JP2013149868A - Reactor - Google Patents
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Description
本発明は、コアやコイルからの放熱構造に改良を施したリアクトルに関する。 The present invention relates to a reactor in which a heat dissipation structure from a core or a coil is improved.
リアクトルを固定するための構成としては、次のようなものが知られている。
(1)リアクトルをケース内に収容し、該ケース内に樹脂を流し込んでリアクトルを封入する(特許文献1)。
(2)コイル下面に伝熱シートを配設し、この伝熱シートを介してリアクトを取付面に固定する(特許文献2)。
(3)リアクトルの冷却面側のコイル接触面に絶縁材から成る放熱板を配置する(特許文献3)。
The following is known as a structure for fixing the reactor.
(1) A reactor is accommodated in a case, and resin is poured into the case to enclose the reactor (Patent Document 1).
(2) A heat transfer sheet is disposed on the lower surface of the coil, and the reactor is fixed to the mounting surface via the heat transfer sheet (Patent Document 2).
(3) A heat sink made of an insulating material is disposed on the coil contact surface on the cooling surface side of the reactor (Patent Document 3).
しかし、前記の様な従来技術は、コイルやコアの周囲に樹脂を充填したり、放熱板を配設するなどの複雑な構成が要求される欠点がある。特に、箱状のアルミケースに樹脂を充填した特許文献1の技術では、充填材である樹脂のコストが高く、充填工数もかかる。また、充填設備の初期投資が非常に高価であり、その設置スペースも必要とする。更に、コイルとアルミケースの間には、絶縁や樹脂の充填作業を考慮すると、(最小絶縁距離+部品寸法のバラつき+充填最小間隙)を設ける必要があり、コイルの放熱には限界がある。 However, the prior art as described above has a drawback that a complicated configuration such as filling a resin around the coil or the core or disposing a heat sink is required. In particular, in the technique of Patent Document 1 in which a box-shaped aluminum case is filled with a resin, the cost of the resin as the filler is high and the number of filling steps is also increased. Moreover, the initial investment of the filling equipment is very expensive, and the installation space is also required. Furthermore, considering insulation and resin filling work, it is necessary to provide (minimum insulation distance + variation in component dimensions + minimum filling gap) between the coil and the aluminum case, and there is a limit to the heat dissipation of the coil.
特許文献2のように、伝熱シートを使用した場合は、コイルの固定が困難である。その場合、コアを押してコイルを固定する方法もあるが、寸法のバラつきを考慮すると設計が難しく、組み付け作業及びシートの貼付作業が非常に困難である。特に、放熱シートでのコアの放熱に関しては、振動の観点からケースに接触させないと放熱が厳しくなり、一方、放熱を考えてケースに接触させると振動が大きくなってしまう。 When the heat transfer sheet is used as in Patent Document 2, it is difficult to fix the coil. In that case, there is a method of fixing the coil by pushing the core, but considering the dimensional variation, the design is difficult, and the assembling work and the sheet sticking work are very difficult. In particular, regarding heat dissipation of the core with the heat dissipation sheet, heat dissipation becomes severe unless it is brought into contact with the case from the viewpoint of vibration. On the other hand, when contact is made with the case in consideration of heat dissipation, vibration is increased.
特許文献3のように、リアクトルを固定する部材とコイルとの間に放熱板を設ける構成は、リアクトルを固定する部材が異なるごとに専用の放熱板を用意する必要があり、リアクトルをそのまま他の部材に設置することができない。 As in Patent Document 3, the configuration in which the heat sink is provided between the coil that fixes the reactor and the coil needs to prepare a dedicated heat sink for each different member that fixes the reactor. It cannot be installed on a member.
本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するもので、その目的は、放熱性に優れ、簡単な作業で他の部材に固定することが可能で、しかも少ない部品点数で構成されたリアクトルを提供することにある。 The present invention solves the problems of the prior art as described above, and its purpose is excellent in heat dissipation, can be fixed to other members by a simple operation, and has a small number of parts. It is to provide a reactor.
