JP2013239602A - 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冷却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。リアクトル１２の放熱構造１０は、取り付け板１８に設けられた開口部２４、取り付け板１８の他面１６側に配置された放熱器２６、巻線２２と放熱器２６に密着された伝熱部材２８を備える。巻線２２から放熱器２６に熱伝導される。
【選択図】図１

Description

本発明は、リアクトルを放熱す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６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（コイル）２２を備える。取り付け板１８は放熱器２６や筐体にネジ３４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に放熱対策を施す必要がある。（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２６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は電線を巻き回しているため、巻線２２の表面は凹凸になっており、巻線２２と伝熱部材７０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６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、撓む部分を作らなければ、２方向の部分を同時に密着させることは困難である。

上記（４）は、空気調和機では巻線２２での損失が大きく、コア２０から放熱するよりも巻線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、前記取り付け板における巻線の配置される位置に形成された開口部または切り欠きと、前記取り付け板の他面側に配置された放熱器と、前記開口部または切り欠きを通過し、巻線と放熱器とに密着された伝熱部材とを備える。リアクトルの巻線の下部と放熱器とに、伝熱部材が密着される。巻線から伝熱部材を介して放熱器に伝熱される。

前記伝熱部材の一部が取り付け板と放熱器との間に挟み込まれている。伝熱部材と放熱器との密着面積が大きくなる。

前記伝熱部材が、柔軟性の部材を含む。伝熱部材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部材によって伝熱している。伝熱部材が巻線の下部と放熱器に密着されており、巻線から放熱器までの熱抵抗が下げられている。したがって、巻線から放熱器に効率良く伝熱できる。樹脂封止をしないため、製造やリサイクルが簡単である。

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）は下方から見た取り付け板と伝熱部材の位置関係を示す図である。 放熱器がヒートシンクである場合のリアクトルの放熱構造を示す図である。 伝熱部材を取り付け板と放熱器で挟み込んだ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）は下方から見た取り付け板と伝熱部材の位置関係を示す図である。 図３における伝熱部材の挟まれる部分を多く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）は下方から見た取り付け板と伝熱部材の位置関係を示す図である。 取り付け板に切り欠き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）は下方から見た取り付け板と伝熱部材の位置関係を示す図である。 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。

本発明のリアクトル１２の放熱構造１０は、取り付け板１８に設けられた開口部２４、取り付け板１８の他面１６側に配置された放熱器２６、巻線２２と放熱器２６に密着された伝熱部材２８を備える。

開口部２４は、取り付け板１８における巻線２２の配置される位置に形成されている。コア２０の一部が巻線２２の外側にある場合、そのコア２０の一部が無い位置に開口部２４が形成される。開口部２４の形状は伝熱部材２８の外形と同じか少し大きくして、伝熱部材２８が開口部２４を通過できるようにしている。図１では開口部２４における伝熱部材２８の形状が方形であるため、開口部２４も方形になっている。

リアクトル１２が空気調和機に用いられる場合、放熱器２６は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。また放熱器２６は、図２のように反対側の面３２に放熱フィン３３を設けたヒートシンクであっても良い。放熱器２６の取り付け板１８および放熱器２６にネジ締結用の穴を設けて、放熱器２６に取り付け板１８をネジ３４で取り付ける。

伝熱部材２８は、絶縁性および高熱伝導性を有する部材である。そのために、絶縁性の部材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部材２８を形成する。絶縁性の部材として、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部材が挙げられる。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部材２８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。

伝熱部材２８は直方体のブロックになっており、開口部２４を通過する。伝熱部材２８の高さは、取り付け板１８の他面１６から巻線２２の下部３６までの高さよりも高くする。したがって、伝熱部材２８を巻線２２の下部３６から放熱器２６までの間に配置して、取り付け板１８を放熱器２６に取り付けた際、伝熱部材２８が巻線２２の下部３６と放熱器２６のリアクトル１２側の面３０とで押圧されながら挟み込まれる。伝熱部材２８は柔軟で弾力を有するため、巻線２２の凹凸に合わせて密着させることができる。

伝熱部材２８の高さによっては、取り付け板１８の他面１６と放熱器２６の面３０との間に隙間３８が生じる。隙間３８が生じないよりも隙間３８が生じる方が、巻線の下部３６と放熱器３０とで伝熱部材２８を押圧し易い。隙間３８があることによって、伝熱部材２８を巻線に密着させやすくなる。

以上のように、伝熱部材２８が巻線２２と放熱器２６に密着し、巻線２２から放熱器２６に熱伝導される。従来に比べて巻線２２から放熱器２６までの熱抵抗を下げており、巻線２２を直接冷却することが可能である。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。

伝熱部材２８の放熱器２６への接触面積を広くして、放熱性能を高めても良い。図３のリアクトル１２の放熱構造４０は、伝熱部材４２がＬ字型に折れ曲がっている。巻線２２の下部３６と放熱器２６とで伝熱部材４２を挟み込みながら、取り付け板１８の他面１６と放熱器２６とでも伝熱部材４２の一部を挟み込んでいる。伝熱部材４２と放熱器２６との接触面積が広がり、放熱性能が高くなる。

また、図４のリアクトル１２の放熱構造５０のように、伝熱部材５２の断面が逆Ｔ字型になるようにして、取り付け板１８と放熱器２６とで挟み込まれる部分を大きくしても良い。伝熱部材５２と放熱器２６との接触面積が広くなり、放熱性能が高くなる。

取り付け板１８に開口部２４を形成したが、開口部２４を形成することに限定されない。図５のリアクトル１２の放熱構造６０のように、他の実施例に比べて取り付け板１８が小さい場合に、取り付け板１８の側部に切り欠き（凹部）６２を設ける。伝熱部材２８は切り欠き６２を通過する。なお、取り付け板１８の大きさによって開口部２４と切り欠き６２を使い分けても良いし、開口部２４と切り欠き６２を任意に選択しても良い。

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：開口部
２６：放熱器
２８、４２、５２：伝熱部材
３０：放熱器におけるリアクトル側の面
３２：放熱器におけるリアクトルの反対側の面
３３：放熱フィン
３４：ネジ
３６：巻線の下部
３８：隙間
６２：切り欠き（凹部）

Claims (3)

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、
   前記取り付け板における巻線の配置される位置に形成された開口部または切り欠きと、
   前記取り付け板の他面側に配置された放熱器と、
   前記開口部または切り欠きを通過し、巻線と放熱器とに密着された伝熱部材と、
   を備えたリアクトルの放熱構造。
2. 前記伝熱部材の一部が取り付け板と放熱器との間に挟み込まれた請求項１のリアクトルの放熱構造。
3. 前記伝熱部材が、柔軟性の部材を含む請求項１または２のリアクトルの放熱構造。

Images