JP2015012145A - Reactor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド自動車などの車両に搭載される車載用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されるリアクトルに関するものである。特に、生産性が高く、液体冷媒に直接曝される箇所でも安定して配置できて放熱性を向上できるリアクトルに関する。 The present invention relates to a reactor used for a component part of a power conversion device such as a vehicle-mounted DC-DC converter mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle. In particular, the present invention relates to a reactor that is highly productive and that can be stably disposed even in a portion that is directly exposed to a liquid refrigerant, thereby improving heat dissipation.
電圧の昇圧動作や降圧動作を行う回路の部品の一つに、リアクトルがある。リアクトルは、ハイブリッド自動車などの車両に搭載されるコンバータに利用される。そのリアクトルとして、例えば、特許文献1に示すものがある。 A reactor is one of the parts of a circuit that performs a voltage step-up operation or a voltage step-down operation. The reactor is used in a converter mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle. As the reactor, for example, there is one shown in Patent Document 1.
特許文献1のリアクトルは、コイルと環状のコアの一部とを内側樹脂部で一体に成形したコイル成形体と、コアの残部との組立体が外側樹脂部で覆われて構成される。外側樹脂部は、リアクトルを平面視した場合、組合体の輪郭よりも外側に突出したフランジ部を備える。フランジ部には、リアクトルを設置対象に固定するためのボルトが挿通される貫通孔が形成されている。このリアクトルは、液体冷媒が流通される収納部に収納され、上記フランジ部の貫通孔にボルトを挿通して収納部内で固定される。そして、この収納部内に液体冷媒を流通させてリアクトルを浸漬状態とすることでリアクトルを冷却している。 The reactor of Patent Document 1 is configured such that an assembly of a coil molded body obtained by integrally molding a coil and a part of an annular core with an inner resin portion and the remaining portion of the core is covered with an outer resin portion. When the reactor is viewed in plan, the outer resin portion includes a flange portion that protrudes outward from the contour of the combined body. The flange portion is formed with a through hole through which a bolt for fixing the reactor to the installation target is inserted. The reactor is housed in a housing portion through which liquid refrigerant is circulated, and is fixed in the housing portion by inserting a bolt through the through hole of the flange portion. And a reactor is cooled by distribute | circulating a liquid refrigerant in this accommodating part, and making a reactor into an immersion state.
上述のリアクトルでは、製造工程が多く(製造時間が長く)生産性が芳しくないという問題があった。特に、近年では、ハイブリッド自動車や電気自動車の急速な発展に伴い、リアクトルの需要も拡大の一途となっており、リアクトルの生産性の向上が望まれている。 The reactor described above has a problem that it has many manufacturing processes (manufacturing time is long) and productivity is not good. In particular, in recent years, with the rapid development of hybrid vehicles and electric vehicles, the demand for reactors is steadily expanding, and improvement in reactor productivity is desired.
例えば、上記外側樹脂部を省略することで、生産性の向上を図ることができる。その場合、生産性を向上できるものの、リアクトルを設置対象に固定するための手段として、フランジ部に代わる構成が求められる。そこで、外側樹脂部を省略して、コイルと磁性コアの組合体を放熱板上に接着剤で固定する構成とすることで、生産性を向上しつつ、放熱板を介してボルトでリアクトルを設置対象に安定して固定することを検討した。しかし、生産性を改善できるものの、接着剤を介して組合体を放熱板に固定すると、上述の特許文献1のようにリアクトルが液体冷媒に浸漬される場合には、液体冷媒が組合体と放熱板との接着に悪影響を与え、この接着が不十分になる虞がある。その場合、組合体を設置対象に安定して固定できないことは勿論、放熱板を介してコイルの熱を設置対象に効率よく伝えられず、放熱性の低下を招く。 For example, productivity can be improved by omitting the outer resin portion. In that case, although productivity can be improved, the structure which replaces a flange part is calculated | required as a means for fixing a reactor to installation object. Therefore, the outer resin part is omitted, and the assembly of the coil and magnetic core is fixed to the heat sink with an adhesive, thereby improving productivity and installing the reactor with bolts through the heat sink. We considered stable fixation to the subject. However, although productivity can be improved, when the assembly is fixed to the heat dissipation plate via an adhesive, when the reactor is immersed in the liquid refrigerant as in the above-described Patent Document 1, the liquid refrigerant is dissipated from the combination and heat dissipation. Adhesion with the board is adversely affected, and this adhesion may be insufficient. In that case, the assembly cannot be stably fixed to the installation target, and of course, the heat of the coil cannot be efficiently transmitted to the installation target via the heat radiating plate, resulting in a decrease in heat dissipation.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、生産性が高く、液体冷媒に直接曝される箇所でも安定して配置できて放熱性を向上できるリアクトルを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and one of its purposes is to provide a reactor that is highly productive and that can be stably placed even at locations directly exposed to a liquid refrigerant to improve heat dissipation. There is to do.
本願のリアクトルは、巻線を巻回してなるコイルと、コイルの内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コアとの組合体を備える。リアクトルは、放熱板と接着層と環状部材とを備える。放熱板は、組合体が載置され、組合体と共に液体冷媒が供給される箇所に配置される。接着層は、組合体と放熱板との間に介在され、組合体と放熱板とを接着して接合体を構成する。環状部材は、接合体における組合体側の表面と放熱板側の表面の双方に接するように接合体の外周を囲む。 The reactor of the present application includes a combination of a coil formed by winding a winding and a magnetic core that is disposed inside and outside the coil to form a closed magnetic circuit. The reactor includes a heat radiating plate, an adhesive layer, and an annular member. The heat radiating plate is disposed at a place where the combination is placed and the liquid refrigerant is supplied together with the combination. The adhesive layer is interposed between the combined body and the heat sink, and forms a joined body by bonding the combined body and the heat sink. The annular member surrounds the outer periphery of the joined body so as to be in contact with both the combination-side surface and the heat sink-side surface of the joined body.
上記リアクトルは、生産性が高く、液体冷媒に直接曝される箇所でも安定して配置できて放熱性を向上できる。 The reactor has high productivity, and can be stably disposed even in a place where it is directly exposed to the liquid refrigerant, thereby improving heat dissipation.
《本発明の実施形態の説明》
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
<< Description of Embodiments of the Present Invention >>
First, embodiments of the present invention will be listed and described.
(1)実施形態に係るリアクトルは、巻線を巻回してなるコイルと、コイルの内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コアとの組合体を備える。リアクトルは、更に、放熱板と接着層と環状部材とを備える。放熱板は、組合体が載置され、組合体と共に液体冷媒が供給される箇所に配置される。接着層は、組合体と放熱板との間に介在され、組合体と放熱板とを接着して接合体を構成する。環状部材は、接合体における組合体側の表面と放熱板側の表面の双方に接するように接合体の外周を囲む。 (1) A reactor according to the embodiment includes a combination of a coil formed by winding a winding and a magnetic core that is disposed inside and outside the coil to form a closed magnetic path. The reactor further includes a heat sink, an adhesive layer, and an annular member. The heat radiating plate is disposed at a place where the combination is placed and the liquid refrigerant is supplied together with the combination. The adhesive layer is interposed between the combined body and the heat sink, and forms a joined body by bonding the combined body and the heat sink. The annular member surrounds the outer periphery of the joined body so as to be in contact with both the combination-side surface and the heat sink-side surface of the joined body.
上記の構成によれば、環状部材を備えることで、接着層の経時的劣化に関わらず組合体と放熱板の一体化した状態を維持できる。即ち、仮に、接着層による組合体と放熱板との接着が不十分になったとしても、組合体と放熱板の一体化した状態を維持できる。そのため、供給された液体冷媒に直接曝される箇所にリアクトルが配置されても、組合体を放熱板に安定して固定できる、またその状態を維持できるので、リアクトルの放熱性を向上できる。 According to said structure, the state which integrated the assembly and the heat sink can be maintained by providing an annular member irrespective of a time-dependent deterioration of a contact bonding layer. That is, even if the bonding between the combined body and the heat sink by the adhesive layer becomes insufficient, the combined state of the combined body and the heat sink can be maintained. Therefore, even if the reactor is disposed at a location that is directly exposed to the supplied liquid refrigerant, the combined body can be stably fixed to the heat radiating plate, and the state can be maintained, so that the heat dissipation of the reactor can be improved.
また、上記リアクトルは、従来のリアクトルよりも製造時間を短く(製造工程を簡略化)できるため生産性に優れる。リアクトルの設置対象への固定に放熱板を利用するため、リアクトルの製造は、組合体を接着層により放熱板に載置・固定して環状部材を掛け渡すことで行え、従来のようにフランジ部を有する外側樹脂部を成形する必要がないからである。 Moreover, since the said reactor can shorten manufacturing time (a manufacturing process is simplified) rather than the conventional reactor, it is excellent in productivity. Since the heat sink is used to fix the reactor to the installation target, the reactor can be manufactured by placing and fixing the assembly on the heat sink with an adhesive layer and passing over the annular member. This is because it is not necessary to mold the outer resin part having the above.
(2)上記リアクトルの一形態として、環状部材は、コイルの軸方向に直交する方向に掛け渡されている横環状部材を備えることが挙げられる。 (2) As one form of the said reactor, an annular member is provided with the horizontal annular member currently spanned in the direction orthogonal to the axial direction of a coil.
上記の構成によれば、磁性コアを損傷させることなく組合体と放熱板との一体化を維持できる。コイルの軸方向に直交する方向に掛け渡す横環状部材を備えることで、横環状部材の接合体との接触箇所をコイルと放熱板とすることができて磁性コアとは非接触とすることができるからである。 According to said structure, integration with an assembly and a heat sink can be maintained, without damaging a magnetic core. By providing a horizontal annular member that hangs in a direction orthogonal to the axial direction of the coil, the contact portion of the horizontal annular member with the joined body can be a coil and a heat sink, and the magnetic core can be in non-contact. Because it can.
(3)上記リアクトルの一形態として、環状部材は、コイルの軸方向に掛け渡されている縦環状部材を備えることが挙げられる。 (3) As one form of the said reactor, it is mentioned that an annular member is provided with the vertical annular member currently spanned by the axial direction of a coil.
上記の構成によれば、組合体と放熱板との一体化の維持に加えて、リアクトルの動作時の振動・騒音を抑制できる。リアクトルの動作時の振動は、磁性コアの磁歪による伸びや磁気吸引力による縮みによって主としてコイルの軸方向に働き易いため、コイルの軸方向に掛け渡す縦環状部材を備えることで、振動・騒音の抑制に効果的である。 According to said structure, in addition to maintenance of integration with an assembly and a heat sink, the vibration and noise at the time of operation | movement of a reactor can be suppressed. Since the vibration during the operation of the reactor tends to work mainly in the axial direction of the coil due to the expansion due to the magnetostriction of the magnetic core and the contraction due to the magnetic attraction force, it is possible to reduce the vibration and noise by providing a vertical annular member that spans the axial direction of the coil. It is effective for suppression.
(4)上記リアクトルの一形態として、放熱板は、放熱板に対して環状部材を位置決めするための位置決め部を有することが挙げられる。 (4) As one form of the said reactor, it is mentioned that a heat sink has a positioning part for positioning an annular member with respect to a heat sink.
上記の構成によれば、組合体と放熱板とを一体化した状態を維持し易い。位置決め部を備えることで、環状部材の位置ずれを防止できるからである。 According to said structure, it is easy to maintain the state which integrated the assembly and the heat sink. This is because the positioning of the annular member can prevent the annular member from being displaced.