上記の目的を達成するために、本発明のリアクトルは、次のような構成の組み合わせを特徴とする。
(1)コアの周囲にコイルを巻回して成るリアクトル本体と、このリアクトル本体を固定する冷却プレートを備える。
(2)コア及びコイルは、固定金具によって冷却プレートに固定される。
(3)冷却プレート表面のコイルに対向する部分には、絶縁材によって絶縁処理が施されている。
(4)コイルと冷却プレートとは、冷却プレートの絶縁材表面とコイル表面との間に部分放電を抑止するための間隙を保って配置されている。
In order to achieve the above object, the reactor of the present invention is characterized by a combination of the following configurations.
(1) A reactor main body formed by winding a coil around a core and a cooling plate for fixing the reactor main body are provided.
(2) The core and the coil are fixed to the cooling plate by a fixing metal fitting.
(3) A portion of the cooling plate surface facing the coil is insulated by an insulating material.
(4) The coil and the cooling plate are disposed with a gap for suppressing partial discharge between the insulating material surface of the cooling plate and the coil surface.
前記の構成において、固定金具をコアの表面に接触させた状態で、コアと共に樹脂モールドすることができる。また、固定金具と冷却プレートを1つの金属板によって構成し、この金属板に対して、樹脂モールドしたコアをコイルと共に固定することもできる。 The said structure WHEREIN: Resin mold can be carried out with a core in the state which contacted the surface of the core with the fixing metal fitting. In addition, the fixing bracket and the cooling plate can be formed of a single metal plate, and the resin-molded core can be fixed to the metal plate together with the coil.
冷却プレート表面に設ける絶縁材としては、絶縁シート、セラミックス、樹脂、コーティング剤などが使用できるが、伝熱性能が良好なものが適している。この絶縁材は、貼り付け、塗布、積層などの手段で、予め冷却プレートの表面に形成しておくことが望ましい。 As the insulating material provided on the surface of the cooling plate, an insulating sheet, ceramics, resin, coating agent and the like can be used, but those having good heat transfer performance are suitable. This insulating material is preferably formed in advance on the surface of the cooling plate by means of pasting, coating, or laminating.
部分放電を抑止するために必用な間隙は、リアクトルの定格などによって異なるが、定格1kVのリアクトルにおいて、0.3〜0.75mmとすることができる。 The gap necessary for suppressing the partial discharge varies depending on the rating of the reactor, but can be set to 0.3 to 0.75 mm in a reactor having a rating of 1 kV.
本発明においては、リアクトル本体と冷却プレートを固定するにあたり、コイルと冷却プレートとの間に微小な間隙と絶縁材を設けたので、コイルから冷却プレートに直接熱を逃がすことができ、優れた放熱性能を得ることが可能であると共に、コイルと冷却部との部分放電も効果的に抑止できる。 In the present invention, when the reactor body and the cooling plate are fixed, since a minute gap and an insulating material are provided between the coil and the cooling plate, heat can be directly released from the coil to the cooling plate, and excellent heat dissipation can be achieved. Performance can be obtained, and partial discharge between the coil and the cooling unit can be effectively suppressed.
本発明では、リアクトル本体と冷却プレートが固定金具によって一体化されているので、リアクトルの設置箇所ごとに専用の伝熱シートや放熱板を配置する必要がなく、リアクトルの設置が容易である。 In the present invention, since the reactor main body and the cooling plate are integrated by the fixing metal fitting, it is not necessary to arrange a dedicated heat transfer sheet or heat radiating plate for each installation location of the reactor, and the installation of the reactor is easy.
