JP2013232476A - リアクトルの放熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、製造やリサイクルが簡単で、放熱性能を高めたリアクトルの放熱構造を提供することを目的とする。
【解決手段】リアクトル１２は、一面１４と他面１６とを有する取り付け板１８、取り付け板１８に固定されたコア２０、およびコア２０に巻き付けられた巻線２２を備える。本発明のリアクトルの放熱構造１０は、伝熱シート２４、伝熱シート２４を巻線２２に押さえつける押さえ部材２６、および放熱をおこなうための放熱器２８を備える。巻線２２から放熱器２８まで伝熱シート２４で伝熱させ、巻線２２を冷却する。
【選択図】図１

Description

本発明は、リアクトルを放熱させるためのリアクトルの放熱構造に関するものである。

従来、空気調和機のインバータなどにおいて、力率改善や高調波電流抑制のために、リアクトルが用いられている。図７に示すリアクトル１２は、取り付け板１８、取り付け板１８に溶接固定された磁性材料のコア２０、およびコア２０に電線を巻き付けて構成した巻線２２を備える。取り付け板１８は放熱器２８や筐体にネジ３６などで固定される。

リアクトル１２は、インバータの主回路に直列に接続される。リアクトル１２に大電流が流れたとき、巻線２２の損失（銅損）による発熱が大きく、温度上昇を抑えるための放熱対策が必要になる。（１）自然対流による空冷、（２）リアクトル１２を樹脂封止して、樹脂から外部に伝熱させる放熱（下記特許文献１〜３）、（３）金属やヒートパイプなどの伝熱部材７０を巻線２２に接触させ、外部に伝熱させる放熱（下記特許文献４〜６）、（４）コア２０を放熱器２８に密着させる放熱（下記特許文献７）が挙げられる。

上記（１）は、リアクトル１２の表面積を大きくする必要があり、リアクトル１２が大型化する。リアクトル１２の大型化によって、リアクトル１２を含む製品の小型化の妨げとなる。

上記（２）は、樹脂封止に時間が掛かり、生産効率を悪化させる。また、リアクトル１２をリサイクルする際に樹脂をはがす必要があり、リサイクルが難しくなる。

上記（３）は、巻線２２の表面は凹凸になっており、巻線２２と伝熱部材との間に隙間が生じる。伝熱性能を高めるためには、隙間にグリスなどを充填する必要があり、生産工程が多くなる。図７に示すような断面Ｌ字型であり、かつ金属などの硬直な伝熱部材７０は、どこかに撓む部分を作らなければ、Ｌ字型の２方向の部分を同時に密着させることが難しい。

上記（４）は、空気調和機では巻線２２の損失が大きく、コア２０から放熱をおこなうよりも巻線２２から放熱することが求められる。

国際公開ＷＯ２００６−０１６５５４号公報 特開２００２−２４６２３９号公報 特開２００５−２１０７７８号公報 特開２００９−１４７０４１号公報 特開２００９−２１２３８４号公報 特開平１０−１７４３７１号公報 特開２００９−２８３７０６号公報

本発明は、製造やリサイクルなどが簡単で、放熱性能を高めたリアクトルの放熱構造を提供することを目的とする。

リアクトルは、一面と他面とを有する取り付け板と、前記取り付け板の一面に固定された磁性体のコアと、前記コアに巻き付けられた巻線とを備える。リアクトルの放熱構造は、前記巻線から取り付け板の他面に配置された伝熱シートと、前記伝熱シートを巻線に押さえつける押さえ部材と、前記取り付け板とで伝熱シートを挟み込む放熱器とを備える。

リアクトルの巻線の側部に対して、押さえ部材が伝熱シートを押さえつける。さらに、取り付け板と放熱器とで伝熱シートが挟み込まれている。巻線から伝熱シートを介して放熱器に伝熱される。

前記伝熱シートと押さえ部材との間に挟まれ、かつ伝熱シートに接しながら放熱器までに配置され、金属板で構成される伝熱向上板を備える。伝熱向上板が伝熱シートに接することによって、巻線から放熱器までの全体の熱抵抗が下げられる。

前記押さえ部材が、板状またはベルト状である。板状またはベルト状の押さえ部材が、伝熱シートを巻線に押さえつける。

前記伝熱シートが、柔軟性の部材を含む。伝熱シートが柔軟性を有することによって、巻線の凹凸に入り込んで、密着する。

本発明は、巻線から放熱器まで伝熱シートによって伝熱している。伝熱シートを巻線に押さえつけることによって、伝熱シートが巻線に密着する。さらに伝熱シートが取り付け板と放熱器に挟み込まれるため、伝熱シートが放熱器に密着する。巻線から放熱器に効率良く伝熱できる。伝熱シートに伝熱向上板が接するため、巻線から放熱器までの熱抵抗が下がり、放熱効率が良くなる。樹脂封止をおこなわないため、製造やリサイクルも簡単である。