(5)上記リアクトルの一形態として、接合体を収納すると共に、液体冷媒が供給及び排出されるケースを備えることが挙げられる。 (5) As one form of the reactor, it is possible to include a case in which a joined body is housed and a liquid refrigerant is supplied and discharged.
上記の構成によれば、コイルと磁性コアとを液体冷媒に直接接触させて冷却できるため、リアクトルの放熱性を向上できる。 According to said structure, since a coil and a magnetic core can be made to contact a liquid refrigerant directly and can be cooled, the heat dissipation of a reactor can be improved.
(6)上記リアクトルの一形態として、上記ケースを有する場合、ケースは、放熱板に対向する取付面と、取付面に形成される空間形成部とを備えることが挙げられる。空間形成部は、接合体をケースに収納した際、放熱板と取付面との間に液体冷媒を流通させる空間を形成する。 (6) As one form of the reactor, when the case is included, the case may include an attachment surface facing the heat sink and a space forming portion formed on the attachment surface. A space formation part forms the space which distribute | circulates a liquid refrigerant between a heat sink and an attachment surface, when a conjugate | zygote is accommodated in a case.
上記の構成によれば、リアクトルの放熱性をより向上できる。空間形成部により放熱板の上記設置側に液体冷媒を流通させる空間を形成できて、放熱板の設置側面にも液体冷媒を直接接触させることができるからである。また、環状部材が放熱板の設置側面よりも出っ張っていても、環状部材がケースの取付面に何ら干渉することがない。上述のように空間形成部により放熱板の上記設置側に上記空間を形成できるからである。 According to said structure, the heat dissipation of a reactor can be improved more. This is because the space forming portion can form a space through which the liquid refrigerant is circulated on the installation side of the heat radiating plate, and the liquid refrigerant can also be brought into direct contact with the installation side surface of the heat radiating plate. Moreover, even if the annular member protrudes from the installation side surface of the heat sink, the annular member does not interfere with the mounting surface of the case. This is because the space can be formed on the installation side of the heat sink by the space forming portion as described above.
(7)上記リアクトルの一形態として、リアクトルの動作時の物理量を測定するセンサを備えることが挙げられる。この場合、コイルは、互いに接続されると共に、軸が平行するように並列に配置される一対のコイル素子を備える。そして、センサは、一対の前記コイル素子と放熱板とで囲まれる空間に接着層により固定されている。 (7) As one form of the said reactor, providing the sensor which measures the physical quantity at the time of operation | movement of a reactor is mentioned. In this case, the coil includes a pair of coil elements that are connected to each other and arranged in parallel so that the axes are parallel to each other. And the sensor is being fixed by the contact bonding layer in the space enclosed by a pair of said coil element and a heat sink.
上記の構成によれば、センサを一対のコイル素子と放熱板とで囲まれる空間に設けることで、センサを一対のコイル素子間の上記対向側に設ける場合に比べて、リアクトルの動作時の物理量を正確に測定し易い。接合体の外側に面し、かつ液体冷媒に接触する箇所にセンサを配置すれば、液体冷媒の物理量、特に液体冷媒の温度の影響をセンサが受け、正確な物理量の測定が困難となる場合があるからである。 According to said structure, compared with the case where a sensor is provided in the said opposing side between a pair of coil elements by providing a sensor in the space enclosed by a pair of coil element and a heat sink, the physical quantity at the time of operation | movement of a reactor. It is easy to measure accurately. If the sensor is placed at the location facing the outside of the assembly and in contact with the liquid refrigerant, the sensor may be affected by the physical quantity of the liquid refrigerant, particularly the temperature of the liquid refrigerant, and it may be difficult to measure the physical quantity accurately. Because there is.
《本発明の実施形態の詳細》
本発明の実施形態の詳細を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
<< Details of Embodiment of the Present Invention >>
Details of embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to these illustrations, is shown by the claim, and intends that all the changes within the meaning and range equivalent to a claim are included.
《実施形態1》
〔リアクトルの全体構成〕
図1〜5を参照して、実施形態1のリアクトル1Aを説明する。リアクトル1Aは、詳しくは後述するリアクトル1Aの使用状態で説明するが、液体冷媒に直接曝される箇所に配置されるものである。リアクトル1Aは、コイル2と、このコイル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を備える。組合体10は、接着層6により放熱板5に載置・固定される。この組合体10と放熱板5と接着層6とで接合体100を構成する。リアクトル1Aの主たる特徴とするところは、接合体100における組合体10側の表面と放熱板5側の表面の双方に接するように接合体100の外周を囲む環状部材7を備える点にある。以下、リアクトル1Aの特徴部分及び関連する部分の構成、並びに主要な効果を順に説明し、その後、各構成を詳細に説明する。ここでは、接合体100の放熱板5側を設置側(下側)、その反対側(組合体10側)を対向側(上側)とする。図中の同一符号は同一名称物を示す。
Embodiment 1
[Overall structure of the reactor]
With reference to FIGS. 1-5, the
〔主たる特徴部分及び関連する部分の構成〕
[組合体]
(コイル)
コイル2は、図1、3に示すように、接合部の無い1本の連続する巻線2wを螺旋状に巻回してなる一対のコイル素子2a,2bと、両コイル素子2a,2bを連結する連結部2rとを備える。各コイル素子2a,2bは、互いに同一の巻数の中空の筒状体であり、各軸方向が平行するように並列(横並び)されている。連結部2rは、コイル2の一端側(図1、3紙面右側)において巻線の一部がU字状に屈曲して構成している。連結部2rの上面は、コイル2のターン形成部分の上面と略面一である。各コイル素子2a,2bを形成する巻線2wの両端部2eは、ターン形成部分から引き延ばされている。両端部2eは、図示しない端子部材に接続され、この端子部材を介して、コイル2に電力供給を行なう電源などの外部装置(図示せず)が接続される。
[Composition of main features and related parts]
[Union]
(coil)
As shown in FIGS. 1 and 3, the
(磁性コア)
磁性コア3は、図3に示すように、各コイル素子2a,2bの内側に配置される一対の内側コア部31と、コイル2が配置されず、コイル2から露出されている一対の外側コア部32とを備える。磁性コア3は、離間して配置される内側コア部31を挟むように外側コア部32が配置され、各内側コア部31の端面31eと外側コア部32の内端面32eとを接触させて環状に形成される。内側コア部31と外側コア部32とは、接着剤や粘着テープなどによって接合させることができる。これら内側コア部31及び外側コア部32により、コイル2を励磁したとき、閉磁路を形成する。
(Magnetic core)
As shown in FIG. 3, the
[放熱板]
放熱板5は、図1に示すように。組合体10を支持する板状の部材で、組合体10と共に液体冷媒8Lが供給される箇所に配置される(図5)。具体的には、放熱板5の上面側(図1、2紙面上方側)がコイル2を載置する載置面であり、放熱板5の下面側(同図紙面下方側)が後述するケース8(図5)に設置する設置側面である。
[Heatsink]
The
放熱板5のサイズは、組合体10の下面よりも大きい。そうすれば、外側コア部32も放熱板5で支持できるので、外側コア部32の放熱経路としても機能し、より放熱性を向上できる。組合体10の下面の大きさは、組合体10を平面視した際の組合体10の輪郭形状の大きさとみなす。放熱板5の形状は、組合体10の上記輪郭形状に応じて、適宜選択すればよい。ここでは、放熱板5の形状は矩形状である。放熱板5のコイル2の幅方向に沿った長さは、コイル2の幅と略同等である。放熱板5の厚さは、放熱板5の材質によって適宜選択できる。例えば、アルミニウムなどの非磁性金属で放熱板5を構成する場合、放熱板5の厚さを1mm以上5mm以下程度とすると、放熱性に加えて、十分な強度と磁束の遮蔽性を有することができる。
The size of the
放熱板5の四隅で、組合体10の上記輪郭形状に対応する領域外には、挿通孔51が設けられている。この挿通孔51に、例えばボルト51b(図5)などの固定部材を挿通させて固定部材を設置対象(空間形成部82(図5を参照して後述))にネジ留めすることで、リアクトル1Aを設置対象に固定できる。放熱板5は後述するように金属製であるため剛性が高く、固定部材による締付力に高い耐性を示す。そのため、リアクトル1Aを設置対象に非常に強固に固定できる。その上、固定した後、リアクトル1Aを動作させてリアクトル1Aが振動しても、リアクトル1Aが設置対象から脱落し難くできる。
Insertion holes 51 are provided at the four corners of the
[接着層]
接着層6は、組合体10と放熱板5とを接着して接合体100を構成する。接着層6の形成領域は、組合体10の下面の略全域に亘る領域とすることが好ましい。そうすれば、組合体10全体を放熱板5に接着させることができ、組合体10と放熱板5とを十分に接着できる。接着層6の構成材料は後述する。
[Adhesive layer]
The
[環状部材]
環状部材7は、接合体100の組合体10(コイル2)の上面と放熱板5の下面の双方に接するように接合体100の外周を囲む。それにより、接着層6の経時的劣化に関わらず組合体10と放熱板5の一体化した状態を維持できる。即ち、仮に、接着層6による組合体10と放熱板5との接着が不十分になったとしても、組合体10と放熱板5の一体化した状態を維持できる。
[Annular members]
The
環状部材7の掛け渡し方は、環状部材7をコイル2の軸方向に直交する方向(コイル素子2a,2bの並列方向)に掛け渡す横掛け型、及びコイル2の軸方向に掛け渡す縦掛け型(詳細は後述する実施形態2で説明)の少なくとも一方とする。即ち、環状部材7は、コイル2の軸方向に直交する方向に掛け渡す横環状部材7S、及びコイル2の軸方向に掛け渡す縦環状部材7L(図11を参照して後述)の少なくとも一方を備えることが挙げられる。ここでは、前者の横掛け型である横環状部材7Sを備える形態とする。なお、後者の縦掛け型である縦環状部材7Lを備える形態については、後述する実施形態2で説明する。説明は省略するが、環状部材7は、横環状部材7Sと縦環状部材7Lの両方を備える形態とすることもできる。即ち、横環状部材7Sと縦環状部材7Lとを接合体100の外周で互いに交差するように掛け渡すことができる。
The
横環状部材7Sは、磁性コア3の外周に配置される帯部71と、帯部71の一端に装着されて帯部71がつくるループを所定の長さに固定するロック部72とを備える結束材とすることが挙げられる。帯部71の他端から長手方向の一定の領域には、幅方向に並列する複数の細い突条(図示せず)が設けられている。ロック部72は、上記突条が設けられた帯部71の他端側が挿通される挿通孔(図示せず)と、この挿通孔に設けられて上記突条を噛み込む歯部(図示せず)とを有する。帯部71の上記突条とロック部72の上記歯部とは、例えば、帯部71の進行方向(締付方向)には上記突条が上記歯部を乗り越えられるが、後退方向には上記突条が上記歯部に掛け止められて後退できない機構(ラチェット機構)を構成している。上記結束材としては、市販の結束材を利用することもできる。例えば、タイラップ(トーマスアンドベッツインターナショナルインク株式会社の登録商標)、ピークタイ(ヘラマンタイトン株式会社製結束バンド)を利用できる。
The lateral
帯部71の長さや幅や厚さは、コイル2の大きさや1ターン分の厚さなどを考慮して適宜選択することができる。ここでは、帯部71の長手方向の長さを単に長さ、接合体100に掛け渡した状態における環状部材7の軸方向の長さを幅、長手方向及び幅方向の両方に直交する方向の長さを厚さとする。帯部71の長さは、接合体100の外周を略密接して囲う程度の長さとすることが好ましい。そうすれば、組合体10と放熱板5との一体化を維持し易いため、仮に、組合体10と放熱板5との接着が不十分になったとしても、組合体10と放熱板5の一体化した状態を維持できる。帯部71の幅は、コイル2の1ターンの厚さよりも長いことが好ましい。そうすれば、コイル2の外周面を囲い易い。帯部71の厚さは、取扱い易い程度に適宜選択するとよいが、薄いほどコイル2に接触する箇所の放熱性を向上し易い上に、放熱板5の下面からの出っ張りを小さくできる。なお、長さ、幅、及び厚さは、後述する縦環状部材7Lでも同様である。
