部材８ａ，８ｂおよびカラー９と共にインサート成形を行なうことで、樹脂モールド部７Ｂにより組合体１０と放熱板４とを一体化する。

≪効果≫
以上説明した実施形態２の構成によってもリアクトル１Ｂから冷却ベースに効率的に放熱させることができるので、当該リアクトル１Ｂは、高周波・大電流での使用においても安定して動作可能である。

また、本実施形態のリアクトル１Ｂは、放熱板４上に絶縁層５Ｂを形成した後、絶縁層５Ｂに対して接着剤を介して組合体１０の位置を決めてから全体を樹脂モールしているため、放熱板４に対する組合体１０の位置を正確に決めることができる。この位置が正確に決まると、リアクトル１Ｂの端子部材８ａ，８ｂの位置も正確に決まるので、リアクトル１Ｂに他の電機機器を接続し易い。しかも、本実施形態では、絶縁層５Ｂに位置決め部材５１，５１，５１，５１が形成されているため、より正確に放熱板４に対する組合体１０の位置を決めることができる。

＜実施形態３＞
実施形態３では、組合体１０の外周の一部のみを樹脂モールド部７Ｃで覆ったリアクトル１Ｃを図５に基づいて説明する。樹脂モールド部７Ｃ以外の構成は、実施形態１または２と同様とすれば良く、その説明は省略する。

本実施形態の樹脂モールド部７Ｃは、組合体１０の外側面のうち、組合体１０の下端から組合体１０の高さの約１／４の領域と、端子部材８ａ，８ｂが取り付けられる側の外側コア部３２の全体を覆っている。樹脂モールド部７Ｃによって組合体１０の下端領域を覆うことで、放熱板４に組合体１０を確りと固定することができる。また、端子部材８ａ，８ｂが設けられる側の外側コア部３２の全体を樹脂モールド部７Ｃで覆うことで、端子部材８ａ，８ｂをコイル２から外れ難くすることができる。

≪効果≫
本実施形態のリアクトル１Ｃによれば、樹脂モールド７Ｃを節約することができ、コスト面で実施形態１，２の構成よりも有利である。また、コイル２の大部分が樹脂モールド部７Ｃから露出しているため、コイル２近傍に熱が籠もり難い。なお、樹脂モールド部７Ｃから露出するコイル２は、リアクトル１Ｃ以外の部材で保護すれば良い。そもそもリアクトル１Ｃは単独で用いられることがなく、後述する実施形態４に示すように、コンバータなどの電機機器の一部材として用いられる。そのため、その電機機器に備わるケースなどに、リアクトル１Ｃのコイル２の保護を担わせると良い。

＜実施形態４＞
実施形態１〜３のリアクトル１Ａ〜１Ｃは、例えば、車両などに載置されるコンバータの構成部品や、このコンバータを備える電力変換装置の構成部品に利用することができる。

例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車といった車両１２００は、図７に示すようにメインバッテリ１２１０と、メインバッテリ１２１０に接続される電力変換装置１１００と、メインバッテリ１２１０からの供給電力により駆動して走行に利用されるモータ（負荷）１２２０とを備える。モータ１２２０は、代表的には、３相交流モータであり、走行時、車輪１２５０を駆動し、回生時、発電機として機能する。ハイブリッド自動車の場合、車両１２００は、モータ１２２０に加えてエンジンを備える。なお、図７では、車両１２００の充電箇所としてインレットを示すが、プラグを備える形態としても良い。

電力変換装置１１００は、メインバッテリ１２１０に接続されるコンバータ１１１０と、コンバータ１１１０に接続されて、直流と交流との相互変換を行うインバータ１１２０とを有する。この例に示すコンバータ１１１０は、車両１２００の走行時、２００Ｖ〜３００Ｖ程度のメインバッテリ１２１０の直流電圧（入力電圧）を４００Ｖ〜７００Ｖ程度にまで昇圧して、インバータ１１２０に給電する。また、コンバータ１１１０は、回生時、モータ１２２０からインバータ１１２０を介して出力される直流電圧（入力電圧）をメインバッテリ１２１０に適合した直流電圧に降圧して、メインバッテリ１２１０に充電させている。インバータ１１２０は、車両１２００の走行時、コンバータ１１１０で昇圧された直流を所定の交流に変換してモータ１２２０に給電し、回生時、モータ１２２０からの交流出力を直流に変換してコンバータ１１１０に出力している。

コンバータ１１１０は、図８に示すように複数のスイッチング素子１１１１と、スイッチング素子１１１１の動作を制御する駆動回路１１１２と、リアクトルＬとを備え、ＯＮ／ＯＦＦの繰り返し（スイッチング動作）により入力電圧の変換（ここでは昇降圧）を行う。スイッチング素子１１１１には、ＦＥＴ，ＩＧＢＴなどのパワーデバイスが利用される。リアクトルＬは、回路に流れようとする電流の変化を妨げようとするコイルの性質を利用し、スイッチング動作によって電流が増減しようとしたとき、その変化を滑らかにする機能を有する。このリアクトルＬとして、上記実施形態に記載のリアクトル１Ａ〜１Ｃを用いる。軽量で扱い易いこれらリアクトル１Ａ〜１Ｃを用いることで、電力変換装置１１００（コンバータ１１１０を含む）の軽量化を図ることができる。