本発明のリアクトルの放熱構造を示す図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は上面図である。 取り付け板の他面側から取り付け板と伝熱シートを見た図である。 伝熱向上板を追加したリアクトルの冷却構造を示す図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は上面図である。 押さえ部材に伝熱向上板の機能を追加したリアクトルの冷却構造を示す図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は上面図である。 取り付け板に開口部を設けた本発明のリアクトルの冷却構造を示す図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は取り付け板および伝熱部材を下方から見た図である。 取り付け板に切り欠きを設けた図である。 従来のリアクトルの放熱構造を示す図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は上面図である。

本発明のリアクトルの放熱構造について図面を用いて説明する。図面は模式的に示しており、実際の大きさとは異なる場合がある。リアクトルは各実施例で共通である。

リアクトル１２は、一面１４と他面１６とを有する取り付け板１８、取り付け板１８に固定されたコア２０、およびコア２０に巻き付けられた巻線２２を備える（図１）。たとえば、リアクトル１２は空気調和機のインバータに接続される。

取り付け板１８は、鋼板などの金属製の板を使用することができる。磁性体のコア２０は取り付け板１８の一面１４に溶接によって固定される。図１のコア２０はＥＩコアであるが、コア２０の種類は限定されない。巻線２２は、電線をコア２０に巻き回して構成され、巻線２２の端部がインバータの主回路などの他の回路に接続される。巻線２２の表面は、電線によって凹凸を有する。

図１に示す本発明のリアクトル１２の放熱構造１０は、伝熱シート２４、伝熱シート２４を巻線２２に押さえつける押さえ部材２６、および放熱器２８を備える。

伝熱シート２４は、絶縁性および高熱伝導性を有するシートである。そのために、絶縁性のシートに熱伝導性の高い粒子または粉体を均一に混合させて伝熱シート２４を形成する。絶縁性のシートとして、シリコーンゴム、ポリイソブチレンゴム、またはアクリルゴムよりなるシートが挙げられる。熱伝導性の粒子または粉体として、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリカ、またはマイカなどの粒子または粉体が挙げられる。これらの材料よりなる伝熱シート２４は、絶縁性および高熱伝導性に加えて、柔軟で弾力も有する。

伝熱シート２４は巻線２２の側部に押さえつけられる。巻線２２は巻き数や巻き方に応じてコーナーに丸みがある。伝熱シート２４を押さえ部材２６で押さえつけたときに、丸みに合わせて伝熱シート２４が変形する厚みであってもよい。また、巻線２２は電線を巻いて形成するため、表面に凹凸が生じる。伝熱シート２４は、巻線２２の凹凸に合わせて変形される。伝熱シート２４は、巻線２２の側部に隙間を埋めるようにして密着される。

伝熱シート２４は、巻線２２の側部から取り付け板１８の他面１６に配置される（図２）。伝熱シート２４における他面１６に配置された部分は、取り付け板１８と放熱器２８とで挟み込まれる。巻線２２から伝熱シート２４を介して放熱器２８に熱が伝わる。

押さえ部材２６は板状であり、伝熱シート２４を巻線２２へ押さえつける。伝熱シート２４は、コア２０を中心として対称な位置に配置されている。押さえ部材２６が、リアクトル１２の両側から、それぞれの伝熱シート２４を押さえつける。押さえ部材２６の幅は、コア２２の幅よりも大きくし、後述する固定部材３０がコア２２に接触しないようにする。

押さえ部材２６の位置を固定するために、ボルトとナットなどの固定部材３０を使用する。２つの押さえ部材２６の側部に同一の固定部材３０が取り付けられる。固定部材３０によって、押さえ部材２６が伝熱シート２４を介してリアクトル１２を挟み込むようにして力をかけ、伝熱シート２４を巻線２２に押さえつける。固定部材３０とコア２０との絶縁が保たれるように、固定部材３０とコア２０とに隙間を設けたり、固定部材３０を絶縁体の材質で構成する。

上記のように、実際の巻線２２のコーナーには、丸みがある。押さえ部材２６は、巻線２２のコーナーの丸みに合わせて湾曲させた板であっても良い。

リアクトル１２が空気調和機に用いられる場合、放熱器２８はヒートシンクや冷媒の通過する配管を取り付けた冷媒ジャケットが挙げられる。放熱器２８におけるリアクトル１２のある側の面３２は平面になっている。放熱器２８におけるリアクトル１２の反対側の面３４にヒートシンクを設けても良い。取り付け板１８および放熱器２８にネジ締結用の穴を設けて、放熱器２８に取り付け板１４をネジ３６で取り付ける。放熱器２８に伝熱シート２４が密着されるように、取り付け板１８と放熱器２８とで伝熱シート２４を挟み込む。伝熱シート２４から放熱器２８に効率よく伝熱される。