The length, width, and thickness of the
横環状部材7Sの数は、単数でもよいし複数でもよい。横環状部材7Sの数を単数とする場合、横環状部材7Sを接合体100の略中央(コイル2の軸方向の略中央)に設けることが挙げられ、横環状部材7Sの数を複数とする場合、横環状部材7Sをコイル2の軸方向に互いに間隔を開けて設けることが挙げられる。
The number of the horizontal
横環状部材7S(帯部71)の接合体100との接触箇所は、放熱板5の下面及び両側面と、各コイル素子2a,2bの上面、幅方向外側面(以下、単に外側面)、及び上記上面と上記外側面とを繋ぐ角部の連結面である(図2)。これらの面に接触することで、組合体10と放熱板5との一体化を維持し易く、仮に、組合体10と放熱板5との接着が不十分になったとしても、組合体10と放熱板5の一体化した状態を維持できる。特に、横環状部材7Sと磁性コア3とが接触しないため、磁性コア3の横環状部材7Sとの接触による損傷を防止できる。
The contact portions of the lateral
横環状部材7Sの接合体100との接触箇所は、横環状部材7Sの帯部71がつくるループの大きさを調整することで行える。このループを所望の大きさとするには、帯部71の他端側をロック部72の上記挿通孔に挿通してループをつくり、更に上記他端側を引っ張ることでループを縮径し、適宜なループ長にて、帯部71の上記突条をロック部72の上記歯部に適宜噛み込ませる。そして、この噛み込ませる上記突条の位置を適宜選択することで、ループを所望の大きさに固定することができる。
The contact portion of the horizontal
環状部材7(横環状部材7S)の構成材料は、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を有する材料とすることが挙げられる。特に、耐熱性に加えて絶縁性や放熱性に優れる材料とすることが好ましい。そのような構成材料としては、例えば、ポリアミド、ポリプロピレン、フッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などの樹脂、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴムなどのゴム、ステンレス、銅・銅合金、アルミニウム・アルミニウム合金などの非磁性金属などが挙げられる。環状部材7が非磁性材料であれば、リアクトル1Aに電磁気的影響を及ぼさない。環状部材7に樹脂を用いる場合、経時的な劣化が少なく適度な強度も得やすいため、組合体10と放熱板5の接合状態を維持し易い。環状部材7にゴムを用いる場合、組合体10を傷付け難い上、組合体10と放熱板5とを容易に圧接できる。環状部材7に金属材料を用いる場合、強度が強く、組合体10と放熱板10とを十分な接合状態に維持し易い。特に、金属材料の場合、表面に樹脂コーティングされているものが好ましい。結束対象の損傷防止や組合体10との絶縁確保を行い易いからである。
The constituent material of the annular member 7 (transverse
なお、横環状部材7Sは、ここでは帯部71とロック部72とを備える結束材で構成したが、伸縮性を有する無端のゴムバンド等を利用することもできる。ゴムバンドは、拡径して接合体100の外周に嵌め込むだけで接合体100の外周を囲うことができるので、製造作業が容易で製造時間を短くできる。
In addition, although the horizontal
〔リアクトルの使用状態〕
リアクトル1Aの使用状態を、図5を参照して説明する。
[Reactor usage status]
The use state of the
[ケース]
リアクトル1Aは、更に、接合体100を収納・固定するケース8を備えることもできる(図5)。ケース8は、その内部に液体冷媒8Lが供給・排出される箱状の部材で、液体冷媒8Lをケース8内へ供給する供給口80iと、ケース8内の液体冷媒8Lをケース8外へ排出する排出口80oとを備える。液体冷媒8Lは、供給口80iからケース8内に供給され、ケース8内の液体冷媒8Lは、排出口80oからケース8外へ排出される。そして、排出された液体冷媒8Lは、冷却器(図示略)などにより所定の温度に冷却されて、再び供給口80iからケース8内へ供給される。このように液体冷媒8Lがケース8内へ循環供給される。
[Case]
The reactor 1 </ b> A can further include a
供給口80i及び排出口80oの配置箇所及び口径は、適宜選択できる。これらを適宜調節することで、接合体100の一部を液体冷媒8Lに浸漬させたり、図5に示すようにコイル2の上面が液体冷媒8Lの液面下(巻線2wの端部2eは液面上)に位置するように、接合体100全体を液体冷媒8Lに常時浸漬されるようにしたりすることができる。ここでは、供給口80iが、接合体100の上方に設けられ、排出口80oが、後述する空間形成部82の高さと略同様の位置に設けられている。そして、排出口80oの口径φoを供給口80iの口径φiよりも小さくしている。それにより、図5に示すように接合体100全体を液体冷媒8Lに常時浸漬されるようにしている。
The arrangement location and the diameter of the supply port 80i and the discharge port 80o can be selected as appropriate. By appropriately adjusting these, a part of the joined body 100 is immersed in the liquid refrigerant 8L, or the upper surface of the
ケース8は、放熱板5に対向する取付面81と、取付面81に形成され、接合体100をケース8に収納した際、放熱板5と取付面81との間に液体冷媒8Lを流通させる空間を形成する空間形成部82とを備える。空間形成部82は、取付面81から突出する突起で構成されている。空間形成部82の形状は、ブロック状、柱状、パイプ状などが好適に利用できる。図5では、柱状の空間形成部82としている。空間形成部82の高さは、放熱板5の下側に液体冷媒が十分に流通できる程度とする。そうすれば、リアクトル1Aの放熱性をより向上できる。空間形成部82により放熱板5と取付面81との間に液体冷媒8Lを流通させる空間を形成できて、放熱板5の下面にも液体冷媒8Lを直接接触させることができるからである。また、空間形成部82により放熱板5と取付面81との間に空間を形成できるため、横環状部材7Sが放熱板5の下面よりも突出しているが、横環状部材7Sがケース8の取付面81に何ら干渉することがない。
The
空間形成部82の数は、放熱板5の挿通孔51の数と同数以上とすることができ、空間形成部82の配置箇所は、例えば、放熱板5の挿通孔51に対応する箇所とすることが挙げられる。この空間形成部82の放熱板5との接触面には、放熱板5を固定するためのボルト51bが挿通される挿通穴が形成されている。挿通穴には、雌ねじ加工が施されており、この挿通穴にボルト51bをねじ止めして放熱板5(接合体100)をケース8に固定することができる。
The number of the
ケース8の材質は、アルミニウムやその合金、マグネシウムやその合金、銅やその合金、銀やその合金、鉄やオーステナイト系ステンレス鋼などの金属が挙げられる。特に、アルミニウムやマグネシウム、これらの合金は、軽量である上に、シールド機能を期待できる。また、アルミニウムやその合金は放熱性にも優れる。その他、ケース8の材質は、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ウレタン樹脂、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)樹脂などの絶縁性樹脂が挙げられる。これらの絶縁性樹脂には、窒化珪素、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライト、および炭化珪素などのセラミックスフィラーが含有されていてもよい。
Examples of the material of the
[液体冷媒]
液体冷媒8Lは、リアクトル1Aの使用時の最高到達温度によって形態が変化しないもの(例えば、液体では気化しないもの)が好適に利用できる。具体的には、オートマチックトランスミッションの潤滑油であるATF(Automatic Transmission Fluid)、フロリナート(登録商標)などのフッ素系不活性液体、HCFC−123やHFC−134aなどのフロン系冷媒、メタノールやアルコールなどのアルコール系冷媒、アセトンなどのケトン系冷媒などが挙げられる。リアクトル1Aが自動車用途である場合などでは、ATFを流用すると、液体冷媒8Lを別途用意しなくてよく、循環供給機構を構築すれば、液体冷媒8Lを利用するリアクトル1Aにおける放熱構造を簡単に形成できる。
[Liquid refrigerant]
As the liquid refrigerant 8L, a liquid refrigerant whose form does not change depending on the maximum temperature achieved when the
〔リアクトルの主たる特徴部分における作用効果〕
リアクトル1Aによれば、コイル2の軸方向に直交する方向に掛け渡す横環状部材7Sで接合体100の外周を囲むことで、外側コア部32を損傷させることなく組合体10と放熱板5との一体化を維持し易い。横環状部材7Sの接合体100との接触箇所をコイル2と放熱板5とすることができて外側コア部32とは非接触とすることができるからである。即ち、仮に、接着層6による組合体10と放熱板5との接着が不十分になったとしても、組合体10と放熱板5の一体化した状態を維持できる。そのため、供給された液体冷媒8Lに直接浸漬される箇所に配置されても、組合体10を放熱板5に安定して固定できる、またその状態を維持できるので、リアクトル1Aの放熱性を向上できる。
[Effects of the main features of the reactor]
According to the
〔その他の特徴部分を含む各構成の説明〕
[コイル]
コイル2を構成する巻線2wは、銅やアルミニウム、その合金といった導電性材料からなる平角線や丸線などの導体の外周に、絶縁性材料からなる絶縁被覆を備える被覆線を好適に利用できる。本実施形態では、導体が銅製の平角線からなり、絶縁被覆がエナメル(代表的にはポリアミドイミド)からなる被覆平角線を利用し、各コイル素子2a,2bは、この被覆平角線をエッジワイズ巻きにしたエッジワイズコイルである(図3)。また、各コイル素子2a,2bの端面形状は、長方形の角部を丸めた形状としているが、端面形状は、円形状など適宜変更することができる。なお、コイルは、独立した2つの巻線をそれぞれ螺旋状に巻回してなる一対のコイル素子と、両コイル素子とは独立した部材で、両コイル素子を連結する連結部材とを備える構成としてもよい。
[Description of each configuration including other features]
[coil]
As the winding 2w constituting the
[磁性コア]
(サイズ・形状)
内側コア部31は、上述したようにコイル素子2a,2b(コイル2)の内側に配置される。「コイルの内側に配置される内側コア部」とは、少なくとも一部がコイルの内部に配置されている内側コア部を意味する。例えば、内側コア部の中央部分がコイルの内部に配置され、内側コア部の端部付近がコイルの外側に位置するような場合も「コイルの内側に配置される内側コア部」に含まれる。即ち、内側コア部31の軸方向の長さは、コイル素子2a、2bの軸方向の長さよりも長くてもよく、内側コア部31の端面及びその近傍がコイル素子2a、2bの端面から突出して露出されていてもよい。
[Magnetic core]
(Size / shape)
The
内側コア部31の形状、外側コア部32の形状は適宜選択することができる。ここでは、図3に示すように、内側コア部31の形状を直方体状、外側コア部32の形状を上面・下面がドーム状(内端面32eから外方に向かって断面積が小さくなる変形台形状)の柱状体としている。外側コア部32の形状として、例えば、角柱状体とすることもできる。
The shape of the
外側コア部32の上面は、内側コア部32の上面と面一である。一方、外側コア部32の下面は、コイル2の下面と面一になるように、外側コア部32の大きさを調整している。そのため、磁性コア3を環状に形成した場合、外側コア部32の下面は内側コア部31の下面よりも突出している。そうすれば、リアクトル1Aにおける内側コア部31のサイズが従来のリアクトルにおける内側コア部と同じ場合、リアクトル1Aは、従来のリアクトルに比べて磁性コア3(外側コア部32)の構成材料の量を少なくでき、コスト低減及び軽量化に寄与する。また、組合体10の下面は、主として、二つの外側コア部32の下面と、コイル2の下面とで構成される。
The upper surface of the
(構成材料)
内側コア部31は、軟磁性材料からなる複数のコア片31mと、コア片31mよりも比透磁率が小さい材料からなるギャップ材31gとが交互に積層配置された積層体であり(図3)、外側コア部32は、軟磁性材料からなるコア片である。コア片31mとギャップ材31gとの一体化には、特に接着剤を利用すると扱い易い上に、コア片31mが磁歪によって振動する材質で構成され、ギャップ材31gがアルミナのような剛性の高い材質で構成された場合でも、コア片31mとギャップ材31gとの接触・非接触に伴う騒音を低減できると期待される。その他、コア片31mとギャップ材31gとの一体化に接着テープなどを利用することもできる。ここでは、コア片31mとギャップ材31gとを接着剤によって一体化している。
(Constituent materials)
The
各コア片は、代表的には、鉄や鉄合金、希土類元素を含む合金といった金属、フェライトといった非金属などの軟磁性材料から構成される。鉄合金としては、Fe−Si系合金、Fe−Al系合金、Fe−N系合金、Fe−Ni系合金、Fe−C系合金、Fe−B系合金、Fe−Co系合金、Fe−P系合金、Fe−Ni−Co系合金、及びFe−Al−Si系合金などが挙げられる。コア片は、上記軟磁性材料からなる軟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、ケイ素鋼板に代表される電磁鋼板)を複数積層した積層体を利用できる。上記成形体は、圧粉成形体、焼結体、軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料などが挙げられる。ここでは、各コア片はいずれも圧粉成形体としている。 Each core piece is typically made of a soft magnetic material such as iron, an iron alloy, a metal such as an alloy containing a rare earth element, or a non-metal such as ferrite. Examples of iron alloys include Fe-Si alloys, Fe-Al alloys, Fe-N alloys, Fe-Ni alloys, Fe-C alloys, Fe-B alloys, Fe-Co alloys, Fe-P. Alloy, Fe—Ni—Co alloy, Fe—Al—Si alloy and the like. As the core piece, a molded body using the soft magnetic powder made of the soft magnetic material or a laminated body in which a plurality of magnetic thin plates having an insulating coating (for example, an electromagnetic steel plate typified by a silicon steel plate) are stacked can be used. Examples of the molded body include a green compact, a sintered body, and a composite material including soft magnetic powder and a resin. Here, each core piece is a green compact.
