JP2014165256A - リアクトルの放熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルおよびコアの熱を効率的に放熱できるリアクトルの放熱構造を提供すること。
【解決手段】リアクトルの放熱構造は、中空形状のコア１１０に対して放射状にコイル１２０が巻かれたリアクトル１００と、熱を冷却媒体により冷却する冷却器１６０と、冷却器１６０と接して備えられ、冷却器１６０に熱を伝える伝熱シート１４０と、リアクトル１００を収容する中空形状の部材であり、冷却器１６０と接して備えられ、冷却器１６０に熱を伝えるケース１３０と、を有する。リアクトル１００は、リアクトル１００の底面が伝熱シート１４０と接し、かつ、リアクトル１００の上面がケース１３０の底面１３２と接した状態で、ケース１３０内に配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、リアクトルの放熱構造に関する。

近年、プラグインＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle：ハイブリッド自動車）またはＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）が普及している。ＥＶまたはプラグインＨＥＶは、外部の交流電源を直流に変換して車両の蓄電池へ出力する車載充電器を搭載している。

上記車載充電器は、力率改善、もしくは、平滑化などのためのコイル、および、コアを備えるリアクトルを実装する。

ＨＥＶまたはＥＶの車載充電器に用いるリアクトルには、４００ボルト前後の非常に高い電圧が印加される。このため、コイルおよびコアは発熱して高温となる。この場合、コイルおよびコアの過熱を防ぐために、リアクトルに非常に高い放熱性を持たせることが重要となる。

リアクトルの放熱構造（以下、「放熱構造」という）は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１の放熱構造では、コイルの一側面が伝熱シートに接触するように配置され、コアの一側面が冷却器に接触するように配置される。これにより、コイルの熱は、伝熱シートを介して冷却器へ伝えられ、コアの熱は、直接冷却器へ伝えられる。

特開２００７−１２９１４６号公報

しかしながら、特許文献１の放熱構造において、コイルおよびコアはそれぞれ、一側面が伝熱シートおよび冷却器に接しているため、その一側面は放熱されやすいが、その一側面に対向する側面は放熱されにくい。すなわち、特許文献１の放熱構造は、コイルおよびコアの放熱が一様に行われず、効率が悪い、という課題がある。

本発明の目的は、コイルおよびコアの熱を効率的に放熱できるリアクトルの放熱構造を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るリアクトルの放熱構造は、中空形状のコアに対して放射状にコイルが巻かれたリアクトルと、伝えられた熱を冷却媒体により冷却する冷却器と、前記冷却器と接して備えられ、前記冷却器に熱を伝える伝熱シートと、前記リアクトルを収容する中空形状の部材であり、前記冷却器と接して備えられ、前記冷却器に熱を伝えるケースと、を有し、前記リアクトルは、前記リアクトルの底面が前記伝熱シートと接し、かつ、前記リアクトルの上面が前記ケースの中空側の底面と接した状態で、前記ケース内に配置される構成を採る。

本発明は、リアクトルにおいて、コイルおよびコアの熱を効率的に放熱できる。

本発明の実施の形態に係るリアクトルの斜視図 本発明の実施の形態に係るリアクトルの側面図 本発明の実施の形態に係るリアクトルの側断面図 本発明の実施の形態に係るリアクトルの放熱構造の断面図 本発明の実施の形態に係るケースの斜視図 本発明の実施の形態に係るリアクトルの放熱構造において、コイルと伝熱シートとの接触部分を拡大した断面図

以下、本発明の実施の形態であるリアクトルの放熱構造について、図面を参照して説明する。

（リアクトル１００の構成）
まず、本実施の形態のリアクトル１００について、図１を参照して説明する。図１Ａは、本実施の形態に係るリアクトル１００の斜視図である。図１Ｂは、本実施の形態に係るリアクトル１００の側面図である。図１Ｃは、本実施の形態に係るリアクトル１００の側断面図である。

リアクトル１００は、例えば、モータ駆動回路のインダクタンス素子として使用されるものであり、コア１１０およびコイル１２０を備える。

コア１１０は、図１Ａおよび図１Ｃに示すように、中空円柱状（筒状）である。また、コア１１０の表面は、樹脂メッキされている。

コイル１２０は、リアクトル１００の上面Ｔと底面Ｂの間において、コア１１０と密着して放射状に巻かれている。また、コイル１２０の表面は、絶縁被覆されている。すなわち、コイル１２０は、トロイダル形状である。このため、コイル１２０は、上面Ｔおよび底面Ｂが発熱する。また、コイル１２０は、通電によって磁束を発生する。