ここで、上記車両１２００は、コンバータ１１１０の他、メインバッテリ１２１０に接続された給電装置用コンバータ１１５０や、補機類１２４０の電力源となるサブバッテリ１２３０とメインバッテリ１２１０とに接続され、メインバッテリ１２１０の高圧を低圧に変換する補機電源用コンバータ１１６０を備える。コンバータ１１１０は、代表的には、ＤＣ−ＤＣ変換を行うが、給電装置用コンバータ１１５０や補機電源用コンバータ１１６０は、ＡＣ−ＤＣ変換を行う。給電装置用コンバータ１１５０のなかには、ＤＣ−ＤＣ変換を行うものもある。給電装置用コンバータ１１５０や補機電源用コンバータ１１６０のリアクトルに、上記実施形態や変形例のリアクトルなどと同様の構成を備え、適宜、大きさや形状などを変更したリアクトルを利用することができる。また、入力電力の変換を行うコンバータであって、昇圧のみを行うコンバータや降圧のみを行うコンバータに、上記実施形態のリアクトルなどを利用することもできる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、放熱板と組合体との間に絶縁性を備えるが、樹脂モールド部は備えないリアクトルとすることもできる。

本発明リアクトルは、ハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池自動車といった車両に搭載される双方向ＤＣ−ＤＣコンバータといった電力変換装置の構成部品に利用することができる。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ リアクトル
１０ 組合体
２ コイル
２ａ，２ｂ コイル素子 ２ｒ コイル素子連結部
３ 磁性コア
３１ 内側コア部 ３１ｍ 分割コア ３１ｇ ギャップ板
３２ 外側コア部
４ 放熱板 ４ｒ 粗面化領域 ４ｈ 貫通孔
５Ａ，５Ｂ 絶縁層
５０ 接着層 ５１ 位置決め部材
６ ボビン
６１ 内側ボビン ６２ 枠状ボビン
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ 樹脂モールド部
８ａ，８ｂ 端子部材
９ カラー
１１００ 電力変換装置
１１１０ コンバータ １１１１ スイッチング素子 １１１２ 駆動回路
Ｌ リアクトル
１１２０ インバータ
１１５０ 給電装置用コンバータ １１６０ 補機電源用コンバータ
１２００ 車両
１２１０ メインバッテリ
１２２０ モータ
１２３０ サブバッテリ
１２４０ 補機類
１２５０ 車輪

Claims (8)

1. 並列した状態で連結される一対のコイル素子を有するコイルと、前記コイル素子の内部に挿通される環状の磁性コアとの組合体を備え、
   前記磁性コアが、前記コイル素子の内部に配置される内側コア部、および前記コイル素子から露出され、前記内側コア部と閉磁路を形成する外側コア部を有するリアクトルであって、
   非磁性金属で形成され、かつ一面側が前記組合体を搭載する搭載面、他面側がリアクトルを設置する設置対象への取り付け面となる放熱板と、
   絶縁性樹脂で形成され、かつ前記組合体と前記放熱板との間に配置される絶縁層と、を備え、
   前記放熱板における前記絶縁層の形成領域の少なくとも一部が粗面化処理されていることを特徴とするリアクトル。
2. 前記組合体と前記放熱板とが、前記絶縁層によって接合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。
3. 前記組合体と前記絶縁層との間に、両者を接合する接着層を備えることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
4. 前記絶縁層は、前記放熱板に対する前記組合体の位置決めを行なう位置決め部を備えることを特徴とする請求項３に記載のリアクトル。
5. 前記組合体の外周面の少なくとも一部を覆い、前記組合体を前記放熱板に一体化させる絶縁性樹脂の樹脂モールド部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のリアクトル。
6. 前記粗面化処理された領域の算術平均粗さＲａは、３μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のリアクトル。
7. スイッチング素子と、前記スイッチング素子の動作を制御する駆動回路と、スイッチング動作を平滑にするリアクトルとを備え、前記スイッチング素子の動作により、入力電圧を変換するコンバータであって、
   前記リアクトルは、請求項１〜６のいずれか一項に記載のリアクトルであることを特徴とするコンバータ。
8. 入力電圧を変換するコンバータと、前記コンバータに接続されて、直流と交流とを相互に変換するインバータとを備え、このインバータで変換された電力により負荷を駆動するための電力変換装置であって、
   前記コンバータは、請求項７に記載のコンバータであることを特徴とする電力変換装置。

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