圧粉成形体は、代表的には、原料粉末を加圧成形後、適宜熱処理を施すことで製造される。原料粉末は、上述の軟磁性材料からなる軟磁性粉末、上述の軟磁性材料が金属の場合に金属粒子の表面にシリコーン樹脂やリン酸塩などからなる絶縁被覆を具える被覆粉末、軟磁性粉末や被覆粉末に熱可塑性樹脂などの樹脂や高級脂肪酸などの添加剤(代表的には、熱処理によって消失、又は絶縁物に変化するもの)を適宜混合した混合粉末が挙げられる。被覆粉末を利用すると、金属粒子間に絶縁物が介在して絶縁性に優れ、低損失な圧粉成形体が得られる。また、圧粉成形体は、原料粉末に純鉄粉(好ましくは被覆粉末)を用いると、成形性に優れ、コア片を製造し易い。 The green compact is typically produced by subjecting a raw material powder to pressure treatment and then appropriate heat treatment. The raw material powder is a soft magnetic powder composed of the above-mentioned soft magnetic material, and a coating powder comprising an insulating coating composed of silicone resin, phosphate, etc. on the surface of the metal particles when the above-mentioned soft magnetic material is a metal, soft magnetic powder In addition, a mixed powder in which a resin such as a thermoplastic resin or an additive such as a higher fatty acid (typically, one that disappears by heat treatment or changes into an insulating material) is appropriately mixed with the coating powder. When the coating powder is used, an insulating material is interposed between the metal particles, and an insulating property is excellent, and a compacted product with low loss can be obtained. Moreover, if a compact iron compact uses pure iron powder (preferably coating powder) as raw material powder, it will be excellent in moldability and it will be easy to manufacture a core piece.
軟磁性粉末の平均粒径は、1μm以上1000μm以下、特に10μm以上500μm以下とすることが好ましい。軟磁性粉末は、粒径が異なる複数種の粉末が混合されたものでも良い。微細な粉末と粗大な粉末とを混合した軟磁性粉末を圧粉成形体の材料に用いた場合、飽和磁束密度が高く、低損失なリアクトルが得られ易い。なお、圧粉成形体における軟磁性粉末と材料に用いた粉末とは、その大きさが実質的に同じである(維持されている)。 The average particle diameter of the soft magnetic powder is preferably 1 μm or more and 1000 μm or less, particularly preferably 10 μm or more and 500 μm or less. The soft magnetic powder may be a mixture of a plurality of types of powders having different particle sizes. When a soft magnetic powder obtained by mixing a fine powder and a coarse powder is used as a material for a green compact, a saturated magnetic flux density is high and a low-loss reactor is easily obtained. Note that the size of the soft magnetic powder in the green compact and the powder used for the material are substantially the same (maintained).
圧粉成形体における軟磁性粉末の含有量は、圧粉成形体を100%とするとき、体積割合で75体積%以上とすることが望ましく、80体積%以上とすることがさらに望ましい。圧粉成形体における軟磁性粉末の含有量の調整は、例えば、軟磁性粒子の表面に形成される絶縁被覆の厚さや、圧粉成形体の作製時に軟磁性粉末に加えられる樹脂や添加剤の量によって調節できる。圧粉成形体の磁気特性は、例えば、飽和磁束密度が1.0T以上、更に1.6T以上、1.8T以上、2T以上、比透磁率が50以上500以下、が挙げられる。 The content of the soft magnetic powder in the green compact is preferably 75% by volume or more and more preferably 80% by volume or more when the green compact is 100%. The adjustment of the content of the soft magnetic powder in the green compact is, for example, the thickness of the insulating coating formed on the surface of the soft magnetic particles, or the resin or additive added to the soft magnetic powder during the production of the green compact. Can be adjusted by quantity. Examples of the magnetic properties of the green compact include a saturation magnetic flux density of 1.0 T or more, further 1.6 T or more, 1.8 T or more, 2 T or more, and a relative magnetic permeability of 50 or more and 500 or less.
ギャップ材31gの具体的な材料は、アルミナや不飽和ポリエステルなどの非磁性材料、PPS樹脂などの非磁性材料と磁性材料(磁性材料の例は、鉄粉などの軟磁性粉末)とを含む混合物などが挙げられる。ギャップ材31gを上記混合物で構成する場合は、ギャップ材31gの比透磁率を1.05以上2以下とすることが好ましい。ここでは、ギャップ材31gは、PPS樹脂と鉄粉とを含む混合物(比透磁率:1.15程度)から構成されるものとしている。
Specific materials for the
磁性コア3は、その全体が一様な磁気特性を有する形態とすることもできるし、部分的に磁気特性が異なる形態、即ち、内側コア部31と外側コア部32とで磁気特性を異ならせることもできる。後者の場合、例えば、内側コア部31のコア片31mと外側コア部32とで異なる材質の圧粉成形体とすることが挙げられる。内側コア部31のコア片31mの飽和磁束密度>外側コア部32の飽和磁束密度とすると、内側コア部31における磁束を通過させる箇所の面積を小さくし易く、リアクトルの小型化を図ることができる。内側コア部31のコア片31mの比透磁率<外側コア部32の比透磁率とすると、外側コア部32の比透磁率が相対的に高いことで、外側コア部32での漏れ磁束を低減し易い。
The
(コーティング層)
磁性コア3の液体冷媒8L(図5)との接触箇所には、コーティング層(図示略)を備えることが好ましい。そうすれば、磁性コア3の防錆性を向上できる上に、コイル2との絶縁性を向上できる。特に、磁性コア3が圧粉成形体で構成されるコア片を有する場合、さらには、そのコア片がコイル2から露出される外側コア部32を構成する場合、そのコア片の外周にコーティング層を備えれば、防錆性及び絶縁性に加えて、液体冷媒がかかることによる軟磁性粉末の脱落防止にも効果的である。ここでは、上述のように磁性コア3全体を圧粉成形体で構成しており、少なくとも外側コア部32の表面にコーティング層を備えることが好ましい。外側コア部32はコイル2から露出しているため、ケース8内に供給される液体冷媒8Lが供給口80i(図5)から直接かかり易い。そのため、外側コア部32の表面にコーティング層を備えることで、防錆性及び絶縁性の向上に加えて、液体冷媒8Lがかかることによる外側コア部32の軟磁性粉末の脱落防止に特に効果的である。勿論、外側コア部32に加えて内側コア部31の表面にもコーティング層を備えれば、内側コア部31の防錆性の向上、コイル2との絶縁性を向上、及び液体冷媒8Lによる軟磁性粉末の脱落を防止できる。なお、磁性コア3を覆うコーティング層が磁性コア3と共にコイル2をも覆っていても構わない。その場合、コイル2の防錆性をも向上できる。
(Coating layer)
It is preferable that a coating layer (not shown) is provided at a location where the
コーティング層の厚さは、0.1mm以上3mm以下とする。コーティング層の厚さを0.1mm以上とすることで、液体冷媒による磁性コア3の錆を防止できる。また、コイル2との絶縁性を向上できる。一方、コーティング層の厚さを3mm以下とすることで、コーティング層が厚くなり過ぎない。
The thickness of the coating layer is 0.1 mm or more and 3 mm or less. By setting the thickness of the coating layer to 0.1 mm or more, rusting of the
コーティング層の構成材料は、防錆性に優れる材料とすることが好ましく、防錆性に加えて絶縁性や熱伝導性に優れる材料とすることが特に好ましい。このような材料としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、アミドイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。コーティング層の形成は、構成樹脂に浸漬させたり、刷毛やスプレーなどで塗布したりすることで行うことができる。 The constituent material of the coating layer is preferably a material excellent in rust prevention, and particularly preferably a material excellent in insulation and thermal conductivity in addition to rust prevention. Examples of such materials include epoxy resins, urethane resins, polyimide resins, amideimide resins, polyamideimide resins, silicone resins, and phenol resins. The coating layer can be formed by dipping in a constituent resin, or by applying with a brush or spray.