また、リアクトル１００は、図１Ｂおよび図１Ｃに示すように、上面Ｔにリード線２００を備える。リード線２００は、コイル１２０と他の回路素子との間を接続するための端子である。

（リアクトル１００の放熱構造）
次に、本実施の形態のリアクトル１００の放熱構造（以下、「放熱構造」という）について、図２を参照して説明する。図２は、本実施の形態の放熱構造の側断面図である。

図２において、本実施の形態の放熱構造は、上述したリアクトル１００の他に、ケース１３０、伝熱シート（「放熱シート」ともいう）１４０、絶縁シート１５０、および冷却器１６０を有する。

リアクトル１００の底面Ｂは、伝熱シート１４０に接している。伝熱シート１４０は、リアクトル１００の底面Ｂとの接触面の裏面において、絶縁シート１５０と接している。絶縁シート１５０は、伝熱シート１４０との接触面の裏面において、冷却器１６０と接している。絶縁シート１５０は、万が一伝熱シート１４０が破損した場合を補償する役割がある。なお、図２において、伝熱シート１４０が絶縁性を有する場合、絶縁シート１５０は備えなくてもよい。

ケース１３０は、例えば、伝熱性、放熱性の高い難燃性の樹脂で形成され、リアクトル１００と同様に中空円柱状をした部材である。図３は、ケース１３０の外観を示す斜視図である。ケース１３０は、その底面１３２に対向する部分が開口しており、そこからリアクトル１００を収容する。そして、ケース１３０の開口部の周囲には、冷却器１６０と接するネジ止め部１３１が設けられている。すなわち、ケース１３０は、全体として、つば付き帽子（hat）の形状である。

ネジ止め部１３１は、冷却器１６０に接している。このネジ止め部１３１は、ネジ１７０を挿入するためのネジ孔１３３が設けられている。ネジ１７０は、このネジ孔１３３を介して、冷却器１６０にネジ止めされる。これにより、ケース１３０は、リアクトル１００全体を被覆した状態で冷却器１６０に固定される。すなわち、リアクトル１００の上下方向が固定される。

リアクトル１００の上面Ｔは、ケース１３０の中空側（内部側）の底面１３２に接している。また、リアクトル１００の上面Ｔの近傍の側面は、接着剤１９０によってケース１３０に固定されている。これにより、リアクトル１００が左右方向へずれることを防止できる。

また、ケース１３０の底面１３２には、２つのリード線２００をそれぞれ通すための孔部１３４が設けられている。この孔部１３４を介して、２つのリード線２００はそれぞれ、ケース１３０の外部へ導かれる。外部へ導かれたリード線２００はそれぞれ、接着剤１８０によってケース１３０の外部側の底面１３２に固定される。

このような放熱構造において、リアクトル１００の上面Ｔからの熱はケース１３０を介して冷却器１６０に伝えられ、かつ、リアクトル１００の底面Ｂからの熱は放熱シート１４０を介して冷却器１６０に伝えられる。冷却器１６０は、冷却媒体が流れており、これにより、伝えられた熱を冷却する。したがって、図２に示す放熱構造は、コイルがトロイダル形状の場合に発熱しやすい上面Ｔおよび底面Ｂの両方から放熱を行うことができる。

（ケース１３０のネジ止めの作用効果）
ここで、上述したネジ１７０を用いたネジ止めの作用効果について、図４を参照して説明する。図４Ａは、ネジ止めを行わない場合の、リアクトル１００の底面Ｂが伝熱シート１４０に接している状態を示す側断面図である。図４Ａは、例えば、特許文献１の放熱構造に該当する。一方、図４Ｂは、ネジ止めを行った場合の、リアクトル１００の底面Ｂが伝熱シート１４０に接している状態を示す側断面図である。図４Ｂは、本実施の形態の放熱構造に該当する。

図４Ａの場合、リアクトル１００の底面Ｂが伝熱シート１４０に押しつけられる力は働いていない。そのため、コア１１０は伝熱シート１４０に接触しておらず、また、コイル１２０は伝熱シート１４０に接触しているものの、その接触面積は大きくはない。よって、コア１１０からの熱は伝熱シート１４０に伝わらず、かつ、コイル１２０からの熱も伝熱シート１４０に多くは伝わらない。