1.第1実施形態
本発明の第1実施形態を図1〜図4に従って説明する。
1. First Embodiment A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
(1)構成
本実施形態のリアクトルは、図1及び図2に示すように、コア10とその周囲に巻回されたコイル20を備えたリアクトル本体と、リアクトル本体を固定する冷却プレート30とから構成される。
(1) Configuration As shown in FIGS. 1 and 2, the reactor according to the present embodiment includes a reactor body including a
コア10は、2つのU型コア11をその直線部分の端面を対向させて組み合わせてなるもので、各U型コア11は、リアクトル本体を冷却プレート30に固定するための固定部材12と共に樹脂13により、モールド成型されている。この場合、U型コア11の端面11aは、コアの表面が樹脂13から露出しており、対向する他のU型コア11の端面11aとの間で磁路が形成される。U型コア11の他の部分は、その表面が樹脂13によって被覆されている。
The
固定部材12は、その中央部分が樹脂13内にモールドされ、両端部が樹脂13から露出している。この露出部分には、リアクトル本体を冷却プレート30に固定するためのネジ挿入穴15が設けられている。
The
固定部材12の樹脂13内の部分は、図3の断面図に示すように、コ字形に屈曲されており、その上面12aがU型コア11の表面に接触すると共に、上面12aの一部はU型コア11とコイル20の間に挿入されている。また、固定部材12の下面12bはその表面が樹脂13から露出しており、冷却プレート30の表面に接触している。固定部材12の垂直部12cの高さは、コイル20の巻厚とほぼ同じ寸法で、前記下面12bを冷却プレート30に接触させた場合に、コイル20の外周面と冷却プレート30の表面との間に微小な間隙が形成される寸法になっている。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 3, the portion of the
リアクトル本体は、このような構成を有する2つのU型コア11の直線部分を、その両端面を対向させた状態で、コイル20の内部に挿入することで構成される。この場合、2つのU型コア11の端面11aの間に、コア間のギャップを形成するために、スペーサ40が挿入される。なお、このスペーサ40は本実施形態において不可欠なものではなく、ギャップの寸法精度が確保されるのであれば、単なる空間部でも良い。
The reactor main body is configured by inserting the straight portions of the two
本実施形態において、コイル20内に挿入した2つのU型コア11は、各U型コアの固定部材12を冷却プレート30にネジ止めすることで、その位置が保持されている。すなわち、冷却プレート30の四隅にはネジ穴31が設けられ、このネジ穴31に、各固定部材12のネジ挿入穴15に挿入した止めネジ32を締結することで、冷却プレート30とリアクトル本体との固定、及び2つのU型コア11の位置決めがなされている。
In this embodiment, the positions of the two
一方、冷却プレート30におけるコイル20との対向面には、絶縁材33が設けられている。この絶縁材33としては、絶縁シート、セラミックス、樹脂、コーティング剤などが使用できるが、本実施形態では、良好な熱伝導性を確保するためにアルミナ系の充填剤を配合したポリイミド系の樹脂層を、冷却プレート30の表面に焼き付けなどの手法で予め形成する。この絶縁材33の厚さは、リアクトルに要求される絶縁特性などに応じて適宜選択できるが、例えば、10〜250μm、望ましくは10〜80μmである。
On the other hand, an
この絶縁材33の表面とコイル20の表面(外周面)との間には、図3の断面図及び図4の拡大図に示すように、その部分における部分放電を抑止するための微小な間隙34が設けられている。この間隙34の寸法は、リアクトルの定格などによって異なるが、定格1kVのリアクトルにおいて、0.3〜0.75mmとすることができる。本実施形態では、この間隙34に接着剤を充填することで、コイル20と冷却プレート30の固定をより強固なものとしている。
Between the surface of the
(2)作用効果
以上の様な構成を有する本実施形態のリアクトルにおいては、次のような作用効果が発揮される。
(2) Effects The following effects are exhibited in the reactor according to the present embodiment having the above-described configuration.