[インシュレータ]
リアクトル1Aは、コイル2と磁性コア3との間に、両者の絶縁性と位置決めの確実性を高めるためのインシュレータ4を備えることができる(図3)。インシュレータ4は、各コイル素子2a、2bのそれぞれに、各コイル素子2a、2bの軸方向に分割可能な一対の同一形状の分割片40a,40bを組み合わせてなる。各分割片40a,40bは、内側コア部31の外周の少なくとも一部を覆う周壁部41と、コイル素子2a,2bの両端面と外側コア部32の内端面32eとの間に介在される枠板部42とを備える。枠板部42と周壁部41とは、一体に連結されて構成されている。
[Insulator]
The reactor 1 </ b> A can include an
(周壁部と枠板部)
周壁部41は、コイル素子2a,2bの各角部の内周面と内側コア部31の各角部との間に介在される4つの板状体で構成され、コイル素子2a,2bと内側コア部31との間を絶縁する。各枠板部42は、各内側コア部31がそれぞれ挿通可能な一対の開口部(貫通孔)を有するB字状の平板部材で構成される。各枠板部42のコイル2側面は、各コイル素子2a、2bの上端面を除く端面(両側端面と下端面)と接触している(図2)。即ち、枠板部42は、コイル2の上端面と接触せず、コイル2の上端面は枠板部42から露出されている。
(Peripheral wall and frame plate)
The
(仕切部)
分割片40a,40bは、コイル素子2a,2b同士の絶縁を確保する仕切部43を備える。仕切部43は、枠板部42の周壁部41間でコイル素子2a,2b間に介在するように設けられる。
(Partition)
The
(コア位置決め部)
分割片40a,40bは、図2に示すようにそれぞれに対して外側コア部32を位置決めするための二つの突片44を備える。二つの突片44の形成箇所は、外側コア部32側面の下方において、外側コア部32を幅方向両側から挟む箇所としている。この二つの突片44の間に外側コア部32を配置することで、外側コア部32を位置決めする。
(Core positioning part)
As shown in FIG. 2, the
(材質)
インシュレータ4の構成樹脂は、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)、ナイロン6、ナイロン66、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。ここでは、PPS樹脂を用いている。
(Material)
Examples of the constituent resin of the
[放熱板]
放熱板5の構成材料は、熱伝導性及び電磁気的な観点から非磁性金属が挙げられる。具体的な金属としては、アルミニウム(熱伝導率:237W/m・K)やその合金が好ましく、その他、マグネシウム(156W/m・K)やその合金、銅(398W/m・K)やその合金、銀(427W/m・K)やその合金、鉄やオーステナイト系ステンレス鋼(例えば、SUS304:16.7W/m・K)であってもよい。これらの材料を利用すると、磁束の遮蔽性にも優れる。中でもアルミニウムやマグネシウム、その合金を利用すると、リアクトル1Aを軽量化できる。特に、アルミニウムやその合金は、耐食性に優れ、マグネシウムやマグネシウム合金は制振性に優れるため、車載部品に好適に利用できる。これらの金属材料で構成される放熱板5は、ダイキャストといった鋳造の他、プレス加工などの塑性加工により形成できる。
[Heatsink]
The constituent material of the
[接着層]
接着層6の構成材料は、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を有する絶縁性樹脂とすることが挙げられる。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、PPS樹脂、LCPなどの熱可塑性の絶縁性樹脂が接着層6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い。そうすれば、接着層6の放熱性を向上させることができる。接着層6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。ここでは、接着層6は、アルミナからなるフィラーを含有するエポキシ系接着剤により形成されている(熱伝導率:3W/m・K以上)。接着層6の形成は、塗布したり、スクリーン印刷したりなどすることで容易に行える。
[Adhesive layer]
The constituent material of the
[センサ]
リアクトル1Aは、リアクトル1Aの動作時の物理量(例えば、温度、電流値、電圧値、加速度など)を測定するためのセンサ6Sを備えることが好ましい(図4)。その測定結果に基づいてリアクトル1の動作を安定化させることができる。
[Sensor]
センサ6Sの配置箇所は、一対のコイル素子2a,2bと放熱板5とで囲まれる空間(台形状空間)とすることが挙げられる。このリアクトル1Aは、液体冷媒8Lに浸漬される箇所に配置されるため、センサ6Sを上記台形状空間に設けることで、リアクトル1Aの動作時の物理量を正確に測定し易い。例えば、両コイル素子2a,2bの間における対向側に設ける場合に比べて、液体冷媒8Lの物理量、特に液体冷媒8Lの温度の影響を受け難いからと考えられる。また、センサ6Sが設けられる空間は、リアクトル1A(組合体10)の動作時に温度が高くなり易い箇所である。そのため、センサ6Sとしてサーミスタといった感熱素子を備える温度センサを用いてこの箇所の温度を測定し、液体冷媒8Lの流量や温度を調節してリアクトル1A(組合体10)の温度を管理することで、リアクトル1Aの動作を安定させることができる。
An arrangement location of the
センサ6Sは、上記空間において、接着層6により固定することが挙げられる。より具体的には、センサ6Sは接着層6に埋め込まれた状態となっている。このような構成とすることで、リアクトル1Aを動作させたときの振動によって、上記空間におけるセンサ6Sの位置がずれることがないため、センサ6Sによる測定結果にバラツキが生じ難く、センサ6Sによる測定結果の信頼性を向上させることができる。測定結果の信頼性が高いと、リアクトル1Aをより安定的に動作させることができる。
The
〔リアクトルの製造〕
リアクトル1Aは、代表的には、組合体10と放熱板5とを準備⇒組合体10と放熱板5との接合体100を作製⇒接合体100の外周に横環状部材7Sの配置⇒ケース8への収納・固定、という工程により製造できる。
[Manufacture of reactors]
[組合体と放熱板の準備]
コイル2と磁性コア3とインシュレータ4と放熱板5とを準備する。ここでは、上述のコーティング層を備えたコイル2及び磁性コア3を準備してもよいし、コーティング層を備えないコイル2及び磁性コア3を準備してもよい。前者の場合、予めコイル2及び磁性コア3を個々に上述の構成樹脂に浸漬させて、コイル2及び磁性コア3のそれぞれの外周を上記構成樹脂で覆う。その後、上記構成樹脂を硬化させてコーティング層を形成する。或いは、コイル2及び磁性コア3を個々にスプレーなどで上述の構成樹脂を塗布したりしてコーティング層を形成してもよい。後者の場合、後述するコーティング層形成工程により形成してもよい。ここでは、後者のコーティング層を備えないコイル2及び磁性コア3を準備した。
[Preparation of union and heat sink]
The
まず、内側コア部31の一端側に分割片40a(40b)を嵌め合わせる。続いて、分割片40aを嵌め合わせた内側コア部31をコイル2内に挿通し、内側コア部31の他端側にもう一方の分割片40b(40a)を嵌め合わせる。それにより、コイル2と内側コア部31とインシュレータ4(分割片40a,40b)とが一体になった一体物が作製される。そして、内側コア部31を一対の外側コア部32で挟んで組合体10を作製する。その際、分割片40a,40bのコア位置決め部(突片44)により外側コア部32を位置決めする。
First, the
[接合体の作製]
組合体10と放熱板5とを接着層6により接着して接合体100を作製する。放熱板5の上面(載置面)に、組合体10の下面と同程度の大きさの接着層6を形成する。その接着層6の上に組合体10を載置し接着層6を硬化して、組合体10と放熱板5とを接合する。
[Preparation of joined body]
The combined
[コーティング層の形成]
本例のように準備工程でコーティング層を備えないコイル2及び磁性コア3を準備した場合、接合体100形成後、横環状部材7Sを設ける前に、組合体10の外周面にコーティング層を形成する。例えば、接合体100の組合体10を下側に向けた状態で、コーティング層の構成樹脂が充填された容器に接合体100の組合体10と放熱板5との境界まで接合体100を浸漬させて組合体10の外周を上記構成樹脂で覆う。そして、組合体10の外周を覆う上記構成樹脂を硬化することでコーティング層を形成する。
[Formation of coating layer]
When the
[環状部材の配置]
接合体100の外周に横環状部材7Sを配置する。ここでは、図1に示すように、コイル2の軸方向に直交する方向に横環状部材7Sを掛け渡す。例えば、まず、帯部71の上に接合体100の放熱板5を配置する。続いて、上述のように帯部71の他端側をロック部72の上記挿通孔に挿通して接合体100の外周を囲うようにループをつくる。そして、更に上記他端側を引っ張ることでループを縮径すると共に、帯部71の上記突条をロック部72の上記歯部に適宜噛み込ませる。ループの縮径は、横環状部材7が放熱板5の下面及び両側面と、各コイル素子2a,2bの上面、上記外側面、及び上記連結面とに接触するまで行う。それにより、横環状部材7Sで接合体100の外周を囲うことができる。
[Arrangement of annular members]
A lateral
[ケースへの収納・固定]
続いて、横環状部材7Sで囲われた接合体100をケース8に収納・固定する。ケース8の空間形成部82の挿通穴に、放熱板5の挿通孔51が合うように空間形成部82に放熱板5を配置する。そして、挿通孔51にボルト51bを挿通させると共に、上記挿通穴にねじ止めする。そうして放熱板5(接合体100)を空間形成部82に固定する。その状態で、ケース8の供給口80iからケース8内に液体冷媒8Lを供給し、排出口80oからケース8外に液体冷媒を排出することでケース8内に液体冷媒8Lを循環供給して、リアクトル1Aを冷却する。
[Storing and fixing to the case]
Subsequently, the joined body 100 surrounded by the lateral
上述の製造方法によれば、リアクトル1Aの製造時間・工程を、従来のリアクトルに比べて短く簡略化できるため、リアクトル1Aは生産性に優れる。リアクトル1Aの設置対象への固定に放熱板5を利用するため、リアクトル1Aの製造は、組合体10を接着層6により放熱板5に載置・固定して横環状部材7Sを掛け渡すことで行え、従来のようにフランジ部を有する外側樹脂部を成形する必要がないからである。そして、横環状部材7Sの接合体100の外周への囲みは、上述のように帯部71の他端側をロック部72の上記挿通孔に挿通して引っ張ると共に、帯部71の上記突条をロック部72の上記歯部に適宜噛み込ませることで容易に行える。そのため、リアクトル1Aを容易に製造できるからである。
According to the manufacturing method described above, the manufacturing time and process of the
《変形例1−1》
実施形態1の変形例1−1として、図6、7に示すように、コイル2に対して横環状部材7Sを位置決めするホルダ9を備えるリアクトル1Aとすることができる。ホルダ9以外の構成は、実施形態1と同様であるため、以下の説明では、実施形態1と相違する点を中心に説明する。
<< Modification 1-1 >>
As a modified example 1-1 of the first embodiment, as illustrated in FIGS. 6 and 7, a reactor 1 </ b> A including a
[ホルダ]
ホルダ9は、コイル2に対して横環状部材7Sを位置決めすることで、横環状部材7Sの幅方向へのずれを抑制する。ホルダ9は、図6に示すように、コイル素子2a,2b間に配置され、コイル素子2a,2b間で分割片40a、40bの両方に係合して位置決めされている。具体的には、図7に示すように、コイル素子2a,2b間で分割片40a,40bの両仕切部43間を掛け渡して両仕切部43に支持される本体部91と、この本体部91の両端において、仕切部43に係合する係合部92とを備える。
[holder]
The
本体部91は、ホルダ9をコイル素子2a,2b間に差し込む方向の先端側の両側面が、先端に向かって幅が小さくなるようにテーパ状になっている平板状体で構成されている。係合部92は、本体部91に一体に形成される細板状体で構成され、その細板状体の上記先端側の端部に、仕切部43側に突出するフック92fを有する。フック92fの形状は、先端に向かって細くなるようにテーパ状になっている。
The main body 91 is configured by a flat plate-like body in which both side surfaces on the distal end side in the direction in which the
ホルダ9をコイル素子2a,2b間に差し込んだ際、係合部92のフック92fが仕切部43と係合されると共に、本体部91が両仕切部43に支持される。それにより、ホルダ9の脱落、抜け、及び幅方向への動きを防止できる。本例では、本体部91が両仕切部43に支持された際、フック92fと仕切部43との間にはほとんど隙間が設けられていない。そのため、ホルダ9の上下方向への動きを抑制できる。
When the
ホルダ9は、本体部91の上面に横環状部材7S(帯部71)が嵌め込まれる凹部91cを備える。この凹部91cが横環状部材7S(帯部71)を位置決めする。凹部91cの幅は、横環状部材7S(帯部71)の幅に嵌め込みに必要な余幅を持たせた程度とする。そうすれば、この凹部91cに帯部71を嵌め込ませて横環状部材7Sの幅方向へのずれを抑制できる。凹部91cの深さは、凹部91cの底面がコイル素子2a,2bの上面と略面一となる程度とすることが好ましい。そうすれば、帯部71をコイル素子2a,2bの上面に密接させやすい。