以上のように、本発明は巻線２２から放熱器２８まで伝熱シート２４で伝熱させ、巻線２２を冷却している。巻線２２および放熱器２８に伝熱シート２４が密着しており、放熱性能が高い。従来に比べて、巻線２２から放熱器２８までの熱抵抗が低下されている。空気調和機に使用した場合に巻線２２の損失による発熱が大きいが、放熱性能が高い。樹脂で封止していないため、リアクトル１２のリサイクルも容易である。

本発明は上記の実施例に限定されず、巻線２２から放熱器２８までの熱抵抗をさらに低下させる構成であっても良い。図３に示すリアクトル１２の放熱構造４０は、伝熱シート２４と押さえ部材２６に挟まれる伝熱向上板４２を備える。伝熱向上板４２は、リアクトル１２の高さ方向において、押さえ部材２６のある位置から放熱器２８まで配置される。押さえ部材２６は、伝熱シート２４と共に伝熱向上板４２を巻線２２の方へ押さえつける。押さえ部材２６のある位置で、伝熱シート２４と伝熱向上板４２が密着される。押さえ部材２６の無い位置において、伝熱シート２４と伝熱向上板４２を接着剤などで接触させる。伝熱向上板４２は金属板などであり、伝熱シート２４よりも熱伝導率が高い。伝熱向上板４２によって、巻線２２の側部から放熱器２８までの熱抵抗が低下し、伝熱性能が高められる。

また、図４に示すリアクトル１２の放熱構造５０のように、伝熱向上板４２の代わりに、押さえ部材５２が放熱器２８の付近まで配置されても良い。巻線２２の無い位置では、伝熱シート２４と押さえ部材５２とが接する。押さえ部材５２を金属などの熱伝導性の良い材料で構成する。押さえ部材５２によって、巻線２２の側部から放熱器２８までの熱抵抗を下げている。

押さえ部材２６は板状であったが、ベルト状であっても良い。ベルト状になった押さえ部材２６の幅は巻線２２の側部を覆う幅にする。ベルト状の押さえ部材２６が、リアクトル１２の周囲を一周して絞り、伝熱シート２４を巻線２２に押さえつける。また、ベルト状になった押さえ部材２６が弾性材料からなっている場合、押さえ部材２６が収縮する力で伝熱シート２４を巻線に押さえつける。

上記の実施例は取り付け板１８がリアクトル１２の大きさとほぼ同じであるため、伝熱シート２４が取り付け板１８の側部を通過できた。取り付け板１８がリアクトル１２に比べて大きくなる場合、図５のリアクトル１２の放熱構造６０のように、取り付け板１８に開口部６２を設けても良い。伝熱シート２４が開口部６２を通過する。伝熱シート２４を巻線２２の側部から取り付け板１８の他面１６まで配置できる。

取り付け板１８の大きさによっては、開口部６２の代わりに、取り付け板１８の側部に切り欠き（凹部）６４を設けても良い（図６）。伝熱シート２４は切り欠き６４を通過する。

押さえ部材２６にヒートシンクを設けたりして、押さえ部材２６での空冷による放熱機能を追加しても良い。

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

１０、４０、５０、６０：リアクトルの放熱構造
１２：リアクトル
１４：一面
１６：他面
１８：取り付け板
２０：コア
２２：巻線
２４：伝熱シート
２６、５２：押さえ部材
２８：放熱器
３０：固定部材
３２：放熱器におけるリアクトルのある側の面
３４：放熱器におけるリアクトルの反対側の面
３６：ネジ
４２：伝熱向上板
６２：開口部
６４：切り欠き（凹部）

Claims (4)

1. 一面と他面とを有する取り付け板と、
   前記取り付け板の一面に固定された磁性体のコアと、
   前記コアに巻き付けられた巻線と、
   を備えたリアクトルの放熱構造であって、
   前記巻線から取り付け板の他面に配置された伝熱シートと、
   前記伝熱シートを巻線に押さえつける押さえ部材と、
   前記取り付け板とで伝熱シートを挟み込む放熱器と、
   を備えたリアクトルの放熱構造。
2. 前記伝熱シートと押さえ部材との間に挟まれ、かつ伝熱シートに接しながら放熱器までに配置され、金属板で構成される伝熱向上板を備えた請求項１のリアクトルの放熱構造。
3. 前記押さえ部材が、板状またはベルト状である請求項１または２のリアクトルの放熱構造。
4. 前記伝熱シートが、柔軟性の部材を含む請求項１から３のいずれかのリアクトルの放熱構造。

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