(a)U型コア11と共に樹脂モールドした固定部材12を利用して、冷却プレート30とリアクトル本体を固定するので、冷却プレート30とリアクトル本体の間に樹脂などを充填する必要がなく、リアクトルの製造が簡単になる。
(A) Since the fixing
(b)U型コア11の周囲に配置されたコイル20の外周面を樹脂で被覆することなく、コイル20の外周面と冷却プレート30を微小な間隙34を保って配置したので、コイル20の熱抵抗が劇的に小さくなり、コイルの温度低減が可能になる。
(B) Since the outer peripheral surface of the
(c)コイル20の表面と冷却プレート30の表面との間に微小な間隙を設けたので、その部分における部分放電の発生を効果的に抑制できる。
(C) Since a minute gap is provided between the surface of the
(d)U型コア11は固定金具12を介して冷却プレート30に固定されているため、磁気吸引力などに起因する振動が固定金具12によって吸収される。
(D) Since the
(e)固定金具12がU型コア11に接触し、また、固定金具12がU型コア11とコイル20の間にまで配置されているので、固定金具12が放熱路として効果的に機能する。これにより、リアクトル本体とケースなどの間に充填されていた
樹脂などが不要になり、箱状のケースを使用する必要もなくなって、板状の冷却プレート30の使用が可能になる。その結果、リアクトル全体の構成が簡略化する。
(E) Since the fixing
(f)絶縁材33を予め冷却プレート30と一体化しておくことで、リアクトルをその設置場所に固定する場合に、従来技術のような絶縁シートや放熱板などを別途用意する必要がなくなり、リアクトルの取り付け作業が簡便になる。また、この絶縁材の存在により、絶縁耐圧も向上する。
(F) Since the insulating
2.第2実施形態
本発明の第2実施形態を図5〜図8に従って説明する。前記第1実施形態の各部に対応する部分には、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
2. Second Embodiment A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Parts corresponding to the respective parts of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
(1)構成
本実施形態では、第1実施形態で別体とされていた冷却プレート30と固定金具12が、図5及び図6に示すように、1枚の金属板Pを屈曲することで、一体に形成されている。この場合、固定金具12に相当する部分は樹脂13内にモールドされることなく、冷却プレート30に相当する部分と共に露出している。そのため、樹脂13内には、U型コア11と、このU型コア11を冷却プレート30に固定するためのナット状のネジ穴31aがモールドされている。
(1) Configuration In the present embodiment, the cooling
本実施形態において、冷却プレート30は、金属板Pの中央部に形成され、この部分に、左右一対のコイル20が載置される。冷却プレート30の両側には、コ字形の固定金具12が金属板Pを屈曲することで形成されている。このコ字形の固定金具12の上面12aがU型コア11の載置面になっている。そのため、U型コア11の上面12との接触部分は樹脂13で被覆することなく露出している。
In this embodiment, the cooling
コ字形をした固定部材12の下面12bは、冷却プレート30の表面と同じ高さになっている。また、固定金具12の垂直部12cは、U型コア11を支持する脚として機能するもので、その高さは、コイル20の巻厚とほぼ同じ寸法で、コイル20を装着したU型コア11を前記上面12aに載置した場合に、コイル20の外周面(コイルの下面)と冷却プレート30の表面との間に、第1実施形態と同様な微小な間隙34が形成される寸法になっている。
The
本実施形態においても、図7の断面図及び図8の拡大図に示すように、冷却プレート30におけるコイル20の対向面には、第1実施形態と同様な絶縁材33が設けられている。
Also in the present embodiment, as shown in the cross-sectional view of FIG. 7 and the enlarged view of FIG. 8, an insulating
このコ字形をした固定部材12の四隅には、冷却プレート30の四隅をL字形に屈曲することで、ネジ挿入穴15を有する舌片12dが設けられている。この舌片12dは、U型コア11の隅にモールドされたナット状のネジ穴31aの上に配置され、前記ネジ挿入穴15を通してナット状のネジ穴31aに締め込んだ止めネジ32によって、一体化された固定金具12と冷却プレート30がU型コア11に固定される。
At the four corners of the U-shaped fixing
(2)作用効果
このような構成を有する本実施の形態においては、樹脂モールドされた2つのU型コア11を、その直線部分の端面11aがコイル20の内部で対向するように、スペーサ40を挟んで組み合わせて、リアクトル本体を構成する。その後、組み合わされたリアクトル本体を、そのコイル20の下面が冷却プレート30の表面に位置し、2つのU型コア11の底面がコ字形の固定部材12の上に位置するように、金属板Pの上にセットし、両者をネジ止めすることにより一体化する。
(2) Operational Effect In the present embodiment having such a configuration, the
この場合、金属板Pの冷却プレート30部分に予め絶縁材33を配置しておくことは、第1実施形態と同様である。また、間隙34部分に伝熱性の良好な接着剤を充填あるいは塗布することで、コイル20と冷却プレート30の固定をより強固とものとすることも、第1実施形態と同様である。
In this case, it is the same as in the first embodiment that the insulating
このようにすると、固定部材12のコ字形の部分がU型コア11の露出部分に直接接触するので、コアからの放熱が効果的に行われる。また、コイル20についても、微小な間隙34を介してコイル20の外周面と冷却プレート20とが近接配置されているので、コイル20からの放熱も円滑に行われる。
If it does in this way, since the U-shaped part of fixing
本実施形態では、固定金具12と冷却プレート30が1枚の金属板Pから構成されているので、固定金具と冷却プレートを別部材とした第1実施形態に比較して、部品点数の削減が可能になる。また、固定金具12を樹脂13内にモールドする必要がないので、U型コア11の成型工程が簡略化すると共に、金型内に配置する部材が少ないため、金型内での位置決めが簡単になり、精度も向上する。