The
ホルダ9の構成材料は、上述のインシュレータ4の構成材料と同様の絶縁性樹脂とすることができる。そうすれば、ホルダ9をコイル素子2a,2bに対して接触して配置した場合でも、両者の絶縁性に優れる。
The constituent material of the
なお、本例では、ホルダ9が、フック92fを有する係合部92を備える形態を説明したが、ホルダ9が係合部92を備えなくてもよい。ホルダ9が係合部92を備えない場合でも、ホルダ9の上方向への移動は、横環状部材7S(帯部71)によるホルダ9の下方向への力により抑制できるからである。一方、ホルダ9の下方向への移動は、本体部91が両仕切部43に支持されていることで抑制できる。また、ホルダ9が係合部92を備えない場合でも、横環状部材7Sの位置ずれを抑制できる。ホルダ9が係合部92を備えない場合、ホルダ9が係合部92を備える場合に比べて、ホルダ9がコイル素子2a,2bの並列方向へ傾き易くなる。しかし、ホルダ9は、コイル素子2a,2bと接触するため横環状部材7Sがホルダ9の凹部91cから外れるほど傾くことはないからである。ホルダ9のコイル2の軸方向への動きは、一対の分割片40a,40b(仕切部43)の間で抑制される。
In addition, in this example, although the
[放熱板]
放熱板5は、センサ6Sの配線をコイル素子2a,2bと放熱板5とで囲まれる上記台形状空間から接合体100の外部へ引き出すための挿通孔(図示略)を備えることが好ましい。挿通孔の形成箇所は、放熱板5のコイル素子2a,2b間に対応する箇所とすることが挙げられる。リアクトル1Aは、上述したように放熱板5とケース8の取付面81との間に空間が形成されているため、センサ6Sの配線を放熱板5の挿通孔を通して放熱板5の下面から容易に引き出すことができる。特に、本例のようにホルダ9を備える場合には、センサ6Sの配線をコイル素子2a,2bの間から上方へ引き出すことが難しいため、上記挿通孔を備えることでセンサ6Sの配線の引き出しに効果的である。
[Heatsink]
The
この構成によれば、ホルダ9により横環状部材7Sの幅方向へのずれを抑制し易い。特に、リアクトル1Aの動作時の振動に対しても、横環状部材7Sの幅方向へのずれを抑制し易い。そのため、組合体10と放熱板5との一体化を維持し易い。
According to this configuration, the
《変形例1−2》
変形例1−2として、図8に示すように、放熱板5が、放熱板5に対して横環状部材7Sを位置決めするための位置決め部を有するリアクトルとすることができる。放熱板5以外の構成は、実施形態1と同様であるため、以下の説明では、実施形態1と相違する点を中心に説明する。この点は、後述の変形例1−3と変形例1−4も同様である。なお、図8は、リアクトルを放熱板5の下面を斜めから見た斜視図で、放熱板5の下面及び側面とその近傍の横環状部材7Sとを拡大して示している。
<< Modification 1-2 >>
As a modified example 1-2, as shown in FIG. 8, the
[放熱板]
位置決め部は、放熱板5の下面に形成され、横環状部材7Sが嵌め込まれる溝52で構成されている。溝52は、放熱板5の下面において横環状部材7Sとの接触箇所全域に亘って形成されている。溝52の幅は、横環状部材7Sの幅に嵌め込みに必要な余幅を持たせた程度とすることが好ましい。そうすれば、横環状部材7Sのコイル2の軸方向へのずれを抑制できる。溝52の深さは、横環状部材7Sの厚さ以上とすることが挙げられる。そうすれば、横環状部材7Sを溝52に嵌め合わせた際、横環状部材7Sが放熱板5の下面から突出することを防止できる。そのため、放熱板5の設置対象が平面でも、放熱板5との間に横環状部材7Sの厚さによる隙間の形成を抑制でき、放熱板5と設置対象とを密接させ易い。
[Heatsink]
The positioning portion is formed on the lower surface of the
《変形例1−3》
変形例1−3として、図9に示すように、変形例1−2と異なる位置決め部を有するリアクトルとすることができる。図9は、リアクトルを放熱板5の上面を斜めから見た斜視図で、放熱板5の上面及び側面とその近傍の横環状部材7Sとを拡大して示している。
<< Modification 1-3 >>
As modification 1-3, as shown in FIG. 9, it can be set as the reactor which has a positioning part different from modification 1-2. FIG. 9 is a perspective view of the reactor when the upper surface of the
位置決め部は、放熱板5の両側面に形成され、横環状部材7Sが嵌め込まれる凹部53で構成されている。凹部53の幅は、横環状部材7Sの幅に嵌め込みに必要な余幅を持たせた程度とすることが好ましい。そうすれば、横環状部材7Sのコイル2の軸方向へのずれを抑制できる。凹部53の深さは、凹部53の底面とコイル素子2a(2b)の上記外側面とが面一となる程度とすることが好ましい。ここでは、凹部53の深さは、横環状部材7Sの厚さと同程度とすることが挙げられる。そうすれば、横環状部材7Sの帯部71とコイル素子2a(2b)の上記外側面とを接触させ易いため、組合体10と放熱板5との一体化を維持し易い。即ち、仮に、組合体10と放熱板5との接着が不十分になったとしても、組合体10と放熱板5の一体化した状態を維持できる。
A positioning part is formed in the both sides | surfaces of the
《変形例1−4》
変形例1−4として、図10に示すように、変形例1−2及び1−3と異なる位置決め部を有するリアクトルとすることできる。図10は、図9と同様、リアクトルを放熱板5の上面を斜めから見た斜視図で、放熱板5の上面及び側面とその近傍の横環状部材7Sとを拡大して示している。
<< Modification 1-4 >>
As modification 1-4, as shown in FIG. 10, it can be set as the reactor which has a positioning part different from modification 1-2 and 1-3. FIG. 10 is a perspective view of the reactor as seen from an oblique view of the upper surface of the
位置決め部は、放熱板5の上面の幅方向両側から突出する一対の突片54で構成されている。両突片54の内側面(互いに対向する面)は、コイル素子2a,2bの上記外側面に接している。
The positioning portion is composed of a pair of projecting
突片54の幅は、横環状部材7Sの幅と同等以上とすることが挙げられる。特に、環状部材7の幅よりも十分に広いと横環状部材7Sを掛け渡し易い上に、組合体の位置決めをも行い易い。突片54の幅は、横環状部材7Sの幅にもよるが、例えば、コイル2の軸方向の長さの半分以下、更には3分の1以下程度とすることが好ましい。そうすれば、コイル素子2a(2b)の上記外側面の突片54からの露出領域が広くなり、液体冷媒8L(図5)と接し易くて放熱性を向上できる。突片54の高さは、少なくとも突片54の上記内側面がコイル素子2a(2b)の上記外側面に接する程度とすることが挙げられる。そうすれば、放熱板5に対する横環状部材7Sの位置決めに加えて、放熱板5に対する組合体10の位置決めもできる。突片54の高さは、コイル素子2a(2b)の高さの半分程度とすることが挙げられる。そうすれば、コイル素子2a(2b)の上記外側面の上記露出領域が広くなり、液体冷媒8Lと接し易くて放熱性を向上できる。
The width of the protruding
[環状部材]
横環状部材7Sの接合体100との接触箇所は、放熱板5の下面、両側面、及び突片54の外側面(上記内側面の反対側)と、各コイル素子2a,2bの上面、及び上記連結面の一部とである。即ち、横環状部材7Sは、突片54によりコイル素子2a(2b)の上記外側面及び上記連結部の一部と接触しない。しかし、横環状部材7Sが、放熱板5の下面、両側面、及び突片54の外側面と、各コイル素子2a,2bの上面、とに接触していることで、組合体10と放熱板5との一体化を十分に維持できる。
[Annular members]
The contact points of the lateral
《実施形態2》
実施形態1や変形例1−1〜1−4では、環状部材7がコイル2の軸方向に直交する方向に掛け渡されている横環状部材7Sを備える横掛け型のリアクトル1Aを説明した。実施形態2では、図11を参照して、環状部材7がコイル2の軸方向に掛け渡されている縦環状部材7Lを備える縦掛け型のリアクトル1Bを説明する。以下、実施形態1との相違点を中心に説明し、同様の構成と効果については省略する。
<<
In Embodiment 1 and Modifications 1-1 to 1-4, the horizontal reactor 1 </ b> A including the horizontal
[環状部材]
縦環状部材7Lの数は、コイル素子2a,2bの数と同数とすることが挙げられる。そうすれば、各コイル素子2a,2bごとに縦環状部材7Lを掛け渡すことができるため、放熱板5との一体化を維持し易い。ここでは、縦環状部材7Lの数を2つとしている。そして、各縦環状部材7Lを各コイル素子2a,2bの軸方向に掛け渡している。各縦環状部材7Lの接触箇所は、各コイル素子2a,2bの上面と、放熱板5の下面及び両端面、両外側コア部32の外側面である。
[Annular members]
The number of the vertical
[放熱板]
放熱板5は、上述の変形例1−2〜変形例1−4と同様に、放熱板5の下面に形成され、各縦環状部材7Lが嵌め込まれる溝、放熱板5の両端面に形成され、各縦環状部材7Lが嵌め込まれる凹部、放熱板5の上面の両端側から突出する突片の少なくとも一つを備えていてもよい。上記溝及び凹部は、放熱板5の下面及び両端面にそれぞれ2つずつ設けることが挙げられる。上記突片は、放熱板5の前方縁部及び後方縁部の各々に2つずつ計4つ設けてもよいし、1つずつ計2つ設けてもよい。後者の場合、突片の幅を両縦環状部材7L同士の並列方向における外幅よりも広くすることが挙げられる。そうすれば、1つの突片で一対の縦環状部材7Lに当接させることができる。
[Heatsink]
The
リアクトル1Bによれば、実施形態1のリアクトルの主たる特徴部分における作用効果に加えて、リアクトル1Bの動作時の振動を抑制できる。リアクトル1Bの動作時の振動は、磁性コア3の各コア片の磁歪による伸びや、コア片同士の磁気吸引力による縮みによって主としてコイル2の軸方向に働き易いため、コイル2の軸方向に掛け渡す縦環状部材7Lを備えることで、上記振動を効果的に抑制できるからである。そのため、リアクトル1Bの振動に伴う騒音も抑制できる。
According to the
《変形例2−1》
実施形態2の変形例2−1として、図12に示すように、インシュレータ4及び放熱板5が、それぞれに対して縦環状部材7Lを位置決めするための位置決め部を有するリアクトルとすることができる。インシュレータ4及び放熱板5以外の構成は実施形態2と同様であるため、以下の説明では、実施形態2と相違する点を中心に説明する。後述の変形例2−2も同様である。なお、図12では、インシュレータ4のうちコイル2の端部2e側の分割片40a近傍を拡大して示しており、コイル2の連結部2r側の分割片40bは省略しているが、両分割片40a,40bは同一形状であるため分割片40bについても同様である。
<< Modification 2-1 >>
As a modified example 2-1 of the second embodiment, as shown in FIG. 12, the
[インシュレータ]
分割片40a(40b)は、枠板部42の上面から外側コア部32側(コイル2とは反対側)に突出する台板45を備える。台板45の形状は、ここでは矩形状としているが、外側コア部32の輪郭形状に沿った形状(ドーム状)としてもよい。台板45の大きさは、後述する凹部45cに応じて適宜選択できる。台板45の先端縁側には、各縦環状部材7Lが嵌め込まれる凹部45cが形成されている。この凹部45cが上記位置決め部を構成する。
[Insulator]
The
凹部45cの幅は、縦環状部材7L(帯部71)の幅に嵌め込みに必要な余幅を持たせた程度とすることが好ましい。そうすれば、帯部71の幅方向へのずれを抑制できる。凹部45cの深さは、凹部45cの底面が外側コア部32の外側面と面一になる程度とすることが好ましい。そうすれば、縦環状部材7Lと外側コア部32の外側面とを接触させ易く、リアクトルの動作時の振動を抑制し易い。ここでは、凹部45cの深さは、縦環状部材7L(帯部71)の厚さと同程度である。
It is preferable that the width of the
なお、上述のように図は省略しているが、連結部側の分割片の台板は、連結部と外側コア部との間に介在される。そのため、連結部と外側コア部の両者の絶縁を十分に確保できる。 In addition, although the figure is abbreviate | omitted as mentioned above, the base plate of the division piece by the side of a connection part is interposed between a connection part and an outer core part. Therefore, sufficient insulation between both the connecting portion and the outer core portion can be ensured.