これに対し、図４Ｂの場合、リアクトル１００の底面Ｂが伝熱シート１４０に押しつけられる力が働いている。すなわち、ネジ１７０の締め付けによる軸力ｂと、絶縁シート１５０に貼り付けた伝熱シート１４０による反力ａとが発生している。これらの力により、リアクトル１００の底面Ｂは伝熱シート１４０に強く押しつけられる。これにより、弾性がある伝熱シート１４０は変形し、コア１１０およびコイル１２０の両方が伝熱シート１４０に接触する。その接触面積は、図４Ａの場合と比べて大きくなるため、コア１１０からの熱およびコイル１２０からの熱は、伝熱シート１４０により多く伝わる。

（本実施の形態の作用効果）
以上説明した本実施の形態の放熱構造は、トロイダル形状のコイルを有するリアクトルに対し、リアクトルの底面を伝熱シートに接触させ、かつ、リアクトルの上面をケースに接触させることで、伝熱シートおよびケースを介して冷却器へ放熱する。すなわち、本実施の形態の放熱構造は、リアクトルの上面および底面の両方から放熱することを特徴とする。これにより、本実施の形態の放熱構造は、コイルおよびコアの一側面からのみ放熱を行う構造（例えば、特許文献１の構造）に比べて、より効率的にコイルおよびコアの熱を放熱できる。

また、本実施の形態の放熱構造は、ケースを冷却器にネジ止めする。すなわち、本実施の形態の放熱構造は、ネジ止めによりリアクトルの底面を伝熱シートに押しつけ、コイル及びコアが伝熱シートに接触する面積を大きくすることを特徴とする。これにより、本実施の形態の放熱構造は、コイルおよびコアの伝熱シートへの押しつけがない構造（例えば、特許文献１の構造）に比べて、コイルおよびコアの放熱量を多くできる。

また、本実施の形態の放熱構造は、ケースを冷却器にネジ止めし、かつ、リアクトル１００の上面をケースの底面に接着する。すなわち、本実施の形態の放熱構造は、リアクトルの上下左右を固定することを特徴とする。これにより、本実施の形態の放熱構造は、リアクトルに対して外部から加えられる機械的な力に耐えることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記説明は一例であり、種々の変形が可能である。

本発明は、例えば、モータ駆動回路のインダクタンス素子として使用されるリアクトルの、電気駆動装置内での収納、保持構造等として利用することができる。

１００ リアクトル
１１０ コア
１２０ コイル
１３０ ケース
１３１ ネジ止め部
１３２ 底面
１３３ ネジ孔
１３４ 孔部
１４０ 伝熱シート
１５０ 絶縁シート
１６０ 冷却器
１７０ ネジ
１８０ 接着剤
１９０ 接着剤
２００ リード線

Claims (5)

1. 中空形状のコアに対して放射状にコイルが巻かれたリアクトルと、
   伝えられた熱を冷却媒体により冷却する冷却器と、
   前記冷却器と接して備えられ、前記冷却器に熱を伝える伝熱シートと、
   前記リアクトルを収容する中空形状の部材であり、前記冷却器と接して備えられ、前記冷却器に熱を伝えるケースと、を有し、
   前記リアクトルは、
   前記リアクトルの底面が前記伝熱シートと接し、かつ、前記リアクトルの上面が前記ケースの中空側の底面と接した状態で、前記ケース内に配置される、
   リアクトルの放熱構造。
2. 前記ケースは、
   前記ケースの底面と対向にある開口の周囲に、前記冷却器に接するネジ止め部を有し、
   前記ネジ止め部を介して前記冷却器にネジ止めされ、
   前記リアクトルは、
   前記ネジ止めの軸力により、前記リアクトルの底面が前記伝熱シートに押しつけられる、
   請求項１記載のリアクトルの放熱構造。
3. 前記リアクトルは、
   前記リアクトルの上面の近傍にある側面が、接着剤によって前記ケースに固定されている、
   請求項１または２記載のリアクトルの放熱構造。
4. 前記放熱シートは、
   前記リアクトルの底面と接している面の裏面に、絶縁シートが接しており、
   前記絶縁シートは、
   前記冷却器と接している、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のリアクトルの放熱構造。
5. 前記ケースは、
   前記ケースの底面に、リード線を通すための孔部が設けられ、
   前記孔部を介して前記ケースの外部へ導かれたリード線は、接着剤によって前記ケースに固定される、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のリアクトルの放熱構造。

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