3.他の実施形態
本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、下記のような他の実施形態も包含する。
In the present embodiment, since the fixing
3. Other Embodiments The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes other embodiments as described below.
(1)前記実施形態では、コイル20の表面と冷却プレート30の表面の間に接着剤を充填したが、接着剤に代えて放熱シートを配設したり、何も存在しない空間部とすることも可能である。
(1) In the above embodiment, the adhesive is filled between the surface of the
(2)固定部材12の形状は図示のものに限定されず、U型コアやコイルからの放熱路を形成することができるものであれば、適宜変更可能である。
(2) The shape of the fixing
(3)リアクトルを構成するコアとしては、2つのU型コアを組み合わせたもの以外に、U型コアとI型コアをギャップを介して接着したU型+I型コアを使用することができる。 (3) As a core constituting the reactor, in addition to a combination of two U-type cores, a U-type + I-type core obtained by bonding a U-type core and an I-type core through a gap can be used.
(4)固定部材12と冷却プレート20を高精度で作成し一体化することにより、2つのU型コア11の端面11a間に形成するギャップ寸法の管理を適正に行うことができれば、スペーサ40を設けることなく、単に空間のギャップとすることもできる。
(4) If the gap dimension formed between the end surfaces 11a of the two
(5)前記部分放電を抑止するための間隙は、リアクトルの定格などによって異なるものであり、前記実施形態の数値は本発明を限定するものではない。しかし、リアクトルの仕様が異った場合でも、本発明の構成では、0.05mm以上、1.5mm以下で部分放電の発生を効果的に抑制できる。 (5) The gap for suppressing the partial discharge differs depending on the rating of the reactor and the like, and the numerical values in the embodiment do not limit the present invention. However, even when the specifications of the reactor are different, the configuration of the present invention can effectively suppress the occurrence of partial discharge at 0.05 mm or more and 1.5 mm or less.
(6)本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 (6) The present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
10…コア
11…U型コア
11a…U型コアの端面
12…固定部材
12a…上面
12b…下面
12c…垂直部
12d…舌片
13…樹脂
15…ネジ挿入穴
20…コイル
30…冷却プレート
31,31a…ネジ穴
32…止めネジ
33…絶縁材
34…微小な間隙
40…スペーサ
P…金属板
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記コア及びコイルは、固定金具によって冷却プレートに固定され、
前記冷却プレート表面のコイルに対向する部分には、絶縁材によって絶縁処理が施され、
前記コイルと冷却プレートとは、冷却プレートの絶縁材表面とコイル表面との間に部分放電を抑止するための間隙を保って配置されていることを特徴とするリアクトル。 A reactor body formed by winding a coil around the core and a cooling plate for fixing the reactor body,
The core and the coil are fixed to the cooling plate by a fixing bracket,
The portion of the cooling plate surface facing the coil is subjected to insulation treatment with an insulating material,
The reactor, wherein the coil and the cooling plate are arranged with a gap for suppressing partial discharge between the insulating material surface of the cooling plate and the coil surface.
The reactor according to any one of claims 1 to 5, wherein a gap for suppressing the partial discharge is 0.05 mm or more and 1.5 mm or less.
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