[放熱板]
放熱板5は、放熱板5の両端面に形成され、各縦環状部材7Lが嵌め込まれる凹部55を備える。この凹部55が上記位置決め部を構成する。凹部55の形成箇所は、リアクトルを平面視した際、上述の凹部45cに連通する箇所としている。凹部55の幅及び深さはそれぞれ、上述の凹部45cの幅及び深さと同様とすることが挙げられる。即ち、凹部55の幅は縦環状部材7Lの幅に嵌め込みに必要な余幅を持たせた程度とし、凹部55の深さは凹部55の底面とコイル素子2a(2b)の外側コア部32の外側面とが面一となる程度の深さとすることが挙げられる。そうすれば、縦環状部材7Lの幅方向へのずれを抑制できる。また、縦環状部材7Lの帯部71と外側コア部32の外側面とを接触させ易いため、リアクトルの動作時の振動を抑制し易い。ここでは、凹部55の深さは縦環状部材7Lの厚さと同程度とすることが挙げられる。
[Heatsink]
The
本例では、インシュレータ4及び放熱板5の両方が位置決め部を備える形態を説明したが、インシュレータ4及び放熱板5の一方が位置決め部を備えていてもよい。その場合でも、ある程度は縦環状部材7Lの幅方向へのずれを抑制し易い上に、リアクトルの動作時の振動を抑制し易い。しかし、本例では、インシュレータ4及び放熱板5のいずれもが縦環状部材7Lの位置決め部を備えるので、接合体100の上側と下側の両方で縦環状部材7Lの幅方向へのずれを抑制できる。そのため、仮に、組合体10と放熱板5との接着が不十分になったとしても、組合体10と放熱板5の一体化した状態を強固に維持できる。
In this example, although the form with which both the
分割片40a(40b)が、台板45の先端縁に凹部45cを備えることで、外側コア部32の上面と外側面とを繋ぐ上側角部への縦環状部材7Lの過度な接触を抑制できる。そのため、外側コア部32の上記上側角部の損傷を抑制しつつ、組合体と放熱板との一体化を維持できる。また、放熱板5が両端面に凹部55を備えることで、外側コア部32の下面と外側面とを繋ぐ下側角部への縦環状部材7Lの過度な接触をも抑制できる。そのため、外側コア部32の上記下側角部の損傷も抑制しつつ組合体と放熱板との一体化を維持できる。
Since the
《変形例2−2》
変形例2−2として、図13に示すように、変形例2−1と異なる位置決め部を有するリアクトルとすることができる。図13では、図12と同様、インシュレータ4のうちコイル2の端部2e側の分割片40a近傍を拡大して示し、コイル2の連結部2r側の分割片40bは省略している。なお、本例では、変形例2−1とは異なり、一対の分割片40a,40bは同一形状ではない。
<< Modification 2-2 >>
As modification 2-2, as shown in FIG. 13, it can be set as the reactor which has a positioning part different from modification 2-1. In FIG. 13, as in FIG. 12, the vicinity of the
[インシュレータ]
コイル2の端部2e側の分割片40aは、実施形態1の分割片よりも高さの高い枠板部42αを備える。具体的には、枠板部42αは、コイル素子2a,2bのコイル形成面の高さよりも高く、コイル素子2a,2bの一方(端部2e側)の端面全面を覆っている。即ち、枠板部42αは、各コイル素子2a、2bの両側端面と下端面に加えて、上端面をも覆う(図11)。
[Insulator]
The
枠板部42αは、その上面に形成され、各縦環状部材7Lを嵌め込むための凹部46cを備える。この凹部46cが、上記位置決め部を構成する。凹部46cの幅は、上述の凹部45cと同様、縦環状部材7L(帯部71)の幅に嵌め込みに必要な余幅を持たせた程度とすることが挙げられる。そうすれば、縦環状部材7Lの幅方向へのズレを抑制できる。凹部46cの深さは、凹部46cの底面が各コイル素子2a,2bの上面よりも高くなる深さとしてもよいし、各コイル素子2a,2bの上面と面一となる程度の深さとしてもよい。前者の場合、縦環状部材7L(帯部71)と各コイル素子2a,2bとを非接触状態で組合体10と放熱板5の一体化した状態を維持できる。後者の場合、縦環状部材7Lの帯部71をコイル2の上面に接触させ易いため、組合体10と放熱板5の一体化した状態を強固に維持できる。
The frame plate portion 42α is formed on the upper surface thereof and includes a
なお、分割片40aは、変形例2−1で説明した先端縁側に凹部45cを有する台板45を備えることもできる。それにより、縦環状部材7L(帯部71)は、枠板部42αの凹部46cに加えて、台板45の凹部45cにも嵌め合わせることができて、接合体100に対して位置決めし易い。台座45は、枠板部42αの上記上端面における上記開口部(内側コア部31がそれぞれ挿通可能な挿通孔)の縁側に設けることが挙げられる。
In addition, the division |
一方、コイル2の連結部側の分割片の枠板部は、実施形態1で説明した枠板部42と同様のものを用いてもよいし、変形例2−1で説明した分割片40a(図10)を用いてもよい。
On the other hand, as the frame plate portion of the divided piece on the coupling portion side of the
この構成によれば、枠板部42αを備えることで、コイル素子2a,2bの上面と上端面とを繋ぐ角部への縦環状部材7Lの過度な接触を抑制できる。そのため、コイル素子2a,2bの上記角部の損傷を抑制しつつ、組合体と放熱板5との一体化を維持できる。
According to this configuration, by providing the frame plate portion 42α, it is possible to suppress excessive contact of the vertical
《実施形態3》
実施形態3のリアクトルとして、上述の実施形態1、2、変形例1−1〜1−4、2−1〜2−2において、磁性コアを構成する各コア片はいずれも、軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料とすることもできる。複合材料は、代表的には、射出成形、トランスファー成形、MIM(Metal Injection Molding)、注型成形、磁性体粉末と粉末状の固体樹脂とを用いたプレス成形などにより製造できる。列挙した製法のうちプレス成形以外の方法では、磁性体粉末と樹脂との混合物を成形型に充填して成形した後、上記樹脂を適宜硬化することで、所望の立体形状の複合材料が容易に得られる。
<<
As the reactor of the third embodiment, in each of the first and second embodiments and the modified examples 1-1 to 1-4 and 2-1 to 2-2, each core piece constituting the magnetic core is a soft magnetic powder. It can also be set as the composite material containing resin. The composite material can be typically manufactured by injection molding, transfer molding, MIM (Metal Injection Molding), cast molding, press molding using magnetic powder and powdered solid resin, or the like. Among the listed production methods, in methods other than press molding, a composite material having a desired three-dimensional shape can be easily obtained by filling a molding die with a mixture of magnetic powder and resin and then curing the resin as appropriate. can get.
磁性体粉末は、上述の軟磁性材料からなる粉末を利用できる。単一の材質の粉末のみでも、材質の異なる複数種の粉末を組み合わせて利用してもよい。複合材料では、圧粉成形体を製造するための加圧と異なり、磁性体粉末を塑性変形させるほどの加圧を行う必要が無いため、合金粉末などの比較的高硬度な粉末でも利用できる。また、複合材料中の磁性体粉末は、上述のように実質的に塑性変形しないため、原料に用いた磁性体粉末と実質的に同じであり、原料の磁性体粉末の形状、大きさ、材質を実質的に維持する。従って、磁性体粉末の平均粒径が1μm以上1000μm以下、特に10μm以上500μm以下程度であると、上記混合物の流動性に優れて、射出成形などを利用してコア片を製造し易い。粒径が異なる複数種の粉末(粗大粉末及び微細粉末)を含むと、飽和磁束密度が高く、低損失なコア片や磁性コア、ひいては低損失なリアクトルを得易い。 As the magnetic powder, a powder made of the soft magnetic material described above can be used. Only a single material powder or a combination of a plurality of types of powders of different materials may be used. In the composite material, unlike the pressurization for producing the compacted body, it is not necessary to perform the pressurization enough to plastically deform the magnetic powder, so that even a relatively hard powder such as an alloy powder can be used. In addition, the magnetic powder in the composite material is not substantially plastically deformed as described above, and therefore is substantially the same as the magnetic powder used for the raw material. The shape, size, and material of the magnetic powder of the raw material Is substantially maintained. Accordingly, when the average particle size of the magnetic powder is 1 μm or more and 1000 μm or less, particularly about 10 μm or more and 500 μm or less, the fluidity of the mixture is excellent, and the core piece can be easily manufactured using injection molding or the like. When a plurality of kinds of powders (coarse powder and fine powder) having different particle diameters are included, the saturation magnetic flux density is high, and a low-loss core piece and a magnetic core, and thus a low-loss reactor are easily obtained.
上記複合材料中のバインダとなる樹脂は、代表的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。その他、PPS樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂、常温硬化性樹脂、又は低温硬化性樹脂を利用することができる。 Typical examples of the resin serving as the binder in the composite material include thermosetting resins such as epoxy resins, phenol resins, silicone resins, and urethane resins. In addition, thermoplastic resins such as PPS resin, polyimide resin, fluorine resin, and polyamide resin, room temperature curable resin, or low temperature curable resin can be used.
上記複合材料中の磁性体粉末の含有量は、複合材料を100%とするとき、20体積%以上75体積%以下が挙げられる。磁性体粉末が20体積%以上であることで、磁性成分の割合が十分に高いため、飽和磁束密度を高め易い。磁性体粉末が75体積%以下であると、磁性体粉末と樹脂との混合物の流動性に優れ、複合材料の製造性に優れる。磁性体粉末の含有量は、30体積%以上、更に40体積%以上とすることが挙げられる。また、磁性体粉末の含有量は、70体積%以下、更に65体積%以下、60体積%以下とすることが挙げられる。 Examples of the content of the magnetic powder in the composite material include 20% by volume or more and 75% by volume or less when the composite material is 100%. When the magnetic powder is 20% by volume or more, the ratio of the magnetic component is sufficiently high, so that the saturation magnetic flux density can be easily increased. When the magnetic substance powder is 75% by volume or less, the fluidity of the mixture of the magnetic substance powder and the resin is excellent, and the productivity of the composite material is excellent. The content of the magnetic powder may be 30% by volume or more, and further 40% by volume or more. Further, the content of the magnetic substance powder is 70% by volume or less, further 65% by volume or less, and 60% by volume or less.
磁性体粉末及び樹脂に加えて、アルミナやシリカなどのセラミックスといった非磁性体からなる粉末(フィラー)を含有する複合材料とすることができる。この複合材料は、放熱性の向上、磁性体粉末の偏在の抑制(均一的な分散)を図ることができる。フィラーは、磁性体粉末よりも微粒であると、フィラーの含有による磁性体粉末の割合の低下を抑制できる。フィラーの含有量は、複合材料を100質量%とするとき、0.2質量%以上20質量%以下であると、上記効果を十分に得られる。 In addition to the magnetic powder and the resin, a composite material containing a powder (filler) made of a nonmagnetic material such as ceramics such as alumina or silica can be obtained. This composite material can improve heat dissipation and suppress uneven distribution (uniform dispersion) of the magnetic powder. When the filler is finer than the magnetic powder, the decrease in the ratio of the magnetic powder due to the inclusion of the filler can be suppressed. When the content of the filler is 0.2% by mass or more and 20% by mass or less when the composite material is 100% by mass, the above effect can be sufficiently obtained.
複合材料は、磁性体粉末の材質や含有量、フィラーの有無などを調整することで、コア片の磁気特性を容易に調整できる。つまり、所望の磁気特性を有するコア片や磁性コアを製造し易い。また、複合材料は、樹脂を含有することから、磁性体粉末の材質が圧粉成形体を構成する粒子の材質と同じである場合でも、飽和磁束密度が低く、かつ比透磁率も低くなる傾向にある。複合材料の磁気特性は、例えば、飽和磁束密度が0.6T以上、更に1.0T以上、比透磁率が5以上50以下、好ましくは10以上35以下が挙げられる。この場合、比透磁率が比較的低いため、ギャップ材を省略することもできる。磁性コア全体の比透磁率(ギャップ材を含む場合はギャップ材も含めた全体の比透磁率)は5以上50以下とすることが好ましい。 The composite material can easily adjust the magnetic properties of the core piece by adjusting the material and content of the magnetic powder, the presence or absence of the filler, and the like. That is, it is easy to manufacture a core piece or a magnetic core having desired magnetic characteristics. Further, since the composite material contains a resin, even when the material of the magnetic powder is the same as the material of the particles constituting the green compact, the saturation magnetic flux density tends to be low and the relative permeability tends to be low. It is in. Examples of the magnetic properties of the composite material include a saturation magnetic flux density of 0.6 T or more, 1.0 T or more, and a relative permeability of 5 to 50, preferably 10 to 35. In this case, since the relative permeability is relatively low, the gap material can be omitted. The relative magnetic permeability of the entire magnetic core (when the gap material is included, the total relative permeability including the gap material) is preferably 5 or more and 50 or less.
上述の比透磁率及び飽和磁束密度は、以下のようにして測定する。各コア片と同じ材料で、外径34mm、内径20mm、厚さ5mmのリング状試験片を作製する。この試験片に、一次側300巻、二次側20巻きの巻線を施し、試験片のB−H初磁化曲線をH=0(Oe)〜100(Oe)の範囲で測定する。測定には、例えば、理研電子株式会社製BHカーブトレーサ「BHS−40S10K」を用いることができる。得られたB−H初磁化曲線の勾配(B/H)の最大値を求め、この最大値をコア片の比透磁率とする。通常、H=0又はH=0付近で、B−H初磁化曲線の勾配(B/H)は最大となる。ここでの磁化曲線とは、いわゆる直流磁化曲線である。また、ここでの比透磁率とはいわゆる直流透磁率であって、交流磁場中で測定された交流比透磁率とは異なる。コア片の飽和磁束密度は、上記試験片に対して電磁石で10000(Oe)の磁界を印加し、十分に磁気飽和させたときの磁束密度とする。 The above-described relative permeability and saturation magnetic flux density are measured as follows. A ring-shaped test piece having an outer diameter of 34 mm, an inner diameter of 20 mm, and a thickness of 5 mm is produced using the same material as each core piece. The test piece is subjected to winding of 300 turns on the primary side and 20 turns on the secondary side, and the BH initial magnetization curve of the test piece is measured in the range of H = 0 (Oe) to 100 (Oe). For the measurement, for example, a BH curve tracer “BHS-40S10K” manufactured by Riken Denshi Co., Ltd. can be used. The maximum value of the gradient (B / H) of the obtained BH initial magnetization curve is obtained, and this maximum value is set as the relative permeability of the core piece. Usually, the gradient (B / H) of the BH initial magnetization curve becomes maximum near H = 0 or near H = 0. The magnetization curve here is a so-called DC magnetization curve. Further, the relative permeability here is a so-called DC permeability, which is different from the AC relative permeability measured in an AC magnetic field. The saturation magnetic flux density of the core piece is defined as the magnetic flux density when a magnetic field of 10,000 (Oe) is applied to the test piece with an electromagnet and sufficiently magnetically saturated.
磁性コアを複合材料で構成する場合も、その全体が一様な磁気特性を有する形態とすることもできるし、内側コア部と外側コア部とで磁気特性を異ならせることもできる。後者の場合、例えば、内側コア部のコア片と外側コア部とで異なる磁性粉末の材質や割合とすることが挙げられる。 Even when the magnetic core is made of a composite material, the entire structure can have a uniform magnetic property, or the magnetic properties can be made different between the inner core portion and the outer core portion. In the latter case, for example, the material and the ratio of the magnetic powder differing between the core piece of the inner core portion and the outer core portion can be mentioned.
なお、内側コア部のコア片(外側コア部)を複合材料、外側コア部(内側コア部のコア片)を圧粉成形体や積層板体として、内側コア部と外側コア部とで磁気特性を異ならせてもよい。 The inner core part (outer core part) is a composite material and the outer core part (inner core part core piece) is a compacted body or laminated plate body. May be different.
《実施形態4》
実施形態1〜3、変形例1−1〜1−4、2−1〜2−2のリアクトルは、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。
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In the reactors of the first to third embodiments and the modified examples 1-1 to 1-4 and 2-1 to 2-2, the energization conditions are, for example, maximum current (direct current): about 100 A to 1000 A, average voltage: 100 V to 1000 V Use frequency: about 5 kHz to 100 kHz, typically used as a component part of a converter mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, or a component part of a power converter provided with this converter be able to.
ハイブリッド自動車や電気自動車などの車両1200は、図14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14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することができる。
As shown in FIG. 14, a
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15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、実施形態1〜3、変形例1−1〜1−4、2−1〜2−2のリアクトルを備える。特に、コンバータ1110内に液体冷媒が循環供給可能なケース8を備える場合、このケース8内にリアクトル1Aなどを収納することで、放熱性に優れる構造を容易に構築できる。放熱性に優れるリアクトルなどを備えることで、電力変換装置1100やコンバータ1110も、放熱性の向上が期待できる。
As shown in FIG. 15, the
なお、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1及び2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、実施形態1〜3、変形例1−1〜1−4、2−1〜2−2のリアクトルなどを利用することもできる。
本発明のリアクトルは、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車などの車両に搭載される車載用コンバータ(代表的にはDC−DCコンバータ)や空調機のコンバータなどの種々のコンバータ、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。 The reactor of the present invention includes various converters such as an in-vehicle converter (typically a DC-DC converter) and an air conditioner converter mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, an electric vehicle, and a fuel cell vehicle. It can be suitably used as a component part of a power converter.
1A、1B リアクトル 10 組合体 100 接合体
2 コイル
2a,2b コイル素子 2r 連結部 2w 巻線 2e 端部
3 磁性コア
31 内側コア部 31e 端面 31m コア片 31g ギャップ材
32 外側コア部 32e 内端面
4 インシュレータ
40a,40b 分割片 41 周壁部 42、42α 枠板部
43 仕切部 44 突片 45 台板
45c、46c 凹部
5 放熱板
51 挿通孔 51b ボルト
52 溝 53 凹部 54 突片 55 凹部
6 接着層 6S センサ
7 環状部材 7S 横環状部材 7L 縦環状部材
71 帯部 72 ロック部
8 ケース 8L 液体冷媒
80i 供給口 80o 排出口
81 取付面 82 空間形成部
9 ホルダ
91 本体部 91c 凹部 92 係合部 92f フック
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
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記組合体が載置され、その組合体と共に液体冷媒が供給される箇所に配置される放熱板と、
前記組合体と前記放熱板との間に介在され、前記組合体と前記放熱板とを接着して接合体を構成する接着層と、
前記接合体における前記組合体側の表面と前記放熱板側の表面の双方に接するように前記接合体の外周を囲む環状部材とを備えるリアクトル。 A reactor comprising a combination of a coil formed by winding a winding and a magnetic core disposed inside and outside the coil to form a closed magnetic path,
The radiator is placed on the place where the combination is placed and the liquid refrigerant is supplied together with the combination,
An adhesive layer interposed between the combined body and the heat sink, and forming a bonded body by bonding the combined body and the heat sink;
A reactor comprising: an annular member surrounding an outer periphery of the joined body so as to contact both the surface on the combined body side and the surface on the heat sink side of the joined body.
前記放熱板に対向する取付面と、
前記取付面に形成され、前記接合体を前記ケースに収納した際、前記放熱板と前記取付面との間に前記液体冷媒を流通させる空間を形成する空間形成部とを備える請求項5に記載のリアクトル。 The case is
A mounting surface facing the heat sink;
The space formation part which forms in the said attachment surface and forms the space which distribute | circulates the said liquid refrigerant between the said heat sink and the said attachment surface when the said conjugate | zygote is accommodated in the said case is provided. Reactor.
前記コイルは、互いに接続されると共に、軸が平行するように並列に配置される一対のコイル素子を備え、
前記センサは、一対の前記コイル素子と前記放熱板とで囲まれる空間に前記接着層により固定されている請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のリアクトル。 Comprising a sensor for measuring a physical quantity during operation of the reactor;
The coil includes a pair of coil elements that are connected to each other and arranged in parallel so that the axes are parallel,
The reactor according to any one of claims 1 to 6, wherein the sensor is fixed by a bonding layer in a space surrounded by a pair of the coil elements and the heat radiating plate.
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